一種電機(jī)用軸系結(jié)構(gòu)及裝配方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種電機(jī)用軸系結(jié)構(gòu)及裝配方法，尤其涉及一種超高速電機(jī)用軸系結(jié)構(gòu)及裝配方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電機(jī)由轉(zhuǎn)子和定子兩部分組成，是依據(jù)電磁感應(yīng)定律實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置。電機(jī)轉(zhuǎn)子，是電機(jī)中的旋轉(zhuǎn)部件。
[0003]通常，轉(zhuǎn)速在100rpm以上或者超過(guò)轉(zhuǎn)子一階臨界轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子可以看作高速轉(zhuǎn)子。在專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮椤?8802132.3”的專(zhuān)利文獻(xiàn)中，公開(kāi)了一種高速機(jī)器用轉(zhuǎn)子及其制造方法以及具有該轉(zhuǎn)子的電動(dòng)機(jī)。其中，如圖1、圖2所示，一種高速機(jī)器用轉(zhuǎn)子以及其制造裝置中，轉(zhuǎn)子10為高速無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)使用，以驅(qū)動(dòng)一離心壓縮機(jī)。轉(zhuǎn)子10由磁芯12、軸套14、非磁性軸節(jié)16、磁性軸節(jié)18、間隔件17以及磁性軸承19組成。裝配時(shí)，加熱器11將軸套14加熱至400°C?480°C，然后利用搖振工具13插入磁芯12、非磁性軸節(jié)16、間隔件17和磁性軸節(jié)18。在軸套14迅速冷卻，以致軸套14在非磁性軸節(jié)16和磁性軸節(jié)18、軸套14和磁芯12的外表面周?chē)湛s時(shí)，將高達(dá)600Mpa的軸向力施加于非磁性軸節(jié)16和磁性軸節(jié)18上，以使得所述間隔件17和磁芯12預(yù)加載而處于壓縮狀態(tài)。
[0004]如圖3所示的高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子軸，采用與上述專(zhuān)利文獻(xiàn)相似的技術(shù)方案。其中，轉(zhuǎn)軸由三段拼接而成，磁芯為整圓柱形磁鋼23，利用合金護(hù)套20與三段主軸間的過(guò)盈配合來(lái)傳遞扭矩，其中，第一轉(zhuǎn)軸端件21和第二轉(zhuǎn)軸端件22均為非導(dǎo)磁材料。
[0005]上述專(zhuān)利文獻(xiàn)給出了一種高速轉(zhuǎn)子軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案以及相應(yīng)裝配裝置，但是其存在設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn):裝配時(shí)需要高溫加熱，為防止磁鋼退磁以及保證順利裝入，允許裝配時(shí)間短，需要將三個(gè)零件裝入高溫的合金護(hù)套20中，裝配時(shí)由于磁鋼的位置無(wú)定位，難以保證合金護(hù)套和前、后轉(zhuǎn)軸端件、磁鋼的同軸度，影響裝配成功率和裝配質(zhì)量。
[0006]另外，專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮椤?3826182.0”的專(zhuān)利文獻(xiàn)中，也公開(kāi)了一種分段轉(zhuǎn)子軸的結(jié)構(gòu)。如圖4所示，高速運(yùn)行轉(zhuǎn)子軸分為三段，依靠軸套將三段短軸套緊，提供運(yùn)行所需的徑向力、軸向力以及扭矩。具體參見(jiàn)圖4，高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子采用分段的環(huán)形磁鋼54，轉(zhuǎn)子也采用分段式(三段)結(jié)構(gòu)，通過(guò)一根兩端帶螺紋的導(dǎo)桿51先把分段的環(huán)形磁鋼54和兩端端件(例如:第一端件52和第二端件53)聯(lián)結(jié)在一起，再通過(guò)護(hù)套50—次性熱裝配完成。
[0007]但是這類(lèi)技術(shù)中均有螺紋軸向鎖緊，軸向鎖緊時(shí)難以保證三段軸的裝配同軸度，會(huì)累積疲勞應(yīng)力，最終影響軸的安全性能。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)中，存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、裝配難度大和安全性差等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于，針對(duì)上述缺陷，提出一種電機(jī)用軸系結(jié)構(gòu)及裝配方法，以解決三段軸熱裝時(shí)同軸度難以保證的問(wèn)題。
[0010]本發(fā)明一方面提供一種電機(jī)用軸系結(jié)構(gòu)，包括:前段軸、后段軸、環(huán)形磁鋼和合金護(hù)套;其中，所述后段軸從前至后依次包括第一軸節(jié)和第二軸節(jié)，第一軸節(jié)的直徑小于第二軸節(jié)的直徑;所述環(huán)形磁鋼套裝于所述后段軸的第一軸節(jié)上;所述前段軸的后端外徑與所述環(huán)形磁鋼的外徑相同；所述合金護(hù)套套裝于所述前段軸環(huán)形磁鋼上。
[0011]優(yōu)選地，在所述第一軸節(jié)和第二軸節(jié)之間徑向形成環(huán)狀的第一臺(tái)階面，所述環(huán)形磁鋼的一端抵靠于所述第一臺(tái)階面上，所述環(huán)形磁鋼的另一端抵靠于所述前段軸的后端面上。
[0012]優(yōu)選地，所述后段軸還包括第三軸節(jié)，位于所述第二軸節(jié)之后;所述第二軸節(jié)的直徑小于第三軸節(jié)的直徑，在第二軸節(jié)和第三軸節(jié)之間徑向形成環(huán)狀的第二臺(tái)階面;所述合金護(hù)套的一端抵靠于所述第二臺(tái)階面上。
[0013]優(yōu)選地，所述前段軸包括從后至前依次設(shè)置的第一軸段和第二軸段;其中，所述第一軸段的直徑小于第二軸段的直徑；在所述第一軸段和第二軸段之間徑向形成第三臺(tái)階面，所述合金護(hù)套的另一端抵靠于所述第三臺(tái)階面上。
[0014]優(yōu)選地，所述合金護(hù)套分別與所述前段軸的第一軸段、環(huán)形磁鋼、所述后段軸的第二軸節(jié)過(guò)盈配合安裝。
[0015]優(yōu)選地，所述合金護(hù)套的外徑與所述前段軸的第二軸段、所述后段軸的第三軸節(jié)的直徑相同。
[0016]優(yōu)選地，所述環(huán)形磁鋼被配置為在未充磁時(shí)進(jìn)行裝配、且在裝配完成后根據(jù)預(yù)設(shè)的定位角度進(jìn)行充磁。
[0017]優(yōu)選地，所述環(huán)形磁鋼的材料包括釹鐵硼，和/或，所述合金護(hù)套的材料包括鎳基合金或鈦合金。
[0018]優(yōu)選地，所述前段軸的前端、后段軸的后端分別具有中心孔，用于對(duì)軸系進(jìn)行精磨時(shí)的定位。
[0019]優(yōu)選地，所述前段軸前端的中心孔帶有用于裝配的螺紋。
[0020]與上述裝配方法相匹配，本發(fā)明另一方面提供一種電機(jī)用軸系的裝配方法，基于以上所述的電機(jī)用軸系結(jié)構(gòu)，其裝配步驟包括:
[0021]I)將環(huán)形磁鋼套裝于所述后段軸的第一軸節(jié)上，形成第一組件；
[0022]2)加熱合金護(hù)套到預(yù)設(shè)溫度；
[0023]3)將第一組件與合金護(hù)套裝配，形成第二組件；
[0024]4)將前段軸與第二組件對(duì)接套裝裝配，形成第三組件，即電機(jī)用軸系結(jié)構(gòu)；
[0025]其中，步驟1)、2)順序進(jìn)行，或者，步驟1)、2)同時(shí)進(jìn)行。優(yōu)選地，裝配所述第二組件與第三組件時(shí)采用一次熱裝工藝完成，在所述合金護(hù)套冷卻前裝配前段軸。
[0026]優(yōu)選地，步驟I)中，利用厭氧膠將環(huán)形磁鋼粘結(jié)在所述后段軸的第一軸節(jié)上。
[0027]優(yōu)選地，環(huán)形磁鋼在未充磁時(shí)進(jìn)行裝配;在步驟4)后，對(duì)環(huán)形磁鋼進(jìn)行充磁。
[0028]本發(fā)明的方案，通過(guò)將前段軸、合金護(hù)套、環(huán)形磁鋼和后段軸分段式組合設(shè)置，從而減少軸系零件數(shù)量、裝配簡(jiǎn)單、動(dòng)平衡精度易于保證，避免原有技術(shù)中諸多不足的優(yōu)點(diǎn)。例如:可以避免原三段軸熱裝時(shí)，環(huán)形磁鋼需在軸向跑動(dòng)，裝配同軸度難以保證問(wèn)題；可以減少熱套過(guò)盈裝配時(shí)裝配零件數(shù)量，降低裝配難度，提高生產(chǎn)效率。
[0029]進(jìn)一步，本發(fā)明的方案，對(duì)環(huán)形磁鋼(例如:未充磁的環(huán)形磁鋼)進(jìn)行定位，易于保證裝配同軸度，提高裝配轉(zhuǎn)子的裝配精度，同時(shí)還減少熱裝零部件數(shù)量，降低裝配難度，提高裝配成功率和裝配效率;避免三段軸熱裝時(shí)，環(huán)形磁鋼受高溫退磁風(fēng)險(xiǎn)。進(jìn)一步，帶螺紋中心孔的設(shè)計(jì)還可以對(duì)裝配后的轉(zhuǎn)軸進(jìn)行精磨，二次提高整軸加工、裝配精度，改善超高速電機(jī)轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡精度。例如:軸前端設(shè)計(jì)帶螺紋的中心孔，加工完螺紋孔，再次精磨整軸，可以解決軸前端軸頸較小時(shí)軸頸在加工螺紋孔時(shí)的變形問(wèn)題。
[0030]由此，本發(fā)明的方案，裝配時(shí)可以先利用后段軸對(duì)環(huán)形磁鋼(例如:未充磁的環(huán)形磁鋼)進(jìn)行定位，利用厭氧膠將環(huán)形磁鋼粘接于后段軸，形成組件，減少熱套時(shí)零件數(shù)量，降低裝配難度，提高生產(chǎn)效率。進(jìn)一步，前段軸設(shè)計(jì)的帶螺紋中心孔，可以在加工完前段軸螺紋孔后利用中心孔對(duì)軸系進(jìn)行支撐，再次精磨后保證整軸的同軸度，修正細(xì)段軸段螺紋加工時(shí)的變形，降低整軸的不平衡量，提高產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量。從而，克服現(xiàn)有技術(shù)中結(jié)構(gòu)復(fù)雜、裝配難度大和安全性差的缺陷，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝配難度小和安全性好的有益效果。
[0031]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書(shū)中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。
[0032]下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【附圖說(shuō)明】
[0033]附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明