CN101431279A - 旋转电机的定子铁心及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及旋转电机的定子铁心及其制造方法。具体地，提供了一种制造电机定子铁心的方法，所述铁心具有背铁和从背铁径向向内延伸的多个齿，所述方法包括：提供由定向钢制成的多个齿和背铁，从而使得形成的磁通量传送路径基本在一个方向上具有较好特性。对所述多个齿的至少一个和所述背铁在选定部分内进行退火，以便改进在不同于所述一个方向的第二方向内的磁通量传送。

Description

旋转电机的定子铁心及其制造方法

技术领域

[0001]本发明涉及电机定子铁心的制造方法。

背景技术

[0002]电机铁心通常用多片钢质材料制成，该钢质材料可以是定向的或非定向的。定向钢在钢拉伸或轧制方向上具有定向性或各向异性的特性，因此，该定向钢在轧制方向上具有较好的磁特性。另一方面，定向钢在轧制的其它交叉方向上具有较差特性。由于电机的定子铁心是圆形的，且在齿(径向)和背铁(绕圆周)内垂直方向上具有通量流动，因此定向钢的使用有助于在定子的一个区域内磁通量的传送，但对定子其他区域内磁通量传送的损害也是同等程度的，这样，其总体效果通常为零。因此，几乎所有的电机都是使用非定向钢。

[0003]在非定向钢中，钢典型地在一个方向上轧制，并用模具冲压成期望形状。然后，在许多情况下，将该钢整块退火，以消除由于轧制和冲压导致的任何偶然附随的定向特性。这样，用非定向钢制造的电机的磁通量沿任何方向中等适度地流过该钢，没有哪个方向的流动优于其他方向，也没有哪个方向的流动次于其他方向。

[0004]然而，人们希望提供一种利用定向钢和非定向钢优点的电机定子，以便在定子一些区域内获得更高效率的磁通量传送，而且不牺牲与这些区域交叉的方向上的磁通量传送。

发明内容

[0005]一种制造电机定子铁心的方法，该铁心具有背铁和从该背铁径向向内延伸的多个齿，所述方法包括：提供由定向钢制成的多个齿和背铁，以致形成的磁通量传送路径基本在一个方向上具有较好特性。对所述多个齿的至少一个和所述背铁在选定部分内进行退火，以便改进第二方向上的磁通量传送，该第二方向不同于所述一个方向，例如为与所述一个方向垂直的方向。

附图说明

[0006]下面将参考附图示例性地对一个或多个实施例进行描述，附图中：

[0007]图1是根据本发明制造的分段定子的一个齿和一部分背铁的横截面视图；

[0008]图2是根据本发明方法的第一实施例制造的定子铁心的横截面视图；以及

[0009]图3是根据本发明方法的第二实施例制造的定子铁心的横截面视图。

具体实施方式

[0010]现在参见附图，其中所示内容仅是为了举例说明一些示例性实施例，而不是为了限制本发明，图1示出了根据本发明的方法制造的分段电机定子铁心。典型地，分段定子铁心用在小电机中，因为在装配到圆形定子中之前，导线能够被紧密地缠绕在各独立节段周围。首先，在第一方向上轧制钢，冲压各独立齿10和背铁部分12，从而使得磁通量传送路径将处于图1的双端箭头所示的两个部分内的纵向方向中。然后，通过焊接将每个齿连接到背铁部分，从而使得该齿的磁通量传送路径垂直于背铁的磁通量传送路径，而在该齿与背铁之间存在一个已退火的非定向钢区13(例如焊接)。一旦各独立节段被组装好，该定子铁心14的磁通量传送路径沿图2所示方向将具有较好特性。

[0011]参见图3，该图示出了由连续的圆形定子形成的电机定子铁心，该铁心包括从连续的背铁12径向向内延伸的多个齿10。在该应用中，定子由沿一个方向轧制的钢冲压而成。这种定子更难改进，因为定向钢的磁特性在每一叠片周围的所有路径上都沿一个方向。在一个实施例中，对齿10的一部分进行退火，以消除定向特性，例如在12点钟和6点钟位置处。而在垂直于被退火的齿10的区域中对部分背铁12进行退火，例如在3点钟和9点钟位置处。齿10的另一些部分没有被退火，例如在3点钟和9点钟位置处。该背铁的其他部分没有被退火，例如在12点钟和6点钟位置处。然后，齿和背铁没有说明的位置将接受一些中间程度的退火。

[0012]齿和背铁在选定部分进行退火将改进整个电机的铁心的退火部分内的磁通量传送，因为在退火前，在退火前定向材料内的磁通量较好方向与定子周围的所有带磁通量(这些磁通量将在正常操作中产生)的地方基本上都是不对齐的。

[0013]对于图3所示的实施例，定子铁心能够堆叠成交错的模式，其中，退火部分以例如120度的预定角度处于堆叠内的每个叠片或叠片组之间。在该情况下，堆叠的定子铁心的每个特征，例如给定的齿10，将部分地由定向在最有用方向处或附近的铁心材料以及部分地由已退火没有定向特性的材料构成。因而，相对于完全由非定向材料形成的定子铁心而言，根据本发明的实施例改进了整个定子铁心的磁特性。

[0014]连续定子的退火能够通过将能量施加于选定部分来进行。在第一方法中，能量(例如热)能够被突然施加于定子的选定部分，以将该定子显著加热到退火的阈值温度之上，从而能相对较快地进行退火，然后，在该定子的剩余部分的温度升高到退火温度之前冷却选定部分。替代性地，能量能够被施加到选定部分，而同时冷却非选定部分，以便为退火过程在定子内建立基本上为稳态的温度梯度，从而使得定子的一些部分高于退火温度，而另一些部分低于退火温度。

[0015]因此，通过对定子铁心中具有不利于电机整体性能的定向特性的部分(例如在背铁中)进行选择性退火，同时保持有益于电机整体性能的那些部分(例如齿)的定向特性不变，这样，就可在提高效率的同时减少铁损。

[0016]铁损能够被用来将能量选择性地施加于定子铁心。将强的波动或交替的磁场用于具有与电机正常操作下产生的磁通量类似的磁通量模式的定子铁心将导致更大的损耗，因此，更大的热能将被施加于定子铁心中定向钢的定向特性在正常操作下不利于电机整体性能的部分内。也就是说，背铁周围快速变化的磁通量(在正常操作下定子将产生这样的磁通量)将导致背铁中传送磁通量的较好方向与该磁通量交叉处被最大地加热。这种热梯度被有利地用于选择性地对那些被最大地加热的部分(即，磁通量传送效率最低的部分)退火。

Claims (12)

1.一种制造旋转电机定子铁心的方法，所述铁心具有背铁和从所述背铁径向向内延伸的多个齿，所述方法包括：

提供电机定子铁心，所述铁心的多个齿和背铁由定向钢制成，从而使得所形成的磁通量传送路径基本上在一个方向上具有较好磁特性；以及

对所述多个齿的至少一个和所述背铁在选定部分内进行退火，以便改进不同于所述一个方向的第二方向上的磁通量传送。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，提供电机定子铁心包括：提供多个节段，每个节段由一个齿和所述背铁的一部分构成，每个齿由定向钢制成，以在基本为纵向的方向上具有磁通量传送路径，所述背铁的每一部分由定向钢制成，以在基本为纵向的方向上具有磁通量传送路径；而且，对所述多个齿的至少一个和所述背铁进行退火包括：对所述多个齿的每一个连接到所述背铁的所述部分处的那一部分进行退火，从而使得每个所述齿的具有较好特性的磁通量传送路径垂直于所述背铁的每个所述部分的具有较好特性的磁通量传送路径。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，对每个所述齿到所述背铁的每个所述部分进行退火包括：将每个所述齿焊接到所述背铁的每个所述部分。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，提供电机定子铁心包括提供连续的圆形定子；而且，对所述多个齿的至少一个和所述背铁进行退火包括：

对所述多个齿的一部分进行退火，以便消除在所述一个方向中的磁通量传送路径的较好特性；以及

在垂直于所述多个齿的已退火部分的区域中对所述背铁的一部分进行退火，从而消除在所述一个方向内的磁通量传送路径的较好特性。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于还包括：

将所述连续的圆形定子堆叠，以使所述齿和所述背铁的已退火部分彼此以预定角度堆叠。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，对所述多个齿的部分和所述背铁的部分进行退火包括：通过利用成品电机在操作中产生的具有基本相同磁通量方向的快速变化的磁场将能量施加于这些部分。

7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，对所述部分进行退火包括：以高温将热能施加于这些部分，然后冷却这些部分。

8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，对所述部分进行退火包括：将热能施加于这些部分，同时冷却所述定子中要保留定向特性的其他部分。

9.一种用于旋转电机的定子铁心叠片，包括：周向的环形背铁部分和从所述背铁部分径向向内延伸的齿，其特征在于，所述齿是径向各向异性的。

10.一种用于旋转电机的定子铁心叠片，包括：周向的环形背铁部分和从所获素背铁部分径向向内延伸的齿，其特征在于，所述背铁部分具有各向异性区和各向同性区。

11.一种制造旋转电机定子铁心叠片的方法，所述方法包括：

冲压出包括背铁和齿的叠片，所述背铁和齿由定向钢制成；

对所述齿的至少一个和选定的背铁部分进行选择性退火。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，进行选择性退火包括：对选定的齿和背铁部分进行退火，这些选定的齿和背铁部分具有的退火前定向与电机操作过程中在定子铁心内产生的局部磁通量基本上未对齐。

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