CN104734377A - 一种电机定子冲片 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电机定子冲片。将这些定子冲片叠在一起形成定子铁心,其中任意两片上下相邻的定子冲片互为镜像。定子冲片上的螺杆孔重叠成了定子铁心的螺杆孔。定子冲片上的销孔重叠成了定子铁心的销孔。装配定子铁心两端的两个电机端盖时,电机端盖的四个角上,各有一个螺杆孔、各有一个销孔。定位销从销孔中插入后,穿入定子铁心的销孔中。用于固定端盖与定子铁心的螺杆从一个电机端盖的螺杆孔穿过后,先穿过定子铁心的螺杆孔,再穿过另一个电机端盖的螺杆孔,最后旋入螺母。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车电机领域,特别是涉及一种电机定子冲片。
背景技术
现有的工业领域包括电动汽车领域均需用到大量电机,传统电机的装配方式,主要通过螺钉的方式,端盖止口方法进行安装。传统的螺钉电机装配操作是将螺钉穿过端盖孔,套上平垫圈、弹簧垫圈、螺母,这4个零件的外形尺寸都比较小,装配电机时,极困难;并且每组螺钉、平垫圈、弹簧垫圈、螺母需要用电动扳手拧紧,因为要一组一组人工进行拧紧,受力不一致,所以拧紧后不能保证安装精度,从而电机同轴度不好,使用时噪音大。不但污染环境,还大大降低了电机的使用寿命。
随着异步电动机的设计趋向高功率-小体积发展,导致电机径向尺寸降低,铁心长度增加,电机转轴越来越细长,特别是2极异步电动机,转轴临界转速常常成为电机的工作转速,此时如果电机的单边磁拉力增大,就会导致转轴挠度随着磁拉力刚度的增加而增加,电机转轴弯曲变形,加速轴承的损坏,引起振动和噪声,导致损耗增加,效率降低,严重时甚至定转子相擦,电机不能转动,直至烧毁电机,同时会引起振动、噪声加大。为此在电机设计的过程中应考虑单边磁拉力的影响。而产生单边磁拉力的主要原因是转子相对于定子偏心,如下图1所示的多极直流电机简图可见,当转子具有初始垂向偏心e0时,垂直布置的一对主极下的气隙,上面的增加到δ+e0,下面的减少到δ-e0,因此,在每极磁势一定时,上面磁极下的气隙磁密Bδ将减小,而下面磁极下的Bδ将增大。于是,这两个磁极和转子间所产生的磁拉力数值将不等,两者之差就形成了所谓的单边磁拉力(如图6转子偏心引起的单边磁拉力示意图)。
众所周知,气隙的偏心率是计算电机单边磁拉力的重要参数。
单边磁拉力的计算公式:
式中:Bδ-气隙磁密(web/cm2)的-单位为Gs;e0-转轴的最初偏心值(cm);
D-电机直径(cm);l-电机长度(cm);δ-电机气隙长度(cm)。
在这个单边磁拉力的影响下,转轴挠度的大小增大到
式中:f’-挠度;k-刚性;Q-转子重量;fΩ-转子重量引起的挠度。
由于挠度的增加,单边磁拉力的大小增加为
新增的P0'又增加了挠度
由于磁拉力所导致的总稳定挠度应为
综上所述由于气隙对电机性能有很大影响,所以保证气隙的均匀度就十分重要。否则,电机内部会出现很大的单边磁拉力,进而增加电机转轴的挠度,电机转轴可能出现弯曲,进而影响电机性能,所以保证定子和转子的同心度是电机制造的关键之一。
传统的端盖止口定位方式的机械加工精度低,端盖和机座的配合直径差大,因而在运行工况中会改变定转子轴线的同轴度,使定转子间气隙不均匀,严重时还能使转子单边擦定子铁心内径。
发明内容
本发明的目的是解决电动机(特别是二极异步电动机)的设计趋向高功率-小体积发展时,导致电机径向尺寸降低,铁心长度增加,电机转轴越来越细长,转轴临界转速常常成为电机的工作转速,由于传统的定子结构和装配的原因,电机的单边磁拉力增大,就会导致转轴挠度随着磁拉力刚度的增加而增加,电机转轴弯曲变形,加速轴承的损坏,引起振动和噪声,导致损耗增加,效率降低,严重时甚至定转子相擦,电机不能转动,直至烧毁电机,同时会引起振动、噪声加大等问题。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的,一种电机定子冲片,定子冲片的中央具有中心通孔。定子冲片的外轮廓包括四段同心的圆弧段。这四段同心的圆弧分别为圆弧段Ⅰ、圆弧段Ⅱ、圆弧段Ⅲ和圆弧段Ⅳ。所述圆弧段Ⅰ和圆弧段Ⅱ之间是尖角部Ⅰ。所述圆弧段Ⅱ和圆弧段Ⅲ之间是尖角部Ⅱ。所述圆弧段Ⅲ和圆弧段Ⅳ之间是尖角部Ⅲ。所述圆弧段Ⅳ和圆弧段Ⅰ之间是尖角部Ⅳ。
以任意一段圆弧段的圆心为基点,所述尖角部Ⅰ旋转90°后,与尖角部Ⅱ或尖角部Ⅳ重合。以任意一段圆弧段的圆心为基点,所述尖角部Ⅰ旋转180°后,与尖角部Ⅲ重合。
所述尖角部Ⅰ上具有螺杆孔Ⅰ、销孔Ⅰ-Ⅰ和销孔Ⅰ-Ⅱ。所述销孔Ⅰ-Ⅰ和销孔Ⅰ-Ⅱ大小相同,且关于螺杆孔Ⅰ的中心对称。
尖角部Ⅱ上具有螺杆孔Ⅱ、销孔Ⅱ-Ⅰ和销孔Ⅱ-Ⅱ。所述销孔Ⅱ-Ⅰ和销孔Ⅱ-Ⅱ大小相同,且关于螺杆孔Ⅱ的中心对称。
所述尖角部Ⅲ上具有螺杆孔Ⅲ、销孔Ⅲ-Ⅰ和销孔Ⅲ-Ⅱ。所述销孔Ⅲ-Ⅰ和销孔Ⅲ-Ⅱ大小相同,且关于螺杆孔Ⅲ的中心对称。
所述尖角部Ⅳ上具有螺杆孔Ⅳ、销孔Ⅳ-Ⅰ和销孔Ⅳ-Ⅱ。所述销孔Ⅳ-Ⅰ和销孔Ⅳ-Ⅱ大小相同,且关于螺杆孔Ⅳ的中心对称。
进一步,所述中心通孔的孔壁上具有均匀分布的梳齿。
进一步,所述尖角部Ⅰ上具有凹槽Ⅰ,所述尖角部Ⅱ上具有凹槽Ⅱ。所述尖角部Ⅲ上具有凹槽Ⅲ。所述尖角部Ⅳ上具有凹槽Ⅳ。所述凹槽Ⅰ、凹槽Ⅱ、凹槽Ⅲ和凹槽Ⅳ的槽壁位于圆弧段Ⅰ、圆弧段Ⅱ、圆弧段Ⅲ和圆弧段Ⅳ所在的圆周之外。
值得说明的是,本发明在装配时,将这些定子冲片叠在一起形成定子铁心,其中任意两片上下相邻的定子冲片互为镜像。定子冲片上的螺杆孔重叠成了定子铁心的螺杆孔。定子冲片上的销孔重叠成了定子铁心的销孔。装配定子铁心两端的两个电机端盖时,电机端盖的四个角上,各有一个螺杆孔、各有一个销孔。定位销从销孔中插入后,穿入定子铁心的销孔中。用于固定端盖与定子铁心的螺杆从一个电机端盖的螺杆孔穿过后,先穿过定子铁心的螺杆孔,再穿过另一个电机端盖的螺杆孔,最后旋入螺母。
本发明的技术效果是毋庸置疑的,其公开的定子结构简单、操作方便,将定子冲片通过机械加工成所需结构,通过外部动力源作用,使定位销冲压入电机端盖及定子冲片上的定位孔,从而把电机端盖与定子冲片压装紧固在一起。节省了材料,提高了装配电机的效率,降低了加工成本,确保了电机装配后的同轴精确度,电机电磁气隙均匀,噪音小。
附图说明
图1为本发明的定子冲片结构示意图;
图2为本发明的定子冲片几何关系示意图;
图3为本发明的定子冲片组合示意图;
图4为图3的A部分局部放大图;
图5为电机装配示意图;
图6为转子偏心引起的单边磁拉力示意图。
图中:圆弧段Ⅰ1、圆弧段Ⅱ2、圆弧段Ⅲ3、圆弧段Ⅳ4、螺杆孔Ⅰ101、销孔Ⅰ-Ⅰ102、销孔Ⅰ-Ⅱ103、凹槽Ⅰ104、尖角部Ⅰ11、螺杆孔Ⅱ201、销孔Ⅱ-Ⅰ202、销孔Ⅱ-Ⅱ203、凹槽Ⅱ204、尖角部Ⅱ22、螺杆孔Ⅲ301、销孔Ⅲ-Ⅰ302、销孔Ⅲ-Ⅱ303、凹槽Ⅲ304、尖角部Ⅲ33、螺杆孔Ⅳ401、销孔Ⅳ-Ⅰ402、销孔Ⅳ-Ⅱ403、凹槽Ⅳ404、尖角部Ⅳ44、中心通孔5、梳齿501、端盖6、螺杆孔601、销孔602、定位销7。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明,但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段,做出各种替换和变更,均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1:
参见图1和2,本实施例公开一种电机定子冲片,定子冲片的中央具有中心通孔5。定子冲片的外轮廓包括四段同心的圆弧段。这四段同心的圆弧分别为圆弧段Ⅰ1、圆弧段Ⅱ2、圆弧段Ⅲ3和圆弧段Ⅳ4。
如图2所示中虚线所示,圆弧段Ⅰ1、圆弧段Ⅱ2、圆弧段Ⅲ3和圆弧段Ⅳ4处于同一个圆(以下称为圆o)上,且相邻的任意两段圆弧段之间的距离相等。
所述圆弧段Ⅰ1和圆弧段Ⅱ2之间是尖角部Ⅰ11。所述圆弧段Ⅱ2和圆弧段Ⅲ3之间是尖角部Ⅱ22。所述圆弧段Ⅲ3和圆弧段Ⅳ4之间是尖角部Ⅲ33。所述圆弧段Ⅳ4和圆弧段Ⅰ1之间是尖角部Ⅳ44。同样如图2所示,所有尖角部均处于虚线示出的圆圈(圆o)之外。
圆弧段Ⅰ1、圆弧段Ⅱ2、圆弧段Ⅲ3和圆弧段Ⅳ4是对称分布的,即以任意一段圆弧段的圆心(圆o的圆心)为基点,图1中:所述尖角部Ⅰ11顺时针旋转90°后,与尖角部Ⅱ22重合;所述尖角部Ⅰ11逆时针旋转90°后,与尖角部Ⅳ44重合。以任意一段圆弧段的圆心(圆o的圆心)为基点,所述尖角部Ⅰ11旋转180°后,与尖角部Ⅲ33重合。
所述尖角部Ⅰ11上具有螺杆孔Ⅰ101、销孔Ⅰ-Ⅰ102和销孔Ⅰ-Ⅱ103。所述销孔Ⅰ-Ⅰ102和销孔Ⅰ-Ⅱ103大小相同,且关于螺杆孔Ⅰ101的中心对称。
尖角部Ⅱ22上具有螺杆孔Ⅱ201、销孔Ⅱ-Ⅰ202和销孔Ⅱ-Ⅱ203。所述销孔Ⅱ-Ⅰ202和销孔Ⅱ-Ⅱ203大小相同,且关于螺杆孔Ⅱ201的中心对称。
所述尖角部Ⅲ33上具有螺杆孔Ⅲ301、销孔Ⅲ-Ⅰ302和销孔Ⅲ-Ⅱ303。所述销孔Ⅲ-Ⅰ302和销孔Ⅲ-Ⅱ303大小相同,且关于螺杆孔Ⅲ301的中心对称。
所述尖角部Ⅳ44上具有螺杆孔Ⅳ401、销孔Ⅳ-Ⅰ402和销孔Ⅳ-Ⅱ403。所述销孔Ⅳ-Ⅰ402和销孔Ⅳ-Ⅱ403大小相同,且关于螺杆孔Ⅳ401的中心对称。
所述螺杆孔Ⅰ101、销孔Ⅰ-Ⅰ102、销孔Ⅰ-Ⅱ103、螺杆孔Ⅱ201、销孔Ⅱ-Ⅰ202、销孔Ⅱ-Ⅱ、螺杆孔Ⅲ301、销孔Ⅲ-Ⅰ302和销孔Ⅲ-Ⅱ303、螺杆孔Ⅳ401、销孔Ⅳ-Ⅰ402和销孔Ⅳ-Ⅱ403均为圆孔,且他们中心到圆o的圆心的距离相等,即这些孔分布在同一个圆周上。所述螺杆孔Ⅰ101、螺杆孔Ⅱ201、螺杆孔Ⅲ301和螺杆孔Ⅳ401关于圆o的圆心中心对称。
本实施例中,所述中心通孔5的孔壁上具有均匀分布的梳齿501。另外,所述尖角部Ⅰ11上具有凹槽Ⅰ104,所述尖角部Ⅱ22上具有凹槽Ⅱ204。所述尖角部Ⅲ33上具有凹槽Ⅲ304。所述尖角部Ⅳ44上具有凹槽Ⅳ404。所述凹槽Ⅰ104、凹槽Ⅱ204、凹槽Ⅲ304和凹槽Ⅳ404的槽壁位于圆弧段Ⅰ1、圆弧段Ⅱ2、圆弧段Ⅲ3和圆弧段Ⅳ4所在的圆周之外。
本实施例中,将这些定子冲片叠在一起形成定子铁心,其中任意两片上下相邻的定子冲片互为镜像。即在装配过程中,将一片定子冲片平放后,将另外一片定子冲片叠放在它的上表面,叠放在上面的一片定子冲片相当于将下面的那片定子冲片水平翻转。以此类推,直到将若干定子如图3那样叠在一起。由于定子冲片的结构,每一片定子冲片的螺杆孔(螺杆孔Ⅰ101、螺杆孔Ⅱ201、螺杆孔Ⅲ301和螺杆孔Ⅳ401)重叠成了定子铁心的四个螺杆孔。定子冲片上的销孔(包括销孔Ⅰ-Ⅰ102、销孔Ⅰ-Ⅱ103、销孔Ⅱ-Ⅰ202、销孔Ⅱ-Ⅱ、销孔Ⅲ-Ⅰ302、销孔Ⅲ-Ⅱ303、销孔Ⅳ-Ⅰ402和销孔Ⅳ-Ⅱ403)重叠成了定子铁心上的四个销孔。
由于定子冲片组成的铁心具有上述形状,可以采用定位销来配合固定的铁心两端的电机端盖:
即铁心两端设置有两个电机端盖6、至少四个定位销7,以及若干片如实施例1所述的电机定子冲片。两个所述电机端盖6分别位于定子铁心的两端。电机端盖6的四个角上,各有一个螺杆孔601、各有一个销孔602。
将一个定位销7从一个端盖上的一个销孔602中插入后,穿入定子铁心上的销孔中。装配时,使定位销冲压入电机端盖及定子冲片上的销孔(定位孔),从而把电机端盖与定子冲片压装件紧固在一起。类似地,装配好其余几个定位销7。
用于固定端盖6与定子铁心的一根螺杆从一个电机端盖6上的一个螺杆孔601穿过后,先穿过定子铁心的螺杆孔,再穿过另一个电机端盖6的螺杆孔601,最后旋入螺母。类似地,装配好另外三根螺杆,使得定子铁心与其两侧的固定端盖6连接在一起。
更详细的安装步骤如下:
1)准备两个电机端盖6、四~八根定位销7,以及若干片如实施例1所述的电机定子冲片。
2)将这些定子冲片叠在一起形成定子铁心,其中任意两片上下相邻的定子冲片互为镜像。定子冲片上的螺杆孔重叠成了定子铁心的螺杆孔。定子冲片上的销孔重叠成了定子铁心的定位孔。
3)两个所述电机端盖6分别置于定子铁心的两端。所述电机端盖6的四个角上,各有一个螺杆孔601、各有一个销孔602。
4)将一个定位销7从任意一个销孔602中插入后,穿入定子铁心的销孔中。定位销7与定子冲片上的定位孔挤压产生变形,紧固电机端盖与定子冲片。
5)采用类似于步骤4)的方法,从每一个销孔602中塞入定位销7。
6)将一根螺杆从一个电机端盖6的螺杆孔601穿过后,先穿过定子铁心的螺杆孔,再穿过另一个电机端盖6的螺杆孔601,最后旋入螺母。
7)采用类似于步骤6)的方法,从每一个电机端盖6的螺杆孔601中插入螺杆,并装配好。
本实施例无需螺丝紧固件等,减轻了电机重量,降低了生产成本;在机械加工满足要求的情况下,定子与端盖的相对位移可以控制在两丝内,确保了电机装配后的同轴度精确度,电机电磁气隙均匀,噪音小;同时,而且该端盖安装方法简单易用。
Claims (3)
1.一种电机定子冲片,其特征在于:定子冲片的中央具有中心通孔(5);定子冲片的外轮廓包括四段同心的圆弧段;这四段同心的圆弧分别为圆弧段Ⅰ(1)、圆弧段Ⅱ(2)、圆弧段Ⅲ(3)和圆弧段Ⅳ(4);所述圆弧段Ⅰ(1)和圆弧段Ⅱ(2)之间是尖角部Ⅰ(11);所述圆弧段Ⅱ(2)和圆弧段Ⅲ(3)之间是尖角部Ⅱ(22);所述圆弧段Ⅲ(3)和圆弧段Ⅳ(4)之间是尖角部Ⅲ(33);所述圆弧段Ⅳ(4)和圆弧段Ⅰ(1)之间是尖角部Ⅳ(44);
以任意一段圆弧段的圆心为基点,所述尖角部Ⅰ(11)旋转90°后,与尖角部Ⅱ(22)或尖角部Ⅳ(44)重合;以任意一段圆弧段的圆心为基点,所述尖角部Ⅰ(11)旋转180°后,与尖角部Ⅲ(33)重合;
所述尖角部Ⅰ(11)上具有螺杆孔Ⅰ(101)、销孔Ⅰ-Ⅰ(102)和销孔Ⅰ-Ⅱ(103);所述销孔Ⅰ-Ⅰ(102)和销孔Ⅰ-Ⅱ(103)大小相同,且关于螺杆孔Ⅰ(101)的中心对称;
尖角部Ⅱ(22)上具有螺杆孔Ⅱ(201)、销孔Ⅱ-Ⅰ(202)和销孔Ⅱ-Ⅱ(203);所述销孔Ⅱ-Ⅰ(202)和销孔Ⅱ-Ⅱ(203)大小相同,且关于螺杆孔Ⅱ(201)的中心对称;
所述尖角部Ⅲ(33)上具有螺杆孔Ⅲ(301)、销孔Ⅲ-Ⅰ(302)和销孔Ⅲ-Ⅱ(303);所述销孔Ⅲ-Ⅰ(302)和销孔Ⅲ-Ⅱ(303)大小相同,且关于螺杆孔Ⅲ(301)的中心对称;
所述尖角部Ⅳ(44)上具有螺杆孔Ⅳ(401)、销孔Ⅳ-Ⅰ(402)和销孔Ⅳ-Ⅱ(403);所述销孔Ⅳ-Ⅰ(402)和销孔Ⅳ-Ⅱ(403)大小相同,且关于螺杆孔Ⅳ(401)的中心对称。
2.根据权利要求1所述的一种电机定子冲片,其特征在于:所述中心通孔(5)的孔壁上具有均匀分布的梳齿(501)。
3.根据权利要求1所述的一种电机定子冲片,其特征在于:所述尖角部Ⅰ(11)上具有凹槽Ⅰ(104),所述尖角部Ⅱ(22)上具有凹槽Ⅱ(204);所述尖角部Ⅲ(33)上具有凹槽Ⅲ(304);所述尖角部Ⅳ(44)上具有凹槽Ⅳ(404);所述凹槽Ⅰ(104)、凹槽Ⅱ(204)、凹槽Ⅲ(304)和凹槽Ⅳ(404)的槽壁位于圆弧段Ⅰ(1)、圆弧段Ⅱ(2)、圆弧段Ⅲ(3)和圆弧段Ⅳ(4)所在的圆周之外。
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