[发明专利]超高速永磁电机

说明书

本发明公开了一种超高速永磁电机，包括机壳、设置在机壳中的保护套、芯轴、双列圆柱滚子轴承，所述保护套中设置有实心永磁体，保护套和芯轴为整体结构，双列圆柱滚子轴承装配在芯轴上，其特征在于：所述机壳内壁设置有向内凸起结构，所述双列圆柱滚子轴承的外壁安装在所述机壳向内凸起部位的内壁上。本发明针对传统转子结构的缺陷，提供一种转子外径小、同心程度好、旋转精度高、功率密度高，高速运行性能好的超高速永磁电机。

技术领域

本发明涉及电力传动技术领域，尤其是涉及一种超高速永磁电机。

背景技术

高速电机具有功率密度高、转动惯量小、可以直接驱动负载等特点，作为高速传动系统的核心部件，电机的结构、效率、可靠性、精度等决定了高速传动系统的综合性能。传统的高速电机转子结构主要有表贴式和三段式两种，分别如图1和图2所示。表贴式电机转子结构由永磁体、芯轴和保护套组成。三段式电机转子结构由永磁体、保护套和两个端轴组成，两个端轴和永磁体通过保护套的过盈配合连接在一起。然而两种转子皆有其结构特点带来的弊端。

表贴式结构主要的弊端有：

1.为了产生相同的磁通量，相对于采用实心永磁结构的转子，表贴式转子结构的转子外径要更大。转子外径的增大将使高速电机转子强度、风磨损耗、温升等问题更为突出；

2.由风磨损耗、转子涡流损耗会引起转子温度上升。然而，常用作芯轴的材料，如钛合金、Inconel718、40CrNiMoA等，其热膨胀系数均大于常用永磁体材料，如钐钴和钕铁硼。因此温度升高时，表贴式结构永磁体将承受由于芯轴膨胀过快引起额外拉应力，这将使对永磁体的保护更加困难。

三段式结构主要的弊端有：

1.两侧芯轴部材料热膨胀系数通常高于中间永磁体热膨胀系数，由风磨损耗、转子涡流损耗引起温度升高时，两侧芯轴材料相对于中间永磁体材料膨胀更快，这将造成护套对永磁体保护能力下降；

2.三段式结构中，两侧芯轴和中间永磁体的连接需要保证很高的同心度，对部件加工、装配要求极高，大大增加了加工、装配难度。若三段结构装配精度不高，将严重影响电机在高速运行下的性能。

发明内容

发明目的：本发明要解决的技术问题是提供一种超高速永磁电机，针对传统转子结构的缺陷，提供一种转子外径小、同心程度好、旋转精度高、功率密度高，高速运行性能好的超高速永磁电机。

技术方案：本发明所述的超高速永磁电机，包括机壳、设置在机壳中的保护套、芯轴、双列圆柱滚子轴承，所述保护套中设置有实心永磁体，保护套和芯轴为整体结构，双列圆柱滚子轴承装配在芯轴上，所述机壳内壁设置有向内凸起结构，所述双列圆柱滚子轴承的外壁安装在所述机壳向内凸起部位的内壁上。

进一步的，所述的双列圆柱滚子轴承包括外圈、内圈、圆柱滚子和保持架，所述内圈与芯轴配合安装，所述外圈通过过盈配合或者粘黏在机壳内壁上，所述圆柱滚子安装在外圈和内圈之间，圆柱滚子侧设有保持架。

进一步的，所述的超高速永磁电机为以双列圆柱滚子轴承为中心的轴向对称结构，所述保护套两侧装配有作为机械输出端口的密封轴。

为了方便将实心永磁体装配过程中盲孔气体的排出，并有利于转子散热，所述的保护套的内侧设置有若干个轴向排气孔。

进一步的，所述的保护套为空心圆柱形，与所述实心永磁体进行过盈配合。

进一步的，所述保护套与芯轴为整体结构，材料采用inconel 718或钛合金。

进一步的，所述电机中的定子采用无槽结构，所述电机中的电枢绕组在所述定子内、外侧进行环形缠绕。

有益效果：本发明具有以下技术效果：