CN110932508A - 一种定位假球结构以及球形电机转子调心的定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种定位假球结构以及球形电机转子调心的定位方法，该结构包括球形电机定位假球、定子壳体以及固定在定子壳体上的转子限位结构、转子支撑结构以及定子铁芯总成。所述定位假球上有两个定位槽分别是限位定位槽以及支撑定位槽，所述转子支撑结构有支撑结构主体、辅助平垫和固定螺母构成；所述定子铁芯总成由定子铁芯和定子线圈组成；所述定子壳体在对应转子限位结构、转子支撑结构以及定子铁芯总成处留有对应的安装孔。该定位假球结构简单，操作方便。在通过假球完成球心定位时只需将定子铁芯总成、转子限位结构和转子支撑结构与假球贴合并固定，整个定位过程操作简单、快速且定位准确。

Description

一种定位假球结构以及球形电机转子调心的定位方法
技术领域
本发明属于球形电机技术领域，具体涉及一种定位假球结构以及球形电机转子调心的定位方法。
背景技术
随着人力成本的快速上升以及为了满足工业的转型升级，越来越多的工厂采用可以高精度伺服运动的机器臂以及机器人用来代替人工。传统的单自由度电机为了实现多自由度运动，通常采用多台电机通过复杂的机械连接实现，而这将会导致整个装置的体积庞大且系统稳定性较低。所以新型多自由度电机就成了大家共同的研究方向，而在这其中永磁球形电机以其结构简单、体积小、重量轻等优点受到较多关注。
永磁球形电机转子一般为球形结构，定子为球壳结构。为了保证转子能够自由的旋转，同时保证电机的性能能够达到设计要求，转子球体和定子需要同心安装。传统上对球形电机转子的球心定位通常使用塞尺进行检测间隙然后进行手动调节，通过保证转子与定子壳体之间的间隙相同来将电机转子进行定位，而定子铁芯总成的球心定位则是通过壳体止口来定位。使用这种定位方法存在诸多的缺陷，例如：1、误差大，通过塞尺来测量间隙，由于测量点有限以及测量误差将导致定转子球心不准，同时壳体止口的加工误差也会带来定位不准；2、操作困难，由于转子球体一般内置永磁体，在使用塞尺测量时塞尺会被吸附到转子球体上导致操作受阻；3、效率低，这种方法在操作时需要调节支撑结构-测量气隙-调节支撑结构反复进行，效率低下。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种定位假球结构以及球形电机转子调心的定位方法。它采用定位假球对球形电机的转子和定子铁芯总成进行定位，进而保证转子和定子同心。该定位假球结构简单、加工方便，使用该假球对电机转子和定子铁芯总成进行定位相较于传统方法操作更加方便、定位更加精准。
本发明的目的是通过以下技术方案予以实现：
一种定位假球结构，该结构包括球形电机定位假球、定子壳体、固定在定子壳体上的转子限位结构、转子支撑结构以及定子铁芯总成；定位假球上有两个定位槽分别是限位定位槽以及支撑定位槽，限位定位槽和支撑定位槽分别与转子限位结构和转子支撑结构对应；定子壳体上分别设有限位用安装孔、支撑用安装孔以及铁心用安装孔，在铁心用安装孔外表面设有用来固定定子铁心总成用的螺纹孔,限位用安装孔、支撑用安装孔以及铁心用安装孔分别用来装配转子限位结构、转子支撑结构以及定子铁芯总成；转子支撑结构有支撑结构主体、辅助平垫和固定螺母，转子支撑结构支撑转子运转并决定转子球心的位置，其支撑结构主体通过螺纹与定子壳体连接并通过辅助平垫和固定螺母进行固定；定子铁芯总成由定子铁芯和定子线圈组成，定子线圈绕制在定子铁心上，并通过螺栓将定子铁心总成与机壳固定。
进一步地，上述的定位假球的外径与定子壳体的内径相同。
进一步地，上述的定位假球上有两个定位槽分别是限位定位槽以及支撑定位槽，其开槽深度与球形电机的气隙相同。
进一步地，上述的限位定位槽的开槽角度与限位用安装孔的角度保持一致为β°，其中0≤β。
进一步地，上述的支撑定位槽的开槽角度与支撑用安装孔的角度保持一致为α°。
进一步地，上述的定子铁芯的内表面的内径与定子壳体的内径相同。
一种球形电机转子调心的定位方法，基于上述的定位假球结构，在对球形电机进行球心定位时，首先应保证定位假球与定子壳体能紧密贴合，并将定子壳体并紧，将转子支撑结构主体和滴有螺纹紧固胶的转子限位结构轻轻旋紧与定位假球接触，而后将辅助平垫装上后用固定螺母拧紧；在完成对支撑和限位结构的装配后，将定子铁芯总成内表面与定位假球贴合并固定即可完成对转子和定子铁芯总成的定位，进而保证转子和定子同心。
与现有方法相比，本发明的有益效果是：
(1)定位假球结构简单，操作方便。
(2)在定位过程中定子铁芯总成的内表面与定位假球表面完全贴合同时转子限位结构和转子支撑结构分别于限位定位槽和支撑定位槽面接触并固定，即可完成对定子铁芯总成和转子的定位。在整个定位过程中操作方便且快速，无需像传统方法要反复的调节和测量。
(3)由于转子到定子铁芯的气隙是由定位假球限位定位槽和支撑定位槽的开槽深度来控制，所以在球心定位的精确度上会更高。
附图说明
图1是定位假球的定位示意图；
图2是定位假球的剖视图；
图3是定子壳体的示意图；
图4是转子支撑结构的示意图；
图5是定子铁心总成的结构示意图。
其中：球形电机定位假球1、定子壳体2、转子限位结构3、转子支撑结构4、定子铁芯总成5、限位定位槽11、支撑定位槽12、限位用安装孔21、支撑用安装孔22、铁心用安装孔23、螺纹孔24、支撑结构主体41、辅助平垫42、固定螺母43、定子铁芯51、定子线圈52。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地说明。
参照图1至图4，一种定位假球结构，该结构包括球形电机定位假球1、定子壳体2、固定在定子壳体2上的转子限位结构3、转子支撑结构4以及定子铁芯总成5。球形电机定位假球1上有两个定位槽分别是限位定位槽11以及支撑定位槽12，限位定位槽11和支撑定位槽12分别与转子限位结构3和转子支撑结构4对应；定子壳体2上分别设有限位用安装孔21、支撑用安装孔22以及铁心用安装孔23，在铁心用安装孔23外表面设有用来固定定子铁心总成5用的螺纹孔24,限位用安装孔21、支撑用安装孔22以及铁心用安装孔23分别用来装配转子限位结构3、转子支撑结构4以及定子铁芯总成5；转子支撑结构4有支撑结构主体41、辅助平垫42和固定螺母43，转子支撑结构4支撑转子运转并决定转子球心的位置，其支撑结构主体41通过螺纹与定子壳体2连接并通过辅助平垫42和固定螺母43进行固定；定子铁芯总成5由定子铁芯51和定子线圈52组成，定子线圈52绕制在定子铁心51上，并通过螺栓将定子铁芯总成5与机壳2固定。
上述假球本体是采用铝合金或不锈钢加工制作，为了方便后期调整定位假球在假球顶部留有调整柱且调整柱的高于定子；定位假球在加工生产时应保证定位假球的外径与定子壳体的内径相同，假球的外表面设置的限位定位槽的开槽角度应与限位用安装孔角度保持一致为β°，同时支撑定位槽的开槽角度与支撑用安装孔的角度保持一致为α°；开槽深度应与球形电机的设计气隙保持一致，开槽宽度应在5mm以上，方便在后期进行调节；
在对球形电机进行球心定位时，首先应保证球形电机定位假球1与定子壳体2能紧密贴合，将定子壳体2的两部分使用螺栓并紧。将转子支撑结构主体41轻轻旋紧在支撑用安装孔22上与定位假球支撑定位槽12表面接触，将辅助平垫42装上后用固定螺母43拧紧固定；再将滴有螺纹紧固胶的转子限位结构3旋紧在限位用安装孔21上与定位假球的限位定位槽11表面接触，待胶干后完成固定。完成对支撑和限位结构的装配后，将定子铁芯总成5装配在铁心用安装孔23上并使定子铁芯总成5的内表面与定位假球1的外表面贴合，而后采用螺栓固定。完成转子支撑结构4和定子铁心总成2固定时即完成了对转子和定子的定位。
由于球形电机的转子和定子铁芯总成的定位均有定位假球来完成，因此完成转子和定子铁芯总成的定位时即保证了转子和定子的同心。同时定转子球心的偏差也是由定位假球来决定，在设计加工过程中控制其偏差在0.1mm以内，使用该方法对定转子球心定位的偏差大小要远远小于传统的定位方法。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种定位假球结构，其特征在于：该结构包括球形电机定位假球(1)、定子壳体(2)、固定在定子壳体(2)上的转子限位结构(3)、转子支撑结构(4)以及定子铁芯总成(5)；定位假球(1)上有两个定位槽分别是限位定位槽(11)以及支撑定位槽(12)，限位定位槽(11)和支撑定位槽(12)分别与转子限位结构(3)和转子支撑结构(4)对应；定子壳体(2)上分别设有限位用安装孔(21)、支撑用安装孔(22)以及铁心用安装孔(23)，在铁心用安装孔(23)外表面设有用来固定定子铁心总成(5)用的螺纹孔(24),限位用安装孔(21)、支撑用安装孔(22)以及铁心用安装孔(23)分别用来装配转子限位结构(3)、转子支撑结构(4)以及定子铁芯总成(5)；转子支撑结构(4)有支撑结构主体(41)、辅助平垫(42)和固定螺母(43)，转子支撑结构(4)支撑转子运转并决定转子球心的位置，其支撑结构主体(41)通过螺纹与支撑用安装孔(22)连接并通过辅助平垫(42)和固定螺母(43)进行固定；定子铁芯总成(5)由定子铁芯(51)和定子线圈(52)组成，定子线圈(52)绕制在定子铁心(51)上，并通过螺栓将定子铁心总成(5)与机壳(2)固定。
2.根据权利要求1所述一种定位假球结构，其特征在于：所述的定位假球(1)的外径与定子壳体(2)的内径相同。
3.根据权利要求1所述一种定位假球结构，其特征在于：所述的定位假球(1)上有两个定位槽分别是限位定位槽(11)以及支撑定位槽(12)，其开槽深度与球形电机的设计气隙相同。
4.根据权利要求1所述一种定位假球结构，其特征在于：所述的限位定位槽(11)的开槽角度与限位用安装孔(21)的角度保持一致为β°，其中0≤β。
5.根据权利要求1所述一种定位假球结构，其特征在于：所述的支撑定位槽(12)的开槽角度与支撑用安装孔(22)的角度保持一致为α°。
6.根据权利要求1所述一种定位假球结构，其特征在于：所述的定子铁芯(51)的内表面的内径与定子壳体(2)的内径相同。
7.一种球形电机转子调心的定位方法，基于权利要求1所述的定位假球结构，其特征在于：在对球形电机进行球心定位时，首先应保证定位假球与定子壳体能紧密贴合，并将定子壳体并紧，将转子支撑结构主体和滴有螺纹紧固胶的转子限位结构轻轻旋紧与定位假球接触，而后将辅助平垫装上后用固定螺母拧紧；在完成对支撑和限位结构的装配后，将定子铁芯总成内表面与定位假球贴合并固定即可完成对转子和定子铁芯总成的定位，进而保证转子和定子同心。
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张华增; 张驰; 张杰; 陈进华; 刘波: "基于Maxwell的感应式球形电机设计与分析", 《微特电机》 *

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