CN214850697U - 一种转子轴及转子结构 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种转子轴及转子结构，包括具有安装腔的轴体和安装在所述安装腔中的冷却机构；所述冷却机构包括进油管和套在所述进油管上的套管，所述套管与所述进油管之间形成有密闭空腔；所述轴体的一端具有与所述进油管的进油口连通的轴体输入通道；所述套管与所述安装腔的内表面之间形成冷却流道，所述冷却流道与所述进油管的出油口连通；所述安装腔的腔壁上设置有与所述冷却流道连通的排出孔，在沿着所述轴体的轴向上，所述排出孔与所述进油口之间的距离小于所述排出孔与所述出油口之间的距离。本申请通过辅助油管将进油管和冷却油道分隔，从而减少冷却流道的宽度，从而提高冷却流道内流动的冷却油的流速，提高散热效果。

Description

一种转子轴及转子结构

技术领域

本申请涉及电机构件技术领域，尤其涉及一种转子轴及转子结构。

背景技术

扁线电机由于其高功率密度，转子在运行过程中温升较高，目前的转子轴受限于轴上密封油的油封最高线速度限制，转子轴直径无法做大，从而导致转子铁芯与转子轴的配合孔孔径无法做大，影响转子减重，如采用传统的方案在转子铁芯上挖去重孔，则会影响导热路径以及降低转子铁芯的强度。

在现有的方案中一般采用中空轴，并在轴内设置油管注入冷却油进行降温，但目前的中空轴的冷却效果较差。

因此，需设计一种散热效果好的转子轴及转子结构。

实用新型内容

本申请的目的在于克服现有技术的不足，提供一种转子轴及转子结构，能够通过辅助油管将进油管和冷却流道分隔，减少冷却流道的宽度，从而提高冷却流道内流动的冷却油的流速，提高散热效果。

本申请的技术方案提供一种转子轴，包括具有安装腔的轴体和安装在所述安装腔中的冷却机构；

所述冷却机构包括进油管和套在所述进油管上的套管，所述套管与所述进油管之间形成有空腔；

所述轴体的一端具有与所述进油管的进油口连通的轴体输入通道；

所述套管与所述安装腔的内表面之间形成冷却流道，所述冷却流道与所述进油管的出油孔连通；

所述安装腔的腔壁上设置有与所述冷却流道连通的排出孔，在沿着所述轴体的轴向上，所述排出孔与所述进油口之间的距离小于所述排出孔与所述出油孔之间的距离。

在其中一项可选技术方案中，所述轴体包括第一轴体、第二轴体和中心部，所述中心部的两端分别连接所述第一轴体和所述第二轴体；

所述安装腔形成在所述第一轴体、所述第二轴体和所述中心部之间；

所述轴体输入通道设置在所述第二轴体内。

在其中一项可选技术方案中，所述出油孔设置在所述进油管靠近所述第一轴体的一侧。

在其中一项可选技术方案中，所述排出孔设置在所述第二轴体上。

在其中一项可选技术方案中，所述第一轴体包括沿径向凸起的第一轴肩，所述第一轴肩连接有沿轴向延伸的第一搭接部，所述第一轴肩与所述第一搭接部之间形成第一定位口，所述第二轴体包括沿径向凸起的第二轴肩，所述第二轴肩连接有沿轴向延伸的第二搭接部，所述第二轴肩和所述第二搭接部之间形成第二定位口，所述中心部的两端分别处于在所述第一定位口和所述第二定位口中，并且所述中心部的两端分别与所述第一轴体和所述第二轴体固定连接。

在其中一项可选技术方案中，所述第一轴肩和所述第二轴肩分别具有动平衡校核部。

在其中一项可选技术方案中，所述动平衡校核部上设置有至少一个去重孔。

在其中一项可选技术方案中，所述套管包括与所述冷却机构固定连接的第一连接端头和第二连接端头以及连接在所述第一连接端头和第二连接端头之间并向径向凸起的主体部，所述空腔形成在所述主体部与所述冷却机构之间。

在其中一项可选技术方案中，所述冷却流道沿着所述轴体径向的截面呈环形，在沿着所述轴体的轴向上，所述冷却流道上的任意两点处的外径与内径的差相等。

本申请还公开了一种转子，包括转子铁芯和上述的转子轴，所述转子铁芯安装在所述轴体上。

采用上述技术方案后，具有如下有益效果：本申请通过套管将进油管和冷却油道分隔，从而减少冷却流道的宽度，从而提高冷却流道内流动的冷却油的流速，提高散热效果。

附图说明

参见附图，本申请的公开内容将变得更易理解。应当理解：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本申请的保护范围构成限制。图中：

图1是本申请在一个实施例中转子轴的示意图；

图2是本申请在一个实施例中冷却机构的结构示意图；

图3是本申请在一个实施例中套管的结构示意图；

图4是本申请在一个实施例中第一轴体的结构示意图；

图5是本申请在一个实施例中第二轴体的结构示意图；

图6是本申请在一个实施例中中心部的结构示意图；

图7是本申请在一个实施例中转子结构的示意图；

图8是图7的右视图。

附图标记对照表：

轴体1：

冷却流道10：流道入口101、流道主体102、流道出口103；

第一轴体11：第一轴肩111、第一搭接部112、第一定位口113、第一连接孔114；

第二轴体12：第二轴肩121、第二搭接部122、第二定位口123、第二连接孔124、轴体输入通道125、排出孔126；

中心部13：第一拼接口131、第二拼接口132；

动平衡校核部14；

安装腔15；

冷却机构2：

空腔20；

进油管21：出油孔210、进油孔211；

套管22：第一连接端头221、主体部222、第二连接端头223；

转子铁芯3：磁钢30。

具体实施方式

下面结合附图来进一步说明本申请的具体实施方式。

容易理解，根据本申请的技术方案，在不变更本申请实质精神下，本领域的一般技术人员可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本申请的技术方案的示例性说明，而不应当视为本申请的全部或视为对申请技术方案的限定或限制。

在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。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”、“连接”、“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以可拆卸连接，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，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述属于在本申请中的具体含义。

本申请在一实施例中公开了一种转子轴，如图1所示，其包括具有安装腔15的轴体1和安装在安装腔15中的冷却机构2：

冷却机构2包括进油管21和套在进油管21上的套管22，套管22 与进油管21之间形成有空腔20；

轴体1的一端具有与进油管21的进油口211连通的轴体输入通道 125；

套管22与安装腔15的内表面之间形成冷却流道10，冷却流道10 与进油管21的出油孔210连通；

安装腔15的腔壁上设置有与冷却流道10连通的排出孔126，在沿着轴体的轴向上，排出孔126与进油口211之间的距离小于排出孔126与出油孔210之间的距离。

冷却油通过进油管21输入，并在转子轴转动的时候在离心力的作用下从出油孔210飞溅进入至冷却流道10内，冷却油经过冷却流道10流动，从而实现降温散热的作用。其中，通过套管22与进油管21之间形成的空腔20将进油管21和冷却流道10分隔，一方面能够减小冷却流道 10的宽度，使得冷却油能够在冷却流道10中的流动速度加快，另一方面能够避免冷却流道10中的冷却油与进油管21接触，使得进油管21的温度上升，从而提高整体的冷却散热效果。

在本申请的一些实施例中，轴体1包括第一轴体11、第二轴体12和中心部13，中心部13的两端分别连接第一轴体11和第二轴体12；

安装腔15形成在第一轴体11、第二轴体12和中心部13安装腔15 之间；

轴体输入通道125设置在第二轴体12内。

外部冷却油通过第二轴体12的轴体输入通道125输入，并通过进油孔211进入至进油管21内。其中，进油管21设置进油孔211的一端至少部分与第二轴体12中的第二连接孔124过盈配合，使得轴体输入通道 125与冷却流道10分离。

第一轴体11通过旋锻成型或机加工工艺制成，在第一轴体11内设有第一连接孔114，进油管21的靠近出油孔210的一端安装在第一连接孔114内并与第一连接孔114过盈配合。第二轴体12通过旋锻成型或机加工制成，在第二轴体12内设有第二连接孔124，进油管21远离出油孔 210的一端安装在第二连接孔124内并与第二连接孔124过盈配合。

在本申请的一些实施例中，出油孔210设置在进油管21靠近第一轴体11的一侧。在本申请的一些实施例中，如图1和2所示，排出孔126 设置在第二轴体12上。冷却油从轴体输入通道125输入至进油管21，并在转子轴高速转动时，从进油管21端部的出油孔210飞溅进入至冷却流道10中，冷却油通过位于第一轴体11一侧的出油孔210进入至冷却流道10内，并位于冷却流道10另一端，设置在第二轴体12上的排出孔126 排出，这样能够最大限度地增大冷却油的流动距离，从而达到较好的冷却效果。

在本申请的一些实施例中，如图4所示，第一轴体11包括沿径向凸起的第一轴肩111，第一轴肩111连接有沿轴向延伸的第一搭接部112，第一轴肩111与第一搭接部112之间形成第一定位口113，如图5所示，第二轴体12包括沿径向凸起的第二轴肩121，第二轴肩121连接有沿轴向延伸的第二搭接部122，第二轴肩121和第二搭接部122之间形成第二定位口123，中心部13的两端分别处于在第一定位口113和第二定位口 123中，并且中心部13的两端分别与第一轴体11和第二轴体12固定连接。中心部13与第二轴肩121和第一轴肩111激光焊接，保证中心部13 与第一轴肩111和第二轴肩121的连接强度。

在本申请的一些实施例中，第一轴肩111和第二轴肩121分别具有动平衡校核部14。

在本申请的一些实施例中，动平衡校核上设置至少一个去重孔。动平衡校核部14在进行转子轴的动平衡校核时，可在第一轴肩111和第二轴肩121上的动平衡校核部14钻取去重孔以校核平衡，因此无需额外设置动平衡盘进行动平衡校核，可以减轻转子轴的重量。

在本申请的一些实施例中，如图3所示，套管22包括与冷却机构2 固定连接的第一连接端头221和第二连接端头223以及连接在第一连接端头221和第二连接端头223之间并向径向凸起的主体部222，空腔20 形成在主体部222与冷却机构2之间。其中，在第一连接端头221和第二连接端头223分别贴合进油管21的两端的外壁，并通过冲铆固定，使得主体部222与冷却与油管之间形成的空腔20。主体部222和冷却机构 2之间形成的空腔20可以减少冷却流道10的截面面积，从而减少冷却油的用量，提高冷却油在冷却流道10中的流动速度，使得散热效果更佳。

在本申请的一些实施例中，如图1所示，冷却流道10在沿着轴体1 径向的截面呈环形，在沿着轴体1的轴向上，冷却流道10上的任意两点处的外径与内径的差相等。其中，冷却流道10在沿轴向上的任意两点之间的外径与内径距离可以通过设置不同尺寸大小的套管22进行调整，从而保证冷却流道10在沿轴向上的任意两点之间的外径与内径的差相等，这样冷却油能够在冷却流道10内保持均匀的流速，保证冷却效果。

本申请还公开了一种转子，如图7和8所示，包括转子铁芯3和上述的转子轴，转子铁芯3安装在轴体1上，转子铁芯3的热量通过在冷却流道10内流动的冷却油带走。

其中，转子铁芯3中的磁钢30的热量传导至转子轴上，通过转子轴内的冷却流道10流动的冷却油对转子铁芯3进行降温。另外，由于在转子轴内设置有隔开进油管21和轴体1的空腔20，转子轴的直径增大，从而使得转子铁芯3与转子轴的安装配合孔孔径增大，转子铁芯3仅保留磁钢30所必须的部分，因此转子铁芯3的重量减少，且在转子铁芯3上无需设置减重孔，避免了减重孔影响阻断热传导路径，影响散热效果。同时，由于转子轴的直径增大，使得冷却流道10与转子铁芯3内的发热的磁钢30距离减少，从而提高冷却效果。

实施例1：

本实施例公开了一种转子轴，如图1所示，其包括轴体1和冷却机构2，其中，在轴体1内设置有安装腔15，冷却机构2设置在安装腔15 内。

具体地，在本实施例中，如图2所示，冷却机构2包括进油管21和套管22，套管22套接在进油管21的外壁面上并与进油管21固定连接，套管22包括第一连接端头221、第二连接端头223和主体部222，主体部222的两端分别与第一连接端头221和第二连接端头223固定连接，第一连接端头221、第二连接端头223和主体部222一体成型，主体部 222沿径向向外凸起设置，对应地，轴体1直径增大，第一连接端头221 和第二连接端头223的内壁分别贴合进油管21两端的外端面并与进油管 21固定连接，主体部222与进油管21的外端面之间形成空腔20。具体地，第一连接端头221和第二连接端头223通过冲铆与进油管21固定。

在本实施例中，如图1所示，在进油管21的端部设置有出油孔210，轴体1的内壁与套管22的外壁之间形成冷却流道10，在冷却流道10远离出油孔210的一端设置有连通轴体1外部的排出孔126，进油管21内的冷却油通过出油孔210进入至冷却流道10，冷却油沿冷却流道10流动进行降温并由排出孔126排出至轴体1以外。

具体地，在本实施例中，如图1所示，轴体1包括第一轴体11、第二轴体12和中心部13，中心部13的两端分别连接第一轴体11和第二轴体12。其中如图4所示，第一轴体11包括沿径向凸起的第一轴肩111，第一轴肩111连接有沿轴向延伸的第一搭接部112，第一轴肩111与第一搭接部112之间形成第一定位口113，如图5所示，第二轴体12包括沿径向凸起的第二轴肩121，第二轴肩121连接有沿轴向延伸的第二搭接部 122，第二轴肩121和第二搭接部122之间形成第二定位口123，如图6 所示，中心部13为筒状结构，在中心部13的两端设有与第一定位口113 和第二定位口123匹配的第一拼接口131和第二拼接口132，第一拼接口131与第一定位口113拼接，第二拼接口132与第二定位口123拼接。且在第一轴体11内设有第一连接孔114，在第二轴体12内设有第二连接孔 124。在制造转子轴时，首先先将套管22套设在进油管21上并将套管22 的第一连接端头221和第二连接端头223通过冲铆与进油管21固定，第一轴体11通过旋锻成型或机加工工艺制成，将进油管21设置出油孔210 的一端的部分插接至第一轴体11内的第一连接孔114中，进油管21与第一连接孔114过盈配合从而实现进油管21与第一轴体11固定连接，出油孔210置于第一连接孔114以外。第二轴体12通过旋锻成型或机加工工艺制成，将中心部13的第二拼接口132对准第二轴体12的第二定位口123拼接，再通过激光焊接将第二轴体12与中心部13固定连接，将中心部13的第一拼接口131对准第一轴体11上的第一定位口113拼接，再通过激光焊接将中心部13与第一轴体11固定连接在一起，最后再在第一轴体11与中心部13以及第二轴体12与中心部13的拼接位置进行精加工，完成转子轴的制作。

其中，在进油管21远离出油孔210的一端设有进油孔211，在第二轴体12内设有轴体输入通道125，轴体输入通道125一端连接外部冷却油输入口，另一端连通进油孔211，冷却油从外部通过轴体输入通道125 输入至进油管21。

在本实施例中，冷却流道10形成在套管22与安装腔15的内表面之间，具体地，冷却流道10包括流道入口101、流道主体102和流道出口 103，其中，第一连接端头221和第一轴体11之间形成流道入口101，流道入口101与出油孔210连通，中心部13与主体部222之间形成流道主体102，流道主体102与流道入口101连通，第二连接端头223与第二轴体12之间形成流道出口103，流道出口103与流道主体102连通，且流道出口103与排出孔126连通。

在其中一项可选技术方案中，出油孔210设置在进油管21靠近第一轴体11的一端并与流道入口101连通，排出孔126设置在第二轴体12 上且与流道出口103连通，这样可以增大冷却液的流动距离，从而提高冷却效果。在本实施例中，冷却流道10在沿着轴体1径向的截面呈环形，冷却流道10在沿轴向上的任意两点之间的外径与内径的差相等。即流道入口101、流道主体102和流道出口103在垂直轴向的截面形状相同且面积相同。流道入口101、流道主体102和流道出口103的截面面积大小能够通过采用不同直径的套管22进行调整，由于流道入口101、流道主体 102和流道出口103的截面面积相等，因此能够使得冷却油能够在冷却流道10内保持均匀的流速，保证冷却效果。

在本实施例中，在第一轴肩111和第二轴肩121上的至少部分为动平衡校核部14，在进行转子轴的动平衡校核时，可在第一轴肩111和第二轴肩121上的动平衡校核部14钻取去重孔以校核平衡，因此无需额外设置动平衡盘进行动平衡校核，可以减轻转子轴的重量。

其中，在本实施例中，冷却油从外部通过第二轴体12内的轴体输入通道125注入至进油管21内，在转子轴高速旋转时，进油管21内的冷却油在离心力的作用下从出油孔210飞溅进入至冷却流道10的流道入口 101，并流经流道主体102和流道出口103，最终从排出孔126排出至转子轴以外，其中，轴体1用于传导热量，在冷却油流经冷却流道10的时候，能够实现降温散热的作用。其中，在轴体1内设置有套管22与进油管21之间形成空腔20，这样可以将进油管21与冷却流道10分离，由于流经进油管21的冷却油与流经冷却流道10的冷却油之间具有温度差，因此通过空腔20将进油管21和冷却流道10隔离可以避免位于冷却流道10中温度较高的冷却油与进油管21接触，导致进油管21内的冷却油温度升高，影响冷却效果。且通过空腔20的设置可以减少冷却流道10的宽度，并使得冷却流道10中的各部分截面面积相同，实现加快冷却油的流动，使得冷却油能够在流道内保持均匀的流速，加快冷却油的循环，并减少冷却油的用量，保证冷却效果。

实施例2：

本实施例公开了一种转子，如图7和8所示，其包括转子铁芯3和实施例1中的转子轴，其中转子铁芯3内设有磁钢30，磁钢30在作业时发热，转子铁芯3安装在转子轴上，磁钢30的热量传递至转子轴上，并通过在冷却流道10内流动的冷却油将热量带走从而实现散热效果。

其中，在本实施例中，由于在转子轴内设置有隔开进油管21和轴体 1的空腔20，因此相对于现有的转子轴，本转子轴的直径增大，从而使得转子铁芯3与转子轴的安装配合孔的孔径增大，转子铁芯3仅保留磁钢30所必须的部分，因此转子铁芯3的重量减少，且在磁钢30和转子轴之间也无需设置减重孔，从而避免了减重孔影响阻断热传导路径，影响散热效果。另外，由于转子轴的直径增大，使得冷却流道10与磁钢30 之间的距离缩短，从而使得热传导路径变小，冷却效果更好。

以上的仅是本申请的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本申请原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种转子轴，包括具有安装腔(15)的轴体(1)和安装在所述安装腔(15)中的冷却机构(2)，其特征在于：

所述冷却机构(2)包括进油管(21)和套在所述进油管(21)上的套管(22)，所述套管(22)与所述进油管(21)之间形成有空腔(20)；

所述轴体(1)的一端具有与所述进油管(21)的进油口(211)连通的轴体输入通道(125)；所述套管(22)与所述安装腔(15)的内表面之间形成冷却流道(10)，所述冷却流道(10)与所述进油管(21)的出油孔(210)连通；

所述安装腔(15)的腔壁上设置有与所述冷却流道(10)连通的排出孔(126)，在沿着所述轴体的轴向上，所述排出孔(126)与所述进油口(211)之间的距离小于所述排出孔(126)与所述出油孔(210)之间的距离。

2.根据权利要求1所述的一种转子轴，其特征在于，所述轴体(1)包括第一轴体(11)、第二轴体(12)和中心部(13)，所述中心部(13)的两端分别连接所述第一轴体(11)和所述第二轴体(12)；

所述安装腔(15)形成在所述第一轴体(11)、所述第二轴体(12)和所述中心部(13)安装腔(15)之间；

所述轴体输入通道(125)设置在所述第二轴体(12)内。

3.根据权利要求2所述的一种转子轴，其特征在于，所述出油孔(210)设置在所述进油管(21)靠近所述第一轴体(11)的一侧。

4.根据权利要求2所述的一种转子轴，其特征在于，所述排出孔(126)设置在所述第二轴体(12)上。

5.根据权利要求2所述的一种转子轴，其特征在于，所述第一轴体(11)包括沿径向凸起的第一轴肩(111)，所述第一轴肩(111)连接有沿轴向延伸的第一搭接部(112)，所述第一轴肩(111)与所述第一搭接部(112)之间形成第一定位口(113)，所述第二轴体(12)包括沿径向凸起的第二轴肩(121)，所述第二轴肩(121)连接有沿轴向延伸的第二搭接部(122)，所述第二轴肩(121)和所述第二搭接部(122)之间形成第二定位口(123)，所述中心部(13)的两端分别处于在所述第一定位口(113)和所述第二定位口(123)中，并且所述中心部(13)的两端分别与所述第一轴体(11)和所述第二轴体(12)固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种转子轴，其特征在于，所述第一轴肩(111)和所述第二轴肩(121)分别具有动平衡校核部(14)。

7.根据权利要求6所述的一种转子轴，其特征在于，所述动平衡校核部(14)上设置有至少一个去重孔。

8.根据权利要求2所述的一种转子轴，其特征在于，所述套管(22)包括与所述冷却机构(2)固定连接的第一连接端头(221)和第二连接端头(223)以及连接在所述第一连接端头(221)和第二连接端头(223)之间并向径向凸起的主体部(222)，所述空腔(20)形成在所述主体部(222)与所述冷却机构(2)之间。

9.根据权利要求1所述的一种转子轴，其特征在于，所述冷却流道(10)沿着所述轴体(1)径向的截面呈环形，在沿着所述轴体(1)的轴向上，所述冷却流道(10)上的任意两点处的外径与内径的差相等。

10.一种转子结构，其特征在于，包括转子铁芯(3)和权利要求1-9任一项所述的转子轴，所述转子铁芯(3)安装在所述轴体(1)上。

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