本發(fā)明涉及電機設(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。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中的高速永磁電機轉(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轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，電機轉(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，以解決現(xiàn)有技術(shù)中轉(zhuǎn)子漏磁的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種轉(zhuǎn)軸，包括：軸套；第一軸段，第一軸段的一端位于軸套內(nèi)；第二軸段，第二軸段的一端位于軸套內(nèi)，軸套的內(nèi)壁與第二軸段、第一軸段之間形成容納腔；導(dǎo)磁軸段，位于容納腔內(nèi)；其中，第一軸段與第二軸段的端面上均設(shè)置有用于與導(dǎo)磁軸段連接的連接部。

進(jìn)一步地，連接部為設(shè)置于第一軸段的端面上的連接凸起。

進(jìn)一步地，連接凸起包括第一軸段凸起和第二軸段凸起，第一軸段凸起設(shè)置于第一軸段上，導(dǎo)磁軸段的第一端上開設(shè)有與第一軸段凸起相適配的第一凹部，第二軸段凸起設(shè)置于第二軸段上，導(dǎo)磁軸段的第二端上開設(shè)有與第二軸段凸起相適配的第二凹部。

進(jìn)一步地，第一軸段凸起包括：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，第一凹部內(nèi)設(shè)置有臺階，臺階將第一凹部的內(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第一凹部的底部之間具有距離。

進(jìn)一步地，轉(zhuǎn)軸還包括：磁鋼，磁鋼套設(shè)與導(dǎo)磁軸段上并位于軸套內(nèi)，磁鋼與導(dǎo)磁軸段的徑向通過間隙配合。

進(jìn)一步地，磁鋼與導(dǎo)磁軸段的徑向間隙為L1，其中，0.05mm≤L1≤0.1mm。

進(jìn)一步地，磁鋼端面與導(dǎo)磁軸段的端面相平齊。

進(jìn)一步地，第一軸段和第二軸段與導(dǎo)磁軸段的端面通過間隙配合。

進(jìn)一步地，第一軸段與導(dǎo)磁軸段的第一端的間隙為L2，其中，0≤L2≤0.1mm，和/或，第二軸段與導(dǎo)磁軸段的第二端的間隙為L3，其中，0≤L3≤0.1mm。

進(jìn)一步地，第一軸段與第二軸段為非導(dǎo)磁材料制成。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種電機，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)磁軸段的一端與第一軸段上的連接凸起相配合并裝配至第一軸段上，將磁鋼套設(shè)于導(dǎo)磁軸段上，再通過第二軸段上的連接凸起裝配至導(dǎo)磁軸段的另一端上以形成轉(zhuǎn)軸組件；將軸套加熱到預(yù)設(shè)溫度后將其裝入至轉(zhuǎn)軸組件的外表面上；轉(zhuǎn)軸組件經(jīng)預(yù)設(shè)時間冷卻后，對轉(zhuǎn)軸組件做充磁處理，完成裝配。

進(jìn)一步地，在冷卻的過程中對第一軸段和第二軸段施加軸向預(yù)緊力，直至冷卻至常溫后去掉軸向預(yù)緊力。

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、第二軸段和導(dǎo)磁軸段。第一軸段的一端位于軸套內(nèi)，第二軸段的一端位于軸套內(nèi)，軸套的內(nèi)壁與第二軸段、第一軸段之間形成容納腔，導(dǎo)磁軸段位于容納腔內(nèi)。其中，第一軸段與第二軸段的端面上均設(shè)置有用于與導(dǎo)磁軸段連接的連接部。分別在第一軸段與第二軸段的端面上設(shè)置連接部，有效地增加了轉(zhuǎn)軸的可靠性。該轉(zhuǎn)軸采用三段式連接方式，有效地阻斷了轉(zhuǎn)軸的軸向磁路，降低了軸向的漏磁。該轉(zhuǎn)軸不需要復(fù)雜的裝配設(shè)備工裝的輔助安裝，有效地提高該轉(zhuǎn)軸的裝配速率。

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)軸的實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3示出了圖2中連接凸起的實施例一的結(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、第一軸段凸起；30、第二軸段；31、第二軸段凸起；40、導(dǎo)磁軸段；41、第一連接段；42、第二連接段；50、凹部；51、臺階；52、第一凹部；53、第二凹部；60、磁鋼。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細(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施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請的示例性實施方式。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，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?。此外，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)本申請的示例性實施方式。然而，這些示例性實施方式可以由多種不同的形式來實施，并且不應(yīng)當(dāng)被解釋為只限于這里所闡述的實施方式。應(yīng)當(dāng)理解的是，提供這些實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)明的一個實施例，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和導(dǎo)磁軸段40。第一軸段20的一端位于軸套10內(nèi)，第二軸段30的一端位于軸套10內(nèi)，軸套10的內(nèi)壁與第二軸段30、第一軸段20之間形成容納腔，導(dǎo)磁軸段40位于容納腔內(nèi)。其中，第一軸段20與第二軸段30的端面上均設(shè)置有用于與導(dǎo)磁軸段40連接的連接部。

在本實施例中，分別在第一軸段20與第二軸段30的端面上設(shè)置連接部，有效地增加了轉(zhuǎn)軸的可靠性。該轉(zhuǎn)軸采用三段式連接方式，有效地阻斷了轉(zhuǎn)軸的軸向磁路，降低了軸向的漏磁。該轉(zhuǎn)軸不需要復(fù)雜的裝配設(shè)備工裝的輔助安裝，有效地提高該轉(zhuǎn)軸的裝配速率。

連接部為設(shè)置于第一軸段20和第二軸段30的端面上的連接凸起。轉(zhuǎn)軸兩端的軸段之間通過連接凸起與導(dǎo)磁軸段40連接，能夠有效地增加了第一軸段20與導(dǎo)磁軸段40的連接強度。

其中，連接凸起包括第一軸段凸起21和第二軸段凸起31，第一軸段凸起21設(shè)置于第一軸段20上，導(dǎo)磁軸段40的第一端上開設(shè)有與第一軸段凸起21相適配的第一凹部52，第二軸段凸起31設(shè)置于第二軸段30上，導(dǎo)磁軸段40的第二端上開設(shè)有與第二軸段凸起31相適配的第二凹部53。這樣設(shè)置能夠增加轉(zhuǎn)軸的在高速轉(zhuǎn)動的過程中的穩(wěn)定性。

第一軸段凸起21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)置有外螺紋如(圖3和圖4所示)。當(dāng)然，在保證第一軸段20、第二軸段30與導(dǎo)磁軸段40之間的連接強度和穩(wěn)定性的情況下，也可以同時在第一連接段41和第二連接段42的外周面設(shè)置外螺紋(圖中沒示出)。這樣設(shè)置能夠進(jìn)一步地增加第一軸段20、第二軸段30與導(dǎo)磁軸段40之間的穩(wěn)定性，提高了第一軸段20與導(dǎo)磁軸段40的之間的連接強度。

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。

如圖3所示，第一凹部52和第二凹部53內(nèi)設(shè)置有臺階51，臺階51將第一凹部52和第二凹部53的內(nèi)壁分成螺紋孔段和定位孔段，定位孔段的孔壁與對應(yīng)的連接凸起的外周面相貼合，這樣能夠增加轉(zhuǎn)軸的可靠性和連接強度。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)。

每一個第一連接段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、第二軸段30的端面能夠與磁鋼60和導(dǎo)磁軸段40的端面相貼合(圖3中的B處所示)。這樣設(shè)置能夠增加轉(zhuǎn)軸的可靠性。

為了保證連接凸起能夠全部旋進(jìn)凹部50(包括第一凹部52、第二凹部53)內(nèi)并使第一軸段20、第二軸段30的端面能夠與磁鋼60和導(dǎo)磁軸段40的端面相貼合，將每一個第二連接段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。

轉(zhuǎn)軸還包括磁鋼60。磁鋼60套設(shè)與導(dǎo)磁軸段40上并位于軸套10內(nèi)，磁鋼60與導(dǎo)磁軸段40的徑向通過間隙配合。磁鋼60為環(huán)形磁鋼，環(huán)形磁鋼與導(dǎo)磁芯即導(dǎo)磁軸段40之間徑向配合為間隙配合。其中，單邊間隙量為L1，0.05mm≤L1≤0.1mm。

優(yōu)選地，為了降低轉(zhuǎn)軸的加工難度，將磁鋼60端面與導(dǎo)磁軸段40的端面設(shè)置成相平齊。

為保證導(dǎo)磁芯與第一軸段20、第二軸段30之間軸向貼合、壓緊，需要使環(huán)形磁鋼與第一軸段20、第二軸段30的軸向接觸為間隙接觸，間隙大小控制在0-0.1mm為宜。即第一軸段20和第二軸段30與導(dǎo)磁軸段40的端面通過間隙配合。具體的，第一軸段20與導(dǎo)磁軸段40的第一端的間隙為L2，其中，0≤L2≤0.1mm，第二軸段30與導(dǎo)磁軸段40的第二端的間隙為L3，其中，0≤L3≤0.1mm。

優(yōu)選地，第一軸段20與第二軸段30為非導(dǎo)磁材料制成。第一軸段20與第二軸段30高速旋轉(zhuǎn)時，由于軸套10的保護(hù)作用，使得永磁轉(zhuǎn)子即轉(zhuǎn)軸可以安全運行。

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

在本實施例中，該轉(zhuǎn)軸的裝配方法為：將導(dǎo)磁軸段40的一端與第一軸段20上的連接凸起相配合并裝配至第一軸段20上，將磁鋼60套設(shè)于導(dǎo)磁軸段40上，再通過第二軸段30上的連接凸起裝配至導(dǎo)磁軸段40的另一端上以形成轉(zhuǎn)軸組件；將軸套10加熱到預(yù)設(shè)溫度后將其裝入至轉(zhuǎn)軸組件的外表面上；轉(zhuǎn)軸組件經(jīng)預(yù)設(shè)時間冷卻后，對轉(zhuǎn)軸組件做充磁處理，完成裝配。其中，在冷卻的過程中對第一軸段20和第二軸段30施加軸向預(yù)緊力，直至冷卻至常溫后去掉軸向預(yù)緊力。預(yù)設(shè)溫度為t，其中，400℃≤t≤500℃。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。第二軸段30在裝配時，導(dǎo)磁芯與第二軸段30軸向壓緊，主要靠高強度軸套10過盈連接，把第二軸段30連接起來。

導(dǎo)磁芯采用導(dǎo)磁材料，導(dǎo)磁芯的兩端的斷面分別設(shè)置有凹部50，凹部50包括螺紋孔和定位孔，環(huán)形磁鋼采用釹鐵硼材料。由于平行充磁的磁鋼，所有磁力線由圓心均沿一個方向，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)磁芯的左右兩端的端面均平齊。

第一軸段20的左端部帶有圓凸部，凸部包括定位圓柱和螺柱，用于與導(dǎo)磁芯左端面的螺孔和定位孔連接配合。同理，第二軸段30的右端同樣帶有圓凸部，凸部同樣包括定位圓柱和螺柱，用于與導(dǎo)磁芯右端面的螺孔和定位孔連接配合。

護(hù)套即軸套10采用鎳基合金、鈦合金等材料，護(hù)套與第一軸段20、環(huán)形磁鋼、第二軸段30均為過盈配合且與第一軸段20的右端面貼合、與第二軸段30的左端面貼合。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。

裝配時，先將導(dǎo)磁芯裝到第一軸段20上，之后把環(huán)形磁鋼裝到導(dǎo)磁芯上可以在磁鋼內(nèi)壁或?qū)Т判就鈭A面涂覆磁鋼膠，然后將第二軸段30裝到導(dǎo)磁芯上，第一軸段20、第二軸段30與導(dǎo)磁芯均采用螺紋連結(jié)、緊固，通過螺紋的緊固連結(jié)，提高了轉(zhuǎn)軸組件的可加工性，然后把組裝好的轉(zhuǎn)軸組件精磨外圓至指定的尺寸。

若護(hù)套采用鎳基合金、鈦合金等合金材料再將加熱到一定溫度(400-500℃)的合金護(hù)套一次性熱裝在第一軸段20、第二軸段30、環(huán)形磁鋼的外表面，自然冷卻一段時間，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。

若采用碳纖維等非金屬材料，則需要對上述轉(zhuǎn)子組件做冷卻處理，冷卻至-200℃，實現(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，同時在轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn)發(fā)生意外碰撞時，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)。