高速永磁電機的轉(zhuǎn)子軸的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的高速永磁電機(high speedpermanent magnet machine)的車專子軸。
【背景技術(shù)】
[0002]本發(fā)明的領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)已在專利出版物EP 0418304BU EP 0956634B1和US2004/0051416 Al中公開。從這些出版物中可獲知設(shè)有永磁體的高速電機的轉(zhuǎn)子，這些轉(zhuǎn)子包括稀土金屬，效率高但比較易碎。由于磁體的機械性質(zhì)的緣故，它們被封裝在非導磁性的管或套筒之內(nèi)?？山柚^盈配合將磁體沿中心緊固在套筒中，或者也可直接在套筒內(nèi)由粉末制造磁體。隨后，通常將軸端件借助過盈配合緊固在套筒的兩端并與套筒焊接在一起，以獲得更大的穩(wěn)固性。
[0003]這些結(jié)構(gòu)公開了上述工藝，但是它們具有一些缺點，特別是在制造方面。由于許多的過盈配合，使得結(jié)構(gòu)難以組裝，需要專用工具來進行組裝。用于這些結(jié)構(gòu)的焊接使這些結(jié)構(gòu)為一次性使用，亦即，它們不能在不破壞結(jié)構(gòu)的情況下被拆卸。此外，由于結(jié)構(gòu)是固定的，不可能對其進行更改以用于不同的尺寸等級。另外，由于許多連續(xù)的過盈配合，使得組件的設(shè)置成為問題。而且，軸與軸承難以沿軸向配合，因為這需要復雜結(jié)構(gòu)。
[0004]發(fā)明目的
[0005]本發(fā)明的目的是彌補現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點。特別地，本發(fā)明的目的是披露一種新型的高速永磁電機的轉(zhuǎn)子軸，該轉(zhuǎn)子軸具有最小可能數(shù)目的簡單部件、能夠以簡單易行的方式被組裝和被拆卸、允許簡單地實施軸向支承并且能夠容易地進行更改以用于不同的尺寸等級。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)本發(fā)明的高速永磁電機的轉(zhuǎn)子軸包括:第一部件和第二部件，兩者均由非導磁性材料制成。第一部件和第二部件都具有內(nèi)端部和外端部，以使它們能通過內(nèi)端部而被一個接一個沿軸向相互連接，以構(gòu)成整個轉(zhuǎn)子軸。兩個部件的外端部具有支承結(jié)構(gòu)(軸承結(jié)構(gòu))，用以將轉(zhuǎn)子軸與軸承配合以進行旋轉(zhuǎn)。此外，圓柱形的實心永磁體與第一部件和第二部件同軸地設(shè)置并位于兩者之間，且垂直于上述圓柱形的軸向被磁化。根據(jù)本發(fā)明，一圓柱形外表面被設(shè)置在第一部件的內(nèi)端部，亦即朝向轉(zhuǎn)子軸的中心，并具有外螺紋。相應(yīng)地，一圓柱狀套筒被設(shè)置在第二部件的內(nèi)端部，亦即朝向第一部件。圓柱狀套筒的內(nèi)基底部在形狀上對應(yīng)于所使用的圓柱形永磁體，以便構(gòu)成用于永磁體的緊密的、且大體上無間隙(backlash-free，無后沖)的空間。而且，圓柱狀套筒的內(nèi)襯部的外邊緣具有內(nèi)螺紋，該內(nèi)螺紋對應(yīng)于第一部件的外螺紋，并允許第一部件與第二部件一個接一個地同心地沿軸向相互連接。這樣，當永磁體被設(shè)置在其位于第二部件中的空間內(nèi)時，第一部件和第二部件一起旋轉(zhuǎn)，該永磁體被按壓并鎖定在第一部件與第二部件之間的空間內(nèi)。
[0007]優(yōu)選地，第一部件和第二部件由相同的非導磁性材料制成，該材料適宜地為金屬，諸如鋼(例如不銹鋼)。還可以使用鈦或者使用適用于其目的的復合材料(包括例如碳纖維)制作第一和第二部件。
[0008]在本發(fā)明的一個實施例中，轉(zhuǎn)子軸的第一部件包括肩部，該肩部沿徑向、亦即垂直于軸的縱向圍繞該軸。第二部件的邊緣表面也設(shè)有相應(yīng)的沿徑向的、呈直形及環(huán)形的表面。這樣，隨著第一部件和第二部件通過相應(yīng)的螺紋接合，在第二部件的圓柱狀套筒的外周邊緣與肩部之間形成環(huán)形空間。一環(huán)形盤能夠在與這兩個部件接合之前被放置在該環(huán)形空間中。當環(huán)形盤的厚度被適當?shù)剡x擇時，隨著第一部件和第二部件被旋在一起，該環(huán)形盤被緊密按壓定位在第一部件與第二部件之間。
[0009]所述環(huán)形盤可用作傳遞轉(zhuǎn)子軸的軸向支承的磁力的板。該盤還可具有多個大致徑向的構(gòu)造，例如槽、通道等，在這種情況下，它可用作風扇以提供空氣流來冷卻機器的不同部件。還可以使用同一環(huán)形盤作為傳遞軸向支承的磁力的板并同時用作風扇。
[0010]在本發(fā)明的一個實施例中，第一部件和第二部件是設(shè)置有中心孔的中空物件。該孔延伸穿過第二部件，使緊密配合的永磁體能夠插入就位，同時空氣能夠通過該孔流出。以相同方式，能夠通過經(jīng)由該孔推壓該磁體而將該磁體移除。另外，第一部件的中心孔的內(nèi)端部可設(shè)置有夾緊螺釘，該夾緊螺釘穿過該孔旋轉(zhuǎn)，以便將磁體朝向磁體空間的基底部按壓和繃緊。這樣，能夠?qū)⒋朋w鎖定在它的位置。
[0011]在本發(fā)明的一個實施例中，轉(zhuǎn)子軸包括替代性的第二部件。根據(jù)應(yīng)用中所需的磁體的尺寸，能夠?qū)⒍喾N不同長度的第二部件連接到該軸的相同的第一部件，且內(nèi)基底部在形狀上對應(yīng)于替代性的(備選的)尺寸的圓柱形永磁體。這樣，不需要為了每種應(yīng)用來單獨地制造轉(zhuǎn)子軸的各個部件，而是第一部件可以每次都是相同的，且僅需根據(jù)所需的磁體的尺寸和性能來確定第二部件的尺寸。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點
[0013]根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子軸具有超過現(xiàn)有技術(shù)的顯著的優(yōu)點。根據(jù)本發(fā)明的高速永磁電機的轉(zhuǎn)子軸能由比相應(yīng)的已知結(jié)構(gòu)更少數(shù)量的部件制成。在永磁體周圍不需要使用單獨的支撐套筒。該軸實際上只包括通過足夠長的螺紋互相連接的兩個部件，所以軸的組裝非常簡單和快捷。不需要專用工具來組裝軸。另外，該結(jié)構(gòu)允許使用一種非常簡單的板來用于傳遞軸中的軸向支承的磁力。此外，能夠通過僅更換軸的部件之一來更改轉(zhuǎn)子的主動部件的長度。
【附圖說明】
[0014]下面，將參照附圖詳細描述本發(fā)明，該附圖以局部剖視圖示出根據(jù)本發(fā)明的高速永磁電機的一個轉(zhuǎn)子軸。
【具體實施方式】
[0015]附圖示出了根據(jù)本發(fā)明的高速永磁電機的一個轉(zhuǎn)子軸，其主要包括大體上一個接一個地相互連接的兩個同軸部件，即第一部件I和第二部件2。這些部件是相對于中心軸對稱的圓柱形物件。
[0016]第一部件I的內(nèi)端部包括外螺紋4，沿著該外螺紋的第一部件的外表面具有徑向環(huán)形周面，即肩部8。隨后，第一部件具有對于軸而言必需的徑向磁性支承結(jié)構(gòu)11。中心孔10在第一部件I的外