特斯拉电机转子、特斯拉碳纤维电机

德国工艺碳纤维超高速CFRP转子护套 

适用于表贴高速永磁同步电机的转子设计

特斯拉电机转子
同步高速永磁电机具有功率密度大，体积小，效率高等特点，并被越来越多的应用于高转速要求的众多领域。为了有效的保证高速电机转子永磁体（磁钢）在高速条件下安全正常的工作，需要使用合理的方式将其固定。根据多年的实际应用，使用碳纤维复合材料，通过合理的计算和工艺设计，是比较理想的一种解决方法。

 

碳纤维复合材料的抗拉伸强度以及刚度是常规金属材料(如钢、铝、钛等)的3至5倍；同时碳纤维复合材料在其弹性范围内的允许应变量要远远大于大多数金属材料。下图比较了碳纤维材料与其他几种材料的强度性能曲线：

 

对于电机转子，可设计采用将磁钢(永磁体)固定在转子外表面，通常会用两种安装方式：一种是常见的磁钢嵌入式，或将磁钢使用粘合剂材料贴附于转子外表面；然而，无论采用以上的何种方式，在转子高速旋转所产生的离心力的作用下，磁钢都有极大的风险被甩出；因此，这也限制了采用此种工艺方案的电机不能达到理想高转速。另一方面，使用以上方法的转子在高速运动状态下，即便磁钢没有被完全甩出，但高离心力作用下出现的极小的位移，都可能破坏整个转子的动平衡，造成重大的电机失效甚至产生危险。而使用碳纤维转子套筒可有效解决相关难题：使用碳纤维套筒包裹磁钢，并施加精准的预紧力将套筒和磁钢包覆于转子表面，这样可以安全有效的保证转子在高速情况下安全稳定的工作。

 

以下是碳纤维转子设计方案所需要的参数信息：

转子结构以及转子的最高、额定转速
磁钢的结构尺寸与密度
定转子的气隙
电机工作的温度等

一般情况下，根据以上参数，可以帮助我们更好的进行碳纤维套筒的设计。碳纤维套筒的厚度必须与磁钢和线圈之间的气隙相匹配，碳纤维套筒的内径比磁钢的外径要小，这样才能产生足够的预紧力，从而保护磁钢不被离心力甩出。

对于特殊情况需要承受更大载荷的碳纤维套筒来说，我们通过多年经验，会在其表面加装防护层，目的是为了对碳纤维套筒的整体结构进行保护，比如在装配过程中由于磕碰而造成的损坏，有可能破坏整个碳纤维套筒的应力分布。

我们不建议客户后期对碳纤维套筒进行再加工，因为加工会导致在碳纤维复合材料内部的应力遭到破坏，从而使碳纤维分离，最终致使整个碳纤维套结构失效。

在欧洲我们已有多年关于碳纤维复合材料、高速精密旋转应用的实际经验，并为高端客户如高速电机、高速离心分子泵、核反应设备等制造商提供相关的技术解决方案与量产化产品。愿我们的服务能够为您的产品带来增值，这是我们一直的期盼。