本發(fā)明涉及永磁電機技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于永磁電機轉(zhuǎn)子碳纖維捆綁的方法。

背景技術(shù)：

隨著國內(nèi)電動汽車行業(yè)的快速發(fā)展，作為關(guān)鍵零部件之一的驅(qū)動電機也作為一個單獨的行業(yè)快速發(fā)展。目前用于乘用車驅(qū)動的電機主要以永磁同步電機為主，國內(nèi)主流整機廠家，如北汽、比亞迪、眾泰等整車廠家電機都采用的是永磁同步電機。

永磁電機的轉(zhuǎn)子根據(jù)磁鋼的安裝方式可分為“內(nèi)嵌式”和“表貼式”兩種，其中各有優(yōu)缺點，其主要對比如表1所示。

表1

由于驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速均設(shè)計得較高，因此目前國內(nèi)的驅(qū)動永磁電機主要采用內(nèi)嵌式的永磁電機居多，表貼式的永磁電機轉(zhuǎn)子磁鋼粘貼于轉(zhuǎn)子表面。當(dāng)電機轉(zhuǎn)速提高后，轉(zhuǎn)子磁鋼粘接的機械強度不夠，而因離心力容易脫落，因此表貼式永磁電機很少在電動汽車驅(qū)動電機內(nèi)采用。

下面參考圖2和圖3分別對內(nèi)嵌式磁鋼和表貼式磁鋼的布置進行說明。

如圖2所示，對于內(nèi)嵌式磁鋼，鐵芯、隔磁橋和極楔為一體結(jié)構(gòu)，即磁鋼是嵌入在這一體結(jié)構(gòu)之中。當(dāng)轉(zhuǎn)子沿轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時，磁鋼受到極楔和隔磁橋的束縛，不會因為離心力而發(fā)生脫落。

但是內(nèi)嵌式磁鋼存在以下問題：內(nèi)嵌式磁鋼隔磁橋的存在導(dǎo)致漏磁產(chǎn)生，并且由于磁鋼的磁力存在，在插入槽內(nèi)時會存在很大的斥力，很難安裝。

如圖3所示，在表貼式結(jié)構(gòu)的磁鋼中，磁鋼主要靠磁鋼本身的磁力和磁鋼與鐵芯之間膠水的粘貼力形成一體，在低速電機中，這種結(jié)構(gòu)是可靠的，因此在低速電機中應(yīng)用較多。但在電動汽車驅(qū)動電機中，其轉(zhuǎn)速達到6000rpm、甚至10000rpm及以上時，其轉(zhuǎn)子上的磁鋼離心力就必須得考慮了。由于磁鋼的外圍不能用導(dǎo)磁材料進行固定，而且由于磁鋼外沿并不是規(guī)整的圓，因此該磁鋼的固定就成為設(shè)計高速表貼式永磁電機的難題。

如何設(shè)計一種可以應(yīng)用在電動汽車驅(qū)動電機的表貼式永磁電機，對磁鋼進行固定克服高速表貼式永磁電機的難題，是當(dāng)前電動汽車領(lǐng)域需要解決的一個技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的旨在至少解決所述技術(shù)缺陷之一。

為此，本發(fā)明的目的在于提出一種用于永磁電機轉(zhuǎn)子碳纖維捆綁的方法，可以增加轉(zhuǎn)子磁鋼的機械可靠性，防止電機高速旋轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子磁鋼脫。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實施例提供一種用于永磁電機轉(zhuǎn)子碳纖維捆綁的方法，包括如下步驟：

步驟S1，獲取永磁電機轉(zhuǎn)子的最高轉(zhuǎn)速、外徑和預(yù)設(shè)裕度，計算需要捆綁的碳纖維厚度和捆綁層數(shù)；

步驟S2，根據(jù)所述步驟S1計算出的碳纖維厚度和捆綁層數(shù)準備碳纖維材料，并采用碳纖維材料捆綁轉(zhuǎn)子表面的表貼磁鋼，以將磁鋼與轉(zhuǎn)子鐵芯形成一體；

步驟S3，將碳纖維漲緊后圍繞轉(zhuǎn)子磁鋼表面一圈后，再壓緊碳纖維起頭；

步驟S4，利用綁扎機械設(shè)備，控制碳纖維自行纏繞在轉(zhuǎn)子磁鋼表面；

步驟S5，在根據(jù)步驟S1計算出的捆綁層數(shù)，完成纏繞后，將轉(zhuǎn)子整體放入烘箱內(nèi)進行固化，固化完成后，即結(jié)束整個碳纖維捆綁過程。

進一步，在所述步驟S1中，根據(jù)獲取的永磁電機轉(zhuǎn)子的最高轉(zhuǎn)速和外徑，計算所述永磁電機的轉(zhuǎn)子磁鋼的最大離心力，并根據(jù)所述最大離心力和預(yù)設(shè)裕度，計算所述需要捆綁的碳纖維厚度和捆綁層數(shù)。

進一步，在所述步驟S2中，將碳纖維的一端固定在轉(zhuǎn)子磁鋼外側(cè)的端部，碳纖維的捆扎起頭處采用膠水固定粘貼在磁鋼外側(cè)的端部。

進一步，在所述步驟S4中，將轉(zhuǎn)子置于轉(zhuǎn)動機械設(shè)備或?qū)Ｓ玫奶祭w維綁扎機械設(shè)備上，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子，控制碳纖維自行纏繞轉(zhuǎn)子磁鋼表面。

進一步，從轉(zhuǎn)子的頭端纏繞到尾端一次計為纏繞一層。

進一步，在所述步驟S4中，纏繞過程中，在碳纖維與磁鋼、碳纖維每層間刷環(huán)氧膠。

進一步，在所述步驟S5中，固化過程中的固化溫度不超過磁鋼的去磁溫度。

進一步，所述固化溫度不高于90攝氏度。

根據(jù)本發(fā)明實施例的用于永磁電機轉(zhuǎn)子碳纖維捆綁的方法，具有以下優(yōu)點：

1)增加轉(zhuǎn)子磁鋼的機械可靠性，防止電機高速旋轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子磁鋼脫落；

2)通過碳纖維捆綁后，電機轉(zhuǎn)子進行表貼磁鋼設(shè)計，可以增加磁鋼的布置空間，增加磁鋼的磁通面積，可提高電機的功率密度；

3)通過表貼磁鋼設(shè)計，減少了內(nèi)嵌式永磁電機的隔磁橋，減少了漏磁(因為隔磁橋是連接極楔和轉(zhuǎn)子鐵芯的機械結(jié)構(gòu)件，一般在轉(zhuǎn)子沖片中一體沖出，所以隔磁橋材料和轉(zhuǎn)子鐵芯、極楔都為導(dǎo)磁材料，而隔磁橋正好處于漏磁磁路中)，提高了磁鋼的利用效率；

4)通過選擇碳纖維進行捆扎，不會顯著增加轉(zhuǎn)子自身的重量，碳纖維本身的機械強度高，磁鋼的固定效果好；

5)碳纖維為不導(dǎo)磁材料，在磁鋼的外表不會形成漏磁磁路；

6)碳纖維為柔性材料，對于轉(zhuǎn)子外沿不規(guī)則時，能很好的進行填充和固定。

本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例的用于永磁電機轉(zhuǎn)子碳纖維捆綁的方法的流程圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明實施例的內(nèi)嵌式磁鋼布置示意圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明實施例的表貼式磁鋼布置示意圖；

圖4為根據(jù)本發(fā)明實施例的碳纖維捆扎示意圖；

圖5為根據(jù)本發(fā)明實施例的碳纖維起頭的示意圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

本發(fā)明實施例提供一種用于永磁電機轉(zhuǎn)子碳纖維捆扎的方法，可以實現(xiàn)對表貼式永磁電機磁鋼固定，即采用碳纖維來綁扎電機轉(zhuǎn)子表面的磁鋼，使得磁鋼與轉(zhuǎn)子鐵芯成為一體。

下面結(jié)合圖1至圖5對本發(fā)明實施例的用于永磁電機轉(zhuǎn)子碳纖維捆扎的方法。

如圖1所示，本發(fā)明實施例的用于永磁電機轉(zhuǎn)子碳纖維捆綁的方法，包括如下步驟：

步驟S1，獲取永磁電機轉(zhuǎn)子的最高轉(zhuǎn)速、外徑和預(yù)設(shè)裕度，計算需要捆綁的碳纖維厚度和捆綁層數(shù)。

需要說明的是，本發(fā)明的永磁電機采用的是表貼式磁鋼，這種磁鋼結(jié)構(gòu)可以增加磁鋼的布置空間(即磁鋼的寬度)、減少漏磁、簡化安裝工藝。

具體地，根據(jù)獲取的永磁電機轉(zhuǎn)子的最高轉(zhuǎn)速和外徑，計算所述永磁電機的轉(zhuǎn)子磁鋼的最大離心力，然后根據(jù)所述最大離心力和預(yù)設(shè)裕度，計算所述需要捆綁的碳纖維厚度和捆綁層數(shù)。

步驟S2，根據(jù)所述步驟S1計算出的碳纖維厚度和捆綁層數(shù)準備碳纖維材料，并采用碳纖維材料捆綁轉(zhuǎn)子表面的表貼磁鋼，以將磁鋼與轉(zhuǎn)子鐵芯形成一體。

需要說明的是，碳纖維具備以下幾個優(yōu)點：

①、強度高，捆綁后不易斷裂；

②、質(zhì)量相對金屬材料輕、捆綁后不會顯著增加轉(zhuǎn)子自身重量；

③、材料不導(dǎo)磁；

④、柔性材料，適合捆綁外沿不規(guī)則的物體。

需要說明的是，本發(fā)明也可以采用其他類似碳纖維的材料代替，例如，采用無緯帶代替碳纖維進行捆綁。

針對于表貼式轉(zhuǎn)子磁鋼的特點及碳纖維材料的特性，選用碳纖維材料來捆綁轉(zhuǎn)子表面的表貼磁鋼，可以很好的解決了高速電機的表貼磁鋼脫落問題。使用該技術(shù)可以增加磁鋼的布置空間，降低漏磁，提高電機的氣隙磁密，使永磁電機的功率密度更高，體積更小，更適合汽車電機的選擇。

在本步驟中，參考圖4和圖5，將碳纖維的一端固定在轉(zhuǎn)子磁鋼外側(cè)的端部，碳纖維的捆扎起頭處采用膠水固定粘貼在磁鋼外側(cè)的端部。

步驟S3，將碳纖維漲緊后圍繞轉(zhuǎn)子磁鋼表面一圈后，再壓緊碳纖維起頭。

步驟S4，利用綁扎機械設(shè)備，控制碳纖維自行纏繞在轉(zhuǎn)子磁鋼表面。

具體地，將轉(zhuǎn)子置于轉(zhuǎn)動機械設(shè)備或?qū)Ｓ玫奶祭w維綁扎機械設(shè)備上，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子，控制碳纖維自行纏繞轉(zhuǎn)子磁鋼表面。需要注意的是，在纏繞過程中，碳纖維一定要保持漲緊狀態(tài)。其中，從轉(zhuǎn)子的頭端纏繞到尾端一次計為纏繞一層。

在本發(fā)明的一個實施例中，纏繞過程中，在碳纖維與磁鋼、碳纖維每層間刷環(huán)氧膠。

步驟S5，在根據(jù)步驟S1計算出的捆綁層數(shù)，完成纏繞后，將轉(zhuǎn)子整體放入烘箱內(nèi)進行固化，固化完成后，即結(jié)束整個碳纖維捆綁過程。

在本步驟中，固化過程中的固化溫度不超過磁鋼的去磁溫度。優(yōu)選的，固化溫度不高于90攝氏度。固化完成后，本捆扎工藝即完成。

本發(fā)明實施例提供的用于永磁電機轉(zhuǎn)子碳纖維捆綁的方法，可以應(yīng)用于電動汽車驅(qū)動電機中，即使在驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速達到6000rpm、甚至10000rpm及以上時，由于磁鋼被碳纖維材料捆綁固定，不會出現(xiàn)磁鋼脫落的問題。

根據(jù)本發(fā)明實施例的用于永磁電機轉(zhuǎn)子碳纖維捆綁的方法，具有以下優(yōu)點：

1)增加轉(zhuǎn)子磁鋼的機械可靠性，防止電機高速旋轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子磁鋼脫落；

2)通過碳纖維捆綁后，電機轉(zhuǎn)子進行表貼磁鋼設(shè)計，可以增加磁鋼的布置空間，增加磁鋼的磁通面積，可提高電機的功率密度；

3)通過表貼磁鋼設(shè)計，減少了內(nèi)嵌式永磁電機的隔磁橋，減少了漏磁(因為隔磁橋是連接極楔和轉(zhuǎn)子鐵芯的機械結(jié)構(gòu)件，一般在轉(zhuǎn)子沖片中一體沖出，所以隔磁橋材料和轉(zhuǎn)子鐵芯、極楔都為導(dǎo)磁材料，而隔磁橋正好處于漏磁磁路中)，提高了磁鋼的利用效率；

4)通過選擇碳纖維進行捆扎，不會顯著增加轉(zhuǎn)子自身的重量，碳纖維本身的機械強度高，磁鋼的固定效果好；

5)碳纖維為不導(dǎo)磁材料，在磁鋼的外表不會形成漏磁磁路；

6)碳纖維為柔性材料，對于轉(zhuǎn)子外沿不規(guī)則時，能很好的進行填充和固定。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。