带有U形隔磁结构的径向充磁油冷永磁发电机转子的制作方法

本发明涉及永磁发电机，尤其涉及带有u形隔磁结构的径向充磁油冷永磁发电机转子。

背景技术：

1、永磁发电机转子(以下简称转子)是航空发动机电源系统的永磁发电机的核心部件，其功能是在发动机驱动轴驱动下旋转，转子提供的磁场切割定子绕组产生感应电动势，由定子输出交流电。

2、转子作为旋转部件，提供旋转磁场，是发电机的能量来源，因此存在温升高、永磁体结构强度低等问题，一般结构无法满足航空发动机中对应发电机高功率、高转速工作条件要求，因此采用了很多结构形式。

3、(1)以往转子采用表贴式(发明专利cn10765915a，且公司其它同类型多种产品使用的结构)，一般在转子铁芯外表面粘贴永磁体，在永磁体外侧套隔磁套保护(发明专利cn107579615a)，增加了永磁体与定子的距离，增加了发电机气隙，降低功率密度。同时隔磁套强度在高速旋转过程中变形大，易导致永磁体碎裂。

4、还有的转子采用v形内置式，虽具有结构强度高等优点，但对于航空发电机来说，体积大，无法满足功率密度要求。

5、以往转子为整体结构，永磁体密封在转子内部，冷却用滑油喷洒在转子外露表面，对于发热严重的转子，存在散热困难的问题，对于永磁体将产生高温退磁的风险。

6、以往转子磁极间无隔磁结构，磁路未进行控制，采用切向充磁的永磁体形成的磁场在铁芯内部形成涡流，存在漏磁高问题。

7、以往永磁体铁芯，采用硅钢片叠片(发明专利cn112713683a)，降低了整体结构强度，无法满足某型发电机高速、高功率运行要求。

技术实现思路

1、本发明的目的是：提供一种带有“u”形隔磁结构的径向充磁油冷永磁发电机转子，该转子具有较高结构强度，能适应20000rpm～43000rpm高速旋转条件，可保证结构不破损、永磁体不碎裂。设计可以满足磁密、磁场强度要求。转子铁芯、永磁体结构设计可以保证与冷却滑油直接接触，直接降温，满足高功率密度要求。

2、本发明的技术方案是：

3、提供带有u形隔磁结构的径向充磁油冷永磁发电机转子，包括铁芯1；环形挡板2；永磁体5和u形隔磁块6；

4、铁芯由环形支架3、内筒部12、多个径向延伸部11以及多个瓦块部10构成；所述内筒部从所述环形支架3的内环面轴向延伸设置，所述多个径向延伸部在所述内筒部外壁面径向延伸设置；所述多个瓦块部在所述环形支架3的外环面轴向延伸设置；所述瓦块部的数量为径向延伸部的两倍，多个瓦块部环向均匀分布，多个径向延伸部环向均匀分布，其中奇数位置的瓦块部与径向延伸部连接为一体；轴向上瓦块部的长度小于内筒部的长度；奇数位置的瓦块部、径向延伸部11以及内筒部形成径向导磁柱结构；

5、5永磁体为多个，数量与径向延伸部相同，且多个永磁体一一对应安装在偶数位置的瓦块部与内筒部外壁面之间；

6、挡板安装在所述内筒部的外壁面，环形支架与挡板在轴向上对永磁体形成轴向限位；

7、u形隔磁块6为多个，数量与径向延伸部相同，多个u形隔磁块与奇数位置的瓦块部形成一一对应，或多个u形隔磁块与偶数位置的瓦块部形成一一对应，并且从轴向上倒插在瓦块部端部。

8、进一步的，环形支架3与瓦块部通过铆钉4固定连接。

9、进一步的，环形支架与径向延伸部之间通过沉头螺钉9固定连接。

10、进一步的，挡板与径向延伸部之间通过沉头螺钉9固定连接。

11、进一步的，所述内筒部的外壁面形成有固定永磁体的凸起，

12、进一步的，铁芯为纯铁棒或低碳钢棒或导磁性能较好的不锈钢棒加工而成。

13、进一步的，u形隔磁块与瓦块部之间采用激光焊接方法形成整体。

14、进一步的，u形隔磁块倒插在瓦块部端部为过盈配合。

15、径向充磁的永磁体及形成的磁路见图5，隔磁块阻断了磁力线沿铁芯外环向圆周方向损失的路径；且阻断了磁力线沿铁芯外环在轴向方向损失的路径。

16、如图4所示(只标识了1对磁极下的磁路)：永磁体提供的磁力线，只能通过铁芯的外环上与永磁体接触的、隔磁块u形中间的瓦块部进入气隙，再进入定子铁芯，回到气隙，再依次进入转子铁芯的外环、导磁柱，进入铁芯的内环，回到永磁体。

17、如果没有隔磁块，磁力线将在转子内环处形成回路，进入气隙的磁力线减少，电机性能降低。

18、进一步的，环形支架2与所述永磁体固定连接。

19、进一步的，环形支架2的外缘间隔均匀的形成通油缺口。增加铁芯强度，见图6。且环形支架能够显著提高对应隔磁块u形开口处结构强度，避免高速旋转时焊缝开裂。

20、进一步的，铁芯与永磁体之间留有空隙。转子是发热源，支架外径上的通油缺口，形成冷却滑油的通路，保证冷却滑油可从转子一端进入，流过整个转子后从另一端流出，直接为永磁体降温。

21、通过上述发明，减少了隔磁护套结构，减小了发电机气隙，提高了发电机功率密度；增加了永磁体周围空隙，降低了温升，提高发电机可靠性，增加了工作寿命。

22、永磁体安装后，径向通过磁场吸力固定，同时辅助以高温胶。轴向两侧分别使用支架、挡板固定。

23、挡板使用沉头螺钉固定在铁芯的导磁柱上，沉头螺钉个数以具有足够强度为准。挡板外径不能阻碍油路为准。

24、本发明的优点是：1)通过铁芯、支架结构设计，实现了永磁体直接与冷却滑油接触、降低发电机温升、提高发电机使用寿命的目的。

25、2)通过“u”形隔磁结构设计、永磁体设计，使磁场按照设计路线分布，尽量降低了涡流等损耗，提高了磁场强度和输出功率；

26、3)通过支架、挡板形成永磁体限位、保护结构，保证高速旋转时转子性能。

27、4)通过支架与铁芯铆接结构，提高转子整体结构强度。

技术特征：

1.带有u形隔磁结构的径向充磁油冷永磁发电机转子，其特征在于：包括铁芯1；环形挡板2；永磁体5；u形隔磁块6；

2.如权利要求1所述的带有u形隔磁结构的径向充磁油冷永磁发电机转子，其特征在于：环形支架3与瓦块部通过铆钉4固定连接。

3.如权利要求1所述的带有u形隔磁结构的径向充磁油冷永磁发电机转子，其特征在于：环形支架与径向延伸部之间通过沉头螺钉9固定连接。

4.如权利要求1所述的带有u形隔磁结构的径向充磁油冷永磁发电机转子，其特征在于：挡板与径向延伸部之间通过沉头螺钉9固定连接。

5.如权利要求1所述的带有u形隔磁结构的径向充磁油冷永磁发电机转子，其特征在于：所述内筒部的外壁面形成有固定永磁体的凸起。

6.如权利要求1所述的带有u形隔磁结构的径向充磁油冷永磁发电机转子，其特征在于：铁芯为纯铁棒或低碳钢棒或导磁性能较好的不锈钢棒加工而成。

7.如权利要求1所述的带有u形隔磁结构的径向充磁油冷永磁发电机转子，其特征在于：u形隔磁块与瓦块部之间采用激光焊接方法形成整体。

8.如权利要求1所述的带有u形隔磁结构的径向充磁油冷永磁发电机转子，其特征在于：u形隔磁块倒插在瓦块部端部为过盈配合。

技术总结本发明提供带有U形隔磁结构的径向充磁油冷永磁发电机转子，包括铁芯、环形挡板、永磁体和U形隔磁块；铁芯由环形支架、内筒部、多个径向延伸部以及多个瓦块部构成；所述内筒部从所述环形支架的内环面轴向延伸设置，所述多个径向延伸部在所述内筒部外壁面径向延伸设置；所述多个瓦块部在所述环形支架的外环面轴向延伸设置；所述瓦块部的数量为径向延伸部的两倍，多个瓦块部环向均匀分布，多个径向延伸部环向均匀分布，其中奇数位置的瓦块部与径向延伸部连接为一体；轴向上瓦块部的长度小于内筒部的长度；奇数位置的瓦块部、径向延伸部以及内筒部形成径向导磁柱结构；永磁体为多个，数量与径向延伸部相同，且多个永磁体一一对应安装在偶数位置的瓦块部与内筒部外壁面之间；挡板安装在所述内筒部的外壁面，环形支架与挡板在轴向上对永磁体形成轴向限位；U形隔磁块为多个，数量与径向延伸部相同，多个U形隔磁块与奇数位置的瓦块部形成一一对应，或多个U形隔磁块与偶数位置的瓦块部形成一一对应，并且从轴向上倒插在瓦块部端部。本发明通过铁芯、支架结构设计，实现了永磁体直接与冷却滑油接触、降低发电机温升、提高发电机使用寿命的目的。通过U形隔磁结构设计、永磁体设计，使磁场按照设计路线分布，尽量降低了涡流等损耗，提高了磁场强度和输出功率；环形支架和挡板形成永磁体限位、保护结构，保证高速旋转时转子性能。通过支架与铁芯铆接结构，提高转子整体结构强度。技术研发人员：于晓慧,王淼,米广庆,贾宗凯,王亮,卢治国,王彦军受保护的技术使用者：中国航发哈尔滨东安发动机有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25