CN111224519A - 一种较大体积永磁同步直流电动机的装配工装及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种较大体积永磁同步直流电动机的装配工装，包括工作台、定子固定底座、支撑杆、支撑板和转子导引支撑装置；工作台用于固定安装定子固定底座，定子固定底座上具有与待装配电动机中的电机定子接口对应的接口形式，定子固定底座的定子接口中心开有螺纹通孔，转子导引支撑装置包括转子导引支撑轴、固定压板和锁紧螺母；转子导引支撑轴与待装配电机转子同轴固定装配，转子导引支撑轴下部具有螺纹轴杆，用于与定子固定底座定子接口中心的螺纹通孔配合。本发明解决较大体积永磁同步电机部件重量较大、转子与定子间磁吸力大、无法手工操持的问题，克服因定转子磁吸力过大而易发生部件损伤及人员伤害的安全隐患。

Description

一种较大体积永磁同步直流电动机的装配工装及方法

技术领域

本发明属于永磁同步直流电动机生产领域，涉及一种较大体积的永磁同步直流电动机整机装配工艺。

背景技术

永磁同步直流电动机是无刷电动机的一种，它的主要结构是由带绕组的定子、永磁体转子以及支撑用的端盖、壳体等结构组成。该类型电机的绕组在定子上，易于散热，转子采用永磁体，无通电绕组，几乎无损耗和发热，效率较高。电机功率范围大，可以做到很大的功率；大惯量，最高转动速度低，且随着功率增大而快速降低，因而适合做低速平稳运行的应用。且电机还具有免维护、效率很高、运行温度低、电磁辐射很小、长寿命等优点，可用于各种环境，广泛应用于航天、航空以及宇航等国防领域以及新能源汽车等高端民用领域。

随着武器系统对大功率永磁同步电机的需求量越来越大，输出功率在10kw～40kw、整机重量在100kg～200kg之间的永磁同步直流电机型号越来越多。不同于体积、重量都比较小的微特电机或者重量达到吨位级的大型电机总装，该类规格的电机总装并没有成熟有效的方法和工艺。微特电机因为其定子、转子都比较轻，可以利用简单工装手工操作的方式进行安装；而大型电机利用天车等特殊设备进行整机装配的方法已经得到了广泛应用。如“一种大型电机装配工装”(申请号：CN201720093868，专利权人：杭州娃哈哈精密机械有限公司)、“一种大型电机定子安装结构及安装方法”(申请号：CN201410793831，专利权人：重庆赛力盟电机有限责任公司)，主要都是针对定子、转子的重量均在50吨～90吨之间的电机，以天车为主要工具进行吊装。

输出功率在10kw～40kw、整机重量在100kg～200kg之间规格的电机部件重量较大，无法手工操做，且因为定子铁芯与转子永磁体之间存在着较强的磁吸附力，在整机装配时极容易造成部件磕碰损伤或操作人员受伤，不仅耽误生产进度，还存在人身伤害的风险隐患。但与大型电机相比，其体积重量又相对较小，如果使用天车等特殊设备进行总装，对操作人员和操作场地的要求较高，既浪费资源，又不便于操作。

发明内容

本发明的目的是提供一种可完成较大功率密度、300～500机座号、重量在几百公斤的永磁同步电机的总装装配工装及方法，解决该类型永磁同步电机部件重量较大、转子与定子间磁吸力大、无法手工操持的问题，克服因定转子磁吸力过大而易发生部件损伤及人员伤害的安全隐患，方法简单易行，工装具有同轴度好、对生产场地无特殊要求、结构简单易实施、操作简便易行、安全可靠、省时省力等优点。

本发明的技术方案为：

所述一种较大体积永磁同步直流电动机的装配工装，其特征在于：包括工作台、定子固定底座、支撑杆、支撑板和转子导引支撑装置；

所述工作台用于固定安装定子固定底座，且工作台高度满足转子导引支撑装置中的转子导引支撑轴的运动空间要求；

所述定子固定底座上具有与待装配电动机中的电机定子接口对应的接口形式，用于将待装配电机定子采用可拆卸方式固定连接；在定子固定底座的定子接口中心开有螺纹通孔，在所述螺纹通孔下方的工作台上也具有相应的无遮挡空间；

多根所述支撑杆垂直固定安装在定子固定底座中定子接口的外侧，所述支撑板水平固定安装在所述支撑杆顶部，且支撑板上开有用于扶持支撑转子导引支撑轴的通孔；

所述转子导引支撑装置包括转子导引支撑轴、固定压板和锁紧螺母；所述转子导引支撑轴与待装配电机转子同轴装配，并通过固定压板和锁紧螺母将转子导引支撑轴与待装配电机转子同轴紧固；所述转子导引支撑轴下部具有螺纹轴杆，用于与定子固定底座定子接口中心的螺纹通孔配合；所述转子导引支撑轴上部具有支撑轴杆，用于与支撑板中的所述通孔配合扶持支撑待装配电机转子。

进一步的优选方案，所述一种较大体积永磁同步直流电动机的装配工装，其特征在于：

当待装配电机转子为空心转子时，所述转子导引支撑轴为穿过待装配电机转子的整根轴，且转子导引支撑轴中部具有与待装配电机转子下端面配合的定位台阶面；在待装配电机转子上端通过固定压板和锁紧螺母将待装配电机转子同轴固定在转子导引支撑轴上；

当待装配电机转子为实心转子时，所述转子导引支撑轴为两段轴结构，其中下段轴顶部具有与待装配电机转子下端配合的托盘结构，且下段轴与所述托盘结构同轴；而转子导引支撑轴的上段轴下部与采用托盘形式的固定压板同轴固定连接，固定压板与待装配电机转子上端配合；从而通过两段夹持方式将待装配电机转子同轴固定在转子导引支撑轴之间。

进一步的优选方案，所述一种较大体积永磁同步直流电动机的装配工装，其特征在于：定子固定底座中定子接口中心的螺纹通孔孔径与待装配电机中定子与转子间的磁吸力成正比，磁吸力越强，螺纹孔则相应增大。

进一步的优选方案，所述一种较大体积永磁同步直流电动机的装配工装，其特征在于：使用地脚螺栓或压板将定子固定底座固定在工作台上。

进一步的优选方案，所述一种较大体积永磁同步直流电动机的装配工装，其特征在于：使用螺纹连接或压板固定的方式将待装配电机定子与定子固定底座固定连接。

进一步的优选方案，所述一种较大体积永磁同步直流电动机的装配工装，其特征在于：转子导引支撑轴顶端安装有吊环螺钉。

进一步的优选方案，所述一种较大体积永磁同步直流电动机的装配工装，其特征在于：所述转子导引支撑装置选用不导磁材料。

利用上述工装进行较大体积永磁同步直流电动机装配的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：将定子固定底座固定于工作台上，将支撑杆安装于定子固定底座上，再将待装配的电机定子固定安装在定子固定底座的定子接口上；

步骤2：将转子导引支撑轴螺纹连接在定子固定底座定子接口中的螺纹通孔中，且拧入深度确保待装配电机转子初始处于待装配电机定子内腔之外；

步骤3：将待装配电机转子安装到转子导引支撑轴上，并同轴夹持固定；再安装支撑板，使转子导引支撑轴上端插入支撑板的通孔中，支撑板扶持支撑转子导引支撑轴；

步骤4：旋转转子导引支撑轴，通过螺纹传动将待装配电机转子以可控的速度导入待装配电机定子内腔中，直至安装到位。

进一步，当安装到位后，将转子导引支撑轴抽出，将电机定子与定子固定底座的连接部件松开，并拆下支撑板，将装配完成的电机抬出。

有益效果

本发明的主要优点：

1)通过简单的装置即可实现永磁同步直流电动机的总装装配，方法简单易行，方便有效。

2)安装定位准确，可精准实现电动机转子与定子的同轴，避免由于定子与转子的不同轴造成装配困难；

3)装置操作简便易行，工效高，提高了生产效率；

4)装置结构简单，成本低，实现过程容易，对操作场地的要求低；

5)采用螺纹传动，转子导入速度可控，避免转子与定子突然吸附而造成部件或人员损伤；

6)转子导引支撑装置选用不导磁的不锈钢材料，即可保证装置的结构强度，又可避免与转子吸附造成部件损伤或人员伤害。

7)适用机座号的范围广泛，灵活机动，易变更。

本发明成功应用于国内多种重点型号永磁同步直流电动机的研制生产中，取得良好的社会效益和经济效益。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

附图1电机总装装置结构示意图；

附图2电机总装装置使用示意图；

附图3空心结构转子导引支撑装置示意图；

附图4实心结构转子导引支撑装置示意图；

其中：1—工作台；2—定子固定底座；3—转子导引支撑轴；4—固定压板；5—锁紧螺母；6—支撑杆；7—支撑板。

具体实施方式

本发明提出的较大体积永磁同步电动机的装配工装及方法是一种使用机座号范围宽的通用化装配工装以及安装工艺，主要解决输出功率在10kw～40kw、整机重量在100kg～200kg之间规格的电机整机装配困难、存在安全隐患的问题。装置结构简单易加工，工艺流程规划合理有效，装配过程操作方便快捷，可适用于多种规格的较大体积永磁同步电机的整机装配，确保电机产品的生产。

本发明的技术方案是一种可实现较大体积永磁同步直流电机总装装配的方法，该方法设计了一套装置来实现电机装配。这套装置包括定子固定底座2、支撑杆6、支撑板7、转子导引支撑装置(包括转子导引支撑轴3、固定压板4以及锁紧螺母5)。装配时先将待装配的电机定子固定于定子固定底座2上，将转子通过固定压板4和锁紧螺母5固定于转子导引支撑轴3上，定子固定底座2与转子导引支撑轴3通过螺纹连接，将已固定转子的转子导引装置穿过电机定子内腔，穿套于定子固定底座2上的螺纹孔内，同时通过支撑杆7和支撑板6固定转子导引支撑装置的另一端。这样电机转子的空间位置相对于定子已经固定，且各个连接部分均为螺纹连接，可以通过螺纹传动将转子缓慢导入定子内腔中，避免了转子突然吸附于定子内腔而造成部件损伤或人员伤害，最终完成定、转子装配。

电机总装装置结构示意图见附图1，该装置中电机定子固定部分由工作台1、定子固定底座2实现，转子导引支撑部分由转子导引支撑轴3、固定压板4和锁紧螺母5实现，装置支撑部分由支承杆6和支撑板7实现。电机总装装置使用示意图如附图2所示，待装配的电机定子固定于定子固定底座上2，转子固定于转子导引支撑轴3上，转子导引支撑轴3通过支撑板7、支撑杆6和定子固定底座2上的螺纹实现与定子固定底座2相对位置的固定。

本发明设计思路如下：首先根据电机定子的安装配合尺寸设计定子固定底座2，以螺纹连接或压板固定的方式将待装配的电机定子与定子固定底座2有效牢靠连接起来。以电机定子内腔圆心轴线为基准在定子固定底座2上加工螺纹孔，作为转子导引支撑轴3的装配基准，可实现电机定子与转子之间的精准定位，保证后期定子与转子安装的同轴度。

随后根据转子的结构设计转子导引支撑装置，该装置要实现固定转子、导引转子装入两重作用，由转子导引支撑轴3、固定压板4和锁紧螺母5组成。设计时可根据转子结构的不同进行灵活设计，如果待装配电机的转子为空心转子轴，则转子导引支撑轴3的结构比较简单，如附图3所示，可设计为一整根穿过转子轴内腔的轴，将转子穿套在导引轴上，另一端用固定压板4和锁紧螺母5进行轴向固定即可。如果待装配电机的转子为实心转子轴，则转子导引支撑轴3可设计为两部分，分别扶持支撑于转子轴两端，最后通过整体装置上的支撑板7进行压紧固定即可，如附图4所示。

电机总装装配时，先将定子固定底座2牢固安置于工装台1上，要求工作台的高度能够留出转子导引支撑轴3螺纹运动的空间。然后将待装配的电机定子牢靠固定在定子固定底座2上，将转子导引支撑轴3按附图2所示的方式装配于定子固定底座2上的螺纹孔中，上端支撑板7先不安装。再将待装配的电机转子按附图3或附图4所示的方式固定于转子导引支撑装置上后，安装并紧固支撑板7，在轴线方向对待装配的电机转子进行固定。总体框架搭建完成后，将待装配的电机转子以螺旋运动的方式缓慢导入定子内腔，直至安装到位。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

1)装置结构说明

定子固定部分：由工作台1和定子固定底座2实现。工作台1主要为转子导引支撑装置的螺杆传动提供一定的空间，定子固定底座2主要用于不同接口的电机定子固定安装。根据待总装的电机定子接口设计与之相匹配的固定安装底座，同时定子固定底座2上设计与转子导引支撑装置相连接的螺纹孔，螺纹孔的加工位置与定子中轴线保持一致，螺纹的大小由定子与转子间的磁吸力决定，如转子磁钢尺寸较大，磁吸力较强，则螺纹孔应相对加大。螺纹孔的位置保证电机定子与转子的中轴线在轴垂直方向的坐标位置相一致。

转子导引支撑部分：对待装配的电机转子起导引、支撑作用，由转子导引支撑轴3、固定压板4和锁紧螺母5实现。根据待装配的电机转子轴的不同结构(实心转子轴或空腔转子轴)来设计转子导引支撑轴3，针对空腔转子可设计一根完整的转子导引支撑轴3，然后用压板和锁紧螺母通过夹持的方式实现对转子的轴向固定；针对实心转子轴可设计两段式转子导引支撑轴3，通过两端夹持的方式实现对转子的轴向固定。转子导引支撑轴3的顶端可设计吊环螺钉安装孔位，使用时在顶端安装吊环螺栓，便于操作人员手工操持。转子导引支撑轴3的两端均为螺纹设计，分别与定子固定底座2和支撑板7上的螺纹孔相匹配，螺纹部分的长度应略大于定子内腔高度尺寸，保证转子初步安装时不致被吸附于定子内腔里。

转子导引支撑装置的选材应选取不导磁的不锈钢材料，这样即可保证装置的结构强度，又可避免装置自身与转子吸附造成部件或人员伤害。

转子导引支撑轴轴端铣扁，可使用扳手或自制套管进行旋转安装。

支撑部分：由附图1中支撑杆6和支撑板7实现。主要用于实现电机定子与转子在安装空间上的同轴，通过支撑杆6和支撑板7的尺寸设计确定了需要固定的转子导引支撑装置的轴垂直方向及轴水平方向的空间坐标，通过螺纹连接实现对转子导引支撑装置的固定。

2)实现方法

安装：使用该装置对电机进行总装装配时，首先选择合适的工作台1，工作台1的高度要满足转子导引支撑装置的螺纹传动距离。随后将定子固定底座2固定于工作台1上，可使用地脚螺栓或压板进行固定。将支撑杆6安装于定子固定底座2上，支撑板7可先不安装，然后将待装配的电机定子用螺钉安装于定子固定底座2上即可。

电机定子及定子固定底座2安装完成后，将转子导引支撑装置通过螺纹连接安装于定子固定底座2上，初步安装时转子导引支撑装置的螺杆不必拧入过深，保证电机转子安装部位在定子内腔之外。导引支撑装置顶端可以安装吊环螺钉进行简单的吊装，实现手工操持。随后将待安装的电动机转子穿套或夹持于转子导引支撑轴3上。如为空心转子轴，则依次将压板和锁紧螺母拧紧固定转子；如为实心转子轴，则用另一端的导引支撑轴压紧转子，安装支撑板7，固定转子导引支撑轴3。

装配过程：如附图2所示安装完成后，使用扳手或自制套管缓慢旋转转子导引支撑装置，通过螺纹传动将电动机转子以可控的速度导入电动机定子内腔中，直至安装到位。

因为本装置的运动部分(转子导引支撑轴3)的最大外径是小于转子轴承外径的，所以不影响端盖安装，端盖安装完成后，将转子导引支撑轴3抽出即可。

更换电机：更换待安装的电机时，仅需将电机定子与定子固定底座2的紧固螺钉松开，同时拆下支撑板7，就可以很便利地将电机抬出，安装下一台电机定子。整体装置使用方便快捷，安全可靠，省时省力，节约了人力成本，提高了工作效率。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种较大体积永磁同步直流电动机的装配工装，其特征在于：包括工作台、定子固定底座、支撑杆、支撑板和转子导引支撑装置；

所述工作台用于固定安装定子固定底座，且工作台高度满足转子导引支撑装置中的转子导引支撑轴的运动空间要求；

所述定子固定底座上具有与待装配电动机中的电机定子接口对应的接口形式，用于将待装配电机定子采用可拆卸方式固定连接；在定子固定底座的定子接口中心开有螺纹通孔，在所述螺纹通孔下方的工作台上也具有相应的无遮挡空间；

多根所述支撑杆垂直固定安装在定子固定底座中定子接口的外侧，所述支撑板水平固定安装在所述支撑杆顶部，且支撑板上开有用于扶持支撑转子导引支撑轴的通孔；

所述转子导引支撑装置包括转子导引支撑轴、固定压板和锁紧螺母；所述转子导引支撑轴与待装配电机转子同轴装配，并通过固定压板和锁紧螺母将转子导引支撑轴与待装配电机转子同轴紧固；所述转子导引支撑轴下部具有螺纹轴杆，用于与定子固定底座定子接口中心的螺纹通孔配合；所述转子导引支撑轴上部具有支撑轴杆，用于与支撑板中的所述通孔配合扶持支撑待装配电机转子。

2.根据权利要求1所述一种较大体积永磁同步直流电动机的装配工装，其特征在于：

当待装配电机转子为空心转子时，所述转子导引支撑轴为穿过待装配电机转子的整根轴，且转子导引支撑轴中部具有与待装配电机转子下端面配合的定位台阶面；在待装配电机转子上端通过固定压板和锁紧螺母将待装配电机转子同轴固定在转子导引支撑轴上；

当待装配电机转子为实心转子时，所述转子导引支撑轴为两段轴结构，其中下段轴顶部具有与待装配电机转子下端配合的托盘结构，且下段轴与所述托盘结构同轴；而转子导引支撑轴的上段轴下部与采用托盘形式的固定压板同轴固定连接，固定压板与待装配电机转子上端配合；从而通过两段夹持方式将待装配电机转子同轴固定在转子导引支撑轴之间。

3.根据权利要求1或2所述一种较大体积永磁同步直流电动机的装配工装，其特征在于：定子固定底座中定子接口中心的螺纹通孔孔径与待装配电机中定子与转子间的磁吸力成正比，磁吸力越强，螺纹孔则相应增大。

4.根据权利要求1所述一种较大体积永磁同步直流电动机的装配工装，其特征在于：使用地脚螺栓或压板将定子固定底座固定在工作台上。

5.根据权利要求1所述一种较大体积永磁同步直流电动机的装配工装，其特征在于：使用螺纹连接或压板固定的方式将待装配电机定子与定子固定底座固定连接。

6.根据权利要求1所述一种较大体积永磁同步直流电动机的装配工装，其特征在于：转子导引支撑轴顶端安装有吊环螺钉。

7.根据权利要求1所述一种较大体积永磁同步直流电动机的装配工装，其特征在于：所述转子导引支撑装置选用不导磁材料。

8.利用权利要求1所述工装进行较大体积永磁同步直流电动机装配的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：将定子固定底座固定于工作台上，将支撑杆安装于定子固定底座上，再将待装配的电机定子固定安装在定子固定底座的定子接口上；

步骤2：将转子导引支撑轴螺纹连接在定子固定底座定子接口中的螺纹通孔中，且拧入深度确保待装配电机转子初始处于待装配电机定子内腔之外；

步骤3：将待装配电机转子安装到转子导引支撑轴上，并同轴夹持固定；再安装支撑板，使转子导引支撑轴上端插入支撑板的通孔中，支撑板扶持支撑转子导引支撑轴；

步骤4：旋转转子导引支撑轴，通过螺纹传动将待装配电机转子以可控的速度导入待装配电机定子内腔中，直至安装到位。

9.根据权利要求8所述较大体积永磁同步直流电动机装配的方法，其特征在于：当安装到位后，将转子导引支撑轴抽出，将电机定子与定子固定底座的连接部件松开，并拆下支撑板，将装配完成的电机抬出。

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