CN211930423U - 一种用于永磁同步电机转轴的花键轴套 - Google Patents

Abstract

一种用于永磁同步电机转轴的花键轴套，对应永磁同步电机的转轴设置，该花键轴套作为转轴和外部工作机的待驱动轴之间的过渡件。花键轴套具有一轴向贯通的筒状主体，该筒状主体的圆周表面设有矩形外花键，该矩形外花键的小径和大径相差8~12mm，齿数选用8~10个，键宽选用9~12mm；筒状主体的内表面设有渐开线内花键，该渐开线内花键的键齿比矩形外花键的键齿更小。渐开线内花键与花键轴套的后端面间隔布置，且两者的间隔区域设有内螺纹，该内螺纹位于筒状主体的内表面。解决现有技术中永磁同步电动机的转轴的内渐开线花键容易产生磨损、内花键磨损失效需要更换整个转子，周期和成本都较高的技术问题。

Description

一种用于永磁同步电机转轴的花键轴套

技术领域

本实用新型涉及永磁同步电机技术领域，特别涉及一种适用于永磁同步电机转轴的花键轴套。

背景技术

永磁同步电机是利用永久磁体生成电机所需的磁场，无需电源进行励磁，具有结构紧凑、可靠性高、效率高、控制精度高等优势，目前已得到广泛应用。特别是新能源汽车领域，当前永磁同步电机是新能源汽车的主要动力来源。

永磁同步电动机主要是由转子、端盖及定子等各部件组成，其转子上设有永久磁铁。永磁同步电动机的转轴一般设计为内渐开线花键结构，以便于和变速箱花键连接来实现输出扭矩。但是转轴内花键底端为盲孔，该部件进行渗碳工艺处理时，渗碳气体无法均匀渗透到花键齿上，导致内部花键齿较外部花键齿硬度更低，所以电机工作过程中内部花键齿较外部花键齿更容易磨损。

一旦出现花键磨损失效，则需更换整个转子部件，无法单独更换转轴，因为转子部件上带有硅钢片及永久磁铁，永久磁铁属于脆性零件，如将其拆下，可能会损坏，无法再次利用，只能重新制作整个转子部件。而永久磁铁及内花键转轴制作周期都比较长，一般要35天左右。

目前，永磁同步电动机主要存在以下问题：1.转轴的内渐开线花键在工作过程中容易产生磨损；2. 内花键磨损失效，需要更换整个转子，维护的周期和成本都相当高。

有鉴于此，如何提高永磁同步电机转轴的使用周期，降低维护成本是本实用新型研究的课题。

发明内容

本实用新型提供一种用于永磁同步电机转轴的花键轴套，其目的是要解决现有技术中永磁同步电动机的转轴的内渐开线花键容易产生磨损、内花键磨损失效需要更换整个转子，周期和成本都较高的技术问题。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种用于永磁同步电机转轴的花键轴套，对应永磁同步电机的转轴设置，该花键轴套作为转轴和外部工作机的待驱动轴之间的过渡件。

所述花键轴套具有一轴向贯通的筒状主体，该筒状主体的圆周表面设有矩形外花键，该矩形外花键的小径和大径相差8~12mm，齿数选用8~10个，键宽选用9~12mm；所述筒状主体的内表面设有渐开线内花键，该渐开线内花键的键齿比矩形外花键的键齿更小。

以转轴为基准，将安装时花键轴套朝向转轴的端面定义为前端面，将花键轴套背向转轴的端面定义为后端面；所述渐开线内花键与后端面间隔布置，且两者的间隔区域设有内螺纹，该内螺纹位于筒状主体的内表面。

所述转轴中预留有安装腔，且开设有和矩形外花键相适配的内花键槽，外部工作机的待驱动轴开设有和渐开线内花键相适配的外花键槽，构成在装配状态下，所述矩形外花键和内花键槽啮合，渐开线内花键和外花键槽啮合。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1.上述方案中，针对永磁同步电机的转轴设置花键轴套，该花键轴套作为转轴和外部工作机的待驱动轴之间的过渡件，本实用新型要保护的是花键轴套，永磁同步电机、转轴、内花键槽、外部工作机、待驱动轴、外花键槽不是本实用新型的结构部分，也不属于本实用新型的技术特征。

2.上述方案中，所述花键轴套具有一轴向贯通的筒状主体，将花键轴套设置为轴向贯通，其目的是对花键轴套进行渗碳处理时，能保证渗碳均匀和充分，从而提高花键轴套的矩形外花键和渐开线内花键的齿部强度，提高电机运行可靠性及使用寿命。

3.上述方案中，所述筒状主体的外表面设有矩形外花键，并限制该矩形外花键的小径和大径相差8~12mm，齿数选用8~10个，键宽选用9~12mm，选用矩形外花键，即转轴和花键轴套采用矩形花键连接，与传统的渐开线花键连接相比，矩形外花键和内花键槽之间存在间隙非常小，且结合矩形外花键选用的大径、小径、齿数、键宽，转轴产生的磨损会非常少，因此可以延长转轴的使用周期，降低电机维护成本。花键轴套相较于转轴有更多的磨损，因花键轴套与外部工作机的待驱动轴采用渐开线花键连接，渐开线内花键和外花键槽间存在间隙，外部工作机加减速或起停时存在冲击磨损。当花键轴套磨损失效，即可更换新的花键轴套，不需要更换整个转子部件，降低电机维护成本。花键轴套可作为易损件长期备货，避免拆卸整个电机维修，节省维修时间。

4.上述方案中，在筒状主体的内表面设置内螺纹，拆卸花键轴套时，将带有外螺纹的工具和该花键轴套的内螺纹进行配合，再施力从转轴中拔出花键轴套，拆卸和安装都非常方便，提高了更换花键轴套的效率。

5.上述方案中，所述矩形外花键的小径选用62mm，大径选用72mm，齿数选用10个，键宽选用10mm，所述矩形花键尺寸根据GB/T 1144-2001选取。

6.上述方案中，所述花键轴套还包括一孔用弹性挡圈，该孔用弹性挡圈连设于花键轴套的一个端面。设置孔用弹性挡圈主要目的是限制花键轴套轴向方向的位移，当花键轴套压装到位后，利用孔用弹性挡圈，将花键轴套完全约束。这是本领域技术人员能够理解的，所以本实用新型没有赘述具体安装孔用弹性挡圈过程。

7.上述方案中，所述渐开线内花键从前端面开始设置。

8.上述方案中，所述矩形外花键与前端面间隔布置。

9.上述方案中，外部工作机的待驱动轴，其中外部工作机指用电器或各种机械，如新能源汽车等。

10.上述方案中，花键轴套作为转轴和外部工作机的待驱动轴之间的过渡件，其含意为在工作状态下，花键轴套插入安装腔，外部工作机的待驱动轴插入花键轴套，永磁同步电机输出扭矩，所述内花键槽和矩形外花键相互啮合进行传动，带动花键轴套转动，达成转轴向花键轴套传递扭矩；所述渐开线内花键和外花键槽相互啮合进行传动，带动待驱动轴转动，达成花键轴套向外部工作机传递扭矩。

11.上述方案中，所述渐开线内花键的键齿比矩形外花键的键齿更小，其含意为，渐开线内花键的键齿的齿厚小于矩形外花键的。

本实用新型工作原理是：本实用新型在永磁同步电机的转轴嵌装一花键轴套，作为转轴和外部工作机的待驱动轴之间的过渡件。在工作状态下，花键轴套插入转轴的安装腔，达成转轴和花键轴套的矩形花键连接。待驱动轴插入花键轴套，达成花键轴套和待驱动轴的渐开线花键连接。永磁同步电机输出扭矩， 经转轴传递到花键轴套，再传递到待驱动轴。花键轴套出现磨损时，通过花键轴套上的内螺纹和外部工具的内螺纹配合，拔出花键轴套，再安装新的花键轴套。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

1.本实用新型在永磁同步电机转轴和外部工作机待驱动轴之间加设一花键轴套作为过渡件，且转轴和花键轴套采用矩形花键连接矩形外花键和内花键槽之间存在间隙非常小，且结合矩形外花键选用的大径、小径、齿数、键宽，转轴产生的磨损会非常少，因此可以延长转轴的使用周期，降低电机维护成本。当花键轴套磨损失效，即可更换新的花键轴套，不需要更换整个转子部件，降低电机维护成本。花键轴套可作为易损件长期备货，避免拆卸整个电机维修，节省维修时间。

2.本实用新型的花键轴套设置为轴向贯通，进行渗碳处理时，能保证渗碳均匀和充分，从而提高花键轴套的矩形外花键和渐开线内花键的齿部强度，提高电机运行可靠性及使用寿命。

3.本实用新型在花键轴套的内表面设置内螺纹，拆卸和安装花键轴套都非常方便，提高了更换花键轴套的效率。

附图说明

附图1为本实用新型实施例花键轴套和转轴装配示意图；

附图2为本实用新型实施例花键轴套和转轴装配完成剖视图；

附图3为本实用新型实施例花键轴套侧视图；

附图4为本实用新型实施例花键轴套立体结构示意图；

附图5为本实用新型实施例花键轴套剖视图。

以上附图中：1、转轴；2、花键轴套；3、矩形外花键；4、渐开线内花键；5、前端面；6、后端面；7、内螺纹；8、孔用弹性挡圈；9、内花键槽；10、安装腔。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

实施例：一种用于永磁同步电机转轴的花键轴套

参见附图1-附图2所示，本实施例的花键轴套对应永磁同步电机的转轴1设置，该花键轴套2作为转轴1和外部工作机的待驱动轴之间的过渡件。本实施例的外部工作机为新能源汽车，待驱动轴为新能源汽车变速箱的轴。

参见附图3-附图5所示，所述花键轴套,2具有一轴向贯通的筒状主体，该筒状主体的圆周表面设有矩形外花键3，所述矩形外花键3的小径选用62mm，大径选用72mm，齿数选用10个，键宽选用10mm。所述筒状主体的内表面设有渐开线内花键4，该渐开线内花键4的键齿比矩形外花键3的键齿更小。

以转轴1为基准，将安装时花键轴套2朝向转轴1的端面定义为前端面5，将花键轴套2背向转轴1的端面定义为后端面6；所述渐开线内花键4与后端面6间隔布置，且两者的间隔区域设有内螺纹7，该内螺纹7位于筒状主体的内表面。所述渐开线内花键4从前端面5开始设置。所述矩形外花键3与前端面5间隔布置。

所述花键轴套2还包括一孔用弹性挡圈8，该孔用弹性挡圈8连设于花键轴套2的一个端面。

所述转轴1中预留有安装腔10，且开设有和矩形外花键3相适配的内花键槽9，新能源汽车变速箱的轴开设有和渐开线内花键4相适配的外花键槽，构成在装配状态下，所述矩形外花键3和内花键槽9啮合，渐开线内花键4和外花键槽啮合。

本实施例工作时，花键轴套2插入安装腔，新能源汽车变速箱的轴插入花键轴套2，永磁同步电机输出扭矩，所述内花键槽9和矩形外花键3相互啮合进行传动，带动花键轴套2转动，达成转轴向花键轴套2传递扭矩；所述渐开线内花键4和外花键槽相互啮合进行传动，带动变速箱的轴转动，达成花键轴套向新能源汽车传递扭矩。

拆卸花键轴套2时，将带有外螺纹的工具和该花键轴套2的内螺纹7进行配合，再施力从转轴1中拔出花键轴套2。当花键轴套2磨损失效，即可更换新的花键轴套2，不需要更换电机的整个转子部件。

下面针对本实用新型的其他实施情况以及结构变化作如下说明：

1.以上实施例中，矩形外花键3的小径选用62mm，大径选用72mm，齿数选用10个，键宽选用10mm，本实用新型不局限于此，该矩形外花键的小径和大径相差满足8~12mm，齿数选用8~10个，键宽选用9~12mm，都可以实现。

2.以上实施例中，外部工作机为新能源汽车，待驱动轴为新能源汽车变速箱的轴。外部工作机也可以是其他用电器或其他各种机械。

3.以上实施例中，针对永磁同步电机的转轴设置花键轴套，该花键轴套作为转轴和外部工作机的待驱动轴之间的过渡件，本实用新型要保护的是花键轴套，永磁同步电机、转轴、内花键槽、外部工作机、待驱动轴、外花键槽不是本实用新型的结构部分，也不属于本实用新型的技术特征。

4.以上实施例中，所述花键轴套还包括一孔用弹性挡圈，该孔用弹性挡圈连设于花键轴套的一个端面。设置孔用弹性挡圈主要目的是限制花键轴套轴向方向的位移，当花键轴套压装到位后，利用孔用弹性挡圈，将花键轴套完全约束。这是本领域技术人员能够理解的，所以本实施例没有赘述具体安装孔用弹性挡圈过程。孔用弹性挡圈不是本实用新型的必要技术特征，没有该构件，本实用新型也能实现。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于永磁同步电机转轴的花键轴套，其特征在于：对应永磁同步电机的转轴（1）设置，该花键轴套（2）作为转轴（1）和外部工作机的待驱动轴之间的过渡件；

所述花键轴套（2）具有一轴向贯通的筒状主体，该筒状主体的圆周表面设有矩形外花键（3），该矩形外花键（3）的小径和大径相差8~12mm，齿数选用8~10个，键宽选用9~12mm；所述筒状主体的内表面设有渐开线内花键（4），该渐开线内花键（4）的键齿比矩形外花键（3）的键齿更小；

以转轴（1）为基准，将安装时花键轴套（2）朝向转轴（1）的端面定义为前端面（5），将花键轴套（2）背向转轴（1）的端面定义为后端面（6）；所述渐开线内花键（4）与后端面（6）间隔布置，且两者的间隔区域设有内螺纹（7），该内螺纹（7）位于筒状主体的内表面；

所述转轴（1）中预留有安装腔（10），且开设有和矩形外花键（3）相适配的内花键槽（9），外部工作机的待驱动轴开设有和渐开线内花键（4）相适配的外花键槽，构成在装配状态下，所述矩形外花键（3）和内花键槽（9）啮合，渐开线内花键（4）和外花键槽啮合。

2.根据权利要求1所述的花键轴套，其特征在于：所述矩形外花键（3）的小径选用62mm，大径选用72mm，齿数选用10个，键宽选用10mm。

3.根据权利要求1所述的花键轴套，其特征在于：所述花键轴套（2）还包括一孔用弹性挡圈（8），该孔用弹性挡圈（8）连设于花键轴套（2）的一个端面。

4.根据权利要求1所述的花键轴套，其特征在于：所述渐开线内花键（4）从前端面（5）开始设置。

5.根据权利要求1所述的花键轴套，其特征在于：所述矩形外花键（3）与前端面（5）间隔布置。

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