CN219322168U - 转子、电机及空气压缩机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种转子、电机及空气压缩机，包括第一轴段、第二轴段、永磁体和护套，通过护套将第一轴段、第二轴段与永磁体固定连接在一起，永磁体位于第一轴段与第二轴段之间，在第一轴段内设有沿第一轴段轴向设置的第一通道和沿第一轴段径向设置的第二通道，并在第二轴段内设有沿第二轴段轴向设置的第三通道和沿第二轴段径向设置的第四通道，当转子高速旋转时，由于离心力的作用和叶轮的吸气侧的低压抽吸作用，在第一轴段一侧低温气体依次经过第一通道和第二通道；在第二轴段一侧低温气体依次经过第三通道和第四通道，从而有效降低转子的温度，具有较佳的散热效果，适用于高转速电机，提高电机的性能与可靠性。

Description

转子、电机及空气压缩机

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，尤其是涉及一种转子、电机及空气压缩机。

背景技术

相关技术中，高转速电机的转子通常采用空气轴承进行支撑，由于转子转速较高，其表面与空气剧烈摩擦，会产生一定的热量，导致轴承和转子之间存在较大的温升，影响电机的性能与可靠性。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种转子，能够具有高效的降温效果，保证转子运行的可靠性。

本实用新型还提供包括上述转子的电机及空气压缩机。

根据本实用新型的第一方面实施例的转子，包括第一轴段、第二轴段、永磁体和护套，所述第一轴段内设有相连通的第一通道和第二通道，所述第一通道沿所述第一轴段的轴向设置，所述第二通道沿所述第一轴段的径向设置；所述第二轴段内设有相连通的第三通道和第四通道，所述第三通道沿所述第二轴段的轴向设置，所述第四通道沿所述第二轴段的径向设置；所述永磁体设于所述第一轴段与所述第二轴段之间；所述护套套设于所述永磁体的外周壁，且所述护套的两端分别套接于所述第一轴段和所述第二轴段的端部；其中，所述第一轴段远离所述护套的一端设有与所述第一通道连通的第一入口，所述第一轴段的外周壁设有与所述第二通道连通的第一出口；所述第二轴段远离所述护套的一端设有与所述第三通道连通的第二入口，所述第二轴段的外周壁设有与所述第四通道连通的第二出口，所述护套位于所述第一出口与所述第二出口之间。

根据本实用新型实施例的转子，至少具有如下有益效果：

通过护套将第一轴段、第二轴段与永磁体固定连接在一起，使永磁体位于第一轴段与第二轴段之间，第一轴段和第二轴段用于连接叶轮，在第一轴段内设有沿第一轴段轴向设置的第一通道和沿第一轴段径向设置的第二通道，并在第二轴段内设有沿第二轴段轴向设置的第三通道和沿第二轴段径向设置的第四通道，当转子高速旋转时，由于离心力的作用和叶轮的吸气侧的低压抽吸作用，在第一轴段一侧低温气体从第一入口进入并依次经过第一通道和第二通道后从第一出口排出，对第一轴段进行散热；在第二轴段一侧低温气体从第二入口进入并依次经过第三通道和第四通道后从第二出口排出，对第二轴段进行散热，从而有效降低转子的温度，具有较佳的散热效果，适用于高转速电机，提高电机的性能与可靠性。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一轴段包括相连接的第一轴颈和第一轴肩，所述第二轴段包括相连接的第二轴颈和第二轴肩，所述护套的两端分别套接于所述第一轴肩和所述第二轴肩，所述第二通道设于所述第一轴肩，所述第四通道设于所述第二轴肩。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一通道至少包括位于所述第一轴肩内的第一分段和位于所述第一轴颈内的第二分段，所述第一分段的直径大于第二分段的直径，所述第二通道与所述第一分段连通；所述第二通道至少包括位于所述第二轴肩内的第三分段和位于所述第二轴颈内的第四分段，所述第三分段的直径大于第四分段的直径，所述第四通道与所述第三分段连通。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一分段的内周壁设有第一散热结构，所述第三分段的内周壁设有第二散热结构。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一散热结构和所述第二散热结构为翅片或凸起。

根据本实用新型的一些实施例，所述第二通道相对于所述第一轴段的轴向倾斜设置，所述第四通道相对于所述第二轴段的轴向倾斜设置。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一通道和所述第三通道的横截面的形状为圆形、椭圆形或多边形。

根据本实用新型的一些实施例，所述第二通道和所述第四通道分别设有多个，多个所述第二通道沿所述第一轴段的周向间隔设置，多个所述第四通道沿所述第二轴段的周向间隔设置。

根据本实用新型的一些实施例，所述第二通道和所述第四通道的横截面的形状为圆形、椭圆形或多边形。

根据本实用新型的一些实施例，所述护套与所述第一轴段、所述第二轴段和所述永磁体通过热套配合固定。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一轴段的外周壁设有第一退刀槽，所述第一出口位于所述第一退刀槽内；所述第二轴段的外周壁设有第二退刀槽，所述第二出口位于所述第二退刀槽内。

根据本实用新型的第二方面实施例的电机，包括第一叶轮、第二叶轮和上述第一方面实施例所述的转子，所述第一叶轮与所述第一轴段固定连接，所述第二叶轮与所述第二轴段固定连接转子。

根据本实用新型实施例的电机，至少具有如下有益效果：

电机应用上述实施例的转子，当转子高速旋转时，由于离心力的作用和叶轮的吸气侧的低压抽吸作用，在第一轴段一侧低温气体依次经过第一通道和第二通道，对第一轴段进行散热；在第二轴段一侧低温气体依次经过第三通道和第四通道，对第二轴段进行散热，从而起到有效降低转子的温度，具有较佳的散热效果，提高电机的性能与可靠性。

根据本实用新型的第三方面实施例的空气压缩机，包括上述第二方面实施例的电机。

根据本实用新型实施例的空气压缩机，至少具有如下有益效果：

空气压缩机应用上述实施例的电机，电机的转子具有较佳的散热效果，有利于提高空气压缩机的性能与可靠性。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的转子的整体结构示意图；

图2是本实用新型一实施例的转子的剖面结构示意图；

图3是本实用新型另一实施例的转子的剖面结构示意图；

图4是本实用新型另一实施例的转子的剖面结构示意图；

图5是本实用新型一实施例中第一轴段的结构示意图；

图6是本实用新型一实施例的电机的剖面结构示意图。

附图标记：

第一轴段100；第一轴颈110；第一轴肩120；第一通道130；第一入口131；第一分段132；第二分段133；第二通道140；第一出口141；第一退刀槽150；

第二轴段200；第二轴颈210；第二轴肩220；第三通道230；第二入口231；第三分段232；第四分段233；第四通道240；第二出口241；第二退刀槽250；

护套300；

永磁体400；

壳体500；

第一叶轮600；

第二叶轮700；

定子800；

转子1000；

电机2000。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语轴向、径向、周向等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，需要说明的是，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，以下所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，并非全部实施例。

参照图1和图2所示，本实用新型实施例的转子1000包括第一轴段100、第二轴段200、永磁体400和护套300，永磁体400设置在第一轴段100与第二轴段200之间，护套300套设在第一轴段100、第二轴段200和永磁体400的外周壁，通过护套300使第一轴段100、第二轴段200与永磁体400固定连接。

参照图1所示，可以理解的是，护套300的长度大于永磁体400的长度，使永磁体400能够装配到护套300的内腔中，且护套300的两端能够分别套接第一轴段100和第二轴段200，第一轴段100和第二轴段200远离永磁体400的一端分别用于连接叶轮，也就是说，第一轴段100和第二轴段200的一端分别连接护套300，另一端分别连接叶轮，护套300与第一轴段100、第二轴段200和永磁体400之间可以采用过盈配合的方式进行固定，实现同步转动，确保转子1000能够稳定运转。

具体的，护套300与第一轴段100、第二轴段200和永磁体400可以通过热套方式进行过盈配合，利用热胀冷缩的原理达到过盈配合的目的，这样能够保证护套300与第一轴段100、第二轴段200和永磁体400之间能够紧密配合，不会产生相对位移，有效提高连接强度，使转子1000高速运转时更加稳定。当然，护套300与第一轴段100、第二轴段200和永磁体400之间也可以通过冷压、螺纹连接方式进行固定，可以根据实际应用需求而选择。

可以理解的是，本实用新型的转子1000应用于电机2000，尤其是高转速电机，采用空气轴承分别对第一轴段100和第二轴段200进行支撑，考虑到由于转子1000转速较高，其表面与空气剧烈摩擦，会产生一定的热量，导致空气轴承和转子1000之间存在较大的温升，影响电机2000的性能与可靠性。

参照图2所示，实施例的转子1000中，在第一轴段100的内部设置有第一通道130和第二通道140，第一通道130位于第一轴段100的中心，且沿第一轴段100的轴向设置，第二通道140沿第一轴段100的径向设置，第一通道130与第二通道140相连通，组成第一轴段100的冷却通道。其中，第一通道130远离永磁体400的一端为第一通道130的第一入口131，第一轴段100的外周壁设有与第二通道140连通的第一出口141，介质能够从第一入口131进入到冷却通道，并经过第一通道130和第二通道140后从第一出口141排出，从而能够快速带走第一轴段100产生的热量。需要说明的是，实施例中第一轴段100和第二轴段200的轴向为转子1000的中心轴线方向，第一轴段100和第二轴段200的径向可理解为与转子1000的中心轴线互成夹角的方向，可以是垂直或倾斜于中心轴线。

继续参照图2所示，在第二轴段200的内部设置第三通道230和第四通道240，第三通道230位于第二轴段200的中心，且沿第二轴段200的轴向设置，第三通道230沿第二轴段200的径向设置，第三通道230与第四通道240相连通，组成第二轴段200的冷却通道。其中，第三通道230远离永磁体400的一端为第三通道230的第二入口231，第二轴段200的外周壁设有与第四通道240连通的第二出口241，介质能够从第二入口231进入到冷却通道，并经过第三通道230和第四通道240后从第四通道240的第二出口241排出，从而能够快速带走第二轴段200产生的热量。

参照图2所示，可以理解的是，由于护套300套设在第一轴段100和第二轴段200的外周壁，第二通道140的第一出口141与第四通道240的第二出口241需避让护套300的安装位置，具体的，护套300可以设置位于第二通道140的第一出口141与第四通道240的第二出口241之间，使护套300不影响冷却通道的散热。结合图1可理解到，实施例中第一出口141与第二出口241分别靠近设于护套300的两端。

可以理解的是，当转子1000高速旋转时，由于离心力的作用和叶轮的吸气侧的低压抽吸作用，低温气体由第一入口131进入并依次经过第一通道130和第二通道140，对第一轴段100进行散热；同理，低温气体由第二入口231依次经过第三通道230和第四通道240，对第二轴段200进行散热，使转子1000的两端均得到冷却，从而有效降低转子1000的温度，实现高效散热，有利于提高电机2000的性能与可靠性。在相关测试中，电机2000应用本实用新型实施例的转子1000，在整个工况段运行时，可以降低转子1000的温度2℃-10℃，具有较佳的散热效果。

参照图2所示，需要说明的是，第二通道140和第四通道240分别设有多个，多个第二通道140沿第一轴段100的周向间隔排布，多个第四通道240沿第二轴段200的周向间隔排布，例如，第二通道140和第四通道240的数量可以两个、三个或更多个，具体可以根据实际情况选择设置，本实施例对此不作限定。通过增加第二通道140和第四通道240的数量，能够增加散热面积，有效提高转子1000的散热效率。

参照图2所示，可以理解的是，第一轴段100包括第一轴颈110和第一轴肩120，第一轴肩120的一端与护套300连接，另一端与第一轴颈110连接，第一轴肩120的直径大于第一轴颈110的直径，第一通道130由第一轴颈110贯穿至第一轴肩120内，第二通道140设置在第一轴肩120上，工作时气流能够快速带走第一轴颈110和第一轴肩120的热量。同理，第二轴段200包括第二轴颈210和第二轴肩220，第二轴肩220的一端与护套300连接，另一端与第二轴颈210连接，第三通道230由第二轴颈210贯穿至第二轴肩220内，第四通道240设置在第二轴肩220上，气流能够快速带走第二轴颈210和第二轴肩220的热量。

需要说明的是，第一轴颈110和第二轴颈210分别用于连接叶轮，转子1000安装于电机2000中，通过空气轴承对第一轴段100和第二轴段200进行支撑，采用上述实施例的结构，使第一轴段100和第二轴段200散热更高效。

参照图3所示，在一些实施例中，第二通道140相对于第一轴段100的轴向倾斜设置，同时，第四通道240相对于第二轴段200的轴向倾斜设置，也即是第二通道140和第四通道240均与转子1000的中心轴线不垂直。可以理解的是，与图2所示实施例相比较，图3所示实施例的结构可以增加第二通道140和第四通道240的长度，有利于提高散热面积，对第一轴肩120和第二轴肩220的散热效果更佳。可以理解的是，第二通道140和第四通道240的倾斜角度可以根据实际情况选择设置，本实施例对此不作限定，而且第二通道140和第四通道240可以分别设置有多个，对第一轴肩120和第二轴肩220的散热更高效。

参照图4所示，在一些实施例中，第一通道130沿轴向贯通第一轴段100，第三通道230沿轴向贯通第二轴段200，其中，第一通道130包括第一分段132和第二分段133，第一分段132位于第一轴肩120内，第二分段133位于第一轴颈110内，第一分段132的直径大于第二分段133的直径，第二通道140设于第一轴肩120且与第一分段132连通；第三通道230包括第三分段232和第四分段233，第三分段232位于第二轴肩220内，第四分段233位于第二轴颈210内，第三分段232的直径大于第四分段233的直径，第四通道240设于第二轴肩220且与第三分段232连通。

结合图5所示，以第一轴段100为示例进行说明，由于第一轴肩120的直径大于第一轴颈110，并在第一轴肩120内设置直径相对较大的第一分段132，也即是，第一通道130靠近永磁体400一段的直径大于远离永磁体400一段的直径，将第二通道140贯穿第一轴肩120的侧壁并与第一分段132连通，这样可以减小第一轴肩120的壁厚，便于加工形成第二通道140，也可以增大第一通道130的散热面积，有利于提高散热效率。第一分段132的直径和长度尺寸根据第一轴肩120的尺寸大小选择设置，确保第一轴段100具有足够的结构强度，本实施例对此不作限定。第二轴段200的具体结构可参照上述实施例的设置，不再赘述。

需要说明的是，第一通道130和第三通道230不限于划分为两段，也可以设置有三段或更多，例如，在第一轴肩120内形成有不同直径的两段，不同段之间可以通过台阶面或弧形面过渡，本实施例对此不作限定。

此外，在一些实施例中，在第一分段132的内周壁设置第一散热结构，在第三分段232的内周壁设置第二散热结构，第一散热结构凸出形成于第一分段132的内壁，第二散热结构凸出形成于第三分段232的内壁，第一轴段100产生的热量能够传递到第一散热结构，第二轴段200产生的热量能够传递到第二散热结构，有利于提高第一轴段100和第二轴段200的散热效率。

实施例中，第一散热结构和第二散热结构可以是翅片、凸起等结构，通过增加上述散热结构，能够有效增加第一通道130和第三通道230内与气体的接触面积，也即是散热面积得到增大，从而提高散热效率。

需要说明的是，第一通道130的横截面的形状为圆形、椭圆形或多边形，第三通道230的横截面的形状为圆形、椭圆形或多边形，具有不同的散热面积，可以根据实际情况选择设置，以满足不同的散热需求，本实施例对此不作限定。第一通道130与第三通道230的横截面形状可以相同，例如两者都是圆形或方形通道，也可以将第一通道130与第三通道230的横截面形状设置不相同。

可以理解的是，第二通道140的横截面的形状为圆形、椭圆形或多边形，第四通道240的横截面的形状为圆形、椭圆形或多边形，例如，第二通道140和第四通道240的横截面形状可以圆形或方形，满足散热的需求，可以根据实际情况选择设置，以满足不同的散热需求，本实施例对此不作限定。

需要说明的是，第一轴段100的外周壁设置有第一退刀槽150，第二轴段200的外周壁设置有第二退刀槽250，第一退刀槽150和第二退刀槽250的作用是，在加工第一出口141和第二出口241时，便于退出刀具并将工序加工到毛坯底部，加工前预先在第一轴段100和第二轴段200上制出第一退刀槽150和第二退刀槽250。以图5所示示例进行说明，第一退刀槽150沿第一轴段100的周向设置，第一出口141位于第一退刀槽150的底壁，结合图2至图4所示的实施例可理解到，第一退刀槽150和第二退刀槽250分别靠近护套300的两端，不影响护套300的装配。

参照图6所示，本实用新型的实施例还提供一种电机2000，电机2000为高转速电机，应用于空气压缩机，该电机2000包括壳体500、第一叶轮600、第二叶轮700、定子800和上述实施例的转子1000，第一叶轮600、第二叶轮700、定子800和转子1000均安装在壳体500内，第一叶轮600与第一轴颈110固定连接，第二叶轮700与第二轴颈210固定连接，转子1000位于定子800内，通过空气轴承分别对第一轴段100和第二轴段200进行支撑，保证转子1000高速旋转的稳定性。

参照图6所示，可以理解的是，当转子1000高速旋转时，由于离心力的作用和两级的叶轮的吸气侧的低压抽吸作用，在第一叶轮600的一侧，气体由第一通道130的第一入口131进入并依次经过第一通道130和第二通道140，对第一轴段100的内部进行散热；在第二叶轮700的一侧，气体由第三通道230的第二入口231依次经过第三通道230和第四通道240，对第二轴段200的内部进行散热，图6中箭头所示的方向为气流流动的方向，使转子1000的两端均得到冷却，确保转子1000与空气轴承的可靠性，有利于提高电机2000运行的稳定性，电机2000性能也得到提升。

本实用新型的实施例还提供一种空气压缩机，空气压缩机为离心式空气压缩机，特别是氢燃料电池用高速无油离心空气压缩机，本实用新型实施例的空气压缩机采用了上述实施例的电机2000的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，此处不再赘述。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (13)

1.转子，其特征在于，包括：

第一轴段，内设有相连通的第一通道和第二通道，所述第一通道沿所述第一轴段的轴向设置，所述第二通道沿所述第一轴段的径向设置；

第二轴段，内设有相连通的第三通道和第四通道，所述第三通道沿所述第二轴段的轴向设置，所述第四通道沿所述第二轴段的径向设置；

永磁体，设于所述第一轴段与所述第二轴段之间；

护套，套设于所述永磁体的外周壁，且所述护套的两端分别套接于所述第一轴段和所述第二轴段的端部；

其中，所述第一轴段远离所述护套的一端设有与所述第一通道连通的第一入口，所述第一轴段的外周壁设有与所述第二通道连通的第一出口；所述第二轴段远离所述护套的一端设有与所述第三通道连通的第二入口，所述第二轴段的外周壁设有与所述第四通道连通的第二出口，所述护套位于所述第一出口与所述第二出口之间。

2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述第一轴段包括相连接的第一轴颈和第一轴肩，所述第二轴段包括相连接的第二轴颈和第二轴肩，所述护套的两端分别套接于所述第一轴肩和所述第二轴肩，所述第二通道设于所述第一轴肩，所述第四通道设于所述第二轴肩。

3.根据权利要求2所述的转子，其特征在于，所述第一通道至少包括位于所述第一轴肩内的第一分段和位于所述第一轴颈内的第二分段，所述第一分段的直径大于第二分段的直径，所述第二通道与所述第一分段连通；所述第二通道至少包括位于所述第二轴肩内的第三分段和位于所述第二轴颈内的第四分段，所述第三分段的直径大于第四分段的直径，所述第四通道与所述第三分段连通。

4.根据权利要求3所述的转子，其特征在于，所述第一分段的内周壁设有第一散热结构，所述第三分段的内周壁设有第二散热结构。

5.根据权利要求4所述的转子，其特征在于，所述第一散热结构和所述第二散热结构为翅片或凸起。

6.根据权利要求1至5任一项所述的转子，其特征在于，所述第二通道相对于所述第一轴段的轴向倾斜设置，所述第四通道相对于所述第二轴段的轴向倾斜设置。

7.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述第一通道和所述第三通道的横截面的形状为圆形、椭圆形或多边形。

8.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述第二通道和所述第四通道分别设有多个，多个所述第二通道沿所述第一轴段的周向间隔设置，多个所述第四通道沿所述第二轴段的周向间隔设置。

9.根据权利要求1或8所述的转子，其特征在于，所述第二通道和所述第四通道的横截面的形状为圆形、椭圆形或多边形。

10.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述护套与所述第一轴段、所述第二轴段和所述永磁体通过热套配合固定。

11.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述第一轴段的外周壁设有第一退刀槽，所述第一出口设于所述第一退刀槽内；所述第二轴段的外周壁设有第二退刀槽，所述第二出口设于所述第二退刀槽内。

12.电机，其特征在于，包括第一叶轮、第二叶轮和权利要求1至11任一项所述的转子，所述第一叶轮与所述第一轴段固定连接，所述第二叶轮与所述第二轴段固定连接。

13.空气压缩机，其特征在于，包括权利要求12所述的电机。

Images