一种永磁无刷直流电机转子贴磁装置的制作方法

本发明涉及无刷直流电机制造技术领域，更具体地说，涉及一种永磁无刷直流电机转子贴磁装置。

背景技术：

与传统有刷直流电机不同，无刷直流电机采用转子为永磁体，定子为线圈的设计结构。在永磁体转子的制造中，通常使用贴片的方法把永久磁钢片按一定规律、一定顺序均匀的粘贴在涂覆有厌氧胶水转子铁芯上，然后再采用热装的方式装上环形钢套，确保转子在高速旋转时磁钢片不会脱离铁芯。磁钢片的装配精度对电机转子高速旋转时的稳定性至关重要，装配精度差的转子磁钢片之间的间隙不均匀，外圆圆周跳动大，导致电机高速运行时震动和噪音大。更有甚者，当精度过低时甚至影响环形钢套的压装，造成转子整体报废。

由于永磁转子采用的磁钢片具有极强磁性，在与铁磁性材料靠近时极易吸附，而采用磁钢表贴式结构的转子铁芯上没有对磁钢片进行定位的沟槽。因此，转子在贴磁装配时会因为磁吸力的作用很难保证磁钢片的装配精度，直接影响转子的装配质量和效率。正是因为上述技术难点，目前行业内采用磁钢表贴式结构的永磁体转子几乎全部为纯手工装配粘贴，装配过程只能单片依次装配，装配精度和一致性较差，并且效率非常低下。

综上所述，如何提高磁钢的装配精度和装配效率，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种永磁无刷直流电机转子贴磁装置，其可以精确控制磁钢粘贴装配的精度，并提高生产效率。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种永磁无刷直流电机转子贴磁装置，包括：

铁芯夹持和定位机构，用于将待装配的铁芯夹持固定在工作平台的铁芯工位；

磁钢预置工装，包括设于所述铁芯工位上方的工装主体，所述工装主体设有用于容置待装配的磁钢的容置腔；

磁钢推送机构，用于从所述工装主体的上端伸入所述容置腔内部，并将所述容置腔内的磁钢向下挤压至铁芯的外周；

磁钢压紧与隔离机构，包括设于所述铁芯工位的外周的磁钢压紧块，所述磁钢压紧块设有用以与下移过程下的磁钢的侧面贴合的定位面，所述磁钢压紧块固定连接有凸出于所述定位面、用于伸入相邻磁钢之间的间隙的隔离片。

优选的，所述容置腔包括沿周向依次分布的多个磁钢槽，相邻所述磁钢槽之间通过磁钢隔离架隔离分布；所述磁钢推送机构包括与所述磁钢槽一一对应的叉爪。

优选的，所述铁芯夹持和定位机构包括转轴、驱动所述转轴旋转的转轴驱动模组、设于所述转轴的顶部且用于夹紧铁芯的夹爪。

优选的，所述磁钢推送机构包括横移导轨、与所述横移导轨滑动配合的预置工装安装平台、用于驱动所述预置工装安装平台移动的下压机构横移模组、用于推动磁钢移动的推磁组件；所述工装主体设置于所述预置工装安装平台，所述推磁组件通过上支架架设固定于所述预置工装安装平台的上方。

优选的，所述推磁组件包括下压模组、推力传感器、用于向下挤压磁钢的推磁工装，所述推力传感器的上端与所述下压模组固定，所述推力传感器的下端与所述推磁工装固定。

优选的，所述预置工装安装平台设有定位孔，所述横移导轨上设有位于所述预置工装安装平台侧部的下压机构定位模组，所述下压机构定位模组设有当所述预置工装安装平台移动到磁钢预置工位时伸入所述定位孔中、以限制所述预置工装安装平台移动的限位机构。

优选的，所述预置工装安装平台的中部设有安装孔，所述工装主体设于所述安装孔中，所述工装主体的外周设有受所述预置工装安装平台支撑的定位环，所述定位环设有定位槽，所述预置工装安装平台的侧部设有与所述定位槽相对、用于限制所述定位环移动的预置工装定位模组。

优选的，所述磁钢压紧与隔离机构包括设于所述工作平台下方的可旋转的压紧驱动盘、设于所述工作平台的滑轨、与所述滑轨滑动配合且与所述磁钢压紧块固定连接的磁钢压紧隔离模组；所述工作平台设有避让缺口，所述压紧驱动盘设有条形的沟槽，所述磁钢压紧隔离模组穿过所述条形缺口、并卡入所述沟槽中，当所述压紧驱动盘旋转时，所述沟槽推动所述磁钢压紧隔离模组沿所述滑轨移动。

优选的，所述铁芯夹持和定位机构设于所述压紧驱动盘的旋转中心，多个所述滑轨、多个所述避让缺口、多个所述沟槽分别以所述压紧驱动盘的旋转中心为圆心呈圆形阵列分布，每一所述滑轨沿所述压紧驱动盘的径向延伸，每一所述避让缺口与对应的所述滑轨平行分布，每一所述沟槽沿所述压紧驱动盘的割线方向延伸，所述磁钢压紧隔离模组与所述滑轨一一对应连接。

本发明提供的永磁无刷直流电机转子贴磁装置包括铁芯夹持和定位机构、磁钢预置工装、磁钢推送机构、磁钢压紧与隔离机构；其中，铁芯夹持和定位机构用于将待装配的铁芯夹持固定在工作平台的铁芯工位；磁钢预置工装包括设于铁芯工位上方、且具有容置腔的工装主体；磁钢推送机构用于将容置腔内部的磁钢从上向下挤压至铁芯的外周；磁钢压紧与隔离机构包括磁钢压紧块，磁钢压紧块具有与磁钢的侧面相贴合的定位面和伸入至相邻磁钢之间的隔离片。

在实际应用中，铁芯被铁芯夹持和定位机构固定在磁钢预置工装的下方，磁钢预置工装会对磁钢的安装位置进行预限制，在磁钢推送机构下推磁钢的过程中，磁钢的内侧面与铁芯相贴合，磁钢的外侧面与定位面相贴合，隔离片伸入至相邻两个磁钢之间，其限制了相邻磁钢的间隙大小，从而使得磁钢的间隙可控，永磁无刷直流电机转子贴磁装置能够辅助操作人员对磁钢进行定位，因此提高了磁钢的装配精度和装配效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为永磁无刷直流电机转子贴磁装置的结构示意图；

图2为磁钢预置工装的结构示意图；

图3为磁钢推送机构的结构示意图；

图4为铁芯夹持和定位机构的结构示意图；

图5为磁钢压紧与隔离机构的结构示意图；

图6为磁钢压紧与隔离机构工作状态下的俯视图。

图1～6中的附图标记为：

磁钢推送机构1、磁钢预置工装2、铁芯夹持和定位机构3、磁钢压紧与隔离机构4、工作平台5、铁芯6、工装主体7、定位环8、紧定螺钉9、磁钢10、磁钢隔离架11、下压模组12、推力传感器13、上支架14、推磁工装15、下压机构定位模组16、预置工装定位模组17、预置工装安装平台18，下压机构横移模组19、横移导轨20、转轴支撑21、夹爪22、夹持机构安装座23、转轴驱动模组24、转轴25、磁钢压紧隔离模组26、滑轨27、压紧驱动盘28、压紧盘驱动模组29、磁钢压紧块30、隔离片31、避让缺口32、沟槽33、下支架34。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1～6，图1为永磁无刷直流电机转子贴磁装置的结构示意图；图2为磁钢预置工装的结构示意图；图3为磁钢推送机构的结构示意图；图4为铁芯夹持和定位机构的结构示意图；图5为磁钢压紧与隔离机构的结构示意图；图6为磁钢压紧与隔离机构工作状态下的俯视图。

本申请提供了一种永磁无刷直流电机转子贴磁装置，包括工作平台5、铁芯夹持和定位机构3、磁钢预置工装2、磁钢推送机构1、磁钢压紧与隔离机构4。

具体的，本申请提供的永磁无刷直流电机转子贴磁装置适用于采用磁钢10表贴式结构的永磁体转子的磁钢10装配，铁芯6可为圆形或正多面体。本申请附图以铁芯6为正八面体结构、且磁钢10数量为八片的转子为例进行说明，圆形铁芯结构转子和磁钢10为其它数量的转子实施方法类同，本申请不再赘述。

参考图1，铁芯夹持和定位机构3、磁钢预置工装2、磁钢推送机构1、磁钢压紧与隔离机构4分别通过机械连接安装在工作平台5上，构成整体结构。铁芯夹持和定位机构3布置在磁钢压紧与隔离机构4的中心，磁钢推送机构1的下压模组12中心正对铁芯夹持和定位机构3的中心。另外，永磁无刷直流电机转子贴磁装置具有多个工位，其中，工作平台5上用来放置待装配的铁芯6的位置称为铁芯工位，磁钢预置工装2的工作位置称为磁钢预置工位，磁钢预置工位处于铁芯工位的下方。

铁芯夹持和定位机构3，用于将待装配的铁芯6夹持固定在工作平台5的铁芯工位。其主要包括夹具等部件，从而在装配过程中实现铁芯6的夹持固定。

磁钢预置工装2，包括设于铁芯工位上方的工装主体7，工装主体7设有用于容置待装配的磁钢10的容置腔。容置槽在装配前预先放置磁钢10，并在装配过程为磁钢10提供定位和导向作用，为了保障磁钢推送机构1能够进入到容置腔中，容置腔需要沿竖直方向贯穿工装主体7。为了避免与磁钢10产生磁吸力影响装配，磁钢预置工装2上的所有零件均采用顺磁性材料制成。

磁钢推送机构1，用于从工装主体7的上端伸入容置腔内部，并将容置腔内的磁钢10向下挤压至铁芯6的外周，使得磁钢10移装至待装配转子铁芯6的装配平面上。磁钢推送机构1设置在工装主体7的上方，在磁钢推送机构1动作前，磁钢预置工装2的容置槽中需要预先装配有磁钢10，且磁钢预置工装2固定在磁钢预置工位。

磁钢压紧与隔离机构4，包括设于铁芯工位的外周的磁钢压紧块30，磁钢压紧块30设有用以与下移过程下的磁钢10的侧面贴合的定位面，磁钢压紧块30固定连接有凸出于定位面、用于伸入相邻磁钢10之间的间隙的隔离片31。具体的，参考图6，定位面的形状根据待安装的磁钢10的形状进行设计，通常采用弧形面，其弧度与磁钢10的外弧度一致，保证磁钢压紧块30能够与磁钢10外弧面均匀接触。磁钢压紧块30弧面中间位置嵌入隔离片31，隔离片31的厚度与相邻磁钢10的标称间隙一致，装配时，同一个磁钢压紧块30的定位面与两个相邻的磁钢10相贴合，隔离片31嵌入相邻两磁钢10之间，将相邻磁钢10隔离开。

另外，在实际应用中，还可以设置控制单元来实现各个机构的流水作业。控制单元为由硬件和软件组成的电气控制系统，本申请中机械装置动作控制和工作状态参数监控均可以由控制单元完成。

在进行磁钢10和铁芯6的装配作业时，在装配之前，磁钢预置工装2的容置槽中预安装有磁钢10，铁芯夹持和定位机构3将铁芯6固定在磁钢预置工装2的下方。在装配过程中，磁钢推送机构1和磁钢压紧与隔离机构4启动，磁钢10被推出容置槽后，磁钢10的内侧面与铁芯6的外侧壁相贴合，磁钢10的外侧壁与定位面相贴合，同时，磁钢10的内侧面和外侧面之间的侧边与隔离片31相贴合，两个相邻的磁钢10将隔离片31夹在中间。

本申请提供的永磁无刷直流电机转子贴磁装置能够辅助操作人员对磁钢10进行定位、导向、隔离和压紧，采用磁钢10从铁芯6端部搭边进入、匀速压推的方式进行磁钢10与铁芯6的粘接装配。相邻磁钢10的装配间隙可以通过隔离片31的厚度进行调整，因此装配过程平稳、可靠，且磁钢10的装配间隙可控，从而提高了装配精度和装配效率。

另外，考虑到磁钢10通常沿铁芯6的外周均匀分布，因此，通过配置磁钢压紧块30的数量，使每一磁钢10均对应有的磁钢压紧块30，还可以一次完成全部磁钢10的自动装配工作，进一步提高磁钢10的装配效率。

进一步的，为了提高磁钢预置工装2对磁钢10的隔离效果，本申请提供的一种实施例中，容置腔包括沿周向依次分布的多个磁钢槽，相邻磁钢槽之间通过磁钢隔离架11隔离分布；磁钢推送机构1包括与磁钢槽一一对应的叉爪。

具体的，参考图2，磁钢隔离架11镶嵌在工装主体7的内部，磁钢隔离架11上均布的隔离条将工装主体7和磁钢隔离架11之间的环形空间均分为八个磁钢槽，每个磁钢槽可装入一片磁钢10。磁钢隔离架11的隔离条使相邻的磁钢10具有缝隙。相应的，磁钢推送机构1设置有多个叉爪，多个叉爪呈圆形分布。

进一步的，为了方便调整铁芯6的位置，本申请提供的一种实施例中，铁芯夹持和定位机构3包括转轴25、驱动转轴25旋转的转轴驱动模组24、设于转轴25的顶部且用于夹紧铁芯6的夹爪22。

具体的，参考图4，夹持机构安装座23通过其顶部法兰与工作平台5连接固定。夹爪22可以具体采用夹紧气爪，其通过螺纹安装在转轴25的顶部，通过压缩空气可控制夹爪22的开合，实现铁芯6的抓取动作。转轴25在夹持机构安装座23中转动，转轴支撑21上端固定在工作平台5上，下端连接转轴25端部，对转轴25起支撑作用。转轴驱动模组24的上端固定在工作平台5上，可由伺服电机驱动，在磁钢10装配前，通过带传动驱动转轴25旋转，从而驱动夹爪22旋转，间接带动夹持的铁芯6旋转，对铁芯6的装配面进行找正，保证磁钢10从磁钢预置工装2中推出后能够顺利搭接进入铁芯6装配面。

进一步的，为了方便操作，本申请提供的一种实施例中，磁钢推送机构1包括横移导轨20、与横移导轨20滑动配合的预置工装安装平台18、用于驱动预置工装安装平台18移动的下压机构横移模组19、用于推动磁钢10移动的推磁组件；工装主体7设置于预置工装安装平台18，推磁组件通过上支架14架设固定于预置工装安装平台18的上方。

具体的，参考图3，横移导轨20沿水平方向延伸，其通过下支架34固定在工作平台5的上方；预置工装安装平台18位于推磁组件的正下方，同时预置工装安装平台18架设于铁芯夹持和定位机构3上方；下压机构横移模组19可驱动预置工装安装平台18沿横移导轨20前后移动。预置工装安装平台18后移能够使得铁芯工位的上方操作空间更大，从而方便铁芯6上下料，而预置工装安装平台18前移能够将工装主体7带动至铁芯6的正上方。

可选的，为了保证装配过程安全可靠，本申请提供的一种实施例中，推磁组件包括下压模组12、推力传感器13、用于向下挤压磁钢10的推磁工装15，推力传感器13的上端与下压模组12固定，推力传感器13的下端与推磁工装15固定。

具体的，参考图3，下压模组12通过螺钉安装在上支架14顶部，下压模组12在伺服电机的驱动下，可控制其推杆伸缩，从而带动推磁工装15上提或下推；推力传感器13上部通过螺纹与下压模组12的推杆端部连接，下部通过螺钉与推磁组件连接。在工作过程中，通过推力传感器13实时检测磁钢10的压装力，保证装配过程安全可靠。当磁钢推送机构1具有叉爪时，叉爪可以设置在推磁工装15的下端。

可选的，为了提高磁钢预置工装2工作过程中的稳固性，本申请提供的一种实施例中，预置工装安装平台18设有定位孔，横移导轨20上设有位于预置工装安装平台18侧部的下压机构定位模组16，下压机构定位模组16设有当预置工装安装平台18移动到磁钢预置工位时伸入定位孔中、以限制预置工装安装平台18移动的限位机构。

具体的，参考图3，下压机构定位模组16用于固定预置工装安装平台18的工作位置，下压机构定位模组16可以采用气缸，其缸体固定在下支架34上，当预置工装安装平台18移动到位后，活塞杆伸入定位孔中，对预置工装安装平台18进行定位，而工装主体7在装配时固定在预置工装安装平台18上，从而间接实现磁钢预置工装2的定位。

可选的，本申请提供的一种实施例中，预置工装安装平台18的中部设有安装孔，工装主体7设于安装孔中，工装主体7的外周设有受预置工装安装平台18支撑的定位环8，定位环8设有定位槽，预置工装安装平台18的侧部设有与定位槽相对、用于限制定位环8移动的预置工装定位模组17。

具体的，参考图3，定位环8通过紧定螺钉9固定在工装主体7的上部，定位环8上开设有v型或其他形状的定位槽；预置工装定位模组17通过螺钉安装在预置工装安装平台18的侧面，其可以采用气缸，该气缸的活塞杆固定有定位块，定位块卡入定位槽中，对磁钢预置工装2进行压紧定位。

进一步的，在上述任意一个实施例的基础上，磁钢压紧与隔离机构4包括设于工作平台5下方的可旋转的压紧驱动盘28、设于工作平台5的滑轨27、与滑轨27滑动配合且与磁钢压紧块30固定连接的磁钢压紧隔离模组26；工作平台5设有避让缺口32，压紧驱动盘28设有条形的沟槽33，磁钢压紧隔离模组26穿过条形缺口、并卡入沟槽33中，当压紧驱动盘28旋转时，沟槽33推动磁钢压紧隔离模组26沿滑轨27移动。

具体的，参考图5和图6，压紧驱动盘28布置在工作平台5下部，压紧驱动盘28的中部设置有法兰，法兰上部有螺钉孔、并与工作平台5的下平面通过螺钉连接固定，法兰与压紧驱动盘28通过轴承连接、二者能相对旋转。压紧盘驱动模组29通过机械连接固定在工作平台5下部，可通过带传动带动压紧驱动盘28进行旋转。

磁钢压紧隔离模组26的端部固定磁钢压紧块30，磁钢压紧隔离模组26可在外力的作用下沿滑轨27移动进行移动，本实施例中磁钢压紧隔离模组26的驱动力来自压紧驱动盘28的沟槽33，工作平台5的条形缺口与滑轨27平行分布，而沟槽33与滑轨27呈锐角分布，因此，压紧驱动盘28旋转后，滑轨27与沟槽33配合可以实现磁钢压紧隔离模组26的移动。

可选的，本申请提供的一种优选实施例中，铁芯夹持和定位机构3设于压紧驱动盘28的旋转中心，多个滑轨27、多个避让缺口32、多个沟槽33分别以压紧驱动盘28的旋转中心为圆心呈圆形阵列分布，每一滑轨27沿压紧驱动盘28的径向延伸，每一避让缺口32与对应的滑轨27平行分布，每一沟槽33沿压紧驱动盘28的割线方向延伸，磁钢压紧隔离模组26与滑轨27一一对应连接。

具体的，八个滑轨27用于磁钢压紧隔离模组26滑移时的导向和支撑，八个滑轨27以待装配转子铁芯6中轴线为中心均布在工作平台5上。在压紧驱动盘28旋转时，八个磁钢压紧隔离模组26由压紧驱动盘28上的沟槽33带动，可实现同步靠近或远离压紧驱动盘28的旋转中心。

在实际应用过程中，本申请提供的永磁无刷直流电机转子贴磁装置可以采用下述步骤实现装配过程。

步骤1、控制单元控制磁钢推送机构1移开装配位置，通过机械臂或人工将已经涂好胶水的转子铁芯6放上夹爪22。转轴驱动模组24在控制单元指令下驱动转轴25转动，对铁芯66的转配面进行找正后，控制单元控制磁钢推送机构1移至装配位置。

步骤2、将装满磁钢10的磁钢预置工装2通过机械臂或人工放上预置工装安装平台18，预置工装定位模组17动作，对磁钢预置工装2进行定位和夹紧。

步骤3、控制单元控制下压模组12动作，驱动推磁工装15向下运动，驱动推磁工装15的8只叉爪叉入磁钢预置工装2的磁钢槽中，将磁钢10推出并移装至转子铁芯6的磁钢10安装平面上。同时，磁钢压紧隔离模组26由驱动盘28驱动前推至装配位置，磁钢压紧块30与磁钢10外弧面贴合压紧，隔离片31插入相邻两片磁钢10之间，将磁钢10隔开。直至推力传感器13检测到磁钢10已安装就位，下压模组12驱动推磁工装15上提至初始位置；驱动盘28驱动磁钢压紧隔离模组26回到原位。

步骤4、通过机械臂或人工将磁钢预置工装2取出，控制单元控制磁钢推送机构1移开装配位置，通过机械臂或人工将装配完成的转子取出，装配过程结束。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的永磁无刷直流电机转子贴磁装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。