CN109245401A - 盘式电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种盘式电机，其轴向设置带动前转子和后转子转动的转轴，前机壳和后机壳上分别固装有架撑转轴的前轴承和后轴承。由于前轴承和后轴承分别位于前机壳和后机壳上，相较于现有的轴承位于定子内圈轴承室的结构，远离盘式电机内最大的发热源，轴承转动产生的大量热量由前机壳和后机壳可直接散热，其热量与定子产热相互影响较小，且前轴承和后轴承的支点间距增加，提高了转子轴承系统的稳定性和可靠性，可有效降低转子系统共振风险，有利于控制提高轴承的安装精度，提高轴承的使用寿命，进而提高盘式电机内轴承的工作可靠性。

Description

盘式电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，更具体地说，涉及一种盘式电机。

背景技术

盘式电机也叫轴向磁场电机，其电机内部的磁场的方向是沿着轴向。由于轴向磁场电机一般都呈现扁平状，因此也叫盘式电机。

盘式电机由于更高的铁芯利用率、更大的功率密度以及更高的转矩密度特别适合于对电机体积和重量有严格要求的场合。盘式电机的结构主要有单定子单转子、双定子单转子、单定子双转子以及多定子多转子的结构。

在现有技术中的一种单定子双转子的盘式电机中，定子电枢铁芯和绕组通过定子前端板和定子后端板固定在电机的机壳上，电机转子的轴承安装在电机定子的内圆周处，定子的内圆周作为轴承室，由电机的定子起到固定轴承以及支撑转子系统的作用，该结构中轴承由定子支撑，而电机在运行过程中，定子是最大的发热源，定子的高温会传导到轴承室和轴承，降低轴承可靠性和寿命，并增加轴承故障的风险。

由于电机的前后轴承都位于狭窄的定子轴向空间中，导致电机的前后轴承距离很近，这种配置的轴承系统容易引起转子系统的振动，以及增加两边转子不平衡的风险，由于定子处于两个转子的中间，所以比起其他结构形式，该结构中的定子比较难以散热。另外，由于该结构具有两个转子，因此如何提高转子系统的稳定系和可靠性也是另一个挑战。

因此，如何提高盘式电机轴承的可靠性，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种盘式电机，以提高盘式电机轴承的可靠性。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种盘式电机，包括盖装于前转子侧的前机壳，盖装于后转子侧的后机壳，以及卡装定子的中机壳；

还包括带动所述前转子和所述后转子转动的转轴，所述前机壳和所述后机壳上分别固装有架撑所述转轴的前轴承和后轴承。

优选地，在上述盘式电机中，所述定子的中部设置容置所述转轴的转轴通过孔，所述转轴对应所述转轴通过孔设置有法兰安装座，所述前转子和所述后转子的中部均设置有与所述法兰安装座固装的法兰盘。

优选地，在上述盘式电机中，所述法兰安装座为环形法兰安装座，所述转轴过盈配合套装于环形所述法兰安装座的中心孔内。

优选地，在上述盘式电机中，所述法兰安装座包括沿所述转轴的轴向抵接，并与所述前转子固接的前法兰安装座，和与所述后转子固接的后法兰安装座；所述法兰安装座的外环面为由其中部至两端外径渐增的防护环面。

优选地，在上述盘式电机中，所述前机壳上开设有容置所述前轴承的前轴承孔，所述后机壳上开设有容置所述后轴承的后轴承孔；

所述转轴的前端设置有对所述前轴承的内圈进行限位的前轴肩，所述转轴的后端设置有对所述后轴承的内圈进行限位的后轴肩。

优选地，在上述盘式电机中，所述前轴承为单列滚子轴承，所述后轴承为双列滚子轴承。

优选地，在上述盘式电机中，所述前转子包括背铁，贴附于所述背铁上的磁钢，和对所述磁钢进行轴向固定的磁钢保持架；

还包括对所述背铁和所述磁钢保持架进行架撑的转子保持架，所述法兰盘设置于所述转子保持架的内圈；

所述前转子和所述后转子结构相同。

优选地，在上述盘式电机中，所述转子保持架的内圈设置有对所述磁钢保持架进行固定的保持架定位螺钉，和与所述法兰安装座固接的转子定位螺钉。

优选地，在上述盘式电机中，所述转子保持架上还设置有对所述磁钢和所述背铁的外圆周进行限位的环状碳纤维环。

本发明提供的盘式电机，包括盖装于前转子侧的前机壳，盖装于后转子侧的后机壳，以及卡装定子的中机壳；还包括带动前转子和后转子转动的转轴，前机壳和后机壳上分别固装有架撑转轴的前轴承和后轴承。定子固装到中机壳的内部，转轴架撑于盘式电机的轴向，由架撑于前机壳上的前轴承，和架撑于后机壳上的后轴承进行支撑，前转子和后转子均固装于转轴上，并分别位于定子轴向两侧，由前机壳和后机壳固装于中机壳两侧后，实现盘式电机的组装，由于前轴承和后轴承分别位于前机壳和后机壳上，相较于现有的轴承位于定子内圈轴承室的结构，远离盘式电机内最大的发热源，轴承转动产生的大量热量由前机壳和后机壳可直接散热，其热量与定子产热相互影响较小，且前轴承和后轴承的支点间距增加，提高了转子轴承系统的稳定性和可靠性，可有效降低转子系统共振风险。通过对前轴承和后轴承在盘式电机内支撑位置的重新布局，较现有的轴承安装于盘式电机定子内圈结构，有利于控制提高轴承的安装精度，提高轴承的使用寿命，进而提高盘式电机内轴承的工作可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的盘式电机的主视剖视图；

图2为本发明提供的盘式电机的爆炸视图；

图3为本发明提供的盘式电机沿径向剖视的爆炸视图；

图4为本发明提供的盘式电机中转子结构示意图。

具体实施方式

本发明公开了一种盘式电机，提高了盘式电机轴承的可靠性。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，图1为本发明提供的盘式电机的主视剖视图；图2为本发明提供的盘式电机的爆炸视图；图3为本发明提供的盘式电机沿径向剖视的爆炸视图；图4为本发明提供的盘式电机中转子结构示意图。

本实施例提供了一种盘式电机，包括盖装于前转子2侧的前机壳1，盖装于后转子6侧的后机壳7，以及卡装定子4的中机壳5；还包括带动前转子2和后转子6转动的转轴10，前机壳1和后机壳7上分别固装有架撑转轴10的前轴承11和后轴承8。定子4固装到中机壳5的内部，转轴10架撑于盘式电机的轴向，由架撑于前机壳1上的前轴承11，和架撑于后机壳7上的后轴承8进行支撑，前转子2和后转子6均固装于转轴10上，并分别位于定子4轴向两侧，由前机壳1和后机壳7固装于中机壳5两侧后，实现盘式电机的组装，由于前轴承11和后轴承8分别位于前机壳1和后机壳7上，相较于现有的轴承位于定子内圈轴承室的结构，远离盘式电机内最大的发热源，轴承转动产生的大量热量由前机壳1和后机壳7可直接散热，其热量与定子产热相互影响较小，且前轴承11和后轴承8的支点间距增加，提高了转子轴承系统的稳定性和可靠性，可有效降低转子系统共振风险。通过对前轴承11和后轴承8在盘式电机内支撑位置的重新布局，较现有的轴承安装于盘式电机定子内圈结构，有利于控制提高轴承的安装精度，提高轴承的使用寿命，进而提高盘式电机内轴承的工作可靠性。

在本案一具体实施例中，定子4的中部设置容置转轴的转轴通过孔13，转轴10对应转轴通过孔13设置有法兰安装座12，前转子2和后转子6的中部均设置有与法兰安装座12固装的法兰盘。前转子2和后转子6与转轴10同步转动，为了减小对盘式电机内部结构改动，利用现有的定子4内圈轴承室结构，将其作为转轴10轴向架撑的转轴通过孔13，转轴10对应转轴通过孔13位置的外圈设置法兰安装座12，对应地，前转子2和后转子6的中部内圈均设置法兰盘，通过法兰盘结构与法兰安装座12实现对前转子2和后转子6的定位。

前机壳1上开设有容置前轴承的前轴承孔101，后机壳7上开设有容置后轴承8的后轴承孔701；转轴10的前端设置有对前轴承11的内圈进行限位的前轴肩，转轴10的后端设置有对后轴承8的内圈进行限位的后轴肩。

可以理解的是，由于前机壳1和后机壳7上均开设了轴承安装孔，相较于现有的前机壳1和后机壳7结构，本实施例提供的前机壳1和后机壳7轴向厚度增加了架撑轴承的轴承座结构，其会导致前机壳1和后机壳7的厚度变厚，为了避免对前轴承11和后轴承8支撑结构的改变造成盘式电机整体厚度变厚，将转子，包括前转子2和后转子6，内圈的法兰盘布置于靠近定子4的一侧，法兰盘薄于转子的总厚度，由于转子具有一定的装配厚度，转子内圈远离法兰盘的一侧形成一容置机壳轴承座的容置沉孔，从而提供前机壳和后机壳厚度变厚方向的容置空间，避免对盘式电机整体厚度影响。

在本案一具体实施例中，法兰安装座12为环形法兰安装座，转轴10过盈配合套装于环形法兰安装座12的中心孔内。法兰安装座12固设于转轴10的外圈，同时转轴10同时由前轴承11和后轴承8架撑，使得转轴10与法兰安装座12形成较大的落差的台阶轴。

为了降低转轴10的加工难度，将转轴10和法兰安装座12设置为分体结构，法兰安装座12设置为环形法兰安装座，二者过盈配合，环形法兰安装座12套装于转轴10上，转轴10上设置对法兰安装座12限位的轴肩，通过对转轴10与法兰安装座12安装位置，以及转轴10与前轴承11和后轴承8架撑位置的精度控制，保证前转子2与后转子6对定位转动位置的对称性布置，提高盘式电机的工作结构稳定性。

在本案一具体实施例中，法兰安装座12包括沿转轴10的轴向抵接，并与前转子2固接的前法兰安装座，和与后转子6固接的后法兰安装座；法兰安装座12的外环面为由其中部至两端外径渐增的防护环面。

转轴10通过法兰安装座12带动前转子2和后转子6转动，其转动过程中法兰安装座12在定子的内圈转动，通过对法兰安装座12与转子内圈间隙的控制，避免法兰安装座12过程中对定子4内圈的影响。

同时，盘式电机组装时，转轴10伸入定子4内圈，由于法兰安装座12位于定子4内圈，为保证法兰安装座4对前转子2和后转子6定位结构的稳定性，并避免法兰安装座12的外圈对定子4内圈干涉，将法兰安装座12设置为由其中部至两端外径渐增的防护环面，该防护环面呈腰鼓结构，同时可为法兰安装座12装入定子4内圈提供足够的活动空间，提高安装安全性。

在本案一具体实施例中，前轴承11为单列滚子轴承，后轴承8为双列滚子轴承。前转子2的磁钢侧与定子4的定子铁芯3一侧相对，后转子6的磁钢侧9与定子铁芯的另一侧相对，前转子2和后转子6同时转动与定子4产生磁效应，因此需保证定子与两转子之间磁效应区域的稳定性，双列滚子轴承能够在转轴的轴向起到防窜动的功能，将前轴承设置为单列滚子轴承对转轴进行架撑，将后轴承设置为双列滚子轴承，避免转轴过程中的窜动，避免由于盘式电机转子工作过程中的轴向窜动，提高对转子支撑结构以及动力输出过程中的轴承支撑稳定性。

在本案一具体实施例中，前转子2包括背铁23，贴附于背铁23上的磁钢22，和对磁钢22进行轴向固定的磁钢保持架21；

还包括对背铁23和磁钢保持架21进行架撑的转子保持架24，法兰盘26设置于转子保持架24的内圈；前转子2和后转子6结构相同。

前转子2和后转子6结构相同，二者对称布置。此处通过前转子的结构的说明，后转子采用与其同等结构布置，不再赘述。

前转子2由背铁23对磁钢22进行支撑，通过磁钢保持架21将磁钢22在背铁23上的位置进行限位。背铁23放置到转子保持架21上，转子保持架21的内圈设置为法兰盘26结构，磁钢保持架21对磁钢22进行压装固定到背铁23上后，再由转子保持架24对二者的固定结构进行进一步定位锁紧。

在本案一具体实施例中，转子保持架24的内圈设置有对磁钢保持架21进行固定的保持架定位螺钉，和与法兰安装座固接的转子定位螺钉。为实现磁钢保持架21对磁钢22的压紧，将磁钢保持架21的内圈同样设置为法兰盘结构，转子保持架24内圈的法兰盘作为磁钢保持架21的法兰座，磁钢保持架21与背铁23贴合对磁钢22进行压紧后，通过转子保持架24的法兰盘26上伸出的保持架定位螺钉对磁钢保持架进行锁紧，从而实现磁钢保持架对背铁的压紧，并固定到转子保持架的内环。

在本案一具体实施例中，转子保持架24上还设置有对磁钢22和背铁23的外圆周进行限位的环状碳纤维环25。转子在工作过程中高速转动，背铁23上的磁钢22以及磁钢保持架21的内圈均会受到较高的离心力作用，严重时会导致转子结构变形。通过在转子保持架的外圆周方向放置一环状碳纤维环，由环状碳纤维环对转子的外圆周进一步抱紧，进一步提高转子结构稳定性。

在实施例中，转子保持架24的内圈可设置容置背铁的背铁容置槽，以及位于转子保持架外圈的碳纤维环容置槽，转子保持架的外圈可设置对碳纤维环的套装位置进行限位的翻边，背铁和碳纤维环均由转子保持架轴向的同一侧装入。

本实施例提供的盘式电机，电机的前轴承、后轴承分别配置在电机的前机壳和后机壳上，两轴承支点的距离增加，提高了转子轴承系统的稳定性和可靠性，降低了转子系统共振的风险。较现有的盘式电机轴承安装在电机定子内圆周结构，提高了轴承的安装精度，提高了轴承的使用寿命。

进一步地，盘式电机前轴承和后轴承，远离了电机最大的发热源定子，轴承的使用温度得到保证，提高了轴承的可靠性和使用寿命。

当然，本申请提供的盘式电机，应用于以双转子、单定子结构为例的盘式电机进行阐述，但是同样也可以延伸到其他多转子、多定子的电机结构，以将传统的以定子内圈作为轴承室结构，分散到机壳上设置独立的轴承座，通过轴承自身结构选用，以及转子结构的改进，提高盘式电机稳定性，此处不再赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种盘式电机，其特征在于，包括盖装于前转子侧的前机壳，盖装于后转子侧的后机壳，以及卡装定子的中机壳；

还包括带动所述前转子和所述后转子转动的转轴，所述前机壳和所述后机壳上分别固装有架撑所述转轴的前轴承和后轴承。

2.根据权利要求1所述的盘式电机，其特征在于，所述定子的中部设置容置所述转轴的转轴通过孔，所述转轴对应所述转轴通过孔设置有法兰安装座，所述前转子和所述后转子的中部均设置有与所述法兰安装座固装的法兰盘。

3.根据权利要求2所述的盘式电机，其特征在于，所述法兰安装座为环形法兰安装座，所述转轴过盈配合套装于环形所述法兰安装座的中心孔内。

4.根据权利要求3所述的盘式电机，其特征在于，所述法兰安装座包括沿所述转轴的轴向抵接，并与所述前转子固接的前法兰安装座，和与所述后转子固接的后法兰安装座；所述法兰安装座的外环面为由其中部至两端外径渐增的防护环面。

5.根据权利要求2所述的盘式电机，其特征在于，所述前机壳上开设有容置所述前轴承的前轴承孔，所述后机壳上开设有容置所述后轴承的后轴承孔；

所述转轴的前端设置有对所述前轴承的内圈进行限位的前轴肩，所述转轴的后端设置有对所述后轴承的内圈进行限位的后轴肩。

6.根据权利要求5所述的盘式电机，其特征在于，所述前轴承为单列滚子轴承，所述后轴承为双列滚子轴承。

7.根据权利要求2所述的盘式电机，其特征在于，所述前转子包括背铁，贴附于所述背铁上的磁钢，和对所述磁钢进行轴向固定的磁钢保持架；

还包括对所述背铁和所述磁钢保持架进行架撑的转子保持架，所述法兰盘设置于所述转子保持架的内圈；

所述前转子和所述后转子结构相同。

8.根据权利要求7所述的盘式电机，其特征在于，所述转子保持架的内圈设置有对所述磁钢保持架进行固定的保持架定位螺钉，和与所述法兰安装座固接的转子定位螺钉。

9.根据权利要求7所述的盘式电机，其特征在于，所述转子保持架上还设置有对所述磁钢和所述背铁的外圆周进行限位的环状碳纤维环。