一种正弦气隙磁密的高速永磁电机转子及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115940459A(43)申请公布日2023.04.07(21)申请号202310220999.XH02K15/03(2006.01)(22)申请日2023.03.09H02K29/03(2006.01)(71)申请人北京国奥天开信息技术有限公司地址100085北京市海淀区上地信息路1号2号楼2101B申请人上海电子信息职业技术学院(72)发明人王天煜白斌王惠军张岳姚金宇汪泽润(74)专利代理机构北京巨弘知识产权代理事务所(普通合伙)11673专利代理师张婧(51)Int.Cl.H02K1/2783(2022.01)H02K1/32(2006.01)H02K1/02(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图8页(54)发明名称一种正弦气隙磁密的高速永磁电机转子及其制备方法(57)摘要本发明提供一种正弦气隙磁密的高速永磁电机转子及其制备方法，包括转轴、设置在转轴外侧的Halbach阵列结构、设置在Halbach阵列结构两端的隔磁端环和设置在转轴内部的通风结构，Halbach阵列结构形成若干磁极。本发明将磁粉胶膜与碳纤维布复合得到磁粉胶膜碳纤维复合结构，然后逐层卷制在永磁体层外侧以提高转子强度，该结构中碳纤维层主要承受载荷，大大提高抗拉强度；永磁材料成离散的粉末状，可消除集中载荷，降低转子损耗；通过调整硬磁颗粒的级配降低孔隙率，提高电磁性能；通过对Halbach阵列结构整体充磁，形成正弦气隙磁密，提高功率密度，降低谐波损耗和转子涡流损耗，消弱转矩脉动；通过转子内风道设计进一步改善转子冷却效果，从而提高电机性能及可靠性。CN115940459ACN115940459A权利要求书1/2页1.一种正弦气隙磁密的高速永磁电机转子，其特征在于：包括转轴（1）、设置在所述转轴（1）外侧的Halbach阵列结构（2）、设置在所述Halbach阵列结构（2）两端的隔磁端环（3）和设置在所述转轴（1）内部的通风结构（4），所述Halbach阵列结构（2）形成若干磁极，所述通风结构（4）为用于降低高速永磁电机转子温度的通风孔；所述Halbach阵列结构（2）包括依次设置在所述转轴（1）外侧的永磁体层（21）、磁粉胶膜/碳纤维单元（22）和碳纤维护套（23），所述永磁体层（21）包括至少两块嵌入粘接在所述转轴（1）的外侧并进行预取向的永磁体块（211），所述磁粉胶膜/碳纤维单元（22）包括缠绕在所述永磁体层（21）外侧的至少两层磁粉胶膜纤维复合结构（221），所述磁粉胶膜碳纤维复合结构（221）包括磁粉胶膜（2211）和复合在所述磁粉胶膜（2211）下侧的碳纤维布（2212），所述磁粉胶膜（2211）包括磁粉和环氧树脂；所述碳纤维护套（23）缠绕在所述磁粉胶膜/碳纤维单元（22）的外侧；所述永磁体层（21）、所述磁粉胶膜/碳纤维单元（22）和所述碳纤维护套（23）进行整体Halbach充磁，所述隔磁端环（3）设置在所述磁粉胶膜/碳纤维单元（22）和所述碳纤维护套（23）的两端、所述转轴（1）的外侧。2.根据权利要求1所述的一种正弦气隙磁密的高速永磁电机转子，其特征在于：所述磁粉在所述磁粉胶膜（2211）中离散分布，高速永磁电机转子的气隙磁密接近正弦性。3.根据权利要求1所述的一种正弦气隙磁密的高速永磁电机转子，其特征在于：所述转轴（1）包括转轴本体（11）和设置在所述转轴本体（11）外表面的永磁体安装槽（12），所述永磁体块（211）安装到所述永磁体安装槽（12）后上表面与所述转轴本体（11）两端的上表面平齐；所述转轴（1）为不导磁合金材料，所述转轴（1）表面做滚花处理；所述通风结构（4）包括贯通设置在所述转轴（1）内部的L形通风孔（41），所述L形通风孔（41）包括沿所述转轴（1）轴线设置的直孔（411）和与所述直孔（411）末端连通的斜孔（412），所述斜孔（412）与所述直孔（411）的弯折角度为30~60°；所述磁粉胶膜/碳纤维单元（22）中所述磁粉的体积占比为60%~80%，所述磁粉的粒径为50~200μm、粒径配比为3:1~1:1，所述碳纤维布（2212）的厚度为0.06~0.12mm，所述磁粉胶膜（2211）和所述碳纤维布（2212）的厚度比为1:1~5:1；所述隔磁端环（3）的外端轴端为锥形结构，所述隔磁端环（3）与所述转轴（1）为过盈配合。4.根据权利要求3所述的一种正弦气隙磁密的高速永磁电机转子，其特征在于：所述磁粉的粒径为100mm和50mm、质量比为3:1；所述磁粉为钕铁硼硬磁颗粒或钐钴硬磁颗粒；所述通风结构（4）还包括设置在所述转轴（1）中心的中心孔（42）。5.一种正弦气隙磁密的高速永磁电机转子的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、磁粉胶膜制备：将磁