[实用新型]永磁高速电机、及其转子磁钢固定结构

说明书

本实用新型公开一种永磁高速电机，其包括转子、定子、机座和端盖；所述转子通过轴承设在机座上，所述定子设在转子的外周；所述转子包括转轴和设在转轴外的磁钢，以及用于固定磁钢的碳纤维套筒，其特征在于：所述转轴包括用于设置磁钢的呈里大外小的锥形段，在所述的锥形段外设置有一与之匹配的带有锥孔的并与所述锥形段过盈配合的楔形锥套，所述磁钢设在楔形锥套的外表面，在磁钢外设有碳纤维套筒，用于固定磁钢；在所述楔形锥套上设有延伸至楔形锥套内表面的油孔。本实用新型解决了现有的永磁高速电机的磁钢采用碳纤维套筒绑扎式固定不牢的问题,能够消除转子高速旋转时磁钢与转轴之间产生离心间隙和振动的可能性。

技术领域

本实用新型涉及一种永磁高速电机、该电机的转子磁钢固定结构，属于电机技术领域。

背景技术

永磁高速电机可以应用在例如曝气机、压缩机、燃气轮机直驱发电系统等场合，用来代替之前常用的使用低速异步电机加齿轮箱的组合。有着功率密度高，体积小，重量轻，效率高，可靠性高的特点。在各方面性能中都体现出独有的优势。

永磁高速电机的转子磁钢一般采用碳纤维缠绕进行固定，然而，在大功率情况下其存在以下几个技术难点：

第一，磁钢固定问题：因转子线速度高，永磁体产生的离心力大，一方面需要转子防护使得永磁体不产生大的径向位移，以产生转子触碰定子的现象，另一方面也要保证转矩的传递，以及永磁体的机械强度的可靠性；目前采用的碳纤维套筒固定磁钢的方式存在压紧力不够，高速离心力作用下，其磁钢容易与转轴之间产生间隙，产生分离现象，进而导致振动特性劣化，平衡受到威胁；由于碳纤维热涨和冷缩特性均不理想，因此，采用热涨和冷缩法不能消除间隙，不能提供很好的预紧力，高速运转时容易产生离心间隙和振动。

第二，电机散热问题，因转子损耗大，并且由于转子套筒的存在散热困难；很容易出现电机过热的情况，进而导致永磁体发生不可逆失磁。电机转速高，若电机转子设计成柔性转子，则可能存在跨越临界转速的问题，严重时，甚至会因为共振过大损坏电机。

为了避免超高速永磁电机出现过热，本领域技术人员们相继开发出了多种冷却结构，可分为空冷结构、水冷结构、油冷结构及氢冷结构。目前，空冷结构最为普遍，主要因其冷却结构最为简单，而且冷却成本最低，但其冷却效果最为一般，特别是空冷方式还会增加风磨耗，同时还伴随着较大的噪声。对于水冷结构和油冷结构来说，冷却结构大体相同，主要区别在于冷却介质，但目前的水冷结构和油冷结构都只针对于定子的冷却，并未考虑转子的冷却，因此在冷却效果上仍有待提高。

CN 206712615U公开了一种超高速永磁电机空心转子冷却结构，转轴采用空心结构，其中心孔道为转子轴向冷却水道；机座外部套装有冷却水套，冷却水套内部设有定子周向螺旋冷却水道；冷却水套一端设有进水冷却端盖，进水冷却端盖套装在转轴一端；冷却水套另一端设有出水冷却端盖，出水冷却端盖套装在转轴另一端；定子周向螺旋冷却水道依次通过进水冷却端盖及转子轴向冷却水道与出水冷却端盖相连通；在冷却水套上设置有冷却水入口和冷却水出口，冷却水入口与定子周向螺旋冷却水道的进水端相通，冷却水出口与出水冷却端盖的出水端相通。该技术方案是将对定子进行冷却的水冷却引到转轴中心孔中进行冷却。其缺点是对转子和定子之间冷却液交流处制造精度要求高、密封要求高，因此，一种结构简单便于加工制造的具有良好的冷却效果的高速永磁电机成文本领域技术人员一直追求的目标。

因此，能够使碳纤维套筒与磁钢、磁钢与转轴之间的达到理想预紧值，从而可以实现高速下转子运行平稳，无间隙和振动产生的；以及能够很好解决散热问题且易于制造生产的一种永磁高速电机，及其转子磁钢固定结构成为本领域技术人员追求的目标。

发明内容

本实用新型的目的解决现有的永磁高速电机，其转子结构中磁钢预紧固定的预紧力以及预紧值小，进而容易产生离心间隙和振动的技术问题。

本实用新型的另一目的在于解决现有的永磁高速电机，现有超高速永磁电机定子和转子均采用水冷却，其结构复杂，对于转子的密封性要求过高的问题。