本發(fā)明涉及永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子裝配的，具體而言，涉及一種碳纖維纏繞式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子及其制造設(shè)備、工藝。

背景技術(shù)：

1、表貼式高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子在永磁體外表面上必須設(shè)置保護(hù)套，保護(hù)套主要分為高強(qiáng)度的非導(dǎo)磁金屬保護(hù)套和碳纖維等高強(qiáng)度纖維纏繞保護(hù)套。金屬護(hù)套的優(yōu)點(diǎn)是金屬護(hù)套易于車削、磨削從而達(dá)到精度非常高的內(nèi)外圓度，并且金屬護(hù)套裝配簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是重量較大；碳纖維纏繞護(hù)套的優(yōu)點(diǎn)是材料重量輕、強(qiáng)度高，缺點(diǎn)是由于碳纖維材料導(dǎo)熱系數(shù)較低，內(nèi)部的渦流熱難以導(dǎo)出，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子溫升較高，對(duì)永磁體影響較大。

2、并且，通常的碳纖維纏繞工藝是，將磁鋼貼附于轉(zhuǎn)軸表面后，在磁鋼形成的圓周表面纏繞涂覆粘膠的碳纖維繩或碳纖維布條，碳纖維繩或碳纖維布條纏繞后，容易出現(xiàn)表面局部厚度不均勻，產(chǎn)生不平衡量，現(xiàn)有的不平衡量消除方法包括，在粘膠未固化時(shí)滾壓碳纖維圓柱面，但滾壓的方式難以形成高精圓度的圓柱面，或者在粘膠固化后車削、打磨碳纖維圓柱面，但車削和打磨都會(huì)造成碳纖維斷絲，碳纖維的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度遭到破壞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種碳纖維纏繞式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子及其制造設(shè)備、工藝，采用合金護(hù)套和碳纖維護(hù)套的組合方式，解決了金屬護(hù)套重量較大、碳纖維護(hù)套導(dǎo)熱系數(shù)較低以及碳纖維護(hù)套表面局部厚度不均的問題。

2、第一方面：本發(fā)明提供一種碳纖維纏繞式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)子鐵芯、磁鋼層和合金護(hù)套，轉(zhuǎn)子鐵芯配置有一對(duì)軸肩，該對(duì)軸肩之間配置有表貼柱，磁鋼層貼附于表貼柱表面；合金護(hù)套的兩端分別套接于該對(duì)軸肩的圓周表面，磁鋼層外圓面、合金護(hù)套的內(nèi)圓面與該對(duì)軸肩合圍形成碳纖維空腔。

3、合金護(hù)套的外圓周表面開設(shè)有螺旋槽，螺旋槽與碳纖維空腔連通；碳纖維空腔內(nèi)配置有碳纖維護(hù)套，碳纖維護(hù)套由浸膠后的碳纖維線束從螺旋槽伸入碳纖維空腔內(nèi)纏繞而成；碳纖維護(hù)套的內(nèi)圓面與磁鋼層粘接連接，碳纖維護(hù)套的外圓面與合金護(hù)套粘接連接。

4、在本發(fā)明的一實(shí)施例中，碳纖維護(hù)套包括若干環(huán)向纏繞層和軸向加固層，軸向加固層分布于相鄰的兩環(huán)向纏繞層之間。

5、環(huán)向纏繞層由碳纖維線束沿磁鋼層的外圓周面螺旋往復(fù)纏繞形成，軸向加固層由碳纖維線束沿表貼柱的軸線方向直線往復(fù)纏繞形成。

6、在本發(fā)明的一實(shí)施例中，該對(duì)軸肩與相鄰的表貼柱端部之間分別配置有臺(tái)階環(huán)，臺(tái)階環(huán)的外圓周表面環(huán)向陣列分布有若干勾部，勾部用于定位碳纖維線束的端部以及用于定位直線往復(fù)纏繞的碳纖維線束的兩端；勾部的開口朝向與其相鄰的軸肩，開口用于掛碳纖維線束。

7、在本發(fā)明的一實(shí)施例中，在臺(tái)階環(huán)的外圓周表面上，相鄰的兩勾部之間配置有直線往復(fù)引線通道，勾部的端部與相鄰的軸肩之間配置有回程引線通道，直線往復(fù)引線通道與回程引線通道導(dǎo)通。

8、第二方面：本發(fā)明提供一種用于制造碳纖維纏繞式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子的制造設(shè)備，包括引線針、直線往復(fù)驅(qū)動(dòng)件、第一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)件和第二旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)件，引線針的端部配置有用于引導(dǎo)碳纖維線束的穿線孔，引線針用于伸入螺旋槽且將碳纖維線束引入碳纖維空腔內(nèi)。

9、第一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)件用于驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子鐵芯旋轉(zhuǎn)。

10、第二旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)件用于驅(qū)動(dòng)合金護(hù)套旋轉(zhuǎn)。

11、直線往復(fù)驅(qū)動(dòng)組件平行于表貼柱分布，直線往復(fù)驅(qū)動(dòng)組件用于驅(qū)動(dòng)引線針沿表貼柱的軸線做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

12、優(yōu)選的，引線針和直線往復(fù)驅(qū)動(dòng)件之間配置有支座，支座用于可拆卸地連接引線針，引線針與支座之間配置有彈性件。

13、支座上配置有用于張緊碳纖維線束的張緊輪。

14、第三方面：本發(fā)明提供一種用于制造碳纖維纏繞式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子的制造工藝，本制造工藝使用上述制造設(shè)備，并包括以下步驟：

15、a10，將磁鋼層貼附于轉(zhuǎn)子鐵芯的表貼柱表面，將合金護(hù)套套接于軸肩，合金護(hù)套覆蓋磁鋼層；

16、b10，將碳纖維線束做浸膠處理，使碳纖維線束表面呈涂覆粘膠的狀態(tài)；

17、b20，將碳纖維線束穿過引線針的穿線孔，將引線針的端部伸入合金護(hù)套的螺旋槽中，再將碳纖維線束的端部打結(jié)后從合金護(hù)套的螺旋槽伸入，并使打結(jié)后的碳纖維線束的端部套接于勾部；

18、c10，碳纖維線束的螺旋往復(fù)纏繞；第一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)件驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子鐵芯旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子鐵芯從引線針的穿線孔中抽出碳纖維線束，碳纖維線束纏繞于磁鋼層表面，轉(zhuǎn)子鐵芯轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)等于碳纖維線束纏繞磁鋼層表面的圈數(shù)；第一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)件工作的同時(shí)，直線往復(fù)驅(qū)動(dòng)件驅(qū)動(dòng)引線針沿轉(zhuǎn)子鐵芯的軸線做直線運(yùn)動(dòng)，從而形成碳纖維線束的螺旋纏繞；引線針直線運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，第二旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)件驅(qū)動(dòng)合金護(hù)套旋轉(zhuǎn)，從而使合金護(hù)套的螺旋槽時(shí)刻對(duì)準(zhǔn)引線針；當(dāng)引線針回程時(shí)，第二旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)件驅(qū)動(dòng)合金護(hù)套做反向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；

19、c20，碳纖維線束的直線往復(fù)纏繞；步驟c20包括以下步驟，

20、c21，第一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)件制動(dòng)，直線往復(fù)驅(qū)動(dòng)件驅(qū)動(dòng)引線針做直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)第二旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)件驅(qū)動(dòng)合金護(hù)套轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)合金護(hù)套的螺旋槽適配引線針的直線運(yùn)動(dòng)；當(dāng)引線針回程時(shí)，第二旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)件驅(qū)動(dòng)合金護(hù)套做反向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；

21、c22，當(dāng)引線針的端部從直線往復(fù)引線通道進(jìn)入回程引線通道后，第一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)件驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子鐵芯轉(zhuǎn)動(dòng)角度a，使其對(duì)準(zhǔn)引線針回程的下一直線往復(fù)引線通道，從而將碳纖維線束張緊于勾部上。

22、進(jìn)一步的，步驟c10中，碳纖維線束的螺旋往復(fù)纏繞時(shí)，引線針的往返限位端設(shè)置為磁鋼層的兩端；步驟c20中，碳纖維線束的直線往復(fù)纏繞時(shí)，引線針的往返限位端設(shè)置為回程引線通道的中部；步驟20中，引線針從勾部一側(cè)的直線往復(fù)引線通道進(jìn)入回程引線通道后，引線針從同一勾部另一側(cè)的直線往復(fù)引線通道回程。

23、進(jìn)一步的，在步驟c10中，直線往復(fù)驅(qū)動(dòng)件驅(qū)動(dòng)引線針n次往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而形成碳纖維線束的n層斜向交叉重疊的螺旋往復(fù)纏繞，n＝2n，n≥2。

24、進(jìn)一步的，還包括步驟d01，清理螺旋槽內(nèi)溢膠；

25、從支座上拆卸下引線針，并安裝一刮膠刀，刮膠刀抵接于合金護(hù)套的螺旋槽內(nèi)；

26、第一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)件制動(dòng)，直線往復(fù)驅(qū)動(dòng)件驅(qū)動(dòng)刮膠刀做直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)第二旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)件驅(qū)動(dòng)合金護(hù)套轉(zhuǎn)動(dòng)，從而清理螺旋槽內(nèi)溢出的粘膠。

27、本發(fā)明的技術(shù)方案至少具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果，

28、1、對(duì)磁鋼層進(jìn)行保護(hù)的護(hù)套采用合金護(hù)套和碳纖維護(hù)套的組合方式，碳纖維護(hù)套由浸膠后的碳纖維線束從螺旋槽伸入碳纖維空腔內(nèi)纏繞而成，碳纖維護(hù)套的內(nèi)圓面與磁鋼層粘接連接，碳纖維護(hù)套的外圓面與合金護(hù)套粘接連接；由此，保留了合金護(hù)套高精內(nèi)外圓度的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)通過碳纖維線束表面的粘膠將磁鋼層、碳纖維線束、合金護(hù)套相互粘接，從而裝配簡(jiǎn)單；并且同等結(jié)構(gòu)強(qiáng)度下，通過采用重量輕、強(qiáng)度高的碳纖維材料降低了合金護(hù)套的厚度，從而降低了合金護(hù)套的重量；

29、2、合金護(hù)套的螺旋槽能提升碳纖維護(hù)套的散熱能力；具體的，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，螺旋槽推動(dòng)氣流旋動(dòng)，從而將碳纖維護(hù)套的較高熱量帶走，從而提升碳纖維護(hù)套的散熱能力；

30、3、以合金護(hù)套的螺旋槽作為引線針和碳纖維線束的入口，將碳纖維線束纏繞形成碳纖維護(hù)套，由此達(dá)到了以合金護(hù)套的高精內(nèi)圓度內(nèi)壁為限定空間的目的，直接消除了碳纖維護(hù)套厚度不均勻的問題，從而避免了需要滾壓、車削或打磨碳纖維圓柱面的工序，減少工序，提升加工效率，并且保證了碳纖維的圓度，還避免了車削或打磨造成碳纖維斷絲。