高速永磁电机的转子轴技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的高速永磁电机(high
speedpermanentmagnetmachine)的转子轴。
背景技术
本发明的领域的现有技术已在专利出版物EP0418304B1、EP0956634B1
和US2004/0051416A1中公开。从这些出版物中可获知设有永磁体的高速电
机的转子，这些转子包括稀土金属，效率高但比较易碎。由于磁体的机械性
质的缘故，它们被封装在非导磁性的管或套筒之内。可借助过盈配合将磁体
沿中心紧固在套筒中，或者也可直接在套筒内由粉末制造磁体。随后，通常
将轴端件借助过盈配合紧固在套筒的两端并与套筒焊接在一起，以获得更大
的稳固性。
这些结构公开了上述工艺，但是它们具有一些缺点，特别是在制造方面。
由于许多的过盈配合，使得结构难以组装，需要专用工具来进行组装。用于
这些结构的焊接使这些结构为一次性使用，亦即，它们不能在不破坏结构的
情况下被拆卸。此外，由于结构是固定的，不可能对其进行更改以用于不同
的尺寸等级。另外，由于许多连续的过盈配合，使得组件的设置成为问题。
而且，轴与轴承难以沿轴向配合，因为这需要复杂结构。
发明目的
本发明的目的是弥补现有技术的上述缺点。特别地，本发明的目的是披
露一种新型的高速永磁电机的转子轴，该转子轴具有最小可能数目的简单部
件、能够以简单易行的方式被组装和被拆卸、允许简单地实施轴向支承并且
能够容易地进行更改以用于不同的尺寸等级。
发明内容
根据本发明的高速永磁电机的转子轴包括：第一部件和第二部件，两者
均由非导磁性材料制成。第一部件和第二部件都具有内端部和外端部，以使
它们能通过内端部而被一个接一个沿轴向相互连接，以构成整个转子轴。两
个部件的外端部具有支承结构(轴承结构)，用以将转子轴与轴承配合以进行
旋转。此外，圆柱形的实心永磁体与第一部件和第二部件同轴地设置并位于
两者之间，且垂直于上述圆柱形的轴向被磁化。根据本发明，一圆柱形外表
面被设置在第一部件的内端部，亦即朝向转子轴的中心，并具有外螺纹。相
应地，一圆柱状套筒被设置在第二部件的内端部，亦即朝向第一部件。圆柱
状套筒的内基底部在形状上对应于所使用的圆柱形永磁体，以便构成用于永
磁体的紧密的、且大体上无间隙(backlash-free，无后冲)的空间。而且，圆
柱状套筒的内衬部的外边缘具有内螺纹，该内螺纹对应于第一部件的外螺纹，
并允许第一部件与第二部件一个接一个地同心地沿轴向相互连接。这样，当
永磁体被设置在其位于第二部件中的空间内时，第一部件和第二部件一起旋
转，该永磁体被按压并锁定在第一部件与第二部件之间的空间内。
优选地，第一部件和第二部件由相同的非导磁性材料制成，该材料适宜
地为金属，诸如钢(例如不锈钢)。还可以使用钛或者使用适用于其目的的复
合材料(包括例如碳纤维)制作第一和第二部件。
在本发明的一个实施例中，转子轴的第一部件包括肩部，该肩部沿径向、
亦即垂直于轴的纵向围绕该轴。第二部件的边缘表面也设有相应的沿径向的、
呈直形及环形的表面。这样，随着第一部件和第二部件通过相应的螺纹接合，
在第二部件的圆柱状套筒的外周边缘与肩部之间形成环形空间。一环形盘能
够在与这两个部件接合之前被放置在该环形空间中。当环形盘的厚度被适当
地选择时，随着第一部件和第二部件被旋在一起，该环形盘被紧密按压定位
在第一部件与第二部件之间。
所述环形盘可用作传递转子轴的轴向支承的磁力的板。该盘还可具有多
个大致径向的构造，例如槽、通道等，在这种情况下，它可用作风扇以提供
空气流来冷却机器的不同部件。还可以使用同一环形盘作为传递轴向支承的
磁力的板并同时用作风扇。
在本发明的一个实施例中，第一部件和第二部件是设置有中心孔的中空
物件。该孔延伸穿过第二部件，使紧密配合的永磁体能够插入就位，同时空
气能够通过该孔流出。以相同方式，能够通过经由该孔推压该磁体而将该磁
体移除。另外，第一部件的中心孔的内端部可设置有夹紧螺钉，该夹紧螺钉
穿过该孔旋转，以便将磁体朝向磁体空间的基底部按压和绷紧。这样，能够
将磁体锁定在它的位置。
在本发明的一个实施例中，转子轴包括替代性的第二部件。根据应用中
所需的磁体的尺寸，能够将多种不同长度的第二部件连接到该轴的相同的第
一部件，且内基底部在形状上对应于替代性的(备选的)尺寸的圆柱形永磁
体。这样，不需要为了每种应用来单独地制造转子轴的各个部件，而是第一
部件可以每次都是相同的，且仅需根据所需的磁体的尺寸和性能来确定第二
部件的尺寸。
本发明的优点
根据本发明的转子轴具有超过现有技术的显著的优点。根据本发明的高
速永磁电机的转子轴能由比相应的已知结构更少数量的部件制成。在永磁体
周围不需要使用单独的支撑套筒。该轴实际上只包括通过足够长的螺纹互相
连接的两个部件，所以轴的组装非常简单和快捷。不需要专用工具来组装轴。
另外，该结构允许使用一种非常简单的板来用于传递轴中的轴向支承的磁力。
此外，能够通过仅更换轴的部件之一来更改转子的主动部件的长度。
附图说明
下面，将参照附图详细描述本发明，该附图以局部剖视图示出根据本
发明的高速永磁电机的一个转子轴。
具体实施方式
附图示出了根据本发明的高速永磁电机的一个转子轴，其主要包括大
体上一个接一个地相互连接的两个同轴部件，即第一部件1和第二部件2。
这些部件是相对于中心轴对称的圆柱形物件。
第一部件1的内端部包括外螺纹4，沿着该外螺纹的第一部件的外表面
具有径向环形周面，即肩部8。随后，第一部件具有对于轴而言必需的径
向磁性支承结构11。中心孔10在第一部件1的外端部开口并贯穿整个部
件。
第二部件2的内端部包括具有圆柱形基底部6的圆柱状套筒5，该套筒
在形状上相对精确地对应于所使用的圆柱形永磁体3的形状。以这种方
式，永磁体能被紧固地放置在该基底部中以便大体上无间隙。从永磁体3
所需的空间朝向内端部，第二部件中的圆柱状套筒5包括内螺纹7，该内螺
纹对应于第一部件1的内端部的外螺纹4。以这种方式，第一部件1和第二
部件2能通过对应的螺纹一个接一个地旋在一起以构成同心结构。此外，
第二部件2的外端部具有对于轴而言必需的、对应的径向磁性支承结构
11，并具有孔10，该孔开口于外端部并沿中心贯穿第二部件直到基底部
6，亦即直到基底部中的磁体3。
第二部件2的圆柱状套筒5的外周缘是平直的环形表面，在该外周缘与
肩部8的对应的平直的环形表面之间形成一空间用以容纳环形盘9。该环形
盘的厚度被适当地选择为使得当第一部件1和第二部件2被拧在一起时，该
环形盘被紧密地固定就位。
在组装转子轴时，磁体3能够刚好插入第二部件2中且抵靠基底部6。
由于空气能够通过第二部件的中心孔10流出，因此即便紧密配合也不会阻
碍该磁体的插入。以相同方式，根据需要，能够通过经由该孔推压该磁体
而将磁体从其位置移除。
通常，永磁体被按压在第一部件与第二部件之间的空间中。然而，如
果需要更加紧密地固定磁体，那么可以通过第一部件的中心孔10来实现这
种固定，例如通过在靠近磁体3的、孔10的内部设置螺纹来实现。可以将
一合适的螺钉穿过该孔旋在该螺纹上，以便按压磁体并因此将该磁体锁定
就位。
现已经通过示例参照附图描述了本发明；然而，在权利要求限定的范
围之内，本发明可具有多个不同的实施例。