1、毕业论文文献综述机械设计制造及其自动化空心杯电机塑料尾盖装配装置设计摘要空心杯电机属于直流电机，常见于永磁伺服微特电机，空心杯电机具有突出的节能特性，灵敏方便的控制特性和稳定的运行特性，作为高效的能量转换装置，代表了电动机发展方向之一1。本文根据相关的文献资料，综述了空心杯电机的发展历程和应用领域，比较了空心杯电机和其它直流电机的不同特点。同时，分析了电机外壳与端盖的装配方式、外壳拉伸工艺和尾盖装配对电机性能的影响。关键字空心杯；电机外壳；装配；拉伸；空心杯电机是综合了多种特点的永磁伺服电机，他在结构上突破了传统电机的转子结构形式，采用的是无铁芯转子，也叫空心杯转子。由于铁芯形成涡流而造成的电
2、能损耗，同时其重量和转动惯量大幅降低，从而减少了转子自身的机械能损耗2。由于转子的结构变化而使电动机的运转特性得到了极大改善，不但具有突出的节能特点，更为重要的是具备了铁芯电动机所无法达到的控制和拖动特性。其具体性能表现为1、节能特性能量转换效率很高，其最大效率一般在70以上，部分产品可达到90以上（铁芯电动机一般在2050）。2、控制特性起动、制动迅速，响应极快，机械时间常数小于28毫秒，部分产品可以达到10毫秒以内（铁芯电动机一般在100毫秒以上）；在推荐运行区域内的高速运转状态下，可以方便地对转速进行灵敏的调节。3、拖动特性运行稳定性十分可靠，转速的波动很小，作为微型电动机其转速波动能够
3、容易的控制在2以内3。随着工业技术进步，各种机电设备严格的技术条件对伺服电动机提出越来越高的技术要求，同时，目前空心杯电动机的应用范围已经完全脱离了高端产品的局限性，正在迅速地扩大在一般民用等低端产品上的应用范围。比如医疗器械、义肢、机器人、摄像机、照相机纺织机器激光测量仪器，但是这些大都存在于那些工业比较发达的国家，我国对空心杯研制也有二三十年的历史，但是于最近几年发展较快，渐渐生产出能与国外空心杯常品具有竞争力的产品4。目前国内对于空心杯理论研究方面主要在于空心杯的永磁控制系统的研究5，稀土永磁的研究6，三角形连接的无位置传感控制方案的研究78以及空心杯电枢制造中的模具制造，大功率绕式空心
4、杯电枢伺服系统9的和SPWMANDSVPWM的空心杯研究10。空心杯永磁控制系统的研究主要有一、对电机的矢量转子位置的控制策略的定位二、对空心杯电机的绕组电感量低和电器常数小造成的组内电流波动大造成较大误差的问题进行改进三、绕线工艺的改进，当然也要考虑磁体的磁场对电机性能的影响。三角形连接的无位置传感控制方案的研究主要涉及的是相较于星型连接的的电机的优势，以及在三角形连接基础上空心杯电机进行更大优势的研究，比如说再加一个变频器来提高设备利用率。空心杯电枢制造中的模具制造主要是针对教主一体后的电枢除满足尺寸精度的要求外，表面质量要好，内部无气孔，设计一个好的电枢整形模生产一个好的空心杯电机的有着
5、至关重要的作用。线绕式空心杯电枢伺服电机的设计和生产难度比较大，不仅要求有较大的输出功率，过载能力，还要求他的力矩波动小，工作平稳性好，体积要小质量轻，还要有快速响应的特点11。因此，普通伺服电机已经远远不能满足，对于绕式空心杯的电枢伺服电机研究就迫在眉睫了。空心杯电机的装配工艺对电机本身的性能影响也是至关重要的，配合主要有轴承的装配工艺和电机的总装工艺的影响，其中机壳和尾盖的配合时总装工艺中非常重要的一块。机壳和端盖的配合关系中，机壳的成型工艺和他们之间的安装方式对其有重要影响12。机壳的拉伸工艺。微电机的对材料的厚度要求较薄，零件壁都读需要加以控制，拉伸的相对高度较大，拉伸台阶较多，个台阶
6、的尺寸差距较大。一般加工工艺路线都是落料拉伸，1次拉伸到N次拉伸，磷化，皂化，整形，切边，冲孔，针对不同功能的空心杯外壳，还有其他各种不同的工艺在，比如风扇电机还有压筋，冲底孔冲侧孔冲。侧槽，机动车雨刮器电机机壳还要挤台。以雨刮器电机机壳为例。对其工序的拉伸成形工艺和相应模具设计制造进行分析它主要经过了落料拉伸，1次拉伸至6此拉伸，磷化皂化，整形，切边，最后冲孔挤台。其中2至6次拉伸属局部工艺成形拉伸工艺较低，拉伸工序间的地步采用球形活锥形过度，改善共建变形状态，对于大多数的微电机外壳在凹模圆角半径选取上，不能选取过大的圆角半径，避免材料在凹模口部产生板料失稳起皱现象，在凸模半径选取上，为了增
7、强拉伸承力带的强度，就选取较大的圆角半径13。针对落料拉伸、深拉伸和局部拉伸成形工序不同的变形特点,在压力机选择和模具结构设计上,有针对性地采用了不同的压力机和不同结构的模具进行生产。在薄壁拉伸的时候工件对压力边的变化非常敏感，因此要有效控制拉伸变形和工件筒壁的厚差，就可以用双动拉伸压力机进行拉伸。在拒不拉伸的时候，可以用倒装式拉伸14最后是整形工序，主要任务是完成零件的主要形状，尺寸精度和形状位置精度的定位加工。需要较大的成形压力和成形稳定性。卸料的时候采用大圆柱底部卸取工件的方法在后续的切边、压筋、冲孔、冲槽和挤台工序中,要着重防止加工过程中工件的变形。针对这些问题,在这些工序中采取了闭模
8、压筋、弹性强力压边、刚性强力压边等不同的措施,以保证工件加工的稳定。微电机壳体冲压加工主要采用单机单件加工。其特点是严格控制各工序的壁厚变化,充分利用局部成形,少、无中间退火,高精度强力闭模整形,强力压边冲剪等。这套工艺满足了微电机壳体尺寸和形状位置精度的要求,满足了壳体大批量冲压生产的要求1516。大多数的机壳的成形工艺与雨刮器的电机机壳成形工艺相似，不过根据不同的工艺要求和精度以及所获取的参数进行修正。另外，端盖和机壳装配的几种方式的决定在电机设计的时候也要着重考虑。现在国内主要有几大类的机壳与端盖装配的紧固方式。1弹性圈涨卡固定使用于薄壁机壳的结构，多用于微型交流、直流电动机，不占用轴向
9、位置空间，结构紧凑，拆装容。2机壳与端盖的紧定螺钉固定端盖有环形槽，拆装容易3机壳附加专用紧固螺母板轴向因使用项2，占用了位置，用于轴向有余度的电机，多用于永磁电动机机，拆装容易。4端盖与机壳止口过盈配合；装配难度大，为了克服装配难度大，有的用滚压边方式，这二者都不可做第二次装配，用于使用寿命较或不需拆装维修的电机。5端盖与机壳止口轻压粘接封固密封性好，拆修困难。6弹簧卡钩固定机壳与端盖靠弹性卡簧的弹性拉力轴向拉紧，但机壳与端盖的止口必须保证两轴承室的同轴度。7穿通螺杆拉紧固定使用于机壳薄壁的结构，多用于微型永磁直流电机，或定子冲片开有穿孔槽的交流电机，拆装容易。8螺钉紧固应用最普遍的结构，用
10、于壁厚允许加工固定螺孔的机壳17参考文献1张琛直流无刷电机原理及应用M北京机械工业出版社，19962丁宁新性能卓越的驱动元件空心杯电动机J中国科技信息，2001，2168693杜永红基于角形连接的空心杯电机无位置传感器控制方案J电机与控制应用，2008，35621234李玲娟，刘景林，付朝阳混合式步进电机的CAD系统J微特电机，2006,34（6）；24265陈渊睿，吴捷，张宙永磁无刷伺服电机无传感器位置估计方法综述J微特电机，2000，284376刘国全，肖慧荃，姜建民稀土永磁空心杯转子直流伺服机特点及工艺分析J沈阳工业大学学报1994，16171757李车冬，管伟康空心杯永磁伺服电动机的设
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