專利名稱：永磁直流電機及其制造工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及電機技術領域，更具體地說，是涉及一種永磁直流電機及其裝配工藝。
背景技術：
參照圖1，傳統的永磁直流電機，包括定子組件100'及設于定子組件100'內的轉子組件200'。定子組件100'包括一端開口的外殼形的薄壁外殼110 '、固定于外殼110'內壁面的磁瓦120'。轉子組件200'包括轉子鐵芯210'及轉軸220'，轉子鐵芯210'及轉軸220'安裝于磁瓦120'內部并相對于磁瓦120'轉動。這種永磁直流電機在工作時，定子組件100'中的磁瓦120'內表面與旋轉的轉子鐵芯210'外表面之間存在間隙，此間隙呈圓環狀，即常說的氣隙300'。氣隙300'的均勻度與電機性能及運行可靠性息息相關。圖I所示，即為上述永磁直流電機理想狀態下的裝配圖。但具有上述結構的永磁直流電機在實際的制造裝配中，經常出現氣隙300'不均勻的現象，即轉子鐵芯210'不是位于磁瓦120'的正中心，而是偏心放置，具體如圖2中所示。而造成上述氣隙300'不均勻的原因如下上述的永磁直流電機中，外殼110'為外殼狀的薄壁結構，其由低碳鋼板材或其他金屬沖壓板材拉伸而成，外殼狀薄壁的底部設有重復拉伸形成的小圓柱型凸臺111'作為電機的軸承室。這種電機在裝配時，首先固定外殼110'，然后于外殼110'內表面安裝磁瓦120'，最后再安裝轉子鐵芯210'及轉軸220'。在安裝轉子鐵芯210'及轉軸220'時，轉軸220'上的軸承221'裝于凸臺111'內，這樣，轉軸220'及轉子鐵芯210'即通過軸承221'定位于外殼110'內，即是轉軸220'及轉子鐵芯210'通過外殼110'定位。由于磁瓦120'貼靠外殼110'內表面固定，即其也是通過外殼110'定位。這樣，當外殼110'或磁瓦120'出現制造誤差時，采用上述裝配步驟即會出現如圖2中所示氣隙300'不均勻的現象。而由于磁瓦120'為燒結型或粘結型鐵氧體、汝鐵硼材料制成，其質地較硬，加工中不可避免地會存在制造誤差，尤其是厚度上經常存在相對較大的誤差。而且外殼110'拉伸成型時，會產生圓柱度誤差、拉應力、應力集中和薄厚不均，在零件局部產生薄弱部位，導致強度下降，這樣在裝配時不僅導致氣隙分布不均勻，而且應用于關鍵場合時，受沖擊振動時會出現故障。而且,對于電機的電磁性能來說,外殼110'是磁路的一部分，若外殼110'厚度過小，容易產生磁場飽和，增大磁滯損耗，降低電機效率。采用上述傳統拉伸工藝來制作外殼110'，受工藝限制，只能選用厚度較薄的板材成型，這樣最終成型的外殼110'厚度較薄，極容易產生上述的電磁效率問題。因此現有的制作工藝中在拉伸的外殼110'上包覆具有一定厚度的薄壁筒狀導磁零件。

發明內容
本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術之缺陷，提供一種永磁直流電機及制造該永磁直流電機的工藝，采用這種制造工藝，可有效保證氣隙的均勻性，從而為保證電、機運行的可靠性。為解決上述技術問題，本發明的技術方案是提供一種永磁直流電機，包括定子組件及設于所述定子組件內的轉子組件，所述定子組件包括外殼以及設于所述外殼內的磁瓦，所述轉子組件包括設于所述磁瓦內的轉子鐵芯及轉軸，所述外殼為一中空圓筒，此中空圓筒由至少一金屬板材卷曲、并與所述轉子組件裝配、整形后對接形成，以便在裝配、整形時通過所述外殼受力擠壓而使得所述定子組件受擠壓，從而使得所述磁瓦與所述轉子鐵芯達到理論設計的同軸度要求，且使得所述磁瓦的內壁面與所述轉子鐵芯的外壁面之間形成均勻的圓環形氣隙。具體地，所述金屬板材的兩端部分別具有一內搭邊和一外搭邊，所述外殼的對接口由疊置的內搭邊與外搭邊搭接而成。具體地，所述內搭邊為所述金屬板材的一端部由外表面向內開設的凹口，所述外 搭邊為所述金屬板材的另一端部由內表面向外開設的凹口。進一步地，所述內搭邊與所述外搭邊截面呈圓弧狀或扁平狀。更進一步地，所述外殼由兩個金屬板材卷曲對接而成。本發明提供了一種永磁直流電機的制造工藝，包括以下工藝步驟預備定子組件，定子組件包括磁瓦；預備轉子組件，所述轉子組件包括轉軸及套設于所述轉軸上的轉子鐵芯；預備轉子組件模型，所述轉子組件模型包括轉軸模型及套設于所述轉軸模型上的轉子鐵芯模型，所述轉軸模型與所述轉軸尺寸相匹配，所述轉子鐵芯模型的半徑長度為所述轉子鐵芯的半徑長度加上理論設計氣隙的寬度；預備一夾具；預備一部件；沖裁至少一呈長方形或正方形的金屬板材，將所述金屬板材卷曲形成圓筒狀的外殼;將所述磁瓦貼靠所述外殼內表面放置，且于磁瓦的中心放置所述的轉子組件模型；在所述外殼的外側放置所述可施力于所述外殼的夾具，通過所述夾具使所述磁瓦的外表面與所述外殼的內表面貼合，同時使所述磁瓦的內表面與所述轉子鐵芯模型的外表面貼合；將所述外殼的對接口即金屬板材的兩端部焊接； 通過所述轉軸模型定位所述部件；將所述轉子組件模型取出，將所述轉子組件設于所述磁瓦內，并通過所述已定位的部件來定位安裝所述轉子組件中的轉軸。具體地，沖裁所述金屬板材時，于所述金屬板材的兩端部分別沖壓形成一內搭邊及一外搭邊，在對所述外殼的對接口焊接時將所述的內搭邊與外搭邊搭接后焊接。具體地，所述內搭邊為所述金屬板材的一端部由外表面向內開設的凹口，所述外搭邊為所述金屬板材的另一端部由內表面向外開設的凹口。進一步地，所述夾具包括對稱設置的兩夾具體，各所述夾具體分別相對設有弧形槽，所述兩弧形槽的弧度與所述外殼的內表面弧度相匹配。
優選地，所述部件為一端蓋，所述端蓋定位后固定于所述外殼的一端部。本發明中，外殼為非固定件，其是在制造裝配過程中成型，故可利用其活動性調整其與轉子組件的同軸度來應對磁瓦存在的公差變化，最終保證了裝配后氣隙的均勻性。


圖I是現有技術中一種永磁直流電機的結構剖 示圖；圖2是現有技術中存在氣隙不均勻缺陷的一種永磁直流電機的剖示圖；圖3是本發明提供的永磁直流電機的第一實施例結構示意圖；圖4A、圖4B是本發明第一實施例中永磁直流電機的制造示意圖；圖5是本發明第一實施例中存在磁瓦公差時的結構示意圖；圖6是圖5的剖視圖；圖7是本發明提供的永磁直流電機的第二實施例結構示意圖；圖8A、圖8B是本發明第二實施例中永磁直流電機的制造示意圖。
具體實施例方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。實施例一參照圖3，為本發明提供的第一種永磁直流電機100的主視圖。所述永磁直流電機100，包括定子組件110及設于定子組件110內的轉子組件120，定子組件110包括外殼111以及設于外殼111內的磁瓦112，轉子組件120包括設于磁瓦112內的轉子鐵芯121及轉軸122。本實施例中，外殼111為一中空圓筒，此中空圓筒由至少一金屬板材130卷曲、并與轉子組件120裝配、整形后對接形成，以便在裝配、整形時通過外殼111受力擠壓而使得定子組件110受擠壓，從而使得磁瓦112與轉子鐵芯121達到理論設計的同軸度要求，且使得磁瓦112的內壁面與轉子鐵芯121的外壁面之間形成均勻的圓環形氣隙140。進一步地，本實施例中，金屬板材130的兩端部分別具有一內搭邊131和一外搭邊132，外殼111的對接口由疊置的內搭邊131與外搭邊132搭接而成。這樣，采用這種內搭邊131、外搭邊132疊置搭接而成，在金屬板材130的對接口 133處無縫隙，具有不漏磁的優點。具體地，內搭邊131為金屬板材130的一端部由外表面向內開設的凹口，外搭邊132為金屬板材的另一端部由內表面向外開設的凹口。這樣，由于兩個凹口開設的方向不同，故重疊后可相互扣合。本實施例中，內搭邊131與外搭邊132截面呈圓弧狀。這樣，金屬板材130卷曲后，截面呈圓弧狀的內搭邊131與外搭邊132能更好的貼合連接于一體。參照圖4A、圖4B，本發明提供了制造上述的第一種永磁直流電機100的工藝，包括以下工藝步驟預備定子組件110中的磁瓦112。本實施例中，磁瓦112為兩個，且此磁瓦112結構與現有技術相同，其尺寸為根據實際需要作出的設計尺寸，此處不作贅述。當然，磁瓦112數量也可為多個。預備轉子組件120中的轉子鐵芯121及轉軸122。此處，轉軸122與轉子鐵芯121的結構也與現有技術相同，尺寸為設計尺寸，此處亦不作贅述。預備轉子組件模型150，轉子組件模型150包括轉軸模型151及套設于轉軸模型151上的轉子鐵芯模型152，轉軸模型151與轉軸122尺寸相匹配，轉子鐵芯模型152的半徑長度為轉子鐵芯121的半徑長度加上理論設計氣隙的寬度。此理論設計氣隙是在電機制造前的設計階段，根據電機的設計性能設計出的一較佳的氣隙值，理想情況下，此理論設計氣隙的寬度也即是為電機制造完成后存在的實際氣隙的寬度，即圖3中圓環形氣隙140的覽度。預備一夾具160。預備一部件170。
沖裁至少一呈長方形或正方形的金屬板材130，將金屬板材130卷曲對接形成外殼111，這樣，金屬板材130的兩端部即形成一對接口 133。將上述的兩個磁瓦112對稱貼靠外殼111內表面放置,且于兩磁瓦112的中心放置轉子組件模型150。在外殼111的外側放置所述可施力于外殼111的夾具160,通過夾具160使磁瓦112的外表面與外殼111的內表面貼合，同時使磁瓦112的內表面與轉子鐵芯模型152的外表面貼合；將外殼111的對接口 133即金屬板材130的兩端部焊接；通過轉軸模型151定位部件170 ；將轉子組件模型150取出，將轉子組件120設于磁瓦112內，并通過已定位的部件170來定位安裝轉子組件120中的轉軸122，從而完成電機的制造。上述制造工藝中，在夾具160夾持推抵外殼111的過程中，金屬板材130的兩端部相互移動，這樣外殼111具有可調節性，在外殼111的調整過程中，其作用于磁瓦112，使磁瓦112的內表面與轉子鐵芯模型152的外表面緊密貼合，然后利用轉軸模型151將定位部件170，這樣，在將轉子組件模型150拆除后，利用已定位的部件170來定位轉子組件120時，即能保證轉子組件120精確定位于原有轉子組件模型150的位置上，又因為轉子鐵芯模型152的半徑長度為轉子鐵芯121的半徑長度加上理論設計氣隙的寬度，這樣，當轉子鐵芯121安裝后，則會與磁瓦112之間留有均勻的氣隙。即使出現如圖5、圖6中所示的情況，兩個磁瓦112在厚度上存在相對較大的誤差，但是采用上述的制造工藝，仍可以保證外殼111的內表面與轉子鐵芯121外表面的同軸度，即采用本實施例的制造工藝，外殼111的內表面與轉子鐵芯121外表面的同軸度能夠根據磁瓦112的公差變化范圍進行調整，從而保證了裝配后氣隙的均勻性。需要說明的是，上述制造工藝中，沖裁上述金屬板材130時，于金屬板材130的兩端部分別沖壓形成上述的內搭邊131及外搭邊132，在對外殼111的對接口焊接時將的內搭邊131與外搭邊132搭接后焊接。具體地，如上所述，內搭邊131為金屬板材130的一端部由外表面向內開設的凹口，外搭邊132為金屬板材的另一端部由內表面向外開設的凹口。進一步地，在制造時，內搭邊131的厚度與外搭邊132的厚度之和與金屬板材130的厚度相匹配。這樣，內搭邊131與外搭邊132重疊連接后，與金屬板材130的厚度匹配，這樣保證外殼111厚度的均勻性，不會出現相對薄弱的部分，從而保證外殼111的制造精度。上述工藝中，內搭邊131與外搭邊132的焊接包括等離子弧焊接或激光束焊接，這樣，焊接強度高，焊縫光滑，保證外殼111焊接后不會發生變形。上述制造工藝中，用到的夾具160包括對稱設置的兩夾具體161，各夾具體161分別相對設有弧形槽1611，兩弧形槽1611的弧度與外殼111的外表面弧度相匹配，這樣，保證夾具體161與外殼111更好的貼合，從而使得夾具體161能更好的推抵外殼111。組裝時，將兩夾具體161分別設于外殼111的兩側，并使二者沿圖4A中箭頭所示方向運動，從而夾具體161的移動夾持金屬板材130向內彎曲，并使疊置的內搭邊131與外搭邊132相內移動靠近以使磁瓦112的外表面與外殼111的內表面貼合，同時使磁瓦112的內表面與轉子鐵芯模型152的外表面貼合。優選地，本實施例中，上述通過轉軸模型151定位的部件170為一端蓋，所述端蓋定位后固定于外殼111的一端部，在將轉軸模型151拆除后，再利用此端蓋定位轉子組件 120，最后于外殼111的另一端安裝另一端蓋。當然，此處部件170也可為設置于外殼111外側的工裝或夾具，利用轉軸模型151定位此工裝或夾具，再利用定位的工裝或夾具來定位轉子組件120,最后將外殼111的兩端安裝端蓋,從而完成永磁直流電機100的裝配。采用上述結構的外殼111及上述的電機裝配工藝，其具有如下有效果(I)外殼111為非固定件，其是在制造裝配過程中成型，故可利用其活動性調整其與轉子組件的同軸度來應對磁瓦存在的公差變化，最終保證了裝配后氣隙的均勻性。(2)本實施例中的制造工藝中，外殼111為卷曲成型，故其無工藝限制，可采用相對比拉伸工藝更厚的金屬板材130，從而不僅減少磁場飽和問題，也省去現有技術中外殼外的薄壁筒狀導磁零件，即節省材料，減少裝配工序，大大降低成本。實施例二參照圖7，為本發明提供的第二種永磁直流電機100的主視圖。本實施例與前一實施例的不同之處在于，前一實施例中外殼111是由一金屬板材130卷曲對接而成；而本實施例中，外殼111由兩個金屬板材130卷曲對接而成。這樣，兩個金屬板材130即具有兩個對接口 133，各對接口 133處的內搭邊131與外搭邊132的連接方式與上述實施例相同，此處不作贅述。另需說明的是，本實施例中，內搭邊131與外搭邊132截面呈扁平狀。由圖7中可以看出，兩個金屬板材130對稱設置，兩個對接口 133恰位于外殼111的兩切點位置，為便于切點處更好的連接，此處將內搭邊131與外搭邊132的截面設置成扁平狀。相應地，參照圖8A、圖8B，本實施例中，永磁直流電機100的制造工藝不同于實施例一的地方僅在于，首先沖裁兩個呈長方形或正方形的金屬板材130,且在各金屬板材130的兩端部沖壓形成如圖7、圖8A、圖SB中所示的內搭邊31及外搭邊132，然后再進行如上實施例中相同的工藝步驟，此處不作贅述。上述兩實施例中，在制造永磁直流電機100時還具有如安裝電刷、軸承等工藝步驟，此技術與現有技術相同，此處不作贅述。綜上，采用上述的制造工藝來可分別制造如圖3及圖7中所示的兩種永磁直流電機100，可有效保證磁瓦112內表面相對轉子組件120外表面的同軸度，進而保證了圓環形氣隙140的均勻度。以上僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍 之內。
權利要求
1.一種永磁直流電機，包括定子組件及設于所述定子組件內的轉子組件，所述定子組件包括外殼以及設于所述外殼內的磁瓦，所述轉子組件包括設于所述磁瓦內的轉子鐵芯及轉軸，其特征在于所述外殼為一中空圓筒，此中空圓筒由至少一金屬板材卷曲、并與所述轉子組件裝配、整形后對接形成，以便在裝配、整形時通過所述外殼受力擠壓而使得所述定子組件受擠壓，從而使得所述磁瓦與所述轉子鐵芯達到理論設計的同軸度要求，且使得所述磁瓦的內壁面與所述轉子鐵芯的外壁面之間形成均勻的圓環形氣隙。
2.如權利要求I所述的永磁直流電機，其特征在于所述金屬板材的兩端部分別具有一內搭邊和一外搭邊，所述外殼的對接口由疊置的內搭邊與外搭邊搭接而成。
3.如權利要求2所述的永磁直流電機，其特征在于所述內搭邊為所述金屬板材的一端部由外表面向內開設的凹口，所述外搭邊為所述金屬板材的另一端部由內表面向外開設的凹口。
4.如權利要求2或3所述的永磁直流電機，其特征在于所述內搭邊與所述外搭邊截面呈圓弧狀或扁平狀。
5.權利要求I所述的永磁直流電機的制造工藝，其特征在于所述外殼由兩個金屬板材卷曲對接而成。
6.一種永磁直流電機的制造工藝，其特征在于包括以下工藝步驟 預備定子組件，定子組件包括磁瓦； 預備轉子組件，所述轉子組件包括轉軸及套設于所述轉軸上的轉子鐵芯； 預備轉子組件模型，所述轉子組件模型包括轉軸模型及套設于所述轉軸模型上的轉子鐵芯模型，所述轉軸模型與所述轉軸尺寸相匹配，所述轉子鐵芯模型的半徑長度為所述轉子鐵芯的半徑長度加上理論設計氣隙的寬度； 預備一夾具； 預備一部件； 沖裁至少一呈長方形或正方形的金屬板材，將所述金屬板材卷曲形成圓筒狀的外殼；將所述磁瓦貼靠所述外殼內表面放置，且于磁瓦的中心放置所述的轉子組件模型；在所述外殼的外側放置所述可施力于所述外殼的夾具，通過所述夾具使所述磁瓦的外表面與所述外殼的內表面貼合，同時使所述磁瓦的內表面與所述轉子鐵芯模型的外表面貼合； 將所述外殼的對接口即金屬板材的兩端部焊接； 通過所述轉軸模型定位所述部件； 將所述轉子組件模型取出，將所述轉子組件設于所述磁瓦內，并通過所述已定位的部件來定位安裝所述轉子組件中的轉軸。
7.如權利要求5所述的永磁直流電機的制造工藝，其特征在于沖裁所述金屬板材時，于所述金屬板材的兩端部分別沖壓形成一內搭邊及一外搭邊，在對所述外殼的對接口焊接時將所述的內搭邊與外搭邊搭接后焊接。
8.權利要求2所述的永磁直流電機的制造工藝，其特征在于所述內搭邊為所述金屬板材的一端部由外表面向內開設的凹口，所述外搭邊為所述金屬板材的另一端部由內表面向外開設的凹口。
9.如權利要求5所述的永磁直流電機的制造工藝，其特征在于所述夾具包括對稱設置的兩夾具體，各所述夾具體分別相對設有弧形槽，所述兩弧形槽的弧度與所述外殼的內表面弧度相匹配。
10.如權利要求I所述的永磁直流電機的制造工藝，其特征在于所述部件為一端蓋，所述端蓋定位后固定于所述外殼的一端部。
全文摘要
本發明涉及電機技術領域，提供了一種永磁直流電機及其制造工藝，所述永磁直流電機，包括定子組件及設于定子組件內的轉子組件，定子組件包括外殼以及設于外殼內的磁瓦，轉子組件包括設于磁瓦內的轉子鐵芯及轉軸，外殼為一中空圓筒，此中空圓筒由至少一金屬板材卷曲、并與轉子組件裝配、整形后對接形成，以便在裝配、整形時通過外殼受力擠壓而使得定子組件受擠壓，從而使得磁瓦與轉子鐵芯達到理論設計的同軸度要求，且使得磁瓦的內壁面與轉子鐵芯的外壁面之間形成均勻的圓環形氣隙。本發明中，外殼為非固定件，其是在制造裝配過程中成型，故可利用其活動性調整其與轉子組件的同軸度來應對磁瓦存在的公差變化，最終保證了裝配后氣隙的均勻性。
文檔編號H02K15/00GK102738944SQ20121018094
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月4日 優先權日2012年6月4日
發明者劉曉寧, 李榮武, 梁世安, 陳炳超 申請人:捷和電機(深圳)有限公司