轴向盘式永磁电机转子导磁板装配工装及系统的制作方法

本实用新型涉及电机领域，特别是指一种轴向盘式永磁电机转子导磁板装配工装及系统。

背景技术：

轴向永磁电机(axial flux permanent magnet machine，AFPMM)也称盘式永磁电机(或轴向磁场/磁通电机)，气隙呈平面型，气隙磁场沿轴向分布，因其结构紧凑、效率高、功率密度大等优点获得越来越多的关注。AFPMM尤其适合应用于电动车辆、可再生能源系统、飞轮储能系统和工业设备等要求高转矩密度和空间紧凑的场合。

图1示出了轴向盘式永磁电机的一种典型结构，其包括位于中间的定子组件和位于两侧的转子组件，其中：定子组件包括定子铁芯6'、绕设在定子铁芯6'上的定子线圈5'、以及用于固定定子铁芯6'和定子线圈5'的定子支架1'，定子铁芯6'通常采用软磁复合材料(Soft Magnetic Composite，SMC)制成，以降低涡流损耗；转子组件包括位于定子组件两侧成对设置的磁钢片4'、设置在磁钢片4'背面的转子导磁板3'、以及设置在转子导磁板3'背面的转子支撑/转子盘2'。

目前在将转子导磁板装配至转子盘上时，只有手工装配方式，存在定位不准确，不能有效保证转子动平衡的问题。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种定位准确，能够有效保证转子动平衡的轴向盘式永磁电机转子导磁板装配工装及系统。

为解决上述技术问题，本实用新型提供技术方案如下：

一方面，提供一种轴向盘式永磁电机转子导磁板装配工装，用于将环形转子导磁板装配至转子盘上，所述装配工装包括底座，其中：

所述底座上相对设置有第一支臂和第二支臂，所述第一支臂上设置有用于驱动所述第一支臂相对所述第二支臂运动的第一驱动装置；

所述第一支臂用于固定转子盘；

所述第二支臂上设置有用于夹持转子导磁板的夹具，所述夹具包括与转子盘位置相对的圆柱形夹具主体，所述夹具主体的中心设置有用于定位转子导磁板环形内壁的内定位芯轴，所述夹具主体的周围设置有用于定位转子导磁板环形外壁的外定位柱销，所述内定位芯轴和外定位柱销均为弹性可伸缩结构，所述夹具主体的端面上设置有若干安装槽，所述安装槽内安装有用于吸附转子导磁板的电磁铁。

进一步的，所述第一支臂上设置有用于固定转子盘的转子定轴。

进一步的，所述夹具主体在所述内定位芯轴和外定位柱销处设置有安装孔，所述安装孔内设置有弹簧，所述弹簧的末端连接所述内定位芯轴和外定位柱销。

进一步的，所述夹具主体的后部设置有固定轴，所述第二支臂上设置有固定所述固定轴的盖板。

进一步的，所述底座上在所述第一支臂的下方两侧设置有凸台，所述凸台之间形成滑道，所述第一支臂位于所述滑道内。

进一步的，所述第一支臂的下部设置有丝杠，所述第一驱动装置为驱动连接所述丝杠的步进电机。

另一方面，提供一种轴向盘式永磁电机转子导磁板装配系统，包括转子盘和环形转子导磁板，还包括上述的装配工装。

进一步的，所述转子盘的侧面具有凸起的内环形壁和外环形壁，所述内环形壁和外环形壁之间形成用于放置所述转子导磁板的腔体。

进一步的，所述转子导磁板由多个扇环形状的导磁环依次首尾相连拼接而成，每个导磁环均采用SMC材料一体成型模压制造；

所述外定位柱销均匀设置在所述夹具主体的周围，所述外定位柱销的数量与所述导磁环的数量相同；

所述安装槽均匀设置在所述夹具主体的端面上，所述安装槽的数量也与所述导磁环的数量相同。

进一步的，所述装配系统还包括涂胶工装，所述涂胶工装包括支架，其中：

所述支架的中部侧面设置有用于放置所述转子盘的安装台，所述安装台上设置有用于驱动所述转子盘水平旋转的第二驱动装置；

所述支架的顶部侧面在所述安装台的上方设置有胶枪，所述胶枪上连接有用于驱动所述胶枪沿水平直线移动的第三驱动装置，所述胶枪的喷嘴的移动路线在所述转子盘上的投影经过所述转子盘的旋转轴线。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型中，装配工装能够将转子导磁板装配至转子盘上，实现自动化装配，定位准确，能够有效保证转子动平衡。

附图说明

图1为现有技术中轴向盘式永磁电机的典型结构示意图；

图2为本实用新型的轴向盘式永磁电机转子导磁板装配工装的结构示意图，其中(a)为正视图，(b)为立体图；

图3为图2所示装配工装中夹具的结构示意图，其中(a)为夹持转子导磁板前的结构图，(b)为夹持转子导磁板后的结构图；

图4为本实用新型的轴向盘式永磁电机转子导磁板装配系统中转子盘的结构示意图；

图5为本实用新型的轴向盘式永磁电机转子导磁板装配系统中转子导磁板的导磁环的结构示意图；

图6为本实用新型的轴向盘式永磁电机转子导磁板装配系统中涂胶工装的结构示意图，其中(a)为正视图，(b)为立体图；

图7为采用图6所示涂胶工装在转子盘上涂胶后的效果图；

图8为采用图2所示装配工装将转子导磁板装配至图4所示转子盘后的效果图。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

一方面，本实用新型提供一种轴向盘式永磁电机转子导磁板装配工装，用于将环形转子导磁板装配至转子盘上，如图2-3所示，所述装配工装3包括底座31，其中：

底座31上相对设置有第一支臂32和第二支臂33，第一支臂32上设置有用于驱动第一支臂32相对第二支臂33运动的第一驱动装置34；

第一支臂32用于固定转子盘11；

第二支臂33固设在底座31上即可，其上设置有用于夹持转子导磁板12的夹具35，夹具35包括与转子盘11位置相对的圆柱形夹具主体351，夹具主体351的中心设置有用于定位转子导磁板12环形内壁的内定位芯轴352，夹具主体351的周围设置有用于定位转子导磁板12环形外壁的外定位柱销353，内定位芯轴352和外定位柱销353均为弹性可伸缩结构，夹具主体351的端面上设置有若干(至少两个)安装槽354，安装槽354内安装有用于吸附转子导磁板12的电磁铁355。

装配时，先在转子盘上均匀涂胶，然后将转子盘固定在第一支臂上，将转子导磁板固定在第二支臂的夹具上，之后通过第一驱动装置带动第一支臂朝向第二支臂运动以将转子导磁板装配至转子盘上，具体的，先使夹具主体上的电磁铁通电以吸附住转子导磁板，并配合夹具主体上的内定位芯轴和外定位柱销实现转子导磁板的准确定位，由于内定位芯轴和外定位柱销均为弹性可伸缩结构，故当内定位芯轴和外定位柱销接触到转子盘时会产生收缩，从而逐渐松开对转子导磁板的夹持，待转子导磁板和转子盘接触到位后，内定位芯轴和外定位柱销完全松开对转子导磁板的夹持，此时可停顿一段时间(如5s)待固体胶成型后，将电磁铁断电不再吸附转子导磁板，夹具主体缓慢后退离开转子盘，至此转子导磁板装配敷贴完成。

本实用新型的装配工装能够将环形转子导磁板装配至转子盘上，实现自动化装配，定位准确，能够有效保证转子导磁板整体平面度和转子动平衡。

为方便将转子盘11固定在第一支臂32上，第一支臂32上可以设置有转子定轴321，通过该转子定轴321实现转子盘11的固定。

内定位芯轴352和外定位柱销353的弹性可伸缩结构具体可以如下：

夹具主体351在内定位芯轴352和外定位柱销353处设置有安装孔353，安装孔356(图中仅示出了外定位柱销353的安装孔)内设置有弹簧(未示出)，弹簧的末端连接内定位芯轴352和外定位柱销353，正常状态时内定位芯轴352和外定位柱销353在弹簧的推力作用下处于伸出状态，受压时处于收缩状态。这种结构实现简便，成本低。

为方便将夹具35固定在第二支臂33上，夹具主体351的后部可以设置有固定轴357，第二支臂33上设置有固定该固定轴357的盖板358，盖板358可以通过螺栓固定在第二支臂33上以夹紧固定住固定轴357。

底座31上在第一支臂32的下方两侧可以设置有凸台311，凸台311之间形成滑道312，第一支臂32位于滑道312(图中所示实施例为燕尾形滑道)内，这样可以降低第一支臂32相对第二支臂33移动的误差，提高装配准确度。第一支臂32的下部可以设置有丝杠36，第一驱动装置34可以为驱动连接丝杠36的步进电机，这样通过电机结合丝杠的方式，驱动方便，控制性好。可以理解的是，第一驱动装置34还可以采用本领域技术人员容易想到的其他方式实现对第一支臂32的直线驱动，此处不再详述。

另一方面，本实用新型提供一种轴向盘式永磁电机转子导磁板装配系统，包括转子盘和环形转子导磁板，还包括上述的装配工装。由于装配工装结构与上相同，故此处不再赘述。

本实用新型的装配系统，通过装配工装能够将环形转子导磁板装配至转子盘上，实现自动化装配，定位准确，能够有效保证转子导磁板整体平面度和转子动平衡。

如图4-5所示，为提高转子导磁板12的固定效果，转子盘11的侧面优选具有凸起的内环形壁111和外环形壁112，内环形壁111和外环形壁112之间形成用于放置转子导磁板12的腔体113。并且，在装配过程中内环形壁111和外环形壁112还能够分别与内定位芯轴352和外定位柱销353相接触，使内定位芯轴352和外定位柱销353逐渐松开对转子导磁板12的夹持，进一步提高装配的便利性。

如图3(b)和图5所示，为降低转子导磁板12的涡流损耗，提高其加工方便性，转子导磁板12优选由多个扇环形状的导磁环121依次首尾相连拼接而成，每个导磁环121均采用SMC材料一体成型模压制造，导磁环的数量可以为2-20个，优选4-12个。由于转子导磁板尺寸相对较大，如果采用SMC材料一体成型模压制造，则需要较大尺寸和较大压力的压机，以确保转子导磁板的质量，然而，压机的压力有限，且受限于压机的成本，采用该方式难以制造较大功率和尺寸的转子导磁板。本实用新型中，通过将大尺寸的转子导磁板变为多个小尺寸的导磁环，方便采用常规的压机高质量的制造得到，因此，特别适用于较大功率和尺寸转子导磁板制造，制造方便，成本低，并且由于采用SMC材料，故转子导磁板在高频区域具有涡流损耗小的优点。

相对应的，如图3所示，为了对每个导磁环121起到较好的夹持固定作用，外定位柱销353均匀设置在夹具主体351的周围，外定位柱销353的数量与导磁环121的数量相同；安装槽354均匀设置在夹具主体351的端面上，安装槽354的数量也与导磁环121的数量相同。

考虑到手工涂胶既不能保证涂胶量的一致性，又不能保证涂胶厚度的均匀性，进而会影响构件结合力并造成微量动不平衡，为避免该问题，上述装配系统还可以包括涂胶工装，用于在转子盘上涂胶，如图6所示，该涂胶工装4包括支架41，其中：

支架41的中部侧面设置有用于放置转子盘11的安装台42，安装台42上设置有用于驱动转子盘11水平旋转的第二驱动装置43(具体可以采用步进电机)；

支架41的顶部侧面在安装台42的上方设置有胶枪44，胶枪44上连接有用于驱动胶枪44沿水平直线移动的第三驱动装置45(具体可以采用步进电机结合丝杠来带动胶枪移动)，胶枪44的喷嘴的移动路线在转子盘11上的投影经过转子盘11的旋转轴线。

使用时，先启动第二驱动装置，第二驱动装置驱动转子盘水平转动，然后启动胶枪，胶枪开始在气压作用下喷胶，同时利用第三驱动装置驱动胶枪沿水平直线移动，合理控制转子盘的转速和胶枪的移动速度，即可在转子盘上形成均匀的螺旋胶线(如图7所示)。之后，可以停顿一定时间(如6分钟)，让胶进入半凝固状态，再将转子导磁板装配至转子盘上(装配后效果如图8所示)。这样，通过涂胶工装能够实现自动化涂胶，且能保证涂胶量的一致性和涂胶厚度的均匀性，进一步提高转子导磁板的装配质量。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。