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

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。

原则上，也可以使用金属材料来包裹磁钢，但由于金属材料本身的特性，当转子高速旋转产生磁场时，在金属材料表

面会产生涡流损耗，而削弱电机的功率，并产生额外的热量，从而使转子温度额外升高，造成叠加损耗，或为此还需

要单独配备冷却系统来进行降温。另外也可使用非磁性金属材料来包裹磁钢，但此类材料的成本较高，相比于碳纤维

材料并无任何优势。

此外对于一些更加苛刻的应用，通过对碳纤维材料不同方式的复合，可以达到最便捷的工艺加工方式，这也是使用其

他材料进行加工无法达到的。

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。