CN201528230U - 一种发电机及其转轴 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于发电机的转轴，沿轴向穿过所述发电机的转子铁芯，所述转子铁芯上开设有通风孔；所述转轴与所述转子铁芯的接触段为弧段(1)，所述弧段(1)的各径向截面的直径沿轴向由两端向中部逐渐增大，且其侧壁沿径向外凸。这样，由于具有弧段(1)的转轴对冷却风的阻力作用较小，改善了风流在转轴表面流动的效果，并且，弧段(1)增加了转轴的通风面积，从而提高了转子的通风效果，进而提高了发电机的工作性能，延长了发电机的使用寿命。

Description

一种发电机及其转轴

技术领域

本实用新型涉及电气传动领域，特别涉及一种用于发电机的转轴。本实用新型还涉及一种包括上述转轴的发电机。

背景技术

随着我国经济建设的快速发展，市场对于电气部件尤其是发电机的需求日益增大。

发电机在工作中会产生大量的热量，发电机产生的热量如果不能及时排出，会影响其工作性能；同时，发电机长时间在高温的环境下工作，会使其产生故障，影响使用寿命。

由此可知，散热效果的优劣将直接影响到发电机的工作性能和使用寿命。

在现有技术中，发电机中的转轴一般均为普通的阶梯轴，该种转轴的通风面积较小，该种转轴对发电机的通风产生较大的阻力作用，从而影响了发电机的通风散热效果。

因此，如何减小转轴对发电机通风的阻力作用，从而改善发电机的通风效果，进而提高发电机的工作性能和使用寿命就成为本领域技术人员亟须解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于发电机的转轴，其在使用过程中对流过其表面的冷却风流的阻力作用较小，提高了发电机转子的通风效果；本实用新型的另一目的是提供一种包括上述转轴的发电机，其具有较高的工作性能和使用寿命。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种用于发电机的转轴，沿轴向穿过所述发电机的转子铁芯，所述转子铁芯上开设有通风孔；所述转轴与所述转子铁芯的接触段为弧段，所述弧段沿轴向的各横截面的直径由两端向中部逐渐增大，且其侧壁沿径向外凸。

优选地，还包括大体位于所述弧段中部且沿周向设置的挡板，所述挡板沿所述弧段的轴向外凸。

优选地，所述弧段包括大体位于其中部的直段，以及位于所述直段两侧的第一弧段和第二弧段。

优选地，所述第一弧段和所述第二弧段与阶梯轴段的连接处均具有倒角，且两弧段在连接处的直径小于所述阶梯轴段的直径。

优选地，所述第一弧段和所述第二弧段的最大直径的范围均为100mm～120mm。

优选地，还包括至少四根沿所述转轴的周向大体等间距地设置，且沿所述转轴轴向延伸的筋板。

优选地，所述筋板包括厚度为第一尺寸的至少三个第一筋板以及厚度为第二尺寸的至少三个第二筋板，且所述第一筋板与所述第二筋板沿所述转轴的周向大体等间距地相间设置。

优选地，所述第一尺寸的范围为20mm～30mm，所述第二尺寸的范围为35mm～40mm。

本实用新型还提供一种发电机，包括上述任一项所述的转轴。

本实用新型所提供的转轴，其与转子铁芯的接触段为弧段，所述弧段沿轴向的各横截面的直径由两端向中部逐渐增大，且其侧壁沿径向外凸。这样，由于具有弧段的转轴对冷却风的阻力作用较小，改善了风流在转轴表面流动的效果，则当外界流过转轴的冷却风在转轴的弧段上产生的风路，能够较好地实现对转子的冷却降温作用，并且，弧段增加了转轴的通风面积，从而提高了转子的通风效果，进而提高了发电机的工作性能，延长了发电机的使用寿命。

在一种优选的实施方式中，弧段还可以包括大体位于其中部的直段，以及位于该直段两侧的第一弧段和第二弧段；第一弧段和第二弧段分别平滑连接直段与左阶梯轴段和右阶梯轴段，且挡板的直径大于直段的直径。由于上述弧段的中段是否为弧形对风路及风阻的影响较小，而弧形轴段的加工相对较为复杂，因此，将上述弧段的中段加工为直段，在保证通风效果较好的条件下，简化了加工工序，从而降低了生产成本，并节约了生产时间。

在另一种具体实施方式中，本实用新型所提供的转轴，其具有沿周向设置的筋板，上述筋板包括厚度为第一尺寸的至少三个第一筋板以及厚度为第二尺寸的至少三个第二筋板，且第一筋板与第二筋板沿所述转轴的周向大体等间距地相间设置。这样，能够在提高转轴的强度下，保证较大的通风面积。

附图说明

图1为本实用新型所提供第一种转轴具体实施方式的结构示意图；

图2为本实用新型所提供转轴第二种具体实施方式的结构示意图；

图3为本实用新型所提供转轴第三种具体实施方式的结构示意图；

图4为图3所0示转轴A-A方向的剖视示意图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种用于发电机的转轴，其在使用过程中对流过其表面的冷却风流的阻力作用较小，提高了发电机转子的通风效果；本实用新型的另一核心是提供一种包括上述转轴的发电机，其具有较高的工作性能和使用寿命。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本实用新型所提供转轴第一种具体实施方式的结构示意图。

在第一种具体实施方式中，本实用新型所提供的用于发电机的转轴，其沿轴向穿过发电机的转子；在转子的外圈套装有定子，其内圈连接有转子铁芯，转轴通过转子铁芯固定连接于转子的内圈，且带动转子随其绕自身的轴线转动，也即转轴与转子铁芯固定连接，且转子铁芯与转子固定连接；由于需要在工作中通风，以便通过风流带走转子工作时产生的热量，因此，转子铁芯上开设有若干通风孔，冷却风由径向进入转子与转轴之间，以实现转子的通风降温；上述转轴与转子铁芯的接触段为弧段1，该弧段1的各径向截面的直径沿轴向由两端向中部逐渐增大，且其侧壁沿径向外凸。

上述转轴与转子之间的连接方式可以具体为热套的方式，当然，在满足使用要求的前提下也可以为其他的连接形式。

上述转子的材料可以为本领域常规使用的金属材料，例如铸铝。转子铁芯可以由硅钢片等材料叠成。

需要指出的是，上述弧段1沿轴向的各横截面的直径由两端向中部逐渐增大，且其侧壁沿径向外凸具体是指，在轴向上的各横截面的直径不同，且各直径之间的变化率曲线呈平滑上升的曲线，即在径向上呈外凸的形状。

在发电机的工作中，冷却风通过转子铁芯上开设的通风孔，从径向进入转子与转轴之间。由于具有弧段1的转轴对冷却风的阻力作用较小，改善了风流在转轴表面流动的效果，且弧段1增加了转轴的通风面积，则当外界流过转轴的冷却风在转轴的弧段上产生的风路，能够较好地实现对转子的冷却降温作用，从而提高了转子的通风效果，进而提高了发电机的工作性能，延长了发电机的使用寿命。

在上述第一种具体实施方式的基础上，还可以对本实用新型所提供的转轴进行进一步的改进。

请参考图2，图2为本实用新型所提供转轴第二种具体实施方式的结构示意图。

在第二种具体实施方式中，上述转轴还可以包括沿其轴向设置的挡板4，且该挡板4大体设置于弧段1的中部，且挡板4的直径大于转轴的最大直径，也即挡板4沿转轴的径向向外凸出，这样，当冷却风从转子铁芯上的通风孔进入转轴与转子之间后，遇到挡板4后则改变风向，该挡板4将冷却风的风路在大体中间的位置分成左右两路，扩大了风路的流通范围，进一步提高了转子的冷却效果。

上述弧段1可以进一步包括大体位于其中部的直段13，以及位于上述直段13两侧的第一弧段11和第二弧段12，阶梯轴段2包括左阶梯轴段21和右阶梯轴段22，且第一弧段11将上述直段13的左端与左侧的左阶梯轴段21平滑地连接，相应地，第二弧段12将上述直段13的右端与右阶梯轴段22平滑地连接，且上述挡板4沿周向穿过该直段13。由于上述弧段的中段是否为弧形对风路及风阻的影响较小，而弧形轴段的加工相对较为复杂，因此，将上述弧段的中段加工为直段13，在保证通风效果较好的条件下，简化了加工工序，从而降低了生产成本，并节约了生产时间。

显然地，上述弧段也不局限于包括其中部的直段13以及直段13两侧的第一弧段11和第二弧段12，该弧段也可以为整体加工而成的一个弧段1，且该弧段1的长度可以大体等于上述直段13、第一弧段11以及第二直段12的长度之和。

上述直段13的长度可以根据使用状况以及转轴的总长度确定，相应地，第一弧段11和第二弧段12的长度也可以根据具体的工作状况确定。上述第一弧段11和第二弧段12可以对称地设置于直段13的两侧，两弧段的长度和弧度均可以相同。

上述第一弧段11与第二弧段12的具体形式也不局限于完全一致，在满足使用功能的前提下，两弧段的具体结构形式不应受到本说明书的限制。

上述第一弧段11与左阶梯轴段21连接处的直径可以小于左阶梯轴段21的直径，相应地，第二弧段12与右阶梯轴段22连接处的直径可以均小于右阶梯轴段22，且上述第一弧段11与左阶梯轴段21的连接处可以具有下凹的倒角，同样地，上述第二弧段12与右阶梯轴段22的连接处也可以具有下凹的倒角。通过流体力学的计算可知，该连接处的下凹设计能够增加冷却风的风速，从而进一步提高通风效果。

上述第一弧段11和第二弧段12的最大直径的范围均可以大体为100mm～120mm，通过实验分析以及通过流体力学计算，在该尺寸范围内时，具有较好的通风效果。

该最大直径可以为弧段1与直段13接触部分的直径。

还可以对本实用新型所提供的转轴进行进一步的改进。

请参考图3和图4，图3为本实用新型所提供转轴第三种具体实施方式的结构示意图，图4为图3所示转轴A-A方向的剖视示意图。

在第三种具体实施方式中，本实用新型所提供的转轴还可以包括沿转轴的轴向大体等间距地设置的筋板3，且各筋板3均沿上述转轴的轴向延伸。这样，轴向延伸的筋板3能够提高转轴的强度，从而提高了转轴的可靠性。

上述筋板3的材料可以为本领域常规使用的金属材料，例如不锈钢等材料。上述筋板3的材料也可以为具有足够强度的其他材料，其具体形式不应受到本文的限制。

上述筋板3可以进一步包括相间布置的三个第一筋板31和三个第二筋板32，上述第一筋板31的径向厚度为第一尺寸A1，第二筋板32的径向厚度为第二尺寸A2，且第一尺寸A1与第二尺寸A2的数值不同。这样，六个间距大体相同且不同厚度相间布置的筋板3在保证转轴具有足够强度的条件下，能够使得转轴的表面具有较大的通风面积。

上述筋板3的数量不局限于六个，也即第一筋板31的数量与第二筋板32的数量均不局限于三个，在生产及工作条件允许的情况下，也可以设置更多个；显然地，为了保证转轴旋转的同轴性和稳定程度，一般第一筋板31和第二筋板32的数量应保持一致。

上述第一尺寸A1的数值范围可以为20mm～30mm，且第二尺寸A2的数值范围可以为35mm～40mm，大量的实验数据表明在上述两尺寸范围中，既能够保证转轴具有足够的强度，又能够使得转轴具有较大的通风面积，是较为优选的方案。

当然，第一尺寸以及第二尺寸的数值也不局限于上述数值范围，在不同型号的发电机中，A1和A2的数值必然发生改变，一般地，在满足A1与A2的比值为5比8时，均可以较好地实现发明目的。

除了上述转轴，本实用新型还提供一种包括上述转轴的发电机，该发电机的其他各部分的结构请参考现有技术，在此不再赘述。

以上对本实用新型所提供的一种发电机及其转轴进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种用于发电机的转轴，沿轴向穿过所述发电机的转子铁芯，所述转子铁芯上开设有通风孔；其特征在于，所述转轴与所述转子铁芯的接触段为弧段(1)，所述弧段(1)的各径向截面的直径沿轴向由两端向中部逐渐增大，且其侧壁沿径向外凸。

2.根据权利要求1所述的转轴，其特征在于，还包括大体位于所述弧段(1)中部且沿周向设置的挡板(4)，所述挡板(4)沿所述弧段(1)的轴向外凸。

3.根据权利要求2所述的转轴，其特征在于，所述弧段(1)包括大体位于其中部的直段(13)，以及位于所述直段(13)两侧的第一弧段(11)和第二弧段(12)。

4.根据权利要求3所述的转轴，其特征在于，所述第一弧段(11)和所述第二弧段(12)与阶梯轴段(2)的连接处均具有倒角，且两弧段在连接处的直径小于所述阶梯轴段(2)的直径。

5.根据权利要求4所述的转轴，其特征在于，所述第一弧段(11)和所述第二弧段(12)的最大直径的范围均为100mm～120mm。

6.根据权利要求5所述的转轴，其特征在于，还包括至少四根筋板(3)，所述筋板(3)沿所述转轴轴向延伸，且沿所述转轴的周向大体等间距地设置。

7.根据权利要求6所述的转轴，其特征在于，所述筋板(3)包括厚度为第一尺寸的至少三个第一筋板(31)以及厚度为第二尺寸的至少三个第二筋板(32)，且所述第一筋板(31)与所述第二筋板(32)沿所述转轴的周向大体等间距地相间设置。

8.根据权利要求7所述的转轴，其特征在于，所述第一尺寸的范围为20mm～30mm，所述第二尺寸的范围为35mm～40mm。

9.一种发电机，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的转轴。

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