一种航空高速电机转子的制作方法

1.本实用新型属于航空高速电机领域，涉及一种航空高速电机转子结构。


背景技术：

2.随着多电和全电技术的发展，飞机用电设备应用越来越多。机上原有的机械、液压装置被电动装置替代，提高效率，减少设备数量，提高可靠性。传统的发动机带动恒速传动装置，由恒速传动装置为发电机提供动力，为机上提供电源。目前，航空电源直接由发动机驱动的发展趋势，电机既可以运行在电动状态起动发动机，又可以运行在发电状态当做电源使用。发动机一般转速较高，电机直接由发动机驱动，转子工作时转速较高(高于20000r/min)，受到离心力较大，转子的结构强度和结构动力学设计尤为重要。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是：提供一种航空高速电机转子，通过转子结构设计解决高转速下离心力大，结构强度差的缺点，应用于高转速电机。
4.为解决此技术问题，本实用新型的技术方案是：
5.一种航空高速电机转子，转子包括转子轴、转子铁芯、两端非密封轴承、锁紧螺母、旋转变压器。
6.转子轴为空心轴，一段为空心结构，一段为实心结构；空心段靠近转子重心位置，内侧设置花键结构，传递发动机扭矩；
7.转子铁芯由转子冲片叠压而成，转子冲片为超薄软磁合金，为u型三层磁障结构。
8.转子内侧周向上距离转子内层磁障h2，距离转子内孔h1处，均布有铆钉孔，其中h2＝h1 0.5mm，且铆钉孔轴向与转子轴平行。转子铁芯两端通过铆钉与两端的动平衡端板固定，铆钉穿过铆钉孔。
9.转子冲片内孔设置叠压标记槽，内孔周向均布键槽，与轴鼓型齿配合装配，防止转子高速下周向转动；
10.优选地，键槽形状为半圆形，数量为四个。
11.标记槽轴向夹角为15
°
～20
°
，所述夹角为标记槽圆心线与与铅垂线的夹角，标记槽圆心线为标记槽圆心与转子圆心之间的连线；优选地，夹角为15
°
。
12.转子冲片材质为高强度软磁材料，抗拉强度≥700mpa。
13.所述航空高速电机转子空气磁障不等厚，磁障内嵌与空气磁障厚度对应的不等厚磁钢，外层磁障与中间磁障之间距离为h3，中间磁障与内层磁障之间距离为h4，h4＝h3。
14.转子磁障之间设置不等宽磁桥，外层磁桥宽度为d1，中间磁桥宽度为d2，内层磁桥宽度为d3，d3＝d2 0.2mm，d2＝d1 0.2mm。
15.优选地，铆钉孔数量为四个。
16.本实用新型的有益效果是：提出了一种高速电机转子结构，电机为永磁辅助式同步磁阻结构，为获得较大的凸极比，转子上设置空气磁障，磁障内安装磁钢。空气磁障导致
转子在高速下强度降低，局部应力集中，使得电机转速升高时，可靠性降低。选用高强度超薄软磁材料，在磁障之间设计不等宽隔磁桥，可有效转子磁障的强度。在转子上设置铆钉孔，将转子铁芯和端板铆接，以及转子铁芯内孔设置半圆形键槽与轴鼓型齿装配，可提高转子的强度。
17.通过此设计，电机在高速下(20000r/min～30000r/min)下可靠运行。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施的技术方案，下面将对本实用新型的实例中需要使用的附图作简单的解释。显而易见，下面所描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本发明的转子结构示意图；图2为本发明的转子冲片示意图；
20.其中，1-空心轴、2-转子铁芯、3-内花键、4-转子端板、5-轴承、6-锁紧螺母、7-旋转变压器转子8-旋变键21-磁钢、22-隔磁桥、23-铆钉孔、24-标记槽、25-键槽孔、26-空气磁障。
具体实施方式
21.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
22.下面将详细描述本实用新型实施例的各个方面的特征。在下面的详细描述中，提出了许多具体的细节，以便对本实用新型的全面理解。但是，对于本领域的普通技术人员来说，很明显的是，本实用新型也可以在不需要这些具体细节的情况下就可以实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例对本实用新型更好的理解。本实用新型不限于下面所提供的任何具体设置和方法，而是覆盖了不脱离本实用新型精神的前提下所覆盖的所有的产品结构、方法的任何改进、替换等。
23.在各个附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以避免对本实用新型造成不必要的模糊。
24.如图1为本实用新型的航空高速电机转子的示意图，转子结构包括转子轴、转子铁芯、两端非密封轴承、锁紧螺母、旋转变压器，转子铁芯2与转子端板4通过铆钉轴向连接，转子端板4既可以起到防止磁钢轴向位移，又可以在转子动平衡时作为动平衡板使用，转子铁芯2内孔设置四个半圆形键槽，与轴上的鼓型齿配合，装配后可防止转子周向位移。转子铁芯2与轴1为过盈配合。在轴两端安装两个非密封轴承，作为整个转子的支点，电机转子在轴承的支撑下高速旋转。两个轴承通过锁紧螺母固紧，锁紧螺母的螺纹旋向相反。在空心轴实心段安装旋转变压器转子7，通过旋变键8与轴可靠装配。
25.电机未一种永磁辅助式同步磁阻结构，转子冲片为四极，每极下设置三层u型空气磁障26，所述航空高速电机转子空气磁障不等厚，磁障内嵌与空气磁障厚度对应的不等厚
磁钢，外层磁障与中间磁障之间距离为h3，中间磁障与内层磁障之间距离为h4，h4＝h3。在水平空气磁障中插入与磁障厚度对应等厚的矩形永磁磁钢21。为获得较高的凸极比，同时考虑转子的机械强度，设置一定厚度的磁桥22。转子磁障之间设置不等宽磁桥，外层磁桥宽度为d1，中间磁桥宽度为d2，内层磁桥宽度为d3，d3＝d2 0.2mm，d2＝d1 0.2mm。转子铁芯2设计成细长结构，压装在轴上。转子轴1一段为空心结构，一段为实心轴，空心段装有转子铁芯，实心段轴上装有旋转变压器，获取转子位置信号。为保证转子冲片叠压的一致性，设转子置标记槽，轴向夹角为15
°
。
26.转子铁芯两端铆接转子端板4，在端板平面上进行打孔去重动平衡。高速非密封轴承支撑整个转子旋转，轴承通过锁紧螺母锁紧，锁紧螺母和轴承间安装止动垫圈。高速电机冷却介质为航空滑油。
27.最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可以轻易想到各种等效的修改或者替换，这些修改或者替换都应该涵盖在本实用新型的保护范围之内。


技术特征：
1.一种航空高速电机转子，其特征在于：转子包括转子轴、转子铁芯、两端非密封轴承、锁紧螺母、旋转变压器。2.根据权利要求1所述的航空高速电机转子，其特征在于：转子轴为空心轴，一段为空心结构，一段为实心结构；空心段靠近转子重心位置，内侧设置花键结构，传递发动机扭矩。3.根据权利要求1所述的航空高速电机转子，其特征在于：转子铁芯由转子冲片叠压而成，转子冲片为超薄软磁合金，u型三层磁障结构。4.根据权利要求1所述的航空高速电机转子，其特征在于：转子内侧周向上距离转子内层磁障h2，距离转子内孔h1处，均布有铆钉孔，其中h2=h1 0.5mm，且铆钉孔轴向与转子轴平行；转子铁芯两端通过铆钉与两端的动平衡端板固定，铆钉穿过铆钉孔。5.根据权利要求3所述的航空高速电机转子，其特征在于：转子冲片内孔设置叠压标记槽，内孔周向均布键槽，与轴鼓型齿配合装配，防止转子高速下周向转动。6.根据权利要求5所述的航空高速电机转子，其特征在于：键槽形状为半圆形，数量为四个。7.根据权利要求5所述的航空高速电机转子，其特征在于：标记槽轴向夹角为15
°
~20
°
，所述夹角为标记槽圆心线与铅垂线的夹角，标记槽圆心线为标记槽圆心与转子圆心之间的连线。8.根据权利要求3所述的航空高速电机转子，其特征在于：转子冲片材质为高强度软磁材料，抗拉强度≥700mpa。9.根据权利要求3所述的航空高速电机转子，其特征在于：转子空气磁障不等厚，磁障内嵌与空气磁障厚度对应的不等厚磁钢，外层磁障与中间磁障之间距离为h3，中间磁障与内层磁障之间距离为h4，h4=h3。10.根据权利要求3所述的航空高速电机转子，其特征在于：转子磁障之间设置不等宽磁桥，外层磁桥宽度为d1，中间磁桥宽度为d2，内层磁桥宽度为d3，d3=d2 0.2mm，d2=d1 0.2mm。

技术总结
本实用新型属于航空高速电机领域，涉及一种航空高速电机转子结构；电机转子包括转子轴、转子铁芯、两端非密封轴承、转子衬套、锁紧螺母、旋转变压器。转子轴为空心轴，一段为空心结构，一段为实心结构；空心段靠近转子重心位置，内侧设置花键结构，传递发动机扭矩；转子内侧周向上距离转子内层磁障处均布有铆钉孔，且铆钉孔轴向与转子轴平行。转子铁芯两端通过铆钉与两端的动平衡端板固定，铆钉穿过铆钉孔。转子冲片内孔设置叠压标记槽，内孔周向均布三个半圆形键槽，与轴鼓型齿配合装配，防止转子高速下周向转动；转子设置三层不等高空气磁障，空气磁障内安装对应厚度的永磁体。本设计解决了转子强度问题，电机能够在高转速下可靠运行。运行。运行。


技术研发人员：鞠来财 何旭 孙青青 孙高阳
受保护的技术使用者：北京曙光航空电气有限责任公司
技术研发日：2021.07.30
技术公布日：2022/5/10