一种50kW超高速永磁发电机转子的磁钢安装工装的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种50kW超高速永磁发电机转子的磁钢安装工装，包括支撑环、端板、圆筒和工艺楔块，所述支撑环通过若干支撑环固定螺栓安装在磁轭的前端面，所述端板通过若干端板固定螺栓安装在磁轭的后端面；所述支撑环的外圆上套接一个圆环板，所述圆环板与所述支撑环一体成型，该圆环板的与任意一圈的四块磁钢中每块磁钢相应的位置均开设两个螺孔，每个所述螺孔中均插接一个磁钢顶紧螺杆，所述圆筒套接在所述磁轭上，所述工艺楔块包括楔块本体和设置在楔块本体的顶部并与之一体成型的凸台。本发明的50kW超高速永磁发电机转子的磁钢安装工装，结构简单，操作方便，能够准确地将十二块磁钢准确安全地安装到磁轭。
【专利说明】一种50kW超高速永磁发电机转子的磁钢安装工装
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种50kW超高速永磁发电机转子的磁钢安装工装，属于电机制造领域。
【背景技术】
[0002]永磁体在日常生活中的应用已有相当悠久的历史，现在永磁体在电机中的使用也越来越普遍，50kW超高速永磁发电机就是一个应用实列，以前这种结构的电机制造技术被国外的电机公司所垄断，国内没有制造先列，制造技术是个空白，要制造出这个电机，需要我们解决许多技术难题，其中磁钢安装就是一项高难度的技术。
[0003]请参阅图1、图2和图3，50kW超高速永磁发电机转子的结构如下:转轴101外圆上热套磁轭102，磁轭102是一个良好的导磁体，是转子磁路的一部分，在磁轭102的外圆上间隔均匀地安装十二块磁钢103，每块磁钢103均呈圆弧瓦片状结构，十二块磁钢103围绕磁轭102的外圆三圈，每圈均布四块磁钢103，每圈的四块磁钢103中相邻的两块磁钢103之间设置一间隙106，所有间隙106的形状相同、大小相等。即磁钢103在同一圆周方向上均布四块，S极与N极间隔排列,磁钢103在同一轴向直线方向上排列三块,为同一极性,如图3所示，十二块磁钢103安装到磁轭102上后，是有位置要求的，同一圆周方向上要均布，同一轴向直线方向上的磁钢与磁钢之间要靠紧，两端的磁钢与磁轭的两端要一一对应地对齐。磁钢103通过螺钉1041用产品楔块104压紧固定，在圆周方向上每圈的四块磁钢103中，相邻的两块磁钢103之间均设置一产品楔块104，即每个间隙106内设置一产品楔块104，便于压紧磁钢103，为防止磁路短路，产品楔块104和螺钉1041都采用非导磁的不锈钢材料；为防止转子运行时发生磁钢轴向窜动，在磁轭102的两端装有压圈105，压圈105用螺栓1051固定在磁轭102上，为防止磁路短路，压圈105也采用非导磁的不锈钢材料制成。
[0004]50kW超高速永磁发电机转子使用的磁钢是单独充好磁的，采用空气稳磁，其剩磁磁场的稳定性是比较好的，磁场力相当大，在磁钢安装过程中，须克服磁钢强大的吸引力和排斥力，凭人手的握力是很难控制的，将磁钢直接用手放到安装到磁轭上是非常危险的，一则手容易受伤，二则磁钢容易碰碎。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种50kW超高速永磁发电机转子的磁钢安装工装，结构简单，操作方便，能够准确地将十二块磁钢准确安全地安装到磁轭。
[0006]实现上述目的的技术方案是:一种50kW超高速永磁发电机转子的磁钢安装工装，所述50kW超高速永磁发电机转子包括转轴，所述转轴的外圆上热套磁轭，所述磁轭的外圆周面上间隔均匀地安装十二块磁钢，每块磁钢均呈圆弧瓦片状结构，所述十二块磁钢围绕所述磁轭的外圆周面三圈，每圈均布四块磁钢，且每圈的四块磁钢中相邻的两块磁钢之间设置一间隙，所有所述间隙的形状相同、大小相等，其特征在于，所述磁钢安装工装包括支撑环、端板、圆筒和工艺楔块，其中:
[0007]所述支撑环和端板均呈圆环状，分别套接在所述转轴上，并且所述支撑环通过若干支撑环固定螺栓安装在所述磁轭的前端面，所述端板通过若干端板固定螺栓安装在所述磁辄的后端面；
[0008]所述支撑环的外圆上套接一个圆环板，所述圆环板与所述支撑环一体成型，该圆环板的与任意一圈的四块磁钢中每块磁钢相应的位置均开设两个螺孔，所有的螺孔位于同一圆周上，且每个所述螺孔的直径小于所述磁钢的厚度，每个所述螺孔中均插接一个磁钢顶紧螺杆，该磁钢顶紧螺杆的尾端与相应的磁钢相接触；
[0009]所述圆筒套接在所述磁轭上，并位于所述十二块磁钢的外部，所述圆筒的内壁面上均布四条工艺楔块安装槽，每条所述工艺楔块安装槽均沿所述圆筒的轴向开设，每条所述工艺楔块安装槽内均设置一个所述工艺楔块，每个所述工艺楔块均通过楔块联接螺栓安装在所述圆筒上，并通过楔块固定螺栓与所述磁轭相连，相邻的两个工艺楔块之间形成磁钢安装通道，所述圆筒的与每块磁钢相应的位置均设置有两个磁钢固定螺栓，每个磁钢固定螺栓的尾端均与相应的磁钢相接触，所述圆筒的外壁面上均布四个磁钢观察窗，每个所述磁钢观察窗均沿所述圆筒的轴向开设；
[0010]每个所述工艺楔块皆包括楔块本体和设置在楔块本体的顶部并与之一体成型的凸台，所述凸台卡接在相应的所述工艺楔块安装槽内，所述楔块本体呈弧形，四个所述工艺楔块的楔块本体均布在所述磁轭的外圆周面上，并且所述楔块本体卡接在相应地所述间隙内；
[0011]所述端板上开设有与四个所述工艺楔块一一对应地相配合的四个缺口。
[0012]上述的一种50kW超高速永磁发电机转子的磁钢安装工装，其中，所述支撑环通过间隙配合的方式套接在所述转轴上，所述支撑环的外径大于所述磁轭的外径，且所述支撑环的内径、所述支撑环的外径、所述磁轭的外径与所述转轴的外径相互关系满足下列公式:
[0013]O < Δ- δ < 0.10
[0014]式中，Δ为支撑环的外径与磁轭的外径的差值，δ为支撑环内径与转轴的外径的差值。
[0015]上述的一种50kW超高速永磁发电机转子的磁钢安装工装，其中，每个所述螺孔的中心均位于圆环板上与相应的磁钢的厚度方向的中间相应的位置，且每个所述磁钢顶紧螺杆的尾端与相应的磁钢的接触面之间设置一胶木块。
[0016]上述的一种50kW超高速永磁发电机转子的磁钢安装工装,其中，所述楔块本体的内径比所述磁轭的外径大0.5mm。
[0017]上述的一种50kW超高速永磁发电机转子的磁钢安装工装，其中，所述圆筒的内径比所述磁钢的外径大0.
[0018]上述的一种50kW超高速永磁发电机转子的磁钢安装工装，其中，所述圆筒上与所述每圈的四块磁钢相对应的所有磁钢固定螺栓位于同一圆周上。
[0019]上述的一种50kW超高速永磁发电机转子的磁钢安装工装，其中，每个所述磁钢固定螺栓均位于圆筒上与相应的磁钢的轴向的中间相应的位置。
[0020]上述的一种50kW超高速永磁发电机转子的磁钢安装工装，其中，每个所述磁钢固定螺栓与相应的所述磁钢的接触面之间设置一硅橡胶垫片。
[0021]上述的一种50kW超高速永磁发电机转子的磁钢安装工装,其中，每个所述工艺楔块的一端均与所述圆筒的一端齐平，每个所述工艺楔块的另一端均比所述圆筒的另一端长10mnin
[0022]上述的一种50kW超高速永磁发电机转子的磁钢安装工装，其中，所述磁钢安装工装的材质为非导磁性的不锈钢材料。
[0023]本发明的50kW超高速永磁发电机转子的磁钢安装工装，与现有技术相比的有益效果是:结构简单，操作方便，能够准确地将十二块磁钢准确安全地安装到磁轭上。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为50kW超高速永磁发电机转子的结构示意图；
[0025]图2为图1的侧视图；
[0026]图3为磁钢在磁轭的外圆上的排列示意图；
[0027]图4为本发明的磁钢安装工装的立体结构图；
[0028]图5为本发明的磁钢安装工装的剖视图；
[0029]图6a为实施例中支撑环的结构图；
[0030]图6b为图6a的A向视图；
[0031]图7a为实施例中圆筒的结构图；
[0032]图7b为实施例中磁钢固定螺栓与硅橡胶垫片的连接图；
[0033]图8a为实施例中工艺楔块与磁钢、磁轭的连接结构图；
[0034]图8b为实施例中工艺楔块与磁钢的连接结构图；
[0035]图8c为实施例中工艺楔块的截面与产品楔块的截面的对比图；
[0036]图9为实施例中端板的结构图；
[0037]图10为使用本发明的磁钢安装工装安装位于后圈的四块磁钢的流程图。
【具体实施方式】
[0038]为了使本【技术领域】的技术人员能更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对其【具体实施方式】进行详细地说明:
[0039]请参阅图1、图2和图3，50kW超高速永磁发电机转子包括转轴101，转轴101外圆上热套磁轭102，磁轭102是一个良好的导磁体，是转子磁路的一部分，在磁轭102的外圆上间隔均匀地安装十二块磁钢103，每块磁钢103均呈圆弧瓦片状结构，十二块磁钢103围绕磁轭102的外圆三圈，每圈均布四块磁钢103，每圈的四块磁钢103中相邻的两块磁钢103之间设置一间隙106，所有间隙106的形状相同、大小相等。每个间隙106内设置一产品楔块104，便于压紧磁钢103。三圈分别为前圈、中圈和后圈，前圈的四块磁钢103的前表面与所述磁辄102的如端面齐平，后圈的四块磁钢103的后表面与所述磁辄102的后端面齐平。
[0040]请参阅图4至图9，本发明的实施例，一种50kW超高速永磁发电机转子的磁钢安装工装，包括支撑环1、端板2、圆筒3和工艺楔块4。
[0041]再请参阅图4和图5，支撑环I和端板2均呈圆环状，分别套接在转轴101上，并且支撑环I通过若干支撑环固定螺栓11安装在磁轭102的前端面,端板2通过若干端板固定螺栓21安装在磁轭102的后端面。
[0042]支撑环I通过间隙配合的方式套接在转轴101上，支撑环I的外径大于磁轭102的外径，且支撑环I的内径、支撑环I的外径、磁轭102的外径与转轴101的外径相互关系满足下列公式:
[0043]O < Δ- δ < 0.10
[0044]式中，Δ为支撑环的外径与磁轭的外径的差值，δ为支撑环内径与转轴的外径的差值。
[0045]请参阅图6a和图6b，支撑环I的外圆上套接一个圆环板5，该圆环板5与支撑环I 一体成型。所述该圆环板5的与任意一圈的四块磁钢103中每块磁钢103相应的位置均开设两个螺孔51，所有的螺孔51位于同一圆周上，且每个螺孔51的直径小于磁钢103的厚度，每个螺孔51中均插接一个磁钢顶紧螺杆52，该磁钢顶紧螺杆52的尾端与相应的磁钢103相接触。每个螺孔51的中心均位于圆环板5上与相应的磁钢103的厚度方向的中间相应的位置，且每个磁钢顶紧螺杆52的尾端与相应的磁钢103的接触面之间设置一胶木块6。
[0046]请参阅图7a和图7b，圆筒3套接在磁轭102上，并位于十二块磁钢103的外部，而且圆筒3位于支撑环I和端板2之间，圆筒3的内径比磁钢103的外径大0.圆筒3的内壁面上均布四条工艺楔块安装槽31，每条工艺楔块安装槽31均沿圆筒3的轴向开设，每条工艺楔块安装槽31内均设置一个工艺楔块4，每个工艺楔块4均通过楔块联接螺栓41安装在圆筒3上，并通过楔块固定螺栓42与磁轭102相连，相邻的两个工艺楔块4之间形成磁钢安装通道，圆筒3的与每块磁钢103相应的位置均设置有两个磁钢固定螺栓32，每个磁钢固定螺栓32的尾端均与相应的磁钢103相接触，圆筒3的外壁面上均布四个磁钢观察窗33，每个磁钢观察窗33均沿圆筒3的轴向开设，用于观察同一轴向直线上相邻的两块磁钢的装配情况。圆筒3还起着固定磁钢103的作用。
[0047]圆筒3上与每圈的四块磁钢103相对应的磁钢固定螺栓32位于同一圆周上。每个磁钢固定螺栓32均位于圆筒3的与相应的磁钢103的轴向的中间位置。请参阅图7b，每个磁钢固定螺栓32与相应的磁钢103的接触面之间设置一硅橡胶垫片7。每个工艺楔块4的一端均与圆筒3的一端齐平,每个工艺楔块4的另一端均比圆筒3的另一端长1mm,便于磁钢安装时观察、调整位置以及可以起到很好的导向作用。
[0048]请参阅图8a和图8b，每个工艺楔块4皆包括楔块本体41和设置在楔块本体41的顶部并与之一体成型的凸台42，凸台42卡接在相应的工艺楔块安装槽31内，楔块本体41呈弧形，四个工艺楔块4的楔块本体41均布在磁轭102的外圆周面上,并且楔块本体41卡接在相应地间隙106内。楔块本体41的内径比磁轭102的外径大0.5mm。请参与图8c，楔块本体41的截面的形状与产品楔块104的截面的形状相同，但是楔块本体41的截面的尺寸大于产品楔块104的截面的尺寸。
[0049]请参阅图9，在使用本发明的磁钢安装工装时，十二块磁钢103全部安装到位后，必须用产品楔块104置换出工艺楔块4，在置换工艺楔块4时，要给工艺楔块4提供一个通道，因此在端板2上开设有与四个工艺楔块4 一一对应地相配合的四个缺口 22，可以方便的将四个工艺楔块4从端板2上相应的缺口 22内退出。
[0050]本发明的磁钢安装工装的材质为非导磁性的不锈钢材料。
[0051]本发明的磁钢安装工装，在使用时，先将支撑环I安装在磁轭102的前端面，将端板2安装到磁轭102的后端面，将工艺楔块4通过楔块联接螺栓41与圆筒3连接后，通过楔块固定螺栓固定到磁轭102上，然后开始安装磁钢103，根据磁钢的受力特性，先圆周安装，后轴向安装比较合理，而且，圆周上对称安装，磁钢的受力更加均匀，安装更加合理、安全。
[0052]请参阅图10，先安装后圈的四块磁钢103，安装位于后圈的四块磁钢103中的第一块磁钢1031时,在第一块磁钢1031与相应的两个磁钢顶紧螺杆52之间垫胶木块6,两个磁钢顶紧螺杆52用力均匀地旋紧，把第一块磁钢1031通过相邻的两个工艺楔块4之间形成的磁钢安装通道逐渐推到位，观察第一块磁钢1031的后表面是否与端板2的前表面接触到位，然后在圆筒3上的相应的两个螺孔内放入硅橡胶垫片7，再将两个磁钢固定螺栓32一一对应地拧入两个螺孔内，拧紧的力不能太大，以免压碎第一块磁钢1031，在磁钢固定螺栓32和第一块磁钢1031之间垫入硅橡胶垫片7的目的，就是要防止磁钢受力，降低压强，同时也增加摩擦力，使磁钢牢固固定，装一块磁钢必须用磁钢固定螺栓和硅橡胶垫片固定一块磁钢，直至所有的磁钢全部固定好为止；
[0053]接着安装后圈的四块磁钢103中的第二块磁钢1032，第二块磁钢1032位于第一块磁钢1031旋转180°的位置，为方便第二块磁钢1032安装，可将磁轭102旋转180°，因离第一块磁钢1031距离较远，磁场力影响很小，可以参考第一块磁钢1031的安装方法安装第二块磁钢1032 ；
[0054]接着安装后圈的四块磁钢103中的第三块磁钢1033，第三块磁钢1033位于第一块磁钢1031旋转90°的位置，与第一块磁钢1031安装方法相似，由于磁轭102上已安装了两块极性相同的磁钢，第三块磁钢1033的极性与其相反，因此，第三块磁钢1033将受到圆周和轴向的吸引力，第三块磁钢1033圆周上受到的力还是比较均衡的，推入时，速度要慢，以免撞碎第三块磁钢1033 ；
[0055]接着安装后圈的四块磁钢103中的第四块磁钢1034，第四块磁钢1034位于第三块磁钢1033的180°的位置第四块磁钢1034与第三块磁钢1033受力状况也相似，参照第一块磁钢1031的安装方法安装。
[0056]接着参照上述方法安装中圈的四块磁钢103，最后安装前圈的四块磁钢103。
[0057]十二块磁钢103全部安装好后，将工艺楔块4置换出来，首先松掉工艺楔块4与圆筒3之间的楔块联接螺栓，再松掉工艺楔块4与磁轭102之间的楔块固定螺栓，用铜棒轻轻地敲出所有的工艺楔块4，同时一块接一块地敲入产品楔块104，工艺楔块4拿走，调整好产品楔块104的轴向位置，拧入产品螺栓，固定好产品楔块104，将磁钢103固定牢。
[0058]最后卸下本发明的磁钢安装工装的其余部件，拧去支撑环I上的支撑环固定螺栓11，卸下支撑环I ;拧去端板2的端板固定螺栓21，卸下端板2 ;在位于前圈的四块磁钢的前表面以及位于后圈的四块磁钢的后表面装上压圈，并用螺栓紧固；拧松圆筒3的外圆上的所有的磁钢固定螺栓32，轻轻地水平移去圆筒3。到此，磁钢安装工作全部结束。接下来可以进行磨削磁钢外圆、热套钛合金护环、动平衡试验等后期转子加工。
[0059]综上所述，本发明的磁钢安装工装，结构简单，操作方便，能够准确地将十二块磁钢准确安全地安装到磁轭。
[0060]本【技术领域】中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
【权利要求】
1.一种50kW超高速永磁发电机转子的磁钢安装工装，所述50kW超高速永磁发电机转子包括转轴，所述转轴的外圆上热套磁轭，所述磁轭的外圆周面上间隔均匀地安装十二块磁钢，每块磁钢均呈圆弧瓦片状结构，所述十二块磁钢围绕所述磁轭的外圆周面三圈，每圈均布四块磁钢，且每圈的四块磁钢中相邻的两块磁钢之间设置一间隙，所有所述间隙的形状相同、大小相等，其特征在于，所述磁钢安装工装包括支撑环、端板、圆筒和工艺楔块，其中: 所述支撑环和端板均呈圆环状，分别套接在所述转轴上，并且所述支撑环通过若干支撑环固定螺栓安装在所述磁轭的前端面，所述端板通过若干端板固定螺栓安装在所述磁轭的后端面； 所述支撑环的外圆上套接一个圆环板，所述圆环板与所述支撑环一体成型，该圆环板的与任意一圈的四块磁钢中每块磁钢相应的位置均开设两个螺孔，所有的螺孔位于同一圆周上，且每个所述螺孔的直径小于所述磁钢的厚度，每个所述螺孔中均插接一个磁钢顶紧螺杆，该磁钢顶紧螺杆的尾端与相应的磁钢相接触； 所述圆筒套接在所述磁轭上，并位于所述十二块磁钢的外部，所述圆筒的内壁面上均布四条工艺楔块安装槽，每条所述工艺楔块安装槽均沿所述圆筒的轴向开设，每条所述工艺楔块安装槽内均设置一个所述工艺楔块，每个所述工艺楔块均通过楔块联接螺栓安装在所述圆筒上，并通过楔块固定螺栓与所述磁轭相连，相邻的两个工艺楔块之间形成磁钢安装通道，所述圆筒的与每块磁钢相应的位置均设置有两个磁钢固定螺栓，每个磁钢固定螺栓的尾端均与相应的磁钢相接触，所述圆筒的外壁面上均布四个磁钢观察窗，每个所述磁钢观察窗均沿所述圆筒的轴向开设； 每个所述工艺楔块皆包括楔块本体和设置在楔块本体的顶部并与之一体成型的凸台，所述凸台卡接在相应的所述工艺楔块安装槽内，所述楔块本体呈弧形，四个所述工艺楔块的楔块本体均布在所述磁轭的外圆周面上，并且所述楔块本体卡接在相应地所述间隙内； 所述端板上开设有与四个所述工艺楔块一一对应地相配合的四个缺口。
2.根据权利要求1所述的一种50kW超高速永磁发电机转子的磁钢安装工装，其特征在于，所述支撑环通过间隙配合的方式套接在所述转轴上，所述支撑环的外径大于所述磁轭的外径，且所述支撑环的内径、所述支撑环的外径、所述磁轭的外径与所述转轴的外径相互关系满足下列公式: . O < Δ- δ < 0.10 式中，△为支撑环的外径与磁轭的外径的差值，δ为支撑环内径与转轴的外径的差值。
3.根据权利要求1所述的一种50kW超高速永磁发电机转子的磁钢安装工装，其特征在于，每个所述螺孔的中心均位于圆环板上与相应的磁钢的厚度方向的中间相应的位置，且每个所述磁钢顶紧螺杆的尾端与相应的磁钢的接触面之间设置一胶木块。
4.根据权利要求1所述的一种50kW超高速永磁发电机转子的磁钢安装工装，其特征在于，所述楔块本体的内径比所述磁轭的外径大0.5mm。
5.根据权利要求1所述的一种50kW超高速永磁发电机转子的磁钢安装工装，其特征在于，所述圆筒的内径比所述磁钢的外径大0.
6.根据权利要求1所述的一种50kW超高速永磁发电机转子的磁钢安装工装，其特征在于，所述圆筒上与所述每圈的四块磁钢相对应的所有磁钢固定螺栓位于同一圆周上。
7.根据权利要求1所述的一种50kW超高速永磁发电机转子的磁钢安装工装，其特征在于，每个所述磁钢固定螺栓均位于圆筒上与相应的磁钢的轴向的中间相应的位置。
8.根据权利要求1、6或7所述的一种50kW超高速永磁发电机转子的磁钢安装工装，其特征在于，每个所述磁钢固定螺栓与相应的所述磁钢的接触面之间设置一硅橡胶垫片。
9.根据权利要求1所述的一种50kW超高速永磁发电机转子的磁钢安装工装，其特征在于，每个所述工艺楔块的一端均与所述圆筒的一端齐平，每个所述工艺楔块的另一端均比所述圆筒的另一端长10mm。
10.根据权利要求1所述的一种50kW超高速永磁发电机转子的磁钢安装工装，其特征在于，所述磁钢安装工装的材质为非导磁性的不锈钢材料。
【文档编号】H02K15/03GK104362814SQ201410741829
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年12月8日 优先权日:2014年12月8日
【发明者】陈健康, 施黄璋 申请人:上海电气集团上海电机厂有限公司