CN207569056U - 一种可快速装配的磁悬浮转子结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可快速装配的磁悬浮转子结构，硅钢片穿设于第一台阶部上，且硅钢片和第一台阶部之间过盈配合，转动压紧螺母，使得压紧螺母上的第一光滑槽与第二台阶部上的连接外螺纹之间互成90°，将压紧螺母穿设于第二台阶部上，并使得压紧螺母抵触于硅钢片上，旋转压紧螺母90°，使得压紧螺母上的连接内螺纹和第二台阶部上的连接外螺纹螺纹连接，压紧螺母中的小孔部第二台阶部之间过盈配合；推力盘穿设于第二台阶部上，且推力盘通过固定螺钉和压紧螺母固定连接。本实用新型结构简单，装配方便。

Description

一种可快速装配的磁悬浮转子结构

技术领域：

本实用新型涉及一种可快速装配的磁悬浮转子结构。

背景技术：

磁悬浮技术通常用于高速旋转机械上，其转子结构较为复杂，同时对转子零件装配的轴向精度、同心度都有较高要求。

因此我公司曾实用新型了一种利用过盈配合定心、传扭，同时用螺纹配合传递轴向载荷、并克服压紧螺母过盈热套过程中的收缩的磁悬浮转子结构，如图1所示。这种转子结构虽然有装配精度高、结构简单、加工成本低、连接可靠的优点，但同时却有装配过程中容易卡死的缺陷。

这是因为压紧螺母3的内螺纹需要旋转拧入转子芯轴1上的外螺纹中，螺纹配合通常至少需要做3～4圈以上才能保证内外螺纹加工和配合的可靠。而螺纹配合在装配过程中，限于人类手臂结构的天生限制，通常最多将扳手或工装旋转180°就需要换一次手。所以若压紧螺母3上有4圈螺纹配合，在装配过程中需要分8次才能将压紧螺母3旋转到位。

然而压紧螺母3与芯轴1同时还有圆柱面过盈配合，所以压紧螺母3需要加热后才能热套。而在操作人员拧紧压紧螺母3的过程中，压紧螺母3的过盈配合面已经与芯轴1直接接触并开始快速冷却。因此装配过程中一旦操作动作稍有迟疑或失误，压紧螺母3就会因内孔冷却收缩而抱死，从而导致转子装配失败。由于此处装配结构复杂且有过盈配合，通常只能进行破坏性拆卸，从而导致压紧螺母3的报废。

实用新型内容：

本实用新型是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种可快速装配的磁悬浮转子结构。

本实用新型所采用的技术方案有：一种可快速装配的磁悬浮转子结构，包括转子芯轴、硅钢片、压紧螺母、推力盘和固定螺钉，所述压紧螺母的轴心方向上设有具有大孔部和小孔部的台阶孔，在大孔部的内壁上设有连接内螺纹，连接内螺纹的左端至压紧螺母的端面之间为光滑起始面，连接内螺纹的右端至小孔部之间为第一退刀槽，在连接内螺纹的轴向方向上对称开有两个第一光滑槽；

在转子芯轴的端部设有第一台阶部和第二台阶部，在第二台阶部上设有连接外螺纹，连接外螺纹的左端至第一台阶部的端面之间为第二退刀槽，在连接外螺纹的轴向方向上对称开有两个第二光滑槽；

硅钢片穿设于第一台阶部上，且硅钢片和第一台阶部之间过盈配合，转动压紧螺母，使得压紧螺母上的第一光滑槽与第二台阶部上的连接外螺纹之间互成90°，将压紧螺母穿设于第二台阶部上，并使得压紧螺母抵触于硅钢片上，旋转压紧螺母90°，使得压紧螺母上的连接内螺纹和第二台阶部上的连接外螺纹螺纹连接，压紧螺母中的小孔部第二台阶部之间过盈配合；推力盘穿设于第二台阶部上，且推力盘通过固定螺钉和压紧螺母固定连接。

进一步地，所述第二台阶部上第二光滑槽的底径小于压紧螺母中连接内螺纹的小径。

进一步地，所述压紧螺母中第一光滑槽的底径大于第二台阶部上连接外螺纹的大径。

本实用新型具有如下有益效果：

1)转子装配工序简单快速，过盈面不容易卡死，成品率高；

若以四圈螺纹的结构为例，原转子结构装配动作至少有：对齐轴端，推入，旋转180°共8次、中间换手7次，目视检查，保持扭矩，原转子结构在本装配工序的操作动作有18个，其中旋转与换手的15个动作进行时过盈零件是接触状态，随时有可能因冷却过快而卡死。

同样的四圈螺纹连接，本实用新型转子结构的装配动作有：对齐标记，反向旋转90°，推入，正向旋转90°，目视检查，保持扭矩。改进转子结构在本装配工序的操作动作仅有6个，其中旋转动作仅有1个。

两者相比较，本实用新型所述转子结构的装配动作仅有原结构的1/3，其中有卡死风险的动作仅有原结构的1/15。因此本实用新型的转子结构的装配工序非常迅速，极大地降低了过盈面卡死的风险，装配成品率大大提高。

2)通过目视检查转子芯轴与压紧螺母上的标记是否对齐，即可迅速确定装配是否到位；

原转子结构上没有用于快速检查装配位置的标记，装配工只能目测装配后零件端面的间隙宽度进行估计，由于端面间隙通常在0.1mm左右，几乎是目视能够观察的下限尺寸，所以难以准确判断。

本实用新型的转子结构外侧做了明显的刻度标记，当装配关系正确时转子芯轴上的标记应与压紧螺母外侧的标记在同一个角度上，而标记偏差的角度就是装配的角度误差，非常容易观察。

同时由于螺纹的升角远小于45°，所以较小的端面间隙会表现为十几倍甚至几十倍的圆周偏差(此比例由导程和螺纹直径决定)，因此0.1mm的轴向装配误差会在刻度圆周上表现为几毫米的刻度偏斜量(数值由导程和螺纹直径决定)，操作人员只需快速扫视就可以确定装配关系是否正确。

注：图7和图8中为了便于图示而将压紧螺母上的标记画在端面上了，实际零件的标记是做在外侧圆柱面上的。因此装配到位后标记应该刚好正对着操作人员，非常容易观察。

3)由于装配速度很快，所以即使发现装配位置不正确也有足够的时间拆卸压紧螺母，避免零件报废；

如上面所述，原转子结构装配到位需要15个旋转动作以及一个目视检查动作，而改进后的转子结构只需1个旋转动作及一个目视检查动作、并且刻度明显容易观察。在实际操作中，原转子结构装配之后即使发现不对也来不及拆卸了；而在相同的时间里，本实用新型改进的转子结构完成装配、拆卸操作各两次都绰绰有余。

因此本实用新型的转子结构在装配中万一出现装配位置不正确，也有足够的时间进行拆卸补救，以避免零件冷却后需要破坏性拆卸的风险。

4)操作动作少，不容易出现工具掉落、零件烫伤等事故，有利于保证安全生产；

过盈连接的热装过程很容易出现烫伤事故，是安全生产中需要重点关注的工序，由于该转子结构的装配操作动作少，且操作过程中不需要换手，所以装配过程中没有工具(扳手或工装)掉落的可能，也大大降低了操作人员在换手过程中碰到灼热零件被烫伤的风险。因此该转子结构对提高装配工序的安全生产水平有较大好处。

5)螺纹圈数不影响操作时间，可以方便地增加螺纹圈数，实际零件的螺纹轴向连接强度完全可以高于原转子结构；

上面的例子中为了方便叙述，我们一直以4圈螺纹配合的结构进行对比。这种情况下，本实用新型转子结构的轴向连接强度只有原结构的一半；但是本行业人员通过示意图7-2、图8可以很容易判断——原转子结构中增加螺纹圈数会增加装配工序的操作动作数量；而本实用新型转子结构中增加螺纹圈数不影响操作动作数量。

在实际的转子结构设计中，原转子结构的螺纹圈数通常＜6，而本实用新型转子结构的螺纹圈数仅受压紧螺母的轴向长度限制。因此工程师可以很容易地将本实用新型转子结构中的螺纹圈数增加至8圈、10圈、甚至12圈以上，而不必担心增加装配难度。此时本实用新型转子结构的螺纹轴向连接强度并不低于、甚至可以高于原转子结构。

附图说明：

图1为现有技术中磁悬浮转子结构图。

图2为本实用新型磁悬浮转子结构图。

图3为本实用新型中转子芯轴的主视图。

图4为本实用新型中转子芯轴的剖视图。

图5为本实用新型中压紧螺母的剖视图。

图6为本实用新型中压紧螺母的侧视图。

图7-1、图7-2和图8为本实用新型的安装步骤图。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

如图2至图6，本实用新型公开一种可快速装配的磁悬浮转子结构，包括转子芯轴1、硅钢片2、压紧螺母3、推力盘4和固定螺钉5，在压紧螺母3的轴心方向上设有具有大孔部31和小孔部32的台阶孔30，在大孔部31的内壁上设有连接内螺纹33，连接内螺纹的左端至压紧螺母3的端面之间为光滑起始面A，连接内螺纹的右端至小孔部32之间为第一退刀槽B，在连接内螺纹33的轴向方向上对称开有两个第一光滑槽34。

在转子芯轴1的端部设有第一台阶部11和第二台阶部12，在第二台阶部12上设有连接外螺纹13，连接外螺纹13的左端至第一台阶部11的端面之间为第二退刀槽C，在连接外螺纹13的轴向方向上对称开有两个第二光滑槽14。

在安装时，硅钢片2穿设于第一台阶部11上，且硅钢片2和第一台阶部11之间过盈配合。先将压紧螺母3加热至其轴心方向上台阶孔30中小孔部32的直径大于转子芯轴1上第二台阶部12的外径，然后取出压紧螺母3，转动压紧螺母3，使得压紧螺母3上的第一光滑槽34与第二台阶部12上的连接外螺纹13之间互成90°，将压紧螺母3穿设于第二台阶部12上，并使得压紧螺母3的左侧端面抵触于硅钢片2的右侧端面上，旋转压紧螺母90°，使得压紧螺母3上的连接内螺纹33和第二台阶部12上的连接外螺纹13螺纹连接，压紧螺母3温度冷却至室温后，压紧螺母3中的小孔部32第二台阶部12之间过盈配合。推力盘4穿设于第二台阶部12上，且推力盘4通过固定螺钉5和压紧螺母3固定连接。

为保证压紧螺母3光滑的进入转子芯轴1上，第二台阶部12上第二光滑槽14的底径R3小于压紧螺母3中连接内螺纹33的小径R2。压紧螺母3中第一光滑槽34的底径R1大于第二台阶部12上连接外螺纹13的大径R4。

转子芯轴1和压紧螺母3中螺纹段的轴向方向开有相同数量的光滑槽，光滑槽和与连接螺纹间隔分布，且光滑槽的宽度(弧度)略大于连接螺纹的宽度(弧度)以便交叉插入。

转子芯轴1和压紧螺母3上光滑槽的数量为两条，也可以为三条，但是不能超过四条，光滑槽的数量过多会降低螺纹的轴向承载力。由于转子芯轴1和压紧螺母3的圆周方向上只有一半角度有连接螺纹，因此转子芯轴1的连接外螺纹13轴向最大承载力只有同尺寸完整螺纹的一半，且如果连接外螺纹13和连接内螺纹33没有对准会降低螺纹的承载力。为了在相同的加工精度下尽量降低其负面效果，因此需要尽量减少轴向光滑槽(第一光滑槽34和第二光滑槽14)的数量。因此转子芯轴1和压紧螺母3上光滑槽的数量为两条(以保证载荷对称)，也可以为三条，但是不能超过四条。

转子芯轴1上，以内侧第二退刀槽C的端面为外螺纹的起始面(如图3)，螺纹牙顶与所述起始面的交点为连接外螺纹13的起始点。在加工时应使连接外螺纹13起始点及之后的一段螺纹牙处于螺纹齿上，并在转子芯轴1的相应角度做上标记。

压紧螺母3上，按结构设计中与转子芯轴1中螺纹起始面重合的位置加工出一个光滑起始面A(如图5)，并作为连接内螺纹33的起始面，连接内螺纹33牙底与起始面的交点为螺纹起始点。加工时应使连接内螺纹33起始点及之后的一段螺纹牙处于螺纹齿上，并在压紧螺母3的相应角度做上标记。

上述转子芯轴1上的外螺纹起始面和压紧螺母3上的内螺起始面是为了简化螺纹段加工工艺(即先确定螺纹起始点再加工轴向槽)，在实际加工时，可根据上述描述应该可以很容易想到：可以将起始点定为外螺纹的牙底与内螺纹的牙顶，以及类似的定义螺纹起点的方法，只需要改变轴向槽加工时划线的角度就可以了。

在装配结束时，转子芯轴1上的标记应与压紧螺母3上的标记在同一角度上。两个标记的角度误差可作为本次装配的检验标准之一。如偏差角度过大则需判定为装配不合格。

为减少螺纹加工精度对装配角度误差的影响，内、外螺纹的导程应尽可能取较大值。通常导程应大于3mm，建议选取4mm～8mm。

内、外螺纹牙高受限制时，可以用梯形螺纹或矩形螺纹代替普通粗牙螺纹(三角形螺纹)以增大螺距。

结合图7和图8，具体装配步骤为：

1)在工作台或夹具上固定转子芯轴1，并将转子芯轴1上的标记朝向操作人员以便观察；

2)均匀加热压紧螺母3至过盈连接设计要求的热套温度(一般150℃～200℃)；

3)戴隔热手套，取出压紧螺母3，并将压紧螺母3上的标记与转子芯轴1上的标记对齐(图7在螺纹齿中央打上标记a1和a2表示压紧螺母的螺纹起始位置，是为了图示清晰，实际零件的标记是做在压紧螺母外侧圆柱面上的)；

4)将压紧螺母3反向旋转90°，此时压紧螺3上的连接内螺纹33与转子芯轴1上的第二光滑槽14刚好对齐(如图7-1)；

5)将压紧螺母3沿转子芯轴1的第二光滑槽14段推入，直至压紧螺母端面与转子芯轴的端面接触(如图7-2)。

6)将压紧螺母3正向旋转约90°，直至螺纹锁紧(如图8)。

7)目视检查转子芯轴1与压紧螺母3上的标记是否对齐，若偏差较大，则应立即反向旋转90°并拔出压紧螺3；

如零件加工正确、上述装配操作正确，此时转子芯轴1上的标记和压紧螺母3上的标记都应该正对着操作者，并且两个标记大致在一条轴向直线上。建议两个标记的轴向偏差角度不应超过15°，即螺纹齿圆弧角的1/6；实际操作工艺文件中，上述角度应根据压紧螺母外径尺寸换算成周向距离以便快速判断；

8)保持一定扭矩并等待数秒，确保压紧螺钉冷却至完成过盈连接。装配完成。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种可快速装配的磁悬浮转子结构，其特征在于：包括转子芯轴(1)、硅钢片(2)、压紧螺母(3)、推力盘(4)和固定螺钉(5)，所述压紧螺母(3)的轴心方向上设有具有大孔部(31)和小孔部(32)的台阶孔(30)，在大孔部(31)的内壁上设有连接内螺纹(33)，连接内螺纹的左端至压紧螺母(3)的端面之间为光滑起始面(A)，连接内螺纹的右端至小孔部(32)之间为第一退刀槽(B)，在连接内螺纹(33)的轴向方向上对称开有两个第一光滑槽(34)；

在转子芯轴(1)的端部设有第一台阶部(11)和第二台阶部(12)，在第二台阶部(12)上设有连接外螺纹(13)，连接外螺纹(13)的左端至第一台阶部(11)的端面之间为第二退刀槽(C)，在连接外螺纹(13)的轴向方向上对称开有两个第二光滑槽(14)；

硅钢片(2)穿设于第一台阶部(11)上，且硅钢片(2)和第一台阶部(11)之间过盈配合，转动压紧螺母(3)，使得压紧螺母(3)上的第一光滑槽(34)与第二台阶部(12)上的连接外螺纹(13)之间互成90°，将压紧螺母(3)穿设于第二台阶部(12)上，并使得压紧螺母(3)抵触于硅钢片(2)上，旋转压紧螺母(3)90°，使得压紧螺母(3)上的连接内螺纹(33)和第二台阶部(12)上的连接外螺纹(13)螺纹连接，压紧螺母(3)中的小孔部(32)第二台阶部(12)之间过盈配合；推力盘(4)穿设于第二台阶部(12)上，且推力盘(4)通过固定螺钉(5)和压紧螺母(3)固定连接。

2.如权利要求1所述的可快速装配的磁悬浮转子结构，其特征在于：所述第二台阶部(12)上第二光滑槽(14)的底径小于压紧螺母(3)中连接内螺纹(33)的小径。

3.如权利要求1所述的可快速装配的磁悬浮转子结构，其特征在于：所述压紧螺母(3)中第一光滑槽(34)的底径大于第二台阶部(12)上连接外螺纹(13)的大径。