CN112018912A - 一种电机定子结构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机定子结构及其制造方法，其中方法包括：对取向硅钢沿宽向冲剪，获得第一硅钢条；第一硅钢条具有齿部和轭部，轭部的轴向为取向硅钢的轧向；对无取向硅钢沿轧向分条，获得第二硅钢条；将第一硅钢条沿宽向进行卷取作为内层铁芯，将第二硅钢条沿轧向进行卷取作为外层铁芯，获得电机定子结构；本实施例方法结合了电机定子轭部旋转磁场走向的特点，充分发挥无取向电工钢各方向同性的优势，可实现对齿部宽度减小和对导线槽面积增大，最终可以显著降低使用该电机定子的电机损耗，提升电机的效率。

Description

一种电机定子结构及其制造方法

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种电机定子结构及其制造方法。

背景技术

电动机作为电动汽车、风机、水泵、压缩机、机床等各种设备的动力装置,被广泛应用于民用工业、国防军工、以及日常生活设备和公用设施等各个领域中。电动机的用电量在世界各国的总用电量中都占有相当大的比重，在一些国家电动机的用电量已经占到社会总用电量的60％以上。因此，生产和使用高效率电动机，不仅给使用者带来节约电能的目的，还能提升电动机制造商的市场竞争力。现市面上的高效电动机在效率上还存在一定的不足，在提高电机效率方面，改善措施主要有：提高电机设计水平、改善电机制造工艺、提升电机控制技术以及采用高性能的铁心材料、绕组材料等。

目前，无取向硅钢是制作电机铁心的关键原材料，但目前无取向硅钢材料的性能在短时间内无法实现质的、大幅度的提升，急需寻找提升电动机效率的解决方案。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提出了一种电机定子结构及其制造方法，可降低使用该电机定子的电机损耗，提升电机的效率。

第一方面，本申请通过本申请的一实施例提供如下技术方案：

一种电机定子结构，包括：内层铁芯和外层铁芯，所述内层铁芯嵌套在所述外层铁芯的内侧；所述内层铁芯由对取向硅钢沿宽向冲剪后得到的第一硅钢条，并将所述第一硅钢条沿宽向卷绕形成；所述内层铁芯的轭部的轴向为所述取向硅钢的轧向；所述外层铁芯由沿轧向对无取向硅钢分条得到的第二硅钢条，并将所述第二硅钢条沿轧向卷绕形成；其中，所述宽向为取向硅钢/无取向硅钢的宽度方向，所述轧向为取向硅钢/无取向硅钢的轧制方向。

可选的，所述内层铁芯包括多个第一硅钢条，每相邻的两个所述第一硅钢条首尾焊接。

可选的，所述外层铁芯包括多个第二硅钢条，每相邻的两个所述第二硅钢条首尾焊接。

第二方面，基于同一发明构思，本申请通过本申请的一实施例提供如下技术方案：

一种电机定子结构的制造方法，用于制造第一方面中任一所述的电机定子结构，所述制造方法包括：

对取向硅钢沿宽向冲剪，获得第一硅钢条；所述第一硅钢条具有齿部和轭部，所述轭部的轴向为所述取向硅钢的轧向；

对无取向硅钢沿轧向分条，获得第二硅钢条；

将所述第一硅钢条沿宽向进行卷取作为内层铁芯，将所述第二硅钢条沿轧向进行卷取作为外层铁芯，获得电机定子结构；所述宽向为取向硅钢/无取向硅钢的宽度方向，所述轧向为取向硅钢/无取向硅钢的轧制方向。

可选的，所述第一硅钢条为多个，所述将所述第一硅钢条沿宽向进行卷取作为内层铁芯，包括：

将多个所述第一硅钢条依次进行首尾焊接；

将完成首尾焊接的多个所述第一硅钢条进行卷取，获得内层铁芯。

可选的，所述第二硅钢条为多个，所述将所述第一硅钢条沿宽向进行卷取作为内层铁芯，包括：

将多个所述第二硅钢条依次进行首尾焊接；

将完成首尾焊接的多个所述第二硅钢条进行卷取，获得外层铁芯。

可选的，所述将所述第一硅钢条沿宽向进行卷取作为内层铁芯，将所述第二硅钢条沿轧向进行卷取作为外层铁芯，获得电机定子结构，包括：

将所述第一硅钢条沿宽向进行卷取作为内层铁芯；

将所述第二硅钢条沿轧向进行卷取作为外层铁芯，并对所述外层铁芯加热至不低于200℃；

将所述内层铁芯嵌入到所述外层铁芯内，获得所述电机定子结构。

可选的，所述将所述第一硅钢条沿宽向进行卷取作为内层铁芯，将所述第二硅钢条沿轧向进行卷取作为外层铁芯，获得电机定子结构，包括：

将所述第一硅钢条沿宽向进行卷取作为内层铁芯；

将所述第二硅钢条绕所述内层铁芯的外侧进行卷取，形成外层铁芯，获得所述电机定子结构；所述第二硅钢条的卷取方向为轧向。

本实施例中提供的一种电机定子结构及其制造方法，其中方法通过对取向硅钢沿宽向冲剪，获得第一硅钢条；这样可充分利用了取向硅钢在轧制方向优异的磁性能。第一硅钢条具有齿部和轭部，轭部的轴向为取向硅钢的轧向。对无取向硅钢沿轧向分条，获得第二硅钢条；利用无取向硅钢在各方向同性的优点。将第一硅钢条沿宽向进行卷取作为内层铁芯，将第二硅钢条沿轧向进行卷取作为外层铁芯，获得电机定子结构；保证了电机定子的结构强度。本实施例方法结合了电机定子轭部旋转磁场走向的特点，充分发挥无取向电工钢各方向同性的优势，可实现对齿部宽度减小和对导线槽面积增大，最终可以显著降低使用该电机定子的电机损耗，提升电机的效率。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了本发明第一实施例提供的一种电机定子结构的结构示意图；

图2示出了本发明第二实施例提供的一种电机定子结构的制造方法的流程图；

图3示出了本发明第二实施例中的第一硅钢条的结构示意图；

图4示出了本发明第二实施例中的第二硅钢条的结构示意图；

图5示出了本发明第二实施例中的第一硅钢条卷取形成内层铁芯的过程示意图；

图6示出了本发明第二实施例中的第二硅钢条卷取形成外层铁芯的过程示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

第一实施例

请参见图1，图1示出了本发明第一实施例提供的一种电机定子结构10的结构示意图。所述电机定子结构10，包括：内层铁芯11和外层铁芯21，内层铁芯11嵌套在外层铁芯21的内侧。

内层铁芯11，由对取向硅钢沿宽向冲剪后得到的第一硅钢条，并将第一硅钢条沿宽向卷绕形成；该内层铁芯11具有齿部12和轭部13；内层铁芯11的轭部13的轴向为取向硅钢的轧向。外层铁芯21由沿轧向对无取向硅钢分条得到的第二硅钢条，并将第二硅钢条沿轧向卷绕形成；其中，宽向为取向硅钢/无取向硅钢的宽度方向，轧向为取向硅钢/无取向硅钢的生产时的轧制方向。

具体的，内层铁芯11可由多个第一硅钢条构成，构成的方式可为：将每相邻的两个所述第一硅钢条首尾焊接。同样的，外层铁芯21可由多个第二硅钢条构成，构成的方式可为：将每相邻的两个所述第二硅钢条首尾焊接。这样可方便的调整电机定子结构10的设计大小。

本实施中，经过研究确定取向硅钢在轧向上具有优越的导磁性能。该电机定子结构10的内层铁芯11和外层铁芯21的配合结构能够增强电机主磁路的导磁性能，进而可在设计时对齿部宽度减小和对导线槽面积增大，最终可以降低电机损耗和提升电机效率。

第二实施例

请参见图2，图2示出了本发明第二实施例提供的一种电机定子结构的制造方法，用于制造第一实施例中任一所述的电机定子结构，所述制造方法包括：

步骤S10：对取向硅钢沿宽向冲剪，获得第一硅钢条；所述第一硅钢条具有齿部和轭部，所述轭部的轴向为所述取向硅钢的轧向；

步骤S20：对无取向硅钢沿轧向分条，获得第二硅钢条。

需要说明的是，本实施例中的步骤S10、S20执行的先后顺序不做限制，例如，可步骤S20执行在先，也可步骤S10执行在先，还可步骤S10、S20同时执行。

在步骤S10中，第一硅钢条用于制作电机定子结构的内层铁芯。第一硅钢条的长度方向即为取向硅钢的宽度方向，宽度方向即宽向。第一硅钢条上的齿部和轭部由冲压形成，齿部和轭部的轴向为取向硅钢的轧向，齿部和轭部的径向为取向硅钢的宽向。如图3所示，图3中示出了第一硅钢条的结构示意图。这样可使得充分发挥取向电工钢沿轧制方向优异的磁性能，同时保证原材料的利用率。

还需要说明的是，本实施中的电机齿部并非采用取向硅钢整体冲压或切割出来的，其齿部的轴向全部沿着取向硅钢性能最好的轧制方向，这样电机的性能能够得到大幅度的提升；另外，这种齿部的冲剪以及成型方式，使得用于制作齿部的取向硅钢具有更高的利用率。

在步骤S20中，第二硅钢条用于制作电机定子结构的外层铁芯。第二硅钢条的长度方向为无取向硅钢的轧向，这样发挥出无取向硅钢各方向同性的优点，如图4所示，图4中示出了第二硅钢条的结构示意图。

步骤S30：将所述第一硅钢条沿宽向进行卷取作为内层铁芯，将所述第二硅钢条沿轧向进行卷取作为外层铁芯，获得电机定子结构；所述宽向为取向硅钢/无取向硅钢的宽度方向，所述轧向为取向硅钢/无取向硅钢的轧制方向。

如图5所示与图6所示，图5中示出了第一硅钢条卷取形成内层铁芯的过程示意图；图6中示出了第二硅钢条卷取形成外层铁芯的过程示意图。

在本实施例中，制造内层铁芯的第一硅钢条和制造外层铁芯的第二硅钢条的数量均可为多个。

此时，在步骤S30中，步骤：第一硅钢条为多个，所述将所述第一硅钢条沿宽向进行卷取作为内层铁芯，包括：将多个第一硅钢条依次进行首尾焊接；将完成首尾焊接的多个第一硅钢条进行卷取，获得内层铁芯。通过焊接的方式可灵活的控制制造的尺寸规格。

同样的，步骤：第二硅钢条为多个，所述将所述第一硅钢条沿宽向进行卷取作为内层铁芯，包括：将多个第二硅钢条依次进行首尾焊接；将完成首尾焊接的多个第二硅钢条进行卷取，获得外层铁芯，实现制造尺寸的灵活控制。

进一步的，本实施例中提供两种通过内层铁芯和外层铁芯制造电机定子结构的实现方式。

1、通过嵌套成型。

首先，将第一硅钢条沿宽向进行卷取作为内层铁芯。然后，将第二硅钢条沿轧向进行卷取作为外层铁芯，并对外层铁芯加热至不低于200℃，例如可为200℃～300℃。通过加热膨胀后将内层铁芯嵌入到外层铁芯内获得电机定子结构，能够使得内、外层铁芯之间形成过盈配合，从而使得外层铁芯和内层铁芯能够紧密地固定在一起，保证制造的电机定子结构具有更高的结构强度。

进一步的，该嵌套成型的方式获得电机定子结构，可便于通过外层铁芯的内径与内层铁芯的外径的尺寸匹配来调整它们之间的过盈量，从而可以定量地控制电机定子地加工工艺。

2、通过在内层铁芯卷绕外层铁芯成型。

首先，将第一硅钢条沿宽向进行卷取作为内层铁芯；将第二硅钢条绕所述内层铁芯的外侧进行卷取，形成外层铁芯，获得电机定子结构。第二硅钢条的卷取方向为轧向。

该卷绕成型的方式相对于嵌套成型的方式，工艺更加简单，可提高生产效率。

本实施中对取向硅钢冲剪和无取向硅钢分条来制造内/外层铁芯，并且通过上述两种卷绕的成型方式进行电机定子的制造，可对原材料进行充分利用。提高了硅钢材料利用率。

综上所述，本实施例中提供的一种电机定子结构的制造方法，该方法通过对取向硅钢沿宽向冲剪，获得第一硅钢条；这样可充分利用了取向硅钢在轧制方向优异的磁性能。第一硅钢条具有齿部和轭部，轭部的轴向为取向硅钢的轧向。对无取向硅钢沿轧向分条，获得第二硅钢条；利用无取向硅钢在各方向同性的优点。将第一硅钢条沿宽向进行卷取作为内层铁芯，将第二硅钢条沿轧向进行卷取作为外层铁芯，获得电机定子结构；保证了电机定子结构的结构强度。本实施例方法结合了电机定子结构轭部旋转磁场走向的特点，充分发挥无取向电工钢各方向同性的优势，可实现对齿部宽度减小和对导线槽面积增大，最终可以显著降低使用该电机定子结构的电机损耗，提升电机的效率。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

Claims (8)

1.一种电机定子结构，其特征在于，包括：内层铁芯和外层铁芯，所述内层铁芯嵌套在所述外层铁芯的内侧；所述内层铁芯由对取向硅钢沿宽向冲剪后得到的第一硅钢条，并将所述第一硅钢条沿宽向卷绕形成；所述内层铁芯的轭部的轴向为所述取向硅钢的轧向；所述外层铁芯由沿轧向对无取向硅钢分条得到的第二硅钢条，并将所述第二硅钢条沿轧向卷绕形成；其中，所述宽向为取向硅钢/无取向硅钢的宽度方向，所述轧向为取向硅钢/无取向硅钢的轧制方向。

2.根据权利要求1所述的电机定子结构，其特征在于，所述内层铁芯包括多个第一硅钢条，每相邻的两个所述第一硅钢条首尾焊接。

3.根据权利要求1所述的电机定子结构，其特征在于，所述外层铁芯包括多个第二硅钢条，每相邻的两个所述第二硅钢条首尾焊接。

4.一种电机定子结构的制造方法，其特征在于，用于制造权利要求1-3中任一所述的电机定子结构，所述制造方法包括：

对取向硅钢沿宽向冲剪，获得第一硅钢条；所述第一硅钢条具有齿部和轭部，所述轭部的轴向为所述取向硅钢的轧向；

对无取向硅钢沿轧向分条，获得第二硅钢条；

将所述第一硅钢条沿宽向进行卷取作为内层铁芯，将所述第二硅钢条沿轧向进行卷取作为外层铁芯，获得电机定子结构；所述宽向为取向硅钢/无取向硅钢的宽度方向，所述轧向为取向硅钢/无取向硅钢的轧制方向。

5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述第一硅钢条为多个，所述将所述第一硅钢条沿宽向进行卷取作为内层铁芯，包括：

将多个所述第一硅钢条依次进行首尾焊接；

将完成首尾焊接的多个所述第一硅钢条进行卷取，获得内层铁芯。

6.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述第二硅钢条为多个，所述将所述第一硅钢条沿宽向进行卷取作为内层铁芯，包括：

将多个所述第二硅钢条依次进行首尾焊接；

将完成首尾焊接的多个所述第二硅钢条进行卷取，获得外层铁芯。

7.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述将所述第一硅钢条沿宽向进行卷取作为内层铁芯，将所述第二硅钢条沿轧向进行卷取作为外层铁芯，获得电机定子结构，包括：

将所述第一硅钢条沿宽向进行卷取作为内层铁芯；

将所述第二硅钢条沿轧向进行卷取作为外层铁芯，并对所述外层铁芯加热至不低于200℃；

将所述内层铁芯嵌入到所述外层铁芯内，获得所述电机定子结构。

8.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述将所述第一硅钢条沿宽向进行卷取作为内层铁芯，将所述第二硅钢条沿轧向进行卷取作为外层铁芯，获得电机定子结构，包括：

将所述第一硅钢条沿宽向进行卷取作为内层铁芯；

将所述第二硅钢条绕所述内层铁芯的外侧进行卷取，形成外层铁芯，获得所述电机定子结构；所述第二硅钢条的卷取方向为轧向。

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