一种两自由度双定子永磁电机气隙调整装置及方法

本发明涉及到电机实验技术，具体涉及到两自由度电机实验，特别涉及一种两自由度双定子永磁电机的气隙调整装置。

背景技术：

1、两自由度电机是一种能够进行直线、旋转和螺旋运动的两自由度运动的电机，其概念已经提出近七十年，随着电机理论的不断完善以及机械制造水平的不断提高，两自由度电机在智能加工制造、机器人、国防科技等领域的优势渐渐显现，对该电机工作性能的研究也引起了国内外众多学者的广泛关注。目前普遍用直线电机实验台和旋转电机实验台分别测量两自由度电机直线和旋转运动性能参数，但该方法并不能充分测量两自由度电机的各项性能参数，而一种新型的实验台架集成度高，结构精密，可以实现两自由度电机直线、旋转以及螺旋运动状态下各项性能参数的测量。

2、实际操作中，考虑到实验需要极高的安全度和准确性，待测电机外定子一般被固定安装在实验台架上，但由于安装同心度不够、机械加工精度的局限性等原因，常出现定转子间气隙宽度在周向上不一致的情况，并且无法在实验中对待测电机的外气隙参数进行灵活调整；内定子两端固定安装于实验台架上，但其中段在自身重力影响下极易产生形变，使定转子间的气隙长度在轴向上不一致，导致内气隙分布不均，引起气隙磁场畸变。亟待技术人员提出一种机动灵活，操作简便的两自由度双定子永磁电机气隙调整装置以及相应的调整方法。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，为了能够灵活调整两自由度电机参数，充分测试电机各项性能，本发明提供了一种两自由度双定子永磁电机气隙调整装置及其调整方法。

2、本技术的两自由度双定子永磁电机气隙调整装置，包括安装底座(1)、为被测电机提供轴向力的直线电机(2)、待测电机转子及轴承(3)、待测电机外定子(4)、第一滑动件(51)、第二滑动件(52)、第一轴承件(61)、第二轴承件(62)、机座(7)、底部固定板(8)、侧面固定板(9)，

3、可选地，所述直线电机(2)固定安装于安装底座(1)，所述待测电机转子及轴承(3)一端连接第一轴承件(61)，另一端连接第二轴承件(62)，所述第一轴承件(61)下端固定安装于第一滑动件(51)，所述第二轴承件(62)下端固定安装于第二滑动件(52)，所述第一滑动件(51)和第二固件(52)滑移连接于直线电机(2)的导轨(10)。

4、可选地，所述待测电机外定子(4)固定安装于机座(7)，所述待测电机外定子(4)与待测电机转子及轴承(3)之间的空气隙即为待调整的外气隙，通过同步调整待测电机外定子(4)和机座(7)的位置可以灵活调整外气隙的宽度。

5、可选地，所述侧面固定板(9)固定安装于底部固定板(8)，侧面固定板(9)上开有圆形槽(90)，螺栓旋入所述圆形槽(90)后紧密贴合于所述机座(7)，旋转所述圆形槽(90)中的螺栓能够调整机座(7)的横向位置，旋紧所述圆形槽(90)中的螺栓，固定机座(7)的横向位置。

6、可选地，所述侧面固定板(9)包括关于直线电机(2)中心竖轴对称分布的侧面固定板(91)和侧面固定板(92)，所述圆形槽(90)包括开在侧面固定板(91)上的圆形槽(910)和开在侧面固定板(92)上的圆形槽(920)，螺栓分别旋入所述圆形槽(910)和(920)后紧密贴合于所述机座(7)，通过旋转所述圆形槽(910)和(920)中的螺栓来调整机座(7)的位置时，旋转任一方螺栓靠近安装底座(1)，应旋转另一方螺栓同步远离安装底座(1)。

7、可选地，所述安装底座(1)上固定安装有底部固定板(8)，所述底部固定板(8)包括关于直线电机(2)中心竖轴对称分布的底部固定板(81)和底部固定板(82)，所述底部固定板(8)上开有底部圆形孔(80)，所述底部圆形孔(80)包括开在底部固定板(81)上的底部圆形孔(810)和开在底部固定板(82)上的底部圆形孔(820)，所述机座(7)上开有u型槽(70)，所述u型槽(70)包括关于直线电机(2)中心竖轴对称分布的u型槽(710)和u型槽(720)。将所述机座(7)放置在底部固定板(8)上，位置满足所述u型槽(710)中心与底部圆形孔(810)中心重合，所述u型槽(720)中心与底部圆形孔(820)中心重合，之后用螺栓竖直旋入所述u型槽(70)与底部圆形孔(80)，通过在所述机座(7)和底部固定板(8)之间放置一定厚度的垫片来调整所述机座(7)的高度，同步旋转所述u型槽(710)和u型槽(720)中的螺栓能够固定所述机座(7)的高度。

8、可选地，所述机座(7)的厚度、底部固定板(8)的厚度以及所述待测电机外定子(4)的半径相加，减去机座(7)凹陷部分的深度，其结果应为待测电机外定子(4)轴心到安装底座(1)高度的99％，所述机座(7)和底部固定板(8)之间竖直方向应预留一高度为待测电机外定子(4)轴心到安装底座(1)高度的1％的缝隙作为调整裕度。

9、可选地，所述底部固定板(8)的材料应比所述安装底座(1)的材料更便于开孔，如果实际应用中所述安装底座(1)的材料更便于开孔，则所述底部固定板(8)可以省去，在所述安装底座(1)上相应位置开孔用于调整所述机座(7)的竖直高度，同时满足：所述机座(7)的厚度和所述待测电机外定子(4)的半径相加，减去机座(7)凹陷部分的深度，其结果应为待测电机外定子(4)轴心到安装底座(1)高度的99％，所述机座(7)和安装底座(1)之间竖直方向应预留一高度为待测电机外定子(4)轴心到安装底座(1)高度的1％的缝隙作为调整裕度。

10、可选地，在调整所述机座(7)的横向位置时，旋转所述u型槽(70)中的螺栓来配合所述u型槽(70)和机座(7)的横向移动。

11、可选地，所述待测电机转子及轴承(3)包括待测电机转子(11)、环形分段永磁体(12)、环形含油轴承(13)、内定子和轴心轴承(14)，其中所述内定子和轴心轴承(14)一端连接第一轴承件(61)，另一端连接第二轴承件(62)，所述待测电机转子(11)内表面沿轴向交替安装环形含油轴承(13)和环形分段永磁体(12)，所述环形含油轴承(13)径向宽度略大于环形分段永磁体(12)径向宽度，含油轴承(13)内侧紧贴所述内定子和轴心轴承(14)外表面，所述环形分段永磁体(12)内表面与内定子和轴心轴承(14)外表面之间的空隙即为待测电机内气隙，通过所述环形含油轴承(13)内侧紧贴内定子和轴心轴承(14)，外侧固定安装于待测电机转子(11)，起支撑和保持内气隙宽度作用。

12、可选地，所述环形分段永磁体(12)固定安装于待测电机转子(11)内侧，其安装方法为将所述环形分段永磁体(12)与环形含油轴承(13)依次交替粘贴在待测电机转子(11)内表面，内气隙宽度即为所述环形含油轴承(13)径向宽度和环形分段永磁体(12)径向宽度之差。

13、可选地，所述环形分段永磁体(12)固定安装于待测电机转子(11)内侧，其安装方法为在所述待测电机转子(11)内表面每隔固定轴向距离均匀切出环形凹槽(15)，在所述环形凹槽(15)中安装环形分段永磁体(12)，相邻环形分段永磁体(12)之间留出环形空隙用于安装所述环形含油轴承(13)，内气隙宽度即为所述环形含油轴承(13)径向宽度加上环形凹槽(15)径向深度再减去环形分段永磁体(12)径向宽度的结果。所述待测电机转子(11)为多节分段转子组装而成，每节分段转子同一侧安装所述环形含油轴承(13)，最边缘一节分段转子两侧均安装环形含油轴承(13)，使所述环形含油轴承(13)在整个待测电机转子(11)上呈对称安装。

14、本发明的一种两自由度双定子永磁电机气隙调整装置及其调整方法的有益效果有：

15、1、本发明的一种两自由度双定子永磁电机气隙调整装置可以通过放置垫片和旋转螺栓的方式对待测电机外气隙进行调整，无需重新拆装待测电机部件。该装置结构简单、操作方便、加工制造容易，符合实际需求。

16、2、本发明的一种两自由度双定子永磁电机气隙调整装置机座上采用u型槽，其中；螺栓既用于固定机座高度，又旋转配合机座横向移动，将待测电机机座分的竖直位置调节和水平位置调节巧妙结合。

17、3、本发明的一种两自由度双定子永磁电机内气隙调保持置采用在转子内侧安装含油轴承的方法，通过分段均匀安装含油轴承作为转子与内定子之间的支撑部件，最大程度克服内定子及其轴承自身重力的影响，极大提升了内气隙参数稳定度。

18、4、本发明的一种两自由度双定子永磁电机永磁体安装方法采用开环形槽的方式，在转子内侧间隔固定轴向距离切出环形凹槽，在环形凹槽中安装分段永磁体，再利用相邻永磁体之间所留空间安装环形含油轴承。该方法利用环形凹槽增加固定性，削弱了工作状态下表贴式永磁体和含油轴承之间摩擦产生的损耗，同时降低了部分齿槽转矩，使电机性能得到提高，部件寿命得到延长。

19、本发明的其他特征和优点将在随后的说明书部分阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。