CN102420507A - 一种非晶合金定子铁芯的绕制模具及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种非晶合金定子铁芯的绕制模具及其制备方法，绕制模具包括有用于绕制的基模和与基模配合安装的夹模，基模包括有基座，基座的中心开设有同心孔，在基座上安装有1～N个中心绕线轴，其中N＞1；夹模包括有与同心孔同心设置的外夹模和内夹模。非晶合金带通过在绕制模具中定头、双程卷绕、收尾、定型、浸渍固化及退模后，制得非晶合金定子铁芯。本发明打破常规的冲压或线切割的方式，而是采用独特的卷绕的方法制备非晶合金定子铁芯，不仅制备方法简单，而且在制备过程中，充分地利用了原材料，避免了原材料的浪费，降低了非晶合金定子铁芯的生产成本，极大地促进了非晶合金带材在电动机定子铁芯领域的应用，提高生产型企业的竞争力。
Description
技术领域
本发明涉及了一种定子铁芯制备工艺，尤其涉及一种非晶合金定子铁芯的绕制模具。
本发明还涉及了一种非晶合金定子铁芯的制备方法。
背景技术
定子铁芯是构成电机磁通回路和固定定子线圈的重要部件，它由定子片及各种紧固件压紧构成一个整体。
定子铁芯的基本要求：
1)导磁性能好，损耗低。
2)刚度好，抗振性强。
3)在结构布置上有良好的通风效果。
4)叠压后铁心内径和槽型尺寸应满足设计精度要求。
中国专利公开了专利号为“201120211306.3”，发明名称为“一种定子铁芯片”的实用新型专利，包括片体以及若干线圈缠绕腔，若干该线圈缠绕腔环设在该片体上，该片体整体呈圆环状，该片体具有内环面以及外环面，每一个该线圈缠绕腔都具有弧底面、弧口面、侧壁以及齿口，其中，该侧壁连接该弧底面与该弧口面之间，并且该侧壁对称设置在该弧底面以及该弧口面的两侧，借助该弧底面、该弧口面以及该侧壁围绕形成该缠绕腔，该齿口一端连接在该弧口面上，而该齿口的另外一端连接在该片体的该内环面上，任意相邻的该线圈缠绕腔之间设置有隔离板。
传统使用的定子片为定子冲片，通过热轧、冷轧硅钢片或鉄镍软磁合金薄板冲制而成的。定子冲片外径小于1m的用整圆冲片，大于0.99m的用扇形冲片。
非晶合金是由超急冷凝固，合金凝固时原子来不及有序排列结晶，得到的固态合金是长程无序结构，没有晶态合金的晶粒、晶界存在。这种非晶合金具有许多独特的性能，如优异的磁性、耐蚀性、耐磨性、高的强度、硬度和韧性，高的电阻率和机电耦合性能等，由于它的性能优异、工艺简单，从80年代开始成为国内外材料科学界的研究开发重点。
非晶合金具有优异的性能，已替代传统的硅钢片及鉄镍软磁合金，广泛地用于定子铁芯的制作。定子铁芯传统的制备方法，一是将硅钢片或非晶合金片冲压成后层叠至所要的高度，再用粘结剂固化成型；二是将硅钢片或者非晶合片层叠至所要的高度并用剂固化后，通过线切割机进行淘空成型。上述两种方法在制备过程中，不管是冲压还是线切割淘空，都需要废弃大量的原材料，使得原材料不能得到充分的利用，其在制备过程中的原材料成本较高。
如中国专利公开了专利号为“200810007282.2”，发明名称为“一种用于高速电机的非晶合金定子铁芯的制备方法”的发明专利，该制备方法包括如下步骤：切割非晶合金带材，以形成具有预定长度的多个非晶合金片；对非晶合金片叠片，以形成预定厚度的非晶合金片层叠棒；对所述层叠棒进行退火；将退火后的所述层叠棒用粘结剂浸渍；将浸渍后的层叠棒固化；以预定形状和尺寸切割所述层叠棒，形成所需形状和尺寸的定子铁芯。
上述发明专利中，非晶合金定子铁芯的制备过程也是采用切割的方式进行制备，其同样也存在浪费原材料的问题，使得制成的产品的成本较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服上面所述的技术缺陷，提供一种非晶合金定子铁芯的绕制模具，同时也提供了非晶合金定子铁芯的制备方法。
为也解决上面所述的技术问题，本发明提供以下技术方案：
一种非晶合金定子铁芯的绕制模具，包括有用于绕制的基模和与基模配合安装的夹模，所述的基模进一步包括有基座，基座的中心开设有同心孔，在基座上安装有1～N个中心绕线轴，其中N＞1；所述的中心绕线轴围绕着同心孔且均匀设置成一圈，其中心与同心孔同心设置，相邻的两个中心绕线轴之间具有间隙；所述的夹模进一步包括有与同心孔同心设置的外夹模和内夹模；所述的外夹模的横截面形状为圆环状，所述的外夹模设置在中心绕线轴的外围，外夹模周边往里均匀设置有与中心绕线轴数量相同的外推杆，每个外推杆上设置有外夹具，外夹具的位置与中心绕线轴的外侧壁相对应；所述的内夹模的横截面形状为圆环状，所述的内夹模设置在中心绕线轴的内围，内夹模周边往外均匀设置有与中心绕线轴数量相同的内推杆，内推杆上设置有内夹具，内夹具的位置与中心绕线轴之间的间隙相对应。
两个相邻的中心绕线轴外侧壁之间的间隙为间隙外口；两个相邻的中心绕线轴内侧壁之间的间隙为间隙内口。
所述的中心绕线轴通过螺栓固定在基座上，中心绕线轴也可以通过焊接的方式固定在基座上，中心绕线轴还可以与基座设计为一体。
所述中心绕线轴的外侧壁为弧形壁，所述外夹具具有与中心绕线轴外侧壁相配合的弧面。
所述的外推杆与内推杆均为螺杆。
所述的外推杆与内推杆均为由气缸控制的推杆。
一种非晶合金定子铁芯的制备方法，通过将非晶合金带经过如上所述的绕制模具双程卷绕后制得，具体包括以下步骤：
A、定头：将非晶合金带的头端定在第一个中心绕线轴的外侧壁上，并通过与第一个中心绕线轴对应的第一外夹具夹紧并固定好非晶合金带的头端；
B、双程卷绕：将非晶合金带从第一个中心绕线轴与第二个中心绕线轴之间的第一个间隙的外口卷绕进内口，非晶合金带露出第一个间隙的内口后再从第一个间隙内口卷绕出外口，然后非晶合金带绕着第二个中心绕线轴的外侧壁进入下一个间隙，在进入下一个间隙之前，先通过与第二个中心绕线轴对应的第二外夹具将绕着第二中心绕线轴的非晶合金带夹紧并固定，再通过与第一个间隙对应的内夹具夹紧并固定好露出第一个间隙内口的非晶合金带；
C、收尾：重复步骤B，使非晶合金带依次双程卷绕第2～N个间隙，直至非晶合金带卷绕回第一个中心绕线轴的外侧壁，剪切非晶合金带，使非晶合金带的尾端与头端相吻合，然后通过第一外夹具将非晶合金带的尾端与头端压紧并固定在第一中心绕线轴的外侧壁上；
D、定型：将收尾后的绕制模具及非晶合金带一并放入中温炉内进行退火、定型处理，形成非晶合金定子铁芯初胚；
E、浸渍固化：将非晶合金定子铁芯初胚经环氧树脂胶浸渍并进行干燥固化处理；
F、退模：干燥固化处理后，退出绕制模具，得到非晶合金定子铁芯。
所述的非晶合金带为两条以上的非晶合金带层叠而成的非晶合金带束。
通过线切割机或者打孔机在制得的非晶合金定子铁芯的外侧周边上开设有定位槽口。
将得到的非晶合金定子铁芯与环形铁芯组装固定得到电动机定子铁芯所需尺寸。
本发明通过提供一种特制的非晶合金定子铁芯的绕制模具，非晶合金带通过在绕制模具中进行定头、双程卷绕、收尾、定型、浸渍固化及退模后，制得非晶合金定子铁芯成品。本发明突破常规的冲压或线切割的方式制备非晶合金定子铁芯，采用独特的卷绕的方法制备，不仅制备方法简单，而且在制备过程中，充分地利用了原材料，避免了原材料的浪费，从而大大降低了非晶合金定子铁芯的生产成本，极大程度地促进非晶合金带材在电动机定子铁芯领域的应用，提高生产型企业的竞争力。
附图说明
图1为绕制模具的基模的立体结构示意图。
图2为绕制模具的俯视结构示意图。
图3为装配后的基模与夹模的俯视结构示意图。
图4为非晶合金定子铁芯的俯视结构示意图。
图中，1.基模、10.基座、11.同心孔、12.中心绕线轴、13.螺栓、2.外夹模、21.外推杆、22.外夹具、3.内夹模、31.内推杆、32.内夹具、4.非晶合金定子铁芯、41.定位槽口、42.线圈缠绕腔。
具体实施方式
请一并参阅图1至图4，如图所示，非晶合金定子铁芯的绕制模具，包括有用于绕制的基模和与基模配合安装的夹模，基模1进一步包括有基座10，基座的中心开设有同心孔11，在基座上安装有1～N个中心绕线轴12，其中N＞1，中心绕线轴通过螺栓固定在基座上；所述的中心绕线轴围绕着同心孔且均匀设置成一圈，其中心与同心孔同心设置，相邻的两个中心绕线轴之间具有间隙，因此也有1～N个间隙；两个相邻的中心绕线轴外侧壁之间的间隙为间隙外口；两个相邻的中心绕线轴内侧壁之间的间隙为间隙内口；夹模进一步包括有与同心孔11同心设置的外夹模2和内夹模3；外夹模2的横截面形状为圆环状，外夹模设置在中心绕线轴的外围，外夹模周边往里均匀设置有与中心绕线轴数量相同的外推杆21，每个外推杆上设置有外夹具22，外夹具22的位置与中心绕线轴的外侧壁相对应；内夹模3的横截面形状为圆环状，内夹模3设置在中心绕线轴的内围，内夹模周边往外均匀设置有与中心绕线轴数量相同的内推杆31，内推杆31上设置有内夹具32，内夹具的位置与中心绕线轴之间的间隙相对应。中心绕线轴的外侧壁为弧形壁，外夹具具有与中心绕线轴外侧壁相配合的弧面。外推杆与内推杆均为螺杆或者均为由气缸控制的推杆。
非晶合金定子铁芯的制备方法如下：通过将非晶合金带经过如上所述的绕制模具双程卷绕后制得，具体包括以下步骤：
A、定头：将非晶合金带的头端定在第一个中心绕线轴的外侧壁上，并通过与第一个中心绕线轴对应的第一外夹具夹紧并固定好非晶合金带的头端；
B、双程卷绕：将非晶合金带从第一个中心绕线轴与第二个中心绕线轴之间的第一个间隙的外口卷绕进内口，非晶合金带露出第一个间隙的内口后再从第一个间隙内口卷绕出外口，然后非晶合金带绕着第二个中心绕线轴的外侧壁进入下一个间隙，在进入下一个间隙之前，先通过与第二个中心绕线轴对应的第二外夹具将绕着第二中心绕线轴的非晶合金带夹紧并固定，再通过与第一个间隙对应的内夹具夹紧并固定好露出第一个间隙内口的非晶合金带；
C、收尾：重复步骤B，使非晶合金带依次双程卷绕第2～N个间隙，直至非晶合金带卷绕回第一个中心绕线轴的外侧壁，剪切非晶合金带，使非晶合金带的尾端与头端相吻合，然后通过第一外夹具将非晶合金带的尾端与头端压紧并固定在第一中心绕线轴的外侧壁上；
D、定型：将收尾后的绕制模具及非晶合金带一并放入中温炉内进行退火、定型处理，形成非晶合金定子铁芯初胚；
E、浸渍固化：将非晶合金定子铁芯初胚经环氧树脂胶浸渍并进行干燥固化处理；
F、退模：干燥固化处理后，退出绕制模具，得到非晶合金定子铁芯。
其中非晶合金带可以为两条以上的非晶合金带层叠而成的非晶合金带束。并在步骤F后，通过线切割机或者打孔机在制得的非晶合金定子铁芯的外侧周边上开设有定位槽口。制备后的非晶合金定子铁芯4上具有线圈缠绕腔42以及其外侧周边的定位槽口41。
Claims (9)
1.一种非晶合金定子铁芯的绕制模具，包括有基模和与基模配合安装的夹模，其特征在于：所述的基模进一步包括有基座，基座的中心开设有同心孔，在基座上安装有1～N个中心绕线轴，其中N＞1；所述的中心绕线轴围绕着同心孔且均匀设置成一圈，其中心与同心孔同心设置，相邻的两个中心绕线轴之间具有间隙；所述的夹模进一步包括有与同心孔同心设置的外夹模和内夹模；所述的外夹模的横截面形状为圆环状，所述的外夹模设置在中心绕线轴的外围，外夹模周边往里均匀设置有与中心绕线轴数量相同的外推杆，每个外推杆上设置有外夹具，外夹具的位置与中心绕线轴的外侧壁相对应；所述的内夹模的横截面形状为圆环状，所述的内夹模设置在中心绕线轴的内围，内夹模周边往外均匀设置有与中心绕线轴数量相同的内推杆，内推杆上设置有内夹具，内夹具的位置与中心绕线轴之间的间隙相对应。
2.如权利要求1所述的绕制模具，其特征在于：两个相邻的中心绕线轴外侧壁之间的间隙为间隙外口；两个相邻的中心绕线轴内侧壁之间的间隙为间隙内口。
3.如权利要求1所述的绕制模具，其特征在于：所述中心绕线轴的外侧壁为弧形壁，所述外夹具具有与中心绕线轴外侧壁相配合的弧面。
4.如权利要求1所述的绕制模具，其特征在于：所述的外推杆与内推杆均为螺杆。
5.如权利要求1所述的绕制模具，其特征在于：所述的外推杆与内推杆均为由气缸控制的推杆。
6.一种非晶合金定子铁芯的制备方法，其特征在于：通过将非晶合金带经过如权利要求1至5任一所述的绕制模具双程卷绕后制得，具体包括以下步骤：
A、定头：将非晶合金带的头端定在第一个中心绕线轴的外侧壁上，并通过与第一个中心绕线轴对应的第一外夹具夹紧并固定好非晶合金带的头端；
B、双程卷绕：将非晶合金带从第一个中心绕线轴与第二个中心绕线轴之间的第一个间隙的外口卷绕进内口，非晶合金带露出第一个间隙的内口后再从第一个间隙内口卷绕出外口，然后非晶合金带绕着第二个中心绕线轴的外侧壁进入下一个间隙，在进入下一个间隙之前，先通过与第二个中心绕线轴对应的第二外夹具将绕着第二中心绕线轴的非晶合金带夹紧并固定，再通过与第一个间隙对应的内夹具夹紧并固定好露出第一个间隙内口的非晶合金带；
C、收尾：重复步骤B，使非晶合金带依次双程卷绕第2～N个间隙，直至非晶合金带卷绕回第一个中心绕线轴的外侧壁，使非晶合金带的尾端与头端相吻合，然后通过第一外夹具将非晶合金带的尾端与头端压紧并固定在第一中心绕线轴的外侧壁上；
D、定型：将收尾后的绕制模具及非晶合金带一并放入中温炉内进行退火、定型处理，形成非晶合金定子铁芯初胚；
E、浸渍固化：将非晶合金定子铁芯初胚经环氧树脂胶浸渍并进行干燥固化处理；
F、退模：干燥固化处理后，退出绕制模具，得到非晶合金定子铁芯。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述的非晶合金带为两条以上的非晶合金带层叠而成的非晶合金带束。
8.如权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于：通过线切割机或者打孔机在制得的非晶合金定子铁芯的外侧周边上开设有定位槽口。
9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤C中，非晶合金带卷绕回第一个中心绕线轴的外侧壁时，通过剪切非晶合金带，使非晶合金带的尾端与头端相吻合。
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