CN107612166A - 一种带有叠片式金属护套的电机转子 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种带有叠片式金属护套的电机转子，包括轴、转子和叠片式金属护套，所述叠片式金属护套由若干不导磁的金属环片叠装而成，金属环片的内圈与转子外形匹配，金属环片之间设置绝缘层，两端设有端压板。利用本发明不仅能够大大减小金属护套中的涡旋电流损耗，增加护套的耐高温能力，提高电机转子的散热性能，而且使护套与转子贴合得更紧密，实现对转子的更有效保护。

Description

一种带有叠片式金属护套的电机转子

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其是涉及一种带有叠片式金属护套的电机转子。

背景技术

电机转子在高速运行时受到离心力的作用而可能损坏，因此经常需要在转子外侧加一层护套，以对电机转子起到保护作用。对于护套有两点基本要求：1)护套不能导磁；2)护套要有足够的强度。

首先，考虑护套的材质。护套经常采用纤维材质，例如碳纤维或玻璃纤维。然而纤维作为护套存在下述主要问题：1)纤维护套的导热性差，纤维护套套在转子外侧，导致电机转子散热不良，转子内部发热严重。2)纤维护套的热膨胀系数小，而转子大多是金属材质，热膨胀系数大，这就导致当转子发热时护套受到非常大的热应力，容易损坏。3)纤维护套的成分中含有环氧胶等有机材料，在高温条件下容易失效。

因此，护套的材质经常也会采用不导磁的金属，例如钛合金、铬镍铁合金(Inconel)、不锈钢等。不导磁的金属材质作为护套相较于纤维材质的优点如下：1)金属的导热性好，金属护套套在转子外侧，电机转子散热良好。2)转子大多是金属材质，护套也是金属材质，二者的热膨胀系数接近，当转子发热时护套受到的热应力小。3)金属的耐高温能力强，在转子发热时护套不会因高温而失效。但是，不导磁的金属作为电机转子的护套存在如下主要问题：金属护套中存在涡旋电流，涡旋电流会产生损耗，导致电机效率降低、转子温度升高。

其次，考虑护套的形状。通常情况下，转子是圆柱形的，因此可以把转子护套做成圆筒形，即内、外表面都是圆形，这样的圆筒形护套很容易加工生产。并且，护套的内表面与转子外表面都是圆形的，因此二者可以紧密贴合，转子受护套的保护力分布均匀，起到很好的保护作用。

但是，有些情况下转子外表面并不是圆柱形的。例如，如图1所示，在永磁电机的设计中采用的异形转子5，对于普通的圆筒形护套10，不论其材质是金属还是纤维，不论其制作工艺是采用模具预定型还是车削加工，护套的内表面都是圆形的，不能贴合异形转子5的实际形状，因此转子受护套的保护力分布不均匀，保护作用差。解决这一问题所经常采用的方法是在空隙9中填充环氧胶等有机物。但是会存在填充不密实等问题，致使护套的保护效果仍然不佳。此外，转子内产生的热量须通过空隙或空隙内的填充物传导到护套上，而空隙或空隙内的填充物都是热的不良导体，因此转子散热不良，容易造成异形转子5过热，进而损坏异形转子5和轴1上安装的轴承。解决这一问题所采用的另一种方法是在空隙9中安装不导磁金属填充物，该填充物的外形与空隙9的形状一致，可以克服有机物填充物的上述缺点，但是，这种金属填充物的加工工艺(特别是公差配合工艺)的难度很高，降低生产效率、增加生产成本；更重要的是，即使采用金属填充物，其外侧的护套仍然是传统的圆筒形护套，无论采用纤维材料还是不导磁金属材料的护套，其缺点仍然存在。

发明内容

本发明提供一种带叠片式金属护套的电机转子，不仅能够大大减小护套中的涡旋电流损耗，增加护套的耐高温能力，提高电机转子的散热性能，而且使护套与转子贴合更紧密，实现对转子的更有效保护。

一种电机转子的叠片式金属护套，包括轴、转子和叠片式金属护套，所述叠片式金属护套由若干不导磁的金属环片叠装而成，金属环片的内圈与转子外形匹配，金属环片之间设置绝缘层，两端设有端压板。

所述金属环片的厚度为0.1mm-3mm，对于大型电机，此厚度可有所增加。

制作金属环片的工艺为：用模具冲压出所需形状和尺寸的金属环片，或者用激光切割、电蚀切割或水切割等手段切割出所需形状和尺寸的金属环片。传统的圆筒形护套难以用模具冲压或者激光切割等工艺来实现；如果圆筒形护套的轴向长度较长，也难以用电蚀切割或水切割等工艺来实现。传统的筒形护套一般需要用车床来加工，但是如果护套内圈形状是异形的，则连车床也无法加工，这样就只能采用传统的圆筒形护套以及图1所示的不合理结构。正是由于采用了本发明的叠片式结构而非传统的圆筒形结构，每片金属环片的厚度仅为0.1-3mm，才使模具冲压、以及激光切割、电蚀切割或水切割等工艺手段得以实施，才使异形护套得以方便地加工生产。

设置绝缘层的工艺为：在金属片表面涂绝缘漆、通过热处理或化学处理在金属片表面形成绝缘氧化层或在金属片之间叠加绝缘薄片或绝缘膜。

叠片式金属护套的叠装过程可以采用两种工艺。1)叠片式金属护套与转子之间采取过盈配合，通过热套或冷压的方法将叠片式金属护套叠装到转子外侧，使二者之间紧密贴合。2)叠片式金属护套与转子之间采取间隙配合或过渡配合，并且在叠片式金属护套与转子之间增加一层胶，利用胶的固化来实现叠片式金属护套与转子的紧密贴合。

本发明使用叠片式金属护套解决了纤维材料作为转子护套时散热差、热应力大、高温条件下容易失效的问题；通过在金属环片之间设置绝缘层，解决了金属材料作为电机转子护套时存在涡旋电流的问题，减小了电机的损耗并降低温升；金属环片内圈形状与转子外形匹配，解决了圆筒形转子护套与异形转子无法全面贴合的问题，确保异形转子能够得到护套的有效保护，同时确保转子内产生的热量能有效传导到护套上并进一步散热。

附图说明

图1为异形转子与传统圆筒形护套的结合示意图；

图2为圆形转子与叠片式金属护套的结合示意图；

图3为图2中A的局部放大图；

图4为异形转子的异形叠片式金属护套结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图2和图3所示，一种带有叠片式金属护套的电机转子，包括轴1，转子2和叠片式金属护套3。叠片式金属护套3由若干不导磁的金属环片4叠装而成，金属环片4的内圈与转子2外形匹配，金属环片4之间设置绝缘层11，金属环片4叠装完毕后，在两端加端压板8。

如图4所示，当电机转子为异形转子时，与之匹配的是异形叠片式金属护套6，由异形金属环片7叠装而成。

把不导磁金属薄片或板材加工成所需护套的金属环片4。金属薄片或板材的原材料厚度可以根据加工工艺与加工设备而决定，一般为0.1mm到3mm之间，对于大型电机，此厚度可有所增加。金属环片4的加工工艺有多种，例如采用模具冲压，或者用激光切割、电蚀切割、水切割等手段切割。金属环片4之间设置绝缘层11，设置绝缘层11的工艺有多种，例如，在金属环片4表面涂绝缘漆，或者通过热处理或化学处理在金属环片4表面形成绝缘氧化层，或者在金属环片4之间叠加绝缘薄片或绝缘膜。

由于金属环片4可以采用模具冲压，或者用激光切割、电蚀切割、水刀切割等手段切割，因此可以灵活设计金属环片4的内圈形状，使金属环片4内圈形状与转子2外形相同。

如果转子2是圆柱形的，那么金属环片4的内圈也设计成相同尺寸的圆形。如果转子2是异形的，则使用内圈与异形转子5相匹配的异形金属环片7。

叠片式金属护套3的叠装过程可以采用两种工艺。一、叠片式金属护套3与转子2之间采取过盈配合，通过热套或冷压的方法将叠片式金属护套3叠装到转子2外侧，使二者之间紧密贴合。二、叠片式金属护套3与转子2之间采取间隙配合或过渡配合，在叠片式金属护套3与转子2之间增加一层胶，利用胶的固化来实现叠片式金属护套3与转子2的紧密贴合。

金属环片4叠装完毕后，在其轴向两端加装端压板8固定，防止叠片式金属护套3往轴向蹿动。

本发明具体的一种制备方法为：采用0.5mm厚度的不导磁金属板材，在板材表面喷涂绝缘漆形成绝缘层11，然后用模具通过冲床冲压出所需形状的金属环片4。无论转子2的外形是圆形还是异形，金属环片4的内圈形状与尺寸都与转子2的外形一致。叠片式金属护套3与转子2之间采取间隙配合。在金属环片4和转子2之间有微小的间隙，在叠装金属环片4时，先在转子2外表面涂氧化铜磷酸胶，叠装完毕后对氧化铜磷酸胶进行加热固化，不仅起到胶粘的作用，而且氧化铜磷酸胶在固化时体积膨胀，在叠片式金属护套3与转子2之间产生预应力，确保叠片式护套3的内圈与转子2的外圈可以全面贴合，起到有效保护转子2的作用，且使得转子2内产生的热量能有效传导到护套上并进一步散热。用这样的金属环片4叠装成转子护套后，其内部的涡旋电流很小。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅限于上述实施方式，凡是属于本发明原理的技术方案均属于本发明的保护范围。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理的前提下进行的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种带有叠片式金属护套的电机转子，包括轴、转子和叠片式金属护套，其特征在于，所述叠片式金属护套由若干不导磁的金属环片叠装而成，金属环片的内圈与转子外形匹配，金属环片之间设置绝缘层，两端设有端压板。

2.根据权利要求1所述的带有叠片式金属护套的电机转子，其特征在于，所述金属环片的厚度为0.1mm-3mm。

3.根据权利要求1所述的带有叠片式金属护套的电机转子，其特征在于，所述的金属环片的加工工艺为：用模具冲压。

4.根据权利要求1所述的带有叠片式金属护套的电机转子，其特征在于，所述的金属环片的加工工艺为：用激光切割、电蚀切割或水切割。

5.根据权利要求1所述的带有叠片式金属护套的电机转子，其特征在于，所述的设置绝缘层的加工工艺为：在金属环片表面涂绝缘漆。

6.根据权利要求1所述的带有叠片式金属护套的电机转子，其特征在于，所述的设置绝缘层的加工工艺为：在金属环片表面形成绝缘氧化层。

7.根据权利要求1所述的带有叠片式金属护套的电机转子，其特征在于，所述的设置绝缘层的加工工艺为：在金属环片之间叠加绝缘薄片或绝缘膜。

8.根据权利要求1所述的带有叠片式金属护套的电机转子，其特征在于，所述的叠片式金属护套与转子之间过盈配合。

9.根据权利要求1所述的带有叠片式金属护套的电机转子，其特征在于，所述的叠片式金属护套与转子之间间隙配合或过渡配合，并且增加一层胶。