[发明专利]永磁转子轴组件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于高速电机的永磁转子轴组件及其制造方法。

背景技术

在文献US6104115A中揭示了一个制造用于电机的永磁转子的已知方法的例子。根据该方法，在具有恒定外径的套管上提供永久磁铁，而套管的内部是圆锥形的。然后，在朝向电机定子的永久磁铁表面上提供基本上由高导电性材料制成的隔网。环形纤维增强支架配装在隔网上。内转子支架外侧的圆锥形状与套管内部的圆锥形状互补。这种制造过程不具有成本效益，制造和组装时间不适合于组装线生产。

文献US4741094A和文献WO98/34324A1揭示了一种制造电机的双极磁转子的方法，该方法包括以下步骤：使用沿相同磁极轴线排列并按紧密的叠置关系组装的小块磁体或者使用一整块圆柱形磁体(WO98/34324A1)形成圆柱形双极永磁体；把第一端件结合到圆柱形双极永磁体的一端上；把第二端件结合到圆柱形双极永磁体的另一端上；并以过盈配合的方式在圆柱形双极永磁体以及与圆柱形双极永磁体邻接的第一和第二端件部分的周围安装很薄的圆筒形固定箍。使用这种方法制造的组件具有两个端轴以及由多个磁体组装而成的作为芯的圆柱形磁体，所述芯被端轴轴向压缩，整个装置被高强度套管径向压缩并固定，这种方法具有成本效益，并且适合于组装线生产。但是，这种方法仍难以付诸实施，尤其是因为在插入套管时难以确保同心对位。

文献US7042118B2揭示了一种旨在改善插入套管时的同心对位的转子构造方法。根据该方法，提供多个空心盘状磁体，在空心盘状磁体的中心孔内提供连杆，并把连杆固定到端轴上。这种方法不具有成本效益，并且使用空心盘状磁体可能降低组件的刚度和效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于高速电机的永磁转子轴组件以及一种制造该永磁转子轴组件的方法，以消除上述缺陷。

更准确地说，本发明目的之一是通过减少布置在轴上的部件的数目来提高制造过程的便捷性。

本发明还旨在实现产生能提供高刚度永磁转子轴的转子组件的可能性。

本发明的另一个目的是简化制造过程，降低成本，并实现良好的连续制造过程。

由此，本发明提供一种用于电机的永磁转子轴组件，该永磁转子轴组件包括具有纵轴的永磁柱形芯，所述柱形芯被第一和第二端轴轴向压缩，并被由非磁性高强度金属制成的套管径向压缩，其特征在于，所述第一和第二端轴之中的至少一个端轴在其朝向所述柱形芯的部分中包括中央肩头，该中央肩头与制造在所述柱形芯的正面的中央部分中的配合中央凹座协作。

永磁柱形芯可包括例如由钕-铁-溴或者钐2钴17制成的稀土磁铁。

套管可由非磁性高强度金属材料制成，例如因康镍合金、哈斯特合金、钛-6％铝-6％钒-2％锡、钛-2.5％铜。

中央肩头可通过紧配合组装、滑动接头组装、或粘接组装方式插入到配合中央凹座中。

第一和第二端轴和套管可通过焊接、粘接或热缩方式固定在永磁柱形芯上。

根据一个具体实施例，第一和第二端轴还包括用于机械轴承的圆柱形轨道。

这种用于机械轴承的圆柱形轨道可位于第一和第二端轴的台阶部分上。

备选地或作为补充地，第一和第二端轴还可包括用于磁力轴承的圆柱形铁叠片。

这种用于磁力轴承的圆柱形铁叠片可位于第一和第二端轴的台阶部分上。

在根据本发明的永磁转子轴组件中，优选在第一和第二端轴之中的每个端轴的朝向柱形芯的部分中提供中央肩头，在柱形芯的前面的每个中央部分中提供配合中央凹座，并且中央肩头分别安装在配合中央凹座中。

永磁柱形芯可形成双极永磁体或四极永磁体。

本发明还提供一种叶尖速度高达300米/秒的旋转高速电机，其特征在于，所述电机包括上述的永磁转子轴组件。

本发明还提供一种制造用于电机的永磁转子轴组件的方法，该方法包括以下步骤：

形成具有纵轴的永磁柱形芯；

把第一端轴结合至所述永磁柱形芯的一端；

把第二端轴结合至所述永磁柱形芯的另一端；和

以过盈配合方式在所述永磁柱形芯和与所述永磁柱形芯邻接的所述第一和第二端轴部分周围安装由非磁性高强度金属制成的套管，从而所述柱形芯被所述第一和第二端轴轴向压缩，并被所述套管径向压缩，

其特征在于，所述方法还包括以下步骤：

在所述第一和第二端轴的面向柱形芯的部分中提供至少一个中央肩头，