CN218829477U - 转子及电机 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种转子及电机，该转子用于电机，所述转子包括：转子铁芯，具有外侧壁，所述外侧壁设有多个间隔布置的凹陷部，沿所述转子铁芯的轴向方向，所述凹陷部贯穿所述外侧壁，其中，所述凹陷部的延伸方向相对所述轴向方向具有预设倾斜角度，以使所述转子铁芯转动时，沿所述轴向方向，所述凹陷部能够将流体从所述转子铁芯一侧导向另一侧。该转子及电机能够在不额外占用电机空间的同时具有较好的散热效果，避免电机因自身温度过高导致的性能下降、寿命缩短的问题。

Description

转子及电机

技术领域

本申请涉及电机技术领域，尤其涉及一种转子及电机。

背景技术

电机运转精度高，速度可调可控，是将电压信号转化为转矩和转速的一种驱动装置。电机在实际使用场合长时间运行会产生大量热量，而热量会影响电机的工作性能，尤其会对编码器造成较大影响,使其精度降低。目前的伺服电机主要是依靠自然风冷进行散热,而且因为伺服电机的应用场合限制，导致其安装位置空间狭小、外部空气流动差，当外部空气流动不足时,伺服电机产生的热量无法及时向外传导,热量集聚在伺服电机上，对编码器造成较大影响，影响伺服电机的精度,降低了伺服电机的使用寿命。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种转子及电机，在不额外占用电机空间的同时具有较好的散热效果，避免电机因自身温度过高导致的性能下降、寿命缩短的问题。

为此，第一方面，本申请实施例提供了一种转子，用于电机，所述转子包括：

转子铁芯，具有外侧壁，所述外侧壁设有多个间隔布置的凹陷部，沿所述转子铁芯的轴向方向，所述凹陷部贯穿所述外侧壁，

其中，所述凹陷部的延伸方向相对所述轴向方向具有预设倾斜角度，以使所述转子铁芯转动时，沿所述轴向方向，所述凹陷部能够将流体从所述转子铁芯的一侧导向另一侧。

在一种可能的实现方式中，沿所述延伸方向，任一横截面的所述凹陷部形貌相同，

所述凹陷部为相对所述转子铁芯的轴线向内凹陷的第一凹槽，所述第一凹槽具有预设最大深度。

在一种可能的实现方式中，所述预设最大深度不大于1.5mm。

在一种可能的实现方式中，所述第一凹槽为弧形槽，沿所述轴向方向，所述凹陷部在所述外侧壁两端位置分别形成第一凹陷轨迹和第二凹陷轨迹，所述第一凹陷轨迹具有第一轴心，所述第二凹陷轨迹具有第二轴心，

所述第一轴心和所述第二轴心之间的连线与所述转子铁芯的轴线之间的夹角为所述预设倾斜角度，所述预设倾斜角度不大于30°。

在一种可能的实现方式中，所述预设倾斜角度的范围在20°-28°之间。

在一种可能的实现方式中，所述外侧壁设有多个间隔布置的第二凹槽，所述第二凹槽沿所述轴向方向贯穿所述外侧壁，所述第二凹槽和所述凹陷部交错布置。

在一种可能的实现方式中，沿所述外侧壁的周向，所述凹陷部的边缘与相邻的所述第二凹槽的边缘之间的最小距离大于5mm。

在一种可能的实现方式中，所述转子铁芯还设有周向布置的多个贯通孔，沿所述转子铁芯的径向方向，所述贯通孔与所述第二凹槽相对，

所述贯通孔与相邻的所述凹陷部之间的最小厚度不小于10mm。

第二方面，本申请实施例提供了一种电机，包括：

壳体，具有内腔，所述壳体包括第一端盖和第二端盖，所述第一端盖设有与所述内腔连通的进风口，所述第二端盖设有与所述内腔连通的出风口；

驱动总成，设置于所述内腔，所述驱动总成包括转子轴；以及

如上述中所描述的转子，转子套设于转子轴的外周侧。

在一种可能的实现方式中，所述进风口和所述出风口分别设置为多个，沿所述轴向方向，所述进风口和所述出风口分别位于所述转子的两侧，

所述进风口的轴线与所述转子的轴线平行，所述出风口的轴线与转子的轴线之间具有预设夹角。

在一种可能的实现方式中，所述预设夹角的范围在30°-60°之间。

在一种可能的实现方式中，所述转子和所述第一端盖之间的所述内腔的流体具有第一压力p1，所述转子和所述第二端盖之间的所述内腔的流体具有第二压力p2，所述凹陷部的所述预设倾斜角度和预设最大深度根据以下公式计算得到：

W＝(p2-p1)/ρ+(c22-c12)/2；

EK＝mv2/2；

其中，W为所述转子的总动能，ρ为流体密度，c1为第一温度下流体在所述出风口的绝对速度，c2为第二温度下流体在所述出风口的绝对速度，所述第二温度大于所述第一温度，EK为动能的改变量，m为所述转子的质量，v为所述转子的旋转速度。

在一种可能的实现方式中，还包括防尘网，所述防尘网分别设置于对应所述进风口和所述出风口的位置。

根据本申请实施例提供的转子及电机，该转子通过在转子铁芯的外侧壁设置多个具有预设倾斜角度的凹陷部，以使多个凹陷部在转子的外侧壁组合形成螺旋的扇形斜槽结构。从而使得转子在电机中工作时，转子转动时，能够使得转子铁芯周围形成局部的真空，将转子铁芯周围的空气吸入凹陷部内，产生空气流动的效果。并且，所设置的凹陷部能够使得气流的方向与轴向方向平行，以使能够沿轴向方向流入流出转子铁芯。因此，通过在转子铁芯设置的凹陷部，能够在不额外占用电机空间的同时具有较好的散热效果，避免电机因自身温度过高导致的性能下降、寿命缩短的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。另外，在附图中，相同的部件使用相同的附图标记，且附图并未按照实际的比例绘制。

图1示出本申请实施例提供的一种电机的剖面主视图，其中，箭头H所指方向为轴向方向；

图2示出本申请实施例提供的一种转子结构示意图；

图3示出本申请实施例提供的一种电机中第二端盖结构示意图；

图4示出本申请实施例提供的一种电机中第一端盖结构示意图；

图5示出本申请实施例提供的一种电机中空气流动方向示意图。

附图标记说明：

100、电机；1、第二端盖；11、出风口；111、出风通道；2、第一端盖；21、进风口；211、进风通道；3、内腔；4、驱动总成；41、转子轴；42、转子；42a、转子铁芯；421、凹陷部；422、第二凹槽；423、贯通孔；5、防尘网。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1示出本申请实施例提供的一种电机的剖面主视图，其中，箭头H所指方向为轴向方向。图2示出本申请实施例提供的一种转子结构示意图。

参见图1和图2，本申请实施例提供一种电机，电机100例如可以为伺服电机，后面不再单独强调。伺服电机是指在伺服系统中控制机械原件运动的发动机，是一种辅助马达间接变速装置，其应用领域可以包括机器人、马达等中，其具体应用场景在此不做具体限定。

本申请还提供一种转子，电机100包括壳体，具有内腔3，壳体包括相连的第一端盖2和第二端盖1，沿轴向方向H布置的第一端盖2和第二端盖1可拆卸连接，两者连接后形成内腔3。内腔3用于设置驱动总成4，驱动总成4包括转子轴41，转子轴41上设有同轴心的转子42，转子42套设于转子轴41的外周侧。可以理解的是，驱动总成4还包括与转子42配合的定子等其他配合部件，在此不做详细说明。

第一端盖2设有与内腔3连通的进风口21，第二端盖1设有与内腔3连通的出风口11，转子42包括转子铁芯42a，具有外侧壁，外侧壁设有多个间隔布置的凹陷部421，沿转子铁芯42a的轴向方向H，凹陷部421贯穿外侧壁。以通过在转子42设置的凹陷部421以及分别在第一端盖2和第二端盖1设置的对应凹陷部421的进风口21和出风口11，以用于对电机100的内部实现散热，无需额外在电机100中设置相应的散热装置，不会额外占用空间。

其中，对于在转子铁芯42a的外侧壁设置的多个凹陷部421中，凹陷部421的延伸方向相对轴向方向H具有预设倾斜角度，以使转子铁芯42a转动时，沿轴向方向H，凹陷部421能够将流体从转子铁芯42a的一侧导向另一侧。通过在转子铁芯42a的外侧壁设置多个具有预设倾斜角度的凹陷部421，以使多个凹陷部421在转子42的外侧壁组合形成螺旋的扇形斜槽结构。从而使得转子42在电机100中工作时，转子42转动时，能够使得转子铁芯42a周围形成局部的真空，将转子铁芯42a周围的空气吸入凹陷部421内，产生空气流动的效果。并且，所设置的凹陷部421能够使得气流的方向与轴向方向H平行，以使能够沿轴向方向H流入流出转子铁芯42a。因此，通过在转子铁芯42a设置的凹陷部421，能够在不额外占用电机100空间的同时具有较好的散热效果，避免电机100因自身温度过高导致的性能下降、寿命缩短的问题。

在一可选实施例中，参见图2，沿延伸方向，任一横截面的凹陷部421形貌相同，凹陷部421为相对转子铁芯42a的轴线向内凹陷的第一凹槽，第一凹槽具有预设最大深度。即，沿凹陷部421的延伸方向，各横截面的凹陷部421所形成的凹陷轨迹的形状、大小相同，各部分相对转子铁芯42a凹陷的最大深度相同。通过此种设计，以用于限制凹陷部421相对转子铁芯42a凹陷的深度，以确保通过所设置的凹陷部421能够使转子铁芯42a转动时，凹陷部421随之转动能够形成涡流，从而实现电机100内部的空气流动，配合以两侧设置的进气口和出气口，从而实现对电机100内部的散热。

可以理解的是，流体可以为空气，也可以为其他能够流动的气体或液体，在此不做具体限定。本申请实施例中，流体指空气，后续不再单独强调。

可选的，预设最大深度不大于1.5mm。可以理解的是，该设置的预设最大深度为一种优选的实施方式，在对应不同型号规格的电机100以及进出口位置、大小等情况下，所设置的预设最大深度也会随之调整，在此不做具体限定。

在一可选实施例中，第一凹槽为弧形槽，沿轴向方向H，凹陷部421在外侧壁两端位置分别形成第一凹陷轨迹和第二凹陷轨迹，第一凹陷轨迹具有第一轴心，第二凹陷轨迹具有第二轴心，第一轴心和第二轴心之间的连线与转子铁芯42a的轴线之间的夹角为预设倾斜角度。以使所设置的第一凹槽设置为在外侧壁相对轴向方向H倾斜一定角度的斜槽，多个斜槽在外侧壁形成螺旋的槽，以使转子铁芯42a在转动时，多个斜槽的转动使转子铁芯42a周围形成真空，而周围的空气能够形成涡流，从而实现散热效果。

可以理解的是，对于所设置的第一凹槽，也可以设置为方形槽、椭圆形槽等形状，只要能够满足上述中提及到的倾斜角度和深度的要求即可，在此不做具体限定。

可选的，预设倾斜角度不大于30°。优选的，预设倾斜角度范围在20°-28°。本申请实施例中将预设倾斜角度设置为25°，在此不做具体限定。

下面结合附图进一步详细说明本申请实施例提供的转子的具体结构。

参见图2，本申请实施例提供一种转子，在设置的圆柱形的转子铁芯42a的基础上，其外侧壁设有多个间隔布置的第二凹槽422，第二凹槽422沿轴向方向H贯穿外侧壁，第二凹槽422和凹陷部421交错布置。其中，第二凹陷作为转子42上设置的过气孔，在将转子铁芯42a的外侧壁设置凹陷部421时，需要将设置的凹陷部421与第二凹陷作避位设计，避免与第二凹陷产生干涉，两者之间间隔一定的距离。

可选的，沿外侧壁的周向，凹陷部421的边缘与相邻的第二凹槽422的边缘之间的最小距离大于5mm。

在一可选实施例中，转子铁芯42a还设有周向布置的多个贯通孔423，沿转子铁芯42a的径向方向，贯通孔423与第二凹槽422相对。贯通孔423用于设置定子，在此不做详细说明。

其中，在设置多个凹陷部421时，为了避免所设置的凹陷部421与贯通孔423之间的距离太近，而导致转子铁芯42a的局部较为薄弱，进而影响转子铁芯42a自身的强度，故，贯通孔423与相邻的凹陷部421之间的最小厚度不小于10mm。可以理解的是，对于不同型号规格的电机100，其所设置的转子铁芯42a也会有所不同，根据不同的需求，所设置的最小厚度也会有所不同，可以根据实际情况适应性调整，在此不做具体限定。

可选的，对于在转子铁芯42a上所设置的凹陷部421的数量，可以根据凹陷部421的最大深度、倾斜角度以及电机100的型号等实际情况进行适应性选择，在此不做具体限定。本申请实施例中，凹陷部421的数量为10个。

在电机100上通过在转子42设置凹陷部421再配合以进风口21和出风口11，从而能够实现四电机100内部的散热，避免编码器损坏。而其中转子42所设置的凹陷部421，可以根据上述中的限定再结合电机100具体的型号进行适应性匹配，在此不做详细说明。或者，转子42上所设置的凹陷部421也可以根据计算得到，具体如下：

在一具体实施例中，参见图3至图5，转子42和第一端盖2之间的内腔3的流体具有第一压力p1，转子42和第二端盖1之间的内腔3的流体具有第二压力p2，凹陷部421的预设倾斜角度和预设最大深度根据以下公式计算得到：

W＝(p2-p1)/ρ+(c22-c12)/2；

EK＝mv2/2；

其中，W为转子总动能，ρ为流体密度，c1为第一温度下流体在出风口11的绝对速度，c2为第二温度下流体在出风口11的绝对速度，第二温度大于第一温度，EK为动能的改变量，m为转子42的质量，v为转子42旋转速度。

可选的，第一温度和第二温度为电机100在两个不同温度下，以获得两者的温差下的对应测量值，例如，第二温度可以为60°，第一温度可以为40°，在此不做详细说明。

可以理解的是，可以基于伯努利原理以及欧拉方程作为理论基础，可以获得上述中的计算公式，其详细推导过程在此不再详细说明。并根据能量守恒定律，使W＝EK，以获得转子铁芯42a的质量，从而根据质量的变化再结合实际情况设计所排布的凹陷部421的数量和凹陷部421的深度、形状等，在此不做详细说明。

而对于凹陷部421所设置的倾斜角度，可以参考电风扇的工作原理作为理论基础，再结合电机100的具体情况进行适应性选择，其具体推导过程以及选择过程在此不做详细说明。

无论采用上述中的何种方式获得具有凹陷部421的转子42，在将转子42设置于电机100的内腔3时，第一端盖2和第二端盖1中对应设置的进风口21和出风口11的具体布置形式也会进行适应性调整。

在一可选实施例中，进风口21和出风口11分别设置为多个，沿轴向方向H，进风口21和所出风口11分别位于转子42的两侧，进风口21的轴线与转子42的轴线平行，出风口11的轴线与转子42的轴线之间具有预设夹角。以通过设置的进风口21和出风口11能够配合转子42的凹陷部421，在凹陷部421的转动使空气流动的过程中，进风口21和出风口11的设置能够保证进出风的风速等较快，以保证较好的散热效果。

可选的，预设夹角的范围在30°-60°之间。优选的，出风口11的预设夹角为45°。

可以理解的是，设置于第一端盖2和第二端盖1中的进风口21和出风口11的数量可以相同，也可以不同，在此不做具体限定。

在一可选实施例中，可以利用欧拉方程根据转子42设置的凹陷部421对应计算对应的进出风量，再根据进出风量的大小适应性选择合适直径、合适数量的进风口21和出风口11。或者，在此基础上，再结合所选择的电机100的功率，适应性增加或删减风口数。优选的，进风口21数量为6个，出风口11数量为10个。

可选的，以转子铁芯42a的轴线为中心，多个进风口21围合成的最大直径为第一直径，多个出风口11的围合成最小直径为第二直径，第二直径大于第一直径，且进风口21的第一直径与多个凹陷部421围合的最小直径匹配或接近，在此不做具体限定。

在一可选实施例中，进风口21在第一端盖2形成沿轴向方向H延伸的进风通道211，出风口11在第二端盖1形成相对轴向方向H向外倾斜预设夹角的出风通道111。进风通道211和出风通道111中各位置的直径可以相同，也可以不同，其最小直径处分别作为进风口21和出风口11，在此不做具体限定。

可选的，还包括防尘网5，防尘网5分别设置于对应进风口21和出风口11的位置。即防尘网5可以设置于对应的进风通道211和出风通道111内，也可以设置于其外，只要能够起到防尘过滤的作用即可，在此不做具体限定。可以理解的是，也可以设置成其他能够具有防尘过滤效果的结构，不限于防尘网5。或者，可以直接在第一端盖2和第二端盖1的外部设置防尘过滤网，以达到防尘防水的目的，在此不做详细说明。

需要说明的是，本申请实施例提供的转子42及电机100不限于应用于工业机器人、航天领域中，也可以应用于其他需要设置传动精度稿、速比大、体积小、结构简单的场景中，例如精密设备制造等领域，不再赘述。

应当指出，在说明书中提到的“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”、“一些实施例”等表示所述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但未必每个实施例都包括该特定特征、结构或特性。此外，这样的短语未必是指同一实施例。此外，在结合实施例描述特定特征、结构或特性时，结合明确或未明确描述的其他实施例实现这样的特征、结构或特性处于本领域技术人员的知识范围之内。

应当容易地理解，应当按照最宽的方式解释本公开中的“在……上”、“在……以上”和“在……之上”，以使得“在……上”不仅意味着“直接处于某物上”，还包括“在某物上”且其间具有中间特征或层的含义，并且“在……以上”或者“在……之上”不仅包括“在某物以上”或“之上”的含义，还可以包括“在某物以上”或“之上”且其间没有中间特征或层(即，直接处于某物上)的含义。

此外，文中为了便于说明可以使用空间相对术语，例如，“下面”、“以下”、“下方”、“以上”、“上方”等，以描述一个元件或特征相对于其他元件或特征的如图所示的关系。空间相对术语意在包含除了附图所示的取向之外的处于使用或操作中的器件的不同取向。装置可以具有其他取向(旋转90度或者处于其他取向上)，并且文中使用的空间相对描述词可以同样被相应地解释。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (13)

1.一种转子，用于电机，其特征在于，所述转子包括：

转子铁芯，具有外侧壁，所述外侧壁设有多个间隔布置的凹陷部，沿所述转子铁芯的轴向方向，所述凹陷部贯穿所述外侧壁，

其中，所述凹陷部的延伸方向相对所述轴向方向具有预设倾斜角度，以使所述转子铁芯转动时，沿所述轴向方向，所述凹陷部能够将流体从所述转子铁芯的一侧导向另一侧。

2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，沿所述延伸方向，任一横截面的所述凹陷部形貌相同，

所述凹陷部为相对所述转子铁芯的轴线向内凹陷的第一凹槽，所述第一凹槽具有预设最大深度。

3.根据权利要求2所述的转子，其特征在于，所述预设最大深度不大于1.5mm。

4.根据权利要求2所述的转子，其特征在于，所述第一凹槽为弧形槽，沿所述轴向方向，所述凹陷部在所述外侧壁两端位置分别形成第一凹陷轨迹和第二凹陷轨迹，所述第一凹陷轨迹具有第一轴心，所述第二凹陷轨迹具有第二轴心，

所述第一轴心和所述第二轴心之间的连线与所述转子铁芯的轴线之间的夹角为所述预设倾斜角度，所述预设倾斜角度不大于30°。

5.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述预设倾斜角度的范围在20°-28°之间。

6.根据权利要求1-5任一项所述的转子，其特征在于，所述外侧壁设有多个间隔布置的第二凹槽，所述第二凹槽沿所述轴向方向贯穿所述外侧壁，所述第二凹槽和所述凹陷部交错布置。

7.根据权利要求6所述的转子，其特征在于，沿所述外侧壁的周向，所述凹陷部的边缘与相邻的所述第二凹槽的边缘之间的最小距离大于5mm。

8.根据权利要求6所述的转子，其特征在于，所述转子铁芯还设有周向布置的多个贯通孔，沿所述转子铁芯的径向方向，所述贯通孔与所述第二凹槽相对，

所述贯通孔与相邻的所述凹陷部之间的最小厚度不小于10mm。

9.一种电机，其特征在于，包括：

壳体，具有内腔，所述壳体包括第一端盖和第二端盖，所述第一端盖设有与所述内腔连通的进风口，所述第二端盖设有与所述内腔连通的出风口；

驱动总成，设置于所述内腔，所述驱动总成包括转子轴；以及

如权利要求1-8任一项所述的转子，所述转子套设于所述转子轴的外周侧。

10.根据权利要求9所述的电机，其特征在于，所述进风口和所述出风口分别设置为多个，沿所述轴向方向，所述进风口和所述出风口分别位于所述转子的两侧，

所述进风口的轴线与所述转子的轴线平行，所述出风口的轴线与转子的轴线之间具有预设夹角。

11.根据权利要求10所述的电机，其特征在于，所述预设夹角的范围在30°-60°之间。

12.根据权利要求10所述的电机，其特征在于，所述转子和所述第一端盖之间的所述内腔的流体具有第一压力p1，所述转子和所述第二端盖之间的所述内腔的流体具有第二压力p2，所述凹陷部的所述预设倾斜角度和预设最大深度根据以下公式计算得到：

W＝(p2-p1)/ρ+(c22-c12)/2；

EK＝mv2/2；

其中，W为所述转子的总动能，ρ为流体密度，c1为第一温度下流体在所述出风口的绝对速度，c2为第二温度下流体在所述出风口的绝对速度，所述第二温度大于所述第一温度，EK为动能的改变量，m为所述转子的质量，v为所述转子的旋转速度。

13.根据权利要求10所述的电机，其特征在于，还包括防尘网，所述防尘网分别设置于对应所述进风口和所述出风口的位置。

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