CN109245474A - 永磁电机转子及其加工装配方法、永磁电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种永磁电机转子及其加工装配方法、永磁电机。该永磁电机转子包括导磁组件，导磁组件包括固定配合的磁钢(1)和导磁芯(2)，磁钢(1)套设在导磁芯(2)外，导磁芯(2)的端部设置有凸轴(3)，凸轴(3)与磁钢(1)的内孔同轴设置，磁钢(1)的内孔与导磁芯(2)的外壁之间为锥度配合结构。根据本发明的永磁电机转子，能够降低磁钢加工难度，同时有效保证磁钢内孔和外圆的同轴度。

Description

永磁电机转子及其加工装配方法、永磁电机

技术领域

本发明属于电机技术领域，具体涉及一种永磁电机转子及其加工装配方法、永磁电机。

背景技术

高速永磁同步电机具有功率密度大、动态响应好以及结构简单等多种优点，已成为国际电工领域的研究热点之一。但是，其转子中的永磁体一般采用烧结钕铁硼永磁材料，由于这种永磁材料抗压不抗拉，为了保证永磁体在高速下有足够的强度，一般在永磁体外包裹一层高强度转子护套，转子护套和永磁体采用过盈配合以保证永磁体在工作时依然承受一定的压应力，从而保证高速电机的安全运行。

现有技术中提供了一种永磁电机转轴，其装配过程如下：第一步将导磁芯通过定位结构与第一转轴端件相连接；第二步将所述磁钢套设于所述导磁芯的外周，第三步将加热后的护套的一端与磁钢和第一转轴端件的外周过盈配合连接，第四步将第二转轴端件与护套的另一端过盈配合连接，第五步将装配完成的转轴冷却一段时间然后对磁钢进行充磁。从装配过程可知其磁钢与导磁芯为间隙配合，护套与磁钢与第一转轴端件过盈热装后，为保证磁钢与护套过盈量均等，对磁钢的内外孔同轴度有严格要求，增加了磁钢加工难度。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种永磁电机转子及其加工装配方法、永磁电机，能够降低磁钢加工难度，同时有效保证磁钢内孔和外圆的同轴度。

为了解决上述问题，本发明提供一种永磁电机转子，包括导磁组件，导磁组件包括固定配合的磁钢和导磁芯，磁钢套设在导磁芯外，导磁芯的端部设置有凸轴，凸轴与磁钢的内孔同轴设置，磁钢的内孔与导磁芯的外壁之间为锥度配合结构。

优选地，磁钢与导磁芯的配合锥度为1/100～1/50。

优选地，磁钢与导磁芯之间胶粘固定。

优选地，磁钢的外圆、导磁芯的外圆和磁钢的端面均以导磁芯的凸轴为基准进行加工。

优选地，电机转子还包括护套、第一转轴端件和第二转轴端件，第一转轴端件的端面设置有凹槽，凸轴嵌入凹槽内，护套套设在导磁组件外，第一转轴端件和第二转轴端件分别位于导磁组件的两端，且第一转轴端件和第二转轴端件均有部分伸入护套内。

优选地，凸轴沿轴向方向与凹槽间隙配合。

优选地，护套与导磁组件、第一转轴端件和第二转轴端件之间均为过盈配合。

优选地，第一转轴端件的插入端设置有台阶，护套的端部止挡在台阶的端面上。

优选地，第二转轴端件的插入端设置有台阶，护套的端部止挡在台阶的端面上。

优选地，第一转轴端件和第二转轴端件为非导磁材料制成。

优选地，磁钢的端面上开设有取向标记槽。

优选地，取向标记槽为两个，两个取向标记槽分别位于磁钢的端面上同一直径的两端。

优选地，第一转轴端件或第二转轴端件远离导磁组件的端部设置有两个充磁定位孔，两个充磁定位孔的中心连线与两个取向标记槽的连线相互垂直或平行。

优选地，取向标记槽位于磁钢靠近第一转轴端件的端面上，充磁定位孔位于第一转轴端件上。

优选地，导磁芯采用导磁材料，磁钢采用钕铁硼材料。

根据本发明的另一方面，提供了一种永磁电机，包括永磁电机转子，该永磁电机转子为上述的永磁电机转子。

根据本发明的再一方面，提供了一种上述的永磁电机转子的加工装配方法，包括：

加工导磁芯，导磁芯包括同轴设置的主体和凸轴，导磁芯的外壁沿轴向形成预设锥度；

加工磁钢的内孔，使得磁钢的内孔沿轴向形成与导磁芯相同的锥度；

将磁钢套设在导磁芯外，并固定在一起；

以凸轴为基准加工磁钢的外圆和磁钢的端面。

优选地，加工装配方法还包括：

将导磁组件通过凸轴与第一转轴端件相连接，并使磁钢的取向定位槽的连线与第一转轴端件上的充磁定位孔的中心连线基本平行或者垂直；

将加热后的护套的一端套设在磁钢和第一转轴端件的插入端的外周，并使护套的一端与磁钢和第一转轴端件的插入端的外周之间形成过盈配合；

将第二转轴端件的插入端插入护套的另一端内，护套与第二转轴端件的插入端过盈配合；

将第二转轴端件压紧并冷却一段时间，完成转轴装配；

将装配完成的转轴冷却一段时间，然后对磁钢进行充磁。

本发明提供的永磁电机转子，包括导磁组件，导磁组件包括固定配合的磁钢和导磁芯，磁钢套设在导磁芯外，导磁芯的端部设置有凸轴，凸轴与磁钢的内孔同轴设置，磁钢的内孔与导磁芯的外壁之间为锥度配合结构。该永磁电机转子的磁钢的内孔与导磁芯的外壁之间为锥度配合结构，因此在导磁芯以凸轴为基准加工完，保证导磁芯的本体与凸轴之间的同轴度之后，可以将磁钢套设在导磁芯外，通过磁钢与导磁芯之间的锥度配合，来保证磁钢内孔与凸轴之间的同轴度，之后再以凸轴为基准加工磁钢外圆，从而保证磁钢外圆与凸轴之间的同轴度，进而保证磁钢外圆与内孔之间的同轴度，避免了磁钢以自身内孔为基准加工外圆，可大大降低磁钢加工难度。

附图说明

图1为本发明实施例的永磁电机转子的分解结构示意图；

图2为本发明实施例的永磁电机转子的导磁组件的立体结构图；

图3为本发明实施例的永磁电机转子的导磁组件的剖视结构图；

图4为本发明实施例的永磁电机转子的加工装配方法图。

附图标记表示为：

1、磁钢；2、导磁芯；3、凸轴；4、护套；5、第一转轴端件；6、第二转轴端件；7、凹槽；8、台阶；9、取向标记槽；10、充磁定位孔。

具体实施方式

结合参见图1至图3所示，根据本发明的实施例，永磁电机转子包括导磁组件，导磁组件包括固定配合的磁钢1和导磁芯2，磁钢1套设在导磁芯2外，导磁芯2的端部设置有凸轴3，凸轴3与磁钢1的内孔同轴设置，磁钢1的内孔与导磁芯2的外壁之间为锥度配合结构。

该永磁电机转子的磁钢1的内孔与导磁芯2的外壁之间为锥度配合结构，因此在导磁芯2以凸轴3为基准加工完，保证导磁芯2的本体与凸轴3之间的同轴度之后，可以将磁钢1套设在导磁芯2外，通过磁钢1与导磁芯2之间的锥度配合，来保证磁钢1内孔与凸轴3之间的同轴度，之后再以凸轴3为基准加工磁钢1外圆，从而保证磁钢1外圆与凸轴3之间的同轴度，进而保证磁钢1外圆与内孔之间的同轴度，避免了磁钢1以自身内孔为基准加工外圆，可大大降低磁钢1加工难度。

优选地，磁钢1与导磁芯2的配合锥度为1/100～1/50，从而能够在有效保证磁钢1与导磁芯2之间的锥度配合的有效性的同时，有效保证永磁电机转子的磁场均匀性。

磁钢1与导磁芯2之间胶粘固定。在磁钢1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1和导磁芯2的连接更加牢固可靠。

磁钢1的外圆、导磁芯2的外圆和磁钢1的端面均以导磁芯2的凸轴3为基准进行加工，能够使得磁钢1的内孔和外圆以及导磁芯2的外圆之间的同轴度，同时保证磁钢1的端面与磁钢1的外圆之间的位置关系，降低了磁钢加工难度，提高了磁钢加工效率，而且能够更加有效地保证磁钢1的加工精度。

电机转子还包括护套4、第一转轴端件5和第二转轴端件6，第一转轴端件5的端面设置有凹槽7，凸轴3嵌入凹槽7内，护套4套设在导磁组件外，第一转轴端件5和第二转轴端件6分别位于导磁组件的两端，且第一转轴端件5和第二转轴端件6均有部分伸入护套4内。

在安装转轴时，凸轴3与凹槽7相配合，能够使导磁组件与第一转轴端件5准确的定位，进而使护套4可以准确的套装到磁钢1和第一转轴端件5上。

导磁组件外侧为护套4，护套4的长度大于磁钢1和导磁芯2的长度；两个转轴端件分别从护套4的两端插入护套4内；护套4与磁钢1和两个转轴端件之间采用过盈配合，两个转轴端件采用非导磁材料制成。具体的，导磁芯2为大体圆柱形，导磁芯2的长度与磁钢1的长度基本相同。导磁组件安装在护套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插入的轴套。第一转轴端件5的插入端和第二转轴端件6的插入端也基本上为圆柱状。第一转轴端件5和第二转轴端件6为非导磁材料制成，这样就阻断了轴向磁路，大大降低了轴向漏磁。

凸轴3沿轴向方向与凹槽7间隙配合，能够避免凸轴3与凹槽7沿轴向方向发生干涉，使得磁钢1的端面能够与第一转轴端件5的端面之间抵接配合，形成有效定位，保证磁钢1与第一转轴端件5之间的配合精度。

凸轴3沿径向与凹槽7之间可以为过盈配合或者是间隙配合。

护套4与导磁组件、第一转轴端件5和第二转轴端件6之间均为过盈配合，转轴通过护套4与第一转轴端件、导磁组件、第二转轴端件之间的过盈配合来传递扭矩。

第一转轴端件5的插入端设置有台阶8，护套4的端部止挡在台阶8的端面上。第二转轴端件6的插入端设置有台阶8，护套4的端部止挡在台阶8的端面上。

第一转轴端件5的插入端与第一转轴端件5的本体之间设有台阶8；第二转轴端件6的插入端与第二转轴端件6的本体之间设有台阶8。当两个转轴端件的插入端分别从护套4的两端插入护套4内时，护套4的两端面分别与两个台阶8的端面相抵接。

磁钢1的端面上开设有取向标记槽9。

优选地，取向标记槽9为两个，两个取向标记槽9分别位于磁钢1的端面上同一直径的两端。

第一转轴端件5或第二转轴端件6远离导磁组件的端部设置有两个充磁定位孔10，两个充磁定位孔10的中心连线与两个取向标记槽9的连线相互垂直或平行。

在本实施例中，取向标记槽9位于磁钢1靠近第一转轴端件5的端面上，充磁定位孔10位于第一转轴端件5上。

当第一转轴端件5和导磁组件连接到护套4之后，两个充磁定位孔10的连线与磁钢的取向定位槽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。

导磁芯2采用导磁材料，磁钢1采用钕铁硼材料，护套4例如为镍基合金、钛合金等材料。

根据本发明的实施例，永磁电机包括永磁电机转子，该永磁电机转子为上述的永磁电机转子。

结合参见图4所示，根据本发明的实施例，一种上述的永磁电机转子的加工装配方法包括：加工导磁芯2，导磁芯2包括同轴设置的主体和凸轴3，导磁芯2的外壁沿轴向形成预设锥度；加工磁钢1的内孔，使得磁钢1的内孔沿轴向形成与导磁芯2相同的锥度；将磁钢1套设在导磁芯2外，并固定在一起；以凸轴3为基准加工磁钢1的外圆和磁钢1的端面。

磁钢1与导磁芯2以组件形式装到转轴，以组件形式加工可保证磁钢1外侧与导磁芯2的凸轴3的外圆同轴度。具体的方式为，对烧结坯料进行半精加工，磁钢1内孔按一定锥度精加工，外圆及端面留有磨削余量。导磁芯2半精件按同样锥度加工，将二者装配后在轴向进行预压保证磁钢1与导磁芯2不发生轴向运动。然后以导磁芯2端部为基准对磁钢1外圆、磁钢1端面及导磁芯2外圆进行精磨加工。由于磁钢1外圆与导磁芯2外圆一次加工所以其同轴度公差可控制在0.01mm以内。

加工装配方法还包括：将导磁组件通过凸轴3与第一转轴端件5相连接，并使磁钢1的取向定位槽的连线与第一转轴端件5上的充磁定位孔10的中心连线基本平行或者垂直；将加热后的护套4的一端套设在磁钢1和第一转轴端件5的插入端的外周，并使护套4的一端与磁钢1和第一转轴端件5的插入端的外周之间形成过盈配合；将第二转轴端件6的插入端插入护套4的另一端内，护套4与第二转轴端件6的插入端过盈配合；将第二转轴端件6压紧并冷却一段时间，完成转轴装配；将装配完成的转轴冷却一段时间，然后对磁钢1进行充磁。

根据第一转轴端件4上的两个充磁定位孔10的位置对转轴进行准确的定位后，对磁钢1进行充磁处理，可以保证充磁方向的准确。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (18)

1.一种永磁电机转子，其特征在于，包括导磁组件，所述导磁组件包括固定配合的磁钢(1)和导磁芯(2)，所述磁钢(1)套设在所述导磁芯(2)外，所述导磁芯(2)的端部设置有凸轴(3)，所述凸轴(3)与所述磁钢(1)的内孔同轴设置，所述磁钢(1)的内孔与所述导磁芯(2)的外壁之间为锥度配合结构。

2.根据权利要求1所述的永磁电机转子，其特征在于，所述磁钢(1)与所述导磁芯(2)的配合锥度为1/100～1/50。

3.根据权利要求1所述的永磁电机转子，其特征在于，所述磁钢(1)与所述导磁芯(2)之间胶粘固定。

4.根据权利要求1所述的永磁电机转子，其特征在于，所述磁钢(1)的外圆、所述导磁芯(2)的外圆和所述磁钢(1)的端面均以所述导磁芯(2)的凸轴(3)为基准进行加工。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的永磁电机转子，其特征在于，所述电机转子还包括护套(4)、第一转轴端件(5)和第二转轴端件(6)，所述第一转轴端件(5)的端面设置有凹槽(7)，所述凸轴(3)嵌入所述凹槽(7)内，所述护套(4)套设在所述导磁组件外，所述第一转轴端件(5)和第二转轴端件(6)分别位于所述导磁组件的两端，且所述第一转轴端件(5)和第二转轴端件(6)均有部分伸入所述护套(4)内。

6.根据权利要求5所述的永磁电机转子，其特征在于，所述凸轴(3)沿轴向方向与所述凹槽(7)间隙配合。

7.根据权利要求5所述的永磁电机转子，其特征在于，所述护套(4)与所述导磁组件、所述第一转轴端件(5)和第二转轴端件(6)之间均为过盈配合。

8.根据权利要求5所述的永磁电机转子，其特征在于，所述第一转轴端件(5)的插入端设置有台阶(8)，所述护套(4)的端部止挡在所述台阶(8)的端面上。

9.根据权利要求5所述的永磁电机转子，其特征在于，所述第二转轴端件(6)的插入端设置有台阶(8)，所述护套(4)的端部止挡在所述台阶(8)的端面上。

10.根据权利要求5所述的永磁电机转子，其特征在于，所述第一转轴端件(5)和第二转轴端件(6)为非导磁材料制成。

11.根据权利要求5所述的永磁电机转子，其特征在于，所述磁钢(1)的端面上开设有取向标记槽(9)。

12.根据权利要求11所述的永磁电机转子，其特征在于，所述取向标记槽(9)为两个，两个取向标记槽(9)分别位于所述磁钢(1)的端面上同一直径的两端。

13.根据权利要求12所述的永磁电机转子，其特征在于，所述第一转轴端件(5)或所述第二转轴端件(6)远离所述导磁组件的端部设置有两个充磁定位孔(10)，两个所述充磁定位孔(10)的中心连线与所述两个取向标记槽(9)的连线相互垂直或平行。

14.根据权利要求13所述的永磁电机转子，其特征在于，所述取向标记槽(9)位于所述磁钢(1)靠近所述第一转轴端件(5)的端面上，所述充磁定位孔(10)位于所述第一转轴端件(5)上。

15.根据权利要求1至4中任一项所述的永磁电机转子，其特征在于，所述导磁芯(2)采用导磁材料，所述磁钢(1)采用钕铁硼材料。

16.一种永磁电机，包括永磁电机转子，其特征在于，所述永磁电机转子为权利要求1至15中任一项所述的永磁电机转子。

17.一种如权利要求1至15中任一项所述的永磁电机转子的加工装配方法，其特征在于，包括：

加工导磁芯(2)，导磁芯(2)包括同轴设置的主体和凸轴(3)，导磁芯(2)的外壁沿轴向形成预设锥度；

加工磁钢(1)的内孔，使得磁钢(1)的内孔沿轴向形成与导磁芯(2)相同的锥度；

将磁钢(1)套设在导磁芯(2)外，并固定在一起；

以凸轴(3)为基准加工磁钢(1)的外圆和所述磁钢(1)的端面。

18.根据权利要求17所述的加工装配方法，其特征在于，加工装配方法还包括：

将导磁组件通过凸轴(3)与第一转轴端件(5)相连接，并使磁钢(1)的取向定位槽的连线与第一转轴端件(5)上的充磁定位孔(10)的中心连线基本平行或者垂直；

将加热后的护套(4)的一端套设在磁钢(1)和第一转轴端件(5)的插入端的外周，并使护套(4)的一端与磁钢(1)和第一转轴端件(5)的插入端的外周之间形成过盈配合；

将第二转轴端件(6)的插入端插入护套(4)的另一端内，护套(4)与第二转轴端件(6)的插入端过盈配合；

将第二转轴端件(6)压紧并冷却一段时间，完成转轴装配；

将装配完成的转轴冷却一段时间，然后对磁钢(1)进行充磁。