CN113659743A - 一种转子结构及电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种转子结构，包括磁环和保护套，保护套套设在所述磁环的外周壁上；保护套沿径向设有至少一个通口，所述保护套采用非导磁的金属材料制成。由于通口的设置，空气能够进入通口内，即可增大保护套的电阻率，减少电机在运行时，保护套的涡流损耗，降低保护套的温度，进而保护套传递给磁环的热量减少，也降低了磁环的温度，降低了磁环运行时的矫顽力，磁环不易退磁，避免了电机烧坏的现象发生，确保电机运行可靠性及寿命。
Description
【技术领域】
本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种转子结构及电机。
【背景技术】
目前，电机效率的提高一直是相关行业研究的重点。例如，超高速吸尘器的电机，电机的转子结构包括磁环及套设且覆盖在磁环的整个外周表面上的保护套。其中，保护套采用非导磁的金属材料制成，其对磁环施加径向的预紧力，避免磁环在高速运行下受离心力的作用而径向爆裂。
上述的转子结构在运行时，保护套存在涡流损耗，尤其当转子在高速或高频下运行时，保护套的电阻率小，保护套内的涡流损耗巨增，使保护套的温度剧增，进而保护套将热量传递给磁环，使磁环的温度升高，引起磁环出现退磁的现象发生，导致电机的性能下降，甚至会烧坏电机，使电机失效。
【发明内容】
因此，本发明所要解决的技术问题是现有的转子结构出现退磁现象，导致电机的性能下降，甚至会烧坏电机，使电机失效的缺陷。
为此，本发明提供一种转子结构，包括
磁环；
保护套，套设在所述磁环的外周壁上；所述保护套沿径向设有至少一个通口，所述保护套采用非导磁的金属材料制成。
可选地，上述的转子结构，所述通口为至少两个，其中两个所述通口沿所述保护套的轴向间隔分布。
可选地，上述的转子结构，位于所述保护套的同一径向横截面上的所有所述通口均连通，以所述通口为界，将所述保护套沿轴向分割为至少两段的保护段，相邻两段所述保护段之间具有间隙。
可选地，上述的转子结构，所述通口为至少三个，其中三个所述通口沿所述保护套的轴向间隔分布在所述保护套上，任意相邻两段所述保护段之间的所述间隙相等。
可选地，上述的转子结构，沿所述保护套的轴向，所述间隙的长度小于或等于任一段所述保护段的长度的1/2。
可选地，上述的转子结构，所述通口为至少两个，其中两个所述通口沿所述保护套的周向间隔分布。
可选地，上述的转子结构，所述通口为至少三个，其中两个所述通口沿所述保护套的轴向间隔分布。
可选地，上述的转子结构，沿所述保护套的轴向，所述通口的长度为0.5mm-1mm。
可选地，上述的转子结构，所述保护套过盈套设在所述磁环上。
本发明还提供一种电机，包括上述任一项所述的转子结构。
本发明提供的技术方案，具有以下优点：
本发明提供的转子结构，包括磁环和保护套，保护套套设在所述磁环的外周壁上；保护套沿径向设有至少一个通口，所述保护套采用非导磁的金属材料制成。由于通口的设置，空气能够进入通口内，即可增大保护套的电阻率，减少电机在运行时，保护套的涡流损耗，降低保护套的温度，进而使保护套传递给磁环的热量减少，也降低了磁环的温度和运行时的矫顽力，磁环不易退磁，避免了电机烧坏的现象发生，确保电机运行可靠性及寿命。
【附图说明】
图1是本发明中的转子结构示意图；
图2是本发明中的电机局部示意图；
图3是本发明中的保护套和磁环结构示意图。
附图标记说明：
10-电机壳体；20-动叶轮；30-转子；40-磁环组件；41-磁环；42-保护套；43-通口。
【具体实施方式】
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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申请和简化描述，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申请保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，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，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
实施例1
本实施例提供一种转子结构，请参考图1和图3，其包括磁环41和保护套42。其中，保护套42套设在磁环41的外周壁上，对磁环41起保护作用。磁环41为环形永磁体，其套设并固定在转轴外壁上。
本实施方式中，保护套42沿径向设有至少一个通口43，且保护套42采用非导磁的金属材料制成，如奥氏体不锈钢、无磁钢等。空气进入通口43内，使保护套42的电阻率增大，保护套42的涡流损耗，降低保护套42的温度，进而使保护套42传递给磁环41的热量减少，也降低了磁环41的温度，降低了磁环41运行时的矫顽力，使磁环41不易退磁，避免了电机烧坏的现象发生，确保电机运行可靠性及寿命。即减少因保护套42覆盖整个磁环41外周，而导致的涡流损耗大和温升高。
对于上述的通口43的数量而言，通口43可以为一个、两个、三个、四个或者更多个。通口43设置的数量越多，保护套42的电阻率越大，降温效果越好。同时，空气进入通口43内，也能带走保护套42上的一定热量，也有降温的效果。
优先地，在其中一个实施方式中，上述通口43为至少两个，其中两个通口43沿保护套42的轴向间隔分布。例如，通口43为两个，或者通口43为三个，则三个通口43依次沿保护套42的轴向间隔分布。作为优选，多个通口43沿保护套42的轴向等间隔分布，使保护套42的轴向温度分布更为均匀，防止保护套42的局部过热，引起磁环41的局部温度过高。
作为变形，当通口43为多个时，部分通口43沿保护套42的轴向间隔分布，部分通口43沿保护套42的周向间隔分布。
可选地，在其中一个实施方式中，位于保护套42的同一径向横截面上的所有通口43均连通，在保护套42上形成沿该径向横截面的隔断，以上述通口43(隔断)为界、将保护套42沿轴向分割为至少两段的保护段，相邻两段保护段之间具有间隙。此间隙为环形间隙，一定长度的间隙利于使空气进入间隙，并使空气分布更为均匀，使保护套42的电阻率均匀增加，减少各处的涡流损耗，整体温度均匀降低。
可选地，在其中一个实施方式中，上述通口43为至少三个，其中三个通口43沿保护套42的轴向间隔分布在保护套42上，任意相邻两段保护段之间的间隙相等。间隙相等的保护段使保护套42固定和保护磁环41的效果更稳定，并对转子30热稳态温度降低的调控性较好。更佳优选地，每段保护段的长度相同，便于保护段的加工和在磁环41上的安装，也使电机的运行的性能稳定性更高。
作为优选地，保护套42具有四段保护段。当然，根据需求还可采用两段、三段、五段、六段、七段、八段，或者更多段。经测试，在相同规格的转子结构中，当保护套42为一个整体时，转子30整体的涡流损耗为7.29W，当保护套42通过设通口43，形成两段的保护段，转子30的整体涡流损耗为2.8W；当保护套42通过设通口，形成四段的保护段，转子30的整体涡流损耗为0.9W。在此基础上，若将保护段之间的间隙增加1mm，对于保护套42为两段保护段时，对应的涡流损耗降低为2.44W；对于保护套42为四段保护段时，对应的涡流损耗降低为0.63W，相应地，转子30的热稳态温度降低20K。
作为优选地，上述间隙的长度小于或等于任一段保护段的长度的1/2，以保证保护套42对磁环41产生的预紧力，防止磁环在高温下，受离心力的作用，而径向膨胀爆裂；同时，能够增大保护段的电阻率。
可选地，在另一个实施方式中，通口43为至少两个，其中两个通口43沿保护套42的周向间隔分布，使周向温度分布更为均匀，防止磁环局部过热。作为优选，通口43为至少三个，其中两个通口43沿保护套42的轴向间隔分布，以进一步提高降温效果。例如，通口43为三个，其中两个通口43沿保护套42的轴向分布，另一个通口43与前两个通口43中的一个沿保护套42的周向分布。或者，三个通口43都沿保护套42的轴向分布。
最佳地，在其中一个实施方式中，沿保护套42的轴向方向，上述通口43的长度为0.5mm-1mm，以确保保护套42对转子30的转轴施加预紧力的前提下，通口43沿保护套42轴向具有足够的长度，以实现保护段的分隔和进一步的控温效果。例如，通口43的长度为0.5mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm。当然通口43的长度也可以超出上述范围外。例如，通口43的长度为0.1mm、0.3mm、0.4mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、2mm等。
为了防止保护套42松脱，并提高对磁环41的固定和保护，在其中一个实施方式中，保护套42过盈套设在磁环41上，保护套42与磁环41过盈配合。作为变形，保护套42与磁环41在过盈配合的基础上，还可以采用胶粘接固定。或者保护套42与磁环41之间采用胶水固定。或者，还可以采用其他的固定方式，例如，螺纹固定方式，或者沿径向采用紧固件固定。紧固件可以为螺钉或螺栓。
在其中一个实施方式中，磁环41为粘结永磁环。粘结永磁环是指将一定永磁性能的磁粉与一定比例的粘结剂混合，按一定的成型工艺制成的一种磁环，兼有永磁和粘结剂材料特性。本实施方式的粘结永磁铁作为转子磁极应用于高速小型直流无刷电机中。当然，磁环41还可以为烧结永磁体，或者其他类型的永磁体。
可选地，在其中一个实施方式中，磁环41为一体成型制造。采用多段的保护段的磁环组件40，较好的克服了一般电机中磁环41温升和退磁问题，使一体成型制造的磁环41也不易产生不可逆损耗，节约了成本。
实施例2
本申请实施例公开一种电机，请进一步参考图2，包括：电机壳体10、定子、转子30和磁环组件40。磁环组件40包括上述实施例1中的磁环41和保护套42，磁环41和保护套42可一体制造或分别制造后组装形成磁环组件40。电机壳体10内部部分中空，设置容纳上述定子、转子30和磁环组件40等组件，并对所容纳零部件起支撑、保护和散热等功能。定子固定在电机壳体10内；转子30转动的设于定子内；磁环组件40套设于转子30的转轴上。
可选地，在其中一个实施方式中，电机作为真空源应用在吸尘器中。其中，电机壳体10内部具有形成风道，转轴上设置有动叶轮20，磁环组件40套设于转轴上。转轴转动并带动端部的动叶轮20转动，为吸尘器抽真空。
本发明提供的技术方案，具有以下优点：
本发明提供的转子结构，包括磁环和保护套，保护套套设在所述磁环的外周壁上；保护套沿径向设有至少一个通口，所述保护套采用非导磁的金属材料制成。由于通口的设置，空气能够进入通口内，即可增大保护套的电阻率，减少电机在运行时，保护套的涡流损耗，降低保护套的温度，进而使保护套传递给磁环的热量减少，也降低了磁环的温度和运行时的矫顽力，磁环不易退磁，避免了电机烧坏的现象发生，确保电机运行可靠性及寿命。
以上述依据本申请的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项申请技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项申请的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (10)
1.一种转子结构，其特征在于，包括：
磁环(41)；
保护套(42)，套设在所述磁环(41)的外周壁上；所述保护套(42)沿径向设有至少一个通口(43)，所述保护套(42)采用非导磁的金属材料制成。
2.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述通口(43)为至少两个，其中两个所述通口(43)沿所述保护套(42)的轴向间隔分布。
3.根据权利要求1或2所述的转子结构，其特征在于，位于所述保护套(42)的同一径向横截面上的所有所述通口(43)均连通，以所述通口(43)为界，将所述保护套(42)沿轴向分割为至少两段的保护段，相邻两段所述保护段之间具有间隙。
4.根据权利要求3所述的转子结构，其特征在于，所述通口(43)为至少三个，其中三个所述通口(43)沿所述保护套(42)的轴向间隔分布在所述保护套(42)上，任意相邻两段所述保护段之间的所述间隙相等。
5.根据权利要求3或4所述的转子结构，其特征在于，沿所述保护套的轴向，所述间隙的长度小于或等于任一段所述保护段的长度的1/2。
6.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述通口(43)为至少两个，其中两个所述通口(43)沿所述保护套(42)的周向间隔分布。
7.根据权利要求6所述的转子结构，其特征在于，所述通口(43)为至少三个，其中两个所述通口(43)沿所述保护套(42)的轴向间隔分布。
8.根据权利要求1-2,6-7中任一项所述的转子结构，其特征在于，沿所述保护套(42)的轴向，所述通口(43)的长度为0.5mm-1mm。
9.根据权利要求1-2,6-7中任一项所述的转子结构，其特征在于，所述保护套(42)过盈套设在所述磁环(41)上。
10.一种电机，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的转子结构。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20211116 |