专利名称：高精度电动机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电动机，更具体地说，涉及一种具有较高同轴度和圆柱度的电动机。
背景技术：
电动机制造业长期以来的生产工艺都是按设计要求将冲压成型的定子铁芯钢片或转子铁芯钢片按照规定数量叠扣在一起组成定子铁芯或转子铁芯，而对定子铁芯或转子铁芯的外圆周和内孔都不再做任何的机械加工，因而精度差、公差大，在电动机组装时，不可能对配合间隙进行精密调整，从而导致电动机同轴度、圆柱度配合误差大，致使电动机功率损耗大、噪音大等积弊难以消除。即使精密级别高一些的电动机也只是对转子铁芯的外圆周进行车削加工，配合精度的改善也十分有限。
现有工艺中，通常在有一定硬度的转轴上安装转子铁芯的相对位置处冲压四根筋，或者在转轴上安装转子铁芯的相对位置压花，以增大转轴的直径，例如，若转轴的直径为8mm，转轴上冲筋或压花部位的直径为8.2mm。这样的处理使得转轴镶嵌到转子铁芯转轴孔内时，可以与转子铁芯转轴孔之间有一个紧配合。但是，这种工艺处理的弊病在于，当电动机扭力较大时，容易形成转子铁芯围绕转轴转动而转轴不动的现象，降低电动机的耐用性。
此外，现有工艺中，电动机的端盖大都靠在定子铁芯的端面上与定子铁芯固定，前后端盖之间的轴承孔的同轴度精度不高，因而造成装配后，转子铁芯的运转轨迹为椭圆形，损耗功率。
因此，现行的制造工艺虽然加工容易且加工成本低，但是产品只能胜任一般的要求，只能够在一般环境或者部位使用。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提供一种改良后的高精度电动机，提高定子铁芯、转子铁芯的加工精度，提高电动机的功率因数和耐用性。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是提出一种高精度电动机，包括装配在一起的定子、转子、转轴和与定子固定在一起的前后两个端盖，所述转子铁芯具有经过研磨的外圆周，所述定子铁芯亦具有分别经过研磨的外圆周、内孔和两个端面，所述转子铁芯套在所述定子铁芯的内孔内，且所述定子铁芯的内孔研磨前的冲压直径等于所述转子铁芯的外圆周研磨前的冲压外径。
上述的高精度电动机中，所述转子铁芯由多个圆形转子冲片铆合成一体。
上述的高精度电动机中，所述定子铁芯由多个圆形定子冲片和分别叠加在两端的两片形状与所述定子冲片一致的厚钢片铆合成一体，所述厚钢片的厚度大于等于0.3mm。
上述的高精度电动机中，所述定子铁芯两个端面的平行度小于等于0.008mm。
上述的高精度电动机中，所述转子铁芯的经过研磨的外圆周与所述定子铁芯的经过研磨的内孔之间的气隙小于等于0.175mm。
上述的高精度电动机中，所述转轴直接压入转子铁芯的转轴孔内，与所述转子铁芯的转轴孔呈全接触的紧配合。
上述的高精度电动机中，所述转轴直径比所述转子铁芯的转轴孔内径小至多0.015mm。
上述的高精度电动机中，所述端盖包括轴承座和定子支撑部，所述定子支撑部的空心圆柱状下端紧扣在所述定子铁芯的外圆周表面上，所述空心圆柱状下端内侧设置有台阶状止口，抵在所述定子铁芯的端面上。
上述的高精度电动机中，所述定子铁芯以及紧扣在所述定子铁芯两端的前后两个端盖通过螺钉固定在一起。
上述的高精度电动机中，所述端盖的轴承座内装配轴承，所述轴承座的内外两侧分别设有轴承盖，通过螺钉固定在所述轴承座上将所述轴承夹紧。
实施本实用新型的高精度电动机，具有以下有益效果本实用新型的电动机对现有工艺进行了改良，对定子铁芯和转子铁芯的加工均采用研磨技术对外圆周、内空和/或端面分别进行了研磨，并同时对定子铁芯、转子铁芯、端盖的结构进行了改进，因此定子铁芯、转子铁芯具有很高的加工精度，进而保证了组装时的具有较高的同轴度和圆柱度，降低了功率损耗，减低了运转噪音与温升，延长了使用寿命，并因此降低了运行成本。本实用新型的电动机各项技术指标都显著优于现行工艺加工制造的电动机，能够在普通工艺制造的电动机无法工作或无法长时间工作的环境中正常工作，例如电动汽车使用的电动机，并尤其适合精密电动机。
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中图1是本实用新型电动机的一个实施例的结构示意图；图2是本实用新型一个实施例中的定子铁芯的端面示意图；图3是本实用新型一个实施例中定子铁芯与转子铁芯装配在一起时的端面示意图；图4是现有技术的定子铁芯的端面示意图；图5是本实用新型一个实施例中的定子铁芯的立体结构示意图；图6是未加工前的定子铁芯的侧面示意图；图7是本实用新型一个实施例中经过研磨后的定子铁芯的侧面示意图；图8是现有技术的端盖的立体结构示意图；图9是现有技术中电动机的装配示意图；图10是本实用新型一个实施例中端盖的立体结构示意图；图11是图10所示的端盖的另一个角度的立体结构示意图。
具体实施方式
本实用新型所涉及的电动机包括电磁电动机和永磁电动机。电磁电动机的定子铁芯与转子铁芯均由钢片组合而成；永磁电动机的定子铁芯或者转子铁芯其中一个为永久磁铁，另外一个由钢片组合而成。以下对本实用新型的介绍将以电磁电动机为例进行说明。
一般来说，电动机主要由定子、转子、转轴和端盖(在某些电动机中，例如串励电动机中，所述端盖又称为支架，因此以下描述中的端盖包括支架)构成，其中定子包括定子铁芯和定子绕组，转子包括转子铁芯和转子绕组。因本实用新型对电动机的改进不涉及绕组，故而本申请中未对定子绕组和转子绕组给出详细说明。图1是本实用新型电动机的一个实施例的结构示意图。如图1所示，该电动机主要包括装配在一起的转轴50、转子铁芯20、定子铁芯30以及前端盖10和后端盖40(绕组未在图中示出)。
定子铁芯30和转子铁芯的具体结构如图2和图3所示，分别由多个冲片叠加并铆合成一体。本实用新型在定子铁芯30或转子铁芯20的冲片完成铆合、形成定子铁芯或者转子铁芯整体之后，依据不同的需要用精密磨床分别对端面、外圆周和/或内孔进行研磨，以保证定子铁芯30或转子铁芯20自身有很高的同轴度和圆柱度。如图2所示，由多个圆形定子冲片构成的定子铁芯30沿圆周上均匀分布有多个铆钉孔32，用多个铆钉铆合在一起，铆钉的数量与分布根据定子铁芯30的外径大小与厚度的变化而调整，使得组成定子铁芯30的冲片紧密配合在一起，相对形成一个整体。定子铁芯30的中心设有内孔33，用于套住转子铁芯20。此外，在定子铁芯的每个冲片的相同位置处还设有均匀分布的多个螺钉孔31，用于与前后端盖10和40固定。将多个定子冲片铆合成定子铁芯后，本实用新型对铆合成整体的定子铁芯进行研磨加工，主要包括对定子铁芯的前后两个端面进行平面研磨，使定子铁芯的前后二个端面的平行度不超过0.008mm；对定子铁芯的内孔进行内圆研磨，增加内孔圆周的圆柱度，减少定子铁芯内孔的圆柱度偏差；对定子铁芯的外圆周进行外圆研磨，减少定子铁芯外圆周的圆柱度偏差，这样便可提高定子铁芯外圆周与内孔的同轴度以及整个定子铁芯外圆周所形成的圆柱体与定子铁芯前后端面的垂直度。为了便于利用现有的外圆磨床和内圆磨床对定子铁芯的外圆周和内孔进行紧密研磨，本实用新型的定子冲片外围为完整的圆形，这样相对于图4所示的传统定子铁芯外形设计，本实用新型的定子铁芯具有更高的加工精度。由于机械加工的自然规律，传统的定子铁芯冲片外圆的不连续性必然对外圆圆周的加工精度有很坏的影响，没有圆形外形设计的加工精密度高。
由现有技术可知，组成定子铁芯的冲片通常是用0.3-3mm厚的卷装钢带冲压而成，虽然经过平直器进行平整，但是每一片冲片仍然有一定的弧度，没有完全在一个平面上。如图5和图6所示，当多个冲片按一定厚度铆合在一起后，若对定子铁芯的端面进行研磨加工以修正平面度时，因为平面偏差较大，冲片自身的厚度可能不够余量进行研磨加工(冲片厚度较薄时尤其明显)。因此，如图7所示，本实用新型在定子铁芯前后两个端面上各叠加一片0.3mm以上的厚钢片(具体厚度根据定子冲片冲压模具的设计、冲片自身的厚度、外径以及冲片平直度进行调整)并与多个冲片一起铆合成定子铁芯整体，然后在对定子铁芯进行前述的各种研磨加工。这样即可增加定子铁芯厚度以便进行端面研磨加工，又可以增加定子铁芯铆合后的紧密度以及加工后的稳定性。
同样，本实用新型的转子铁芯由多个转子冲片叠加并铆合成一体。如图3所示，转子铁芯20上设有中心的转轴孔22和沿圆周分布的多个铆钉孔21，铆钉孔21的数量和分布根据转子铁芯20的外径大小与厚度的变化而调整，使得组成转子铁芯20的冲片通过铆钉紧密配合在一起，相对形成一个整体。将多个转子冲片铆合成转子铁芯后，本实用新型利用外圆磨床对转子铁芯的外圆周进行研磨加工，以提高转子铁芯的尺寸精度。
现有生产工艺中，定子铁芯的内孔直径和转子铁芯的外圆直径一般相差0.7-1mm，若二者之间的公差值为0，装配时转子铁芯无法放进定子铁芯内孔内；若公差值低于0.7mm，冲压时又会有铁屑产生，容易损坏模具，也给批量生产带来不便。本实用新型改进后的定子铁芯与转子铁芯的装配如图3所示，本实用新型的定子冲片和转子冲片在冲压时尺寸采用0对0设计(例如，若冲压时定子冲片的内孔直径为52mm，则转子冲片的外径同样为52mm)，然后通过上述的研磨加工对定子铁芯内孔和转子铁芯外圆周进行研磨后，定子铁芯与转子铁芯二者之间的气隙减少到最低尺寸，即气隙间距可小于等于0.175mm，这样便可以增加电动机的扭力，提高功率因数。例如，冲压直径为52mm时，经过研磨后，定子铁芯的内孔直径为52.2mm，转子铁芯的外径为51.85mm。
本实用新型电动机的转轴可采用型号为SUS420J2的不锈钢材料，经过热处理后达到HRC45-50的硬度，在经过精加工之后，整个转轴的头尾尺寸误差不超过0.003mm，外圆周的跳动度不超过0.008mm。装配时，将转轴直接压入转子铁芯的转轴孔内，使转轴的外圆周表面与转子铁芯的转轴孔表面完全接触，达到全接触的紧配合，这样便可承受很大的扭力，不会因扭力过大而出现转子转动而转轴不动的情况，提高电动机的耐用性。一般，当转轴与转子铁芯的转轴孔之间的松紧度小于等于0.015mm时，即转轴的直径比转子铁芯的转轴孔内径小至多0.015mm时，便可以达到上述全接触的紧配合。
图8和图9是现有技术中一种端盖的立体结构示意图和装配示意图。现有的端盖一般下端只有左右两个部分圆周与定子铁芯的端面接触，稳定性不高，易变形，并且前后两个端盖的轴承孔的同轴度很难得到保证。本实用新型对前后两个端盖的结构进行了改进，如图10和图11所示为前端盖10的立体结构示意图。该述端盖包括轴承座13和定子支撑部12。定子支撑部12的下端为空心圆柱状，并在该空心圆柱的内侧设有台阶状的止口15，该空心圆柱的厚度以及止口的深度可以根据定子铁芯的外径、端盖的尺寸等因素进行调整。前端盖10在止口15的位置处还设有多个与定子铁芯相对应的螺钉孔16。装配时，前端盖10通过空心圆柱状下端紧扣在定子铁芯30的外圆周表面上，内侧的台阶状止口15抵在定子铁芯30的端面上，并通过止口15上的螺钉孔16与定子铁芯以及后端盖用螺钉紧固在一起。本实用新型改进后的端盖，以定子铁芯经过研磨后的外圆周为基准点定位，前后端盖紧扣在定子铁芯的外圆周上，使得前后端盖与定子铁芯三者的同轴度得到保证，可以具有很高的同轴精度。此外，本实用新型还对端盖上轴承的定位进行了改进。如图所示，前端盖10上的轴承座13中装配轴承和转轴，轴承座13的内外两侧分别设有轴承盖14，通过螺钉固定在轴承座13上，从而将轴承从端面上夹紧在两个轴承盖14之间。当转轴与轴承的同轴度不够时，可以通过调整两轴承盖的位置来进行微调。后端盖40采用了与前端盖10相同的结构设计，在此不再赘述。
本实用新型改进后的电动机的装配如图1所示，首先，将多个转定冲片铆合形成转子铁芯，将多个定子冲片以及两端分别叠加的厚钢片铆合形成定子铁芯。接下来，根据一定的精度需求，使用精密磨床对转子铁芯的外圆周以及定子铁芯的两端端面、外圆周和内孔进行研磨，然后再进行电动机的装配。装配时，将转轴50直接压入经过研磨后的转子铁芯20的转轴孔内，使得转轴50与转子铁芯20的转轴孔呈全接触的紧配合；然后将转子铁芯20套在定子铁芯30的内孔内，因为转子铁芯的直径与定子铁芯内孔的内径之间采用0对0设计，经过研磨后二者之间的气隙小于等于0.175mm；然后，分别将前端盖10和后端盖40的空心圆柱状下端紧扣在定子铁芯30两端的外圆周表面上，端盖上的台阶状止口15抵在定子铁芯的端面上，并通过螺钉将定子铁芯与前后两个端盖固定在一起。
以上以电磁电动机为例对本实用新型的各种改进进行了详细说明。本实用新型的上述改进同样适用于永磁电动机。例如，当定子铁芯为永久磁铁而转子铁芯为钢片时，在构成定子铁芯的磁铁和外壳粘结后，依照前述方法对外壳的外圆周及二个端面进行外圆研磨和平面研磨，并用内圆磨床对该定子铁芯的内孔进行研磨；转子铁芯的处理与上述电磁电动机相同。又例如，当定子铁芯为钢片而转子铁芯为永久磁铁时，也可以依照前述电磁电动机的方法对定子铁芯、转子铁芯的相应部分进行研磨加工，提高其精度。以上介绍的结构改进和装配方法，也同样适用于永磁电动机。
本实用新型可在不偏离主要精神及特征的情况下以其它不同的实施例实施，因此，上述的实施例只是以举例的方式对本实用新型的解释，而不应将其视为对本实用新型的限制。任何本领域普通专业技术人员，在未脱离本实用新型的构思和范围内所作的任何修改与替换，均应包括在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种高精度电动机，包括装配在一起的定子、转子、转轴和与定子固定在一起的前后两个端盖，其特征在于，所述转子铁芯具有经过研磨的外圆周，所述定子铁芯亦具有分别经过研磨的外圆周、内孔和两个端面，所述转子铁芯套在所述定子铁芯的内孔内，且所述定子铁芯的内孔研磨前的冲压直径等于所述转子铁芯的外圆周研磨前的冲压外径。
2.根据权利要求1所述的高精度电动机，其特征在于，所述转子铁芯由多个圆形转子冲片铆合成一体。
3.根据权利要求1所述的高精度电动机，其特征在于，所述定子铁芯由多个圆形定子冲片和分别叠加在两端的两片形状与所述定子冲片一致的厚钢片铆合成一体，所述厚钢片的厚度大于等于0.3mm。
4.根据权利要求1所述的高精度电动机，其特征在于，所述定子铁芯两个端面的平行度小于等于0.008mm。
5.根据权利要求1所述的高精度电动机，其特征在于，所述转子铁芯的经过研磨的外圆周与所述定子铁芯的经过研磨的内孔之间的气隙小于等于0.175mm。
6.根据权利要求1所述的高精度电动机，其特征在于，所述转轴直接压入转子铁芯的转轴孔内，与所述转子铁芯的转轴孔呈全接触的紧配合。
7.根据权利要求6所述的高精度电动机，其特征在于，所述转轴直径比所述转子铁芯的转轴孔内径小至多0.015mm。
8.根据权利要求1所述的高精度电动机，其特征在于，所述端盖包括轴承座和定子支撑部，所述定子支撑部的空心圆柱状下端紧扣在所述定子铁芯的外圆周表面上，所述空心圆柱状下端内侧设置有台阶状止口，抵在所述定子铁芯的端面上。
9.根据权利要求8所述的高精度电动机，其特征在于，所述定子铁芯以及紧扣在所述定子铁芯两端的前后两个端盖通过螺钉固定在一起。
10.根据权利要求8所述的高精度电动机，其特征在于，所述端盖的轴承座内装配轴承，所述轴承座的内外两侧分别设有轴承盖，通过螺钉固定在所述轴承座上将所述轴承夹紧。
专利摘要本实用新型公开了一种高精度电动机，包括装配在一起的定子、转子、转轴和与定子固定在一起的前后两个端盖，所述转子铁芯具有经过研磨的外圆周，所述定子铁芯亦具有分别经过研磨的外圆周、内孔和两个端面，所述转子铁芯套在所述定子铁芯的内孔内，且所述定子铁芯的内孔研磨前的冲压直径等于所述转子铁芯的外圆周研磨前的冲压外径。所述电动机的转轴直接压入转子铁芯的转轴孔内，与所述转子铁芯的转轴孔呈全接触的紧配合。本实用新型的定子铁芯、转子铁芯具有很高的加工精度，进而保证了组装时的具有较高的同轴度和圆柱度，降低了功率损耗，减低了运转噪音与温升，延长了使用寿命，并因此降低了运行成本。
文档编号H02K1/22GK2899245SQ20062001745
公开日2007年5月9日 申请日期2006年6月14日 优先权日2006年6月14日
发明者谢杨辉 申请人:谢杨辉