一种飞轮储能电机永磁轴承的磁铁与轭铁的安装装置及工艺的制作方法

本发明涉及飞轮储能电机领域，尤其涉及一种飞轮储能电机永磁轴承的磁铁与轭铁的安装装置及工艺。

背景技术：

1、飞轮储能电机作为一种高效的能量存储装置，其核心部件之一的永磁轴承，通常采用高性能永磁体（如钕铁硼磁铁）嵌入轭铁的结构形式，以提供稳定的径向或轴向悬浮力。该类永磁轴承的性能与可靠性，在很大程度上取决于磁铁在轭铁上的安装精度与固化强度。目前，行业内对于此类大磁吸力工况下的磁铁与轭铁安装，主要采用以下几种方式：一是人工定位安装，操作人员借助简单的导向工装，将磁铁逐步靠近轭铁上的预定安装工位，并利用轭铁与磁铁之间的强大磁吸力实现自然吸附定位；二是机械辅助安装，通过线性模组或机械臂夹持磁铁，缓慢下放至轭铁表面，过程中依靠夹具的刚性抵挡部分磁吸力，以控制下放速度与最终位置。

2、然而，上述安装方式在实际操作中均存在严重的技术缺陷。首先，飞轮储能电机永磁轴承所用的磁铁与轭铁之间的磁吸力极大，往往可达300公斤力甚至更高。在如此巨大的非接触式磁吸力作用下，磁铁在接近轭铁的过程中极易产生不可控的瞬态加速吸附，形成冲击性碰撞。这种冲击不仅可能造成磁铁自身崩边损坏或轭铁表面划伤，更关键的是，一旦磁铁与轭铁发生吸附接触，巨大的摩擦力与磁吸力复合作用，使得对磁铁进行微量的位置调整变得极为困难。如果磁铁的初始吸附位置偏离了预设的公差范围，强行撬动或推移极易导致磁铁碎裂，且轭铁表面镀层一旦破坏将引发生锈风险，使得整个部件面临报废，返工成本极高。

3、其次，永磁轴承对磁铁在轭铁周向上的分布精度要求极高，任何圆周分度误差或径向位置偏差，都将直接转化为转子系统的不平衡磁拉力，进而引起振动、噪声及轴承承载力下降。现有工艺缺乏一种能够实现稳定径向定位和周向分度的高精度导向机构，难以保证多个磁铁在内外环上的等圆周高精度分布。

4、再者，在磁铁与轭铁的胶粘固化阶段，由于胶粘剂固化需要一定时间，在此期间，磁铁持续受到轭铁极强且非均匀分布的磁吸力作用，存在向磁场最强点自行微蠕动的趋势，固化完成后的磁铁位置可能与初始定位位置产生偏差，直接影响最终的装配精度。此外，在下放磁铁、涂胶及固化过程中，如何有效克服或临时解除工装自身与磁铁之间的磁吸干扰，也是确保磁铁精确释放和定位铁块顺利脱离的关键难题，现有技术对此尚无系统化的解决方案。因此，迫切需要一种能够克服强磁吸力干扰、实现高精度定位与可靠固化的安装装置及工艺。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种飞轮储能电机永磁轴承的磁铁与轭铁的安装装置。

2、为实现上述目的，本发明创新点如下：一种飞轮储能电机永磁轴承的磁铁与轭铁的安装装置，包括：

3、圆盘工作台，永磁轴承的轭铁同心设置在圆盘工作台的上表面，圆盘工作台上同心设有一圈刷胶孔以及一圈定位销孔，轭铁上具有多个磁铁安装工位，从而形成与轭铁同心设置的磁铁内环以及磁铁外环，一圈刷胶孔以及一圈定位销孔均置于轭铁的外侧；

4、定位轨道，定位轨道的一端与圆盘工作台的圆心转动连接，另一端延伸至圆盘工作台的外边缘，定位轨道上设有与任一定位销孔相配合的定位销组，用于实现定位轨道在任一磁铁安装工位的径向定位；

5、上模，上模沿所述定位轨道的延伸方向滑移设置在定位轨道内，上模内具有定位铁块，定位铁块的周围具有施力组，用于对磁吸于定位铁块上的磁铁施加向下的分离推力；

6、下模，下模沿定位轨道的延伸方向滑移设置在定位轨道内，并固定连接于上模的下方，下模内具有容纳磁铁的容纳腔，下模内的磁铁与上模内的定位铁块相互磁吸固定，磁铁与轭铁的吸力大于磁铁与定位铁块的吸力；

7、顶紧组件，顶紧组件包括对上模及下模进行轴向顶紧并置于上下模两侧的第一顶紧件以及第二顶紧件，第一顶紧件拆卸式安装在定位轨道远离圆盘工作台圆心的端部，当第一顶紧件拆卸时，为下模由定位轨道的端部向上模的下端面滑移提供空间，当第一顶紧件安装在定位轨道端部时，用于轴向顶紧上模以及下模。

8、本发明的进一步改进在于：定位轨道远离圆盘工作台圆心的端部下侧具有辅助定位框，定位轨道的上侧两端沿其延伸方向具有上滑道，上模的上端两侧向外凸出并约束在上滑道内实现水平滑移，辅助定位框的内壁两侧具有下滑道，下模的下端两侧约束在下滑道内实现水平滑移，辅助定位框为开口朝向定位轨道的u型状结构，辅助定位框的下侧靠近第一顶紧件的位置一体连接有底板，辅助定位框的下侧靠近第二顶紧件的位置为贯通孔，贯通孔与任一刷胶孔上下对应设置。

9、本发明的进一步改进在于：定位轨道的上端设有将上模的上端面嵌设在上滑道内的封条，封条与定位轨道拆卸式固定连接，上模的上端中心具有拔手。

10、本发明的进一步改进在于：定位销组固定设置在底板的下端面，定位销组包括定位盒、定位销、缓冲弹簧、转动手柄、转轴以及凸轮，转轴水平贯穿定位盒且转轴的一端置于定位盒的外部与转动手柄固定连接，转轴上固定套设有凸轮，定位盒内由上至下嵌设有挡片、缓冲弹簧以及定位销，缓冲弹簧置于挡片与定位销之间，挡片置于凸轮的下端面，当凸轮随着转轴转动，其凸出端与挡片接触并挤压挡片以及缓冲弹簧，使定位销下移至对应的定位销孔内。

11、本发明的进一步改进在于：定位盒内具有滚轮轴，滚轮轴上套设有转动设置的滚轮，滚轮与圆盘工作台的上端面接触。

12、本发明的进一步改进在于：施力组为至少两个对称布置于定位铁块周围的螺栓，螺栓贯穿定位铁块设置，通过正向旋拧对称分布的螺栓，使定位铁块顶推磁铁上表面，实现磁铁在磁铁安装工位的预定位，通过反向旋拧对称分布的螺栓，使定位铁块与磁铁分离。

13、本发明的进一步改进在于：第一顶紧件包括与定位轨道的端部连接的第一连接板以及贯穿第一连接板的第一顶紧螺杆，第一顶紧螺杆的端部与下模接触；

14、第二顶紧件包括与定位轨道固定连接的第二连接板以及贯穿第二连接板的第二顶紧螺杆，第二顶紧螺杆的端部与下模接触，第一顶紧螺杆与第二顶紧螺杆分别置于下模的两侧。

15、一种飞轮储能电机永磁轴承的磁铁与轭铁的安装工艺，包括以下步骤：

16、s1、将轭铁固定于圆盘工作台上，转动定位轨道，使定位轨道置于目标磁铁安装工位的旁侧位置，定位销组的定位销置于对应的定位销孔内，使定位轨道固定在圆盘工作台上；

17、s2、拆卸定位轨道上方的封条，将上模装入定位轨道的上滑道，安装封条使上模仅沿定位轨道的延伸方向滑移，第二顶紧件对上模的侧端面进行顶紧，使上模位于定位轨道的初始位置；

18、s3、将磁铁安装在下模的容纳腔内，并在磁铁的上表面涂覆润滑油；

19、s4、拆卸第一顶紧件，将安装有磁铁的下模由定位轨道的端部装入下滑道，在水平方向推力作用下，下模移动至第二顶紧件的位置并置于上模的正下方与上模磁吸固定，此时下模内的磁铁与一刷胶孔上下对应设置；

20、s5、安装第一顶紧件，转动第一顶紧螺杆，使第一顶紧螺杆与第二顶紧螺杆对上下模进行夹紧；

21、s6、通过圆盘工作台上的刷胶孔，对磁铁的下端面涂覆胶粘剂，同时对目标磁铁安装工位的位置涂覆固化剂；

22、s7、取消定位销组对定位轨道的定位固定，转动定位轨道，使定位轨道的轴向方向对准目标磁铁安装工位，取消第一顶紧螺杆以及第二顶紧螺杆对上下模的夹紧，推动拔手使上模以及下模同步向目标磁铁安装工位滑移；

23、s8、通过正向旋拧对称分布的螺栓，使定位铁块下移顶推磁铁上表面，磁铁经轭铁的磁力作用初步吸附在磁铁安装工位，拉动拔手使磁铁紧靠磁铁安装工位的边缘，反向旋拧对称分布的螺栓，使定位铁块与磁铁分离，避免定位铁块的磁吸力影响磁铁与轭铁的固化，第一顶紧件与第二顶紧件对下模的两侧进行夹紧限位，为磁铁的固化提供位置精度；

24、s9、固化10-20min后，拆卸封条，通过拔手将上模与下模整体拔出定位轨道，通过紧固螺栓将磁铁与轭铁进行固定；

25、s10、重复步骤s2至s9， 完成多个磁铁在磁铁内环以及磁铁外环的安装。

26、本发明的进一步改进在于：步骤s10中，按照先内圈再外圈，依次间隔安装的顺序，完成磁铁内环以及磁铁外环的磁铁安装。

27、本发明的进一步改进在于：磁铁内环与磁铁外环的边缘均具有限位凸台，所述步骤s7中，推动拔手使上模以及下模的边缘靠近对应目标磁铁安装工位的限位凸台位置。

28、本发明的有益效果是：

29、1、本发明将转动设置的定位轨道、上下模在上下滑轨内的滑移导向以及顶紧组件对上下模的顶紧力整合为一个完整的安装体系，在圆周分度环节，定位轨道一端与圆盘工作台圆心转动连接，另一端通过定位销组与工作台上的定位销孔实现刚性锁止，这一定位关系本身即构成一个极坐标系——圆心为极点，轨道方向为极轴，销孔阵列则是分度角度的物理基准，定位销孔的加工精度直接决定了分度精度，在径向导向环节，上模沿定位轨道的上滑道、下模沿辅助定位框的下滑道作单自由度直线运动，这一设计并非简单的导向功能叠加，而是将分度环节确立的极轴方向，无间隙地延伸为磁铁向轭铁安装工位运动的唯一容许路径。上下模在滑移过程中被上下滑道全程约束，径向摆动完全消除，分度精度与导向精度实现了刚性串联传递；而顶紧组件的第一、第二顶紧件在固化阶段从侧面对下模实施刚性夹紧，使下模与定位轨道、圆盘工作台之间形成闭合的力流环，这一力流闭环的意义在于：磁铁从被推出直至固化完成的全过程中，其周向和径向位置始终被定位销孔、定位轨道、上下滑道以及顶紧组件这一完整的刚性约束链所锁定，任何外部扰动或磁力蠕滑均被该闭环系统内部吸收，无法导致位置偏离，有效实现多个磁铁在巨大磁吸力作用下的圆周高精度分布。

30、2、本发明的磁铁与轭铁的安装工艺中，在多个磁铁向轭铁接近的阶段，磁铁被预先封装于下模容纳腔并与上模磁吸固定，整个组件在定位轨道的机械约束下作为一个刚性整体移动，此时轭铁对磁铁的陡增吸力，全部由上下模的结构件与顶紧组件承担，磁铁自身处于“力封闭”状态，不产生任何不可控位移；其次，在磁铁释放阶段，通过旋拧螺栓以机械力将磁铁从下模推出并压贴至轭铁，磁铁的运动是受位移控制的强制行程，彻底杜绝了磁吸加速带来的冲击风险，随后，反向旋拧螺栓使定位铁块与磁铁强制分离，以机械拉拽克服工装自身磁吸干扰，而非任其缓慢衰减或手动拔除；在固化阶段，顶紧组件从侧向将下模夹紧，形成抵抗轭铁磁吸蠕动的力学牢笼；而上方的定位铁块已被强制分离，磁铁在固化期间仅受轭铁单一方向的磁吸作用，其最终贴合姿态不受定位铁块的磁吸影响，最终保证了磁铁在轭铁上的位置精度与结合强度的高度统一。