CN113991900B - 一种周向大扭矩斜槽铁芯的叠铆结构及该铁芯的制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种周向大扭矩斜槽铁芯的叠铆结构及该铁芯的制造工艺，叠铆结构包括多片层叠形成斜槽的扣点片，每片扣点片上沿同一圆周设有交替排列的长扣点和短扣点，长扣点和短扣点均包括相互交接的贯通孔和外凸部，长扣点和短扣点的外凸部均呈圆弧状，长扣点的外凸部长于短扣点的外凸部且短于短扣点整体的长度；任意上下相邻的两片扣点片中，上片扣点片的长扣点与下片扣点片的短扣点相扣合，且两个扣点各自外凸部的两端中远离贯通孔的一端沿竖直方向上下对齐。本发明斜槽铁芯的叠铆结构周向能承受的最大扭力超过80N，能应用于大扭力需求的电机产品，本发明的工艺可以用于制造大扭矩的斜槽铁芯，且制造过程简单易行。

Description

一种周向大扭矩斜槽铁芯的叠铆结构及该铁芯的制造工艺

技术领域

本发明涉及电机铁芯技术领域，特别是一种周向大扭矩斜槽铁芯的叠铆结构及该铁芯的制造工艺。

背景技术

电机铁芯的绕线槽有直槽式和斜槽式两种结构，对于定子铁芯，其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制成斜槽式，从而使定子极靴上下错位。这种铁芯在制造时，由于上下两片相邻的扣点片在层叠时需要产生一定的角度差，因此，扣点的设置尤为重要，目前扣点的形状普遍设置成长条状，常规的用于制造斜槽铁芯的单片扣点片可参考图1，扣点M由一个贯通的孔和一条不贯通的槽组成，这样在层叠时才可以保证上片扣点片的扣点能与下片扣点片的扣点结合，形成如图2所示的斜槽铁芯，斜槽铁芯扣点处的剖视图可参考图3，由于相邻的两片扣点片存在一定的角度差，相邻扣点结合后，两个扣点的端部之间并非是完全贴合的，之间存在一小段间隙S，这种铁芯周向可承受的最大扭力在10N-13N之间，超过最大扭力产品会因间隙压缩而变形，仅适用于扭力承受要求较低的电机产品。对于一些要求有更大承受扭力的产品而言，常规叠铆结构的最大扭力是远远不够的，因此，亟需研发一种新的周向大扭矩斜槽铁芯的叠铆结构以及制造该铁芯的工艺，从而制造出电机产品要求的大扭矩斜槽铁芯。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种周向大扭矩斜槽铁芯的叠铆结构及该铁芯的制造工艺。本发明斜槽铁芯的叠铆结构周向能承受的最大扭力超过80N，能应用于大扭力需求的电机产品，本发明的工艺可以用于制造大扭矩的斜槽铁芯，且制造过程简单易行。

本发明的一方面，提供一种周向大扭矩斜槽铁芯的叠铆结构，包括多片由上至下层叠后形成斜槽的扣点片，每片扣点片上沿同一圆周设有交替排列的长扣点和短扣点，所述长扣点和所述短扣点均包括贯通扣点片厚度方向的贯通孔、以及相对于扣点片下表面外凸的外凸部，同一扣点的贯通孔与外凸部相交接，长扣点和短扣点的外凸部均呈圆弧状，长扣点的外凸部长于短扣点的外凸部且短于短扣点整体的长度；任意上下相邻的两片扣点片中，上片扣点片的长扣点与下片扣点片的短扣点相扣合，且两个扣点各自外凸部的两端中远离贯通孔的一端沿竖直方向上下对齐；上片扣点片的短扣点与下片扣点片的长扣点相扣合。

与现有技术相比，本发明叠铆结构的有益效果体现在：本发明的叠铆结构采用两种规格的扣点，也即长扣点和短扣点，将这两种扣点交替地设置在每片扣点片的周向，在相邻的两片扣点片扣合时，用上片扣点片的长扣点去扣下片扣点片的短扣点，用上片扣点片的短扣点去扣下片扣点片的长扣点，使得长扣点扣入短扣点后，各自外凸部的两端能上下对齐，也即相邻两个扣点其中一端之间不会产生间隙，因此能使最终层叠后的斜槽铁芯在一个方向上承受更大的周向扭力而不变形；虽然本发明的短扣点也需要扣入长扣点，扣入后形成的间隙大小会是常规斜槽铁芯叠铆结构的两倍，但由于本发明的长、短扣点是以1:1的比例间隔排列的，也就意味上下两片扣点片结合后势必有一半是长扣点扣入短扣点，另一半是短扣点扣入长扣点，理论上仅需有一个长扣点扣入短扣点即能提升周向扭力，因此，短扣点扣入长扣点后产生的间隙不会对本发明叠铆结构所能承受的最大扭力产生影响，采用本发明叠铆结构的斜槽铁芯周向能承受的最大扭力超过80N，优于市面上的常规斜槽铁芯。

前述的一种周向大扭矩斜槽铁芯的叠铆结构中，所述长扣点和所述短扣点的外凸部均包括两条同心设置的圆弧，两条圆弧的圆心与扣点片的中心相重合。

前述的一种周向大扭矩斜槽铁芯的叠铆结构中，每片扣点片上的所有贯通孔沿同一圆周均匀分布。

前述的一种周向大扭矩斜槽铁芯的叠铆结构中，所述长扣点和所述短扣点的贯通孔形状、尺寸均相同，贯通孔的横截面为一个圆，且该圆的直径大于与贯通孔相交的外凸部的宽度。

前述的一种周向大扭矩斜槽铁芯的叠铆结构中，每片扣点片上以沿同一圆周交替排列的长扣点和短扣点为一组扣点组，单片扣点片上设有多组扣点组。

本发明的另一方面，提供一种周向大扭矩斜槽铁芯的制造工艺，包括以下步骤：

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、冲绕线槽孔：在条料步进向前送料过程中，每次步进后实施一次绕线槽孔的冲压，冲出一组沿圆周均匀分布的绕线槽孔；

步骤C、冲贯通孔：在条料步进向前送料过程中，每次步进后实施一次贯通孔的冲压，冲出一组沿圆周均匀分布的贯通孔；

步骤D、冲外凸部：在条料步进向前送料过程中，每次步进后对条料实施一次外凸部的冲压，冲压出一组沿同一圆周且按一长一短的规律交替排列的外凸部，每个外凸部均与步骤C中冲出的贯通孔相交形成长扣点或短扣点；

步骤E、冲内孔：在条料步进向前送料过程中，每次步进后实施一次内孔的冲压，将步骤B冲压得到的一组绕线槽孔打通，得到一组绕线槽；

步骤F、落料层叠：在条料步进向前送料过程中，每次步进后利用凹模可旋转的落料模具实施一次冲压落料，每次冲压得到一片储存在落料模具凹模内的铁芯单片体，每次冲压后，落料模具的凹模转一个角度α°，铁芯单片体逐渐在落料模具凹模内层叠，当层叠的铁芯单片体片数达到一个斜槽铁芯成品所需的片数后，从落料模具凹模内脱出。

前述的一种周向大扭矩斜槽铁芯的制造工艺中，所述步骤D中每组外凸部的个数为N个，则步骤F中每次冲压后，落料模具的凹模转过的角度α°=（360°/N）+斜槽铁芯的扭斜量或α°=（360°/N）-斜槽铁芯的扭斜量。

前述的一种周向大扭矩斜槽铁芯的制造工艺中，步骤A和步骤B之间还有冲导正孔工序，在条料步进向前送料过程中，每次步进后在条料长度方向的两侧实施一次导正孔的冲压，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。

与现有技术相比，本发明斜槽铁芯制造工艺的有益效果体现在：本发明的工艺由于需要制造两种规格的扣点，也即长扣点和短扣点，这两种扣点的差别在于外凸部的长短不同，因此先冲压出一个贯通孔，再冲压与贯通孔交接的按一长一短的规律交替排列的外凸部，由于本发明的落料层叠在落料模具的凹模内进行，因此每次冲压后，落料模具的凹模需要转过一个角度α°，α°=（360°/N）+斜槽铁芯的扭斜量或α°=（360°/N）-斜槽铁芯的扭斜量（视落料模具凹模的旋转方向而定），如此加工使得落料工位落料后，任意相邻的两片铁芯单片体中，上片铁芯单片体的长扣点能扣入下片铁芯单片体的短扣点，而上片铁芯单片体的短扣点则扣入下片铁芯单片体的长扣点，长扣点扣入短扣点后能提升斜槽铁芯的周向扭力，最终可制造出周向大扭力的斜槽铁芯。

附图说明

图1是常规的用于制造斜槽铁芯的单片扣点片结构；

图2是常规的斜槽铁芯结构示意图；

图3是图2在扣点M处沿X-X向的剖视图；

图4是本发明实施例1叠铆结构的扣点片结构示意图；

图5是图4中6个扣点处的剖视图；

图6是本发明实施例2叠铆结构的扣点片结构示意图；

图7是图6中4个扣点处的剖视图；

图8是本发明工艺的流程图；

图9是贯通孔模具与外凸部模具刃口的交接轮廓图。

附图标记：1-长扣点；2-短扣点；图1、图2中的扣点用M表示；图3中的间隙用S表示；长扣点的贯通孔为1a、外凸部为1b；短扣点的贯通孔为2a、外凸部为2b；3-条料；4-导正孔；5-绕线槽孔；6-内孔。

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1：一种周向大扭矩斜槽铁芯的叠铆结构，包括多片由上至下层叠后形成斜槽的扣点片，每片扣点片上沿同一圆周设有交替排列的长扣点1和短扣点2，长扣点1和短扣点2均包括贯通扣点片厚度方向的贯通孔、以及相对于扣点片下表面外凸的外凸部，同一扣点的贯通孔与外凸部相交接，长扣点1和短扣点2的外凸部均呈圆弧状，长扣点1的外凸部1b长于短扣点2的外凸部2b且短于短扣点2整体的长度；任意上下相邻的两片扣点片中，上片扣点片的长扣点1与下片扣点片的短扣点2相扣合，且两个扣点各自外凸部的两端中远离贯通孔的一端沿竖直方向上下对齐；上片扣点片的短扣点2与下片扣点片的长扣点1相扣合。

作为优选，长扣点1和短扣点2的外凸部均包括两条同心设置的圆弧，两条圆弧的圆心与扣点片的中心相重合，使得长扣点1和短扣点2在扣合时宽度方向上的两条圆弧线能完全重合。

作为优选，每片扣点片上的所有贯通孔沿同一圆周均匀分布，有助于贯通孔的加工，也即贯通孔加工时，参与加工贯通孔的模具无需变换位置，始终在同一位置加工出一组均匀分布的贯通孔即可。

作为优选，长扣点1和短扣点2的贯通孔形状、尺寸均相同，贯通孔的横截面为一个圆，且该圆的直径大于与贯通孔相交的外凸部的宽度，截面为原易于加工，模具设计成本制造成本均更低，圆的直径大于与贯通孔相交的外凸部的宽度保证了外凸部在加工时能与贯通孔相交，且不会完全覆盖贯通孔。

本实施例中叠铆结构的单片扣点片结构如图4所示，上面总共设有6个扣点，其中3个长扣点1，3个短扣点2，交替排列，多片扣点片层叠后6个扣点处的剖视图可见图5（本发明中涉及到的扣点处剖视图均选取4片扣点片层叠作为示例），图5中箭头所指向的排列顺序（由上至下）对应图4中6个扣点按顺时针排列顺序下的各扣点处的剖视图，其中，图5中最顶部的扣点对应图4中圆周顶部的扣点，各扣点的剖视方向均沿扣点的长度方向，例如图5中最顶部的扣点剖视方向可参考图4中的Y-Y方向（4片扣点片层叠后），其余扣点剖视方向也同理，可见相邻的两片扣点片中既有长扣点1与短扣点2的配合，又有短扣点2与长扣点1的配合，层叠后的斜槽铁芯可以承受较大的扭力。

本发明斜槽铁芯的叠铆结构周向能承受的最大扭力实测≥87N。

实施例2：一种周向大扭矩斜槽铁芯的叠铆结构，与实施例1相比，本实施例中每片扣点片上设有两组扣点组，本实施例中叠铆结构的单片扣点片结构如图6所示，包括6个长扣点1和6个短扣点2，上下相邻的两片扣点片中既有长扣点1与短扣点2的配合，又有短扣点2与长扣点1的配合，多片扣点片层叠后选取其中连续的4个扣点作剖视图，见图7，图7中箭头所指向的排列顺序（由上至下）对应图6中4个扣点按顺时针排列顺序下的各扣点处的剖视图，其中，图7中最顶部的扣点对应图6中圆周顶部的扣点，另外8个扣点图7中未画出，只需分别重复两次图7的排列顺序即可，各扣点的剖视方向均沿扣点的长度方向，例如图7中最顶部的扣点剖视方向可参考图6中的Z-Z方向（4片扣点片层叠后），其余扣点剖视方向也同理，相比于实施例1，本实施例层叠后的斜槽铁芯可以承受更大的扭力。

实施例3：一种周向大扭矩斜槽铁芯的制造工艺，工艺流程图如图8所示，用于制造采用实施例1中叠铆结构的斜槽铁芯，其中斜槽铁芯的扭斜量为0.5°，也即上下相邻的两片铁芯单片体各自的绕线槽存在0.5°的角度差，扣点总个数为6个，制造工艺包括以下步骤：

步骤A、上料：取条料3送入冲床，使条料3可在冲床上持续步进向前送料；

冲导正孔4：在条料3步进向前送料过程中，每次步进后在条料3长度方向的两侧实施一次导正孔4的冲压，导正孔4在条料3步进向前的方向上呈两排排列，每排导正孔4均等间隔分布，两排导正孔4相互错位分布，同排相邻两个导正孔4之间的距离为送料步距；

步骤B、冲绕线槽孔5：在条料3步进向前送料过程中，每次步进后实施一次绕线槽孔5的冲压，冲出一组沿圆周均匀分布的绕线槽孔5；

步骤C、冲贯通孔：在条料3步进向前送料过程中，每次步进后实施一次贯通孔的冲压，冲出一组沿圆周均匀分布的贯通孔，共6个；

步骤D、冲外凸部：在条料3步进向前送料过程中，每次步进后对条料实施一次外凸部的冲压，冲压出一组沿同一圆周且按一长一短的规律交替排列的外凸部，共6个，每个外凸部均与步骤C中冲出的贯通孔相交形成长扣点1或短扣点2；

为了便于理解，贯通孔的模具A与外凸部的模具刃口交接轮廓如图9所示，参与外凸部加工的模具有两种规格，其中实线B表示较长的外凸部加工用的模具，虚线C表示较短的外凸部加工用的模具。

步骤E、冲内孔6：在条料3步进向前送料过程中，每次步进后实施一次内孔6的冲压，将步骤B冲压得到的一组绕线槽孔5打通，得到一组绕线槽；

步骤F、落料层叠：在条料3步进向前送料过程中，每次步进后利用凹模可旋转的落料模具实施一次冲压落料，每次冲压得到一片储存在落料模具凹模内的铁芯单片体，每次冲压后，落料模具的凹模逆时针旋转59.5°，铁芯单片体逐渐在落料模具凹模内层叠，当层叠的铁芯单片体片数达到一个斜槽铁芯成品所需的片数后，从落料模具凹模内脱出。

步骤F中每次冲压后，落料模具的凹模旋转的方向以及旋转的角度大小跟贯通孔与外凸部的设置位置有关，如图4结构下的扣点片，从贯通孔至外凸部的排列顺序为顺时针排列，为了实现在落料模具的凹模内层叠铁芯且相邻两片扣点片中上片的长扣点1扣入下片的短扣点2，每次冲压后，落料模具的凹模逆时针旋转59.5°或顺时针旋转60.5°，在同个斜槽铁芯成品制造的过程中，落料模具的凹模始终沿同个方向旋转。

但若从贯通孔至外凸部的排列顺序为逆时针排列，则每次冲压后，落料模具的凹模逆时针旋转60.5°或顺时针旋转59.5°。

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 (8)

1.一种周向大扭矩斜槽铁芯的叠铆结构，包括多片由上至下层叠后形成斜槽的扣点片，其特征在于：每片扣点片上沿同一圆周设有交替排列的长扣点（1）和短扣点（2），所述长扣点（1）和所述短扣点（2）均包括贯通扣点片厚度方向的贯通孔、以及相对于扣点片下表面外凸的外凸部，同一扣点的贯通孔与外凸部相交接，长扣点（1）和短扣点（2）的外凸部均呈圆弧状，长扣点（1）的外凸部长于短扣点（2）的外凸部且短于短扣点（2）整体的长度；任意上下相邻的两片扣点片中，上片扣点片的长扣点（1）与下片扣点片的短扣点（2）相扣合，且两个扣点各自外凸部的两端中远离贯通孔的一端沿竖直方向上下对齐；上片扣点片的短扣点（2）与下片扣点片的长扣点（1）相扣合。

2.根据权利要求1所述的一种周向大扭矩斜槽铁芯的叠铆结构，其特征在于：所述长扣点（1）和所述短扣点（2）的外凸部均包括两条同心设置的圆弧，两条圆弧的圆心与扣点片的中心相重合。

3.根据权利要求1所述的一种周向大扭矩斜槽铁芯的叠铆结构，其特征在于：每片扣点片上的所有贯通孔沿同一圆周均匀分布。

4.根据权利要求3所述的一种周向大扭矩斜槽铁芯的叠铆结构，其特征在于：所述长扣点（1）和所述短扣点（2）的贯通孔形状、尺寸均相同，贯通孔的横截面为一个圆，且该圆的直径大于与贯通孔相交的外凸部的宽度。

5.根据权利要求1所述的一种周向大扭矩斜槽铁芯的叠铆结构，其特征在于：每片扣点片上以沿同一圆周交替排列的长扣点（1）和短扣点（2）为一组扣点组，单片扣点片上设有多组扣点组。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种周向大扭矩斜槽铁芯的制造工艺，其特征在于：包括以下步骤：

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、冲绕线槽孔：在条料步进向前送料过程中，每次步进后实施一次绕线槽孔的冲压，冲出一组沿圆周均匀分布的绕线槽孔；

步骤C、冲贯通孔：在条料步进向前送料过程中，每次步进后实施一次贯通孔的冲压，冲出一组沿圆周均匀分布的贯通孔；

步骤D、冲外凸部：在条料步进向前送料过程中，每次步进后对条料实施一次外凸部的冲压，冲压出一组沿同一圆周且按一长一短的规律交替排列的外凸部，每个外凸部均与步骤C中冲出的贯通孔相交形成长扣点或短扣点；

步骤E、冲内孔：在条料步进向前送料过程中，每次步进后实施一次内孔的冲压，将步骤B冲压得到的一组绕线槽孔打通，得到一组绕线槽；

步骤F、落料层叠：在条料步进向前送料过程中，每次步进后利用凹模可旋转的落料模具实施一次冲压落料，每次冲压得到一片储存在落料模具凹模内的铁芯单片体，每次冲压后，落料模具的凹模转一个角度α°，铁芯单片体逐渐在落料模具凹模内层叠，当层叠的铁芯单片体片数达到一个斜槽铁芯成品所需的片数后，从落料模具凹模内脱出。

7.根据权利要求6所述的一种周向大扭矩斜槽铁芯的制造工艺，其特征在于：所述步骤D中每组外凸部的个数为N个，则步骤F中每次冲压后，落料模具的凹模转过的角度α°=（360°/N）+斜槽铁芯的扭斜量或α°=（360°/N）-斜槽铁芯的扭斜量。

8.根据权利要求6所述的一种周向大扭矩斜槽铁芯的制造工艺，其特征在于：步骤A和步骤B之间还有冲导正孔工序，在条料步进向前送料过程中，每次步进后在条料长度方向的两侧实施一次导正孔的冲压，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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