CN110350684B - 一种卷叠式小槽口定子铁芯及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种卷叠式小槽口定子铁芯，所述定子铁芯至少包括两根经过卷叠处理的定子料带，再通过焊接或铆接形成，所述定子料带的齿型包括L型或非对称T型；此外，本发明还公开了一种卷叠式小槽口定子铁芯的制造方法，对钢带进行冲裁，形成定子料带，将两个卷绕料带反向缠绕在一起或者将两条定子料带叠加再一起进行卷叠形成卷绕料带，最后进行焊接或铆接，形成定子铁芯；本发明使得槽口由于齿的最大实体而大大减小，从而减小了电机间隙，改善了电机定子和转子间的磁场分布和漏磁，降低了齿槽转矩，能够大大提高旋转电机的性能。

Description

一种卷叠式小槽口定子铁芯及其制造方法
技术领域
本发明涉及定子铁芯及制造工艺领域，尤其涉及一种卷叠式小槽口定子铁芯及其制造方法。
背景技术
铁芯是各类电机的重要部件，是电机成本的主要构成。对于电机铁芯加工，传统的加工工艺是对薄板块料冲片—叠装—焊(铆)成型。如不计边角的回收，该工艺原材料利用率不到20％，且加工效率较低。为提高材料利用率和加工效率，目前制造业采用的“卷叠工艺”，是使用薄板带料代替传统的薄板块料，通过冲制齿形钢带—螺旋卷绕—叠合—焊接—挤压成型。使用卷叠工艺加工电机铁芯，材料的利用率能达到80％以上，且可采用机械化作业，生产效率大大提高。此外，条件相同的情况下，卷叠式铁芯相比传统的叠装铁芯，还能降低7％～10％的空载损耗。
现有制造定子铁芯常用的卷叠工艺，是将硅钢板料直接冲裁出T型齿环片，然后对其进行卷绕叠装，从而得到对称的槽口定子铁芯。而定子槽口的大小对电机性能有决定性的影响。所以，槽口宽度选择原则为，在满足嵌线和加工工艺的前提下，比绕组线径稍大，尽量取一个较小的值。但定子槽口大，会影响定子齿部和轭部的磁场分布及磁密大小，使得定子齿漏磁和齿槽转矩增大，降低电机的机械和电气性能。
因此，本领域的技术人员致力开发一种卷叠式小槽口定子铁芯及其制造方法。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何通过合理的设计，提供一种旋转电机定子铁芯及其制造方法，使得能够提供一种任意槽口特别是小槽口的旋转电机定子铁芯。
为实现上述目的，本发明提供了一种卷叠式小槽口定子铁芯，其特征在于，所述定子铁芯至少包括两根经过卷叠处理的定子料带，再通过焊接或铆接形成，所述定子料带的齿型包括L型或非对称T型。
进一步地，所述定子铁芯由形状相同的两根所述定子料带，分别经过卷叠处理后，反向缠绕交替相叠形成。
进一步地，所述定子铁芯由齿形相反的两根所述定子料带，分别经过卷叠处理后，正向缠绕交替相叠形成。
进一步地，所述定子铁芯由形状相同的两根所述定子料带，正反面交替相叠，再进行卷叠处理形成。
进一步地，所述定子铁芯由两根齿形相反的两根所述定子料带，正面交替相叠，再进行卷叠处理形成。
进一步地，其特征在于，所述定子料带的厚度均相同。
进一步地，所述定子料带为冲裁后的钢带。
进一步地，所述定子料带的材质包括SPCC材料或高导磁率的低碳硅钢片。
另一方面，本发明还提供了一种卷叠式小槽口定子铁芯的制造方法，所述方法包括以下步骤：
步骤一：对钢带进行冲裁，形成所述定子料带；
步骤二：将所述定子料带进行卷叠处理，形成总厚度为定子铁芯一半的卷绕料带；
步骤三：将两个所述卷绕料带反向缠绕在一起；
步骤四：焊接或铆接，形成定子铁芯。
进一步地，所述方法包括以下步骤：
步骤一：对钢带进行冲裁，形成两根齿形相反的定子料带；
步骤二：将两根所述定子料带叠加，所述定子料带的齿对齐，；
步骤三：将两根所述定子料带一起进行卷叠处理；
步骤四：焊接或铆接，形成定子铁芯。
本发明通过齿形相同或齿形相反的定子料带通过卷叠处理，反向或正向交替卷叠，实现了定子铁芯齿部的齿顶为最大对称实体，使得槽口由于齿的最大实体而大大减小，从而减小了电机间隙，改善了电机定子和转子间的磁场分布和漏磁，降低了齿槽转矩，能够大大提高旋转电机的性能。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的一个具体较佳实施例的卷叠式小槽口定子铁芯示意图；
图2是本发明的一个具体较佳实施例的卷叠式小槽口定子铁芯局部放大示意图；
图3是本发明的一个具体较佳实施例的卷叠式小槽口定子铁芯沿轴向的局部正视图；
图4是本发明的另一个具体较佳实施例的卷叠式小槽口定子铁芯示意图；
图5是本发明的另一个具体较佳实施例的卷叠式小槽口定子料带齿部的局部放大图；
图6是本发明的一个具体较佳实施例的卷叠式小槽口定子铁芯的制造方法的定子料带缠绕示意图；
图7是本发明的一个具体较佳实施例的卷叠式小槽口定子铁芯的制造方法的定子料带正向缠绕示意图；
图8是是本发明的另一个具体较佳实施例的卷叠式小槽口定子铁芯的制造方法的定子料带正面堆叠示意图。
附图标记说明：1、定子铁芯；11、第一料带；101、第一齿部；102、第一槽口；21、第二料带；201、第二齿部；202、第二槽口；41、第一基体；51、第二基体。
具体实施方式
以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
如图1-图3所示，是本发明的一个具体较佳应用实施例，定子铁芯1包括第一料带11和第二料带21；第一料带11的第一齿部101和第二料带21的第二齿部201齿形相同，均为非对称T型；将第一齿部101和第二齿部201的齿臂对齐，第一料带11和第二料带21基于“卷绕工艺”交相卷叠成沿轴向的环状体。
本实施例中，第一料带11与第二料带21为材料相同的钢片，具体地可以为SPCC(一般用冷轧碳素钢薄板及钢带)材料或者高导磁率的低碳硅钢片等。
本实施例中，第一齿部101齿顶的T型长端与相邻第一齿部101齿顶的T型短端构成第一槽口102；第二齿部201齿顶的T型短端与相邻第二齿部201齿顶的T型长端构成第二槽口202；第一槽口102与第二槽口202沿轴向重合的区域，为等效槽口。受限于冲床尺寸，传统卷叠工艺加工成的对称槽口宽度一般至少为毫米级，其与磁势基波作用会产生磁导谐波磁场。槽口宽度越大，这种谐波对附加损耗就会越大，齿槽转矩也会越大。而本实施例中，理论上等效槽口可以为任意数值，使得由于齿的最大实体而大大减小槽口宽度。为更好地抑制齿槽转矩和降低气隙漏磁，并考虑到实际绕线工艺和线径的选择，优选地，第一齿部101和第二齿部201的齿顶的T型长端的长度至少是T型短端长度的2倍，并使得等效槽口宽度范围50μm～2mm。
图4为本发明另一个具体较佳实施例。
本实施例中，第一齿部101与第二齿部201齿形均为L型，且厚度相同。实际第一料带11与第二料带21加工构成定子铁芯1时，“卷”和“叠”流程先后取决于实际加工工序优化和第一料带11与第二料带21的齿形。若第一料带11与第二料带21齿形相同，可以先分别经过卷叠处理后，再反向缠绕交替相叠在一起组成；也可以先正反面交替相叠在一起，再进行卷叠处理组成。若第一料带11与第二料带21齿形相反，则可以先分别经过卷叠处理后，再同向缠绕交替相叠在一起组成；或先交替相叠在一起，再进行卷叠处理组成。
本实施例中，为防止嵌线时齿顶尖端损伤绕组的绝缘漆，还对第一齿部101与第二齿部201的齿顶处的槽口边缘进行了圆角加工。优选地，加工的圆角半径范围为0.1～2mm。
图5为本发明另一个具体较佳实施例的第一齿部101的局部放大图。
本实施例中，第一齿部101为L型。其中L型齿部的长度可以根据实际需要进行调整，两个料带正反向叠加或者反向缠绕后，可以得到任何槽口宽度的小槽口定子铁芯。除了上述实施例中的T型和L型齿部外，在不影响本发明的效果的前提下，也可以采用其它形状的齿形料带，保证可以通过左右互补的形式实现槽口宽度的调整。
图6和图7所示为本发明的一种卷叠式小槽口定子铁芯的制造方法示意图。
步骤一：在高速冲床上，从钢带冲裁出如图2所示的相同的第一料带11和第二料带21；
步骤二：将第一料带11和第二料带21分别进行“卷叠”，形成总厚度为定子铁芯1一半的第一基体41和第二基体51；
步骤三：将第一基体41和第二基体51按第一齿部101和第二齿部201的齿臂对齐，按图7所示反向缠绕在一起；
步骤四：焊接或铆接，形成定子铁芯1。
图8所示为本发明的另一种卷叠式小槽口定子铁芯的制造方法示意图。
步骤一：在高速冲床上，从一张具有高导磁性能的超薄硅钢带冲裁出齿形相反的第一料带11和第二料带21；
步骤二：将第一料带11的第一齿部101和第二料带21的第二齿部201的齿臂对齐，按图8所示正面交替相叠在一起；
步骤三：将步骤二中形成的堆叠体进行卷绕处理；
步骤四：焊接或铆接，形成定子铁芯1。
本实施例的制造方法中，在步骤一冲裁出齿形相反的第一料带11和第二料带21后，还对第一齿部101和第二齿部201齿顶处的槽口边缘进行了圆角加工。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种卷叠式小槽口定子铁芯，其特征在于，所述定子铁芯由第一料带和第二料带基于卷绕工艺交相卷叠成沿轴向的环状体，再通过焊接或铆接形成，所述第一料带具有第一齿部，所述第二料带具有第二齿部，所述第一齿部和第二齿部的齿形均为非对称T型，所述第一齿部和第二齿部的齿臂对齐，所述第一齿部齿顶的T型长端与相邻的所述第一齿部齿顶的T型短端构成第一槽口，所述第二齿部齿顶的T型短端与相邻的所述第二齿部齿顶的T型长端构成第二槽口，所述第一槽口与第二槽口沿轴向重合的区域构成等效槽口，所述等效槽口宽度范围50μm～2mm。
2.如权利要求1所述的卷叠式小槽口定子铁芯，其特征在于，所述定子铁芯由形状相同的所述第一料带和第二料带，分别经过卷叠处理后，反向缠绕交替相叠形成。
3.如权利要求1所述的卷叠式小槽口定子铁芯，其特征在于，所述定子铁芯由齿形相反的所述第一料带和第二料带，分别经过卷叠处理后，正向缠绕交替相叠形成。
4.如权利要求1所述的卷叠式小槽口定子铁芯，其特征在于，所述定子铁芯由形状相同的所述第一料带和第二料带，正反面交替相叠，再进行卷叠处理形成。
5.如权利要求1所述的卷叠式小槽口定子铁芯，其特征在于，所述定子铁芯由两根齿形相反的所述第一料带和第二料带，正面交替相叠，再进行卷叠处理形成。
6.如权利要求1-5任一权利要求所述的卷叠式小槽口定子铁芯，其特征在于，所述第一料带和第二料带的厚度均相同。
7.如权利要求6所述的卷叠式小槽口定子铁芯，其特征在于，所述第一料带和第二料带为冲裁后的钢带。
8.如权利要求6所述的卷叠式小槽口定子铁芯，其特征在于，所述第一料带和第二料带的材质包括SPCC材料或高导磁率的低碳硅钢片。
9.一种如权利要求1所述的卷叠式小槽口定子铁芯的制造方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤一：对钢带进行冲裁，形成齿形相同的第一料带和第二料带；
步骤二：将所述第一料带和第二料带分别进行卷叠处理，形成总厚度为定子铁芯一半的卷绕料带；
步骤三：将两个所述卷绕料带反向缠绕在一起；
步骤四：焊接或铆接，形成定子铁芯。
10.一种如权利要求1所述的卷叠式小槽口定子铁芯的制造方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤一：对钢带进行冲裁，形成齿形相反的第一料带和第二料带；
步骤二：将所述第一料带和第二料带叠加，所述第一料带和第二料带的齿对齐；
步骤三：将所述第一料带和第二料带一起进行卷叠处理；
步骤四：焊接或铆接，形成定子铁芯。
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