一种直线电机动子芯轴短节间等直径连接装置的制作方法

1.本发明涉及井下潜油直线电机原油举升设备，具体涉及到直线电机动子芯轴短节间等直径连接装置。


背景技术：

2.动子或称为直线电机次级是圆筒式直线电机的重要组成部分。该部件的设计质量直接影响直线电机的工作效率及可靠性，是一个值得研究的领域。以往圆筒式直线电机动子芯轴的设计多采用动子芯轴与短节之间螺纹连接加之焊接防松，同时依靠连接套外径大于动子芯轴外径的办法传递电机产生的轴向力。此办法带来的负面影响为：1)焊接变形影响芯轴的同轴度。2)焊接的热影响区波及相邻的磁钢，降低被影响磁钢的磁场强度。3)焊接后的芯轴不具有可拆卸性，可维修性能差，增加了系统维修成本。4)局部磁钢内孔几何尺寸增大，导致该处磁钢体积减少，磁通量下降，从而影响动子芯轴轴向磁场的均匀性，导致电机轴向推力下降。


技术实现要素：

3.针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种直线电机动子芯轴短节间等直径连接装置，用一个全新的动子芯轴与短节间连接方式代替传统的焊接为主的连接方式。新型连接方式避免了动子轴向磁场波动，避免了因焊接带来的负面影响，使动子芯轴具有可拆卸性和维修性，提高了螺纹连接的可靠性，最大限度保证动子芯轴的同轴度，从而可提高电机效率。
4.为实现上述目的，本发明是根据以下技术方案实现的：
5.一种直线电机动子短节芯轴间等直径连接装置，包括由若干个内外径均相同的磁钢和隔离套构成的磁钢套，所述隔离套设置在相邻的所述磁钢之间，所述磁钢套中设有两对称的短轴，其特征在于，所述磁钢套的轴腔中还设有连接套，所述连接套中成型有对称的短轴装配孔，所述短轴包括防逆转段、螺纹连接段以及防松段，所述螺纹连接段通过外螺纹与所述连接套的内螺纹螺纹连接固定，所述防松段装配在所述磁钢套的轴腔端部，所述防松段的外径与所述连接套的外径相同，所述短轴上对应所述防逆转段的位置处还设有防逆转结构，在对应所述防松段的位置处还设有防松结构。
6.优选地，所述防松段的直径大于所述螺纹连接段的直径。
7.优选地，所述防逆转结构包括一防螺纹逆转环，所述连接套在对应所述防逆转段的位置处设有一与所述短轴装配孔连通的环形装配槽，所述防螺纹逆转环装配在所述环形装配槽中，所述防逆转段的外圆周上设有与所述防螺纹逆转环的内环面卡接的止动槽，所述磁钢套在对应所述环形装配槽的位置处设有径向紧定螺栓，所述径向紧定螺栓的下端与所述防螺纹逆转环的外环面固定连接。
8.优选地，所述径向紧定螺栓设在所述隔离套中的螺栓孔上。
9.优选地，所述磁钢套对应在所述防松段的位置处为一所述隔离套，所述防松结构
包括一紧定螺钉，所述磁钢套在对应所述防松段处的该所述隔离套上设有螺钉孔，所述紧定螺钉通过所述螺钉孔与所述防松段的外圆周面紧固连接。
10.优选地，两所述短轴的所述防逆转段相对设置在对应的所述短轴装配孔的内端，所述短轴装配孔的内端成型有锥形排气腔，两所述短轴装配孔内端的锥形排气腔之间在所述连接套中成型有用于连通两对称的所述锥形排气腔的连通孔。
11.优选地，所述磁钢为钐钴类磁钢。
12.优选地，所述隔离套的材质为45号钢。
13.优选地，所述短轴的材质为sus304n2不锈钢。
14.优选地，所述连接套的材质为20c
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15.本发明与现有技术相比，具有如下优点：
16.本发明应用与动子芯轴等直径的短节连接相邻的两个芯轴。同时，通过短节上径向螺纹孔安装一个异形紧定螺钉，该紧定螺钉头部无螺纹段插入芯轴端部无螺纹段的环形槽中，其目的是防止该处螺纹副逆转，即起到螺纹副放松的目的，又使该部件具有可拆卸性，提高了该部件的维修可靠度。由于保证了短节和芯轴外径的一致性，从而保证了短节处磁钢与相邻磁钢几何形状相同，保证了永磁场在动子轴向分布规律相同，有助于提高电机效率。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
18.图1为本发明的结构剖视图；
19.图2为本发明中短轴3的结构剖视图；
20.其中，1-紧定螺钉，2-隔离套，3-短轴，4-磁钢，5-连接套，6-逆转段，7-螺纹连接段，8-防松段，9-止动槽，10-径向紧定螺栓，11-防螺纹逆转环。
具体实施方式
21.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
22.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“径向”、“轴向”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
23.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据
具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
24.如图1所示，本发明的一种直线电机动子短节芯轴间等直径连接装置，包括由若干个内外径均相同的磁钢4和隔离套2构成的磁钢套，所述隔离套设置在相邻的所述磁钢4之间，磁钢套中设有两对称的短轴3，其特征在于，磁钢套的轴腔中还设有连接套5，连接套中成型有对称的短轴装配孔，短轴3包括防逆转段6、螺纹连接段7以及防松段8，螺纹连接段7通过外螺纹与连接套5的内螺纹螺纹连接固定，连接套5的外径与短轴3的最大外径相同，保证动子沿轴向磁场分布规律相同。
25.防松段8装配在磁钢套的轴腔端部，防松段8的外径与连接套5的外径相同，短轴3上对应防逆转段6的位置处还设有防逆转结构，在对应防松段8的位置处还设有防松结构。
26.在本发明中，短轴的防松段8的直径大于端州的螺纹连接段7的直径。径向紧定螺栓10设在隔离套2中的螺栓孔上。
27.磁钢套对应在防松段8的位置处为一隔离套2，防松结构包括一紧定螺钉1，磁钢套在对应防松段8处的隔离套2上设有螺钉孔，紧定螺钉1通过螺钉孔与防松段8的外圆周面紧固连接。该紧定螺钉在芯轴和隔离套间建立紧密连接关系，用来传递扭矩和定子上的轴向力。避免焊接止挡环产生的不利热影响，比如热变形和焊接残余应力。
28.两短轴3的防逆转段6相对设置在对应的短轴装配孔的内端，短轴装配孔的内端成型有锥形排气腔，两短轴装配孔内端的锥形排气腔之间在连接套5中成型有用于连通两对称的锥形排气腔的连通孔。
29.其中，隔离套2的材质为45号钢，短轴3的材质为sus304n2不锈钢，连接套的材质为20crnimov，磁钢为钐钴类磁钢。
30.隔离套2设置螺栓孔，螺栓孔与短轴3的末端设置的防松结构配合连接，并通过紧定螺钉1固定，能防止螺纹副松动又能避开焊接带来的若干弊端，同时能保证动子芯轴具有可拆卸性和可维修性。
31.防逆转结构包括一防螺纹逆转环11，连接套5在对应防逆转段6的位置处设有一与短轴装配孔连通的环形装配槽，防螺纹逆转环11装配在环形装配槽中，防逆转段6的外圆周上设有与防螺纹逆转环11的内环面卡接的止动槽9，磁钢套在对应环形装配槽的位置处设有径向紧定螺栓10，径向紧定螺栓10的下端与防螺纹逆转环11的外环面固定连接。
32.紧定螺钉1采用不锈钢螺钉，这样能传递螺纹连接预紧力矩又能传递该段电机产生的轴向推拉力。
33.本发明的工作原理为：机械加工时严格控制两个对称短轴3、连接套5的径向尺寸偏差，确保三者同轴度符合设计图纸要求。在轴向，短轴3、磁钢4、隔离套2和连接套5之间应严格控制尺寸链的封闭关系，装配时尺寸偏差要选配，保证各个相关零件间无间隙状态下紧密连接。径向紧定螺栓10插入止动槽9中其作用是防止螺栓副反转。紧定螺钉1头部锥面插入短轴3的径向表面起到防止两者间轴向运动的作用，同时可以承担螺纹副预紧时产生的预紧力矩。紧定螺钉1和径向紧定螺栓10均为细牙不锈钢螺钉。
34.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。