CN102738944B - 永磁直流电机的制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电机技术领域，提供了一种永磁直流电机及其制造工艺，所述永磁直流电机，包括定子组件及设于定子组件内的转子组件，定子组件包括外壳以及设于外壳内的磁瓦，转子组件包括设于磁瓦内的转子铁芯及转轴，外壳为一中空圆筒，此中空圆筒由至少一金属板材卷曲、并与转子组件装配、整形后对接形成，以便在装配、整形时通过外壳受力挤压而使得定子组件受挤压，从而使得磁瓦与转子铁芯达到理论设计的同轴度要求，且使得磁瓦的内壁面与转子铁芯的外壁面之间形成均匀的圆环形气隙。本发明中，外壳为非固定件，其是在制造装配过程中成型，故可利用其活动性调整其与转子组件的同轴度来应对磁瓦存在的公差变化，最终保证了装配后气隙的均匀性。

Description

永磁直流电机的制造工艺

技术领域

本发明涉及电机技术领域，更具体地说，是涉及一种永磁直流电机及其装配工艺。

背景技术

参照图1，传统的永磁直流电机，包括定子组件100′及设于定子组件100′内的转子组件200′。定子组件100′包括一端开口的外壳形的薄壁外壳110′、固定于外壳110′内壁面的磁瓦120′。转子组件200′包括转子铁芯210′及转轴220′，转子铁芯210′及转轴220′安装于磁瓦120′内部并相对于磁瓦120′转动。这种永磁直流电机在工作时，定子组件100′中的磁瓦120′内表面与旋转的转子铁芯210′外表面之间存在间隙，此间隙呈圆环状，即常说的气隙300′。气隙300′的均匀度与电机性能及运行可靠性息息相关。图1所示，即为上述永磁直流电机理想状态下的装配图。但具有上述结构的永磁直流电机在实际的制造装配中，经常出现气隙300′不均匀的现象，即转子铁芯210′不是位于磁瓦120′的正中心，而是偏心放置，具体如图2中所示。而造成上述气隙300′不均匀的原因如下：

上述的永磁直流电机中，外壳110′为外壳状的薄壁结构，其由低碳钢板材或其他金属冲压板材拉伸而成，外壳状薄壁的底部设有重复拉伸形成的小圆柱型凸台111′作为电机的轴承室。这种电机在装配时，首先固定外壳110′，然后于外壳110′内表面安装磁瓦120′，最后再安装转子铁芯210′及转轴220′。在安装转子铁芯210′及转轴220′时，转轴220′上的轴承221′装于凸台111′内，这样，转轴220′及转子铁芯210′即通过轴承221′定位于外壳110′内，即是转轴220′及转子铁芯210′通过外壳110′定位。由于磁瓦120′贴靠外壳110′内表面固定，即其也是通过外壳110′定位。这样，当外壳110′或磁瓦120′出现制造误差时，采用上述装配步骤即会出现如图2中所示气隙300′不均匀的现象。而由于磁瓦120′为烧结型或粘结型铁氧体、汝铁硼材料制成，其质地较硬，加工中不可避免地会存在制造误差，尤其是厚度上经常存在相对较大的误差。而且外壳110′拉伸成型时，会产生圆柱度误差、拉应力、应力集中和薄厚不均，在零件局部产生薄弱部位，导致强度下降，这样在装配时不仅导致气隙分布不均匀，而且应用于关键场合时，受冲击振动时会出现故障。

而且，对于电机的电磁性能来说，外壳110′是磁路的一部分，若外壳110′厚度过小，容易产生磁场饱和，增大磁滞损耗，降低电机效率。采用上述传统拉伸工艺来制作外壳110′，受工艺限制，只能选用厚度较薄的板材成型，这样最终成型的外壳110′厚度较薄，极容易产生上述的电磁效率问题。因此现有的制作工艺中在拉伸的外壳110′上包覆具有一定厚度的薄壁筒状导磁零件。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术之缺陷，提供一种永磁直流电机及制造该永磁直流电机的工艺，采用这种制造工艺，可有效保证气隙的均匀性，从而为保证电机运行的可靠性。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

本发明提供了一种永磁直流电机的制造工艺，包括以下工艺步骤：

预备定子组件，定子组件包括磁瓦；

预备转子组件，所述转子组件包括转轴及套设于所述转轴上的转子铁芯；

预备转子组件模型，所述转子组件模型包括转轴模型及套设于所述转轴模型上的转子铁芯模型，所述转轴模型与所述转轴尺寸相匹配，所述转子铁芯模型的半径长度为所述转子铁芯的半径长度加上理论设计气隙的宽度；

预备一夹具；

预备一部件，当所述转轴模型拆除后，利用所述部件定位所述转子组件；

冲裁至少一呈长方形或正方形的金属板材，将所述金属板材卷曲形成圆筒状的外壳；

将所述磁瓦贴靠所述外壳内表面放置，且于磁瓦的中心放置所述的转子组件模型；

在所述外壳的外侧放置可施力于所述外壳的所述夹具，通过所述夹具使所述磁瓦的外表面与所述外壳的内表面贴合，同时使所述磁瓦的内表面与所述转子铁芯模型的外表面贴合；

将所述外壳的对接口即金属板材的两端部焊接；

通过所述转轴模型定位所述部件；

将所述转子组件模型取出，将所述转子组件设于所述磁瓦内，并通过所述已定位的部件来定位安装所述转子组件中的转轴。

具体地，冲裁所述金属板材时，于所述金属板材的两端部分别冲压形成一内搭边及一外搭边，在对所述外壳的对接口焊接时将所述的内搭边与外搭边搭接后焊接。

具体地，所述内搭边为所述金属板材的一端部由外表面向内开设的凹口，所述外搭边为所述金属板材的另一端部由内表面向外开设的凹口。

进一步地，所述夹具包括对称设置的两夹具体，各所述夹具体分别相对设有弧形槽，各所述弧形槽的弧度与所述外壳的内表面弧度相匹配。

优选地，所述部件为一端盖，所述端盖定位后固定于所述外壳的一端部。

本发明中，外壳为非固定件，其是在制造装配过程中成型，故可利用其活动性调整其与转子组件的同轴度来应对磁瓦存在的公差变化，最终保证了装配后气隙的均匀性。

附图说明

图1是现有技术中一种永磁直流电机的结构剖示图；

图2是现有技术中存在气隙不均匀缺陷的一种永磁直流电机的剖示图；

图3是本发明提供的永磁直流电机的第一实施例结构示意图；

图4A、图4B是本发明第一实施例中永磁直流电机的制造示意图；

图5是本发明第一实施例中存在磁瓦公差时的结构示意图；

图6是图5的剖视图；

图7是本发明提供的永磁直流电机的第二实施例结构示意图；

图8A、图8B是本发明第二实施例中永磁直流电机的制造示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

参照图3，为本发明提供的第一种永磁直流电机100的主视图。所述永磁直流电机100，包括定子组件110及设于定子组件110内的转子组件120，定子组件110包括外壳111以及设于外壳111内的磁瓦112，转子组件120包括设于磁瓦112内的转子铁芯121及转轴122。本实施例中，外壳111为一中空圆筒，此中空圆筒由至少一金属板材130卷曲、并与转子组件120装配、整形后对接形成，以便在装配、整形时通过外壳111受力挤压而使得定子组件110受挤压，从而使得磁瓦112与转子铁芯121达到理论设计的同轴度要求，且使得磁瓦112的内壁面与转子铁芯121的外壁面之间形成均匀的圆环形气隙140。

进一步地，本实施例中，金属板材130的两端部分别具有一内搭边131和一外搭边132，外壳111的对接口由叠置的内搭边131与外搭边132搭接而成。这样，采用这种内搭边131、外搭边132叠置搭接而成，在金属板材130的对接口133处无缝隙，具有不漏磁的优点。

具体地，内搭边131为金属板材130的一端部由外表面向内开设的凹口，外搭边132为金属板材的另一端部由内表面向外开设的凹口。这样，由于两个凹口开设的方向不同，故重叠后可相互扣合。

本实施例中，内搭边131与外搭边132截面呈圆弧状。这样，金属板材130卷曲后，截面呈圆弧状的内搭边131与外搭边132能更好的贴合连接于一体。

参照图4A、图4B，本发明提供了制造上述的第一种永磁直流电机100的工艺，包括以下工艺步骤：

预备定子组件110中的磁瓦112。本实施例中，磁瓦112为两个，且此磁瓦112结构与现有技术相同，其尺寸为根据实际需要作出的设计尺寸，此处不作赘述。当然，磁瓦112数量也可为多个。

预备转子组件120中的转子铁芯121及转轴122。此处，转轴122与转子铁芯121的结构也与现有技术相同，尺寸为设计尺寸，此处亦不作赘述。

预备转子组件模型150，转子组件模型150包括转轴模型151及套设于转轴模型151上的转子铁芯模型152，转轴模型151与转轴122尺寸相匹配，转子铁芯模型152的半径长度为转子铁芯121的半径长度加上理论设计气隙的宽度。此理论设计气隙是在电机制造前的设计阶段，根据电机的设计性能设计出的一较佳的气隙值，理想情况下，此理论设计气隙的宽度也即是为电机制造完成后存在的实际气隙的宽度，即图3中圆环形气隙140的宽度。

预备一夹具160。

预备一部件170。

冲裁至少一呈长方形或正方形的金属板材130，将金属板材130卷曲对接形成外壳111，这样，金属板材130的两端部即形成一对接口133。

将上述的两个磁瓦112对称贴靠外壳111内表面放置，且于两磁瓦112的中心放置转子组件模型150。

在外壳111的外侧放置所述可施力于外壳111的夹具160，通过夹具160使磁瓦112的外表面与外壳111的内表面贴合，同时使磁瓦112的内表面与转子铁芯模型152的外表面贴合；

将外壳111的对接口133即金属板材130的两端部焊接；

通过转轴模型151定位部件170；

将转子组件模型150取出，将转子组件120设于磁瓦112内，并通过已定位的部件170来定位安装转子组件120中的转轴122，从而完成电机的制造。

上述制造工艺中，在夹具160夹持推抵外壳111的过程中，金属板材130的两端部相互移动，这样外壳111具有可调节性，在外壳111的调整过程中，其作用于磁瓦112，使磁瓦112的内表面与转子铁芯模型152的外表面紧密贴合，然后利用转轴模型151将定位部件170，这样，在将转子组件模型150拆除后，利用已定位的部件170来定位转子组件120时，即能保证转子组件120精确定位于原有转子组件模型150的位置上，又因为转子铁芯模型152的半径长度为转子铁芯121的半径长度加上理论设计气隙的宽度，这样，当转子铁芯121安装后，则会与磁瓦112之间留有均匀的气隙。即使出现如图5、图6中所示的情况，两个磁瓦112在厚度上存在相对较大的误差，但是采用上述的制造工艺，仍可以保证外壳111的内表面与转子铁芯121外表面的同轴度，即采用本实施例的制造工艺，外壳111的内表面与转子铁芯121外表面的同轴度能够根据磁瓦112的公差变化范围进行调整，从而保证了装配后气隙的均匀性。

需要说明的是，上述制造工艺中，冲裁上述金属板材130时，于金属板材130的两端部分别冲压形成上述的内搭边131及外搭边132，在对外壳111的对接口焊接时将的内搭边131与外搭边132搭接后焊接。具体地，如上所述，内搭边131为金属板材130的一端部由外表面向内开设的凹口，外搭边132为金属板材的另一端部由内表面向外开设的凹口。

进一步地，在制造时，内搭边131的厚度与外搭边132的厚度之和与金属板材130的厚度相匹配。这样，内搭边131与外搭边132重叠连接后，与金属板材130的厚度匹配，这样保证外壳111厚度的均匀性，不会出现相对薄弱的部分，从而保证外壳111的制造精度。

上述工艺中，内搭边131与外搭边132的焊接包括等离子弧焊接或激光束焊接，这样，焊接强度高，焊缝光滑，保证外壳111焊接后不会发生变形。

上述制造工艺中，用到的夹具160包括对称设置的两夹具体161，各夹具体161分别相对设有弧形槽1611，两弧形槽1611的弧度与外壳111的外表面弧度相匹配，这样，保证夹具体161与外壳111更好的贴合，从而使得夹具体161能更好的推抵外壳111。组装时，将两夹具体161分别设于外壳111的两侧，并使二者沿图4A中箭头所示方向运动，从而夹具体161的移动夹持金属板材130向内弯曲，并使叠置的内搭边131与外搭边132相内移动靠近以使磁瓦112的外表面与外壳111的内表面贴合，同时使磁瓦112的内表面与转子铁芯模型152的外表面贴合。

优选地，本实施例中，上述通过转轴模型151定位的部件170为一端盖，所述端盖定位后固定于外壳111的一端部，在将转轴模型151拆除后，再利用此端盖定位转子组件120，最后于外壳111的另一端安装另一端盖。当然，此处部件170也可为设置于外壳111外侧的工装或夹具，利用转轴模型151定位此工装或夹具，再利用定位的工装或夹具来定位转子组件120，最后将外壳111的两端安装端盖，从而完成永磁直流电机100的装配。

采用上述结构的外壳111及上述的电机装配工艺，其具有如下有效果：

(1)外壳111为非固定件，其是在制造装配过程中成型，故可利用其活动性调整其与转子组件的同轴度来应对磁瓦存在的公差变化，最终保证了装配后气隙的均匀性。

(2)本实施例中的制造工艺中，外壳111为卷曲成型，故其无工艺限制，可采用相对比拉伸工艺更厚的金属板材130，从而不仅减少磁场饱和问题，也省去现有技术中外壳外的薄壁筒状导磁零件，即节省材料，减少装配工序，大大降低成本。

实施例二

参照图7，为本发明提供的第二种永磁直流电机100的主视图。本实施例与前一实施例的不同之处在于，前一实施例中外壳111是由一金属板材130卷曲对接而成；而本实施例中，外壳111由两个金属板材130卷曲对接而成。这样，两个金属板材130即具有两个对接口133，各对接口133处的内搭边131与外搭边132的连接方式与上述实施例相同，此处不作赘述。另需说明的是，本实施例中，内搭边131与外搭边132截面呈扁平状。由图7中可以看出，两个金属板材130对称设置，两个对接口133恰位于外壳111的两切点位置，为便于切点处更好的连接，此处将内搭边131与外搭边132的截面设置成扁平状。

相应地，参照图8A、图8B，本实施例中，永磁直流电机100的制造工艺不同于实施例一的地方仅在于，首先冲裁两个呈长方形或正方形的金属板材130，且在各金属板材130的两端部冲压形成如图7、图8A、图8B中所示的内搭边31及外搭边132，然后再进行如上实施例中相同的工艺步骤，此处不作赘述。

上述两实施例中，在制造永磁直流电机100时还具有如安装电刷、轴承等工艺步骤，此技术与现有技术相同，此处不作赘述。

综上，采用上述的制造工艺来可分别制造如图3及图7中所示的两种永磁直流电机100，可有效保证磁瓦112内表面相对转子组件120外表面的同轴度，进而保证了圆环形气隙140的均匀度。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种永磁直流电机的制造工艺，其特征在于：包括以下工艺步骤：

预备定子组件，定子组件包括磁瓦；

预备转子组件，所述转子组件包括转轴及套设于所述转轴上的转子铁芯；

预备转子组件模型，所述转子组件模型包括转轴模型及套设于所述转轴模型上的转子铁芯模型，所述转轴模型与所述转轴尺寸相匹配，所述转子铁芯模型的半径长度为所述转子铁芯的半径长度加上理论设计气隙的宽度；

预备一夹具；

预备一部件，当所述转轴模型拆除后，利用所述部件定位所述转子组件；

冲裁至少一呈长方形或正方形的金属板材，将所述金属板材卷曲形成圆筒状的外壳；

将所述磁瓦贴靠所述外壳内表面放置，且于磁瓦的中心放置所述的转子组件模型；

在所述外壳的外侧放置可施力于所述外壳的所述夹具，通过所述夹具使所述磁瓦的外表面与所述外壳的内表面贴合，同时使所述磁瓦的内表面与所述转子铁芯模型的外表面贴合；

将所述外壳的对接口即金属板材的两端部焊接；

通过所述转轴模型定位所述部件；

将所述转子组件模型取出，将所述转子组件设于所述磁瓦内，并通过所述已定位的部件来定位安装所述转子组件中的转轴。

2.如权利要求1所述的永磁直流电机的制造工艺，其特征在于：冲裁所述金属板材时，于所述金属板材的两端部分别冲压形成一内搭边及一外搭边，在对所述外壳的对接口焊接时将所述的内搭边与外搭边搭接后焊接。

3.如权利要求2所述的永磁直流电机的制造工艺，其特征在于：所述内搭边为所述金属板材的一端部由外表面向内开设的凹口，所述外搭边为所述金属板材的另一端部由内表面向外开设的凹口。

4.如权利要求1所述的永磁直流电机的制造工艺，其特征在于：所述夹具包括对称设置的两夹具体，各所述夹具体分别相对设有弧形槽，各所述弧形槽的弧度与所述外壳的内表面弧度相匹配。

5.如权利要求1所述的永磁直流电机的制造工艺，其特征在于：所述部件为一端盖，所述端盖定位后固定于所述外壳的一端部。