專利名稱：一種直列式電機鐵芯及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電機鐵芯，特別是涉及一種能夠?qū)崿F(xiàn)機械化繞組的電機鐵芯結構 及其加工方法，該電機鐵芯既可以作為電動機外定子鐵芯，也可以作為發(fā)電機的轉(zhuǎn)子 鐵芯。
背景技術：
傳統(tǒng)的鐵芯都是在設計成型后，按照形狀制作沖壓模具，再沖片疊片成型。目 前，針對普通作為內(nèi)轉(zhuǎn)子的定子鐵芯都是使用這樣的工藝，因此材料利用率比較低， 一般在50%以內(nèi)；另一方面，采用傳統(tǒng)的工藝方法，由于繞線是通過內(nèi)圓結構槽繞 線，很難實現(xiàn)機械化作業(yè)，因為成型后的鐵芯繞線空間很小，槽口也很小，即便是采 用機械化操作，也導致繞線效率偏低。
因此，在工業(yè)應用中，人們又采用了另一種工藝方法，即使用單根帶料巻繞疊片 成型。如申請?zhí)?9109681.7的中國發(fā)明專利《電機鐵芯無廢料制造工藝》就提供一種 電機鐵芯低廢料制造工藝，它將電機鐵芯的齒部及軛部分別用螺旋形巻繞工藝制造， 使硅鋼片利用率大大的提高。但是，這種方法雖然將鐵芯的齒部、軛部分開加工，為 電機定子自動嵌線提供了方便，但是由于是在鐵芯齒部巻繞疊壓成型后再繞線，結構 上依舊受電機槽口和線徑的限制，實現(xiàn)機械化繞線的難度仍然較大。
又如申請?zhí)枮?00610111973.8的中國發(fā)明專利《旋轉(zhuǎn)電機的疊片鐵芯》公開了一 種旋轉(zhuǎn)電機的疊片鐵芯，具有第一數(shù)量的磁極，第一數(shù)量為被2整除的自然數(shù)，該疊片 鐵芯包括若干弧形單元鐵芯，其特征在于各單元鐵芯具有第二數(shù)量的磁極，第二數(shù)量 為除了第一數(shù)量的約數(shù)之外的自然數(shù)，單元鐵芯巻繞層疊預定次數(shù)，構成方式為通過 等式乂= 9 Xt/360得到單元鐵芯的軸向疊層量，X為軸向疊層量，e為單元鐵芯的巻繞 角度，以及t為單元鐵芯的厚度，并且在圓周方向上彼此毗連的單元鐵芯在其外周的一 部分處相互連接。所述專利的疊片鐵芯雖然能夠減少巻繞層疊時間，但是在巻繞成型 過程中進行自動化繞線的工藝比傳統(tǒng)沖壓疊片后再繞線的工藝要復雜，對設備的要求 也高，因此，要使用目前普遍使用的沖壓式鐵芯加工設備，并實現(xiàn)高效的機械化繞 組，還需要設計出一種更為優(yōu)化的鐵芯結構以及相應的加工工藝。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的第一個技術問題是針對上述現(xiàn)有技術現(xiàn)狀而提供一種采用沖壓疊片成型、材料利用率高、并且容易實現(xiàn)高效化機械繞組的直列式電機鐵芯及其制造 方法。本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案為該直列式電機鐵芯，包括有多個 相互沖壓疊加、且呈圓形的鐵芯沖片，其特征在于所述的鐵芯沖片由直列式帶狀沖 片巻繞而成，每一個帶狀沖片包括有若干個相互連接的弧形單元齒塊，相鄰兩個弧形 單元齒塊由可在外力作用下彎曲的外緣方向上的連接部彼此連接，所述連接部的下方 開有能減小巻繞應力的帶張角的豁口，在所述豁口在尖角部位又開有一個內(nèi)槽口，同 一帶狀沖片中的首尾兩個弧形單元齒塊上還分別設置有能夠互相適配的扣頭和卡口， 所述的扣頭和卡口構成一個卡扣結構使得巻繞后的所述帶狀沖片能夠首尾連接。所述的弧形單元齒塊橫截面可以為適合于帶狀沖片巻繞成型的任意形狀，優(yōu)選地 采用呈"工"字型的橫截面，包括有齒冠、齒身和齒根，每個弧形單元齒塊都可以設 置有若干個疊壓連接時所用的鉚扣，簡單地，可以在齒冠和齒根的中心位置上分別設 置有一個所述的鉚扣。為了能夠使得帶狀沖片達到較佳的巻繞效果，在巻繞成型后，相鄰弧形單元齒塊 之間的貼合更加平穩(wěn)、牢固，同時，考慮到材料的合理利用率，所述的連接部寬度、 豁口張角3和內(nèi)槽口的設置都有一定的范圍，具體地，可以采用如下的參數(shù)范圍所述的連接部在圓周的徑向?qū)挾确秶鸀?.75 1.5mm;所述的豁口張角0 =360/11度，公差 范圍在+0 +60分，其中，n為每一個帶狀沖片巻繞成圓形后所包含的弧形單元齒塊的 數(shù)量， 一般地，取n》3。所述的內(nèi)槽口可以為任意的形狀，如圓弧形槽口、橢圓槽口、三角槽口等，目的 是在巻繞成型時，讓相鄰弧形單元齒塊之間在豁口尖角處的擠壓材料有一定的容置空 間，減小巻繞應力，防止巻繞時在豁口尖角出現(xiàn)斷裂，優(yōu)選地可以設計呈圓弧張口的 內(nèi)槽口，并且，所述內(nèi)槽口的圓弧曲率半徑范圍為0.25 0.5mm。考慮到有的電機在運行時需要設置霍爾元件，可以在相應地需要設置霍爾元件的 所述的弧形單元齒塊的齒根部位預留有霍爾槽。本發(fā)明制造上述直列式電機鐵芯的方法為，包括有以下工藝步驟① 、單片沖裁，可以在同一條板材上一次單列沖裁，或者在一塊板材上進行同時 兩列對排、四列兩兩對排或四列以上雙數(shù)排的沖裁，以獲得具有若干個連續(xù)相接有弧 形單元齒塊的單片帶狀沖片；② 、沖片疊壓，將所述的多個單片帶狀沖片直接扣式?jīng)_疊成一帶狀沖片組，所述 的弧形單元齒塊對應地疊加為弧形單元齒塊組，并且，所述的帶狀沖片組在頭尾相應地形成一個由所述的扣頭疊加而成的柱狀扣條，以及由所述的卡口疊加而成的卡槽；③ 、繞線，將所述帶狀沖片組的每一個弧形單元齒塊組套上絕緣套，并且可以通 過手工或者機械繞上線圈。 、巻繞成型，將繞上線圈的帶狀沖片組一次巻繞成圓形鐵芯，所述的扣條扣入 所述的卡槽內(nèi)，將所述的帶狀沖片組的巻繞接口連接起來，此時，為了防止巻繞成型 后的相鄰弧形單元齒塊組之間過于擠壓變形，所述的巻繞后的相鄰弧形單元齒塊組之 間留有0 lmm的縫隙。如果需要在鐵芯上設置霍爾元件，還可以在單片沖裁時，在霍爾元件安裝位置所 對應的弧形單元齒塊上預留霍爾槽，在帶狀沖片疊壓并巻繞成型后，在相應的霍爾槽 中放置霍爾元件。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于1)、把未成型的鐵芯沖片設計成直列式的 帶狀沖片，可以大大提高沖裁時的材料利用率，通?？梢赃_到80%，節(jié)省了沖裁成 本；2)、帶狀沖片包括有多個相互連接的弧形單元齒塊，這些弧形單元齒塊在連接部位處增設了一個內(nèi)槽口，能夠增加巻繞時相鄰結構的弧形單元齒塊之間的擠壓空間， 減小因巻曲成形帶來的相鄰弧形單元齒塊之間的應力，保證巻繞后的弧形單元齒塊之 間的貼合更加平穩(wěn)、牢固，同時，也能夠防止豁口尖角的斷裂，增強了帶狀沖片的巻曲韌性；3)、在帶狀沖片的首尾弧形單元齒塊上設計了能夠相互卡配的卡扣結構，當 沖片疊壓后進行巻繞時，能夠通過該卡扣結構方便地將巻繞接口處連接起來，工裝方 便，無須其他的結構或工藝，就能夠?qū)崿F(xiàn)一次巻繞成型；4)、采用了先疊壓繞線、后 巻繞成型的工藝，主要突出用直列式結構的疊壓沖片因為巻繞前空間足夠，無論機械 化繞線或者手工繞線都非常容易，尤其是在機械化的自動繞線中，直列式結構的繞線 機的通用性非常強，在提高繞線效率的同時，還省去了專用結構繞線機的投資成本。 另外，采用這種繞線工藝后的鐵芯槽口設計不再受繞線的約束，降低了槽口設計的難 度。
圖1為本發(fā)明實施例的電機鐵芯繞線結構示意圖。圖2為圖1中A-A向剖視圖。圖3為本發(fā)明實施例的具有鐵芯沖片截面的鐵芯結構示意圖(未繞線)。 圖4為圖3中B-B向剖視圖。圖5為圖3所示鐵芯展開后的帶狀沖片結構示意圖。 圖6為圖5中所示的I部局部放大圖。 圖7為圖5中所示的n部局部放大圖。 圖8為本發(fā)明實施例中具有霍爾槽的單元齒塊結構示意圖。圖9為圖1和圖3中所示的C部局部放大圖。
具體實施方式
以下結合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。如圖l、圖2所示，為本發(fā)明的直列式電機鐵芯繞線結構示意圖，該鐵芯包括由50 片厚為0.5mm的圓形鐵芯沖片相互沖壓疊加而成，鐵芯上套有絕緣體l，線圈2繞置在 絕緣體1上，所述的鐵芯具有一個接口，該接口C通過卡扣結構固定連接。圖3、圖4為和圖1、圖2相對應的去掉了絕緣體1和線圈2后的疊壓鐵芯沖片的結構 示意圖，在鐵芯的內(nèi)圈還設置有三個相鄰的能夠容置霍爾元件的霍爾槽3;如圖5所示，所述的每一個圓形鐵芯沖片是由如圖5中的直列式帶狀沖片4巻繞而 成，每一個帶狀沖片4包括有12個相互連接的、呈"工"字型的弧形單元齒塊41，弧形 單元齒塊41包括有齒冠411、齒身412和齒根413，每個弧形單元齒塊41在齒冠411和齒 根413中心分別具有一個用于疊壓連接所述的鐵芯沖片的鉚扣5，參見圖6、圖7;如圖6 圖8所示，相鄰兩個弧形單元齒塊41通過圓周的徑向?qū)挾葹?.75 1.5mm的 連接部6互相連接，在所述的連接部6下方開有豁口7，豁口張角e可以根據(jù)以下公式設 計，即3=360/11度，公差范圍在+0 +60分，其中，n為每一個帶狀沖片4所包含的弧形 單元齒塊41的數(shù)量，在本實施例中，具體地11=12，則豁口張角e的范圍即為3(T《e 《30.60° ;在所述豁口7的尖角部位又開有一個曲率半徑范圍為0.25 0.5mm的、呈圓 弧張口的內(nèi)槽口71，參見圖6、圖7;并且，所述的鐵芯在需要安裝霍爾元件的相應位 置上還預留出霍爾槽，對應到每一帶狀沖片的弧形單元齒塊上也具有相應的霍爾槽 414，參見圖8。另外，在每一個帶狀沖片的首尾兩個弧形單元齒塊41的齒冠411部位還分別設置有 能夠互相適配的帶凸部的扣頭42和帶凹部的卡口43，所述的扣頭42和卡口43構成一個 卡扣結構使得巻繞后的所述帶狀沖片能夠首尾連接，參見圖9。于是，所述的55個帶狀 沖片4相互疊壓后，在疊壓得到的帶狀沖片組的第一個弧形單元齒塊組一側形成由所述 的扣頭42疊加而成的柱狀扣條，而在帶狀沖片組的最后一個弧形單元齒塊一側則形成 由所述的卡口43疊加而成的卡槽，當把所述的帶狀沖片組巻繞成型時，所述的扣條和 卡槽相互扣合起來，從而將鐵芯的接口連接固定。上述直列式鐵芯采用如下的制造方法，具體包括有以下的工藝步驟① 、單片沖裁，獲得具有12個連續(xù)相接有弧形單元齒塊41的若干個單片帶狀沖片4;② 、沖片疊壓，將沖裁得到所述的單片帶狀沖片4選擇以55片為一組，用胎具直接 扣式?jīng)_疊成一個整體的帶狀沖片組，所述的弧形單元齒塊41由機器疊加成為一個弧形 單元齒塊組，并且，所述的帶狀沖片組在頭尾的齒冠部位相應地形成一個由所述的扣 頭42疊加而成的柱狀扣條，以及由所述的卡口43疊加而成的卡槽；③ 、繞線，將所述帶狀沖片組的每一個弧形單元齒塊組套上絕緣套l，并且用機器實現(xiàn)自動纏繞線圈2。④、巻繞成型，將繞上線圈2的帶狀沖片組用專用工具一次巻繞成圓形鐵芯，所述 的扣條扣入所述的卡槽內(nèi)，將巻繞后所述的帶狀沖片組的接口連接起來，并且，巻繞 成型后的相鄰弧形單元齒塊組之間具有槽口9，并且在所述的豁口7處相應地形成有一 個范圍在0 lmm的縫隙72。這樣，就組成了一個完整的纏繞有線圈的鐵芯，可以整體安裝到電機殼上。在上述的步驟①中，單片沖裁可以在同一條板材上同時沖出兩列對排、四列兩兩 對排或四列以上雙數(shù)排的單片帶狀沖片，這樣能夠大大提高沖裁材料的利用率，降低 成本，同時也能提高沖裁效率。本發(fā)明的主要發(fā)明點在于帶狀沖片4的相鄰弧形單元齒塊41之間的內(nèi)槽口71設計， 該內(nèi)槽口71可以為圓形、橢圓或三角等各種結構，主要保證巻繞后的弧形單元齒塊41 之間的貼合更加平穩(wěn)、牢固，讓相鄰弧形單元齒塊41之間在豁口尖角處的擠壓材料有 一定的容置空間，減小巻繞產(chǎn)生的應力，同時，也能夠防止豁口尖角的斷裂，增強了 帶狀沖片的巻曲韌性；同時，本發(fā)明采用了扣條和卡槽相互配合的卡扣結構來實現(xiàn)鐵 芯的接口連接和固定，這種結構是得巻繞后的鐵芯成型固定更為簡單、方便。在制造工藝上，本發(fā)明采用沖壓疊片式鐵芯加工方法，先將帶狀沖片4用機器沖壓 成為一個帶狀沖片組，然后直接在沖片組上繞上線圈2，最后再用專用工具把直列式的 帶狀沖片組一次巻繞成型，并在接口處采用卡扣結構鉚合連接起來。這種直列式鐵芯 的制造方法首先節(jié)省了鋼材，提高了材料的利用率，同時，能夠?qū)崿F(xiàn)機械化地高效自 動繞線，而且繞線整齊，線徑不受槽口9設計的限制。本發(fā)明中帶狀沖片的弧形單元齒塊分割數(shù)目不受本實施例的限制，本實施例為ll 槽、12塊弧形單元齒塊的設計方案，也可以將帶狀沖片分割成為具有3槽或者3槽以上 的任意塊相互連接的弧形單元齒塊，只要保證在巻繞成型后能夠形成一個完整的圓形 橫截面的鐵芯。
權利要求
1、一種直列式電機鐵芯，包括有多個相互沖壓疊加、且呈圓形的鐵芯沖片，其特征在于所述的鐵芯沖片由直列式帶狀沖片(4)卷繞而成，每一個帶狀沖片包括有若干個相互連接的弧形單元齒塊(41)，相鄰兩個弧形單元齒塊(41)由可在外力作用下彎曲的外緣方向上的連接部(6)彼此連接，所述連接部(6)的下方開有能減小卷繞應力的帶張角的豁口(7)，在所述豁口(7)在尖角部位又開有一個內(nèi)槽口(71)，同一帶狀沖片(4)中的首尾兩個弧形單元齒塊(41)上還分別設置有能夠互相適配的扣頭(42)和卡口(43)，所述的扣頭(42)和卡口(43)構成一個卡扣結構使得卷繞后的所述帶狀沖片(4)能夠首尾連接。
2、 如權利要求l所述的直列式電機鐵芯，其特征在于所述的弧形單元齒塊(41) 呈"工"字型，包括有齒冠(411)、齒身(412)和齒根(413)，每個弧形單元齒塊(41)在齒 冠(411)和齒根(413)的中心分別具有一個用于疊壓連接所述的帶狀沖片(4)的鉚扣(5)。
3、 如權利要求l所述的直列式電機鐵芯，其特征在于所述連接部(6)在圓周的徑 向?qū)挾确秶鸀?.75 1.5mm;所述豁口(7)的張角P =360/11度，公差范圍在+0 +60分， 其中，n>3， n為每一個帶狀沖片(4)所包含的弧形單元齒塊(41)的數(shù)量；
4、 如權利要求l所述的直列式電機鐵芯，其特征在于所述的內(nèi)槽口(71)為一的 圓弧張口，所述內(nèi)槽口的圓弧曲率半徑范圍為0.25 0.5mm。
5、 如權利要求l所述的直列式電機鐵芯，其特征在于所述的弧形單元齒塊(41) 在齒根(413)部位還預留有霍爾槽(414)。
6、 一種如權利要求1 5中任一權利要求所述的直列式電機鐵芯的制造方法，其特 征在于包括有以下工藝步驟① 、單片沖裁，獲得具有若干個連續(xù)相接有弧形單元齒塊(41)的單片帶狀沖片(4);② 、沖片疊壓，將所述的多個單片帶狀沖片(4)沖疊成一帶狀沖片組，所述的弧形 單元齒塊對應地疊加為弧形單元齒塊組，并且，所述的帶狀沖片組在頭尾相應地形成 一個由所述的扣頭(42)疊加而成的柱狀扣條，以及由所述的卡口(43)疊加而成的卡槽；③ 、繞線，將所述帶狀沖片組的每一個弧形單元齒塊組套上絕緣套(l),并且繞上 線圈(2)。 、巻繞成型，將繞上線圈(2)的帶狀沖片組一次巻繞成圓形鐵芯，所述的扣條扣 入所述的卡槽內(nèi)，將巻繞后所述的帶狀沖片組的接口連接起來。
7、 根據(jù)權利要求6所述的直列式電機鐵芯的制造方法，其特征在于所述的步驟 ①中，單片沖裁可以在同一條板材上同時沖出兩列對排、四列兩兩對排或四列以上雙 數(shù)排的單片帶狀沖片(4)。
8、 根據(jù)權利要求6所述的直列式電機鐵芯的制造方法，其特征在于所述的步驟④中，巻繞成型后的相鄰弧形單元齒塊組之間的縫隙(72)為0 lmm。
全文摘要
一種直列式電機鐵芯，包括有多個相互沖壓疊加、且呈圓形的鐵芯沖片，其特征在于鐵芯沖片由直列式帶狀沖片卷繞而成，每個帶狀沖片包括若干個相互連接的弧形單元齒塊，相鄰兩個弧形單元齒塊由可在外力作用下彎曲的外緣方向上的連接部彼此連接，連接部的下方開豁口，豁口在尖角部位又開有一個內(nèi)槽口，同一帶狀沖片中的首尾兩個弧形單元齒塊上還分別設置有能夠互相適配的扣頭和卡口。本發(fā)明把未成型的鐵芯沖片設計成直列式的帶狀沖片，可以大大提高沖裁時的材料利用率；弧形單元齒塊在連接部位處增設了一個內(nèi)槽口，減小因卷曲成形帶來的相鄰弧形單元齒塊之間的應力，保證卷繞后的弧形單元齒塊之間的貼合更加平穩(wěn)、牢固。
文檔編號H02K1/06GK101227106SQ20081005932
公開日2008年7月23日 申請日期2008年1月22日 優(yōu)先權日2008年1月22日
發(fā)明者晁會巖, 羅大鋮 申請人:寧波北斗科技有限公司