CN107947403B - 一种中心阶梯孔的转子结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种中心阶梯孔的转子结构，包括芯轴、转子硅钢片和磁钢，所述芯轴包括一体成型且同轴设置的轴头部、中间轴部和轴尾部，在芯轴的轴心方向设有贯穿于轴头部、中间轴部和轴尾部的轴孔，该轴孔包括第一孔部、第二孔部和第三孔部，第二孔部位于中间轴部的中心处，第一孔部和第三孔部对称位于第二孔部的两侧，且第一孔部从轴头部延伸于中间轴部内，第三孔部从轴尾部延伸于中间轴部内。通过对转子装配体不同轴段的合理去重，达到提高转子装配体固有频率的目的。
Description
技术领域：
本发明涉及一种中心阶梯孔的转子结构。
背景技术：
磁悬浮电机转子在设计时，需要避免将工作转速设计在其固有频率附近，以防止发生共振。随着电机的发展，其功率和工作转速的不断提高，为了提高转子的固有频率，通常存在两个设计方向：
1)将转子设计为柔性轴，工作转速超过一阶频率，位于某两阶固有频率之间，但是结构复杂而庞大；
2)依然将设计为刚性轴，其转速仍然低于一阶频率，但此时需要对转子系统的结构做出调整。
转子的固有频率与轴承的刚度，自身的质量分布，结构尺寸有直接关系，一旦转子外形尺寸基本确定，此时若通过调整结构尺寸来提高固有频率则收效有限。因此，本发明提供一种中心阶梯孔的转子结构，用以提高转子的固有频率。
发明内容：
本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种中心阶梯孔的转子结构。
本发明所采用的技术方案有：一种中心阶梯孔的转子结构，包括芯轴、转子硅钢片和磁钢，所述芯轴包括一体成型且同轴设置的轴头部、中间轴部和轴尾部，在芯轴的轴心方向设有贯穿于轴头部、中间轴部和轴尾部的轴孔，该轴孔包括第一孔部、第二孔部和第三孔部，第二孔部位于中间轴部的中心处，第一孔部和第三孔部对称位于第二孔部的两侧，且第一孔部从轴头部延伸于中间轴部内，第三孔部从轴尾部延伸于中间轴部内；
所述中间轴部的外圆周壁上设有磁钢安装槽和两个硅钢片安装槽，磁钢安装槽位于中间轴部的中心处，且磁钢安装槽的长度小于第二孔部的长度，两硅钢片安装槽对称布置于磁钢安装槽的两侧，且两硅钢片安装槽分别对应置于第一孔部和第三孔部的外侧；
转子硅钢片和磁钢分别设于硅钢片安装槽和磁钢安装槽内。
进一步地，所述第三孔部为台阶孔，中间轴部和轴尾部的结合面与第三孔部的台阶面相齐平。
进一步地，所述第一孔部的直径和第三孔部中大孔的直径相等，第二孔部的直径大于第一孔部的直径。
本发明具有如下有益效果：
1)通过对转子装配体不同轴段的合理去重，达到提高转子装配体固有频率的目的；
2)去除质量后形成的中心阶梯孔，可以实现引入冷却风降低转子发热的目的；
3)去除质量后形成的中心阶梯孔，可以设置非接触式的温度传感器，已达到转子温度监测的目的。
附图说明：
图1为本发明结构图。
图2为本发明中芯轴的结构图。
图3为转子的一阶模态振型图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1和图2，本发明公开一种中心阶梯孔的转子结构，包括芯轴1、转子硅钢片2和磁钢3，芯轴1包括一体成型且同轴设置的轴头部11、中间轴部12和轴尾部13，在芯轴1的轴心方向设有贯穿于轴头部11、中间轴部12和轴尾部13的轴孔10，该轴孔 10包括第一孔部101、第二孔部102和第三孔部103，第二孔部102位于中间轴部12 的中心处，第一孔部101和第三孔部103对称位于第二孔部102的两侧，且第一孔部101 从轴头部11延伸于中间轴部12内，第三孔部103从轴尾部13延伸于中间轴部12内。
在中间轴部12的外圆周壁上设有磁钢安装槽121和两个硅钢片安装槽122，磁钢安装槽121位于中间轴部12的中心处，且磁钢安装槽121的长度小于第二孔部102的长度，两硅钢片安装槽122对称布置于磁钢安装槽121的两侧，且两硅钢片安装槽122分别对应置于第一孔部101和第三孔部103的外侧。转子硅钢片2和磁钢3分别设于硅钢片安装槽122和磁钢安装槽121内。
本发明中的第三孔部103为台阶孔，中间轴部12和轴尾部13的结合处的平面与第三孔部103的台阶面相齐平。
第一孔部101和第三孔部103中大孔的直径相等，第二孔部102的直径大于第一孔部101的直径。
结合图3，本发明转子结构在和磁轴承400组成“转子-轴承”系统时，其一阶频率的振型如图3所示。固有频率和转子装配体的外形尺寸和质量分布密切相关，转子装配体上不同位置的质量对于固有频率的影响程度是不同的，可定性表述为：固有频率对于质量的敏感程度，与其一阶弯曲的挠度分布趋势一致。因此，在转子装配体上，根据一阶弯曲的挠度，合理的去除质量，可以达到提高该转子装配体固有频率的目的。其中，因为转子装配体的转子硅钢片2轴段对应为支撑位置，该处的质量改变对于固有频率影响较小，所以可以较少的去除质量(图2中第一孔部101和第三孔部103部)，而转子装配体的磁钢3轴段，往往位于弯曲挠度最大的位置，所以在满足磁钢轭部厚度以及转子强度的前提下，该轴段可以较多的去除质量(图2中第二孔部102部)。
在实际使用时，轴孔10可以实现引入冷却风降低转子发热的目的，还可以设置非接触式的温度传感器，已达到转子温度监测的目的。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种中心阶梯孔的转子结构，其特征在于：包括芯轴(1)、转子硅钢片(2)和磁钢(3)，所述芯轴(1)包括一体成型且同轴设置的轴头部(11)、中间轴部(12)和轴尾部(13)，在芯轴(1)的轴心方向设有贯穿于轴头部(11)、中间轴部(12)和轴尾部(13)的轴孔(10)，该轴孔(10)包括第一孔部(101)、第二孔部(102)和第三孔部(103)，第二孔部(102)位于中间轴部(12)的中心处，第一孔部(101)和第三孔部(103)对称位于第二孔部(102)的两侧，且第一孔部(101)从轴头部(11)延伸于中间轴部(12)内，第三孔部(103)从轴尾部(13)延伸于中间轴部(12)内；
所述中间轴部(12)的外圆周壁上设有磁钢安装槽(121)和两个硅钢片安装槽(122)，磁钢安装槽(121)位于中间轴部(12)的中心处，且磁钢安装槽(121)的长度小于第二孔部(102)的长度，两硅钢片安装槽(122)对称布置于磁钢安装槽(121)的两侧，且两硅钢片安装槽(122)分别对应置于第一孔部(101)和第三孔部(103)的外侧；
转子硅钢片(2)和磁钢(3)分别设于硅钢片安装槽(122)和磁钢安装槽(121)内。
2.如权利要求1所述的中心阶梯孔的转子结构，其特征在于：所述第三孔部(103)为台阶孔，中间轴部(12)和轴尾部(13)的结合面与第三孔部(103)的台阶面相齐平。
3.如权利要求2所述的中心阶梯孔的转子结构，其特征在于：所述第一孔部(101)的直径和第三孔部(103)中大孔的直径相等，第二孔部(102)的直径大于第一孔部(101)的直径。
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