一种永磁电机伺服装配系统及方法与流程

本发明属于电机装配技术领域，具体涉及一种永磁电机伺服装配系统及方法。

背景技术：

电机主要由定子和转子两部分组成，转子安装在定子内，通过转子旋转做功。由于转子是在定子中高速旋转，所以电机定子与转子的安装十分关键，在安装时需保证定子与转子的同轴度，以确保定子、转子的周边间隙相同，在安装过程中还要防止定子和转子发生碰撞，导致定子或转子损坏。

目前，在永磁同步电机的研发试制阶段，电机的装配是手工操作的，手工装配存在很多问题：

1、由于转子带有强磁，所以在手工装配过程中，非常容易受到磁的影响，使转子撞击到定子上，从而造成转子、定子的损伤；

2、由于定、转子气隙较小，套装时对操作者操作要求较高，并且套装转子过程中，操作者无法观察定转子情况，容易造成定、转子相擦，存在一定的质量隐患；

3、另外由于强磁的影响，容易造成转子和定子装配不同心，引起轴承的损坏、引起扫堂等故障；

4、手工装配的装配速度不可控，容易冲击轴承，引起轴承的损伤；

5、手上装配由于强磁产生的力很大，不注意的时候会夹伤手。

综上所述，现有的手工装配方式在生产安全和效率上都存在问题。

技术实现要素：

为了解决手工装配电机定子与转子时存在的精度低、效率低、易损伤及不安全的问题，本发明提供一种永磁电机伺服装配系统，该系统利用光信号可以快速、有效地整合电机的定子、转子、端盖组件的装配，并设置压力传感装置和光敏装置识别，有效地实现了系统安装位置的闭环调整。

本发明的技术解决方案是：

一种永磁电机伺服装配系统，其特殊之处在于：包括底座、第一支架、卡盘、压力传感器、三维转台、光敏传感器、光信号发送器及第二支架；

上述第一支架、三维转台及第二支架均固定在底座上且沿x向排布；上述三维转台位于第一支架与第二支架之间，用于固定待装配电机的定子，并调整定子xyz方向的位置；定义底座所在平面为xy平面；

上述卡盘固定在第一支架上，用于通过固定电机轴实现待装配电机的端盖与转子的固定；

上述压力传感器固定在卡盘上，用于检测装配完成后，卡盘的轴向受力；

上述光敏传感器固定在电机轴的输出端，用于接收光信号发送器的信号；

上述光信号发送器固定在第二支架上，且光信号发送器发出的光信号、光敏传感器、电机轴及卡盘中心轴均在一条直线上。

进一步地，上述三维转台包括竖直转台与水平转台；上述竖直转台用于调整待装配电机定子的z向高度，上述水平转台用于调整待装配电机定子的xy向位移。

进一步地，上述卡盘为三爪卡盘。

进一步地，该装配系统还包括转台支架，上述竖直转台与水平转台放置在转台支架上。

进一步地，定子置于转台上时，定子中心y向坐标与转子中心y向坐标相等。

本发明还提供一种上述的系统装配永磁电机的方法，包括以下步骤：

步骤1、将已装配好的电机轴、转子、端盖整体装夹在卡盘上；

步骤2、启动光信号发送器，使其发出的光信号；

步骤3、将定子在置于三维转台上；

步骤4、通过三维转台调整定子的位置，当光信号穿过定子中心被光敏传感器接收时，固定y向及z向坐标，调整三维转台，使定子沿x向向转子方向平移，并套装在转子外部；

步骤5、端盖沿轴向压紧卡盘，压力传感器显示当前受力值，若受力小于设定值时，调整三维转台，使转子12移出定子，在端盖和转子之间加调整垫片，实现轴向间隙的调整；

步骤6、重复步骤4与步骤5的操作，直至压力传感器显示当前受力值大于等于设定值。

进一步地，步骤3中，放置定子时，确保定子中心的y向坐标与转子中心y向坐标相同；步骤4中，通过三维转台调整定子的位置时，只需通过三维转台调整定子的z向。

本发明的有益效果是：

1、本发明永磁电机伺服装配系统利用光学特性可以快速、有效地整合电机的定子、转子、端盖组件的装配和轴向间隙的调整，系统设置压力传感装置和光敏装置识别，有效地实现了系统的闭环调整。

2、本发明结构简单，操作方便，成本低；无需手动操作，安全性及装配效率高，可以有效保证装配的精度。

3、本发明可广泛应用于装配永磁电机等相近结构的装置，弥补了传统装配方法低精度、低效率的弊端，适用于大批量、高重量的装置工作中，效果明显，具有广泛的应用前景。

附图说明

图1为本发明永磁电机伺服装配系统结构示意图；

图2为本发明装配方法过程示意图一；

图3为本发明装配方法过程示意图二；

图中附图标记为：1-底座，2-第一支架，3-卡盘，4-压力传感器，5-三维转台，51-竖直转台，52-水平转台，6-光敏传感器，7-光信号发送器，8-第二支架，9-定子，11-端盖，12-转子，13-电机轴，14-转台支架，15-光信号。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步地描述。

从图1至图3可以看出本发明一种永磁电机伺服装配系统，主要包括底座1、第一支架2、卡盘3、压力传感器4、三维转台5、光敏传感器6、光信号发送器7、第二支架8及转台支架14；

第一支架2、三维转台5及第二支架8沿底座1的长度方向依次固定在底座1上，三维转台5位于第一支架2与第二支架8之间，用于固定待装配电机的定子9，并调整定子9在xyz方向的位置；定义底座1所在平面为xy平面；底座1的长度方向为x方向。

从图1中可以看出，三维转台5包括竖直转台51与水平转台52；竖直转台51用于调整待装配电机定子9的z向高度，水平转台52用于调整待装配电机定子9的xy向位移。竖直转台51与水平转台52放置在转台支架14上。

卡盘3固定在第一支架2上，用于固定待装配电机的端盖11与转子12，也可采用其他卡盘，将电机轴、端盖及转子装配好后，将电机轴伸入三爪卡盘中心，通过三爪卡盘将电机轴固定，进而实现端盖11与转子12的固定。压力传感器4固定在卡盘3上，用于检测装配完成后，端盖推动卡盘3的轴向受力；光敏传感器6固定在电机轴13的输出端，用于接收光信号发送器7的信号；光信号发送器7固定在第二支架8上，且光信号发送器7发出的光信号15、光敏传感器6、电机轴13及卡盘3的中心轴均在一条直线上。

为了便于调整定子的位置，在将定子放置在三维转台5上时，定子中心y向坐标与转子中心y向坐标相等，在后续调整时，只需调整定子的z向与x向位置即可。

本发明的原理：由于光路沿直线传播原理，将端盖11和转子12整体装夹在三爪卡盘3上，光信号发送器7发出的光信号序15；调整竖直转台51，当定子装配位置与转子位置在同一高度时，光信号发送器7发出的光信号可以直接穿过定子中心孔，光敏传感器6感应到光信号发出蜂鸣声，通过调整水平转台52，使得定子水平移动，进而实现了定子、转子、端盖组件的高精度装配；当转子12装入定子9时，压力传感器4可显示当前受力值，若受力小于设定值，将转子12移出定子9，在端盖11和转子12之间加调整垫片，实现了轴向间隙的调整。

结合图2与图3，装配永磁电机的方法包括以下步骤：

步骤1、将已装配好的电机轴、转子、端盖整体装夹在卡盘3上；

步骤2、启动光信号发送器7，使其发出的光信号15；

步骤3、将定子在置于三维转台5上；

步骤4、通过三维转台5调整定子的位置，当光信号15穿过定子中心被光敏传感器6接收时，固定y向及z向坐标，调整三维转台5，使定子沿x向向转子方向平移，并套装在转子外部；

步骤5、端盖沿轴向压紧卡盘3，压力传感器4显示当前受力值，若受力小于设定值时，调整三维转台5，使转子12移出定子9，在端盖11和转子12之间加调整垫片，实现轴向间隙的调整；

步骤6、重复步骤4与步骤5的操作，直至压力传感器4显示当前受力值大于等于设定值。

在步骤3中，放置定子时，确保定子中心的y向坐标与转子中心y向坐标相同；步骤4中，通过三维转台5调整定子的位置时，只需通过三维转台调整定子的z向。

本发明利用光学特性可以快速、有效地整合电机的定子、转子、端盖组件的装配和轴向间隙的调整，系统设置压力传感装置和光敏装置识别，有效地实现了系统的闭环。