CN112271855A - 一种易于调整轴向间隙的永磁微特电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种易于调整轴向间隙的永磁微特电机，设有预组装结构，预组装结构包括机壳，机壳架设在电机轴上，机壳与电机轴连接的一端设有前轴承，机壳的另一端搭设在后端盖上，后端盖架设在电机轴上，与电机轴的连接处设有后轴承，后轴承与后端盖之间设有容纳槽，容纳槽内设有调整垫圈。与现有技术相比，本发明具有操作性好、提高轴向间隙的调整精度、减少调整过程中的零部件损耗、避免对零部件的精度造成影响等优点。

Description

一种易于调整轴向间隙的永磁微特电机

技术领域

本发明涉及永磁电机技术领域，尤其是涉及一种易于调整轴向间隙的永磁微特电机。

背景技术

永磁电机是以磁场作为媒介进行机械能和电能相互转换的电磁装置，电机内部的磁场建立，是由永磁体来产生的。永磁电机的形状和尺寸可以灵活多样，应用范围广，产量高，具有体积小、效率高、控制性能好、重量轻、运行可靠等优点。特别是对航空航天领域用永磁微特电机来说，一方面要求体积小、重量轻，功率小，另一方面对环境条件和可靠性的要求又极为严苛，因此在结构设计上多采用轻、小、薄壁件，这些零部件容易产生变形，这对工艺加工、装配技术提出了很高的要求。

永磁微特电机虽小，但为了完成一定的功能，达到一定的技术指标，其零件、部(组)件数较多，且精度要求较高，由于其特殊性，它除了有着和一般电机类似的结构之外，还具有特殊的导磁结构，因此其制造工艺也有一定的特殊性，与普通的电机不同，需要特有的制造、装配工艺，这些结构、工艺过程是否合理，对电机的性能及工作可靠性有着很大的影响，将直接影响电机的性能、振动、噪声等。

在永磁微特电机制造过程中，零件通过装配形成部件、组件或电机整体，电机质量不但取决于各零部件的加工质量，还取决于电机整体结构的合理性和装配工艺的合理性以及质量。装配工艺与试验是电机制造的最后生产过程，电机各零部件的装配关系、装配质量、轴向间隙是否合理，对电机的性能和质量有很大的影响，如整机的轴向间隙不合理，电机可能装不起来，即使能装配起来，电机不能正常运转，严重时电机无法启动或运转，因此电机的轴向间隙对电机非常重要。

现代永磁微特电机品种多，结构和功能的差异大，每个零、部件的轴向尺寸均有一定的加工误差，因此装配成组件及整机后均不可避免的存在一定的轴向公差范围。另外，电机工作的环境存在极限高、低温的情况，电机运转时也会不同程度的发热，因此各零部件会产生一定的热胀冷缩，轴向尺寸的公差也会产生一定的变化，导致整机的轴向间隙是可变的。电机的轴向间隙是指电机轴在工作中沿轴线方向的微小移动，指电机定子和转子之间的轴向间隙，也叫轴向窜动。合理的轴向间隙值是电机能正常、可靠工作的必要条件。轴向间隙过小或过大均不行，轴向间隙如果较小或者为0，甚至为负，轴承的游隙因为轴向挤压变小甚至为0，轴承的滚珠无法正常运转甚至可能出现无法转动的情况，电机无法正常工作。轴向间隙如果过大，电机运转时转子轴向的窜动太大，电机的机械噪声、振动均会加大，还有可能出现轴向扫膛，影响电机工作的平稳性，其工作转矩、转速、电流等可能出现不稳，电机运转精度降低、效率降低，也会加剧轴承的磨损，影响整机的寿命和可靠性。

为了使电机能正常工作在规定的各种极限环境条件下，在设计阶段必须合理的选择电机的轴向间隙值，并对各种极限条件下的轴向间隙进行复核复算，同时在电机总装完成后，还要对轴向间隙值进行调整。采用的调整方法一般是在轴承端面加调整垫圈。调整垫圈的位置如图1所示，电机在需要调整轴向间隙时，需要打开端盖、对整个电机的零部件进行拆解。永磁微电机属于精密机械，结构紧凑精巧，定、转子气隙和轴向、径向间隙都很小，而高性能的永磁材料具有高剩磁密度、高矫顽力和高磁能积的特点，因此气隙磁密很高，在电机定、转子之间会产生很强的电磁拉力，装配、拆解电机时需要专用工装且需要较大的力量才能克服定、转子之间的单边磁拉力，来保证定、转子不发生径向偏移，对于轴向间隙要求小的电机，很难一次调整到位。目前这些装配工艺过程的机械化、自动化水平还很低，手工装配的比重很大，操作过程中不可避免的会损伤电刷、绕组端部、引出线绝缘层或者磁钢表面等问题，轻、小、薄壁的零部件也容易产生变形等问题，导致精度降低。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的电机轴向间隙调整步骤繁琐、容易导致零部件损坏或精度降低的缺陷而提供一种易于调整轴向间隙的永磁微特电机。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种易于调整轴向间隙的永磁微特电机，设有预组装结构，所述预组装结构包括机壳，所述机壳架设在电机轴上，所述机壳与电机轴连接的一端设有前轴承，所述机壳的另一端搭设在后端盖上，所述后端盖架设在电机轴上，与电机轴的连接处设有后轴承，所述后轴承与后端盖之间设有容纳槽，所述容纳槽内设有调整垫圈。

所述调整垫圈的数量为1个或1个以上，形成调整垫圈组。

进一步地，所述调整垫圈垂直电机轴进行排列，调整垫圈的中轴线与电机轴的中轴线平行。

进一步地，所述调整垫圈组一端的调整垫圈的支撑面与后轴承的端面贴合，另一端的调整垫圈的支撑面与后端盖的底部侧面贴合。

所述调整垫圈的类型包括加平垫、波形弹簧垫圈或鞍形垫圈。

所述后轴承在调整轴向间隙时具体为工艺轴承。

进一步地，所述工艺轴承的外径小于正式装机时的轴承的外径，方便从后端盖的轴承室中装拆，无需用力装拆。

所述机壳与后端盖的连接处设有O形密封圈。

所述电机轴的两端对称设置有固定底座。

进一步地，所述机壳和后端盖通过紧固螺丝固定在电机轴的固定底座上。

进一步地，所述前轴承固定在机壳和固定底座之间，所述后轴承固定在后端盖和固定底座之间的轴承室内。

所述预组装结构在测量轴向间隙时，电机轴竖直，在电机轴向上的方向施加预设力矩，向下的方向利用轴自身的重力达到极限位置。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明通过预组装结构来调整轴向间隙，在测试轴向间隙时没有静态磁场的影响，提高了轴向间隙的调整精度，使轴向间隙的一次调整合格率上升，做到一次调整合格，无需反复调整。

2.本发明在调整轴向间隙需要拆解电机时只需拆开后端盖和后轴承即可进行轴向间隙的调整，减少调整轴向间隙时拆解电机的零部件数量，减少了工作量，缩短了加工工时，避免了零件的多次装卸造成精度降低；传统的电机结构在调整时需要将电机的主要零部件如端盖、后轴承、转子、前轴承等全部拆开，而转子是电机的重要部件，将转子装入定子是关键工序之一，如操作不当稍有不小心，很容易造成绕组的撞伤、磁钢的磕伤等，有时甚至会造成转轴变形，影响电机的装配质量。

3.本发明操作性好，预组装结构未装配磁铁芯、绕组和磁钢，定子和转子之间没有静态永磁磁场，因此定子和转子之间没有齿槽力矩，也不会产生单边磁拉力，装配、拆解时无需用大力气克服单边磁拉力。

4.本发明在测量轴向间隙时仅需提供电机轴向上的方向的力矩，降低了对工人操作技能的要求，可操作性更好，减少了调试、测试时间，适合批量生产；同时对类似结构的永磁微特电机均适用，通用性更强。

5.本发明采用工艺轴承进行轴向间隙的调整，避免了轴承多次拆装后精度下降的问题，装配质量更好；传统的电机结构在调整时需要进行多次拆装，而多次拆装可能会降低轴承的运转精度，对电机的振动和噪声的影响很大。

6.本发明简化了调整轴向间隙的工序，减少了操作工时，有效避免易损零部件、贵重材料的损耗，具有更好的经济性。

附图说明

图1为现有技术中轴向间隙调整时永磁微特电机的结构示意图；

图2为本发明预组装结构的结构示意图；

图3为传统轴向间隙测量方法的示意图；

图4为本发明测量轴向间隙的示意图。

附图标记：

1-电机轴；2-机壳；3-后端盖；4-前轴承；5-后轴承；6-调整垫圈；7-O形密封圈；8-固定底座；9-电枢铁芯；10-磁钢；11-绕组端部；12-绝缘热缩套管；13-引出线焊点；14-位置传感器；15-引出线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例一

如图2所示，一种易于调整轴向间隙的永磁微特电机，设有预组装结构，预组装结构包括机壳2，机壳2架设在电机轴1上，机壳2与电机轴1连接的一端设有前轴承4，机壳2的另一端搭设在后端盖3上，后端盖3架设在电机轴1上，与电机轴1的连接处设有后轴承5，后轴承5与后端盖3之间设有容纳槽，容纳槽内设有调整垫圈6。

调整垫圈6的数量为1个或1个以上，形成调整垫圈组。

调整垫圈6垂直电机轴1进行排列，调整垫圈6的中轴线与电机轴1的中轴线平行。

调整垫圈组一端的调整垫圈6的支撑面与后轴承5的端面贴合，另一端的调整垫圈6的支撑面与后端盖3的底部侧面贴合。

调整垫圈6的类型包括加平垫、波形弹簧垫圈或鞍形垫圈。

后轴承5在调整轴向间隙时具体为工艺轴承。

工艺轴承的外径小于正式装机时的轴承的外径，其余尺寸则与装机轴承的尺寸相同，方便从后端盖3的轴承室中装拆，无需用力装拆。

机壳2与后端盖3的连接处设有O形密封圈7。

电机轴1的两端对称设置有固定底座8。

机壳2和后端盖3通过紧固螺丝固定在固定底座8上。

前轴承4固定在机壳2和固定底座8之间，后轴承5固定在后端盖3和固定底座8之间的轴承室内。

如图4所示，预组装结构在测量轴向间隙时，电机轴1竖直，在电机轴1向上的方向施加预设力矩，向下的方向利用轴自身的重力达到极限位置，轴向间隙的计算公式具体如下：

L＝L₂-L₁

其中，L为轴向间隙，L₁为未施加力矩时电机轴1的伸长长度，L₂为向上的方向施加预设力矩时电机轴1的伸长长度。

与图3所示的传统轴向间隙测量方法相比，仅需提供电机轴向上的方向的力矩，降低了对工人操作技能的要求，可操作性更好。

本发明的预组装结构在装配时的工序如下所示：

(S101)机壳2内装入前轴承4；

(S102)装入电机轴1；

(S103)后端盖3装入调整垫圈6；

(S104)后端盖3装入后轴承5；

(S105)装入O形密封圈7；

(S106)后端盖3与机壳2和电机轴1连接；

(S107)装紧固螺钉；

(S108)测试电机轴向间隙。

如果轴向间隙不合适，则拆解电机后按以下顺序进行调整：

(S109)拆开后端盖3；

(S110)取下O形密封圈7；

(S111)取出后端盖3的工艺轴承；

(S112)增加或减少调整垫圈6的厚度；

重复序号(S101)～(S108)工序，直到轴向间隙符合要求，记录各零部件的编号和轴向间隙测试结果。

如图1所示，传统的永磁微特电机在电机装配、调整轴向间隙时的工序为：

(S201)机壳2内装入调整垫圈6；

(S202)机壳2内装入前轴承4；

(S203)装入转子；

(S204)后端盖3装入后轴承5；

(S205)装入O形密封圈7；

(S206)绕组引出线套接绝缘热缩套管12；

(S207)绕组引出线与后端盖的引出线15在引出线焊点13处焊接；

(S208)热缩焊点处套管；

(S209)安装后端盖3；

(S210)装入紧固螺钉；

(S211)装入转子的位置传感器14；

(S212)测试电机轴向间隙。

如果轴向间隙不合适，则拆解电机后按以下顺序进行调整：

(S213)拆开后端盖3；

(S214)取下O形密封圈7；

(S215)剥开引出线焊点13处的绝缘热缩套管12；

(S216)解焊引出线15；

(S217)用工装取出转子；

(S218)压下前轴承4；

(S219)增加或减少调整垫圈6的厚度；

重复序号(S101)～(S112)工序，直到轴向间隙符合要求，记录测试结果。

本发明与传统的永磁微特电机相比，每台电机节约的总装、调整间隙的时间至少减少1h～2h，工厂每工时费用为168元，因此每台电机可节约的工时费用至少在200元以上。采取本发明的永磁微特电机进行轴向间隙调整，不但解决了轴承在装配中受力损伤的问题，还解决了多次拆装造成零部件损伤、加工成本高、合格率低的问题，对工人操作技能的要求也有所降低，与传统的方式相比取得了显著的进步。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例子，所取名称可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所做的举例说明。凡依据本发明构思的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实例做各种各样的修改或补充或采用类似的方法，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种易于调整轴向间隙的永磁微特电机，其特征在于，设有预组装结构，所述预组装结构包括机壳(2)，所述机壳(2)架设在电机轴(1)上，所述机壳(2)与电机轴(1)连接的一端设有前轴承(4)，所述机壳(2)的另一端搭设在后端盖(3)上，所述后端盖(3)架设在电机轴(1)上，与电机轴(1)的连接处设有后轴承(5)，所述后轴承(5)与后端盖(3)之间设有容纳槽，所述容纳槽内设有调整垫圈(6)。

2.根据权利要求1所述的一种易于调整轴向间隙的永磁微特电机，其特征在于，所述调整垫圈(6)的数量为1个或1个以上，形成调整垫圈组。

3.根据权利要求2所述的一种易于调整轴向间隙的永磁微特电机，其特征在于，所述调整垫圈(6)垂直电机轴(1)进行排列，调整垫圈(6)的中轴线与电机轴(1)的中轴线平行。

4.根据权利要求3所述的一种易于调整轴向间隙的永磁微特电机，其特征在于，所述调整垫圈组一端的调整垫圈(6)的支撑面与后轴承(5)的端面贴合，另一端的调整垫圈(6)的支撑面与后端盖(3)的底部侧面贴合。

5.根据权利要求1所述的一种易于调整轴向间隙的永磁微特电机，其特征在于，所述后轴承(5)在调整轴向间隙时具体为工艺轴承。

6.根据权利要求5所述的一种易于调整轴向间隙的永磁微特电机，其特征在于，所述工艺轴承的外径小于正式装机时的轴承的外径。

7.根据权利要求1所述的一种易于调整轴向间隙的永磁微特电机，其特征在于，所述机壳(2)与后端盖(3)的连接处设有O形密封圈(7)。

8.根据权利要求1所述的一种易于调整轴向间隙的永磁微特电机，其特征在于，所述电机轴(1)的两端对称设置有固定底座(8)。

9.根据权利要求8所述的一种易于调整轴向间隙的永磁微特电机，其特征在于，所述机壳(2)和后端盖(3)通过紧固螺丝固定在所述固定底座(8)上。

10.根据权利要求9所述的一种易于调整轴向间隙的永磁微特电机，其特征在于，所述前轴承(4)固定在机壳(2)和固定底座(8)之间，所述后轴承(5)固定在后端盖(3)和固定底座(8)之间的轴承室内。

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