CN105449920B - 一种永磁电机转轴及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种永磁电机转轴及其安装方法，主要解决目前永磁电机转轴主轴产生的干扰磁场的问题。采用的技术方案是一种永磁电机转轴，包括第一转轴端件、第二转轴端件、磁钢和导磁芯；其中，所述磁钢套设在所述导磁芯的外周，所述第一转轴端件和第二转轴端件分别设置在所述导磁芯和磁钢的两端，所述转轴端件采用非导磁材料制成，所述磁钢的远离所述第一转轴端件的端面设有相对设置的两个定位槽，所述两个定位槽的连线通过所述磁钢的轴线；所述第一转轴端件的远离所述导磁芯的端部设有两个充磁定位孔，两个所述充磁定位孔的连线与两个所述磁钢的定位槽的连线平行或者垂直的设置。通过这样的结构设置，可大幅减少轴向漏磁。

Description

一种永磁电机转轴及其安装方法

技术领域

本发明涉及电机领域，具体涉及一种永磁电机转轴及其安装方法。

背景技术

传统的高速永磁电机转轴结构，该高速永磁电机转轴采用整块环形磁钢(表贴式磁钢)，转轴具有一根主轴贯通穿过环形磁钢，磁钢外通过护套保护磁钢并传递扭矩，磁钢的两端还设有隔磁挡板。这种高速转轴结构，虽然已采用隔磁挡板进行隔磁处理，但其主轴一般为导磁材料，因此电机转轴处的环形磁钢所产生的磁场还会经过主轴与两侧的轴承转轴形成耦合回路，对径向磁轴承的磁场产生干扰，增加两侧磁轴承的控制难度。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种能够降低轴向漏磁的永磁电机转轴及其安装方法。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种永磁电机转轴，包括第一转轴端件、第二转轴端件、磁钢和导磁芯；所述磁钢套设在所述导磁芯的外周，所述第一转轴端件和第二转轴端件分别设置在所述导磁芯和磁钢的两端，所述两个转轴端件采用非导磁材料制成；

所述磁钢的远离所述第一转轴端件的端面设有相对设置的两个定位槽，所述两个定位槽的连线通过所述磁钢的轴线；

所述第一转轴端件的远离所述导磁芯的端部设有两个充磁定位孔，两个所述充磁定位孔的连线与两个所述磁钢的定位槽的连线平行或者垂直的设置。

优选的，在前述的永磁电机转轴中，还包括护套，所述导磁芯外周由内至外依次套设有所述磁钢和所述护套，所述护套的长度大于所述磁钢和所述导磁芯的长度；所述两个转轴端件的插入部分别从所述护套的两端插入所述护套内。

优选的，在前述的永磁电机转轴中，在所述导磁芯的端面与所述第一转轴端件的相邻端面之间设有定位结构。

优选的，在前述的永磁电机转轴中，所述定位结构包括设置在所述导磁芯或者所述第一转轴端件上的凸起，以及设置在所述第一转轴端件或者所述导磁芯中的与所述凸起相配合的凹槽。

优选的，在前述的永磁电机转轴中，两个所述第二转轴端件的插入部上设有排气通道。

优选的，在前述的永磁电机转轴中，所述磁钢与所述导磁芯之间涂有磁钢胶。

优选的，在前述的永磁电机转轴中，所述转轴端件的插入部与所述转轴端件的本体之间设有台阶部，所述护套的两端面分别与两个转轴端件的所述台阶部的端面相贴合。

优选的，在前述的永磁电机转轴中，所述排气通道为设于所述插入部的外周面上并从所述插入部的端面延伸至所述台阶部的端面的排气槽。

优选的，在前述的永磁电机转轴中，所述护套与所述磁钢和所述插入部之间采用过盈配合和/或粘胶固定连接。

一种上述的永磁电机转轴的安装方法，所述磁钢套设在所述导磁芯的外周，所述第一转轴端件和第二转轴端件分别设置在所述导磁芯和磁钢的两端，所述两个转轴端件采用非导磁材料制成；所述方法包括以下步骤：将磁钢套设于导磁芯的外周；将第一转轴端件、第二转轴端件与磁钢和导磁芯相连接。

优选的，在前述的永磁电机转轴的安装方法中，所述永磁电机转轴还包括护套，所述护套的长度大于所述磁钢和所述导磁芯的长度；所述将第一转轴端件、第二转轴端件与磁钢和导磁芯相连接，具体包括：将护套一端与所述磁钢和所述第一转轴端件相连接，另一端与第二转轴端件相连接。

优选的，在前述的永磁电机转轴的安装方法中，在所述导磁芯的端面与所述第一转轴端件的相邻端面之间设有定位结构；所述磁钢的远离所述第一转轴端件的端面设有定位槽；所述第一转轴端件的远离所述导磁芯的端部设有充磁定位孔；所述方法中，在将护套一端与所述磁钢和所述第一转轴端件相连接之前，还包括：将所述导磁芯通过所述定位结构与所述第一转轴端件相连接，将所述磁钢套设于所述导磁芯的外周，通过定位槽与充磁定位孔将所述磁钢与所述第一转轴端件之间相对定位。

优选的，在前述的永磁电机转轴的安装方法中，通过定位槽与充磁定位孔将所述磁钢与所述第一转轴端件之间相对定位具体为：所述磁钢包括两个定位槽，所述导磁芯包括两个充磁定位孔，使所述磁钢的所述定位槽的连线与所述第一转轴端件的所述充磁定位孔的连线呈预设角度。

优选的，在前述的永磁电机转轴的安装方法中，所述护套与所述磁钢、所述第一转轴端件、所述第二转轴端件之间采用过盈配合和/或胶粘固定连接。

优选的，在前述的永磁电机转轴的安装方法中，所述护套与所述磁钢、所述第一转轴端件、所述第二转轴端件之间采用过盈配合的具体方式包括：将所述护套加热，然后将所述护套的一端与在所述磁钢和所述第一转轴端件的外周过盈配合连接；将所述第二转轴端件与所述护套的另一端过盈配合连接。

优选的，在前述的永磁电机转轴的安装方法中，所述安装方法还包括：将装配完成的转轴冷却一段时间然后对磁钢进行充磁。

本发明的有益效果是：

1.本申请方案中，将转轴分为三段，其中导磁芯采用导磁材料，而第一和第二转轴端件采用非导磁材料，这样就阻断了轴向磁路，大大降低了轴向漏磁。

2.本申请方案中，导磁芯通过定位结构与第一转轴端件定位的配合连接，可对导磁芯、磁钢和第一端轴件的连接位置进行更加准确的控制，不需要复杂装配工装的辅助，提高了装配的成功率。

3.在第二转轴端件上设置排气通道，在安装时可有效的将护套内的空气排出，消除空气对安装的干扰。

4.此外该转轴采用在热装配好后冷却一段时间然后再进行充磁的设计，有效避免该类转轴装配磁钢时的热退磁的问题。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1是本发明的永磁电机转轴的分解示意图。

图2是本发明的永磁电机转轴的磁钢的结构图。

图3是本发明的永磁电机转轴的第二转轴端件的结构图。

图4是本发明的永磁电机转轴的剖视图。

图5是图4中的A部分的局部放大图。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件并没有详细叙述。

下面对本申请中的方向定义如下：内侧为在径向方向上靠近转轴轴线的一侧，外侧为远离转轴轴向的一侧；端面为在轴向方向上位于一端并且与转轴轴线大体垂直的面。

如图1-5所示，本申请涉及一种永磁电机转轴，其结构包括：护套4、第一转轴端件1、第二转轴端件5、磁钢3和导磁芯2；所述导磁芯2外侧由内至外依次套设有所述磁钢3和所述护套4，所述护套4的长度大于所述磁钢3和所述导磁芯2的长度；所述两个转轴端件1、5的插入部11、51分别从所述护套4的两端插入所述护套4内；所述护套4与所述磁钢3和两个转轴端件1、5的所述插入部11、51之间采用过盈配合，所述转轴端件1、5采用非导磁材料制成。具体的，导磁芯2为大体圆柱形，磁钢3和护套4为圆筒形，导磁芯2的长度与磁钢3的长度基本相同，当磁钢3套设于导磁芯2的外周时，磁钢3的端面与导磁芯2的端面均平齐，磁钢3的外径与转轴端件的插入部11、51的外径相同。导磁芯2和磁钢3安装在护套4内时位于护套4的中部，护套4的内部的两端形成用于供两个转轴端件的插入部11、51插入的插入空间，第一转轴端件1的插入部11和第二转轴端件5的插入部51也基本上为圆柱状。第一转轴端件1的插入部11与第一转轴端件的本体之间设有台阶部13；第二转轴端件5的插入部51与第一转轴端件的本体54之间设有台阶部53。当所述两个转轴端件1、5的插入部11、51分别从所述护套4的两端插入所述护套4内时，护套4的两端面分别与两台阶部13和53的端面相抵接。转轴通过护套4与第一转轴端件1、护套4、第二转轴端件5之间的过盈配合来传递扭矩；作为另一种较优的实施方式，还可以通过胶粘固定的方式将护套4与第一转轴端件1、护套4、第二转轴端件5之间连接。此外，由于第一转轴端件1、第二转轴端件5采用非导磁材料，这样就阻断了轴向磁路，大大降低了轴向漏磁。导磁芯2采用导磁材料，磁钢3优选采用钕铁硼材料，平行充磁。优选的，在磁钢3的内壁和导磁芯2的外周面涂覆有磁钢胶，这样可以使得磁钢3和导磁芯2的连接更加牢固可靠。护套4可采用镍基合金、钛合金等材料。

优选的，在在所述导磁芯2的端面与所述第一转轴端件1的相邻端面之间设有定位结构，具体的，所述定位结构包括设置在所述导磁芯2和所述第一转轴端件1中的一个上的凸起，以及设置在所述导磁芯2和所述第一转轴端件1中的另一个上的与所述凸起相配合的凹槽。优选的，如图1、4中所示，在导磁芯2上设有凸起21，对应的，在第一转轴端件1的插入部11的与所述导磁芯2相邻的端面上设有凹槽12，所述凹槽12的形状与所述凸起21的形状相匹配。优选的，且该凹槽12与凸起21的轴向相对的端面之间留有间隙，其径向配合可以为过盈配合或间隙配合(但过盈量或间隙量均取较小值)。优选的，该凸起为与转轴轴线共轴的凸圆台形。这样在安装转轴时使导磁芯2、磁钢3与第一转轴端件1能够准确的定位，进而使护套4可以准确的套装到磁钢3和第一转轴端件1上。

优选的，在磁钢3的端面上开设有定位槽31。优选的，所述磁钢3的远离所述第一转轴端件1的端面设有相对设置的两个定位槽31，两个所述定位槽31的连线通过所述磁钢3的轴线。磁钢3的充磁的方向与定位槽31的连线方向相垂直。对应的，在第一转轴端件1的远离所述导磁芯2的端部设有两个充磁定位孔15，当第一转轴端件1、导磁芯2和磁钢3连接到护套4后，两个所述充磁定位孔15的连线与所述磁钢3的定位槽31的连线平行或者垂直的设置。这样在装配完成后对磁钢充磁时能够确保充磁方向的准确定位。

优选的，如图3、5所示，所述第二转轴端件5的插入部51上设有排气通道。排气通道的作用是在将第二转轴端件5与安装有第一转轴端件1、导磁芯2和磁钢3的护套4上时，顺利排出第二转轴端件5与护套4、导磁芯2及磁钢3围成的空间内的气体。优选的，所述排气通道为设于所述插入部51的外周面上并从所述插入部51的端面延伸至所述台阶部53的端面的排气槽52。排气槽52可以沿轴向延伸，也可以相对于轴向倾斜的延伸。排气通道还可以采用连接插入部51的端面和插入部51的外周面的贯通孔的形式，只要能将前述的空间内的气体导出以保证第二转轴端件2的插入部51能够顺利插入护套4内即可。

下面对本申请的永磁电机转轴的安装方法进行说明。该安装方法具体包括以下步骤：

S1、将所述导磁芯2通过所述定位结构与所述第一转轴端件1相连接；将所述磁钢3套设于所述导磁芯2的外周，并使所述磁钢3的所述定位槽31的连线与所述第一转轴端件1的所述充磁定位孔15的连线大致平行或者垂直；磁钢3套在导磁芯2的步骤可以在导磁芯2与第一转轴端件1相连接的步骤的之前或者之后完成。还可以在磁钢3和导磁芯2之间涂抹磁钢胶；

S2、将加热后的所述护套4的一端套设在所述磁钢3和所述第一转轴端件1的插入部11的外周，所述护套4的一端与所述磁钢3和所述第一转轴端件1的插入部11的外周之间形成过盈配合；

S3、将所述第二转轴端件5的插入部51插入所述护套4的另一端内，护套4与第二转轴端件5的插入部也形成过盈配合，进而护套4将第一转轴端件1、第二转轴端件5、磁钢3连接为一个整体；由于第二转轴端件5上开设有排气通道52，因此第二转轴端件5可以顺利安装到预定位置与磁钢3及导磁芯2的端面贴合，将第二转轴端件5压紧并冷却一段时间，完成转轴装配；

S4、将装配完成的转轴冷却一段时间然后对磁钢进行充磁。具体的，根据第一转轴端件1上的两个充磁定位孔15的位置对于转轴进行准确的定位后对磁钢3进行充磁处理，以保证充磁方向的准确。进而完成转轴的安装。

此外，作为另一种优选的实施方式，在步骤S2和S3中，护套4还可以采用胶粘固定的方式与磁钢3、第一转轴端件1、第二转轴端件5相连接。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

同时，应当理解，示例实施例被提供，以使本公开是全面的，并将其范围充分传达给本领域技术人员。很多特定细节(例如特定部件、设备和方法的示例)被给出以提供对本公开的全面理解。本领域技术人员将明白，不需要采用特定细节，示例实施例可以以很多不同的形式被实施，并且示例实施例不应被理解为限制本公开的范围。在一些示例实施例中，众所周知的设备结构以及众所周知的技术没有详细描述。

当一元件或层被提及为在另一元件或层“上”、“被接合到”、“被连接到”或“被联接到”另一元件或层时，其可直接在另一元件或层上、被直接接合、连接或联接到另一元件或层，或者可存在中间元件或层。相比之下，当一元件被提及为“直接”在另一元件或层“上”、“直接被接合到”、“直接被连接到”或“直接被联接到”另一元件或层时，可不存在中间元件或层。用于描述元件之间关系的其它词语应该以相似方式被解释(例如，“之间”与“直接在之间”，“邻近”与“直接邻近”等)。如在此使用的，术语“和/或”包括一个或更多关联的所列项目中的任一或全部组合。

虽然术语第一、第二、第三等在此可被用于描述各个元件、部件、区域、层和/或区段，但是这些元件、部件、区域、层和/或区段不应该被这些术语限制。这些术语可仅用于将一个元件、部件、区域、层或区段与另一元件、区域、层或区段区分开。诸如“第一”、“第二”的术语和其它数值术语当在此使用时不意味着次序或顺序，除非上下文明确指出。因而，下面讨论的第一元件、部件、区域、层或区段可被称为第二元件、部件、区域、层或区段，而不背离示例实施例的教导。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

Claims (16)

1.一种永磁电机转轴，包括第一转轴端件(1)、第二转轴端件(5)、磁钢(3)和导磁芯(2)；其特征在于：所述磁钢(3)套设在所述导磁芯(2)的外周，所述第一转轴端件(1)和第二转轴端件(5)分别设置在所述导磁芯(2)和磁钢(3)的两端，所述两个转轴端件采用非导磁材料制成；

所述磁钢(3)的远离所述第一转轴端件(1)的端面设有相对设置的两个定位槽(31)，所述两个定位槽(31)的连线通过所述磁钢(3)的轴线；

所述第一转轴端件(1)的远离所述导磁芯(2)的端部设有两个充磁定位孔(13)，两个所述充磁定位孔(13)的连线与两个所述磁钢(3)的定位槽(31)的连线平行或者垂直的设置。

2.如权利要求1所述的永磁电机转轴，其特征在于：还包括护套(4)，所述导磁芯(3)外周由内至外依次套设有所述磁钢(3)和所述护套(4)，所述护套(4)的长度大于所述磁钢(3)和所述导磁芯(2)的长度；所述两个转轴端件的插入部分别从所述护套(4)的两端插入所述护套(4)内。

3.如权利要求2所述的永磁电机转轴，其特征在于：在所述导磁芯(2)的端面与所述第一转轴端件(1)的相邻端面之间设有定位结构。

4.如权利要求3所述的永磁电机转轴，其特征在于：所述定位结构包括设置在所述导磁芯(2)或者所述第一转轴端件(1)上的凸起(21)，以及设置在所述第一转轴端件(1)或者所述导磁芯(2)中的与所述凸起相配合的凹槽(12)。

5.如权利要求2所述的永磁电机转轴，其特征在于：所述第二转轴端件(5)的插入部(51)上设有排气通道(52)。

6.如权利要求2所述的永磁电机转轴，其特征在于：所述磁钢(3)与所述导磁芯(2)之间涂有磁钢胶。

7.如权利要求5所述的永磁电机转轴，其特征在于：两个所述转轴端件的插入部(11、51)与所述转轴端件的本体之间设有台阶部，所述护套的两端面分别与两个转轴端件的所述台阶部的端面相贴合。

8.如权利要求7所述的永磁电机转轴，其特征在于：所述排气通道(52)为设于所述插入部(51)的外周面上并从所述插入部(51)的端面延伸至所述台阶部的端面的排气槽(52)。

9.如权利要求2所述的永磁电机转轴，其特征在于：所述护套(4)与所述磁钢(3)和所述插入部之间采用过盈配合和/或粘胶固定连接。

10.一种权利要求1-9之一所述的永磁电机转轴的安装方法，其特征在于：所述磁钢(3)套设在所述导磁芯(2)的外周，所述第一转轴端件(1)和第二转轴端件(5)分别设置在所述导磁芯(2)和磁钢(3)的两端，所述两个转轴端件采用非导磁材料制成；所述方法包括以下步骤：

将磁钢套设于导磁芯的外周；

将第一转轴端件(1)、第二转轴端件(5)与磁钢和导磁芯相连接。

11.如权利要求10所述的永磁电机转轴的安装方法，其特征在于：所述永磁电机转轴还包括护套(4)，所述护套(4)的长度大于所述磁钢(3)和所述导磁芯(2)的长度；所述将第一转轴端件(1)、第二转轴端件(5)与磁钢和导磁芯相连接，具体包括：将护套(4)一端与所述磁钢(3)和所述第一转轴端件(1)相连接，另一端与第二转轴端件(5)相连接。

12.如权利要求11所述的永磁电机转轴的安装方法，其特征在于：

在所述导磁芯(2)的端面与所述第一转轴端件(1)的相邻端面之间设有定位结构；所述磁钢(3)的远离所述第一转轴端件(1)的端面设有定位槽(31)；所述第一转轴端件(1)的远离所述导磁芯(2)的端部设有充磁定位孔(13)；

所述方法中，在将护套(4)一端与所述磁钢(3)和所述第一转轴端件(1)相连接之前，还包括：

将所述导磁芯(2)通过所述定位结构与所述第一转轴端件(1)相连接，将所述磁钢(3)套设于所述导磁芯(2)的外周，通过定位槽(31)与充磁定位孔(13)将所述磁钢(3)与所述第一转轴端件(1)之间相对定位。

13.如权利要求12所述的永磁电机转轴的安装方法，其特征在于：通过定位槽(31)与充磁定位孔(13)将所述磁钢(3)与所述第一转轴端件(1)之间相对定位具体为：所述磁钢(3)包括两个定位槽(31)，所述导磁芯(2)包括两个充磁定位孔(13)，使所述磁钢(3)的所述定位槽(31)的连线与所述第一转轴端件(1)的所述充磁定位孔(13)的连线呈预设角度。

14.如权利要求11所述的永磁电机转轴的安装方法，其特征在于：所述护套(4)与所述磁钢(3)、所述第一转轴端件(1)、所述第二转轴端件(5)之间采用过盈配合和/或胶粘固定连接。

15.如权利要求14所述的永磁电机转轴的安装方法，其特征在于：所述护套(4)与所述磁钢(3)、所述第一转轴端件(1)、所述第二转轴端件(5)之间采用过盈配合的具体方式包括：将所述护套(4)加热，然后将所述护套(4)的一端与在所述磁钢(3)和所述第一转轴端件(1)的外周过盈配合连接；将所述第二转轴端件(5)与所述护套(4)的另一端过盈配合连接。

16.如权利要求15所述的永磁电机转轴的安装方法，其特征在于：

所述安装方法还包括：将装配完成的转轴冷却一段时间然后对磁钢(3)进行充磁。