CN1205131A - 将转轴安装到电动机转子上的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种在电动机转子上安装转轴的方法和装置,该方法包括以下步骤:在气密室(10)中使气缸座(3)和转子(7)相对定位,使得其间形成预定间隙,并使气缸座支承镗孔和转子中心镗孔的轴线彼此准直,该气密室具有压力大于大气压的惰性气氛;使在气密室中经致冷而已经产生径向收缩的转轴(5)穿过支承镗孔和中心镗孔;使转轴－气缸座－转子组件保持在气密室中不动,直到转轴的径向热膨胀使上述转轴固定在转子的中心镗孔的壁上和在部件之间达到热平衡。

Description

将转轴安装到电动机 转子上的方法和装置
本发明涉及将转轴安装到制冷系统气密压缩机中转子-气缸座组件上的方法和装置。
往复气密压缩机包括气缸座，该气缸座装在气密封闭的外壳内并通过适当的缓冲装置固定在上述外壳上，上述气缸座具有主支承，该主支承接收和支承转子转轴的法兰部分，该转轴同心地配置在气缸座主支承上的中心镗孔内。转子转轴的下端部分伸出主支承，被刚性安装在压缩机的电动机的转子上。在往复压缩机中，上述转轴随转子的转动而转动，在转动期间它使连杆-活塞子组件的部件运动，在同时上述转轴将润滑油泵到压缩机的活动部件上。
将转轴固定在转子上，以避免在上述部件之间形成间隙，从而防止在转轴和转子之间发生相对运动。
安装上述类型电马达转轴的一种已知方法是在室温下或转子加热的情况下采用机械过盈配合。在转子加温不多或完全不加温的这种安装中要用很大的作用力才能将转轴插入转子的镗孔中，从而使上述转轴和转子部件产生机械损蚀，而且这种安装常常使组件的弹性部件和易碎部件产生形变。
在高温下进行的安装中，将上述转子加热到足够高的温度，使其膨胀，从而增加中心镗孔的直径，此时才将上述转轴插入上述转子。在上述转轴已插入到上述转子之后，在冷却期间和上述转子随后的收缩期间，该转轴便固定在上述转子上，这种收缩由于减小镗孔直径而消除了安装间隙，并使转子匹配到转轴上。这种组装方式可能损坏精密的部件或对加热转子产生的有害作用很敏感的部件。
为了使在加热转子时进行的组装不需要很大的作用力，必须增加转子的温度。然而在转子装有永久磁铁的ECM马达中，这样的温度可能损坏转子，因为这种温度仍然需要规定程度的机械过盈配合，或因为消除机械过盈配合所需要的高温会破坏转子的永久磁铁。
当永久磁铁围绕转子心配置时这种影响特别重要。
当有关部件的零件是用例如烧结方法形成时例如用烧结的磁体制作转子时这些问题显得更为严重，烧结的永久磁铁除易碎外，还不能承受高温或高的温度梯度，当温度高于120℃时，上述转子的特性便将受到损害。
另外，在使用不锈钢的转子盖或螺旋盖的解决方案中，高温也是不可行的。虽然在这种解决方案中不锈钢盖可以承受高温，但加热会破坏将永久磁铁固定在转子心内的树脂。螺旋盖不能承受高于150℃的温度。
已知解决方案的另一个缺点是需要成本高及尺寸精度高的转轴-转子部件，以便在组装时保证获得满意的机械过盈配合，从而使转子的加热温度保持在可接受的范围内。
因此本发明的目的是提供一种将转轴安装到电马达转子上的方法和装置，这种方法和装置不会使易碎的或热敏感部件受到有害的高温作用或作用力作用，从而尽量减小了损伤，导致经济的和工业上可行的结果。
本发明的另一目的是提供一种上述的安装方法和装置，该方法和装置导致产生气密压缩机的转轴-转子-气缸座，而没有杂质和／或污物例如水的存在。
利用一种将转轴安装到电动机转子上的方法和装置可以达到这些和其它目的，上述转轴的上部分具有环形的法兰部分，该法兰部分配置在气缸座的支承部分上，该转子可围绕转轴固定，上述方法包括以下步骤：
a．将气缸座和转子从次级输送站送到位于一个气密封闭室内的安装站，该气密室具有惰性气氛，其压力高于大气压，然后使气缸座和转子彼此相对定位，使其间具有预定的轴向间隔并使气缸座的支承镗孔的轴线和转子的中心镗孔的轴线互相准直。
b．将已经在气密室内部的初级输送站中通过致冷而发生径向收缩的转轴传送到安装站，并将转轴引入气缸座的支承镗孔和转子的中心镗孔两个孔中，直到达到在上述转子上的安装位置，而不受到上述镗孔壁的干扰；
c．使转轴-气缸座-转子组件在上述安装站内保持不动，直至转轴的直径热膨胀而使上述转轴固定在转子中心镗孔的壁上；
d．从安装站移出已安装的转轴-气缸-转子组件，并将上述组件保持在气密室内，直至在部件之间达到热平衡，步骤b在一段时间间隔内进行，这段时间间隔对于收缩的转轴直径不足以因为膨胀而使其达到高于最大安装直径的数值，该最大安装直径小于转子中心镗孔的直径；
除上述部件之外，本装置包括传送装置，该传送装置从初级配送站中取出已通过致冷而产生径向收缩的各个转轴，并将上述转轴穿过气缸座的支承镗孔，进入转子的中心镗孔，上述两个镗孔预先已定位在安装站内，进入中心镗孔到直至达到上述转子的安装位置而不受到上述镗孔壁的干扰。
下面参照附图说明本发明，这些附图是：
图1以横截面图示意示出转轴，该转轴装在小型致冷压缩机所用的那种电动机的转子上；
图2是方块图，示出本发明的转子转轴的安装操作；
图3示意示出安装本发明的电动机的转子转轴所用装置的一部分。
如图所示，具有垂直转轴的气密压缩机包括气密外壳1，该外壳的底部上形成润滑油池2，该外壳内容纳气缸座3，该座的上部分形成用于支承垂直轴5的轴向支承4，垂直轴的法兰部5a配置在该轴向支承上，电动机具有固定在气缸座3上的定子6和固定于上述转轴5的一部分上的转子7，该转轴部分位于轴向支承4的下面并形成转轴-转子组件，上述转轴5的下端部装有离心泵8，该下端部浸在上述油池2中的油体中。
为避免在电动机操作期间在上述部件之间的相对运动，以刚性而无间隙的方式将转轴5装在转子7上。
按照本发明，采用一种装置将各个转轴5组装在转子7上，该装置包括气密室10，该气密室具有规定内部温度Ti的惰性气氛，该内部温度低于气密室10环境的外部温度，而且具有内压Pi，该压力高于大气压，是上述气密室10的环境的外部压力。下面将说明，这种较高的内压可以防止将要相互组装和固定的部件的表面上聚集杂质例如水。
本装置还包括初始配送站20，在该站中保存许多将要顺序地和个别地送到安装站30的转轴，在该安装站中将各个转轴5引入到由上述气缸座3和转子7构成的组件中，为接收和固定转轴5，该气缸座3和转子7预先已在该安装站30中以准确的方式彼此相对定位。初级配送站20和安装站30位于气密室10内。
在本发明的解决方案中，初级配送站20为深冷室的形式，包括在低温下的液态惰性气体，特别是温度约为-200℃例如-196℃的液态氮，上述室的大小作成可以在其中装入和保存待致冷的许多转轴，使得可以在一个时间间隔内各别地装到各个相应的气缸座3-转子7组件上，该时间间隔对各个转轴5足以达到规定程度的直径收缩，这种规定的收缩是预先确定的，足以使上述转轴在随后被安装到定位在安装站30中的气缸座3-转子7组件上而不会在上述转轴5的外表面和气缸座3支承镗孔及转子7中心镗孔的壁之间发生接触干扰。通过适当的未示出的配送装置例如滑槽可将上述许多转轴送到初级配送站20中，该配送装置使得各个插入其中的转轴5可以自动地选择进入气密室10的内部，然后进入初级配送站20，当转轴5在上述室内通过致冷而达到直径收缩后便可送到安装站30，并使其穿过气缸座3的支承镗孔，进入转子7的中心镗孔，直至达到上述转子7的安装位置，而不受到上述镗孔壁的干扰，如上所述。
为避免玷污已安装的转轴5-气缸座3-转子7的部件，上述部件被保存在气密室10中，直至上述部件之间达到热平衡，这样，在装好的组件进入到在上述气密室10外边的温度和压力时便可能不再发生上述玷污。
利用从初级配送站20蒸发的液化气体、以及在上述室中的各个已致冷的转轴5和气密室10的内部之间的热交换，保持在气密室10中的温度和压力条件。
初级配送站20包括一个容器，该容器在其顶部，至少在该顶部延伸部的一部分，是开口的，并具有许多致冷流体的输送导管，该导管将低温液化气体连续输送到气密室10的内部，以便使容器的温度保持在进行处理所必需的水平。
从至少一个次级配送站40配送转子7和气缸座3的部件，该配送站位于气密室10的外面，其中至少有待送到安装站30的一个转子7和一个气缸座3，然后从初级配送站20取出相应的转轴5。在这种结构的变型结构中，次级配送站40使各个气缸座3和转子7彼此预装配，然后再送到安装站30。在另一种可选结构中，各个气缸座3和转子7以顺序或同时的方式单独地送到安装站30，在该站中使它们彼此定位，以接收转轴5。按照本发明，次级配送站40包括转子配送站41和气缸座配送站42，前者包括待传送到气密室10的转子，后者包括待传送的气缸座，在气密室10中的各个转轴5将装在转子7-气缸座3组件上。
在各个转子7和各个气缸座3之间进行相对定位时，后者以准确的方式放在转子7的顶部，并与转子隔开一段轴向距离，该距离是预先规定的，起轴向间隙的作用，该轴向间隙是上述部件在气密压缩机中进行正常操作所必需的。对于在转子7的轴线和气缸座3的支承镗孔的轴线之间的相对准直也需要准确装配，上述轴向准直确定转轴5、上述气缸座3和转子7部件的安装准直。
为了马达运转，在气缸座3和转子7之间应当有一个规定的轴向间隙，该间隙对于使转子相对于马达的固定部分进行自由转动是必需的。在本发明的解决方案中，为了在将转轴5组装到上述气缸座上期间以及在使上述气缸座3的支承镗孔和转子镗孔的轴线准直之后在气缸座3和转子7之间获得此轴向间隙，通常将呈叉形的间隔规片50放在已直接配置在转子7上的气缸座3的轴向支承4上。然后将转轴5引入安装位置，在安装位置时，转轴的法兰部分5a置于间隔规片50上。完成上述部件的组装后再将间隔规片50取出。
在这种结构中，间隔规片50可以在非操作位置和操作位置之间移动，在非操作位置时该规片从气缸座-转子组件退回，在操作位置时该规片置于上述气缸座3的轴向支承4上，以便在规片的上表面上接收和配置转轴5的环形法兰5a。上述间隔规片50的厚度被定为可以保证获得要求的气缸座-转子间隙。上述间隔规片50在经过充分的时间间隔使上述转轴5和转子7之间发生固着时便退回到其非操作位置，该时间间隔取决于上述转轴5的膨胀，该膨胀应当充分大，以避免在上述转轴和上述转子之间发生相对运动。利用一种合适的推进装置的驱动可以使间隔规片50在其操作位置和非操作位置之间运动。
在另一种可能的但更为复杂的结构中，通过上述部件的相对定位来获得在转子7和汽缸座3之间的便于马达操作的轴向间隙，该相对位置已经根据在安装站30中存在的便于马达操作的上述轴向间隙被计算出来。
利用传送装置70可以将各个转轴5从初级配送站20送到安装站30。
为将转轴5装在气缸座-转子组件上，需要使上述转轴5产生径向收缩，这种径向收缩将使其直径减小到小于转子7的中心镗孔的直径的值，这种径向收缩可以根据在将转轴从初级配送站输送到安装站30期间，该转轴5通过与气密室10的内部进行热交换而承受的膨胀被计算出来。
当从初级配送站20取出各个转轴5时，仍存在于转轴5表面上的液态气体对上述转轴将起绝热层的作用，即使蒸发到气密室10的内部环境中，与其发生热交换，但该液态气体仍产生热惯性，阻止上述转轴5的热膨胀。使转轴5从初级配送站20移到其在气缸座3的支承镗孔和转子7的中心镗孔内的安装位置应当发生在一段时间间隔内，该时间间隔可以根据在例如小于1s的时间内牢固装在转子内的各个转轴5的最大可能热膨胀的作用推测出来。
在本发明的一种结构形式中，传送装置70包括转轴传送机构71，该机构可以在气密室10的内部在初级配送站20和安装站30之间移动，上述转轴传送机构71具有配送位置和安装位置，当上述转轴传送机构71靠近初次配送站20中随时可以送给安装站30的转轴5时，该传送机构便处于配送位置，当携带将要释放的转轴5的上述转轴传送机构71靠近安装站30、使得可以被安装到预先配置在上述安装站30中的气缸座-转子组件上时，该传送机构便处于安装位置。
转轴传送机构71在握紧初级配送站20中的转轴5以后，便将上述转轴5送到安装站30，并使上述转轴5的轴线与已经配置在安装站30内的气缸座3和转子7的安装轴线准直，然后将上述已致冷的转轴5安装到气缸座-转子组件上。
在实施本发明的另一种形式中，可以利用同样的传送装置以同步或顺序的方式按一定时间间隔将待配置到安装站30的各个气缸座3和转子7或者个别地或者作为组件移到上述安装站30，和将转轴5从初级配送站20移送到上述安装站30一样，该时间间隔可以根据各个转轴5停留在初级配送站20的时间推测出来，停留这段时间是为了使上述转轴5具有安装到位于安装站30内的气缸座-转子组件上所需要的收缩。
在本发明的一种结构中，在转轴传送机构71达到上述转轴准直位置之后，在已致冷状态下的上述转轴将受到向着气缸座3-转子7组件的向下轴向运动，直到上述转轴5配置在上述组件上，当转轴输送机构71松开上述转轴5，回到其输送位置时，便重新开始下一个安装新的转轴5-转子7-气缸3组件的安装过程。
可以用位置传感器、存在传感器和／或定时器规定和控制转轴传送机构71的移动，该位置传感器确定例如转轴5和气缸座-转子组件的轴线的准直状况以及确定转轴传送机构71在其输送位置的定位；存在传感器确定例如在初级配送站20中随时可以被握住的转轴5的存在以及确定在安装站30中彼此相对定位的气缸座和转子的存在；而计时器是为了确定例如转轴传送装置71的各个新操作的开始以及确定到安装站30的传送。
在一种可选择的结构中，传送机构70还包括第一握紧部件72，该部件装在转轴传送机构71上并具有缩回位置和伸出位置，当转轴传送机构71在其配送和安装位置之间移动时，该握紧部件72保持在缩回位置，而当转轴传送机构71位于其配送位置时以及取决于所用设备位于其安装位置时，该握紧部件位于其伸出位置，其时，上述握紧部件72将被引导握住初级配送站20中的转轴5，以便将其送到安装站30，在安装站中握紧部件可以再伸出，以便将上述转轴松开，放入气缸座-转子组件内。在这种结构中，转轴传送机构71的握紧部件72在已经握住初级配送站20内的转轴5之后便回到其缩回位置，并保持上述状态，直到上述转轴传送机构71达到安装站30，其时有指令使握紧部件移动，从而使气缸座-转子组件逼近安装站30，直至上述握紧部件达到其伸出位置，将转轴5引入气缸座-转子组件。
在转轴5的轴线和气缸座3的支承镗孔及转子7的中心镗孔的轴线之间的准直被如此确定，使得在将转轴5安装到气缸座3和转子7上时，在上述转轴5的外表面和气缸座3的镗孔及转子7的中心镗孔的内表面之间不发生任何接触。另外，在转轴5和气缸座-转子组件之间进行相对轴向运动期间，与装有环形法兰5a相对的并在随后接收和固定润滑油离心泵8的那一个转轴5的端部不应当摆动并触及气缸座的支承镗孔的上边缘，也不应当触及转子中心镗孔的表面，因为低温的转轴5很容易因为碰撞而造成破碎和破裂。
传送机构70还具有例如转子传送机构73和气缸座传送机构75，前者具有转子握紧部件74，而后者具有气缸座握紧部件76。
在另一种可选择的结构中，采用传送装置70的相同传送机构将各个转子7和气缸座3从次级站40传送到安装站30。
在本结构中，转子传送机构73具有配送位置和安装位置，当上述机构靠近次级配送站40准备握住转子7时，该转子传送机构便位于配送位置，当上述机构靠近安装站30时该转子传送机构便位于安装位置。
类似地，气缸座传送机构75具有配送位置和安装位置，这些位置是在上述机构分别靠近次级配送站40和安装站30时所处的位置。
可以通过上述机构的手动位移或转动位移来实现在各个上述转子传送机构73和气缸座传送机构75的配送位置和安装位置之间的转换，这种平移或转动机构是在设计本装置期间确定的，不改变预定结果。
各个转子握紧部件74和气缸座握紧部件76对各自的要从配送站40传送到安装站30的部件具有相应的夹持状况和松开状况。
在用转轴传送机构的握紧部件72将各个转轴5插入转子-气缸座组件之后，上述传送装置70指令从安装站30的内部取出已安装的组件，并将上述组件配置在气密室10的内部，直至上述组件在其组成部件之间达到热平衡，然后才能从气密室10中取出。使上述组件固定在上述安装站中不动，固定一段时间，直至转轴发生热膨胀，使该轴固定在转子上，之后才进行这种从安装站30中的移出。
在本发明的一种结构变型中，转送装置70将各个已安装好的转轴5-转子7-气缸座3组件移到一个在气密室内部的中和室，其中压力和温度状况与气密室相同，在上述中和室中，在上述转轴5分别与转子和气缸室部件之间进行热平衡，在从气密室10中取出之前，上述组装好的组件保持在该中和室中。
在本发明的一个实施例中，通过转轴5、转子7和气缸座3的机械部件中的一个部件，或者还可以通过未示出的用于已装好部件的传送机构，将各个已装好的转轴5-气缸座3-转子7组件从安装站移到气密室10的外面，这种用于已装好部件的传送机构可以从气密室10的内部取出各个上述已装好的组件。

Claims (12)

1．一种将转轴装在电动机转子上的方法，上述转轴(5)在其上部分具有环形法兰部分(5a)，该法兰部分配置在气缸座(3)的支承部分(4)上，该转子(7)可围绕转轴(5)固定，其特征在于该方法包括以下步骤：
a．将气缸座(3)和转子(7)从次级配送站(40)送到位于气密室(10)内部的安装站(30)，该气密室具有其压力高于大气压的惰性气体气氛，将气缸座(3)和转子(7)彼此相对定位，使其间具有预定轴向间隙，而且使气缸座(3)的支承镗孔的轴线与转子(7)的中心镗孔的轴线彼此相互准直；
b．将已经在气密室(10)内部的初级配送站(20)中通过制冷而径向收缩的转轴(5)送到安装站(30)，并使该转轴(5)穿过气缸座(3)的支承镗孔和转子(7)的中心镗孔两个孔，直至达到上述转子(7)上的安装位置，而不受到上述两个镗孔的壁的干扰；
c．使上述转轴(5)-气缸座(3)-转子(7)组件保持在安装站(30)内不动，直至转轴(5)的径向热膨胀使上述转轴固定在转子(7)的中心镗孔的壁上；
d．从安装站(30)移出装好的转轴(5)-气缸座(3)-转子(7)组件，并将上述组件保持在气密室(10)内，直至在部件之间达到热平衡，步骤“b”发生在一段时间间隔内，这段时间间隔对于直径收缩的转轴(5)不足以使其直径膨胀到高于最大安装直径，该最大安装直径小于转子(7)中心镗孔的直径。
2．如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤“a”包括在安装站(30)将各个气缸座(3)配置在转子(7)的上面的中间步骤。
3．如权利要求2所述的方法，其特征在于，气缸座(3)和转子(7)部件的各方个别地送到安装站(30)。
4．如权利要求3所述的方法，其特征在于，气缸座(3)和转子(7)部件的各方从各自的配送站(41、42)送到安装站(30)。
5．如权利要求4所述的方法，其特征在于，在上述转子(7)已送到上述站(30)之后将各个气缸座(3)送到安装站(30)。
6．如权利要求1所述的方法，其特征在于，气缸座(3)与配置在上述气缸座上的转子(7)其轴向距离为零。
7．如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤“b”包括以下中间步骤：
b1．将上述间隔规片(50)放在气缸座(3)的支承部分(4)上；
b2．使转轴(5)穿过气缸座(3)的支承镗孔，然后进入转子(7)的中心镗孔，直至到达安装位置，使上述转轴的环形法兰部分(5a)放置在间隔规片(50)上；
b3．相对于气缸座(3)的支承部分(4)保持上述放置状态，同时使装好的转轴(5)-气缸座(3)-转子(7)组件保持在安装站(30)上不动；
b4．从相对于气缸座(3)的支承部分(4)的放置状态下退出间隔规片(50)，然后从安装站(30)移出上述转轴-气缸座-转子组件。
8．如权利要求1所述的方法，其特征在于，它包括以下中间步骤：
a1．使传送装置(70)靠近次级配送站(40)，以便接收和夹住在上述站中的气缸座(3)-转子(7)组件，并将上述组件送到安装站(30)，然后使气缸座(3)的支承镗孔的轴线与转子(7)的中心镗孔的轴线准直；
a2．使传送装置(70)靠近提供在初始配送站(20)内的已产生径向收缩的转轴(5)，以便夹住上述转轴5和将其送到安装站(30)，然后使上述转轴(5)的轴线与安装站(30)中的气缸座(3)的镗孔的轴线和转子(7)的中心镗孔的轴线准直；
a3．使传送装置(70)靠近装好的转轴-气缸座-转子组件，并从安装站(30)移出上述组件。
9．如权利要求8所述的方法，其特征在于，转子(7)和气缸座(3)部件用转子传送装置(73、74)和气缸座传送装置(75、76)分别送到安装站(30)。
10．一种将转轴装在电动机转子上的装置，上述转轴(5)在其上部分具有环形法兰部分(5a)，该法兰部分配置在气缸座(3)的支承部分(4)上，转子(7)可围绕上述转轴(5)固定，其特征在于该装置包括：
气密室(10)，具有其压力大于大气压的惰性气体气氛；
初级配送站(20)，它位于气密室(10)的内部，包含液化的致冷气体，并接收许多将浸入到上述液化气体中而被致冷的转轴(5)；
安装站(30)，配置在气密室(10)的内部；
次级配送站(40)，该站贮存待传送到安装站(30)的气缸座(3)和转子(7)；
传送装置(70)，该装置从初级传送站(20)中取出已通过致冷而径向收缩的各个转轴(5)，然后使上述转轴穿过气缸座(3)的支承镗孔，进入转子(7)的中心镗孔，上述气缸座和转子部件已预先配置在安装站(30)内，进入转子中心镗孔至达到上述转子上的安装位置，进入时不受到上述两个镗孔的壁的干扰，在一段时间间隔内将收缩的转轴移近安装站(30)，这一段时间间隔不足以使转轴(5)的收缩直径膨胀到高于最大安装直径的数值，该最大安装直径小于转子(7)的中心镗孔的直径。
11．如权利要求10所述的装置，其特征在于，传送装置(70)包括转轴传送装置(71、72)和至少一个传送装置(73、74、75、76)，以便将各个气缸座(3)和各个转子(7)从次级配送站(40)送到安装站(30)。
12．如权利要求12所述的装置，其特征在于，它包括间隔规片(50)，在将气缸座装在安装站(30)中时，使该规片配置在气缸盖(3)的支承部分(4)上，以便放置转轴(5)的环形法兰部分(5a)，上述规片的尺寸被作成可以在气缸座(3)和转子(7)之间形成预定的轴向间隙。
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