小型有刷直流电机整机装配三维结构

　　在小型自动化输送线、桌面级实验设备、民用小型电动机具这类对动力单元体积有严格限制的场景里，这类小功率直流电机是应用占比极高的动力输出部件，和常规工业用异步电机不同，这类直流动力单元不需要复杂的变频驱动回路，直接匹配对应电压的直流供电即可输出稳定扭矩，在低转速大扭矩的启动工况下表现远优于同功率等级的交流微电机，很多手持电动工具、小型医疗护理设备的动力端都会选用同结构的动力方案。做这套装配结构的时候，最先要敲定的是定子磁瓦与机壳的配合公差，机壳采用拉伸成型的薄壁钢壳，内壁和弧形磁瓦的配合不能留过大间隙，不然磁隙偏大会直接导致空载电流升高、输出扭矩不足，过盈量又要控制在合理范围，避免压装磁瓦的时候出现磁材碎裂的问题，

　　磁瓦的轴向定位靠机壳内壁的冲压凸台实现，不需要额外加粘接固定之外的机械限位，减少整机的零件数量。转子部分的叠片铁芯采用0.5mm厚的硅钢片叠压而成，叠压的时候要保证每片的槽口对齐，不然绕线的时候会出现漆包线刮漆的问题，换向器压装在转子轴的对应轴段，和铁芯端面的距离要留出绕线端部的走线空间，同时要保证换向器外圆和转子轴的同轴度控制在0.02mm以内，不然碳刷磨损速度会大幅提升，运行时的换向火花也会超出安全范围。端盖部分采用含油轴承作为转动支撑，相比滚珠轴承，含油轴承在这类小功率高转速的工况下运行噪音更低，不需要定期补充润滑脂，端盖和机壳的配合采用止口定位，止口的配合公差选H7/h6的间隙配合，方便装配的时候快速对位，

　　端盖上的碳刷架采用内嵌式结构，碳刷弹簧的压力要调整到合适区间，压力过大会加快碳刷和换向器的磨损，压力过小则会出现接触不良、打火的问题。整机的安装边界要考虑实际设备的安装空间，机壳的外径、轴向总长度都要和选型样本的安装尺寸完全对应，输出轴的轴径、键槽尺寸、轴伸长度要匹配常用的联轴器、小齿轮的安装标准，端盖上的安装孔位采用对角布置的通孔，方便用户从正面或者背面穿螺丝固定，不需要额外做安装转接板。做装配建模的时候，所有运动部件之间都要留出合理的运行间隙，比如转子和磁瓦之间的气隙要均匀控制在0.3-0.5mm之间，碳刷端面和换向器外圆要设置接触配合约束，模拟实际装配后的压紧状态，所有紧固件的位置都要对应实际装配的工艺顺序，

　　比如先把磁瓦压入机壳、转子组件做动平衡之后再装入机壳，最后压装两端端盖、固定碳刷架，整个装配流程和实际车间的装配工序完全对应，方便结构工程师在做设备选型的时候直接调取模型做干涉检查，不用自己重新测绘建模。这类电机的输出轴通常会配套小模数齿轮或者同步带轮做动力输出，建模的时候特意在输出轴端留出了标准的卡簧槽位置，方便用户装配轴用挡圈来固定传动件，避免传动件在正反转切换的时候出现轴向窜动，机壳尾部的出线位置做了橡胶护套的安装位，模拟实际产品的出线防护结构，避免电源线在反复弯折的时候出现线芯断裂的问题。在做结构校验的时候，要注意转子的轴向窜动量控制在0.1-0.3mm之间，不能出现轴向顶死的问题，不然电机会出现启动阻力大、运行发热严重的问题，端盖的轴承室和含油轴承的配合采用轻微过盈，避免轴承在运行的时候跟转，导致端盖磨损出现异响。