本發(fā)明涉及電機(jī)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)軸的裝配方法、電機(jī)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中的高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，采用分段的環(huán)形磁鋼，轉(zhuǎn)子也采用分段式結(jié)構(gòu)(參見圖1)，通過一根兩端帶螺紋的導(dǎo)桿3先把分段磁鋼2和兩端的端件4、5聯(lián)結(jié)在一起(加工到各組件外徑尺寸一致)，再通過護(hù)套1一次性熱裝配完成。熱裝相對簡單，但結(jié)構(gòu)稍微復(fù)雜。

此外，現(xiàn)有技術(shù)中的另一種常見的高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，電機(jī)轉(zhuǎn)子采用整塊環(huán)形磁鋼(表貼式磁鋼)，轉(zhuǎn)子采用一根主軸，通過護(hù)套保護(hù)磁鋼并傳遞扭矩。該類高速轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，雖然已采用隔磁擋板進(jìn)行隔磁處理，但其主軸一般為導(dǎo)磁材料，因此電機(jī)轉(zhuǎn)子處的環(huán)形磁鋼所產(chǎn)生的磁場還會經(jīng)過主軸與兩側(cè)的軸承轉(zhuǎn)子形成耦合回路，對徑向磁軸承的磁場產(chǎn)生干擾，增加兩側(cè)磁軸承的控制難度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)軸的裝配方法、電機(jī)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中轉(zhuǎn)子漏磁的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種轉(zhuǎn)軸，包括：軸套；第一軸段，第一軸段的第一端位于軸套內(nèi)；第二軸段，第二軸段的第一端位于軸套內(nèi)，第一軸段的第一端與第二軸段的第一端相連接；導(dǎo)磁軸段，套設(shè)于第一軸段和第二軸段上并位于軸套內(nèi)。

進(jìn)一步地，第一軸段的第一端的端面上設(shè)置有第一凸出部，第二軸段的第一端的端面上設(shè)置有第二凸出部，第一凸出部與第二凸出部相對設(shè)置并連接，導(dǎo)磁軸段套設(shè)于第一凸出部和/或第二凸出部上。

進(jìn)一步地，第一凸出部與第二凸出部的其中一個(gè)的端面上設(shè)置有連接凸起，第一凸出部與第二凸出部的另一個(gè)的端面上設(shè)置有與連接凸起相配合的凹部。

進(jìn)一步地，連接凸起包括：第一連接段，第一連接段的一端與第一軸段的端面相連接；第二連接段，第二連接段與第一連接段的第二端相連接，第一連接段和/或第二連接段的外周面上設(shè)置有外螺紋。

進(jìn)一步地，第一連接段與第二連接段同軸設(shè)置。

進(jìn)一步地，第一連接段的外徑大于第二連接段的外徑。

進(jìn)一步地，凹部內(nèi)設(shè)置有臺階，臺階將凹部的內(nèi)壁分成螺紋孔段和定位孔段，定位孔段的孔壁與連接凸起的外周面相貼合。

進(jìn)一步地，第一連接段的端面與臺階之間形成環(huán)形空腔。

進(jìn)一步地，第二連接段的端面與凹部的底部之間具有距離。

進(jìn)一步地，導(dǎo)磁軸段與第一凸出部和第二凸出部間隙配合。

進(jìn)一步地，導(dǎo)磁軸段與第一凸出部和第二凸出部間隙為L1，其中，0.05mm≤L1≤0.1mm。

進(jìn)一步地，軸套的內(nèi)壁與第一軸段、第二軸段形成環(huán)形容納腔，導(dǎo)磁軸段設(shè)置在環(huán)形容納腔內(nèi)。

進(jìn)一步地，導(dǎo)磁軸段的端部與第一軸段和/或第二軸段的沿第一軸段軸向方向的端面具有距離。

進(jìn)一步地，導(dǎo)磁軸段的端部與第一軸段和/或第二軸段的沿第一軸段軸向方向的端面具有距離L2，其中，0≤L2≤0.1mm。

進(jìn)一步地，轉(zhuǎn)軸還包括：磁鋼，磁鋼套設(shè)于導(dǎo)磁軸段上并位于環(huán)形容納腔內(nèi)，磁鋼與導(dǎo)磁軸段間隙配合。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種電機(jī)，包括轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸為上述的轉(zhuǎn)軸。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種轉(zhuǎn)軸的裝配方法，裝配方法用于對上述的轉(zhuǎn)軸進(jìn)行裝配，裝配方法包括：將導(dǎo)磁軸段裝配至第二軸段上，將磁鋼套裝至導(dǎo)磁軸段上，再將第一軸段的第一端與第二軸段的第一端相連接以形成轉(zhuǎn)軸組件；將軸套加熱到預(yù)設(shè)溫度后裝入至轉(zhuǎn)軸組件的外表面上；轉(zhuǎn)軸組件經(jīng)預(yù)設(shè)時(shí)間冷卻后，對轉(zhuǎn)軸組件做充磁處理，完成裝配。

進(jìn)一步地，預(yù)設(shè)溫度為t，其中，400℃≤t≤500℃。

進(jìn)一步地，磁鋼套裝至導(dǎo)磁軸段上之前，在磁鋼的內(nèi)壁和/或?qū)Т泡S段的外周面上涂覆磁鋼膠。

應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，轉(zhuǎn)軸包括軸套、第一軸段、第二軸段。第一軸段的第一端位于軸套內(nèi)，第二軸段的第一端位于軸套內(nèi)，第一軸段的第一端與第二軸段的第一端相連接。導(dǎo)磁軸段套設(shè)于第一軸段和第二軸段上并位于軸套內(nèi)。該轉(zhuǎn)軸采用三段式配合方式，其中，位于導(dǎo)磁軸段兩端的第一軸段的第一端與第二軸段的第一端相連接，有效地阻斷了轉(zhuǎn)軸的軸向磁路，降低了軸向的漏磁。提高了轉(zhuǎn)軸的剛度和轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，該結(jié)構(gòu)簡單降低了轉(zhuǎn)軸加工難度。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)軸的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3示出了圖2中連接凸起的實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；以及

圖4示出了圖2中連接凸起的實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，上述附圖包括以下附圖標(biāo)記：

10、軸套；20、第一軸段；21、第一凸出部；30、第二軸段；31、第二凸出部；40、導(dǎo)磁軸段；41、第一連接段；42、第二連接段；50、凹部；51、臺階；60、磁鋼。

具體實(shí)施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實(shí)施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請的示例性實(shí)施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

需要說明的是，本申請的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“第一”、“第二”等是用于區(qū)別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應(yīng)該理解這樣使用的術(shù)語在適當(dāng)情況下可以互換，以便這里描述的本申請的實(shí)施方式例如能夠以除了在這里圖示或描述的那些以外的順序?qū)嵤４送?，術(shù)語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過程、方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它步驟或單元。

為了便于描述，在這里可以使用空間相對術(shù)語，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用來描述如在圖中所示的一個(gè)器件或特征與其他器件或特征的空間位置關(guān)系。應(yīng)當(dāng)理解的是，空間相對術(shù)語旨在包含除了器件在圖中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附圖中的器件被倒置，則描述為“在其他器件或構(gòu)造上方”或“在其他器件或構(gòu)造之上”的器件之后將被定位為“在其他器件或構(gòu)造下方”或“在其他器件或構(gòu)造之下”。因而，示例性術(shù)語“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”兩種方位。該器件也可以其他不同方式定位(旋轉(zhuǎn)90度或處于其他方位)，并且對這里所使用的空間相對描述作出相應(yīng)解釋。

現(xiàn)在，將參照附圖更詳細(xì)地描述根據(jù)本申請的示例性實(shí)施方式。然而，這些示例性實(shí)施方式可以由多種不同的形式來實(shí)施，并且不應(yīng)當(dāng)被解釋為只限于這里所闡述的實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)理解的是，提供這些實(shí)施方式是為了使得本申請的公開徹底且完整，并且將這些示例性實(shí)施方式的構(gòu)思充分傳達(dá)給本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，在附圖中，為了清楚起見，有可能擴(kuò)大了層和區(qū)域的厚度，并且使用相同的附圖標(biāo)記表示相同的器件，因而將省略對它們的描述。

如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種轉(zhuǎn)軸。該轉(zhuǎn)軸包括軸套10、第一軸段20、第二軸段30。第一軸段20的第一端位于軸套10內(nèi)，第二軸段30的第一端位于軸套10內(nèi)，第一軸段20的第一端與第二軸段30的第一端相連接。導(dǎo)磁軸段40套設(shè)于第一軸段20和第二軸段30上并位于軸套10內(nèi)。

在本實(shí)施例中，該轉(zhuǎn)軸采用三段式配合方式，其中，位于導(dǎo)磁軸段40兩端的第一軸段20的第一端與第二軸段30的第一端相連接，有效地阻斷了轉(zhuǎn)軸的軸向磁路，降低了軸向的漏磁。提高了轉(zhuǎn)軸的剛度和轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，該結(jié)構(gòu)簡單降低了轉(zhuǎn)軸加工難度。

其中，第一軸段20的第一端的端面上設(shè)置有第一凸出部21，第二軸段30的第一端的端面上設(shè)置有第二凸出部31，第一凸出部21與第二凸出部31相對設(shè)置并連接，導(dǎo)磁軸段40套設(shè)于第一凸出部21和第二凸出部31上。當(dāng)然，在保證轉(zhuǎn)軸的連接強(qiáng)度和剛度的前提下，也可以將導(dǎo)磁軸段40只套設(shè)于第一凸出部21和第二凸出部31的其中之一上。優(yōu)選地，第一凸出部21和第二凸出部31的外徑相同，且當(dāng)?shù)谝煌钩霾?1和第二凸出部31相連接時(shí)第一凸出部21和第二凸出部31的端面相貼合。這樣設(shè)置能夠進(jìn)一步地增加轉(zhuǎn)軸的連接強(qiáng)度和轉(zhuǎn)軸的剛度，使得轉(zhuǎn)軸在高速轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中具有更高的可靠性。

進(jìn)一步地，第一凸出部21與第二凸出部31的其中一個(gè)的端面上設(shè)置有連接凸起，第一凸出部21與第二凸出部31的另一個(gè)的端面上設(shè)置有與連接凸起相配合的凹部50。即如圖2所示，在第一凸出部21上設(shè)置了凹部50(如圖3所示)，在第二凸出部31上設(shè)置了連接凸起，這樣能夠有效地增加了第一凸出部21與第二凸出部31之間的連接穩(wěn)定性。

如圖3和圖4所示，連接凸起包括第一連接段41和第二連接段42。第一連接段41的一端與第一軸段20的端面相連接，第二連接段42與第一連接段41的第二端相連接，第一連接段41或第二連接段42的外周面上設(shè)置有外螺紋。這樣設(shè)置能夠進(jìn)一步地增加第一軸段20與第二軸段30之間的穩(wěn)定性，提高了第一軸段20與第二軸段30的之間的連接強(qiáng)度。當(dāng)然，在保證第一軸段20與第二軸段30之間的連接強(qiáng)度和穩(wěn)定性的情況下，也可以同時(shí)在第一連接段41和第二連接段42的外周面同時(shí)設(shè)置外螺紋(圖中沒示出)。

優(yōu)選地，為了提高轉(zhuǎn)軸的穩(wěn)定性，將第一連接段41與第二連接段42同軸設(shè)置。

其中，第一連接段41的外徑大于第二連接段42的外徑。這樣設(shè)置能夠進(jìn)一步起到提高轉(zhuǎn)軸的可靠性。

進(jìn)一步地，凹部50內(nèi)設(shè)置有臺階51，臺階51將凹部50的內(nèi)壁分成螺紋孔段和定位孔段，定位孔段的孔壁與連接凸起的外周面相貼合。其中，定位孔段起到對轉(zhuǎn)軸的定心作用，這樣設(shè)置能夠提高轉(zhuǎn)軸的裝配精度。優(yōu)選地，定位孔段的橫截面為圓形，當(dāng)然，在保證轉(zhuǎn)軸的裝配精度的前提下，定位孔段的橫截面也可以為其他形狀的結(jié)構(gòu)。例如方形結(jié)構(gòu)。

其中，第一連接段41的端面與臺階51之間形成環(huán)形空腔圖3中的A處所示。這樣設(shè)置使得連接凸起在旋進(jìn)的過程中，能夠保證連接凸起與臺階51的臺面之間具有足夠的讓位空間以使第一軸段20的端面能夠與磁鋼60和導(dǎo)磁軸段40的端面相貼合、第一凸出部21與第二凸出部31的端面相貼合(圖3、圖4中的B處所示)。這樣設(shè)置能夠增加轉(zhuǎn)軸的可靠性。其中，磁鋼60套設(shè)于導(dǎo)磁軸段40上并位于環(huán)形容納腔內(nèi)，磁鋼60與導(dǎo)磁軸段40間隙配合。

進(jìn)一步地，為了保證連接凸起能夠全部旋進(jìn)凹部50內(nèi)并使第一軸段20的端面能夠與磁鋼60和導(dǎo)磁軸段40的端面、第一凸出部21與第二凸出部31的端面相貼合，將第二連接段42的端面與凹部50的底部之間設(shè)置有距離圖3中的C處所示，該距離的范圍可以是0.5至1mm。

為了增加轉(zhuǎn)軸的可靠性，導(dǎo)磁軸段40與第一凸出部21和第二凸出部31間隙配合。其中，間隙為L1，0.05mm≤L1≤0.1mm。

在本實(shí)施例中，軸套10的內(nèi)壁與第一軸段20、第二軸段30形成環(huán)形容納腔，導(dǎo)磁軸段40設(shè)置在環(huán)形容納腔內(nèi)。這樣設(shè)置進(jìn)一步的增加了轉(zhuǎn)軸的可靠性和轉(zhuǎn)軸的剛度。

其中，為保證第一軸段20和第二軸段30之間軸向貼合，導(dǎo)磁軸段40的端部與第一軸段20和第二軸段30的沿第一軸段20軸向方向的端面具有距離，其中，距離記為L2，其中，0≤L2≤0.1mm。這樣設(shè)置提高了轉(zhuǎn)軸的安全性，使得該轉(zhuǎn)軸在高速轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中具有更好的可靠性。

上述實(shí)施例中的轉(zhuǎn)軸還可用于電機(jī)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，即根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種電機(jī)，包括轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸為上述實(shí)施例中的轉(zhuǎn)軸。

在本實(shí)施例中，該轉(zhuǎn)軸的裝配方法為：將導(dǎo)磁軸段40裝配至第二軸段30上，將磁鋼60套裝至導(dǎo)磁軸段40上，再將第一軸段20的第一端與第二軸段30的第一端相連接以形成轉(zhuǎn)軸組件，將軸套10加熱到預(yù)設(shè)溫度后裝入至轉(zhuǎn)軸組件的外表面上，轉(zhuǎn)軸組件經(jīng)預(yù)設(shè)時(shí)間冷卻后，對轉(zhuǎn)軸組件做充磁處理，完成裝配。其中，記預(yù)設(shè)溫度為t，其中，400℃≤t≤500℃。

在本實(shí)施例中，磁鋼60、導(dǎo)磁軸段40為環(huán)形結(jié)構(gòu)，由于環(huán)形磁鋼與導(dǎo)磁芯即導(dǎo)磁軸段40之間具有間隙，需要填充磁鋼膠以填充間隙，可以在磁鋼內(nèi)壁或?qū)Т判就庵苊嫱扛泊配撃z，從而達(dá)到固定環(huán)形磁鋼的目的。即磁鋼60套裝至導(dǎo)磁軸段40上之前，在磁鋼60的內(nèi)壁和導(dǎo)磁軸段40的外周面上涂覆磁鋼膠。當(dāng)然也可以只在其中之一上涂覆磁鋼膠。

環(huán)形的導(dǎo)磁芯即導(dǎo)磁軸段40采用導(dǎo)磁材料，而第一軸段20與第二軸段30采用非導(dǎo)磁材料，這樣就阻斷了軸向磁路，降低了轉(zhuǎn)軸的軸向漏磁。第一軸段20的左端面設(shè)置有凸部，第二軸段30左端面設(shè)置有與凸部配合的凹部，通過第一軸段20與第二軸段30的螺紋配合把環(huán)形磁鋼和第一軸段20與第二軸段30連接在一起，提高轉(zhuǎn)軸的裝配性能及可加工性，同時(shí)提高了轉(zhuǎn)軸的剛度和強(qiáng)度，并且不需要復(fù)雜裝配設(shè)備工裝的輔助，可以提高轉(zhuǎn)軸的裝配率。

利用合金護(hù)套即軸套10與三段組件(第一軸段20、第二軸段30、導(dǎo)磁軸段40)之間的過盈配合來傳遞扭矩，第一軸段20與第二軸段30采用非導(dǎo)磁材料，高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于護(hù)套的保護(hù)作用，使得永磁轉(zhuǎn)子可以安全運(yùn)行。

環(huán)形磁鋼采用釹鐵硼材料，并采用平行充磁，因?yàn)槠叫谐浯诺拇配?，所有磁力線由圓心均沿一個(gè)方向，相互平行，所以對于該環(huán)形磁鋼，為保證磁鋼產(chǎn)生的磁場正弦，需要采用平行充磁。環(huán)形磁鋼套在導(dǎo)磁芯上，且其左右斷面與導(dǎo)磁芯的左右端面均平齊。

第一軸段20的左端設(shè)置有凸部，凸部包括定位柱和螺柱。第二軸段30的右端面設(shè)置有與第一軸段20相配合的凹部，凹部包括定位孔和螺孔，定位柱位于定位孔內(nèi)，螺柱位于螺孔內(nèi)，即定位柱和螺柱相當(dāng)于圖3中的第一連接段41，螺柱相當(dāng)于圖3中的第二連接段42。反之，定位柱和螺柱相當(dāng)于圖4中的第二連接段42，螺柱相當(dāng)于圖3中的第一連接段41。

護(hù)套可采用鎳基合金、鈦合金或碳纖維等材料，護(hù)套與第一軸段20、環(huán)形磁鋼、第二軸段30均為過盈配合。若護(hù)套采用鎳基合金、鈦合金等合金材料，采用過盈熱裝或冷縮裝配，若護(hù)套采用碳纖維等非金屬材料，宜采用冷縮裝配或直接綁扎工藝。

具體地，裝配時(shí)，先將導(dǎo)磁芯裝到第二軸段30上，之后把環(huán)形磁鋼套裝到導(dǎo)磁芯上，然后將第一軸段20左端面的凸螺紋與第二軸段30右端面的螺紋孔連接，上述四個(gè)零件組成一個(gè)轉(zhuǎn)子組件。通過螺紋的緊固連結(jié)，提高了上述轉(zhuǎn)子組件的可加工性，然后把上述的轉(zhuǎn)子組件精磨外圓至指定的尺寸。

若護(hù)套采用鎳基合金、鈦合金等合金材料，將加熱到一定溫度(400-500℃)的合金護(hù)套熱裝到上述精加工后的轉(zhuǎn)子組件的外表面，自然冷卻一段時(shí)間，完成轉(zhuǎn)軸裝配，最后做整體充磁處理，完成高速轉(zhuǎn)軸制作。

由于碳纖維等非金屬材料熱膨脹系數(shù)很小，加熱碳纖維護(hù)套內(nèi)孔基本不會變化，因此只能冷卻轉(zhuǎn)子組件，降低轉(zhuǎn)子組件的外徑，把非金屬護(hù)套裝進(jìn)去。

若護(hù)套為金屬時(shí)，其熱膨脹系數(shù)相對較大，通過加熱使其內(nèi)孔脹大，便可順利把護(hù)套裝進(jìn)轉(zhuǎn)子組件外表面。

若采用碳纖維等非金屬材料，則需要對上述精加工后的轉(zhuǎn)子組件做冷卻處理，冷卻至-200℃，實(shí)現(xiàn)碳纖維護(hù)套的冷縮裝配。也可直接采用碳纖維綁扎工藝。

在本實(shí)施例中，凹部50為圓孔狀結(jié)構(gòu)，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)第一軸段20、第二軸段30與導(dǎo)磁芯的徑向定位，盡可能避免轉(zhuǎn)第一軸段20、第二軸段30和導(dǎo)磁芯發(fā)生偏心。環(huán)形空腔為軸向避讓間隙，保證螺紋旋緊之后，導(dǎo)磁芯與磁鋼和轉(zhuǎn)軸端件(第一軸段20、第二軸段30)的接觸面緊貼，沒有間隙存在。若此處有間隙的存在，會導(dǎo)致轉(zhuǎn)軸剛度的降低，同時(shí)在轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn)發(fā)生意外碰撞時(shí)，會輕易導(dǎo)致轉(zhuǎn)軸彎曲等異常問題，降低轉(zhuǎn)軸可靠性和使用壽命。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。