CN113783331A - 一种高速电机 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种高速电机，包括机座、定子组件和转子组件；定子组件与机座固定连接，转子组件与机座转动连接；转子组件包括转轴、转子绕组和多个转子冲片，多个转子冲片设置在转轴上，转子绕组设置在多个转子冲片上；转子冲片具有多个齿部，其中，至少一个齿部设置有外形光滑的通孔。该高速电机有利于提高转子组件在运行过程中的散热效果、减轻转子重量和提高电机的能量转化效率。
Description
技术领域
本公开涉及电动机技术领域，具体涉及一种高速电机。
背景技术
高速电机具有体积小、功率密度大、可与高速负载直接相连、省去传统的机械增速装置、减小系统噪音和提高系统传动效率等特点，在高速磨床、空气循环制冷系统、储能飞轮、燃料电池、天然气输送高速离心压缩机以及作为飞机或舰载供电设备的分布式发电系统等领域具有广阔的应用前景，目前已成为国际电工领域的研究热点之一。
高速电机的主要特点是转子速度高、定子绕组电流和铁心中磁通频率高、功率密度和损耗密度大。这些特点决定了高速电机具有不同于常速电机特有的关键技术与设计方法。
发明内容
本公开提出了一种高速电机，用于解决现有高速电机散热不理想的问题。
本公开提供了一种高速电机，包括机座、定子组件和转子组件；所述定子组件与所述机座固定连接，所述转子组件与所述机座转动连接；
所述转子组件包括转轴、转子绕组和多个转子冲片，所述多个转子冲片设置在所述转轴上，所述转子绕组设置在所述多个转子冲片上；
所述转子冲片具有多个齿部，其中，至少一个所述齿部设置有外形光滑的通孔。
在一些可选的实施方式中，所述通孔为椭圆形。
在一些可选的实施方式中，所述多个齿部均设置有所述通孔。
在一些可选的实施方式中，至少一个所述齿部的顶端设置有弓形缺口。
在一些可选的实施方式中，所述多个齿部均设置有所述弓形缺口。
在一些可选的实施方式中，所述转子绕组为笼形材料。
在一些可选的实施方式中，所述转子绕组为铸铝材料。
在一些可选的实施方式中，所述转子冲片的外径小于150mm。
在一些可选的实施方式中，所述转子冲片上设置有轴孔，所述轴孔的直径小于50mm。
在一些可选的实施方式中，所述机座设置有排水孔。
本公开提供的高速电机，在转子冲片的齿部设置有外形光滑的通孔，至少可以实现以下技术效果：
第一，提高转子组件在运行过程中的散热效果；
第二，减轻转子重量，提高电机的能量转化效率；
第三，光滑外形有利于避免通孔处出现应力集中，提高了电机的使用寿命。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本公开的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是根据本公开实施例的高速电机的一种视角的示意图；
图2是根据本公开实施例的高速电机的定子组件的示意图；
图3是根据本公开实施例的高速电机的定子冲片的示意图；
图4是根据本公开实施例的高速电机的转子组件的示意图；
图5是根据本公开实施例的高速电机的转子冲片的示意图；
图6是根据本公开实施例的高速电机的转子冲片的齿部示意图。
符号说明：1-转子组件；2-普通平键；3-波形弹簧；4-第一轴承；5-螺栓；6-凸缘端盖；7-机座；8-内六角紧定螺钉；9-定子组件；10-孔用挡圈；11-第二轴承；12-后端盖；13-骨架油封；14-接线盒；15-吊环；16-圆形出水阀；17-定子冲片；18-扣片；19-定子线圈；20-转轴；21-转子冲片；210-轴孔；211-冲片本体；212-齿部；212a-通孔；212b-缺口；22-转子绕组。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指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，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
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”等应做广义理解，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
图1是根据本公开实施例的高速电机的一种视角的示意图。如图1所示，本实施例中的高速电机包括机座7、定子组件9和转子组件1。其中，定子组件9与机座7固定连接，转子组件1与机座7转动连接。
在本实施例中，可以将组装好的定子组件9压装到机座7内孔中，用内六角紧定螺钉8将定子组件9固定在机座7内。将接线盒15用螺钉装配在机座7上。将转子组件1穿到压装好的机座7里。将波形弹簧3装到凸缘端盖6的轴承室内，再将第一轴承4装到凸缘端盖的轴承室，之后再装到转子组件和机座上。再将第二轴承11装到后端盖12的轴承室中，用孔用挡圈10将第二轴承11固定在后端盖12内，装好之后再装到转子组件1和机座7之间，两端分别用3个螺栓5将凸缘端盖6和后端盖12固定在机座7上。将骨架油封13分别装到电机的两侧。将圆形出水阀16装到凸缘端盖6的侧面。
在本实施例中，转子组件1包括转轴20、转子绕组22和多个转子冲片21。多个转子冲片21设置在转轴20上，转子绕组22设置在多个转子冲片21上。
图4是根据本公开实施例的高速电机的转子组件的示意图。如图4所示，可以将适量的转子冲片21浇铸适量的铝形成转子，然后将浇铸好的转子装到转轴20里面，从而形成转子组件1。
图5是根据本公开实施例的高速电机的转子冲片的示意图。如图5所示，转子冲片21具有多个齿部212。其中，至少一个齿部212设置有外形光滑的通孔。该通孔例如是图6所示的通孔212a。
在本实施例中，通孔的形状可以由处处光滑的闭合曲线限定。通过使通孔的外形光滑，可以避免通孔外形中出现尖点从而引起应力集中。
在一个例子中，如图6所示，通孔212a为椭圆形。在其他例子中，通孔也可以是卵形或者其他光滑外形。
在一个例子中，转子冲片21上的各个齿部212均设置有通孔。在另外一个例子中，转子冲片21上的部分齿部212设置有齿部，并且设置有通孔的齿部和未设置通孔的齿部交错排布。
图2是根据本公开实施例的高速电机的定子组件的示意图。如图2所示，定子组件9由定子冲片17、扣片18、定子线圈19等组成。定子冲片(17)具体槽型可参照附图3。
在本实施例中，可以将适量的定子冲片17两边各加适量的定子线圈19，待长度达到定子铁心设计要求，用定子扣片叠压机将扣片18扣紧，然后将定子线圈19连同绝缘防护装入到上述定子铁心中构成上述定子组件。
在本实施例中，定子组件9通过三相对称电流形成旋转磁场，旋转磁场切割转子组件1感应电动势和电流，转子组件1在磁场力作用下受电磁力作用，形成电磁转矩，驱动电机旋转，将电能转换成机械能。
本公开提供的高速电机，在转子冲片的齿部设置有外形光滑的通孔，至少可以实现以下技术效果：第一，提高转子组件在运行过程中的散热效果；第二，减轻转子重量，提高电机的能量转化效率；第三，光滑外形有利于避免通孔处出现应力集中，提高了电机的使用寿命。
在一个例子中，至少一个齿部的顶端还设置有弓形缺口。如图6所示，齿部212的顶端(即远离冲片本体中心的一端)设置有弓形缺口212b。如此，有利于进一步提高转子组件的散热效果和减轻结构重量。此外，由于弓形缺口内部为光滑曲线，有利于减少应力集中的出现，
在一个例子中，转子冲片上的各个齿部均设置有弓形缺口。在多个转子冲片进行组装时，各个转子冲片的缺口部分分别对齐，从而可以在整体上形成一个弓形槽。如此，可以更大程度上实现散热和减重的效果。
在一个例子中，转子绕组为笼形材料。例如，可以通过浇铸金属的方式形成转子绕组。
在一个例子中，转子绕组为铸铝材料。例如，可以将适量的转子冲片21浇铸适量的铝形成转子。如此，可以降低绕组的电阻，提高能量转化效率。
在本实施例中，转子冲片的外径小于150mm。在一个例子中，转子冲片的外径可以是145mm。这里，转子的外径是指转子的最大直径，例如是穿过转子冲片圆心并且两端均位于齿部顶端的线段长度。
在本实施例中，转子冲片上设置有轴孔，轴孔的直径小于50mm。如图5所示，转子冲片21上设置有轴孔210。在一个例子中，轴孔210的直径可以是48mm。这里，轴孔的直径是指轴孔对应的圆的直径。
在本实施例中，机座设置有排水孔(图1中未示出)。例如，可以在电机的机座上设计4个均匀排布的排水孔,保证单独的排水口因户外环境恶劣造成堵塞后还有其余的排水孔可工作,保证电动机的可靠性和较长寿命。
在一些可选的实施方式中，接线盒14可以采用灌胶密封，以提升接线盒以及电动机整体的防护能力。
在一些可选的实施方式中，高速电机的输出功率为40kW，额定电压为380V，额定频率为400Hz。此外，高速电机的极数为4，效率设计值为93％，功率因数设计值为0.85，计算类型为稳态方式，电磁线为改性聚酯漆包铜圆线。
在一些可选的实施方式中，转子冲片和定子冲片均采用DW470硅钢片。
以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (10)
1.一种高速电机，其特征在于，包括机座、定子组件和转子组件；所述定子组件与所述机座固定连接，所述转子组件与所述机座转动连接；
所述转子组件包括转轴、转子绕组和多个转子冲片，所述多个转子冲片设置在所述转轴上，所述转子绕组设置在所述多个转子冲片上；
所述转子冲片具有多个齿部，其中，至少一个所述齿部设置有外形光滑的通孔。
2.根据权利要求1所述的高速电机，其特征在于，所述通孔为椭圆形。
3.根据权利要求1所述的高速电机，其特征在于，所述多个齿部均设置有所述通孔。
4.根据权利要求1所述的高速电机，其特征在于，至少一个所述齿部的顶端设置有弓形缺口。
5.根据权利要求4所述的高速电机，其特征在于，所述多个齿部均设置有所述弓形缺口。
6.根据权利要求1所述的高速电机，其特征在于，所述转子绕组为笼形材料。
7.根据权利要求6所述的高速电机，其特征在于，所述转子绕组为铸铝材料。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的高速电机，其特征在于，所述转子冲片的外径小于150mm。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的高速电机，其特征在于，所述转子冲片上设置有轴孔，所述轴孔的直径小于50mm。
10.根据权利要求1-7中任一项所述的高速电机，其特征在于，所述机座设置有排水孔。
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