CN113541358A

CN113541358A - 一种电机转子结构、永磁电机

Info

Publication number: CN113541358A
Application number: CN202110845520.2A
Authority: CN
Inventors: 熊博文; 张芳; 龚高; 彭利明
Original assignee: Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Current assignee: Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Priority date: 2021-07-26
Filing date: 2021-07-26
Publication date: 2021-10-22
Anticipated expiration: 2041-07-26
Also published as: CN113541358B

Abstract

本发明公开了一种电机转子结构、永磁电机。所述电机转子结构包括：第一短轴，所述第一短轴的一端形成有第一端部连接段；第二短轴，所述第二短轴与所述第一短轴同轴设置，且所述第二短轴的一端形成有第二端部连接段；转子护套，所述转子护套采用筒状结构且沿转子护套轴向方向具有伸缩性，其中所述转子护套的一端套设在所述第一端部连接段上；所述转子护套的另一端套设在所述第二端部连接段上；磁钢，所述磁钢设置在所述转子护套内，且所述磁钢位于所述第一端部连接段和所述第二端部连接段之间；速度驱动器组件，嵌套在所述转子护套内部，用于驱动所述转子护套产生伸缩形变。

Description

一种电机转子结构、永磁电机

技术领域

本发明涉及电机相关技术领域，尤其涉及一种电机转子结构、永磁电机。

背景技术

目前高速永磁同步电机具有功率密度大、动态响应好以及结构简单等多种优点，已成为国际电工领域的研究热点之一。然而，由于转速过高，转子各零部件受较大离心力的作用很容易发生断裂甚至松脱的现象，这将导致转子悬浮精度变差，高频运行下转子失稳从而被迫停机的现象。

发明内容

鉴于此，本发明公开了一种电机转子结构、永磁电机，用以至少解决转子部件间易发生松脱的问题。

本发明为实现上述的目标，采用的技术方案是：

本发明第一方面公开了一种电机转子结构，所述电机转子结构包括：

第一短轴，所述第一短轴的一端形成有第一端部连接段；

第二短轴，所述第二短轴与所述第一短轴同轴设置，且所述第二短轴的一端形成有第二端部连接段；

转子护套，所述转子护套采用筒状结构且沿转子护套轴向方向具有伸缩性，其中所述转子护套的一端套设在所述第一端部连接段上；所述转子护套的另一端套设在所述第二端部连接段上；

磁钢，所述磁钢设置在所述转子护套内，且所述磁钢位于所述第一端部连接段和所述第二端部连接段之间；

速度驱动器组件，嵌套在所述转子护套内部，用于驱动所述转子护套产生伸缩形变。

进一步可选地，所述第一端部连接段的靠近磁钢的一端套设所述转子护套，且所述第一端部连接段的未套设所述转子护套部分直径大于所述第一端部连接段的套设合所述金护套部分的直径。

进一步可选地，所述第二端部连接段的靠近磁钢的一端套设所述转子护套，且所述第二端部连接段的未套设所述转子护套部分直径大于所述第二端部连接段的套设合所述金护套部分的直径。

进一步可选地，所述转子护套包括：

中段护套，所述中段护套包设所述磁钢；以及

接设在所述中段护套一端的第一伸缩护套，所述第一伸缩护套套设所述第一端部连接段；和/或，接设在所述中段护套另一端的第二伸缩护套，所述第二伸缩护套套设所述第二端部连接段；

其中当所述第一伸缩护套处于收缩状态时，所述第一伸缩护套与所述第一端部连接段配合形成第一环形散热凹槽，所述第一环形散热凹槽用于对电机转子结构进行散热；和/或，当所述第二伸缩护套处于收缩状态时，所述第二伸缩护套与所述第二端部连接段配合形成第二环形散热凹槽，所述第二环形散热凹槽用于对电机转子结构进行散热。

进一步可选地，所述第一伸缩护套与所述第一端部连接段过盈配合，且所述第一伸缩护套的热膨胀系数小于与所述第一端部连接段的热膨胀系数。

进一步可选地，所述第二伸缩护套与所述第二端部连接段过盈配合，且所述第二伸缩护套的热膨胀系数小于与所述第二端部连接段的热膨胀系数。

进一步可选地，所述速度驱动器组件包括：

至少一个设置在所述转子护套内且位于靠近所述第一端部连接段外端侧的第一速度驱动器；和/或，

至少一个设置在所述转子护套内且位于靠近所述第二端部连接段外端侧的第二速度驱动器。

进一步可选地，所述速度驱动器组件包括多个第一速度驱动器，所述多个第一速度驱动器绕所述转子护套内周壁均匀分布。

进一步可选地，所述速度驱动器组件包括多个第二速度驱动器，所述多个第二速度驱动器绕所述转子护套内周壁均匀分布。

本发明第二方面公开了一种永磁电机，所述永磁电机包括上述中任一种电机转子结构。

有益效果：本发明通过对电机转子结构进行改进，使得转子在转动过程中可伸缩变形对转轴进行抱紧嵌套，解决了转子各零部件受较大离心力作用而发生的断裂甚至松脱问题，保证了转子悬浮精度，不会造成高频运行下转子失稳从而被迫停机的现象。该电机转子结构保证了转动的稳定性，整体保护了转子间的连接关系。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施例，本发明公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。下面描述的附图仅仅是本发明公开的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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示出了一实施例的电机转子结构(转子护套缩回)示意图；

图2示出了一实施例的电机转子结构(转子护套伸出)示意图。

图中：1、第一短轴；11、第一端部连接段；2、第二短轴；21、第二端部连接段；3、转子护套；31、第一伸缩护套；32、中段护套；33、第二伸缩护套；4、磁钢；51、第一速度驱动器；52、第二速度驱动器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

目前电机转子转速过高时，转子各零部件受较大离心力的作用很容易发生断裂甚至松脱的现象，这将导致转子悬浮精度变差，高频运行下转子失稳从而被迫停机的现象。本发明通过改进电机转子结构，设计出一种可伸缩的转子护套套设在两转轴上，并且转速越高其嵌套越紧，保证了转轴连接的稳定性，有效解决了转子部件间的松脱问题，防止了转子悬浮精度变差后在高频运行下转子失稳从而被迫停机的现象产生。

为进一步阐述本发明中的技术方案，现结合图1-图2所示，提供了如下具体实施例。

实施例1

在本实施例中提供了一种电机转子结构，该电机转子结构包括：

第一短轴1，该第一短轴1的一端形成有第一端部连接段11；

第二短轴2，该第二短轴2与第一短轴1同轴设置，且第二短轴2的一端形成有第二端部连接段21；

转子护套3，转子护套3采用筒状结构且沿转子护套3轴向方向具有伸缩性，其中转子护套3的一端套设在第一端部连接段11上；转子护套3的另一端套设在第二端部连接段21上；

磁钢4，该磁钢4设置在转子护套3内，且磁钢4位于第一端部连接段11和第二端部连接段21之间；

速度驱动器组件，嵌套在转子护套3内部，用于驱动转子护套3产生伸缩形变。

该电机转子结构通过改进转子连接方式，利用可伸缩的转子护套3套设两短轴，并将磁钢4、速度驱动器组件采用微型速度驱动器，将其安装在转子护套3内；基于转子护套3的可伸缩部分采用热膨胀系数远小于短轴的材料，在转子高速转动过程中利用嵌在转子护套3内部的速度驱动器组件驱动转子护套3伸长抱紧短轴，从而有效提升转子悬浮精度，保证电机在高转速下稳定运行。优选：转子护套3采用合金材质制作成合金护套。需要说明的是：该微型速度驱动器优选为长度和宽度方向尺寸均不超过10mm的速度驱动器，其形状可根据护套结构而定。

在一些可选地方式中，第一端部连接段11的靠近磁钢4的一端套设转子护套3，且第一端部连接段11的未套设转子护套3部分直径大于第一端部连接段11的套设合金护套部分的直径。和/或，第二端部连接段21的靠近磁钢4的一端套设转子护套3，且第二端部连接段21的未套设转子护套3部分直径大于第二端部连接段21的套设合金护套部分的直径。基于在短轴上设置变径结构，也能够对转子护套3套设的具体深度进行限位，防止转子护套3在短轴上过度嵌套造成转子护套3部分无法缩回等情况，也能够避免转子护套3过度伸长影响其他结构。

具体的，该转子护套3包括：

中段护套32，该中段护套32包设磁钢4；以及

接设在中段护套32一端的第一伸缩护套31，第一伸缩护套31套设第一端部连接段11；和/或，接设在中段护套32另一端的第二伸缩护套33，第二伸缩护套33套设第二端部连接段21。

优选的，中段护套32的两端设有环形嵌套槽，伸缩护套可部分嵌套在环形嵌套槽中，在速度驱动器驱动时，伸缩护套可以减少嵌套在环形嵌套槽中的部分，即更多的向外伸出一部分。

相应的，当第一伸缩护套31处于收缩状态时，第一伸缩护套31与第一端部连接段11配合形成第一环形散热凹槽，第一环形散热凹槽用于对电机转子结构进行散热；和/或，当第二伸缩护套33处于收缩状态时，第二伸缩护套33与第二端部连接段21配合形成第二环形散热凹槽，第二环形散热凹槽用于对电机转子结构进行散热。在本实施例中，由于采用磁钢4设置在两短轴之间，微型速度驱动器嵌在转子护套3内部，第一短轴1、第二短轴2、磁钢4与外侧的可伸缩转子护套3为过盈配合，使得在电机转子在低转速时，转子护套3轴向不发生变化(收缩状态)，形成环形散热凹槽(凹下的台阶)能有效增大散热面积；在高转速时，速度驱动器推动转3子护套，转子护套3发生伸缩，有效覆盖短轴，增强转子强度。需要说明的是，在本实施例中当转子转速高于50000R/min时可以认定为高转速，反之为低转速。

本实施例中，转子护套3的第一伸缩护套31与第一端部连接段11过盈配合，优选的，在进行选材时选取第一伸缩护套31的热膨胀系数小于与第一端部连接段11的热膨胀系数。可选的，热膨胀系数比例关系满足：第一伸缩护套31的热膨胀系数小于第一端部连接段11的热膨胀系数的十分之一。

与此同时，关于转子护套与第二端部连接段21配合时，也可采用第二伸缩护套33与第二端部连接段21过盈配合，且第二伸缩护套33的热膨胀系数小于与第二端部连接段21的热膨胀系数。可选的，热膨胀系数比例关系满足：第二伸缩护套33的热膨胀系数小于第二端部连接段21的热膨胀系数的十分之一。

本实施例中结合对伸缩护套选材的优化，在高转速下，能有效增强转子强度，保证转子各零部件处于抱紧状态，提升悬浮精度，保证电机稳定运行；在低转速下，有利于减小转子损耗，增大散热面积，有效降低转子侧温升；在转子全速段时，均能保证电机的高效、稳定运行。

在一些可选地方式中，速度驱动器组件包括：至少一个设置在转子护套内且位于靠近第一端部连接段11外端侧的第一速度驱动器51；和/或，至少一个设置在转子护套内且位于靠近第二端部连接段21外端侧的第二速度驱动器52。

优选的，速度驱动器组件包括多个第一速度驱动器51，多个第一速度驱动器51绕转子护套内周壁均匀分布。速度驱动器组件包括多个第二速度驱动器52，多个第二速度驱动器52绕转子护套内周壁均匀分布。

需要说明的是：转子高速旋转在护套内部产生涡流，从而供给微型速度驱动器电能，在驱动器检测到给定转速时(高转速)，将带动护套可伸缩部分，进而有效覆盖短轴，由于可伸缩护套材料的热膨胀系数远小于短轴。因此，在温度的作用下，护套将紧紧抱住短轴，

实施例2

在本实施例中提供了一种永磁电机，永磁电机包括实施例1中任意一种电机转子结构。

该电机转子结构，包括两短轴、磁钢4、微型速度驱动器以及可伸缩的转子护套。磁钢4在两短轴之间，微型速度驱动器嵌在转子护套内部，转子护套可伸缩部分为热膨胀系数远小于短轴的材料；两短轴、磁钢4与外侧的可伸缩转子护套为过盈配合。

当转子处于低转速时，护套切割交变磁场产生涡流，这部分电涡流被嵌在护套内部的微型驱动器有效吸收，此时驱动器充电，护套处于初始状态。

当转子处于高转速时，微型驱动器将放电，推动护套内部可伸缩部分伸长，有效覆盖转子轴，由于热膨胀系数远小于短轴，护套将与短轴处于抱紧状态，有效保证高速下转子的稳定运行。

当电机转速降至低转速时，微型驱动器将再次充电，随着低频下转子侧损耗降低、温度下降，可伸缩部分护套与短轴不再抱紧，此时微型速度驱动器将推回护套至初始状态。随着转子护套长度的收缩，致使涡流损耗降低，露出的凹槽将有效增大转子散热面积，转子温升进一步降低，有效提升电机性能。

以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施例。应可理解的是，本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。

Claims

1.一种电机转子结构，其特征在于，所述电机转子结构包括：

第一短轴，所述第一短轴的一端形成有第一端部连接段；

2.根据权利要求1所述的电机转子结构，其特征在于，所述第一端部连接段的靠近磁钢的一端套设所述转子护套，且所述第一端部连接段的未套设所述转子护套部分直径大于所述第一端部连接段的套设合所述金护套部分的直径。

3.根据权利要求2所述的电机转子结构，其特征在于，所述第二端部连接段的靠近磁钢的一端套设所述转子护套，且所述第二端部连接段的未套设所述转子护套部分直径大于所述第二端部连接段的套设合所述金护套部分的直径。

4.根据权利要求3所述的电机转子结构，其特征在于，所述转子护套包括：

中段护套，所述中段护套包设所述磁钢；以及

5.根据权利要求4所述的电机转子结构，其特征在于，所述第一伸缩护套与所述第一端部连接段过盈配合，且所述第一伸缩护套的热膨胀系数小于与所述第一端部连接段的热膨胀系数。

6.根据权利要求4所述的电机转子结构，其特征在于，所述第二伸缩护套与所述第二端部连接段过盈配合，且所述第二伸缩护套的热膨胀系数小于与所述第二端部连接段的热膨胀系数。

7.根据权利要求1所述的电机转子结构，其特征在于，所述速度驱动器组件包括：

8.根据权利要求7所述的电机转子结构，其特征在于，所述速度驱动器组件包括多个第一速度驱动器，所述多个第一速度驱动器绕所述转子护套内周壁均匀分布。

9.根据权利要求7所述的电机转子结构，其特征在于，所述速度驱动器组件包括多个第二速度驱动器，所述多个第二速度驱动器绕所述转子护套内周壁均匀分布。

10.一种永磁电机，其特征在于，所述永磁电机包括权利要求1-9中任意一项所述的电机转子结构。

11.根据权利要求10述的永磁电机，其特征在于，当其转子处于低转速时，所述转子护套切割交变磁场产生涡流，所述电涡流被嵌在转子护套内部的所述驱动器吸收，此时驱动器充电，护套处于初始状态；当转子处于高转速时，所述驱动器将放电，推动护套内部可伸缩部分伸长，覆盖转子轴，护套与短轴处于抱紧状态；当电机转速由高速降至低转速时，所述驱动器被再次充电，可伸缩部分护套与短轴不再抱紧，所述驱动器将推回护套至初始状态。