CN1312605A - 具有永久磁场磁铁的电动机的装配装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种永久场磁铁电动机的装配装置,它包括:一将转子的一端装配和保持于一个支架的夹具;一小于定子内径的、用于将转子的另一端保持成与转子轴线对齐的转子保持器;以及一将定子壳体保持于转子保持器外侧的、能够在保持定子壳体的同时沿转子轴线方向相对移动的定子壳体保持器。在用转子保持器保持转子的所述另一端的同时使定子壳体保持器与转子轴线对齐地相对移动,从而将定子壳体装配于所述一个支架。

Description

具有永久磁场磁铁的电动机的装配装置

本发明涉及一种用于将具有永久磁场磁铁的电动机的转子和定子装配起来的装配装置。

目前，人们已经知道了使用永久磁铁作为场磁铁(定子)的带电刷的直流电动机。在使用铁氧体作为永久磁铁的传统电动机的制造中，将转子和定子在永久磁铁材料磁化之前装配于一起，并在装配之后对永久磁铁材料进行磁化。

也就是说，将还未经磁化的永久磁铁材料固定于定子壳体，将定子连接于定子壳体，将电动机放置于一磁化机中，对磁铁材料进行磁化。采用上述工艺是因为在磁铁材料还未经磁化的状态下，在将转子插入定子时转子不会受定子吸引，因而转子和磁铁材料不会因相互接触、摩擦或碰撞而受损。

近年来，已开发出例如具有高磁通密度的钕-铁-硼磁铁，并考虑将这种磁性材料用于定子。如果使用这种高磁通密度的磁性材料，必须将单体状态的定子放于磁化机中，以可靠地对其进行磁化。

其原因在于，如果在将转子连接于定子之后对定子进行磁化，用于磁化的磁通不能充分地集中于磁性材料上，因而无法使永久磁铁具有足够强的磁性。

如果在对磁性材料进行永久磁化之后将转子插入定子而将转子和定子装配于一起的话，转子会与设置在定子侧上的永久磁铁相吸引。由于永久磁铁的磁性较强，转子与永久磁铁相吸引和相接触，很难将转子顺畅地插设到一正确的位置。

如果强行将转子插入定子，转子会接触和刮擦永久磁铁，可能在永久磁铁上造成损伤。特别是在磁铁经防锈表面处理过时，如钕-铁-硼磁铁的场合，表面处理层会因与转子相接触而受损，从而使防锈特性变差。

在装配具有电枢线圈、换向器等的带电刷的直流电动机时，电枢线圈和换向器可能会在转子与定子的永久磁铁相吸引时受损。另一个问题在于，在用手将转子装配于定子时，手指可能因转子与永久磁铁相吸引而受伤，因而可能降低装配工作效率。

本发明正是针对以上状况而提出的，其目的在于提供一种用于装配具有永久磁场磁铁的装配装置，它可以于定子的永久磁铁材料经磁化后在将转子装配于定子时防止转子接触永久磁铁和实现顺畅而方便的装配。

按照本发明，上述目的是通过一种如以下构造的装配装置来实现的：一种永久场磁铁电动机的装配装置，该电动机包括一基本呈圆筒形的定子壳体、固定于定子壳体的内圆筒面的永久场磁铁和一转子，转子的轴由连接于定子壳体的成对的前、后支架支承，其特点在于所述装置包括：一将转子的一端装配和保持于一个支架的夹具；一小于定子内径的、用于将转子的另一端保持成与转子轴线对齐的转子保持器；以及一将定子壳体保持于转子保持器外侧的、能够在保持定子壳体的同时朝转子轴线相对移动的定子壳体保持器；在用转子保持器保持转子的所述另一端的同时使定子壳体保持器与转子轴线对齐地相对移动，从而将定子壳体装配于所述一个支架。

为了用定子壳体保持器可靠地保持定子壳体，最好围绕定子壳体的外圆筒面形成一环形沟槽，该定子壳体保持器由一对保持爪构成，每个保持爪具有一基本呈弧形的、用于接合和嵌于环形沟槽中的接合面，定子壳体由保持爪保持。也可以构成其它的形式，即围绕定子壳体的外圆筒面形成一或多个环形突起部分，使定子壳体保持器与该突起部分相接合而保持定子壳体。

如果形成有环形沟槽，最好使环形沟槽与永久磁铁的位置在定子壳体的轴向方向上错开。这样，可以避免因环形沟槽的存在而使从永久磁铁穿过定子壳体的磁通量通路的横截面积减小，并消除电动机性能降低的可能性。

在带有电刷的电动机的场合，可以装配成使转子的换向器侧插入连接有电刷保持架的一个支架。然后，在用转子保持器保持转子的另一端侧的同时，使定子保持器在转子轴线上相对移动，而将定子接合于转子。本发明在用于高磁通密度的永久磁铁时、尤其是在例如用于钕-铁-硼磁铁时有较佳的效果。

尽管转子保持器自然应制成外径小于定子的内径(与永久磁铁的内径相同)，但也可以使基本呈圆筒形的直径大于转子的外径，使得在装配定子壳体时，定子壳体可以相对移动，同时使转子保持器的外圆筒面引导永久磁铁。因此，可以使装配工作更为稳定。顺便提一下，在这种情况下，转子保持器的外圆筒面最好由一种即使圆筒面接触永久磁铁也不会损坏永久磁铁的材料制成。例如，转子保持器可以由塑料制成，或者其外圆筒面可以涂敷塑料。

图1是本发明一实施例的一发动机起动电动机的部分剖开的侧视图。

图2是该电动机的正视图。

图3是一定子的侧剖视图。

图4是沿图3中的Ⅳ-Ⅳ线观察的剖视图。

图5是一装配装置的侧视图。

图6是该装配装置的正视图。

图7是沿图5中的Ⅶ-Ⅶ线观察的剖视图。

图8是用于说明装配步骤的视图。

首先，参照图1-4来描述电动机的构造。图1和2中示出一圆筒形的定子壳体10。定子壳体10的内圆筒面用粘合剂固定有永久磁铁12，从而形成一定子(场磁铁)。永久磁铁12经磁化而具有多多磁极(例如四个磁极)。

定子壳体10的一端(前端)由一前支架14覆盖，定子壳体10的另一端(后端)由一后支架16覆盖。在将一定子20和一端子36(将在下面描述)安装于定子壳体10中后，用两个穿到定子壳体外面的长螺栓18将这两个支架14、16固定于定子壳体10。后支架16一体地形成有一用于连接于机动车本体侧的连接部分16A。

转子20是通过将一转子线圈卷绕于一固定于一转子轴22的转子铁芯24上而制成。转子线圈连接于一换向器26。转子轴22的后端由后支架16上的一轴承28支承。转子轴22的前端穿过前支架14并由前支架14上的一轴承30支承。图1中示出一密封件32。

前支架14内连接有一电刷保持架34。该电刷保持架34包括一圆盘状绝缘底板，其中央具有一圆孔用于接纳转子轴22，由绝缘底板保持有多个电刷，它们具有朝中央突出的特性。

由电刷保持架34保持的该多个电刷的数量是偶数(例如四个)。电刷每隔一个连接于一端子36，其余电刷连接于前支架14。端子36由一绝缘硬塑料制成的块体38和穿过该块体38的端子板40构成。块体38通过压配合固定于一端子连接孔中，该孔径向穿过前支架14而形成。端子板40的内侧端焊接有一端子板42。一半数量的电刷连接于端子板42。端子板40的外侧端用螺钉连接有一外部连接线44(图2)。端子板40盖有一防尘罩46。

定子的定子壳体10是圆筒形的(图4)。定子壳体10的内圆筒面沿圆周方向以等间隔固定有四个未经磁化的弧形永久磁铁材料12。永久磁铁12由具有高磁通密度的磁性材料制成，诸如钕-铁-硼磁铁材料。定子壳体10由铁或磁性材料制成，以形成磁通量通路。

围绕定子壳体10的外圆筒面形成一环形沟槽48(图3)。该环形沟槽48沿轴向与永久磁通12错开。使定子壳体10外表面上的环形沟槽48与内表面上的永久磁通12彼此错开的原因在于，防止定子壳体10中所形成的磁通量通路的横截面积因环形沟槽48而减小。用专用的磁化机(未图示)将粘合于定子壳体10之后还需要磁化的永久磁铁材料12磁化成规定的极性。也就是说，将需要磁化的永久磁铁材料12交替地磁化成N极和S极。

如上所述粘合有磁化永久磁铁12的定子壳体10用图5-8所示的装配装置50连接于转子20。

图5和6示出了直立安装于一滑车54上的成对的左、右引导杆52，该滑车可在图5中沿左右方向移动。引导杆52分别保持有可竖直滑动的滑筒56。引导杆52的上端通过一顶板58相互连接(图6)。顶板58连接有一呈竖直状的气缸60。气缸60设置在两个引导杆52中间。

滑筒56的上、下端分别固定有成对的上、下水平板62和64。上水平板62连接于气缸60的活塞杆60A的下端。因此，水平板62、64和滑筒56作为一个单体由气缸60沿竖直方向移动。

上水平板62的前端可竖直移动地连接有一转子保持器66。该转子保持器66由大致呈圆筒形的塑料制成，其下端形成为一用于保持转子20的凹穴66A。在转子保持器66的顶端上竖立有一竖直引导杆68，它从下方竖直穿过水平板62。因此，转子保持器66可相对于水平板62而竖直移动。在位于转子保持器66顶端的一凸缘70与上水平板62之间设置一呈压缩状的螺旋弹簧72，以给转子保持器66提供向下回复的特性。引导杆68的向下移动范围由一止挡件(未图示)限制。

下水平板64基本上设置在与转子保持器66的凸缘70的同高处，其前端靠近凸缘70。水平板64连接有一对保持爪74(图7)，以构成一定子壳体保持器。也就是说，水平板64的前端下侧连接有一气缸体76，保持爪74固定于活塞杆78，每侧各有一保持爪，并从缸体76的每一侧突伸出来。

每个保持爪74具有一弧形接合面74A，用于与定子壳体10上所形成的环形沟槽48相接合。两个保持爪74由气缸体76以各接合面74A彼此相对的状态驱动而彼此接近和分离移动。

用于传送工件的传送器80可以垂直于保持有引导杆52的滑车54的移动方向(图5中的左右方向)而移动。也就是说，它可以垂直于图5的纸面移动。工件82设置并送到传送器80。工件82是处于转子20装配于电动机前支架14的状态，并固定于一设置在传送器80上的定位夹具84。

也就是说，在转子轴22从转子20的换向器26侧插入前支架14并且电刷保持架34的电刷与换向器26弹性接触的状态，前支架14的凸台部分是从上方配合和固定于夹具84中。此时，转子20的转子铁芯24位于前支架14的上方。将如上述那样固定在传送器80上的工件82传送至滑车54的前部并定位。

另一方面，位于传送器80外侧的一定子壳体供料台86(图5)上的定子壳体10由用于保持定子壳体的保持爪74保持，并送到工件82上方的一个位置。该定子壳体供料台86能够平行于传送器80而移动，它在滑车54朝图5中的左侧(离开传送器80)移动时进入滑车54与传送器80之间的空间。当滑车54朝图5中的右侧移动时，定子壳体供料台86从滑车54与传送器80之间退回而处于待机状态。

在待机位置，一个经磁化的定子壳体10被装到定子壳体供料台86上。此时，定子壳体10的环形沟槽48位于上侧。在滑车54移动离开传送器80后，定子壳体供料台86移动到滑车54的前部，并使转子保持器66和定子保持爪74定位于定子壳体10上方的一个位置。

在该位置，保持爪74张开，并将保持爪74和转子保持器66与上、下水平板62和64一起降低。当转子保持器66的凸缘70接触定子壳体10的上缘并略微压缩螺旋弹簧72时，定子壳体10的环形沟槽48到达保持爪74的同一高度，气缸体76使两个保持爪74彼此接近而与环形沟槽相接合。这样，保持爪74便牢固地夹持住定子壳体10。

当定子壳体10由保持爪74保持时，保持爪74和转子保持器66向上移动。空的定子壳体供料台86从滑车54的前部退回，并保持另一定子壳体10以准备下次动作。另一方面，在保持爪74保持定子壳体10的状态，滑车54向前朝传送器80移动，将定子壳体10定位于工件82上方。该状态示于图8(A)中。

如果上、下水平板62和64以该状态降低，由转子保持器66和保持爪74挤压夹持的定子壳体10一起降低。首先，工件82的转子20移入转子保持器66的凹穴66A，转子20的上部由转子保持器66定位。该状态示于图8(B)中。

如果在转子保持器66保持住转子20上端的同时，上、下水平板62和66进一步降低，则只有保持爪74可降低，同时使螺旋弹簧72压缩。因此，由保持爪74保持的定子壳体10降低，定子壳体10的下端可装配于工件82的前支架14。该状态示于图8(C)中。

当定子壳体10降低时，由于定子壳体10被保持爪74牢固地夹持住，并且转子20由转子保持器66保持成直立状态，因而转子20不会与设置在定子壳体10的内圆筒面上的永久磁铁12接触。具体说，如果转子保持器66的外径制成略大于转子20的转子铁芯24的外径，永久磁铁12在定子壳体10降低时可以由转子保持器66的外圆筒面引导。这样就更可靠地防止永久磁铁12与转子铁芯24相接触。

按照以上所描述的本发明，转子一端连接于一个支架的工件由夹具保持，固定有磁化的永久磁铁的定子壳体利用转子保持器的外表面沿转子轴线移动，同时用转子保持器保持转子的顶端，并将定子壳体装配于一个支架。因此，在将定子壳体装配于转子时可防止转子与永久磁铁之间的接触。

而且，转子和定子壳体的相对径向位置通过转子保持器和定子壳体保持器而保持恒定。因此，不象手工装配中的那样，不需要用手指尖克服作用于两构件之间的径向磁性吸引力而保持转子和定子壳体。因此，方便了装配工作，并显著提高了装配效率。

Claims (6)

1．一种永久场磁铁电动机的装配装置，该电动机包括一基本呈圆筒形的定子壳体、固定于定子壳体的内圆筒面的永久场磁铁和一由连接于定子壳体的成对的前、后支架支承其轴的转子，其特征在于，所述装置包括：一将转子的一端装配和保持于一个支架的夹具；一小于定子内径的、用于将转子的另一端保持成与转子轴线对齐的转子保持器；以及一将定子壳体保持于转子保持器外侧的、能够在保持定子壳体的同时朝转子轴线相对移动的定子壳体保持器；在用转子保持器保持转子的所述另一端的同时使定子壳体保持器与转子轴线对齐地相对移动，从而将定子壳体装配于所述一个支架。

2．如权利要求1所述的永久场磁铁电动机的装配装置，其特征在于，定子壳体的外圆筒面具有一环形沟槽，该定子壳体保持器包括一对保持爪，每个保持爪具有一基本呈弧形的接合面，定子壳体在保持爪与环形沟槽接合时受挤压夹持。

3．如权利要求2所述的永久场磁铁电动机的装配装置，其特征在于，环形沟槽与永久磁铁的位置在定子壳体的轴向方向上错开。

4．如权利要求1到3的任一项所述的永久场磁铁电动机的装配装置，其特征在于，转子具有一换向器，所述一个支架具有一保持电刷与换向器滑动接触的电刷保持架。

5．如权利要求1到4的任一项所述的永久场磁铁电动机的装配装置，其特征在于，永久磁铁由钕-铁-硼磁铁制成。

6．如权利要求1到5的任一项所述的永久场磁铁电动机的装配装置，其特征在于，转子保持器基本呈直径小于定子内径、大于转子直径的圆筒形，定子壳体由转子保持器的外圆筒面引导。

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