CN115203837A - 一种电机尺寸链的优化设计计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电机尺寸链的优化设计计算方法，步骤包括：1)对轴承I(3)、轴承挡圈(11)、轴承II(12)与电机的转子进行装配，形成电机转子，并获取电机转子轴向相关尺寸；2)对定子装配、前端盖(4)、后端盖(13)进行装配，形成电机定子，并获取电机定子轴向相关尺寸；3)安装调整垫圈(2)，并计算电机实际需求轴向间隙△X4和定、转子的轴向中心位置实际偏差△X3；4)根据电机实际需求轴向间隙△X4和定、转子的轴向中心位置偏差△X3，对步骤5)得到的电机定子、转子的位置进行调整。本发明通过精细化设计，提升了电机功率密度、电机性能参数一致性、电机指标在临界时的符合率。

Description

一种电机尺寸链的优化设计计算方法

技术领域

本发明涉及电机设计领域，具体是一种电机尺寸链的优化设计计算方法。

背景技术

需要有轴向间隙的电机，通常是通过尺寸链计算，确定了理论轴向间隙，但未考虑根据电机实际所需轴向间隙要求。

电机在装配时，用轴向调整垫圈调整后的轴向间隙，与电机理论设计轴向间隙会产生偏差，所以造成定、转子的轴向中心位置发生与理论计算值得偏差。

这种偏差会使电机转速、电流等参数与设计值出现偏差，进而降低电机的体积利用率和功率密度，特别是在电机临界指标需求时，影响明显。

发明内容

本发明的目的是提供一种电机尺寸链的优化设计计算方法，包括以下步骤：

1)对电机轴、电枢铁芯及绕组、换向器组件进行电加工装配，形成电机的转子装配。

步骤1)中，电加工装配后，还对电机轴、电枢铁芯及绕组、换向器组件进行了真空浸漆。

2)对轴承I、轴承挡圈、轴承II与电机的转子进行装配，形成电机转子，并获取电机转子轴向相关尺寸。

所述电机转子轴向相关尺寸包括前端盖止口到其轴承室底部尺寸A、内置有磁路圈的机壳的尺寸B、后端盖止口到其轴承室底部尺寸C、内置有磁路圈的机壳左侧端面到其左侧主极螺孔尺寸D、内置有磁路圈的机壳两主极螺孔之间尺寸E。

3)对内置有磁路圈的机壳、磁钢、主极极靴进行装配，形成定子装配。

4)对定子装配、前端盖、后端盖进行装配，形成电机定子，并获取电机定子轴向相关尺寸。

电机定子轴向相关尺寸包括电机轴两轴承档尺寸a、轴承I厚度尺寸b、轴承挡圈厚度尺寸c、轴承II厚度尺寸d、电枢铁芯及绕组的电枢铁芯部分长度e、调整垫圈厚度尺寸h、电机轴左侧轴承档与电枢铁芯及绕组左侧之间尺寸i。

5)将步骤2)得到的电机转子、步骤4)得到的电机定子装配在一起，并计算电机理论轴向间隙△X2和定子、转子轴向中心位置理论偏差△X1。

6)安装调整垫圈，并计算电机实际需求轴向间隙△X4和定、转子的轴向中心位置实际偏差△X3。

定、转子轴向中心位置理论偏差△X1如下所示：

ΔX1＝(C+B-D-E/)-(d+c+f+e-g/) (1)

式中，B表示内置有磁路圈的机壳的尺寸。C表示后端盖止口到其轴承室底部尺寸。D表示内置有磁路圈的机壳左侧端面到其左侧主极螺孔尺寸。E表示内置有磁路圈的机壳两主极螺孔之间尺寸。c表示轴承挡圈厚度尺寸。d表示轴承II厚度尺寸。e表示电枢铁芯及绕组的电枢铁芯部分长度。f表示电机轴右侧轴承档与电枢铁芯及绕组的电枢铁芯左侧之间长度尺寸。g表示电枢铁芯及绕组的电枢铁芯部分长度。

电机理论轴向间隙△X2如下所示：

ΔX2＝(A+B+C)-(a+b+c+d) (2)

式中，A表示前端盖止口到其轴承室底部尺寸。B表示内置有磁路圈的机壳的尺寸。C表示后端盖止口到其轴承室底部尺寸。a表示电机轴两轴承档尺寸。b表示轴承I厚度尺寸。c表示轴承挡圈厚度尺寸。d表示轴承II厚度尺寸。

7)根据电机实际需求轴向间隙△X4和定、转子的轴向中心位置偏差△X3，对步骤)得到的电机定子、转子的位置进行调整。

所述定、转子的轴向中心位置实际偏差△X3如下所示：

ΔX3＝(A+B+C-A-D-E/)-(a+b+c+d+h+ΔX4-ΔX4-h-b-i-g/) (3)

式中，A表示前端盖止口到其轴承室底部尺寸。B表示内置有磁路圈的机壳的尺寸。C表示后端盖止口到其轴承室底部尺寸。D表示内置有磁路圈的机壳左侧端面到其左侧主极螺孔尺寸。E表示内置有磁路圈的机壳两主极螺孔之间尺寸。a表示电机轴两轴承档尺寸。b表示轴承I厚度尺寸。c表示轴承挡圈厚度尺寸。d表示轴承II厚度尺寸。g表示电枢铁芯及绕组的电枢铁芯部分长度。h表示调整垫圈厚度尺寸。i表示电机轴左侧轴承档与电枢铁芯及绕组左侧之间尺寸。ΔX4表示电机实际需求轴向间隙。

电机实际需求轴向间隙△X4如下所示：

ΔX4＝(A+B+C)-(a+b+c+d+h) (4)

式中，A表示前端盖止口到其轴承室底部尺寸。B表示内置有磁路圈的机壳的尺寸。C表示后端盖止口到其轴承室底部尺寸。a表示电机轴两轴承档尺寸。b表示轴承I厚度尺寸。c表示轴承挡圈厚度尺寸。d表示轴承II厚度尺寸。h表示调整垫圈厚度尺寸。

8)步骤7)中，对电机定子、转子的位置进行调整后，装配后盖。

本发明的技术效果是毋庸置疑的，本发明具有以下有益效果：

1)不会增加成本；

2)通过精细化设计，提升电机功率密度；

3)提升电机性能参数一致性；

4)提高电机指标在临界时的符合率。

5)本发明考虑了调整垫圈对电机尺寸链计算的影响，对需要有轴向间隙的电机，通过调节所述的调整垫圈，得到电机实际所需求的轴向间隙△X4，能够进一步准确确定、转子的轴向中心位置偏差△X3。

附图说明

图1为电机结构示意图；

图中：1电机轴，2调整垫圈，3轴承I，4前端盖，5内置有磁路圈的机壳，6电枢铁芯及绕组，7磁钢，8主极极靴，9换向器组件，10后盖，11轴承挡圈，12轴承II，13后端盖。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

实施例1：

参见图1，一种电机尺寸链的优化设计计算方法，包括以下步骤：

1)对电机轴1、电枢铁芯及绕组6、换向器组件9进行电加工装配，形成电机的转子装配。

步骤1中，电加工装配后，还对电机轴1、电枢铁芯及绕组6、换向器组件9进行了真空浸漆。

2)对轴承I3、轴承挡圈11、轴承II12与电机的转子进行装配，形成电机转子，并获取电机转子轴向相关尺寸。

所述电机转子轴向相关尺寸包括前端盖4止口到其轴承室底部尺寸A、内置有磁路圈的机壳5的尺寸B、后端盖13止口到其轴承室底部尺寸C、内置有磁路圈的机壳5左侧端面到其左侧主极螺孔尺寸D、内置有磁路圈的机壳5两主极螺孔之间尺寸E。

3)对内置有磁路圈的机壳5、磁钢7、主极极靴8进行装配，形成定子装配。

4)对定子装配、前端盖4、后端盖13进行装配，形成电机定子，并获取电机定子轴向相关尺寸。

电机定子轴向相关尺寸包括电机轴1两轴承档尺寸a、轴承I3厚度尺寸b、轴承挡圈11厚度尺寸c、轴承II12厚度尺寸d、电枢铁芯及绕组6的电枢铁芯部分长度e、电机轴1右侧轴承档与电枢铁芯及绕组6的电枢铁芯左侧之间长度尺寸f、电枢铁芯及绕组6的电枢铁芯部分长度g、调整垫圈2厚度尺寸h、电机轴1左侧轴承档与电枢铁芯及绕组6左侧之间尺寸i。

5)将步骤2得到的电机转子、步骤4得到的电机定子装配在一起，并计算电机理论轴向间隙△X2和定子、转子轴向中心位置理论偏差△X1。

6)安装调整垫圈2，并计算电机实际需求轴向间隙△X4和定、转子的轴向中心位置实际偏差△X3。

定、转子轴向中心位置理论偏差△X1如下所示：

ΔX1＝C+B-D-E/2-d+c+f+e-g/2 (1)

式中，B表示内置有磁路圈的机壳5的尺寸。C表示后端盖13止口到其轴承室底部尺寸。D表示内置有磁路圈的机壳5左侧端面到其左侧主极螺孔尺寸。E表示内置有磁路圈的机壳5两主极螺孔之间尺寸。c表示轴承挡圈11厚度尺寸。d表示轴承II12厚度尺寸。e表示电枢铁芯及绕组6的电枢铁芯部分长度。f表示电机轴1右侧轴承档与电枢铁芯及绕组6的电枢铁芯左侧之间长度尺寸。g表示电枢铁芯及绕组6的电枢铁芯部分长度。

电机理论轴向间隙△X2如下所示：

ΔX2＝A+B+C-a+b+c+d (2)

式中，A表示前端盖4止口到其轴承室底部尺寸。B表示内置有磁路圈的机壳5的尺寸。C表示后端盖13止口到其轴承室底部尺寸。a表示电机轴1两轴承档尺寸。b表示轴承I3厚度尺寸。c表示轴承挡圈11厚度尺寸。d表示轴承II12厚度尺寸。

7)根据电机实际需求轴向间隙△X4和定、转子的轴向中心位置偏差△X3，对步骤5得到的电机定子、转子的位置进行调整。

所述定、转子的轴向中心位置实际偏差△X3如下所示：

ΔX3＝A+B+C-A-D-E/2-a+b+c+d+h+ΔX4-ΔX4-h-b-i-g/2 (3)

式中，A表示前端盖4止口到其轴承室底部尺寸。B表示内置有磁路圈的机壳5的尺寸。C表示后端盖13止口到其轴承室底部尺寸。D表示内置有磁路圈的机壳5左侧端面到其左侧主极螺孔尺寸。E表示内置有磁路圈的机壳5两主极螺孔之间尺寸。a表示电机轴1两轴承档尺寸。b表示轴承I3厚度尺寸。c表示轴承挡圈11厚度尺寸。d表示轴承II12厚度尺寸。g表示电枢铁芯及绕组6的电枢铁芯部分长度。h表示调整垫圈2厚度尺寸。i表示电机轴1左侧轴承档与电枢铁芯及绕组6左侧之间尺寸。ΔX4表示电机实际需求轴向间隙。电机实际需求轴向间隙△X4如下所示：

ΔX4＝A+B+C-a+b+c+d+h (4)

式中，A表示前端盖4止口到其轴承室底部尺寸。B表示内置有磁路圈的机壳5的尺寸。C表示后端盖13止口到其轴承室底部尺寸。a表示电机轴1两轴承档尺寸。b表示轴承I3厚度尺寸。c表示轴承挡圈11厚度尺寸。d表示轴承II12厚度尺寸。h表示调整垫圈2厚度尺寸。

8)对步骤5)得到的电机定子、转子的位置进行调整后，装配后盖10。

实施例2：

参见图1，一种电机尺寸链的优化设计计算方法，主要内容包括：

所述电机轴1机加工后，与电枢铁芯及绕组6、换向器组件9经过电加工装配、真空浸漆，形成电机的电枢或转子。

所述的轴承I3、轴承挡圈12、轴承II13经机械加工后与上述的电枢或转子一起形成装配。形成电机的电枢或转子的轴向各相关尺寸。

所述的磁路圈机壳5、磁钢7、主极极靴8经机械加工后装配形成定子装配。

所述的前端盖4、后端盖13经机械加工后，与上述的定子装配一起形成电机定子轴向的各相关尺寸。

上述电枢或转子、定子装配在一起后，通过设计计算其各相关尺寸，得到电机理论轴向间隙△X2、定、转子轴向中心位置偏差△X1。

所述的调整垫圈2，通过调节使用，在电机理论轴向间隙△X2的基础上，过计算，得到实际所需求的轴向间隙△X4和定、转子的轴向中心位置偏差△X3。

通常的尺寸链计算，未考虑调整垫圈2对电机尺寸链计算的影响：

ΔX1＝(C+B-D-E/2)-(d+c+f+e-g/2)

ΔX2＝(A+B+C)-(a+b+c+d)

ΔX3＝(A+B+C-A-D-E/2)-(a+b+c+d+h+ΔX4-ΔX4-h-b-i-g/2)

ΔX4＝(A+B+C)-(a+b+c+d+h)

本发明考虑了调整垫圈2对电机尺寸链计算的影响，对需要有轴向间隙的电机，通过调节所述的调整垫圈2，得到电机实际所需求的轴向间隙△X4，能够进一步准确确定、转子的轴向中心位置偏差△X3。

Claims (9)

1.一种电机尺寸链的优化设计计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)对电机轴(1)、所述电枢铁芯及绕组(6)、换向器组件(9)进行电加工装配，形成电机的转子装配。

2)对轴承I(3)、轴承挡圈(11)、轴承II(12)与电机的转子进行装配，形成电机转子，并获取电机转子轴向相关尺寸。

3)对内置有磁路圈的机壳(5)、磁钢(7)、主极极靴(8)进行装配，形成定子装配；

4)对定子装配、前端盖(4)、后端盖(13)进行装配，形成电机定子，并获取电机定子轴向相关尺寸；

5)将步骤2)得到的电机转子、步骤4)得到的电机定子装配在一起，并计算电机理论轴向间隙△X2和定子、转子轴向中心位置理论偏差△X1；

6)安装调整垫圈(2)，并计算电机实际需求轴向间隙△X4和定、转子的轴向中心位置实际偏差△X3；

7)根据电机实际需求轴向间隙△X4和定、转子的轴向中心位置偏差△X3，对步骤5)得到的电机定子、转子的位置进行调整。

2.根据权利要求1所述的一种电机尺寸链的优化设计计算方法，其特征在于：步骤1)中，电加工装配后，还对电机轴(1)、电枢铁芯及绕组(6)、换向器组件(9)进行了真空浸漆。

3.根据权利要求1所述的一种电机尺寸链的优化设计计算方法，其特征在于：所述电机转子轴向相关尺寸包括前端盖(4)止口到其轴承室底部尺寸A、内置有磁路圈的机壳(5)的尺寸B、后端盖(13)止口到其轴承室底部尺寸C、内置有磁路圈的机壳(5)左侧端面到其左侧主极螺孔尺寸D、内置有磁路圈的机壳(5)两主极螺孔之间尺寸E。

4.根据权利要求1所述的一种电机尺寸链的优化设计计算方法，其特征在于：电机定子轴向相关尺寸包括电机轴(1)两轴承档尺寸a、轴承I(3)厚度尺寸b、轴承挡圈(11)厚度尺寸c、轴承II(12)厚度尺寸d、电枢铁芯及绕组(6)的电枢铁芯部分长度e、调整垫圈(2)厚度尺寸h、电机轴(1)左侧轴承档与电枢铁芯及绕组(6)左侧之间尺寸i。

5.根据权利要求1所述的一种电机尺寸链的优化设计计算方法，其特征在于，定、转子轴向中心位置理论偏差△X1如下所示：

ΔX1＝(C+B-D-E/2)-(d+c+f+e-g/2) (1)

式中，B表示内置有磁路圈的机壳(5)的尺寸；C表示后端盖(13)止口到其轴承室底部尺寸；D表示内置有磁路圈的机壳(5)左侧端面到其左侧主极螺孔尺寸；E表示内置有磁路圈的机壳(5)两主极螺孔之间尺寸；c表示轴承挡圈(11)厚度尺寸；d表示轴承II(12)厚度尺寸；e表示电枢铁芯及绕组(6)的电枢铁芯部分长度；f表示电机轴(1)右侧轴承档与电枢铁芯及绕组(6)的电枢铁芯左侧之间长度尺寸f；g表示电枢铁芯及绕组(6)的电枢铁芯部分长度。

6.根据权利要求1所述的一种电机尺寸链的优化设计计算方法，其特征在于，电机理论轴向间隙△X2如下所示：

ΔX2＝(A+B+C)-(a+b+c+d) (2)

式中，A表示前端盖(4)止口到其轴承室底部尺寸；B表示内置有磁路圈的机壳(5)的尺寸；C表示后端盖(13)止口到其轴承室底部尺寸；a表示电机轴(1)两轴承档尺寸；b表示轴承I(3)厚度尺寸；c表示轴承挡圈(11)厚度尺寸；d表示轴承II(12)厚度尺寸。

7.根据权利要求1所述的一种电机尺寸链的优化设计计算方法，其特征在于，所述定、转子的轴向中心位置实际偏差△X3如下所示：ΔX3＝(A+B+C-A-D-E/2)-(a+b+c+d+h+ΔX4-ΔX4-h-b-i-g/2) (3)式中，A表示前端盖(4)止口到其轴承室底部尺寸；B表示内置有磁路圈的机壳(5)的尺寸；C表示后端盖(13)止口到其轴承室底部尺寸；D表示内置有磁路圈的机壳(5)左侧端面到其左侧主极螺孔尺寸；E表示内置有磁路圈的机壳(5)两主极螺孔之间尺寸；a表示电机轴(1)两轴承档尺寸；b表示轴承I(3)厚度尺寸；c表示轴承挡圈(11)厚度尺寸；d表示轴承II(12)厚度尺寸；g表示电枢铁芯及绕组(6)的电枢铁芯部分长度；h表示调整垫圈(2)厚度尺寸；i表示电机轴(1)左侧轴承档与电枢铁芯及绕组(6)左侧之间尺寸；ΔX4表示电机实际需求轴向间隙。

8.根据权利要求1所述的一种电机尺寸链的优化设计计算方法，其特征在于，电机实际需求轴向间隙△X4如下所示：

ΔX4＝(A+B+C)-(a+b+c+d+h) (4)

式中，A表示前端盖(4)止口到其轴承室底部尺寸；B表示内置有磁路圈的机壳(5)的尺寸；C表示后端盖(13)止口到其轴承室底部尺寸；a表示电机轴(1)两轴承档尺寸；b表示轴承I(3)厚度尺寸；c表示轴承挡圈(11)厚度尺寸；d表示轴承II(12)厚度尺寸；h表示调整垫圈(2)厚度尺寸。

9.根据权利要求1所述的一种电机尺寸链的优化设计计算方法，其特征在于，步骤7)中，对电机定子、转子的位置进行调整后，装配后盖(10)。

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