CN217582562U - 一种实心式转子结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种实心式转子结构，属于电机的技术领域。其包括主轴，所述主轴上套设有导磁支撑件，所述导磁支撑件外套设有实心磁铁环，所述实心磁铁环外套设有与导磁支撑件相配合的保护套，所述导磁支撑件与保护套之间形成有用于容纳实心磁铁环的空腔。本实用新型具有运行稳定性高、方便生产和制备、节约制备成本的优点。

Description

一种实心式转子结构

技术领域

本实用新型涉及一种实心式转子结构，属于电机的技术领域。

背景技术

随着现代透平机械的发展，气浮轴承和电磁轴承的投入使用，透平机械有了能达到高转速的前提条件，用户也对效率提出更高要求。目前，为满足电机设计中对转速的过高要求，对转子结构通常采用实心式的磁铁设计。

现有技术中，高转速的空压机通常使用气体浮轴承，这种轴承对轴的外径有一定要求，但实心式的磁铁结构通常会导致轴的尺寸较小，为满足这种气体悬浮轴承对轴外径的要求，实心式磁铁往往会浪费过多的材料来满足机器的稳定运行，而增大实心式磁铁的厚度又会导致其在高速转动下磁铁中央受到的应力大增，致使其在运行中容易发生碎裂。同时，因磁铁实心导致转子外径过小时，定子的内径也会相应变小，这就导致各个元件的尺寸过小，生产加工难度也相应增大。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种实心式转子结构。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种实心式转子结构，包括主轴，所述主轴上套设有导磁支撑件，所述导磁支撑件外套设有实心磁铁环，所述实心磁铁环外套设有与导磁支撑件相配合的保护套，所述导磁支撑件与保护套之间形成有用于容纳实心磁铁环的空腔。

进一步的，所述主轴上设置有叶轮，所述叶轮位于主轴伸出保护套的端部。

进一步的，所述叶轮的数量为两个，两个所述叶轮分别设置在主轴伸出保护套的两端。

进一步的，所述实心磁铁环由至少两个弧形磁铁环拼接组成。

进一步的，所述保护套包括安装部和护套部，所述安装部套设于主轴外周，所述护套部的一端固定连接于安装部的外周，所述护套部与主轴之间形成容纳导磁支撑件的空间。

进一步的，所述导磁支撑件包括支撑部和连接部，用于容纳所述实心磁铁环的空腔开设于支撑部上，所述连接部固定连接于支撑部远离安装部的一端。

进一步的，两个所述叶轮分别连接于安装部和连接部远离实心磁铁环的一端。

本实用新型的有益效果是：

1）通过在主轴外设置导磁支撑件和保护套，由导磁支撑件和保护套之间形成用于放置实心磁铁环的空腔，从而在确保电机性能的情况下，减少实心磁铁环的用料、减小实心磁铁环的厚度、增大转子的外径，这样既有利于节约制备成本、改善实心磁铁环中央受到应力，提高实心磁铁环在设备运行中的稳定性，又有利于增大定子的内径，方便定子在装配时有足够的空间，方便各元件的批量生产。

2）通过在实心磁铁环与主轴之间设置导磁支撑件，在增大转子外径的同时，导磁支撑件能够为实心磁铁环提供稳定支撑，且导磁支撑件有利于增大其抗拉伸力，有利于改善转子在高转速下运转的稳定性。

3）通过将实心磁铁环分块设计，使其由两个或多个弧形磁铁拼接形成，有利于分散实心磁铁环中央在高速转动中所受到的应力，避免实心磁铁环在高转速下运转而断裂的情况出现。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的剖视图。

图3为本实用新型另一方向的剖视图。

图4为本实用新型模态计算的Campbell图。

图5为本实用新型模态计算某一频率的模态振型图。

图6为本实用新型模态计算另一频率的模态振型图。

图7为本实用新型保护套的应力图。

图8为本实用新型实心磁铁环的应力图。

图中，1、主轴；2、导磁支撑件；21、支撑部；22、连接部；3、实心磁铁环；4、保护套；41、安装部；42、护套部；5、叶轮。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1和图2所示，本实用新型提供一种技术方案：一种实心式转子结构，包括主轴1，在主轴1上套设有导磁支撑件2，该导磁支撑件2用于支撑和固定实心磁铁环3，同时实现增大转子外径的目的，导磁支撑件2由导磁材料制成。在导磁支撑件2外套设有实心磁铁环3，在实心磁铁环3外套设有与导磁支撑件2相配合的保护套4，这里的相配合是指保护套4的内径与导磁支撑件2最外缘的外径一致，在导磁支撑件2的外表面上开设有用于容纳和放置实心磁铁环3的凹槽，在将保护套4安装在导磁支撑件2的外周之后，由导磁支撑件2与保护套4之间围成的凹槽作为用于容纳实心磁铁环3的空腔。

如图1和图2所示，本实施例的保护套4包括安装部41和护套部42，其中，安装部41直接套设于主轴1的外周，用于实现护套部42与主轴1之间的安装与连接，护套部42的一端固定连接于安装部41的外周，使护套部42与主轴1之间形成有容纳导磁支撑件2的空间。本实施例的导磁支撑件2包括支撑部21和连接部22，其中，用于容纳实心磁铁环3的空腔开设于支撑部21上，即支撑部21为放置实心磁铁环3、且外部套设有保护套4的部分。连接部22则固定连接于支撑部21远离安装部41的一端，即主轴1上所套设的结构由左到右依次为：安装部41、支撑部21和护套部42、连接部22，其中，护套部42套设在支撑部21的外周。

如图2和图3所示，实心磁铁环3嵌设在支撑部21与护套部42之间的空腔内，为提高其稳定性，本实施例的实心磁铁环3由两个弧形磁铁环拼接组成，即两个弧度为180°的磁铁环拼接组成实心磁铁环3，在其他实施例中，实心磁铁环3也可以由三个、四个或者更多弧形磁铁环拼接形成。在主轴1上还设置有两个叶轮5，两个叶轮5分别位于主轴1伸出保护套4的两端，在本实施例中，一个叶轮5设置在连接部22的右端，另一个叶轮5设置在安装部41的左端。

本实施例的实心式转子结构在使用前，先将导磁支撑件2套设在主轴1上，然后向凹槽内嵌入实心磁铁环3，再将保护套4套设在实心磁铁环3的外周，从而将实心磁铁环3固定在保护套4与导磁支撑件2之间，将叶轮5安装在转子的两端，即完成对实心式转子结构的安装。

以某项目的空压机为例，模拟验证本实施例的转子结构的运行情况，机组的转速为120000RPM，功率在10kw。模态计算结果的提取基于两个准则：

第一：由于转子在径向方向是对称的，所以提取模态时径向考虑一个方向即可表征转子的动力学特性，另一个对称方向的模态可忽略。

第二：模态提取一般考虑正进动模态。转子在启动过程中，考虑单一激发频率，即存在一定不平衡，激发频率为转频fn，不考虑其他情况，比如转静子碰摩、气动交叉耦合刚度的影响等。

如图4、图5和图6所示，通过Campbell图与模态振型可知，本实施例的转子在120000rpm转速下正常运转，没有发生共振，且有安全裕度，满足长期运行要求。

如图7和图8所示，实心磁铁环3和保护套4在高速旋转下的应力计算显示，实心磁铁环3和保护套4的应力均没有超出其材料的许用应力。通过上述计算可以确定，本实施例的转子结构在相关应用中运行有效，满足运转条件。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种实心式转子结构，其特征在于：包括主轴(1)，所述主轴(1)上套设有导磁支撑件(2)，所述导磁支撑件(2)外套设有实心磁铁环(3)，所述实心磁铁环(3)外套设有与导磁支撑件(2)相配合的保护套(4)，所述导磁支撑件(2)与保护套(4)之间形成有用于容纳实心磁铁环(3)的空腔。

2.根据权利要求1所述的一种实心式转子结构，其特征在于：所述主轴(1)上设置有叶轮(5)，所述叶轮(5)位于主轴(1)伸出保护套(4)的端部。

3.根据权利要求2所述的一种实心式转子结构，其特征在于：所述叶轮(5)的数量为两个，两个所述叶轮(5)分别设置在主轴(1)伸出保护套(4)的两端。

4.根据权利要求1所述的一种实心式转子结构，其特征在于：所述实心磁铁环(3)由至少两个弧形磁铁环拼接组成。

5.根据权利要求3所述的一种实心式转子结构，其特征在于：所述保护套(4)包括安装部(41)和护套部(42)，所述安装部(41)套设于主轴(1)外周，所述护套部(42)的一端固定连接于安装部(41)的外周，所述护套部(42)与主轴(1)之间形成容纳导磁支撑件(2)的空间。

6.根据权利要求5所述的一种实心式转子结构，其特征在于：所述导磁支撑件(2)包括支撑部(21)和连接部(22)，用于容纳所述实心磁铁环(3)的空腔开设于支撑部(21)上，所述连接部(22)固定连接于支撑部(21)远离安装部(41)的一端。

7.根据权利要求6所述的一种实心式转子结构，其特征在于：两个所述叶轮(5)分别连接于安装部(41)和连接部(22)远离实心磁铁环(3)的一端。

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