電機磁芯及其製作方法與流程

2023-05-11 20:35:51 2

本發明涉及電機領域，更具體地，涉及一種電機磁芯及其製作方法。

背景技術：

一種現有的電機磁芯包括環形的軛部以及從所述軛部向外伸出的若干齒部，每個齒部的末端具有齒冠，每個齒冠包括左半齒冠和右半齒冠。一般上，將左半齒冠的沿軛部周向的尺寸稱為左半齒冠的長度，將右半齒冠的沿軛部周向的尺寸稱為右半齒冠的長度。

上述電機磁芯由若干層環形的晶片疊置而成。如果從片材直接衝壓出環形的晶片，會產生大量的廢料，造成了材料浪費。

一種改進的方案，就是基於長方形的片材衝壓出長條形的晶片，該長條形的晶片具有連接部、從連接部伸出的若干齒。然後彎卷該連接部以形成環形的晶片。該種方案的缺陷在於，齒冠的長度受到限制，導致電機磁芯的繞線槽開口太大。

因此，亟需一種改進方案。

技術實現要素：

本發明的目的在於節約材料並減小電機磁芯繞線槽的開口。

本發明的第一方面提供一種電機磁芯，包括環形的軛部、從所述軛部向外伸出的齒部、以及從所述齒部的末端沿軛部周向延伸的齒冠；每個齒部的齒冠包括左半齒冠和右半齒冠，所述電機磁芯由若干層晶片疊置而成。其中，每一層晶片包括若干組順次排列的第一類齒、第二類齒、第三類齒、第四類齒，所述第一類齒的左半齒冠為短齒冠、右半齒冠為長齒冠，第二類齒的左右半齒冠皆為短齒冠，第三類齒的左半齒冠為長齒冠、右半齒冠為短齒冠，第四類齒的左、右半齒冠皆為長齒冠；沿電機軸向，至少一層晶片的第一類齒與另一層晶片的第三類齒重疊，該至少一層晶片的第二類齒與該另一層晶片的第四類齒重 疊。

作為一種優選方案，每一層晶片包括偶數個齒；所述電機磁芯由若干層第一晶片和若干層第二晶片堆疊而成，沿電機軸向，所述第一晶片的第一類齒、第二類齒分別與所述第二晶片的第三類齒、第四類齒重疊。

作為一種優選方案，所述4種形狀的齒構成一個齒集，所述電機磁芯包括2種晶片層，其中一種晶片層相當於在順次排列的k+1個齒集的晶片上截掉第一個齒集的前半部分，另一種晶片層相當於在順次排列的k+1個齒集的晶片上截掉最後一個齒集的後半部分，其中，k為大於0的整數；所述其中一晶片層與所述另一晶片層交替設置。

作為一種優選方案，每個齒集滿足以下之一：

(a)每個齒集由順次排列的若干個第一類齒、1個第二類齒、若干個第三類齒和1個第四類齒組成，第一類齒的個數與第三類齒的個數相等；

(b)每個齒集由順次排列的1個第二類齒、若干個第三類齒、1個第四類齒和若干個第一類齒組成，第一類齒的個數與第三類齒的個數相等；

(c)每個齒集由順次排列的若干個第三類齒、1個第四類齒、若干個第一類齒和1個第二類齒組成，第一類齒的個數與第三類齒的個數相等；

(d)每個齒集由順次排列的1個第四類齒、若干個第一類齒、1個第二類齒和若干個第三類齒組成，第一類齒的個數與第三類齒的個數相等。

作為一種優選方案，第一類齒的右半齒冠的長度與第二類齒的左半齒冠的長度之和、第二類齒的右半齒冠的長度與第三類齒的左半齒冠的長度之和、第三類齒的右半齒冠的長度與第四類齒的左半齒冠的長度之和、第四類齒的右半齒冠的長度與第一類齒左半齒冠的長度之和基本相等。

作為一種優選方案，所述電機磁芯由一個狹長的片材螺旋彎卷若干圈而形成，每彎卷一圈形成所述電機磁芯的一層晶片。

作為一種優選方案，所述電機磁芯的每一層晶片由一個獨立的片材彎卷而成。

本發明的第二方面，提供一種電機磁芯的製作方法，包括以下步驟：

步驟S1、通過衝壓形成若干段狹長型的片材，使每一段片材具有連接部、 從所述連接部伸出的若干個齒，每個齒具有從齒末端向兩側伸出的齒冠，所述齒冠包括左半齒冠和右半齒冠；每一段片材包括若干組順次排列的第一類齒、第二類齒、第三類齒、第四類齒，所述第一類齒的左半齒冠為短齒冠、右半齒冠為長齒冠，第二類齒的左右半齒冠皆為短齒冠，第三類齒的左半齒冠為長齒冠、右半齒冠為短齒冠，第四類齒的左、右半齒冠皆為長齒冠；

步驟S3、將所述每一段片材彎捲成環形的晶片，使每一段片材的連接部圍成環形的軛部，使每一段片材的齒從所述軛部向外伸出；

步驟S4、將若干環形的晶片疊置，使至少一層晶片的第一類齒與另一層晶片的第三類齒重疊，該至少一層晶片的第二類齒與該另一層晶片的第四類齒重疊。

作為一種優選方案，步驟S1中，衝壓後的每一段片材包括偶數齒。

作為一種優選方案，步驟S1中，衝壓後的每一段片材包括4k+2個齒，k為大於0的整數，所述4種形狀的齒構成一個齒集；第一種片材相當於在順次排列的k+1個齒集的晶片上截掉第一個齒集的前半部分，第二種片材相當於在順次排列的k+1個齒集的晶片上截掉最後一個齒集的後半部分；步驟S3中，所述第一種片材的第一類齒、第二類齒分別與所述第二種片材的第三類齒、第四類齒重疊。

作為一種優選方案，步驟S3中，所述第一種片材與所述第二種片材交替設置。

作為一種優選方案，步驟S1中，先使衝壓後的片材具有2k+1個齒集，然後將所述具有2k+1個齒集的片材在其第k+1個齒集的中間裁斷從而得到第一種片材和第二種片材。

作為一種優選方案，步驟S1中，每個齒集滿足以下之一：

(a)每個齒集由順次排列的若干個第一類齒、1個第二類齒、若干個第三類齒和1個第四類齒組成，第一類齒的個數與第三類齒的個數相等；

(b)每個齒集由順次排列的1個第二類齒、若干個第三類齒、1個第四類齒和若干個第一類齒組成，第一類齒的個數與第三類齒的個數相等；

(c)每個齒集由順次排列的若干個第三類齒、1個第四類齒、若干個第一 類齒和1個第二類齒組成，第一類齒的個數與第三類齒的個數相等；

(d)每個齒集由順次排列的1個第四類齒、若干個第一類齒、1個第二類齒和若干個第三類齒組成，第一類齒的個數與第三類齒的個數相等。

本發明還提供另一種製作方法，包括以下步驟：

步驟S1：通過衝壓成型若干段長條形的片材，所述衝壓後的每一段片材具有連接部、從所述連接部伸出的若干個齒，每個齒具有從齒末端向兩側伸出的齒冠，所述齒冠包括左半齒冠和右半齒冠；每一段片材包括若干組順次排列的第一類齒、第二類齒、第三類齒、第四類齒，所述第一類齒的左半齒冠為短齒冠、右半齒冠為長齒冠，第二類齒的左右半齒冠皆為短齒冠，第三類齒的左半齒冠為長齒冠、右半齒冠為短齒冠，第四類齒的左、右半齒冠皆為長齒冠；

步驟S2、將若干段片材疊置以形成若干層晶片，使至少一層晶片的第一類齒與另一層晶片的第三類齒重疊，該至少一層晶片的第二類齒與該另一層晶片的第四類齒重疊；

步驟S3、將疊置後的若干層晶片彎捲成環形，使每一段片材的連接部圍成環形的軛部，使每一段片材的齒從所述軛部向外伸出。

作為一種優選方案，步驟S1中，衝壓後的每一段片材包括偶數齒。

本發明還提供另外一種製作方法，包括以下步驟：

步驟S1、通過衝壓形成狹長型的片材，使衝壓後的片材具有連接部、從所述連接部伸出的若干個齒，每個齒具有從齒末端向兩側伸出的齒冠，所述齒冠包括左半齒冠和右半齒冠；衝壓後的片材包括若干組順次排列的第一類齒、第二類齒、第三類齒、第四類齒，所述第一類齒的左半齒冠為短齒冠、右半齒冠為長齒冠，第二類齒的左右半齒冠皆為短齒冠，第三類齒的左半齒冠為長齒冠、右半齒冠為短齒冠，第四類齒的左、右半齒冠皆為長齒冠；

步驟S2、將所述衝壓後的片材螺旋彎捲成若干圈，每一圈作為電機磁芯的一層晶片，每層晶片具有環狀的軛部以及從軛部向外伸出的齒；使至少一層晶片的第一類齒與另一層晶片的第三類齒重疊，該至少一層晶片的第二類齒與該另一層晶片的第四類齒重疊。

作為一種優選方案，步驟S2中，每一層晶片包括S個齒，第一類齒、第二 類齒、第三類齒和第四類齒構成一個齒集，每個齒集包括T個齒，S與T滿足以下關係式：S/T＝N+T/2，N為正整數，T為偶數；前一層晶片的最後T/2個齒與後一層晶片的最前T/2個齒構成一個齒集。

作為一種優選方案，步驟S2中，每個齒集滿足以下之一：

(a)每個齒集由順次排列的若干個第一類齒、1個第二類齒、若干個第三類齒和1個第四類齒組成，第一類齒的個數與第三類齒的個數相等；

(b)每個齒集由順次排列的1個第二類齒、若干個第三類齒、1個第四類齒和若干個第一類齒組成，第一類齒的個數與第三類齒的個數相等；

(c)每個齒集由順次排列的若干個第三類齒、1個第四類齒、若干個第一類齒和1個第二類齒組成，第一類齒的個數與第三類齒的個數相等；

(d)每個齒集由順次排列的1個第四類齒、若干個第一類齒、1個第二類齒和若干個第三類齒組成，第一類齒的個數與第三類齒的個數相等。

作為一種優選方案，步驟S1中，第一類齒左半齒冠的長度與第四類齒的右半齒冠的長度之和、第一類齒的右半齒冠的長度與第二類齒的左半齒冠的長度之和、第二類齒的右半齒冠的長度與第三類齒的左半齒冠的長度之和、第三類齒的右半齒冠的長度與第四類齒的左半齒冠的長度之和基本相等。

作為一種優選方案，步驟S1中，第一類齒的右半齒冠的長度與相鄰的第二類齒的左半齒冠的長度之和基本上等於該第一類齒與第二類齒之間的距離；第二類齒的右半齒冠的長度與相鄰的第三類齒的左半齒冠的長度之和基本上等於該第二類齒與第三類齒之間的距離；第三類齒的右半齒冠的長度與相鄰的第四類齒的左半齒冠的長度之和基本上等於該第三類齒與第四類齒之間的距離；第四類齒的右半齒冠的長度與相鄰的第一類齒的左半齒冠的長度之和基本上等於該第四類齒與第一類齒之間的距離。

實施本發明，電機磁芯的晶片由長條形的片材彎卷而成，節省了材料；沿電機的軸向，長齒冠、短齒冠重疊，減小了繞線槽的槽開口。

下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明。

【附圖說明】

圖1是本發明一個實施例提供的電機磁芯的結構示意圖；

圖2是圖1所示組成電機磁芯的相鄰兩層晶片的展開示意圖；

圖3是圖2所示電機磁芯的一個齒集的示意圖；

圖4和圖5分別是圖3所示的相鄰兩層片材彎捲成晶片後的示意圖；

圖6是本發明另一實施例提供製作電機磁芯的片材卷繞過程示意圖；

圖7是本發明另一個實施例提供的電機磁芯晶片的部分展開示意圖；

圖8是本發明再一個實施例提供的電機磁芯晶片的部分展開示意圖；。

【具體實施方式】

參考圖1和圖2，本發明一實施例提供一種電機磁芯100，包括環形的軛部10、從軛部10向外伸出的齒部20，以及從齒部20齒身22的末端沿周向延伸的齒冠30。每個齒部20的齒冠30包括左半齒冠32和右半齒冠34，左半齒冠32、右半齒冠34的沿軛部10周向的尺寸分別稱為左半齒冠的長度、右半齒冠的長度。電機磁芯100由若干層晶片200(見圖2)疊置而成。所述電機磁芯100由導磁材料製成，優選為鐵芯。

參考圖2和圖3，圖2中第一層晶片相當於在順次排列的5個齒集210的基礎上截掉最後一個齒集的後半部分形成的。圖2中第二層晶片相當於在順次排列的5個齒集的基礎上截掉第一個齒集的前半部分形成的。在替換的實施例中，每層晶片具有更多或更少的齒集。

如圖3所示，每個齒集210包含4個依次排列的第一類齒1、第二類齒2、第三類齒3和第四類齒4。第一類齒1的左半齒冠為短齒冠、右半齒冠為長齒冠，第二類齒2的左右半齒冠皆為短齒冠，第三類齒3的左半齒冠為長齒冠、右半齒冠為短齒冠，第四類齒4的左、右半齒冠皆為長齒冠。具體地，第一類齒1、第二類齒2、第三類齒3、第四類齒4滿足以下關係：(a)第一類齒1的左半齒冠的長度比第三類齒3的左半齒冠的長度短、第一類齒1的右半齒冠的長度比第三類齒3的右半齒冠的長度長，並且，第二類齒2的左半齒冠的長度比第四類齒4的左半齒冠的長度短、第二類齒2的右半齒冠的長度比第四類齒4右半齒冠的長度短。

在第一替換實施例中，將順次排列成第二類齒2、第三類齒3、第四類齒4、第一類齒1作為一個齒集。

在第二替換實施例中，將順次排列成第三類齒3、第四類齒4、第一類齒1、第二類齒2作為一個齒集。

在第三替換實施例中，將順次排列成第四類齒4、第一類齒1、第二類齒2、第三類齒3作為一個齒集。

做出這種結構安排能夠提高材料的利用率。如圖2所示，基於片材衝壓出晶片時，能夠將大部分材料作為齒冠，避免材料浪費。此外，基於圖2從左向右看，相鄰兩層晶片疊置之後，較上層晶片200a的第一類齒1的較短的左半齒冠與較下層晶片200b的第三類齒的較長的左半齒冠重疊、較上層晶片200a的第一類齒1的較長的右半齒冠與較下晶片200b的第三類齒的較短的右半齒冠重疊，從而儘可能地增加了定子磁芯每個齒的左半齒冠和右半齒冠的有效長度，能使繞線槽開口儘可能小，改善電機性能。

本說明書和本權利要求書中，「重疊」是指在某個方向上的投影發生重疊。例如，較上層晶片200a的第一類齒1、較下層晶片200b的第三類齒3重疊是指該第一類齒1、第三類齒3在電機軸向的投影發生重疊，該較上層晶片200a與該較下層晶片200b可以是相鄰的兩層晶片，也可以是不相鄰的兩層晶片。

如圖2所示，第一類齒1、第二類齒2、第三類齒3、第四類齒4之間的關係優選滿足如下條件：相鄰齒的相鄰齒冠的長度之和接近(等於或稍小於)相鄰齒的齒身之間的距離，具體地，第一類齒1的右半齒冠的長度與第二類齒2的左半齒冠的長度之和、第二類齒2的右半齒冠的長度與第三類齒3的左半齒冠的長度之和、第三類齒3的右半齒冠的長度與第四類齒4的左半齒冠的長度之和、第四類齒的右半齒冠的長度與第一類齒1左半齒冠的長度之和基本相等，等於或稍小於相鄰兩齒的齒身(即軛部與齒冠之間的部分)之間的距離。相鄰齒冠之間的縫隙應當儘可能小，以儘可能地節省材料。

圖1所示的定子磁芯有兩種製造方法，第一種方法中，電機磁芯的每一層晶片由一個獨立的片材彎卷而成。具體來說，製作方法包括以下步驟：

參考圖2，在步驟S1中，衝壓狹長型的片材，此時片材是平直的，使所述 片材具有連接部、從所述連接部伸出的若干個齒，該若干個齒以第一類齒1、第二類齒2、第三類齒3、第四類齒4的順序排列。每個齒包括從連接部伸出的齒身和從齒身末端向齒身兩側伸出的齒冠，所述齒冠包括左半齒冠和右半齒冠，所述左半齒冠在其延伸方向上的尺寸稱為其長度，所述右半齒冠在其延伸方向上的尺寸稱為其長度。

為了節省材料、以及為了保障疊加後繞線槽的槽開口儘可能地小，相鄰齒冠之間的縫隙要儘可能小。優選地，第一類齒的右半齒冠的長度與相鄰的第二類齒的左半齒冠的長度之和基本上等於該第一類齒與第二類齒之間的距離；第二類齒的右半齒冠的長度與相鄰的第三類齒的左半齒冠的長度之和基本上等於該第二類齒與第三類齒之間的距離；第三類齒的右半齒冠的長度與相鄰的第四類齒的左半齒冠的長度之和基本上等於該第三類齒與第四類齒之間的距離；第四類齒的右半齒冠的長度與相鄰的第一類齒的左半齒冠的長度之和基本上等於該第四類齒與第一類齒之間的距離。

衝壓後的每一段片材相當於在順次排列的k+1個齒集的基礎上截掉第一個齒集的前半部分或截掉最後一個齒集的後半部分，其中，k為大於0的整數。每個齒集包含依次排列的第一類齒1、第二類齒2、第三類齒3、第四類齒4。從圖2可以看到，可由一段具有2k+1個齒集的片材在第k+1個齒集的中間裁斷而分別形成第一種晶片200a和第二種晶片200b。因此，優選地，步驟S1中，先使衝壓後的片材具有2k+1個齒集，然後將所述具有2k+1個齒集的片材在其第k+1個齒集的中間裁斷，從而得到一段第一類型晶片、一段第二類型晶片。

參考圖4、圖5，步驟S3中，將每一段片材彎捲成環形晶片，使每一段片材的連接部圍成環形的軛部，使每一段片材的齒從所述軛部向外伸出。

步驟S4中，將若干層彎捲成環形的片材疊置，前一層的首端與後一層的首端重疊，前一層的末端與後一層的末端重疊。如果第一種晶片200a、第二種晶片200b交替式疊置，則前一層晶片的最後兩個齒與後一層晶片的最前的兩個齒能組成一個齒集。

上面提供的方法中，先在步驟S3中將片材彎捲成環形的晶片，再在步驟S4中將若干層晶片疊置。在替換的方案中，可以將在步驟S3中將若干段片材疊置 以形成若干層晶片；然後在步驟S4中將疊置後的若干層晶片彎捲成環形，使每一段片材的連接部圍成環形的軛部，使每一段片材的齒從所述軛部向外伸出。

可以理解地，在上述方法中，齒集內包含的齒的個數優選為偶數個，疊置時，若干層晶片的第一類齒、第二類齒、第三類齒、第四類齒分別與另外若干層晶片的第三類齒、第四類齒、第一類齒、第二類齒重疊。

參考圖6，在第二種製造方法中，電機磁芯100整體由一個狹長的片材以圓周方向彎卷若干圈形成，每彎卷一圈就形成電機磁芯100的一層晶片200。具體來說，製作方法包含以下步驟：

首先，衝壓狹長型的片材，使片材具有連接部、從所述連接部伸出的若干個齒，每個齒具有從齒末端向兩側伸出的齒冠，所述齒冠包括左半齒冠和右半齒冠，所述左半齒冠在其延伸方向上的尺寸稱為其長度，所述右半齒冠在其延伸方向上的尺寸稱為其長度。

衝壓後的片材形成若干個齒集，每個齒集包含依次排列的第一類齒1、第二類齒2、第三類齒3、第四類齒4，在本實施例中，每個齒集內第一類齒1、第二類齒2、第三類齒3、第四類齒4的個數各為1個，在其他實施例中，第一類齒和第三類齒的個數還可以是多個。

然後，將衝壓後的片材彎捲成若干圈，每一圈作為電機磁芯的一層晶片，每層晶片具有環狀的軛部以及從軛部向外伸出的齒；每層晶片具有k個順次連接的齒集以及半個齒集。在本實施例中每層晶片具有4k+2個齒。該種方案下，前一層晶片的最後兩個齒與後一層晶片的最前的兩個齒能組成一個齒集，並且，前一層晶片的第一類齒、第二類齒、第三類齒和第四類齒分別與後一層晶片的第三類齒、第四類齒、第一類齒和第二類齒重疊。

本發明的電機磁芯可用作電機的定子磁芯或轉子磁芯。

可以理解地，本發明所稱的環形包括傳統意義上的環形/圓形，還可以包括方形、多邊形等其它形狀。

可以理解地，本發明還可以推廣至每一層晶片包括S個齒，若干個第一類齒、1個第二類齒、若干個第三類齒、1個第四類齒順次構成一個齒集，每個齒集包括T個齒，S與T滿足以下關係式：S/T＝N+T/2，N為正整數，T為偶數。 在將片材彎捲成環形之前，相鄰齒的相鄰齒冠的長度之和接近(等於或略小於)所述相鄰齒的齒身之間的距離。

如圖7所示，每個齒集包括2個第一類齒、1個第二類齒、2個第三類齒、1個第四類齒，這樣每個齒集包括6個齒，每一層晶片的齒數可以為9、15、21等奇數。

如圖8所示，每個齒集包括3個第一類齒、1個第二類齒、3個第三類齒、1個第四類齒，這樣每個齒集包括8個齒，每一層晶片的齒數可以為12、20、28等偶數。

對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。