CN218526209U - 用于飞轮储能***的电机磁钢装配装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于飞轮储能***的电机磁钢装配装置，包括依次衔接的储料机构、取料机构和送料机构和贴片机构，在贴片机构的下方设置有由第一动力机构驱动的定位张紧结构。本实用新型的储料机构内储存有多组磁钢，取料机构可将每组磁钢逐一取出并传送至送料机构，送料机构可将磁钢接力推送至贴片机构，利用贴片机构将磁钢自动贴在飞轮的卡槽内，实现了电机磁钢的自动化上料、送料和贴片，提高了装配效率；承载结构具有一承载台，用于支撑重达500kg以上的飞轮，确保飞轮的稳定性；浮动调节组件具有缓冲作用且实现承载台在水平方向的调整，实现稳定上料和飞轮的微调，确保飞轮的精度。

Description

用于飞轮储能***的电机磁钢装配装置

技术领域

本实用新型涉及飞轮储能***的装配技术，尤其是涉及一种用于飞轮储能***的电机磁钢装配装置，以实现电机磁钢的自动化装配。

背景技术

飞轮储能***是采用物理方法进行储能，并通过电动/发电互逆式双向电机实现电能与高速运转飞轮的机械动能之间的相互转换和储存。飞轮储能***具有能量密度大、电能和机械能转化率高、充电速度快、可实现免维护、低碳环保等优点，在航空航天、电网调峰及风力发电等领域得到了应用。

飞轮储能电池（即飞轮本体）是飞轮储能***的核心部分，包括具有上盖板、下盖板的真空容器和安装在真空容器内的飞轮、交替设置的转子和垫环、以及电枢盘等零件件。工作时，飞轮通过磁悬浮技术在真空容器内高速旋转（转速在7200rpm以上）。为实现飞轮的磁悬浮，飞轮的上表面装配有与转子磁钢配合的电机磁钢且其表面装配有与盖板磁钢配合的悬浮磁钢。

在加工时，飞轮上表面加工出360°分度的磁钢卡槽，以便于将N/S磁钢卡装到卡槽内。目前，飞轮电机磁钢的装配方式大多采用以人工为主的作业方式，借助起吊设备或机械手将飞轮置于安装台上。该装配方式存在以下问题：首先，在卡槽内放入缓冲扎带以避免磁钢与飞轮吸附，将磁钢置于卡槽后人工从侧面将缓冲扎带缓慢取出，贴片效率低下；其次，在贴片时难以掌握扎带的抽出力度，容易出现磁钢破碎情况，增加成本且进一步降低了贴片效率；再者，整个贴片需要人工取料贴片，效率低，且由于出厂的磁钢都是用非磁性的分隔片分开，取料时需要将分隔片取出，进一步降低取料效率。因而，如何设计一种自动上料、自动贴片以提高贴片效率、并降低磁钢破损几率的飞轮电机磁钢装配装置至关重要。

发明内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种用于飞轮储能***的飞轮电机磁钢装配装置，实现了飞轮电机磁钢的自动化上料、送料和贴片，提高了飞轮上磁钢的装配效率，自动化程度高，为实现飞轮本体的自动化装配打下基础。

为实现上述目的，本实用新型采取下述技术方案：

本实用新型所述的用于飞轮储能***的飞轮电机磁钢装配装置，包括依次衔接的储料机构、取料机构和送料机构和贴片机构，在贴片机构的下方设置有由第一动力机构驱动的定位张紧结构；其中：所述定位张紧结构包括用于张紧飞轮的张紧结构和用于承载飞轮的承载结构，所述承载结构设置在由所述第一动力机构驱动的移动架上，其具有由第一旋转机构驱动的旋转座、设置在旋转台上的浮动调节组件和固定在浮动调节组件上部的承载台。

在上述方案中，储料机构内储存有多组磁钢（包括N极和S极，且N极和S极交替储存），取料机构可将每组磁钢逐一取出并传送至送料机构，送料机构可将磁钢接力推送至贴片机构，利用贴片机构将磁钢自动贴在飞轮的卡槽内，实现了电机磁钢的自动化上料、送料和贴片，提高了装配效率。

承载结构具有一承载台，用于支撑重达500kg以上的飞轮，确保飞轮的稳定性；浮动调节组件具有缓冲作用且实现承载台在水平方向的调整，实现稳定上料和飞轮的微调，确保飞轮的精度；

本实用新型利用承载台承托飞轮、利用张紧结构张紧飞轮内圈，提高飞轮的稳定性，提高飞轮的稳定性，以实现磁钢的连续贴片，提高了装配效率。

优选地，所述储料机构包括第二旋转机构和由所述第二旋转机构驱动的储料架，所述储料架具多个有环向间隔设置的储料槽，且所述储料架架设在机架上。在实际安装时，储料槽为六个、八个或十个等，储料槽的数量较多，取料过程中持续不断地补充磁钢，为实现磁钢的连续取料打下基础。

优选地，所述取料机构包括竖向设置在机架上的安装座、设置在安装座上的第二动力机构和由所述第二动力机构驱动升降的取料推手，所述取料推手包括具有拐角的连接部和顶推部，所述顶推部竖向设置。

在实际安装时，第二动力机构为直线动力机构，可选用气缸、液压缸、同步带传动机构或丝杠传动等结构。在本实用新型中，第二动力机构优选第二电机驱动的第二丝杠，第二丝杠转动设置在安装座上，通过具有内螺纹的滑座带动取料推手上下升降，实现了每组磁钢的高精度取料。

优选地，所述送料机构水平架设在所述储料机构和取料机构的上方，其包括送料滑道和由第三动力机构驱动的磁钢推手，所述磁钢推手为滑动设置在所述送料滑道的导向槽内的板状结构。

在实际安装时，上述第三动力机构选用同步带传动机构和由同步带传动机构带动的第三丝杠，结构紧凑，占用空间小；送料滑道具有导向作用，磁钢推手采用板状结构并位于送料滑道内，保证磁钢推手的运动精度；

与取料推手上下对应处的送料滑道的底部开设有磁钢进口，使磁钢从储料槽的顶部进入送料滑道；料滑道的两端均开口设置，其一端口与贴片机构衔接，以便于将磁钢推送至贴片机构；其另一端口与回收箱衔接，使非磁性的分隔片掉落至回收箱内，实现了磁钢的推送和分隔片的自动回收。

优选地，所述贴片机构具有由第四动力机构驱动的升降座，由第五动力机构驱动的移动座和两个滑动设置在所述移动座上的贴片结构；所述贴片结构具有竖向设置在移动座上的直线动力源、底部具有仿形槽的贴片单元、以及使磁钢脱落的脱磁单元，所述贴片单元的贴片架底部还具有与所述送料滑道对接的连接滑道，使磁钢经送料滑道和连接滑道进入所述仿形槽内。

优选地，所述浮动调节组件包括水平设置在所述旋转台上的第一滑轨，固连在所述第一滑轨上的滑动座和水平设置在所述滑动座上的第二滑轨，所述承载台水平安装在所述第二滑轨上，且所述第一滑轨和第二滑轨的安装方向相互垂直；所述浮动调节组件还包括对滑动座移动位置进行调整的第一限位单元和对所述承载台的移动位置进行调整的第二限位单元。

在上述方案中，承载台通过浮动调节组件与旋转台连接，有效确保承载台的承载性能；另外，飞轮重达500kg以上，放置时飞轮惯性大，浮动调节组件的第一滑轨和第二滑轨使得承载台在水平范围内左右或前后微调，第一限位单位和第二限位单元可对承载台限位，确保飞轮的自动对中和稳定上料。

更优选地，所述第一限位单元和第二限位单元的结构相同，均包括水平设置的限位轴和用于安装所述限位轴的固定座，且所述限位轴上还设置有限位弹簧。在实际安装时，限位弹簧优选压缩弹簧，通过压缩弹簧实现承载台在水平范围内的自由调整，结构巧妙。

附图说明

图1是本实用新型的示意图（即储料机构、取料机构、送料机构、贴片机构和定位张紧机构的位置关系图）。

图2是本实用新型的结构示意图。

图3是图2中储料机构的结构示意图。

图4是本实用新型所述取料机构的结构示意图。

图5是本实用新型所述送料机构的结构示意图。

图6是图2中贴片机构的轴测图。

图7是图6中贴片座底部的送料滑道的结构示意图。

图8是本实用新型所述脱磁单元和贴片座的安装示意图。

图9是图2中定位张紧机构的轴测图。

图10是图9的侧视图。

图11是图10中张紧结构和承载结构的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

本实用新型的目的在于提供一种飞轮电机磁钢装配装置，以实现电机磁钢的自动取料、送料和贴片，自动化程度高，人工干预少，提高了飞轮上电机磁钢的装配效率。具体结构如下：

结合图1-2所示，本实施例中的飞轮电机磁钢装配装置，包括依次衔接的储料机构20、取料机构30、送料机构40和贴片机构50，在贴片机构50的下方设置有由第一动力机构驱动的定位张紧机构60。工作时，储料机构20内储存有多组磁钢，取料机构30可将每组磁钢逐一取出并传送至送料机构40，送料机构40可将磁钢接力推送至贴片机构50，利用贴片机构50将磁钢自动贴在飞轮的卡槽内，实现了飞轮电机磁钢的自动化上料、送料和贴片，提高了飞轮和电机磁钢的装配效率。

结合图2-3可知，储料机构20包括第二旋转机构201、储料架202和储料槽203，储料架202设置在机架10内，储料架202具有八个环向均匀间隔的储料槽203（当然，储料槽203的数量也可以是四个、六个或十个等），每个储料槽203内可储存一组磁钢（具有交替排列的磁钢和非磁性材料制成的分隔片组成）。在储存磁钢时，由于飞轮上的磁钢具有N极和S极之分，故N极磁钢和S极磁钢沿储料架202交替储放，以实现飞轮的自动贴片。

第二旋转机构201设置在储料架202的下方，第二旋转机构201优选电机减速机201.1驱动的分度机构201.2，储料架202安装在分度机构201.2上。工作时，电机减速机201.1通过分度机构201.2带动储料架202自转，使储料架202上的储料槽203依次转动至取料机构30处。

第二旋转机构201选用传动连接的电机减速机和分度机构201.2，可实现储料架202的高精度平稳旋转。

结合图1和图4可知，取料机构30设置在机架10上且位于送料机构的下方，取料机构30所在位即为取料工位。取料机构30包括竖向设置在机架10上的安装座（固定在机架10上）、设置在安装座上的第二动力机构和由第二动力机构驱动升降的取料推手301；

由于取料推送的推动行程较大，故第二动力机构优选第二电机302（优选伺服电机）传动连接的第二丝杠303，第二丝杠303通过轴承座转动设置在竖向的安装座上，结构紧凑，占用空间小；

第二丝杠303上螺纹连接有一个滑座304，取料推手301具有固定在滑座304上的连接部301.1和竖向设置的顶推部301.2，顶推部301.2和连接部301.1具有内拐角和外拐角，内拐角为直角而外拐角为钝角，使得取料推手301具有避让作用，便于进出储料槽203。

安装座上还具有一对与第二丝杠303平行的导向滑轨305，滑座304滑动套装在两导向滑轨305上，提高了取料推手301的运动精度和平稳性。

结合图1-2和图5可知，送料机构40水平架设在储料机构20和取料机构30的上方，送料机构40包括水平设置的送料滑道401和由第三动力机构驱动的磁钢推手402，磁钢推手402为滑动设置在送料滑道401的导向槽内的板状结构，送料滑道401具有导向作用，磁钢推手402采用板状结构并位于送料滑道401内，保证磁钢推手402的运动精度；

与取料推手301上下对应处的送料滑道401的底部开设有磁钢进口，使磁钢从储料槽203的顶部进入送料滑道401；送料滑道401的两端均开口设置，其一端口与贴片机构50衔接，以便于将磁钢推送至贴片机构50；其另一端口与回收箱衔接，使非磁性的分隔片掉落至回收箱内，实现了磁钢的推送和分隔片的自动回收。

在实际安装时，由于安装空间限制，第三动力机构优选第三同步带传动机构403和由第三同步带传动机构403驱动的第三丝杠404，第三丝杠404上螺纹接有滑块405，磁钢推手402固连在滑块405上，以实现磁钢推手402和第三动力机构的传动连接。

由于磁钢进口位于送料滑道401的底部，且送料滑道401的两端开口设置，磁钢推手402在水平往返过程中将磁钢统一推送至贴片机构50对应的一端，将分隔片统一推送至送料机构40一端的回收箱F内，实现了磁钢的自动送料和分隔片的自动回收，结构巧妙。

在实际安装时，为确保磁钢推手402的运动精度和平稳性，送料滑道上方的固定座之间设置有与第三丝杠404平行的导向光轴406，具体见图6。

结合图2和图6-8可知，贴片机构50具有由第四动力机构驱动的升降座501，由第五动力机构驱动的移动座502和两个滑动设置在移动座502上的贴片结构。其中：第四动力机构优选第四同步带传动机构503驱动的第四丝杠504，第四丝杠504上的螺母座与升降座501固连在一起，实现贴片结构的整体升降，确保送料机构40将磁钢推送至贴片结构底部的仿形槽内。

第五动力机构设置在升降座501的一侧，包括水平设置的第一气缸505，第一气缸505的活塞杆与移动座502相固连，第一气缸505的活塞杆伸缩可带动移动座502沿着升降座501上的第三滑轨水平往返移动，进而实现两贴片结构位置的调整，以满足N极和S极磁钢的贴片需求（其中一个贴片结构用于N极磁钢，另一个用于S极磁钢）。

如图6-8所示，贴片结构包括沿着移动座502相对升降的贴片座506，贴片座506的顶部与移动座502上的第二气缸507连接，贴片座506的底板下表面上设置有与送料滑道401对接的连接滑道510，连接滑道510的末端为与磁钢结构相同的仿形槽511（扇形结构）；

贴片座506的底板上设置有使磁钢脱落的脱磁单元，脱磁单元包括由第三气缸508带动往返的磁铁块509，磁铁块509位于底板内部的滑道内，当磁铁块509位于仿形槽上方时可将磁钢吸附在仿形槽内，避免掉落；当贴片时，磁钢块在底板内移动并驶离仿形槽，实现脱磁，以将仿形槽内的磁钢贴在飞轮的卡槽内。

结合图1-2和图9-10可知，机架10的工作台上滑动设置有第六动力机构驱动的移动架701，第六动力机构设置在移动架701下方，优选为伺服电机驱动的第六丝杠702，移动架701的移动台701.1与第六丝杠702上的螺母座相固连，进而实现了移动台701.1的水平往返移动，定位张紧机构60设置在移动台701.1上，可随着移动台701.1水平往返移动，进而实现了定位张紧机构60的同步移动，便于上料和下料。

定位张紧机构60包括用于张紧飞轮的张紧结构601和用于承载飞轮的承载结构，张紧结构601采用申请人于2021年10月提出的、公开号为CN215968802U的实用新型授权专利，承载结构和张紧结构601结合使用，提高了飞轮的稳定性。

结合图9-11可知，承载结构设置在移动架701的移动台701.1上，承载结构包括相对移动台701.1转动的、由第一旋转机构驱动的旋转台602.1，设置在旋转台602.1上的浮动调节组件和固定在浮动调节组件上部的承载台602.2，可用于支撑重达500kg以上的飞轮，确保飞轮的稳定性；浮动调节组件具有缓冲作用且实现承载台602.2在水平方向的调整，实现稳定上料和飞轮的微调，实现飞轮的自动对中。

如图10-11所示，浮动调节组件包括水平设置在旋转台602.1上的第一滑轨602.3，沿着第一滑轨602.3滑动的滑动座602.4和水平设置在滑动座602.4上的第二滑轨602.5，承载台602.2滑动设置在第二滑轨602.5上，且第一滑轨602.3和第二滑轨602.5的安装方向相互垂直，使得承载台602.2在水平方向（包括左右方向和前后方向）的灵活调整；

浮动调节组件还包括对滑动座602.4移动位置进行调整的第一限位单元和对承载台602.2的移动位置进行调整的第二限位单元，第一限位单元和第二限位单元的结构相同。以第二限位单元的结构为例：第二限位单元包括水平设置的限位轴、固定座602.6和限位弹簧602.7（优选压缩弹簧），限位轴滑动穿设在固定座602.6上且其另一端抵在承载台602.2上，压缩弹簧套装在限位轴上。

在实际装配时，飞轮重达500kg以上，惯性大，浮动调节组件能够抵挡飞轮的惯性，使得飞轮和承载台602.2在水平范围内左右移动和/或前后移动，四个限位单元可对承载台602.2进行限位，使承载台602.2自动对中。

在实际安装时，由于飞轮较重，对承载台的稳定性要求较高，本实用新型的第一旋转机构602.9优选具有减速比的同步带传动机构或链条传动机构，其中大直径的带轮或齿轮与旋转台固连在一起。

本实用新型的工作过程及原理如下：

将电机磁钢按N极和S极交替方式分别储存在储料槽203内；利用第二旋转机构201使储料架202转动一定角度（储料槽203为八个，储料架202每次转动的角度可设定为45°），使装有磁钢的储料槽203转动至取料工位的取料推手301上方；

在储料时，利用第六动力机构将定位张紧机构60沿着机架10向外移动，利用机器人将飞轮放在定位张紧机构60上，上料后再利用第六动力机构驱动定位张紧机构60复位至贴片机构50的下方；

磁钢到达取料工位且飞轮到位后，取料推手301自下而上进入储料槽203内并作用于该组磁钢的底部，取料推手301推动磁钢上升，磁钢从储料槽203的底部进入上方的送料滑道401，利用磁钢推手402送料；在此过程中，贴片机构50上升使贴片单元的底部与送料滑道401的高度一致，磁钢推手402将磁钢从送料滑道401经连接通道推送至仿形槽内（此时磁铁块509位于仿形槽的上方，避免磁钢掉落）；

在磁钢推手402推送过程中，取料推手301将分隔片推送至送料滑道401内；当磁钢推手402将磁钢推送到位后返程过程中将进入送料滑道401推送至另一端的回收盒内，如此重复实现了磁钢的自动上料和分隔片的自动回收；

磁钢到达仿形槽后，利用第四动力机构带动升降座501以及两贴片结构下降至飞轮的上方，然后利用第二气缸507带动带有磁钢的贴片单元下降贴片，当磁钢接近飞轮的卡槽时脱磁单元的磁铁块509驶离仿形槽上方，以便于将磁钢按压在飞轮上表面的卡槽内，实现磁钢的自动贴片；

重复上述操作，将其余磁钢贴在飞轮的卡槽内，在贴片过程中每贴装一个磁钢后将飞轮转动一定角度，使贴片单元的仿形槽始终与其中飞轮上的卡槽上下对应，以实现飞轮上磁钢的圆周贴片；

当该组磁钢被用完后，转动储料槽203使下一组磁钢位于取料推手301处，由于该组磁钢的极性与上组磁钢的极性不同，利用第一气缸505驱动两贴片结构同步移动一定位置，使另一个贴片结构与送料滑道401对接，以满足另一组磁钢在飞轮上的圆周贴片需求，实现了飞轮上两圈磁钢的连续贴片。

在上述贴片过程中，由于储料槽203为多个（本实施例中为八个，当然也可以是六个或十个等），当其中一组、两组或三组以上的磁钢被用完后，可利用人工或机器人补充磁钢，无需停止作业，实现了磁钢的连续上料、送料和贴片，人工干预少，自动化程度高，提高了贴片效率。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

最后还需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施方式对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行不需付出创造性劳动的修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。因而，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于飞轮储能***的电机磁钢装配装置，其特征在于：包括依次衔接的储料机构、取料机构和送料机构和贴片机构，在贴片机构的下方设置有由第一动力机构驱动的定位张紧结构；其中：所述定位张紧结构包括用于张紧飞轮的张紧结构和用于承载飞轮的承载结构，所述承载结构设置在由所述第一动力机构驱动的移动架上，其具有由第一旋转机构驱动的旋转座、设置在旋转台上的浮动调节组件和固定在浮动调节组件上部的承载台。

2.根据权利要求1所述的用于飞轮储能***的电机磁钢装配装置，其特征在于：所述储料机构包括第二旋转机构和由所述第二旋转机构驱动的储料架，所述储料架具多个有环向间隔设置的储料槽，且所述储料架架设在机架上。

3.根据权利要求2所述的用于飞轮储能***的电机磁钢装配装置，其特征在于：所述取料机构包括竖向设置在机架上的安装座、设置在安装座上的第二动力机构和由所述第二动力机构驱动升降的取料推手，所述取料推手包括具有拐角的连接部和顶推部，所述顶推部竖向设置。

4.根据权利要求2所述的用于飞轮储能***的电机磁钢装配装置，其特征在于：所述送料机构水平架设在所述储料机构和取料机构的上方，其包括送料滑道和由第三动力机构驱动的磁钢推手，所述磁钢推手为滑动设置在所述送料滑道的导向槽内的板状结构。

5.根据权利要求4所述的用于飞轮储能***的电机磁钢装配装置，其特征在于：所述贴片机构具有由第四动力机构驱动的升降座，由第五动力机构驱动的移动座和两个滑动设置在所述移动座上的贴片结构；

所述贴片结构具有竖向设置在移动座上的直线动力源、底部具有仿形槽的贴片单元、以及使磁钢脱落的脱磁单元，所述贴片单元的贴片架底部还具有与所述送料滑道对接的连接滑道，使磁钢经送料滑道和连接滑道进入所述仿形槽内。

6.根据权利要求1所述的用于飞轮储能***的电机磁钢装配装置，其特征在于：所述浮动调节组件包括水平设置在所述旋转台上的第一滑轨，固连在所述第一滑轨上的滑动座和水平设置在所述滑动座上的第二滑轨，所述承载台水平安装在所述第二滑轨上，且所述第一滑轨和第二滑轨的安装方向相互垂直；

所述浮动调节组件还包括对滑动座移动位置进行调整的第一限位单元和对所述承载台的移动位置进行调整的第二限位单元。

7.根据权利要求6所述的用于飞轮储能***的电机磁钢装配装置，其特征在于：所述第一限位单元和第二限位单元的结构相同，均包括水平设置的限位轴和用于安装所述限位轴的固定座，且所述限位轴上还设置有限位弹簧。

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