專利名稱：外徑可調(diào)式電機內(nèi)定子及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電機內(nèi)定子，特別是一種可實現(xiàn)機械化繞組的外徑可調(diào)式電機內(nèi)定子及其制造方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)內(nèi)定子電機的鐵心大多數(shù)都是使用整體的圓形沖片材料疊鉚而成，使用該制造工藝制造的定子鐵心及定子存在如下問題
I、圓形鐵心沖片材料利用率低，一般不超過30%。2、如圖I、圖2所示，定子鐵心的槽口 al開口大，但槽滿率低。使用探頭式繞線機進行生產(chǎn)，由于繞線探頭在槽a中進行運動時要留有自身經(jīng)過的空間，因此槽滿率不能做得太高，并且由于要給繞線探頭預(yù)留空間，鐵心槽開口 al較大，這會引起電機的轉(zhuǎn)矩脈動，影響電動機性能。CN1178410中公開的“旋轉(zhuǎn)式電機的鐵心制造方法與鐵心”、CN1391330中公開的“鐵心裝置”，解決了傳統(tǒng)內(nèi)定子電動機定子鐵心沖片利用率低，槽滿率低，槽口開口大的問題。其通過若干鐵心拼接片疊合形成多個單獨的鐵心段，然后直接將銅線繞制在單獨的鐵心段上，再將各鐵心段連接起來形成定子鐵心整體結(jié)構(gòu)。這種拼塊式結(jié)構(gòu)的定子鐵心雖然解決了繞線問題，但卻存在以下不足
I、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。由于電機內(nèi)定子鐵心是若干塊拼合在一起的結(jié)構(gòu)，在拼合過程中每個繞組及鐵心段是彼此分開的結(jié)構(gòu)單元，分塊較多，不利于作業(yè)現(xiàn)場物料管理。2、連接導(dǎo)線困難。每塊定子鐵心的導(dǎo)線都有獨立的線頭，連接導(dǎo)線非常費時，并且由于導(dǎo)線連接接頭增多，降低了電機電氣連接的可靠性。3、拼合之后緊固、定型困難。多個鐵心段拼接并固定成環(huán)形定子本體時，相鄰鐵心段之間利用其兩端設(shè)置的連接用凸、凹部形成連接，或通過定子兩端面加裝的環(huán)形壓板及穿過環(huán)形壓板上的預(yù)制孔的螺釘(鉚釘)來進行相鄰鐵心段之間的連接與緊固。4、上述利用連接用凸、凹部或鐵心下端的緊固件連接的定子結(jié)構(gòu)使各定子鐵心緊密接觸，完全閉合形成磁路，對于對定子鐵心有特殊要求的(要求鐵心軛部必須預(yù)留出隔磁或散熱的縫隙)的電機來說，是不適用的。另外，現(xiàn)有的電機內(nèi)定子成型方案中，定子的直徑在不修改沖片模具的情況下是不能夠改變的。若想通過改變定子直徑來適應(yīng)不同直徑的轉(zhuǎn)子就必須修改定子模具或重新制造定子沖片模具，靈活性差，制造成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決技術(shù)問題是提供一種采用一體式定子鐵心沖片的外徑可調(diào)式電機內(nèi)定子及其制造方法，解決了繞線探頭運動時槽口空間不夠造成干涉的問題，通過該工藝成型獲得的內(nèi)定子可以實現(xiàn)高槽滿率和小槽口或無槽口設(shè)計，降低了繞線的難度，能夠?qū)崿F(xiàn)機械化操作，大大提高了繞線效率，降低了制造成本，更有利于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種外徑可調(diào)式電機內(nèi)定子，包括定子鐵心、繞組及支架，其特殊之處是所述定子鐵心為多個環(huán)形一體式結(jié)構(gòu)的定子鐵心沖片疊合而成，所述定子鐵心沖片具有多個齒片，及與相鄰所述齒片的齒根底部相連的連接體，所述齒片對應(yīng)疊合形成定子鐵心的單元齒塊，所述連接體對應(yīng)疊合形成所述單元齒塊之間的連接部，所述單元齒塊的齒根部構(gòu)成定子鐵心的主軛部，所述連接部向定子鐵心的圓心位置彎曲呈耳狀形成定子鐵心的副軛部，所述支架為圓盤狀，其邊緣對應(yīng)單元齒塊的齒根與連接部形成的通槽處設(shè)置多個限位支撐凸臺，并利用所述限位支撐凸臺與定子鐵心扣合為一體。所述連接體為中部寬度小于兩側(cè)寬度的細長條狀，連接體與齒根的連接處設(shè)有豁口，則連接部的中部、連接部與單元齒塊的齒根連接處形成能夠發(fā)生優(yōu)先形變的薄弱點，以便于生產(chǎn)工藝中牽拉變形形成規(guī)則的設(shè)計形態(tài)，以達到其彎曲變形可控的目的。所述連接部的弧長大于或等于單元齒塊的齒冠外緣弧長，以便于定子鐵心沖片材料的沖裁過程中，同時沖裁多個相互咬合布置的定子鐵心沖片，節(jié)省原材料，提高生產(chǎn)效 率。所述限位支撐凸臺與通槽數(shù)量相等、其截面形狀與通槽相同，起到牽拉副軛部、保持鐵心張緊和精確保持定子鐵心外圓形狀的作用。所述支架的限位支撐凸臺的高度大于所述定子鐵心的厚度，以便于組裝定子鐵心后對其固定。所述定子鐵心沖片材料為低硅電工鋼片。一種如上所述的電機內(nèi)定子的制造方法，其包括如下步驟
1)、沖裁成型，利用沖裁模具將整片的定子鐵心沖片材料沖裁成多個互相咬合的閉合的扁環(huán)狀的定子鐵心沖片，定子鐵心沖片的齒片的齒冠咬合在相鄰的定子鐵心沖片的連接體與齒根之間，前后相鄰的定子鐵心沖片相互交錯布置；
2)、疊固成鐵心初形，將沖裁后的多個定子鐵心沖片疊鉚至定子鐵心要求厚度，使定子鐵心沖片的齒片相互重合形成定子鐵心的單元齒塊，使定子鐵心沖片的連接體相互重合形成定子鐵心的連接部，形成定子鐵心初形；
3)、擴張整形，將定子鐵心初形向四周牽拉擴張至圓環(huán)狀，擴張后定子鐵心各槽口間距滿足繞線機探頭的繞線空間；
4)、絕緣處理及繞線，對整形后的定子鐵心進行絕緣處理，然后利用繞線機對定子鐵心各單元齒塊進行機械化繞線，在單元齒塊的齒身處形成繞組；
5)、縮合處理，向定子鐵心的圓心位置牽拉各單元齒塊間的連接部，各單元齒塊的齒根部逐漸靠近，使相鄰單元齒塊齒根部位彼此緊靠或留有間隙，形成定子鐵心的主軛部，各連接部向圓心位置彎曲呈耳狀形成定子鐵心的副軛部；
6)、將縮合后的定子鐵心壓入支架，所述支架上設(shè)有多個限位支撐凸臺，每個限位支撐凸臺對應(yīng)壓入單元齒塊的齒根與連接部形成的通槽中，實現(xiàn)固定支撐，進而形成電機內(nèi)定子的整體結(jié)構(gòu)。所述支架壓入之后，將限位支撐凸臺露出鐵心外的部分施以壓力，使該部位發(fā)生形變、脹大，從而將支架和定子鐵心牢固的結(jié)合在一起。本發(fā)明的有益效果是I、與傳統(tǒng)內(nèi)定子電機的定子相比，定子鐵心沖片材料利用率高、鐵心縮合之前定子槽口較大，方便繞線，縮合之后可以將槽口做得極小甚至做成閉口槽，槽滿率可達90%以上，在不改變沖片模具的情況下槽口、定子外徑大小均可調(diào)整，靈活性好。2、與拼塊式定鐵心相比，結(jié)構(gòu)簡單，部件少，方便現(xiàn)場管理；相鄰單元齒塊間不用緊固件進行連接，組裝容易，省去了鐵心拼合過程及單個繞組連接過程，節(jié)約了生產(chǎn)時間，提高了電機電氣連接和機械連接的可靠性；同時，還具有可以用來導(dǎo)磁的單元齒塊間的連接部(副軛部)，該連接部(副軛部)可以等效為電機鐵心的磁路軛部的一部分，改善整機磁路，進而改善電動機的性能，故其綜合性能超過拼塊式鐵心。3、在不改變電機定子鐵心沖片模具的情況下，僅僅改變定子支架尺寸就可通過控制定子鐵心的縮合程度進而改變電機定子的直徑，以適應(yīng)不同直徑的轉(zhuǎn)子，從而發(fā)展出一系列不同性能的電動機產(chǎn)品，大大降低電機的生產(chǎn)成本。


圖I為傳統(tǒng)電機內(nèi)定子鐵心沖片的結(jié)構(gòu)示意 圖2為傳統(tǒng)電機內(nèi)定子鐵心的繞線狀態(tài)示意 圖3為本發(fā)明的定子鐵心沖片原料制作沖片排樣示意 圖4為圖3中多個定子鐵心沖片置柳在一起成為定子鐵心初形的結(jié)構(gòu)不意 圖5為圖4中所示的定子鐵心初形通過外力牽拉逐漸展開示意 圖6為在圖5的基礎(chǔ)上進一步牽拉展開定子鐵心；
圖7為在圖6的基礎(chǔ)上把定子鐵心展開成圓環(huán)形不意 圖8為牽拉繞線后的定子鐵心的連接部進行縮合工作的示意 圖9為定子鐵心縮合后的結(jié)構(gòu)不意 圖10為在圖9的基礎(chǔ)上進一步縮合的結(jié)構(gòu)不意 圖11為本發(fā)明的支架的結(jié)構(gòu)示意 圖12為本發(fā)明的支架與縮合之后的定子鐵心的組裝示意 圖13為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖(定子鐵心槽口 m不閉合，主軛部有一定縫隙p)；
圖14為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖(定子鐵心槽口 n閉合，主軛部縫隙q呈閉合狀態(tài))；
圖15為圖13中A-A剖視圖。圖中序號說明定子鐵心沖片I、定子鐵心初形II、定子鐵心III、繞組IV、支架V、齒片I、齒冠101、齒身102、齒根103、連接體2、單元齒塊3、齒冠301、齒身302、齒根303、連接部4、通槽5、限位支撐凸臺6。
具體實施例方式如圖13、圖14所示，該外徑可調(diào)式電機內(nèi)定子，包括定子鐵心III、繞組IV及支架V。如圖3-圖7所示，定子鐵心III由多個環(huán)形一體式結(jié)構(gòu)的定子鐵心沖片I疊合變形后而成，定子鐵心沖片I的初始形狀為扁環(huán)狀，最終展開成圓環(huán)狀。每個定子鐵心沖片I具有多個齒片I和連接體2，每個齒片I包括齒冠101、齒身102和齒根103，連接體2與相鄰齒片的齒根103底部相連。
多個定子鐵心沖片I的齒片I對應(yīng)疊合形成定子鐵心III的單元齒塊3，每一個單元齒塊3則具有齒冠301、齒身302和齒根303，連接體2對應(yīng)疊合形成單元齒塊3間的連接部4，單元齒塊3上的齒根303構(gòu)成定子鐵心III的主軛部，連接部4向定子鐵心III的圓心位置彎曲呈耳狀形成定子鐵心III的副軛部(如圖9所示)。連接部4 一方面可以起到保持鐵心形狀提供縮合預(yù)緊力，另一方面又形成了與鐵心主軛部同時工作的副軛部，起導(dǎo)通磁路的作用。連接部4的弧長大于或等于單元齒塊3的齒冠301外緣弧長度。由于連接體2為中部寬度小于兩側(cè)寬度的細長條狀，連接體2與齒根103的連接處設(shè)有豁口，則連接部4的中部c處、連接部4與單元齒塊3的齒根303的連接處d處具有能夠發(fā)生優(yōu)先形變的薄弱點。為使連接部4發(fā)生較為理想的形變，定子鐵心材料以含碳量和含娃量較低、韌性較好的材料為佳，如電工鋼片，優(yōu)選低娃電工鋼片。如圖12所示，支架V對應(yīng)單元齒塊3的齒根303與連接部4形成的通槽5處設(shè)置限位支撐凸臺6，限位支撐凸臺6的數(shù)量與通槽5數(shù)量相等，其截面形狀與通槽5的形狀相同，利用限位支撐凸臺6與定子鐵心III扣合為一體。如圖13中r部、圖14中s部所示， 限位支撐凸臺6與齒根部緊密接觸、準(zhǔn)確定位，故齒根部的距離是通過使用不同尺寸的定子支架V來實現(xiàn)的，定子支架V保證了鐵心尺寸的準(zhǔn)確性。根據(jù)電動機的要求，定子鐵心槽口分為閉合和不閉合兩種情況。如圖14所示，定子鐵心槽口 n閉合，主軛部縫隙q呈閉合狀態(tài)，大部分磁路通過主軛部導(dǎo)通，副軛部輔助。如圖13所示，定子鐵心槽口 m不閉合，主軛部有一定縫隙p，對磁路產(chǎn)生了一定影響，但是由于有副軛部的存在，相當(dāng)大的一部分磁路通過副軛部進行導(dǎo)通，總磁通量不會有較大變化?？梢酝ㄟ^調(diào)整定子支架尺寸來調(diào)節(jié)主軛部的間隙，合理分配通過主軛部和副軛部的磁通量，使電動機工作在最佳狀態(tài)。根據(jù)材料硬度和工藝要求，連接部4在滿足電機定子鐵心正常形變縮合的條件下盡可能寬，以增強其導(dǎo)磁性。上述電機內(nèi)定子的制造方法，包括如下步驟
I、沖裁成型，如圖3所示，利用沖裁模具將整片的定子鐵心沖片材料沖裁成多個互相咬合的閉合的扁環(huán)狀的定子鐵心沖片I，定子鐵心沖片I的齒片I的齒冠101咬合在相鄰的定子鐵心沖片的連接體2與齒根103之間，前后相鄰的定子鐵心沖片I相互交錯布置，交錯距離為一個齒距以達到?jīng)_片最高利用率為準(zhǔn)。沖裁后的定子鐵心沖片I的連接體2為易發(fā)生變形的細長條狀(如圖7中c處所示)，連接體中部寬度小于兩側(cè)寬度(如圖7中d處所示)，連接體2與齒根103的連接處中間較厚部位沖裁出一個半圓形豁口。2、疊固成鐵心初形，如圖4所示，將沖裁后的多個定子鐵心沖片I疊鉚至定子鐵心要求厚度，使定子鐵心沖片I的齒片I相互重合形成定子鐵心的單元齒塊3，使定子鐵心沖片I的連接體2相互重合形成定子鐵心III的連接部4，構(gòu)成閉合的扁環(huán)狀定子鐵心初形。3、擴張整形，如圖5-圖7所示，利用液壓擴張器將定子鐵心初形向四周牽拉擴張至圓環(huán)狀，擴張后定子鐵心III各槽口間距滿足繞線機探頭的繞線空間，其中連接部4為發(fā)生形變的主要工作部分。4、絕緣處理及繞線，如圖8所示，對整形后的定子鐵心III進行絕緣處理，即加裝絕緣器或進行粉末噴涂，而后利用繞線機對定子鐵心各單元齒塊進行機械化繞線，在單元齒塊3的齒身302處形成繞組IV。5、縮合處理，向定子鐵心III的圓心位置牽拉各單元齒塊間的連接部4實現(xiàn)定子縮合，各單元齒塊3的齒根部逐漸靠近，使相鄰單元齒塊間的槽口閉合或留有設(shè)計間隙，形成定子鐵心III的主軛部，各連接部4向圓心位置彎曲呈耳狀形成定子鐵心III的副軛部，所以可以通過調(diào)節(jié)齒根部之間的距離來調(diào)節(jié)定子的半徑以適合不同半徑的電機轉(zhuǎn)子。如圖9所示，定子鐵心縮合之后槽口不閉合、形成主軛部的齒根部彼此有一定間隙；圖10為在圖9的基礎(chǔ)上進一步縮合之后槽口閉合、形成主軛部的齒根部彼此緊靠，閉合沒有間隙。6、如圖11所示，將縮合后的定子鐵心III壓入定子支架V，定子支架V上設(shè)有多個限位支撐凸臺6，每個限位支撐凸臺6對應(yīng)壓入單元齒塊3的齒根303與連接部4形成的通槽5中，實現(xiàn)固定支撐。如圖12所示，將限位支撐凸臺6插入電機定子鐵心副軛部和主軛部形成的通槽5里，進而形成電機內(nèi)定子的整體結(jié)構(gòu)。如圖15所示，限位支撐凸臺6的高度大于定子鐵心III的厚度。支架V壓入之后將限位支撐凸臺6露出鐵心外的部分施以壓力，使該部位發(fā)生形變、脹大，從而使支架V和定 子鐵心III牢固的結(jié)合在一起。
權(quán)利要求
1.一種外徑可調(diào)式電機內(nèi)定子，包括定子鐵心、繞組及支架，其特征是所述定子鐵心為多個環(huán)形一體式結(jié)構(gòu)的定子鐵心沖片疊合而成，所述定子鐵心沖片具有多個齒片，及與相鄰所述齒片的齒根底部相連的連接體，所述齒片對應(yīng)疊合形成定子鐵心的單元齒塊，所述連接體對應(yīng)疊合形成所述單元齒塊之間的連接部，所述單元齒塊的齒根部構(gòu)成定子鐵心的主軛部，所述連接部向定子鐵心的圓心位置彎曲呈耳狀形成定子鐵心的副軛部，所述支架為圓盤狀，其邊緣對應(yīng)單元齒塊的齒根與連接部形成的通槽處設(shè)置多個限位支撐凸臺，并利用所述限位支撐凸臺與定子鐵心扣合為一體。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的外徑可調(diào)式電機內(nèi)定子，其特征是所述連接體為中部寬度小于兩側(cè)寬度的細長條狀，連接體與齒根的連接處設(shè)有豁口。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的外徑可調(diào)式電機內(nèi)定子，其特征是所述連接部的弧長大于或等于單元齒塊的齒冠外緣弧長。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的外徑可調(diào)式電機內(nèi)定子，其特征是所述限位支撐凸臺與通槽數(shù)量相等、其截面形狀與通槽相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的外徑可調(diào)式電機內(nèi)定子，其特征是所述限位支撐凸臺的高度大于所述定子鐵心的厚度。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的外徑可調(diào)式電機內(nèi)定子，其特征是所述定子鐵心沖片材料為低娃電工鋼片。
7.—種如權(quán)利要求I所述的電機內(nèi)定子的制造方法，其特征是，包括如下步驟 1)、沖裁成型，利用沖裁模具將整片的定子鐵心沖片材料沖裁成多個互相咬合的閉合的扁環(huán)狀的定子鐵心沖片，定子鐵心沖片的齒片的齒冠咬合在相鄰的定子鐵心沖片的連接體與齒根之間，前后相鄰的定子鐵心沖片相互交錯布置； 2)、疊固成鐵心初形，將沖裁后的多個定子鐵心沖片疊鉚至定子鐵心要求厚度，使定子鐵心沖片的齒片相互重合形成定子鐵心的單元齒塊，使定子鐵心沖片的連接體相互重合形成定子鐵心的連接部，構(gòu)成定子鐵心初形； 3)、擴張整形，將定子鐵心初形向四周牽拉擴張至圓環(huán)狀，擴張后定子鐵心各槽口間距滿足繞線機探頭所需要的繞線空間； 4)、絕緣處理及繞線，對整形后的定子鐵心進行絕緣處理，而后利用繞線機對定子鐵心各單元齒塊進行機械化繞線，在單元齒塊的齒身處形成繞組； 5)、縮合處理，向定子鐵心的圓心位置牽拉各單元齒塊間的連接部，各單元齒塊的齒根部逐漸靠近，使相鄰單元齒塊間的槽口、齒根部閉合或留有設(shè)計間隙，形成定子鐵心的主軛部，各連接部向圓心位置彎曲呈耳狀形成定子鐵心的副軛部； 6)、將縮合后的定子鐵心壓入支架，所述支架上設(shè)有多個限位支撐凸臺，每個限位支撐凸臺對應(yīng)壓入單元齒塊的齒根與連接部形成的通槽中，實現(xiàn)固定支撐，進而形成電機內(nèi)定子的整體結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的外徑可調(diào)式電機內(nèi)定子，其特征是所述支架壓入之后，將限位支撐凸臺露出鐵心外的部分施以壓力，使該部位發(fā)生形變、脹大，從而將支架和定子鐵心牢固的結(jié)合在一起。
全文摘要
一種外徑可調(diào)式電機內(nèi)定子，其特殊之處是定子鐵心為多個環(huán)形一體式結(jié)構(gòu)的定子鐵心沖片疊合而成，定子鐵心沖片的齒片對應(yīng)疊合形成定子鐵心的單元齒塊，定子鐵心沖片的連接體對應(yīng)疊合形成單元齒塊之間的連接部，單元齒塊的齒根部構(gòu)成定子鐵心的主軛部，連接部向定子鐵心的圓心位置彎曲呈耳狀形成定子鐵心的副軛部，定子支架的邊緣對應(yīng)單元齒塊的齒根與連接部形成的通槽處設(shè)置多個限位支撐凸臺，并利用限位支撐凸臺與定子鐵心扣合為一體。本發(fā)明降低了繞線難度，同時在不改變電機定子鐵心沖片模具的情況下，僅改變定子支架尺寸就可通過控制定子鐵心的縮合程度進而改變電機定子的直徑，以適應(yīng)不同直徑的轉(zhuǎn)子，大大降低電機的生產(chǎn)成本。
文檔編號H02K1/14GK102710034SQ20121014533
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月11日
發(fā)明者劉磊, 張志華, 王建寧, 陳鵬, 鹿洪波 申請人:錦州漢拿電機有限公司