CN219322169U - 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，其中转子包括第一轴段、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，通过在第一轴段或第二轴段内设置第一通道，或同时在第一轴段和第二轴段内设置第一通道，并在护套内设置第二通道，第二通道与护套的外部空间连通，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，低温气体由入口进入第一通道，并依次经过第一通道和第二通道，能够对护套和永磁体进行散热，从而起到有效降低转子表面和永磁体的温度，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，高转速电机的转子内置有永磁体，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，导致转子表面和永磁体的温度显著提高，影响永磁体的性能，降低电机运行的可靠性。

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，能够起到有效的降温效果，保证转子和电机运行的可靠性。

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与所述第一轴段和所述第二轴段连接；其中，所述第一轴段和/或所述第二轴段内设有贯通的第一通道，所述护套设有第二通道，所述第二通道与所述护套的外部空间连通，所述第一通道远离所述护套的一端为入口，另一端与所述第二通道连通。

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，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分别用于连接叶轮；通过在第一轴段或第二轴段内设置第一通道，或同时在第一轴段和第二轴段内设置第一通道，并在护套内设置第二通道，第二通道与护套的外部空间连通，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，低温气体由入口进入第一通道，并依次经过第一通道和第二通道，能够对护套和永磁体进行散热，从而起到有效降低转子表面和永磁体的温度，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，所述第二通道沿所述护套的轴向设置，并贯通所述护套的两端。

根据本实用新型的一些实施例，所述第二通道设于所述护套的内周壁或所述护套的周壁的内部。

根据本实用新型的一些实施例，所述第二通道沿所述护套的轴向延伸呈螺旋状。

根据本实用新型的一些实施例，所述护套的侧壁设有排气孔，所述排气孔连通所述第二通道与所述护套的外部空间。

根据本实用新型的一些实施例，所述第二通道设有至少两个，至少两个所述第二通道沿所述护套的周向间隔设置。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一通道包括相连通的第一流道和第二流道，所述第一流道沿所述护套的轴向设置，所述第二流道沿所述护套的径向设置，所述第二流道与所述第二通道连通。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一通道还包括第三流道，所述第三流道连通所述第二通道和所述第一流道，所述第三流道与所述第二流道沿所述护套的轴向间隔设置，所述第二流道与所述第二通道的端部连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述第三流道沿所述护套的径向设置，所述第三流道设于所述第一轴段和/或所述第二轴段朝向所述永磁体的端面。

根据本实用新型的一些实施例，所述第二流道和所述第三流道分别设有多个，多个所述第二流道和多个所述第三流道分别沿所述护套的周向间隔设置。

根据本实用新型的一些实施例，所述第二流道相对于所述护套的轴向倾斜设置。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一轴段和/或所述第二轴段的外周壁设有与所述护套的端部抵接的止挡块。

根据本实用新型的一些实施例，所述护套与所述第一轴段或所述第二轴段一体成型。

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。

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，带动第一叶轮和第二叶轮转动，低温气体由入口进入第一通道，并依次经过第一通道和第二通道，能够对护套和永磁体进行散热，从而起到有效降低转子表面和永磁体的温度，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所述的电机。

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是本实用新型一实施例的护套的结构示意图；

图4是本实用新型另一实施例的护套的结构示意图；

图5是本实用新型再一实施例的护套的结构示意图；

图6是本实用新型另一实施例的转子的剖面结构示意图；

图7是本实用新型再一实施例的转子的剖面结构示意图；

图8是本实用新型还一实施例的转子的剖面结构示意图；

图9是本实用新型还一实施例的转子的剖面结构示意图；

图10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；入口131；第一流道132；第二流道133；第三流道134；止挡块140；

第二轴段200；第二轴颈210；第二轴肩220；

护套300；第二通道310；出口311；排气孔320；

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套设在永磁体400的外周壁，且护套300的两端分别连接第一轴段100和第二轴段200，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2000，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，导致转子1000表面和永磁体400的温度显著提高，影响永磁体400的性能，降低电机2000运行的可靠性。

参照图2所示，在一些实施例中，在第一轴段100内设置第一通道130，并在护套300内设置第二通道310，第二通道310位于护套300的内周壁且沿护套300的轴向设置，第二通道310贯通护套300的两端，第一通道130贯穿第一轴段100并与第二通道310相连通。其中，第一通道130远离护套300的一端为入口131，另一端与第二通道310连通，组成冷却通道。介质能够从入口131进入到冷却通道，第二通道310远离第一通道130的一端为出口311，经过第一通道130和第二通道310后从出口311排出，由于第二通道310沿永磁体400的外周壁延伸，从而能够快速带走永磁体400和护套300的热量。

具体来说，第一通道130包括第一流道132和第二流道133，第一流道132位于第一轴段100的中心位置，且沿第一轴段100的轴向设置，第二流道133沿第一轴段100的径向设置，第一流道132的一端为入口131，另一端与第二流道133连通，第二流道133与第二通道310连通，散热时介质能够依次经过第一流道132、第二流道133和第二通道310。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。

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，低温气体由入口131进入第一流道132，依次经过第一流道132、第二流道133和第二通道310，能够对第一轴段100、永磁体400和护套300进行散热，从而有效降低转子1000表面和永磁体400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，可以降低永磁体400的温度达5℃-10℃，确保永磁体400具有稳定的性能，保证转子1000高速运行的稳定性。

需要说明的是，第二通道310不限于沿轴向贯通护套300的两端，第二通道310能够连通第一通道130与护套300的外部空间，满足对永磁体400和护套300的散热要求即可，例如，第二通道310可以是在护套300的中部或靠近端部的位置沿径向贯穿护套300，使第二通道310能够与护套300的外部空间连通，实现排气散热。

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，第二轴肩220的直径大于第二轴颈210的直径。其中，第一流道132由第一轴颈110贯穿至第一轴肩120内，第二流道133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。

参照图2和图3所示，实施例中，第二通道310为形成于护套300内周壁的直形凹槽结构，护套300的内周壁与永磁体400的外周壁紧密贴合后，使流经第二通道310的气流能够同时带走永磁体400和护套300的热量。可以理解的是，第二流道133和第二通道310分别设有多个，多个第二流道133与多个第二通道310沿护套300的周向排布且一一对应连接，例如，第二流道133和第二通道310数量可以分别是两个、三个或更多，具体可以根据实际情况选择设置，本实施例对此不作限定。通过增加第二流道133和第二通道310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4所示，在一些实施例中，第二通道310沿护套300的轴向延伸呈螺旋状，第二通道310设有多个，多个第二通道310沿护套300的周向间隔排布，相对于直形形状来说，螺旋状第二通道310的长度更长，散热面积更大，散热效率更高。第二通道310的数量可以根据实际情况选择设置，本实施例对此不作限定。

参照图5所示，在一些实施例中，第二通道310设置在护套300的周壁的内部，第二通道310贯通护套300两端的端面，也即是第二通道310为形成于护套300侧壁的通孔结构。可理解到，永磁体400与护套300内周壁紧密贴合，永磁体400的热量传递到护套300，气流通过多个第二通道310能够带走护套300的热量，从而起到对永磁体400散热的效果。第二通道310的数量可以根据实际情况选择设置，本实施例对此不作限定。

参照图2所示，实施例中第二流道133相对于第一轴段100的轴向倾斜设置，也即是第二流道133均与转子1000的中心轴线不垂直。可以理解的是，相对于与中心轴线垂直的方式，通过将第二流道133倾斜设置可以增加第二流道133的长度，有利于提高散热面积，第二流道133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。

参照图6所示，在一些实施例中，第一通道130还包括第三流道134，第三流道134连通第二通道310和第一流道132，且第三流道134与第二流道133沿护套300的轴向间隔设置，也即是第二流道133和第三流道134均与第二通道310连通，其中，第二流道133与第二通道310的端部连接，第三流道134连接在第二通道310靠近端部的位置。通过第二流道133与第三流道134配合，能够进一步加快气流的流量，提高散热效率。

参照图6所示，实施例中第三流道134沿护套300的径向设置，第三流道134设于第一轴段100朝向永磁体400的端面，通过在第一轴段100的端面增加第三流道134，有效增大气流与永磁体400的端面的接触面积，散热效果更佳，且第三流道134加工更容易，第三流道134的数量均可以设置多个，并沿第一轴段100的周向排布，具体数量可以根据实际情况选择设置，本实施例对此不作限定。

需要说明的是，参照图7所示，可以在第一轴段100和第二轴段200分别设置第三流道134，第三流道134分别设置在第一轴段100和第二轴段200朝向永磁体400的端面上，使得第一轴段100和第二轴段200的第一通道130能够分别通过第三流道134连通第二通道310，有效加快气流的流量，提高散热效率。当然，此处仅为示例，也可以是仅在第二轴段200设置第三流道134，根据实际应用需求选择设置第三流道134的数量，不作具体限定。

此外，结合图2和图6所示，实施例中由于第一轴肩120的直径大于第一轴颈110，第二流道133靠近永磁体400一段的直径大于远离永磁体400一段的直径，这样可以减小第一轴肩120的壁厚，便于加工形成第二流道133和第三流道134，也可以增大第一流道132的散热面积，有利于提高散热效率。第一流道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。

参照图7所示，在一些实施例中，在第一轴段100和第二轴段200内部分别设置第一通道130，两个第一通道130分别与第二通道310的两端连接，并在护套300外周壁的中部位置设置排气孔320，排气孔320连通第二通道310与护套300的外部空间，气流能够分别从转子1000两端的第一通道130进入到第二通道310，最后从排气孔320排出，这样既可对第一轴段100和第二轴段200散热，又可对护套300和永磁体400散热，散热更高效，确保转子1000高速运行具有较高的稳定性。第二轴段200中第一通道130的具体结构可参照上述实施例中第一轴段100的结构，可理解到，在一些替代实施例中，可以仅在第二轴段200设置第一通道130，具体不再赘述。

需要说明的是，上述实施例中，可以在第一轴段100或第二轴段200的外周壁设置止挡块140，止挡块140与护套300的端部相抵接，如图2、图6和图8所示实施例中，止挡块140设置在第一轴段100的外周壁，止挡块140与第一轴段100或第二轴段200一体成型，稳定可靠；也可以在第一轴段100和第二轴段200的外周壁分别设置止挡块140，两个分别与护套300的两端相抵接，通过设置上述结构，可以对护套300沿轴向进行限位，提高护套300的轴向稳定性。

参照图8所示，可以理解的是，转子采用图5所示的护套300装配后，由于第二通道310位于护套300的内部，通过止挡块140设置在第一通道130与第二通道310的连接处，既可以起到对护套300的限位作用，又可以限定出连通第一通道130与第二通道310的过道，结构稳定可靠。

参照图9所示，在一些实施例中，护套300与第一轴段100采用一体成型结构，这样可以减少零部件数量，装配时将永磁体400和第二轴段200依次插入到护套300内，通过过盈配合进行固定，装配更简便。可以理解的是，实施例中护套300内与第一轴段100配合形成安装腔，可以在安装腔的端部设置第二流道133，使第二流道133与护套300内周壁的第二通道310连通，加工更容易，结构得到简化。需要说明的是，在一些替代实施例中，也可以将护套300与第二轴段200一体成型，具体参照上述实施例的结构。

需要说明的是，第一通道130和第二通道310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与第二通道310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与第二通道310的横截面形状设置不相同。

参照图10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10所示，可以理解的是，第一轴段100和第二轴段200分别设置有第一通道130，两个第一通道130分别连通护套300的第二通道310，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，气体由第一轴段100的入口131进入并依次经过第一通道130和第二通道310，对第一轴段100、永磁体400和护套300进行散热；在第二叶轮700的一侧，气体由第二轴段200的入口131依次经过第一通道130和第二通道310，对第二轴段200、永磁体400和护套300进行散热，图10中箭头所示的方向为气流流动的方向，使转子1000得到有效冷却，确保转子1000运行的可靠性，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 (15)

1.转子，其特征在于，包括：

第一轴段；

第二轴段；

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与所述第一轴段和所述第二轴段连接；

其中，所述第一轴段和/或所述第二轴段内设有贯通的第一通道，所述护套设有第二通道，所述第二通道与所述护套的外部空间连通，所述第一通道远离所述护套的一端为入口，另一端与所述第二通道连通。

2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述第二通道沿所述护套的轴向设置，并贯通所述护套的两端。

3.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述第二通道设于所述护套的内周壁或所述护套的周壁的内部。

4.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述第二通道沿所述护套的轴向延伸呈螺旋状。

5.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述护套的侧壁设有排气孔，所述排气孔连通所述第二通道与所述护套的外部空间。

6.根据权利要求1至5任一项所述的转子，其特征在于，所述第二通道设有至少两个，至少两个所述第二通道沿所述护套的周向间隔设置。

7.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述第一通道包括相连通的第一流道和第二流道，所述第一流道沿所述护套的轴向设置，所述第二流道沿所述护套的径向设置，所述第二流道与所述第二通道连通。

8.根据权利要求7所述的转子，其特征在于，所述第一通道还包括第三流道，所述第三流道连通所述第二通道和所述第一流道，所述第三流道与所述第二流道沿所述护套的轴向间隔设置，所述第二流道与所述第二通道的端部连接。

9.根据权利要求8所述的转子，其特征在于，所述第三流道沿所述护套的径向设置，所述第三流道设于所述第一轴段和/或所述第二轴段朝向所述永磁体的端面。

10.根据权利要求8或9所述的转子，其特征在于，所述第二流道和所述第三流道分别设有多个，多个所述第二流道和多个所述第三流道分别沿所述护套的周向间隔设置。

11.根据权利要求7所述的转子，其特征在于，所述第二流道相对于所述护套的轴向倾斜设置。

12.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述第一轴段和/或所述第二轴段的外周壁设有与所述护套的端部抵接的止挡块。

13.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或所述第二轴段一体成型。

14.电机，其特征在于，包括第一叶轮、第二叶轮和权利要求1至13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。

15.空气压缩机，其特征在于，包括权利要求14所述的电机。

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