CN115589115A - 一种电机转子铁芯装配定位工装及其装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明应用于电动车辆动力装置领域，具体为电机斜极转子铁芯装配定位工装。包括搭载转子转轴的压装底座和用于安装转子铁芯的定位板组件；其中，定位板组件沿自身轴线层叠设置为多个，定位板组件包括外定位板和转动设置于外定位板中心位置的内定位板；内定位板用于搭载转子铁芯，外定位板通过限位机构使多个外定位板相对转子转轴拥有相同的旋转角度；当内定位板搭载转子铁芯与外定位板配合旋转时，内定位板与外定位板的旋转角度相同于转子铁芯与转子转轴配合后的斜极角度。本发明通过外定位板和其上转动设置的内定位板，实现转子铁芯任意斜极角度的装配，并在分划线的参照下，实现快速且精确的调整转子铁芯与转子转轴之间的斜极角度。

Description

一种电机转子铁芯装配定位工装及其装配方法

技术领域

本发明应用于电动车辆动力装置领域，具体为电机斜极转子铁芯装配定位工装及其装配方法。

背景技术

新能源汽车电机已经成为当下电机领域非常热门的方向，在永磁电机设计过程中，降低电机齿槽转矩最有效的方法就是做定子斜槽或者转子斜极，这两种方式从原理上都是相同的。目前汽车电机更倾向于做转子斜极设计，是因为定子斜槽工艺上会复杂很多，斜槽会引起定子叠压工艺和下线工艺难度变大，而且定子斜槽振动噪声也会大一些，所以在新能源汽车领域更倾向于转子分段式斜极设计。

现有的斜极转子结构装配方法，针对批量产品主要通过伺服电机驱动的专用非标设备来控制每段斜极铁芯的角度。然而，专用非标设备投入成本较高，同时制作周期较长，无法满足电机紧张的交付周期。对于小批量生产方式，对于现有技术中的电机转子装配工装亦存在需要对铁芯进行额外加工，和只能装配固定斜极角度以及拆分困难的问题。

发明内容

本发明目的是：提供一种电机转子铁芯装配定位工装，以解决现有技术中存在的专用非标设备制作周期较长、使用成本高，以及电机转子装配工装需要对铁芯进行额外加工、只能装配固定斜极角度以及拆分困难的技术问题。

本发明的技术方案是：一种电机转子铁芯装配定位工装，包括搭载转子转轴的压装底座和用于安装转子铁芯的定位板组件；

其中，所述定位板组件沿自身轴线层叠设置为多个，所述定位板组件包括外定位板和转动设置于外定位板中心位置的内定位板；所述内定位板用于搭载转子铁芯，所述外定位板通过限位机构使多个外定位板相对转子转轴拥有相同的旋转角度；

当所述内定位板搭载转子铁芯与外定位板配合旋转时，所述内定位板与外定位板的旋转角度相同于转子铁芯与转子转轴配合后的斜极角度。

优选的，所述内定位板和外定位板之间通过锁紧机构将二者的旋转角度固定，所述内定位板和外定位板均设置为通过拼接机构拼接而成的可拆卸结构；

其中，所述拼接机构包括设置于内定位板上的第一拼接部和设置于外定位板上的第二拼接部。

优选的，所述内定位板包括拼接而成且弧长相同的第一内环和第二内环，所述第一拼接部包括第一连接轴和与其配合的第一连接孔；

其中，所述第一连接轴固定于第一内环与第二内环的拼接处，且所述第一连接轴的轴线方向与内定位板外圆在此处的切线方向相同，所述第一连接孔与第一连接轴的位置对应并配合设置于第二内环上；所述第一连接轴或第一连接孔一个采用铁磁性材料制成，另一个采用顺磁性材料或极性相反的铁磁性材料制成。

优选的，所述外定位板包括拼接而成且弧长相同的第一外环和第二外环，所述第二拼接部包括第二连接轴和与其配合的第二连接孔；

其中，所述第二连接轴固定于第一外环与第二外环的拼接处，且所述第二连接轴的轴线方向与外定位板外圆在此处的切线方向相同，所述第二连接孔与第二连接轴的位置对应并配合设置于第二外环上；所述第二连接轴或第二连接孔一个采用铁磁性材料制成，另一个采用顺磁性材料或极性相反的铁磁性材料制成。

优选的，所述锁紧机构包括沿径向贯穿外定位板设置的螺纹孔以及与螺纹孔螺纹配合的顶丝，所述顶丝处于锁紧工位时与内定位板外壁相抵，从而固定其旋转角度。

优选的，所述限位机构包括围绕外定位板的轴线沿竖直方向设置的通孔，以及贯穿多个外定位板的通孔设置的销轴。

优选的，所述内定位板中心位置开有与转子铁芯部分外形或全部外形相仿的固定槽用于搭载转子铁芯并供转子转轴贯穿。

优选的，所述内定位板和外定位板上表面沿圆周设置有带有刻度的分划线，用于指示外定位板与内定位板之间的旋转角度。

优选的，所述压装底座包括第一平面和第一平面中心位置开设的槽口，用以容纳转子转轴并对转子铁芯的装配起到定位作用。

一种电机转子铁芯装配方法，包括：

步骤一，首先根据装配要求准备N个定位板组件；其中，所述N≥2；并将其拆分，将需要装配的N个转子铁芯分别放入拆分状态下的固定槽中，然后将定位板组件拼接并使固定槽与转子铁芯配合；

步骤二，根据分划线对应的刻度值调整N个搭载有转子铁芯的内定位板与外定位板之间的旋转角度，使分别其对应每一级转子铁芯与转子转轴的斜极角度，随后使用锁紧机构将内定位板与外定位板的旋转角度锁定；

步骤三，将转子转轴沿轴向装入压装底座的槽口中，并使其端面与槽口底端相抵，将装载有第一级转子铁芯的定位板组件压装进转子转轴中，并使得第一级转子铁芯的端面与压装底座相抵，随后将销轴装入通孔中；

步骤四，在搭载有第一级转子铁芯的定位板组件中的外定位板上的三个通孔中均沿轴向插入销轴；

步骤五，将装载有下一级转子铁芯的定位板组件压装入转子转轴中，同时，保证该定位板组件上的三个通孔均分别对准销轴并使其穿过；

步骤六，重复步骤五，直至将所有级数的转子铁芯压装入转子转轴上，随后将第一外环和第二外环以及第一内环和第二内环依次拆分并取出，进而完成转子铁芯的装配。

与现有技术相比，本发明的优点是：

（1）本发明通过外定位板和其上转动设置的内定位板，实现转子铁芯任意斜极角度的装配，并在分划线的参照下，实现快速且精确的调整转子铁芯与转子转轴之间的斜极角度，且不因不同电机转子斜极角度的差异而影响装配效率。同时，相较于传统的大型专用非标设备本发明结构更加简单，并在保证足够的安装精度的前提下，大幅降低了制造成本。

（2）定位板组件为可拆分设置，使得转子铁芯的装配过程中，任意定位板组件均沿径向拆装，不与其他定位板组件干涉，装配过程更加快速便捷。同时，通过将定位板组件设置为两个弧长相同的半环形结构，如此设置可以避免转子铁芯定位板在拆装过程中卡住，导致无法快速拆装的问题。

（3）拼接机构采用铁磁性材料制成，在保证拆装速度的同时，无需螺纹槽或其他加工，实现了不借助工具完成拆装作业，操作更加便捷。

（4）采用仿形设置的固定槽，使得对于同一外形尺寸的转子铁芯无需对转子铁芯自身进行额外的加工即可完成固定，节省工序的同时保证转子铁芯的质量。

（5）本发明在进行装配作业的过程中，主要压力方向来源于沿转子转轴的轴线方向，整个装配过程中不存在其他方向的压力和转矩，故对于锁紧机构和拼接机构的强度要求不高，降低了本发明的制造成本以及使用损耗。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明做进一步描述：

图1为本发明所述电机转子结构示意图；

图2为本发明所述一种电机转子铁芯装配定位工装结构图；

图3为本发明所述定位板组件结构图；

图4为本发明所述内定位板拆分状态示意图；

图5为本发明所述外定位板拆分状态示意图；

图6为本发明所述压装底座结构图；

图7为本发明所述装配方法步骤三示意图；

图8为本发明所述装配方法步骤五示意图；

图9为本发明所述装配方法步骤六示意图；

其中：1、电机转子，11、转子转轴，12、转子铁芯，121、第一级转子铁芯，122、第二级转子铁芯，123、第三级转子铁芯，2、压装底座，21、槽口，22、第一平面，3、定位板组件，31、内定位板，311、固定槽，312、第一内环，313、第二内环，32、外定位板，321、锁紧机构，322、第一外环，323、第二外环，331、通孔，332、销轴，34、分划线，35、第一拼接部，351、第一连接轴，352、第一连接孔，36、第二拼接部，361、第二连接轴，362、第二连接孔。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明的内容做进一步的详细说明：

如图1所示，电机转子1由转子转轴11和多级转子铁芯12组成。其中，转子铁芯12沿层叠套设于转子转轴11上并与转子转轴11过盈配合，且每级转子铁芯12之间均错开有一定的角度，该角度即为转子铁芯12装配后的斜极角度。

为了使得转子铁芯12可以按照预设的斜极角度装配入转子转轴11中。本发明提供一种电机转子铁芯装配定位工装，如图2所示，包括搭载转子转轴11的压装底座2和用于安装转子铁芯12的定位板组件3。

如图3所示，定位板组件3沿自身轴线层叠设置为与要装配的转子铁芯12级数相同的数量。在本实施例中，所要装配的转子铁芯12的级数为三，故定位板组件3亦设置为三个。每个定位板组件3均包括外定位板32和转动设置于外定位板32中心位置的内定位板31。其中，内定位板31和外定位板32本身均设置为通过拼接机构拼接而成，并可拆分为如图4和图5所示的拆分状态。拼接机构包括设置与内定位板31上的第一拼接部35和设置与外定位板32上的第二拼接部36。

如图4所示，内定位板31设置为拼接而成的圆形结构，且中心位置开设有固定转子铁芯12的固定槽311。固定槽311根据转子铁芯12的外形制作，用于和转子铁芯12相抵并限制转子铁芯12旋转。当内定位板31和外定位板32处于拆分状态时可将转子铁芯12放入拆分状态的固定槽311中，随后将定位板组件3拼接，实现转子铁芯12的快速拆装。

内定位板31包括拼接而成的第一内环312和第二内环313。其中，第一内环312与第二内环313弧长相同，即均为半环形结构，从而方便拼接和拆分。第一拼接部35包括第一连接轴351和与第一连接轴351配合的第一连接孔352。第一连接轴351固定于第一内环312与第二内环313的拼接处，且第一连接轴351的轴线方向与内定位板31外圆在此处的切线方向相同。第一连接孔352与第一连接轴351的位置对应并配合设置于第二内环313上。本实施例中，第一连接轴351采用磁铁制成，相应的第二内环313采用钢结构制成，从而使得具有铁磁性的第一连接轴351可以吸附于顺磁性的第一连接孔352内，并在一定的外力作用下分离。

当然，关于第一连接轴351和第一连接孔352的材料也可以有如下选择：

第一连接轴351采用钢这类的顺磁性材料制成，第一连接孔352为嵌入第二内环313设置的磁铁；

第一连接轴351采用磁铁这类的铁磁性材料制成，第一连接孔352同样采用为与第一连接轴351极性相反的并嵌入设置于第二内环313内部的磁铁制成。

如图5所示，外定位板32设置为拼接而成的环形结构，该环形结构的内径略大于内定位板31的外径，使得内定位板31与外定位板32配合的同时，还可以进行旋转调节的动作。外定位板32沿径向贯穿设置有由螺纹孔以及与其配合的顶丝组成的锁紧机构321。当内定位板31调节至相对于外定位板32预设的旋转角度时，将顶丝旋进螺纹孔并与内定位板31外壁相抵，从而通过摩擦力将内定位板31锁紧，将其相对于外定位板32的旋转角度固定。

本发明设置有限位机构，包括围绕外定位板32轴心均匀开设的三个沿轴向贯穿的通孔331，以及三个对应设置的销轴332。通孔331与销轴332具有相配合的直径，且销轴332的长度长于三个定位板组件3层叠设置时的高度，销轴332可以贯穿三个外定位板32上对应的通孔331，从而使得三个外定位板32相对转子转轴11拥有相同的旋转角度。

外定位板32同样包括拼接而成的第一外环322和第二外环323。其中，第一外环322与第二外环323弧长相同，即均为半环形结构，从而方便拼接和拆分。第二拼接部36包括第二连接轴361和与第二连接轴361配合的第二连接孔362。第二连接轴361固定于第一外环322与第二外环323的拼接处，且第二连接轴361的轴线方向与外定位板32外圆在此处的切线方向相同。第二连接孔362与第二连接轴361的位置对应并配合设置于第二外环323上。本实施例中，第二连接轴361采用磁铁制成，相应的第二外环323采用钢结构制成，从而使得具有铁磁性的第二连接轴361可以吸附于顺磁性的第二连接孔362内，并在一定的外力作用下分离。

当然，关于第二连接轴361和第二连接孔362的材料也可以有如下选择：

第二连接轴361采用钢这类的顺磁性材料制成，第二连接孔362为嵌入第二外环323设置的磁铁；

第二连接轴361采用磁铁这类的铁磁性材料制成，第二连接孔362同样采用为与第二连接轴361极性相反的并嵌入设置于第二外环323内部的磁铁制成。

需要注意的是，在装配拼接后的外定位板32和内定位板31时，尽量使得两者的拼接处间隔90°设置，从而降低磁性材料对于内定位板31相对于外定位板32旋转精度的影响，即防止因为磁铁的磁力导致内定位板31与外定位板32发生偏转。

此外，内定位板31和外定位板32上设置有带有刻度的分划线34，用于精确指示外定位板32与内定位板31之间的旋转角度。

如图6所示，压装底座2设置为圆柱形结构，压装底座2的第一平面22中心位置开设有圆柱形槽口21，用来容纳竖直放置的转子转轴11，该槽口21深度根据转子铁芯12装配时第一级转子铁芯121的外端面与处于同侧的转子转轴11的端面的工艺距离相同。压装底座2外围设置有挡圈，在定位板组件3进行压装时起到导向作用。

本发明公开了一种电机转子铁芯斜极装配方法，包括如下步骤：

步骤一，本实施例中，首先根据装配要求，准备三个定位板组件3，并将其拆分。将需要装配的三级转子铁芯12嵌入已经调整好的定位板组件3中内定位板31的固定槽311中后将定位板组件3拼接。

步骤二，根据分划线34对应的刻度值调整搭载有转子铁芯12的内定位板31与外定位板32之间的旋转角度，使其对应每一级转子铁芯12与转子的斜极角度，随后使用锁紧机构321将内定位板31与外定位板32的旋转角度锁定。

步骤三，如图7所示，将转子转轴11沿竖直方向装入压装底座2的槽口21中，并使其端面与槽口21底端相抵。然后将装载第一级转子铁芯121的定位板组件3沿轴向压装入转子转轴11中，并使得第一级转子铁芯121的端面与压装底座2第一平面22相抵，从而保证该机转子铁芯12相对于转子转轴11处于预设的正确装配位置。

步骤四，在搭载有第一级转子铁芯121的定位板组件3中的外定位板32上的三个通孔331中均沿轴向插入销轴332。

步骤五，如图8所示，将装载有第二级转子铁芯122的定位板组件3压装入转子转轴11中，同时，保证该定位板组件3上的三个通孔331均分别对准销轴332并使其穿过，使得所有外定位板32相对转子转轴11均拥有相同的旋转角度；进而保证转子铁芯12装配时具有正确的斜极角度。

步骤六，重复步骤五，直至将第三级转子铁芯123压装入转子转轴11上。随后，如图9所示，将三个销轴从通孔中取出，并将所有第一外环322和第二外环323沿径向拆分并取出，随后再将所有第一内环312和第二内环313沿径向拆分并取出，从而完成电机转子1上转子铁芯12的斜极装配。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明，因此无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (10)

1.一种电机转子铁芯装配定位工装，其特征在于，包括搭载转子转轴的压装底座和用于安装转子铁芯的定位板组件；

其中，所述定位板组件沿自身轴线层叠设置为多个，所述定位板组件包括外定位板和转动设置于外定位板中心位置的内定位板；所述内定位板用于搭载转子铁芯，所述外定位板通过限位机构使多个外定位板相对转子转轴拥有相同的旋转角度；

当所述内定位板搭载转子铁芯与外定位板配合旋转时，所述内定位板与外定位板的旋转角度相同于转子铁芯与转子转轴配合后的斜极角度。

2.根据权利要求1所述的一种电机转子铁芯装配定位工装，其特征在于，所述内定位板和外定位板之间通过锁紧机构将二者的旋转角度固定，所述内定位板和外定位板均设置为通过拼接机构拼接而成的可拆卸结构；

其中，所述拼接机构包括设置于内定位板上的第一拼接部和设置于外定位板上的第二拼接部。

3.根据权利要求2所述的一种电机转子铁芯装配定位工装，其特征在于，所述内定位板包括拼接而成且弧长相同的第一内环和第二内环，所述第一拼接部包括第一连接轴和与其配合的第一连接孔；

其中，所述第一连接轴固定于第一内环与第二内环的拼接处，且所述第一连接轴的轴线方向与内定位板外圆在此处的切线方向相同，所述第一连接孔与第一连接轴的位置对应并配合设置于第二内环上；所述第一连接轴或第一连接孔一个采用铁磁性材料制成，另一个采用顺磁性材料或极性相反的铁磁性材料制成。

4.根据权利要求2所述的一种电机转子铁芯装配定位工装，其特征在于，所述外定位板包括拼接而成且弧长相同的第一外环和第二外环，所述第二拼接部包括第二连接轴和与其配合的第二连接孔；

其中，所述第二连接轴固定于第一外环与第二外环的拼接处，且所述第二连接轴的轴线方向与外定位板外圆在此处的切线方向相同，所述第二连接孔与第二连接轴的位置对应并配合设置于第二外环上；所述第二连接轴或第二连接孔一个采用铁磁性材料制成，另一个采用顺磁性材料或极性相反的铁磁性材料制成。

5.根据权利要求3或4所述的一种电机转子铁芯装配定位工装，其特征在于，所述锁紧机构包括沿径向贯穿外定位板设置的螺纹孔以及与螺纹孔螺纹配合的顶丝，所述顶丝处于锁紧工位时与内定位板外壁相抵，从而固定其旋转角度。

6.根据权利要求5所述的一种电机转子铁芯装配定位工装，其特征在于，所述限位机构包括围绕外定位板的轴线沿竖直方向设置的通孔，以及贯穿多个外定位板的通孔设置的销轴。

7.根据权利要求6所述的一种电机转子铁芯装配定位工装，其特征在于，所述内定位板中心位置开有与转子铁芯部分外形或全部外形相仿的固定槽用于搭载转子铁芯并供转子转轴贯穿。

8.根据权利要求7所述的一种电机转子铁芯装配定位工装，其特征在于，所述内定位板和外定位板上表面沿圆周设置有带有刻度的分划线，用于指示外定位板与内定位板之间的旋转角度。

9.根据权利要求8所述的一种电机转子铁芯装配定位工装，其特征在于，所述压装底座包括第一平面和第一平面中心位置开设的槽口，用以容纳转子转轴并对转子铁芯的装配起到定位作用。

10.基于权利要求9所述一种电机转子铁芯装配定位工装的一种电机转子铁芯装配方法，其特征在于，包括：

步骤一，首先根据装配要求准备N个所述定位板组件；其中，所述N≥2；并将其拆分，将需要装配的N个所述转子铁芯分别放入拆分状态下的所述固定槽中，然后将定位板组件拼接并使固定槽与转子铁芯配合；

步骤二，根据分划线对应的刻度值调整N个搭载有转子铁芯的内定位板与外定位板之间的旋转角度，使分别其对应每一级转子铁芯与转子转轴的斜极角度，随后使用锁紧机构将内定位板与外定位板的旋转角度锁定；

步骤三，将转子转轴沿轴向装入压装底座的槽口中，并使其端面与槽口底端相抵，将装载有第一级转子铁芯的定位板组件压装进转子转轴中，并使得第一级转子铁芯的端面与压装底座相抵，随后将销轴装入通孔中；

步骤四，在搭载有第一级转子铁芯的定位板组件中的外定位板上的三个通孔中均沿轴向插入销轴；

步骤五，将装载有下一级转子铁芯的定位板组件压装入转子转轴中，同时，保证该定位板组件上的三个通孔均分别对准销轴并使其穿过；

步骤六，重复步骤五，直至将所有级数的转子铁芯压装入转子转轴上，随后将第一外环和第二外环以及第一内环和第二内环依次拆分并取出，进而完成转子铁芯的装配。

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