CN113890224A - 一种无壳电机的定子定位结构及其定子安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无壳套轴伺服电机的定子定位结构及其定子安装方法，定子的截面外轮廓呈正方形，环绕转轴的轴承孔均布有四个定位凸块，当将定子接触支撑面并将定子绕轴线转动时，定子端部各圆弧倒角的最大外接圆处与与其接触的相应的圆弧面构成预设的间隙配合。定子安装方法：先将定子的四个圆弧倒角与四个定位凸块错开；向着支撑面放置定子；旋转定子，定子端部各圆弧倒角与相应的定位凸块的圆弧面形成预设的间隙配合；将螺栓穿入固定孔将定子的一端固定在支撑面上。本发明能够快速将定子定位，并使得定子与电动设备的转轴同心，大大提升转子和定子之间的同轴度精度，安装工艺简单，安装效率高，大大降低了生产和维修成本。

Description

一种无壳电机的定子定位结构及其定子安装方法

技术领域

本发明涉及无壳电机，尤其是一种无壳套轴伺服电机的方形定子在安装时的定位结构及其定子安装方法。

背景技术

传统的电动机，一般包括设在转轴上的转子，套设在转子外周且与转子间隙配合的定子，前、后端盖，前、后轴承等。前、后端盖通过止口与定子机壳的前、后两端进行同轴度定位并通过螺栓连接，转轴两端通过前、后轴承支撑于前、后端盖上。传统电动机的这种结构，在用于驱动电动设备时，不仅占用较大的安装空间，还需要设置传动机构，例如皮带轮和皮带、或齿轮传动组件，不仅成本提高，而且传动的一致性和平稳性受到影响。

目前，市场上出现了一种直驱结构的无壳电机，如：申请号为201510016318.3的发明专利申请《一种无壳电机及其安装方法》，申请号为201320888478.3的实用新型专利《缝纫机直驱结构之无壳电机》。这种直驱结构的无壳电机，将转子与电动设备的转轴同轴设置(直接设置在电动设备的转轴上)，定子套设在转子的外周且与转子间隙配合，定子的一端通过(四根)螺栓固定在电动设备的壳体上。这就简化了电机的机械结构，省略了电机的定子机壳、端盖、轴承等部件，不仅缩小了电机整体的占用空间，还大大降低了成本，转子直接带动设备的转轴转动，提高了传动的一致性和平稳性。

然而，这种直驱结构的无壳电机却存在一个业内至今尚无法克服的技术缺陷：虽说用 (四根)螺栓能够将定子稳定可靠的固定在电动设备的壳体上，但是，这种螺栓固定的结构，转子和定子的同轴度误差较大。造成这种缺陷的原因，一是由于其定子的定位仅仅只是“通过螺栓固定在电动设备的壳体上”，而所述螺栓与定子的固定孔之间存在间隙(该间隙必须要有，否则螺栓无法穿过该定子)，二是螺栓与电动设备壳体上的螺孔之间也存在配合间隙(该间隙必须要有，否则螺栓无法旋入)，三是所述螺孔在加工过程中钻孔定位会有误差、螺孔与转轴的垂直度也会有误差，这就必然导致定子的定位安装有较大的偏移范围，针对具体的某一个产品来说，转子和定子之间的同轴度误差完全取决于装配者的经验和责任心，产品质量处于不稳定的随机状态。如果转子和定子之间的同轴度误差较大，转子和定子之间的间隙就不均匀，直接影响磁感应效率和转子运行的平稳度，严重的甚至会出现转子扫堂事故（转子在转动时其外周与定子内周碰触）。

为了提高无壳电机定子安装的同轴度，有人发明了“假转子定位法”(参见附图13及其F部放大图附图14)：专门制作一个用于定子安装定位的“假转子”⑤，该“假转子”⑤的外径大于真实转子的外径、小于定子

的内径，在安装定子前，先将“假转子”套在电动设备

的转轴

上，然后将定子套在“假转子”上，再将四根固定螺栓

穿过定子的固定孔，拧紧于壳体上的螺孔内，然后再把“假转子”⑤取出，完成定子的安装。由于“假转子”的外径大于真实转子的外径，这就在一定程度上减小了定子的偏移范围，提高了转子和定子之间的同轴度，产品质量稳定可控。但是，该技术方案仍然存在两方面的缺陷：

一是安装工艺复杂，安装效率较低。操作者需要先套装“假转子”，然后再拆除“假转子”，大大增加了生产成本；

二是不利于现场维修。在使用现场需要拆下或更换无壳电机时，维修人员如果没有相应尺寸的“假转子”，无壳电机就无法安装。即便有相应的“假转子”，在某种情况下也很繁琐，例如仅仅只是更换定子，也需要拆下转子，装上“假转子”，安装好定子后，还要再拆下“假转子”，再装上转子。

发明内容

本发明的目的是提供一种无壳套轴伺服电机的定子定位结构及其定子安装方法，能够快速将定子定位，并大大提升转子和定子之间的同轴度精度，安装工艺简单，安装效率高，大大降低了生产和维修成本。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种无壳电机的定子定位结构，所述无壳电机包括与电动设备之转轴同轴设置的转子，套设在转子外周且与转子间隙配合的定子，定子的截面外轮廓呈具有圆弧倒角的正方形，在电动设备之壳体上环绕所述转轴的轴承孔均布有四个定位凸块，各所述定位凸块的内侧面均为与所述轴承孔同轴的圆弧面，各所述圆弧面所在的內圆的直径，大于或等于各圆弧倒角的最大外接圆的直径，以使定子端部各圆弧倒角的最大外接圆处与与其对应的圆弧面构成预设的间隙配合，定子的四个圆弧倒角部均设有固定孔，螺栓穿过所述固定孔与设置在所述壳体上的螺孔螺接，以将定子的一端固定于所述壳体的支撑面上。

环绕所述轴承孔均布有四个支撑块，各所述支撑块之顶面组成所述支撑面，四个定位凸块位于相应的支撑块之顶面的外侧部。

四个定位凸块与相应的支撑块为一体结构。

各所述螺孔位于相应顶面的中部。

所述支撑块两外侧边相互垂直构成直角，所述定位凸块位于支撑块的直角处。

所述转子固定套装在电动设备之转轴上。

使用上述无壳电机的定子定位结构进行定子安装的方法，包括如下步骤：

步骤一：先将定子的待与支撑面固定的一端朝向支撑面，再将定子的四个圆弧倒角与四个定位凸块错开；

步骤二：向着支撑面放置定子，使定子一端接触支撑面；

步骤三：旋转定子，使定子端部各圆弧倒角的最大外接圆处与相应的定位凸块的圆弧面形成预设的间隙配合；

步骤四：将螺栓穿入所述固定孔，再将螺栓旋入所述的螺孔内，使定子的一端固定在支撑面上。

最后再将编码器组件和光栅及罩盖安装在定子的另一端。

与现有技术相比本发明的有益效果是：由于采用上述技术方案，在所述壳体上环绕所述转轴的轴承孔均布有四个定位凸块，各所述定位凸块的内侧面均为与所述轴承孔同轴的圆弧面，各所述圆弧面所在的內圆的直径大于或等于各圆弧倒角的最大外接圆的直径，以使定子端部各圆弧倒角的最大外接圆处与与其接触的相应的圆弧面构成预设的间隙配合，这种结构：

1、巧妙的利用了定子(定子冲片)原有的四个圆弧倒角与定位凸块圆弧面之间预设的间隙配合(即能满足定位和同心度要求的间隙配合)，在所述螺栓安装之前，不仅能够快速地将定子定位，方便操作者随后将螺栓穿过所述固定孔与设置在电动设备之壳体上的螺孔螺接，将定子的一端牢牢固定于所述壳体的支撑面上，而且这种定位能够满足定子与电动设备的转轴的同心度要求，大大提升转子和定子之间的同轴度精度，因为在机床上加工壳体上的轴承孔时，一并将圆弧面加工完成，这样轴承孔和圆弧面加工时的定位基准相同，它们的同轴度精度能够大大提高，使得定子和转子之间的同轴度大大提高；

2、安装工艺简单，安装效率高。操作者利用定子(定子冲片)原有的圆弧倒角，通过旋转，圆弧倒角能够很容易的进入定位凸块的圆弧面区域，安装快捷、方便、高效，还是因为圆弧倒角能够很容易的进入定位凸块的圆弧面区域，使得所述预设的间隙配合的间隙与定子内径和“假转子”外径之间的间隙相比，可以取值更小，进一步提升了转子和定子之间的同轴度精度，尤其是与现有技术的“假转子”相比，不需要先套装“假转子”，更不存在在安装好定子之后再拆除“假转子”，大大降低了生产成本、提高了装配效率和装配质量；

3、有利于现场维修，在使用现场更换无壳电机时，维修人员不需要相应尺寸的“假转子”，利用所述定位凸块便可方便快捷地定位并安装好定子，大大节约了维修成本、提高了效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中支撑面和定位凸块的第一种结构；

图3是图1中支撑面和定位凸块的第二种结构；

图4是图2的立体结构示意图；

图5是图4的A部放大视图；

图6是图3的立体结构示意图；

图7是图6的B部放大视图；

图8是第二种结构时定子的安装示意图；

图9是图8的立体结构示意图；

图10是图1的拆分结构示意图；

图11是定子的端面示意图；

图12是组成定子的定子冲片的结构示意图；

图13是现有的假转子定位的安装示意图；

图14是图13中F部的放大视图。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案更加清晰，以下结合附图1至12，对本发明进行详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明的保护范围。

本发明是一种无壳电机的定子定位结构，所述无壳电机包括与电动设备之转轴01同轴设置的转子1，套设在转子1外周且与转子1间隙配合的定子2，定子2的截面外轮廓呈具有四个相同圆弧倒角的正方形，在电动设备之壳体上环绕所述转轴01的轴承孔7(这里所说的轴承孔，是用来安装轴承以支撑所述转轴的，这里所说的轴承可以是滚动轴承，也可以是滑动轴承(轴套)，滚动轴承是分体式的，转动时其自身内外圈相对运动，滑动轴承是整体结构的，转轴转动时是转轴和轴套之间相对运动)均布有四个定位凸块4，各所述定位凸块4的内侧面均为与所述轴承孔7同轴的圆弧面5，在加工设置在壳体上的轴承孔7的同时一并将圆弧面5加工完成，即轴承孔7和圆弧面5的加工定位基准相同，以提高轴承孔7与圆弧面5的同轴度；各所述圆弧面5所在的內圆05的直径大于或等于各圆弧倒角的最大外接圆02的直径，以使定子2端部各圆弧倒角的最大外接圆处02-1与与其接触的相应的圆弧面5构成预设的间隙配合(即能满足定位和同心度要求的间隙配合)；定子2的四个圆弧倒角部均设有固定孔09，螺栓9穿过所述固定孔09与设置在所述壳体上的螺孔10螺接，以将定子2的一端固定于所述壳体的支撑面3上；这里需要说明的是，在所述螺栓9安装之前，先将定子2一端接触所述支撑面3，再将定子2绕轴线转动，使定子2端部各圆弧倒角的最大外接圆处02-1与相应的圆弧面5接触，定子2端部各圆弧倒角的最大外接圆处02-1与与其接触的相应的圆弧面5构成预设的间隙配合(即能满足定位和同心度要求的间隙配合)，最后再将螺栓9穿过所述固定孔09与设置在电动设备之壳体上的螺孔10螺接，以将定子2的一端固定锁紧于所述壳体的支撑面3上(这时的定位凸块4便不再承担定位作用)。这种间隙配合结构，不仅能够将定子快速定位以方便操作者随后将螺栓穿过所述固定孔与设置在电动设备之壳体上的螺孔螺接，利用螺栓将定子的一端牢牢固定锁紧于所述壳体的支撑面上，而且因为轴承孔和圆弧面加工时的定位基准相同，它们的同轴度精度能够大大提高，使得定子和转子之间的同轴度大大提高。

作为优选，在加工设置在壳体上的轴承孔7时，也一并将所述圆弧面5和支撑面3加工完成，即轴承孔7、圆弧面5和支撑面3具有相同的加工定位基准，四个所述定位凸块4位于所述支撑面3上。

所述预设的间隙配合是指：间隙配合的间隙，我们是根据定子的定位和同心度要求来预设的，以能满足定子的定位和同心度要求为准。通用伺服无壳电机2KW以内的定子内径一般为20～80毫米，定子和转子之间的间隙为0.3～1.0毫米，对于电动缝纫机的无壳电机来说，其定子内径一般为30～80毫米，定子和转子之间的间隙为0.5～1.0毫米，在这种情况下所述预设的间隙配合的间隙优选为：0.00～0.25毫米，定子和转子之间的间隙较小时，所述预设的间隙配合的间隙的取值可以小一些，定子和转子之间的间隙较大时，所述预设的间隙配合的间隙的取值可以大一些。

作为进一步的优选，环绕所述轴承孔7均布有四个支撑块11，各所述支撑块11之顶面组成所述支撑面3(即支撑面3由四个所述顶面组成，四个所述顶面在同一个平面内) ，四个定位凸块4位于相应的支撑块11之顶面的外侧部。作为更进一步的优选，四个定位凸块4与相应的支撑块11为一体结构；各所述螺孔10位于相应顶面的中部；所述支撑块11两外侧边相互垂直构成直角，所述定位凸块4位于支撑块11的直角处；所述转子1固定套装在电动设备之转轴上。

一种利用上述无壳电机的定子定位结构进行定子安装的方法，包括如下步骤：

步骤一：先将定子2的待与支撑面3固定的一端朝向支撑面3，再将定子2的四个圆弧倒角与四个定位凸块4错开；

步骤二：向着支撑面3放置定子2，使定子2一端接触支撑面3；

步骤三：旋转定子2，使定子2端部各圆弧倒角的最大外接圆处02-1与相应的定位凸块4的圆弧面5形成预设的间隙配合；

步骤四：将螺栓9穿入所述固定孔09，再将螺栓9旋入所述的螺孔10内，使定子2的一端固定在支撑面3上。步骤三中，旋转定子2时，尽量让圆弧倒角的最大外接圆处02-1位于圆弧面5的中间部位，以使固定孔09与螺孔10 对齐，即便没有对齐而有一定的错位，螺栓9在拧入时也能自动校正。

最后再将编码器组件和光栅及罩盖12安装在定子2的另一端。

上述各技术方案中，为了确保转子和定子之间的同轴度精度，优选在机床上加工壳体上的轴承孔7时，一并将圆弧面5加工完成，这样的有益效果是：轴承孔7和圆弧面5加工时的定位基准相同，它们的同轴度精度能够大大提高。上述各技术方案中，转子的安装仍是常规的方法，优选安装好定子后再安装转子，在此不再赘述。上述各技术方案中，所述电动设备可以是电动缝纫机(如本申请说明书附图1-10所示)，也可以是其它任何使用所述无壳电机的电动设备。

Claims (8)

1.一种无壳电机的定子定位结构，所述无壳电机包括与电动设备之转轴（01）同轴设置的转子（1），套设在转子（1）外周且与转子（1）间隙配合的定子（2），定子（2）的截面外轮廓呈具有圆弧倒角的正方形，其特征在于：在电动设备之壳体上环绕所述转轴（01）的轴承孔（7）均布有四个定位凸块（4），各所述定位凸块（4）的内侧面均为与所述轴承孔（7）同轴的圆弧面（5），各所述圆弧面（5）所在的內圆（05）的直径，大于或等于各圆弧倒角的最大外接圆（02）的直径，以使定子（2）端部各圆弧倒角的最大外接圆处（02-1）与与其对应的圆弧面（5）构成预设的间隙配合，定子（2）的四个圆弧倒角部均设有固定孔（09），螺栓（9）穿过所述固定孔（09）与设置在所述壳体上的螺孔（10）螺接，以将定子（2）的一端固定于所述壳体的支撑面（3）上。

2.根据权利要求1所述的无壳电机的定子定位结构，其特征在于：环绕所述轴承孔（7）均布有四个支撑块（11），各所述支撑块（11）之顶面组成所述支撑面（3），四个定位凸块（4）位于相应的支撑块（11）之顶面的外侧部。

3.根据权利要求2所述的无壳电机的定子定位结构，其特征在于：四个定位凸块（4）与相应的支撑块（11）为一体结构。

4.根据权利要求3所述的无壳电机的定子定位结构，其特征在于：各所述螺孔（10）位于相应顶面的中部。

5.根据权利要求4所述的无壳电机的定子定位结构，其特征在于：所述支撑块（11）两外侧边相互垂直构成直角，所述定位凸块（4）位于支撑块（11）的直角处。

6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的无壳电机之定子的定位结构，其特征在于：所述转子（1）固定套装在电动设备之转轴上。

7.使用权利要求1或2或3或4或5或6所述的无壳电机的定子定位结构进行定子安装的方法，其特征包括如下步骤：

步骤一：先将定子（2）的待与支撑面（3）固定的一端朝向支撑面（3），再将定子（2）的四个圆弧倒角与四个定位凸块（4）错开；

步骤二：向着支撑面（3）放置定子（2），使定子（2）一端接触支撑面（3）；

步骤三：旋转定子（2），使定子（2）端部各圆弧倒角的最大外接圆处（02-1）与相应的定位凸块（4）的圆弧面（5）形成预设的间隙配合；

步骤四：将螺栓（9）穿入所述固定孔（09），再将螺栓（9）旋入所述的螺孔（10）内，使定子（2）的一端固定在支撑面（3）上。

8.根据权利要求7所述的安装定子的方法，其特征在于：最后再将编码器组件和光栅及罩盖（12）安装在定子（2）的另一端。

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