CN111740517B - 盘式异步电机的转子和具有其的电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盘式异步电机的转子和具有其的电机。盘式异步电机的转子包括：转子芯，转子芯为圆形片状，转子芯的中心设有沿其厚度方向贯通的第一通孔，转子芯的两侧分别设有多个沿其周向间隔开布置且向两侧突出的突起部，两个导条盘分别设在转子芯的两侧，每个导条盘分别为片状且中心设有与第一通孔对应的第二通孔，每个导条盘上分别设有与突起部的形状相对应的安装孔，相邻两个安装孔之间限定出导条，每个突起部分别插接在对应的安装孔内，固定件与导条盘和转子芯相连以固定导条盘和转子芯。该盘式异步电机的转子和具有其的电机具有功率密度大，结构简单紧凑，重量轻等优点。

Description

盘式异步电机的转子和具有其的电机

技术领域

本发明属于盘式电机技术领域，具体涉及一种盘式异步电机的转子和具有其的电机。

背景技术

爪极式感电机目前广泛用于汽车电机领域,其功能是向车辆上的用电设备和电源进行充电.随着我国社会经济的快速发展和人民生活水平的不断提高,汽车领域发生了日新月异的变化。首先，由于汽车数量的增多，导致了道路交通堵塞，使汽车经常起动、且在较长的时间内低速行驶，从而使电机蓄电池放电量较大，不能输出额定的电压和功率。另一方面，人们对汽车安全性和舒适性的要求越来越高，汽车上电子控制装置和用电设备越来越多，使汽车的耗电量增长迅速，从而导致电机经常处于超负荷运行，致使电机温升偏高缩短其使用寿命。加之我国房车需求市场如雨后春笋般的突起，对大功率电机的需求急待解决。

目前市场上绝大多数汽车上使用的电机都是电励磁有刷爪极电机，主要是因为它的制造成本低、磁场调节方便。但它的输出功率较低，励磁损耗较大，且它的爪极间很容易漏磁，又没有取消电刷-滑环结构，故障率较高、噪声较大。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明提供一种转子，采用转子芯和两个导条盘通过固定件连接，具有功率密度大，结构简单紧凑，重量轻等优点。

根据本发明第一方面实施例的盘式异步电机的转子，包括：转子芯，所述转子芯为圆形片状，所述转子芯的中心设有沿其厚度方向贯通的第一通孔，所述转子芯的两侧分别设有多个沿其周向间隔开布置且向两侧突出的突起部；两个导条盘，两个所述导条盘分别设在所述转子芯的两侧，每个所述导条盘分别为片状且中心设有与所述第一通孔对应的第二通孔，每个所述导条盘上分别设有与所述突起部的形状相对应的安装孔，相邻两个所述安装孔之间限定出导条，每个所述突起部分别插接在对应的所述安装孔内；固定件，所述固定件与所述导条盘和所述转子芯相连以固定所述导条盘和所述转子芯。

根据本发明实施例的盘式异步电机的转子，通过将两个导条盘设在转子芯的两侧，导条盘上的安装孔与转子芯上的突起部对应相连，这种结构既保证了转子的强度，同时保证了不降低转子的电导率的情况下增加了转子的磁通量，从而提高了功率密度，该结构可显著降低转子的转动惯量，还具有结构简单紧凑等优点。

根据本发明的一个实施例，每个所述突起部分别为沿所述转子芯的径向延伸的锥形，每个所述突起部的尺寸沿所述转子芯的径向从外向内逐渐减小。

根据本发明的一个实施例，每个所述突起部的内端和外端分别进行倒圆角设计。

根据本发明的一个实施例，每个所述突起部的表面不超出对应一侧的所述导条盘的表面。

根据本发明的一个实施例，每个所述突起部的表面与对应一侧的所述导条盘的表面平齐。

根据本发明的一个实施例，每个所述导条分别为沿对应的所述导条盘的径向延伸的长条形。

根据本发明的一个实施例，所述转子芯和所述导条盘上分别设有多个沿其厚度方向贯通的连接孔，所述固定件为铆钉，所述铆钉穿过所述连接孔固定所述转子芯和所述导条盘。

根据本发明的一个实施例，所述转子芯和所述导条盘分别为一体成型件。

根据本发明的一个实施例，所述转子芯为铜件或铝件，所述导条盘为钢件。

根据本发明第二发明实施例的电机，包括：任一所述的盘式异步电机的转子；转子轴，所述转子轴设在所述第一通孔和所述第二通孔内且所述转子轴的两端伸出所述第一通孔和所述第二通孔；定子，所述定子的数量为两个，两个所述定子分别设在每个所述导条盘背离所述转子芯的一侧，所述定子分别为沿所述转子轴的两端的周向延伸的环形；端盖，所述端盖为一端敞开的柱状，所述端盖的数量为两个，两个所述端盖配合限定有容纳腔，所述转子芯、所述导条盘和所述定子均设在所述容纳腔内，每个所述端盖与所述转子芯同轴设置，所述端盖沿其周向设有沿其厚度贯通的散热孔。

根据本发明的一个实施例，所述端盖还包括：导风条，所述导风条为半圆锥，所述导风条的数量为多个，多个所述导风条分别设在所述端盖的内壁面且间隔开分布以改变所述端盖内的热风的流动方向。

根据本发明的一个实施例，两个所述定子相对于所述转子芯呈镜像对称。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的电机的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的盘式异步电机的转子的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的端盖的俯视图；

图4是根据本发明实施例的端盖的结构示意图；

图5是根据本发明实施例的定子的正视图；

图6是根据本发明实施例的定子的俯视图。

附图标记：

盘式异步电机的转子100；

转子芯10；突起部11；第一通孔12；

导条盘20；安装孔21；第二通孔22；导条23；

固定件30；连接孔40；

电机200；

转子轴210；定子220；端盖230；导风条231；散热孔232；

调整垫片240；皮带轮241；冷却风扇242；速度传感器243。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考附图具体描述根据本发明第一方面实施例盘式异步电机的转子100。

如图1至图6所示，根据本发明实施例的盘式异步电机的转子100，包括：转子芯10、导条盘20和固定件30。

具体而言，转子芯10为圆形片状，转子芯10的中心设有沿其厚度方向贯通的第一通孔12，转子芯10的两侧分别设有多个沿其周向间隔开布置且向两侧突出的突起部11，两个导条盘20分别设在转子芯10的两侧，每个导条盘20分别为片状且中心设有与第一通孔12对应的第二通孔22，每个导条盘20上分别设有与突起部11的形状相对应的安装孔21，相邻两个安装孔21之间限定出导条23，每个突起部11分别插接在对应的安装孔21内，固定件30与导条盘20和转子芯10相连以固定导条盘20和转子芯10。

换言之，根据本发明实施例的盘式异步电机的转子100，主要由转子芯10、导条盘20和固定件30组成。转子芯10可为圆形片状，转子芯10的中心可设有沿其轴向贯通的第一通孔12，转子芯10的上表面可设有多个突起部11，多个突起部11沿转子芯10的上表面的周向间隔开分布，转子芯10的下表面也可设有多个突起部11，多个突起部11沿转子芯10的下表面的周向间隔开分布，如图2所示，导条23位于相邻两个安装孔21之间，多个突起部11可分别卡接在对应的安装孔21内，从而可将转子芯10的上表面和下表面分别与导条盘20相连，固定件30可分别与导条盘20和转子芯10相连，从而可将导条盘20分别固定在转子芯10的上表面和下表面。

由此，根据本发明实施例的盘式异步电机的转子100，通过将两个导条盘20设在转子芯10的两侧，导条盘20上的安装孔21与转子芯10上的突起部11对应相连，这种结构既保证了转子的强度，同时保证了不降低转子的电导率的情况下增加了转子的磁通量，从而提高了功率密度，该结构显著降低转子的转动惯量，还具有结构简单紧凑等优点。

根据本发明的一个实施例，每个突起部11可分别为沿转子芯10的径向延伸的锥形，每个突起部11的尺寸沿转子芯10的径向从外向内逐渐减小，与安装孔21的形状一致，便于安装孔21与突起部11的安装。

可选地，每个突起部11的内端和外端分别进行倒圆角设计，可便于突起部11插接在安装孔21内，可使突起部11与安装孔21之间连接得更牢固。

根据本发明的一个实施例，每个突起部11的表面可不超出对应一侧的导条盘20的表面，可使导条23不超出安装孔21，该发明既增加了转子的磁通量同时又不降低电导率,可提高转子的使用功率。

根据本发明的一个实施例，每个突起部11的表面可与对应一侧的导条盘20的表面平齐，可使导条23与转子芯10的表面平齐，该发明既增加了转子的磁通量同时又不降低电导率，可提高转子的使用功率。

根据本发明的一个实施例，每个导条23可分别为沿对应的导条盘20的径向延伸的长条形。通过在转子中嵌入多个导条23来增强转子的电导率,实现了降低转子电阻的改进设计，从而可降低转子的发热量。

在本发明的一些具体实施方式中，转子芯10和导条盘20上可分别设有多个沿其厚度方向贯通的连接孔40，固定件30可为铆钉，铆钉穿过连接孔40固定转子芯10和导条盘20，可提高转子芯10和导条盘20的连接牢固性。

优选地，转子芯10和导条盘20可分别为一体成型件，便于生产加工，可提高导条的精度，从而可调高转子的使用功率。

根据本发明的一个实施例，导条盘20为铜件或铝件,转子芯10可为低碳钢件。转子芯10使用低碳钢既可以保证转子在转动状态下的机械性能,同时还能达到降低铁损和矫顽力的目的，导条盘20采用高导电率的材料,同时需要考虑经济性,选用铜或铝作为导条盘20是最适合的。

如图1所示，根据本发明第二发明实施例的电机200包括任一所述的盘式异步电机的转子100、转子轴210、定子220和端盖230，转子轴210设在第一通孔12和第二通孔22内且转子轴210的两端伸出第一通孔12和第二通孔22，定子220的数量为两个，两个定子220分别设在每个导条盘20背离转子芯10的一侧，定子220可分别为沿转子轴210的两端的周向延伸的环形，端盖230为一端敞开的柱状，端盖230的数量为两个，两个端盖230配合限定有容纳腔，转子芯10、导条盘20和定子220均设在容纳腔内，每个端盖230与转子芯10同轴设置，端盖230的底部设有多个沿其厚度贯通的散热孔232，如图3所示，散热孔232可为多个且沿端盖230的底部的周向间隔开分布。

如图3所示，可选地，端盖230还可包括导风条231，导风条231可为半圆锥，可增加端盖230的强度，导风条231的数量为多个，多个导风条231可分别设在端盖230的内壁面且间隔开分布以改变端盖230内的热风的流动方向，导风条231可利用涡振现象将定转子产生的热量排除出，以实现定转子的快速冷却。

如图4所示，也就是说，电机200在使用过程中转子沿转子轴210的快速旋转活动会产生大量的热量，热量通常在端盖230内沿其周向循环流动，只有少部分热量会从散热孔232散出，增加导风条231，可使热量流到导风条231表面时被挡住从而改变热量的流动方向，可便于端盖230内的热量从多个散热孔232排出。

如图1所示，可选地，电机200还包括冷却风扇242，冷却风扇242的数量为两个且分别设在导条盘20的外边沿且沿其周向延伸，电机200在运作过程中，由于盘式异步电机的转子100的高速旋转产热大量的热量，空气通过冷却风扇242产生的负压从散热孔232流入，分别经定子220(如图5和图6所示)再流经定子220与转子气隙，然后经端盖230外缘的散热孔232排除，形成完整的强制风冷通道，既可冷却定子220上的的盘式绕组线圈，同时也可对盘式异步电机的转子100进行冷却。

优选地，两个定子220相对于转子芯10呈镜像对称，可使得盘式异步电机的转子100载流体中的磁通量与电流保持垂直并平行于转子轴210。这种布置方式在不降低盘式异步电机的转子100的电导率的情况下增加了盘式异步电机的转子100的磁通量，从而提高了电机200的功率密度。定子220在装配时通过调整调整垫片240的厚度尺寸，确保两个定子220与盘式异步电机的转子100之间保持气隙均匀，可通过皮带轮241带动盘式异步电机的转子100绕转子轴210旋转进行工作。

进一步地，定子220可采用并联或串联输出，定子220的旋转方向可以为顺时针也可以为逆时针。

如图1所示，优选地，电机200还包括速度传感器243，可设在端盖230背离容纳腔的一侧，可检测盘式异步电机的转子100的转动速度。

需要说明的是，导条盘20可通过与导条23相同材质的内外铆钉与转子芯10铆接为一体，也可通过铸铜或铸铝的方式形成，在转子芯10的相邻的突起部11之间浇铸形成导条，在铸造过程中不能有气孔、夹砂、缩松等铸造缺陷。这种结构既保证了盘式异步电机的转子100的强度，同时保证了不降低盘式异步电机的转子100的电导率的情况下增加了盘式异步电机的转子100的磁通量，从而提高了功率密度，也可显著降低盘式异步电机的转子100转动惯量。

在使用过程中，可将电机200安装在汽车的引擎仓内，电机200通过加装皮带轮241的方式取得原动力，再经皮带带动电机200旋转，控制器检测到电机200转速后给出异步励磁脉冲，获得母线电压，经逆变后输出230V 50HZ或400V 50HZ三相交流电源。

鉴于汽车用电机200的使用环境温度高，安装空间狭窄，要求输出功率大，转子转动过量小易于发动机点火的特点，根据本发明的电机200转子安装在两个镜像对称的定子间隙中间的盘式无刷异步发电机，其特点功率密度大，结构尺寸紧凑，重量轻，无刷免维护。可适用于电机200在不同的运行转速下向车载用电设备和电池持续不断地提供电源，既可满足车辆充电，也可满足车载设备使用，是特种车辆的最佳供电解决方案。

总而言之，根据本发明实施例的盘式异步电机的转子100通过将两个导条盘20设在转子芯10的两侧，导条盘20上的安装孔21与转子芯10上的突起部11对应相连，这种结构既保证了转子的强度，同时保证了不降低转子的电导率的情况下增加了转子的磁通量，从而提高了功率密度，该结构可显著降低转子的转动惯量，还具有结构简单紧凑等优点。

由于根据本发明第一方面实施例的盘式异步电机的转子100具有结构简单紧凑、功率高、重量轻等优点，而根据本发明第二方面实施例的电机200包括盘式异步电机的转子100，因此根据本发明第二方面实施例的电机200也具有结构简单紧凑、功率高、重量轻等优点。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种电机，其特征在于，包括：

转子芯，所述转子芯为圆形片状，所述转子芯的中心设有沿其厚度方向贯通的第一通孔，所述转子芯的两侧分别设有多个沿其周向间隔开布置且向两侧突出的突起部；

两个导条盘，两个所述导条盘分别设在所述转子芯的两侧，每个所述导条盘分别为片状且中心设有与所述第一通孔对应的第二通孔，每个所述导条盘上分别设有与所述突起部的形状相对应的安装孔，相邻两个所述安装孔之间限定出导条，每个所述突起部分别插接在对应的所述安装孔内；

固定件，所述固定件与所述导条盘和所述转子芯相连以固定所述导条盘和所述转子芯；

转子轴，所述转子轴设在所述第一通孔和所述第二通孔内且所述转子轴的两端伸出所述第一通孔和所述第二通孔；

定子，所述定子的数量为两个，两个所述定子分别设在每个所述导条盘背离所述转子芯的一侧，所述定子分别为沿所述转子轴的两端的周向延伸的环形；

端盖，所述端盖为一端敞开的柱状，所述端盖的数量为两个，两个所述端盖配合限定有容纳腔，所述转子芯、所述导条盘和所述定子均设在所述容纳腔内，每个所述端盖与所述转子芯同轴设置，所述端盖沿其周向设有沿其厚度贯通的散热孔；

导风条，所述导风条为半圆锥，所述导风条的数量为多个，多个所述导风条分别设在所述端盖的内壁面且间隔开分布以改变所述端盖内的热风的流动方向；

所述转子芯和所述导条盘分别为一体成型件；

每个所述突起部分别为沿所述转子芯的径向延伸的锥形，每个所述突起部的尺寸沿所述转子芯的径向从外向内逐渐减小。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，每个所述突起部的内端和外端分别进行倒圆角设计。

3.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，每个所述突起部的表面不超出对应一侧的所述导条盘的表面。

4.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，每个所述突起部的表面与对应一侧的所述导条盘的表面平齐。

5.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，每个所述导条分别为沿对应的所述导条盘的径向延伸的长条形。

6.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述转子芯和所述导条盘上分别设有多个沿其厚度方向贯通的连接孔，所述固定件为铆钉，所述铆钉穿过所述连接孔固定所述转子芯和所述导条盘。

7.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述转子芯为低碳钢件，所述导条盘为铝件或铜件。

8.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，两个所述定子相对于所述转子芯呈镜像对称。

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