CN102332759A

CN102332759A - 铁芯为无槽分割式结构的永磁电机定子及其制造方法

Info

Publication number: CN102332759A
Application number: CN201110257232A
Authority: CN
Inventors: 周灏; 李德才; 潘龙飞; 李楠
Original assignee: 707th Research Institute of CSIC
Current assignee: 707th Research Institute of CSIC
Priority date: 2011-09-02
Filing date: 2011-09-02
Publication date: 2012-01-25

Abstract

本发明涉及一种铁芯为无槽分割式结构的永磁电机定子及其制造方法，该定子的环形圆柱体定子铁芯由多个弧形叠片部件相互拼接组成，每个弧形叠片部件均由弧形冲片叠装而成。本发明是一种结构简单、设计科学、安全可靠、实用性强的铁芯为无槽分割式结构的永磁电机定子及其制造方法，采用本电机定子以及电机定子的制造方法可以大幅度节省材料成本、提高生产效率和产品一致性、建立大批量的机械化自动生产线、有利于定子铁芯无槽式结构永磁电机的推广和发展。

Description

铁芯为无槽分割式结构的永磁电机定子及其制造方法

技术领域

本发明涉及定子无齿槽结构的永磁电机领域，尤其是一种无槽定子铁芯的分割式结构及定子的制造方法。

背景技术

近年来，随着各行业对永磁电机转矩波动、磁阻力矩、生产效率、自动化生产水平等特殊要求的不断提高，市场对于定子铁芯无槽式结构永磁电机的需求也在逐步增加。但现在通用的定子铁芯无槽式结构永磁电机的结构设计，尤其是大直径铁芯结构，尚不能适应大批量的机械化自动生产的需要，并存在着严重的材料浪费。其主要问题表现在：1、冲片为环形结构，硅钢片的利用率极低，存在着严重的材料浪费；2、对于定子绕组，传统工艺是将所有绕组线圈绕制完成后，按顺序排放于定子铁芯表面，再采用灌环氧树脂的方式加以固定，该结构和工艺的生产效率极低，无法建立大批量的机械化自动生产线，严重制约了该类电机的推广与发展。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种能够较好地实现无槽式永磁电机的大批量自动化生产、大幅度提高生产效率以及降低生产成本的新的无槽定子铁芯的分割式结构及定子制造方法。

本发明的目的是通过以下技术手段实现的：

一种铁芯为无槽分割式结构的永磁电机定子，包括定子铁芯和定子电枢，定子铁芯由定子冲片叠装而成，其整体为环形圆柱体，圆柱表面无齿槽结构，定子电枢由定子绕组线圈和塑料骨架构成，该定子绕组线圈直接绕制于条形梳状塑料骨架之上，定子电枢固定于定子铁芯的圆柱表面，其特征在于：环形圆柱体定子铁芯由多个弧形叠片部件相互拼接组成，每个弧形叠片部件均由弧形冲片叠装而成。

而且，所述的弧形冲片的内外径采用同心圆结构或等半径结构。

而且，所述条形梳状塑料骨架整体为长条形，在该长条形的上表面制有一定数量的直槽。

而且，所述的定子电枢可以是采用一条塑料骨架直接全部绕制完成的整体式结构，定子电枢也可以由多个单元电枢拼接而成，每个单元电枢均由塑料骨架以及缠绕在其上的绕组单元构成，且各相绕组串联连接。

而且，使用注塑方法用塑料材料将定子电枢整体注塑成型于定子铁芯之上，该定子电枢置于定子铁芯的外圆柱面或者内圆柱面上。

一种铁芯为无槽分割式结构的永磁电机定子的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)制作定子铁芯：

首先加工弧形冲片，然后将加工好的弧形冲片叠装成叠片部件，最后将多个叠片部件相互拼接组成完整的环形圆柱体定子铁芯；

(2)制作定子电枢：

首先进行塑料骨架的制作，然后采用注塑方式制作表面制有一定数量直槽的条形梳状塑料骨架，最后将电机绕组绕制于条形梳状塑料骨架之上，形成条状定子电枢；

(3)电机定子组装成型：

首先将条状定子电枢弯折为环形，置于定子铁芯的圆柱表面，使用工装临时固定及整形；然后采用注塑方法将整形后的定子电枢整体注塑成型于定子铁芯之上，组成完整的电机定子。

而且，步骤(1)所述的制作定子铁芯的具体方法为：根据设计好的电机定子整体直径，设计确定弧形冲片的结构形式(同心结构或等半经结构)以及弧形冲片的圆心角α角度数等结构参数，并使用专用冲模裁剪出弧形冲片；再将裁剪好的弧形冲片叠装为多个叠片部件；最后，将多个叠片部件相互拼接组成完整的环形圆柱体定子铁芯。

而且，步骤(2)所述的制作定子电枢的具体方法为：首先进行塑料骨架的制作，根据电机绕组元件个数，以及定子铁芯的周长，确定塑料骨架的槽数和结构尺寸；并且，根据电机工作温度、散热条件、绝缘强度、电流密度等特性参数选择确定相匹配的塑料材质；然后，采用注塑方式制作表面制有一定数量直槽的条形梳状塑料骨架；按照电机绕组设计要求，将电机绕组绕制于条形梳状塑料骨架之上，形成条状定子电枢。

而且，所述的电机绕组直接绕制于条形梳状塑料骨架之上，形成条状定子电枢，或者条状定子电枢设计为分组形式，成为单元电枢，再用多个单元电枢的骨架拼接、绕组串联，组成条状定子电枢。

而且，步骤(3)所述的定子电枢置于定子铁芯的外圆柱面用于外转子电机；定子电枢置于定子铁芯的内圆柱面用于内转子电机。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明设计的无槽定子铁芯分割式结构更加适合高速机械化、流水化的全自动生产模式，大幅提高生产效率、缩短生产时间、降低生产成本、提高产品质量。

2、弧形冲片的设计使冲片过程中硅钢片的利用率得到了巨大的提高，尤其是大直径铁芯，弧形冲片采用内外弧等半径、多叠片部件的情况下，其材料利用率可接近100％，大幅节省了材料成本。

3、定子绕组的塑料骨架条形绕制方法，解决了无槽定子绕组的绕制很难实现机械化连续生产的问题，有效地排除了人为因素影响，大幅度提高了生产效率和产品一致性，并降低了生产成本。

4、定子电枢的骨架绕制成型、注塑固定的方法，解决了无齿槽定子绕组铁芯表面贴装困难、线圈位置不准确、生产效率低、人为因素大的问题，使定子电枢更便于流水线生产、提高了线圈位置精度、简化了生产工艺、减少了人为因素、提高了产品一致性和生产效率。

5、本发明工艺简单，设计科学合理，有效简化了无齿槽永磁电机定子生产工艺。

6、本发明是一种结构简单、设计科学、安全可靠、实用性强的铁芯为无槽分割式结构的永磁电机定子及其制造方法，采用本电机定子以及电机定子的制造方法可以大幅度节省材料成本、提高生产效率和产品一致性、建立大批量的机械化自动生产线、有利于定子铁芯无槽式结构永磁电机的推广和发展。

附图说明

图1为本发明定子结构示意图；

图2为本发明分割式定子铁芯结构示意图；

图3为图2的左视图；

图4为本发明定子电枢整体结构示意图；

图5为本发明定子电枢叠片部件示意图；

图6为图5的左视图；

图7为本发明同心式弧形冲片结构示意图；

图8为本发明等半径式弧形冲片结构示意图；

图9为本发明条形定子电枢示意图；

图10为本发明条形梳状塑料骨架结构示意图；

图11为图10的俯视图；

图12为本发明拼接式条形定子电枢示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细叙述本发明的实施例；需要说明的是，本实施例是叙述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种铁芯为无槽分割式结构的永磁电机定子，包括分割式结构的定子铁芯1和定子电枢2，定子铁芯由定子冲片叠装而成，其整体为环形圆柱体，圆柱表面无齿槽结构是光滑的平面。定子电枢由定子绕组线圈5和塑料骨架构成，该定子绕组线圈直接绕制于条形梳状塑料骨架之上，定子电枢固定于定子铁芯的圆柱表面。

本发明的创新点在于：环形圆柱体定子铁芯被设计分割为多组相同的弧形结构，其具体结构为：环形圆柱体定子铁芯由多个弧形叠片部件3相互拼接组成，每个弧形叠片部件均由弧形冲片7叠装而成，叠片部件的数量应根据定子铁芯环形结构的直径进行调整，定子铁芯直径越大叠片部件的数量可越多，α角越小。

弧形冲片的结构尺寸和形状应根据定子铁芯的整体直径大小加以调整。如图7所示，定子铁芯整体直径较小时，弧形冲片的内外径应采用同心圆结构，α角较大。如图8所示，对于整体直径较大的定子铁芯，弧形冲片的内外径可采用等半径结构，α角较小。

条形梳状塑料骨架4整体为长条形，其采用塑料类材料制成，在长条形结构上根据电机绕组元件个数的需要，在该长条形的上表面制有一定数量的直槽，形成条形梳状结构。

根据定子直径的不同，条状定子电枢可采用一条塑料骨架直接全部绕制完成，也可以将定子绕组设计分割为多个完全相同的绕组单元，绕制于相同的塑料骨架之上，形成完全独立的、相同的单元电枢8，再用多个单元电枢拼接成一个完整的条状定子电枢，并且将各相绕组串联连接。

使用注塑方法用塑料材料6将定子电枢整体注塑成型于定子铁芯之上，使之永久固定。该条状定子电枢可以置于定子铁芯的外圆柱面，也可以置于定子铁芯的内圆柱面。

一种铁芯为无槽分割式结构的永磁电机定子的制造方法，包括如下步骤：

(1)制作定子铁芯：

根据设计好的电机定子整体直径，设计确定弧形冲片的结构形式(同心结构或等半经结构)以及弧形冲片的圆心角α角度数等结构参数，并使用专用冲模裁剪出弧形冲片；再将裁剪好的弧形冲片叠装为多个叠片部件；最后，将多个叠片部件相互拼接组成完整的环形圆柱体定子铁芯。

(2)制作定子电枢：

首先进行塑料骨架的制作，根据电机绕组元件个数以及定子铁芯的周长，确定塑料骨架的槽数和结构尺寸；并且，根据电机工作温度、散热条件、绝缘强度、电流密度等特性参数选择确定相匹配的塑料材质。然后，采用注塑方式制作表面制有一定数量直槽的条形梳状塑料骨架；按照电机绕组设计要求，将电机绕组绕制于条形梳状塑料骨架之上，形成条状定子电枢。

电机绕组可以直接绕制于条形梳状塑料骨架之上，形成条状定子电枢，也可以将条状定子电枢设计为分组形式，成为单元电枢，再用多个单元电枢的骨架拼接、绕组串联，组成条状定子电枢。

(3)电机定子组装成型：

首先将条状定子电枢弯折为环形，置于定子铁芯的圆柱表面，使用工装临时固定，再采用专用工装对定子绕组进行整形；整形后的定子电枢，使用与塑料骨架相同的塑料材质，采用注塑方法将定子电枢整体注塑成型于定子铁芯之上，使之永久固定，组成完整的电机定子。所述的定子电枢可以置于定子铁芯的外圆柱面，用于外转子电机；定子电枢还可以置于定子铁芯的内圆柱面，用于内转子电机。

Claims

1.一种铁芯为无槽分割式结构的永磁电机定子，包括定子铁芯和定子电枢，定子铁芯由定子冲片叠装而成，其整体为环形圆柱体，圆柱表面无齿槽结构，定子电枢由定子绕组线圈和塑料骨架构成，该定子绕组线圈直接绕制于条形梳状塑料骨架之上，定子电枢固定于定子铁芯的圆柱表面，其特征在于：环形圆柱体定子铁芯由多个弧形叠片部件相互拼接组成，每个弧形叠片部件均由弧形冲片叠装而成。

2.根据权利要求1所述的一种铁芯为无槽分割式结构的永磁电机定子，其特征在于：所述的弧形冲片的内外径采用同心圆结构或者等半径结构。

3.根据权利要求1所述的一种铁芯为无槽分割式结构的永磁电机定子，其特征在于：所述条形梳状塑料骨架整体为长条形，在该长条形的上表面制有一定数量的直槽。

4.根据权利要求1所述的一种铁芯为无槽分割式结构的永磁电机定子，其特征在于：所述的定子电枢可以是采用一条塑料骨架直接全部绕制完成的整体式结构，定子电枢也可以由多个单元电枢拼接而成，每个单元电枢均由塑料骨架以及缠绕在其上的绕组单元构成，且各相绕组串联连接。

5.根据权利要求1所述的一种铁芯为无槽分割式结构的永磁电机定子，其特征在于：使用注塑方法用塑料材料将定子电枢整体注塑成型于定子铁芯之上，该定子电枢置于定子铁芯的外圆柱面或者内圆柱面上。

6.一种铁芯为无槽分割式结构的永磁电机定子的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)制作定子铁芯：

(2)制作定子电枢：

(3)电机定子组装成型：

7.根据权利要求6所述的一种铁芯为无槽分割式结构的永磁电机定子的制造方法，其特征在于：步骤(1)所述的制作定子铁芯的具体方法为：根据设计好的电机定子整体直径，设计确定弧形冲片的结构形式(同心结构或等半经结构)以及弧形冲片的圆心角α角度数等结构参数，并使用专用冲模裁剪出弧形冲片；再将裁剪好的弧形冲片叠装为多个叠片部件；最后，将多个叠片部件相互拼接组成完整的环形圆柱体定子铁芯。

8.根据权利要求6所述的一种铁芯为无槽分割式结构的永磁电机定子的制造方法，其特征在于：步骤(2)所述的制作定子电枢的具体方法为：首先进行塑料骨架的制作，根据电机绕组元件个数，以及定子铁芯的周长，确定塑料骨架的槽数和结构尺寸；并且，根据电机工作温度、散热条件、绝缘强度、电流密度等特性参数选择确定相匹配的塑料材质；然后，采用注塑方式制作表面制有一定数量直槽的条形梳状塑料骨架；按照电机绕组设计要求，将电机绕组绕制于条形梳状塑料骨架之上，形成条状定子电枢。

9.根据权利要求6所述的一种铁芯为无槽分割式结构的永磁电机定子的制造方法，其特征在于：所述的电机绕组直接绕制于条形梳状塑料骨架之上，形成条状定子电枢，或者条状定子电枢设计为分组形式，成为单元电枢，再用多个单元电枢的骨架拼接、绕组串联，组成条状定子电枢。

10.根据权利要求6所述的一种铁芯为无槽分割式结构的永磁电机定子的制造方法，其特征在于：步骤(3)所述的定子电枢置于定子铁芯的外圆柱面用于外转子电机；定子电枢置于定子铁芯的内圆柱面用于内转子电机。