CN105103410B - 高速永磁电机的转子轴 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高速永磁电机的转子轴,其包括:第一部件(1)和第二部件(2),两者均由非导磁性材料制成。这两个部件均包括内端部和外端部,且能通过内端部被一个接一个地沿轴向相互连接以构成整个转子轴。这两个部件的外端部包括支承结构(11),用以将转子轴与轴承配合。圆柱形的实心永磁体(3)被设置成与第一部件和第二部件同轴并位于两者之间,且垂直于上述圆柱形的轴向被磁化。根据本发明,转子轴的第一部件(1)的内端部包括带有外螺纹(4)的圆柱形外表面。此外,第二部件(2)的内端部包括圆柱状套筒(5),该圆柱状套筒具有:内基底部(6),其在形状上对应于圆柱形永磁体(3),以便构成用于永磁体的空间;以及内衬部,其具有内螺纹(7),该内螺纹对应于第一部件的外螺纹。以此方式,当第一部件和第二部件沿轴向一个接一个同心地旋在一起时,永磁体(3)被设置在其位于这两个部件之间的空间内。
Description
技术领域
本发明涉及一种高速永磁电机(high speed permanent magnet machine)的转子轴。
背景技术
本发明的领域的现有技术已在专利出版物EP 0418304B1、EP 0956634B1和US2004/0051416 A1中公开。从这些出版物中可获知设有永磁体的高速电机的转子,这些转子包括稀土金属,效率高但比较易碎。由于磁体的机械性质的缘故,它们被封装在非导磁性的管或套筒之内。可借助过盈配合将磁体沿中心紧固在套筒中,或者也可直接在套筒内由粉末制造磁体。随后,通常将轴端件借助过盈配合紧固在套筒的两端并与套筒焊接在一起,以获得更大的稳固性。
这些结构公开了上述工艺,但是它们具有一些缺点,特别是在制造方面。由于许多的过盈配合,使得结构难以组装,需要专用工具来进行组装。用于这些结构的焊接使这些结构为一次性使用,亦即,它们不能在不破坏结构的情况下被拆卸。此外,由于结构是固定的,不可能对其进行更改以用于不同的尺寸等级。另外,由于许多连续的过盈配合,使得组件的设置成为问题。而且,轴与轴承难以沿轴向配合,因为这需要复杂结构。
发明目的
本发明的目的是弥补现有技术的上述缺点。特别地,本发明的目的是披露一种新型的高速永磁电机的转子轴,该转子轴具有最小可能数目的简单部件、能够以简单易行的方式被组装和被拆卸、允许简单地实施轴向支承并且能够容易地进行更改以用于不同的尺寸等级。
发明内容
根据本发明的高速永磁电机的转子轴包括:第一部件和第二部件,两者均由非导磁性材料制成。第一部件和第二部件都具有内端部和外端部,以使它们能通过内端部而被一个接一个沿轴向相互连接,以构成整个转子轴。两个部件的外端部具有支承结构(轴承结构),用以将转子轴与轴承配合以进行旋转。此外,圆柱形的实心永磁体与第一部件和第二部件同轴地设置并位于两者之间,且垂直于上述圆柱形的轴向被磁化。根据本发明,一圆柱形外表面被设置在第一部件的内端部,亦即朝向转子轴的中心,并具有外螺纹。相应地,一圆柱状套筒被设置在第二部件的内端部,亦即朝向第一部件。圆柱状套筒的内基底部在形状上对应于所使用的圆柱形永磁体,以便构成用于永磁体的紧密的、且大体上无间隙(backlash-free,无后冲)的空间。而且,圆柱状套筒的内衬部的外边缘具有内螺纹,该内螺纹对应于第一部件的外螺纹,并允许第一部件与第二部件一个接一个地同心地沿轴向相互连接。这样,当永磁体被设置在其位于第二部件中的空间内时,第一部件和第二部件一起旋转,该永磁体被按压并锁定在第一部件与第二部件之间的空间内。
优选地,第一部件和第二部件由相同的非导磁性材料制成,该材料适宜地为金属,诸如钢(例如不锈钢)。还可以使用钛或者使用适用于其目的的复合材料(包括例如碳纤维)制作第一和第二部件。
在本发明的一个实施例中,转子轴的第一部件包括肩部,该肩部沿径向、亦即垂直于轴的纵向围绕该轴。第二部件的边缘表面也设有相应的沿径向的、呈直形及环形的表面。这样,随着第一部件和第二部件通过相应的螺纹接合,在第二部件的圆柱状套筒的外周边缘与肩部之间形成环形空间。一环形盘能够在与这两个部件接合之前被放置在该环形空间中。当环形盘的厚度被适当地选择时,随着第一部件和第二部件被旋在一起,该环形盘被紧密按压定位在第一部件与第二部件之间。
所述环形盘可用作传递转子轴的轴向支承的磁力的板。该盘还可具有多个大致径向的构造,例如槽、通道等,在这种情况下,它可用作风扇以提供空气流来冷却机器的不同部件。还可以使用同一环形盘作为传递轴向支承的磁力的板并同时用作风扇。
在本发明的一个实施例中,第一部件和第二部件是设置有中心孔的中空物件。该孔延伸穿过第二部件,使紧密配合的永磁体能够插入就位,同时空气能够通过该孔流出。以相同方式,能够通过经由该孔推压该磁体而将该磁体移除。另外,第一部件的中心孔的内端部可设置有夹紧螺钉,该夹紧螺钉穿过该孔旋转,以便将磁体朝向磁体空间的基底部按压和绷紧。这样,能够将磁体锁定在它的位置。
在本发明的一个实施例中,转子轴包括替代性的第二部件。根据应用中所需的磁体的尺寸,能够将多种不同长度的第二部件连接到该轴的相同的第一部件,且内基底部在形状上对应于替代性的(备选的)尺寸的圆柱形永磁体。这样,不需要为了每种应用来单独地制造转子轴的各个部件,而是第一部件可以每次都是相同的,且仅需根据所需的磁体的尺寸和性能来确定第二部件的尺寸。
本发明的优点
根据本发明的转子轴具有超过现有技术的显著的优点。根据本发明的高速永磁电机的转子轴能由比相应的已知结构更少数量的部件制成。在永磁体周围不需要使用单独的支撑套筒。该轴实际上只包括通过足够长的螺纹互相连接的两个部件,所以轴的组装非常简单和快捷。不需要专用工具来组装轴。另外,该结构允许使用一种非常简单的板来用于传递轴中的轴向支承的磁力。此外,能够通过仅更换轴的部件之一来更改转子的主动部件的长度。
附图说明
下面,将参照附图详细描述本发明,在附图中,图1以局部剖视图示出根据本发明的高速永磁电机的一个转子轴。
具体实施方式
附图(图1)示出了根据本发明的高速永磁电机的一个转子轴,其主要包括大体上一个接一个地相互连接的两个同轴部件,即第一部件1和第二部件2。这些部件是相对于中心轴对称的圆柱形物件。
第一部件1的内端部包括外螺纹4,沿着该外螺纹的第一部件的外表面具有径向环形周面,即肩部8。随后,第一部件具有对于轴而言必需的径向磁性支承结构11。中心孔10在第一部件1的外端部开口并贯穿整个部件。
第二部件2的内端部包括具有圆柱形基底部6的圆柱状套筒5,该套筒在形状上相对精确地对应于所使用的圆柱形永磁体3的形状。以这种方式,永磁体能被紧固地放置在该基底部中以便大体上无间隙。从永磁体3所需的空间朝向内端部,第二部件中的圆柱状套筒5包括内螺纹7,该内螺纹对应于第一部件1的内端部的外螺纹4。以这种方式,第一部件1和第二部件2能通过对应的螺纹一个接一个地旋在一起以构成同心结构。此外,第二部件2的外端部具有对于轴而言必需的、对应的径向磁性支承结构11,并具有孔10,该孔开口于外端部并沿中心贯穿第二部件直到基底部6,亦即直到基底部中的磁体3。
第二部件2的圆柱状套筒5的外周缘是平直的环形表面,在该外周缘与肩部8的对应的平直的环形表面之间形成一空间用以容纳环形盘9。该环形盘的厚度被适当地选择为使得当第一部件1和第二部件2被拧在一起时,该环形盘被紧密地固定就位。
在组装转子轴时,磁体3能够刚好插入第二部件2中且抵靠基底部6。由于空气能够通过第二部件的中心孔10流出,因此即便紧密配合也不会阻碍该磁体的插入。以相同方式,根据需要,能够通过经由该孔推压该磁体而将磁体从其位置移除。
通常,永磁体被按压在第一部件与第二部件之间的空间中。然而,如果需要更加紧密地固定磁体,那么可以通过第一部件的中心孔10来实现这种固定,例如通过在靠近磁体3的、孔10的内部设置螺纹来实现。可以将一合适的螺钉穿过该孔旋在该螺纹上,以便按压磁体并因此将该磁体锁定就位。
现已经通过示例参照附图描述了本发明;然而,在权利要求限定的范围之内,本发明可具有多个不同的实施例。
Claims (11)
1.一种高速永磁电机的转子轴,包括:第一部件(1)和第二部件(2),所述第一部件和第二部件均由非导磁材料制成,且均包括内端部和外端部,以便通过将多个内端部一个接一个沿轴向相互连接以构成整个转子轴,所述外端部包括支承结构(11),用以将所述转子轴与轴承配合;以及圆柱形的且实心的永磁体(3),所述永磁体与所述第一部件和所述第二部件同轴设置并位于两者之间,且所述永磁体垂直于所述圆柱形的轴向被磁化,其特征在于,所述转子轴的第一部件(1)的内端部包括带有外螺纹(4)的圆柱形外表面,且所述第二部件(2)的内端部包括圆柱状套筒(5),所述圆柱状套筒的内基底部(6)在形状上与圆柱形的永磁体(3)对应,以便构成用于所述永磁体的空间,且所述圆柱状套筒的内衬部具有内螺纹(7),所述内螺纹与所述第一部件的外螺纹对应,以便当所述第一部件和所述第二部件沿轴向一个接一个同心地旋在一起时,所述永磁体(3)被设置在其位于所述第一部件与第二部件之间的空间内。
2.根据权利要求1所述的转子轴,其特征在于,所述第一部件(1)和所述第二部件(2)由金属制成。
3.根据权利要求2所述的转子轴,其特征在于,所述第一部件(1)和所述第二部件(2)由钢制成。
4.根据权利要求1所述的转子轴,其特征在于,所述第一部件(1)和所述第二部件(2)由钛制成。
5.根据权利要求1所述的转子轴,其特征在于,所述第一部件(1)和所述第二部件(2)由适用于其目的的复合材料制成。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的转子轴,其特征在于,所述支承结构(11)包括锥形表面,所述锥形表面在轴向和径向支承中用作支承表面。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的转子轴,其特征在于,所述第一部件(1)包括径向肩部(8),由此在所述径向肩部与所述第二部件(2)的圆柱状套筒(5)的外周缘之间提供一环形空间,在该空间中能够放置一环形盘(9),并通过使所述第一部件和所述第二部件一起旋转而使所述环形盘在所述第一部件与第二部件之间被按压就位。
8.根据权利要求7所述的转子轴,其特征在于,所述环形盘(9)是传递轴向支承的磁力的板、风扇或两者的组合。
9.根据权利要求7所述的转子轴,其特征在于,所述环形盘(9)的表面包括大体沿径向的槽或通道,用以提供冷却空气流。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的转子轴,其特征在于,所述第一部件(1)和所述第二部件(2)是设置有中心孔(10)的中空物件。
11.根据权利要求1至5中任一项所述的转子轴,其特征在于,所述转子轴包括替代性的第二部件,其内基低部在形状上与替代性尺寸的圆柱形永磁体对应,以便构成用于所述替代性的永磁体的空间。
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Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR3034460B1 (fr) * | 2015-04-01 | 2019-07-19 | Liebherr-Aerospace Toulouse Sas | Ensemble rotor et turbomachine tournant a tres grandes vitesses comportant un tel ensemble rotor |
DE102016211253A1 (de) * | 2016-06-23 | 2017-12-28 | Robert Bosch Gmbh | Rotorsystem für eine elektrische Maschine, elektrische Maschine mit dem Rotorsystem und Herstellungsverfahren für das Rotorsystem |
DE102016211251A1 (de) * | 2016-06-23 | 2017-12-28 | Robert Bosch Gmbh | Rotor für eine elektrische Maschine, elektrische Maschine mit dem Rotor und Herstellungsverfahren für den Rotor |
CN111404317A (zh) * | 2019-10-17 | 2020-07-10 | 浙江兆华机械制造有限公司 | 一种磁悬浮电机 |
KR20210094912A (ko) | 2020-01-22 | 2021-07-30 | 한화파워시스템 주식회사 | 로터 자석 설치 구조체 및 로터 자석 설치 방법 |
IT202100021815A1 (it) * | 2021-08-12 | 2023-02-12 | Ferrari Spa | Rotore per una macchina elettrica rotante |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1032718A (zh) * | 1987-10-20 | 1989-05-03 | 株式会社佐竹制作所 | 可调速感应电动机 |
CN102290893A (zh) * | 2010-06-15 | 2011-12-21 | 麦克森发电机股份公司 | 小型电动机 |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4942322A (en) | 1988-05-27 | 1990-07-17 | Allied-Signal Inc. | Permanent magnet rotor with bonded sheath |
JPH02123939A (ja) | 1988-10-31 | 1990-05-11 | Isuzu Motors Ltd | ターボチャージャ用電動機構 |
AUPO484697A0 (en) | 1997-01-29 | 1997-02-20 | Casttikulm Research Pty Ltd | Improvements in high speed rotor shafts |
JP3484051B2 (ja) | 1997-09-10 | 2004-01-06 | 株式会社 日立インダストリイズ | 永久磁石式同期電動機及びその製造方法ならびに永久磁石式同期電動機を備えた遠心圧縮機 |
JP2004112849A (ja) | 2002-09-13 | 2004-04-08 | Honda Motor Co Ltd | 永久磁石型回転子 |
US7075204B2 (en) * | 2003-08-06 | 2006-07-11 | Honeywell International, Inc. | Threaded inner sleeve for generator magnet |
WO2005064775A1 (en) | 2003-12-19 | 2005-07-14 | Gsi Lumonics Corporation | Improved rotor shaft for limited rotation motors and methods of manufacture thereof |
JP2009022096A (ja) | 2007-07-11 | 2009-01-29 | Asmo Co Ltd | モータのロータ及びブラシレスモータ |
KR101247283B1 (ko) | 2007-08-03 | 2013-03-25 | 삼성테크윈 주식회사 | 로우터 조립체 및 그 제조방법 |
US9667109B2 (en) * | 2011-03-31 | 2017-05-30 | Abb Research Ltd. | Permanent magnet electrical machine rotors with stacked annular magnets and retainers and construction methods therefor |
NL2009734C2 (en) | 2012-06-29 | 2013-12-31 | Micro Turbine Technology B V | A combination of two interconnected shafts for high-speed rotors. |
DE102013018737A1 (de) * | 2012-11-13 | 2014-05-15 | Asmo Co., Ltd. | Bürstenloser motor und rotor |
-
2013
- 2013-11-25 CN CN201380071428.9A patent/CN105103410B/zh active Active
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- 2013-11-25 EP EP13857592.3A patent/EP2923433B1/en active Active
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1032718A (zh) * | 1987-10-20 | 1989-05-03 | 株式会社佐竹制作所 | 可调速感应电动机 |
CN102290893A (zh) * | 2010-06-15 | 2011-12-21 | 麦克森发电机股份公司 | 小型电动机 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP2923433B1 (en) | 2018-08-08 |
EP2923433A1 (en) | 2015-09-30 |
US20150318748A1 (en) | 2015-11-05 |
US9712009B2 (en) | 2017-07-18 |
WO2014080087A1 (en) | 2014-05-30 |
EP2923433A4 (en) | 2016-07-20 |
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