用于使电枢铁芯的斜槽定位的系统和方法与流程

1.本发明涉电机的装配，尤其涉及在电机装配过程中用于使电枢铁芯的斜槽定位的系统和方法。


背景技术：

2.电机的电枢铁芯通常是由多个硅钢片叠加在一起而形成的。通过例如冲压方式在周向形成有多个凹口的硅钢片被叠加在一起时，多个硅钢片的相应凹口形成绕线槽。尽管绕线槽可以形成为大体上平行于电枢铁芯的纵向中心轴线(即，电机轴的纵向中心轴线)的直槽，但是为了降低启动电流和保持电磁感应的连续性，消除高次谐波引起的振动和噪音，削弱附加转矩，改善电机的起动性能，可以将绕线槽设置成与电枢铁芯的纵向中心轴线倾斜的斜槽。对于包括具有斜槽的电枢铁芯和整流子的电机而言，在组装时必须确保整流子上的绕线槽与电枢铁芯上的斜槽之间的角度精确地符合设定的角度，因而使电枢铁芯上的斜槽精确地定位变得十分重要。电枢铁芯上的斜槽是由相邻硅钢片周向错位而形成，整个斜槽的内轮廓呈阶梯状，因而采用使电枢铁芯上的直槽进行定位的现有方法很难对电枢铁芯上的斜槽进行精确定位。
3.已有的使电枢铁芯上的斜槽定位的方法利用伺服电机驱动电枢铁芯旋转，工业相机再利用旋转编码器的脉冲输出对电枢铁芯进行拍照、计算出斜槽的准确位置、并且再反馈给伺服电机以将斜槽旋转到相应的位置。但是，这种现有方法需要利用伺服电机和工业相机，因而结构复杂、成本较高。相机也容易受到外界振动、光线的影响而误报位置，运行稳定性和可靠性较差。而且，对于具有不同设计参数的斜槽而言，需要不同的校验件和校验程序。此外，使电枢铁芯上的斜槽定位所需要的时间周期较长，导致效率低下。
4.为此，需要对现有的用于使电枢铁芯的斜槽定位的系统和方法进行改进。


技术实现要素：

5.本发明目的在于克服上述现有技术中的至少一种缺陷，提出一种改进的用于使电枢铁芯的斜槽定位的系统和方法。
6.根据本发明的一方面，提出一种用于使电枢铁芯的斜槽定位的系统，所述斜槽是由构成所述电枢铁芯的多个硅钢片上的凹口限定的，所述系统包括：
7.用于可转动地保持装有电枢铁芯的电机轴的一端的第一保持机构；
8.用于可转动地保持所述电机轴的另一端的第二保持机构；
9.具有定位销的定位机构，所述定位销具有尖的自由端，所述定位销能够被驱动以便相对于所述电枢铁芯中选定的硅钢片的凹口水平地移动；以及
10.用于将装在所述电机轴上的所述电枢铁芯固定在位的夹紧装置。
11.可选地，所述用于使电枢铁芯的斜槽定位的系统还包括升降机构，所述定位机构被安装在所述升降机构上，以便能够在竖直方向上被调节高度。
12.可选地，所述第一保持机构是具有圆形凹孔的基座。
13.可选地，所述第二保持机构包括能够闭合和打开的双臂。
14.可选地，所述定位机构包括所述定位销被安装在上面的支座、以及用于驱动所述支座水平地运动的驱动装置。
15.可选地，所述定位销具有圆锥形自由端。
16.可选地，所述夹紧装置包括第一臂和第二臂。
17.可选地，所述用于使电枢铁芯的斜槽定位的系统还包括检测控制装置，所述检测控制装置用于检测装有电枢铁芯的所述电机轴的状态，并且根据检测到的状态控制所述第二保持机构、所述定位机构和/或所述夹紧装置。
18.根据本发明的另一方面，提出一种用于使电枢铁芯的斜槽定位的方法，所述斜槽是由构成所述电枢铁芯的多个硅钢片上的凹口限定的，所述方法包括如下步骤：
19.可转动地保持装有电枢铁芯的电机轴；
20.将具有尖的自由端的定位销移动到与所述电枢铁芯中选定的硅钢片的位置相对应的高度；
21.将所述定位销向着所述电枢铁芯水平地移动，直到所述定位销插入到与所述选定的硅钢片的凹口的两侧边缘完全接触的位置；以及
22.将装在所述电机轴上的所述电枢铁芯固定在位。
23.可选地，所述用于使电枢铁芯的斜槽定位的方法还包括使所述选定的硅钢片的凹口与所述定位销预对准的步骤。
24.根据本发明的用于使电枢铁芯的斜槽定位的系统和方法采用机械结构对电枢铁芯的斜槽进行定位，而不需要使用价格昂贵的工业相机，结构简单、成本较低。实现机械定位的机械结构受外界因素影响小，稳定可靠，售后及维护简单，方便后续型号扩展，也无需新的硬件投入。此外，使电枢铁芯上的斜槽定位所需要的时间周期较短，能够提高效率。
附图说明
25.图1示意性地显示了装有电枢铁芯和整流子的电机轴；
26.图2是显示电枢铁芯中选定硅钢片的凹口与整流子线槽之间夹角的示意图；
27.图3示意性地显示了根据本发明的用于使电枢铁芯的斜槽定位的系统；
28.图4-6显示了采用图3所示系统对电枢铁芯的斜槽进行定位的步骤，其中图5是经过定位机构的定位销截取的俯视横截面图；以及
29.图7示意性地显示了定位机构的定位销的优选实施例。
具体实施方式
30.下面结合示例详细描述本发明的优选实施例。本领域技术人员应理解的是，这些示例性实施例并不意味着对本发明形成任何限制。
31.图1示意性地显示了装有电枢铁芯和整流子的电机轴。在电机组装过程中，通常先将电枢铁芯1装配例如压接到电机轴3上，接着将整流子5装配到电机轴3上，随后将电枢绕组的导线绕在电枢铁芯1上。电枢绕组的导线需要被钩挂在整流子5的挂钩7上，因此，必须确保电枢铁芯1的多条绕线槽9中的每条绕线槽与整流子5上对应的挂钩7保持精确的定位，对于微型电机尤其如此。
32.图1所示的电枢铁芯1的绕线槽9是与电枢铁芯的纵向中心轴线倾斜的斜槽。如上所述，由于电枢铁芯上的斜槽是由相邻硅钢片周向错位而形成，整个斜槽的内轮廓呈阶梯状而形成，因而，电枢铁芯1的绕线槽9与整流子线槽之间的角度通常是指电枢铁芯中选定硅钢片的凹口与整流子线槽之间的角度。对于不同型号的电机，电枢铁芯1中的选定硅钢片的位置会根据电机的设计要求而发生变化。图2示意地显示了电枢铁芯中选定硅钢片的凹口与整流子线槽之间的角度。如图2所示，硅钢片11包括沿着周向均匀地形成的多个凹口13。图中的凹口13大体上呈v形，凹口13根据设计需要可以具有不同的形状。整流子5也沿着周向均匀地形成有多个线槽15。选定的硅钢片11的每个凹口13具有通过中心点o的第一等分线r1，整流子5的每个线槽15具有通过中心点o的第二等分线r2，这里的中心点o可以表示电机轴的纵向中心轴线上的一个点。电枢铁芯1的绕线槽9与整流子5的线槽之间的角度实际上是指电枢铁芯中选定的硅钢片11的凹口13的第一等分线r1与整流子5上对应的线槽15的第二等分线r2之间的角度α，在图2中角度α例如为9
°
。
33.图3示意性地显示了根据本发明的用于使电枢铁芯的斜槽定位的系统。如图3所示，根据本发明的用于使电枢铁芯的斜槽定位的系统20包括第一保持机构21和第二保持机构23。第一保持机构21用于可转动地保持装有电枢铁芯1的电机轴3的一端，例如，第一保持机构21可以是具有圆形凹孔的基座。第二保持机构23用于可转动地保持装有电枢铁芯1的电机轴3的另一端。作为示例，如图6所示，第二保持机构23可以包括能够闭合和打开的双臂23a，23b。
34.根据本发明的用于使电枢铁芯的斜槽定位的系统20还包括升降机构25以及安装在升降机构25上的定位机构27。升降机构25用于在竖直方向上调节定位机构27的高度。定位机构27包括安装在支座27a上的定位销27b、以及与支座27a连接并且用于驱动支座27a相对于由第一保持机构21和第二保持机构23保持的电机轴3上的电枢铁芯1水平运动的驱动装置27c。定位销27b具有尖的自由端。驱动装置27c可以例如是气缸、液压缸或者其它合适的驱动装置。图7示意性地显示了定位机构的定位销的优选实施例。如图7所示，定位销27b优选地具有圆锥形自由端27b’。作为示例，当硅钢片的凹口的开口为2mm时，定位销27b的自由端最小直径可以为0.4至0.5mm。
35.根据本发明的用于使电枢铁芯的斜槽定位的系统20还包括夹紧装置29，夹紧装置29包括第一臂29a和第二臂29b。当定位机构27将装有电枢铁芯1的电机轴3转动到确定位置之后，夹紧装置29的第一臂29a和第二臂29b闭合以便将装有电枢铁芯1的电机轴3固定在位。
36.以下将结合附图4-6来详细描述根据本发明的用于使电枢铁芯的斜槽定位的方法。
37.首先，将已经装有电枢铁芯1的电机轴3的一端由第一保持机构21可转动地保持，接着第二保持机构23的双臂23a，23b闭合以可转动地保持装有电枢铁芯1的电机轴3的另一端。随后，升降机构25将定位机构27的定位销27b在竖直方向上移动到与电枢铁芯1中选定的硅钢片的位置相对应的高度，如图4所示。
38.接着，定位机构27的驱动装置27c驱动支座27a并因而带动支座27a上的定位销27b向着电机轴3上的电枢铁芯1中选定的硅钢片的凹口13水平地运动。随后，定位销27b的尖的自由端进入选定硅钢片的凹口13中，随着定位销27b与凹口13的边缘接触，定位销27b可能
会带动装有电枢铁芯1的电机轴3稍微转动，直到定位销27b插入到与凹口13的两侧边缘完全接触的位置，如图5所示。为了便于定位销27b的尖的自由端插入选定的硅钢片的凹口13中，还可以包括使选定的硅钢片的凹口13与定位销27b预对准的步骤，预对准的步骤使得定位销27b的尖的自由端对准在选定的硅钢片的凹口13的开口范围内。
39.随后，夹紧装置29的第一臂29a和第二臂29b闭合以便将装在电机轴3上的电枢铁芯1固定在位而不能移动。接着，第二保持机构23的双臂23a，23b松开而移离电机轴3，驱动装置27c也带动支座27a上的定位销27b水平地移离电机轴3上的电枢铁芯1。
40.由于定位销27b只能在竖直方向和水平方向上移动，定位销27b的纵向中心轴线的位置实际上是确定的。当夹紧装置29将电机轴3固定在位时，电机轴3上的电枢铁芯1中选定的硅钢片的凹口的第一等分线r1与定位销27b的纵向中心轴线大体上是重合的，因而电枢铁芯1中选定的硅钢片的凹口的第一等分线r1的位置也是确定的，从而对电枢铁芯1上的斜槽实现精准定位。
41.在对电枢铁芯1上的斜槽实现精准定位之后，可以根据现有方式将整流子5装配例如压接到被夹紧装置29固定在位的电机轴3上。在将整流子5装配到电机轴3上之后，夹紧装置29的第一臂29a和第二臂29b松开，以便将已经装有电枢铁芯1和整流子5的电机轴3取出而传送到下一工序。
42.在上述优选实施例中，根据本发明的用于使电枢铁芯的斜槽定位的系统包括有升降机构，以使定位机构可以根据不同电机型号而移动到与不同的选定硅钢片对应的高度。但应理解的是，在不需要将定位机构移动到不同高度的情况下，根据本发明的用于使电枢铁芯的斜槽定位的系统可以省略升降机构。
43.根据本发明的用于使电枢铁芯的斜槽定位的系统20还可以包括检测控制装置，当检测控制装置检测到装有电枢铁芯1的电机轴3已经在第一保持机构21安放就位之后，检测控制装置控制第二保持机构23的双臂23a，23b被驱动而闭合，以便可转动地保持装有电枢铁芯1的电机轴3的另一端；当检测控制装置检测到装有电枢铁芯1的电机轴3已经由第一保持机构21和第二保持机构23保持好之后，检测控制装置控制定位销27b向着电机轴3上的电枢铁芯1中选定的硅钢片的凹口13移动；当检测控制装置检测到定位销27b插入到与凹口13的两侧边缘完全接触的位置(如下所述)，检测控制装置控制夹紧装置29的第一臂29a和第二臂29b被驱动而闭合，以便将装有电枢铁芯1的电机轴3固定在位；当检测控制装置检测到装有电枢铁芯1的电机轴3固定在位之后，检测控制装置控制双臂23a，23b再次被驱动而打开、以及定位销27b被移动离开电枢铁芯1；当检测控制装置检测到整流子5已经装配电机轴3上之后(如下所述)，检测控制装置控制夹紧装置29的第一臂29a和第二臂29b再次被驱动而打开，以便将已经装有电枢铁芯1和整流子5的电机轴3取出而传送到下一工序。当然，应理解的是，也可以为第二保持机构23、定位机构27和夹紧装置29中的任一个或两个设置单独的检测控制装置。
44.根据本发明的用于使电枢铁芯的斜槽定位的系统和方法，由于完全采用机械装置来实现电枢铁芯的斜槽定位，不需要诸如工业相机等的光学装置，结构简单、成本较低、稳定可靠、售后及维护简单、方便后续型号扩展，也无需新的硬件投入。此外，使电枢铁芯上的斜槽定位所需要的时间周期较短，能够提高效率。
45.尽管已经结合本发明优选实施例对本发明进行了详细描述，但应当理解的是，这
种详细描述仅是用于解释本发明而不构成对本发明的限制。本发明的范围由权利要求限定的技术方案来确定。