CN105680588B - 非晶合金定子铁芯与电机机座或冷却水套的固定方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电机制造技术领域，特别涉及非晶合金定子铁芯与电机机座或冷却水套的固定方法，所述的非晶合金定子铁芯与电机机座或冷却水套在圆周方向上通过多个不导电不导磁的圆柱销钉固定；电机机座或冷却水套内有限位台阶，轴向方向上，非晶合金定子铁芯一端由限位台阶固定，另一端由多个前端光滑的径向沉头螺钉挡在非晶合金定子铁芯端部进行限位固定。本发明提供的方法，在定子铁芯的轴向和径向方向上与机座或冷却水套均多点接触，避免装配工艺和方法施加给非晶合金定子铁芯局部过大的压力和压强，使因装配引起的机械应力对非晶合金定子铁芯导磁性能的影响降低到最小。

Description

非晶合金定子铁芯与电机机座或冷却水套的固定方法

技术领域

本发明属于电机制造技术领域，特别涉及非晶合金定子铁芯与电机机座或冷却水套的固定方法。

背景技术

非晶合金材料具有磁导率高、交流铁芯损耗低的优点，在高速电机或多极对数的高频电机领域的应用得到越来越多的关注。但是非晶合金材料对于机械应力比较敏感，加工或装配时过大的机械应力会大大降低非晶合金材料的导磁性能。

传统硅钢片电机的定子铁芯通常是在定子冲片的外圆冲压出两个到多个缺口，在轴向上对多层定子冲片施加一定压力进行叠压的情况下通过在外圆缺口电焊的办法将多层叠片固定成完整的定子铁芯。

还有定子铁芯成型方法是在硅钢片冲片的外圆上均匀分布冲压出多个燕尾槽，多层定子冲片叠压成为定子铁芯，将弹性窄钢板轴向穿入燕尾槽内，在定子铁芯端部将弹性窄钢板折弯成为压紧扣片，从而将多层定子冲片压紧为一个完整的定子铁芯。

又或者对于定子外径稍大一些的电机，在定子冲片外圆上均匀分布冲压出6到8个长方形槽，多层定子冲片叠压成为定子铁芯，定子铁芯两端靠近外圆处放置钢制圆环形压环，在定子铁芯的轴向长方形槽中放入窄钢板，在两端的圆环形压环外将窄钢板折弯并和压环搭接，在对圆环形压环和定子铁芯施加一定轴向压力的情况下，通过电焊将窄钢板和端部圆环形压环焊接起来，从而使定子铁芯既成为一个整体，又满足一定的叠压系数要求。

这三种方式压紧定子冲片都存在一定的缺陷，无论是电焊焊接线、还是定子压紧扣片，或者是轴向长方形槽中的窄钢板对定子铁芯外圆的漏磁场来说都相当于鼠笼导条，会产生和定子绕组同样频率的电动势，并直接和定子冲片或定子两端的钢制圆环形压环短接，在定子冲片之间形成额外的电流，增大了定子铁芯的涡流损耗。为了避免定子扣片与定子铁芯的接触，增加额外的涡流损耗，有采用对钢制压紧扣片套绝缘套的方式使扣片与定子铁芯不直接接触。

传统硅钢片定子铁芯与电机机座和冷却水套的装配方法是在机座或冷却水套上径向安装一个或多个螺钉顶丝直接对定子铁芯外圆施加径向力，以防止定子铁芯轴向和径向串动。

以上硅钢片定子铁芯与电机机座或冷却水套的固定方法显然不适合非晶合金定子铁芯的固定，机座或冷却水套上的螺钉顶丝直接施加局部的径向力在非晶合金定子铁芯外圆上，使定子铁芯的局部压强显著增大，机械应力集中，可能将非晶合金定子铁芯局部压碎，也可能使整个定子铁芯产生微小变形，机械应力使非晶合金定子铁芯的导磁性能显著下降。

发明专利CN201010211940.7以常规非晶合金粉末为原料，将非晶合金粉末与粘结剂充分混合，再将混合粘结剂后的非晶合金粉末置于模具中加压成型为非晶合金定子铁芯。该非晶合金定子铁芯外圆光滑，发明专利CN201010211940.7没有提供与电机机座或冷却水套固定的方法。

发明专利CN2008100007282.2公布了一种非晶合金带材非晶合金定子铁芯的制备方法，非晶合金带材经过切割、叠压形成具有预定厚度的非晶合金片层叠棒，并对层叠棒进行退火、粘结剂浸渍、固化，最后对层叠棒以预定形状和尺寸进行切割，形成所需形状和尺寸的定子铁芯。该专利制备的定子铁芯外圆光滑，并没有提供定子铁芯与电机机座或冷却水套之间的固定方法。

实际应用中有研究人员通过过盈配合将非晶合金定子铁芯直接压入电机机座或冷却水套，这样机座或冷却水套会对非晶合金定子铁芯施加机械应力，引起铁芯磁性能下降，增加铁损并引起额外的震动噪声。

发明内容

本发明为了克服现有技术存在的不足，提供一种非晶合金定子铁芯与电机机座或冷却水套固定的方法，目的是在定子铁芯的轴向和径向方向上与电机机座或冷却水套均多点接触，并且不采用过盈配合硬压入的方法，避免装配工艺和方法施加给非晶合金定子铁芯局部过大的压力和压强，从而使因装配引起的机械应力对非晶合金定子铁芯导磁性能的影响降低到最小，充分发挥非晶合金定子铁芯磁导率高、损耗低的优势。

非晶合金定子铁芯与电机机座或冷却水套的固定方法，非晶合金定子铁芯与电机机座或冷却水套在圆周方向上通过多个圆柱销钉固定；电机机座或冷却水套内有限位台阶，轴向方向上，非晶合金定子铁芯一端由电机机座或冷却水套的限位台阶固定，另一端由多个前端光滑的径向沉头螺钉挡在非晶合金定子铁芯端部进行限位固定。

所述的非晶合金定子铁芯的外圆上均匀分布半圆形定位槽，所述的半圆形定位槽从定子槽底的位置开始，沿非晶合金定子铁芯轴向切割或模压出三个或多个半径相同的半圆形定位槽，半圆形定位槽的轴线与非晶合金定子铁芯内圆的轴线平行，半圆形定位槽的槽口沿定子铁芯半径方向朝外。

所述的电机机座或冷却水套在内壁上也有定位槽，所述的电机机座或冷却水套定位槽与非晶合金定子铁芯的半圆型定位槽的半径相同、位置相对，所述的电机机座或冷却水套定位槽和非晶合金定子铁芯的半圆形定位槽组成一个完整圆形的定位槽，所述的定位槽用于安装圆柱销钉。

所述的圆柱销钉，由稀释的环氧树脂胶粘接在定位槽内并固化，圆柱销钉半径小于定位槽的半径。

所述的圆柱销钉由不导电、不导磁的材料制成。具体的，圆柱销钉由环氧玻璃纤维、或聚四氟乙烯或改性尼龙PA66等材料制成。

所述的圆柱销钉的长度等于或大于所述的非晶合金定子铁芯长度，在非晶合金定子铁芯由限位台阶固定的一端，圆柱销钉顶端与非晶合金定子铁芯该端面平齐；在非晶合金定子铁芯的另一端，圆柱销钉另一端与非晶合金定子铁芯的该端面平齐，或者圆柱销钉长度达到或超过绕组端部。

具体的，机座或冷却水套，在内圆、安装定子铁芯的左端位置加工时保留一个比非晶合金定子铁芯外圆直径小6至12毫米的限位台阶，用来在左端限位固定非晶合金定子铁芯。机座或冷却水套的限位台阶需要清根，以保证非晶合金定子铁芯的左端面和限位台阶充分接触，避免局部接触非晶合金定子铁芯使机械应力集中。

电机机座或冷却水套在内圆圆周上均匀分布地、沿轴向加工出定位槽，定位槽个数与非晶合金定子铁芯外圆上半圆型定位槽相等，定位槽半径和定子铁芯上半圆型定位槽半径相同，机座或冷却水套内壁上定位槽的轴线均与机座或冷却水套内圆轴线平行。

在电机机座或冷却水套右端与非晶合金定子铁芯右端对齐稍靠右的位置，圆周方向上与所述机座或冷却水套内壁的半圆型定位槽相差一定角度，均匀分布地径向加工三个或多个M5至M12的沉头螺钉通孔，用来在轴向上对定子铁芯进行定位。

用于轴向定位非晶合金定子铁芯的沉头螺钉，轴向上沉头和螺纹的长度比所述机座或冷却水套内壁厚度稍短一些，螺纹前端留有长度为4mm到8mm的光滑圆柱，圆柱直径比沉头螺钉的螺纹部分直径稍小，用来对非晶合金定子铁芯右端面进行阻挡、限位。

圆柱销钉与机座或冷却水套内圆上的定位槽对齐情况下，将非晶合金定子铁芯从右端装入机座或冷却水套，直到非晶合金定子铁芯的左端面和机座或冷却水套左端的定位台阶紧密接触为止。然后用带防水密封垫的沉头螺钉拧入电机机座或冷却水套右端的限位螺钉孔，直到沉头螺钉的螺纹部分与机座或冷却水套的内壁对齐为止。

本发明提供的非晶合金定子铁芯与电机机座或冷却水套的固定方法，具有以下特点：

1.非晶合金定子铁芯与电机机座或冷却水套的安装不再是靠机座或冷却水套上的定位螺钉顶丝或过盈配合固定，避免了螺钉顶丝对非晶合金定子铁芯局部的压力和压强过大，局部压碎非晶合金定子铁芯；也避免了因拧入螺钉顶丝或过盈配合压入电机机座或冷却水套引起的机械应力对非晶合金定子导磁性能产生的不利影响。

2.非晶合金定子铁芯圆周方向上由三个或多个环氧玻璃纤维、或聚四氟乙烯或改性尼龙PA66等不导电、不导磁材料制成的圆柱销钉固定，使得非晶合金定子铁芯与机座或冷却水套是多点接触，既在圆周方向上传递了扭矩，使定子铁芯不会在圆周方向上串动，又避免了传统固定方法的局部受力对定子铁芯导磁性能的影响。

3.非晶合金定子铁芯左端靠机座或冷却水套内壁的限位台阶固定，右端靠多个前端光滑的径向沉头螺钉限位固定，径向沉头螺钉并不直接顶在定子铁芯外圆上，而是挡在定子铁芯端部进行限位，从而保证非晶合金定子铁芯不会在轴向上串动。

4.非晶合金定子铁芯与机座或冷却水套在圆周方向上用环氧玻璃纤维、或聚四氟乙烯或改性尼龙PA66等不导电、不导磁的圆柱销钉固定，避免了金属固定销钉在定子外圆上成为鼠笼导条从而引起附加的涡流损耗，进一步降低因装配引起的定子铁芯涡流损耗。

附图说明

图1是实施例1的非晶合金定子铁芯的截面图；

图2是实施例1的非晶合金电机冷却水套的剖面图；

图3是实施例1的非晶合金定子与电机冷却水套装配的示意图；

图4是实施例1的非晶合金定子铁芯与电机冷却水套装配的截面图；

图5是实施例2的非晶合金粉末模压成型的定子铁芯截面图；

图6是实施例2的非晶合金电机机座的剖面图；

图7是实施例2的模压成型非晶合金定子与电机机座装配的示意图；

图8是实施例2的模压成型非晶合金定子铁芯与电机机座装配的截面图。

具体实施方式

下面结合附图和优选实施例对本发明说明如下：

实施例1

将非晶合金带材Fe83.5B15Cu1.5经过剪切成长250mm、宽140mm的薄片，同时剪切一定数量、长宽尺寸与非晶合金薄片一样的、0.2mm厚的硅钢片；然后对非晶合金薄片和硅钢片双面涂耐温500摄氏度的硅酸盐高温胶水，高温胶水的涂抹厚度小于1微米，通过加入浓度大于98％以上的无水乙醇调节高温胶水浓度控制涂抹厚度，其中有两片硅钢片只用单面涂胶。接着将多片非晶合金薄片叠成轴向75mm厚的非晶合金立方块。在叠压过程中，轴向两端各放四片双面涂胶的0.2mm厚硅钢片，在两端最外端放再各放一片单面涂胶的硅钢片，涂胶面朝向定子铁芯内部。定子铁芯中间位置放置五片双面涂胶的0.2mm厚硅钢片。然后用两块厚度为20mm的铝合金板将定子铁芯轴向压紧，在轴向施加一定的压力，随即将非晶合金立方块带铝合金压板在烘箱中加热到180摄氏度，保温15分钟进行固化，然后随炉冷却。固化完成后对非晶合金立方块进行线切割，首先线切割出两个长、宽、高分别为125mm、140mm和75mm的非晶合金立方块。

然后切割出两个定子铁芯1，定子铁芯1的内径为60.2mm，外径为105mm；接着切割定子齿槽，定子铁芯为24个齿槽均匀分布；然后切割定子外圆，同时在定子外圆上正对定子槽底的位置沿定子铁芯圆周方向均匀分布切割出三个半径均为1.6mm的半圆形定位槽2，半圆形定位槽2的轴线均与定子铁芯1的内圆轴线平行，槽口沿定子半径方向朝外。线切割加工完成的非晶合金定子铁芯如附图1所示。

然后对线切割好后的定子铁芯1进行热处理去除机械应力。把非晶合金定子铁芯加温到390摄氏度，并保温15分钟，然后随炉冷却。接着对热处理过的非晶合金定子铁芯喷涂清漆以防锈。

所述的非晶合金定子铁芯在嵌线、浸漆、烘干成为完整的定子后，用很稀的环氧树脂胶将三个直径为3mm的环氧玻璃纤维圆柱销钉7粘结在定子铁芯外圆的半圆形定位槽2中，并固化。

所述的环氧玻璃纤维圆柱销钉8的长度为75mm，并与定子铁芯1左右端两端对齐。

冷却水套3右端部分的内圆直径和非晶合金定子铁芯1的外圆直径相同，为105mm，冷却水套3外径为115mm。在加工冷却水套3内圆时，内圆的左端位置保留一个比定子铁芯1外圆直径小6毫米的限位台阶4，该限位台阶4需要清根，以保证定子铁芯1的左端面和限位台阶4充分接触，避免局部接触产生机械应力。

冷却水套3的内圆上沿轴向加工出三个半径为1.6mm半圆形的冷却水套内定位槽6，冷却水套内定位槽6的轴线均与冷却水套3内圆轴线平行。

在所述电机冷却水套3的右端与定子铁芯1右端对齐稍靠右的位置，即从冷却水套3左端的限位台阶4向右77mm、且圆周方向与冷却水套内定位槽6轴线逆时针相差22.5度的地方开始，均匀分布地径向加工三个M5沉头螺钉通孔5。加工完成的冷却水套3如附图2所示。

加工三个M5沉头螺钉8，M5沉头螺钉8轴向上沉头和螺纹的长度为4.5mm，螺纹前端留有长度为5mm的圆柱，圆柱直径为4mm，用来在右端对所述定子铁芯1进行固定、限位。

完成嵌线的定子铁芯1，其外圆上的三个环氧玻璃纤维圆柱销钉7与冷却水套内定位槽6分别对齐情况下，将定子铁芯1从右端装入冷却水套3，直到定子铁芯1的左端和冷却水套3的限位台阶4紧密接触为止。然后用带防水密封垫的三个M5沉头螺钉8拧入冷却水套3的M5沉头螺钉通孔5内，直到M5沉头螺钉8的螺纹部分刚好和冷却水套3的内壁对齐，M5沉头螺钉8前端的光滑圆柱挡在定子铁芯1右端面为止。

定子铁芯1和冷却水套3装配图如附图3和附图4所示。

然后采用传统方法将冷却水套装入电机外机座中，并将冷却水套和机壳进行固定，实现非晶合金定子和电机机壳的安装。

实施例2

将双酚S型环氧树脂、稀释剂苯甲醇进行充分混合稀释，环氧树脂和苯甲醇的体积比为1:2，然后加入固化剂二乙烯三胺一丙烯腈共聚物，稀释后的环氧树脂与固化剂的比例为15:1。然后将非晶合金Fe₈₅B₁₁Si_4.0粉末与稀释之后的环氧树脂进行充分混合，非晶合金粉末与加固化剂之后的稀释环氧树脂的比例为100:30。然后把充分混合后非晶合金粉末及环氧树脂的混合物放入定子铁芯模具中加压80～100MPa，并加温到80摄氏度进行固化12小时。模压非晶硅合金定子铁芯9的轴向长度为180mm，内径为160.0mm，外径为260mm，均匀分布24个齿槽。

模压非晶硅合金定子铁芯时，在定子铁芯9的外圆上正对定子槽底的位置沿定子铁芯圆周方向均匀分布地模压出三个半径均为2.6mm的定子铁芯半圆形定位槽10，三个模压定子铁芯半圆形定位槽10的轴线均与模压非晶硅合金定子铁芯9内圆的轴线平行，槽口沿定子半径方向朝外。模压非晶硅合金定子铁芯9如附图5所示。

接着对模压、固化完成的模压非晶硅合金定子铁芯9喷涂清漆以防止生锈。

模压非晶硅合金定子铁芯9进行嵌线、浸漆、烘干后，用稀释的环氧树脂胶将三个直径为5mm的聚四氟乙烯圆柱销钉16粘结在模压定子铁芯半圆形定位槽10中，并固化。

聚四氟乙烯圆柱销钉16的长度为258mm，并与模压非晶硅合金定子铁芯9左端对齐。

机座11右端部分的内圆直径和模压非晶硅合金定子铁芯9的外圆直径相同，为260mm，机座11外径为284mm。加工机座11内圆时，在内圆的左端位置保留一个比模压非晶硅合金定子铁芯9外圆直径小8毫米的台阶12，该台阶12需要清根，以保证模压非晶硅合金定子铁芯9的左端面和台阶12充分接触，避免局部接触产生机械应力。

在所述的机座11的内圆上沿轴向加工出三个半径为2.6mm机座定位槽14，机座定位槽14的轴线均与机座11内圆轴线平行。

在所述机座11的右端与模压非晶硅合金定子铁芯9右端对齐稍靠右的位置，即从机座11左端台阶12向右183mm、且圆周方向与机座定位槽14轴线逆时针相差22.5度的地方开始，均匀分布地径向加工三个M8沉头螺钉通孔13。加工完成的机座11如附图6所示。

加工三个M8沉头螺钉15，M8沉头螺钉15轴向上沉头和螺纹的长度为11.5mm，螺纹前端留有长度为6mm的圆柱，圆柱直径为6mm，用来在右端对模压非晶硅合金定子铁芯9进行固定、限位。

模压非晶硅合金定子铁芯9完成嵌线后，其外圆上的三个聚四氟乙烯圆柱销钉16与机座定位槽14分别对齐情况下，将模压非晶硅合金定子铁芯9从右端装入机座11，直到模压非晶硅合金定子铁芯9的左端和机座11的台阶12紧密接触为止。然后用带防水密封垫的M8沉头螺钉15拧入M8的沉头螺钉通孔13中，直到M8沉头螺钉15的螺纹部分和机座11的内壁对齐为止。

模压非晶硅合金定子铁芯9和机座11装配图如附图7和附图8所示。

至此，模压非晶硅合金定子铁芯9和机座11装配完成。

以上所述仅为本发明的最佳实施例，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明专利范围所做的同等变化与修饰，皆落入本发明内容的涵盖范围。

Claims (3)

1.非晶合金定子铁芯与电机机座或冷却水套的固定方法，其特征在于，所述的非晶合金定子铁芯与电机机座或冷却水套在圆周方向上通过多个圆柱销钉固定；电机机座或冷却水套内有限位台阶，轴向方向上，非晶合金定子铁芯一端由电机机座或冷却水套的限位台阶固定，另一端由多个前端光滑的径向沉头螺钉挡在非晶合金定子铁芯端部进行限位固定；

所述的非晶合金定子铁芯的外圆上均匀分布半圆形定位槽，所述的半圆形定位槽从定子槽底的位置开始，沿非晶合金定子铁芯轴向切割出三个或多个半径相同的半圆形定位槽，半圆形定位槽的轴线与非晶合金定子铁芯内圆的轴线平行，半圆形定位槽的槽口沿定子铁芯半径方向朝外；

所述的电机机座或冷却水套在内壁上也有副半圆定位槽，所述的副半圆定位槽与非晶合金定子铁芯的半圆型定位槽的半径相同、位置相对，所述的副半圆定位槽和非晶合金定子铁芯的半圆形定位槽组成一个完整圆形的定位槽，所述的定位槽用于安装圆柱销钉；

所述的圆柱销钉，由稀释的环氧树脂胶粘接在定位槽内并固化，圆柱销钉半径小于定位槽的半径；

所述的圆柱销钉由不导电、不导磁的材料制成。

2.根据权利要求1所述的非晶合金定子铁芯与电机机座或冷却水套的固定方法，其特征在于：所述的圆柱销钉由环氧玻璃纤维、聚四氟乙烯或改性尼龙PA66不导电不导磁材料制成。

3.根据权利要求1所述的非晶合金定子铁芯与电机机座或冷却水套的固定方法，其特征在于：所述的圆柱销钉的长度等于或大于所述的非晶合金定子铁芯长度，在非晶合金定子铁芯由限位台阶固定的一端，圆柱销钉顶端与非晶合金定子铁芯该端面平齐；在非晶合金定子铁芯的另一端，圆柱销钉另一端与非晶合金定子铁芯的该端面平齐，或者圆柱销钉长度达到绕组端部。