CN213637249U - 电机转子和永磁电机 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种电机转子和永磁电机。该电机转子包括转轴、固定板(1)和碳纤维护套(2)，转轴包括沿轴向依次设置的第一轴(3)、永磁体(4)和第二轴(5)，固定板(1)沿转轴的轴向延伸，固定板(1)的第一端固定连接在第一轴(3)上，固定板(1)的第二端固定连接在第二轴(5)上，固定板(1)为至少两个，至少两个固定板(1)在转轴的外周侧沿周向依次设置，并拼接成圆筒，碳纤维护套(2)缠绕在圆筒的外周侧。根据本申请的电机转子，能够有效避免碳纤维护套发生断裂现象，保证永磁体在电机转子高速旋转时的结构安全。
Description
技术领域
本申请涉及电机技术领域，具体涉及一种电机转子和永磁电机。
背景技术
随着国家大力推进产业升级，电机领域会持续向高速化、小型化发展。表贴式转子结构简单、装配方便，故而常用于高速电机领域，由于永磁体抗拉强度较低，通常需在永磁体外表面添加一个护套，护套材料常采用高强度合金或者碳纤维等。
随着电机功率、转速逐步上升，表贴式电机转子永磁体外径会随之变大，转子所受离心力亦随之变大；高强度合金护套屈服强度也存在极限并不能保证更高转速下转子结构安全；而碳纤维护套径向及轴向强度很低无法满足转子刚度要求，转子在运行过程中容易弯折，且多段式永磁体的接触位置以及永磁体与轴的接触位置会出现碳纤维护套轴向断裂现象；另外，现有碳纤维缠绕技术所提供的缠绕初始张紧力有限，碳纤维护套对包裹对象提供的压应力有限，若碳纤维护套压应力不直接作用于永磁体，则高转速下很难对永磁体起到保护作用，故而采用碳纤维和高强度合金双护套形式难以保证永磁体在高速旋转时的结构安全。
实用新型内容
因此，本申请要解决的技术问题在于提供一种电机转子和永磁电机，能够有效避免碳纤维护套发生断裂现象，保证永磁体在电机转子高速旋转时的结构安全。
为了解决上述问题，本申请提供一种电机转子，包括转轴、固定板和碳纤维护套，转轴包括沿轴向依次设置的第一轴、永磁体和第二轴，固定板沿转轴的轴向延伸，固定板的第一端固定连接在第一轴上，固定板的第二端固定连接在第二轴上，固定板为至少两个，至少两个固定板在转轴的外周侧沿周向依次设置，并拼接成圆筒，碳纤维护套缠绕在圆筒的外周侧。
优选地，第一轴和第二轴均包括轴伸端和主轴端，轴伸端和主轴端形成台阶结构，永磁体位于第一轴的主轴端和第二轴的主轴端之间，固定板的第一端固定连接在第一轴的主轴端上，固定板的第二端固定连接在第二轴的主轴端上。
优选地，固定板包括板体和设置在板体两端的端板，板体套设在转轴外，固定板的端板上设置有第一销孔，主轴端的端面上设置有第二销孔，固定板和第一轴之间、固定板和第二轴之间分别通过设置在第一销孔和第二销孔内的销钉固定连接。
优选地，销钉的末端端面低于主轴端靠近轴伸端的端面，或，销钉的末端端面与主轴端的端面齐平。
优选地，端板具有与轴伸端相配合的内圆面，端板的内圆面直径大于轴伸端的直径；和/或，板体具有与转轴的外周面配合的内弧面，内弧面与转轴的外周面相贴合。
优选地，轴伸端上套设有转子挡板，转子挡板止挡在主轴端外。
优选地，转子挡板与轴伸端之间过盈配合。
优选地，转子挡板外还设置有螺帽，螺帽与轴伸端之间螺接，螺帽对转子挡板形成轴向限位。
优选地，碳纤维护套与圆筒之间过盈配合。
优选地，圆筒的外周面为光滑表面。
优选地，第一轴和第二轴采用非导磁材料制成。
根据本申请的另一方面，提供了一种永磁电机，包括电机转子，该电机转子为上述的电机转子。
本申请提供的电机转子，包括转轴、固定板和碳纤维护套，转轴包括沿轴向依次设置的第一轴、永磁体和第二轴，固定板沿转轴的轴向延伸，固定板的第一端固定连接在第一轴上，固定板的第二端固定连接在第二轴上，固定板为至少两个，至少两个固定板在转轴的外周侧沿周向依次设置，并拼接成圆筒，碳纤维护套缠绕在圆筒的外周侧。电机转子在第一轴、永磁体和第二轴所形成的转轴外套设分块式固定板，固定板的两端与第一轴和第二轴固定连接，能够利用固定板来为永磁体以及永磁体与轴的配合所需的径向和轴向强度，避免电机转子运动过程中碳纤维护套收到较大的径向和轴向作用，同时可以利用碳纤维护套为永磁体提供较大的周向强度，通过固定板与碳纤维护套的配合，能够有效提高电机转子的整轴抗弯折能力，使得碳纤维护套可以将压应力通过分体式的固定板直接作用于第一轴、第二轴和永磁体，保护永磁体在电机转子高速旋转时的结构安全，防止碳纤维护套在运行过程中产生轴向断裂现象，进一步提升电机的极限转速，提高电机的功率密度。
附图说明
图1为本申请实施例的电机转子的剖视结构示意图；
图2为本申请实施例的电机转子的分解结构示意图；
图3为本申请实施例的电机转子的第一轴的立体结构图；
图4为本申请实施例的电机转子的固定板的立体结构图；
图5为本申请实施例的电机转子的受力分析图。
附图标记表示为：
1、固定板；2、碳纤维护套；3、第一轴；4、永磁体；5、第二轴；6、轴伸端；7、主轴端；8、板体；9、端板；10、第一销孔；11、第二销孔；12、销钉；13、转子挡板；14、螺帽。
具体实施方式
结合参见图1至图5所示，根据本申请的实施例，电机转子包括转轴、固定板1和碳纤维护套2，转轴包括沿轴向依次设置的第一轴3、永磁体4和第二轴5，固定板1沿转轴的轴向延伸，固定板1的第一端固定连接在第一轴3上，固定板1的第二端固定连接在第二轴5上，固定板1为至少两个，至少两个固定板1在转轴的外周侧沿周向依次设置，并拼接成圆筒，碳纤维护套2缠绕在圆筒的外周侧。
电机转子在第一轴3、永磁体4和第二轴5所形成的转轴外套设分块式固定板1，固定板1的两端与第一轴3和第二轴5固定连接，能够利用固定板1来为永磁体4以及永磁体4与轴的配合所需的径向和轴向强度，避免电机转子运动过程中碳纤维护套2收到较大的径向和轴向作用，同时可以利用碳纤维护套2为永磁体4提供较大的周向强度，通过固定板1与碳纤维护套2的配合，能够有效提高电机转子的整轴抗弯折能力，使得碳纤维护套2可以将压应力通过分体式的固定板1直接作用于第一轴3、第二轴5和永磁体4，保护永磁体4在电机转子高速旋转时的结构安全，防止碳纤维护套2在运行过程中产生轴向断裂现象，进一步提升电机的极限转速，提高电机的功率密度。
第一轴3和第二轴5均包括轴伸端6和主轴端7，轴伸端6和主轴端7形成台阶结构，永磁体4位于第一轴3的主轴端7和第二轴5的主轴端7之间，固定板1的第一端固定连接在第一轴3的主轴端7上，固定板1的第二端固定连接在第二轴5的主轴端7上。
固定板1的第一端与第一轴3固定连接，第二端与第二轴5固定连接，因此可以通过固定板1实现第一轴3与第二轴5之间的固定连接，同时，由于永磁体4位于第一轴3与第二轴5之间，因此同样可以通过固定板1对永磁体4形成轴向和径向限位，利用固定板1来消除永磁体4在电机转子工作过程中对于碳纤维护套2的轴向和径向的影响，避免碳纤维护套2在电机转子工作过程中，在永磁体4与第一轴3或第二轴5的接触处位置发生轴向断裂的现象。
固定板1包括板体8和设置在板体8两端的端板9，板体8套设在转轴外，固定板1的端板9上设置有第一销孔10，主轴端7的端面上设置有第二销孔11，固定板1和第一轴3之间、固定板1和第二轴5之间分别通过设置在第一销孔10和第二销孔11内的销钉12固定连接。
固定板1采用非导磁材料制成，具体可以为不锈钢或者是非导磁合金。固定板1通过两端的端板9实现与第一轴3和第二轴5之间的固定连接，因此能够通过两端的端板9实现固定板1对第一轴3、永磁体4和第二轴5之间的轴向限位，同时可以通过销钉12实现固定板1与第一轴3、永磁体4和第二轴5在径向和周向的固定连接。
固定板1的两侧分别设置有第一销孔10，第一轴3和第二轴5的主轴端7上均设置有第二销孔11，每个主轴端7上设置有N(N≥2)个第二销孔11，固定板1的数量也为N，每个固定板1的一端设置有1个第一销孔10，因此可以实现每个固定板1与主轴端7之间的固定连接。N个固定板1能够拼接成一个完整的圆筒，实现与转轴之间的安装配合。
端板9具有与轴伸端6相配合的内圆面，端板9的内圆面直径大于轴伸端6的直径，可以使得端板9的内圆面能够与轴伸端6的外周面充分配合。
板体8具有与转轴的外周面配合的内弧面，内弧面与转轴的外周面相贴合，能够保证固定板1与第一轴3、永磁体4和第二轴5之间充分接触，保证电机转子的结构整体性和一致性。
在固定板1的内侧顶角处进行清根处理，避免固定板1在内侧顶角处与第一轴3或者第二轴5之间发生干涉，保证固定板1与第一轴3和第二轴5之间充分配合到位，使得固定板1的两个端板9的内侧面能够紧贴在第一轴3和第二轴5的主轴端7的端面上，使得第一轴3和第二轴5与永磁体4之间能够压紧配合，固定板1能够起到有效的连接固定作用。
在一个实施例中，销钉12的末端端面低于主轴端7靠近轴伸端6的端面，或，销钉12的末端端面与主轴端7的端面齐平，可以使得销钉12能够起到有效的连接转轴与固定板1的作用，同时避免销钉12的使用对于电机转子的整体组装造成干涉。
第一轴3和第二轴5均采用不锈钢或者非导磁合金等非导磁材料支撑，从而能够有效减小永磁体4的轴向漏磁。
轴伸端6上套设有转子挡板13，转子挡板13止挡在主轴端7外，能够对销钉12形成轴向限位，避免销钉12从固定板1的第一销孔10内脱出，提高电机转子整体结构的稳定性和可靠性。
在一个实施例中，转子挡板13与轴伸端6之间过盈配合，可以有效保证转子挡板13与轴伸端6之间的配合结构的稳固性。
转子挡板13外还设置有螺帽14，螺帽14与轴伸端6之间螺接，螺帽14对转子挡板13形成轴向限位，从而使得转子挡板13保持在锁紧位置，避免转子挡板13发生轴向位移。在轴伸端6上可以设置外螺纹，轴伸端6的外螺纹与螺帽14配合，实现螺帽14在第一轴3或者第二轴5上的锁紧固定。
碳纤维护套2与圆筒之间过盈配合，可以保证碳纤维护套2的压应力能够充分传递至固定板1。
圆筒的外周面为光滑表面，能够避免在电机转子工作过程中对碳纤维护套2产生摩擦作用而导致碳纤维护套2发生轴向断裂的问题。
第一轴3和第二轴5采用非导磁材料制成。
电机转子的组装过程如下：将第一轴3、永磁体4与第二轴5拼接好后，安装固定板1，并通过销钉12将固定板1与第一轴3、第二轴5锁成一体结构；根据过盈量计算转子挡板13的加热温度，在第一轴3、第二轴5上分别装配转子挡板13，使得转子挡板13与第一轴3和第二轴5之间过盈配合，之后再装配螺帽14，并通过螺帽14将固定板1的两侧内端面紧锁至第一轴3、第二轴5的主轴端7的端面上，这样整根电机转子便具备抗弯折能力，且固定板1与第一轴3、永磁体4、第二轴5之间的径向作用力(即压应力)很小。最后，在固定板1外表面周向缠绕碳纤维，整个缠绕过程需确保碳纤维张紧力一致。缠绕完成后，将整个电机转子以一定温度烘烤使碳纤维护套2定型，自然冷却后整根电机转子制作完成。
结合参见图5所示，由于采用了分块的固定板结构，碳纤维护套2对固定板1的压应力通过力的传递作用可直接作用于第一轴3、永磁体4和第二轴5，根据力的相互作用原理，转子高速旋转时永磁体4所受的离心力也会直接作用于碳纤维护套2，因此电机转子旋转时，永磁体4实际所受的离心力为F2-F1，其中的F1为电机转子旋转时电机转子所受到的离心力，F2为静态时碳纤维护套2对永磁体的压力。
而碳纤维护套2的周向强度≥1800MPa(远高于目前的高强度合金护套)，因此可有效保护固定板1以及永磁体4的结构安全；由于碳纤维缠绕于固定板1的光洁的外表面上，不会受到额外的摩擦或者切割作用，所以碳纤维护套2的轴向断裂问题也可以有效解决。
根据本申请的实施例，永磁电机包括电机转子，该电机转子为上述的电机转子。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。
Claims (12)
1.一种电机转子，其特征在于，包括转轴、固定板(1)和碳纤维护套(2)，所述转轴包括沿轴向依次设置的第一轴(3)、永磁体(4)和第二轴(5)，所述固定板(1)沿所述转轴的轴向延伸，所述固定板(1)的第一端固定连接在所述第一轴(3)上，所述固定板(1)的第二端固定连接在所述第二轴(5)上，所述固定板(1)为至少两个，至少两个所述固定板(1)在所述转轴的外周侧沿周向依次设置，并拼接成圆筒，所述碳纤维护套(2)缠绕在所述圆筒的外周侧。
2.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，所述第一轴(3)和所述第二轴(5)均包括轴伸端(6)和主轴端(7)，所述轴伸端(6)和所述主轴端(7)形成台阶结构，所述永磁体(4)位于所述第一轴(3)的主轴端(7)和所述第二轴(5)的主轴端(7)之间，所述固定板(1)的第一端固定连接在所述第一轴(3)的主轴端(7)上，所述固定板(1)的第二端固定连接在所述第二轴(5)的主轴端(7)上。
3.根据权利要求2所述的电机转子，其特征在于，所述固定板(1)包括板体(8)和设置在所述板体(8)两端的端板(9)，所述板体(8)套设在所述转轴外，所述固定板(1)的端板(9)上设置有第一销孔(10)，所述主轴端(7)的端面上设置有第二销孔(11)，所述固定板(1)和所述第一轴(3)之间、所述固定板(1)和所述第二轴(5)之间分别通过设置在所述第一销孔(10)和所述第二销孔(11)内的销钉(12)固定连接。
4.根据权利要求3所述的电机转子，其特征在于，所述销钉(12)的末端端面低于所述主轴端(7)靠近所述轴伸端(6)的端面，或，所述销钉(12)的末端端面与所述主轴端(7)的端面齐平。
5.根据权利要求3所述的电机转子，其特征在于，所述端板(9)具有与所述轴伸端(6)相配合的内圆面，所述端板(9)的内圆面直径大于所述轴伸端(6)的直径；和/或，所述板体(8)具有与所述转轴的外周面配合的内弧面，所述内弧面与所述转轴的外周面相贴合。
6.根据权利要求2所述的电机转子，其特征在于，所述轴伸端(6)上套设有转子挡板(13)，所述转子挡板(13)止挡在所述主轴端(7)外。
7.根据权利要求6所述的电机转子，其特征在于，所述转子挡板(13)与所述轴伸端(6)之间过盈配合。
8.根据权利要求6所述的电机转子，其特征在于，所述转子挡板(13)外还设置有螺帽(14)，所述螺帽(14)与所述轴伸端(6)之间螺接，所述螺帽(14)对所述转子挡板(13)形成轴向限位。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的电机转子，其特征在于，所述碳纤维护套(2)与所述圆筒之间过盈配合。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的电机转子，其特征在于，所述圆筒的外周面为光滑表面。
11.根据权利要求1至8中任一项所述的电机转子，其特征在于，所述第一轴(3)和所述第二轴(5)采用非导磁材料制成。
12.一种永磁电机，包括电机转子，其特征在于，所述电机转子为权利要求1至11中任一项所述的电机转子。
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| CN112467903A (zh) * | 2020-11-23 | 2021-03-09 | 珠海格力电器股份有限公司 | 电机转子和永磁电机 |
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2020
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