高速永磁电机具有诸多显著优势，包括高功率密度、高效率和结构紧凑。然而，当转子采用非叠片钢时，涡流损耗会变得非常严重，甚至可能导致永磁体不可逆退磁。研究表明，用低导电性的碳纤维复合材料替代高导电性的钢套，可以有效降低转子损耗，从而提高电机的性能和可靠性。
碳纤维材料特性
碳纤维是一种高性能材料，其碳含量超过95%。它兼具卓越的机械强度、化学稳定性和电性能，因此被誉为“新材料之王”。由于其在军事和民用领域的战略重要性以及高昂的成本，碳纤维常被称为“黑金”。
目前，大部分碳纤维源自聚丙烯腈（PAN）纤维。PAN纤维转化为碳纤维主要包括三个步骤：
- 预氧化： PAN 纤维在低于 300°C 的温度下氧化，导致脱氢和环化，形成耐热结构，为碳化做准备。
- 碳化： 在惰性气氛中将纤维加热至 1000–1500°C。非碳原子和不稳定成分被去除，从而形成碳含量超过 92% 的无序石墨状结构。
- 石墨化（用于高模量纤维）： 碳化纤维在 2000–3000°C 下进一步处理，以生产超高模量纤维。
对于结构复合材料，基体通常为环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂或类似树脂。添加固化剂和添加剂以确保适当的交联和良好的加工性能。固化剂的工作温度通常低于130°C，但根据树脂体系的不同，最高可达185°C。
碳纤维转子制造方法
生产碳纤维转子的两种传统方法是： 压入配合法 以及 张力缠绕法。
1. 压入配合法
该方法利用永磁体与碳纤维套管之间的过盈配合。组装时，材料的弹性形变会在接触面产生压应力，如果过盈配合选择得当，即可确保永磁体的稳定性。
常见的过盈配合装配技术包括压入配合、冷装配和热装配。然而，由于碳纤维复合材料和永磁体的热膨胀系数都很低，因此只有压入配合法适用。
压入配合工艺流程：
- 纤维束一层一层地缠绕在模具上，该模具决定了套管的内径。
- 达到所需厚度后，将套管固化并脱模。
- 使用液压机将永磁体压入套筒中。
2. 张力-张力绕线法
这种方法无需模具。纤维在可控张力下直接缠绕在永磁体表面。固化后，碳纤维套管会对永磁体施加预压应力，从而保护其结构完整性。
夹具设计与校准
永磁体与碳纤维套筒之间的精确对准至关重要。通常需要定制夹具来确保精确定位。杭州永磁集团拥有独立的夹具设计能力，能够满足各种转子几何形状的要求，从而确保对准精度和重复性。
质量保证与测试
转子组装完成后，将进行全面的检测，包括跳动和形状公差检验、外径验证以及位置公差检验。我们配备了一整套先进的检测仪器和技术精湛的团队，可对成品进行测试。与客户的早期合作确保转子满足精确的性能和尺寸要求。
