疊片嵌合式定子的製作方法
2023-07-10 05:54:36
專利名稱：疊片嵌合式定子的製作方法
技術領域：
疊片嵌合式定子
技術領域：
本實用新型屬於電機定子技術領域，具體是涉及一種疊片嵌合式定子。背景技術：
傳統的電機定子鐵芯是由若干片定子衝片疊壓後一體成型的，其中，完整的單片定子衝片在其磁軛內沿凸伸出若干個指向定子衝片中心的齒片，因此，定子鐵芯由定子軛部和定子齒部組成的，定子線圈則是纏繞於定子齒部上，這就存在如下的技術問題定子製造過程中，繞線不方便，即直接在定子鐵芯上進行繞線作業，由於進線槽口(相鄰定子齒部之間的間隙)小，造成繞線操作空間小，為此需要購置針式繞線機，而針式繞線機設備投資成本高，目前必需進口，資金實力小的廠家無法普及，仍沿用人工繞線作業，雖然價格較昂貴的針式繞線機比起人工繞線工效有所提高，但是由於性價比不高，用戶還是嫌其繞線速度慢、繞線效率低、繞線工藝成本高等等不足，繞線製造費高則間接反映到電機單位產品成本難以下降。再者，針式繞線機在繞線時，僅能一個定子齒部接一個定子齒部地進行繞線動作， 單位時間繞線產量小，僅能繞制40個線圈/小時。
實用新型內容本實用新型提供一種繞線方便、製造成本低、槽滿率高的疊片嵌合式定子，該定子在正常工作時能提高電機效率。為解決上述問題，本實用新型的技術方案如下疊片嵌合式定子，其由多個獨立纏繞線圈的極靴模塊呈放射狀與具有中心孔的導磁體嵌合組成，每個極靴模塊迭厚皆相同，其由長極靴衝片與短極靴衝片交替疊積、鉚壓而成，長極靴衝片由靴冠、靴身和延伸自靴身的靴腳組成，短極靴衝片僅由靴冠和靴身組成， 從而形成極靴模塊的靴冠部、靴身部和靴腳部，相鄰極靴模塊的靴身部之間形成供線圈佔積的線槽空間，導磁體的迭層數與極靴模塊的迭層數相等，其由若干層閉合的導磁環衝片與若干層半開放的導磁環片交替疊積成的等徑結構，每層半開放的導磁環片由若干段導磁環截片周向間隔排列組成，使得導磁體中每層半開放的導磁環片的相鄰導磁環截片之間形成與所有極靴模塊的靴腳數量相等且形狀互補的鑲嵌空隙，所有靴模塊的靴腳皆層層嵌插到相應的鑲嵌空隙後與導磁體固定成一體。上述靴腳的遠端皆呈尖形，所有極靴模塊靴腳部的遠端皆外露於導磁體外周面， 且與導磁體整體焊接。靴腳尖與導磁體焊接的同時，亦強化了導磁體自身的固定效果，組合後整個定子其焊接作業一步到位。上述極靴模塊的形狀、規格皆相同。上述交替疊積的若干層閉合的導磁環衝片與若干層半開放的導磁環片通過鉚壓或扣壓來固定彼此之間的連接，且每層中的導磁環截片以相等弧長、相等角向距離與相間層中的導磁環截片對齊排列。與現有技術相比，本實用新型的有益效果如下由於徹底顛復了電機定子設計結構，電機定子開創性地由一個導磁體和多個獨立纏繞線圈的極靴模塊裝配而成，且實現了極靴模塊在定子外預先進行方便的繞線作業， 摒棄了直接在定子上逐個繞線於定子齒部的傳統繞線作業模式，免受定子齒部之間空間幹擾，降低了繞線工藝要求，可配套使用高速排線機設備，實現了極靴模塊的多模塊並進繞線模式，繞線速度大幅度攀升，單位時間繞線產量高，繞線繞制費大幅度降低，與針式線繞機相比，高速排線機設備投資少，可國產化，產量為150個線圈/小時，其回報率高；獨創性的極靴模塊繞線後再一一插裝到導磁體上，裝配作業易於實施，組裝工效高；繞線槽滿率高由於在定子外的極靴模塊上進行直線排列的整齊繞線作業，保證了線圈隔距的均一性，且不受繞線線徑材料粗細的影響，由於繞線槽滿率高，從而提高了電機效率；模塊化設計的極靴由小型極靴衝片組成，矽鋼片邊角廢料利用率高。
圖1為長極靴衝片的結構示意圖；圖2為短極靴衝片的結構示意圖；圖3示出了本實用新型的極靴模塊的結構示意圖；圖4為導磁環衝片的結構示意圖；圖5示出了由九片導磁環截片所圍成的半開放的導磁環片的示意圖；圖6為本實用新型的導磁體的結構示意圖；圖7示出了纏繞有線圈的極靴模塊的結構示意圖；圖8示出了未固定妥當的定子外形圖；圖9為本發明疊片嵌合式定子的俯視圖。
具體實施方式請參閱圖1和圖2所示，長極靴衝片11呈類丁字形，它是由靴冠111、靴身112和靴腳113組成的一個單一整體，靴腳113的遠端呈尖形，而短極靴衝片12僅由靴冠121和靴身122組成的一個單一整體，其中，長極靴衝片11與短極靴衝片12具有相等的厚度，且靴冠111和靴冠121在形狀、尺寸上是相同的，靴身112和靴身122寬度相等。在圖3中， 極靴模塊1由靴冠部la、靴身部Ib和靴腳部Ic組成。作為示例，極靴模塊1經由三片短極靴衝片12與二片長極靴衝片11交替疊積、鉚壓固定在一起，再通過設於靴身部Ib的鉚扣 Id來固定彼此之間連接成一體，且可見長極靴衝片11的靴身112比短極靴衝片12的靴身 122稍長些。每一片長極靴衝片11、每一片短極靴衝片12均經過絕緣處理。接著參考圖4和圖5所示，閉合的導磁環衝片21為具有中心孔的單一整片結構， 在本實施例中，半開放的導磁環片由九段相同規格的導磁環截片22以周向等距圓周角度排列組成的一假想的環片，且該假想的環片與導磁環衝片21具有相等的內外徑，每一導磁環截片22的厚度與導磁環衝片21的厚度都相等。作為示例，在圖6中，導磁體2由導磁環衝片21與半開放的導磁環片交替疊積、鉚壓而成，具體則是通過連環互鎖鉚壓方式將每層
4各導磁環截片22分別與相鄰層導磁環衝片21鉚接為一個固定成一體的導磁體2，由圖中可見通過九個鉚扣6將所有導磁環截片22與所有導磁環衝片21實現鉚接，當然也可以通過扣片扣壓方式將鬆散的導磁體2固定成一體。導磁環衝片21有三層，半開放的導磁環片有二層，三層導磁環衝片21分別位於導磁體2的最上層、中間層和最底層，其剩下的第二層、 第四層皆由半開放的導磁環片佔據，其中，位於第二層半開放的導磁環片上的每一導磁環截片22與位於第四層半開放的導磁環片上的相對應導磁環截片22 —一對齊，在第二層中形成共九個相等間隔的鑲嵌空隙20，同樣地，在第四層中亦形成共九個相等間隔的鑲嵌空隙20，上、下各九個鑲嵌空隙20 —一對齊。每一片導磁環衝片21、每一片導磁環截片22均經過絕緣處理。導磁體2的疊厚與每一極靴模塊1的疊厚都相等。圖7示出了一個極靴模塊1，該獨立的極靴模塊1在其靴身部Ib上纏繞有線圈3， 它可以在開放的、不受外部空間幹擾的情況下繞線，在圖8中，作為示例，共示出了九個皆纏繞了線圈3的極靴模塊1，相鄰極靴模塊1之間形成線槽空間4，極靴模塊1的各靴腳113 一一嵌插導磁體2相應的鑲嵌空隙20，從而形成一個組合的、還未固定妥當的定子，結合圖 6所示，更為詳細地說，是將位於第二層、第四層的長極靴衝片11各自的靴腳113分別與第二層、第四層相對應的鑲嵌空隙20鑲嵌結合，其餘剩下的位於最上層、中間層和最底層的短極靴衝片12各自靴身122的端弧面則與分別位於最上層、中間層和最底層的導磁環衝片 21內環壁相吻合牴觸，請參考圖1 圖3所示。當均纏繞了線圈3的所有極靴模塊1呈放射狀逐一嵌插導磁體2相應的鑲嵌空隙 20完畢後，每個極靴模塊1上各長極靴衝片11的靴腳113的遠端皆伸出導磁體外，並且所有靴腳113的遠端皆與導磁體2焊接固定在一起，圖9中示出的是固定成型後的疊片嵌合式定子，圖中所示的九個焊接縫5即表示每一極靴模塊1的靴腳部Ic遠端皆與導磁體2焊接固定，結合圖1、圖7所示。眾所周知，進線槽口的理想間隙為0. 5mm。如圖9所示，每個極靴模塊1的靴冠部 Ia所具有的內凹曲面具有相同曲率半徑，放射狀分布的9極靴模塊1形成一未完全封閉的中心圓，由於本疊片嵌合式定子鐵芯實現了在極靴模塊上(即成型定子鐵芯外)直接繞線， 據此，每個鑲嵌空隙20的規格設計，可以不受繞線方式、繞線線徑等因素的制約，按照理想的間隙進行設計，確保相鄰極靴模塊1的靴冠部Ia之間的間隙控制在0. 5mm。因此電機振動小、啟動效率高。下面以五片式疊積的導磁體和九個極靴模塊構成一完整定子為例來描述本實用新型的裝配過程。1)裝配準備在同樣厚度上且經過絕緣處理的電工鋼板(矽鋼片)上衝壓得到5 片導磁環衝片21，並將其中任意2片導磁環衝片21截得相同規格、相同形狀的18片導磁環截片22，如圖4 5所示。2)請參閱圖6所示，最底層放置1片導磁環衝片21，其上放置9片導磁環截片22， 它們是以周向等距圓周角度排列，確保相鄰導磁環截片22間隔相等，接著再放置1片導磁環衝片21，然後再次以同樣的手法、同樣的放置位置疊置剩下的9片導磁環截片22，最後放置最上層1片導磁環衝片21，如此交替疊積完畢後在機器上進行鉚壓後即可獲得一導磁體 2，該導磁體2中的每層相鄰導磁環截片22之間形成鑲嵌空隙20。[0037]3)在上述電工鋼板(矽鋼片)上衝壓得到18片相同規格的長極靴衝片11和27 片相同規格的短極靴衝片12，如圖1 2所示，長極靴衝片11和短極靴衝片12皆呈類丁字形。4)按2片長極靴衝片11與3片短極靴衝片12為一組交替堆疊，最頂層、中間層、 最底層的均為短極靴衝片12，第二、第四的為長極靴衝片11，然後在機器上進行鉚壓固定， 共得到9組極靴模塊1，如圖3所示。5)極靴模塊繞線工序按圖7所示，將9個極靴模塊1 一起安裝到排式繞線機上同時進行單獨繞線。6)嵌插按圖6 圖8所示，逐個嵌插纏繞有線圈3的極靴模塊1，使得每個極靴模塊1上的每一靴腳113層層嵌插到導磁體2相應的鑲嵌空隙20。7)固定連接如圖9所示，將每個極靴模塊1靴腳113遠端焊接在導磁體1外周面上，得到圖9所示固定成型後的疊片嵌合式定子，結合圖6、圖7。8)接線構成每相中的線圈逐個連接，並引出外接引線。此為本行業常規操作，在此不再贅述。本領域的技術人員顯然明白，可對本實用新型的結構作出各種修改和變形而不會脫離本實用新型的範圍，本說明書和示例應當看作僅僅是例示性的，並非是對本實用新型作其它形式的限制，任何熟悉本專業的技術人員應當得知在本實用新型公開的內容直接導出或聯想到的所有變形，凡是與本實用新型具有相同或相近的技術方案，均仍然屬於本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種疊片嵌合式定子，其特徵在於其由多個獨立纏繞線圈的極靴模塊呈放射狀與具有中心孔的導磁體嵌合組成，每個極靴模塊迭厚皆相同，其由長極靴衝片與短極靴衝片交替疊積、鉚壓而成，長極靴衝片由靴冠、靴身和延伸自靴身的靴腳組成，短極靴衝片僅由靴冠和靴身組成，從而形成極靴模塊的靴冠部、靴身部和靴腳部，相鄰極靴模塊的靴身部之間形成供線圈佔積的線槽空間，所述導磁體的迭層數與極靴模塊的迭層數相等，其由若干層閉合的導磁環衝片與若干層半開放的導磁環片交替疊積成的等徑結構，每層半開放的導磁環片由若干段導磁環截片周向間隔排列組成，使得導磁體中每層半開放的導磁環片的相鄰導磁環截片之間形成與所有極靴模塊的靴腳數量相等且形狀互補的鑲嵌空隙，所有靴模塊的靴腳皆層層嵌插到相應的鑲嵌空隙後與導磁體固定成一體。
2.根據權利要求1所述的疊片嵌合式定子，其特徵在於所述靴腳的遠端皆呈尖形，所有極靴模塊靴腳部的遠端皆露出導磁體外周面，且與導磁體整體焊接。
3.根據權利要求2所述的疊片嵌合式定子，其特徵在於所述極靴模塊的形狀、規格皆相同。
4.根據權利要求3所述的疊片嵌合式定子，其特徵在於所述交替疊積的若干層閉合的導磁環衝片與若干層半開放的導磁環片通過鉚壓或扣壓來固定彼此之間的連接，且每層中的導磁環截片以相等弧長、相等角向距離與相間層中的導磁環截片對齊排列。
專利摘要本實用新型公開了一種疊片嵌合式定子，它是由多個獨立纏繞線圈的極靴模塊呈放射狀與具有中心孔的導磁體嵌合組成，每個極靴模塊迭厚皆相同且由長、短極靴衝片交替疊積、鉚壓而成，導磁體由周向間隔環狀排列的多個導磁環截片一同與導磁環衝片交替疊積，導磁體每層相鄰導磁環截片之間形成與所有極靴模塊的靴腳數量相等且形狀互補的鑲嵌空隙，兩者鑲嵌後固接成一體。定子採用上述技術方案後，極靴模塊在定子外繞線作業方便，降低繞線工藝要求，實現極靴模塊的多頭並進繞線，單位時間繞線產能高，繞制費低，且繞線槽滿率高，提高電機效率，極靴模塊繞線後再與導磁體嵌插，裝配易實施、工效高。
文檔編號H02K1/16GK202206209SQ20112031638
公開日2012年4月25日 申請日期2011年8月17日 優先權日2011年8月17日
發明者吳建榮, 杜小兵 申請人:浙江迪貝電氣股份有限公司