CN220421579U - 一种转轴及电机 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种转轴及电机，其中，该转轴包括轴主体和绝缘件，轴主体包括轴承段和铁心段，铁心段沿轴向的至少一端设置有轴承段，轴承段上形成有轴肩，轴肩朝向轴承段远离铁心段的一侧；绝缘件包括主体部以及设置于主体部上的搭接部，主体部与轴肩抵接，搭接部搭接于轴承段的周向侧壁上。本申请实施例的转轴，一方面，通过绝缘件的主体部避免轴电流经轴肩传递给轴承，从而降低了轴电流对轴承的损耗，绝缘件的结构相对简单，易于加工，生产成本相对较低，从而降低了电机的成本，同时，通过搭接部实现绝缘件在轴承段上的安装固定，能够避免绝缘件向轴主体上的退刀槽产生径向偏移，如此，绝缘件的可靠性更高。

Description

一种转轴及电机

技术领域

本申请涉及电机技术领域，尤其涉及一种转轴及电机。

背景技术

由变频电源供电的电机，在转轴的两端会产生一个交流电压并形成轴电流，轴电流会破坏轴承的润滑脂的油膜，使轴承温度升高，润滑脂加速老化，从而缩短电机的使用寿命，然而在转轴的轴肩处设置绝缘层以现有的绝缘工艺很难实现。

相关技术中，需要采用价格相对较高的绝缘轴承或者使用可靠性较差的绝缘端盖，造成电机成本增加，可靠性降低。

实用新型内容

有鉴于此，本申请实施例期望提供一种转轴及电机，能够避免轴电流影响轴承，同时能够降低电机的成本。

为达到上述目的，本申请一实施例提供了一种转轴，包括：

轴主体，所述轴主体包括轴承段和铁心段，所述铁心段沿轴向的至少一端设置有所述轴承段，所述轴承段上形成有轴肩，所述轴肩朝向所述轴承段远离所述铁心段的一侧；

绝缘件，所述绝缘件包括主体部以及设置于所述主体部上的搭接部，所述主体部与所述轴肩抵接，所述搭接部搭接于所述轴承段的周向侧壁上。

一种实施方式中，所述主体部呈环状，所述搭接部连接于所述主体部的外缘处；

所述搭接部的数量为一个，所述搭接部沿所述主体部的周向延伸设置。

一种实施方式中，所述搭接部的数量为多个，全部所述搭接部沿所述主体部的周向间隔设置。

一种实施方式中，所述轴承段上设置有轴承位，所述轴肩位于所述轴承位靠近所述铁心段的一端；

所述转轴还包括绝缘涂层，所述绝缘涂层至少设置于所述轴承位的表面。

一种实施方式中，所述铁心段和所述轴承段均为中空结构，且所述铁心段和所述轴承段一体成型。

一种实施方式中，所述转轴还包括负载段，所述负载段设置于所述轴承段远离所述铁心段的一端，所述负载段为实心结构。

一种实施方式中，所述铁心段形成有圆台状的中空结构，所述圆台状的中空结构的小径端靠近所述负载段。

一种实施方式中，所述轴承段包括第一轴承段和第二轴承段，所述第一轴承段设置于所述负载段与所述铁心段之间，所述第二轴承段设置于所述铁心段远离所述第一轴承段的一端；

所述第一轴承段的内部形成有呈阶梯状的第一中空区域，沿所述负载段向所述第二轴承段靠近的方向，所述第一中空区域的尺寸依次增大。

一种实施方式中，所述第二轴承段的内部形成有呈阶梯状的第二中空区域，沿所述负载段向所述第二轴承段靠近的方向，所述第二中空区域的尺寸依次减小。

本申请另一实施例提供了一种电机，包括：

上述任一项实施例所述的转轴；

套设于所述轴承段上的轴承，所述轴承与所述主体部抵接。

一种实施方式中，所述电机包括设置于所述轴承段上的外封环，所述外封环设置于所述轴承背离所述轴肩的一侧，并与所述轴承抵接。

一种实施方式中，所述绝缘件包括第一绝缘件和第二绝缘件，所述第一绝缘件夹设于所述轴肩和所述轴承之间；

所述第二绝缘件的所述主体部夹设于所述外封环和所述轴承之间，所述第二绝缘件的所述搭接部搭接于所述外封环的周侧壁上。

本申请实施例的转轴设置有绝缘件，一方面，绝缘件包括主体部和设置于所述主体部上的搭接部，主体部与轴肩抵接，轴肩可以通过主体部对轴承进行定位，轴肩与轴承不会直接接触，从而可以有效防止轴电流经轴肩传递给轴承，搭接部搭接于轴承段周向的侧壁上，可以防止主体部向退刀槽产生径向偏移，从而保证了绝缘件的可靠性；另一方面，绝缘件的结构相对简单，易于加工，其生产成本相对较低，采用本申请实施例的转轴，轴承无需采用价格相对较高的绝缘轴承，如此，能够降低电机的生产成本。

附图说明

图1为本申请一实施例的电机的结构示意图；

图2为图1中A-A剖面示意图；

图3为图2中B处放大示意图，其中，未包括轴承；

图4为本申请一实施例的转轴的结构示意图，其中，未包括绝缘件；

图5为本申请一实施例的绝缘件的结构示意图；

图6为本申请另一实施例的绝缘件的结构示意图。

附图标记说明

100、转轴；10、轴主体；11、轴承段；11a、轴肩；11b、轴承位；11c、退刀槽；12、铁心段；13、负载段；13a、注油通道；14、第一轴承段；14a、第一中空区域；15、第二轴承段；15a、第二中空区域；20、绝缘件；20a、主体部；20b、搭接部；30、绝缘涂层；40、第一绝缘件；50、第二绝缘件；200、轴承；300、外封环。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合，具体实施方式中的详细描述应理解为本申请宗旨的解释说明，不应视为对本申请的不当限制。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。下面结合附图及具体实施例对本申请再作进一步详细的说明。

本申请实施例一方面提供了一种电机，请参阅图1，电机包括轴承200以及本申请任一实施例提供的转轴100。

电机的类型不限。例如可以是异步电机、直流电机、永磁电机和无刷直流电机等的其中一种。

电机可以用于轨道交通领域。示例性地，可以作为动车组的牵引电机，为动车组提供牵引力。

转轴100是电机的动力输出部件。

具体地，电机一般还包括转子组件(图未示)和定子组件(图未示)，转子组件可以与转轴100同轴设置并能同步转动，定子组件能够产生旋转磁场，转子组件在旋转磁场的作用下转动，并带动转轴100同步转动，从而实现动力输出。

轴承200套设于转轴100上，用于支撑转轴100，保证转轴100运行时的稳定性。

请参阅图2至图4，转轴100包括轴主体10，轴主体10包括轴承段11和铁心段12，轴承200可以套设于轴承段11上，转子组件可以套设于铁心段12上。

铁心段12沿轴向的至少一端设置有轴承段11，轴承段11上形成有轴肩11a，轴肩11a朝向轴承段11远离铁心段12的一侧。

可以理解的是，轴承200在安装的过程中，需要从轴主体10的一端套入，轴承200在轴主体10上移动到轴肩11a处后，轴承200的一侧可以通过轴肩11a进行轴向定位。

请参阅图2和图3，转轴100还包括绝缘件20，绝缘件20包括主体部20a以及设置于主体部20a上的搭接部20b，主体部20a与轴肩11a抵接，搭接部20b搭接于轴承段11的周向侧壁上，轴承200与主体部20a抵接。

绝缘件20的材质不限。例如可以是环氧树脂等胶体材料。

可以理解的是，轴肩11a对轴承200的一侧进行轴向定位后，轴承200与轴肩11a没有直接接触，轴肩11a是通过主体部20a实现对轴承200一侧的轴向定位的。

相关技术中，由变频电源供电的电机，在转轴的两端会产生一个交流电压并形成轴电流，轴电流会破坏轴承的润滑脂的油膜，使轴承温度升高，润滑脂加速老化，从而缩短电机的使用寿命，然而在转轴的轴肩处设置绝缘层以现有的绝缘工艺很难实现。

而本申请实施例的电机，轴肩11a通过绝缘件20实现对轴承200的轴向定位，同时绝缘件20能够避免轴电流经轴肩11a传递给轴承200，从而在一定程度上延缓了轴承200的损耗。

需要说明的是，请参阅图3和图4，转轴100在加工过程中，为保证加工时便于退刀，一般会在轴肩11a处设置退刀槽11c。

可以理解的是，为了便于绝缘件20能够套在轴承段11上，主体部20a的尺寸一般会稍大于轴肩11a朝向一端的转轴100的尺寸。也就是说，主体部20a的尺寸会大于退刀槽11c的尺寸。

搭接部20b与轴承段11实现搭接后，可以采用过盈配合的方式实现两者之间固定，如此，主体部20a能够通过搭接部20b实现在轴承段11上的固定，避免主体部20a向退刀槽11c产生偏移，转轴100的可靠性更好。

一实施例中，请参阅图1至图3，电机包括设置于轴承段11上的外封环300，外封环300设置于轴承200背离轴肩11a的一侧，并与轴承200抵接，从而实现轴承200轴向一端的定位。

具体地，轴承200在安装的过程中，一般是从转轴100的一端套入并向另一端移动，最终使得轴承200的一端抵接在绝缘件20上，也就是说，在套入轴承200的一端与轴肩11a之间的这一段区间的转轴100上，轴承200能够移动，轴承200在到达轴肩11a处后，外封环300与轴承200面向套入端的面抵接，如此，可以限制轴承200无法向套入端移动，轴承200能够稳定地安装在外封环300与轴肩11a之间的位置上，电机运行的可靠性能够得到保证。

外封环300可以整体套接于转轴100上，也可以是部分套设于转轴100上，并在一个实施例中，外封环300可以与转轴100同步转动。

可以理解的是，轴电流能够通过轴承段11的周侧壁传递给外封环300，从而可能再经外封环300传递给轴承200，并对轴承200的可靠性造成影响。

因此，在一些实施例中，外封环300可以包括主体部件和绝缘部件，绝缘部件设置于主体部件上，主体部件通过绝缘部件与轴承200抵接。主体部件可以采用高强度材料制成，满足外封环300的轴向定位功能，绝缘部件可以采用绝缘材料制成，从而避免轴电流传递给轴承200。

另一些实施例中，请参阅图2和图3，绝缘件20包括第一绝缘件40和第二绝缘件50，第一绝缘件40夹设于轴肩11a和轴承200之间；第二绝缘件50的主体部20a夹设于外封环300和轴承200之间，第二绝缘件50的搭接部20b搭接于外封环300的周侧壁上。

在该实施例中，通过第二绝缘件50避免轴电流经外封环300传递给轴承200，外封环300无需单独设计，外封环300的通用性更好，从而可以降低设计成本。

本申请实施例另一方面提供了一种如上述实施例的转轴100。

相关技术中，需要采用价格相对较高的绝缘轴承或者使用可靠性较差的绝缘端盖，造成电机成本增加，可靠性降低。

而本申请实施例的转轴100设置有绝缘件20，一方面，绝缘件20包括主体部20a和设置于所述主体部20a上的搭接部20b，主体部20a与轴肩11a抵接，轴肩11a可以通过主体部20a对轴承200进行定位，轴肩11a与轴承200不会直接接触，从而可以有效防止轴电流经轴肩11a传递给轴承200，搭接部20b搭接于轴承段11周向的侧壁上，可以防止主体部20a向退刀槽11c产生径向偏移，从而保证了绝缘件20的可靠性；另一方面，绝缘件20的结构相对简单，易于加工，其生产成本相对较低，采用本申请实施例的转轴100，轴承200无需采用价格相对较高的绝缘轴承，如此，能够降低电机的生产成本。

绝缘件20的形状不限。示例性地，一实施例中，请参阅图5和图6，主体部20a呈环状。环状的主体部20a方便套接于轴承段11上。

需要说明的是，环状的类型不限。例如可以是圆环、扇环等。

搭接部20b连接于主体部20a的外缘处。

可以理解的是，主体部20a沿径向方向的最外侧即为外缘处，如此，主体部20a轴向上的端面均可以通过轴肩11a或搭接部20b实现轴向支撑，转轴100在转动过程中，主体部20a整体的稳定性更好，能够降低主体部20a产生异响的风险。

搭接部20b的数量不限。示例性地，请参阅图5，在一些实施例中，搭接部20b的数量为一个，搭接部20b沿主体部20a的周向延伸设置。

可以理解的是，在该实施例中，搭接部20b在周向上的延伸角度可以是大于180°，如此，搭接部20b与轴承段11实现搭接后，降低搭接部20b从轴承段11上脱落的风险，绝缘件20在轴承段11上的安装更加稳定。

另一些实施例中，请参阅图6，搭接部20b的数量为多个，全部搭接部20b沿主体部20a的周向间隔设置。

可以理解的是，在该实施例中，环状的主体部20a的周向延伸角度可以是大于180°，如此，可以方便搭接部20b在轴承段11的周向上的分布角度能够大于180°，如此，同样能够保证搭接部20b与轴承段11之间实现相对稳定的搭接。

进一步地，搭接部20b在主体部20a的周向均匀分布，绝缘件20周向上均匀地与轴承段11实现搭接，使得绝缘件20在轴承段11上的安装更加稳固，可靠性更好。

一实施例中，请参阅图2至图4，轴承段11上设置有轴承位11b，轴肩11a位于轴承位11b靠近铁心段12的一端；转轴100还包括绝缘涂层30，绝缘涂层30至少设置于轴承位11b的表面。

绝缘涂层30能够避免轴电流经轴承位11b传递给轴承200，从而进一步降低轴电流对于轴承200产生的影响。

绝缘涂层30的材质不限。例如，可以采用氧化铝-氧化钛材质制成，此种材料制成的绝缘涂层30与轴承段11的结合强度更高，绝缘涂层30的孔隙率低，更加致密，耐腐蚀性更好，由于其较高的结合强度，使其在热振试验中不发生脱落，热振性能好。

采用“氧化铝-氧化钛”的材质，在保证绝缘涂层30硬度的前提下，还能提高绝缘涂层30的韧性和润滑性。

绝缘涂层30设置在轴承位11b上后，可以通过磨削加工，使其的尺寸以及表面粗糙度能够满足设计要求。

一实施例中，请参阅图2，铁心段12和轴承段11均为中空结构。

相关技术中，轨道交通、新能源汽车等移动负载设备对加速性、能耗和续航里程的要求相对较高，牵引电机作为动车组的动力来源，应具有更高的功率密度，转轴作为动力传输部件，占据了一定的重量。

可以理解的是，转轴100在传递动力时，轴承段11和铁心段12所传递的力矩很小，几乎可以忽略不记，轴承段11和铁心段12为中空结构，可以提高材料的利用率，提升转轴100的轻量化水平，从而可以减小对整机的功率密度影响。

铁心段12和轴承段11一体成型。一体成型的轴主体10具有不间断的材料组织，应力分布更加均匀。

需要说明的是，铁心段12以及轴承段11形成中空结构的方式均不限。在一些实施例中，可以采用旋转锻压技术成型，旋转锻压可使轴主体10更加紧实致密，硬度更好。因此，在满足性能要求的条件下，轴主体10可以使用较低牌号的合金钢，从而在一定程度上降低了转轴100的成本。

轴主体10可以采用管材加工形成，管材自身存在中空结构，如此，方便轴承段11的中空结构以及铁心段12的中空结构的形成，同时，还能够减少材料浪费，从而降低了成本。

一实施例中，请继续参阅图2，转轴100还包括负载段13，负载段13设置于轴承段11远离铁心段12的一端，负载段13为实心结构。

可以理解的是，负载段13用于输出动力。具体地，负载段13与从动件的联轴节连接，联轴节套接于负载段13上，采用实心结构的负载段13强度更高，能够承受更大的扭矩。

需要说明的是，请继续参阅图2，负载段13上还设置有注油通道13a，注油通道13a的尺寸相对较小，对负载段13的结构强度影响较小，通过注油通道13a注油可以实现联轴节与负载段13的拆卸。也就是说，在该实施例中，转轴100与联轴节连接后，可以借用现有的联轴节拆卸工装完成联轴节的拆卸，联轴节拆卸工装不需要重新设计，转轴100的通用性更高。

负载段13成型的方式不限。示例性地，可以采用旋锻工艺成型，通过锻压使得负载段13、铁心段12以及轴承段11可以一体成型，成本低、便于加工，经济性好。

进一步地，旋锻工艺一体成型的转轴100具有不间断的材料组织流线和较好的硬度，在应力作用下，材料更加致密，可提高转轴100的疲劳强度，抗压和抗弯扭强度。

一实施例中，请继续参阅图2，铁心段12形成有圆台状的中空结构，圆台状的中空结构的小径端靠近负载段13。

需要说明的是，铁心段12的中空结构可以整体形成为圆台状，可以是其中一部分形成为圆台状。

可以理解的是，铁心段12靠近负载段13的一端相对于远离负载段13的一端，承受的应力更大，因此，沿负载段13向铁心段12靠近的方向，铁心段12的中空结构的内径依次增大，如此，使得铁心段12整体的应力密度更加均匀。

受到应力更小的一端，中空结构的内径可以更大，如此，能够在保证转轴100强度的条件下，尽可能地对转轴100进行轻量化设计，减少振动，提高材料利用率。

一实施例中，请参阅图2和图4，轴承段11包括第一轴承段14和第二轴承段15，第一轴承段14设置于负载段13与铁心段12之间，第二轴承段15设置于铁心段12远离第一轴承段14的一端。

可以理解的是，第一轴承段14和第二轴承段15上都可以设置轴承200，如此，转轴100通过至少两个轴承200支撑，使得转轴100运行的稳定性更好。

需要说明的是，第一轴承段14上的轴承200和第二轴承段15上的轴承200的尺寸可以不一样。

第一轴承段14靠近负载段13，受到的扭矩相对于第二轴承段15更大，第二轴承段15承受的扭矩相对较小，第二轴承段15上的轴承200可以采用小尺寸的轴承200，如此，能够降低电机的成本。

请参阅图2，第一轴承段14的内部形成有呈阶梯状的第一中空区域14a，沿负载段13向第二轴承段15靠近的方向，第一中空区域14a的尺寸依次增大。

可以理解的是，第一轴承段14沿远离负载段13的方向，承受的扭矩相对更小，阶梯状的第一中空区域14a可以便于加工，同时尺寸依次增大，可以在满足转轴100强度的同时，尽可能地降低转轴100的重量，使得转轴100的轻量化程度更高。

请继续参阅图2，第二轴承段15的内部形成有呈阶梯状的第二中空区域15a，沿负载段13向第二轴承段15靠近的方向，第二中空区域15a的尺寸依次减小。

可以理解的是，第二轴承段15上可以采用相对尺寸更小的轴承200，铁心段12需要套设转子组件，一般来说，铁心段12的直径相对较大。也就是说，第二轴承段15的直径相对于铁心段12的直径更小。

沿铁心段12向第二轴承段15的方向，第二中空区域15a的尺寸依次减小，第二轴承段15的尺寸可以进一步减小，在满足转轴100支撑的同时，能够选取较小尺寸的轴承200，降低电机的成本。

可以理解的是，第二中空区域15a可以沿第二轴承段15的轴向方向贯穿第二轴承段15，如此第二中空区域15a可以形成用于安装电机的旋转变压器组件等相关部件。

在本申请的描述中，参考术语“一实施例中”、“在一些实施例中”、“另一些实施例中”、“又一些实施例中”、或“示例性”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请实施例的至少一个实施例或示例中。在本申请中，对上述术语的示意性表述不是必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本申请中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种转轴，其特征在于，包括：

轴主体，所述轴主体包括轴承段和铁心段，所述铁心段沿轴向的至少一端设置有所述轴承段，所述轴承段上形成有轴肩，所述轴肩朝向所述轴承段远离所述铁心段的一侧；

绝缘件，所述绝缘件包括主体部以及设置于所述主体部上的搭接部，所述主体部与所述轴肩抵接，所述搭接部搭接于所述轴承段的周向侧壁上。

2.根据权利要求1所述的转轴，其特征在于，所述主体部呈环状，所述搭接部连接于所述主体部的外缘处；

所述搭接部的数量为一个，所述搭接部沿所述主体部的周向延伸设置；或，

所述搭接部的数量为多个，全部所述搭接部沿所述主体部的周向间隔设置。

3.根据权利要求1所述的转轴，其特征在于，所述轴承段上设置有轴承位，所述轴肩位于所述轴承位靠近所述铁心段的一端；

所述转轴还包括绝缘涂层，所述绝缘涂层至少设置于所述轴承位的表面。

4.根据权利要求1-3任一项所述的转轴，其特征在于，所述铁心段和所述轴承段均为中空结构，且所述铁心段和所述轴承段一体成型。

5.根据权利要求4所述的转轴，其特征在于，所述转轴还包括负载段，所述负载段设置于所述轴承段远离所述铁心段的一端，所述负载段为实心结构。

6.根据权利要求5所述的转轴，其特征在于，所述铁心段形成有圆台状的中空结构，所述圆台状的中空结构的小径端靠近所述负载段。

7.根据权利要求5所述的转轴，其特征在于，所述轴承段包括第一轴承段和第二轴承段，所述第一轴承段设置于所述负载段与所述铁心段之间，所述第二轴承段设置于所述铁心段远离所述第一轴承段的一端；

所述第一轴承段的内部形成有呈阶梯状的第一中空区域，沿所述负载段向所述第二轴承段靠近的方向，所述第一中空区域的尺寸依次增大；和/或，

所述第二轴承段的内部形成有呈阶梯状的第二中空区域，沿所述负载段向所述第二轴承段靠近的方向，所述第二中空区域的尺寸依次减小。

8.一种电机，其特征在于，包括：

权利要求1-7任一项所述的转轴；

套设于所述轴承段上的轴承，所述轴承与所述主体部抵接。

9.根据权利要求8所述的电机，其特征在于，所述电机包括设置于所述轴承段上的外封环，所述外封环设置于所述轴承背离所述轴肩的一侧，并与所述轴承抵接。

10.根据权利要求9所述的电机，其特征在于，所述绝缘件包括第一绝缘件和第二绝缘件，所述第一绝缘件夹设于所述轴肩和所述轴承之间；

所述第二绝缘件的所述主体部夹设于所述外封环和所述轴承之间，所述第二绝缘件的所述搭接部搭接于所述外封环的周侧壁上。