CN109980817B - 一种耐高温耐低气压环境的永磁电机转子 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种耐高温耐低气压环境的永磁电机转子，包括：转轴，转子支撑，磁钢，挡板和护套；转轴与转子支撑通过多键联结，挡板固定在转子支撑两侧；磁钢固定在转子支撑上，护套通过过盈配合固定磁钢；工作时，当温度升高时，转子支撑与转轴之间没有缝隙，从而保持良好的传热特性，将温度及时带出去。本发明将平键与转子支撑做成一个整体，呈现出转子支撑内圆齿的结构，不会出现平键联结出现间隙的现象，能够保持很好的热传导效应。本发明提出转轴与转子支撑多键联结的结构；在转轴上开多个键槽，在转子支撑上做多个齿，这样转子支撑膨胀后，键连接会变紧，热传导性能不会降，从而转子磁钢的温度能够很好的传导出去，降低其高温退磁的风险。

Description

一种耐高温耐低气压环境的永磁电机转子
技术领域
本发明属于电机转子技术领域，更具体地，涉及一种耐高温耐低气压环境的永磁电机转子。
背景技术
伴随着交通电气化的进程，多电或全电飞机迎来了快速发展，其特点为对电能的占比急剧增大，因此行业内对于适用于飞机中高温、低气压环境的电动、发电机的需求越来越迫切。
永磁电机凭借其高转矩密度，高效率，高转速等优势，广泛应用工业的各个领域，比如航空发动机起动发电机、航天真空电机、钻井内电机、电动汽车起动发电机等。这类电机功率密度比较大，单位体积损耗较大，因结构紧凑，散热面积有限，所以运行的温度范围很大，磁钢采用耐高温磁钢，为了保证磁钢好散热，转子支撑采用高导热系数的材料(比如高强度铝合金)，转轴采用高强度的材料(比如钛合金、40Cr钢等)，转子磁钢的热需要通过转子支撑-转轴散出去，因此保证两者的良好接触至关重要。温度变化时，会导致转子支撑-转轴之间膨胀系数不一样，因此出现间隙或分离，所以常规的过盈配合或单个键连接效果不好，一方面容易松动，另一方面松动后出现间隙影响散热，不能满足电机冷却的要求。
图1示出了现有技术(CN109347228A)提供的耐高温转子结构，图中：1为轴，2为磁钢，3为护套，4为挡板。其中，轴选用1Cr17Ni2为材料，对轴的键槽、螺纹、退刀槽、台阶进行加工后，在轴的直径最大处表面均匀加工四处径向凹槽，并对其进行喷砂处理。
然而该现有技术存在如下技术缺点：未考虑电机直径较大时，转子结构有转子支撑的情况，结构过于简单。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种耐高温耐低气压环境的永磁电机转子，旨在解决现有技术中由于转子温度较高，转子支撑与转轴接触出现缝隙，导致磁钢温度不能良好的传导出去使得磁钢可能出现高温退磁的技术问题。
本发明提供了一种耐高温耐低气压环境的永磁电机转子，包括：转轴，转子支撑，磁钢，挡板和护套；转轴与所述转子支撑通过多键联结，挡板固定在转子支撑两侧；磁钢固定在转子支撑上，护套通过过盈配合固定磁钢；工作时，当温度升高时，转子支撑与转轴之间没有缝隙，从而保持良好的传热特性，将温度及时带出去。
其中，转轴从左到右依次设置有键槽，花键，退刀槽，轴承座，轴肩，键槽和轴承座；磁钢可以通过粘结的方式固定在转子支撑上。
更进一步地，在转轴上且与转子支撑配合的轴段设置有多个键槽。
更进一步地，在转轴的轴肩与所述转子支撑的一侧设置有螺纹孔，且转子支撑内侧有相应的齿与轴侧开槽相配合，转子支撑内圆一侧开有螺纹孔与轴肩的螺纹孔相配合。
更进一步地，挡板通过螺钉固定在转子支撑两侧。
本发明还提供了一种耐高温耐低气压环境的永磁电机转子，包括：转轴，衬套，导热弹簧，转子支撑，磁钢，挡板和护套；转轴与转子支撑通过平键联结；转轴位于转子中心，转轴上从左往右依次设置有挡板，衬套，转子支撑，导热弹簧和挡板；导热弹簧设置在所述转轴的键槽中，磁钢粘结在转子支撑表面，护套套在所述磁钢上。
其中，转轴从左到右依次有键槽，花键，退刀槽，轴承座，键槽和轴承座。
更进一步地，在转轴和衬套之间采用过盈配合，衬套的爪与转子支撑内圆外侧为过盈配合；衬套的爪起到固紧转子支撑内圆的作用。
更进一步地，衬套的膨胀系数小于等于所述转轴的膨胀系数；这样温度上升膨胀的时候，轴与转子支撑不会松动甚至更紧。
更进一步地，在述转轴的轴肩与所述转子支撑的一侧设置有螺纹孔，所述转子支撑内侧设置有键槽，与轴肩的螺纹孔相配合。
通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，本发明具备如下技术优点：
(1)本发明将平键与转子支撑做成一个整体，呈现出转子支撑内圆齿的结构，不会出现平键联结出现间隙的现象，能够保持很好的热传导效应。
(2)本发明提出转轴与转子支撑多键联结的结构；在转轴上开多个键槽，在转子支撑上做多个齿，这样转子支撑膨胀后，键连接会变紧，热传导性能不会降，从而转子磁钢的温度能够很好的传导出去，降低其高温退磁的风险。
(3)本发明提出转轴的轴肩一侧打螺纹孔，转子支撑一侧打螺纹孔，通过螺钉固紧的联结方法。保证了转子高温时，转轴与转子支撑不会出现间隙，从而增强冷却效果。
(4)本发明提出了一种转轴与转子支撑加衬套固紧的联结方法；衬套膨胀系数与转轴相同或更小，在转子高温时，可以限制转子支撑内圆的膨胀，使转子支撑与转轴保持紧密接触。
附图说明
图1是现有技术提供的耐高温转子结构示意图；
图2是本发明第一实施例提供的多键及一侧加螺钉联结转子结构示意图；
图3是本发明第一实施例提供的转子结构的剖面图；
图4是本发明实施例提供的多键联结结构示意图；
图5是本发明第二实施例提供的衬套固定转子结构示意图；
图6是本发明第二实施例提供的转子结构的剖面图；
图7是本发明实施例提供的零部件结构示意图；其中(a)为衬套的结构；(b)为转子支撑的结构。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提出了一种高效冷却的转子结构；具体公开了两种电机转子结构，第一种是转子支撑-轴之间采用多个键连接，这样转子支撑膨胀后，键连接会变紧，并在一圈加螺钉拧紧，保证高温时不松动。第二种是加一个热膨胀系数小的衬套，固定住转子支撑，热膨胀的时候，可以限制转子支撑的膨胀，保证转子支撑和轴不分离。
本发明公开了两种高温电机转子结构。
其中，第一种转子主要结构有转轴，转子支撑，磁钢，挡板与护套，转轴与转子支撑通过多键联结，在轴肩与转子支撑一侧开有螺纹孔，通过螺钉联结。这样转子支撑膨胀后，键连接会变紧，接触热阻减小，有利于电机的散热，并在一圈加螺钉拧紧，保证高温时不松动。
具体结构如图2和图3所示，包括：转轴，转子支撑，磁钢，挡板与护套。其中转轴与转子支撑通过多键联结，在轴肩与转子支撑的一侧有螺纹，通过螺钉联结拧紧，如图4所示。在温度升高时，保证转子支撑与转轴之间没有缝隙，从而保持良好的传热特性，将温度及时带出去。所述转轴从左到右依次有键槽，花键，退刀槽，轴承座，轴肩，键槽，轴承座，轴肩上有螺纹孔，与转子支撑配合的轴段开有多个键槽。转子支撑内侧有相应的齿与轴侧开槽相配合，转子支撑内圆一侧开有螺纹孔与轴肩的螺纹孔通过螺钉拧紧，挡板通过螺钉固定在转子支撑两侧。
另一种转子结构主要由转轴，衬套，导热弹簧，转支撑，磁钢，护套组成。衬套的热膨胀系数小，固定住转子支撑，热膨胀的时候，可以限制转子支撑的膨胀，保证转子支撑和轴不分离，保证高温时的导热性能。这两种结构通过转子支撑与轴的良好接触，提升了冷却效率，降低了电机温升，保证了电机的安全运行。
具体结构如图5和图6所示，包括：转轴，衬套，导热弹簧，转子支撑，磁钢，挡板与护套。其中转轴与转子支撑通过平键联结，转轴位于转子中心，转轴上从左往右依次设置有挡板，衬套，转子支撑，导热弹簧和挡板；导热弹簧设置在转轴的键槽中，磁钢粘结在所述转子支撑表面，护套套在所述磁钢上。在转子轴和衬套之间采用过盈配合，衬套爪与转子支撑内圆外侧为过盈配合，衬套的膨胀系数跟轴相同或比轴小，这样温度上升膨胀的时候，轴与转子支撑不会松动甚至更紧。所述转轴从左到右依次有键槽，花键，退刀槽，轴承座，键槽，轴承座。所述转子支撑内侧开有键槽，转轴与转子支撑通过平键联结，所述衬套通过与轴过盈配合联结在一起，衬套的爪起到固紧转子支撑内圆的作用，如图7所示。
本发明所提出的高温转子结构，转轴与转子支撑在高温的时候不会出现间隙，可以有效的传导转子的温度，因此能够有效冷却电机转子，降低磁钢温度，使得电机整体的冷却效果更好，提高电机的运行寿命与安全系数。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种耐高温耐低气压环境的永磁电机转子，其特征在于，包括：转轴，衬套，导热弹簧，转子支撑，磁钢，挡板和护套；
所述转轴与所述转子支撑通过平键联结；
所述转轴位于转子中心，所述转轴上从左往右依次设置有挡板，衬套，转子支撑，导热弹簧和挡板；
所述导热弹簧设置在所述转轴的键槽中，所述磁钢粘结在所述转子支撑表面，所述护套套在所述磁钢上。
2.如权利要求1所述的永磁电机转子，其特征在于，所述转轴从左到右依次有键槽，花键，退刀槽，轴承座，键槽和轴承座。
3.如权利要求1或2所述的永磁电机转子，其特征在于，在所述转轴和所述衬套之间采用过盈配合，衬套的爪与所述转子支撑内圆外侧为过盈配合；衬套的爪起到固紧转子支撑内圆的作用。
4.如权利要求3所述的永磁电机转子，其特征在于，所述衬套的膨胀系数小于等于所述转轴的膨胀系数；这样温度上升膨胀的时候，轴与转子支撑不会松动甚至更紧。
5.如权利要求4所述的永磁电机转子，其特征在于，在所述转轴的轴肩与所述转子支撑的一侧设置有螺纹孔，所述转子支撑内侧设置有键槽，与轴肩的螺纹孔相配合。
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