CN102280977B - 叠片嵌合式定子及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种叠片嵌合式定子，由多个独立缠绕线圈的极靴模块呈放射状与具有中心孔的导磁体嵌合组成，每极靴模块由长、短极靴冲片交替叠积铆压而成，导磁体由周向间隔环状排列的多个导磁环截片一同与导磁环冲片交替叠积，导磁体每层相邻导磁环截片之间形成与所有极靴模块的靴脚数量相等且形状互补的镶嵌空隙，两者镶嵌后固接成一体。本发明还提供一种绕线工艺要求低、绕线速度快、装配容易的叠片嵌合式定子的制造方法。采用该定子结构及形成的制造方法，极靴模块在定子外绕线作业方便，降低绕线工艺要求，实现极靴模块的多头并进绕线，单位时间绕线产能高，绕制费低，且绕线槽满率高，提高电机效率，极靴模块绕线后再与导磁体嵌插，装配易实施、工效高。

Description

叠片嵌合式定子及其制造方法

【技术领域】

本发明属于电机定子技术领域，具体是涉及一种叠片嵌合式定子，本发明还涉及该叠片嵌合式定子的制造方法。

【背景技术】

传统的电机定子铁芯是由若干片定子冲片叠压后一体成型的，其中，完整的单片定子冲片在其磁轭内沿间隔地凸伸出若干个指向定子冲片中心的齿片，因此，定子铁芯由定子轭部和定子齿部组成的，定子线圈则是缠绕于定子齿部上，这就存在如下的技术问题：

定子制造过程中，绕线不方便，即直接在定子铁芯上进行绕线作业，由于进线槽口(相邻定子齿部之间的间隙)小，造成绕线操作空间小，为此需要购置针式绕线机，而针式绕线机设备投资成本高，目前仍需进口，资金实力小的厂家无法普及，仍沿用人工绕线作业，虽然价格较昂贵的针式绕线机比起人工绕线工效有所提高，但是由于性价比不高，用户还是嫌其绕线速度慢、绕线效率低、绕线工艺成本高等等不足，绕线制造费高则间接反映到电机单位产品成本难以下降。

再者，针式绕线机在绕线时，仅能一个定子齿部接一个定子齿部地进行绕线动作，单位时间绕线产量小，仅能绕制40个线圈/小时。

【发明内容】

本发明提供一种绕线方便、制造成本低、槽满率高的叠片嵌合式定子，该定子在正常工作时能提高电机效率。

本发明还提供一种绕线工艺要求低、装配容易的叠片嵌合式定子的制造方法。

为解决上述问题，本发明的技术方案如下：

叠片嵌合式定子，其由多个独立缠绕线圈的极靴模块呈放射状与具有中心孔的导磁体嵌合组成，每个极靴模块迭厚皆相同，其由长极靴冲片与短极靴冲片交替叠积、铆压而成，长极靴冲片由靴冠、靴身和延伸自靴身的靴脚组成，短极靴冲片仅由靴冠和靴身组成，从而形成极靴模块的靴冠部、靴身部和靴脚部，相邻极靴模块的靴身部之间形成供线圈占积的线槽空间，导磁体的迭层数与极靴模块的迭层数相等，其由若干层闭合的导磁环冲片与若干层半开放的导磁环片交替叠积成的等径结构，每层半开放的导磁环片由若干段导磁环截片周向间隔排列组成，使得导磁体中每层半开放的导磁环片的相邻导磁环截片之间形成与所有极靴模块的靴脚数量相等且形状互补的镶嵌空隙，所有靴模块的靴脚皆层层嵌插到相应的镶嵌空隙后与导磁体固定成一体。

上述靴脚的远端皆呈尖形，所有极靴模块靴脚部的远端皆外露于导磁体外周面，且与导磁体整体焊接。

靴脚尖与导磁体焊接的同时，亦强化了导磁体自身的固定效果，组合后整个定子其焊接作业一步到位。

上述极靴模块为相同形状、相同规格的类丁字形。

上述交替叠积的若干层闭合的导磁环冲片与若干层半开放的导磁环片通过铆压或扣压来固定彼此之间的连接，且每层中的导磁环截片以相等弧长、相等角向距离与相间层中的导磁环截片对齐排列。

本发明的叠片嵌合式定子是通过以下制造步骤来实现的：

a)冲压得到若干导磁环冲片、若干导磁环截片，其中，导磁环截片直接在成型导磁环冲片上冲截成相同规格。

b)相等间隔距离周向排列成环状的多个导磁环截片一同与导磁环冲片交替叠积，并在机器上进行叠压连接，获得一定叠厚的导磁体，使得位于该导磁体中的每层相邻导磁环截片之间形成镶嵌空隙。

c)冲压得到若干长极靴冲片、若干短极靴冲片。

d)将交替堆叠的长极靴冲片、短极靴冲片叠积、铆压固定在一起，得到多个相同迭厚的极靴模块，构成极靴模块的迭层数与构成导磁体的迭层数相等。

e)将上述每个极靴模块安装到高速排线机上同时进行单独绕线。

f)逐个嵌插缠绕有线圈的极靴模块，使得每个极靴模块上的每一靴脚层层嵌插到导磁体相应的镶嵌空隙。

g)将每一极靴模块靴脚远端焊接在导磁体外周面上。

h)构成每相中的线圈逐个连接，并引出外接引线。

上述步骤b)提及的交替叠积过程中还包括位于每层的每一导磁环截片与相间层的相应导磁环截片对齐，并且在叠积后还通过铆压或扣压固定在一起。

上述步骤a)包括对导磁环冲片的绝缘处理。

上述步骤c)包括分别对长极靴冲片、短极靴冲片的绝缘处理。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

由于彻底颠复了电机定子设计结构，电机定子开创性地由一个导磁体和多个独立缠绕线圈的极靴模块装配而成，且实现了极靴模块在定子外预先进行方便的绕线作业，摒弃了直接在定子上逐个绕线于定子齿部的传统绕线作业模式，免受定子齿部之间空间干扰，降低了绕线工艺要求，可配套使用高速排线机设备，实现了极靴模块的多模块并进绕线模式，绕线速度大幅度攀升，单位时间绕线产量高，绕线绕制费大幅度降低，与针式线绕机相比，高速排线机设备投资少，可国产化，产量为150个线圈/小时，其回报率高；独创性的极靴模块绕线后再一一插装到导磁体上，装配作业易于实施，组装工效高；

绕线槽满率高：由于在定子外的极靴模块上进行直线排列的整齐绕线作业，保证了线圈隔距的均一性，且不受绕线线径材料粗细的影响，由于绕线槽满率高，从而提高了电机效率；

模块化设计的极靴由小型极靴冲片组成，矽钢片边角废料利用率高。

【附图说明】

图1为长极靴冲片的结构示意图；

图2为短极靴冲片的结构示意图；

图3示出了本发明的极靴模块的结构示意图；

图4为导磁环冲片的结构示意图；

图5示出了由九片导磁环截片所围成的半开放的导磁环片的示意图；

图6为本发明的导磁体的结构示意图；

图7示出了缠绕有线圈的极靴模块的结构示意图；

图8示出了未固定妥当的定子外形图；

图9为本发明叠片嵌合式定子的俯视图。

【具体实施方式】

请参阅图1和图2所示，长极靴冲片11呈类丁字形，它是由靴冠111、靴身112和靴脚113组成的一个单一整体，靴脚113的远端呈尖形，而短极靴冲片12仅由靴冠121和靴身122组成的一个单一整体，其中，长极靴冲片11与短极靴冲片12具有相等的厚度，且靴冠111和靴冠121在形状、尺寸上是相同的，靴身112和靴身122宽度相等。在图3中，极靴模块1由靴冠部1a、靴身部1b和靴脚部1c组成。作为示例，极靴模块1经由三片短极靴冲片12与二片长极靴冲片11交替叠积、铆压固定成一体，再通过设于靴身部1b的铆扣1d来固定彼此之间连接成一体，且可见长极靴冲片11的靴身112比短极靴冲片12的靴身122稍长些。

每一片长极靴冲片11、每一片短极靴冲片12均经过绝缘处理。

接着参考图4和图5所示，闭合的导磁环冲片21为具有中心孔的单一整片结构，在本实施例中，半开放的导磁环片由九段相同规格的导磁环截片22以周向等距圆周角度排列组成的一假想的环片，且该假想的环片与导磁环冲片21具有相等的内外径，每一导磁环截片22的厚度与导磁环冲片21的厚度都相等。作为示例，在图6中，导磁体2由导磁环冲片21与半开放的导磁环片交替叠积、铆压而成，具体则是通过连环互锁铆压方式将每层各导磁环截片22分别与相邻层导磁环冲片21铆接为一个固定成一体的导磁体2，由图中可见通过九个铆扣6将所有导磁环截片22与所有导磁环冲片21实现铆接，当然也可以通过扣片扣压方式将松散的导磁体2固定成一体。导磁环冲片21有三层，半开放的导磁环片有二层，三层导磁环冲片21分别位于导磁体2的最上层、中间层和最底层，其剩下的第二层、第四层皆由半开放的导磁环片占据，其中，位于第二层半开放的导磁环片上的每一导磁环截片22与位于第四层半开放的导磁环片上的相对应导磁环截片22一一对齐，在第二层中形成共九个相等间隔的镶嵌空隙20，同样地，在第四层中亦形成共九个相等间隔的镶嵌空隙20，上、下各九个镶嵌空隙20一一对齐。

每一片导磁环冲片21、每一片导磁环截片22均经过绝缘处理。

导磁体2的叠厚与每一极靴模块1的叠厚都相等。

图7示出了一个极靴模块1，该独立的极靴模块1在其靴身部1b上缠绕有线圈3，它可以在开放的、不受外部空间干扰的情况下绕线，在图8中，作为示例，共示出了九个皆缠绕了线圈3的极靴模块1，相邻极靴模块1之间形成线槽空间4，极靴模块1的各靴脚113一一嵌插导磁体2相应的镶嵌空隙20，从而形成一个组合的、还未固定妥当的定子，结合图6所示，更为详细地说，是将位于第二层、第四层的长极靴冲片11各自的靴脚113分别与第二层、第四层相对应的镶嵌空隙20镶嵌结合，其余剩下的位于最上层、中间层和最底层的短极靴冲片12各自靴身122的端弧面则与分别位于最上层、中间层和最底层的导磁环冲片21内环壁相吻合抵触，请参考图1～图3所示。

当均缠绕了线圈3的所有极靴模块1呈放射状逐一嵌插导磁体2相应的镶嵌空隙20完毕后，每个极靴模块1上各长极靴冲片11的靴脚113的远端皆伸出导磁体外，并且所有靴脚113的远端皆与导磁体2焊接固定在一起，图9中示出的是固定成型后的叠片嵌合式定子，图中所示的九个焊接缝5即表示每一极靴模块1的靴脚部1c远端皆与导磁体2焊接固定，结合图1、图7所示。

众所周知，进线槽口的理想间隙为0.5mm。如图9所示，每个极靴模块1的靴冠部1a所具有的内凹曲面具有相同曲率半径，放射状分布的9极靴模块1形成一未完全封闭的中心圆，由于本叠片嵌合式定子实现了在极靴模块上(即成型定子铁芯外)直接绕线，据此，每个镶嵌空隙20的规格设计，可以不受绕线方式、绕线线径等因素的制约，按照理想的间隙进行设计，确保相邻极靴模块1的靴冠部1a之间的间隙控制在0.5mm。因此电机振动小、启动效率高。

下面以五片式叠积的导磁体和九个极靴模块构成一完整定子为例来描述本发明的制造方法。具体包括如步骤：

1)在同样厚度上且经过绝缘处理的电工钢板(矽钢片)上冲压得到5片导磁环冲片21，并将其中任意2片导磁环冲片21截得相同规格、相同形状的18片导磁环截片22，如图4～5所示。

2)请参阅图6所示，最底层放置1片导磁环冲片21，其上放置9片导磁环截片22，它们是以周向等距圆周角度排列，确保相邻导磁环截片22间隔相等，接着再放置1片导磁环冲片21，然后再次以同样的手法、同样的放置位置叠置剩下的9片导磁环截片22，最后放置最上层1片导磁环冲片21，如此交替叠积完毕后在机器上进行铆压后即可获得一导磁体2，该导磁体2中的每层相邻导磁环截片22之间形成镶嵌空隙20。

3)在上述电工钢板(矽钢片)上冲压得到18片相同规格的长极靴冲片11和27片相同规格的短极靴冲片12，如图1～2所示，长极靴冲片11和短极靴冲片12皆呈类丁字形。

4)按2片长极靴冲片11与3片短极靴冲片12为一组交替堆叠，最顶层、中间层、最底层的均为短极靴冲片12，第二、第四的为长极靴冲片11，然后在机器上进行铆压固定，共得到9组极靴模块1，如图3所示。

5)极靴模块绕线工序：按图7所示，将9个极靴模块1一起安装到排式绕线机上同时进行单独绕线。

6)嵌插：按图6～图8所示，逐个嵌插缠绕有线圈3的极靴模块1，使得每个极靴模块1上的每一靴脚113层层嵌插到导磁体2相应的镶嵌空隙20。

7)固定连接：如图9所示，将每个极靴模块1靴脚113远端焊接在导磁体1外周面上，得到图9所示固定成型后的叠片嵌合式定子，结合图6、图7。

8)接线：构成每相中的线圈逐个连接，并引出外接引线。

此为常规操作工艺，在此不再赘述。

本领域的技术人员显然明白，可对本发明的结构作出各种修改和变形而不会脱离本发明的范围，本说明书和示例应当看作仅仅是例示性的，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员应当得知在本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均仍然属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种叠片嵌合式定子，其特征在于：其由多个独立缠绕线圈的极靴模块呈放射状与具有中心孔的导磁体嵌合组成，每个极靴模块迭厚皆相同，其由长极靴冲片与短极靴冲片交替叠积、铆压而成，长极靴冲片由靴冠、靴身和延伸自靴身的靴脚组成，短极靴冲片仅由靴冠和靴身组成，从而形成极靴模块的靴冠部、靴身部和靴脚部，相邻极靴模块的靴身部之间形成供线圈占积的线槽空间，所述导磁体的迭层数与极靴模块的迭层数相等，其由若干层闭合的导磁环冲片与若干层半开放的导磁环片交替叠积成的等径结构，每层半开放的导磁环片由若干段导磁环截片周向间隔排列组成，使得导磁体中每层半开放的导磁环片的相邻导磁环截片之间形成与所有极靴模块的靴脚数量相等且形状互补的镶嵌空隙，所有极靴模块的靴脚皆层层嵌插到相应的镶嵌空隙后与导磁体固定成一体。

2.根据权利要求1所述的叠片嵌合式定子，其特征在于：所述靴脚的远端皆呈尖形，所有极靴模块靴脚部的远端皆露出导磁体外周面，且与导磁体整体焊接。

3.根据权利要求2所述的叠片嵌合式定子，其特征在于：所述极靴模块为相同形状、相同规格的类丁字形。

4.根据权利要求3所述的叠片嵌合式定子，其特征在于：所述交替叠积的若干层闭合的导磁环冲片与若干层半开放的导磁环片通过铆压或扣压来固定彼此之间的连接，且每层中的导磁环截片以相等弧长、相等角向距离与相间层中的导磁环截片对齐排列。

5.一种叠片嵌合式定子的制造方法：其特征在于：

a)冲压得到若干导磁环冲片、若干导磁环截片，

其中，导磁环截片直接在成型导磁环冲片上冲截成相同规格；

b)相等间隔距离周向排列成环状的多个导磁环截片一同与导磁环冲片交替叠积，获得一定叠厚的导磁体，使得位于该导磁体中的每层相邻导磁环截片之间形成镶嵌空隙；

c)冲压得到若干长极靴冲片、若干短极靴冲片；

d)将交替堆叠的长极靴冲片、短极靴冲片叠积、铆压固定在一起，得到多个相同迭厚的极靴模块，构成极靴模块的迭层数与构成导磁体的迭层数相等；

e)将每个极靴模块安装到高速排线机同时进行单独绕线；

f)逐个嵌插缠绕有线圈的极靴模块，使得每个极靴模块上的每一靴脚层层嵌插到导磁体相应的镶嵌空隙；

g)将每个极靴模块靴脚远端焊接在导磁体外周面上；

h)构成每相中的线圈逐个连接，并引出外接引线。

6.根据权利要求5所述的制造叠片嵌合式定子的方法：其特征在于：在步骤b)所述的交替叠积过程中还包括位于每层的每一导磁环截片与相间层的相应导磁环截片对齐，并且在叠积后还通过铆压或扣压固定在一起。

7.根据权利要求5所述的制造叠片嵌合式定子的方法：其特征在于：步骤a)包括对导磁环冲片的绝缘处理。

8.根据权利要求5所述的制造叠片嵌合式定子的方法：其特征在于：步骤c)包括分别对长极靴冲片、短极靴冲片的绝缘处理。

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