CN112104175B - 一种直齿槽异形槽口电机定子铁芯的制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直齿槽异形槽口电机定子铁芯的制造工艺，包括以下工艺步骤：步骤A、上料：取条料送入冲床；步骤B、冲导正孔；步骤C、冲定位槽；步骤D、冲可变槽口：在条料步进向前送料过程中，每次步进后,利用凹凸模可旋转的冲压装置对条料实施一次可变槽口的冲压,冲压后的所述可变槽口的内廓中包括一段与定子铁芯槽口部外廓形状相同的部分；步骤E、落料：得到一组槽口部一致的定子铁芯单体片；步骤F、凹凸模顺时针或逆时针旋转一定的角度；步骤G、多次重复步骤D至步骤F，得到多组槽口部外廓形状相同但长度逐渐变化的定子铁芯单体片；步骤H、组装。本发明具有可以兼顾定子铁芯的性能与定子铁芯的制造成本、生产效率高的优点。

Description

一种直齿槽异形槽口电机定子铁芯的制造工艺

技术领域

本发明涉及一种电机定子铁芯的制造工艺，特别是一种直齿槽异形槽口电机定子铁芯的制造工艺。

背景技术

定子铁芯是电机定子的重要组成部分，目前市面上的定子铁芯多为整圆形的环状结构，由多片定子铁芯单体片层叠而成，这种形式的定子铁芯原料利用率不高，绕线成本较高，且槽满率不高，电机效率提升较困难，逐渐被拼装式的定子铁芯所取代。

定子的齿槽转矩是伺服电机设计制造中必须考虑的关键因数之一，也是影响伺服电机定位精度的元凶之一，为了抑制齿槽转矩，目前普遍会将定子铁芯的绕线槽槽口制成斜槽状，从而使定子极靴上下错位。将定子铁芯的绕线槽槽口制成斜槽状目前有两种生产方式，一种是生产同种规格的定子铁芯单体片，将其拼装后再错位层叠，这种生产方式对于定子铁芯单体片的制造来说较为方便，但这种方式会使绕线槽也随之倾斜，虽然削弱了齿槽转矩，但同时削弱了反电动势，另外同样匝数的漆包线需要更长的长度，电阻也会更大，总的来说会降低电机的性能；另一种生产方式是生产不同规格的定子铁芯单体片，生产出来定子铁芯单体片包括轭部、齿部、根部和槽口部，其中轭部、齿部和根部的形状完全一致，但每片定子铁芯单体片的槽口部形状相同而相对于根部伸出的长度不同，使得定子铁芯单体片在层叠后仅仅是槽口部（极靴）上下错位产生斜槽口而绕线槽不随之倾斜，目前这种生产方式需要准备多套不同的落料模具，生产效率低、生产成本高；第二种生产方式还有一个问题就是，即使是多套模具组也只能生产一种规格的斜槽口，若斜槽口倾斜角度改变亦或是斜槽口槽型改变则需要重新定制新的多套模具组，生产成本巨大。

因此，现有的电机定子铁芯的制造工艺存在无法兼顾定子铁芯的性能与定子铁芯的制造成本、生产效率低的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种直齿槽异形槽口电机定子铁芯的制造工艺。它具有可以兼顾定子铁芯的性能与定子铁芯的制造成本、生产效率高的优点。

本发明的技术方案：一种直齿槽异形槽口电机定子铁芯的制造工艺，包括以下工艺步骤：

步骤A、上料：取条料送入冲床，使条料可在冲床上持续步进向前送料；

步骤B、冲导正孔：在条料步进向前送料过程中，每次步进后实施一次导正孔的冲压；

步骤C、冲定位槽：在条料步进向前送料过程中，每次步进后实施一次定位槽的冲压；

步骤D、冲可变槽口：在条料步进向前送料过程中，每次步进后, 利用凹凸模可旋转的冲压装置对条料实施一次可变槽口的冲压, 冲压后的所述可变槽口的内廓中包括一段与定子铁芯槽口部外廓形状相同的部分；

步骤E、落料：利用落料模具将条料上完成可变槽口冲压的部分进行冲压落料，每次步进后实施一次冲压落料，得到一组槽口部一致的定子铁芯单体片；

步骤F、将冲压装置上的凹凸模顺时针或逆时针旋转一定的角度，进而改变冲压装置在条料上所冲出可变槽口的位置；

步骤G、多次重复步骤D至步骤F，随着冲压装置上的凹凸模位置的逐渐变化，同时保持落料模具的冲压位置不变，得到多组槽口部外廓形状相同但长度逐渐变化的定子铁芯单体片，每组所述的定子铁芯单体片以落料的先后次序为组数编号收集；

步骤H、组装：在每组定子铁芯单体片中各取出一片，按组数进行层叠，得到一个定子铁芯单体块，重复层叠动作得到多个定子铁芯单体块，再将多个定子铁芯单体块呈环形拼接，得到定子铁芯成品。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：在对定子铁芯单体片进行冲压制造时，利用凹凸模可旋转的冲压装置，先在条料上冲压出可变槽口，进而落料得到一组槽口部一致的定子铁芯单体片，再通过凹凸模旋转一定的角度实现下一组定子铁芯单体片的冲压落料，最终得到多组槽口部外廓形状相同但长度逐渐变化的定子铁芯单体片，也即凹凸模每次旋转后所冲压的可变槽口在条料上的位置是不同的，但其整体是在凹凸模旋转的圆形轨迹上，本发明做到了同一组凹凸模可以重复使用冲可变槽口，进而得到不同的可变槽口，再利用落料模具的冲压得到多组不同规格的定子铁芯单体片，本发明的落料模具可重复使用无需更换且落料模具的位置也无需改变，冲压出的定子铁芯单体片层叠拼装后仅仅使（槽口部）极靴上下错位产生异形槽口效果而绕线槽仍然保持直槽结构；也即本发明实现了仅使用一套凹凸模和一套落料模具的低成本情况下来制造各种不同规格的定子铁芯单体片，且这些定子铁芯单体片在组装后能得到绕线槽槽口异形而主体保持直槽的定子铁芯结构，这种定子铁芯结构具有优化了齿槽转矩而反电动势未被削弱的优良性能。

凹凸模和落料模具的重复使用也意味着本发明无需频繁更换模具，能有效提高生产效率；另外，在不更换凹凸模的情况下，通过调整凹凸模的旋转角度和旋转方向就能得到多种不同形状的异形槽口，能满足多种不同的生产需求，同时也未额外增加成本。

前述的一种直齿槽异形槽口电机定子铁芯的制造工艺中，所述定子铁芯单体片包括轭部、齿部、根部和槽口部；所述落料模具上对应定子铁芯单体片轭部、齿部处的形状与定子铁芯单体片该处的形状保持一致，所述落料模具上对应定子铁芯单体片槽口部处的形状完整覆盖定子铁芯单体片该处的形状；所述落料模具上对应定子铁芯单体片根部和槽口部处的外廓中包括一段连续的圆弧线，该圆弧线所在圆的半径与步骤D中凹凸模的旋转半径大小相同。

前述的一种直齿槽异形槽口电机定子铁芯的制造工艺中，一个定子铁芯单体块中的定子铁芯单体片在层叠后，参与层叠的所有定子铁芯单体片的轭部和齿部在竖直方向上完全重合。

前述的一种直齿槽异形槽口电机定子铁芯的制造工艺中，步骤D和步骤E之间还有冲计量点或扣点的步骤，在条料步进向前送料过程中，每次步进后实施一次计量点或扣点的冲压，第一组落料制得的定子铁芯单体片实施计量点的冲压，此后落料制得的多组定子铁芯单体片实施扣点的冲压。

前述的一种直齿槽异形槽口电机定子铁芯的制造工艺中，所述步骤H中，定子铁芯单体片进行层叠时，以冲有计量点的定子铁芯单体片为底片，在底片上按照各组定子铁芯单体片的落料次序由下至上进行层叠，层叠后进行胶接或激光焊接。

前述的一种直齿槽异形槽口电机定子铁芯的制造工艺中，所述步骤H中，多个定子铁芯单体块呈环形拼接时采用胶接或激光焊接的连接方式。

前述的一种直齿槽异形槽口电机定子铁芯的制造工艺中，步骤H组装得到的定子铁芯成品其绕线槽槽口形状呈折线状、波浪线状或与定子铁芯成品上下表面成一定倾角的斜线状，所述绕线槽槽口在任意高度上的开口宽度均相等。

前述的一种直齿槽异形槽口电机定子铁芯的制造工艺中，冲计量点时，冲压模具在条料上冲出一个贯通的孔位；冲扣点时，冲压模具在条料上冲出一个向下的凸起；扣点用于与其他扣点扣合或扣入计量点。

前述的一种直齿槽异形槽口电机定子铁芯的制造工艺中，所述冲床在步进向前的方向上依次设有冲导正孔工位、冲定位槽工位、冲可变槽口工位、冲计量点工位、冲扣点工位和落料工位。

前述的一种直齿槽异形槽口电机定子铁芯的制造工艺中，所述导正孔在条料步进向前的方向上呈两排排列，每排导正孔均等间隔分布，两排导正孔相互错位分布，同排相邻两个导正孔之间的距离为送料步距。

附图说明

图1是本发明对应的冲床工作流水线简图；

图2是落料工位的横截面形状示意图；

图3是一对可变槽口的结构示意图；

图4是落料工位处的结构示意图；

图5是单扣点斜线状槽口定子铁芯的立体结构示意图；

图6是单扣点斜线状槽口定子铁芯的俯视图；

图7是单扣点斜线状槽口定子铁芯的定子铁芯单体块结构示意图；

图8是图7定子铁芯单体块中最顶部的定子铁芯单体片结构示意图；

图9是图7定子铁芯单体块中最底部的定子铁芯单体片结构示意图；

图10是图7定子铁芯单体块的层叠过程示意图；

图11是图5在A处的局部放大图；

图12是图6在B处的局部放大图；

图13是三扣点斜线状槽口定子铁芯的定子铁芯单体片结构示意图；

图14是三扣点斜线状槽口定子铁芯的定子铁芯单体块层叠过程示意图；

图15是单扣点折线状槽口定子铁芯的立体结构示意图；

图16是单扣点折线状槽口定子铁芯的定子铁芯单体块结构示意图；

图17是图15在C处的局部放大图；

图18是单扣点波浪线状槽口定子铁芯的立体结构示意图；

图19是单扣点波浪线状槽口定子铁芯的定子铁芯单体块结构示意图；

图20是图18在D处的局部放大图。

附图标记：1-条料，2-导正孔，3-定位槽，4-可变槽口，5-凹凸模，6-计量点，7-扣点，8-落料模具，101-轭部，102-齿部，103-根部，104-槽口部，21-伺服电机，22-工业皮带，30-斜线状槽口，40-折线状槽口，50-波浪线状槽口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

实施例：一种直齿槽异形槽口电机定子铁芯的制造工艺，包括以下工艺步骤：

步骤A、上料：取条料1送入冲床，使条料1可在冲床上持续步进向前送料；冲床在步进向前的方向上依次设有冲导正孔工位、冲定位槽工位、冲可变槽口工位、冲计量点工位、冲扣点工位和落料工位，冲床的工作流水线简图如图1所示。

步骤B、冲导正孔2：在条料1步进向前送料过程中，每次步进后实施一次导正孔2的冲压；导正孔2的冲压由导正孔冲孔凸凹模实现；导正孔2在条料1的步进向前的方向上呈两排排列，每排导正孔2均等间隔分布，两排导正孔2相互错位分布，同排相邻两个导正孔2之间的距离为送料步距。

步骤C、冲定位槽3：在条料1步进向前送料过程中，每次步进后实施一次定位槽3的冲压；定位槽3的冲压由定位槽冲槽凸凹模实现。

步骤D、冲可变槽口4：在条料1步进向前送料过程中，每次步进后，利用凹凸模5可旋转的冲压装置对条料实施一次可变槽口4的冲压，凹凸模5安装在冲压装置上，并可在伺服电机21和工业皮带22的驱动下在冲压装置上旋转， 冲压后的所述可变槽口4的内廓中包括一段与定子铁芯槽口部外廓形状相同的部分，一对可变槽口4的形状示意图如图3所示。

步骤E、落料：利用落料模具8将条料1上完成可变槽口4冲压的部分进行冲压落料，每次步进后实施一次冲压落料，得到一组槽口部一致的定子铁芯单体片。

步骤F、将冲压装置上的凹凸模5顺时针或逆时针旋转一定的角度，进而改变冲压装置在条料1上所冲出可变槽口4的位置。

定子铁芯单体片结构如图8、图9所示，包括轭部101、齿部102、根部103和槽口部104；所述落料模具8的横截面形状（同落料工位形状）示意图如图2所示，落料模具8上对应定子铁芯单体片轭部101、齿部102处的形状与定子铁芯单体片该处的形状保持一致，所述落料模具8上对应定子铁芯单体片槽口部104处的形状完整覆盖定子铁芯单体片该处的形状；所述落料模具8上对应定子铁芯单体片根部103和槽口部104处的外廓中包括一段连续的圆弧线，该圆弧线所在圆的半径与步骤D中凹凸模5的旋转半径大小相同。

可变槽口4的内廓中与定子铁芯槽口部104外廓相同的部分，会随着落料模具8的冲压成为落料后定子铁芯单体片的槽口部104，从图4落料工位处的结构示意图可以看出，其中图4虚线部分代表即将冲压条料1的落料模具8，图4中虚线部分与一对可变槽口4内廓重叠的部分即为落料后定子铁芯单体片的槽口部104形状，由于落料模具8上对应定子铁芯单体片根部103和槽口部104处的外廓中包括一段连续的圆弧线，该圆弧线所在圆的半径与步骤D中凹凸模5的旋转半径大小相同，因此，当凹凸模5旋转冲出不同位置的可变槽口4时，无需改变落料模具8的尺寸和工位，也能使落料模具8落料冲出的定子铁芯单体片槽口部形状相同（槽口部长度不同，但根部103加上两端槽口部104组成的圆弧段对应的圆心角大小相等，如图8和图9所示，角度α=角度β）。

本发明的导正孔2与导正销配合，对条料1进行精确定位，以保证定子铁芯单体片的外形尺寸，在落料前导正销先进入已冲好的导正孔2内，使导正孔2与落料模具8外形的相对位置对准，然后落料，这样就可以消除送料步距的误差，起精确定位作用。

步骤G、多次重复步骤D至步骤F，随着冲压装置上的凹凸模5位置的逐渐变化，同时保持落料模具8的冲压位置不变，得到多组槽口部104外廓形状相同但长度逐渐变化的定子铁芯单体片，每组所述的定子铁芯单体片以落料的先后次序为组数编号收集，定子铁芯单体片的槽口部104长度是指槽口部104相对于根部103所延伸出的弧线长度。

步骤H、组装：在每组定子铁芯单体片中各取出一片，按组数进行层叠，得到一个定子铁芯单体块，一个定子铁芯单体块中的定子铁芯单体片在层叠后，参与层叠的所有定子铁芯单体片的轭部101和齿部102在竖直方向上完全重合，重复层叠动作得到多个定子铁芯单体块，在实际应用中，可根据电机的设计来确定组成一个定子铁芯所需的定子铁芯单体块个数，作为优选，本发明中，采用12个定子铁芯单体块来制得一个定子铁芯，再将12个定子铁芯单体块呈环形拼接，得到定子铁芯成品。

作为优选，步骤D和步骤E之间还有冲计量点、扣点的步骤，在条料步进向前送料过程中，每次步进后实施一次计量点或扣点的冲压，第一组落料制得的定子铁芯单体片实施计量点的冲压，此后落料制得的多组定子铁芯单体片实施扣点的冲压。

进一步地，冲计量点和冲扣点在不同工位上实现，冲计量点工位可用气缸控制工作与否；冲计量点6时，冲压模具在条料1上冲出一个贯通的孔位；冲扣点7时，冲压模具在条料1上冲出一个向下的凸起；扣点7用于与其他扣点7扣合或扣入计量点6。

作为优选，定子铁芯单体片进行层叠时，以冲有计量点6的定子铁芯单体片为底片，在底片上按照各组定子铁芯单体片的落料次序由下至上进行层叠，层叠后进行激光焊接；12个定子铁芯单体块呈环形拼接时采用激光焊接的连接方式。

通过凹凸模5的旋转角度和旋转方向调整就能得到多种不同形状的异形槽口，从优化齿槽转矩，减少电机启动抖动，降低启动噪音，优化电机性能等方向考虑，本发明能满足多种不同的生产需求，例如：步骤G中控制凹凸模5始终朝一个方向旋转（顺时针或逆时针），每次旋转的角度变化关系满足一次函数，也即每次旋转均递增或递减相同的角度，就会得到与定子铁芯成品上下表面成一定倾角的斜线状槽口30，如图5-图14所示，包括单扣点形式和三扣点形式，从图5和图6可以看出，采用本发明工艺制得的斜线状槽口定子铁芯，其绕线槽并不是完全对称式的，在整体保证直槽不影响绕线的前提下，在槽口部104位形成一种异形。

图10是单扣点斜线状槽口定子铁芯的定子铁芯单体块层叠过程示意图，以图8中M-M向剖视层叠，其最底部的定子铁芯单体片为计量片，上方的定子铁芯单体片均为扣点片，可见计量片上对应扣点7的计量点6是完全贯通的，而扣点片上的扣点7则是一个不贯通的内凹。

图14是三扣点斜线状槽口定子铁芯的定子铁芯单体块层叠过程示意图，以图13中N-N向剖视层叠，其最底部的定子铁芯单体片为计量片，上方的定子铁芯单体片均为扣点片，可见计量片上对应扣点7的计量点6是完全贯通的，而扣点片上的扣点7则是一个不贯通的内凹。

步骤H组装得到的定子铁芯成品其绕线槽槽口形状还可以是呈折线状、波浪线状等形状，且绕线槽槽口在任意高度上的开口宽度均相等。

图15-图17是定子铁芯成品其绕线槽槽口呈折线状的一种形式，折线状槽口40如图17所示，其中一个折点代表凹凸模5在多组定子铁芯单体片生产的过程中其旋转方向有过一次改变，例如：凹凸模5先是朝顺时针（逆时针）旋转，每次旋转的角度变化关系满足一次函数，也即每次旋转均递增（递减）相同的角度，当完成折点处那组定子铁芯单体片的生产后，凹凸模5再朝逆时针（顺时针）旋转，每次旋转的角度变化关系满足一次函数，也即每次旋转均递减（递增）相同的角度。

图18-图20是定子铁芯成品其绕线槽槽口呈波浪线线状的一种形式，波浪线状槽口50如图20所示，其中每个拐点均代表凹凸模5在多组定子铁芯单体片生产的过程中其旋转方向的一次改变，而波浪线代表着凹凸模5每次旋转的角度变化关系满足多次函数，如二次函数，每次旋转均递增或递减不同的角度。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“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，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。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种直齿槽异形槽口电机定子铁芯的制造工艺，其特征在于：包括以下工艺步骤：

步骤A、上料：取条料送入冲床，使条料可在冲床上持续步进向前送料；

步骤B、冲导正孔：在条料步进向前送料过程中，每次步进后实施一次导正孔的冲压；

步骤C、冲定位槽：在条料步进向前送料过程中，每次步进后实施一次定位槽的冲压；

步骤D、冲可变槽口：在条料步进向前送料过程中，每次步进后, 利用凹凸模可旋转的冲压装置对条料实施一次可变槽口的冲压, 冲压后的所述可变槽口的内廓中包括一段与定子铁芯槽口部外廓形状相同的部分；

步骤E、落料：利用落料模具将条料上完成可变槽口冲压的部分进行冲压落料，每次步进后实施一次冲压落料，得到一组槽口部一致的定子铁芯单体片；所述落料模具上对应定子铁芯单体片槽口部处的形状完整覆盖定子铁芯单体片该处的形状；

步骤F、将冲压装置上的凹凸模顺时针或逆时针旋转一定的角度，进而改变冲压装置在条料上所冲出可变槽口的位置；

步骤G、多次重复步骤D至步骤F，随着冲压装置上的凹凸模位置的逐渐变化，同时保持落料模具的冲压位置不变，得到多组槽口部外廓形状相同但长度逐渐变化的定子铁芯单体片，每组所述的定子铁芯单体片以落料的先后次序为组数编号收集；

步骤H、组装：在每组定子铁芯单体片中各取出一片，按组数进行层叠，得到一个定子铁芯单体块，重复层叠动作得到多个定子铁芯单体块，再将多个定子铁芯单体块呈环形拼接，得到定子铁芯成品。

2.根据权利要求1所述的一种直齿槽异形槽口电机定子铁芯的制造工艺，其特征在于：所述定子铁芯单体片包括轭部、齿部、根部和槽口部；所述落料模具上对应定子铁芯单体片轭部、齿部处的形状与定子铁芯单体片该处的形状保持一致；所述落料模具上对应定子铁芯单体片根部和槽口部处的外廓中包括一段连续的圆弧线，该圆弧线所在圆的半径与步骤D中凹凸模的旋转半径大小相同。

3.根据权利要求2所述的一种直齿槽异形槽口电机定子铁芯的制造工艺，其特征在于：一个定子铁芯单体块中的定子铁芯单体片在层叠后，参与层叠的所有定子铁芯单体片的轭部和齿部在竖直方向上完全重合。

4.根据权利要求1所述的一种直齿槽异形槽口电机定子铁芯的制造工艺，其特征在于：步骤D和步骤E之间还有冲计量点或扣点的步骤，在条料步进向前送料过程中，每次步进后实施一次计量点或扣点的冲压，第一组落料制得的定子铁芯单体片实施计量点的冲压，此后落料制得的多组定子铁芯单体片实施扣点的冲压。

5.根据权利要求4所述的一种直齿槽异形槽口电机定子铁芯的制造工艺，其特征在于：所述步骤H中，定子铁芯单体片进行层叠时，以冲有计量点的定子铁芯单体片为底片，在底片上按照各组定子铁芯单体片的落料次序由下至上进行层叠，层叠后进行胶接或激光焊接。

6.根据权利要求1或4所述的一种直齿槽异形槽口电机定子铁芯的制造工艺，其特征在于：所述步骤H中，多个定子铁芯单体块呈环形拼接时采用胶接或激光焊接的连接方式。

7.根据权利要求1或4所述的一种直齿槽异形槽口电机定子铁芯的制造工艺，其特征在于：步骤H组装得到的定子铁芯成品其绕线槽槽口形状呈折线状、波浪线状或与定子铁芯成品上下表面成一定倾角的斜线状，所述绕线槽槽口在任意高度上的开口宽度均相等。

8.根据权利要求4所述的一种直齿槽异形槽口电机定子铁芯的制造工艺，其特征在于：冲计量点时，冲压模具在条料上冲出一个贯通的孔位；冲扣点时，冲压模具在条料上冲出一个向下的凸起；扣点用于与其他扣点扣合或扣入计量点。

9.根据权利要求4所述的一种直齿槽异形槽口电机定子铁芯的制造工艺，其特征在于：所述冲床在步进向前的方向上依次设有冲导正孔工位、冲定位槽工位、冲可变槽口工位、冲计量点工位、冲扣点工位和落料工位。

10.根据权利要求1所述的一种直齿槽异形槽口电机定子铁芯的制造工艺，其特征在于：所述导正孔在条料步进向前的方向上呈两排排列，每排导正孔均等间隔分布，两排导正孔相互错位分布，同排相邻两个导正孔之间的距离为送料步距。

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