CN104734375A - 一种采用定位销固定的电机端盖及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种采用定位销固定的电机端盖及方法，方案中包括电机端盖、定位销、定子冲片、定位孔。端盖起支撑作用，端盖上均布数个定位孔；定子冲片也起支撑固定作用，定子冲片上也需均布相同数量的定位孔；定位销通过冲压进入电机端盖和定子冲片(3)上的对应定位孔。本发明结构简单、操作方便，将电机端盖和定子冲片通过机械加工成所需结构，通过外部动力源作用，使定位销冲压入电机端盖及定子冲片上的定位孔，从而把电机端盖与定子冲片压装紧固在一起。节省了材料，提高了装配电机的效率，降低了加工成本，确保了电机装配后的同轴度精确度，电机电磁气隙均匀，噪音小。

Description

一种采用定位销固定的电机端盖及方法

技术领域

本发明涉及电动汽车电机领域，特别是涉及一种电机定子冲片和一种采用定位销固定的电机端盖安装方法。

背景技术

现有的工业领域包括电动汽车领域均需用到大量电机，传统电机的装配方式，主要通过螺钉的方式，端盖止口方法进行安装。传统的螺钉电机装配操作是将螺钉穿过端盖孔，套上平垫圈、弹簧垫圈、螺母，这4个零件的外形尺寸都比较小，装配电机时，极困难；并且每组螺钉、平垫圈、弹簧垫圈、螺母需要用电动扳手拧紧，因为要一组一组人工进行拧紧，受力不一致，所以拧紧后不能保证安装精度，从而电机同轴度不好，使用时噪音大。不但污染环境，还大大降低了电机的使用寿命。

随着异步电动机的设计趋向高功率-小体积发展，导致电机径向尺寸降低，铁心长度增加，电机转轴越来越细长，特别是2极异步电动机，转轴临界转速常常成为电机的工作转速，此时如果电机的单边磁拉力增大，就会导致转轴挠度随着磁拉力刚度的增加而增加，电机转轴弯曲变形，加速轴承的损坏，引起振动和噪声，导致损耗增加，效率降低，严重时甚至定转子相擦，电机不能转动，直至烧毁电机，同时会引起振动、噪声加大。为此在电机设计的过程中应考虑单边磁拉力的影响。而产生单边磁拉力的主要原因是转子相对于定子偏心，如下图1所示的多极直流电机简图可见，当转子具有初始垂向偏心e₀时，垂直布置的一对主极下的气隙，上面的增加到δ+e₀，下面的减少到δ-e₀，因此，在每极磁势一定时，上面磁极下的气隙磁密B_δ将减小，而下面磁极下的B_δ将增大。于是，这两个磁极和转子间所产生的磁拉力数值将不等，两者之差就形成了所谓的单边磁拉力(如图6转子偏心引起的单边磁拉力示意图)。

众所周知，气隙的偏心率是计算电机单边磁拉力的重要参数。

单边磁拉力的计算公式： $F_0=29.4\mathrm{Dl}/\mathrm{\δ}{\left[\frac{B_{\mathrm{\δ}}}{7000}\right]}^2{e}_0$

式中：B_δ-气隙磁密(web/cm²)的-单位为G_s；e₀-转轴的最初偏心值(cm)；

D-电机直径(cm)；l-电机长度(cm)；δ-电机气隙长度(cm)。

在这个单边磁拉力的影响下,转轴挠度的大小增大到

$f^{,}=\frac{p_0}{k}=f_{\mathrm{\Ω}}\×\frac{p_0}{Q}$

式中：f’-挠度；k-刚性；Q-转子重量；f_Ω-转子重量引起的挠度。

由于挠度的增加,单边磁拉力的大小增加为

新增的P₀'又增加了挠度

由于磁拉力所导致的总稳定挠度应为

综上所述由于气隙对电机性能有很大影响，所以保证气隙的均匀度就十分重要。否则，电机内部会出现很大的单边磁拉力，进而增加电机转轴的挠度，电机转轴可能出现弯曲，进而影响电机性能，所以保证定子和转子的同心度是电机制造的关键之一。

传统的端盖止口定位方式的机械加工精度低，端盖和机座的配合直径差大，因而在运行工况中会改变定转子轴线的同轴度,使定转子间气隙不均匀,严重时还能使转子单边擦定子铁心内径。

发明内容

本发明的目的是解决电动机(特别是随着2极异步电动机)的设计趋向高功率-小体积发展时，导致电机径向尺寸降低，铁心长度增加，电机转轴越来越细长，转轴临界转速常常成为电机的工作转速，由于传统的定子结构和装配的原因，电机的单边磁拉力增大，就会导致转轴挠度随着磁拉力刚度的增加而增加，电机转轴弯曲变形，加速轴承的损坏，引起振动和噪声，导致损耗增加，效率降低，严重时甚至定转子相擦，电机不能转动，直至烧毁电机，同时会引起振动、噪声加大等问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种采用定位销固定的电机端盖，包括由若干定子冲片叠成定子铁心。定子冲片的中央具有中心通孔。定子冲片的外轮廓包括四段同心的圆弧段。这四段同心的圆弧分别为圆弧段Ⅰ、圆弧段Ⅱ、圆弧段Ⅲ和圆弧段Ⅳ。所述圆弧段Ⅰ和圆弧段Ⅱ之间是尖角部Ⅰ。所述圆弧段Ⅱ和圆弧段Ⅲ之间是尖角部Ⅱ。所述圆弧段Ⅲ和圆弧段Ⅳ之间是尖角部Ⅲ。所述圆弧段Ⅳ和圆弧段Ⅰ之间是尖角部Ⅳ。

以任意一段圆弧段的圆心为基点，所述尖角部Ⅰ旋转90°后，与尖角部Ⅱ或尖角部Ⅳ重合。以任意一段圆弧段的圆心为基点，所述尖角部Ⅰ旋转180°后，与尖角部Ⅲ重合。

所述尖角部Ⅰ上具有螺杆孔Ⅰ、销孔Ⅰ-Ⅰ和销孔Ⅰ-Ⅱ。所述销孔Ⅰ-Ⅰ和销孔Ⅰ-Ⅱ大小相同，且关于螺杆孔Ⅰ的中心对称。

尖角部Ⅱ上具有螺杆孔Ⅱ、销孔Ⅱ-Ⅰ和销孔Ⅱ-Ⅱ。所述销孔Ⅱ-Ⅰ和销孔Ⅱ-Ⅱ大小相同，且关于螺杆孔Ⅱ的中心对称。

所述尖角部Ⅲ上具有螺杆孔Ⅲ、销孔Ⅲ-Ⅰ和销孔Ⅲ-Ⅱ。所述销孔Ⅲ-Ⅰ和销孔Ⅲ-Ⅱ大小相同，且关于螺杆孔Ⅲ的中心对称。

所述尖角部Ⅳ上具有螺杆孔Ⅳ、销孔Ⅳ-Ⅰ和销孔Ⅳ-Ⅱ。所述销孔Ⅳ-Ⅰ和销孔Ⅳ-Ⅱ大小相同，且关于螺杆孔Ⅳ的中心对称。

还包括两个电机端盖、定位销，以及若干片如1～3任意一项权利要求所述电机定子冲片。将这些定子冲片叠在一起形成定子铁心，其中任意两片上下相邻的定子冲片互为镜像。定子冲片上的螺杆孔重叠成了定子铁心的螺杆孔。定子冲片上的销孔重叠成了定子铁心的销孔。两个所述电机端盖分别位于定子铁心的两端。电机端盖的四个角上，各有一个螺杆孔、各有一个销孔。定位销从销孔中插入后，穿入定子铁心的销孔中。用于固定端盖与定子铁心的螺杆从一个电机端盖的螺杆孔穿过后，先穿过定子铁心的螺杆孔，再穿过另一个电机端盖的螺杆孔，最后旋入螺母。

进一步，所述中心通孔的孔壁上具有均匀分布的梳齿。

进一步，所述尖角部Ⅰ上具有凹槽Ⅰ，所述尖角部Ⅱ上具有凹槽Ⅱ。所述尖角部Ⅲ上具有凹槽Ⅲ。所述尖角部Ⅳ上具有凹槽Ⅳ。所述凹槽Ⅰ、凹槽Ⅱ、凹槽Ⅲ和凹槽Ⅳ的槽壁位于圆弧段Ⅰ、圆弧段Ⅱ、圆弧段Ⅲ和圆弧段Ⅳ所在的圆周之外。

本发明还公开一种采用定位销固定的电机端盖的安装方法，包括以下步骤：

1)准备两个电机端盖、若干定位销，以及若干片如1～3任意一项权利要求所述电机定子冲片。

2)将这些定子冲片叠在一起形成定子铁心，其中任意两片上下相邻的定子冲片互为镜像。定子冲片上的螺杆孔重叠成了定子铁心的螺杆孔。定子冲片上的销孔重叠成了定子铁心的定位孔。

3)两个所述电机端盖分别置于定子铁心的两端。所述电机端盖的四个角上，各有一个螺杆孔、各有一个销孔。

4)将一个定位销从任意一个销孔中插入后，穿入定子铁心的销孔中。定位销与定子冲片上的定位孔挤压产生变形，紧固电机端盖与定子冲片。

5)采用类似于步骤4)的方法，从每一个销孔中塞入定位销。

6)将一根螺杆从一个电机端盖的螺杆孔穿过后，先穿过定子铁心的螺杆孔，再穿过另一个电机端盖的螺杆孔，最后旋入螺母。

7)采用类似于步骤6)的方法，从每一个电机端盖的螺杆孔中插入螺杆。

本发明的技术效果是毋庸置疑的，其公开的定子结构简单、操作方便，将电机端盖和定子冲片通过机械加工成所需结构，通过外部动力源作用，使定位销冲压入电机端盖及定子冲片上的定位孔，从而把电机端盖与定子冲片压装紧固在一起。节省了材料，提高了装配电机的效率，降低了加工成本，确保了电机装配后的同轴精确度，电机电磁气隙均匀，噪音小。

附图说明

图1为本发明的定子冲片结构示意图；

图2为本发明的定子冲片几何关系示意图；

图3为本发明的定子冲片组合示意图；

图4为图3的A部分局部放大图；

图5为电机装配示意图；

图6为转子偏心引起的单边磁拉力示意图。

图中：圆弧段Ⅰ1、圆弧段Ⅱ2、圆弧段Ⅲ3、圆弧段Ⅳ4、螺杆孔Ⅰ101、销孔Ⅰ-Ⅰ102、销孔Ⅰ-Ⅱ103、凹槽Ⅰ104、尖角部Ⅰ11、螺杆孔Ⅱ201、销孔Ⅱ-Ⅰ202、销孔Ⅱ-Ⅱ203、凹槽Ⅱ204、尖角部Ⅱ22、螺杆孔Ⅲ301、销孔Ⅲ-Ⅰ302、销孔Ⅲ-Ⅱ303、凹槽Ⅲ304、尖角部Ⅲ33、螺杆孔Ⅳ401、销孔Ⅳ-Ⅰ402、销孔Ⅳ-Ⅱ403、凹槽Ⅳ404、尖角部Ⅳ44、中心通孔5、梳齿501、端盖6、螺杆孔601、销孔602、定位销7。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

实施例1：

参见图1和2，本实施例公开一种电机定子冲片，定子冲片的中央具有中心通孔5。定子冲片的外轮廓包括四段同心的圆弧段。这四段同心的圆弧分别为圆弧段Ⅰ1、圆弧段Ⅱ2、圆弧段Ⅲ3和圆弧段Ⅳ4。

如图2所示中虚线所示，圆弧段Ⅰ1、圆弧段Ⅱ2、圆弧段Ⅲ3和圆弧段Ⅳ4处于同一个圆(以下称为圆o)上，且相邻的任意两段圆弧段之间的距离相等。

所述圆弧段Ⅰ1和圆弧段Ⅱ2之间是尖角部Ⅰ11。所述圆弧段Ⅱ2和圆弧段Ⅲ3之间是尖角部Ⅱ22。所述圆弧段Ⅲ3和圆弧段Ⅳ4之间是尖角部Ⅲ33。所述圆弧段Ⅳ4和圆弧段Ⅰ1之间是尖角部Ⅳ44。同样如图2所示，所有尖角部均处于虚线示出的圆圈(圆o)之外。

圆弧段Ⅰ1、圆弧段Ⅱ2、圆弧段Ⅲ3和圆弧段Ⅳ4是对称分布的，即以任意一段圆弧段的圆心(圆o的圆心)为基点，图1中：所述尖角部Ⅰ11顺时针旋转90°后，与尖角部Ⅱ22重合；所述尖角部Ⅰ11逆时针旋转90°后，与尖角部Ⅳ44重合。以任意一段圆弧段的圆心(圆o的圆心)为基点，所述尖角部Ⅰ11旋转180°后，与尖角部Ⅲ33重合。

所述尖角部Ⅰ11上具有螺杆孔Ⅰ101、销孔Ⅰ-Ⅰ102和销孔Ⅰ-Ⅱ103。所述销孔Ⅰ-Ⅰ102和销孔Ⅰ-Ⅱ103大小相同，且关于螺杆孔Ⅰ101的中心对称。

尖角部Ⅱ22上具有螺杆孔Ⅱ201、销孔Ⅱ-Ⅰ202和销孔Ⅱ-Ⅱ203。所述销孔Ⅱ-Ⅰ202和销孔Ⅱ-Ⅱ203大小相同，且关于螺杆孔Ⅱ201的中心对称。

所述尖角部Ⅲ33上具有螺杆孔Ⅲ301、销孔Ⅲ-Ⅰ302和销孔Ⅲ-Ⅱ303。所述销孔Ⅲ-Ⅰ302和销孔Ⅲ-Ⅱ303大小相同，且关于螺杆孔Ⅲ301的中心对称。

所述尖角部Ⅳ44上具有螺杆孔Ⅳ401、销孔Ⅳ-Ⅰ402和销孔Ⅳ-Ⅱ403。所述销孔Ⅳ-Ⅰ402和销孔Ⅳ-Ⅱ403大小相同，且关于螺杆孔Ⅳ401的中心对称。

所述螺杆孔Ⅰ101、销孔Ⅰ-Ⅰ102、销孔Ⅰ-Ⅱ103、螺杆孔Ⅱ201、销孔Ⅱ-Ⅰ202、销孔Ⅱ-Ⅱ、螺杆孔Ⅲ301、销孔Ⅲ-Ⅰ302和销孔Ⅲ-Ⅱ303、螺杆孔Ⅳ401、销孔Ⅳ-Ⅰ402和销孔Ⅳ-Ⅱ403均为圆孔，且他们中心到圆o的圆心的距离相等，即这些孔分布在同一个圆周上。所述螺杆孔Ⅰ101、螺杆孔Ⅱ201、螺杆孔Ⅲ301和螺杆孔Ⅳ401关于圆o的圆心中心对称。

本实施例中，所述中心通孔5的孔壁上具有均匀分布的梳齿501。另外，所述尖角部Ⅰ11上具有凹槽Ⅰ104，所述尖角部Ⅱ22上具有凹槽Ⅱ204。所述尖角部Ⅲ33上具有凹槽Ⅲ304。所述尖角部Ⅳ44上具有凹槽Ⅳ404。所述凹槽Ⅰ104、凹槽Ⅱ204、凹槽Ⅲ304和凹槽Ⅳ404的槽壁位于圆弧段Ⅰ1、圆弧段Ⅱ2、圆弧段Ⅲ3和圆弧段Ⅳ4所在的圆周之外。

还包括两个电机端盖6、至少四个定位销7，以及若干片如实施例1所述的电机定子冲片。

将这些定子冲片叠在一起形成定子铁心，其中任意两片上下相邻的定子冲片互为镜像。即在装配过程中，将一片定子冲片平放后，将另外一片定子冲片叠放在它的上表面，叠放在上面的一片定子冲片相当于将下面的那片定子冲片水平翻转。以此类推，直到将若干定子如图3那样叠在一起。由于定子冲片的结构，每一片定子冲片的螺杆孔(螺杆孔Ⅰ101、螺杆孔Ⅱ201、螺杆孔Ⅲ301和螺杆孔Ⅳ401)重叠成了定子铁心的四个螺杆孔。定子冲片上的销孔(包括销孔Ⅰ-Ⅰ102、销孔Ⅰ-Ⅱ103、销孔Ⅱ-Ⅰ202、销孔Ⅱ-Ⅱ、销孔Ⅲ-Ⅰ302、销孔Ⅲ-Ⅱ303、销孔Ⅳ-Ⅰ402和销孔Ⅳ-Ⅱ403)重叠成了定子铁心上的四个销孔。

两个所述电机端盖6分别位于定子铁心的两端。电机端盖6的四个角上，各有一个螺杆孔601、各有一个销孔602。

将一个定位销7从一个端盖上的一个销孔602中插入后，穿入定子铁心上的销孔中。装配时，使定位销冲压入电机端盖及定子冲片上的销孔(定位孔)，从而把电机端盖与定子冲片压装件紧固在一起。类似地，装配好其余几个定位销7。

用于固定端盖6与定子铁心的一根螺杆从一个电机端盖6上的一个螺杆孔601穿过后，先穿过定子铁心的螺杆孔，再穿过另一个电机端盖6的螺杆孔601，最后旋入螺母。类似地，装配好另外三根螺杆，使得定子铁心与其两侧的固定端盖6连接在一起。

实施例2

本实施例公开一种采用定位销固定的电机端盖的安装方法：

1)准备两个电机端盖6、四～八根定位销7，以及若干片如实施例1所述的电机定子冲片。

2)将这些定子冲片叠在一起形成定子铁心，其中任意两片上下相邻的定子冲片互为镜像。定子冲片上的螺杆孔重叠成了定子铁心的螺杆孔。定子冲片上的销孔重叠成了定子铁心的定位孔。

3)两个所述电机端盖6分别置于定子铁心的两端。所述电机端盖6的四个角上，各有一个螺杆孔601、各有一个销孔602。

4)将一个定位销7从任意一个销孔602中插入后，穿入定子铁心的销孔中。定位销7与定子冲片上的定位孔挤压产生变形，紧固电机端盖与定子冲片。

5)采用类似于步骤4)的方法，从每一个销孔602中塞入定位销7。

6)将一根螺杆从一个电机端盖6的螺杆孔601穿过后，先穿过定子铁心的螺杆孔，再穿过另一个电机端盖6的螺杆孔601，最后旋入螺母。

7)采用类似于步骤6)的方法，从每一个电机端盖6的螺杆孔601中插入螺杆，并装配好。

本实施例无需螺丝紧固件等，减轻了电机重量，降低了生产成本；在机械加工满足要求的情况下，定子与端盖的相对位移可以控制在两丝内，确保了电机装配后的同轴度精确度，电机电磁气隙均匀，噪音小；同时，而且该端盖安装方法简单易用。

Claims (4)

1.一种采用定位销固定的电机端盖，其特征在于：包括由若干定子冲片叠成定子铁心；所述定子冲片的中央具有中心通孔(5)；定子冲片的外轮廓包括四段同心的圆弧段；这四段同心的圆弧分别为圆弧段Ⅰ(1)、圆弧段Ⅱ(2)、圆弧段Ⅲ(3)和圆弧段Ⅳ(4)；所述圆弧段Ⅰ(1)和圆弧段Ⅱ(2)之间是尖角部Ⅰ(11)；所述圆弧段Ⅱ(2)和圆弧段Ⅲ(3)之间是尖角部Ⅱ(22)；所述圆弧段Ⅲ(3)和圆弧段Ⅳ(4)之间是尖角部Ⅲ(33)；所述圆弧段Ⅳ(4)和圆弧段Ⅰ(1)之间是尖角部Ⅳ(44)；

以任意一段圆弧段的圆心为基点，所述尖角部Ⅰ(11)旋转90°后，与尖角部Ⅱ(22)或尖角部Ⅳ(44)重合；以任意一段圆弧段的圆心为基点，所述尖角部Ⅰ(11)旋转180°后，与尖角部Ⅲ(33)重合；

所述尖角部Ⅰ(11)上具有螺杆孔Ⅰ(101)、销孔Ⅰ-Ⅰ(102)和销孔Ⅰ-Ⅱ(103)；所述销孔Ⅰ-Ⅰ(102)和销孔Ⅰ-Ⅱ(103)大小相同，且关于螺杆孔Ⅰ(101)的中心对称；

尖角部Ⅱ(22)上具有螺杆孔Ⅱ(201)、销孔Ⅱ-Ⅰ(202)和销孔Ⅱ-Ⅱ(203)；所述销孔Ⅱ-Ⅰ(202)和销孔Ⅱ-Ⅱ(203)大小相同，且关于螺杆孔Ⅱ(201)的中心对称；

所述尖角部Ⅲ(33)上具有螺杆孔Ⅲ(301)、销孔Ⅲ-Ⅰ(302)和销孔Ⅲ-Ⅱ(303)；所述销孔Ⅲ-Ⅰ(302)和销孔Ⅲ-Ⅱ(303)大小相同，且关于螺杆孔Ⅲ(301)的中心对称；

所述尖角部Ⅳ(44)上具有螺杆孔Ⅳ(401)、销孔Ⅳ-Ⅰ(402)和销孔Ⅳ-Ⅱ(403)；所述销孔Ⅳ-Ⅰ(402)和销孔Ⅳ-Ⅱ(403)大小相同，且关于螺杆孔Ⅳ(401)的中心对称；

包括两个电机端盖(6)、定位销(7)，以及若干片如1～3任意一项权利要求所述电机定子冲片；

将这些定子冲片叠在一起形成定子铁心，其中任意两片上下相邻的定子冲片互为镜像；定子冲片上的螺杆孔重叠成了定子铁心的螺杆孔；定子冲片上的销孔重叠成了定子铁心的销孔；

两个所述电机端盖(6)分别位于定子铁心的两端；电机端盖(6)的四个角上，各有一个螺杆孔(601)、各有一个销孔(602)；定位销(7)从销孔(602)中插入后，穿入定子铁心的销孔中；

用于固定端盖(6)与定子铁心的螺杆从一个电机端盖(6)的螺杆孔(601)穿过后，先穿过定子铁心的螺杆孔，再穿过另一个电机端盖(6)的螺杆孔(601)，最后旋入螺母。

2.根据权利要求1所述的一种电机定子冲片，其特征在于：所述中心通孔(5)的孔壁上具有均匀分布的梳齿(501)。

3.根据权利要求1所述的一种电机定子冲片，其特征在于：所述尖角部Ⅰ(11)上具有凹槽Ⅰ(104)，所述尖角部Ⅱ(22)上具有凹槽Ⅱ(204)；所述尖角部Ⅲ(33)上具有凹槽Ⅲ(304)；所述尖角部Ⅳ(44)上具有凹槽Ⅳ(404)；所述凹槽Ⅰ(104)、凹槽Ⅱ(204)、凹槽Ⅲ(304)和凹槽Ⅳ(404)的槽壁位于圆弧段Ⅰ(1)、圆弧段Ⅱ(2)、圆弧段Ⅲ(3)和圆弧段Ⅳ(4)所在的圆周之外。

4.一种采用定位销固定的电机端盖的安装方法，其特征在于：

1)准备两个电机端盖(6)、若干定位销(7)，以及若干片如1～3任意一项权利要求所述电机定子冲片；

2)将这些定子冲片叠在一起形成定子铁心，其中任意两片上下相邻的定子冲片互为镜像；定子冲片上的螺杆孔重叠成了定子铁心的螺杆孔；定子冲片上的销孔重叠成了定子铁心的定位孔；

3)两个所述电机端盖(6)分别置于定子铁心的两端；所述电机端盖(6)的四个角上，各有一个螺杆孔(601)、各有一个销孔(602)；

4)将一个定位销(7)从任意一个销孔(602)中插入后，穿入定子铁心的销孔中；定位销(7)与定子冲片上的定位孔挤压产生变形，紧固电机端盖与定子冲片；

5)采用类似于步骤4)的方法，从每一个销孔(602)中塞入定位销(7)；

6)将一根螺杆从一个电机端盖(6)的螺杆孔(601)穿过后，先穿过定子铁心的螺杆孔，再穿过另一个电机端盖(6)的螺杆孔(601)，最后旋入螺母；

7)采用类似于步骤6)的方法，从每一个电机端盖(6)的螺杆孔(601)中插入螺杆。