[发明专利]一种表贴式高速永磁同步转子

说明书

本发明公开了一种表贴式高速永磁同步转子，包括转子轴(1)、若干组永磁铁(2)、若干组硅钢片(3)以及转子铁芯护套(4)，若干组所述永磁铁(2)和若干组所述硅钢片(3)分别沿所述转子轴(1)的轴线方向粘贴于转子轴(1)的表面，所述永磁铁(2)和硅钢片(3)在所述转子轴(1)的环向方向上间隔分布，所述永磁铁(2)与硅钢片(3)的外径相同，所述转子铁芯护套(4)套装于所述永磁铁(2)和硅钢片(3)的外周。该表贴式高速永磁同步转子可同时满足高转速、常功率范围宽的要求且转子铁芯护套不存在应力集中。

技术领域

本发明涉及高速永磁电机/发电机技术领域，特别是涉及一种表贴式高速永磁同步转子。

背景技术

高速永磁电机因其功率密度高、体积小、效率高等优点成为高速电机的重要发展方向，已成为国内外高速电机领域的研究热点。

新能源汽车、实验台、轨道交通等驱动系统的电机/发电机需同时满足高转速和常功率范围宽的要求。高转速一般定义为转子铁芯的线速度大于100m/s。常功率范围宽即电机/发电机的功率在额定转速与最高转速间保持不变，这种类型的电机/发电机通常具有很宽的转速变化区间，其最高转速通常为额定转速的3倍以上，主要应用于无齿轮箱驱动系统。

现有技术中，广泛应用于新能源汽车驱动系统的内置式永磁同步电机/发电机可以满足常功率范围宽的要求，但因其硅钢片材料屈服强度较小导致不能满足高转速要求。

表贴式高速永磁电机/发电机因具备高强的非导磁合金护套/复合材料护套抵抗永磁铁的离心力而可以满足高转速要求。

目前，主要有如下两种常用的表贴式高速永磁电机转子：

第一种如图1所示，由无加强筋的转子轴1、永磁铁2、转子铁芯护套4构成，这种转子的优点是转子轴1、永磁铁2在预紧力、旋转载荷、热膨胀载荷作用下变形均匀，转子铁芯护套4没有应力集中；缺点是仅存在永磁转矩，不存在磁阻转矩，导致其弱磁区较小，也即不能满足常功率范围宽的要求。

第二种如图2所示，由具备加强筋的转子轴1、永磁铁2、转子铁芯护套4构成，这种转子的优点是转子轴1的加强筋可提高转子的抗弯刚度、临界转速、减小转子长度，同时转子轴1的加强筋可以形成磁阻转矩，因此可满足常功率范围宽的要求；缺点是转子轴1的加强筋、永磁铁2因材料弹性模量、热膨胀系数不同而导致在预紧力、旋转载荷、热膨胀载荷作用下变形不均匀，转子铁芯护套4存在严重的应力集中、不满足强度使用要求。

因此，开发一种表贴式高速永磁电机转子，可同时满足高转速、常功率范围宽的要求且转子铁芯护套不存在应力集中，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种表贴式高速永磁同步转子，该表贴式高速永磁同步转子可同时满足高转速、常功率范围宽的要求且转子铁芯护套不存在应力集中。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种表贴式高速永磁同步转子，包括转子轴、若干组永磁铁、若干组硅钢片以及转子铁芯护套，若干组所述永磁铁和若干组所述硅钢片沿所述转子轴的轴线方向粘贴于转子轴的表面，所述永磁铁和硅钢片在所述转子轴的环向方向上间隔分布，所述永磁铁与硅钢片的外径相同，所述转子铁芯护套套装于所述永磁铁和硅钢片的外周。

优选地，所述转子铁芯护套为金属套，所述永磁铁和硅钢片与所述金属套通过过盈装配。

优选地，所述转子铁芯护套为通过复合材料丝线预紧力缠绕于所述永磁铁和硅钢片的复合材料护套。

优选地，所述复合材料护套的材质为树脂和增强纤维的混合材料。

优选地，所述树脂为环氧树脂、酚醛树脂、聚四氟乙烯、聚酰亚胺、双马来酰亚胺、氰酸酯、苯并恶嗪或者氰基树脂，所述增强纤维为碳纤维、凯夫拉或玻璃纤维。