三针扭斜式定子铁芯叠压模具的制作方法

本发明涉及定子铁芯，尤其涉及一种三针扭斜式定子铁芯叠压模具。

背景技术：

交流电动机的定子绕组是要嵌放在槽子里的，所以要在定子上开槽，开槽后由于气隙不均匀造成整个气隙圆周范围磁阻不均匀(槽部磁阻大，齿部磁阻小)，从而造成反电势中含有齿槽谐波。定子斜槽后，形成的电磁转矩和感应电动势近似于同一槽中的绕组均匀分布在一段圆周范围内的平均值，能有效地削弱齿谐波磁场引起的附加转矩，降低电磁振动和噪声(好比自行车要越过横在路上的一条减速带，如果以与减速带垂直的方向通过，颠簸就很大，如果让车子斜着过就要平稳得多)。对于分布式绕组，定子一般扭斜一个齿距；定子铁芯扭斜是否到位直接影响反电势中齿槽谐波的大小，进而影响尺寸转矩；定子铁芯叠压系数与电机高次谐波有关，定子扭斜与齿槽谐波有关。就目前而言还没有一种非常方便的定子斜槽加工工装，因此设计一种方便、快速、高效的定子斜槽叠压模具非常必要。

技术实现要素：

为了解决上述存在的技术问题，本发明提出一种三针扭斜式定子铁芯叠压模具。

本发明采用的技术方案是：

三针扭斜式定子铁芯叠压模具，包括预压部件、压头、轴承套筒、斜楔、上模板、限位套、底板、导柱、垫板和槽样棒；

所述底板、限位套和上模板依次套入两根所述导向柱，两根所述导向柱的头部分别位于所述底板的两个沉孔内且抵接在所述垫板上；定子冲片组夹设在所述上模板和所述底板之间；所述底板上均布有三个扭斜槽，所述上模板上均布有三个扭斜孔，三个所述槽样棒分别依次插入三个所述扭斜孔、定子冲片组的三个均布槽和三个所述扭斜槽；所述扭斜槽和所述扭斜孔的终端孔位是错位的，当所述预压部件下压所述下模板时，所述槽样棒带动定子冲片组发生扭斜；所述导柱的顶部设有矩形斜孔，当所述预压部件下压所述下模板到底时，所述矩形斜孔露出所述上模板的上表面，将两个所述斜楔分别插入两个所述矩形斜孔内；气压机通过所述压头将所述轴承套筒压入定子冲片组的内孔，以形成具有α扭斜角度的定子铁芯。

较佳的，三个所述扭斜孔、三个所述均布槽和三个所述扭斜槽分别均布在中心同轴且半径相同的圆周上。

较佳的，所述扭斜槽为在深直槽的原位沿圆周方向倾斜α扭斜角度铣出斜孔；所述扭斜孔为在与所述深直槽相同位置打出直孔后沿圆周先铣出与对应中心端面成β角度的腰型孔，再沿圆周倾斜α扭斜角度铣出斜孔。

较佳的，d＝d*cosα，其中d为槽样棒的直径，d为所述均布槽的最大内接圆的直径。

较佳的，所述槽样棒与所述深直槽具有0.1mm的间隙。

较佳的，所述腰型孔的上表面外围形成一腰型槽，以便于安装所述槽样棒。

较佳的，β角度为定子冲片的一个齿距所对应的端面扭斜角。

较佳的，所述底板的上平面车出一浅沉孔，用以安放定子冲片组，且所述浅沉孔的中心设一避让孔。

较佳的，所述导柱自所述矩形斜孔的底部至所述导柱的底部的高度小于所述底板、限位套和上模板的厚度尺寸之和，以确保斜楔插入后能产生预紧效果。

较佳的，所述限位套的高度小于定子冲片组的厚度，以起到限位作用。

较佳的，所述预压部件包括压板和压柱，所述压柱包括压柱本体和设于所述压柱本体一端的插入部，所述插入部插入所述压板的孔内，所述压板下压于所述压柱本体，进而所述压柱本体压紧所述上模板。

较佳的，所述轴承套筒的下部设引导端，所述引导端用以牵引所述轴承套筒压入定子冲片组的内孔。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果在于：

本模具构思新颖，结构简单、操作方便，较好解决了散片在定位和轴向预压紧的同时，快速、高效地实现了对定子铁芯斜槽倾角的控制，有效削弱电机的齿槽效应；

在电机行业，该结构适用于同类内定子产品的制作和转子压铸时斜槽转子铁芯嵌件的获取。

附图说明

图1为本发明的定子铁芯的结构示意图，其中(a)图为剖视图，(b)图为俯视图；

图2为本发明的三针扭斜式定子铁芯叠压模具的结构示意图，其中(a)图为预压前的全剖视图，(b)图为压装后的简易剖视图，(c)图为简易俯视图；

图3为本发明的底板的结构示意图，其中(a)图为主剖视图，(b)图为俯视图，(c)图为局部放大图；

图4为本发明的槽样棒直径计算原理图；

图5为本发明的槽样棒的结构示意图；

图6为本发明的上模板的结构示意图，其中(a)图为主视图，(b)图为俯视图，(c)图为(b)图的a-a视图；

图7为本发明的导柱的结构示意图，包括局部放大图；

图8为本发明的压板的剖视图；

图9为本发明的压柱的结构示意图；

图10为本发明的限位套的剖视图；

图11为本发明的斜楔的结构示意图，其中(a)图为主视图，(b)图为侧视图。

图中，1-压板；2-压柱；3-压头；4-轴承套筒；5-斜楔；6-上模板；7-限位套；8-定子冲片组；9-底板；10-导柱；11-垫板；12-槽样棒。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。

本定子铁芯是外转子电动机的核心部件之一。它是将一定数量的定子冲片经过理片后借助三针扭斜式叠压模具压入轴承套筒组合成一个定子铁芯整体，使之满足电机的电磁性能要求，在电动机的运行中保持片间紧密不松动。这就要求叠压模具在叠压时必须在满足斜槽质量的前提下保证定子铁芯平面的平面度要求和定子铁芯的外圆轴线对轴承套筒轴线的同轴度要求，且操作简便、定位可靠、压紧时轴向有限位。

如图1所示，定子铁芯由48片定子冲片以散片形式经理片、装模、扭斜、压紧和压入轴承套筒4，紧配后组成整体，脱模后便可获得一完整的定子铁芯。这比铆钉结构和扣片结构都大幅降低了成本。不难看出，铁芯斜槽的整齐度、铁芯外圆柱面与轴承套筒4轴线的同轴度合格与否，迭装前散片在模具中的定位和扭斜是关键。

如图2所示，三针扭斜式定子铁芯叠压模具，包括预压部件、压头3、轴承套筒4、斜楔5、上模板6、限位套7、底板9、导柱10、垫板11和槽样棒12；

底板9、限位套7和上模板6依次套入两根导向柱，两根导向柱的头部分别位于底板9的两个沉孔内且抵接在垫板11上；定子冲片组8夹设在上模板6和底板9之间；底板9上均布有三个扭斜槽，上模板6上均布有三个扭斜孔，三个槽样棒12分别依次插入三个扭斜孔、定子冲片组8的三个均布槽和三个扭斜槽；扭斜槽和扭斜孔的终端孔位是错位的，当预压部件下压下模板时，槽样棒12带动定子冲片组8发生扭斜；导柱10的顶部设有矩形斜孔，当预压部件下压下模板到底时，矩形斜孔露出上模板6的上表面，将两个斜楔5分别插入两个矩形斜孔内；气压机通过压头3将轴承套筒4压入定子冲片组8的内孔，以形成具有α扭斜角度的定子铁芯。

(1)定位

本发明的叠压模具(如图2所示)与传统的以冲片槽口定位方式不同，其利用三点确定一个平面的原理，以三根槽样棒12分别插入定子冲片组8的三个均布槽中，再一起放至模具的底板9(如图4所示)，分别将三根槽样棒12插入底板9的三个扭斜槽(与槽样棒12具有0.1mm间隙)中。

(2)扭斜

1)槽样棒12直径的确定

端面扭斜20°(即一个齿距)在最大内接圆中心的φ52.5圆周上所对应的弧长l＝π×52.5×20°/360°＝9.15；

轴向对应的扭斜角度α＝tan^-1(l/24)＝tan^-1(9.15/24)＝20.8°；

冲片槽的最大内接圆直径为φ3.7，扭斜后槽样棒12的直径d＝3.7×cos20.8°＝3.4(如图4、5所示)。

2)扭斜原理

如图6所示，若以上模板6的两个导柱孔的中心连线作为基准，三处均布的槽样棒12的扭斜孔的起始处至终止处的夹角为20°，由于槽样棒12的长度长于导柱10(如图7所示)，将上模板6的三个扭斜孔先套准三根槽样棒12，再将两个导柱孔套入导柱10，当压到底时即初步获得扭斜角度。

(3)压装

压入轴承套筒4前，散片必须处于被压紧状态。如图2所示，压板1(如图8所示)，和压柱2(如图9所示)组成的预压部件先压紧上模板6(如图6所示)，通过压力传递(上模板6→定子冲片组8)，定子冲片组8被压紧，同时扭斜也相应到位，由于限位套7(如图10所示)具有轴向限位作用(尺寸24的偏差取铁芯迭厚的下限)，可确保铁芯表面平整度；在保持该压力的状态下，将两块斜楔5(如图11所示)迅速插入导柱10(如图7所示)的矩形斜孔中。借助斜楔5的小斜度自锁功能，可以知道，此时再撤去压板1和压柱2组成的预压部件，定子冲片组8仍处于压紧状态，在定子冲片组8的内孔塞入轴承套筒4的下部9mm的引导端，最后开动气压机，其压头3可轻松将轴承套筒4压入定子冲片组8。

本叠压模具的使用设备是气压机，叠压过程分三部分进行：(1)48片散片在模具上的初始定位；(2)扭斜压紧；(3)塞入轴承套筒4并下压到位后时顺利脱模。

为了实现48片散片在模具上的初始定位，计算出定子冲片槽型的最大内接圆直径为φ3.7，并且其圆心直径为φ52.5(如图1所示)；定子铁芯的扭斜由三根直径为φ3.4的槽样棒12在对定子冲片组8的预压紧过程中完成；为使轴承套筒4顺利塞入定子冲片组8的内孔，特意在轴承套筒4的一端设置引导端。

本发明的工作原理是：

如图2所示，先在理好的48散片中分别插入槽样棒12；以其作为整体，安放到模具的底板9(如图3所示)的φ56.3深0.5的浅沉孔上，并使三根槽样棒12分别插入底板9相应的扭斜槽中；先将上模板6的三个扭斜孔分别套入槽样棒12的上端；再将上模板6的两个导柱孔同时套入两根导柱10；为了达到预压紧和扭斜到位的目的，在上模板6上放置带压柱2的压板1，并开启气压机加压；在定子冲片被压紧的同时，导柱10上部的矩形斜孔全部露出，此时便可将斜楔5插入；操作气压机回程，以解除上部预紧力，并取下带压柱2的压板1，由于定子冲片组8的弹性回复，斜楔5被反向弹紧；将轴承套筒4的引导端塞入定子冲片组8的内孔后加压，使之紧配压入48片冲片组成的定子冲片组8的内孔中。紧接其后的工作时脱模取件。再次放置带压柱2的压板1后下压，斜楔5出现松动并取下，按从上到下的次序取下上模板6，定子铁芯和槽样棒12随之脱落，取出带轴承套筒4的定子铁芯便可进入下一循环。

本发明的主要特点在于：

(1)定子铁芯实现一个齿距(端面扭斜角20°)斜槽的主要技术手段是将上模板6的扭斜孔与底板9的扭斜槽相应错开20°，底板9的扭斜槽在9mm深直槽的原位沿φ52.5圆周倾斜20.8°铣出斜孔，如图3所示；如图6所示，上模板6的扭斜孔是在于底板9相同位置处打出直孔后沿φ52.5圆周先铣出对应中心端面20°的腰型孔，再沿φ52.5圆周倾斜20.8°铣出斜孔。这样的效果是，当上模板6的两个导柱孔按板外侧的30°记号套入导柱10并下压到位后，就自然获得定子铁芯外圆柱面一个齿距(端面扭斜角20°)的斜槽角(即20.8°的扭斜角度)。故上模板6和底板9配作加工扭斜槽和扭斜孔至关重要。

(2)如图3所示，在底板9的上平面车出φ56.3深0.5的浅沉孔，以便安放定子冲片组8；

(3)如图7所示，务必使导柱10的尺寸57小于如图2中所示的底板9、限位套7和上模板6的厚度尺寸之和，以确保斜楔5插入后能产生预紧效果；

(4)如图10所示，保证限位套7的尺寸至关重要，因为这一数值略小于定子铁芯的迭厚尺寸，故在定子冲片组8的迭压过程中，可以起到限位作用，防止定子铁芯因压紧过度而产生蝶状变形。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。