转子组件以及包括该转子组件的电机和设备的制作方法

1.本技术涉及一种转子组件以及一种包括该转子组件的电机和设备，例如，用于压缩机的电机和压缩机。


背景技术：

2.本部分中所提供的技术内容旨在有助于本领域技术人员对本发明的理解，而不一定构成现有技术。
3.电机通常用于驱动曲轴，曲轴再带动诸如压缩机构的运动部件运动以对工作流体进行压缩。在包括曲轴的设备或机器(例如，压缩机)运行时，由于运动部件的运动不平衡而常常产生振动、噪声等问题。
4.针对这种运动不平衡，通常在运动部件上设置能够提供反向离心力的平衡块以平衡所产生的运动不平衡从而减小振动和噪音。电机包括定子和相对于定子能够旋转的转子。常见的是，将平衡块固定至转子以便随着转子一起旋转，由此起到动平衡的作用。因此，可以将固定至彼此的转子和平衡块称为转子组件。
5.转子中通常配装有磁体。为了防止漏磁，平衡块可以由非导磁材料制成，或者在平衡块与转子之间设置有由非导磁材料制成的隔板。众所周知，对于转子组件而言，主要采用一些高密度的非导磁材料，比如黄铜、奥氏体不锈钢等，这些非导磁材料较贵。因此，具有非导磁材料的平衡块或隔板的转子组件的成本较高。
6.在现有的一种转子组件中，平衡块的底面的径向外部与磁体间隔开一定距离(即，形成气隙)以防止漏磁。然而，这种转子组件会因为例如铆钉断裂而过早失效。
7.因此，期望的是，提供一种成本较低、能够有效防止漏磁且能够改善支承受力的转子组件。


技术实现要素：

8.在本部分中提供本发明的总概要，而不是本发明完全范围或本发明所有特征的全面公开。
9.本发明的一个目的是提供一种在有效防止漏磁的情况下能够改善支承受力的转子组件。
10.本发明的另一目的是提供一种材料成本和组装成本较低的转子组件。
11.为了实现上述目的中的至少一个，提供一种转子组件，该转子组件可以包括：转子，所述转子包括转子芯和在所述转子的轴向端面之间嵌置在所述转子芯中的磁体；以及平衡块，所述平衡块的底面面向所述转子的轴向端面。所述平衡块包括从所述底面的外周边缘沿轴向方向和径向方向延伸突出的支承部，所述支承部构造成在所述平衡块与所述磁体之间形成气隙部，并且所述支承部位于所述磁体的径向外侧。
12.根据本公开的转子组件，由于支承部的凸出形状和支承作用，使磁体与底面的其他部分之间形成空隙部或气隙部，由此可以有效地防止漏磁。此外，由于支承部设置在底面
的径向外侧部，因此支承部的合力支承作用点距离旋转中心o的距离较大，并因此可以显著改善平衡块以及紧固件的受力情况。
13.在根据本公开的一些示例中，所述平衡块包括沿着周向方向离散地布置的多个所述支承部。
14.在根据本公开的一些示例中，所述支承部的轴向延伸高度大于等于3mm。
15.在根据本公开的一些示例中，彼此相邻的所述支承部与所述磁体之间的最短距离大于等于3mm。
16.在根据本公开的一些示例中，所述平衡块还包括从所述底面沿轴向方向延伸突出的止档部，所述止档部构造成防止所述磁体从所述轴向端面伸出。
17.在根据本公开的一些示例中，所述平衡块通过紧固件附接至所述转子，并且所述止档部定位成邻近所述紧固件。
18.在根据本公开的一些示例中，所述止档部为针对每个磁体从所述支承部延伸的单个构件。
19.在根据本公开的一些示例中，所述止档部从相邻的支承部延伸。
20.在根据本公开的一些示例中，所述平衡块由导磁材料制成。
21.在根据本公开的一些示例中，所述磁体沿周向方向呈锯齿形状布置。
22.根据本公开的另一方面，提供一种包括上述转子组件和定子的电机。
23.根据本公开的又一方面，提供一种包括上述电机的设备。
附图说明
24.通过以下参照附图的描述，本发明的一个或多个实施方式的特征和优点将变得更加容易理解，在附图中：
25.图1为示出根据本公开实施方式的转子组件的立体示意图；
26.图2为图1的转子组件的分解立体图；
27.图3为图1的转子组件的剖面示意图；
28.图4为示出图1的上平衡块的底面的立体示意图；
29.图5为图1的转子的俯视图；
30.图6a至图6d为示出根据本公开的平衡块的各种底面的平面示意图；以及
31.图7为转子组件的受力分析的示意图。
具体实施方式
32.下面参照附图、借助示例性实施方式对本发明进行详细描述。对本发明的以下详细描述仅仅是出于说明目的，而绝不是对本发明及其应用或用途的限制。
33.图1至图5示出了根据本公开的实施方式的转子组件的各种示意图。下面将参照图1至图5对根据本公开实施方式的转子组件1进行描述。
34.如图1至图5所示，转子组件1包括转子20以及分别位于转子20两端的上平衡块10和下平衡块30。上平衡块10和下平衡块30通过紧固件50(例如，铆钉或螺栓)与转子20连接在一起。上平衡块10具有用于插入紧固件50的通孔11。转子20具有用于插入紧固件50的通孔21。下平衡块30用于插入紧固件50的通孔31。通孔11、21和31对准以便插入紧固件50，从
而形成转子组件1。
35.上平衡块10具有基部12和从基部12向上(沿轴向方向)延伸的配重部14。基部12构造用于上平衡块10的附接。配重部14构造用于实现动平衡。类似地，下平衡块30具有基部32和从基部32向下(沿轴向方向)延伸的配重部34。基部32构造用于下平衡块30的附接。配重部34构造用于实现动平衡。
36.参见图5，转子20包括筒形的转子芯22以及插入或嵌入转子芯22中的磁体23。
37.本技术的发明人发现，现有的转子组件常常因为紧固件(铆钉)50断裂而过早失效。针对该问题，发明人对现有的转子组件进行了受力分析并根据其受力分析的结构提出了本发明。下面将参照图7对转子组件的受力情况进行说明。
38.如图7所示，向上的力sf表示转子对上平衡块10’的支承力；向下的力ff表示经由n个铆钉50’将上平衡块10’紧固至转子20’的紧固力；径向向外的力if表示在转子组件旋转时产生的惯性力。支承力sf的合力作用点与旋转中心o之间的水平距离为a；惯性力if与转子20’的端面(支承面)的竖向距离为h。
39.在受力平衡的情况下，转子对上平衡块施加的向上的支承力sf应等于n个螺钉对上平衡块的向下的紧固力ff，即，n*ff＝sf。
40.在力矩平衡的情况下，由支承力sf产生的逆时针力矩应等于由惯性力if产生的顺时针力矩，即，sf*a＝if*h。
41.如果支承力sf的合力作用点越靠近旋转中心o，即，径向向内靠近旋转中心o，则距离a的值越小，相应地，支承力sf以及紧固力ff越大。这种情况下，螺钉容易过早断裂。
42.对于现有的转子组件，为了防止漏磁，在平衡块的底面的径向外侧部与转子的磁体之间形成气隙。因此，平衡块的支承力的合力作用点距离旋转中心o较近，使得螺钉容易断裂。
43.基于上述发现，本技术的发明人提出了本发明。根据本公开的转子组件包括底面结构进行改进以改善受力情况的平衡块，如图2所示的下平衡块30的上表面结构(底面结构)以及图4所示的上平衡块12的下表面结构(底面结构)。
44.在图1至图3的示例中，配重部14与配重部34的结构不同，而基部12的结构与基部32的结构基本相同。应理解的是，上平衡块10和下平衡块30的结构可以完全相同，部分相同或完全不同，这取决于动平衡要求。
45.图6a是示出图2的下平衡块和图4的上平衡块的底面结构的平面示意图。下面将参照图6a来描述根据本公开的平衡块的底面结构。如图6a所示，平衡块的基部12或32包括底面100、从底面100的外周边缘101沿轴向方向和径向方向延伸突出的支承部110以及用于插入紧固件50的孔150。
46.支承部110用于将平衡块支承在转子上。平衡块可以包括多个支承部110，在图6a所示的示例中具有6个支承部110。多个支承部110可以沿着周向方向离散地布置并且/或者沿周向方向等间距地分布。
47.支承部110位于磁体23的径向外侧。应理解的是，此处的“径向外侧”指的是整体支承部与整体磁体之间的相对位置关系，如图6a所示。因此，并不排除支承部的某个部分在磁体的某个部分的径向内侧的情况。每个支承部110的合力支承作用点位于底面100的径向中心线rc的径向外侧。支承部110避开磁体23(如虚线所示)的区域设置，即，设置在与转子的
没有磁体23(如虚线所示)的区域相对应。
48.由于支承部110的凸出形状和支承作用，使磁体23与底面100的其他部分之间形成空隙部或气隙部，由此可以有效地防止漏磁。相邻的支承部110与磁体23的最短距离可以大于等于3mm，以确保其防止漏磁的能力。例如，如图6a所示，相邻的支承部110的侧壁与磁体23的侧边缘之间具有恒定距离d，d的值可以大于等于3mm。在未示出的示例中，磁体23的侧边缘与支承部110的侧壁并非平行布置，但同样磁体23的侧边缘与支承部110的侧壁之间的最短距离可以大于等于3mm。
49.此外，支承部110的轴向延伸高度可以大于等于3mm，以确保形成的空隙部或气隙部的高度可以大于等于3mm，由此确保其防止漏磁的能力。
50.由于支承部110设置在底面100的径向外侧部，因此支承部110的合力支承作用点距离旋转中心o的距离较大。如此，转子对平衡块的支承力以及紧固件对平衡块的紧固力可以减小，即，显著改善了平衡块以及紧固件的受力情况。
51.因此，支承部110不仅能够有效地防止漏磁，而且能够显著改善转子组件的各个部件的受力情况并因此延长转子组件的使用寿命。
52.此外，由于支承部110提供了平衡块与磁体之间的气隙部，即，平衡块不会与磁体接触，因此整个平衡块可以由导磁材料(例如，铁基的冶金材料)制成，或者可以省去设置在平衡块与磁体之间的由非导磁材料(比如，黄铜，奥氏体不锈钢板)制成的隔板。这样，可以显著降低平衡块以及转子组件的成本。
53.应理解的是，支承部110的结构不局限于图示的具体示例，而是可以变化，只要其能够防止漏磁同时改善受力情况即可。例如，支承部110可以沿着底面100的外周边缘101形成为一体件。支承部110的形状可以根据磁体的布置而变化。
54.平衡块的基部12或32还可以包括从底面100沿轴向方向延伸突出的止档部130a。止档部130a构造用于防止磁体23(如虚线所示)从转子20的轴向端面伸出。
55.在图6a的示例中，止档部130a为短的柱状的形式。每个止档部130a用于防止相应的一个磁体从转子20的轴向端面伸出。优选地，止档部130a在能够实现止档作用的情况下具有与磁体23接触的最小面积。这种情况下，即使止档部130a由导磁材料制成，其漏磁的能力也会受到限制。
56.止档部130a可以定位成靠近用于接收紧固件的孔150。这样，止档部130a可以在连接部位(孔150)附近为平衡块提供额外支承，由此可以进一步改善平衡块的受力情况。
57.应理解的是，止档部130a的结构或形状可以变化。例如，如图6b所示，止档部130b具有长圆形的形状。如图6c所示，止档部13c为在相邻的支承部110之间延伸的弯曲的长形形状或肋形形状，以对相邻的两个磁体同时提供止档作用。应理解的是，止档部13c可以是线性地延伸的长形形状或肋形形状。
58.止档部可以为如图6a和图6b所示地针对每个磁体设置的单个构件，或者可以为如图6c所示地针对相邻的两个磁体设置的构件。
59.此外，如图6d所示，可以省去止档部。例如，在磁体能够通过粘合剂或其他方式牢固地固定在转子芯22中的情况下，可以省去止档部。
60.具有上述底面结构的平衡块可以适用于磁体的各种布置。参见图5，转子20具有12个磁体。在用于插入紧固件50的相邻的通孔21之间布置有两个磁体23，这两个磁体23可以
呈v形。如此，所有的磁体23大体以锯齿形状沿周向方向进行布置。每个支持部110位于相邻的v形磁体23的径向外侧。这样，支持部110可以在径向外侧具有较大尺寸，而在径向内侧具有较小尺寸，使得支持部110的合力支承作用点更加靠近底面100的外周边缘101。这样的构造不仅有利于磁体23的布置，而且有利于改善支承部以及紧固件的受力情况。应理解的是，磁体的布置不局限于图示的具体示例，而是可以改变。
61.根据本公开的上述转子组件可以适用于各种电机，例如，永磁体电机。电机还包括定子(未示出)，转子组件能够围绕定子旋转。此外，包括上述转子组件的电机可以适用于各种设备或机器，例如，压缩机。
62.在本技术文件中，方位术语“上”和“下”等的使用仅仅出于便于描述的目的，而不应视为是限制性的。另外，在本技术文件中，导磁材料和非导磁材料可以依照本领域的通常含义理解，例如，导磁材料可以指导磁率相对高的材料，而非导磁材料可以指导磁率相对低的材料。
63.虽然已经参照示例性实施方式对本发明进行了描述，但是应当理解，本发明并不局限于文中详细描述和示出的具体实施方式，在不偏离权利要求书所限定的范围的情况下，本领域技术人员可以对示例性实施方式做出各种改变。