CN110138157B - 一种高同轴度无刷电机转子的加工设备及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高同轴度无刷电机转子的加工设备及加工方法，包括工作台、转轴上料装置和磁钢上下料装置，转盘上设有多个凹槽，凹槽内安装有强制同心工装，强制同心工装包括同心定位块、转轴同心块和磁钢同心块，多轴机械手从转轴托盘内拿取转轴放入转轴涂胶机中的旋转机构，在胶水涂覆槽内涂覆胶水后完成转轴涂胶，已装磁钢工位转到指定位置，多轴机械手将已涂胶转轴插入磁钢内，强制同心工装利用自重下行，将磁钢转轴压入指定位置，同时使磁钢转轴强制同心，本发明强制同心工装通过转轴同心块与磁钢同心块本身的重量，强制将转轴与磁钢同心，转子外圆跳动控制在0.03mm以下，无需后续转子动平衡及整机动平衡。

Description

一种高同轴度无刷电机转子的加工设备及加工方法

技术领域

本发明涉及转子加工技术领域，尤其涉及一种高同轴度无刷电机转子的加工设备及加工方法。

背景技术

无刷电机因为不存在有刷电机换向困难的问题，因此可以做高转速，而高转速就对转子的平衡量提出了高要求，传统工艺无法保证磁钢和转轴组装的同心度，高速无刷电机转子外圆跳动超过0.03mm所产生转子的不平衡量会给高速运行的电机带来高振动和高噪音，如何降低振动和噪音成为噬待解决的问题。

传统工艺中，因组装转轴和磁钢工装结构设计的极为不合理，工装加工时的同轴度难以保证，并且磁钢外圆和内孔的同轴度无法被工艺消除，而且会与工装的同轴度进行随机累计，造成装配后同轴度难以保证，因此必须在磁钢的两端部各压入一个配重铜环，然后利用转子动平衡机对转子组件进行动平衡检测，根据检测结果，通过切削配重铜环来降低整体转子的不平衡量，此过程一方面需要增加配重铜环，进行检测，再根据检测结果切削配重铜环，其工序复杂，影响了加工效率；另一方面，配重一般采用贵金属铜环，无论是增加到转子上的铜环，还是从铜环上切削下来的残料，不仅会提升加工成本，还会造成浪费；另外，附加部件的增加会带来工艺的不稳定性，报废率高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高同轴度无刷电机转子的加工设备及加工方法，强制同心工装通过转轴同心块与磁钢同心块本身的重量，强制将转轴与磁钢同心，转子外圆跳动控制在0.03mm以下，无需后续转子动平衡及整机动平衡。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高同轴度无刷电机转子的加工设备，包括工作台、转轴上料装置和磁钢上下料装置，所述转轴上料装置设置于工作台上端一侧，所述工作台的另一侧设有磁钢上下料装置，所述工作台上设有转盘，所述转盘位于转轴上料装置和磁钢上下料装置之间，该转盘上设有多个凹槽，所述凹槽内安装有强制同心工装，所述强制同心工装包括同心定位块、转轴同心块和磁钢同心块，所述同心定位块嵌套于凹槽内，该同心定位块轴向设有贯穿其本体的圆锥台形主孔，所述转轴同心块和磁钢同心块可滑动的嵌套于主孔内，且转轴同心块位于磁钢同心块的下端，二者具有与主孔内壁相匹配的锥面，该转轴同心块和磁钢同心块的轴向分别设有第一通孔和第二通孔，所述第二通孔内套设有磁钢，所述磁钢的轴向设有用于安装转轴的第三通孔，所述转轴依次穿过第三通孔和第一通孔后定位于磁钢内。

作为进一步的优化，所述转轴包括卡接部、胶装部和同轴定位部，所述卡接部下端面抵接于磁钢上端面，所述胶装部嵌套于第三通孔内，所述同轴定位部嵌套于第一通孔内。

作为进一步的优化，所述胶装部的周身侧壁上设有用于涂覆胶水的胶水涂覆槽。

作为进一步的优化，所述磁钢的外径等于第二通孔的直径；所述胶装部的直径等于第三通孔的直径，所述同轴定位部的直径等于第一通孔的直径。

作为进一步的优化，所述转轴同心块为多瓣式同心块，其由多个第一扇形块拼接而成，且拼接后中部形成第一通孔；所述磁钢同心块为多瓣式同心块，其由多个第二扇形块拼接而成，且拼接后中部形成第二通孔。

作为进一步的优化，所述第一扇形块和第二扇形块的个数均至少为三个。

作为进一步的优化，所述凹槽的个数至少为二个，且沿转盘上端面圆周方向均匀分布。

作为进一步的优化，所述转轴上料装置包括转轴托盘、多轴机械手和转轴涂胶机，所述转轴涂胶机包括涂胶机构、平移机构和旋转机构，所述多轴机械手将位于转轴托盘内的转轴移取并插装于旋转机构上，所述平移机构驱动旋转机构带动转轴平移至与涂胶机构上的涂胶头相抵接。

作为进一步的优化，所述磁钢上下料装置包括磁钢料盘、三轴运动平台和夹爪，所述磁钢料盘设置于转盘一侧，所述夹爪设置于三轴运动平台上，且往复运动于磁钢料盘和转盘之间。

本发明还提供了一种高同轴度无刷电机转子的加工方法，包括如下步骤：

S1)按尺寸加工磁钢和转轴，在转轴的胶装部加工至少一个胶水涂覆槽，并将磁钢和转轴分别摆放至磁钢料盘和转轴托盘中；

S2)启动磁钢上下料装置，三轴运动平台带动夹爪自动将磁钢放入强制同心工装中，转盘旋转，上工位等待涂胶转轴，下工位继续装入磁钢；

S3)多轴机械手从转轴托盘内拿取转轴放入转轴涂胶机中的旋转机构，在胶水涂覆槽内涂覆胶水后完成转轴涂胶；

S4)已装磁钢工位转到指定位置，多轴机械手将已涂胶转轴插入磁钢内，强制同心工装利用自重下行，将磁钢和转轴压入指定位置，同时使磁钢和转轴强制同心；

S5)磁钢上下料装置取出已压装完毕转子放回磁钢料盘中，人工收取转子待总装。

与现有技术相比，本发明具有以下的有益效果：

1.强制同心工装通过转轴同心块与磁钢同心块本身的重量，通过与主孔具有相等的锥度，强制将转轴与磁钢同心；

2.转轴与磁钢通过强制同心后，转子外圆跳动控制在0.03mm以下，且转轴与磁钢的推出力也控制在500N.m以上，提高电机性能，无需后续转子动平衡及整机动平衡，减少工序，提高生产效率，且转子报废率低，减少物料损耗，节约生产成本；

3.转轴入磁钢设备，自动化程度高，减少人工成本，转盘上设置多个工位，转轴涂胶、转轴入磁钢工序同时进行，节约时间，提高生产效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明转轴、磁钢和强制同心工装的结构爆炸图。

图3为本发明转轴和磁钢安装入强制同心工装的示意图。

图4为本发明转轴的结构图。

图中，1.工作台；2.转盘；10.转轴；20.磁钢；21.凹槽；22.强制同心工装；31.转轴托盘；32.多轴机械手；33.转轴涂胶机；41.磁钢料盘；42.三轴运动平台；101.卡接部；102.胶装部；103.同轴定位部；201.第三通孔；221.同心定位块；222.转轴同心块；223.磁钢同心块；331.涂胶机构；332.平移机构；333.旋转机构；1021.胶水涂覆槽；2210.主孔；2220.第一通孔；2221.第一扇形块；2230.第二通孔；2231.第二扇形块。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1至4所示，一种高同轴度无刷电机转子的加工设备，包括工作台1、转轴上料装置和磁钢上下料装置，转轴上料装置设置于工作台1上端一侧，工作台1的另一侧设有磁钢上下料装置，工作台1上设有转盘2，转盘2位于转轴上料装置和磁钢上下料装置之间，该转盘2上设有多个凹槽21，凹槽21内安装有强制同心工装22，强制同心工装22包括同心定位块221、转轴同心块222和磁钢同心块223，同心定位块221嵌套于凹槽21内，该同心定位块221轴向设有贯穿其本体的圆锥台形主孔2210，转轴同心块222和磁钢同心块223可滑动的嵌套于主孔2210内，且转轴同心块222位于磁钢同心块223的下端，二者具有与主孔2210内壁相匹配的锥面，该转轴同心块222和磁钢同心块223的轴向分别设有第一通孔2220和第二通孔2230，第二通孔2230内套设有磁钢20，磁钢20的轴向设有用于安装转轴10的第三通孔201，转轴10依次穿过第三通孔201和第一通孔2220后定位于磁钢20内。

转轴10包括卡接部101、胶装部102和同轴定位部103，卡接部101下端面抵接于磁钢20上端面，胶装部102嵌套于第三通孔201内，同轴定位部103嵌套于第一通孔2220内。

胶装部102的周身侧壁上设有用于涂覆胶水的胶水涂覆槽1021。

磁钢20的外径等于第二通孔2230的直径；胶装部102的直径等于第三通孔201的直径，同轴定位部103的直径等于第一通孔2220的直径。

转轴同心块222为多瓣式同心块，其由多个第一扇形块2221拼接而成，且拼接后中部形成第一通孔2220；磁钢同心块223为多瓣式同心块，其由多个第二扇形块2231拼接而成，且拼接后中部形成第二通孔2230，多瓣型同心块组成的转轴同心块和磁钢同心块在主孔中下沉时，更加有利于在径向上对转轴和磁钢进行中心轴定位，使二者具有相同的中心轴。

第一扇形块2221和第二扇形块2231的个数均为三个。

凹槽21的个数为六个，且沿转盘2上端面圆周方向均匀分布。

转轴上料装置包括转轴托盘31、多轴机械手32和转轴涂胶机33，转轴涂胶机33包括涂胶机构331、平移机构332和旋转机构333，多轴机械手32将位于转轴托盘31内的转轴10移取并插装于旋转机构333上，平移机构332驱动旋转机构333带动转轴10平移至与涂胶机构331上的涂胶头相抵接。

磁钢上下料装置包括磁钢料盘41、三轴运动平台42和夹爪，磁钢料盘41设置于转盘2一侧，夹爪设置于三轴运动平台42上，且往复运动于磁钢料盘41和转盘2之间。

一种高同轴度无刷电机转子的加工方法，包括如下步骤：

S1)按尺寸加工磁钢和转轴，在转轴的胶装部加工至少一个胶水涂覆槽，并将磁钢和转轴分别摆放至磁钢料盘和转轴托盘中；

S2)启动磁钢上下料装置，三轴运动平台与CNC三轴运动平台相似，可带动夹爪沿X轴、Y轴和Z轴方向在三维空间内运动，夹爪夹取磁钢后放入强制同心工装中，转盘旋转60°，上工位等待涂胶转轴，下工位继续装入磁钢；

S3)多轴机械手从转轴托盘内拿取转轴放入转轴涂胶机中的旋转机构中，该旋转机构由旋转电机和夹具组成，夹具夹取转轴，平移机构可带动旋转机构往复移动，转轴与涂胶头抵接后，旋转电机驱动转轴旋转360°，涂胶头在胶水涂覆槽内涂覆胶水后完成转轴涂胶；

S4)已装磁钢工位转到指定位置，多轴机械手将已涂胶转轴插入磁钢内，强制同心工装利用自重下行，将磁钢和转轴压入指定位置，同时使磁钢和转轴强制同心，其原理为通过转轴同心块、磁钢同心块本身的重量，通过与主孔具有相同的锥度，来强制将转轴与磁钢同心。

S5)磁钢上下料装置取出已压装完毕转子放回磁钢料盘中，人工收取转子待总装。

本发明中创新性的设计了强制同心度工装，工装采用慢丝一次性线割完成，同轴度容易保证，而且利用转轴、磁钢和强制同心工装之间的相互匹配，利用各自自身的重量进行同轴安装，这种安装方式强制轴与磁钢外圆的同心，可以消除磁钢物料自身的同轴度，避免物料加工精度累计到装配后到组件中去，降低了传统工艺安装方式中工装同心度和物料同心度的累计误差，省去了常规操作过程中转轴安装于磁钢后进行配重切削的步骤，既节省了工序，提高了加工效率，同时又减少了贵金属铜的使用，可以降低加工成本，而且可以做到转子外圆跳动控制在0.03mm以，转轴和磁钢具有优异的同轴度。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种高同轴度无刷电机转子的加工设备，包括工作台（1）、转轴上料装置和磁钢上下料装置，所述转轴上料装置设置于工作台（1）上端一侧，所述工作台（1）的另一侧设有磁钢上下料装置，其特征在于，所述工作台（1）上设有转盘（2），所述转盘（2）位于转轴上料装置和磁钢上下料装置之间，该转盘（2）上设有多个凹槽（21），所述凹槽（21）内安装有强制同心工装（22），所述强制同心工装（22）包括同心定位块（221）、转轴同心块（222）和磁钢同心块（223），所述同心定位块（221）嵌套于凹槽（21）内，该同心定位块（221）轴向设有贯穿其本体的圆锥台形主孔（2210），所述转轴同心块（222）和磁钢同心块（223）可滑动的嵌套于主孔（2210）内，且转轴同心块（222）位于磁钢同心块（223）的下端，二者具有与主孔（2210）内壁相匹配的锥面，该转轴同心块（222）和磁钢同心块（223）的轴向分别设有第一通孔（2220）和第二通孔（2230），所述第二通孔（2230）内套设有磁钢（20），所述磁钢（20）的轴向设有用于安装转轴（10）的第三通孔（201），所述转轴（10）依次穿过第三通孔（201）和第一通孔（2220）后定位于磁钢（20）内。

2.根据权利要求1所述的高同轴度无刷电机转子的加工设备，其特征在于，所述转轴（10）包括卡接部（101）、胶装部（102）和同轴定位部（103），所述卡接部（101）下端面抵接于磁钢（20）上端面，所述胶装部（102）嵌套于第三通孔（201）内，所述同轴定位部（103）嵌套于第一通孔（2220）内。

3.根据权利要求2所述的高同轴度无刷电机转子的加工设备，其特征在于，所述胶装部（102）的周身侧壁上设有用于涂覆胶水的胶水涂覆槽（1021）。

4.根据权利要求3所述的高同轴度无刷电机转子的加工设备，其特征在于，所述磁钢（20）的外径等于第二通孔（2230）的直径；所述胶装部（102）的直径等于第三通孔（201）的直径，所述同轴定位部（103）的直径等于第一通孔（2220）的直径。

5.根据权利要求1所述的高同轴度无刷电机转子的加工设备，其特征在于，所述转轴同心块（222）为多瓣式同心块，其由多个第一扇形块（2221）拼接而成，且拼接后中部形成第一通孔（2220）；所述磁钢同心块（223）为多瓣式同心块，其由多个第二扇形块（2231）拼接而成，且拼接后中部形成第二通孔（2230）。

6.根据权利要求5所述的高同轴度无刷电机转子的加工设备，其特征在于，所述第一扇形块（2221）和第二扇形块（2231）的个数均至少为三个。

7.根据权利要求1所述的高同轴度无刷电机转子的加工设备，其特征在于，所述凹槽（21）的个数至少为二个，且沿转盘（2）上端面圆周方向均匀分布。

8.根据权利要求1所述的高同轴度无刷电机转子的加工设备，其特征在于，所述转轴上料装置包括转轴托盘（31）、多轴机械手（32）和转轴涂胶机（33），所述转轴涂胶机（33）包括涂胶机构（331）、平移机构（332）和旋转机构（333），所述多轴机械手（32）将位于转轴托盘（31）内的转轴（10）移取并插装于旋转机构（333）上，所述平移机构（332）驱动旋转机构（333）带动转轴（10）平移至与涂胶机构（331）上的涂胶头相抵接。

9.根据权利要求1所述的高同轴度无刷电机转子的加工设备，其特征在于，所述磁钢上下料装置包括磁钢料盘（41）、三轴运动平台（42）和夹爪，所述磁钢料盘（41）设置于转盘（2）一侧，所述夹爪设置于三轴运动平台（42）上，且往复运动于磁钢料盘（41）和转盘（2）之间。

10.一种高同轴度无刷电机转子的加工方法，使用如权利要求1至9任意一项所述的高同轴度无刷电机转子的加工设备，其特征在于，包括如下步骤：

S1)按尺寸加工磁钢和转轴，在转轴的胶装部加工至少一个胶水涂覆槽，并将磁钢和转轴分别摆放至磁钢料盘和转轴托盘中；

S2)启动磁钢上下料装置，三轴运动平台带动夹爪自动将磁钢放入强制同心工装中，转盘旋转，上工位等待涂胶转轴，下工位继续装入磁钢；

S3)多轴机械手从转轴托盘内拿取转轴放入转轴涂胶机中的旋转机构，在胶水涂覆槽内涂覆胶水后完成转轴涂胶；

S4)已装磁钢工位转到指定位置，多轴机械手将已涂胶转轴插入磁钢内，强制同心工装利用自重下行，将磁钢和转轴压入指定位置，同时使磁钢和转轴强制同心，其中强制同心工装包括同心定位块、转轴同心块和磁钢同心块，同心定位块轴向设有贯穿其本体的圆锥台形主孔，转轴同心块和磁钢同心块可滑动的嵌套于主孔内，且转轴同心块位于磁钢同心块的下端，二者具有与主孔内壁相匹配的锥面，转轴同心块和磁钢同心块的轴向分别设有第一通孔和第二通孔，第二通孔内套设有磁钢，磁钢的轴向设有用于安装转轴的第三通孔，转轴依次穿过第三通孔和第一通孔后定位于磁钢内；

S5)磁钢上下料装置取出已压装完毕转子放回磁钢料盘中，人工收取转子待总装。

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