电机转子及电机的制作方法

1.本技术涉及电机技术领域，尤其是一种电机转子及电机。


背景技术：

2.电机包括转子和定子，通过定子上的绕组线圈与转子上的永磁体，电机能够根据法拉第电磁感应定律实现电能和机械能的转换。
3.转子一般采用表贴的方式安装永磁体，再套上护磁环、用于限定永磁体的位置。但由于电机工作时转子的转速较高，粘贴的永磁体难以承受巨大的离心力，导致永磁体的位置容易偏离，永磁体的结构也容易受损。另外，由于电机高速运行期间，其内部温度较高，即使使用护磁环也难以保证永磁体的状态，因而需要采用新的方式安装永磁体。


技术实现要素：

4.本技术的目的是在于克服现有技术中存在的不足，提供一种电机转子及电机。
5.为实现以上技术目的，本技术提供了一种电机转子，包括：主轴，主轴内设置有阶梯孔；永磁体，设于阶梯孔内，并抵靠阶梯孔的台阶。
6.进一步地，阶梯孔沿第一方向贯穿主轴；电机转子还包括：第一端轴，连接阶梯孔的一端；第二端轴，连接阶梯孔的另一端。
7.进一步地，第一端轴和/或第二端轴包括：第一连接段，能够伸入阶梯孔；第二连接段，连接第一连接段；其中，至少第二连接段与第一连接段相连的端面、大于第一连接段与第二连接段相连的端面；第一连接段伸入阶梯孔后，第二连接段与第一连接段相连的端面抵靠主轴。
8.进一步地，电机转子还包括：第一叶轮，设于第一端轴；第二叶轮，设于第二端轴。
9.进一步地，第一端轴上设有第一安装孔；电机转子还包括第一叶轮轴，部分第一叶轮轴设于第一安装孔，另有部分第一叶轮轴突出于第一安装孔、用于连接第一叶轮；和/或，第二端轴上设有第二安装孔；电机转子还包括第二叶轮轴，部分第二叶轮轴设于第二安装孔，另有部分第二叶轮轴突出于第二安装孔、用于连接第二叶轮。
10.进一步地，第一安装孔中设置有内螺纹，第一叶轮轴上设置有外螺纹，第一叶轮轴与第一安装孔螺纹连接；和/或，第二安装孔中设置有内螺纹，第二叶轮轴上设置有外螺纹，第二叶轮轴与第二叶轮螺纹连接。
11.进一步地，电机转子还包括：第一螺母，设于第一叶轮轴，用于锁紧第一叶轮背离第一端轴的一端；和/或，第二螺母，设于第二叶轮轴，用于锁紧第二叶轮背离第二端轴的一端。
12.进一步地，永磁体中设置有内孔。
13.进一步地，永磁体以过盈配合的方式设于阶梯孔中。
14.本技术还提供了一种电机，包括上述电机转子，还包括定子，定子套设在主轴上。
15.本技术提供了一种电机转子，包括主轴和永磁体，主轴内设置有阶梯孔，永磁体设
于阶梯孔中、并抵靠阶梯孔的台阶。通过将永磁体设置在主轴内，主轴能够向永磁体提供一定压应力，以平衡转子高速运行时、永磁体受到的离心力，并减少永磁体承受的拉应力，从而保护永磁体。通过设置永磁体抵靠阶梯孔的台阶，能够对永磁体的位置进行限定，以便于永磁体的安装和定位。
16.本技术还提供了一种电机，包括上述电机转子，还包括定子，定子套设在主轴上。通过定子上的绕组线圈与转子上的永磁体，电机能够根据法拉第电磁感应定律实现电能和机械能的转换。
附图说明
17.图1为本技术提供的一种主轴的结构示意图；
18.图2为图1中主轴与永磁体构成的电机转子的机构示意图；
19.图3为本技术提供的另一种主轴的结构示意图；
20.图4为本技术提供的又一种主轴的结构示意图。
具体实施方式
21.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似改进，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。
22.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“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技术和简化描述，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技术的限制。
23.此外，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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
24.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
25.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
26.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另
一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
27.本技术提供了一种电机转子，包括：主轴10，主轴10内设置有阶梯孔11；永磁体20，设于阶梯孔11内，并抵靠阶梯孔11的台阶。
28.参照图1和图2，阶梯孔11包括第一孔段11a和第二孔段11b，第一孔段11a的孔径大于第二孔段11b的孔径，台阶形成于第一孔段11a和第二孔段11b之间，永磁体20设于第一孔段11a中。
29.永磁体20能够从第一孔段11a进入阶梯孔11。永磁体20进入第一孔段11a后，能够沿第一孔段11a向第二孔段11b运动。台阶能够阻止永磁体20进入第二孔段11b，并能够限制永磁体20在阶梯孔11中的位置，有利于确认永磁体20与主轴10的相对位置。
30.容易理解的，由于于第一孔段11a和第二孔段11b相通，台阶环绕于第二孔段11b与第一孔段11a相连的端部外侧。从图1或图3来看，台阶包括间隔设置的第一阶壁11c和第二阶壁11d。
31.一实施例中，参照图1，第一阶壁11c和第二阶壁11d用于接触永磁体20的表面处于同一平面内。如此，永磁体20抵靠阶梯孔11的台阶时，永磁体20与第一阶壁11c和第二阶壁11d面接触。通过增加第一阶壁11c和第二阶壁11d永磁体20与台阶的接触面积，能够更好地限定永磁体20在阶梯孔11内的位置。
32.其他实施例中，参照图3，第一阶壁11c和第二阶壁11d用于接触永磁体20的表面可以朝向阶梯孔11延伸方向的中心轴o倾斜设置。具体地，第一孔段11a指向第二孔段11b，第一阶壁11c和第二阶壁11d之间的相对距离逐渐变小。由于第一孔段11a和第二孔段11b的孔径不同，相对倾斜设置的第一阶壁11c和第二阶壁11d亦能够阻碍永磁体20进入第二孔段11b，进而限定永磁体20的位置。
33.通过在主轴10中设置阶梯孔11，能够减轻主轴10的质量，进而减轻转子的质量，以便于转子转动，提高响应的速度和精度。
34.通过将永磁体20设置在主轴10内，主轴10能够保护永磁体20。需要解释的是，电机中转子旋转时，转子绕一转动中心轴做自转运动。转子高速旋转的过程中，永磁体会受到离心力；离心力作用于永磁体，使得永磁体具有远离远离转动中心轴的趋势。但是，转动中心轴多是永磁体的中心轴，也就是说，转动中心轴可能会穿过永磁体。因此，永磁体受到离心力时，其结构具有破裂的风险。
35.本技术中，永磁体20设于主轴10内部的阶梯孔11中。此时，构成阶梯孔11的、主轴10的轴壁能够接触并压紧永磁体20，向永磁体20提供一个压应力。可知，转子旋转时，永磁体20会受到离心力，离心力作用于永磁体20时，相当于一个拉应力，使得永磁体20具有破裂的风险。通过主轴10向永磁体20提供一个压应力，能够平衡永磁体20受到的离心力，并减少永磁体20承受的拉应力，从而提高永磁体20的稳定性，避免永磁体20损坏。
36.另外，由于永磁体20被包裹于主轴10内，即使永磁体20破损，破裂的部分也不飞散，主轴10能够进一步提高永磁体20的安全性。
37.可选地，为避免被主轴10包裹的永磁体20的磁性受到主轴10的干扰，影响转子与
定子的配合运动，主轴10可以采用高强度不导磁材料制备。
38.可选地，永磁体20抵靠台阶后，永磁体20接近主轴10长度方向的中部。参照图1，主轴10沿左右方向延伸设置，其长度方向即图示的左右方向。此时，主轴10长度方向的中部即左右方向上、主轴10的中心位置。该位置也可以是左右方向上、主轴10的重心位置。通过将永磁体20安装到接近主轴10中部的位置，有利于稳定由主轴10和永磁体20构成的电机转子的重心，避免主轴10长度方向上的一端与另一端的质量之差过大，影响转子转动的稳定性。
39.进一步地，为保证永磁体20在主轴10中位置稳定，避免转子旋转时，永磁体20在阶梯孔11中位移，影响转子与定子的配合运动，一实施方式中，永磁体20以过盈配合的方式设于阶梯孔11中。
40.具体地，将永磁体20装入主轴10前，通过加热等方式，使得阶梯孔11扩增。随后，将永磁体20置入第一孔段11a，并使得永磁体20朝向第二孔段11b运动，直至永磁体20抵靠台阶。接着，等待主轴10自然降温，或者，对主轴10进行冷却，使得阶梯孔11逐渐缩小、恢复原状，主轴10即可抱紧永磁体20。此时，永磁体20的端部受到台阶的限制，永磁体20的四周受到主轴10轴壁的限制，永磁体20在主轴10中位置确定且稳定。
41.另一实施方式中，可以在阶梯孔11中设置卡槽，在永磁体20外表面设置卡块；和/或，在阶梯孔11中设置卡块，在永磁体20外表面设置卡槽；卡槽和卡块均沿阶梯孔11的延伸方向设置，使得卡块卡入卡槽中，亦能限定永磁体20和主轴10的相对位置，并能够避免永磁体20在主轴10中自转。
42.其他实施方式中，也可以通过螺纹孔和螺钉锁紧永磁体20在主轴10中，或者通过粘黏剂将永磁体20粘接在主轴10中
……
只要能够将永磁体20固定在主轴10即可，本技术并不限定永磁体20和主轴10的连接方式。
43.进一步地，永磁体20中设置有内孔21。
44.通过设置内孔21，一方面，能够减轻永磁体20的质量，以便于转子运动；另一方面，永磁体20以过盈配合的方式设于阶梯孔11中时，能够减小永磁体20和主轴配合10的过盈量，以便于二者的安装。同时，通过设置内孔21，还能够减少永磁体20在旋转过程中所受的离心力，有利于提高转子的稳定性。
45.具体地，本技术提供的电机转子工作时，绕转动中心轴自转。永磁体20沿转子的转动中心轴延伸设置，内孔21亦沿转子的转动中心轴延伸设置。
46.更具体地，内孔21沿转动中心轴的延伸方向贯穿永磁体20。
47.进一步地，阶梯孔11沿第一方向贯穿主轴10；电机转子还包括：第一端轴31，连接阶梯孔11的一端；第二端轴32，连接阶梯孔11的另一端。
48.容易理解的，通过钻孔机等设备对主轴10进行穿孔、以形成阶梯孔11时，可以使得第一穿孔设备沿主轴10的长度方向，自主轴10的一端穿入，形成第一孔段11a；再使得第二穿孔设备从主轴10的另一端穿入，形成第二孔段11b。由此，使得阶梯孔11贯穿主轴10。相较于直接在主轴10内部穿孔，或者将主轴10设置为多段可拼接的部分，在所需位置穿孔后，再将各段拼接起来，这种方式更简单，能够降低加工难度，降低设备成本。
49.通过设置第一端轴31和第二端轴32，能够封闭阶梯孔11的端口，并加强主轴10端部的结构，避免主轴10因为内部中空，结构刚性差。
50.其中，第一方向为阶梯孔11的延伸方向。本技术中，第一方向亦是转动中心轴的延
伸方向。当阶梯孔11沿主轴10的长度方向延伸设置时，第一方向也是主轴10的长度方向。
51.为方便第一端轴31或者第二端轴32与阶梯孔11连接，一实施方式中，第一端轴31和/或第二端轴32包括：第一连接段31a，能够伸入阶梯孔11；第二连接段31b，连接第一连接段31a；其中，至少第二连接段31b与第一连接段31a相连的端面、大于第一连接段31a与第二连接段31b相连的端面；第一连接段31a伸入阶梯孔11后，第二连接段31b与第一连接段31a相连的端面抵靠主轴10。
52.一具体实施例中，参照,图4，以第一端轴31为例进行说明。其中，第二连接段31b与第一连接段31a相连的端面，即第二连接段31b的右端面；第一连接段31a与第二连接段31b相连的端面，即第一连接段31a的左端面。第二连接段31b的右端面大于第一连接段31a的左端面，同时，第二连接段31b的右端面也大于阶梯孔11的左端面。具体地，第一端轴31正对阶梯孔11端部后，第一连接段31a的左端面、以及阶梯孔11的左端面在第一平面内的投影，处于第二连接段31b的右端面在第一平面内的投影范围内。其中，第一平面垂直于第一方向。
53.进一步地，该实施例中，为方便第一连接段31a伸入阶梯孔11，可以使得至少第一连接段31a的右端部小于阶梯孔11的左端面。具体地，第一端轴31正对阶梯孔11端部后，第一连接段31a右端部在第一平面上的投影，处于阶梯孔11左端面在第一平面上的投影范围内。如此，至少第一连接段31a的右端部能够简便地插入阶梯孔11。
54.更进一步地，该实施例中，自第一连接段31a的左端部向第一连接段31a的右端部，第一连接段31a的外径可以逐渐缩小。如此，第一连接段31a的右端部进入阶梯孔11后，随着第一连接段31a不断进入阶梯孔11，第一连接段31a外径较大的位置能够卡住阶梯孔11，进而实现第一连接段31a和阶梯孔11的卡接。
55.或者，第一连接段31a均能够伸入阶梯孔11中，但第二连接段31b的右端面能够接触主轴11的轴端、并遮挡阶梯孔11，进而实现第一端轴31与主轴10的连接。
56.进一步地，为保证第一端轴31稳定连接主轴10，第一连接段31a能够以过盈配合的方式装入阶梯孔11内。或者，第一连接段31a能够与阶梯孔11焊接在一起。
57.又或者，至少阶梯孔11的端部设置有内螺纹，第一端轴31上设置有外螺纹，内、外螺纹配合，以能够实现端轴（第一端轴31或者第二端轴32）与阶梯孔11的连接，以及端轴对阶梯孔11的封闭。
58.其他实施方式中，阶梯孔11和端轴也可以通过卡槽和卡块配合实现卡接，或者通过螺纹孔和螺钉配合实现螺接，或者通过粘接等连接方式实现装配。本技术并不对此做具体限定。
59.容易理解的，第二端轴32的结构，以及第二端轴32与阶梯孔11的连接方式与第一端轴31类似，具体不再赘述。
60.进一步地，本技术提供的电机转子还可以用于空气压缩机中。此时，电机转子包括：第一叶轮41，设于第一端轴31；第二叶轮42，设于第二端轴32。
61.电机工作时，转子绕转动中心轴自转，带动第一叶轮41和第二叶轮42同步绕转动中心轴旋转。叶轮（第一叶轮41或者第二叶轮42）转动时，第一叶轮41和第二叶轮42中的一者吸风，在主轴10的一端形成低压，第一叶轮41和第二叶轮42中的另一者送风，在主轴10的的另一端形成高压。通过在主轴10两端形成气压差，实现对空气的压缩。
62.为方便安装第一叶轮41，一实施方式中，第一端轴31上设置有第一安装孔33；电机
转子还包括第一叶轮轴43，部分第一叶轮轴43设于第一安装孔33，另有部分第一叶轮轴43突出于第一安装孔33、用于连接第一叶轮41。
63.通过设置第一安装孔33，能够限制第一叶轮轴43的设置方向，进而限制第一叶轮41的安装位置，有利于两个叶轮相互配合、压缩空气。
64.其中，第一安装孔33能够沿主轴10的转动中心轴延伸设置。例如，图4所示的实施例中，转动中心轴为主轴10沿左右方向的中心轴。如此，主轴10带动第一叶轮41旋转时，第一叶轮41亦沿转动中心轴自转。此时，气流环绕主轴10、沿第一方向自低压端向高压端移动，压缩效率高。
65.进一步地，为方便第一叶轮轴43连接第一安装孔33，一实施例中，第一安装孔33中设置有内螺纹，第一叶轮轴43上设置有外螺纹，第一叶轮轴43与第一安装孔33螺纹连接。通过内、外螺纹的配合，有利于第一叶轮轴43和第一安装孔33的快装和快拆；同时，内、外螺纹的配合精度高，有利于保证第一叶轮轴43的连接稳定，亦有利于保证第一叶轮轴43的延伸方向、提高第一叶轮41的安装精度。
66.其他实施例中，第一叶轮轴43也能够卡接、螺接、粘接或者通过过盈配合等方式设置在第一安装孔33中。
67.同理，为方便安装第二叶轮42，第二端轴32上设有第二安装孔34；电机转子还包括第二叶轮轴44，部分第二叶轮轴44设于第二安装孔34，另有部分第二叶轮轴44突出于第二安装孔34、用于连接第二叶轮42。
68.第二安装孔34和第二叶轮轴44的结构与第一安装孔33和第一叶轮轴43相似，具体不再赘述。
69.进一步地，为方便第二叶轮轴44连接第二安装孔34，一实施例中，第二安装孔34中设置有内螺纹，第二叶轮轴44上设置有外螺纹，第二叶轮轴44与第二叶轮42螺纹连接。
70.第二安装孔34和第二叶轮轴44的连接方式与第一安装孔33和第一叶轮轴43相似，具体不再赘述。
71.其他实施方式中，第一叶轮41也能够通过其他方式（如卡接、螺接等）与第一端轴31相连，同理，第二叶轮42也能够通过其他方式（如卡接、螺接等）与第二端轴32相连。
72.进一步地，为方便固定叶轮在叶轮轴（第一叶轮轴43或者第二叶轮轴44）上，避免叶轮沿叶轮轴滑动，电机转子还包括：第一螺母45，设于第一叶轮轴43，用于锁紧第一叶轮41背离第一端轴31的一端；和/或，第二螺母46，设于第二叶轮轴44，用于锁紧第二叶轮42背离第二端轴32的一端。
73.此时，叶轮轴上设置有外螺纹，叶轮轴与对应的端轴（第一端轴31或者第二端轴32）连接后，将叶轮套设在叶轮轴上；随后，将螺母（第一螺母45或者第二螺母46）栓入叶轮轴；不断旋转螺母，螺母能够沿叶轮轴朝向叶轮运动，直至抵住叶轮，使得叶轮被压紧在端轴和螺母之间，进而固定叶轮，以便于叶轮随主轴10旋转。
74.通过设置螺母，朝向端轴旋转螺母，能够压紧叶轮，远离端轴旋转螺母，能够松开叶轮，以便于实现叶轮的快装和快拆。
75.更进一步地，叶轮轴上设置有外螺纹时，叶轮用于连接叶轮轴的穿孔内可以设置内螺纹，此时，叶轮通过内、外螺纹配合与叶轮轴螺纹连接，能够实现叶轮与叶轮轴的快装和快拆。
76.本技术还提供了一种电机，包括上述电机转子，还包括定子，定子套设在主轴10上。
77.此时，定子处于永磁体20外。转子旋转时，定子上的绕组线圈切割永磁体20产生的磁感线，电机能够根据法拉第电磁感应定律实现电能和机械能的转换。
78.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
79.以上实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。