CN114123678B - 用于分装式力矩电机的高可靠性通用装配测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于分装式力矩电机的高可靠性通用装配测试装置及方法，主要解决现有分装式力矩电机存在装配复杂以及装配可靠性低的问题。该装置包括机座、底座、转轴、轴套、力矩头、轴承组件和定子过渡座；机座内部设置有沿轴向贯通的轴承孔；底座设置在机座下方；转轴通过轴承组件设置在机座的轴承孔内，转轴的前端延伸至机座前端面外侧，并套装有轴套，后端延伸至机座后端面外侧，并设置有力矩头；转轴延伸至机座前端面外侧的轴向长度与转子的轴向长度相匹配，使得转子能够在定子的磁场外开始安装；定子过渡座设置在机座前端面上，且与机座固连；定子设置在定子过渡座上；转子套装在轴套上，并旋进定子内孔内。

Description

用于分装式力矩电机的高可靠性通用装配测试装置及方法

技术领域

本发明属于电机装配及测试领域，具体涉及一种用于分装式力矩电机的高可靠性通用装配测试装置及方法。

背景技术

直流力矩电机是一种由伺服电机和驱动电机相结合而形成的电机，它可以无需设置齿轮等减速机构直接驱动负载，并可以通过输入的控制电压信号直接调节负载的转速。在位置控制方式的伺服系统中，直流力矩电机可以长期工作在堵转状态，而在速度控制方式的伺服系统中，又可以工作在低速状态，且输出较大的转矩。

为了在一定的电枢体积和电枢电压下能产生较大的转矩和较低的转速，直流力矩电机通常做成扁平式结构，其总体结构型式有分装式和组装式两种。组装式与一般直流伺服电机相似，需加机壳、端盖、轴承等部件构成独立的整体。分装式结构包括定子﹑转子和电刷架三大组件，转子直接套在负载轴上，将输入的电压(或电流)信号转换成相应的输出转矩，驱动伺服系统运动。

由于分装式电机的定子和转子是分体结构，需分别进行安装，但是由于定子与转子自身都是磁性材料，具有很大磁性，如果安装时位置稍有偏差，转子将会被牢牢地吸附在定子上，由于磁力很大，吸附瞬间的冲击力较大，容易导致定子表面的磁钢破损，使得电机性能不稳定。因此，现有人工手持的安装方式存在以下问题：1)直流力矩电机定、转子径向磁拉力过大，装配复杂；2)装配时无法保证定子、转子同轴度和轴向尺寸相对位置关系，导致电机运转不平稳产生振动、噪声，从而影响电机性能指标；3)安装精密轴承时无法保证轴承精度，使得电机同轴度不满足要求，导致装配可靠性较低。

发明内容

为解决现有分装式直流力矩电机存在装配复杂以及装配可靠性低的问题，本发明提供了一种用于分装式力矩电机的高可靠性通用装配测试装置及方法。

为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：

一种用于分装式力矩电机的高可靠性通用装配测试装置，所述分装式力矩电机包括定子、转子和电刷架；该高可靠性通用装配测试装置包括机座、底座、转轴、轴套、力矩头、轴承组件和定子过渡座；所述机座为圆柱状结构，其内部设置有沿轴向贯通的轴承孔；所述底座设置在机座下方，用于对机座进行支撑；所述转轴通过轴承组件设置在机座的轴承孔内，所述转轴的前端延伸至机座前端面外侧，并套装有轴套，后端延伸至机座后端面外侧，并设置有力矩头；所述转轴延伸至机座前端面外侧的轴向长度与转子的轴向长度相匹配，使得转子能够在定子的磁场外开始安装；所述定子过渡座设置在机座前端面上，且与机座固连；所述定子设置在定子过渡座上，通过更换不同尺寸的定子过渡座适用于不同尺寸的定子；所述转子套装在轴套上，并旋进定子内孔内，通过更换不同尺寸的轴套适用于不同尺寸的转子。

进一步地，所述轴套与转轴为间隙配合，配合间隙为0.01mm～0.02mm。

进一步地，所述力矩头的外侧设置有四个90°分布的测试孔。

进一步地，所述定子过渡座的后端面设置有环形安装凸台，所述机座的前端面设置有环形安装卡槽，所述环形安装凸台嵌套在环形安装卡槽内，使得定子过渡座和机座同心配合安装。

进一步地，所述轴承组件包括设置在转轴前端的第一轴承和设置在转轴后端的第二轴承，所述第一轴承通过设置在转轴上的轴肩以及设置在机座轴承孔中的台阶限位，所述第二轴承通过设置在转轴上的轴肩以及设置在机座轴承孔中的轴承挡圈限位。

进一步地，所述第一轴承和第二轴承为深沟球轴承。

进一步地，所述轴套的后端面设置有限位台阶，用于与设置在转轴上的轴肩相配合，实现轴套的轴向定位。

进一步地，所述力矩头通过键与转轴配合安装。

同时，本发明还提供一种用于分装式力矩电机的高可靠性通用装配测试方法，包括以下步骤：

步骤一、根据待装配的定子和转子，选取与定子尺寸相匹配的定子过渡座，选取与转子尺寸相匹配的轴套；

步骤二、将选取的定子过渡座套装在转轴上，并将其与机座固定连接，将转子套装在轴套上；

步骤三、将装有转子的轴套套装在转轴上，利用自吸原理，使转子和轴套沿着转轴缓慢进入定子磁场区域，直至转子和轴套安装到位；

步骤四、将电刷架安装在定子上，完成分装式力矩电机的装配；

步骤五、将力矩杆的一端插入力矩头，另一端搭载在电子称上进行数据读取，从而完成电机性能的测试。

本发明与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明装配测试装置及方法省去传统的人工手持转子装拆过程，只需将定子固连定子过渡座上，然后定子过渡座套入转轴，并充分利用其自吸原理，使转子沿着预定的轨道缓慢进入定子磁场区域，从而避免吸偏，防止了定子和转子之间的刮蹭，保证电机性能。

2.本发明装配测试装置中的定子过渡座和轴套可设置有多个规格，进而可满足不同规格的定子和转子，通用性较好。

3.本发明装配测试装置由于设置有4个90°通孔的力矩头，省去分度头即可完成电机的各项性能指标测试，实现多名操作人员同步进行测试，大大提高工作效率。

4.本发明装配测试装置通过各组件的刚性连接和机加保证零件尺寸精度，大大提高了系统的同轴度，即使经常反复拆装电机，也不会对电机定子、转子之间气隙的均匀性及相对尺寸造成影响，最终保证电机性能指标的高可靠性。

5.本发明装配及测试装置可长期进行分装式电机的装配及测试，省去周期性更换系统零组件和轴承的费用，降低了工装成本。

附图说明

图1为本发明高可靠性通用装配测试装置的结构示意图；

图2为本发明高可靠性通用装配测试装置的剖面图；

图3为本发明高可靠性通用装配测试装置中定子过渡座的结构示意图；

图4为本发明高可靠性通用装配测试装置中轴套的结构示意图。

附图标记：1-定子，2-转子，3-机座，4-底座，5-转轴，6-轴套，7-力矩头，8-轴承组件，9-定子过渡座，10-测试孔，11-环形安装凸台，12-环形安装卡槽，13-轴承挡圈，14-限位台阶，15-力矩杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用来解释本发明的技术原理，目的并不是用来限制本发明的保护范围。

分装式力矩电机的安装空间紧凑，其能够最大限度地减小安装尺寸缩短传动链，提高控制系统控制精度和刚度。分装式力矩电机由定子、转子及电刷架三大件组成。基于现有分装式力矩电机的装配及测试要求，本发明提供一种高可靠性通用装配测试装置及方法，该装配测试装置利用定子、转子自吸原理，使转子沿着预定的轨道缓慢进入定子磁场区域，从而避免转子吸偏，实现覆盖Φ49mm～Φ170mm不同机座号力矩电机的装配及测试。

如图1至图4所示，本发明提供的用于分装式力矩电机的高可靠性通用装配测试装置包括机座3、底座4、转轴5、轴套6、力矩头7、轴承组件8和定子过渡座9；机座3为圆柱状结构，其内部设置有沿轴向贯通的轴承孔；底座4设置在机座3下方，用于对机座3进行支撑；转轴5通过轴承组件8设置在机座3的轴承孔内，转轴5的前端延伸至机座3前端面外侧，并套装有轴套6，后端延伸至机座3后端面外侧，并设置有力矩头7，具体的，轴套6的后端面可设置有限位台阶14，用于与设置在转轴5上的轴肩相配合，实现轴套6的轴向安装定位。转轴5延伸至机座3前端面外侧的轴向长度与转子2的轴向长度相匹配，使得转子2能够在定子1的磁场外开始安装；定子过渡座9设置在机座3前端端面上，且与机座3固连；定子1设置在定子过渡座9上，通过更换不同尺寸的定子过渡座9适用于不同尺寸的定子1；转子2套装在轴套6上，并旋进定子1内孔内，通过更换不同尺寸的轴套6适用于不同尺寸的转子2。

在本发明实施例中，可在力矩头7的外侧设置有四个90°分布的测试孔10，无需采用分度头即可完成分装式力矩电机的各项性能指标测试，实现多名操作人员同步进行测试，大大提高工作效率。力矩头7可通过键配合安装到转轴5上，完成分装式力矩电机的跑合及测试。

为满足不同尺寸定子过渡座9的安装要求，可在定子过渡座9的后端面设置有环形安装凸台11，机座3的前端面设置多个有环形安装卡槽12，环形安装凸台11嵌套在环形安装卡槽12内，从而满足不同尺寸定子过渡座9和机座3同心安装和配合。

在本发明实施例中，轴承组件8包括设置在转轴5前端的第一轴承和设置在转轴5后端的第二轴承，第一轴承通过设置在转轴5上的轴肩以及设置在机座3的内孔中的台阶限位，第二轴承通过设置在转轴5上的轴肩以及设置在机座3的内孔中的轴承挡圈13限位。第一轴承和第二轴承具体可采用深沟球轴承。

本发明还提供了一种用于分装式力矩电机的高可靠性通用装配测试方法，包括以下步骤：

步骤一、根据待装配的定子1和转子2，选取与定子1尺寸相匹配的定子过渡座9，选取与转子2尺寸相匹配的轴套6；

步骤二、将选取的定子过渡座9套装在转轴5上，并将其与机座3固定连接，将转子2套装在轴套6上；

步骤三、将装有转子2的轴套6套装在转轴5上，利用自吸原理，使转子2和轴套6沿着转轴5缓慢进入定子1磁场区域，直至转子2和轴套6完全安装到位；

步骤四、将电刷架安装在定子1上，完成分装式力矩电机的装配；

步骤五、将力矩杆15的一端插入力矩头7，另一端搭在电子称上进行数据读取，完成电机性能的测试。力矩头7上4个90°分布的孔满足电机性能测试要求，替代手摇分度头减少测试时间，既省去分度头，又节约成本提高了工作效率。

本发明提供的高可靠性通用装配测试装置中，转轴5通过轴承与机座3装配在一起，然后用轴承挡圈13将轴承压紧；机座3和底座4通过螺钉固连在一起；定子过渡座9安装在机座3上，并通过卡槽和螺钉固定；定子1通过螺钉安装到定子过渡座9上；转子2通过轴套6固连，套入轴内并旋进定子1内孔，通过轴套6结构设计保证定子1、转子2轴向尺寸，通过轴承精度保证定定子1、转子2同轴度；通过轴套6和转轴5配合尺寸(间隙为0.01～0.02mm)，推动轴套6，完全靠定子1和转子2的磁吸力把转子2向里吸。由于电机定子1和转子2之间存在很大的磁吸力，可利用其自吸原理，使电机转子2沿着预定的轨道缓慢进入定子1磁场区域，从而避免吸偏。

为了保证轴套6在转轴5上平滑移动，设计时要使轴套6内孔与转轴5的外径采用适当的间隙配合(间隙为0.01mm～0.02mm)，保证转子2顺利装配且能够稳定安装在转轴5上。转轴5的伸出长度根据电机转子2的长度确定(当转子2悬入转轴5时，保证转子2还未进入定子1内腔即可)，使电机转子2能够在定子1的磁场外(初始位置)开始安装。轴套6的结构尺寸保证转子2悬入定子1内腔后，定子1、转子2的相对位置满足要求。通过轴承精度、轴承和转轴5的过盈配合保证定子1、转子2之间的同轴度，可以防止电机工作时电机转子2在离心力作用下吸偏，从而防止定子1和转子2之间的刮蹭，保证电机性能。

本发明高可靠性通用装配测试装置可覆盖机座3号Φ49mm～Φ170mm分装式电机装配及测试一体化的需求，保证了电机的原始设计特性，且具有安全、经济、方便和快捷的优点，并达到性能指标与总体试验数据一致性、提高装配、测试效率、节约成本、确保批生产电机交付周期的效果。

Claims (5)

1.一种用于分装式力矩电机的高可靠性通用装配测试装置，所述分装式力矩电机包括定子（1）、转子（2）和电刷架；

其特征在于：包括机座（3）、底座（4）、转轴（5）、轴套（6）、力矩头（7）、轴承组件（8）和定子过渡座（9）；

所述机座（3）为圆柱状结构，其内部设置有沿轴向贯通的轴承孔；

所述底座（4）设置在机座（3）下方，用于对机座（3）进行支撑；

所述转轴（5）通过轴承组件（8）设置在机座（3）的轴承孔内，所述转轴（5）的前端延伸至机座（3）前端面外侧，并套装有轴套（6），后端延伸至机座（3）后端面外侧，并设置有力矩头（7）；所述转轴（5）延伸至机座（3）前端面外侧的轴向长度与转子（2）的轴向长度相匹配，使得转子（2）能够在定子（1）的磁场外开始安装；所述轴套（6）与转轴（5）为间隙配合，配合间隙为0.01mm～0.02mm；所述力矩头（7）的外侧设置有四个90°分布的测试孔（10）；

所述定子过渡座（9）设置在机座（3）前端面上，且与机座（3）固连；所述定子过渡座（9）的后端面设置有环形安装凸台（11），所述机座（3）的前端面设置有环形安装卡槽（12），所述环形安装凸台（11）嵌套在环形安装卡槽（12）内，使得定子过渡座（9）和机座（3）同心配合安装；

所述轴承组件（8）包括设置在转轴（5）前端的第一轴承和设置在转轴（5）后端的第二轴承，所述第一轴承通过设置在转轴（5）上的轴肩以及设置在轴承孔中的台阶限位，所述第二轴承通过设置在转轴（5）上的轴肩以及设置在轴承孔中的轴承挡圈（13）限位；

所述定子（1）设置在定子过渡座（9）上，通过更换不同尺寸的定子过渡座（9）适用于不同尺寸的定子（1）；

所述转子（2）套装在轴套（6）上，并旋进定子（1）内孔内，通过更换不同尺寸的轴套（6）适用于不同尺寸的转子（2）。

2.根据权利要求1所述的用于分装式力矩电机的高可靠性通用装配测试装置，其特征在于：所述第一轴承和第二轴承为深沟球轴承。

3.根据权利要求2所述的用于分装式力矩电机的高可靠性通用装配测试装置，其特征在于：所述轴套（6）的后端面设置有限位台阶（14），用于与设置在转轴（5）上的轴肩相配合，实现轴套（6）的轴向定位。

4.根据权利要求3所述的用于分装式力矩电机的高可靠性通用装配测试装置，其特征在于：所述力矩头（7）通过键与转轴（5）配合安装。

5.一种用于分装式力矩电机的高可靠性通用装配测试方法，基于权利要求1-4任一所述的用于分装式力矩电机的高可靠性通用装配测试装置，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、根据待装配的定子和转子，选取与定子尺寸相匹配的定子过渡座，选取与转子尺寸相匹配的轴套；

步骤二、将选取的定子过渡座套装在转轴上，并将其与机座固定连接，将转子套装在轴套上；

步骤三、将装有转子的轴套套装在转轴上，利用自吸原理，使转子和轴套沿着转轴缓慢进入定子磁场区域，直至转子和轴套安装到位；

步骤四、将电刷架安装在定子上，完成分装式力矩电机的装配；

步骤五、将力矩杆的一端插入力矩头，另一端搭载在电子称上进行数据读取，完成分装式力矩电机的性能测试；

所述力矩头的外侧设置有四个90°分布的测试孔。

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