一种耐高温工作的高功率密度、高速永磁转子研究

一种耐高温工作的高功率密度、高速永磁转子研究

王 亮

中国航发哈尔滨东安发动机有限公司

黑龙江省哈尔滨市 150066

摘要：本文研究了一种耐高温工作的高功率密度、高速永磁转子，介绍了具体的技术实施方案，克服了传统永磁转子无法兼顾耐高温工作、高功率密度和高速旋转等优点，满足了航空发电机的长期耐高温工作、高转速、高功率密度、高效率等使用要求。

关键词：耐高温工作；高功率密度；高速永磁转子

序言

传统电机永磁转子将磁极镶嵌在转子铁芯内，形成转子组件。这种电机转子组件不仅制造不方便，而且转子高速运行时磁极有可能被强大的离心力甩出来。磁极常规选择钕铁硼、铁氧体、铝镍钴等永磁材料，但钕铁硼的居里温度较低，较高的温度系数造成其磁性能热稳定性较差，高温下使用时磁损失较大，导致永磁转子无法在高温条件下工作；从高功率密度角度考虑，铁氧体、铝镍钴虽然能够满足高温需求，但由于最大磁能积依然较低，无法满足航空发电机的长期高温工作、高转速、高功率密度、高效率的使用要求。鉴于此，本文研究了一种长期耐高温工作的高功率密度、高速永磁转子。

1 总体方案

本方案提出的永磁转子结构如图1所示，采用了耐高温、高功率密度的钐钴磁钢，鉴于转子高速运行离心力较大选择了烧结类型磁钢，TS812高温结构胶可以在780℃下正常工作，粘接强度在约50MPa，可以保证电机转子磁极在50000rpm高速下仍牢固粘接在转子铁芯上。但处于安全考虑，在磁钢体外侧过盈热套一个护套，同时为减小护套的涡流损耗与磁滞损耗，经过机械强度校核，决定将护套厚度取为0.3mm。

2 具体实施方法

图1 一种耐高温工作的高功率密度、高速永磁转子结构图

如图1所示，加工耐高温工作的高功率密度、高速永磁转子实施方法如下：

（1）转子高速旋转，选择烧结类型永磁磁极；

（2）由n对磁极、转子铁芯、高温合金薄壁护套、左挡板、右挡板及TS812高温结构胶等组成，如图1所示；

（3）将左挡板压装到转子铁芯上（保过盈量0.04～0.05mm），按GB/T22085.2中C级标准要求将两者激光焊接为一体；

（4）用TS812高温结构胶将磁钢按极性不同配对、配重粘接在转子铁芯上；

（5）将右挡板压装到转子铁芯上（保过盈量0.04～0.05mm），按GB/T22085.2中C级标准要求将两者激光焊接为一体，形成永磁转子分组件；

（6）使用粒度为40的汉刚玉砂轮磨削加工永磁转子分组件外圆，切削进给量小于0.01mm/次，砂轮切削线速度为35m/s；

（7）采用热套压装的方法，将薄壁护套压装至转子分组件外侧（保过盈量0.035～0.1mm），按GB/T22085.2中C级标准要求将两者激光焊接为一体，形成永磁转子；

（8）按国际动平衡标准ISO1940/1-2003（E）中G1要求做永磁转子动平衡，取B、C面为去重面，钻孔孔径小于φ3mm，孔深小于4mm 。

3 结论

本方案制造的耐高温工作的高功率密度、高速永磁转子，达到了航空交流发电机耐高温运行、高功率密度、高速旋转、效率高等使用要求。已成功应用，经验证应用效果良好。

参考文献

<1> 唐任远 《现代永磁电动机理论与设计》机械工业出版社 1997年12月第1版 92-144页

<2>汤蕴璆、史乃 《电动机学》 机械工业出版社 1999年5月第1版 6～59页

<3> 龚新民 《电动机工程手册》第25篇 机械工业出版社 1984年2月第2版 25-1～25-84页  

作者：王亮 性别：男 民族：汉 出生年月：1984.02 籍贯：吉林四平 学历：大学本科 毕业院校：南京理工大学 职称：工程师 就职单位：中国航发哈尔滨东安发动机有限公司 省市：黑龙江省哈尔滨市 邮编：150066 研究方向：航空机载机电产品