[发明专利]永磁电机转子结构及其所应用的高速永磁电机

说明书

本申请提供永磁电机转子结构及其所应用的高速永磁电机，包括：转子铁芯，其内围面与电机转轴相连；永磁铁，其内围面与转子铁芯的外围面相连；内层护套，其内环与永磁铁的外围面相连；外层护套，其内围面与内层护套的外围面相连；所述内层护套与永磁铁之间预设低速过盈量；内层护套的热膨胀系数相较于外层护套的热膨胀系数更大；在电机转子高速热态运行状态下，内层护套相较于外层护套产生更大的热膨胀程度而挤压所述永磁铁，以在内层护套与永磁铁之间产生大于低速过盈量的高速过盈量。本发明可在电机低速冷态和高速热态旋转时为永磁铁提供同等保护；转子护套安装难度小，安装过程永磁铁不易被破坏；转子护套所产生的涡流损耗小，散热能力好。

技术领域

本申请涉及永磁电机技术领域，特别是涉及永磁电机转子结构及其所应用的高速永磁电机。

背景技术

高速永磁电机一般是指转速超过10000rpm，或者难度值(功率平方根与转速的乘积)大于1×10⁵且以永磁铁提供磁场的电机。与一般电机相比，高速永磁电机具有高转速、高功率密度、几何尺寸小、结构简单等优点。由于其具有多种优异性能，高速永磁电机现已经成为国际电工领域的主要研究方向之一。

然而高速永磁电机内部的永磁铁抗拉强度较低。电机高速旋转时，永磁铁易承受较大的离心力而发生破坏。为避免破坏发生，常常需要在永磁铁外部加上一层护套进行保护。但这种保护套的过盈量为定值，不能分别在低速和高速运转时对电机转子轴起到最佳保护作用，降低了护套的性价比。

高速永磁电机转子护套和永磁铁之间存在一定的过盈量，二者主要采取热装、冷装或压装的方式进行装配，装配时对形位精度要求较高、装配难度较大，稍有不慎永磁铁就会破裂、造成装配失败。

目前高速永磁电机护套主要由复合材料或者合金制备。当护套为复合材料时，其散热能力较差，电机转子易产生较大的温升，可能导致永磁铁退磁；当护套为合金材料时，护套较厚、质量较大、又由于合金导电性好，电机易产生较大的涡流损耗。也即，现有的永磁电机护套无法分别在低速和高速运转时对电机转子轴同等的提供较好保护；与此同时，还面临纯合金护套涡流损耗较大，永磁铁和转子护套之间装配困难等问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供永磁电机转子结构及其所应用的高速永磁电机，用于解决现有技术中永磁电机护套无法分别在低速和高速运转时对电机转子轴同等的提供较好保护的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请的第一方面提供一种永磁电机转子结构，包括：转子铁芯，其内围面与电机转轴相连；永磁铁，其内围面与所述转子铁芯的外围面相连；内层护套，其内环与所述永磁铁的外围面相连；外层护套，其内围面与所述内层护套的外围面相连；所述内层护套与永磁铁之间预设低速过盈量；所述内层护套的热膨胀系数相较于外层护套的热膨胀系数更大；在电机转子高速热态运行状态下，所述内层护套相较于外层护套产生更大的热膨胀程度而挤压所述永磁铁，以在所述内层护套与永磁铁之间产生大于所述低速过盈量的高速过盈量。

于本申请的第一方面的一些实施例中，所述内层护套为合金护套。

于本申请的第一方面的一些实施例中，所述合金护套由多片合金薄片叠加而成，且每片所述合金薄片的表面都涂有薄层绝缘漆或绝缘氧化物。

于本申请的第一方面的一些实施例中，所述外层护套的材料包括复合材料；所述复合材料包括非金属与金属复合材料、非金属与非金属复合材料；其中，非金属基体包括合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨或碳；增强材料包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须或金属。

于本申请的第一方面的一些实施例中，所述转子铁芯呈筒状或长方体状；当转子铁芯呈筒状时，转子铁芯的内/外围面是环形面；当转子铁芯呈长方体状时，转子铁芯的内/外围面是矩形面。

于本申请的第一方面的一些实施例中，所述内层护套和外层护套通过过盈配合或缠绕成型的方式连接；以及，所述永磁铁与内层护套通过过盈配合或缠绕成型的方式连接。