[发明专利]楔形铁芯整体切割工装及方法

说明书

本发明公开了楔形铁芯整体切割工装及方法，工装包括：工料架、分度盘和固定座。切割方法为：1、将多片毛料层叠，并在规划的铁芯处涂胶粘结固定，粘结牢固的层叠毛料压实并焊接成块。2、将上步骤所得毛料层叠块切割成符合楔形铁芯整体切割工装装夹工位轮廓的待加工叠块；3、对铁芯齿长所处斜面进行定位，并在铁芯区域外对应两侧斜面开设贯穿待加工叠块的两侧定位孔；4、将上步骤所得待加工叠块装夹至楔形铁芯整体切割工装上，根据斜面角度正向转动分度盘，从位于斜面端头处的所述定位孔进行第一斜面走线切割；5、基于上一步的装夹，根据两倍斜面角度反向转动分度盘，从位于斜面端头处的所述定位孔进行铁芯块极靴端面及第二斜面走线切割。

技术领域

本发明涉及盘式电机用楔形铁芯的成型加工技术等技术领域，尤其涉及楔形铁芯整体切割工装及方法。

背景技术

无磁轭盘式电机为一项公开技术，其磁路走向不同于传统盘式电机，直接由上下极性相异的转子笔直地穿过定子，并在转子背铁中产生偏折以达到磁力线闭合的效果。与传统电机相比，此类电机的功率密度极高，通常能达到5-13kW/kg。由于定子铁芯磁路方向的单一性，因此可使用变压器材料，即磁性能更好的各向异性导磁材料制成，如取向硅钢片叠压而成，通过其在轧制方向上展现的显著优越的磁特性，可以为整个电机系统提供更优的磁特性。无磁轭盘式电机的设计重点和难点在于离散的楔形定子铁芯的固定技术，需要保证其同心度与良好的热传导特性。但电机系统设计中，有“三分电、七分机”的一句俗语，强调的设计的重要性仅占整体项目实现难度的30%左右，更为重要的实际是加工技术，此种电机在国内的推广主要也是受制于加工技术。

对于该类盘式电机，其中加工技术难点主要集中于楔形铁芯的加工技术，国外小批量量产设计为了减少加工复杂性，因此选用磁特性更差的粉末冶金软磁材料，采用牺牲磁特性的方式保证加工特性，具体解决方案可参考YASA公司进入中国的专利，专利号为CN201480050285.8，专利名称《极片粘接》。

对于取向硅钢叠压而成的楔形铁芯，虽然其磁性能显著高于SMC粉末冶金软磁材料，但由于其利用传统的加工工艺加工，则需要切成不同尺寸的单片，在一片片的叠压，生产工艺即为复杂，导致了成本过高。

取向硅钢的成型以采用线切割加工为主，具体地说是电火花线切割技术。电火花线切割的原理为自由正离子和电子在场中积累，很快形成一个被电离的导电通道。在这个阶段，两板间形成电流，导致粒子间发生无数次碰撞，形成一个等离子区，形成电弧放电，心部温度快速升高至8000到12000度的高温，在两导体表面瞬间汽化材料。然后电流中断，温度突然降低，引起气泡内向爆炸，产生的动力把溶化的物质抛出，汽化后的材料在冷却电介液中重新冷凝成小球，并被电介液排走。

现有的线切割机可按走丝速度分为快走丝，慢走丝，以及立式自旋转线切割机三类。其中对于快走丝来说，要使其切出一斜面，只能在其上面加一锥度头，但其可旋转最大角度只有1.5度，不能满足一些用户切割大角度斜面的任务。而如果换用慢走丝线切割机床，则其成本则会大大增加。

硅钢片在进行线切割过程中需要利用工装来进行装夹及定位，而对于现有的硅钢工装来说，其起到的作用只有夹紧固定，以及定位作用。

由于现在国内仅处在此种新型电机（盘式电机）的样机开发阶段，因此具备大型慢走丝线切割等高成本精密设备的厂家较少，且小批量样机加工的订单成本损失更高，因此几乎没有国内的大型供应商在尝试该方向的技术研究，此项技术也仅能在高校间进行研发理论讨论，难以完成产学研的转化过程，此种现象也会加剧国内外产业技术的差距。

发明内容

众所周知，快走丝线切割机床切割斜面需外加锥度头，且最大切割角度只有1.5度，不能满足用户切割大角度斜面的工作要求。

为解决此种瓶颈式的样机生产难题，我们通过对以往的高成本加工方式的改良，总结出了一种新的、可以极大降低成本的、使用低成本的单轴快走丝线切割机的楔形铁芯的整体切割技术，其可以解决叠压硅钢片使用单轴快走丝线机切割出两倾斜角度不同的斜面的问题。