[发明专利]一种带有叠片式金属护套的电机转子

说明书

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其是涉及一种带有叠片式金属护套的电机转子。

背景技术

电机转子在高速运行时受到离心力的作用而可能损坏，因此经常需要在转子外侧加一层护套，以对电机转子起到保护作用。对于护套有两点基本要求：1)护套不能导磁；2)护套要有足够的强度。

首先，考虑护套的材质。护套经常采用纤维材质，例如碳纤维或玻璃纤维。然而纤维作为护套存在下述主要问题：1)纤维护套的导热性差，纤维护套套在转子外侧，导致电机转子散热不良，转子内部发热严重。2)纤维护套的热膨胀系数小，而转子大多是金属材质，热膨胀系数大，这就导致当转子发热时护套受到非常大的热应力，容易损坏。3)纤维护套的成分中含有环氧胶等有机材料，在高温条件下容易失效。

因此，护套的材质经常也会采用不导磁的金属，例如钛合金、铬镍铁合金(Inconel)、不锈钢等。不导磁的金属材质作为护套相较于纤维材质的优点如下：1)金属的导热性好，金属护套套在转子外侧，电机转子散热良好。2)转子大多是金属材质，护套也是金属材质，二者的热膨胀系数接近，当转子发热时护套受到的热应力小。3)金属的耐高温能力强，在转子发热时护套不会因高温而失效。但是，不导磁的金属作为电机转子的护套存在如下主要问题：金属护套中存在涡旋电流，涡旋电流会产生损耗，导致电机效率降低、转子温度升高。

其次，考虑护套的形状。通常情况下，转子是圆柱形的，因此可以把转子护套做成圆筒形，即内、外表面都是圆形，这样的圆筒形护套很容易加工生产。并且，护套的内表面与转子外表面都是圆形的，因此二者可以紧密贴合，转子受护套的保护力分布均匀，起到很好的保护作用。

但是，有些情况下转子外表面并不是圆柱形的。例如，如图1所示，在永磁电机的设计中采用的异形转子5，对于普通的圆筒形护套10，不论其材质是金属还是纤维，不论其制作工艺是采用模具预定型还是车削加工，护套的内表面都是圆形的，不能贴合异形转子5的实际形状，因此转子受护套的保护力分布不均匀，保护作用差。解决这一问题所经常采用的方法是在空隙9中填充环氧胶等有机物。但是会存在填充不密实等问题，致使护套的保护效果仍然不佳。此外，转子内产生的热量须通过空隙或空隙内的填充物传导到护套上，而空隙或空隙内的填充物都是热的不良导体，因此转子散热不良，容易造成异形转子5过热，进而损坏异形转子5和轴1上安装的轴承。解决这一问题所采用的另一种方法是在空隙9中安装不导磁金属填充物，该填充物的外形与空隙9的形状一致，可以克服有机物填充物的上述缺点，但是，这种金属填充物的加工工艺(特别是公差配合工艺)的难度很高，降低生产效率、增加生产成本；更重要的是，即使采用金属填充物，其外侧的护套仍然是传统的圆筒形护套，无论采用纤维材料还是不导磁金属材料的护套，其缺点仍然存在。

发明内容

本发明提供一种带叠片式金属护套的电机转子，不仅能够大大减小护套中的涡旋电流损耗，增加护套的耐高温能力，提高电机转子的散热性能，而且使护套与转子贴合更紧密，实现对转子的更有效保护。

一种电机转子的叠片式金属护套，包括轴、转子和叠片式金属护套，所述叠片式金属护套由若干不导磁的金属环片叠装而成，金属环片的内圈与转子外形匹配，金属环片之间设置绝缘层，两端设有端压板。

所述金属环片的厚度为0.1mm-3mm，对于大型电机，此厚度可有所增加。

制作金属环片的工艺为：用模具冲压出所需形状和尺寸的金属环片，或者用激光切割、电蚀切割或水切割等手段切割出所需形状和尺寸的金属环片。传统的圆筒形护套难以用模具冲压或者激光切割等工艺来实现；如果圆筒形护套的轴向长度较长，也难以用电蚀切割或水切割等工艺来实现。传统的筒形护套一般需要用车床来加工，但是如果护套内圈形状是异形的，则连车床也无法加工，这样就只能采用传统的圆筒形护套以及图1所示的不合理结构。正是由于采用了本发明的叠片式结构而非传统的圆筒形结构，每片金属环片的厚度仅为0.1-3mm，才使模具冲压、以及激光切割、电蚀切割或水切割等工艺手段得以实施，才使异形护套得以方便地加工生产。

设置绝缘层的工艺为：在金属片表面涂绝缘漆、通过热处理或化学处理在金属片表面形成绝缘氧化层或在金属片之间叠加绝缘薄片或绝缘膜。