CN117559698A - 一种高速测功机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高速测功机，包括定子总成、转子总成、后端盖、端盖盖板、旋变盖板和转接法兰，转子总成设于定子总成中，定子总成包括机壳组件、定子组件及前端盖，机壳组件包括机壳外套、水管接头和机壳内套，机壳外套外侧设有散热翅片，机壳内套外圈分布多条螺旋形水道，水管接头穿过机壳外套连通螺旋形水道，机壳外套和机壳内套内套之间设有多个密封圈，后端盖安装在机壳内套上，端盖盖板固定在后端盖上，旋变盖板安装在端盖盖板上，旋变盖板设置有低压插件，转接法兰设于转子总成的一端，转子总成的另一端设有平衡块。与现有技术相比，本发明具有密封性和散热性佳、装配工艺便利等优点。

Description

一种高速测功机
技术领域
本发明涉及电驱动领域，尤其是涉及一种高速测功机。
背景技术
随着市场及消费者对新能源汽车需求量越来越多，传统性能参数的新能源电机已经无法满足需求，研发高转速、高功率、高扭矩的电驱动系统已经成为当前市场追求，尤其是转速20000rpm以上驱动电机将成为未来趋势，因此开发一款可以满足该电驱系统测试的高速测功机迫在眉睫。高性能电驱动系统对试验设备提出了更高的要求，国内对于该类型电机的测试系统需求量很大。
现有技术中原测功机结构存在以下缺陷：1、通常机壳内、外套采用焊接方式装配，该方案存在漏水、气密不过问题；电机长时间运行内部温升过高，影响电机可靠性与寿命；2、电机只对转子总成进行动平衡设计，无法满足整机动平衡要求；3、未考虑单零件装配引入的同轴度和中心高度误差；4、电机通常采用花键传递动力，引入了花键跳动误差；5、电机机壳采用铝合金材料，振动噪声大，此外未考虑防护和维修保养问题；6、测功机最高转速16000rpm，无法满足20000rpm以上产品的测试需求。
发明内容
本发明的目的就是为了提供一种高速测功机，具有容易装配的特点，可以满足23000rpm以上高转速驱动系统的测试需求
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种高速测功机，包括定子总成、转子总成、后端盖、端盖盖板、旋变盖板和转接法兰，
所述转子总成设于定子总成中，所述定子总成包括机壳组件、定子组件及前端盖，所述机壳组件包括机壳外套、水管接头和机壳内套，所述机壳外套外侧设有散热翅片，所述机壳内套外圈分布多条螺旋形水道，所述水管接头穿过所述机壳外套连通所述螺旋形水道，所述机壳外套和机壳内套之间设有多个密封圈，
所述后端盖安装在机壳内套上，所述端盖盖板固定在后端盖上，所述旋变盖板安装在端盖盖板上，所述旋变盖板设置有低压插件，所述转接法兰设于转子总成的一端，所述转子总成的另一端设有平衡块。
所述转子总成包括转轴、高速螺母，以及套设于转轴上的转子铁芯、第一转子端板和转子端板，所述第一转子端板和转子端板设于转子铁芯两侧，所述转接法兰和平衡块均设于转轴上，且所述第一转子端板和转子端板上设有平衡孔，所述高速螺母安装在转轴上。
所述测功机还包括后轴承座、前轴承座、第一主轴轴承、轴承压板、第二主轴轴承和波形弹簧，所述第一主轴轴承和波形弹簧通过后轴承座连接后端盖，所述第二主轴轴承通过前轴承座连接前端盖，所述轴承压板固定第二主轴轴承外圈。
所述前轴承座上还设有用于限制转接法兰圆周方向运动的堵转支架。
所述密封圈安装在机壳内套上后，通过加热机壳外套的方式完成机壳组件的装配。
所述转子铁芯包括四段第一铁芯和两段第二铁芯，每一段第二铁芯分别夹设于两端第一铁芯之间。
所述后端盖上设有接线座、接线盒盖和金属屏蔽接头。
所述后端盖上设有透气阀。
所述测功机还包括旋变组件，该旋变组件包括旋变转子、旋变定子，所述旋变转子安装在转轴上，通过平衡块固定轴向位置，所述旋变定子固定在端盖盖板上。
所述前端盖与机壳内套止口尺寸相同。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、通过四个密封圈将机壳外套与机壳内套组装，可以有效保证水道气密，机壳外套外部分布散热翅片，可以快速有效传递测功机内部热量，具有投入成本低、结构简单、可靠性好、安装方便、转动惯量小、振动性能好、测试误差小、应用范围宽等优点，可以满足23000rpm以上高转速驱动系统的测试需求。
2、转子总成动平衡精度通过两侧转子端板的平衡孔的去重法思路实现，整机可以通过平衡块的增重法思路保证动平衡精度，通过上述两个方面，可以满足高速测功机的动平衡高精度要求。
3、转接法兰传递动力，代替了传统的花键结构，消除花键对中引入的跳动误差，轴系运转更加稳定，堵转支架进行堵转测试，并且具备位置检测功能，避免出现误操作问题。
4.定子总成装配完成后两端止口尺寸再次加工，消除单零件装配引入的误差，保证了整机装配精度。前、后轴承座及转子总成可以作为整体，从前端向后端与定子总成完成组装，保证了同轴度和中心高度要求，降低了高速测功机的装配难度，适合批量化生产和装配。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的内部结构剖视示意图；
图3为本发明的机壳内套结构示意图；
图4为本发明的定子总成局部剖视示意图；
图5为本发明的转子总成局部剖视示意图；
图6为本发明的后端盖结构示意图；
图7为本发明的前轴承座结构示意图；
图8为本发明的后轴承座结构示意图；
图9为本发明的平衡块结构示意图
图10为本发明的转接法兰结构示意图；
其中：1、后端盖；2、端盖盖板；3、旋变盖板；4、平衡块；5、定子总成，51、机壳组件，511、机壳外套，512、水管接头，513、密封圈，514、机壳内套，52、定子组件，53、前端盖；6、旋变组件，61、旋变定子，62、旋变转子；7、后轴承座；8、第一主轴轴承；9、转子总成，91、第一转子端板，92、转轴，93、转子铁芯，931、第一铁芯，932、第二铁芯，94、第二转子端板，95、高速螺母；10、波形弹簧；11、第二主轴轴承；12、轴承压板；13、前轴承座；14、转接法兰；15、低压插件；16、接线盒盖；17、接线座；18、透气阀；19、金属屏蔽接头；20、堵转支架。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1、2所示，本实施例提供了一种高速测功机结构，包括定子总成5、转子总成9、后端盖1、端盖盖板2、旋变盖板3、旋变组件6、后轴承座7、前轴承座13、转接法兰14、接线盒盖16、接线座17、平衡块4。旋变组件6包括旋变转子61、旋变定子62，旋变转子61安装在转轴92上，通过平衡块4固定轴向位置，旋变转子61自带键槽固定径向位置，旋变定子62锁螺栓固定在端盖盖板2上。旋变盖板3安装在端盖盖板2上，低压插件15安装在旋变盖板3上。
如图1、图2和图3所示，机壳外套511外部为散热翅片结构，机壳内套514外部为螺旋形水道，机壳外套511和机壳内套514通过密封圈513组装，机壳内套514与机壳外套511、水管接头512组成整机水道结构，水道镀镍锌处理，机壳内、外套铸造，喷涂防锈底漆，避免出现腐蚀，采用灰铸铁材料，抗振性能好。
如图4所示，定子总成5包括机壳组件51、定子组件52、前端盖53。机壳组件51包括机壳外套511、水管接头512、密封圈513、机壳内套514。密封圈513先安装在机壳内套514上，再通过加热机壳外套511的方式，完成机壳组件51装配，通过热套机壳组件51，将定子组件52装配到机壳组件51里，前端盖53固定在机壳组件51上。前端盖53需要配做锥销保证位置，定子总成5内部需要灌封。前端盖53与机壳内套514止口尺寸相同，定子总成5两端内止口尺寸需要再加工，保证定子总成的同轴度和中心高度差要求。
如图5所示，转子总成9包括转轴92、第一转子端板91、转子铁芯93、第二转子端板94、高速螺母95。第一转子端板91固定在转轴92上，转子铁芯93包括四段第一铁芯931和两段第二铁芯932，转子铁芯93安装在转轴92上，第二转子端板94固定在转轴92上，高速螺母95安装在转轴92上。通过去重法，即在第一转子端板91和第二转子端板94钻孔的方式保证转子总成9的高精度动平衡要求。
如图2、图6所示，后端盖1安装在定子总成5上，对后轴承座7起支撑作用，接线盒盖16固定在后端盖1上，端盖盖板2固定在后端盖1上，透气阀18安装在后端盖1上，金属屏蔽接头19安装在后端盖1上，后端盖1上开设三相线出线孔，三相线固定在接线座17上，接线座17安装在后端盖1上，三相线束从金属屏蔽接头19穿出，与控制器三相线束相连。
如图2、图7所示，前轴承座13固定在定子总成5上，一对主轴轴承11安装在前轴承座13里面，轴承压板12压住主轴轴承11外圈，安装在前轴承座13上，堵转支架20安装在前轴承座13上。
如图2、图8所示，后轴承座7固定在后端盖1上，波形弹簧10安装在轴承座7里面，一对主轴轴承8压在波形弹簧10上。
本申请中，通过四个密封圈513将机壳外套511与机壳内套514组装，可以有效保证水道气密，机壳外套511外部分布散热翅片，可以快速有效传递测功机内部热量，定子总成5内部灌封起到防护电机作用，降低了高速测功机内部温升，保证电机长时间运行的稳定性与可靠性，定子总成5装配完成后两端止口尺寸再次加工，消除单零件装配引入的误差，保证了整机装配精度。
转子总成通过两侧第一转子端板91、94去重法(转子端板上钻孔)保证转子总成动平衡精度要求，通过平衡块4增重法(平衡块上锁螺栓)保证高速测功机的动平衡精度要求，从到达到满足高速测功机测试高精度需求。
前轴承座13、后轴承座7外止口尺寸介于定子组件52内径和转子铁芯93外径之间，前轴承座13、后轴承座7及转子总成9可以作为整体，从前端向后端与定子总成5完成组装，保证了同轴度和中心高度要求，降低了高速测功机的装配难度，适合批量化生产和装配。
采用转接法兰14传递动力，代替了传统的花键结构，消除花键对中引入的跳动误差，轴系运转更加稳定，堵转支架20可以切断动力输出，进行堵转测试，并且具备位置检测功能，避免出现误操作问题。
机壳组件51材料采用灰铸铁，抗振性能好，机壳涂防锈底漆，水道内部镀镍锌处理，便于长期使用，其余外露零件使用不锈钢材料，可以保证高速测功机长久使用，后期维修保养方便。
高速测功机具有投入成本低、结构简单、可靠性好、安装方便、转动惯量小、振动性能好、测试误差小、应用范围宽等优点，可以满足23000rpm以上高转速驱动系统的测试需求。
如图2、图9所示，平衡块4安装在转轴92上，平衡块4结构上有两圈均匀分布的不同规格螺纹孔，通过增重法即在平衡块4上锁螺栓保证整机的高精度动平衡要求。
如图2、图10所示，转接法兰14安装在转轴92上，向外输出动力，转接法兰14外围有一圈均匀分布的止口，通过堵转支架20限制转接法兰14圆周方向运动，使用堵转支架20可以进行堵转测试，并且具备位置检测功能，避免不当操作出现。
如图2所示，前轴承座13和后轴承座7外止口尺寸相同，前轴承座13和后轴承座7外止口尺寸介于转子铁芯93外径和定子组件514内径之间，前轴承座13和后轴承座7外止口与定子总成5两端内止口尺寸相同，便于后轴承座7、转子铁芯93穿过定子总成5两端止口。
如图2所示，前轴承座13、转子总成9、后轴承座7组成高速测功机的支撑结构，可以作为整体装配，从定子总成5的前端盖53开始从左向右侧机壳内套514开始装配。
定子总成5装配后灌封和再加工，以及前轴承座13、转子总成9、后轴承座7的总成支撑结构，保证了高速测功机的同轴度和中心高度差要求。通过第一转子端板91、第二转子端板94去重法和平衡块4增重法的两次动平衡操作，保证了高速测功机的动平衡高精度要求。与现有技术相比，本实施例的高速测功机具有结构简单、性能优越、可靠性好、使用寿命长、轴系运转稳定、转动惯量小、测试精度高、抗振性能好、应用范围广等优点，适合批量化生产和装配，可以满足23000rpm以上驱动电机的测试需求。

Claims (10)

1.一种高速测功机，其特征在于，包括定子总成(5)、转子总成(9)、后端盖(1)、端盖盖板(2)、旋变盖板(3)和转接法兰(14)，
所述转子总成(9)设于定子总成(5)中，所述定子总成(5)包括机壳组件(51)、定子组件(52)及前端盖(53)，所述机壳组件(51)包括机壳外套(511)、水管接头(512)和机壳内套(514)，所述机壳外套(511)外侧设有散热翅片，所述机壳内套(514)外圈分布多条螺旋形水道，所述水管接头(512)穿过所述机壳外套(511)连通所述螺旋形水道，所述机壳外套(511)和机壳内套(514)之间设有多个密封圈(513)，
所述后端盖(1)安装在机壳内套(514)上，所述端盖盖板(2)固定在后端盖(1)上，所述旋变盖板(3)安装在端盖盖板(2)上，所述旋变盖板(3)设置有低压插件(15)，所述转接法兰(14)设于转子总成(9)的一端，所述转子总成(9)的另一端设有平衡块(4)。
2.根据权利要求1所述的一种高速测功机，其特征在于，所述转子总成(9)包括转轴(92)、高速螺母(95)，以及套设于转轴(92)上的转子铁芯(93)、第一转子端板(91)和转子端板(94)，所述第一转子端板(91)和转子端板(94)设于转子铁芯(93)两侧，所述转接法兰(14)和平衡块(4)均设于转轴(92)上，且所述第一转子端板(91)和转子端板(94)上设有平衡孔，所述高速螺母(95)安装在转轴(92)上。
3.根据权利要求2所述的一种高速测功机，其特征在于，所述测功机还包括后轴承座(7)、前轴承座(13)、第一主轴轴承(8)、轴承压板(12)、第二主轴轴承(11)和波形弹簧(10)，所述第一主轴轴承(8)和波形弹簧(10)通过后轴承座(7)连接后端盖(1)，所述第二主轴轴承(11)通过前轴承座(13)连接前端盖(53)，所述轴承压板(12)固定第二主轴轴承(11)外圈。
4.根据权利要求3所述的一种高速测功机，其特征在于，所述前轴承座(13)上还设有用于限制转接法兰(14)圆周方向运动的堵转支架(20)。
5.根据权利要求1所述的一种高速测功机，其特征在于，所述密封圈(513)安装在机壳内套(514)上后，通过加热机壳外套(511)的方式完成机壳组件(51)的装配。
6.根据权利要求1所述的一种高速测功机，其特征在于，所述转子铁芯(93)包括四段第一铁芯(931)和两段第二铁芯(932)，每一段第二铁芯(932)分别夹设于两端第一铁芯(931)之间。
7.根据权利要求1所述的一种高速测功机，其特征在于，所述后端盖(1)上设有接线座(17)、接线盒盖(16)和金属屏蔽接头(19)。
8.根据权利要求1所述的一种高速测功机，其特征在于，所述后端盖(1)上设有透气阀(18)。
9.根据权利要求2所述的一种高速测功机，其特征在于，所述测功机还包括旋变组件(6)，该旋变组件(6)包括旋变转子(61)、旋变定子(62)，所述旋变转子(61)安装在转轴(92)上，通过平衡块(4)固定轴向位置，所述旋变定子(62)固定在端盖盖板(2)上。
10.根据权利要求1所述的一种高速测功机，其特征在于，所述前端盖(53)与机壳内套(514)止口尺寸相同。
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