专利名称：一种高速电机及其装配方法
技术领域：
本发明涉及机械制造领域，尤其涉及高速电机及其装配方法。
背景技术：
高速旋转机械设备广泛应用于国防、冶金、矿山、化工等领域，如各类大型风机、透 平压缩机、船舶动力系统和离心压缩机等。高速旋转机械设备在我国国民经济中占有极其 重要的地位。传统的高速旋转机械设备，多采用传动系统(皮带传动、齿轮箱传动等)实现增 速，动力源多为普通电机。采用这一类传动方式的旋转机械设备允许的最高工作转速较低， 由于传动系统复杂，工作时振动噪声大，故障点多，维修较复杂，特别是不利于实现无级调 速，能量消耗高，工作效率低。为了实现无级调速、节能降耗，提高旋转机械的极限工作转速，高速旋转机械设备 的发展趋势是，直接采用变频电源驱动的高速电机作为动力源，取代传统的普通电机和增 速箱系统。这种高速电机是集成了机械、电气、控制、电力电子和新材料等各种先进技术的 高度机电一体化的产品。其特点在于，将电机的功能与传统的齿轮箱等传动系统从结构上 融为一体，省去了复杂的中间传动环节，具有调速范围宽、转动惯量小、能量消耗少、工作效 率高、易于实现无级调速和精密控制等优点。随着现代装备制造业向高速度、高效率、低能 耗、高自动化方向不断发展，高速电机的技术提升和结构创新显得越来越迫切。目前广泛采用的高速电机的结构方案是，将电机转子过盈套在主轴上，利用转子 与主轴的过盈涨紧力来传递扭矩。该方案在工程实际应用中存在几个弊端1、转子安装不 方便，通常要加热到较高温度后才能套到主轴上，如果在套入过程中转子冷却过快或对中 不好或操作者节奏太慢，都有可能导致转子与主轴“抱死”而不能安装到位；2、转子拆卸不 方便，由于过盈联结的摩擦力很大，拆卸需要专门的压力机，许多情况下，拆下转子后发现 主轴和电机转子内孔已经损坏，不能继续使用；3、高速旋转条件下，电机转子在离心力的作 用下会增大，导致电机转子与主轴之间的过盈减小，电机实际能传递的扭矩减小甚至根本 不能传递扭矩；4、如果为了克服离心力导致传递的扭矩减小，可采用增大转子内孔与主轴 的过盈量的方法，但是由于过盈量增大后，转子内表面受到的应力增大，容易损坏转子；5、 由于主轴采用整体结构，导致主轴长度很长，加工不方便，对机床加工能力要求高；6、整体 结构的主轴由于长度过长，运输过程中容易产生变形；7、主轴过长，导致主轴系统临界转速 降低，不利于实现高速化。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、便于拆装、 便于加工、扭矩传递量增大、临界转速和回转精度提高的高速电机，以及该高速电机的装配 方法。为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案
一种高速电机，包括电机壳体、电机主轴、电机定子和电机转子，所述电机定子套 设于电机壳体内，所述电机转子置于电机定子内，所述电机主轴包括前半轴、后半轴和拉 杆，所述拉杆空套于所述电机转子的内孔中，拉杆前端与前半轴螺纹连接，拉杆后端与后半 轴螺纹连接，且前半轴与后半轴经拉杆拉紧夹持于电机转子的两端。所述后半轴上沿轴向开设有一通孔，所述拉杆后端开设有与所述通孔相通的拉紧 螺纹孔。所述前半轴和后半轴均于与电机转子相接的一端设有定位轴肩，所述电机转子的 两端均设有与定位轴肩配合的定位止口。所述电机壳体前端装设有前法兰组件，所述前半轴支承于前法兰组件上，电机壳 体后端装设有后法兰组件，所述后半轴支承于后法兰组件上。一种高速电机的装配方法，该高速电机包括电机壳体、电机主轴、电机定子和电机 转子，所述电机主轴包括前半轴、后半轴和拉杆，其装配步骤为(1)、将电机定子装设于电机壳体内；(2)、将拉杆与前半轴螺纹连接，并旋紧到位；(3)、将电机转子空套于拉杆上，并使电机转子上的定位止口与前半轴上的定位轴 肩贴合，再将后半轴与拉杆螺纹连接，并旋转后半轴，使后半轴上的定位轴肩与电机转子上 的定位止口贴合；(4)、将一拉紧螺杆套入后半轴的通孔中，并与拉杆后端的拉紧螺纹孔螺纹连接， 通过拉紧螺杆将拉杆向后端拉伸，拉伸到位后，再进一步拧紧后半轴；(5)、拧松并取出拉紧螺杆，使前半轴与后半轴在拉杆的回复变形力作用下进一步 将电机转子压紧并成为一个整体；所述拉紧螺杆将拉杆向后端拉伸的具体步骤是，在拉紧螺杆后端通过螺母与一拉 紧驱动油缸的活塞杆连接，在后半轴外空套一支座，将该支座一端顶在电机转子后端，另一 端顶在驱动油缸的壳体上，向驱动油缸的有杆腔通入压力油，驱使活塞杆拉着拉紧螺杆向 后运动，使拉紧螺杆向后端拉伸拉杆；在装配步骤(4)中，拉紧螺杆将拉杆向后端拉伸的长度根据拉杆的材料和要传递 的扭矩确定，一般为0. 1mm 1mm。在装配步骤(5)之后安装前法兰组件与后法兰组件。与现有技术相比，本发明的优点在于本发明的高速电机采用由前半轴、后半轴和拉杆组装而成的主轴结构替代传统过 盈连接结构，其结构更加简单，避免了传统过盈连接结构在装配和拆卸中出现的各种麻烦， 便于安装，可大大降低装配难度、节约生产成本、提高生产效率，同时便于拆卸，使维修更加 方便；可以避免传统过盈连接结构中转子内孔的内应力过大导致转子损坏；通过电机转子 前后端面与前半轴、后半轴之间的摩擦力来传递扭矩，可以避免传统过盈连接结构中电机 转子在离心力的作用下内孔膨胀、过盈量减小而导致电机实际传递扭矩减小的情况，使实 际扭矩传递量增大，有利于电机高速化发展；有利于减小转子内孔，可以增大转子磁钢的径 向布置空间，减小转子体积，避免磁饱和现象，同时还可以减小主轴跨距，提高主轴系统临 界转速；前半轴、后半轴的长度相比于现有技术中的主轴短很多，便于加工，且不容易产生 变形，有利于提高电机回转精度。通过拉杆后端开设的有拉紧螺纹孔，可以在装配过程中使
5用拉紧螺杆辅助装配，保证前半轴与后半轴对电机转子形成足够的压紧力。前半轴和后半 轴均通过定位轴肩与电机转子上的定位止口配合，有利于提高装配精度和装配速度。本发 明的高速电机的装配方法，通过拉紧螺杆对拉杆的拉伸实现前半轴和后半轴对电机转子的 预压紧，从而保证电机转子与前半轴、后半轴之间具有足够的摩擦力来传递扭矩，不仅完全 能够满足设备的装配参数要求，而且操作简单、快捷方便，有利于提高装配生产效率，降低 生产成本。
图1是本发明的结构示意图；图2是本发明的组装电机转子与主轴时的结构示意图。图中各标号表示1、电机壳体；2、电机主轴；3、前法兰组件；4、后法兰组件；5、电机定子；6、电机转 子；7、定位轴肩；8、拉紧螺杆；9、驱动油缸；10、支座；21、前半轴；22、后半轴；23、拉杆；61、 内孔；62、定位止口 ；101、孔隙；221、通孔、231、拉紧螺纹孔。
具体实施例方式图1示出了本发明的一种高速电机实施例，该高速电机包括电机壳体1、电机主轴 2、前法兰组件3、后法兰组件4、电机定子5和电机转子6，电机定子5套设于电机壳体1内， 电机主轴2置于电机定子5内，电机主轴2包括前半轴21、后半轴22和拉杆23，拉杆23空 套于电机转子6的内孔61中，在拉杆23与内孔61之间留有间隙，拉杆23前端与前半轴21 螺纹连接，拉杆23后端与后半轴22螺纹连接，且前半轴21与后半轴22经拉杆23拉紧夹 持于电机转子6的两端，前法兰组件3装设于电机壳体1前端，前半轴21支承于前法兰组 件3上，后法兰组件4装设于电机壳体1后端，后半轴22支承于后法兰组件4上。本发明的 高速电机采用了由前半轴21、后半轴22和拉杆23组装而成的主轴结构，其结构简单，避免 了传统过盈连接结构在装配和拆卸中出现的各种麻烦，便于安装，可大大降低装配难度、节 约生产成本、提高生产效率，同时便于拆卸，使维修更加方便，降低了报废率；可以避免传统 过盈连接结构使转子内孔的内应力过大导致转子损坏；通过电机转子6前后端面与前半轴 21、后半轴22之间的摩擦力来传递扭矩，可以避免传统过盈连接结构中转子在离心力的作 用下内孔膨胀、过盈量减小而导致电机实际传递扭矩减小的情况，使实际扭矩传递量增大， 有利于电机高速化发展；减小了转子内孔，可以增大电机转子6上磁钢的径向布置空间，减 小电机转子6的体积，避免磁饱和现象，同时还可以减小电机主轴2的跨距，提高主轴系统 临界转速；前半轴21、后半轴22的长度相比于现有技术中的主轴短很多，便于加工，且不容 易产生变形，有利于提高电机回转精度。本实施例中，前半轴21和后半轴22均于与电机转子6相接的一端设有定位轴肩 7,电机转子6的两端均设有与定位轴肩7配合的定位止口 62，装配时，前半轴21和后半轴 22均通过定位轴肩7与电机转子6上的定位止口 62配合，有利于提高装配精度和装配速 度；后半轴23上沿轴向开设有一通孔221，拉杆23后端开设有与该通孔221相通的拉紧螺 纹孔231。可以在装配过程中使用如图2中所示的拉紧螺杆8辅助装配，使前半轴21与后 半轴22对电机转子6形成足够的压紧力，从而保证主轴扭矩的传递能力。
下面结合附图对本发明的高速电机装配方法实施例作详细说明。如图1和图2所示，本发明的高速电机的装配方法，该高速电机包括电机壳体1、电 机主轴2、电机定子5和电机转子6，电机主轴2包括前半轴21、后半轴22和拉杆23，其装 配步骤为(1)、将电机定子5装设于电机壳体1内；(2)、将拉杆23与前半轴21螺纹连接，并旋紧到位；(3)、将电机转子6空套于拉杆23上，并使电机转子6上的定位止口 62与前半轴 21上的定位轴肩7贴合，再将后半轴22与拉杆23螺纹连接，并旋转后半轴22，使后半轴22 上的定位轴肩7与电机转子6上的定位止口 62贴合；(4)、将一拉紧螺杆8前端套入后半轴22的通孔221中，并与拉杆23后端的拉紧 螺纹孔23 1螺纹连接，该拉紧螺杆8后端通过螺母与一拉紧驱动油缸9的活塞杆连接，在 后半轴22外空套有一支座10，该支座10 —端顶在电机转子6后端，另一端顶在驱动油缸9 的壳体上，且支座10周边设有可伸入扳手等工具的孔隙101，向驱动油缸9的有杆腔通入压 力油，驱使活塞杆拉着拉紧螺杆8向后运动，并通过拉紧螺杆8将拉杆23向后端拉伸，向后 端拉伸拉杆23时，拉伸量根据拉杆23的材料和要传递的扭矩确定，一般为0. 1mm 1mm，本 实施例中拉伸量为0. 5mm，拉伸到位后，从支座10周边的孔隙101伸入扳手工具将后半轴 22进一步拧紧；(5)、拧松并取出拉紧螺杆8，使前半轴21与后半轴22在拉杆23的回复变形力作 用下进一步将电机转子6压紧并成为一个整体，实现前半轴21和后半轴22对电机转子6的 预压紧，从而保证电机转子6与前半轴21、后半轴22之间具有足够的摩擦力来传递扭矩；在装配步骤(5)之后安装前法兰组件3与后法兰组件4。本发明的高速电机的装配方法，不仅完全能够满足设备的装配参数要求，而且操 作简单、快捷方便，有利于提高装配生产效率，降低生产成本。上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明 已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱 离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许 多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案 的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落 在本发明技术方案保护的范围内。
权利要求
一种高速电机，包括电机壳体(1)、电机主轴(2)、电机定子(5)和电机转子(6)，所述电机定子(5)套设于电机壳体(1)内，所述电机转子(6)置于电机定子(5)内，其特征在于所述电机主轴(2)包括前半轴(21)、后半轴(22)和拉杆(23)，所述拉杆(23)空套于所述电机转子(6)的内孔(61)中，拉杆(23)前端与前半轴(21)螺纹连接，拉杆(23)后端与后半轴(22)螺纹连接，且前半轴(21)与后半轴(22)经拉杆(23)拉紧夹持于电机转子(6)的两端。
2.根据权利要求1所述的高速电机，其特征在于所述后半轴(23)上沿轴向开设有一 通孔(221)，所述拉杆(23)后端开设有与所述通孔(221)相通的拉紧螺纹孔(231)。
3.根据权利要求1或2所述的高速电机，其特征在于所述前半轴(21)和后半轴(22) 均于与电机转子(6)相接的一端设有定位轴肩(7)，所述电机转子(6)的两端均设有与定位 轴肩(7)配合的定位止口(62)。
4.根据权利要求1或2所述的高速电机，其特征在于所述电机壳体(1)前端装设有 前法兰组件(3)，所述前半轴(21)支承于前法兰组件(3)上，电机壳体(1)后端装设有后法 兰组件(4)，所述后半轴(22)支承于后法兰组件(4)上。
5.根据权利要求3所述的高速电机，其特征在于所述电机壳体(1)前端装设有前法 兰组件(3)，所述前半轴(21)支承于前法兰组件(3)上，电机壳体(1)后端装设有后法兰组 件(4)，所述后半轴(22)支承于后法兰组件(4)上。
6.一种高速电机的装配方法，其特征在于该高速电机包括电机壳体(1)、电机主轴 (2)、电机定子(5)和电机转子(6)，所述电机主轴(2)包括前半轴(21)、后半轴(22)和拉 杆(23)，其装配步骤为(1)、将电机定子(5)装设于电机壳体(1)内；(2)、将拉杆(23)与前半轴(21)螺纹连接，并旋紧到位；(3)、将电机转子(6)空套于拉杆(23)上，并使电机转子(6)上的定位止口(62)与前 半轴(21)上的定位轴肩(7)贴合，再将后半轴(22)与拉杆(23)螺纹连接，并旋转后半轴 (22)，使后半轴(22)上的定位轴肩(7)与电机转子(6)上的定位止口(62)贴合；(4)、将一拉紧螺杆(8)套入后半轴(22)的通孔(221)中，并与拉杆(23)后端的拉紧 螺纹孔(231)螺纹连接，通过拉紧螺杆(8)将拉杆(23)向后端拉伸，拉伸到位后，再进一步 拧紧后半轴(22)；(5)、拧松并取出拉紧螺杆(8)，使前半轴(21)与后半轴(22)在拉杆(23)的回复变形 力作用下进一步将电机转子(6)压紧并成为一个整体。
7.根据权利要求6所述的高速电机的装配方法，其特征在于所述拉紧螺杆(8)将拉 杆(23)向后端拉伸的具体步骤是，在拉紧螺杆(8)后端通过螺母与一拉紧驱动油缸(9)的 活塞杆连接，在后半轴(22)外空套一支座(10)，将该支座(10) —端顶在电机转子(6)后 端，另一端顶在驱动油缸(9)的壳体上，向驱动油缸(9)的有杆腔通入压力油，驱使活塞杆 拉着拉紧螺杆(8)向后运动，使拉紧螺杆(8)向后端拉伸拉杆(23)。
8.根据权利要求6或7所述的高速电机的装配方法，其特征在于在装配步骤(4)中， 拉紧螺杆(8)将拉杆(23)向后端拉伸的长度根据拉杆(23)的材料和要传递的扭矩确定， 一般为 0. 1mm lmm0
9.根据权利要求6或7所述的高速电机的装配方法，其特征在于在装配步骤(5)之后安装前法兰组件(3)与后法兰组件(4)。
10.根据权利要求8所述的高速电机的装配方法，其特征在于在装配步骤(5)之后安 装前法兰组件(3)与后法兰组件(4)。
全文摘要
本发明公开了一种高速电机，包括电机壳体、电机主轴、电机定子和电机转子，所述电机定子套设于电机壳体内，所述电机主轴置于电机转子内，所述电机主轴包括前半轴、后半轴和拉杆，所述拉杆空套于所述电机转子的内孔中，拉杆前端与前半轴螺纹连接，拉杆后端与后半轴螺纹连接，且前半轴与后半轴经拉杆拉紧，并将电机转子夹持于前半轴和后半轴的中间。该高速电机具有结构简单、便于拆装、便于加工、传递扭矩大、临界转速高的优点。本发明还公开了一种上述高速电机的装配方法。
文档编号H02K15/00GK101860117SQ20101018464
公开日2010年10月13日 申请日期2010年5月27日 优先权日2010年5月27日
发明者吕浪, 李芳芳, 熊万里, 罗春龙, 蒋旭光 申请人:溧阳福思宝高速机械有限公司;湖南大学