CN115622293A - 用于电机的加强转子 - Google Patents

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Abstract

一种用于电机的转子，包括由多个堆叠的叠片形成的转子主体，所述多个堆叠的叠片限定第一轴向端和相反的第二轴向端。所述多个堆叠的叠片中的每一个包括多个开口，所述多个开口对准以便限定穿过所述转子主体的多个通道。多个加强元件延伸穿过多个堆叠的叠片。所述多个加强元件中的每一个被布置在所述多个通道中的相应的一个中，并且包括第一端部和第二端部。所述多个加强元件中的选定加强元件的第一端部部分和第二端部部分延伸到第一轴向端和所述第二轴向端之外。

Description

用于电机的加强转子
技术领域
本公开涉及电机领域，并且更具体地，涉及用于电机的加强转子。
背景技术
转子通常由支撑中心毂和多个磁体的多个堆叠的叠片形成。通常，每个叠片包括多个开口，所述多个开口形成腹板并且用作冷却通道、磁体安装位置等。还设置开口以减少转子重量并促进平衡。腹板用作磁通泄漏路径，这可降低电机的性能或增加电机的操作成本。
磁体通常插入开口中并用粘合剂(例如环氧树脂)保持就位。在这种情况下，开口通常包括波纹边缘，其有助于保持磁体并增强环氧树脂的保持。在许多情况下，环氧树脂不结合到磁体，并且简单地用作例如防止磁体移动的楔形件。磁体保持、磁通泄漏和结构支撑是可能限制转子的整体操作速度的问题。因此，期望提供一种具有结构支撑件的转子，该结构支撑件可以稳定磁体、减少磁通泄漏并增强刚度，使得转子可以适应高速操作。
发明内容
公开了一种用于电机的转子，该转子包括由多个堆叠的叠片形成的转子主体，该多个堆叠的叠片限定第一轴向端和相反的第二轴向端。所述多个堆叠的叠片中的每一个包括多个开口，所述多个开口对准以便限定穿过所述转子主体的多个通道。多个加强元件延伸穿过多个堆叠的叠片。所述多个加强元件中的每一个被布置在所述多个通道中的相应的一个中，并且包括第一端部和第二端部。所述多个加强元件中的选定加强元件的第一端部部分和第二端部部分延伸到第一轴向端和第二轴向端之外。
除了本文所述的一个或多个特征之外，第一端部环安装到第一轴向端，第一端部环包括第一多个端部环开口，其中多个加强元件中的选定加强元件的第一端部部分延伸穿过第一多个端部环开口中的相应端部环开口。
除了本文描述的一个或多个特征之外，第二端部环安装到第二轴向端，第二端部环包括第二多个端部环开口，其中多个加强元件中的选定加强元件的第二端部部分延伸穿过第二多个端部环开口中的相应端部环开口。
除了本文所述的一个或多个特征之外，第一端部环由金属和聚合物复合材料中的一种形成。
除了本文所述的一个或多个特征之外，第一端部环由聚合物复合材料和金属形成。
除了本文所述的一个或多个特征之外，聚合物复合材料结合到多个加强元件中的选定加强元件中的每一个的第一端部。
除了本文所述的一个或多个特征之外，多个加强元件中的选定加强元件中的每一个的第一端部被连接。
除了本文所述的一个或多个特征之外，所述多个加强元件中的每一个由非导电材料形成。
除了本文所述的一个或多个特征之外，所述非导电材料包括玻璃纤维复合材料、玄武岩纤维复合材料、陶瓷复合材料和聚合物中的一种。
除了本文所述的一个或多个特征之外，多个加强元件中的每一个由具有非导电涂层的非磁性导电材料形成。
除了本文所述的一个或多个特征之外，所述非磁性导电材料包括碳纤维复合材料、不锈钢和铝中的一种。
除了本文所述的一个或多个特征之外，所述非导电涂层是环氧树脂、聚合物、聚酰亚胺、丙烯酸酯、硅树脂、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮(PEK)、聚酰胺和双马来酰亚胺中的一种。
除了本文所述的一个或多个特征之外，多个加强元件中的选定加强元件包括多个加强元件中的所有加强元件。
除了本文所述的一个或多个特征之外，加强构件布置在多个堆叠的叠片之间。
除了本文描述的一个或多个特征之外，多个加强元件包括从第一轴向端向转子主体的中心延伸的第一多个加强元件和从第二轴向端朝向转子主体的中心延伸的第二多个加强元件。
除了本文描述的一个或多个特征之外，第一多个加强元件中的每一个包括延伸到第一轴向端之外的第一端部段和终止于转子主体中的第二端部段。
除了本文描述的一个或多个特征之外，所述第二多个加强元件中的每一个包括延伸到所述第二轴向端之外的第三端部和终止于所述转子主体中的第四端部，所述第二端部在所述转子主体内与所述第四端部间隔开。
除了本文所述的一个或多个特征之外，所述多个通道中的每一个从所述第一轴向端朝向所述转子主体的中心渐缩，并且从所述第二轴向端朝向所述转子主体的中心渐缩。
除了本文所述的一个或多个特征之外，所述多个通道中的每一个从所述第一轴向端处的第一尺寸渐缩到第二尺寸，所述第二尺寸小于所述转子主体的中心处的所述第一尺寸，并且所述多个通道中的每一个从所述第二轴向端处的第三尺寸渐缩到第四尺寸，所述第四尺寸小于所述转子主体的中心处的所述第一尺寸。
除了本文描述的一个或多个特征之外，所述第二多个加强元件中的每一个包括延伸到所述第二轴向端之外的第三端部和终止于所述转子主体中的第四端部，其中所述第一端部段比所述第二端部段宽，并且所述第三端部比所述第四端部宽。
当结合附图时，根据以下详细描述，本公开的上述特征和优点以及其他特征和优点是显而易见的。
附图说明
其他特征、优点和细节仅通过示例的方式出现在以下详细描述中，详细描述参考附图，其中：
图1是根据非限制性示例的包括多个加强元件和端部环的转子的部分分解的横截面侧视图；
图2是根据非限制性示例的图1的转子的轴向端视图；
图3是根据非限制性示例的图1的转子的端部环的透视图；
图4描绘了根据非限制性示例的包括图1的转子的电机的横截面侧视图；
图5是根据非限制性示例的加强元件的横截面端视图；
图6是根据另一个非限制性示例的包括加强元件和端部环的转子的横截面侧视图；
图7是根据又一个非限制性示例的包括加强元件和端部环的转子的横截面侧视图；以及
图8是根据又一个非限制性示例的包括加强元件和端部环的转子的横截面侧视图。
具体实施方式
以下描述本质上仅是示例性的，并不旨在限制本公开、其应用或用途。应当理解，在整个附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。
根据非限制性示例的转子在图1和图2中总体上以10表示。转子10包括由限定中心开口17的多个堆叠的叠片14形成的主体12。中心开口17支撑有助于转子10在定子(未示出)内旋转的轴和/或轴承(也未示出)。主体12包括第一轴向端20和相反的第二轴向端22。多个开口28形成在多个堆叠的叠片14中的每一个中。开口28彼此对准，以限定多个磁体接收通道31和多个加强元件通道33。开口28中的选定开口通过桥接件36连接，以便为转子10提供结构支撑。
根据非限制性示例，多个加强元件(其中一个以40表示)延伸穿过多个加强元件通道33中的相应加强元件通道。每个加强元件40包括第一端部44和第二端部46。在非限制性示例中，第一端部44在第一轴向端20处延伸到主体12之外，并且第二端部46在第二轴向端22处延伸到主体12之外。第一端部环52设置在第一轴向端20处，并且第二端部环56设置在第二轴向端22处。
现在将参考图3并继续参考图1，在描述第一端部环52时，应理解第二端部环56基本上类似地形成。第一端部环52包括与主体12的中心开口17对准的中心开口部分60、和与磁体接收通道31和加强元件接收通道33中的相应的一个对准的多个开口部分63。多个加强元件40中的每一个的第一端部44延伸穿过第一端部环52中的多个开口部分63中的相应开口部分。在非限制性示例中，第一端部44可以通过第一端部环52彼此结合。
在非限制性示例中，图3中所示的第一端部环52由可以为主体12提供结构支撑同时还有助于平衡的材料形成。第一端部环52可以由钢合金或铝合金形成。在非限制性示例中，第一端部环52和第二端部环56可以向多个堆叠的叠片14施加压缩力。例如，第一端部环52可以定位在第一轴向端20上，其中第一端部分44延伸穿过开口部分53，并且第二端部环56可以以类似的方式定位在第二轴向端22上。一旦就位，第一端部环52和第二端部环56可以被加热，以便与第一端部部分44和第二端部部分46结合。当第一端部环52和第二端部环56冷却时，可以向主体12施加压缩力。
在非限制性示例中，第一数量的多个叠片14可以对准并形成为第一堆叠(未单独标记)。然后可以将第一多个磁体(也未单独标记)插入磁体接收通道31中的相应磁体接收通道中。第二数量的多个叠片14可以对准并形成为第二堆叠(未单独标记)。第二多个磁体(未单独标记)可以插入到第二堆叠中的磁体接收通道中的相应磁体接收通道中。然后可以将第二堆叠定位在第一堆叠上并与第一堆叠对准。堆叠的数量可以变化。
对于此，可以通过第一堆叠和第二堆叠安装多个加强元件40。一旦形成、对准了所有堆叠并且添加了加强元件40，就可以如本文所述安装第一端部环52和第二端部环56。参考图4，转子10然后可以接收轴65，并且在安装在电机70的定子68内之前根据需要进行平衡。
在另一非限制性示例中，第一端部环52和第二端部环56与主体12一起被加热。一旦处于选定的温度，则可以安装加强元件40。此时，允许第一端部环52和第二端部环56以及主体12冷却，这导致压缩力施加到多个叠片14。
在非限制性示例中，多个加强元件40可以由各种材料形成。例如，多个加强元件40可以由非磁性、非导电材料制成，诸如玻璃纤维复合材料、玄武岩纤维复合材料、陶瓷复合材料和聚合物等。在图5所示的另一非限制性示例中，多个加强元件40可以由封装在非导电涂层83中的非磁性导电材料81形成。例如，非磁性导电材料81可以是碳纤维复合材料、不锈钢和铝中的一种，并且非导电涂层可以为环氧树脂、聚合物、聚酰亚胺、丙烯酸酯、硅树脂、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮(PEK)、聚酰胺和双马来酰亚胺中的一种。
现在将参考图6，其描述了根据另一非限制性示例的第一端部环97和第二端部环99。在这一点上，应当理解，虽然讨论参考了第一端部环97，但是第二端部环99基本上类似地形成。第一端部环97包括第一部分103和第二部分105。第一部分103可以由用于形成多个加强元件40的相同材料形成。例如，第一部分103可以由非磁性、非导电材料形成，诸如玻璃纤维复合材料、玄武岩纤维复合材料、陶瓷复合材料和聚合物等。第二部分105可以由钢、铝等中的一种形成。因此，第一端部环97限定混合端部环，其中第一部分103提供与多个加强元件40中的每一个的第一端部部分44的互连，并且第二部分105提供结构支撑和平衡。
图7描绘了具有设置在多个叠片14内的加强构件114的转子10。加强构件114支撑加强元件40，并且可以提供支持高速操作的附加结构稳定性。虽然示出为具有单个加强构件114，但是多个叠片14内的加强构件114的数量和位置可以变化。
图8描绘了转子10，其包括从第一轴向端20延伸到主体12中的第一多个加强元件120和从第二轴向端22延伸到主体12中的第二多个加强元件124。第一多个加强元件120包括布置在第一端部环52处的第一端部段130和终止于主体12内的第二端部段134。类似地，第二多个加强元件124包括布置在第二端部环56处的第三端部140和终止于主体12内的第四端部142。第一多个加强元件120的第二端部134可以与第二多个加强元件124的第四端部142间隔开。
在非限制性示例中，第一多个加强元件120包括渐缩轮廓147。类似地，多个叠片14包括具有渐缩度的通道149。在非限制性示例中，第一端部段130可以具有大于第二端部段134的尺寸。第二多个加强元件124可以基本上类似地形成。以这种方式，附加的加强元件120/124可以分别在第一轴向端20和第二轴向端22处提供附加的支撑。此外，渐缩允许朝向主体12的中心部分(未单独标记)的叠片具有第一厚度的腹板和桥接件，并且叠片进一步轴向向外具有较薄的腹板和桥接件。
此时，应当理解，本文描述的非限制性示例在转子中提供内部加强元件，其增加结构支撑，允许从转子叠片移除和/或减少桥接件，以消除内部磁通泄漏源。内部加强件还支撑转子磁体，以减少用于附接的环氧树脂和/或其他粘合剂上的应变。以这种方式，转子可以以更高的速度操作，而不会经历磁体故障或在每个叠片中需要大的磁体支撑桥。此外，端部环被构造成为加强元件提供支撑，同时还在不损失转子平衡能力的情况下提供质量减小。
虽然已经参考示例性实施例描述了上述公开，但是本领域技术人员将理解，在不脱离其范围的情况下，可以进行各种改变并且可以用等同物替换其元件。另外，在不脱离本公开的基本范围的情况下，可以进行许多修改以使特定情况或材料适应本公开的教导。因此，意图是本公开不限于所公开的特定实施例，而是将包括落入其范围内的所有实施例。

Claims (10)

1.一种用于电机的转子，包括：
转子主体，所述转子主体由多个堆叠的叠片形成，所述多个堆叠的叠片限定第一轴向端和相反的第二轴向端，所述多个堆叠的叠片中的每一个包括多个开口，所述多个开口对准以便限定穿过所述转子主体的多个通道；以及
多个加强元件，所述多个加强元件延伸穿过所述多个堆叠的叠片，所述多个加强元件中的每一个布置在所述多个通道中的相应的一个中并且包括第一端部和第二端部，其中所述多个加强元件中的选定加强元件的第一端部和第二端部延伸到所述第一轴向端和所述第二轴向端之外。
2.根据权利要求1所述的转子，还包括：第一端部环，所述第一端部环安装到所述第一轴向端，所述第一端部环包括第一多个端部环开口，其中所述多个加强元件中的所述选定加强元件的第一端部部分延伸穿过所述第一多个端部环开口中的相应端部环开口。
3.根据权利要求2所述的转子，还包括：第二端部环，所述第二端部环安装到所述第二轴向端，所述第二端部环包括第二多个端部环开口，其中所述多个加强元件中的所述选定加强元件的第二端部部分延伸穿过所述第二多个端部环开口中的相应端部环开口。
4.根据权利要求2所述的转子，其中，所述多个加强元件中的所述选定加强元件中的每一个的第一端部被连接。
5.根据权利要求1所述的转子，其中，所述多个加强元件中的每一个由非导电材料形成，所述非导电材料包括玻璃纤维复合材料、玄武岩纤维复合材料、陶瓷复合材料和聚合物中的一种。
6.根据权利要求1所述的转子，还包括：布置在所述多个堆叠的叠片中间的加强构件。
7.根据权利要求1所述的转子，其中，所述多个加强元件包括从所述第一轴向端向所述转子主体的中心延伸的第一多个加强元件和从所述第二轴向端朝向所述转子主体的中心延伸的第二多个加强元件。
8.根据权利要求7所述的转子，其中，所述第一多个加强元件中的每一个包括延伸到所述第一轴向端之外的第一端部段和终止于所述转子主体中的第二端部段。
9.根据权利要求7所述的转子，其中，所述多个通道中的每一个从所述第一轴向端朝向所述转子主体的中心渐缩，并且从所述第二轴向端朝向所述转子主体的中心渐缩。
10.一种电机，包括：
定子；以及
转子，所述转子可旋转地布置在所述定子内，所述转子包括：
转子主体，所述转子主体由多个堆叠的叠片形成，所述多个堆叠的叠片限定第一轴向端和相反的第二轴向端，所述多个堆叠的叠片中的每一个包括多个开口，所述多个开口对准以便限定穿过所述转子主体的多个通道；以及
多个加强元件，所述多个加强元件延伸穿过所述多个堆叠的叠片，所述多个加强元件中的每一个布置在所述多个通道中的相应的一个中并且包括第一端部和第二端部，其中所述多个加强元件中的选定加强元件的第一端部和第二端部延伸到第一轴向端和第二轴向端之外。
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