CN112039243A - 转子组件、电机、压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种转子组件、电机、压缩机，其中一种转子组件，包括转轴、转子铁芯、第一定位件、第二定位件，转子铁芯间隙套装于转轴上且在转轴的周向上与转轴保持固定，第一定位件、设置于转子铁芯的轴向第一端，第二定位件连接于转子铁芯的轴向第二端，第一定位件与轴向第一端之间设置有第一弹性件，第二定位件与轴向第二端之间设置有第二弹性件。根据本发明的一种转子组件、电机、压缩机，利用转子铁芯的轴向两端分别设置的第一弹性件、第二弹性件的缓冲作用对转子组件运转过程中转子铁芯受到的轴向力实现卸力，削弱轴向力引起的转轴轴向窜动，降低电机的噪声、振动，同时提高电机刚性支承零件使用寿命。

Description

转子组件、电机、压缩机

技术领域

本发明属于电机制造技术领域，具体涉及一种转子组件、电机、压缩机。

背景技术

电机轴向力产生原因一般可以分为以下几类：(1)电动机转子风扇在空载运行时，冷却空气的气流流动而产生的轴向力，一般这种情况影响较小；(2)定子与转子由于加工制造工艺和电动机装配误差等因素，使机械中心线与电动机电磁中心线偏移而产生轴向力，电动机的电磁中心线是电动机转轴与所驱动的机械设备联轴器对接的基准线，但由于电动机设计制造没有电磁中心线标志，因此电动机的安装和联轴器对接时所依据的随机文件提供的安装图样标定尺寸是以设计的机械中心为基准，这样电动机在实际运行中就难免会出现由于机械中心线与电磁中心线不重合而出现偏移，即电动机的安装产生的轴向力；(3)设计中为了减少齿部谐波的影响而使定子或者转子制成斜槽结构，因此在负载运行时电磁力迫使转子向一端偏移而产生轴向力。

永磁电机中定子斜槽在实际设计时运用广泛。图1及图2所示为直槽定子和斜槽定子中的通电导体受力情况，其中I_a为定子线圈中的电流，F_T为通电线圈产生的电磁力，F_ma为F_T沿电机轴的轴向分力，F_mt为F_T垂直于电机轴的径向分力，磁场、电流和电磁力三者的方向满足左手定则，导体所受的电磁力与导体垂直。对于直槽内的导体，其所受的电磁力F垂直于轴线，无轴向分量；而对于斜槽内的导体，所受的电磁力F_T不垂直于轴线，存在轴向有分量。根据作用力与反作用力的原理，对于定子斜槽永磁电机，转子将承受额外的轴向力F_ma。

斜槽定子产生的轴向电磁分力：F_ma＝T_N×sinβ/(D/2)

式中：T_N—电磁转矩；β—定子斜槽角；D为斜槽定子内径。

轴向力的方向对所驱动机械设备而言是产生推或拉的轴向力，这会引起电机轴窜动，使得本来不该相对运动的结合部位间隙变大，从而使电机的震动、噪音变大，出现“扫膛”可能，降低使用寿命。

对轴向力进行削减或抵消方法有很多。从工艺制造加工来看，提高冲片质量、减小冲片毛刺，保证定子、转子铁心长度；消除人为安装与装配误差，同时要求装配工人具有较高的技术素质和精细的装配技巧，是降低轴向力的工艺保证。另外，设计者可在结构设计中统筹考虑并根据电动机的转向、风扇布置、斜槽方向等固有的因素所产生轴向力的大小与方向，使其能相互抵消或减小到最小程度。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种转子组件、电机、压缩机，利用转子铁芯的轴向两端分别设置的第一弹性件、第二弹性件的缓冲作用对转子组件运转过程中转子铁芯受到的轴向力实现卸力，削弱轴向力引起的转轴轴向窜动，降低电机的噪声、振动，同时提高电机刚性支承零件使用寿命。

为了解决上述问题，本发明提供一种转子组件，包括转轴、转子铁芯、第一定位件、第二定位件，所述转子铁芯间隙套装于所述转轴上且在所述转轴的周向上与所述转轴保持固定，所述第一定位件、设置于所述转子铁芯的轴向第一端，所述第二定位件连接于所述转子铁芯的轴向第二端，所述第一定位件与所述轴向第一端之间设置有第一弹性件，所述第二定位件与所述轴向第二端之间设置有第二弹性件。

可选地，所述第一定位件与所述转轴一体成型，所述第二定位件与所述第一定位件和/或转轴可拆卸连接。

可选地，当所述第二定位件与所述第一定位件之间可拆卸连接时，所述第二定位件包括定位环以及处于所述定位环一侧的连接臂，所述连接臂的自由端与所述第一定位件可拆卸连接。

可选地，所述转子铁芯上具有贯穿所述轴向第一端以及轴向第二端的过孔，所述连接臂穿行于所述过孔中。

可选地，所述连接臂的数量至少为两个，所述过孔的数量与所述连接臂的数量相等。

可选地，所述连接臂在所述转子铁芯径向上的投影包括相对设置的第一直线段、第二直线段以及与所述转子铁芯的轴心同心的第一圆弧段、第二圆弧段，所述第一直线段、第一圆弧段、第二直线段、第二圆弧段依次首尾连接。

可选地，所述第一直线段、第一圆弧段、第二直线段、第二圆弧段中任意相邻的两个的交接处具有倒圆。

可选地，所述转子组件还包括挡环，所述挡环处于所述第一定位件远离所述转子铁芯的一侧且与所述第一定位件之间夹设有第三弹性件，所述连接臂的自由端穿过所述第一定位件与所述挡环可拆卸连接。

可选地，所述第一定位件朝向所述第三弹性件的一侧设有环槽，所述第三弹性件的轴向一端嵌装于所述环槽内。

可选地，所述转轴与所述转子铁芯之间具有防转结构，所述防转结构使所述转子铁芯在所述转轴的轴向上与所述转轴保持固定。

可选地，所述防转结构包括构造于所述转轴的键槽以及处于所述转子铁芯内孔孔壁上的凸条，当所述转子铁芯与所述转轴套装时，所述凸条处于所述键槽内。

可选地，所述转子铁芯包括多片叠压的冲片，所述冲片的内孔孔壁上具有凸起，多片叠压的冲片分别具有的凸起共同形成所述凸条。

可选地，所述转子铁芯还包括分别处于所述多片叠压的冲片的轴向两端的两个压环，所述压环具有的穿轴内孔的孔径大于所述冲片具有内孔孔径。

可选地，所述压环上构造有沉孔。

本发明还提供一种电机，包括上述的转子组件。

本发明还提供一种压缩机，包括上述的电机。

本发明提供的一种转子组件、电机、压缩机，当所述转子铁芯受到轴向力的作用时，处于所述转子铁芯的轴向两端的所述第一弹性件与所述第二弹性件中的至少一个将在所述轴向力的作用下被形成压缩，进而通过所述第一弹性件和/或第二弹性件的缓冲作用对转子组件运转过程中转子铁芯受到的轴向力实现卸力，削弱轴向力引起的转轴的轴向窜动，降低电机的噪声、振动进而提高转子结构转动的稳定性，同时提高电机刚性支承零件使用寿命。

附图说明

图1为现有技术中直槽定子的通电导体受力情况示意；

图2为现有技术中斜槽定子的通电导体受力情况示意；

图3为本发明实施例的转子组件的结构示意图；

图4为图3的内部结构示意图；

图5为图3中的转子铁芯的分解结构示意图；

图6为图3中的转轴的结构示意图(第一定位件与转轴一体成型)；

图7为图6的剖面图；

图8为图3中的第二定位件的立体结构示意图；

图9为图8中的第二定位件在转子铁芯的径向平面上的投影图(连接臂断面)；

图10为本发明实施例的转子组件的组装步骤示意图。

附图标记表示为：

1、转轴；11、键槽；2、转子铁芯；21、过孔；22、冲片；23、压环；231、沉孔；24、凸条；31、第一定位件；311、环槽；32、第二定位件；321、定位环；322、连接臂；3221、第一直线段；3222、第二直线段；3223、第一圆弧段；3224、第二圆弧段；3225、倒圆；323、螺纹柱；41、第一弹性件；42、第二弹性件；43、第三弹性件；5、挡环。

具体实施方式

结合参见图3至图10所示，根据本发明的实施例，提供一种转子组件，包括转轴1、转子铁芯2、第一定位件31、第二定位件32，所述转子铁芯2间隙套装于所述转轴1上且在所述转轴1的周向上与所述转轴1保持固定，此时可以理解的是，所述转子铁芯2具有在所述转轴1的轴向上的运动自由度，所述第一定位件31、设置于所述转子铁芯2的轴向第一端，所述第二定位件32连接于所述转子铁芯2的轴向第二端，所述第一定位件31与所述轴向第一端之间设置有第一弹性件41，所述第二定位件32与所述轴向第二端之间设置有第二弹性件42。该技术方案中，当所述转子铁芯2受到轴向力的作用时，处于所述转子铁芯2的轴向两端的所述第一弹性件41与所述第二弹性件42中的至少一个将在所述轴向力的作用下被形成压缩，进而通过所述第一弹性件41和/或第二弹性件42的缓冲作用(将转子铁芯2的轴向力转化为弹性件的弹性势能)对转子组件运转过程中转子铁芯2受到的轴向力实现卸力，削弱轴向力引起的转轴1的轴向窜动，降低电机的噪声、振动进而提高转子结构转动的稳定性，同时提高电机刚性支承零件使用寿命。

在一些实施例中，所述第一定位件31与所述转轴1一体成型，从而能够简化所述第一定位件31与转轴1的组装过程，具体，所述第一定位件31例如采用在转轴1的基础上通过机械加工的方式形成；此时，所述第二定位件32与所述第一定位件31和/或转轴1可拆卸连接，从而使所述转子铁芯2与所述转轴1之间的组装能够更加便利，更为重要的是，此时组装后的转子铁芯2在一些需要维修的工况下能够更加方便的从所述转轴1上拆卸下来，所述第二定位件32例如可以单独采用螺纹连接的方式连接于所述转轴1上，而最好的，所述第二定位件32可拆卸地连接于所述第一定位件31上，此时，所述第二定位件32包括定位环321以及处于所述定位环321一侧的连接臂322，所述连接臂322的自由端与所述第一定位件31可拆卸连接，能够防止所述第二定位件32与所述转轴1之间可拆卸连接可能带来对转轴1的机械结构的破坏进而导致的强度降低的问题发生。

在一些实施例中，所述转子铁芯2上具有贯穿所述轴向第一端以及轴向第二端的过孔21，所述连接臂322穿行于所述过孔21中，可以理解的是，所述过孔21的形状应该与所述连接臂322的形状相匹配，由于所述连接臂322穿行于所述转子铁芯2的内部，从而其在客观上能够形成对所述转子铁芯2的支撑，具体的其能够周向固定转子铁芯2并在转子组件转动时承受转子铁芯2周向力矩。进一步地，所述连接臂322在所述转子铁芯2径向上的投影包括相对设置的第一直线段3221、第二直线段3222以及与所述转子铁芯2的轴心同心的第一圆弧段3223、第二圆弧段3224，所述第一直线段3221、第一圆弧段3223、第二直线段3222、第二圆弧段3224依次首尾连接，所述第一直线段3221、第一圆弧段3223、第二直线段3222、第二圆弧段3224中任意相邻的两个的交接处具有倒圆3225，所述过孔21的形状与所述连接臂322的形状相匹配，所述第一圆弧段3223及第二圆弧段3224与转子铁芯2的接触面更大，受力更加均匀，所述倒圆3225的设计能够进一步增大接触面积，方便连接臂322插入转子铁芯的同时减少锐角，防止接触不当引起转子组件的震动，也防止锐角处材料受力较大引起断裂导致电机运行安全问题。在一些实施例中，所述连接臂322的数量至少为两个，所述过孔21的数量与所述连接臂322的数量相等。

在一些实施例中，所述转子组件还包括挡环5，所述挡环5处于所述第一定位件31远离所述转子铁芯2的一侧且与所述第一定位件31之间夹设有第三弹性件43，所述连接臂322的自由端穿过所述第一定位件31与所述挡环5可拆卸连接，所述第三弹性件43一方面能够与前述的第一弹性件41、第二弹性件42彼此配合，形成对所述转子铁芯2的轴向力的有效缓冲，使所述挡环5以及所述第二定位件32作为一个整体在所述转轴1的轴向上形成可控的悬浮状态(弹性件的预应力与转子铁芯2受的轴向力共同决定)，另一方面则在所述连接臂322的自由端具有的螺纹柱323与螺母螺纹连接时，起到螺母防松的作用。

所述第一定位件31朝向所述第三弹性件43的一侧设有环槽311，所述第三弹性件43的轴向一端嵌装于所述环槽311内，所述环槽311能够对所述第三弹性件43形成导向以及定位。

所述转轴1与所述转子铁芯2之间具有防转结构，所述防转结构使所述转子铁芯在所述转轴1的轴向上与所述转轴1保持固定。所述防转结构利于常见的键销防转结构，作为一种具体的实施方式，所述防转结构包括构造于所述转轴1的键槽11以及处于所述转子铁芯2内孔孔壁上的凸条24，当所述转子铁芯2与所述转轴1套装时，所述凸条24处于所述键槽11内，该技术方案中，通过处于所述转子铁芯2内孔上的凸条24与键槽11形成周向定位连接，能够降低单独采用一个独立于所述转子铁芯2以及键槽11的键销带来的组装难度。所述转子铁芯2包括多片叠压的冲片22，所述冲片22的内孔孔壁上具有凸起，多片叠压的冲片22分别具有的凸起共同形成所述凸条24。

可选地，所述转子铁芯2还包括分别处于所述多片叠压的冲片22的轴向两端的两个压环23，所述压环23具有的穿轴内孔的孔径大于所述冲片22具有内孔孔径，由此，所述第一弹性件41或者第二弹性件42能够被组装于对应的压环23的穿轴内孔中，而无需单独针对所述第一弹性件41、第二弹性件42设计相应的导向定位结构。

所述压环23上构造有沉孔231，用于容纳铆钉的铆钉头，此处所述的铆钉用于将所述压环23、冲片22在轴向上连接为一个整体。

可以理解的是，所述第一弹性件41、第二弹性件42、第三弹性件43在弹性刚度选择上应于具体的电机型号相适配，在相应的预紧力的选择上可通过试验或者仿真计算获取，具体的，三者皆可以采用弹簧予以具体实现。

进一步可以理解的是，为了保证所述连接臂322的穿行，所述过孔21则由处于压环23、冲片22上的对应的位置的通孔共同构成。

如图10所示出，本发明的转子组件可以采用如下方式进行组装：

将第一弹性件41套装于所述转轴1上并使之抵触至所述第一定位件31的端面上，将转子铁芯2套装于所述转轴1上并与所述第一弹性件41远离所述第一定位件31的一侧端面抵触，将第二弹性件42套装于所述转轴1上并使之抵触所述转子铁芯2远离所述第一弹性件41的一侧端面，将第二定位件32的连接臂322穿行转子铁芯2的过孔21中并使之自由端凸出于所述第一定位件31，将第三弹性件43嵌装于所述第一定位件31远离所述第一弹性件41的一侧的环槽311中，将挡环5套装于连接臂322的自由端上并采用螺母锁紧，锁紧力根据实际需要选择即可。

根据本发明的实施例，还提供一种电机，包括上述的转子组件。

根据本发明的实施例，还提供一种压缩机，包括上述的电机。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上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。以上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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种转子组件，其特征在于，包括转轴(1)、转子铁芯(2)、第一定位件(31)、第二定位件(32)，所述转子铁芯(2)间隙套装于所述转轴(1)上且在所述转轴(1)的周向上与所述转轴(1)保持固定，所述第一定位件(31)、设置于所述转子铁芯(2)的轴向第一端，所述第二定位件(32)连接于所述转子铁芯(2)的轴向第二端，所述第一定位件(31)与所述轴向第一端之间设置有第一弹性件(41)，所述第二定位件(32)与所述轴向第二端之间设置有第二弹性件(42)。

2.根据权利要求1所述的转子组件，其特征在于，所述第一定位件(31)与所述转轴(1)一体成型，所述第二定位件(32)与所述第一定位件(31)和/或转轴(1)可拆卸连接。

3.根据权利要求2所述的转子组件，当所述第二定位件(32)与所述第一定位件(31)之间可拆卸连接时，所述第二定位件(32)包括定位环(321)以及处于所述定位环(321)一侧的连接臂(322)，所述连接臂(322)的自由端与所述第一定位件(31)可拆卸连接。

4.根据权利要求3所述的转子组件，其特征在于，所述转子铁芯(2)上具有贯穿所述轴向第一端以及轴向第二端的过孔(21)，所述连接臂(322)穿行于所述过孔(21)中。

5.根据权利要求4所述的转子组件，其特征在于，所述连接臂(322)的数量至少为两个，所述过孔(21)的数量与所述连接臂(322)的数量相等。

6.根据权利要求4所述的转子组件，其特征在于，所述连接臂(322)在所述转子铁芯(2)径向上的投影包括相对设置的第一直线段(3221)、第二直线段(3222)以及与所述转子铁芯(2)的轴心同心的第一圆弧段(3223)、第二圆弧段(3224)，所述第一直线段(3221)、第一圆弧段(3223)、第二直线段(3222)、第二圆弧段(3224)依次首尾连接。

7.根据权利要求6所述的转子组件，其特征在于，所述第一直线段(3221)、第一圆弧段(3223)、第二直线段(3222)、第二圆弧段(3224)中任意相邻的两个的交接处具有倒圆(3225)。

8.根据权利要求3所述的转子组件，其特征在于，还包括挡环(5)，所述挡环(5)处于所述第一定位件(31)远离所述转子铁芯(2)的一侧且与所述第一定位件(31)之间夹设有第三弹性件(43)，所述连接臂(322)的自由端穿过所述第一定位件(31)与所述挡环(5)可拆卸连接。

9.根据权利要求8所述的转子组件，其特征在于，所述第一定位件(31)朝向所述第三弹性件(43)的一侧设有环槽(311)，所述第三弹性件(43)的轴向一端嵌装于所述环槽(311)内。

10.根据权利要求1所述的转子组件，其特征在于，所述转轴(1)与所述转子铁芯(2)之间具有防转结构，所述防转结构使所述转子铁芯(2)在所述转轴(1)的轴向上与所述转轴(1)保持固定。

11.根据权利要求10所述的转子组件，其特征在于，所述防转结构包括构造于所述转轴(1)的键槽(11)以及处于所述转子铁芯(2)内孔孔壁上的凸条(24)，当所述转子铁芯(2)与所述转轴(1)套装时，所述凸条(24)处于所述键槽(11)内。

12.根据权利要求11所述的转子组件，其特征在于，所述转子铁芯(2)包括多片叠压的冲片(22)，所述冲片(22)的内孔孔壁上具有凸起，多片叠压的冲片(22)分别具有的凸起共同形成所述凸条(24)。

13.根据权利要求12所述的转子组件，其特征在于，所述转子铁芯(2)还包括分别处于所述多片叠压的冲片(22)的轴向两端的两个压环(23)，所述压环(23)具有的穿轴内孔的孔径大于所述冲片(22)具有内孔孔径。

14.根据权利要求13所述的转子组件，其特征在于，所述压环(23)上构造有沉孔(231)。

15.一种电机，包括转子组件，其特征在于，所述转子组件为权利要求1至14中任一项所述的转子组件。

16.一种压缩机，包括电机，其特征在于，所述电机为权利要求15所述的电机。

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