CN102332760A - 一种定子铁芯及其加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电动机，具体涉及一种定子铁芯。本发明公开一种定子铁芯，包括层叠了由非晶合金制成定子的多个圆环状薄板构成的铁芯主体，在该铁芯上沿着圆周方向以规定的间距设置有多个齿，在相邻的齿之间形成有槽。定子铁芯以现有的标准硅钢片转子为基准，选择定子的外径、内径、高度、槽形和槽数，并根据铁基非晶合金的软磁性能对槽形尺寸进行重新设计；然后将铁基非晶合金薄带剪切成非晶合金片，并将非晶合金片叠放成具有定子高度的非晶合金片层叠棒，再经退火和粘结固化，切割成满足要求的定子铁芯。本发明的定子铁芯具有能耗低、铁损耗低的特点。

Description

一种定子铁芯及其加工方法
技术领域
本发明涉及电动机，具体涉及一种定子铁芯。
背景技术
传统的硅钢片定子铁芯电动机效率低、铁损大，而且随着电机工作频率的升高，铁损耗会急剧增加，因此很难实现高效节能。在环境问题和能源危机日益严重的今天，降低电机损耗、提高电机效率在节约能源、控制环境污染等方面具有重要的意义，势在必行。
发明内容
本发明的目的是克服硅钢片定子铁芯电动机效率低、铁损大的缺点，提供一种能耗低、低铁损耗的定子铁芯，用于三相异步电动机、非晶发电机及高速异步电机。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现。
一种定子铁芯，包括层叠了由非晶合金制成定子的多个圆环状薄板构成的铁芯主体1，在该铁芯上沿着圆周方向以规定的间距设置有多个齿2，在相邻的齿之间形成有槽3。
所述的定子铁芯以现有的标准硅钢片转子为基准，选择定子的外径、内径、高度、槽形和槽数，并根据铁基非晶合金的软磁性能对槽形尺寸进行重新设计；然后将铁基非晶合金薄带剪切成非晶合金片，并将非晶合金片叠放成具有预定厚度(即定子高度)的非晶合金片层叠棒，再经退火和粘结固化，切割成满足要求的定子铁芯。
1.定子槽形尺寸设计：
在已知铁基非晶合金饱和磁密的前提下，选取气隙磁密、齿磁密和轭磁密，分别计算出所需齿宽br1和轭高hj1，然后通过作图，得出槽形尺寸，最后用槽满率来校核并进行必要的调整。
(1)估算出平行齿的齿宽br1；
(2)估算出铁芯轭高hj1；
(3)作图，如附图1
①画出定子冲片内径Di1、外径Di及齿、槽中心线，其夹角
Figure BSA00000571071800021
其中Z1为定子槽数。
②选取合适的槽口高h01，槽口宽b01以及槽肩部斜角α1并画出。
③画出平行齿宽br1，则槽上部宽bs1就确定了。
④由图可得，因hj1已确定，因此槽形圆弧半径rs可算出并画出。
根据以上得到的槽形尺寸，核算槽满率并进行必要的调整。
2.定子成形工艺：
(1)剪切成合金片：将铁基非晶合金薄带剪切成一定形状的合金片，剪切的形状可以是正方形、圆形等；
(2)形成叠棒：用两块钢板将非晶合金片夹在中间，并用螺栓将其从钢板四角固定，形成具有定子高度的非晶合金片层叠棒；
(3)退火：将非晶合金片层叠棒在氮气保护下升温至380℃保温2小时进行退火，升温速率为10℃/min，然后在保护气氛下随炉自然冷却；
(4)粘结固化：将退火后的非晶合金片层叠棒在混合比例为1∶4的环氧树脂和丙酮混合液中浸渍1小时，然后180℃保温2小时固化；
(5)切割：利用电火花线切割将固化后的非晶合金片层叠棒切割成满足要求的定子铁芯。
本发明的有益效果是，充分利用了铁基非晶合金高磁导率、低损耗、高电阻率和高饱和磁感应强度的电磁特性，将非晶合金薄带切割成非晶合金片，再经叠放、热处理、环氧树脂粘结固化、电火花线切割成非晶合金定子铁芯，用于三相异步电动机，大大提升了电机的使用性能和效率，具有重量轻、高效节能、低铁损、通用性强、绿色环保的特点。同时，本发明所采用的电火花线切割加工工艺，在加工过程中避免了材料与刀具的直接接触，克服了铁基非晶合金对机械应力敏感，克服了传统工艺难加工的缺点，减少了材料在加工过程中的损失和降低了成本。
附图说明
图1是本发明的一种结构示意图，也是一种实施例的示意图；
图2是本发明的一种定子铁芯槽形尺寸示意图，也是一种实施例的示意图。
图中，1铁芯主体，2齿，3槽，4齿、槽中心线，α1槽肩部斜角，αz齿、槽中心线夹角，br1齿宽，b01槽口宽，bs1槽上部宽，Di1内径，Di外径，hj1轭高，h01槽口高，hs2槽上部到槽形圆弧中心的距离，rs槽形圆弧半径
具体实施方式
以采用日立金属生产的宽度为140mm、厚度为0.03mm的Metglas 2605SA1型铁基非晶合金薄带设计加工Y80M1-4型三相异步电动机用定子铁芯为例。
1.定子槽形尺寸设计：
根据Y80M1-4型三相异步电动机现使用的转子，选择定子内径Di1＝75mm、外径Di＝120mm，定转子槽配合Z1/Z2＝24/22，其中Z1、Z2分别为定子槽数、转子槽数，定子高度为60mm，定子槽形为梨形槽，如附图2。
已知Metglas 2605SA1型铁基非晶合金饱和磁密为1.56T，选取气隙磁密为0.7T、齿磁密为1.3T、轭磁密为1.2T，分别计算出所需齿宽br1和轭高hj1，然后通过作图，得出槽形尺寸，最后用槽满率来校核并进行必要的调整。
(1)估算出平行齿的齿宽br1＝6.293mm；
(2)估算出铁芯轭高hj1＝10.417mm；
(3)作图，如附图2
①画出定子冲片内径Di1＝75mm、外径Di＝120mm及齿、槽中心线，其夹角
Figure BSA00000571071800041
其中Z1＝24为定子槽数。
②选取合适的槽口高h01＝0.5mm，槽口宽b01＝2.5mm以及槽肩部斜角α1＝30°并画出。
③画出平行齿宽b1，则槽上部宽bs1就确定了bs1＝3.75mm。
④由图可得，因hj1＝10.417mm、hs2＝7.97mm已确定，因此可算出rs＝2.94mm，并在图中画出。
根据以上得到的槽形尺寸，核算槽满率并进行必要的调整。
计算所得槽满率为0.763，满足要求。
2.定子成形工艺：
(1)将铁基非晶合金薄带剪切成尺寸为140mm的正方形合金片；
(2)用两块钢板将非晶合金片夹在中间，并用螺栓将其从钢板四角固定，形成厚度为60mm的非晶合金片层叠棒；
(3)将非晶合金片层叠棒在氮气保护下升温至380℃保温2小时进行退火，升温速率为10℃/min，然后在保护气氛下随炉自然冷却；
(4)将退火后的非晶合金片层叠棒在混合比例为1∶4的环氧树脂和丙酮混合液中浸渍1小时，然后180℃保温2小时固化；
(5)利用电火花线切割将固化后的非晶合金片层叠棒切割成满足要求的定子铁芯，如附图1。
本发明的非晶合金定子铁芯，同样适用于非晶发电机和高速异步电机的生产制造。

Claims (6)

1.一种定子铁芯，包括圆环状铁芯主体，在该铁芯上沿着圆周方向以规定的间距设置有多个齿，在相邻的齿之间形成有槽，该铁芯体是由铁基非晶合金薄片叠置而成。
2.根据权利要求1所述定子铁芯，其特征是：所述的定子铁芯以现有的标准硅钢片转子为基准，选择定子的外径、内径、高度、槽形和槽数，并根据铁基非晶合金的软磁性能对槽形尺寸进行重新设计；然后将铁基非晶合金薄带剪切成非晶合金片，并将非晶合金片叠放成具有定子高度的非晶合金片层叠棒，再经退火和粘结固化，切割成满足要求的定子铁芯。
3.根据权利要求1或2所述的定子铁芯定子槽形尺寸，其特征在于：在已知铁基非晶合金饱和磁密的前提下，选取气隙磁密、齿磁密和轭磁密，分别计算出所需齿宽br1和轭高hj1，然后通过作图，得出槽形尺寸，最后用槽满率来校核并进行必要的调整：
(1)估算出平行齿的齿宽br1；
(2)估算出铁芯轭高hj1；
(3)作图：画出定子冲片内径Di1、外径Di及齿、槽中心线，其夹角
Figure FSA00000571071700011
其中Z1为定子槽数；
①选取合适的槽口高h01，槽口宽b01以及槽肩部斜角α1并画出；
②画出平行齿宽br1，则槽上部宽bs1就确定了；
③由图可得，因hj1已确定，因此槽形圆弧半径rs可算出并画出；
根据以上得到的槽形尺寸，核算槽满率并进行必要的调整。
4.根据权利要求3所述的定子铁芯，其特征是：可根据Metglas 2605SA1型铁基非晶合金的软磁性能对Y80M1-4型三相异步电动机的定子铁芯槽形尺寸进行重新设计，
所述定子铁芯平行齿的齿宽6.293mm，
所述定子铁芯轭高10.417mm，
所述定子铁芯槽口宽2.5mm，
所述定子铁芯槽口高0.5mm，
所述定子槽肩部斜角30°，
所述定子铁芯槽上部宽3.75mm，
所述定子铁芯内径75mm，
所述定子铁芯外径120mm，
所述定子铁芯槽上部到槽形圆弧中心的距离7.97mm，
所述定子铁芯槽形圆弧半径2.94mm，
所述定子铁芯槽满率0.763。
5.一种生产权利要求1-4任一项所述定子铁芯的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)剪切成合金片：将铁基非晶合金薄带剪切成一定形状的合金片，剪切的形状可以是正方形、圆形等；
(2)形成叠棒：用两块钢板将非晶合金片夹在中间，并用螺栓将其从钢板四角固定，形成具有定子高度的非晶合金片层叠棒；
(3)退火：将非晶合金片层叠棒在氮气保护下升温至380℃保温2小时进行退火，升温速率为10℃/min，然后在保护气氛下随炉自然冷却；
(4)粘结固化：将退火后的非晶合金片层叠棒在环氧树脂和丙酮混合液中浸渍1小时，然后180℃保温2小时固化；
(5)切割：利用电火花线切割将固化后的非晶合金片层叠棒切割成满足要求的定子铁芯。
6.根据权利要求5所述一种生产定子铁芯的加工工艺，其特征在于：所述步骤(4)中环氧树脂与丙酮的混合比例为1∶4。
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