一种采用碳纤维-芳纶纤维缠绕件的电机转子及方法

本发明涉及电动机，具体涉及一种采用碳纤维-芳纶纤维缠绕件的电机转子及方法。

背景技术：

1、在新能源领域，碳纤维的应用非常广泛，例如光伏产品使用碳纤维支架、新能源汽车使用碳纤维制造轻量化车身等。此外，在“双碳”战略的持续推动下，商用车作为碳排大户，电动化已成为该领域节能降碳主要途径。在新能源汽车领域，永磁电机作为新能源汽车的心脏，也可以使用碳纤维。高速化一直是提高(如永磁同步电机)扭矩功率密度的主要方向，但永磁同步电机一般采用内置磁钢式电机转子，电机在持续高转速的情况下会产生的巨大的离心力，进而产生各种隐患，比如位移、膨胀、解体。其中，转子在高速运转状态下所产生的离心力会使磁钢有极大的风险被甩出，即便磁钢没有被完全甩出，但高离心力作用下也会出现的极小的位移，这些都有可能破坏整个转子的动平衡，进而造成重大的电机失效甚至产生危险。其内置磁钢式电机转子的结构强度难以满足高速化要求，故而限制了电机转速的进一步提升。

2、在相关技术中，为了进一步提高电机转速，通常在电机转子的外周壁设置缠绕层，以保证转子的结构强度满足电机高速运转的需要。需要注意的是当电机转子的外周壁碳纤维缠绕层过厚，会导致转子铁芯与电机的定子之间的间隙变大，从而导致电机的定转子气隙变得较大，这将显著降低电机峰值扭矩，从而不利于提升电机的扭矩和功率密度。

技术实现思路

1、本说明书提供了一种采用碳纤维-芳纶纤维缠绕件的电机转子及方法。

2、为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种采用碳纤维-芳纶纤维缠绕件的电机转子，所述电机转子包括多个永磁铁组和铁芯，还包括缠绕件，

3、所述铁芯包括中央主体部和多个分体部，所述中央主体部的沿周向上设置有多个安装槽，分体部和永磁铁组配对的安装在安装槽内，所述永磁铁组位于分体部和中央主体部之间，

4、所述分体部上设置有沿所述电机转子的轴向延伸的凹槽，在主体部周向均匀开设用于缠绕件通过的矩形通道，

5、所述缠绕件包括芳纶纤维制作的多个第一缠绕件以及碳纤维制作的第二缠绕件，多个第一缠绕件分别缠绕在分体部的凹槽与所述主体部的矩形通道上，所述第二缠绕件覆盖电机转子的外周。

6、作为优选，所述凹槽形成在所述分体部中部外侧壁上，所述凹槽沿所述电机转子的轴向延伸至所述分体部的两端。

7、作为优选，所述中央主体部设置多个沿周向均匀布置的矩形通道，矩形通道沿电机转子的轴向延伸，所述第一缠绕件穿过凹槽和对应的矩形通道。

8、作为优选，所述第一缠绕件位于电机转子中央主体的端面上的部分沿所述电机转子的径向缠绕。

9、作为优选，所述凹槽的横截面为矩形，所述第一缠绕件的宽度、凹槽以及矩形通道的宽度匹配。

10、作为优选，每个所述分体部上的凹槽内穿设至少有两个采用不同的铺层结构的第一缠绕件。

11、作为优选，所述安装槽呈开口朝外的v形槽，所述分体部呈扇形结构，所述分体部包括相连的v形体和弧形体，所述弧形体和v形体均沿所述电机转子的轴向延伸，所述v形体的v形侧壁构成所述分体部的内侧壁，所述弧形体的弧形侧壁构成所述分体部的外侧壁。

12、作为优选，每个所述永磁铁组包括两个磁钢，两个磁钢分别夹持在所述安装槽的其中一个侧壁与所述v形体的其中一个侧面之间，所述第一缠绕件将安装槽对应的分体部以及两个磁钢固定。

13、作为优选，所述安装槽的v形槽的每个侧壁的内侧均设置第一限位凸起，所述安装槽的v形槽的每个侧壁的外侧均设置有第三限位凸起，每个所述v形体的v形侧壁的外端设置有第二限位凸起，所述第一限位凸起、第二限位凸起和所述第三限位凸起相互匹配，以用于对所述磁钢进行限位。

14、一种采用碳纤维-芳纶纤维缠绕件的电机转子缠绕方法，包括步骤：

15、设置包括芳纶纤维制作的多个第一缠绕件以及碳纤维制作的第二缠绕件的缠绕件；

16、所述铁芯包括中央主体部和多个分体部，在所述中央主体部的沿周向上设置多个安装槽；

17、将分体部和永磁铁组配对的安装在安装槽内，所述永磁铁组位于分体部和中央主体部之间；

18、在所述分体部上设置沿所述电机转子的轴向延伸的凹槽，在主体部周向均匀开设用于缠绕件通过的矩形通道；

19、将多个第一缠绕件分别缠绕在分体部的凹槽与所述主体部的矩形通道上，将所述第二缠绕件覆盖在电机转子的外周。

20、本发明的实质性效果是：通过第一缠绕件分别穿设于对应的凹槽，将多个分体部及永磁铁组固定到中央主体部上，可以不依赖设置在电机转子的外周壁上的第二缠绕件来固定永磁铁组和分体部，从而既能够满足电机转子高速运转的结构强度要求，同时又能减小第二缠绕件的厚度，减少转子的铁芯与电机的定子之间的间隙。通过在分体部上设置凹槽来容纳第一缠绕件，能够避免第一缠绕件位于分体部上的部分凸出于分体部的外侧壁，有助于进一步减少转子的铁芯与电机的定子之间的间隙。

技术特征：

1.一种采用碳纤维-芳纶纤维缠绕件的电机转子，所述电机转子包括多个永磁铁组和铁芯，其特征在于，还包括缠绕件，

2.根据权利要求1所述的一种采用碳纤维-芳纶纤维缠绕件的电机转子，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的一种采用碳纤维-芳纶纤维缠绕件的电机转子，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的一种采用碳纤维-芳纶纤维缠绕件的电机转子，其特征在于，所述第一缠绕件位于电机转子中央主体的端面上的部分沿所述电机转子的径向缠绕。

5.根据权利要求1所述的一种采用碳纤维-芳纶纤维缠绕件的电机转子，其特征在于，所述凹槽的横截面为矩形，所述第一缠绕件的宽度、凹槽以及矩形通道的宽度匹配。

6.根据权利要求1所述的一种采用碳纤维-芳纶纤维缠绕件的电机转子，其特征在于，每个所述分体部上的凹槽内穿设至少有两个采用不同的铺层结构的第一缠绕件。

7.根据权利要求1所述的一种采用碳纤维-芳纶纤维缠绕件的电机转子，其特征在于，

8.根据权利要求7所述的一种采用碳纤维-芳纶纤维缠绕件的电机转子，其特征在于，

9.根据权利要求1所述的一种采用碳纤维-芳纶纤维缠绕件的电机转子，其特征在于，

10.一种采用碳纤维-芳纶纤维缠绕件的电机转子缠绕方法，其特征在于，包括步骤：

技术总结本发明涉及电动机技术领域，具体涉及一种采用碳纤维‑芳纶纤维缠绕件的电机转子及方法。还包括缠绕件，所述铁芯包括中央主体部和多个分体部，所述中央主体部的沿周向上设置有多个安装槽，分体部和永磁铁组配对的安装在安装槽内，所述永磁铁组位于分体部和中央主体部之间，所述分体部上设置有沿所述电机转子的轴向延伸的凹槽，在主体部周向均匀开设用于缠绕件通过的矩形通道，所述缠绕件包括芳纶纤维制作的多个第一缠绕件以及碳纤维制作的第二缠绕件，多个第一缠绕件分别缠绕在分体部的凹槽与所述主体部的矩形通道上，所述第二缠绕件覆盖电机转子的外周。技术研发人员：柯俊,杨毅,胡岩,徐娟,张子豪受保护的技术使用者：浙江理工大学技术研发日：技术公布日：2024/9/9