专利名称：外周边有齿的电机定子冲片的错片叠法的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种外周边有齿的电机定子冲片的错片叠法，具体地说，在用外周边有齿的电机定子冲片叠成定子铁芯时，采用错片叠法。
在现有电机结构中，定子铁芯外面没有外壳的结构已很普遍，为了节约原材料和降低成本，需要加强散热来降低温升。为此本发明申请人设计了一种外周边有齿的定子冲片，以增加定子铁芯外表面的散热面积。对于定子铁芯外面没有外壳的各类电机，根据文献检索，将定子冲片叠成定子铁芯的方法有以定子冲片上的记号孔对准的不错片叠法，以定子冲片外周边的形状对齐的不错片叠法，以定子冲片上的记号孔或外周边的形状对齐后将整叠定子铁芯分成两半相互转过180°的叠法。现有这些叠法对本发明所述外周边有齿的定子冲片来说是可以采用的，但不足处是不能进一步增加散热面积和进一步提高散热效果。
本发明的目的是针对外周边有齿的电机定子冲片在叠成定子铁芯时能进一步增加散热面积和散热效果，并能改善电机运行性能而提出的错片叠法。
本发明的目的是这样实现的，电机定子铁芯外面没有外壳，定子铁芯是由一定量外周边有齿的定子冲片叠成，其特征在于将整叠定子铁芯的冲片分成许多小叠，每1小叠由若干片冲片组成，并且记号孔对准，将这些小叠叠成定子铁芯时，采用错片叠法。
下面针对几种外形不同的定子冲片，并针对外周边齿形和齿的位置也不同的冲片，结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明所述方形定子冲片外周两对边有齿的示意图。
图2是模具冲制图1冲片时齿和槽相接的示意图。
图3是本发明所述由若干片定子冲片组成1小叠的侧示图。
图4是用图1冲片采用90°错片叠法的定子铁芯正视图。
图5是用图1冲片采用90°错片叠法后两小叠的侧示图。
图6是用图1冲片采用90°错片叠法后三小叠的侧示图。
图7是用图1冲片采用90°错片叠法后整个定子铁芯的侧示图。
图8是方形定子冲片外周两对边有齿的另一方案的示意图。
图9是是方形定子冲片外周三边有齿的示意图。
图10是在冲制图9冲片时同时产生的定子冲片示意图。
图11是模具冲制图9和10冲片时齿和槽相接的示意图。
图12是图9冲片采用180°错片叠法后定子铁芯的正视图。
图13是图12的B方向侧示图。
图14是图12的C方向侧示图。
图15是方圆形定子冲片外周两对角和两直线对边有齿的示意图。
图16是用图15冲片采用90°错片叠法后定子铁芯的正视图。
图17为图16的D-D方向剖视图。
图18是方圆形定子冲片外周四对角和两直线对边有齿的示意图。
图19是方圆形定子冲片外周相邻两圆弧边有齿的示意图。
图20是用图19冲片采用180°错片叠法后定子铁芯的正视图。
图21是方圆形定子冲片外周四圆弧边有齿的示意图。
图22是用图21冲片采用45°错片叠法后定子铁芯的正视图。
图23是圆形定子冲片两对角圆弧边有齿的示意图。
图24是圆形定子冲片两相邻圆弧边有齿的示意图。
图25是圆形定子冲片三圆弧边有齿的示意图。
图26是图23冲片采用90°错片叠法，图24和25采用180°错片叠法后定子铁芯的正视图。
图27是圆形定子冲片外周四个圆弧边有齿的示意图。
图28是用图27冲片采用45°错片叠法后定子铁芯的正视图。
图1是方形定子冲片外周两对边有齿的示意图。图中1-1为记号孔，1-2为电机装配孔，1-3为外周边的齿，尺寸L为电机设计有效尺寸，Δ为齿高，也等于槽深。冲片在条料长度方向(进入模具的方向)的排列以及齿和槽相对位置如图2所示。由图2可看出，在条料的长度方向实现了无边料(无废料)冲制，而且模具比较简单。
将图1冲片的记号孔对准，采用不错片叠法叠成的定子铁芯，其外表面只有二面有轴向平行的齿和槽，另外二面是没有齿和槽的。为了进一步增加散热面积，可采用90°错片叠法。先将整叠定子冲片(即定子铁芯叠压到规定厚度的总冲片数)分成许多小叠，每1小叠由若干片冲片组成。图3表示由若干片冲片组成的1小叠的侧示图，图中1-1为图1中的记号孔，每1小叠的冲片必须记号孔对准。当然，图1冲片也可以不开记号孔，因为从图1和图2可以看出，冲片外周二对边的齿槽位置正巧相反，如没有记号孔，叠成小叠时只要外形对准也可达到同样的目的。但为了便于叙述和适用于各种外形(包括对称的和不对称的外形)，在附图和说明中仍采用记号孔。
将这些小叠叠成定子铁芯时，从第2小叠开始，以记号孔为准，将第2小叠按固定方向(自定顺时针方向或逆时针方向)相对第1小叠转过90°角，此时两小叠的正视图如图4所示，从图4的A方向看的侧示图如图5所示。图5中的1-1为图1冲片的记号孔，5-1为第1小叠，5-2为第2小叠。在叠第3小叠时，应相对第2小叠反方向转过90°角，即退回到第1小叠的位置。此时三叠的正视图仍如图4所示，其A向侧示图如图6所示。图6中1-1为图1冲片的记号孔，5-1仍为第1小叠，5-2仍为第2小叠，6-1为第3小叠。在叠第4小叠时，按固定方向相对第3小叠转过90°角，在叠第5小叠时，又反方向相对第4小叠转过90°角，依此规律叠至最后1小叠，叠成的定子铁芯的正视图仍如图4所示，A向侧示图如图7所示，图中Ls表示定子铁芯的厚度。由图4可看出，采用90°错片叠法后，定子铁芯外表面四个面都有轴向平行的许多齿和槽，而且从图7可以看出，与电机轴的垂直方向，定子铁芯外表四个面也有许多齿和槽。与不错片相比，散热面积增加了，只要每小叠的片数适当，即图7中槽宽与槽深之比适当，就能提高散热效果(在电机冷却方式相同的条件下)。
由于定子铁芯总片数往往不是1小叠片数的整倍数，因此最后1小叠的片数会与规定的小叠片数不同，但不影响错片叠法的目的和散热效果。每小叠的片数应相等，但不相等也是允许的。
图8也是方形定子冲片外周两对边有齿的示意图，但其齿和槽的位置与图1是不同的。在图1中，上面中间一齿的中心线和下面中间一槽的中心线，都与冲片纵向中心线重合，两片冲片错片180°角后，齿与齿不会重合，所以上面的说明中第3小叠相对第2小叠反方向转过90°角，即退回到第1小叠的位置。而在图8中，冲片纵向中心线与上面中间齿和槽的分界线重合，也与下面中间齿和槽的分界线重合，如将两片冲片错片180°角，则两片冲片的齿和齿重合，槽和槽重合。因此在用小叠叠成定子铁芯时，只需将每1小叠相对前1小叠转过90°角(不必有反转退回90°角的小叠)。这种方法对图8冲片的精度要求较高，即要求槽和齿的形状和尺寸完全一致，否则铁芯外表面的齿和槽就会参差不齐。但通过图1和图8的说明，对90°错片叠法的说明可归纳为在用小叠叠成定子铁芯时，从第2小叠开始，以记号孔为准，每小叠相对前1小叠转过90°角。这里不规定转向，就把图1中反转包含进去了，是否需要反转90°角，将由实施者根据槽位置和模具精度确定。
图9和图10是方形定子冲片外周三边有齿的示意图。冲片在材料宽度方向和长度方向的排列，以及齿和槽的相对位置如图11所示。由图11可知，在模具冲制时，图9和图10两种冲片是成对产生的，在条料的长度方向和宽度的中间处实现了无边料冲制，但这种模具要比图1和图8的模具复杂得多。
图9和图10定子冲片的特点是冲片纵向中心线必须和上下二边中间的齿和槽的分界面(图9、10中为分界面的中心点)重合。叠成定子铁芯时采用180°错片叠法。但不要将图9和图10冲片混合在同一定子铁芯中。
叠片时先将整叠定子铁芯冲片分成许多小叠，每1小叠由若干片冲片组成，并且记号孔对准。将这些小叠叠成定子铁芯时，从第2小叠开始，以记号孔为准，每1小叠相对前1小叠转过180°角。叠成的定子铁芯的正视图如图12所示，其B方向的侧示图如图13所示，C方向的侧示图如图14所示。由图12、13和14可看出，定子铁芯外表面四面都有许多轴向平行的齿和槽；在与电机轴垂直的方向，定子铁芯外表面的上下两面没有齿和槽(图13)，而二侧面有许多相互平行的齿和槽(图14)。
图15为方圆形定子冲片外周两对角圆弧边和两直线边有齿的示意图。图中φ为冲片的有效外径，L为方边的有效尺寸，Δ为利用条料长度方向的边料尺寸，虚线方框表示材料尺寸L×L，由图可知，两对角边的齿利用冲片的角料，其模具结构基本与图1冲片的模具相似。其叠装方法也与图1相同，即采用90°错片叠法，叠成的定子铁芯的正视图如图16所示。由图16可知，定子铁芯四个圆弧边和四个直线边都有轴向平行的齿和槽。图17为图16的D-D方向剖视图，不难理解，与轴垂直方向的八个面也都有许多相互平行的齿和槽。为了简化模具，图15两直线边的齿可以取消。
图18为方圆形定子冲片外周四个圆弧边和相对两直线边有齿的示意图，其模具结构与图15冲片的模具相似，只是四个角料全利用，叠片时也采用90°错片叠法，其定子铁芯的正视图仍如图16所示，但可以理解，与电机轴垂直方向的四个直线面有许多相互平等的齿和槽，但四个圆弧面却没有齿和槽。
对于隐极式定子铁芯，图16中四角留出的圆弧供电机端盖装配定位和插装配螺栓用(后同)。对于凸极式定子铁芯，可以利用极间内侧定位和装配螺栓；因此四角不必留出圆弧，但本说明书不再另绘附图。
图19是方圆形定子冲片外周相邻两圆弧边有齿的示意图，这种冲片的模具简单，与现有模具相比，只是利用了二个角料。叠片时采用180°错片叠法，叠成的定子铁芯的正视图如图20所示。由图可以看出，定子铁芯外表面四角都有轴向平行的许多齿和槽，不难理解，在电机轴的垂直方向，定子铁芯外表面四角也都有许多相互平行的齿和槽。
图21是方圆形定子冲片四圆弧边有齿的示意图，在用小叠叠成定子铁芯时采用45°错片叠法，即从第2小叠开始，以记号孔为准，每1小叠相对前1小叠转过45°角。叠成的定子铁芯的正视图如图22所示，由图可知，定子铁芯外表面有8组轴向平行的齿和槽，同样可以理解，在电机轴的垂直方向，定子铁芯外表面也有8组相互平行的齿和槽。
图23为圆形定子冲片外周两对角圆弧边有齿的示意图，图24为圆形定子冲片外周相邻两圆弧边有齿的示意图，图25为圆形定子冲片外周三个弧圆边的齿的示意图。图中虚线同样表示所用材料的尺寸，由图可知，外周边的齿都是利用了角料。在叠成定子铁芯时，图23的冲片采用90°错片叠法，图24的冲片采用180°错片叠法，图25的冲片也采用180°错片叠法。叠成的定子铁芯的正视图如图26所示，定子铁芯外表面四角都有轴向平行的许多齿和槽。不难理解，在电机轴的垂直方向，用图23和24冲片叠成的定子铁芯外表面四角也有许多相互平行的齿和槽，而由图25冲片叠成的定子铁芯外表面，只有两个圆弧角有相互平行的齿和槽。
图27为圆形定子冲片外周边四角有槽的示意图，采用45°错片叠法后定子铁芯的正视图如图28所示，在定子铁芯外表面有8组轴向平行的齿和槽，可以理解，与电机轴的垂直方向，也有8组相互平行的齿和槽。
电机定子铁芯有隐极式和凸极式两种。隐极式定子铁芯内孔外侧一周有嵌置绕组的槽，如果该槽的槽数是2的整数倍数但不是4的整数倍数，则只能采用180°错片叠法；如果槽数是4的整数倍数，则可采用90°错片叠法或180°错片叠法；而45°错片叠法只有在槽数是8的整数倍数才能采用。凸极式定子铁芯内孔有突出的磁极，2极、6极和10极只能采用180°错片叠法，4极可以采用90°错片叠法或180°错片叠，而45°错片叠法只能采用于8极和8的整数倍极数。
定子冲片是用硅钢板或其他导磁薄板冲制而成的，它们都是轧制薄板，因为轧制方向的导磁性能要比垂直于轧制方向的导磁性能好些，两个方向导磁性能的差异在冷轧板和热轧板中都存在，而冷轧板比热轧板明显。因此定子铁芯采用错片叠法不单能提高散热效果，同时也改善了定子铁芯各部位磁导的均匀性，对电机性能有利。另外，同一板料在不同方向和不同部位的厚度也有一定公差，公差分布也是不规则的，采用错片叠法后能提高定子铁芯两端面和内孔中心线的垂直度，提高电机的装配质量和运行性能，这对没有外壳的电机很是重要。
采用本发明后，不但能提高电机定子铁芯外表面的散热效果、降低电机温升，从而可以降低电机的耐热绝缘等级或进一步缩小有效体积，降低电机成本；还能改善定子铁芯磁导的均匀性，提高电机装配的质量，从而提高了电机的运行性能，产生一定的经济效益和社会效益。
权利要求
1.外周边有齿的电机定子冲片的错片叠法，其特征在于将整叠定子铁芯的冲片分成许多小叠，每1小叠由若干片冲片组成，并且记号孔对准，将这些小叠叠成定子铁芯时，采用错片叠法。
2.根据权利要求1所述的外周边有齿的电机定子冲片的错片叠法，其特性在于90°错片叠法是从第2小叠开始，以记号孔为准，每1小叠相对前1小叠转过90°角。
3.根据权利要求1所述的外周边有齿的电机定子冲片的错片叠法，其特征在于180°错片叠法是从第2小叠开始，以记号孔为准，每1小叠相对前1小叠转过180°角。
4.根据权利要求1所述的外周边有齿的电机定子冲片的错片叠法，其特征在于45°错片叠法是从第2小叠开始，以记号孔为准，每一小叠相对前1小叠转过45°角。
全文摘要
本发明针对电机定子铁芯没有外壳,并采用外周边有齿的定子冲片,采用了定子铁芯的错片叠法,错片叠法包含了45°错片叠法、90°错片叠法和180°错片叠法。采用本发明后能提高定子铁芯外表面的散热效果,降低电机的温升,还能改善定子铁芯磁导的均匀性;提高无外壳电机的装配质量和运行性能,产生一定的经济效益和社会效益。
文档编号H02K15/02GK1350359SQ00119070
公开日2002年5月22日 申请日期2000年10月22日 优先权日2000年10月22日
发明者陈俊峰, 郑自明, 苏申科, 环宇平 申请人:江苏三江电器制造公司