CN115473360A - 电机铁芯结构、电机以及转子铁芯铸铝方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了电机铁芯结构、电机以及转子铁芯铸铝方法，电机铁芯结构，包括：定子铁芯和转子铁芯，定子铁芯通过多个定子冲片堆叠形成，转子铁芯通过多个转子冲片堆叠形成，定子冲片设有沿其周向均匀分布的36个定子槽，转子冲片设有沿其周向均匀分布的44个转子槽，且转子槽为闭口槽。相邻两个定子冲片之间分隔有绝缘衬垫，多个定子冲片呈螺旋状叠加形成定子铁芯，任意两个相邻的定子冲片在定子铁芯径向上的偏移角度相同，相邻两个定子冲片的定子槽之间存在重叠区域。本发明的定子铁芯和转子铁芯采用旋转叠片及最优槽配合，使得定子与转子的气隙更加均匀，实现有效降低电机噪音。

Description

电机铁芯结构、电机以及转子铁芯铸铝方法

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及电机铁芯结构、电机以及转子铁芯铸铝方法。

背景技术

目前空调器均安装有电机，螺杆电机是常见的电机种类，其已在不同产品上应用多年，但螺杆电机在运行过程中会发出较大噪音，尤其是电磁噪音问题突出。电磁噪音通常是因定子和转子之间的气隙不均匀引起，导致电机运转时出现高频电磁音。另外，现有电机铁芯包含定子铁芯和转子铁芯，定子铁芯和转子铁芯均是通过冲片堆叠形成，而冲片的制造工序以及堆叠工序都有一定公差，最终加工得到的铁芯会存在明显的高度缺陷，这会进一步加剧电机运转噪音。

因此，如何设计有效降低噪音的电机铁芯结构是业界亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有电机电磁噪音大的缺陷，本发明提出电机铁芯结构、电机以及转子铁芯铸铝方法，该电机铁芯结构的定子铁芯和转子铁芯采用旋转叠片，弥补铁芯因冲片公差累计导致的高度差缺陷，实现有效降低电机噪音。

本发明采用的技术方案是，设计电机铁芯结构，包括：定子铁芯和转子铁芯，定子铁芯通过多个定子冲片堆叠形成，转子铁芯通过多个转子冲片堆叠形成，相邻两个定子冲片之间分隔有绝缘衬垫，多个定子冲片呈螺旋状叠加形成定子铁芯，任意两个相邻的定子冲片在定子铁芯径向上的偏移角度相同，相邻两个定子冲片的定子槽之间存在重叠区域。

优选的，定子槽为开口槽，所有定子冲片的同一定子槽划分为一个定子槽组，每个定子槽组的重叠区域在轴向上连通形成呈螺旋状延伸的线槽，线槽在径向上贯穿定子铁芯的内侧壁。

优选的，每个转子冲片均匀分布有减重孔。

优选的，相邻两个转子冲片的减重孔错开设置，使得一转子冲片的减重孔在轴向上被另一转子冲片的实心部分遮挡。

优选的，定子冲片设有沿其周向均匀分布的36个定子槽，转子冲片设有沿其周向均匀分布的44个转子槽，且转子槽为闭口槽。

优选的，转子槽沿着转子铁芯的外周圆均匀分布，定子槽沿着定子铁芯的内周圆均匀分布。

本发明还提出了电机，该电机采用上述的电机铁芯结构。

优选的，定子铁芯缠绕有同心式绕组。

本发明还提出了上述电机的转子铁芯铸铝方法，包括：

转子铁芯加工阶段，将分散的转子冲片进行烘烤，堆叠形成转子铁芯，给转子铁芯预热；

铝液处理阶段，将铝液加热之后依次进行精炼除气、除杂以及保温；

压铸阶段，给铸铝模具预热，将转子铁芯置于铸铝模具中，再将铝液注入铸铝模具中。

在一些实施例中，铝液处理阶段包括以下步骤：

将铝液加热至720℃，将除气剂放入钟罩内，再将钟罩放入铝液的2/3深度处，驱动钟罩在铝液内均匀移动，直至铝液无气泡溢出；

将除渣剂放入铝液内，将悬浮的铝渣清理干净；

将铝液静置保温一定时间后完成铝液处理。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、定子铁芯和转子铁芯采用旋转叠片，弥补铁芯因冲片公差累计导致的高度差缺陷；

2、定子铁芯和转子铁芯采用36/44的最优槽配合，转子槽采用闭口槽，有效降低高频电磁音；

3、定子绕组采用同心式绕组，使得定子和转子之间的气隙更均匀；

4、转子铁芯铸铝方法通过排气、除渣等工序对铝液进行处理，实现转子铸铝质量提升。

附图说明

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：

图1是本发明定子冲片的结构示意图；

图2是本发明转子冲片的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利，并不用于限定本专利。

如图1、2所示，本发明提出的电机铁芯结构适用于电机中，包括但不限于螺杆电机，电机铁芯结构主要有定子铁芯和转子铁芯两大部分，定子铁芯通过多个定子冲片1堆叠形成，所有定子冲片1的形状及尺寸均相同，转子铁芯通过多个转子冲片2堆叠形成，所有转子冲片2的形状及尺寸均相同，转子槽21沿着转子铁芯的外周圆均匀分布，转子槽21采用闭口槽，即转子槽21的周围均是实心部分，转子槽21靠近转子冲片2中心的一端为内端，转子槽21远离转子冲片2的一端为外端，转子槽21的内端和外端均为封闭端。

在本发明的一些实施例中，定子冲片1设有沿其周向均匀分布的36个定子槽11，转子冲片2设有沿其周向均匀分布的44个转子槽21。上述最优槽配合经过多次验证，采用44槽转子的谐波损耗虽然比槽数更少的转子有所增加，但转子齿谐波幅值减少，它在定子齿中产生的脉振损耗也随之减少，适当增加或减少极靴宽度来改善磁场分布，使得基波更接近正弦波，从而降低高次谐波分量，达到降低电磁噪音的效果。

相邻两个定子冲片1之间分隔有绝缘衬垫，通过绝缘衬垫防止漏磁，并且绝缘衬垫能够有效隔热。多个定子冲片1呈螺旋状叠加形成定子铁芯，任意两个相邻的定子冲片1在定子铁芯径向上的偏移角度相同，定子铁芯的所有定子冲片1偏转方向相同，才能在叠加之后在轴向上呈螺旋状，偏转方向可以是顺时针方向或者逆时针方向。

为便于理解，下面进行举例说明。

以三个定子冲片1为例，三个定子冲片1分别是依次分布的定子冲片n、定子冲片n+1、定子冲片n+2，定子冲片n与定子冲片n+1在径向上的偏移角度为α₁，定子冲片n+1与定子冲片n+2在径向上的偏移角度为α₁，定子冲片n与定位冲片n+2在径向上的偏移角度为2×α1。

以五个定子冲片1为例，五个定子冲片1分别是依次分布的定子冲片n、定子冲片n+1、定子冲片n+2、定子冲片n+3、定子冲片n+4，定子冲片n与定子冲片n+1在径向上的偏移角度为α₁，定子冲片n+1与定子冲片n+2在径向上的偏移角度为α₁，定子冲片n+2与定子冲片n+3在径向上的偏移角度为α₁，定子冲片n+3与定子冲片n+4在径向上的偏移角度为α₁，定子冲片n与定位冲片n+2在径向上的偏移角度为2×α₁，定子冲片n与定位冲片n+3在径向上的偏移角度为3×α₁，定子冲片n与定位冲片n+4在径向上的偏移角度为4×α₁、以此类推。

如图1所示，定子槽11为开口槽，定子槽11靠近定子冲片1中心的一端为内端，定子槽11远离定子冲片1的一端为外端，定子槽11的内端为开口端，外端均为封闭端，定子槽11沿着定子铁芯的内周圆均匀分布。所有定子冲片1的同一定子槽11划分为一个定子槽组，也就是说，定子铁芯具有36个定子槽组，定子槽组中的定子槽11依次沿同一方向偏转，任意两个相邻的定子槽11在径向上的偏移角度相同，相邻两个定子冲片1的定子槽11之间存在重叠区域，每个定子槽组的重叠区域在轴向上连通形成呈螺旋状延伸的线槽。

实际上，由于定子槽11为开口槽，相邻两个定子槽11之间的区域形成定子齿12，定子冲片1堆叠之后在定子铁芯的内侧壁周向间隔形成有定子齿组，相邻的两个定子齿组之间形成上述线槽，线槽在径向上贯通至定子冲片1的内周圆。定子冲片1呈螺旋状堆叠的作用是在定子铁芯形成波浪形定子齿组，以此吸收电机转动时产生的噪音，起到降低电机运转噪音和提高电机散热能力的效果。

需要说明的是，定子铁芯采用旋转叠片，弥补定子铁芯因定子冲片公差累计导致的高度差缺陷。进一步的，虽然相邻两个定子冲片1的定子槽11之间存在重叠区域，但为了防止漏磁以及隔热，优选方案是利用绝缘衬垫遮挡在重叠区域之间。

如图2所示，在一些实施例中，所有转子冲片2的同一转子槽21划分为一个转子槽组，也就是说，转子铁芯具有44个转子槽组，转子槽组中的转子槽21在轴向上对齐，转子槽组呈直线排布。每个转子冲片2均匀分布有减重孔，转子冲片2包括减重孔和位于减重孔之外的实心部分，相邻两个转子冲片2的减重孔错开设置，使得一转子冲片2的减重孔在轴向上被另一转子冲片2的实心部分遮挡，即转子冲片2堆叠时，相邻两个转子冲片2的减重孔与实心部分相互叠压设置。

为便于理解，下面进行举例说明。

以三个转子冲片2为例，三个转子冲片2分别是依次分布的转子冲片n、转子冲片n+1、转子冲片n+2，转子冲片n的减重孔被转子冲片n+1的实心部分遮挡，转子冲片n+1的减重孔被转子冲片n+2的实心部分遮挡，转子冲片n的减重孔与转子冲片n+2的减重孔在轴向上对齐。

以五个转子冲片2为例，五个转子冲片2分别是依次分布的转子冲片n、转子冲片n+1、转子冲片n+2、转子冲片n+3、转子冲片n+4，转子冲片n的减重孔被转子冲片n+1的实心部分遮挡，转子冲片n+1的减重孔被转子冲片n+2的实心部分遮挡，转子冲片n+2的减重孔被转子冲片n+3的实心部分遮挡，转子冲片n+3的减重孔被转子冲片n+4的实心部分遮挡，转子冲片n、转子冲片n+2以及转子冲片n+4的减重孔在轴向上对齐，转子冲片n+1与转子冲片n+3的减重孔在轴向上对齐，以此类推。

本发明在保证电机磁力线通畅的前提下，通过在转子冲片2内部均布减重孔，可有效降低电机转子的转动惯量，减少电机加减速停止的反应时间，提高电机定位精度、高速往复性能等，解决低转动惯量和转子结构强度之间的矛盾。

需要指出的是，转子铁芯采用旋转叠片，弥补转子铁芯因转子冲片公差累计导致的高度差缺陷。实际应用中，定子铁芯和转子铁芯还可以采用端面车削工艺，弥补铁芯的高度差缺陷。

本发明的电机铁芯结构可以应用在电机中，定子铁芯缠绕有同心式绕组，使之定转子气隙磁密性更加均匀，转子铁芯位于定子铁芯内部，且转子铁芯的外部套有转子绕组，转子绕组通常采用铸铝工艺进行加工制造。为了提高转子的质量，发明人对转子铸铝工艺进行研究分析，提出转子铁芯铸铝方法，以实现提升转子铸铝质量。

具体来说，转子铁芯铸铝方法主要转子铁芯加工阶段、铝液处理阶段以及压铸阶段，转子铁芯加工阶段的工序为将分散的转子冲片进行烘烤，堆叠形成转子铁芯，给转子铁芯预热。铝液处理阶段的工序为将铝液加热之后依次进行精炼除气、除杂以及保温。压铸阶段的工序为给铸铝模具预热，将转子铁芯置于铸铝模具中，再将铝液注入铸铝模具中。

在一些实施例中，铝液处理阶段包括以下步骤：

将铝液加热至720℃，将除气剂放入钟罩内，再将钟罩放入铝液的2/3深度处，驱动钟罩在铝液内均匀移动，直至铝液无气泡溢出；

将除渣剂放入铝液内，将悬浮的铝渣清理干净；

将铝液静置保温一定时间后完成铝液处理。

以本发明的具体应用实例进行说明，转子铁芯铸铝方法包括：

采用冲制的转子冲片以散片的方式放入烘烤箱进行烘烤，烘烤2小时左右，烘烤温度为200℃-250℃，将转子冲片堆叠形成转子铁芯，然后给转子铁芯预热；

将炉内铝液在720℃温度条件下精炼除气，除气剂用量每次2千克左右，除渣剂用量每次2左右；

将除气剂放入钟罩内，钟罩放入铝液深度2/3处，驱动钟罩均匀移动，直到铝液无气泡溢出，表明铝液的气体处理工作完成，除气工作完成后，再放入除渣剂进行除渣，将悬浮的铝渣清理干净，除渣工作完成后，取铝液样品送检，铝液中铝含量Al＞99.7％才能认定铝液处理合格；

将合格的铝液静置保温10分钟后，才能使用铝液压铸闭口槽转子；

给铸铝模具预热，将转子铁芯置于铸铝模具中，再将铝液注入铸铝模具中。

在实际应用中，根据转子的形状可以选用柱形铸铝模具以方便压铸，铸铝模具安装在压铸机中，压铸机的预热温度为180℃至200℃，注入铝液之前，压铸机进行预压射，连续压射6次以上，耳听压射声音清脆有力后开始压铸产品。

本发明提出的转子铁芯铸铝方法通过排气、除渣等工序对铝液进行处理，实现转子铸铝质量提升。

需要注意的是，上述所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

此外，需要说明的是，方位词“内”、“外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外，本文中使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.电机铁芯结构，包括：定子铁芯和转子铁芯，所述定子铁芯通过多个定子冲片堆叠形成，所述转子铁芯通过多个转子冲片堆叠形成；其特征在于，相邻两个所述定子冲片之间分隔有绝缘衬垫，多个所述定子冲片呈螺旋状叠加形成所述定子铁芯，任意两个相邻的所述定子冲片在所述定子铁芯径向上的偏移角度相同，相邻两个所述定子冲片的定子槽之间存在重叠区域。

2.根据权利要求1所述的电机铁芯结构，其特征在于，所述定子槽为开口槽，所有所述定子冲片的同一定子槽划分为一个定子槽组，每个所述定子槽组的重叠区域在轴向上连通形成呈螺旋状延伸的线槽，所述线槽在径向上贯穿所述定子铁芯的内侧壁。

3.根据权利要求1所述的电机铁芯结构，其特征在于，每个所述转子冲片均匀分布有减重孔。

4.根据权利要求3所述的电机铁芯结构，其特征在于，相邻两个所述转子冲片的减重孔错开设置，使得一转子冲片的减重孔在轴向上被另一转子冲片的实心部分遮挡。

5.根据权利要求1至4任一项所述的电机铁芯结构，其特征在于，所述定子冲片设有沿其周向均匀分布的36个定子槽，所述转子冲片设有沿其周向均匀分布的44个转子槽，且所述转子槽为闭口槽。

6.根据权利要求1至4任一项所述的电机铁芯结构，其特征在于，所述转子槽沿着所述转子铁芯的外周圆均匀分布，所述定子槽沿着所述定子铁芯的内周圆均匀分布。

7.电机，其特征在于，所述电机采用权利要求1至6任一项所述的电机铁芯结构。

8.根据权利要求7所述的电机，其特征在于，所述定子铁芯缠绕有同心式绕组。

9.电机的转子铁芯铸铝方法，所述电机为权利要求7或8所述的电机，其特征在于，所述转子铁芯铸铝方法包括：

转子铁芯加工阶段，将分散的转子冲片进行烘烤，堆叠形成转子铁芯，给所述转子铁芯预热；

铝液处理阶段，将铝液加热之后依次进行精炼除气、除杂以及保温；

压铸阶段，给铸铝模具预热，将所述转子铁芯置于铸铝模具中，再将铝液注入所述铸铝模具中。

10.根据权利要求9所述的转子铁芯铸铝方法，其特征在于，所述铝液处理阶段包括以下步骤：

将铝液加热至720℃，将除气剂放入钟罩内，再将所述钟罩放入所述铝液的2/3深度处，驱动所述钟罩在所述铝液内均匀移动，直至所述铝液无气泡溢出；

将除渣剂放入所述铝液内，将悬浮的铝渣清理干净；

将所述铝液静置保温一定时间后完成铝液处理。

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