[发明专利]盘式电机铁芯加工方法及冲床设备

说明书

本发明涉及一种加工盘式电机端面槽铁芯的加工方法和一种应用该方法加工铁芯的冲床设备。

盘式电动机是一种新颖的轴向磁场电动机，它与同功率径向磁场感应电动机在相同电性能时比较具有独特的优点，主要表现为结构简单、轴向尺寸短、体积小、重量轻、噪音低、材料省，因此它在建筑起重机械、离心机械、水泵、机床进给系统，特别是自动控制、机器人和家用电器等方面有着广泛的应用和需求。盘式电动机中的铁芯是一个关键部件，它是由带料冲卷而成，卷绕后同时在径向形成直槽（或螺旋槽、斜槽）。（见图1、图2、图3）为了满足铁芯的这种结构特点，目前已有了加工这种铁芯的专用冲床设备，它能使带料在边冲边绕中制成具有各种槽线（直槽、螺旋槽、斜槽）的铁芯，但铁芯在卷绕过程中存在着无法消除的误差，这一方面是由于现有的专用冲床设备本身不具有消除这些误差的补偿结构所致，另一方面也是最根本的，是现有的专用设备在铁芯的加工方法上存在问题，从而直接导致了铁芯的加工误差。下面对已有技术中的铁芯加工方法作概略的介绍和分析。

瑞士Micro-Electric    AG公司，它们已有采用电脑控制的生产盘式电机铁芯的专用冲卷机。该种冲卷机的冲卷方式是以对数螺线作为盘式电机铁芯的数学模型。整个冲卷过程（图4），以对数螺线为其数学模型的，铁芯是夹在OA、OC边中随工件芯轴不断等分分度，将冲过槽孔的矽钢片带料卷绕到芯轴上，随着铁芯直径不断扩大，其中心延OB向外移动，这样逐渐形成铁芯。这种冲卷方式只要保证铁芯边缘与OA、OC相切，而OA、OC边夹角恒为ψ，即得到等分的直线槽铁芯。这种冲卷方式的缺点：关键问题是矽钢片带料是以对数螺线为数学模型进行冲卷，而实际所卷绕出的铁芯决不是对数螺线，可见是存在一定误差的。

1982年5月公开的美国专利（U.S.No.4，320，645）刊登了一名为Louis    Stanley的澳大利亚人发明的用来加工盘式冲绕铁芯的专用设备，其基本结构如图5所示。铁芯带料卷绕时，每圈间的周长都有一个增量，提供增量的部位是在后一圈与前一圈搭接部分（即跃升部分），所以带料的槽与槽间的距离就随铁芯圈数的不断增加而有了相应的增量作补偿。从图5可知这种设备中的补偿由冲模向左移动提供，这种补偿移动是通过工件芯轴上带料每圈搭接迭加时工件芯轴垂直下降由杠杆传递的。但是通过搭接迭加由杠杆传递的这一补偿量无法使铁芯槽间距离补偿到实际需要的位置上，而且冲卷初始时冲头位置与工件芯轴卷绕位置有一定距离，该方法不能准确定位。另外在杠杆传动链内又没有修正量加入机构，所以这种设备在铁芯卷绕中存在着无法消除的误差。

本发明的目的一方面是为了提供一种盘式电机铁芯的加工方法，它能有效地克服现有技术铁芯加工中的误差及缺点，保证铁芯冲绕的精度;另一方面是为了提供一种运用上述加工方法加工盘式电机铁芯的冲床设备，其上含有消除误差的补偿装置。

本发明的目的是通过如下方式实现的：从铁芯加工方法上讲：

1.本发明铁芯的冲卷方式是以同心圆作为盘式电机铁芯的构造模型，这样就将铁芯看作是由一个相当多层的同心圆带料构成的（见图6）。

这种以同心圆作为卷绕铁芯的构造模型与实际情况极其相近。下面进行一些证明和分析，参看图7，实际卷绕在圆柱形芯轴上的铁芯带料由两部分组成。一部分是一个以芯轴中心为圆心的多层同心圆，另一部分是处于每相邻两层起止处的过渡段（过渡段夹角为α）;由于卷绕的带料是连续的，它含有一个每层长度相等的直线段和一个以某一点（在带头径向上）为圆心的多层同心圆。该同心圆的夹角即为整个过渡段的夹角α。表一计算了实际铁芯卷绕过程中相邻圈层长度的差值，其中圆柱形芯轴半径为Ro′、带料厚度为b、过渡段夹角为α、过渡段圆弧里层内侧半径为ro′，铁芯圈层数为i。

从表一中可以看到实际卷绕在铁芯上相邻圈周长差为常数2πb。

参看图6，这一铁芯是一个以半径Ro的芯轴中心为圆心、带料逐层包绕所组成的一个多层同心圆，它相邻第二圈层与第一圈层带料周长差为：

C₂-C₁＝（R₂-R₁）2π

＝（R₀+ 3/2 b-R₀- (b)/2 ）2π

＝2πb

它相邻第i圈层与第i-1圈层带料周长差为：

C_i-C_i-1＝（Ri-R_i-1）2π