CN111756200B - 轨道交通永磁同步牵引电机转子磁钢装配装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道交通永磁同步牵引电机转子磁钢装配装置，包括转轴定位组件、升降导板、升降推板、第一移动平台以及第二移动平台，转轴定位组件或升降导板设于第一移动平台上，升降导板上设有第一转轴定位孔以及多个与铁心槽一一对应布置的装配导槽，升降推板设于第二移动平台上，升降推板上设有第二转轴定位孔以及多个与铁心槽一一对应布置的推杆。本发明进一步公开了其装配方法，包括步骤：S1、铁心粗定位；S2、升降导板粗定位；S3、铁心精定位；S4、磁钢装配前准备；S5、磁钢装配；S6、重复执行步骤S5直至完成各层磁钢的装配。本发明具有结构简单、成本低、效率较高、定位精度较高等优点。

Description

轨道交通永磁同步牵引电机转子磁钢装配装置及方法

技术领域

本发明涉及轨道交通永磁同步牵引电机装配技术，尤其涉及一种轨道交通永磁同步牵引电机转子磁钢装配装置及方法。

背景技术

轨道交通永磁同步牵引电机符合当下绿色环保节能的形势要求，应用前景越来越明朗，可以预见其应用将越来越普及，因此轨道交通永磁同步牵引电机制造产业化生产的需求将迫在眉睫，永磁转子制造中的磁钢装配自动化是关键工艺技术之一，开发适合轨道交通永磁同步牵引电机的磁钢装配设备成为本领域技术人员的亟需。

未装配磁钢的转子铁心结构如附图1所示，转子铁心装配磁钢后形成的永磁转子如附图2和3所示。磁钢材料一般为钕铁硼和钐钴，磁钢如果为钐钴材质，具有一定的抗压强度，但是不能承受冲击力。由于磁钢装配前一般为充磁状态，磁钢装配过程中与所接触的导磁材料有一定的磁吸力，因此需要克服磁吸力的影响，且要保证磁钢不受损。磁钢与铁心槽(或称磁钢装配槽)为间隙配合，磁钢在铁心中极性分布为两槽一组为一磁极，磁极N、S围绕转轴相间均布，每个电机磁极起始位置相同。

常规永磁电机的转子铁心结构与轨道交通永磁同步牵引电机的永磁转子有较大不同，装配工艺流程也有较大不同，常规的永磁电机转子铁心分成多段，单段装配磁钢封装后与转轴进行组装形成转子，而轨道交通永磁同步牵引电机转子体积与重量较大，转子磁钢装配前一般采用整铁心带转轴的结构，且铁心槽一端被端板所遮挡，装配端铁心为自由状态有弹开的现象。单段铁心装配磁钢与带轴转子铁心装配磁钢的主要区别在于：铁心定位不同，单段转子铁心定心以轴孔、定向以铁心槽，而带轴转子定心以轴，定向以铁心槽很困难，需要多次转换定位基准；磁钢层数不同：单段转子铁心需装配磁钢的层数为1-3层，可以一次装配后压装到位，而带轴转子装磁钢需要多层往复装配与压装，压装行程较大并且是变化的；铁心重量不同：单段转子铁心质量较小，上下工位较方便，带轴转子铁心质量较大，上下工位比较困难。由于上述几个方面的差异，导致常规永磁电机的磁钢装配设备无法适用于轨道交通永磁同步牵引电机的永磁转子装配过程，目前一般为手工用导模装配磁钢，导模与转子铁心槽对齐后进行固定，为保证磁钢装配极性正确，手工分槽装配磁钢，但是容易出现钐钴磁钢破碎的现象，装配效率较低；如果手工装配磁钢采用同层装配的方法可以解决钐钴磁钢破损的情况，但是装配极性容易出错。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、成本低、效率较高、定位精度较高的轨道交通永磁同步牵引电机转子磁钢装配装置。

本发明进一步提供一种上述轨道交通永磁同步牵引电机转子磁钢装配装置的装配方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种轨道交通永磁同步牵引电机转子磁钢装配装置，包括转轴定位组件、升降导板、升降推板、第一移动平台以及第二移动平台，所述转轴定位组件或所述升降导板设于第一移动平台上，所述升降导板上设有第一转轴定位孔以及多个与铁心槽一一对应布置的装配导槽，所述升降推板设于第二移动平台上，升降推板上设有第二转轴定位孔以及多个与铁心槽一一对应布置的推杆。

作为上述技术方案的进一步改进：所述升降导板设于第一移动平台上。

作为上述技术方案的进一步改进：所述转轴定位组件包括定位法兰，所述定位法兰下端设有凸缘，所述凸缘配设有定位键。

作为上述技术方案的进一步改进：所述第一移动平台和第二移动平台可移动至所述凸缘上方，所述定位法兰配设有顶升机构。

作为上述技术方案的进一步改进：所述转轴定位组件包括卡盘。

作为上述技术方案的进一步改进：所述转轴定位组件为可偏转结构。

作为上述技术方案的进一步改进：所述第一移动平台和第二移动平台均为直线移动平台并相对布置或垂直布置。

一种上述的轨道交通永磁同步牵引电机转子磁钢装配装置的装配方法，包括以下步骤：

S1、铁心粗定位：将转轴靠近端板的一端与转轴定位组件相连；

S2、升降导板粗定位：第一移动平台带动升降导板或转轴定位组件移动，使第一转轴定位孔与转轴对齐、且各装配导槽与各铁心槽一一对齐，然后升降导板下降；

S3、铁心精定位：第二移动平台带动升降推板移动，使第二转轴定位孔与转轴对齐、各推杆与各装配导槽一一对齐，然后升降推板带动推杆下降，推杆穿过装配导槽并伸入铁心槽内；

S4、磁钢装配前准备：升降推板上升使推杆与转轴分离，然后第二移动平台带动升降推板移开；

S5、磁钢装配：取磁钢至各装配导槽内，第二移动平台带动升降推板移动至转轴上方，然后升降推板下降将各磁钢推入铁心槽内，最后升降推板上升使推杆与转轴分离，然后第二移动平台带动升降推板移开；

S6、重复执行步骤S5直至完成各层磁钢的装配。

作为上述技术方案的进一步改进：步骤S4中，升降导板进一步下降与铁心远离端板的一端紧贴，同时顶升机构向上顶升转轴定位组件。

作为上述技术方案的进一步改进：步骤S5中利用机械手抓取磁钢并转移至装配导槽内。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明公开的轨道交通永磁同步牵引电机转子磁钢装配装置，利用转轴定位组件对带轴转子铁心进行粗定位，推杆与铁心槽可设计成较精确的配合，因此推杆压入铁心时能保证铁心槽与装配导槽的精确位置对齐，也即升降导板与带推杆的升降推板联合与铁心槽配合进行精确定位；磁钢与铁心间有较大的磁吸力，磁钢入铁心槽精度要求较高，容易出现磁钢损坏的情况，磁钢装配时不直接入铁心，而是通过升降导板后再压入铁心，这样可以避免损坏磁钢，同时升降导板上的装配导槽也可作为机械手送磁钢位置坐标；磁钢装入升降导板后不一定能进入转子铁心，需要外力推进铁心槽，推杆能够保证磁钢推送到位；完成定位之后，通过升降推板的升降运动和第二移动平台的平移，即可实现循环装配，而大体积、大重量的转子铁心可保持不同，对于相应的驱动要求较低，同时能保证装配过程中的重复定位精度，且能够兼容一定范围内转轴长度的转子，设备的兼容性较好。

本发明公开的轨道交通永磁同步牵引电机转子磁钢装配装置的装配方法，装配之前先对带轴转子铁心进行粗定位，然后将升降导板与转子铁心对准并下降至靠近铁心位置，最后利用推杆先后伸入装配导槽和铁心槽内，可实现转子铁心的精确定位，装配时各装配导槽内的磁钢同时被推杆推送入铁心槽，具有较高的效率，且装配过程中转子铁心固定不动，有利于保证重复定位精度。

附图说明

图1是轨道交通永磁同步牵引电机转子未装配磁钢时的结构示意图。

图2是轨道交通永磁同步牵引电机转子装配磁钢后的结构示意图。

图3是图2的侧视图。

图4是本发明轨道交通永磁同步牵引电机转子磁钢装配装置实施例一的俯视结构示意图。

图5是本发明轨道交通永磁同步牵引电机转子磁钢装配装置实施例一的主视结构示意图。

图6是图5的局部放大图。

图7是本发明轨道交通永磁同步牵引电机转子磁钢装配装置精定位时的结构示意图。

图8是本发明轨道交通永磁同步牵引电机转子磁钢装配装置装配时的结构示意图。

图9是本发明轨道交通永磁同步牵引电机转子磁钢装配装置实施例二的主视结构示意图。

图10是本发明轨道交通永磁同步牵引电机转子磁钢装配装置实施例二的俯视结构示意图。

图11是本发明中的转轴定位组件实施例二的结构示意图。

图12是本发明轨道交通永磁同步牵引电机转子磁钢装配方法的流程图。

图中各标号表示：100、转轴；101、铁心；102、铁心槽；103、端板；104、磁钢；1、转轴定位组件；11、定位法兰；12、凸缘；13、定位键；14、卡盘；2、升降导板；21、第一转轴定位孔；22、装配导槽；3、升降推板；31、第二转轴定位孔；32、推杆；4、第一移动平台；5、顶升机构；6、第二移动平台。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例一

图4至图8示出了本发明轨道交通永磁同步牵引电机转子磁钢装配装置的一种实施例，本实施例的轨道交通永磁同步牵引电机转子磁钢装配装置，包括转轴定位组件1、升降导板2、升降推板3、第一移动平台4以及第二移动平台6，升降导板2设于第一移动平台4上，升降导板2上设有第一转轴定位孔21以及多个与铁心槽102一一对应布置的装配导槽22，升降推板3设于第二移动平台6上，升降推板3上设有第二转轴定位孔31以及多个与铁心槽102一一对应布置的推杆32。其中，第一移动平台4、第二移动平台6的移动，升降导板2、升降推板3的升降运动可以采用常见的气缸、电缸、丝杠螺母副等实现。

该轨道交通永磁同步牵引电机转子磁钢装配装置，利用转轴定位组件1对带轴转子铁心101进行粗定位，推杆32与铁心槽102可设计成较精确的配合，因此推杆32压入铁心101时能保证铁心槽102与装配导槽22的精确位置对齐，也即升降导板2与升降推板3联合与铁心槽102配合进行精确定位；磁钢104与铁心101间有较大的磁吸力，磁钢104入铁心槽102精度要求较高，容易出现磁钢104损坏的情况，磁钢104装配时不直接入铁心101，而是通过升降导板2后再压入铁心101，这样可以避免损坏磁钢104，同时升降导板2上的装配导槽22也可作为机械手送磁钢104位置坐标；磁钢104装入升降导板2后不一定能进入转子铁心101，需要外力推进铁心槽102，推杆32能够保证磁钢104推送到位；完成定位之后，通过升降推板3的升降运动和第二移动平台6的平移，即可实现循环装配，而大体积、大重量的转子铁心101可保持不同，对于相应的驱动要求较低，同时能保证装配过程中的重复定位精度，且能够兼容一定范围内转轴100长度的转子，设备的兼容性较好。

进一步地，本实施例中，升降导板2设于第一移动平台4上，也即转轴定位组件1不动。相比移动大体积、大重量的转子铁心101，移动升降导板2实现升降导板2与铁心101对齐，更灵活、方便。

更进一步地，本实施例中，转轴定位组件1包括定位法兰11，定位法兰11下端设有凸缘12，凸缘12配设有定位键13。磁钢104装配前，先将定位法兰11安装于转轴100靠近端板103的一端，然后吊装转子至工作台，通过定位法兰11的定位圆及定位键13与工作台进行转子铁心101定位，初步确定磁钢104装配的起始位置，该转轴定位组件1整体结构简单、操作方便、可靠性高。

更进一步地，本实施例中，第一移动平台4和第二移动平台6可移动至凸缘12上方，定位法兰11配设有顶升机构5。磁钢104装配前，第一移动平台4和第二移动平台6移动至凸缘12上方，升降导板2进一步下降与铁心101远离端板103的一端(也即上端)紧贴，同时顶升机构5向上顶升转轴定位组件1，从而可以消除铁心101上下两端与升降导板2、第一移动平台4(第二移动平台6)之间的间隙，有利于保证各层磁钢104装配时沿转轴100轴向的位置精度。

如附图11所示，在其他实施例中，转轴定位组件1也可采用常见的卡盘14等实现粗定位。

进一步地，本实施例中，转轴定位组件1为可偏转结构。通过在较小的角度范围内旋转便于调节铁心101的位置，从而使铁心101与升降导板2上下对齐。具体地，例如可以通过常见的回转支撑实现与顶升机构5的相对旋转。顶升机构5可以通过常见的气缸、电缸等实现顶升。

进一步地，本实施例中，第一移动平台4和第二移动平台6均为直线移动平台并相对布置。采用直线移动平台，结构简单、成本低、占用空间少，简化了运动控制。

实施例二

图9和图10示出了本发明轨道交通永磁同步牵引电机转子磁钢装配装置的另一种实施例，本实施例的轨道交通永磁同步牵引电机转子磁钢装配装置与实施例一基本相同，不同之处在于，将转轴定位组件1设于第一移动平台4上，且第一移动平台4与第二移动平台6的运动方向相互垂直。

实施例三

图12示出了本发明轨道交通永磁同步牵引电机转子磁钢装配方法的一种实施例，本实施例的轨道交通永磁同步牵引电机转子磁钢装配装置的装配方法，包括以下步骤：

S1、铁心101粗定位：将转轴100靠近端板103的一端与转轴定位组件1相连；

S2、升降导板2粗定位：第一移动平台4带动升降导板2或转轴定位组件1移动，使第一转轴定位孔21与转轴100对齐、且各装配导槽22与各铁心槽102一一对齐，然后升降导板2下降；

S3、铁心101精定位：第二移动平台6带动升降推板3移动，使第二转轴定位孔31与转轴100对齐、各推杆32与各装配导槽22一一对齐，然后升降推板3带动推杆32下降，推杆32穿过装配导槽22并伸入铁心槽102内；

S4、磁钢104装配前准备：升降推板3上升使推杆32与转轴100分离，然后第二移动平台6带动升降推板3移开；

S5、磁钢104装配：取磁钢104至各装配导槽22内，第二移动平台6带动升降推板3移动至转轴100上方，然后升降推板3下降将各磁钢104推入铁心槽102内，最后升降推板3上升使推杆32与转轴100分离，然后第二移动平台6带动升降推板3移开；

S6、重复执行步骤S5直至完成各层磁钢104的装配。

该轨道交通永磁同步牵引电机转子磁钢装配装置的装配方法，装配之前先对带轴转子铁心101进行粗定位，然后将升降导板2与转子铁心101对准并下降至靠近铁心101位置，最后利用推杆32先后伸入装配导槽22和铁心槽102内，可实现转子铁心101的精确定位，装配时各装配导槽22内的磁钢104同时被推杆32推送入铁心槽102，具有较高的效率，且装配过程中转子铁心101固定不动，有利于保证重复定位精度。

进一步地，本实施例中，步骤S4中，升降导板2进一步下降与铁心101远离端板103的一端紧贴，同时顶升机构5向上顶升转轴定位组件1。磁钢104装配前，升降导板2进一步下降与铁心101远离端板103的一端(也即上端)紧贴，同时顶升机构5向上顶升转轴定位组件1，从而可以消除铁心101上下两端的间隙，有利于保证各层磁钢104装配时沿转轴100轴向的位置精度。

进一步地，本实施例中，步骤S5中利用机械手抓取磁钢104并转移至装配导槽22内。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种轨道交通永磁同步牵引电机转子磁钢装配装置，其特征在于：包括转轴定位组件(1)、升降导板(2)、升降推板(3)、第一移动平台(4)以及第二移动平台(6)，所述升降导板(2)设于第一移动平台(4)上，所述升降导板(2)上设有第一转轴定位孔(21)以及多个与铁心槽(102)一一对应布置的装配导槽(22)，所述升降推板(3)设于第二移动平台(6)上，升降推板(3)上设有第二转轴定位孔(31)以及多个与铁心槽(102)一一对应布置的推杆(32)，所述转轴定位组件(1)包括定位法兰(11)，所述定位法兰(11)下端设有凸缘(12)，所述凸缘(12)配设有定位键(13)，所述第一移动平台(4)和第二移动平台(6)可移动至所述凸缘(12)上方，所述定位法兰(11)配设有顶升机构(5)。

2.根据权利要求1所述的轨道交通永磁同步牵引电机转子磁钢装配装置，其特征在于：所述转轴定位组件(1)为可偏转结构。

3.根据权利要求1所述的轨道交通永磁同步牵引电机转子磁钢装配装置，其特征在于：所述第一移动平台(4)和第二移动平台(6)均为直线移动平台并相对布置或垂直布置。

4.一种权利要求1至3中任一项所述的轨道交通永磁同步牵引电机转子磁钢装配装置的装配方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、铁心(101)粗定位：将转轴(100)靠近端板(103)的一端与转轴定位组件(1)相连；

S2、升降导板(2)粗定位：第一移动平台(4)带动升降导板(2)或转轴定位组件(1)移动，使第一转轴定位孔(21)与转轴(100)对齐、且各装配导槽(22)与各铁心槽(102)一一对齐，然后升降导板(2)下降；

S3、铁心(101)精定位：第二移动平台(6)带动升降推板(3)移动，使第二转轴定位孔(31)与转轴(100)对齐、各推杆(32)与各装配导槽(22)一一对齐，然后升降推板(3)带动推杆(32)下降，推杆(32)穿过装配导槽(22)并伸入铁心槽(102)内；

S4、磁钢(104)装配前准备：升降推板(3)上升使推杆(32)与转轴(100)分离，然后第二移动平台(6)带动升降推板(3)移开；

S5、磁钢(104)装配：取磁钢(104)至各装配导槽(22)内，第二移动平台(6)带动升降推板(3)移动至转轴(100)上方，然后升降推板(3)下降将各磁钢(104)推入铁心槽(102)内，最后升降推板(3)上升使推杆(32)与转轴(100)分离，然后第二移动平台(6)带动升降推板(3)移开；

S6、重复执行步骤S5直至完成各层磁钢(104)的装配。

5.根据权利要求4所述的轨道交通永磁同步牵引电机转子磁钢装配装置的装配方法，其特征在于：步骤S4中，升降导板(2)进一步下降与铁心(101)远离端板(103)的一端紧贴，同时顶升机构(5)向上顶升转轴定位组件(1)。

6.根据权利要求4所述的轨道交通永磁同步牵引电机转子磁钢装配装置的装配方法，其特征在于：步骤S5中利用机械手抓取磁钢(104)并转移至装配导槽(22)内。

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