CN109702403B - 一种定子铁心叠压焊接模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种定子铁心叠压焊接模具，定子铁心包括定子上拉圈、定子下拉圈、定子冲片和多个定子拉板，定子冲片设于定子上拉圈和定子下拉圈之间，多个定子拉板均布于定子冲片的外周，焊接模具包括上压板、下压板、内胎和外胎，内胎和外胎设于上压板与下压板之间，外胎包括多个扇形块，扇形块的数量与定子拉板的数量相等，扇形块的内表面和外表面均为圆弧形，多个扇形块沿内胎外周均匀布置，且多个扇形块的外周设有限位件，内胎外表面为内胎锥形面，扇形块的内表面为与内胎锥形面配合的外胎锥形面，扇形块的外表面与定子冲片的内表面相配合。本发明仅对定子拉板焊接变形位置施加反变形，从而有效抵消焊接变形，可保证定子铁心内圆圆度。

Description

一种定子铁心叠压焊接模具

技术领域

本发明涉及电机设备中的定子铁心焊接工艺，尤其涉及一种定子铁心叠压焊接模具。

背景技术

电机定子铁心叠压(焊接)模具是一种用于电机定子冲片叠压的模具，冲片叠压完之后需要进行焊接使定子成为一个整体。对于有机壳定子，叠片定子只需要在外圆对称焊接若干扣片，焊接变形影响小。对于无机壳定子，需要在外圆焊接若干拉板(通常为4个)，将两端的拉圈、定子冲片和拉板焊接为一个整体，形成定子铁心，但焊接变形影响较大。无机壳定子铁心叠压后，在外圆上大致均布地焊接4个拉板，从而使定子形成一个整体。永磁电机气隙较小，要求焊接变形后内圆圆度在0.15mm以内。整体式模芯的非胀型模具无法达到圆度要求，且退模过程容易拉伤模具；传统的胀胎模具为全圆柱面接触的形式，对定子不发生焊接变形的部位也施加了反变形，在抵消焊接变形的同时对其他部位造成了变形，过度的反变形也会使圆度达不到要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种实现仅对定子拉板焊接变形位置施加反变形，从而有效抵消焊接变形，可保证定子铁心内圆圆度的定子铁心叠压焊接模具。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种定子铁心叠压焊接模具，所述定子铁心包括定子上拉圈、定子下拉圈、定子冲片和多个定子拉板，所述定子冲片设于定子上拉圈和定子下拉圈之间，多个定子拉板均布于定子冲片的外周，所述焊接模具包括上压板、下压板、内胎和外胎，所述内胎和外胎设于上压板与下压板之间，所述外胎包括多个扇形块，所述扇形块的数量与定子拉板的数量相等，所述扇形块的内表面和外表面均为圆弧形，所述多个扇形块沿内胎外周均匀布置，且多个扇形块的外周设有限位件，所述内胎外表面为内胎锥形面，所述扇形块的内表面为与所述内胎锥形面配合的外胎锥形面，所述扇形块的外表面与定子冲片的内表面相配合。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述内胎与外胎的锥角为2θ，θ＝arctanμ，μ为内胎与外胎之间的摩擦系数。

所述内胎与下压板之间设有弹性垫。

所述下压板设有第一凹槽，所述扇形块和内胎的下端均位于所述第一凹槽内，所述弹性垫设于内胎与第一凹槽的底面之间。

所述第一凹槽的内壁形成所述限位件。

所述内胎为空心状，所述第一凹槽为环形槽，且环形槽的中部具有柱状凸起部，所述内胎套于所述柱状凸起部上，所述限位件为环形槽的外侧内壁。

所述下压板设有锁紧轴，所述锁紧轴依次穿过内胎和上压板，并于伸出上压板的部分螺纹连接一锁紧螺母。

所述上压板具有第二凹槽，所述扇形块和内胎的上端均位于所述第二凹槽内。

所述内胎锥形面的半径从上至下逐渐减小。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明的定子铁心叠压焊接模具，通过多个扇形块，实现仅对定子拉板焊接变形位置施加反变形，从而有效抵消焊接变形，这种局部胀胎结构，胀紧前外胎与定子冲片内圆局部、间隙配合，有利于快速叠压和退模，并保证退模过程定子铁心和模具均不会拉伤；胀紧后，给定子铁心焊接位置施加反变形，抵消焊接变形，并且不会给非焊接位置施加反变形，大大减小无机壳定子铁心焊接后的圆度变形量，保证定子铁心内圆圆度。

(2)本发明的定子铁心叠压焊接模具，内外胎配合的锥角等于2倍内胎和外胎金属材料之间的摩擦角，在叠压过程中外胎的外径保持不变，保证叠压间隙；胀紧后，内胎、外胎和定子铁心间处于自锁状态，使施加的反变形量保持不变。

(3)本发明的定子铁心叠压焊接模具，弹性垫保证了叠压前外胎与定子冲片的配合间隙，并且不需要反复对模具进行调整，同时保证胀紧过程内胎的工作行程和退模时足够的支撑力。

附图说明

图1是本发明的主视结构示意图。

图2是本发明的内胎和外胎的配合关系示意图。

图3是本发明的内胎和外胎胀紧后受力示意图。

图中各标号表示：

1、定子铁心；11、定子上拉圈；12、定子下拉圈；13、定子冲片；14、定子拉板；2、上压板；21、第二凹槽；22、上凸起；3、下压板；31、第一凹槽；32、柱状凸起部；33、下凸起；4、内胎；5、外胎；51、扇形块；6、限位件；7、弹性垫；81、锁紧轴；82、锁紧螺母。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1至图3所示，本实施例的定子铁心叠压焊接模具，定子铁心1包括定子上拉圈11、定子下拉圈12、定子冲片13和多个定子拉板14，定子冲片13设于定子上拉圈11和定子下拉圈12之间，多个定子拉板14均布于定子冲片13的外周，焊接模具包括上压板2、下压板3、内胎4和外胎5，内胎4和外胎5设于上压板2与下压板3之间，外胎5包括多个扇形块51，扇形块51的数量与定子拉板14的数量相等，扇形块51的内表面和外表面均为圆弧形，多个扇形块51沿内胎4外周均匀布置，且多个扇形块51的外周设有限位件6，内胎4外表面为内胎锥形面，扇形块51的内表面为与内胎锥形面配合的外胎锥形面，扇形块51的外表面与定子冲片13的内表面相配合。

本实施例中，扇形块51与定子拉板14一一对应，如图2所示。将外胎5安装好后通过限位件6进行限位，内胎4插入，内胎4处于悬空，使内胎4的下端面与下压板3之间具有一定间隙，在未压紧上压板2和内胎4时，外胎5与定子冲片13内圆之间单边有适当的小间隙，叠片后，当向下压紧上压板2时，内胎4下降与外胎5发生挤压，使外胎5径向胀开，在定子拉板14给定子冲片13施加反变形。当上压板2与外胎5的上端面接触时，内胎4停止向下移动，此时，给定子冲片13施加的反变形量达到设计要求。

本发明的定子铁心叠压焊接模具，通过多个扇形块51，实现仅对定子拉板14焊接变形位置施加反变形，从而有效抵消焊接变形，这种局部胀胎结构，胀紧前外胎5与定子冲片13内圆局部、间隙配合，有利于快速叠压和退模，并保证退模过程定子铁心1和模具均不会拉伤；胀紧后，给定子铁心1焊接位置施加反变形，抵消焊接变形，并且不会给非焊接位置施加反变形，大大减小无机壳定子铁心1焊接后的圆度变形量，保证定子铁心1内圆圆度。

本实施例中，可根据实际定子拉板14的数量、位置和弧宽来设计扇形块51的数量、位置和弧宽，从而保证只给焊接收缩位置施加反变形。且本实施例中，内胎4内胎锥形面的半径从上至下逐渐减小。

本实施例中，内胎4与下压板3之间设有弹性垫7。弹性垫7可使用弹簧、可弹性变形的金属或复合材料替代。通过设置弹性垫7，在压紧前给予内胎4支撑，同时使得内胎4具有一定的下降空间，使得模具不需要调整才能保证叠压间隙，并且减小叠压和退模的作业难度和强度，提高了无机壳定子铁心制造的质量和效率。

本实施例中，内胎4与外胎5的锥角为2θ，θ＝arctanμ，μ为内胎4与外胎5之间的摩擦系数。如图2所示。胀紧时，将内胎4沿轴向方向推进，在锥角作用下外胎5沿径向方向胀开，给定子冲片13施加反向变形。变形后的定子冲片13和外胎5存在相互作用力N，则两者间的最大静摩擦力为μN。因为外胎5由内胎4支撑，所以内胎4和外胎5之间存在径向的作用力大小也等于N，分解后Nsinθ＝μNcosθ，并且由于定子冲片13和外胎5间摩擦力的存在摩擦力，所以，胀紧后外胎5不会受径向力N的影响轴向窜动。叠压冲片的过程中，外胎5受径向力时，Nsinθ＝μNcosθ依然成立，而且由于内胎4自身重力的作用，内胎4不会沿轴向向上窜动，同时弹性垫7的预紧力之大于内胎4的重力，所以内胎4不会沿轴向向下窜动。叠压过程中外胎5的外径保持不变，保证叠压间隙；胀紧后，内胎4、外胎5和定子铁心1间处于自锁状态，施加的反变形量保持不变。

上述的，2×arctanμ为内胎4与外胎5的锥角2θ的最大锥角值，也是实现自锁的临界值，当θ小于等于arctanμ时，满足实现自锁的条件(图3中内胎4为圆锥体，图3中只示意了一半，锥角为2θ；当θ大于arctanμ无法自锁)，使得在相同胀形量需求下，轴向工作行程缩到最短，使内胎4长度最短，上压板2和下压板3的厚度减小，减小模具制造难度和整体重量。

本实施例中，下压板3设有第一凹槽31，扇形块51和内胎4的下端均位于第一凹槽31内，弹性垫7设于内胎4与第一凹槽31的底面之间。第一凹槽31的内壁形成限位件6。

本实施例中，内胎4为空心状，第一凹槽31为环形槽，且环形槽的中部具有柱状凸起部32，内胎4套于柱状凸起部32上，限位件6为环形槽的外侧内壁。

除本实施例外，限位件6也可以是套在多个扇形块51外周的卡箍或其他卡件。

本实施例中，下压板3设有锁紧轴81，锁紧轴81依次穿过内胎4和上压板2，并于伸出上压板2的部分螺纹连接一锁紧螺母82。通过锁紧轴81和锁紧螺母82，实现上压板2与下压板3的连接，并内胎4和外胎5夹紧。

本实施例中，上压板2具有第二凹槽21，扇形块51和内胎4的上端均位于第二凹槽21内。第二凹槽21的侧壁形成上凸起22，下压板3的第一凹槽31的内壁既形成限位件6，也形成下凸起33，叠完后的定子冲片13压在上凸起22与下凸起33之间。

工作原理：

a.第一次叠压前，将弹性垫7安装到下压板3的柱状凸起部32上，然后将内胎4和外胎5依次装配到下压板3的第一凹槽31上。此时，弹性垫7厚度最大，该厚度使得内胎4和外胎5配合后，外胎5与定子冲片13内圆之间单边有适当的小间隙，便于叠压冲片。

b.将定子下拉圈12、定子冲片13和定子上拉圈11等定子铁心1配件依次叠入模具中。由于是胀胎模具，外胎5与定子冲片13内圆配合的间隙可以大一些，并且外胎5与定子冲片13内圆在圆周上是局部配合(如图2所示)，所以叠片过程中不会出现卡片，叠压强度低、效率高。

c.将上压板2盖在模具上方，安装锁紧螺母82并稍微带紧。用油压机(图中未示出)给上压板2施压，将内胎4下压，使外胎5径向胀开，在定子拉板14位置给定子冲片13施加反变形，当上压板2与外胎5的上端面接触时，内胎4停止向下移动，此时给定子冲片13施加的反变形量达到设计要求，将锁紧螺母82锁紧，转至焊接。

d.焊接后，用油压机给上压板2施压，把锁紧螺母82拆卸下来，拆卸上压板2，然后将模具连同定子铁心1一起吊起，放到退模架(图中未示出)上，退模架支撑柱顶住内胎4，最后在外胎5施加一个向下的力或冲击，内胎4和外胎5分离，内胎4径向往内缩小，模具和定子铁心1分开。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.一种定子铁心叠压焊接模具，所述定子铁心(1)包括定子上拉圈(11)、定子下拉圈(12)、定子冲片(13)和多个定子拉板(14)，所述定子冲片(13)设于定子上拉圈(11)和定子下拉圈(12)之间，多个定子拉板(14)均布于定子冲片(13)的外周，其特征在于：所述焊接模具包括上压板(2)、下压板(3)、内胎(4)和外胎(5)，所述内胎(4)和外胎(5)设于上压板(2)与下压板(3)之间，所述外胎(5)包括多个扇形块(51)，所述扇形块(51)的数量与定子拉板(14)的数量相等，所述扇形块(51)的内表面和外表面均为圆弧形，所述多个扇形块(51)沿内胎(4)外周均匀布置，且多个扇形块(51)的外周设有限位件(6)，所述内胎(4)外表面为内胎锥形面，所述扇形块(51)的内表面为与所述内胎锥形面配合的外胎锥形面，所述扇形块(51)的外表面与定子冲片(13)的内表面相配合，所述内胎(4)与外胎(5)的锥角为2θ，θ＝arctanμ，μ为内胎(4)与外胎(5)之间的摩擦系数，胀紧后，所述内胎(4)、外胎(5)和定子铁心(1)处于自锁状态，所述内胎(4)与下压板(3)之间设有弹性垫(7)，所述弹性垫(7)的预紧力大于内胎(4)的重力。

2.根据权利要求1所述的定子铁心叠压焊接模具，其特征在于：所述下压板(3)设有第一凹槽(31)，所述扇形块(51)和内胎(4)的下端均位于所述第一凹槽(31)内，所述弹性垫(7)设于内胎(4)与第一凹槽(31)的底面之间。

3.根据权利要求2所述的定子铁心叠压焊接模具，其特征在于：所述第一凹槽(31)的内壁形成所述限位件(6)。

4.根据权利要求2所述的定子铁心叠压焊接模具，其特征在于：所述内胎(4)为空心状，所述第一凹槽(31)为环形槽，且环形槽的中部具有柱状凸起部(32)，所述内胎(4)套于所述柱状凸起部(32)上，所述限位件(6)为环形槽的外侧内壁。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的定子铁心叠压焊接模具，其特征在于：所述下压板(3)设有锁紧轴(81)，所述锁紧轴(81)依次穿过内胎(4)和上压板(2)，并于伸出上压板(2)的部分螺纹连接一锁紧螺母(82)。

6.根据权利要求1至4任意一项所述的定子铁心叠压焊接模具，其特征在于：所述上压板(2)具有第二凹槽(21)，所述扇形块(51)和内胎(4)的上端均位于所述第二凹槽(21)内。

7.根据权利要求1至4任意一项所述的定子铁心叠压焊接模具，其特征在于：所述内胎锥形面的半径从上至下逐渐减小。

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