專利名稱：用于交流電機上的定子鐵芯的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種交流電機上的定子，特別是一種小功率無機殼類交流電機上的定子鐵芯。所述的交流電機包括單相、三相的交流的發(fā)電機，也包括單相、三相的交流電動機。
背景技術：
現有的交流電機的定子一般是由定子鐵芯和漆包線繞組構成，其中定子鐵芯是由多個同心且彼此無相互錯角地重疊在一起的定子沖片構成，其中，有一種這樣的定子鐵芯， 它的每個定子沖片的外輪廓是由四條直線段和四條圓弧段組成，任意相鄰的兩直線段邊之間是通過一條圓弧段連接而成，使整個定子沖片的外輪廓呈方圓形或長方圓形，沿定子沖片的內邊緣上設置多個線槽。例如，目前市場上大量出現1KW-5KW的小功率通用汽油發(fā)電機(簡稱通機)，共有2KW和5KW兩種系列，這些電機的定子鐵芯除具有上述結構的特點外， 還具有如下特點，定子鐵芯除兩端一小部分與端蓋銜接外，其余絕大部分外表面均裸露在外，因此，又被稱為無機殼類交流電機。外輪廓呈方圓形或長方圓形的定子沖片存在著軛部的磁通密度分布不均勻的不足，以外輪廓呈方圓形的定子沖片為例，用它制成的定子鐵芯如圖1所示，由于整個定子鐵芯上的軛部寬度不同，如圖2所示，軛部寬度最大，磁路橫截面最大，磁通密度相對較??；如圖3所示，軛部寬度最小，磁路橫截面最小，磁通密度相對較大；結合圖2、3可知，定子鐵芯的磁路橫截面各個位置有所不同，從而使得定子鐵芯的磁通密度分布不均勻，磁通密度大的鐵芯部位，易使磁阻增大，鐵損增加，容易發(fā)熱，從而降低電機的輸出功率，嚴重影響了電機的使用壽命。一般情況下，通機中的漆包線均采用銅漆包線。目前銅的價格由原來每公斤30元左右上猛升至每公斤70元左右，甚至達到每公斤80多元。隨著銅價的大幅度上漲且長時間居高不下，直接導致電機生產成本的大幅增長，銅價在整個電機生產成本中所占比例達到 50%以上，使電機企業(yè)必須為獨自消化銅以及其他原材料漲價所帶來的不利因素，不得不更多地承擔來自成本大幅上漲所帶來的巨大壓力，為此，一些規(guī)模較小的電機企業(yè)因無法承受巨大的成本壓力而實施了半停產甚至停產策略。為了解決上述問題，有關技術人員將漆包銅線改用漆包鋁線替代，旨在有效降低電機成本，例如，在CN201111323Y中公開了名稱為“鋁漆包線單相異步電機”的實用新型專利。該專利雖然能夠有效降低成本，但卻存在著輸出功率明顯下降、電機溫升過高和使用壽命短的不足，以2KW通機為例，采用漆包銅線時，輸出功率為2KW，使用壽命為1千小時以上； 當采用漆包鋁線后，輸出功率僅為1. 8KW，使用壽命不足250小時。造成這些不足的原因是， 在相同規(guī)格下，用漆包鋁線單純代替漆包銅線，勢必使繞組的內阻明顯增大，線圈繞組的溫升過高，這不僅因降低能量轉換效率而使輸出功率明顯下降，而且還因易燒損電機而顯著縮短了電機的使用壽命。為了解決上述繞組內阻增大的問題，技術人員通常能夠想到的辦法是如下兩種1、一是在與漆包銅線直徑相同的前提下，縮短漆包鋁線的長度，即減少繞組的匝數。由于繞組匝數的減少，勢必出現輸出功率降低的問題，因此，該方法是行不通的。2、二是在與漆包銅線長度相同的前提下，增大漆包鋁線的直徑。這樣一來，就必須增大定子沖片上線槽的橫截面積，如果定子沖片尺寸不變的情況下，勢必導致定子沖片的軛部寬度減小，磁通密度增大，致使電機發(fā)熱快、溫升過高、輸出功率明顯下降、電能轉換效率低和使用壽命短，電機綜合性能指標大打折扣。如果以鋁代銅又要保證軛部截面不變，則要增加定子沖片外徑，這又導致硅鋼片用量明顯加大，且無法保證安裝尺寸不變，既增大制造成本，又失去產品裝配的繼承性，這是電機生產企業(yè)和用戶都不愿意接受的。在CN201113577Y中公開了名稱為“一種鋁線電機”的實用新型專利，該專利是針對上述的因增大定子沖片尺寸而明顯增加制造成本的技術問題，與現有技術相比，在保持定子沖片外徑尺寸不變的前提下，縮小定子沖片的內徑，從而既能保持定子沖片的軛部寬度不變，又能增大線槽橫截面積，滿足用較大直徑的漆包鋁線單純替代較小直徑的漆包銅線的目的，試圖保證電機的發(fā)熱、功率、電能轉換效率和使用壽命等綜合性能指標達到技術要求。該專利雖然控制定子沖片使用用量不變，且有效地降低了制造成本，但卻帶來了如下嚴重的技術缺陷眾所周知，定子鐵芯的軛部寬度必須與轉子鐵芯的軛部寬度相匹配。由于縮小了定子沖片的內徑，因此，必然減小轉子鐵芯的尺寸，致使定子鐵芯的軛部寬度必須與轉子鐵芯的軛部寬度不相匹配，在相同條件下，轉子鐵芯的磁通密度明顯增大，導致轉子鐵芯發(fā)熱快，電機輸出功率隨之降低，若想維持原有輸出功率不變，就必然導致電機溫升高， 效率低，且容易燒損，明顯地縮短了電機的使用壽命。

實用新型內容本實用新型的目的就是提供一種針對外輪廓呈方圓形或長方圓形的定子沖片進行改進的用于交流電機上的定子鐵芯，用它裝配成交流電機后，可以在滿足交流電機各項綜合性能指標和保持定子硅鋼片用量不變的基礎上，充分利用廢料，使定子鐵芯的磁通密度分布均勻性得以顯著提高，并可以顯著降低電機制造成本，明顯提高交流電機的性價比。本實用新型的目的是通過這樣的技術方案實現的，它包括有定子鐵芯本體，定子鐵芯本體包括有多個定子沖片，沿定子沖片的內邊緣上設置多個線槽，定子鐵芯主體的上、 下兩端面上均設置便于裝配電機的安裝件；所述的定子沖片由原面區(qū)域和用于增大磁路橫截面的增面區(qū)域構成；定子鐵芯本體分為多層，每層有多個未錯開角度的定子沖片同心地重疊在一起，任意相鄰兩層相互錯開一個45度角，彼此同心地重疊在一起，每一個定子沖片的線槽均與相鄰定子沖片的線槽相對應。本實用新型中，所述的原面區(qū)域是指該區(qū)域的定子沖片的面積和線槽布局與現有的同規(guī)格下的定子沖片的面積和線槽布局相同。所述的增面區(qū)域是指與現有的同規(guī)格下的定子沖片的面積相比，所增加的面積區(qū)域。本實用新型是針對外輪廓呈方圓形或長方圓形的定子沖片進行改進，在通過增加定子沖片的增面區(qū)域的同時，采用多層且相互錯開45度角的布置結構形式，構成本實用新型所述的定子鐵芯。與現有技術相比，本實用新型不僅明顯增加了原來定子鐵芯軛部的磁路橫截面最小處附近的磁路橫截面，而且通過增面區(qū)域的設置，也彌補因錯角布置而使原來定子鐵芯軛部的磁路橫截面最大處的橫截面減小的不足，致使整個定子鐵芯的磁通密度分布均勻性得以顯著提高，明顯降低磁阻，避免因溫升過高而影響輸出功率、電能轉換效率和使用壽命等電機性能指標，為電機的綜合性能指標基本保持不變提供的充分的保障。由于增面區(qū)域所使用的材料完全可以采用原來被剪切的廢料，因此，定子沖片的材料用量就可以根本不變，從而保證生產定子鐵芯成本的不變。在本實用新型中，安裝件的作用主要是適應目前電機使用用戶的實際需要，根據現有電機裝配結構的實際情況，在不對安裝部件幾何尺寸作任何修改的前提下，方便地安裝電機，具有良好的繼承性，應用前景十分廣泛。本實用新型不僅適用于采用漆包銅線的電機，而且還適用于采用漆包鋁線的電機，所述的電機可以是單相、三相的交流的發(fā)電機，也可以是單相、三相的交流電動機。為了能進一步顯著降低電機的生產成本，電機生產企業(yè)可以采用漆包鋁線，與漆包銅線相比，為了使繞組的內阻保持基本不變，可以增大漆包鋁線的直徑，同時，相應增大定子鐵芯線槽的橫截面，由于本實用新型結構形式，明顯增大了定子鐵芯磁路的橫截面，因此，完全留有使定子沖片上的線槽橫截面增大的空間。就目前而言，漆包銅線的價格是78元/公斤，漆包鋁線的價格是30元/公斤，銅線電機與鋁線電機中，銅、鋁用量的重量之比為1 :0. 5，因此， 每公斤漆包銅線用0. 5公斤漆包鋁線替代后，所產生的經濟效益是78 X 1-30X0. 5=63元。 可見，本實用新型在可以滿足電機綜合性能指標的前提下，顯著地降低電機制造成本，明顯提高交流電機的性價比。由于本實用新型在定子沖片中增設了增面區(qū)域，為以鋁代銅提供了足夠的空間，也是為以鋁代銅制造電機在結構方面開辟一條新路。由于采用了上述技術方案，將本實用新裝配成電機后，可以在滿足交流電機各項綜合性能指標和保持定子沖片用量不變的基礎上，充分利用廢料，使定子鐵芯的磁通密度分布均勻性得以顯著提高，顯著降低電機制造成本，明顯提高交流電機的性價比。

本實用新型的附圖說明如下。圖1是現有的方圓形定子沖片構成定子鐵芯的的結構示意圖。圖2是圖1中A-A剖視圖。圖3是圖1中B-B剖視圖。圖4是本實用新型第一種實施例的結構示意圖。圖5是圖4中C-C剖視圖。圖6是圖4中D-D剖視圖。圖7是圖4中的一個定子沖片的結構示意圖。圖8是圖4的立體圖。圖9是本實用新型第二種實施例的結構示意圖。圖10是本實用新型第三種實施例的結構示意圖。圖11是矩形硅鋼片制成現有的定子沖片的過程圖。圖12是矩形硅鋼片制成本實用新型的一種定子沖片的過程圖。圖中1.定子鐵芯本體；2.定子沖片；3.線槽；4.安裝件；5.原面區(qū)域；6.增面區(qū)域；7.片件；8.通孔；9.裝配線槽；10.裝配通孔；11.單體件。
具體實施方式
[0030]
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。如圖4、9、10所示，本實用新型包括有定子鐵芯本體1，定子鐵芯本體1包括有多個定子沖片2，沿定子沖片2的內邊緣上設置多個線槽3，定子鐵芯主體1的上、下兩端面上均設置便于裝配電機的安裝件4 ；如圖5所示，所述的定子沖片2由原面區(qū)域5和用于增大磁路橫截面的增面區(qū)域6構成；定子鐵芯本體1分為多層，每層有多個未錯開角度的定子沖片 2同心地重疊在一起，任意相鄰兩層相互錯開一個45度角，彼此同心地重疊在一起，每一個定子沖片2的線槽3均與相鄰定子沖片2的線槽3相對應。如圖7所示，本實用新型中，所述的原面區(qū)域5是指該區(qū)域的定子沖片的面積和線槽布局與現有的同規(guī)格下的定子沖片的面積和線槽布局相同。圖7中，虛線與直線邊所圍成的定子鐵芯的中央區(qū)域就是原面區(qū)域5。所述的增面區(qū)域6是指與現有的同規(guī)格下的定子沖片的面積相比，所增加的面積區(qū)域。圖7中，虛線與直線邊所圍成的四個角所在的區(qū)域就是增面區(qū)域6。本實用新型是針對外輪廓呈方圓形或長方圓形的定子沖片2進行改進，在通過增加定子沖片2的增面區(qū)域6的同時，采用多層且相互錯開45度角的布置結構形式，構成本實用新型所述的定子鐵芯。如圖1、2、3所示，與現有技術相比，本實用新型不僅明顯增加了原來定子鐵芯軛部的磁路橫截面最小處附近的磁路橫截面，而且通過增面區(qū)域的設置，也彌補因錯角布置而使原來定子鐵芯軛部的磁路橫截面最大處的橫截面減小的不足，如圖4、 5、6、7所示，致使整個定子鐵芯的磁通密度分布均勻性得以顯著提高，明顯降低磁阻，避免因溫升過高而影響輸出功率、電能轉換效率和使用壽命等電機性能指標，為電機的綜合性能指標基本保持不變提供的充分的保障。如圖11所示，圖中的圖a是矩形硅鋼片，圖b是將圖a所示的形狀沖壓成的現有的定子沖片的形狀。如圖12所示，圖a是圖11中的圖a相同尺寸的矩形硅鋼片，圖b是將圖a所示的形狀沖壓成本實用新型定子沖片2的形狀。結合圖11、12可知，由于增面區(qū)域所使用的材料完全可以采用原來被剪切的廢料，因此，定子沖片2的材料用量就可以根本不變，從而保證生產定子鐵芯所用硅鋼片材料成本的不變。本實用新型不僅適用于采用漆包銅線的電機，而且還適用于采用漆包鋁線的電機，所述的電機可以是單相、三相的交流的發(fā)電機，也可以是單相、三相的交流電動機。為了能進一步顯著降低電機的生產成本，電機生產企業(yè)可以采用漆包鋁線，與漆包銅線相比，為了使繞組的內阻保持基本不變，可以增大漆包鋁線的直徑，同時，相應增大定子鐵芯線槽3的橫截面，由于本實用新型結構形式，明顯增大了定子鐵芯磁路的橫截面，因此， 完全留有使定子沖片2上的線槽3橫截面增大的空間。就目前而言，漆包銅線的價格是 78元/公斤，漆包鋁線的價格是30元/公斤，銅線電機與鋁線電機中，銅、鋁用量的重量之比為1 :0. 5，因此，每公斤漆包銅線用0. 5公斤漆包鋁線替代后，所產生的經濟效益是 78X1-30X0. 5=63元?？梢?，本實用新型在可以滿足電機綜合性能指標的前提下，顯著地降低電機制造成本，明顯提高交流電機的性價比。由于本實用新型在定子沖片中增設了增面區(qū)域，為以鋁代銅提供了足夠的空間，也是為以鋁代銅制造電機在結構方面開辟一條新路。在實用新型中，相鄰兩層定子沖片相互錯開的角度是45度，當然，相鄰兩層定子沖片相互錯開的角度也可以是其它的銳角，即大于零度而小于90度，該角度可以是45度、 55度或30度，也可以是屬于銳角的其它任何一個角度，只不過45度為最佳角度。實施例1 [0037]如圖4、5、6、7、8所示，定子鐵芯本體1可以分為三層。其中，每層中定子沖片的個數是根據實際情況進行確定的，例如，第一層、第二層和第三層的定子沖片2的個數可以分別是 64、140、64。實施例2 如圖9所示，定子鐵芯本體1也可以分為二層。其中，每一層定子沖片2的個數可以是134。實施例3 如圖10所示，定子鐵芯本體1還可以分為四層，每一層定子沖片2的個數可以是 67。安裝件4的作用主要是適應目前電機使用用戶的實際需要，根據現有電機裝配結構的實際情況，在不對安裝部件幾何尺寸作任何修改的前提下，方便地安裝電機，具有良好的繼承性，應用前景十分廣泛。如圖8、9所示，安裝件4由多個片件7同心地重疊而成，每個片件7上設置有與定子沖片2內徑尺寸相對應的通孔8，沿通孔8的邊緣上設置有與定子沖片2的線槽3相對應的裝配線槽9。片件7可以是由磁性材料制成，也可以是由非磁性材料制成的。如圖10所示，安裝件4由一個帶裝配通孔10的單體件11構成，裝配通孔10與定子沖片2的內孔和線槽3相對應，裝配通孔10的面積大于或者等于定子沖片2的內孔和所有線槽3所占面積的總和。單體件11可以是由非磁性材料制成的。安裝件4無論是由磁性材料還是由非磁性材料制成，其外輪廓幾何尺寸必須與原有的安裝尺寸相同或相匹配，使其具有良好的繼承性。在本實用新型中，定子沖片的線槽3布局并不只是圖中所示的形式，它可以是所有現有技術的線槽布局中的任何一種布局形式。生產者可以根據實際需要進行任何布局設計。
權利要求1.一種用于交流電機上的定子鐵芯，包括有定子鐵芯本體(1)，定子鐵芯本體(1)包括有多個定子沖片(2)，沿定子沖片(2)的內邊緣上設置多個線槽(3)，其特征在于定子鐵芯主體(1)的上、下兩端面上均設置便于裝配電機的安裝件(4)；所述的定子沖片(2)由原面區(qū)域(5)和用于增大磁路橫截面的增面區(qū)域(6)構成；定子鐵芯本體(1)分為多層，每層有多個未錯開角度的定子沖片(2)同心地重疊在一起，任意相鄰兩層相互錯開一個45度角， 彼此同心地重疊在一起，每一個定子沖片(2)的線槽(3)均與相鄰定子沖片(2)的線槽(3) 相對應。
2.如權利要求1所述的用于交流電機上的定子鐵芯，其特征在于定子鐵芯本體(1)分為三層。
3.如權利要求2所述的用于交流電機上的定子鐵芯，其特征在于第一層、第二層和第三層的定子沖片(2)的個數分別是64、140、64。
4.如權利要求1所述的用于交流電機上的定子鐵芯，其特征在于定子鐵芯本體(1)分為二層。
5.如權利要求4所述的用于交流電機上的定子鐵芯，其特征在于每一層定子沖片(2) 的個數是134。
6.如權利要求1所述的用于交流電機上的定子鐵芯，其特征在于定子鐵芯本體(1)分為四層，每一層定子沖片(2)的個數是67。
7.如權利要求1、2、3、4、5或6所述的用于交流電機上的定子鐵芯，其特征在于安裝件(4)由多個片件(7)同心地重疊而成，每個片件(7)上設置有與定子沖片(2)內徑尺寸相對應的通孔(8)，沿通孔(8)的邊緣上設置有與定子沖片(2)的線槽(3)相對應的裝配線槽 (9)。
8.如權利要求7所述的用于交流電機上的定子鐵芯，其特征在于片件(7)是由磁性材料或非磁性材料制成的。
9.如權利要求1、2、3、4、5或6所述的用于交流電機上的定子鐵芯，其特征在于安裝件(4)由一個帶裝配通孔(10)的單體件(11)構成，裝配通孔(10)與定子沖片(2)的內孔和線槽(3)相對應，裝配通孔(10)的面積大于或者等于定子沖片(2)的內孔和所有線槽(3) 所占面積的總和。
10.如權利要求9所述的用于交流電機上的定子鐵芯，其特征在于單體件(11)是由非磁性材料制成的。
專利摘要一種用于交流電機上的定子鐵芯，定子鐵芯本體包括有多個定子沖片，沿定子沖片的內邊緣上設置多個線槽，定子鐵芯主體的上、下兩端面上均設置便于裝配電機的安裝件；所述的定子沖片由原面區(qū)域和用于增大磁路橫截面的增面區(qū)域構成；定子鐵芯本體分為多層，每層有多個未錯開角度的定子沖片同心地重疊在一起，任意相鄰兩層相互錯開一個45度角，彼此同心地重疊在一起，每一個定子沖片的線槽均與相鄰定子沖片的線槽相對應。將本實用新裝配成電機后，可以在滿足交流電機各項綜合性能指標和保持定子沖片用量不變的基礎上，充分利用廢料，磁通密度分布均勻性得以顯著提高，顯著降低電機制造成本，明顯提高交流電機的性價比。
文檔編號H02K1/16GK202004549SQ20112014150
公開日2011年10月5日 申請日期2011年5月6日 優(yōu)先權日2011年5月6日
發(fā)明者李心堯 申請人:李心堯