[发明专利]用于制造交流发电机螺旋盘绕铁芯的工艺

说明书

技术领域

本发明属于铁芯的加工检测设备领域，特别涉及一种对铁芯进行压整，并对压整后的铁芯能够进行自动分拣的铁芯自动加压检测机。

背景技术

大部分用于生产汽车交流发电机的电工钢定子铁芯10(如图1和图4所示)，是被称为螺旋盘绕的成熟工艺方法生产出来(如图3)。这种方法包括以下基本步骤：

把较宽的电工钢母料（其厚度通常是0.50毫米，有些时候是0.35至1.00毫米）纵剪出窄的条料，通常为20毫米至70毫米宽。

用冲压模具2冲压纵剪好的条料1，如图2所示，冲制出两条独立的连续料带12和13，但它们是相互交错的，类似拉链一样是分离的。某些过程是冲制4条连续的料带，其中两条相对的料带是交错的；两对交错的条带的中心边界是直线。每个条带是由直线支撑部（称为“铁轭”）和凸出部（称为“齿部”）组成；从支撑部12A突出的齿12B，可以是直线型或“T”型的形状连接到铁轭。齿端面12G有轻微的凹面或圆弧面以匹配转子外径。两条料带之间的空挡12C被称为“槽”（参见图2和3）。在铁轭外侧上对应于每个齿的位置处都冲出凹坑3。

沿着中心轴盘绕每条连续的料带，每个料带经螺旋盘绕11（层层分开如图3中所示）后形成的螺旋铁芯10（图1和4），这在概念上类似于一个流行的名为“螺旋弹簧”的儿童玩具。在盘绕到一个固定的高度（或量）后，连续料带被切断，从而得到一个单独的螺旋铁芯10。

夹紧并焊接盘绕后的外圆分离位置9（图1和4）以形成牢固的铁芯10（图4）。

对焊接后的螺旋盘绕铁芯进行整形，以确保槽口12C处的尺寸的一致性，并压出铁芯表面或边缘的没有冲出的特征。

一个特别设计的铜线绕组14（图1），将插入到最终螺旋盘绕铁芯10的槽12C里（图4），而形成交流发电机的定子部分。

在过去的15年里，用于制造交流发电机铁芯的钢材质量得到提升，从1.00毫米的商业质量牌号提高到目前0.5毫米的全处理电工钢，典型牌号的最大铁芯损耗为8.00W/KG1.5T50HZ。其他牌号和厚度的钢也都在使用。为了应对汽车电气设备数量增加的需求，汽车必须提供更大电流及更高地效率，这些日益增加的需求，迫使钢材厚度要减少，电气性能要改善。然而，在相同的重量和封装尺寸的条件下，获得更高的输出的需要，将会继续。

一种由汽车制造商和一级供应商采取的增加电流输出和效率的通行的手段，是增加螺旋盘绕铁芯的直径和/或高度。另一种选择是增加螺旋盘绕铁芯的槽数，这样允许更高效设计的铜线绕组插入线槽。然而，通过增加交流发电机铁芯的重量是有一个限制的，还有另一个限制，一个铁芯可添加多少个槽的限制，因为需要评估铜线直径、圈数和铁芯中的齿使用的钢材量，以建立足够的电通量之间的平衡。因此，对本行的技术人员来说，这两种设计方案显然已达到极限，这似乎并没有为本行业内的技术人员在增加电流输出时提供进一步的选项。如前所述，一些厂家也使用更薄的电工钢，例如0.35毫米，以减少电损耗，从而增加电流输出。这种方法的一个问题是，厂家螺旋盘绕铁芯的制造成本是和使用钢材的厚度成反比的。现实情况是，随着钢材厚度的变薄，要成功地盘绕螺旋铁芯且保证钢材平整不起皱的技术也变得更加困难。

使用上述较薄的电工钢的困难可以通过参照图5A和图5B得以最好的理解。在图5A中示出螺旋盘绕料带12的第一种现有技术的方法。其内部的压力轮8接触的外边缘12G的齿12B施加一个力在其上。提供的外压轮7抵接的铁轭12A的条带12的外边缘12F。因此，带料弯曲，导致内部的塑性变形的齿12B内的料带12的铁轭12A。内压轮8也可能是一个芯轴或钢带螺旋盘绕的具有相关联的芯轴。

第二种现有技术的方法如图5B所示，它是已知的美国专利7797977。这里有外侧的压轮4及与压轮4一起配对的部分锥形并带凹槽5A的内压轮5。凹槽5A会卡着齿12B的基部。还提供了一个单独的芯轴6接收螺旋形的弯曲条。在该方法中齿12B的弯曲应力（不是冲压应力）和塑性变形仍然出现在铁轭12A，内压轮5在铁轭12A的内边缘12E施加弯曲力，而外压轮4在铁轭12A的外边缘上12F也施加压力。因而，塑性变形发生在铁轭内。

目前，在世界上只有三家公司被公认用厚度为0.35毫米的钢材成功制造出螺旋盘绕铁芯，没有人能用更薄的钢材来制造盘绕铁芯。所以，虽然增加交流发电机输出的需求还在继续，用更薄的电工钢来增加输出的机会对于0.35毫米的钢材无论商业还是技术原因都已出现瓶颈。