电机转子组件动平衡的设计方法与流程

本发明涉及一种电机转子组件动平衡的设计方法。

背景技术：

不平衡是造成电机转子振动过大以及产生噪音的主要原因之一,直接影响电机的工作性能、噪音和使用寿命，而且对于电机转速、不平衡精度要求越高，则对整个转子的动平衡要求就越高，允许的不平衡克数就越小。新能源电动汽车使用的驱动电机多为高转速电机，而且对噪音有着严格要求，因此对电机转子动平衡的设计尤为重要。

大多电机的转子都采用斜极方案，导致整个转子的初始不平衡克数过大，难以对转子进行动平衡校正，通常使用密度较高、成本较贵的铜平衡块作为隔磁平衡板安装于转子外侧，铜平衡块的厚度一般为10～15mm，通过在平衡块上开设一定数量的去重孔对不平衡量进行微调，以满足电机转子的动平衡要求。其缺点为操作步骤多，工序时间长，效率低，成本高，平衡块的可靠性很难保证，一旦脱落转子就会卡死，平衡块固定不牢固还会产生额外的电机机械噪音；且平衡块体积大、重量重，材料昂贵，提高生产成本。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种电机转子组件动平衡的设计方法，本方法克服传统电机转子动平衡校正的缺陷，方便实现转子动平衡的校正，提高动平衡的校正效率及可靠性，降低动平衡校正成本。

为解决上述技术问题，本发明电机转子组件动平衡的设计方法包括如下步骤：

步骤一、将包含电机转轴、隔磁平衡板、磁钢的电机转子组件采用三维建模工具进行建模，使电机转轴、隔磁平衡板、磁钢相对于旋转轴对称布置，并在电机转轴上加工平衡去重槽；

步骤二、在三维建模工具中，过旋转轴建立三维坐标系，测量转子组件相对于该坐标系的重心坐标，通过调整平衡去重槽的尺寸，使得转子组件的理论重心在旋转轴线上；

步骤三、通过三维建模工具出图加工制造若干转子组件，测量其初始不平衡量的方向和克数，定义其中一个方向为正方向，正方向的不平衡量克数为正数，则反方向的不平衡量克数为负数；

步骤四、若干转子组件不平衡克数的平均值接近零或不在零附近，且每台转子组件的不平衡量均在可调整范围内，则电机转子组件的动平衡满足设计要求；

步骤五、若干转子组件不平衡克数的平均值接近零，但有个别转子组件的不平衡量不在可调整范围内，则通过提高转子组件灌胶或者注塑的一致性，或者增加隔磁平衡板去重半径处的厚度，或者将隔磁平衡板更换为密度更高的材料，提高转子组件不平衡量的可调整范围；

步骤六、若干转子组件不平衡克数的平均值不在零附近，每台转子组件的不平衡量均不在可调整范围内，统计若干转子组件的偏重方向和偏重的平均值，根据统计结果调整平衡去重槽的尺寸，使若干转子组件不平衡克数的平均值无限接近零，直至满足设计要求。

进一步，当若干转子组件不平衡克数的平均值不在零附近，但每台转子组件的不平衡量均在可调整范围内时，通过调整平衡去重槽的尺寸，使若干转子组件不平衡克数的平均值无限接近零，以提高每台转子组件动平衡的校正效率。

进一步，所述若干转子组件是九个。

进一步，所述隔磁平衡板是铝合金板，其厚度是5～8mm。

由于本发明电机转子组件动平衡的设计方法采用了上述技术方案，即本方法借助三维建模工具，通过在电机转轴上加工平衡去重槽，将转子组件的理论重心调整至旋转轴上，再通过稳定的加工、制造流程制作出若干电机转子组件，测量其初始不平衡克数，记录若干电机转子组件的不平衡量位置分布以及不平衡克数，根据测得的数据，优化电机转子组件的制作工艺及调整平衡去重槽的尺寸，使转子组件的初始不平衡克数稳定在可校正的范围内，从而简化转子组件动平衡的校正过程，提高动平衡校正的效率。本方法克服传统电机转子动平衡校正的缺陷，方便实现转子动平衡的校正，提高动平衡的校正效率及可靠性，降低动平衡校正成本。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：

图1为本发明电机转子组件动平衡的设计方法示意图。

具体实施方式

实施例如图1所示，本发明电机转子组件动平衡的设计方法包括如下步骤：

步骤一、将包含电机转轴11、隔磁平衡板12、磁钢13的电机转子组件1采用三维建模工具进行建模，使电机转轴11、隔磁平衡板12、磁钢13相对于旋转轴对称布置，并在电机转轴11上加工平衡去重槽14；

步骤二、在三维建模工具中，过旋转轴建立三维坐标系，测量转子组件1相对于该坐标系的重心坐标，通过调整平衡去重槽14的尺寸，使得转子组件1的理论重心在旋转轴线上；

步骤三、通过三维建模工具出图加工制造若干转子组件1，测量其初始不平衡量的方向和克数，定义其中一个方向为正方向，正方向的不平衡量克数为正数，则反方向的不平衡量克数为负数；

步骤四、若干转子组件1不平衡克数的平均值接近零或不在零附近，且每台转子组件1的不平衡量均在可调整范围内，则电机转子组件1的动平衡满足设计要求；可调整范围为动平衡工序可执行的初始不平衡量范围，可调整范围主要受隔磁平衡板的材料与厚度影响，隔磁平衡板越厚、材料密度越大，可调范围越大，对转子冲片外径＜φ200的冲片，可调范围一般为±7克，若强行在隔磁平衡板上打孔,会导致隔磁平衡板强度降低，有强度失效的风险，故要求初始不平衡量要在可调范围内；

步骤五、若干转子组件1不平衡克数的平均值接近零，但有个别转子组件1的不平衡量不在可调整范围内，则通过提高转子组件1灌胶或者注塑的一致性，或者增加隔磁平衡板12去重半径处的厚度，或者将隔磁平衡板12更换为密度更高的材料，提高转子组件1不平衡量的可调整范围；

步骤六、若干转子组件1不平衡克数的平均值不在零附近，每台转子组件1的不平衡量均不在可调整范围内，统计若干转子组件1的偏重方向和偏重的平均值，根据统计结果调整平衡去重槽14的尺寸，使若干转子组件1不平衡克数的平均值无限接近零，直至满足设计要求。

优选的，当若干转子组件1不平衡克数的平均值不在零附近，但每台转子组件1的不平衡量均在可调整范围内时，通过调整平衡去重槽14的尺寸，使若干转子组件1不平衡克数的平均值无限接近零，以提高每台转子组件1动平衡的校正效率。也可降低所需的可调整范围，从而降低隔磁平衡板的重量和成本。

优选的，所述若干转子组件1是九个。

优选的，所述隔磁平衡板12是铝合金板，其厚度是5～8mm。

本方法解决了永磁同步电机斜极转子组件初始不平衡克数过大，不平衡克数难以校正到要求范围内的问题。初始不平衡克数的有向平均值越小，所打动平衡校正孔的数量就会越少，动平衡校正的效率就会越高。因此通过本方法将转子组件的初始不平衡克数调校至可调整范围内，从而方便实现转子组件动平衡的校正。采用本方法隔磁平衡板的用料少、材料密度小、体积小、重量轻、材料低廉，从而降低整体成本，而且动平衡校正过程所需打孔数量少，动平衡校正工序时间短，校正效率高，可靠性高。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种电机转子组件动平衡的设计方法，本方法借助三维建模工具，通过在电机转轴上加工平衡去重槽，将转子组件的理论重心调整至旋转轴上，再通过稳定的加工、制造流程制作出若干电机转子组件，测量其初始不平衡克数，记录若干电机转子组件的不平衡量位置分布以及不平衡克数，根据测得的数据，优化电机转子组件的制作工艺及调整平衡去重槽的尺寸，使转子组件的初始不平衡克数稳定在可校正的范围内，从而简化转子组件动平衡的校正过程，提高动平衡校正的效率。本方法克服传统电机转子动平衡校正的缺陷，方便实现转子动平衡的校正，提高动平衡的校正效率及可靠性，降低动平衡校正成本。

技术研发人员：袁羲鑫;赵婧婧;刘林
受保护的技术使用者：上海大郡动力控制技术有限公司;烟台正海磁性材料股份有限公司
技术研发日：2017.12.27
技术公布日：2019.07.05