CN112769304A - 一种步进电机转子铁芯高力矩分隔工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种步进电机转子铁芯高力矩分隔工艺，包括以下步骤：S1、制作铁芯片：准备铁芯片材料D23强度硅钢片，厚度0.5mm，模具材料为Cr12MoV模具钢，热处理硬度为60‑62HRC，配合间隙为0.03‑0.06mm；本发明中，在制作铁芯片后将铜线在铁芯上的排布状态设置紧密，减小卷线之间的应力，使定子熔接后的保持力大于定子内部的应力，提高铜线的线径和卷线的张力，将张力提高对中部开裂具有优化作用，随后将定子铁芯表面均匀涂抹上一层硅脂，在定子铁芯表面涂抹硅脂后，将定子铁芯在漆中进行整浸，使得定子铁芯的散热效果提升，同时在减小漆包线直径，并在设计步进电机时，减小绕组漆包线的直径，并增大电机绕组电阻，优化电机的高频力矩。
Description
技术领域
本发明涉及步进电机技术领域，具体为一种步进电机转子铁芯高力矩分隔工艺。
背景技术
众所周知，步进电机又称为脉冲电机，基于最基本的电磁铁原理，它是一种可以自由回转的电磁铁，其动作原理是依靠气隙磁导的变化来产生电磁转矩，其步进电机相对于其它控制用途电机的最大区别是，它接收数字电脉冲信号并转化成与之相对应的角位移或直线位移，它本身就是一个完成数字模式转化的执行元件。而且它可开环位置控制，输入一个脉冲信号就得到一个规定的位置增量，这样的所谓增量位置控制系统与传统的直流控制系统相比，其成本明显减低，几乎不必进行系统调整；
然而现有的步进电机转子铁芯的生产设计工艺：
一、现有的定子铁芯由于激光熔接使卷线完成品保持为圆形的力度，小于卷线完成品内部之间的应力，所以从定子铁芯内部往外撑开导致定子铁芯的开裂，同时定子机座和铁芯间存在不同的热膨胀量，热膨胀时将会有压应力作用到铁芯上导致高温现象频发；
二、现有的步进电机在生产设计时在力矩优化上往往较为落后，导致电机的力矩较为平庸，还存在一定问题，为此，提出一种步进电机转子铁芯高力矩分隔工艺。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种步进电机转子铁芯高力矩分隔工艺。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种步进电机转子铁芯高力矩分隔工艺，包括以下步骤：
S1、制作铁芯片：准备铁芯片材料D23强度硅钢片，厚度0.5mm，模具材料为Cr12MoV模具钢，热处理硬度为60-62HRC，配合间隙为0.03-0.06mm；
S2、冲压制造：将铁芯片材料制成圆盘形毛坯，模具冲压采用加热法，凸模固定板进行加热，将毛坯安装在其中，然后将凸模压入；
S3、优化转子铁芯：将铜线在铁芯上的排布状态设置紧密，减小卷线之间的应力，使定子熔接后的保持力大于定子内部的应力，增加铁芯铜线的线径和卷线的张力；
S4、安装转子铁芯：转子铁芯是由多个形状相同的铁片结构相互拼装成一起的圆环形铁芯，转子铁芯主体的制作是将铁芯片叠放在一起，组成叠放层，叠片完成后，通过均匀拧紧螺母以压紧转子铁芯，并从上端向下端按压，使各个铁芯叠放后形成铁心槽；
S5、定子铁芯优化：将定子铁芯表面均匀涂抹上一层硅脂，在定子铁芯表面涂抹硅脂后，将定子铁芯在漆中进行整浸，整浸后，去除定子铁芯表面的漆皮；
S6、定子铁芯安装：准备定子铁芯和定子机座，其定子机座为钢板焊接结构，同时定子铁芯由冷轧薄硅钢片叠压而成，定子机座内部通过交错叠压铁芯冲片以形成一个完整连续的铁芯，通过布置在铁芯外径侧的拉紧螺栓和鸽尾筋，以及铁芯上下两侧的分块式齿压板，将定子铁芯固定在机座上；
S7、优化高频力矩：减小漆包线直径，并在设计步进电机时，导线载流量通常在6A-12A/mm范围内选取，并减小绕组漆包线的直径，并增大电机绕组电阻，优化电机的高频力矩；
S8、性能测试：将转子，定子铁芯上缠绕励磁绕组，通入交流电，定子膛中生成接近饱和的交变磁通，定子铁芯中产生涡流和磁滞损耗，使定子铁芯局部发热，使用红外线成像仪测量发现高温点。
优选的，在所述S1中，Cr12MoV模具钢是碳钼莱体钢，并且加了钼、钒元素，使钢的热加工性能、冲击韧度和碳化物分布均得到改善。
优选的，在所述S2的冲压制作步骤中，形成的圆盘毛坯利用喷砂枪对圆盘毛坯进行喷砂，取出圆盘表面毛刺。
优选的，在所述S3中，空壳不卷线的定子其外径比1300g卷线张力的定子外径小30μm，且卷线状态优于1300g张力下的卷线状态。
优选的，在所述S4中，组成叠放层的铁芯主体利用螺栓进行紧固，直至螺栓无法转动。
优选的，在所述S6中的定子机座是支承定子铁心或铁心组件以及定子绕组的构件，由两端机盖、环形中隔板、外罩板、通风道、支撑件等焊接而成。
优选的，在所述S8中，定子铁芯上缠绕励磁绕组的励磁电源要提供额定磁通80％-100％的磁通量。
优选的，在所述S8中，用红外线成像仪测量时，与材质的标准数据进行比较，并发现疑似故障点。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种步进电机转子铁芯高力矩分隔工艺，具备以下有益效果：
一、本发明中，在制作铁芯片后将铜线在铁芯上的排布状态设置紧密，减小卷线之间的应力，使定子熔接后的保持力大于定子内部的应力，提高铜线的线径和卷线的张力，将张力提高对中部开裂具有优化作用，随后将定子铁芯表面均匀涂抹上一层硅脂，使得定子铁芯的散热效果提升；
二、本发明在力矩优化上通过减小漆包线直径，并在设计步进电机时，减小绕组漆包线的直径，并增大电机绕组电阻，优化电机的高频力矩。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种步进电机转子铁芯高力矩分隔工艺，包括以下步骤：
S1、制作铁芯片：准备铁芯片材料D23强度硅钢片，厚度0.5mm，模具材料为Cr12MoV模具钢，热处理硬度为60，配合间隙为0.03mm；
S2、冲压制造：将铁芯片材料制成圆盘形毛坯，模具冲压采用加热法，凸模固定板进行加热，将毛坯安装在其中，然后将凸模压入；
S3、优化转子铁芯：将铜线在铁芯上的排布状态设置紧密，减小卷线之间的应力，使定子熔接后的保持力大于定子内部的应力，增加铁芯铜线的线径和卷线的张力，使得铁芯中部具有避免开裂的作用；
S4、安装转子铁芯：转子铁芯是由多个形状相同的铁片结构相互拼装成一起的圆环形铁芯，转子铁芯主体的制作是将铁芯片叠放在一起，组成叠放层，叠片完成后，通过均匀拧紧螺母以压紧转子铁芯，并从上端向下端按压，使各个铁芯叠放后形成铁心槽；
S5、定子铁芯优化：将定子铁芯表面均匀涂抹上一层硅脂，在定子铁芯表面涂抹硅脂后，将定子铁芯在漆中进行整浸，整浸后，去除定子铁芯表面的漆皮；
S6、定子铁芯安装：准备定子铁芯和定子机座，其定子机座为钢板焊接结构，同时定子铁芯由冷轧薄硅钢片叠压而成，定子机座内部通过交错叠压铁芯冲片以形成一个完整连续的铁芯，通过布置在铁芯外径侧的拉紧螺栓和鸽尾筋，以及铁芯上下两侧的分块式齿压板，将定子铁芯固定在机座上；
S7、优化高频力矩：减小漆包线直径，并在设计步进电机时，导线载流量通常在6A/mm范围内选取，并减小绕组漆包线的直径，并增大电机绕组电阻，优化电机的高频力矩；
S8、性能测试：将转子，定子铁芯上缠绕励磁绕组，通入交流电，定子膛中生成接近饱和的交变磁通，定子铁芯中产生涡流和磁滞损耗，使定子铁芯局部发热，使用红外线成像仪测量发现高温点。
本实施例中，具体的：在S1中，Cr12MoV模具钢是碳钼莱体钢，并且加了钼、钒元素，使钢的热加工性能、冲击韧度和碳化物分布均得到改善。
本实施例中，具体的：在S2的冲压制作步骤中，形成的圆盘毛坯利用喷砂枪对圆盘毛坯进行喷砂，取出圆盘表面毛刺，同时为了确保固定牢靠，也可在压入凸模后，再将凸模尾部铆紧。
本实施例中，具体的：在S3中，空壳不卷线的定子其外径比1300g卷线张力的定子外径小30μm，且卷线状态优于1300g张力下的卷线状态。
本实施例中，具体的：在S4中，组成叠放层的铁芯主体利用螺栓进行紧固，直至螺栓无法转动。
本实施例中，具体的：在S6中的定子机座是支承定子铁心或铁心组件以及定子绕组的构件，由两端机盖、环形中隔板、外罩板、通风道、支撑件等焊接而成。
本实施例中，具体的：在S8中，定子铁芯上缠绕励磁绕组的励磁电源要提供额定磁通80％的磁通量。
本实施例中，具体的：在S8中，用红外线成像仪测量时，与材质的标准数据进行比较，并发现疑似故障点。
实施例二
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种步进电机转子铁芯高力矩分隔工艺，包括以下步骤：
S1、制作铁芯片：准备铁芯片材料D23强度硅钢片，厚度0.5mm，模具材料为Cr12MoV模具钢，热处理硬度为62，配合间隙为0.06mm；
S2、冲压制造：将铁芯片材料制成圆盘形毛坯，模具冲压采用加热法，凸模固定板进行加热，将毛坯安装在其中，然后将凸模压入，为了确保固定牢靠，也可在压入凸模后，再将凸模尾部铆紧；
S3、优化转子铁芯：将铜线在铁芯上的排布状态设置紧密，减小卷线之间的应力，使定子熔接后的保持力大于定子内部的应力，增加铁芯铜线的线径和卷线的张力，使得铁芯中部具有避免开裂的作用；
S4、安装转子铁芯：转子铁芯是由多个形状相同的铁片结构相互拼装成一起的圆环形铁芯，转子铁芯主体的制作是将铁芯片叠放在一起，组成叠放层，叠片完成后，通过均匀拧紧螺母以压紧转子铁芯，并从上端向下端按压，使各个铁芯叠放后形成铁心槽；
S5、定子铁芯优化：将定子铁芯表面均匀涂抹上一层硅脂，在定子铁芯表面涂抹硅脂后，将定子铁芯在漆中进行整浸，整浸后，去除定子铁芯表面的漆皮；
S6、定子铁芯安装：准备定子铁芯和定子机座，其定子机座为钢板焊接结构，同时定子铁芯由冷轧薄硅钢片叠压而成，定子机座内部通过交错叠压铁芯冲片以形成一个完整连续的铁芯，通过布置在铁芯外径侧的拉紧螺栓和鸽尾筋，以及铁芯上下两侧的分块式齿压板，将定子铁芯固定在机座上；
S7、优化高频力矩：减小漆包线直径，并在设计步进电机时，导线载流量通常在12A/mm范围内选取，并减小绕组漆包线的直径，并增大电机绕组电阻，优化电机的高频力矩；
S8、性能测试：将转子，定子铁芯上缠绕励磁绕组，通入交流电，定子膛中生成接近饱和的交变磁通，定子铁芯中产生涡流和磁滞损耗，使定子铁芯局部发热，使用红外线成像仪测量发现高温点。
本实施例中，具体的：在S1中，Cr12MoV模具钢是碳钼莱体钢，并且加了钼、钒元素，使钢的热加工性能、冲击韧度和碳化物分布均得到改善。
本实施例中，具体的：在S2的冲压制作步骤中，形成的圆盘毛坯利用喷砂枪对圆盘毛坯进行喷砂，取出圆盘表面毛刺。
本实施例中，具体的：在S3中，空壳不卷线的定子其外径比1300g卷线张力的定子外径小30μm，且卷线状态优于1300g张力下的卷线状态。
本实施例中，具体的：在S4中，组成叠放层的铁芯主体利用螺栓进行紧固，直至螺栓无法转动。
本实施例中，具体的：在S6中的定子机座是支承定子铁心或铁心组件以及定子绕组的构件，由两端机盖、环形中隔板、外罩板、通风道、支撑件等焊接而成。
本实施例中，具体的：在S8中，定子铁芯上缠绕励磁绕组的励磁电源要提供额定磁通100％的磁通量。
本实施例中，具体的：在S8中，用红外线成像仪测量时，与材质的标准数据进行比较，并发现疑似故障点。
实施例三
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种步进电机转子铁芯高力矩分隔工艺，包括以下步骤：
S1、制作铁芯片：准备铁芯片材料D23强度硅钢片，厚度0.5mm，模具材料为Cr12MoV模具钢，热处理硬度为61，配合间隙为0.05mm；
S2、冲压制造：将铁芯片材料制成圆盘形毛坯，模具冲压采用加热法，凸模固定板进行加热，将毛坯安装在其中，然后将凸模压入，为了确保固定牢靠，也可在压入凸模后，再将凸模尾部铆紧；
S3、优化转子铁芯：将铜线在铁芯上的排布状态设置紧密，减小卷线之间的应力，使定子熔接后的保持力大于定子内部的应力，增加铁芯铜线的线径和卷线的张力，使得铁芯中部具有避免开裂的作用；
S4、安装转子铁芯：转子铁芯是由多个形状相同的铁片结构相互拼装成一起的圆环形铁芯，转子铁芯主体的制作是将铁芯片叠放在一起，组成叠放层，叠片完成后，通过均匀拧紧螺母以压紧转子铁芯，并从上端向下端按压，使各个铁芯叠放后形成铁心槽；
S5、定子铁芯优化：将定子铁芯表面均匀涂抹上一层硅脂，在定子铁芯表面涂抹硅脂后，将定子铁芯在漆中进行整浸，整浸后，去除定子铁芯表面的漆皮；
S6、定子铁芯安装：准备定子铁芯和定子机座，其定子机座为钢板焊接结构，同时定子铁芯由冷轧薄硅钢片叠压而成，定子机座内部通过交错叠压铁芯冲片以形成一个完整连续的铁芯，通过布置在铁芯外径侧的拉紧螺栓和鸽尾筋，以及铁芯上下两侧的分块式齿压板，将定子铁芯固定在机座上；
S7、优化高频力矩：减小漆包线直径，并在设计步进电机时，导线载流量通常在9A/mm范围内选取，并减小绕组漆包线的直径，并增大电机绕组电阻，优化电机的高频力矩；
S8、性能测试：将转子，定子铁芯上缠绕励磁绕组，通入交流电，定子膛中生成接近饱和的交变磁通，定子铁芯中产生涡流和磁滞损耗，使定子铁芯局部发热，使用红外线成像仪测量发现高温点。
本实施例中，具体的：在S1中，Cr12MoV模具钢是碳钼莱体钢，并且加了钼、钒元素，使钢的热加工性能、冲击韧度和碳化物分布均得到改善。
本实施例中，具体的：在S2的冲压制作步骤中，形成的圆盘毛坯利用喷砂枪对圆盘毛坯进行喷砂，取出圆盘表面毛刺。
本实施例中，具体的：在S3中，空壳不卷线的定子其外径比1300g卷线张力的定子外径小30μm，且卷线状态优于1300g张力下的卷线状态。
本实施例中，具体的：在S4中，组成叠放层的铁芯主体利用螺栓进行紧固，直至螺栓无法转动。
本实施例中，具体的：在S6中的定子机座是支承定子铁心或铁心组件以及定子绕组的构件，由两端机盖、环形中隔板、外罩板、通风道、支撑件等焊接而成。
本实施例中，具体的：在S8中，定子铁芯上缠绕励磁绕组的励磁电源要提供额定磁通90％的磁通量。
本实施例中，具体的：在S8中，用红外线成像仪测量时，与材质的标准数据进行比较，并发现疑似故障点。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种步进电机转子铁芯高力矩分隔工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、制作铁芯片：准备铁芯片材料D23强度硅钢片，厚度0.5mm，模具材料为Cr12MoV模具钢，热处理硬度为60-62HRC，配合间隙为0.03-0.06mm；
S2、冲压制造：将铁芯片材料制成圆盘形毛坯，模具冲压采用加热法，凸模固定板进行加热，将毛坯安装在其中；
S3、优化转子铁芯：将铜线在铁芯上的排布状态设置紧密，减小卷线之间的应力，使定子熔接后的保持力大于定子内部的应力，增加铁芯铜线的线径和卷线的张力；
S4、安装转子铁芯：转子铁芯是由多个形状相同的铁片结构相互拼装成一起的圆环形铁芯，转子铁芯主体的制作是将铁芯片叠放在一起，组成叠放层，叠片完成后，通过均匀拧紧螺母以压紧转子铁芯，并从上端向下端按压，使各个铁芯叠放后形成铁心槽；
S5、定子铁芯优化：将定子铁芯表面均匀涂抹上一层硅脂，在定子铁芯表面涂抹硅脂后，将定子铁芯在漆中进行整浸，整浸后，去除定子铁芯表面的漆皮；
S6、定子铁芯安装：准备定子铁芯和定子机座，其定子机座为钢板焊接结构，同时定子铁芯由冷轧薄硅钢片叠压而成，定子机座内部通过交错叠压铁芯冲片以形成一个完整连续的铁芯，通过布置在铁芯外径侧的拉紧螺栓和鸽尾筋，以及铁芯上下两侧的分块式齿压板，将定子铁芯固定在机座上；
S7、优化高频力矩：减小漆包线直径，并在设计步进电机时，导线载流量通常在6A-12A/mm范围内选取，并减小绕组漆包线的直径，并增大电机绕组电阻，优化电机的高频力矩；
S8、性能测试：将转子，定子铁芯上缠绕励磁绕组，通入交流电，定子膛中生成接近饱和的交变磁通，定子铁芯中产生涡流和磁滞损耗，使定子铁芯局部发热，使用红外线成像仪测量发现高温点。
2.根据权利要求1所述的一种步进电机转子铁芯高力矩分隔工艺，其特征在于：在所述S1中，Cr12MoV模具钢是碳钼莱体钢，并且加了钼、钒元素，使钢的热加工性能、冲击韧度和碳化物分布均得到改善。
3.根据权利要求1所述的一种步进电机转子铁芯高力矩分隔工艺，其特征在于：在所述S2的冲压制作步骤中，形成的圆盘毛坯利用喷砂枪对圆盘毛坯进行喷砂，取出圆盘表面毛刺。
4.根据权利要求1所述的一种步进电机转子铁芯高力矩分隔工艺，其特征在于：在所述S3中，空壳不卷线的定子其外径比1300g卷线张力的定子外径小30μm，且卷线状态优于1300g张力下的卷线状态。
5.根据权利要求1所述的一种步进电机转子铁芯高力矩分隔工艺，其特征在于：在所述S4中，组成叠放层的铁芯主体利用螺栓进行紧固，直至螺栓无法转动。
6.根据权利要求1所述的一种步进电机转子铁芯高力矩分隔工艺，其特征在于：在所述S6中的定子机座是支承定子铁心或铁心组件以及定子绕组的构件，由两端机盖、环形中隔板、外罩板、通风道、支撑件等焊接而成。
7.根据权利要求1所述的一种步进电机转子铁芯高力矩分隔工艺，其特征在于：在所述S8中，定子铁芯上缠绕励磁绕组的励磁电源要提供额定磁通80％-100％的磁通量。
8.根据权利要求1所述的一种步进电机转子铁芯高力矩分隔工艺，其特征在于：在所述S8中，用红外线成像仪测量时，与材质的标准数据进行比较，并发现疑似故障点。
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