专利名称：一种垂直轴风电机定子轴及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种发电机的定子轴及其制造方法，具体涉及一种垂直轴风电机定子轴及其制造方法。
背景技术：
目前发电机定子都是外壳镶有线圈，而发电机的转子带有中心轴且都是实心圆轴，并装有矽钢片和磁石，发电机的输出电源线分别从定子线圈底部或中部往外送电，同时都是单面切割磁力线，磁石沿线圈圆周进行磁力线切割，切分面小，效率低，并且使发电机的体积加大，材料消耗增多不能实现节能降耗的目标。制作发电机定子轴的中心轴的方法一般都采用锻打或锻压。锻打使加工件成型不规则，并加工量非常大，锻压需要大量的资金投入，磨具费用成本高。锻压和锻打同时存在着都需大型锻压机床去完成。设备投资大，能耗高，特别是由于中心轴轴孔直径加工是一大难题。因为轴较长，加工难度大，二是加工的废料较多，在加工轴孔时将产生阳％以上的制作发电机定子轴的中心轴的方法一般都采用锻打或锻压。锻打使加工件成型不规则，并加工量非常大，二是加工的废料较多，在加工轴孔时将产生阳％以上的废料，造成原材料的极大浪费。特别是垂直轴风力发电机还不能形成更大批量的生产，品种多，型号多，要求不同的电机轴来配套，需投入更多的资金做模具和设备来配套，使发电机的成本增高而失去市场竞争力。
发明内容
为了克服现有的发电机定子效率低、材料消耗多，定子轴加工量大，加工难度大， 能耗高等问题，本发明的目的在于提供一种垂直轴风电机定子轴及其制造方法，该风电机定子轴发电效率高、节能降耗，该定子轴制造方法节约材料、减少加工量、成本低、并可提高结构结合部的强度。本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下一种垂直轴风电机定子轴，所述的定子轴包括定子中心轴、外轴套、上轴承台、下轴承台和放射形固定棒，所述的定子中心轴是可以通过导线的空心轴，外轴套套装在定子中心轴的外壁上，该外轴套位于定子中心轴的下部并与定子中心轴固定连接；在外轴套的顶部和底部分别固定连接一上轴承台和下轴承台；在定子中心轴和外轴套上开有数个中心轴穿线孔，发电机的导线从中心轴穿线孔通过定子中心轴内孔穿出轴外送电。在外轴套的外壁圆周上开有数个孔，孔内装有放射形固定棒，安装时，该放射形固定棒与发电机的树脂定子盘固定连接，该树脂定子盘为树脂与定子线路板的组合，所述的外轴套与线路板和线路板填充树脂料密切固接。所述的定子中心轴树脂定子盘上带有双面线圈，装在带有双面磁石上下机壳之间，树脂定子盘上并装有双面线圈的线路板，通过树脂固定在线路板上形成定子。所述的放射形固定棒的长度与定子中心轴的直径相同，数根放射形固定棒沿圆周均勻分布并呈放射形状，通过树脂与线路板紧固连接。在所述的外轴套的外壁上沿圆周压有滚刀花，形成方块齿形，并与线路板及线路板填充树脂密切固接。一种制造上述垂直轴风电机定子轴的方法，所述的制造方法包括以下次序的工艺步骤(1)为定子中心轴下料将不锈钢管按不同发电机功率的中心轴尺寸下料，下料直径大于发电机轴直径的20% ；(2)为外轴套、上轴承台和下轴承台下料将直径大于定子中心轴直径一倍以上的与定子中心轴相同的不锈钢管下料，其高度大于树脂定子盘厚度的60%，内径与定子中心轴料相同，并将该外轴套料套在定子中心轴料长度的从下至上的1/5处；(3)在将定子轴外轴套料套在定子轴中心轴料之前，将定子轴外轴套料内径的上下面加工坡口，坡口的径向深度和轴向深度均为外轴套料厚度的1/3，上下面的深度加工成各1/3坡口以后，剩余的1/3料与定子轴中心轴料焊接在一起并焊平；(4)开始进行机加工和精加工，先将定子中心轴料直径部分加工掉20%，但在与外轴套结合处暂时不加工，留作轴承台，将上轴承台和下轴承台的外径加工成同发电机轴承内径相同的轴承台；(5)再对外轴套进行加工，加工完的外轴套厚度与树脂定子盘的厚度相同，但外轴套的内圆留有20%的尺寸；该中心轴焊接结合部分暂不加工，留作轴承台；(6)将步骤(4)和步骤(5)中定子中心轴和外轴套留有的上轴承台的上端面和下轴承台的下端面进行精加工，上轴承台和下轴承台的高度分别是树脂定子盘厚度的1/5，加工后的上轴承台的上端面和下轴承台的下端面与上下发电机壳上的轴承内套接触；(7)在外轴套的外壁上压出滚刀花，使表面形成齿形，并同线路板及线路板填充树脂料密切固接；(8)在外轴套的外壁开有数个沿圆周均勻分布的孔，插入用剩余焊条头进行处理形成不锈钢棒，其长度与定子中心轴直径相同，分别插入外轴套外壁的数个孔内，形成放射形固定棒，通过树脂与装有双面线圈的线路板，并装在带有双面磁石上下机壳之间的树脂定子盘固接；(9)在定子中心轴和外轴套上钻数个穿线孔将发电机输出电源线从外轴套穿线孔通过发电机中定子中心轴的内孔穿出送电；(10)在定子中心轴长度的从上到下的1/6处钻一个固定定子轴孔，穿设销钉固定定子。由于采用上述技术方案，使本发明与现有技术相比，具有如下有益效果1、提高发电效率，实现节能降耗现有的发电机定子都是外壳镶有线圈，而发电机的转子带有中心轴且都是实心圆轴，并装有矽钢片和磁石，发电机的输出电源线分别从定子线圈底部或中部往外送电，同时都是单面切割磁力线，磁石沿线圈圆周进行磁力线切割，切分面小，效率低，并且使发电机的体积加大，材料消耗增多不能实现节能降耗的目标。本发明是一种与现有发电机定子和转子相反的发电机，本发明发电机定子中心轴树脂盘上带有双面线圈，装在带有双面磁石上下机壳之间。发电机的中心轴为定子，中心轴为空心轴，发电机的电源线从中心轴中穿出送电，定子盘上并装有两面线圈的线路板。与中心轴形成发电机定子通过树脂固定在线路板上形成定子。当装有磁石的上下机壳转动时， 与中心轴上装有双面线圈的定子盘进行磁力线切割，开始发电。使效率大大提高，达到了节能降耗的目的。2、制造方法可节约材料，减少加工量和能耗现有的锻压和锻打制造方法加工废料多，造成材料浪费。本发明方法不需大的加工量，不仅节约原材料，还可减少加工量40%左右，并减少能源消耗。本发明中的放射形固性棒是利用焊接定子中心轴和外轴套剩余的焊条头制成的， 节约了原材料，实现了循环经济的目的。3、制造方法节约了大型设备和模具的投入本发明方法与现有的锻压和锻打需大型锻压机床和模具不同，本发明方法不需要模锻设备，而是通过机加工和焊接来完成，可节约大型设备和模具的投入，节约成本60%左
右ο4、可提高结构的结合强度本发明方法是将外轴套内圆的上下面从轴向、径向方向各切成1/3坡口套在中心轴1/5处，再将上下面焊平形成上下焊接2/3的焊透技术，实现了完全固接。在定子轴套上安装的放射形固定棒与发电机线路板和树脂料结合固定，使树脂定子盘与发电机定子轴配合强度提高50% ；外轴套的外滚刀花齿形结构也起到强化固定结构的作用。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图1是本发明垂直轴风电机定子轴的结构示意图。图2是图1的俯视示意图。图3是树脂定子盘安装在定子轴上的结构示意图。图4图3的俯视示意图。图中，1.定子中心轴，2.外轴套，3.固定定子轴孔，4.中心轴穿线孔，5.放射形固定棒，6.外轴套滚刀花，7.上轴承台，8.下轴承台，9.线圈，10.树脂定子盘。
具体实施例方式图1和图2所示为本发明垂直轴风电机定子轴的一个实施例，该定子轴包括定子中心轴1、外轴套2、上轴承台7、下轴承台8和放射形固定棒5。定子中心轴1是可以通过导线的不导磁的厚壁金属空心轴。外轴套2套装在定子中心轴1的外壁上，该外轴套2位于定子中心轴1的下部，在定子中心轴1长度的从下至上的1/5处，并与定子中心轴1固定连接。在外轴套2的顶部和底部分别固定连接一上轴承台7和下轴承台8。外轴套2的直径为定子中心轴1直径的一倍以上，外轴套2与上轴承台7和下轴承台8 一体成型。在定子中心轴1和外轴套2上开有数个中心轴穿线孔4，发电机的导线从中心轴穿线孔4通过定子中心轴内孔穿出轴外送电。在外轴套的外壁圆周上开有数个孔，孔内装有放射形固定棒5，该放射形固定棒5的长度与定子中心轴1的直径相同，数根放射形固定棒5沿圆周均勻分布并呈放射形状，通过树脂与线路板紧固连接。安装时，如图3、图4所示，该放射形固定棒5与发电机的树脂定子盘10固定连接， 该树脂定子盘10为树脂与定子线路板的组合，外轴套2与线路板和线路板填充树脂料密切固接，在树脂定子盘10上设有线圈9。定子中心轴树脂定子盘上带有双面线圈，装在带有双面磁石上下机壳之间，树脂定子盘上并装有双面线圈的线路板，通过树脂固定在线路板上形成定子。放射形固定棒5的作用一是作为树脂定子盘10的托盘，二是与线路板上的树脂料压制在一起，发挥放射性固定棒的固定强化作用。在外轴套的外壁上沿圆周压有外轴套滚刀花6，形成方块齿形，并与线路板及线路板填充树脂密切固接。在定子中心轴长度的从上至下的1/5处设有一个固定定子轴孔3，通过在该孔内穿设销钉固定定子。上述本发明垂直轴风电机定子轴的制造方法工艺步骤的实施例如下(1)为定子中心轴1下料将不锈钢管按不同发电机功率的中心轴尺寸下料，下料直径大于发电机轴直径的20% ；(2)为外轴套2、上轴承台7和下轴承台8下料将直径大于定子中心轴直径一倍以上的与定子中心轴相同的不锈钢管下料，其高度大于树脂定子盘厚度的60%，内径与定子中心轴料相同，并将该外轴套料套在定子中心轴料长度的从下至上的1/5处；(3)在将定子轴外轴套料套在定子轴中心轴料之前，将定子轴外轴套料内径的上下面加工坡口，坡口的径向深度和轴向深度均为外轴套料厚度的1/3，上下面的深度加工成各1/3坡口以后，剩余的1/3料与定子轴中心轴料焊接在一起焊平后开始加工；(4)开始进行机加工和精加工，先将定子中心轴料直径部分加工掉20%，但在与外轴套2结合处暂时不加工，留作轴承台，将上轴承台7和下轴承台8的外径加工成同发电机轴承内径相同的轴承台；(5)再对外轴套2进行加工，加工完的外轴套2厚度与树脂定子盘10的厚度相同， 但外轴套2的内圆留有20%的尺寸；该中心轴焊接结合部分暂不加工，留作轴承台；(6)将步骤(4)和步骤(5)中定子中心轴1和外轴套2留有的上轴承台7的上端面和下轴承台8的下端面进行精加工，上轴承台7和下轴承台8的高度分别是树脂定子盘 10厚度的1/5，加工后的上轴承台7的上端面和下轴承台8的下端面与上下发电机壳上的轴承内套接触；步骤(5)中外轴套2是用大于外轴套实际厚度一倍的轴料经机加工后剩余50% ； 再将与定子中心轴1焊接在一起的部分的厚度加工掉30%，剩余20%厚度作为轴承台的高度。(7)在外轴套2的外壁上压出滚刀花，使表面形成齿形，并同线路板及线路板填充树脂料密切固接；(8)在外轴套2的外壁开有数个沿圆周均勻分布的孔，插入用剩余焊条头进行打磨切割处理形成不锈钢棒，其长度与定子中心轴1直径相同，分别插入外轴套外壁的数个孔内，形成放射形固定棒5，通过树脂与装有双面线圈的线路板，并装在带有双面磁石上下机壳之间的树脂定子盘10固接；(9)在定子中心轴1和外轴套2上钻数个穿线孔将发电机输出电源线从外轴套穿线孔通过发电机中定子中心轴1的内孔穿出送电；
(10)在定子中心轴1长度的从上到下的1/6处钻一个固定定子轴孔3，穿设销钉
固定定子。本发明中定子中心轴经步骤C3)和步骤(4)将中心轴料加工掉20%，经精加工使其达到实际尺寸的高精度要求，然后与外轴套结合部焊接在一起，并进行机加工，使外轴套 2与树脂定子盘10的厚度相同。
权利要求
1.一种垂直轴风电机定子轴，其特征在于所述的定子轴包括定子中心轴、外轴套、上轴承台、下轴承台和放射形固定棒，所述的定子中心轴是可以通过导线的空心轴，外轴套套装在定子中心轴的外壁上，该外轴套位于定子中心轴的下部并与定子中心轴固定连接；在外轴套的顶部和底部分别固定连接一上轴承台和下轴承台；在定子中心轴和外轴套上开有数个中心轴穿线孔，发电机的导线从中心轴穿线孔通过定子中心轴内孔穿出轴外送电；在外轴套的外壁圆周上开有数个孔，孔内装有放射形固定棒，安装时，该放射形固定棒与发电机的树脂定子盘固定连接，该树脂定子盘为树脂与定子线路板的组合，所述的外轴套与线路板和线路板填充树脂料密切固接；所述的定子中心轴树脂定子盘上带有双面线圈，装在带有双面磁石上下机壳之间，树脂定子盘上并装有双面线圈的线路板，通过树脂固定在线路板上形成定子。
2.根据权利要求1所述的垂直轴风电机定子轴，其特征在于所述的定子中心轴为不导磁的厚壁金属空心轴。
3.根据权利要求1所述的垂直轴风电机定子轴，其特征在于所述的放射形固定棒的长度与定子中心轴的直径相同，数根放射形固定棒沿圆周均勻分布并呈放射形状，通过树脂与线路板紧固连接。
4.根据权利要求1所述的垂直轴风电机定子轴，其特征在于所述的外轴套固接在定子中心轴长度的从下至上的1/5处。
5.根据权利要求1所述的垂直轴风电机定子轴，其特征在于在所述的外轴套的外壁上沿圆周压有滚刀花，形成方块齿形，并与线路板及线路板填充树脂密切固接。
6.根据权利要求1所述的垂直轴风电机定子轴，其特征在于在定子中心轴长度的从上至下的1/5处设有一个固定定子轴孔，通过在该孔内穿设销钉固定定子。
7.根据权利要求1所述的垂直轴风电机定子轴，其特征在于所述的外轴套的直径为定子中心轴直径的一倍以上，外轴套与上轴承台和下轴承台一体成型。
8.—种制造权利要求1所述的垂直轴风电机定子轴的方法，其特征在于所述的制造方法包括以下次序的工艺步骤(1)为定子中心轴下料将不锈钢管按不同发电机功率的中心轴尺寸下料，下料直径大于发电机轴直径的20% ；(2)为外轴套、上轴承台和下轴承台下料将直径大于定子中心轴直径一倍以上的与定子中心轴相同的金属管下料，其高度大于树脂定子盘厚度的60%，内径与定子中心轴料相同，并将该外轴套料套在定子中心轴料长度的从下至上的1/5处；(3)在将定子轴外轴套料套在定子轴中心轴料之前，将定子轴外轴套料内径的上下面加工坡口，坡口的径向深度和轴向深度均为外轴套料厚度的1/3，上下面的深度加工成各 1/3坡口以后，剩余的1/3料与定子轴中心轴料焊接在一起并焊平；(4)开始进行机加工和精加工，先将定子中心轴料直径部分加工掉20%，但在与外轴套结合处暂时不加工，留作轴承台，将上轴承台和下轴承台的外径加工成同发电机轴承内径相同的轴承台；(5)再对外轴套进行加工，加工完的外轴套厚度与树脂定子盘的厚度相同，但外轴套的内圆留有20%的尺寸；该中心轴焊接结合部分暂不加工，留作轴承台；(6)将步骤(4)和步骤(5)中定子中心轴和外轴套留有的上轴承台的上端面和下轴承台的下端面进行精加工，上轴承台和下轴承台的高度分别是树脂定子盘厚度的1/5，加工后的上轴承台的上端面和下轴承台的下端面与上下发电机壳上的轴承内套接触；(7)在外轴套的外壁上压出滚刀花，使表面形成齿形，并同线路板及线路板填充树脂料密切固接；(8)在外轴套的外壁开有数个沿圆周均勻分布的孔，插入用剩余焊条头进行处理形成不锈钢棒，其长度与定子中心轴直径相同，分别插入外轴套外壁的数个孔内，形成放射形固定棒，通过树脂与装有双面线圈的线路板，并装在带有双面磁石上下机壳之间的树脂定子盘固接；(9)在定子中心轴和外轴套上钻数个穿线孔将发电机输出电源线从外轴套穿线孔通过发电机中定子中心轴的内孔穿出送电；(10)在定子中心轴长度的从上到下的1/6处钻一个固定定子轴孔，穿设销钉固定定子。
9.根据权利要求8所述的垂直轴风电机定子轴的制造方法，其特征在于所述的步骤 (5)中外轴套是用大于外轴套实际厚度一倍的轴料经机加工后剩余50% ；再将与定子中心轴焊接在一起的部分的厚度加工掉30%，剩余20%厚度作为轴承台的高度。
10.根据权利要求8所述的垂直轴风电机定子轴的制造方法，其特征在于定子中心轴经步骤(3)和步骤(4)将中心轴料加工掉20%，经精加工使其达到实际尺寸的高精度要求， 然后与外轴套结合部焊接在一起，并进行机加工，使外轴套与树脂定子盘的厚度相同。
全文摘要
一种垂直轴风电机定子轴及其制造方法，其定子中心轴是可通过导线的空心轴，外轴套套装并固接在定子中心轴上，在定子中心轴和外轴套上开有数个穿线孔，发电机的导线从穿线孔通过定子中心轴内孔穿出轴外送电。在外轴套的外壁圆周上装有放射形固定棒，安装时，该放射形固定棒与发电机的树脂定子盘固定连接，外轴套与线路板和线路板填充树脂料密切固接。树脂定子盘上装有双面线圈的线路板，通过树脂固定在线路板上形成定子，并装在带有双面磁石上下机壳之间。本发明风电机定子轴及其制造方法发电效率高、节能降耗，节约材料、减少加工量、成本低、并可提高结构的结合强度。
文档编号H02K1/12GK102299574SQ20111024183
公开日2011年12月28日 申请日期2011年8月22日 优先权日2011年8月22日
发明者赵欣 申请人:北京市拓又达科技有限公司