CN108199505A - 一种取向硅钢定子铁芯及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种取向硅钢定子铁芯，其特征在于所述定子铁芯包括多个由取向硅钢叠片组成的U形铁芯，所述多个U形铁芯粘结成一个环形取向硅钢铁芯，所述环形取向硅钢铁芯外套设一无取向轭部圆环，所述U形铁芯由若干片U形取向硅钢叠片纵向叠合而成。本发明的铁芯结构不仅充分发挥取向电工钢轧制方向磁导率高、低铁损的特性，并且具有磁路短、漏磁少、损耗低、噪声小、材料利用率高、转矩密度高等特点，还能减少铜线用量，降低电机温升。
Description
技术领域
本发明涉及电动机和发电机的铁芯领域，具体涉及一种取向硅钢定子铁芯及其制作方法。
背景技术
传统的电机铁芯为无取向电工钢（矽钢片）叠压而成，而定子叠片为冲压而成对电工钢具有较大损伤，同时无取向电工钢并不能真正实现材料各向同性要求，也存在不同方向上磁导率和铁损的高和低，另外由于其晶粒织构的特殊性，选用更高牌号的电工钢，成本大幅度提高，但电机性能增加有限；而如果选用取向硅钢直接代替无取向电工钢应用于电机铁芯，由于取向电工钢轧制方向高磁感、低铁损，但其他方向磁特性性能较差，所以通常将取向硅钢作为定子铁芯时，铁芯堆叠与无取向电工钢相同为叠压而成，并且受到电机齿部形状、槽形、轭部磁密的限制，设计优化难度大幅度增加，虽然一定程度上提高电机性能，但存在加工复杂、材料利用率低、成本过高的缺点，因此，一般都是采用无取向硅钢叠片和取向硅钢叠片配合形成。
申请人于2016年申请的申请号为201610408023.5的一种抗漏磁低损耗驱动电机，包括定子和转子；定子包括定子铁芯和定子绕组，转子包括转子铁芯和转子磁钢；其特征在于： 所述定子铁芯包括由定子无取向硅钢叠片组成的环形定子铁芯轭部基体和多个由定子取向硅钢叠片组成的定子铁芯嵌件，多个定子铁芯嵌件均匀间隔连接在定子铁芯轭部环形基体的内铡，多个定子绕组分别从各相邻的定子铁芯嵌件之间通过； 所述转子铁芯包括由转子无取向硅钢叠片组成的环形转子铁芯基体和多个由转子取向硅钢叠片组成的转子铁芯嵌件，多个转子铁芯嵌件均匀间隔嵌接在转子铁芯基体的外侧并与转子铁芯基体共同组成圆形外表面，多个转子磁钢分别设置在转子铁芯基体与各转子铁芯嵌件之间。其中定子铁芯就是由定子无取向硅钢叠片组成的环形定子铁芯轭部基体和多个由定子取向硅钢叠片组成的定子铁芯嵌件共同形成磁路。
发明内容
本发明的目的是提供一种取向硅钢定子铁芯，这种铁芯结构不仅充分发挥取向电工钢轧制方向磁导率高、低铁损的特性，并且具有磁路短、漏磁少、损耗低、材料利用率高、转矩密度高等特点，还能减少铜线用量，降低电机温升。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种取向硅钢定子铁芯，其特征在于所述定子铁芯包括多个由取向硅钢叠片组成的U形铁芯，所述多个U形铁芯粘结成一个环形取向硅钢铁芯，所述环形取向硅钢铁芯外套设一无取向轭部圆环，所述U形铁芯由若干片U形取向硅钢叠片纵向叠合而成。
根据本发明的优选实施例，位于U形铁芯内侧的多片U形取向硅钢叠片的两端向内弯折形成弯折部，使得叠合而成的U形铁芯的两端端部向内侧形成尖角形凸起。
根据本发明的优选实施例，组成U形铁芯的若干片U形取向硅钢叠片之间使用粘结剂粘结而成，粘结剂型号为TH0300-1。
根据本发明的优选实施例，所述无取向轭部圆环的内侧形成多个弧形槽，每一弧形槽对应一个U形铁芯。
本发明的另一目的是提供一种取向硅钢定子铁芯的制作方法，制作出的铁芯结构不仅充分发挥取向电工钢轧制方向磁导率高、低铁损的特性，并且具有磁路短、漏磁少、损耗低、噪声小、材料利用率高、转矩密度高等特点，还能减少铜线用量，降低电机温升。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种取向硅钢定子铁芯的制作方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
A、制作U形取向硅钢叠片，以便使得若干片U形取向硅钢叠片纵向叠合形成一个U形铁芯，且所述U形铁芯的两端端部向内侧形成尖角形凸起；
B、将所述若干片U形取向硅钢叠片纵向叠合并粘结成U形铁芯；
C、将多个U形铁芯粘结成一个环形取向硅钢铁芯；
D、将无取向轭部圆环经热套处理后，与所述环形取向硅钢铁芯粘结固化；
E、固化后的铁芯进行热处理，消除应力。
进一步地，步骤A中，取向电工钢带沿电机轧制方向剪裁成设计长度，设计具有U形外轮廓的内模板和U形内轮廓的外模板，利用内模板和外模板弯制U形取向硅钢叠片，弯制温度优选为300~350°C。经试验，取向钢片在300~350°C下弯曲成所需形状，并保证取向钢片的磁性能不改变，随着温度恢复倒常态，钢片的机械特性不改变。
进一步地，步骤A和步骤B中，位于U形铁芯内侧的多片U形取向硅钢叠片的两端向内弯折形成弯折部，使得叠合而成的U形铁芯的两端端部向内侧形成凸起。
本发明的特点为：本发明利用若干片U形取向硅钢叠片叠合而成U形铁芯，又将多个U形铁芯粘结成一个环形取向硅钢铁芯，根据磁通最小路径原则，取向钢片磁导率高于无取向磁导率，永磁体产生的励磁磁通经气隙走定子齿部，沿U形取向硅钢片，再经气隙闭合，实现磁路最短；取向钢片由于磁导率高，齿部饱和程度低，定子齿部和槽底部漏磁较低，从而减小漏磁电抗；取向钢除了轧制方向上高磁导率同时具有低铁损的优势，尤其在高频工况下，可以大幅度降低电机涡流损耗和磁滞损耗，使电机损耗最小；电机定子铁芯在旋转磁场下，大部分磁通经取向钢环流过，少量的无取向钢环作为补充，降低取向钢环部分饱和点，实现铁芯材料的利用率最大化；由于取向钢的高磁密、低损耗，给电机设计留有较大的设计空间，相同尺寸下，取向钢电机可以具有较高的电磁负荷，根据技术要求调整电、磁负荷比例，也可以实现低线负荷、低热负荷，所以本方案电机可以实现高扭矩输出，还能降低铜线用量，降低电机温升等优点。
附图说明
图1为本发明的取向硅钢定子铁芯的平面示意图。
图2为图1的立体图。
图3为本发明的环形取向硅钢铁芯的平面示意图。
图4为图3的立体图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作出详细说明。
如图所示，一种取向硅钢定子铁芯，其特征在于所述定子铁芯包括多个由取向硅钢叠片组成的U形铁芯1，所述多个U形铁芯粘结成一个环形取向硅钢铁芯，所述环形取向硅钢铁芯外套设一无取向轭部圆环2，所述U形铁芯由若干片U形取向硅钢叠片叠合而成。
根据本发明的优选实施例，位于U形铁芯内侧的多片U形取向硅钢叠片3的两端向内弯折形成弯折部4，使得叠合而成的U形铁芯的两端端部向内侧形成尖角形凸起，凸起部分可以方便散绕组安放固定，还可以减小气隙齿槽转矩。
根据本发明的优选实施例，组成U形铁芯的若干片U形取向硅钢叠片之间使用粘结剂粘结而成，粘结剂型号为TH0300-1。
根据本发明的优选实施例，所述无取向轭部圆环的内侧形成多个弧形槽，每一弧形槽对应一个U形铁芯。
本发明的另一目的是提供一种取向硅钢定子铁芯的制作方法，制作出的铁芯结构不仅充分发挥取向电工钢轧制方向磁导率高、低铁损的特性，并且具有磁路短、漏磁少、损耗低、噪声小、材料利用率高、转矩密度高等特点，还能减少铜线用量，降低电机温升。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种取向硅钢定子铁芯的制作方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
A、制作U形取向硅钢叠片，以便使得若干片U形取向硅钢叠片叠合形成一个U形铁芯，且所述U形铁芯的两端端部向内侧形成尖叫形凸起；
B、将所述若干片U形取向硅钢叠片粘结成U形铁芯，粘结剂型号为TH0300-1；
C、将多个U形铁芯粘结成一个环形取向硅钢铁芯；
D、在环形取向硅钢铁芯表面涂有粘结涂层，将无取向轭部圆环经热套处理后，套入所述环形取向硅钢铁芯粘结，固化形成本发明的取向硅钢定子铁芯；
E、固化后的铁芯进行热处理，消除应力，对固化后的铁芯进行去应力热处理工艺可以优化磁性能，并消除取向钢的屈服应力。
进一步地，步骤A中，取向电工钢带沿电机轧制方向剪裁成设计长度，取向电工钢带宽度为电机铁芯厚度，设计具有U形外轮廓的内模板和U形内轮廓的外模板，利用内模板和外模板弯制U形取向硅钢叠片，弯制温度优选为350°C。由于U形铁芯的两端端部向内侧形成凸起，因此位于U形铁芯内侧的多片U形取向硅钢叠片的两端需要向内弯折形成弯折部。为使得多个U形铁芯粘结成一个环形取向硅钢铁芯，因此该U形取向硅钢叠片的U形开口宽度应小于U形底部宽度，其两侧边应设计成沿最终定子铁芯的径向方向。并且在位于U形铁芯内侧的多片U形取向硅钢叠片的内模板的U型外轮廓以及外模板的U形内轮廓两端还应设有弯折部，以使得最终定型的U形取向硅钢叠片两端向内弯折形成弯折部。
本领域技术人员应当理解，为了使得U形取向硅钢叠片能够叠成U形铁芯，需要一组尺寸渐变的内模板和外模板，使得形成的一组U形取向硅钢叠片中相邻两片U形取向硅钢叠片的内外轮廓相配合，以便叠合。
弯制U形取向钢叠片比叠合成的U形铁芯具有一定优势：在电机旋转磁场中，整个定子中磁密较高部分为定子齿部，磁力线由齿部经取向钢片，中间会经过层间间隙，但这些层间间隙的总和远小于叠片式路径中的间隙，虽然弯制取向钢电机铁芯产生的轴向涡流的能力增加，但同时径向涡电流得到降低，再结合取向钢低铁损的特性，可以大幅度削弱电机铁芯损耗；同时叠片式还具有加工复杂、材料利用率不高、定子内圆同轴度无法保证等缺陷；同时叠片式由于每片剪切面积较大，层间容易发生短路，产生层间短路电流，增加电机铁芯损耗，降低电机电磁性能。
Claims (7)
1.一种取向硅钢定子铁芯，其特征在于所述定子铁芯包括多个由取向硅钢叠片组成的U形铁芯，所述多个U形铁芯粘结成一个环形取向硅钢铁芯，所述环形取向硅钢铁芯外套设一无取向轭部圆环，所述U形铁芯由若干片U形取向硅钢叠片纵向叠合而成。
2.如权利要求1所述的取向硅钢定子铁芯，其特征在，位于U形铁芯内侧的多片U形取向硅钢叠片的两端向内弯折形成弯折部，使得叠合而成的U形铁芯的两端端部向内侧形成尖角形凸起。
3.如权利要求1所述的取向硅钢定子铁芯，其特征在，组成U形铁芯的若干片U形取向硅钢叠片之间使用粘结剂粘结而成，粘结剂型号为TH0300-1。
4.如权利要求1所述的取向硅钢定子铁芯，其特征在，所述无取向轭部圆环的内侧形成多个弧形槽，每一弧形槽对应一个U形铁芯。
5.一种取向硅钢定子铁芯的制作方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
A、制作U形取向硅钢叠片，以便使得若干片U形取向硅钢叠片叠合形成一个U形铁芯，且所述U形铁芯的两端端部向内侧形成凸起；
B、将所述若干片U形取向硅钢叠片纵向叠合，并粘结成U形铁芯；
C、将多个U形铁芯粘结成一个环形取向硅钢铁芯；
D、将无取向轭部圆环经热套处理后，与所述环形取向硅钢铁芯粘结固化；
E、固化后的铁芯进行热处理，消除应力。
6.如权利要求5所述的取向硅钢定子铁芯的制作方法，其特征在，步骤A中，取向电工钢带沿电机轧制方向剪裁成设计长度，设计具有U形外轮廓的内模板和U形内轮廓的外模板，利用内模板和外模板弯制U形取向硅钢叠片，弯制温度优选为300~350°C。
7.如权利要求5所述的取向硅钢定子铁芯的制作方法，其特征在，步骤A和步骤B中，位于U形铁芯内侧的多片U形取向硅钢叠片的两端向内弯折形成弯折部，使得叠合而成的U形铁芯的两端端部向内侧形成尖角形凸起。
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