CN107947446B - 转子轴重心偏置式内转子永磁电机 - Google Patents

Abstract

一种转子轴重心偏置式内转子永磁电机，解决了现有永磁电机存在的结构设计不合理，增加整机重量以及制造成本，维护拆卸困难，降低使用寿命等问题。包括机座，通过轴承与机座组装在一起的转子轴，以及转子铁心，转子组件和定子线包，其技术要点是：转子轴采用重心偏向驱动侧的重心偏置转子轴，设置有止口的驱动侧轴径相对于设置有减载槽的支撑侧轴径较粗，并通过驱动侧端盖上的轴承内、外压盖组装有与轴径相对应孔径的深沟球轴承/圆柱滚子轴承，通过支撑侧端盖上的轴承内、外压盖组装有与轴径相对应孔径的角接触轴承组。其结构设计合理，省料、减轻重量，装卸、维护操作容易，有利于降低成本，确保电机运行稳定，提高使用性能，延长使用寿命。

Description

转子轴重心偏置式内转子永磁电机

技术领域

本发明涉及一种内转子永磁电机，特别是一种能够同时承受很大的双向轴向载荷、径向载荷以及较大转矩的转子轴重心偏置式内转子永磁电机。尤其适用于船舶长期工作在上下、左右、前后摆动和倾斜的工况，属于永磁电机技术领域。

背景技术

通常情况下，永磁电机一般应用在陆地上，但是随着科技的不断进步，永磁电机也逐渐被应用到船舶等领域来替代效率低且耗能高的异步电机、替代污染严重的柴油机。船舶在海洋中行使，由于是遇到大风大浪天气，船舶会很严重的上下、左右、前后摆动和倾斜，船舶的心脏“电机”就会随着船舶同频率同幅度的摆动和倾斜，此时电机一侧的轴承需承受来自两个方向的轴向载荷，同时电机转子轴还要承受船舶螺旋桨提供的较大转矩，因此承受多向荷载的能力差。这是船舶电机在工作中遇到的最主要问题，然而存在的另一个问题是船舶电机的制造成本。近几年来，由于船舶制造业经济不景气，同行业之间竞争越来越激烈，所以对船舶的制造成本要求也越来越低，而使用性能则要求越来越高。为了解决上述这种矛盾，迫切需要开发出一种高效、低成本的永磁电机。

在专利公告号为CN 104578658 B的“一种偏置安装结构的电动车用永磁直流无刷电机”中，公开的结构包括端盖、转子总成、定子总成及电机轴。由于固定支架呈右偏置结构，为非对称分叉三角形，左侧没有支撑结构，会使铁心变形增大，所以在电机正常工作时，铁心受到较大转矩，将影响电机工作的稳定性和可靠性。另外，固定支架底部两端紧固连接固定轴套，固定轴套呈右偏置固定，这种结构会使定子总成的质量中心偏向右侧，右侧轴承承载的径向载荷比左侧的大，而从图中可以看出左右侧为同一类型的轴承，右侧的规格比左侧的小，右侧轴径比左侧轴径细，这会导致右侧轴承寿命比左侧短，从而降低了整个电机的使用寿命。固定轴套与电机轴为过盈配合，电机轴与固定轴套连接部位设有滚花结构，试图提高紧固效果，但是，这种结构将导致定子总成出现问题时，需要拆除固定轴套，使拆卸工作非常困难，即使拆下后也可能会造成固定轴套和电机连接轴报废，甚至可能导致根本无法拆卸。因其转子总成由位于外围的轮辋、轮辋内圆周呈左偏置焊接固定的导磁环、位于导磁环右侧的固定环及贴装在导磁环内圆周的永磁体构成，故轮辋与导磁环焊接，焊接会产生大量的热，增大导磁环的变形量，导致永磁体外表面与轮辋内圆周粘接不牢固，易使永磁体脱离轮辋；导磁环左偏置，固定支架和固定轴套右偏置，不仅导致永磁直流无刷电机的外形尺寸增加，而且还增加了整机的重量以及制造成本。固定支架底部两端紧固连接的固定轴套外表面为圆柱面，紧固连接起来很不方便，且不易防松；若在圆柱面上加工止口平面，增加了零件的机加工工序，提高了制造成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种转子轴重心偏置式内转子永磁电机，解决了现有永磁电机存在的结构设计不合理，增加整机重量以及制造成本，维护拆卸困难，降低使用寿命等问题，其结构设计合理，不仅省料、减轻重量，装卸、维护操作容易，而且有利于降低成本，确保电机运行稳定，提高使用性能，延长使用寿命。

本发明所采用的技术方案是：该转子轴重心偏置式内转子永磁电机包括机座，通过轴承与机座组装在一起的转子轴，以及转子铁心，转子组件和定子线包，其技术要点是：所述转子轴采用重心偏向驱动侧的重心偏置转子轴，重心偏置转子轴设置有止口的驱动侧轴径相对于设置有减载槽的支撑侧轴径较粗，并通过固定连接在机座驱动侧端盖上的驱动侧轴承内、外压盖，利用驱动侧锁紧螺母组装有与驱动侧轴径相对应孔径的深沟球轴承/圆柱滚子轴承，通过固定连接在机座支撑侧端盖上的支撑侧轴承内、外压盖，利用支撑侧锁紧螺母组装有与支撑侧轴径相对应孔径的角接触轴承组。

所述角接触轴承组中的轴承采用面对面或者背对背组装在支撑侧轴承内、外压盖之间。

所述支撑侧轴承外压盖内腔组装有旋转变压器，外周设置有壁厚过渡连接用的减载式凹槽。

所述重心偏置转子轴与转子铁心连接为一体结构。

本发明具有的优点及积极效果是：由于本发明的转子轴采用重心偏向驱动侧的重心偏置转子轴，驱动侧伸出轴输出转矩，需承受较大的转矩和较大的径向载荷，支撑侧不承受转矩，但需要承受较大的双向轴向载荷和很小的径向载荷，重心偏置转子轴设置有止口的驱动侧轴径相对于设置有减载槽的支撑侧轴径较粗，所以其结构设计合理，不仅省料、减轻重量，装卸、维护操作容易，而且有利于降低成本。

另外因利用驱动侧锁紧螺母组装有与驱动侧轴径相对应孔径的深沟球轴承/圆柱滚子轴承，故使驱动侧有足够的承载能力，能够承受较大的径向载荷，同时驱动侧转子轴径较粗，能够承受较大的转矩。而支撑侧转子轴径较细，不需要承受转矩，利用支撑侧锁紧螺母组装有与支撑侧轴径相对应孔径的角接触轴承组，使支撑侧能够承受双向的较大轴向载荷和较小径向载荷，从而确保电机运行稳定，提高使用性能，延长使用寿命。

因此，本发明解决了现有永磁电机存在的结构设计不合理，增加了整机的重量以及制造成本，维护拆卸困难，降低了使用寿命等问题。由于该转子轴重心偏置式内转子永磁电机的支撑侧能够同时承受很大的双向轴向载荷和径向载荷，驱动侧能够承受较大转矩和径向载荷，所以特别适用于长期工作在摆动和倾斜工况下的船舶电机。

附图说明

以下结合附图对本发明作进一步描述。

图1 是本发明的一种结构示意图；

图2是图1的侧视图；

图3是图1中支撑侧轴承外压盖的一种立体结构示意图。

图中序号说明：1机座、2支撑侧端盖、3角接触轴承组、4支撑侧轴承外压盖、5支撑侧锁紧螺母、6旋转变压器、6-1壁厚过渡连接用的减载式凹槽、7支撑侧轴承内压盖、8定子线包、9转子铁心、10重心偏置转子轴、10-1止口、11驱动侧端盖、12驱动侧轴承内压盖、13深沟球轴承/圆柱滚子轴承、14驱动侧锁紧螺母、15驱动侧轴承外压盖、16减载槽。

具体实施方式

根据图1～3详细说明本发明的具体结构，该转子轴重心偏置式内转子永磁电机是在现有永磁电机转子轴结构的基础上，针对转子轴不能承受双向大轴向载荷，转子轴制造成本高等问题而进行的改进设计，因此很容易实现。它包括机座1，通过轴承与机座1组装在一起的转子轴，以及转子铁心9，转子组件和定子线包8等件。由于其中重心偏置转子轴10驱动侧伸出轴输出转矩，需承受较大的转矩和较大的径向载荷，支撑侧不承受转矩，但需要承受较大的双向轴向载荷和很小的径向载荷，为了减轻转子轴重量，节省原材料，进而降低生产成本和方便装配，所以转子轴采用重心偏向驱动侧的重心偏置转子轴10。重心偏置转子轴10的支撑侧设置有减载槽16、驱动侧设置有止口10-1。转子组件的重心偏置转子轴10与转子铁心9连接为一体结构，转子组件穿过机壳1内的定子线包8，支撑侧轴承外压盖4内腔组装有旋转变压器6，外周设置有壁厚过渡连接用的减载式凹槽6-1，来保证良好的铸造性以及进一步节省材料，减重重量。本实施例中的重心偏置转子轴10设置有止口10-1的驱动侧轴径相对于设置有减载槽16的支撑侧轴径较粗，并通过固定连接在机座1驱动侧端盖11上的驱动侧轴承内、外压盖12、15，利用驱动侧锁紧螺母14组装有与驱动侧轴径相对应孔径的深沟球轴承/圆柱滚子轴承13；通过固定连接在机座1支撑侧端盖2上的支撑侧轴承内、外压盖7、4，利用支撑侧锁紧螺母5组装有与支撑侧轴径相对应孔径的角接触轴承组3。角接触轴承组3中的轴承采用面对面或者背对背组装在支撑侧轴承内、外压盖7、4之间。

因该转子轴重心偏置式内转子永磁电机的支撑侧能够同时承受很大的双向轴向载荷和径向载荷，驱动侧能够承受较大转矩和径向载荷，故特别适用于长期工作在摆动和倾斜工况下的船舶电机。

Claims (4)

1.一种转子轴重心偏置式内转子永磁电机，包括机座，通过轴承与机座组装在一起的转子轴，以及转子铁心，转子组件和定子线包，其特征在于：所述转子轴采用重心偏向驱动侧的重心偏置转子轴，重心偏置转子轴设置有止口的驱动侧轴径相对于设置有减载槽的支撑侧轴径较粗，并通过固定连接在机座驱动侧端盖上的驱动侧轴承内、外压盖，利用驱动侧锁紧螺母组装有与驱动侧轴径相对应孔径的深沟球轴承或圆柱滚子轴承，通过固定连接在机座支撑侧端盖上的支撑侧轴承内、外压盖，利用支撑侧锁紧螺母组装有与支撑侧轴径相对应孔径的角接触轴承组。

2.根据权利要求1所述的转子轴重心偏置式内转子永磁电机，其特征在于：所述角接触轴承组中的轴承采用面对面或者背对背组装在支撑侧轴承内、外压盖之间。

3.根据权利要求1所述的转子轴重心偏置式内转子永磁电机，其特征在于：所述支撑侧轴承外压盖内腔组装有旋转变压器，外周设置有壁厚过渡连接用的减载式凹槽。

4.根据权利要求1所述的转子轴重心偏置式内转子永磁电机，其特征在于：所述重心偏置转子轴与转子铁心连接为一体结构。