电机表贴式磁钢与转子的胶接结构及其胶接方法与流程

本发明属于电机技术领域，涉及表贴式磁钢和转子的连接，为一种电机表贴式磁钢与转子的胶接结构及其胶接方法。

背景技术：

现有电机行业中无论是马达还是伺服电机，都存在表贴式磁钢的应用；对表贴式磁钢的安装与装配尺寸的控制将直接影响到电机的定转子间的电磁气隙，从而影响电机的最终运行参数。其中比较主要的影响是表贴式磁钢在贴合到转子表面时，无论安装尺寸还是安装效果都会受到黏贴胶层厚度的影响。现有很多电机厂家并未对胶层厚度及容胶结构进行设计与控制，只是将磁钢与转子表面涂抹胶水后直接进行磁钢的黏贴安装，当胶水厚度不满足要求，如过厚或者过薄，或者有效黏贴面积小于黏贴需求时，将直接导致定转子间的电磁气隙尺寸不一致，电机出力、反电势等参数不稳定或者超差，同时电机在高速运转时，胶层受应力破裂导致表贴磁钢脱离转子，造成电机事故。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：针对技术现状，需要表贴式磁钢的新的安装方案，提高胶层及表贴式磁钢加工与安装时的控制程度，改善电机运行时相关参数的稳定性与一致性，降低表贴式磁钢脱离转子的事故率。

本发明的技术方案为：电机表贴式磁钢与转子的胶接结构，表贴式磁钢黏贴于转子轴表面，所述轴表面设有与表贴式磁钢一一对应的胶槽结构，所述胶槽结构包括主胶槽，对应主胶槽设有2条胶水分流储存槽，2条胶水分流存储槽设置在轴表面且位于主胶槽两侧，胶水分流槽与主胶槽之间为胶水溢流部，胶水分流槽相对与主胶槽的另一侧为磁钢支持部，胶水溢流部的顶面为胶水高度定位及流经面，磁钢支持部的顶面为磁钢接触面，所述磁钢接触面高于胶水高度定位及流经面；表贴式磁钢的黏贴面设有与主胶槽对应的凸起部，且表贴式磁钢与转子轴表面黏贴时与磁钢接触面紧贴，所述凸起部与主胶槽的槽底之间具有间隙，间隙厚度在电磁原理允许的范围内根据选取的胶水需求进行设定，主胶槽填满胶水后，因凸起部压入而溢出的胶水体积小于等于两条胶水分流储存槽的总容积。

作为一种变换方式，所述2条胶水分流储存槽设置在磁钢上，主胶槽两侧依次为台阶式设置的胶水溢流部和磁钢支持部，当磁钢与转子轴黏贴时，2条胶水分流储存槽分别对应位于主胶槽两侧，与胶水溢流部对应。

作为另一种变换方式，所述胶槽结构与凸起部在轴表面和磁钢上对换位置设置。

作为改进方式，上述转子轴上设有轴向定位端面，轴向定位端面构成主胶槽的一个侧壁，各轴向定位端面位于同一个平面，所述平面垂直于转子轴。

基于上述胶槽结构的设计思路，本发明还提出第二种电机表贴式磁钢与转子的胶接结构，表贴式磁钢黏贴于转子轴表面，所述轴表面设有与表贴式磁钢一一对应的胶槽结构，所述胶槽结构包括主胶槽，主胶槽两侧为磁钢支持部，磁钢支持部的顶面为磁钢接触面，表贴式磁钢的黏贴面为与主胶槽底面平行的平面或者弧面，表贴式磁钢与转子轴表面黏贴时与磁钢接触面紧贴，表贴式磁钢与主胶槽的槽底之间形成间隙，间隙厚度在电磁原理允许的范围内根据选取的胶水需求进行设定；转子轴上设有轴向定位端面，轴向定位端面构成主胶槽的一个侧壁，各轴向定位端面位于同一个平面，所述平面垂直于转子轴，所述轴向定位端面上设有与主胶槽连通的注胶孔，注胶孔通向磁钢与主胶槽的槽底之间的间隙。

作为上述第二种胶接结构的变换方式，所述胶槽结构设置在磁钢上。

上述第一种电机表贴式磁钢与转子的胶接结构的胶接方法，黏贴磁钢时，在主胶槽内涂抹足量胶水，主胶槽内初始涂抹胶水量＞主胶槽的容积，利用刮平类工具，抵住胶水高度定位及流经面后进行刮动，使主胶槽内的胶水层的流平面与胶水高度定位及流经面相平，然后将磁钢定位至胶槽结构的对应位置，所述凸起部分沉入主胶槽，凸起与主胶槽相互配合作用，将主胶槽内多余的胶水挤出至胶水分流储存槽中，主胶槽槽底与所述凸起部间形成厚度为b的稳定胶层，厚度b在电磁原理允许的范围内根据胶水需要进行调整；

所有磁钢黏贴好后，对转子轴加装用于磁钢周向定位及固持工装，将磁钢固持，定位固持工装需保持一定的固持力，以防止胶水从磁钢与转子对应的接触面或者轴向定位端面处泄漏，根据胶水固化需求进行胶水固化，待胶水固化后拆除定位固持工装，至此在转子轴上黏贴磁钢的全部过程完成。

进一步的，通过调整主胶槽的宽度尺寸a，使得主胶槽内胶水最小有效粘接面积占比满足磁钢最大受力时不与转子胶层脱开的需求。

上述第二种电机表贴式磁钢与转子的胶接结构的胶接方法，将磁钢通过工装进行定位并固持至转子轴对应位置，主胶槽与磁钢间或主胶槽与转子轴表面间形成厚度为b的胶层空间，由人工或者自动注胶设备直接向注胶孔内注射预先计算好的足量的胶水，胶水注满胶层空间，固化后完成磁钢与转子轴的胶接。

本发明具有以下有益效果：

1.本发明方案与现有技术相比，将转子轴和磁钢进行了小范围少量的结构变更后，通过胶槽结构可形成稳定的、厚度一致的胶层，胶层的厚度也可根据需求进行调整与控制。

2.本发明方案与现有技术相比，提供了磁钢在黏贴至转子轴上时，主胶槽被挤出多余胶水流存至胶水分流储存槽中的容胶方案，有效避免了磁钢与转子轴上的磁钢支持部接触时，磁钢与转子轴之间受到主胶槽内流出的胶水侵入从而使最终成形的转子直径尺寸发生变化的现象，同时保证了每块磁钢在黏贴后的高度一致性。

3.本发明方案同时避免了磁钢在黏贴结束时需要人工擦除多余胶水溢出的现象。通过本发明方法可严格控制胶层的储胶量，与现有技术相比，大大节省了胶水使用量并提高了生产效率，且磁钢黏贴效果得到显著提升。

4、本发明方案的胶槽结构可以灵活设置，磁钢黏贴完全是靠主胶槽中的胶水进行黏贴，而磁钢与转子的物理接触面就是磁钢接触面4，在胶槽结构设置在转子轴上的情况下，对于磁钢而言，覆盖整个胶槽结构，同时磁钢具有与主胶槽对于的凸起即可，加工简单。同时，本发明方案也可以是转子涂胶结构处为凸起，与对应黏贴磁钢的面为凹陷，且保证均匀的胶层厚度b，此时，胶水分流存储槽可在转子轴上，或者也可以存在在磁钢上。

5、本发明还提供了注胶方案，相比涂覆胶水再黏贴磁钢的方案，注胶方案效率更高，有助于实现自动化。

附图说明

图1为本发明实施例中表贴式磁钢的结构视图。

图2为本发明实施例中转子轴的结构视图。

图3为本发明实施例中转子轴的轴端面方向视图。

图4为本发明实施例中转子轴上磁钢轴向限位端面部分的结构视图。

图5为本发明实施例中胶槽结构的结构视图。

图6为本发明实施例中在转子轴上黏贴了一块磁钢的视图。

图7为本发明实施例的胶接结构中，磁钢贴合转子轴后的端面视图。

图8为本发明实施例中胶接结构的尺寸视图，a、b需要根据胶水层厚度及磁钢有效黏贴面积确定。c、d均＞0。

图9为本发明实施例磁钢与转子轴胶接完成后的完整转子视图。

具体实施方式

本发明提出了一种可以在电机转子上进行小范围结构更改，从而达到获取黏贴磁钢所需的稳定胶层及一致的转子直径的方法。此方案结构紧凑简捷，可控性强，胶层稳定可靠，大大节省了黏贴用胶量，并提高了黏贴磁钢的生产效率。

图1-4显示了本发明的表贴式磁钢、转子轴的结构的一个实施例，转子轴表面设有用于安装表贴式磁钢的胶槽结构，胶槽结构绕转子轴一圈均匀布置。下面结合附图和实施例具体说明本发明的实施。

如图5-9所示，表贴式磁钢利用胶水黏贴于轴表面，表贴式磁钢数量为n个，n为≥1的自然整数，本实施例中列举实例磁钢数量为10个。对应磁钢的数量，需在轴上圆周均布加工n个胶槽结构。

转子轴上周向均布胶槽结构如图5所示，胶槽结构包括主胶槽1和2条胶水分流储存槽2，2条胶水分流存储槽2位于主胶槽1两侧，胶水分流存储槽2与主胶槽1之间为胶水溢流部，胶水分流槽相对与主胶槽的另一侧为磁钢支持部，胶水溢流部的顶面为胶水高度定位及流经面3，磁钢支持部的顶面为磁钢接触面4，所述磁钢接触面4高于胶水高度定位及流经面3，高度差为c，保证胶水可由主胶槽1中经过胶水高度定位及流经面3自由流入胶水分流存储槽2内；表贴式磁钢覆盖整个胶槽结构，磁钢的黏贴面设有与主胶槽对应的凸起部，且表贴式磁钢与转子轴黏贴时，两侧与磁钢接触面紧贴，如图7和图8所示，所述凸起部与主胶槽的槽底之间具有间隙，间隙厚度b在电磁原理允许的范围内根据胶水需求进行设定。同时，设计胶槽结构时，主胶槽填满胶水后，因凸起部压入而溢出的胶水体积小于等于两条胶水分流储存槽的总容积；另外，通过调整主胶槽的宽度尺寸a，使得主胶槽内胶水最小有效粘接面积占比满足磁钢最大受力时不与转子胶层脱开的需求，这里的工艺参数计算为现有技术，不再详述。

如图4和图5，作为优选方式，转子轴上还设有轴向定位端面5，轴向定位端面构成主胶槽的一个侧壁，所有胶槽结构的轴向定位端面位于同一个垂直于转子轴的平面。轴向定位端面用于辅助磁钢在转子轴上的轴向定位。

上述胶接结构进行胶接时，黏贴磁钢前，将转子轴用工装装夹轴的下端后竖直摆放，此时轴向定位端面位于轴下端。这里考虑的是因为胶水虽然具有粘度，但其为流体，所以受到重力作用会发生一定的流动现象，为了保证胶水在溢流与被挤压时利于胶槽内空气排出并且胶水不产生脱离胶槽的现象，同时黏贴多个磁钢时，在未加装工装前，防止磁钢由于重力作用而脱离黏贴胶层的现象，将转子轴竖直摆放。确定主胶槽的容积，将足量的选取好的胶水趋于均匀地涂抹于主胶槽中，初始胶水体积大于主胶槽的容积，胶水粘度、种类等根据工艺需求选择，并使胶水固化前可以保持停留于主胶槽内，然后利用刮平刀或者类似工具，将刮平刀的平面抵住胶水高度定位及流经面，沿轴向并且远离轴向定位端面的方向，从定位端面处开始从下向上刮动，将主胶槽中的胶水刮至与胶水高度定位及流经面相平，多余胶水被刮刀刮除。取出要安装的表贴式磁钢，将磁钢的一端的端面抵住轴向定位端面，磁钢上凸起部对准主胶槽的位置，将磁钢由下向上倾斜着慢慢贴合于轴上，磁钢与轴上的磁钢接触面接触，磁钢上的凸起部沉入主胶槽中一定深度d，如图8。此时，主胶槽中部分胶水将受到磁钢凸起部的挤压，由于凸起部与主胶槽的槽底之间的间隙，胶水将在磁钢挤压和胶水自重力的联合作用下，充满所述间隙后形成稳定厚度b的胶层，多余胶水逐渐从主胶槽中流经胶水高度定位及流经面后进入胶水分流储存槽，需保证主胶槽中被挤出胶水体积等于或者小于2条胶水分流储存槽的总容积，这个可以在初期结构尺寸设计时计算好。重复上述步骤，将10个磁钢分别黏贴于轴上的对应位置。

将黏贴好磁钢后的转子加装周向定位及固持工装，将磁钢固持，定位固持工装需保持一定的固持力，以防止胶水从磁钢接触面或者轴向定位端面处泄漏，根据胶水固化需求进行胶水固化，此步骤需考虑磁钢的充磁顺序与胶水固化温度需求的选择，待胶水固化后拆除定位固持工装。至此在轴(件2)上黏贴磁钢(件1)的全部过程完成。

本发明的胶结结构实现方案灵活，在上述方案中，胶水分流存储槽与主胶槽一起设置在转子轴上，胶水分流存储槽也可以设置在磁钢上，此时主胶槽旁的胶水溢流部和磁钢支持部构成阶梯结构，胶水高度定位及流经面3和磁钢接触面4之间为一个落差面，磁钢黏贴时，位于磁钢上的胶水分流存储槽位置对应于胶水高度定位及流经面3。上述方案利用的是凸起部与主胶槽的结构配合，本发明方案也可以是转子轴表面待黏贴磁钢处为凸起部，对应黏贴的磁钢的面为胶槽结构，只要是两种结构配合，均能保证均匀的胶层厚度b。

本发明还提供一种注胶方案：表贴式磁钢黏贴于转子轴表面，所述轴表面设有与表贴式磁钢一一对应的胶槽结构，所述胶槽结构包括主胶槽，主胶槽两侧为磁钢支持部，磁钢支持部的顶面为磁钢接触面，表贴式磁钢的黏贴面为与主胶槽底面平行的平面或者弧面，表贴式磁钢与转子轴表面黏贴时与磁钢接触面紧贴，表贴式磁钢与主胶槽的槽底之间形成间隙，间隙厚度在电磁原理允许的范围内设定；转子轴上设有轴向定位端面，轴向定位端面构成主胶槽的一个侧壁，各轴向定位端面位于同一个平面，所述平面垂直于转子轴，所述轴向定位端面上设有与主胶槽连通的注胶孔，注胶孔通向磁钢与主胶槽的槽底之间的间隙。这样磁钢与轴表面的主胶槽之间形成注胶空间，通过轴向定位端面上的注胶孔进行注胶，主胶槽同样也可以设置在磁钢上，即磁钢上设置主胶槽，与转子轴表面配合形成注胶空间。上述胶结结构进行胶接时，将磁钢通过工装进行定位并固持至转子轴对应位置，主胶槽与磁钢间或主胶槽与转子轴表面间形成厚度为b的胶层空间，由人工或者自动注胶设备直接向注胶孔内注射胶水，胶水注满胶层空间，固化后完成磁钢与转子轴的胶接。

本发明胶接结构方案，整个过程操作方便、简单，提高了胶层稳定性及可靠性，有效控制了转子直径尺寸，保证了电磁尺寸的一致性。结构设计大幅度节省了胶水使用量，提高了生产操作效率。

上述胶接结构方案不局限于上述实施例中所列举的结构形式，本发明也适用于表贴磁钢安装面为圆弧形状的情况或者电磁原理可行的异形安装面的情况。本发明胶接结构方案可单独存在于轴上或者转子铁芯上，也可单独存在于表贴式磁钢上，并不局限于上述实施例中所例举的零件性状、尺寸及数量。