CN114337025A - 电机转子组件和叶轮式电机 - Google Patents
电机转子组件和叶轮式电机 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114337025A CN114337025A CN202111282490.5A CN202111282490A CN114337025A CN 114337025 A CN114337025 A CN 114337025A CN 202111282490 A CN202111282490 A CN 202111282490A CN 114337025 A CN114337025 A CN 114337025A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- magnetic
- impeller
- magnetic steel
- assembly
- stator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 81
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 81
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims abstract description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 11
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 11
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 12
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 4
- 229910000828 alnico Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- QJVKUMXDEUEQLH-UHFFFAOYSA-N [B].[Fe].[Nd] Chemical compound [B].[Fe].[Nd] QJVKUMXDEUEQLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- KPLQYGBQNPPQGA-UHFFFAOYSA-N cobalt samarium Chemical compound [Co].[Sm] KPLQYGBQNPPQGA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229910001172 neodymium magnet Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 229910000938 samarium–cobalt magnet Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
本申请提出一种电机转子组件和叶轮式电机，所述转子组件(1)包括：叶轮(11)，所述叶轮(11)为圆筒状，所述叶轮(11)的外周面设置有若干叶片(111)，在所述叶轮(11)旋转时，所述叶片(111)能够使附近的流体沿所述叶轮(11)的轴向(A)流动，所述叶轮(11)由非导磁材料制成；以及磁钢组件(12)，所述叶轮(11)套设于所述磁钢组件(12)，所述叶轮(11)与所述磁钢组件(12)抗扭地连接，所述磁钢组件(12)具有磁性。
Description
技术领域
本申请属于电机领域，特别涉及一种电机转子组件和叶轮式电机。
背景技术
叶轮式电机适用于燃气涡轮发电机组、电动轴流泵、电动轴流风扇、电动轴流压气机等。根据应用领域的不同要求，叶轮式电机可以是电动状态工作的电动机，也可以是发电状态工作的发电机。
现有技术中，叶轮式电机的叶轮机与电机同轴轴向连接，可以由叶轮机驱动电机将机械能转换为电能，或电机驱动叶轮机对工质做功。叶轮机和电机分别制造，装配工艺简单，成本相对降低，因此得到大规模应用。
但是，现有技术中的叶轮式电机的轴向尺寸较大，当叶轮机功率在数百千瓦以下时，主轴的转速高，为保证强度需要增加主轴轴径，这就导致转子的切线速度增加，电机体积增大。由于转子的切线速度要受到限制，因此转子的转速也将受到限制，使得叶轮式电机难以实现高转速运行，最终导致电机的体积较大、功率密度低。
发明内容
本申请旨在提出一种电机转子组件和叶轮式电机，使电机转子组件能够适应高转速工况。
本申请提出一种电机转子组件，所述转子组件包括：
叶轮，所述叶轮为圆筒状，所述叶轮的外周面设置有若干叶片，在所述叶轮旋转时，所述叶片能够使附近的流体沿所述叶轮的轴向流动，所述叶轮由非导磁材料制成；以及
磁钢组件，所述叶轮套设于所述磁钢组件，所述叶轮与所述磁钢组件抗扭地连接，所述磁钢组件具有磁性。
优选地，所述磁钢组件包括环形磁钢组件，所述磁钢组件为圆筒状，所述磁钢组件包括南极磁极部和北极磁极部，所述南极磁极部和所述北极磁极部均为半圆筒状，在所述磁钢组件的内部，磁感线由所述南极磁极部指向所述北极磁极部。
优选地，所述磁钢组件包括海尔贝克磁钢阵列，所述磁钢组件包括第一磁块、第二磁块、第三磁块和第四磁块，所述第一磁块、所述第二磁块、所述第三磁块和所述第四磁块沿所述磁钢组件的周向依次循环排列形成圆筒状。
优选地，所述磁钢组件包括切向内置式磁钢阵列，所述磁钢组件包括转子铁芯和磁钢，所述转子铁芯为圆筒状，所述转子铁芯沿其周向设置有若干个磁槽，所述磁钢固定在所述磁槽内。
优选地，所述磁钢组件包括表贴式磁钢。
本申请还提出一种叶轮式电机，所述叶轮式电机包括定子和上述技术方案中任一项所述的转子组件，所述定子套设于所述转子组件，所述叶轮设置于所述磁钢组件和所述定子之间的气隙。
优选地，所述叶轮式电机还包括散热件，所述散热件在所述转子组件的径向外侧安装到所述定子的径向内侧部。
优选地，所述散热件包括散热筒体和多个翅片，所述散热筒体为圆筒状，所述翅片设置于所述散热筒体的外周面，所述翅片沿所述散热件的轴向延伸。
优选地，所述定子的内周面设置有凹槽，所述定子的定子绕组部分地设置于所述凹槽内。
优选地，所述翅片***所述凹槽，并且所述翅片和所述定子绕组贴合。
通过采用上述技术方案，可以使转子组件的轴向尺寸较小，使转子组件的转速上限较高，从而作为发电机时可以在相同功率下降低电机扭矩，作为电动机时可以在相同扭矩中提高输出功率，进而提高叶轮式电机的功率密度。
附图说明
图1示出了根据本申请的实施方式的叶轮式电机的结构示意图。
图2示出了根据本申请的实施方式的叶轮式电机的剖视图。
图3示出了根据本申请的实施方式的叶轮式电机的转子组件的结构示意图。
图4示出了根据本申请的实施方式的叶轮式电机的叶轮的结构示意图。
图5示出了根据本申请的第一实施方式的叶轮式电机的磁钢组件的结构示意图。
图6示出了根据本申请的第二实施方式的叶轮式电机的磁钢组件的结构示意图。
图7示出了根据本申请的第二实施方式的叶轮式电机的磁钢组件的结构示意图。
图8示出了根据本申请的第三实施方式的叶轮式电机的磁钢组件的结构示意图。
图9示出了根据本申请的第三实施方式的叶轮式电机的磁钢组件的结构示意图。
图10示出了根据本申请的实施方式的叶轮式电机的散热件的结构示意图。
图11示出了根据本申请的实施方式的叶轮式电机的散热件和定子的结构示意图。
附图标记说明
1转子组件 11叶轮 111叶片 12磁钢组件 121南极磁极部 122北极磁极部 123第一磁块 124第二磁块 125第三磁块 126第四磁块 127转子铁芯 128磁钢
2定子 21定子绕组
3散热件 31散热筒体 32翅片
A轴向 C周向。
具体实施方式
为了更加清楚地阐述本申请的上述目的、特征和优点，在该部分结合附图详细说明本申请的具体实施方式。除了在本部分描述的各个实施方式以外，本申请还能够通过其他不同的方式来实施，在不违背本申请精神的情况下，本领域技术人员可以做相应的改进、变形和替换，因此本申请不受该部分公开的具体实施例的限制。本申请的保护范围应以权利要求为准。
在下面的描述中，如果没有单独说明轴向A是指叶轮式电机的轴向A，周向C是指叶轮式电机的周向。
如图1和图2所示，本申请提出一种叶轮式电机，其包括转子组件1、定子2和散热件3。定子2套设于转子组件1，转子组件1可以相对于定子2绕其轴线旋转，转子组件1和定子的径向间隙形成气隙，散热件3设置于转子组件1和定子之间。
(转子组件)
如图3至图9所示，转子组件1包括叶轮11和磁钢组件12，叶轮11和磁钢组件12均为圆筒状，叶轮11套设于磁钢组件12。叶轮11套设于磁钢组件12是指叶轮11和磁钢组件12在转子组件1的轴向上重合，沿转子组件1的径向观察，叶轮11基本上挡住了磁钢组件12。
如图4所示，叶轮11的外周面设置有若干叶片111。叶轮式电机作为电动机时，叶轮11旋转，叶片111可以使流体沿轴向A流动。叶片111使气隙处对流换热效率较高，从而使叶轮式电机的散热能力较强，使叶轮式电机的功率密度较高。叶轮式电机作为发电机时，沿轴向A流动的流体驱动叶轮11旋转。
在图2中，转子组件1旁边的箭头表示转子组件1的旋转方向，气隙处沿轴向A的箭头表示气隙中流体的流动方向。
叶轮11由非导磁材料制成，叶轮11不参与叶轮式电机的磁路构成，叶轮11可以保护高速旋转的电机转子不受离心力的作用而损坏。
根据不同的应用场合，叶片111的长度、高度、厚度、截面形状、弧线类型、前缘形状等特征可以进行适应性设计，从而满足性能需求。
叶轮11与磁钢组件12抗扭地连接，使二者可以同步地转动，例如，叶轮11与磁钢组件12可以采用过盈配合装配或者键连接。
(第一实施方式)
如图5所示，磁钢组件12可以是环形磁钢组件，环形磁钢组件包括南极磁极部121和北极磁极部122，南极磁极部121和北极磁极部122均为半圆筒状状，南极磁极部121和北极磁极部122相对设置使磁钢组件12形成为圆筒状。南极磁极部121和北极磁极部122是指磁钢组件12对于外部的特征，并不是说南极磁极部121本身仅表现为磁南极，北极磁极部122本身仅表现为磁北极。磁钢组件12表现为在磁钢组件12的内部，磁感线由南极磁极部121指向北极磁极部122，图5中的箭头表示磁感线方向，N表示磁北极，S表示磁南极。
(第二实施方式)
如图6和图7所示，磁钢组件12可以是海尔贝克(Halbach)磁钢阵列，海尔贝克磁钢阵列包括第一磁块123、第二磁块124、第三磁块125和第四磁块126，在磁钢组件12的周向上，第一磁块123、第二磁块124、第三磁块125和第四磁块126均可以设置有多个。第一磁块123、第二磁块124、第三磁块125和第四磁块126沿周向C依次循环排列形成圆筒状。可以将相邻的第一磁块123、第二磁块124、第三磁块125和第四磁块126称为一组磁块，海尔贝克磁钢阵列可以包括多组磁块，图6中示出了四组磁块。图6中的箭头表示磁感线方向，N表示磁北极，S表示磁南极。
在第一磁块123的内部，磁感线方向指向径向外侧。在第二磁块124的内部，磁感线方向与第一磁块123的磁感线大致垂直并指向第一磁块123。在第三磁块125的内部，磁感线方向指向径向内侧。在第四磁块126的内部，磁感线方向与第三磁块125的磁感线大致垂直并指向相邻的另一组磁块的第一磁块123。
(第三实施方式)
如图8和图9所示，磁钢组件12可以是切向内置式磁钢阵列，切向内置式磁钢阵列包括转子铁芯127和磁钢128，磁钢128具有磁性，转子铁芯127为圆筒状，转子铁芯127沿其周向C设置有若干个磁槽，磁钢128固定在磁槽内。图8中的箭头表示磁感线方向，N表示磁北极，S表示磁南极。
可选地，磁钢组件12还可以包括表贴式磁钢。
上述几种类型的磁钢组件12可以提高电机中的气隙磁通密度。磁钢组件12能够提供叶轮式电机所需的永磁磁通，通过提供较高的气隙磁通密度，可以提高叶轮式电机的功率密度。
可选地，磁钢组件12的南极磁极部121、北极磁极部122、第一磁块123、第二磁块124、第三磁块125、第四磁块126和磁钢128均可以采用高剩磁高矫顽力的钕铁硼永磁体或钐钴永磁体，使磁钢组件的磁通密度较高。
本发明的转子组件1将叶轮11设置于气隙内，相比于现有技术中同轴轴向连接的叶轮，可以使转子组件1的轴向尺寸较小，使转子组件1的转速上限较高，从而在叶轮式电机作为发电机时，相同功率下降低电机扭矩，作为电动机时可以在相同扭矩中提高输出功率，进而提高叶轮式电机的功率密度。
(定子)
如图1、图2和图11所示，定子2套设于转子组件1的径向外侧，定子2可以为圆筒状，定子2的内周面设置有多个凹槽，凹槽沿定子2的轴向A延伸，凹槽用于设置定子绕组21，定子绕组21部分地设置于凹槽内。
(散热件)
如图2、图10和图11所示，散热件3在转子组件1的径向外侧安装于定子2的径向内侧部。散热件3包括可以散热筒体31和翅片32，散热筒体31可以为圆筒状，散热筒体31设置于转子组件1和定子2之间的径向间隙，翅片32设置于散热筒体31的外周面，翅片32可以沿散热件3的轴向A延伸。
翅片32沿散热筒体31的周向设置有多个，翅片32的数量与定子2的凹槽的数量可以相同。散热件3可以在定子2绕线前沿轴向嵌入定子2，然后再缠绕定子绕组21，使定子绕组21与翅片32贴合接触，从而使热阻较小，能够高效的传热。
散热件3可以由导热性能较好的非导磁材料制成，例如散热件3可以由高导热的陶瓷制成或者由非导磁的金属材料制成。
在散热件3散热时，凹槽内定子绕组21产生的热量传递至翅片32，再由翅片32通过散热筒体31传递至气隙，充分利用了气隙流体的流动，通过对流传热而实现高效散热。叶轮式电机的散热性能较好，从而能够提高叶轮式电机的功率密度。
虽使用上述实施方式对本申请进行了详细说明，但对于本领域技术人员来说，本申请显然并不限于在本说明书中说明的实施方式。本申请能够在不脱离由权利要求书所确定的本申请的主旨以及范围的前提下加以修改并作为变更实施方式加以实施。因此，本说明书中的记载以示例说明为目的，对于本申请并不具有任何限制性的含义。
Claims (10)
1.一种电机转子组件，其特征在于，所述转子组件(1)包括：
叶轮(11)，所述叶轮(11)为圆筒状，所述叶轮(11)的外周面设置有若干叶片(111)，在所述叶轮(11)旋转时，所述叶片(111)能够使附近的流体沿所述叶轮(11)的轴向(A)流动，所述叶轮(11)由非导磁材料制成；以及
磁钢组件(12)，所述叶轮(11)套设于所述磁钢组件(12)，所述叶轮(11)与所述磁钢组件(12)抗扭地连接，所述磁钢组件(12)具有磁性。
2.根据权利要求1所述的电机转子组件，其特征在于，所述磁钢组件(12)包括环形磁钢组件，所述磁钢组件(12)为圆筒状，所述磁钢组件(12)包括南极磁极部(121)和北极磁极部(122)，所述南极磁极部(121)和所述北极磁极部(122)均为半圆筒状，在所述磁钢组件(12)的内部，磁感线由所述南极磁极部(121)指向所述北极磁极部(122)。
3.根据权利要求1所述的电机转子组件，其特征在于，所述磁钢组件(12)包括海尔贝克磁钢阵列，所述磁钢组件(12)包括第一磁块(123)、第二磁块(124)、第三磁块(125)和第四磁块(126)，所述第一磁块(123)、所述第二磁块(124)、所述第三磁块(125)和所述第四磁块(126)沿所述磁钢组件(12)的周向(C)依次循环排列形成圆筒状。
4.根据权利要求1所述的电机转子组件，其特征在于，所述磁钢组件(12)包括切向内置式磁钢阵列，所述磁钢组件(12)包括转子铁芯(127)和磁钢(128)，所述转子铁芯(127)为圆筒状，所述转子铁芯(127)沿其周向(C)设置有若干个磁槽，所述磁钢(128)固定在所述磁槽内。
5.根据权利要求1所述的电机转子组件，其特征在于，所述磁钢组件(12)包括表贴式磁钢。
6.一种叶轮式电机，其特征在于，所述叶轮式电机包括定子(2)和权利要求1至5中任一项所述的转子组件(1)，所述定子(2)套设于所述转子组件(1)，所述叶轮(11)设置于所述磁钢组件(12)和所述定子(2)之间的气隙。
7.根据权利要求6所述的叶轮式电机，其特征在于，所述叶轮式电机还包括散热件(3)，所述散热件(3)在所述转子组件(1)的径向外侧安装到所述定子(2)的径向内侧部。
8.根据权利要求7所述的叶轮式电机，其特征在于，所述散热件(3)包括散热筒体(31)和多个翅片(32)，所述散热筒体(31)为圆筒状，所述翅片(32)设置于所述散热筒体(31)的外周面，所述翅片(32)沿所述散热件(3)的轴向(A)延伸。
9.根据权利要求8所述的叶轮式电机，其特征在于，所述定子(2)的内周面设置有凹槽，所述定子(2)的定子绕组(21)部分地设置于所述凹槽内。
10.根据权利要求9所述的叶轮式电机，其特征在于，所述翅片(32)***所述凹槽，并且所述翅片(32)和所述定子绕组(21)贴合。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111282490.5A CN114337025B (zh) | 2021-11-01 | 2021-11-01 | 电机转子组件和叶轮式电机 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111282490.5A CN114337025B (zh) | 2021-11-01 | 2021-11-01 | 电机转子组件和叶轮式电机 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114337025A true CN114337025A (zh) | 2022-04-12 |
| CN114337025B CN114337025B (zh) | 2023-10-31 |
Family
ID=81045593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111282490.5A Active CN114337025B (zh) | 2021-11-01 | 2021-11-01 | 电机转子组件和叶轮式电机 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114337025B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102397598A (zh) * | 2011-11-18 | 2012-04-04 | 武汉理工大学 | 紧凑型轴流式磁悬浮人工心脏泵 |
| CN108880022A (zh) * | 2018-06-19 | 2018-11-23 | 清华大学 | 一种外转子自循环液冷永磁电机 |
| CN208797697U (zh) * | 2018-08-31 | 2019-04-26 | 广东美的环境科技有限公司 | 电机转子、电机、电动助力转向*** |
| CN210444130U (zh) * | 2019-09-27 | 2020-05-01 | 深圳拓邦股份有限公司 | 一种吹风机及其具有风叶的直流电机 |
| CN212055196U (zh) * | 2020-03-29 | 2020-12-01 | 武汉万至达智能科技有限公司 | 一种高效率低噪音风扇 |
-
2021
- 2021-11-01 CN CN202111282490.5A patent/CN114337025B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102397598A (zh) * | 2011-11-18 | 2012-04-04 | 武汉理工大学 | 紧凑型轴流式磁悬浮人工心脏泵 |
| CN108880022A (zh) * | 2018-06-19 | 2018-11-23 | 清华大学 | 一种外转子自循环液冷永磁电机 |
| CN208797697U (zh) * | 2018-08-31 | 2019-04-26 | 广东美的环境科技有限公司 | 电机转子、电机、电动助力转向*** |
| CN210444130U (zh) * | 2019-09-27 | 2020-05-01 | 深圳拓邦股份有限公司 | 一种吹风机及其具有风叶的直流电机 |
| CN212055196U (zh) * | 2020-03-29 | 2020-12-01 | 武汉万至达智能科技有限公司 | 一种高效率低噪音风扇 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114337025B (zh) | 2023-10-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20180145574A1 (en) | Axial Flux Machine | |
| CN105305749B (zh) | 定子无铁心Halbach永磁阵列轴向磁通电机 | |
| JP2008131813A (ja) | 永久磁石式回転電機，風力発電システム，永久磁石の着磁方法 | |
| EP1612912A1 (en) | Permanent magnet electric machine | |
| CN111614207A (zh) | 离心式流体冷却轴向磁通电机 | |
| CN209805603U (zh) | 异步起动同步磁阻电机转子组件结构、电机 | |
| EP4055683A1 (en) | Axial flux motor with stator cores having enlarged face plates | |
| CN111628621B (zh) | 无刷盘式双转子电机 | |
| CN105119454A (zh) | Halbach阵列式永磁直流无刷电机 | |
| CN203261222U (zh) | 一种筒形永磁调速器风冷结构 | |
| CN101534031A (zh) | 悬浮叶轮式直流电机 | |
| EP4012898A1 (en) | Motor, and air conditioner in which same is used | |
| CN111181274B (zh) | 一种永磁无铁芯无人机电机 | |
| KR101956021B1 (ko) | 구동모터의 냉각유닛 | |
| CN210957949U (zh) | 一种内转子磁片结构 | |
| CN112383191A (zh) | 一种带外置离心风机的自扇冷轴向磁通电机 | |
| JP7436785B2 (ja) | モータ | |
| CN114337025B (zh) | 电机转子组件和叶轮式电机 | |
| JP6042244B2 (ja) | モータのシリーズおよびその作成方法 | |
| CN214045274U (zh) | 一种散热件、转子及电机 | |
| CN103580421A (zh) | 具有风冷散热结构的永磁同步电机 | |
| JP2017166467A (ja) | 流体機械及び変速装置 | |
| CN206850544U (zh) | 一种组合叶片开关磁阻电机转子 | |
| CN201197098Y (zh) | 悬浮叶轮式直流电机 | |
| CN205212665U (zh) | 一种稀土无铁芯径向聚能磁节能电机 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |