一种转子多层护套的设计方法与流程

本发明涉及电机领域，特别涉及一种转子多层护套的设计方法。

背景技术：

1、高速永磁电机相比较于传统永磁电机具有较高的功率密度，在许多工业领域都有较大的性能优势，因此成为了电机学科发展的热点。但是高速电机的特性使得其在强度和散热方面的要求更高，其发展也因为此原因而受到限制。高速电机的转速较大，其转子所受的离心力远大于常规的永磁电机，为了使电机转子能够在较大的离心力下安全稳定运行，需要采取相应措施对转子进行保护；温度过高也会导致永磁体的不可逆失磁。解决以上问题措施通常采用单层的碳纤维护套进行保护。

2、转子的主要结构由转轴、永磁体和表贴式护套三部分组成。参照图1和2，对于单层护套，其所受的等效应力大小沿半径方向线性递减，护套内表面所承受的等效应力最大，外表面所承受的等效应力最小，内外两侧的受力跨度较大，造成了单层护套使用效率较低的情况。单层护套设计为了满足设计需求需要将护套尺寸、强度等满足极限受力情况，使外径部分具有冗余强度，导致了所设计护套尺寸更大、质量更大、定转子间隙较小。

技术实现思路

1、本发明提供了一种转子多层护套的设计方法，其目的是为了提供一种多层护套的设计方法，使多层护套的整体受力分布更加均匀，提高护套的使用效率，降低多层护套的总厚度。

2、为了达到上述目的，本发明的实施例提供了一种转子多层护套的设计方法，其特征在于，包括：

3、获取单层护套的数据:在转子上套设单层护套，并驱动转子正常运行，测量单层护套的切应力在径向上数值和梯度变化，测量剪切力载荷以及单层护套的厚度；

4、构建多层护套的基础模型：以单体护套的厚度为基础，构建多层护套的基础模型，其中多层护套由n个子护套同轴套设而成，由最大切应力、剪切力载荷结合单层护套的高度、厚度，获得子护套的数量，基于子护套的数量获得多层护套中每个子护套的平均厚度；

5、对多层护套的基础模型进行修正，获得修正后的多层护套模型：维持最内层的子护套厚度不变，基于单层护套在径向上切应力梯度变化对其他子护套的厚度进行逐层减小，获得修正后的多层护套；

6、将修正后的多层护套中装配至永磁体上进行受力分析：计算永磁体所受径向和切向应力，若永磁体所受径向和切向的应力满足强度要求，则确定子护套的数量和厚度；若不符合，则对子护套的数量减少一个，并重新构建基础模型及修正后的模型。

7、优选地，在获取单层护套数据中，切应力在径向上的数值包括且切应力最大值σmax及与切应力最大值对应的剪切力载荷ws，max。

8、优选地，在构建基础模型中，由方程组获得第一值及子护套的平均厚度：

9、

10、式中，n为子护套的数量，h为护套高度，w平为子护套的平均厚度，w为单层护套的总厚度；

11、将切应力最大值σmax和剪切力载荷ws，max代入方程组中，获得子护套的数量n，子护套的数量n向上取整。

12、优选地，在修正时，以w平作为最内层子护套的厚度，并逐层向外对每层子护套的厚度进行减薄，每层子护套减薄后的厚度为：

13、

14、式中，w′为每层子护套减薄后的厚度，w平为最内层子护套的厚度，x为该子护套对应的受力梯度变化对应的受力大小，f为最内层子护套的受力大小。

15、本发明的上述方案有如下的有益效果：

16、在本申请中，多层护套采用多层、小厚度的形式，在不改变电机转子的机械性能的情况下，能够降低多层护套整体受力的跨度范围，每层子护套的受力分布更加均匀，提高护套的使用率，也在一定程度上减小了多层护套的总厚度。

17、本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种转子多层护套的设计方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的转子多层护套的设计方法，其特征在于：在获取单层护套数据中，切应力在径向上的数值包括且切应力最大值σmax及与切应力最大值对应的剪切力载荷ws，max。

3.根据权利要求2所述的转子多层护套的设计方法，其特征在于：

4.根据权利要求3所述的转子多层护套的设计方法，其特征在于：

技术总结
本发明提供了一种转子多层护套的设计方法，涉及电机领域，包括：获取单层护套的数据、基于单层护套的数据构建含有n个子护套、厚度为平均厚度的多层护套模型，基于单层护套在径向上切应力梯度变化对每个子护套的平均厚度进行修正并获得修正后的模型，装配修正后的模型至永磁体上，并进行仿真，判断永磁体所受径向和切向的应力是否满足强度要求；本申请多层护套采用多层、小厚度的形式，在不改变电机转子的机械性能的情况下，能够降低多层护套整体受力的跨度范围，每层子护套的受力分布更加均匀，提高护套的使用率。

技术研发人员：毛承清,蒋煜东,陈琪妍,张恒,阮金港,张聪
受保护的技术使用者：湖南国磁动力科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23