CN113839536B - 用于电磁轴承安装和拆卸的方法及其组合工装 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于电磁轴承安装和拆卸的方法及其组合工装，使用一台起重设备和三个可移动的高度支撑，结合电磁轴承组合工装中的配平工具和引导工具，完成电磁轴承的安装，解决了电磁轴承在安装和拆卸过程遇到的电磁轴承定子内外配平问题，避免了电磁轴承在安装和拆卸过程中发生损坏情况的发生，本发明可实现电磁轴承的快速精密安装和拆卸，为电磁轴承的推广和使用提供了方便。本发明还提供了一种电磁轴承安装和拆卸的组合工装。该工装工具设计简单，制作方便，不需要电机设计额外的安装接口，只需利用电机端盖和机座上的顶丝孔和连接孔，便可实现组合工装的安装与使用，可适用于多种型号电机和电磁轴承，解决了一般安装支架不能通用的问题，大大节约了工装工具的设计和制造成本。
Description
技术领域
本发明及一种用于电磁轴承安装和拆卸的方法及其组合工装。
背景技术
电磁轴承一般采用电场力或磁场力，通过电磁场产生的相互作用力，使得轴承转子铁心悬浮于其电磁场中，可对与轴承铁心相连的转轴形成支撑，并可通过实时调节电磁场的强度和方向，来随时调整转轴的整体姿态。因电磁轴承定子与转轴无直接接触，故不需要润滑，摩擦阻力也小，使得转轴可以摆脱一般条件下的速度限制，实现电机高速平稳运转。电磁轴承具有免维护，可长期稳定高速运行等优点，但其本身造价颇高，令很多用户望而却步。虽然近些年有很多企业和研究机构不断致力于电磁轴承研究，以期降低电磁轴承的价格，但电磁轴承本身的调试和安装难度很大，对吊装设备、安装场地以及安装工具的需求条件很高，无形中增加了电磁轴承的额外成本，这对于电磁轴承的使用和推广，也是一个不小的阻碍。
由于电磁场产生的相互作用力随着电磁轴承体积增加而增大，但随着电磁轴承定子和转子间距离的增加而减弱。故若需要电磁轴承对整个电机转子产生足够的电磁作用力，则需要电磁轴承具有足够大的定、转子体积来储存电磁能和转化电磁场力。一般情况下电磁轴承的定子外径不能无限放大，由于电磁轴承自身结构限制、外部安装空间限制、电机轴伸接口尺寸限制、整体轴系强度、挠度限制以及整体自身散热风路限制的诸多限制因素，所以通常是沿电机端盖内侧方向，即电机内部方向，以增加电磁轴承定子和转子轴向铁心长度的方式来增加电磁轴承的体积。这就导致在电磁轴承定子安装到电机端盖上之后，端盖的内侧重量远大于外侧重量，端盖在吊起后会向内侧偏转，无法直接安装。
为了保证电磁轴承定、转子间的有足够的气隙磁密，电磁轴承的定子和转子间的单边理论间隙都比较小，一般不会超过1毫米，通常只有零点几个毫米，远小于电机定转子气隙(电机气隙通常在几个毫米左右)。又由于制造、加工和装配等各个环节不可避免的会产生累计误差，实际生产的电磁轴承定、转子实际装配间隙比理论间隙更小。
电磁轴承的转子一般由高导磁材料制成，需要与电机转子同轴安装。为保证整个电机转子的同轴度、动平衡特性以及减小空气阻力，电磁轴承转子表面要经过高速车削。为保证电机在高速运转时，电磁轴承能够实时监测并控制电机转子悬浮和运行姿态，需要在电磁轴承定子中设置很多复杂的监测装置。这些监测装置的探头都需要在电磁轴承转子表面进行监测取样，电磁轴承转子表面这些特殊区域都需要精磨，并且在加工、制造、储存、运输、安装和拆卸过程中都需特别注意，避免被破坏或划伤。电磁轴承的定子是由一片片的硅钢片叠压而成,制成后的定子内圆表面一般不经车削或锉磨。相对于电磁轴承转子外圆表面，电磁轴承定子内圆表面尖锐粗糙，如果二者在安装或拆卸的过程中相碰，后者极易对前者表面特殊区域造成划伤或磕碰伤，影响监测效果；前者也可能会造成后者硅钢片堆叠，严重可能在内圆形成尖锐角，改变电磁轴承气隙均匀度，严重可能会影响电磁轴承的调试和安全运行。
由于电磁轴承特殊的结构，在电磁轴承安装和拆卸过程中，整个电机转子都必须保持良好的支撑，直到电磁轴承保护轴承安装到位才能拆去两端的支撑。综合以上各种技术因素，电磁轴承安装和拆卸上的技术问题完全不同于以往一般的常规轴承。常规的解决方案是需要一块较宽敞且水平精度较高的安装平台，平台可在安装和拆卸过程中对电机转子形成支撑，在平台上设置一个可以使电机端盖不翻转，并可缓慢精确移动的安装支架。将端盖放置在安装支架上后再沿支架的导轨将端盖推入电机止口。所以这种方法对安装场地需求较高，虽然可以实现安装步骤的相对简化，但安装支架本身需要涉及尺寸计算、强度计算、焊接工艺以及机械加工等多种复杂的设计及工艺，这使得安装支架本身的设计和制造成本很高。由于电磁轴承的安装和拆卸过程需求不同，可能需要分别设计和制造两种支架才能分别完成电磁轴承的安装和拆卸工作。并且一种支架只能针对单一型号的电机，无法根据产品型号的变化而实现工具通用化。除此以外如果安装支架在安装和拆卸过程中不能实现电磁轴承定子精确定位，或过程中无法对电机转子实现有效而坚固的支撑，则对安装现场的起重设备要求就会比较高，有时甚至可能需要多个起重设备同时协调运动才能完成安装或拆卸工作。所以需要一种既不需要特殊的安装场地也不需要特殊起吊设备，还能够解决电磁轴承安装和拆卸过程中遇到的电磁轴承定子配平、电磁轴承定转子精确平稳安装和分离问题，并且能够经济、高效、快速、精确地完成电磁轴承安装和拆卸的方法及其专用工装。
发明内容：
本实发明的目的是提供一种用于电磁轴承安装和拆卸的方法，解决了电磁轴承安装和拆卸工具设计及制作困难和安装过程繁杂问题，降低了电磁轴承的安装难度，为电磁轴承的推广和使用，扫清了一道障碍。
本发明技术方案：
一种用于电磁轴承安装和拆卸的方法，使用一台起重设备和三个可移动的高度支撑，结合电磁轴承组合工装中的配平工具和引导工具，完成电磁轴承的安装，其安装步骤包括：
1)安装准备：将两转子加长轴(1)分别安装在电机转子(6)两端，将电机转子(6)穿入机座(7)，调整电机转子(6)姿态并用第一支撑(2)和第二支撑(3)在转子加长轴(1)两端固定；
2)端盖内外侧配平：将电磁轴承定子(8)与电机端盖(9)固定后整体吊起，将电磁轴承组合工装的配平工具(10)安装在电机端盖(9)上的水平顶丝孔(13)上，将电机端盖(9)的内侧、外侧调整至水平状态并保持，然后记录配平砝码(11)数量及调节砝码(12)的位置；
3)电磁轴承预安装：通过调整第三支撑(4)和第一支撑(2)交替支撑转子加长轴(1)的方法，使电磁轴承定子(8)穿过转子加长轴(1)，并在靠近电磁轴承转子(15)处悬停；
4)电磁轴承精确安装：利用电磁轴承组合工装的引导工具(16)，确保电磁轴承定子(8)与电磁轴承转子(15)间隙均匀，不会发生刮擦或磕碰后，沿电机轴向将电磁轴承定子(8)安装到位并将电机端盖(9)固定，安装电磁轴承保护轴承(17)；
5)重复安装另一端：重复步骤2)到步骤4)将另一端的电机端盖(18)和电磁轴承保护轴承(19)安装到位，去掉电机两端的第一支撑(2)、第二支撑(3)和转子加长轴(1)，电磁轴承安装过程完毕；
使用一台起重设备和三个可移动的高度支撑，结合电磁轴承组合工装中的配平工具和引导工具，完成电磁轴承的拆卸，其拆卸步骤包括：
1)拆卸准备：将两转子加长轴(1)分别固定在电机转子(6)两端，并用第一支撑(2)和第二支撑(3)固定，拆下电磁轴承保护轴承(17)；
2)端盖内外侧配平：将电磁轴承组合工装的配平工具(10)安装在电机端盖(9)上的水平顶丝孔(13)上，按照安装步骤2)中所记录的配平砝码(11)的数量及调节砝码(12)的位置，使电机端盖(9)内侧、外侧重量相当，若无相关数据记录，可根据电磁轴承定子(8)重量进行估算和预配平，并在拆卸过程中根据电磁轴承定子(8)的姿态进行调整；
3)电磁轴承精确拆卸：利用电磁轴承组合工装的引导工具(16)的引导和限位作用，沿电机轴向将电磁轴承定子(8)与电磁轴承转子(15)分离，并确保电磁轴承定子(8)与电磁轴承转子(15)分离过程中，不会发生刮擦或磕碰；
4)端盖的完全拆卸：如需要将电机端盖(9)完整拆卸出来，则需要采用调整第三支撑(4)和第一支撑(2)交替支撑加长轴的方法，使电机端盖(9)整体移出转子加长轴(1)；
5)重复拆卸另一端：由于实际工程需求不同，有时仅需要调整一侧电磁轴承，不需要将两侧的电磁轴承都完全拆卸下来，如另一端电机端盖(18)也有拆卸需求，可先将电磁轴承保护轴承(19)拆下来，再重复拆卸步骤2)到步骤4)将另一端的电机端盖(18)拆卸下来。
本发明电磁轴承安装和拆卸方法的工艺技术效果：
安装方法和拆卸方法过程步骤简单，对安装场地没有严格的需求和限制，不需要其他大型辅助设备，仅需一台起重设备配合，一名操作者即可实现相关作业。安装和拆卸过程所用的电磁轴承安装组合工装，能够分别解决电磁轴承在拆卸过程中遇到的系统配平问题和拆卸精确引导限位问题，避免了电磁轴承在安装和拆卸的过程中损坏情况的发生。组合工装制作简单可重复使用，具有较高的通用性，可在多规格电机和不同电磁轴承之间通用，大大降低了安装工具制作成本。通过该安装和拆卸方法，可实现电磁轴承的安全、快速、高效、准确安装和拆卸，节约了电磁轴承安装和拆卸过程中的人工和时间成本。该安装和拆卸方法易于掌握和学习，对安装操作者的个人依赖度不高，只要按照该方法的相关要求和步骤执行，并注意其中的关键点即可实现相关操作。电磁轴承因其本体及附件造价高、安装工具设计复杂制作难度高、安装精度需求和安装过程要求高，导致其应用领域不是很广，本发明电磁轴承安装方法，解决了电磁轴承安装和拆卸工具设计及制作困难和安装过程繁杂问题，降低了电磁轴承的安装难度，为电磁轴承的推广和使用，扫清了一道障碍。
本发明的另一个目的是为电磁轴承的安装和拆卸提供一种用于电磁轴承安装和拆卸的组合工装，降低了工具的使用和更换成本，结构简单，可实现系统平衡的快速精确调整，配平工具适用性高，可根据具体需求任意组合，通用性强。
本发明技术方案：
一种用于电磁轴承安装和拆卸的组合工装，由配平工具(10)和引导工具(16)组合使用而成，配平工具(10)是由配平杠杆(20)、配平砝码(11)和调节砝码(12)组合而成的，两配平杠杆(20)水平排列分别固定在电机端盖(9)两水平顶丝孔(13)上，多个配平砝码(11)分别套装在两配平杠杆(20)上，依次从靠近电机端盖(9)侧向外排列安装，调节砝码(12)配装在配平杠杆(20)外侧的调节螺纹(21)上；两个引导工具(16)水平排列分别固定在机座(7)两水平连接孔上，配平杠杆(20)是由金属圆钢加工制成，配平杠杆(20)两侧均带有螺纹，配平杠杆(20)上较短的安装螺纹用于安装固定，配平杠杆(20)上较长的调节螺纹(21)配装调整砝码(12)，配平砝码(11)是由厚金属材料加工制成，配平砝码(11)内孔为通孔，调节砝码(12)由金属材料加工制成，调节砝码(12)外缘为六角面，调节砝码(12)内孔为螺孔，引导工具(16)是由金属圆钢加工制作的光滑导杆，引导工具(16)一端加工有螺纹用于固定在机座(7)上，引导工具(16)另一端加工有六角面，便于引导工具(16)的拆装，引导工具(16)的六角面和引导区(23)连接处为锥面区(22)。
本发明组合工装的技术效果：
配平工具(10)的工作原理就是在端盖外侧产生一个与电磁轴承定子(8)方向相反的力矩，当二者产生的力矩大小相等时，便可使得电磁轴承定子(8)不发生偏转，保持水平稳定并满足安装和拆卸条件。配平工具(10)产生的总力矩可以通过两种方式调节。一种方式是粗调，通过增加或减少套装在两配平杠杆(20)上的配平砝码(11)数量来快速调整力矩，并且配平砝码(11)的总力矩应稍小于电磁轴承定子(8)产生的力矩，另一种方式是精调，可通过配装在配平杠杆(20)外侧调节螺纹(21)上的调节砝码(12)，来实现精确调整配平工具(10)的总力矩，达到整个端盖精确平衡的效果。为了安装和拆卸快速和方便，配平砝码(11)的内孔为通孔，孔径略大于配平杠杆(20)直径，若配平工具(10)的总力矩大于电磁轴承定子(8)产生的力矩，则电机端盖(9)可能发生向外偏转，若未及时发现和调整可能会导致配平砝码(11)从配平杠杆(20)上意外滑落而伤人，此时由于调节砝码(12)是配装安装在配平杠杆(20)上的，不会轻易脱落并可对配平砝码(11)起到限位作用，故调节砝码(12)还可作为整个配平系统的保险装置，提高了整个配平系统的安全性。配平杠杆(20)的最外侧端部加工有六角面，一个作用是可作为安装和拆卸时扳手的着力面，另一个作用是先让调节砝码(12)通过一段长度再安装到调节螺纹(21)上，避免因配装调节过慢而引起端盖向外偏转。系统配平后可快速直观的记录配平砝码(11)的数量，和测量调节砝码(12)到电机端盖(9)的相对位置，待到拆卸过程前，可按相关记录快速实现系统的配平操作。只要电机端盖(9)上的顶丝孔接口尺寸相同，配平工具(10)便可在不同的电机中通用，即使顶丝孔尺寸有变化，也可保留配平砝码(11)和调节砝码(12)，仅需重新制作满足接口要求的配平杠杆(20)即可，大大降低了工具的使用和更换成本。配平工具(10)的结构简单，不需要特殊材质也不需要复杂的加工制作工艺，整体安装利用的是电机端盖上(9)的水平顶丝孔，不需要电机端设计额外的接口，可实现系统平衡的快速精确调整，配平工具(10)适用性高，可根据具体需求任意组合，通用性强。
引导工具(16)是保障电磁轴承安装和拆卸顺利完成的重要工具。引导工具(16)在电磁轴承安装和拆卸过程中，对电机端盖(9)有引导和限位作用。引导工具(16)的安装接口也不需要额外的设计，只需选择电机靠上部的两水平连接孔作为安装位置即可。引导工具(16)结构为一端加工有安装螺纹，另一端加工有辅助安装和拆卸的六角面，两端中间的部分分为锥面区(22)和引导区(23)，锥面区(22)靠近六角面一侧，表面加工为锥面用以在安装过程中引导电机端盖(9)进入引导区(23)，和在拆卸过程中便于电机端盖(9)离开引导区(23)，引导区(23)为引导工具(16)发挥引导和限位作用的主要工作区。引导工具(16)的引导区(23)外径尺寸需要仔细考虑，该尺寸直接影响引导工具(16)与电机端盖(9)对应连接孔之间的间隙大小，间隙过小会导致电机端盖(9)移动不顺畅，间隙过大又会导致电磁轴承定子(8)没有良好限位，移动中会刮伤电磁轴承转子(15)。引导区(23)长度也是一个需要注意的尺寸，引导区(23)长度过长会影响整体的安装和拆卸速度，引导区(23)长度过短会导致安装或拆卸的过程中引导工具(16)失去引导和限位作用。引导区(23)的外径尺寸和长度尺寸都合理设计的引导工具(16)，可保证电磁轴承的安装和拆卸工作，快速精确平稳顺畅的进行，节约大量的工作时间提升工作效率。引导工具(16)选材一般为常规碳钢棒材，无需焊接等特殊加工制作工艺，对场地及安装空间无要求及限制，在接口不变的条件下可多次重复使用，大大降低了安装工具的价格成本。
附图说明
图1电磁轴承安装和拆卸过程示意图
图2端盖顶丝孔和固定通孔示意图
图3配平工具安装示意图
图4配平杠杆示意图
图5配平砝码示意图
图6调节砝码示意图
图7引导工具示意图
具体实施方式
如图1所示一种用于电磁轴承安装方法，使用一台起重设备和三个可移动的高度支撑，结合电磁轴承组合工装中的配平工具和引导工具，完成电磁轴承的安装，其安装步骤包括：
1)安装准备：将两转子加长轴1分别安装在电机转子6两端，将电机转子6穿入机座7，调整电机转子6姿态并用第一支撑2和第二支撑3在转子加长轴1两端固定；
2)端盖内外侧配平：将电磁轴承定子8与电机端盖9固定后整体吊起，如图2所示将电磁轴承组合工装的配平工具10安装在电机端盖9上的水平顶丝孔13上，将电机端盖9的内侧、外侧调整至水平状态并保持，然后记录配平砝码11数量及调节砝码12的位置；
3)电磁轴承预安装：通过调整第三支撑4和第一支撑2交替支撑转子加长轴1的方法，使电磁轴承定子8穿过转子加长轴1，并在靠近电磁轴承转子15处悬停；
4)电磁轴承精确安装：利用电磁轴承组合工装的引导工具16，确保电磁轴承定子8与电磁轴承转子15间隙均匀，不会发生刮擦或磕碰后，沿电机轴向将电磁轴承定子8安装到位并将电机端盖9固定，安装电磁轴承保护轴承17；
5)重复安装另一端：重复步骤2)到步骤4)将另一端的电机端盖18和电磁轴承保护轴承19安装到位，去掉电机两端的第一支撑2、第二支撑3和转子加长轴1，电磁轴承安装过程完毕；
使用一台起重设备和三个可移动的高度支撑，结合电磁轴承组合工装中的配平工具和引导工具，完成电磁轴承的拆卸，其拆卸步骤包括：
1)拆卸准备：将两转子加长轴1分别固定在电机转子6两端，并用第一支撑2和第二支撑3固定，拆下电磁轴承保护轴承17；
2)端盖内外侧配平：将电磁轴承组合工装的配平工具10安装在电机端盖9上的水平顶丝孔13上，按照安装步骤2)中所记录的配平砝码11的数量及调节砝码12的位置，使电机端盖9内侧、外侧重量相当，若无相关数据记录，可根据电磁轴承定子8重量进行估算和预配平，并在拆卸过程中根据电磁轴承定子8的姿态进行调整；
3)电磁轴承精确拆卸：利用电磁轴承组合工装的引导工具16的引导和限位作用，沿电机轴向将电磁轴承定子8与电磁轴承转子15分离，并确保电磁轴承定子8与电磁轴承转子15分离过程中，不会发生刮擦或磕碰；
4)端盖的完全拆卸：如需要将电机端盖9完整拆卸出来，则需要采用调整第三支撑4和第一支撑2交替支撑加长轴的方法，使电机端盖9整体移出转子加长轴1；
5)重复拆卸另一端：由于实际工程需求不同，有时仅需要调整一侧电磁轴承，不需要将两侧的电磁轴承都完全拆卸下来，如另一端电机端盖18也有拆卸需求，可先将电磁轴承保护轴承19拆下来，再重复拆卸步骤2)到步骤4)将另一端的电机端盖18拆卸下来。
一种用于电磁轴承安装和拆卸的组合工装，由配平工具10和引导工具16组合使用而成，配平工具10是由配平杠杆20、配平砝码11和调节砝码12组合而成的，两配平杠杆20水平排列分别固定在电机端盖9两水平顶丝孔13上，多个配平砝码11分别套装在两配平杠杆20上，依次从靠近电机端盖9侧向外排列安装，调节砝码12配装在配平杠杆20外侧的调节螺纹21上；两个引导工具16水平排列分别固定在机座7两水平连接孔上，配平杠杆20是由金属圆钢加工制成，配平杠杆20两侧均带有螺纹，配平杠杆20上较短的安装螺纹用于安装固定，配平杠杆20上较长的调节螺纹21配装调整砝码12，配平砝码11是由厚金属材料加工制成，配平砝码11内孔为通孔，调节砝码12由金属材料加工制成，调节砝码12外缘为六角面，调节砝码12内孔为螺孔，引导工具16是由金属圆钢加工制作的光滑导杆，引导工具16一端加工有螺纹用于固定在机座7上，引导工具16另一端加工有六角面，便于引导工具16的拆装，引导工具16的六角面和引导区23连接处为锥面区22。
如图1所示为电磁轴承安装和拆卸过程示意图，由于电磁轴承的安装和拆卸过程，技术需求略有不同，步骤和顺序也有不同，故以下将两个过程分开进行解释和说明，其安装步骤包括：
1)安装准备：将满足系统支撑强度和电磁轴承定子8安装移动长度的两转子加长轴1分别安装在电机转子6两端，将电机转子6穿入机座7，分别测量两端电磁轴承转子15到机座7止口间的圆周距离，调整电机转子6姿态至两端电磁轴承转子15圆周距离均匀后，用第一支撑2和第二支撑3在转子加长轴1两端固定，为电磁轴承安装做好准备；
2)端盖内外侧配平：将电磁轴承定子8与电机端盖9固定后整体吊起，由于电磁轴承定子8主体在电机端盖9内侧，所以电机端盖9整体吊起后会向重心偏移侧翻转倾斜，无法直接安装。将电磁轴承组合工装的两配平工具10分别安装在端盖上的两水平顶丝孔13上，利用平工具10产生的力矩，使电机端盖9的内外两侧平衡并保持水平，可利用目视或水平尺判断水平状态，然后记录下配平砝码11数量及调节砝码12的位置；
3)电磁轴承预安装：将第三支撑4固定在第一支撑2和机座7之间，保证第三支撑4有效支撑后去掉第一支撑2，使电磁轴承定子8穿过转子加长轴1并在第三支撑4处悬停，将第一支撑2复位并保证其有效支撑后去掉第三支撑4，沿轴向移动电机端盖9并在靠近电磁轴承转子15处悬停；
4)电磁轴承精确安装：将电磁轴承组合工装的两引导工具16分别穿过电机端盖9上两水平通孔，并将其固定在机座7的连接孔上，引导工具16的引导区23外径经过计算和车削加工，可以使得引导工具16和电机端盖9通孔的间隙均匀，且小于电磁轴承定子8和电磁轴承转子15之间的间隙，在引导工具16的引导和限位作用下，保证了电磁轴承定子8与电磁轴承转子15间隙均匀，不会发生刮擦或磕碰，沿引导工具16将电机端盖9推入机座7止口，电磁轴承定子8也同时安装到位，先将电机端盖9其他位置的固定螺栓安装到位并紧固，再拆卸下引导工具16并将最后两个固定螺栓安装到位，此时可拆掉配平工具10，最后将电磁轴承保护轴承17安装到位，一端的电磁轴承安装完毕；
5)重复安装另一端：重复上述安装步骤2)到步骤4)将另一端的电机端盖18和电磁轴承保护轴承19安装到位，去掉电机两端的第一支撑2、第二支撑3和转子加长轴1，电磁轴承安装过程完成。
如图1所示为电磁轴承安装和拆卸过程示意图，电磁轴承在安装完成后，在调试或检修时会对电磁轴承有拆卸的需求，可按照下述方法进行拆卸，电磁轴承的拆卸步骤包括：
1)拆卸准备：将满足系统支撑强度和电磁轴承定子8安装移动长度的两转子加长轴1分别安装在电机转子6两端，并用第一支撑2和第二支撑3固定，拆下电磁轴承保护轴承17，如另一端也有拆卸需求，可在此步骤中提前将另一端保护轴承19也一并拆下；
2)端盖内外侧配平：如图3所示将电磁轴承组合工装的配平工具10中的配平杠杆20安装在电机端盖9外侧的水平顶丝孔13上，并按照安装步骤2)中所记录的配平砝码11的数量及调节砝码12的位置安装砝码，使电机端盖9内侧、外侧重量相当，若无相关数据记录，可根据电磁轴承定子8重量进行估算和预配平，并在拆卸过程中根据电磁轴承定子8的姿态和电机端盖9与引导工具16的配合紧量进行调整；
3)电磁轴承精确拆卸：选择靠上部的水平位置的两连接孔，拆掉其位置的把合螺栓，将电磁轴承组合工装的引导工具16固定在其上，在将端盖上其他把合螺栓拆下，如图2所示利用电机端盖9上的垂直顶丝孔14将电机端盖9与机座7止口分离，利用电磁轴承组合工装的引导工具16的引导和限位作用，沿电机轴向将电磁轴承定子8与电磁轴承转子15分离，并确保电磁轴承定子8与电磁轴承转子15分离过程中，不会发生刮擦或磕碰，如遇到引导工具16与电机端盖9通孔互相卡住的情况，可重新调整配平重量来调整引导区23与电机端盖9通孔间的间隙，或通过摇动配平杠杆10使电机端盖9顺利通过被卡位置；
4)端盖的完全拆卸：如需要将电机端盖9完整拆卸出来，则需要采用调整第三支撑4和第一支撑2交替支撑加长轴的方法，使电机端盖9整体移出转子加长轴1；
5)重复拆卸另一端：如另一端电机端盖18也有拆卸需求，可先将电磁轴承保护轴承19拆下来，再重复拆卸步骤2)到步骤4)将另一端的电机端盖18拆卸下来，电磁轴承拆卸过程完成。
安装方法和拆卸方法过程步骤简单，对安装场地没有严格的需求和限制，不需要其他大型辅助设备，仅需一台起重设备配合，一名操作者即可实现相关作业。安装和拆卸过程所用的电磁轴承安装组合工装，能够分别解决电磁轴承在拆卸过程中遇到的系统配平问题和拆卸精确引导限位问题，避免了电磁轴承在安装和拆卸的过程中损坏情况的发生。组合工装制作简单可重复使用，具有较高的通用性，可在多规格电机和不同电磁轴承之间通用，大大降低了安装工具制作成本。通过该安装和拆卸方法，可实现电磁轴承的安全、快速、高效、准确安装和拆卸，节约了电磁轴承安装和拆卸过程中的人工和时间成本。该安装和拆卸方法易于掌握和学习，对安装操作者的个人依赖度不高，只要按照该方法的相关要求和步骤执行，并注意其中的关键点即可实现相关操作。电磁轴承因其本体及附件造价高、安装工具设计复杂制作难度高、安装精度需求和安装过程要求高，导致其应用领域不是很广，本发明电磁轴承安装方法，解决了电磁轴承安装和拆卸工具设计及制作困难和安装过程繁杂问题，降低了电磁轴承的安装难度，为电磁轴承的推广和使用，扫清了一道障碍。
如图2所示为端盖顶丝孔和固定通孔示意图，水平顶丝孔13可用于配平工具10的固定，垂直顶丝孔14用于电磁轴承拆卸过程中电机端盖9与电机机座7的分离。连接孔应垂直方向镜像对称设置，引导工具16应选择偏上部的水平布置的通孔，便于安装和拆卸过程中两引导工具16受力均匀。
如图3所示为配平工具安装示意图，两配平工具10水平排列分别固定在电机端盖9外侧的两水平顶丝孔13上，通过产生一个与电磁轴承定子8方向相反的力矩，当二者产生的力矩大小相等时，便可使得电磁轴承定子8不发生偏转，保持水平稳定并满足安装和拆卸条件。配平工具10产生的总力矩可以通过两种方式调节。一种方式是粗调，通过增加或减少套装在两配平杠杆20上的配平砝码11数量来快速调整力矩，并且配平砝码11的总力矩应稍小于电磁轴承定子8产生的力矩，另一种方式是精调，可通过配装在配平杠杆20外侧调节螺纹21上的调节砝码12，来实现精确调整配平工具10的总力矩，达到整个端盖精确平衡的效果。
如图4所示为配平杠杆示意图，配平杠杆20一端加工有安装螺纹，安装螺纹尺寸与电机端盖9上水平顶丝孔13尺寸相同，用于把合固定，另一端加工有长度较长的调节螺纹21，用于调节砝码12在其上配装调节。配平杠杆20最外端还加工有六角面，便于配平杠杆20的旋紧或拆卸。如图4所示整个配平杠杆20的长度和调节螺纹21的长度应结合配平砝码11的长度和重量仔细计算，配平杠杆20过长会导致力臂过长，不利于装配和操作人员操作，配平杠杆20过短会导致不能满足配平需求或工具适用性差，不能在多规格产品中通用。
如图5所示为配平砝码示意图，配平砝码11的内孔为通孔，为便于套装和拆卸孔径略大于配平杠杆20直径，配平砝码11的主要功能是利用其数量累加和较大的质量提供配平所需的力矩，故只要其端面平整易于安装，可保证生产安全，外缘形状可为圆形或其他多面形。两侧的配平砝码11所产生的的总力矩应略小于电磁轴承定子8产生的力矩，所以应对单件配平砝码11的质量和尺寸有仔细的计算。
如图6所示为调节砝码示意图，调节砝码12安装在配平杠杆20外侧的调节螺纹21上，可通过配装来调整调节砝码12在配平杠杆20上的相对位置，达到精确调整整个系统力矩平衡效果。调节砝码12的安装内孔为螺孔，螺孔尺寸与配平杠杆20上的调节螺纹21尺寸相同，为了便于配装外缘形状为六面形。因其所处位置为配平杠杆20端部，所以其在配平系统中力臂较长，故其大小和质量相较于配平砝码11都应略小一些。由于调节砝码12是配装安装在配平杠杆20上的，不会轻易脱落并可对套装配平杠杆20上的在配平砝码11起到限位作用，故调节砝码12还可作为整个配平系统的保险装置，提高了整个配平系统的安全性。
如图7所示为引导工具示意图，引导工具16应安装在电机靠上部的两水平连接孔上，引导工具16结构为一端加工有安装螺纹，另一端加工有辅助安装和拆卸的六角面，两端中间的部分分为锥面区22和引导区23，锥面区22靠近六角面一侧，表面加工为锥面用以在安装过程中引导电机端盖9进入引导区23，和在拆卸过程中便于电机端盖9离开引导区23，引导区23为引导工具16发挥引导和限位作用的主要工作区。引导区23外径尺寸需要仔细考虑，该尺寸直接影响引导工具16与电机端盖9对应连接孔之间的间隙大小，间隙过小会导致电机端盖9移动不顺畅，间隙过大又会导致电磁轴承定子8没有良好限位，移动中会刮伤电磁轴承转子15。引导区23长度也是一个需要注意的尺寸，引导区长度过长会影响整体的安装和拆卸速度，引导区23长度过短会导致安装或拆卸的过程中引导工具16失去引导和限位作用。引导区23的外径尺寸和长度尺寸都合理设计的引导工具16，可保证电磁轴承的安装和拆卸工作，快速精确平稳顺畅的进行，节约大量的工作时间提升工作效率。引导工具16选材一般为常规碳钢棒材，无需焊接等特殊加工制作工艺，对场地及安装空间无要求及限制，在接口不变的条件下可多次重复使用，大大降低了安装工具的价格成本。
合理设计和正确制作的配平工具10可解决电磁轴承在安装和拆卸中遇到的电磁轴承配平需求，合理设计和正确制作的引导工具16可解决电磁轴承精确平稳安装和拆卸需求的引导和限位问题，配平工具10和引导工具16需组合使用，二者各司其职相互配合才能完成电磁轴承的安装和拆卸工作。
Claims (2)
1.一种用于电磁轴承安装方法，其特征是：使用一台起重设备和三个可移动的高度支撑，结合电磁轴承组合工装中的配平工具和引导工具，完成电磁轴承的安装，其安装步骤包括：
1)安装准备：将两转子加长轴(1)分别安装在电机转子(6)两端，将电机转子(6)穿入机座(7)，调整电机转子(6)姿态并用第一支撑(2)和第二支撑(3)在转子加长轴(1)两端固定；
2)端盖内外侧配平：将电磁轴承定子(8)与电机端盖(9)固定后整体吊起，将电磁轴承组合工装的配平工具(10)安装在电机端盖(9)上的水平顶丝孔(13)上，将电机端盖(9)的内侧、外侧调整至水平状态并保持，然后记录配平砝码(11)数量及调节砝码(12)的位置；
3)电磁轴承预安装：通过调整第三支撑(4)和第一支撑(2)交替支撑转子加长轴(1)的方法，使电磁轴承定子(8)穿过转子加长轴(1)，并在靠近电磁轴承转子(15)处悬停；
4)电磁轴承精确安装：利用电磁轴承组合工装的引导工具(16)，确保电磁轴承定子(8)与电磁轴承转子(15)间隙均匀，不会发生刮擦或磕碰后，沿电机轴向将电磁轴承定子(8)安装到位并将电机端盖(9)固定，安装第一电磁轴承保护轴承(17)；
5)重复安装另一端：重复步骤2)到步骤4)将另一端的电机端盖(18)和第二电磁轴承保护轴承(19)安装到位，去掉电机两端的第一支撑(2)、第二支撑(3)和转子加长轴(1)，电磁轴承安装过程完毕；
使用一台起重设备和三个可移动的高度支撑，结合电磁轴承组合工装中的配平工具和引导工具，完成电磁轴承的拆卸，其拆卸步骤包括：
1)拆卸准备：将两转子加长轴(1)分别固定在电机转子(6)两端，并用第一支撑(2)和第二支撑(3)固定，拆下第一电磁轴承保护轴承(17)；
2)端盖内外侧配平：将电磁轴承组合工装的配平工具(10)安装在电机端盖(9)上的水平顶丝孔(13)上，按照安装步骤2)中所记录的配平砝码(11)的数量及调节砝码(12)的位置，使电机端盖(9)内侧、外侧重量相当，若无相关数据记录，可根据电磁轴承定子(8)重量进行估算和预配平，并在拆卸过程中根据电磁轴承定子(8)的姿态进行调整；
3)电磁轴承精确拆卸：利用电磁轴承组合工装的引导工具(16)的引导和限位作用，沿电机轴向将电磁轴承定子(8)与电磁轴承转子(15)分离，并确保电磁轴承定子(8)与电磁轴承转子(15)分离过程中，不会发生刮擦或磕碰；
4)端盖的完全拆卸：如需要将电机端盖(9)完整拆卸出来，则需要采用调整第三支撑(4)和第一支撑(2)交替支撑加长轴的方法，使电机端盖(9)整体移出转子加长轴(1)；
5)重复拆卸另一端：由于实际工程需求不同，有时仅需要调整一侧电磁轴承，不需要将两侧的电磁轴承都完全拆卸下来，如另一端电机端盖(18)也有拆卸需求，可先将第二电磁轴承保护轴承(19)拆下来，再重复拆卸步骤2)到步骤4)将另一端的电机端盖(18)拆卸下来。
2.一种使用如权利要求1所述的用于电磁轴承安装方法的组合工装，其特征是：由配平工具(10)和引导工具(16)组合使用而成，配平工具(10)是由配平杠杆(20)、配平砝码(11)和调节砝码(12)组合而成的，两配平杠杆(20)水平排列分别固定在电机端盖(9)两水平顶丝孔(13)上，多个配平砝码(11)分别套装在两配平杠杆(20)上，依次从靠近电机端盖(9)侧向外排列安装，调节砝码(12)配装在配平杠杆(20)外侧的调节螺纹(21)上；两个引导工具(16)水平排列分别固定在机座(7)两水平连接孔上，配平杠杆(20)是由金属圆钢加工制成，配平杠杆(20)两侧均带有螺纹，配平杠杆(20)上较短的安装螺纹用于安装固定，配平杠杆(20)上较长的调节螺纹(21)配装调整砝码(12)，配平砝码(11)是由厚金属材料加工制成，配平砝码(11)内孔为通孔，调节砝码(12)由金属材料加工制成，调节砝码(12)外缘为六角面，调节砝码(12)内孔为螺孔，引导工具(16)是由金属圆钢加工制作的光滑导杆，引导工具(16)一端加工有螺纹用于固定在机座(7)上，引导工具(16)另一端加工有六角面，便于引导工具(16)的拆装，引导工具(16)的六角面和引导区(23)连接处为锥面区(22)。
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| EP3018803A1 (en) * | 2014-11-06 | 2016-05-11 | Oü, Goliath Wind | Placement and replacement system and method for placing and replacing the electrical components of electromagnetic rotary machine |
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