CN107482810B - 一种高效转子 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效转子，其技术方案要点是包括转子支架和极靴，所述转子支架包括内筒以及套设在内筒外壁的外筒，内筒内设置有转轴，内筒与外筒之间设置有支撑筋，支撑筋上开设有减重孔，极靴设置有若干个，转子支架与每个极靴之间设置有插接组件，相邻的极靴与转子支架外壁形成有极穴，极穴内设置有相适配的永磁体，达到减轻转子质量的效果。

Description

一种高效转子

技术领域

本发明涉及一种电机配件领域，特别涉及一种高效转子。

背景技术

进入二十一世纪以来，人类对能源消费的需求量迅速增加，方便、快捷的电能消耗一半以上是由电动机传动装置转换成机械能而消耗的。电机由转子和定子两部分组成，电机转子是电机中的旋转部件，它是用来实现电能与机械能和机械能与电能的转换装置。人类即将面临着石油、煤炭、天然气等不可再生资源的枯竭。面对保护地球环境、节能减排全球难题,高超高效大扭矩直驱电机的研究应用成为了热点。

在这种背景下，超高效大扭矩直驱电机以其高效节能、高重量比功率、高过载能力、高可靠性、调速简便、免维护、长寿命等优点引起国内外专家高度重视，取得了丰硕研究和应用成果。但现有技术的稀土永磁力矩电机在大功率、大转矩应用上还没有充分挖掘潜力，出现电机转子质量重的现象。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种高效转子，达到减轻转子质量的效果。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种高效转子，包括转子支架和极靴，所述转子支架包括内筒以及套设在内筒外壁的外筒，内筒内设置有转轴，内筒与外筒之间设置有支撑筋，支撑筋上开设有减重孔，极靴设置有若干个，转子支架与每个极靴之间设置有插接组件，相邻的极靴与转子支架外壁形成有极穴，极穴内设置有相适配的永磁体。

通过上述技术方案，支架和极靴之间通过插嵌组件进行连接，安装较为方便，极靴的体积较小，便于极靴的生产和加工，提高对极靴原材料的利用率；永磁体嵌入至极穴内，磁体的利用率高，漏磁小，提高磁体材料的利用率，整体上达到提高材料利用率的效果。极靴与支架插嵌连接后，每个极靴的体积小，减轻转子的质量。转子支架采用主要由内筒和外筒组成的双桶型结构，减轻转子支架的重量，从而达到减轻转子质量的效果。内筒用于与转轴的连接，外筒用于与极靴的连接。在高效转子的相同直径前提下，双筒结构的转子支架的重量小于使用转子片复合的转子支架重量。支撑筋用于内筒与外筒之间的连接固定，减重孔在保证支撑筋的连接固定的前提下，减轻支撑筋的重量，从整体上达到减轻转子质量的效果。

较佳的，所述插接组件包括开设在转子支架上的T型槽，极靴固设有与T型槽相适配的T型脚。

通过上述技术方案，装配极靴时，只需沿着T型槽的长度方向，将T型脚插嵌滑入T型槽内即可，T型槽与T型脚的配合稳定，便于加工，能够防止极靴沿着转子的径向脱落，连接稳定，保证极靴的稳定。

较佳的，所述极靴和T型脚一体成型为截面呈工字的扇形机构，所述极靴远离转子支架的表面呈圆弧形状。

通过上述技术方案，T型脚和极靴一体成型，加工简单，且能够加强极靴和T型脚之间的稳定连接，避免T型脚和极靴脱落，从而使得极靴从转结构上脱落。永磁体正好嵌入两个工字型的极靴之间，较为稳定。极靴的圆弧状外壁使得高效转子的外壁为圆弧状，使得高效转子的外形较为圆滑，减少使用阻力，便于使用。

较佳的，所述极靴长度方向两侧的外壁开设有弧状的通风槽。

通过上述技术方案，通风槽能够增加极靴处的通风空间，增大空气的流动，增加散热面积，减轻转子工作过程中较烫的现象产生，提高极靴的使用寿命。

较佳的，所述永磁体固设有与通风槽相适配的突出部。

通过上述技术方案，突出部与通风槽适配，能够加固永磁体与极靴的连接稳固性，进一步提高永磁体的稳定性，提高高效转子的稳定性。

较佳的，所述转子支架的两端分别设置有端板，端板上开设有端孔，端孔的直径不小于内筒的内壁直径且小于外筒的内壁直径。

通过上述技术方案，端孔供转轴穿过，端板将永磁体的端面封闭，将永磁体封闭在两个端板、转子支架以及两个相邻的极靴形成的空间内，将永磁体隐藏，进一步的提高永磁体的稳定性，提高使用寿命。

较佳的，所述减重孔为贯穿孔。

通过上述技术方案，减重孔能够增加气体在转子支架内的流动性，提高通风效率，增加散热面积，进一步的便于转子支架的散热，减少高效转子在工作过程中过于发热的现象产生。

较佳的，所述端孔的直径大于减重孔的轴线到转子支架的轴线的距离。

通过上述技术方案，使得从端孔进入转子支架内的空气能够顺畅的从减重孔经过，进一步的提高散热效果。

较佳的，所述端板包括位于支架一端的上端板，上端板固设有与外筒内壁卡接的凸台。

通过上述技术方案，上端板通过凸台与外筒卡接，提高上端板安装位置的稳定性，只要将凸台与外筒卡接，就能够保持上端板与转子支架的同心，减轻装配难度，提高上端板的装配精度，从而提高转子的整体结构强度，达到便于装配的效果。

较佳的，所述端板包括位于支架远离上端板一端的下端板，外筒的外壁设置有与永磁体端面抵接的台肩，下端板设置有与台肩相适配的卡槽。

通过上述技术方案，嵌装永磁体时，将永磁体从没有设置台肩的一侧滑入极穴，直至将永磁体移动至永磁体的端面与台肩抵接时，永磁体在轴向的位置限定，台肩在嵌装永磁体时起到定位作用，提高永磁体的装配精度。下端板通过卡槽与转子支架卡接，提高下端板安装位置的稳定性，保持下端板与转子支架的同心，减轻装配难度，提高下端板的装配精度，从而提高转子的整体结构强度，达到便于装配的效果。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、使得新系统设计选型、老系统更新更经济、更方便；

2、减轻永磁电机的重量，提高重量比功率；

3、结构简单，提高制造装配工艺性、显著提高结构安全和可靠性，并可以方便地实现多极结构电机的制造；

4、永磁体的磁体利用率高、漏磁小。

附图说明

图1是实施例1中高效转子的结构示意图；

图2是图1中A处的局部放大示意图；

图3是实施例1中转高效转子的剖视图；

图4是图3中B处的局部放大示意图；

图5是实施例1中转为了体现端盖结构的剖视图；

图6是图5中C处的局部放大示意图；

图7是图5中D处的局部放大示意图；

图8是实施例2中高效转子的局部剖视图。

图中，1、转子支架；11、外筒；111、台肩；12、内筒；121、转轴；2、支撑筋；21、减重孔；3、极靴；31、通风槽；4、插嵌组件；41、T型槽；42、T型脚；5、极穴；6、永磁体；61、突出部；7、上端板；71、上端孔；72、凸台；8、下端板；81、下端孔；82、卡槽；9、螺钉。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

实施例1：

一种高效转子，如图1所示和图5，包括转子支架1，采用铸铝制成。转子支架1包括内筒12以及套设在内筒12外的外筒11，内筒12位于外筒11内的轴向中间位置，内筒12的轴向长度小于外筒11的轴向长度。内筒12内设置有相适配的转轴121。

结合图3，在内筒12和外筒11之间设置有支撑筋2，支撑筋2位于外筒11的轴向中间位置。支撑筋2呈环状，支撑筋2的内壁与外筒11的外壁固定连接，支撑筋2的外壁与内筒12的内壁固定连接。

在支撑筋2上开设有减重孔21，减重孔21为截面腰型的贯穿孔。减重孔21的轴线与外筒11的轴线平行。此实施例中的减重孔21设置有三个，三个减重孔21在支撑筋2上沿着支撑筋2的周向均匀的间隔设置。当然使用者可根据具体使用需求改变减重孔21的数量。

如图5和图7所示，外筒11的外壁上固设有圆环状的台肩111，台肩111的端面与外筒11的一侧端面齐平。外筒11的外壁上设置有若干极靴3，每个极靴3之间留有间隙。极靴3采用导磁材料制成，也可以用0.5mm硅钢片材料叠成。

如图2和图4所示，极靴3与转子支架1之间设置有插嵌组件4，插嵌组件4包括开设在转子支架1外壁的若干T型槽41，每个T型槽41的数量与极靴3相对，本实施例中设置有二十四个T型槽41，当然不限制于二十四个，使用者可以根据不同的使用需求改变数量。T型槽41均匀的间隔设置，T型槽41的长度方向与转子支架1的轴向平行。插嵌组件4还包括与极靴3一体成型的T型脚42，T型脚42的截面与T型槽41的截面相适配，T型脚42从T型槽41的端头插入T型槽41内，直至极靴3的轴向端面与台肩111抵接，极靴3与转子支架1插嵌连接。与T型脚42与极靴3为整体的剖面呈工字状的扇形结构，极靴3远离T型脚42的表面呈圆弧形状，即极靴3远离转子支架1的表面呈圆弧形状。

转子支架1以及相隔相邻的极靴3之间形成有极穴5，极穴5内设置有矩形的永磁体6，永磁体6呈长方体结构。永磁体6采用烧结钕铁硼材料制成，切向式矩形，沿轴向分成数段，装配工艺性好、永磁体6利用率高、漏磁小。永磁体6的的一个端面与台肩111抵接，台肩111在嵌装永磁体6时起到定位作用。

如图5所示，转子支架1上设置有带有端孔的端板，端板包括在转子支架1轴向两端分别设置的上端板7和下端板8，端孔包括上端板7上设置的供转轴121通过的上端孔71。

如图6所示，上端板7安装在转子支架1未设置台肩111的一侧，上端板7设置有凸台72，凸台72的外壁与外筒11的内壁卡接。上端板7与转子支架1之间设置有螺钉9，此实施例中上端板7与转子支架1之间的螺钉9数量有二十四个，不限制于二十四个，使用者可以根据不同的使用需求改变螺钉9的数量。二十四个螺钉9沿着转子支架1的周向均匀的间隔排布。上端板7与极靴3的端面以及永磁体6的端面抵接。

如图7所示，端孔还包括在下端板8上开设的供转轴121通过的下端孔81，下端板8安装在转子支架1设置台肩111的一侧，下端板8与永磁体6和极靴3的端面抵接，在下端板8上开设有与台肩111相适配的卡槽82，卡槽82与台肩111以及外筒11的端面卡接。下端板8与转子支架1之间设置有同样的二十四个螺钉9。

上端板7和下端板8均采用铸造铝合金制造，且上端板7和下端板8的周向外壁与极靴3的外壁表面留有距离，使下端板8和上端板7的周向外壁不突出极靴3的外壁表面。

其中，支架和极靴3之间通过插嵌组件4进行连接，安装较为方便，极靴3的体积较小，便于极靴3的生产和加工，提高对极靴3原材料的利用率；永磁体6嵌入至极穴5内，磁体的利用率高，漏磁小，提高磁体材料的利用率，整体上达到提高材料利用率的效果。转子支架1采用主要由内筒12和外筒11组成的双桶型结构，减轻转子支架1的重量，从而达到减轻转子质量的效果。内筒12用于与转轴121的连接，外筒11用于与极靴3的连接。在高效转子的相同直径前提下，双筒结构的转子支架1的重量小于使用转子片复合的转子支架1重量。支撑筋2用于内筒12与外筒11之间的连接固定，减重孔21在保证支撑筋2的连接固定的前提下，减轻支撑筋2的重量，从整体上达到减轻转子质量的效果。

本实施例适合于陆地或海上采油直接驱动螺杆泵动力驱动装置，或者应用于操作危险、维修困难的化工液体输送等领域。

本实施例在陆上直接驱动单螺杆抽油泵运行试验证明：高效节能，系统效率≥90％，对比传统抽油机吨液节电65％，对比目前通用单螺杆抽油泵驱动系统吨液节电35％，占地小，采油液无外泄，无环境污染，输出扭矩大，过载能力强，过载扭矩大于三倍额定转矩，免维护，调参简捷、调速范围大、灵活，性能优越，运行平稳可靠，便于远程集中控制。

实施例2：

与实施例1的不同之处在于，如图8所示，极靴3的两侧开设有弧形的通风槽31，通风槽31的端头将极靴3贯穿，在永磁体6两侧设置有与通风槽31相适配的突出部61，突出部61的外壁与通风槽31的内壁留有通风空隙。

通风槽31能够增加极靴3处的通风空间，增大空气的流动，增加散热面积，减轻转子工作过程中较烫的现象产生，提高极靴3的使用寿命。突出部61与通风槽31适配，能够加固永磁体6与极靴3的连接稳固性，进一步提高永磁体6的稳定性，提高高效转子的稳定性。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种高效转子，包括转子支架(1)和极靴(3)，其特征在于：所述转子支架(1)包括内筒(12)以及套设在内筒(12)外壁的外筒(11)，内筒(12)内设置有转轴(121)，内筒(12)与外筒(11)之间设置有支撑筋(2)，支撑筋(2)上开设有减重孔(21)，极靴(3)设置有若干个，转子支架(1)与每个极靴(3)之间设置有插接组件，相邻的极靴(3)与转子支架(1)外壁形成有极穴(5)，极穴(5)内设置有相适配的永磁体(6)；

极靴(3)的两侧开设有弧形的通风槽(31)，通风槽(31)的端头将极靴(3)贯穿，在永磁体(6)两侧设置有与通风槽(31)相适配的突出部(61)，突出部(61)的外壁与通风槽(31)的内壁留有通风空隙。

2.根据权利要求1所述的高效转子，其特征在于：所述插接组件包括开设在转子支架(1)上的T型槽(41)，极靴(3)固设有与T型槽(41)相适配的T型脚(42)。

3.根据权利要求2所述的高效转子，其特征在于：所述极靴(3)和T型脚(42)一体成型为截面呈工字的扇形机构，所述极靴(3)远离转子支架(1)的表面呈圆弧形状。

4.根据权利要求1所述的高效转子，其特征在于：所述转子支架(1)的两端分别设置有端板，端板上开设有端孔，端孔的直径不小于内筒(12)的内壁直径且小于外筒(11)的内壁直径。

5.根据权利要求4所述的高效转子，其特征在于：所述减重孔(21)为贯穿孔。

6.根据权利要求5所述的高效转子，其特征在于：所述端孔的直径大于减重孔(21)的轴线到转子支架(1)的轴线的距离。

7.根据权利要求4所述的高效转子，其特征在于：所述端板包括位于支架一端的上端板

(7)，上端板(7)固设有与外筒(11)内壁卡接的凸台(72)。

8.根据权利要求7所述的高效转子，其特征在于：所述端板包括位于支架远离上端板(7)一端的下端板(8)，外筒(11)的外壁设置有与永磁体(6)端面抵接的台肩(111)，下端板(8)设置有与台肩(111)相适配的卡槽(82)。