CN107231047A - 转子总成及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种转子总成及其制作方法，所述转子总成包括：转子轴、转子铁芯、转子绕组和换向器，所述转子铁芯与所述转子轴相连，且所述转子铁芯环绕所述转子轴，所述转子铁芯上具有多个铁芯槽；所述转子绕组缠绕于所述转子铁芯上，且所述转子绕组与所述转子铁芯之间设有绝缘结构；所述换向器包括换向片，所述换向片与所述转子绕组的接线端通过超声波焊接。根据本发明实施例的转子总成，在保证退去漆包线表层绝缘层的同时，保证漆包线材质具有一定的机械强度，减少在焊接过程中漆包线的断线风险。
Description
技术领域
本发明涉及能量转换设备技术领域，特别涉及一种转子总成以及该转子总成的制作方法。
背景技术
相关转子电枢绕组主要为铜漆线绕制，采用电阻焊接工艺，工艺成熟，漆包铝线绕组与换向片焊接导电性优良，但是铜资料价格高，且资源匮乏，加上电机行业竟争激烈，催生铝线转子电枢的开发。
在铝线转子电枢领域，主要存在铝线与换向片的焊接及防氧化问题，采用电阻焊接工艺，由于铝材料的机械强度差，在焊接时易出现铝线焊接时断线，且焊接电阻大，易氧化等问题，在应用技术上遇到瓶颈。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种转子总成，在保证退去漆包线表层绝缘层的同时，保证机械强度。
根据本发明实施例的转子总成，包括：转子轴、转子铁芯、转子绕组、换向器。所述转子铁芯与所述转子轴相连，且所述转子铁芯环绕所述转子轴，所述转子铁芯上具有多个铁芯槽，所述转子绕组缠绕于所述转子铁芯上，且所述转子绕组与所述转子铁芯之间设有绝缘结构，所述换向器包括换向片，所述换向片与所述转子绕组的接线端超声波焊接。
根据本发明实施例的转子总成，取代相关电阻焊接工艺，采用了超声波焊接工艺，产生热量小，在保证退去漆包线表层绝缘层的同时，保证铝漆包线材质一定的机械强度，减少在焊接过程中漆包线的断线风险。
另外，根据本发明上述实施例的转子总成还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述换向片邻近所述转子铁芯的一端设有挂钩，所述转子绕组的接线端伸入所述挂钩并由所述挂钩夹紧，所述接线端与所述挂钩超声波焊接，焊接后熔合强度高、导电性好，电阻系数极低或近乎零。
根据本发明的一个实施例，所述铁芯槽的沿所述转子轴的轴线方向上的中心与所述挂钩的中心对齐。
根据本发明的一个实施例，所述换向器还包括：模塑料，所述模塑料环绕所述转子轴，且所述模塑料与所述转子轴相对固定地连接，其中，所述换向片设在所述模塑料的外周面上，且所述换向片与所述模塑料相对固定。
根据本发明的一个实施例，所述换向片上具有端部尺寸大且根部尺寸小的定位凸块，所述模塑料包覆所述定位凸块。
根据本发明的一个实施例，所述换向片的外表面形成有条形或网状纹路。
根据本发明的一个实施例，所述铁芯槽内设有槽内绝缘，所述槽内绝缘隔开所述转子绕组和转子铁芯，且所述转子绕组的绕组端部设有端部绝缘。
根据本发明的一个实施例，所述换向片包括环绕所述转子轴且相互间隔布置的多个，且多个所述铁芯槽中的至少两个对应设置了所述换向片。
本发明还提供了一种转子总成的制作方法。
根据本发明实施例的转子总成的制作方法，其中，所述转子总成为根据前述的转子总成，所述方法包括：使用超声波焊接压头将换向器和转子绕组压紧，然后向所述超声波压头输送沿垂直、平行或倾斜于所述转子轴的方向的高频振动摩擦。
根据本发明的一个实施例，所述换向片邻近所述转子铁芯的一端设有开口背离所述转子铁芯的“V”形挂钩，所述压头抵压所述挂钩以封闭所述挂钩的开口并加紧所述接线端。
附图说明
图1是本发明实施例中转子电枢整体示意图。
图2是本发明实施例中换向器的结构示意图。
图3是本发明实施例中转子总成的换向片与转子绕组的接线端在焊接前的配合示意图。
图4是本发明实施例中转子总成的换向片与转子绕组的接线端在焊接后的配合示意图。
图5是本发明实施例中转子总成的铁芯与转子绕组装配后的截面的局部示意图。
图6是本发明实施例中铁芯槽与挂钩的对应关系示意图。
附图标记：
转子总成1，转子轴11，转子铁芯12，转子绕组13，换向器14，铁芯槽101，换向片141，挂钩1411，模塑料142，定位凸块143，槽内绝缘102，端部绝缘103，铁芯槽101的沿转子轴11的轴线方向上的中心104。
具体实施方式
本发明是在铝线转子电枢上的转子绕组13与换向器14焊接技术上的升级，通过更改生产工艺，实现铜铝不同材质的焊接。
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述本发明实施例的转子总成1。
如图1和图2所示，根据本发明实施例的转子总成1，包括：转子轴11、转子铁芯12、转子绕组13和换向器14。
具体而言，转子铁芯12与转子轴11相连，且转子铁芯12环绕转子轴11，转子铁芯12上具有多个铁芯槽101，铁芯槽101用于缠绕转子绕组13，转子铁芯12旋转时，将会带动转子轴11旋转。转子绕组13缠绕于所述转子铁芯12上，且转子绕组13与转子铁芯12之间设有绝缘结构。换向器14包括换向片141，换向片141与转子绕组13的接线端超声波焊接。
根据本发明实施例的转子总成1，换向片141与转子绕组13的接线端采用超声波焊接，超声波焊接产生热量小，在保证退去漆包线表层绝缘层的同时，保证漆包线材质具有一定的机械强度，减少在焊接过程中漆包线的断线风险。
其中，转子绕组13可以为漆包铝线绕组，换向片141优选地为铜制换向片141。铝材料相对比较常见，而且价格低廉，导电性良好，此外，铝线绕组重量相较于铜线也轻得多，本发明中将换向片141与铝漆包线由超声波焊接，可以减小铝漆包线与铜换向片141之间焊接后电阻。
本发明中，转子绕组13的接线端可以通过压片、挂钩1411等焊接到换向片141上，例如，另外设置一个压片，通过压片将接线端压在换向片141上并焊接。当然，也可以直接将接线端与换向片141焊接。下面描述本发明的一些实施例的焊接方式。
如图2-图4所示，在本发明的一些实施例中，换向片141邻近转子铁芯12的一端设有挂钩1411，转子绕组13的接线端伸入挂钩1411并由挂钩1411夹紧，接线端与挂钩1411的内表面超声波焊接。
具体包括，使用绕线机将转子绕组13(其中，转子绕组13可以由铝漆包线制成)绕到换向片141上挂钩1411的内侧，换向片141上的挂钩1411无歪斜，通过设置挂钩1411，可以使换向片141与接线端稳定地连接，提高转子绕组13的接线端与换向片141连接的稳定性。
另外，超声波焊接产生热量小，在保证退去漆包线表层绝缘层的同时，保证铝漆包线材质一定的机械强度，减少在焊接过程中漆包线的断线风险，焊接后熔合强度高、导电性好，电阻系数极低或近乎零，减少换向火花，提高了电机寿命。
进一步地，如图6所示，铁芯槽101的沿转子轴11的轴线方向上的中心104与挂钩1411的中心对齐，由此，其中心惯性主轴与旋转轴线相重合而达到动平衡。
结合图1和图2，换向器14包括：模塑料142和换向片141。模塑料142环绕转子轴11，且模塑料142与转子轴11相对固定地连接，其中，换向片141设在模塑料142的外周面上，且换向片141与模塑料142相对固定。通过模塑料142，可以实现换向片141与转子轴11之间的绝缘，而且还可以方便换向器14与转子轴11之间的稳定连接。
另外，通过模塑料142可以将换向器14稳定地安装在转子轴11上，提高换向器14与转子轴11连接的稳定性。
优选地，结合图2至图4，换向片141上具有端部尺寸大且根部尺寸小的定位凸块143，模塑料142包覆所述定位凸块143，增加连接的可靠性。
其中，模塑料142与换向片141注塑为一体，从而可以通过模塑料142包覆换向片141上的定位凸块143，换句话说，将定位凸块143嵌入设置于模塑料142上，提高模塑料142与换向片141之间的连接稳定性。
具体而言，将绕好线的转子组件放入超声波焊接治具，启动超声波焊接机，焊接压头压在换向片141，通过高频振动实现焊接，超声波在焊接时，焊头振动方向与漆包线轴向平行或垂直，或沿漆包线轴向和径向同时振动，在焊接后的换向片141外表面会产生条形或网状纹路，换向片141表面形成的条形或网状纹路可以显示超声波焊接情况，而且这些纹路还可以提高换向片141的结构强度。
进一步地，结合图1和图5，铁芯槽101内设有槽内绝缘102，槽内绝缘102隔开转子绕组13和转子铁芯12，且转子绕组13的绕组端部设有端部绝缘103，保证转子绕组13与转子铁芯12之间的绝缘，避免因裸露或接触而产生的漏电、短路现象，保障了电机的安全性和可靠性。
如图1和图6，换向片141包括环绕所述转子轴11且相互间隔布置的多个，且多个铁芯槽101中的至少两个对应设置了换向片141。
进一步地，如图6，每个铁芯槽101均对应布置有一个换向片141。每个换向片141的挂钩1411均与铁芯槽101沿铁芯轴向的中间位置相对，其中，所述的“相对”是指沿铁芯轴线方向相对。
另外，本发明还提供了一种转子总成1的制作方法。
根据本发明实施例的一种转子总成1的制作方法，使用超声波焊接压头将换向器14和转子绕组13的接线端压紧，使得换向器14与转子绕组13的接线端可以稳定贴合，然后向超声波压头输送沿垂直、平行或倾斜于所述转子轴11的方向的高频振动摩擦，经过预定时间之后完成超声波焊接。
根据本发明实施例的转子总成1，换向片141与转子绕组13的接线端采用超声波焊接，超声波焊接产生热量小，在保证退去漆包线表层绝缘层的同时，保证铝漆包线材质一定的机械强度，减少在焊接过程中漆包线的断线风险。
其中，结合图3和图4，换向片141邻近转子铁芯12的一端设有开口背离转子铁芯12的“V”形挂钩1411，压头抵压挂钩1411以封闭挂钩1411的开口并加紧所述接线端。具体而言，换向片141成型为具有“V”形挂钩1411，然后将换向器14安装到转子轴11上，换向片141的“V”形挂钩1411的封闭端朝向铁芯，将转子绕组13的接线端设置在“V”形挂钩1411上，且转子绕组13的接线端的至少一部分位于“V”形挂钩1411的内侧，通过压头抵压挂钩1411，将“V”形挂钩1411的开口合拢，并实现“V”形挂钩1411夹紧转子绕组13的接线端，然后对“挂钩1411与转子绕组13的接线端的连接处进行超声波焊接。
设置“V”形挂钩1411，可以方便夹紧转子绕组13的接线端，提高转子绕组13的接线端与挂钩1411连接的稳定性。
结合图1至图6，本发明公开一种转子总成1，具体公开了一种新型的铝线转子电枢(即转子绕组13)换向器14焊接方法，其包括换向器14、转子铁芯12，通过转子轴11按一定尺寸将换向器14与转子铁芯12固定在一起，且换向器14上挂钩1411中心对齐转子铁芯12上的铁芯槽101中心，在铁芯槽101的内腔安装有槽内绝缘102，槽内绝缘102与转子铁芯12两端的端部绝缘103组合成转子绝缘系统，换向器14表面均布若干铜材质换向片141，换向片141的尾部存在挂钩1411，通过绕组设备在换向器14与转子铁芯12槽内绕制均布有漆包铝线，转子铁芯12槽内漆包线通过换向器14挂钩1411沟底位置连接形成回路。
将绕好漆包铝线的电枢组件放入超声波焊接工装，启动超声波焊接机，超声波焊接压头将换向片141和铝漆包线压紧，在沿漆包线轴向和径向产生高频振动摩擦，通过摩擦产生的接触和热量退去漆包线表层绝缘层，同时实现铝漆包线线芯与铜换向片141电联接，实现电导通。
超声波焊接产生热量小，在保证退去漆包线表层绝缘层的同时，保证铝漆包线材质一定的机械强度，减少在焊接过程中漆包线的断线风险，以及减小铝漆包线与铜换向片141的焊接电阻。
本发明提供的焊接工艺方法，取代现有电阻焊接工艺，可以实现铝线漆包线在转子电枢上的应用，降低电机成本。
使用本发明焊接技术后，铝漆包线与铜换向片141焊接电阻较铜线转子电枢焊接电阻小，能够减少换向火花，提高电机寿命。
本发明是在铝线转子电枢漆包线与换向器14焊接技术上的升级，通过更改生产工艺，实现铜铝不同材质的焊接。
另外，参照附图1至图6，在本发明的一个具体示例中，转子绕组13包含换向器14、转子铁芯12、转轴、漆包铝线绕组、以及由槽内绝缘102和端部绝缘103组成的绝缘系统。
如图2所示，转子电枢换向器14包含换向片141和模塑料142。
如图3所示，在将转子铁芯12与换向器14固定在转轴上时需要保证换向器14挂钩1411对齐转子铁芯12中心。
使用绕线机将转子绕组13(其中，转子绕组13可以由铝漆包线制成)绕到换向片上挂钩1411的内侧，换向片141上的挂钩1411无歪斜。
将绕好线的转子组件放入超声波焊接治具，启动超声波焊接机，焊接压头压在换向片141，通过高频振动实现焊接，超声波在焊接时，焊头振动方向与漆包线轴向平行或垂直，或沿漆包线轴向和径向同时振动，在焊接后的换向片141外表面会产生条形或网状纹路。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种转子总成，其特征在于，所述转子总成包括：
转子轴；
转子铁芯，所述转子铁芯与所述转子轴相连，且所述转子铁芯环绕所述转子轴，所述转子铁芯上具有多个铁芯槽；
转子绕组，所述转子绕组缠绕于所述转子铁芯上，且所述转子绕组与所述转子铁芯之间设有绝缘结构；
换向器，所述换向器包括换向片，所述换向片与所述转子绕组的接线端通过超声波焊接。
2.根据权利要求1所述的转子总成，其特征在于，所述换向片邻近所述转子铁芯的一端设有挂钩，所述转子绕组的接线端伸入所述挂钩并由所述挂钩夹紧，所述接线端与所述挂钩超声波焊接。
3.根据权利要求2所述的转子总成，其特征在于，所述铁芯槽的沿所述转子轴的轴线方向上的中心与所述挂钩的中心对齐。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的转子总成，其特征在于，所述换向器还包括：
模塑料，所述模塑料环绕所述转子轴，且所述模塑料与所述转子轴相对固定地连接，
其中，所述换向片设在所述模塑料的外周面上，且所述换向片与所述模塑料相对固定。
5.根据权利要求4所述的转子总成，其特征在于，所述换向片上具有端部尺寸大且根部尺寸小的定位凸块，所述模塑料包覆所述定位凸块。
6.根据权利要求1所述的转子总成，其特征在于，所述换向片的外表面形成有条形或网状纹路。
7.根据权利要求1所述的转子总成，其特征在于，所述铁芯槽内设有槽内绝缘，所述槽内绝缘隔开所述转子绕组和转子铁芯，且所述转子绕组的绕组端部设有端部绝缘。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的转子总成，其特征在于，所述换向片包括环绕所述转子轴且相互间隔布置的多个，且多个所述铁芯槽中的至少两个对应设置了所述换向片。
9.一种转子总成的制作方法，其特征在于，所述转子总成为根据权利要求1-8中任一项所述的转子总成，所述方法包括：
使用超声波焊接压头将换向器和转子绕组压紧，然后向所述超声波压头输送沿垂直、平行或倾斜于所述转子轴的方向的高频振动摩擦。
10.根据权利要求9所述的转子总成的制作方法，其特征在于，所述换向片邻近所述转子铁芯的一端设有开口背离所述转子铁芯的“V”形挂钩，所述压头抵压所述挂钩以封闭所述挂钩的开口并加紧所述接线端。
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