專利名稱：單相電容運轉(zhuǎn)式隱凸極電動機定子及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電機的技術領域，特別涉及一種單相電容運轉(zhuǎn)式隱凸極電動機定子及其制造方法。
背景技術：
現(xiàn)有的單相罩極異步電動機，如家用窗式排氣扇用罩極電機，米用了一種組合式定子，由內(nèi)定子和外定子組成，單個集中式線圈和絕緣線架預先繞制好后，再人工套裝到內(nèi)定子凸極上，然后把絕緣線架和內(nèi)定子組合體與外定子壓裝成復合定子，然后進行過渡線整理，把單個集中式線圈聯(lián)接起來，完成定子制作，其工作原理是內(nèi)定子凸極極靴處開槽并焊裝有閑合式銅質(zhì)短路環(huán)，凸極磁極從槽口不均等的分為二部分，在短路環(huán)的磁感應作用下產(chǎn)生相位差，從而在氣隙內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。由于此類電機只采用一相主繞組，成本低廉，且制造工藝簡單，因而在小家電發(fā)展初期被廣泛應用于排氣扇、曖風機等產(chǎn)品上，但在當今節(jié)能減排、低碳環(huán)保的新形勢下，罩極電機10-20%的超低能效已越來越難以被人們所接收?，F(xiàn)有的單相異步電動機，特別是適用于家用電器產(chǎn)品的電容運轉(zhuǎn)式異步電動機，實際運行效率在30-55%之間，其定子繞組大多采用適合于傳統(tǒng)手工嵌線的分布繞組；隨著小家電產(chǎn)品需求的快速發(fā)展，以及原材料和勞動力成本的不斷攀升，傳統(tǒng)的電機制造工藝已嚴重制約該類電機的發(fā)展。近年來，首先出現(xiàn)了取代分布式繞組手工嵌線的自動嵌線機，突破了傳統(tǒng)手工嵌線的束縛；其次，集中式繞組在該類電機上的應用，結(jié)合智能化繞線設備技術的日趨成熟，使電機制造工藝向機械化和自動化方向快速發(fā)展。中國發(fā)明專利ZL201010113410. 9 (授權公告號為CN101807838B)公開了一種單相電容運轉(zhuǎn)式電動機定子及其制造方法，其定子采用整體式定子鐵芯和集中式繞組，采用內(nèi)繞式繞線機對定子直徑上相對的兩個凸極同時采用集中式繞組的方式進行纏繞，由于采用了集中式繞組，其較之傳統(tǒng)的分布式繞組定子節(jié)約了材料，但其借道槽口的內(nèi)繞線方式嚴重限制了繞線機的運行速度，導致單機生產(chǎn)效率低，繞線機故障率高，且無法提出多速異步電動機的定子制造的具體實施方案。中國發(fā)明專利201110315032. 7 (公開號為CN102427282)公開了一種電容運轉(zhuǎn)式電動機定子及其制造方法，其定子鐵芯采用分體式定子鐵芯，制造工藝特點是分體組合再切割分離，繞組采用預先繞線再組裝整合的方式，分體組合和預先繞線方式是借鑒于上述罩極異步電動機的制造工藝，而再切割分離的方式是制造有槽口定子的一種工藝；這種定子制造方法的缺陷是繞組的預先繞制過程和罩極異步電動機的制造工藝相同，繞制好的繞組-線套結(jié)合體從繞線機上拆卸下來，再套裝到內(nèi)定子上，其過程必須用手工完成，從而導致生產(chǎn)效率低，廢品率高，同時也沒有提出多速異步電動機的定子制造的具體實施方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的缺點與不足，提供一種單相電容運轉(zhuǎn)式隱凸極電動機定子。本發(fā)明的另一目的在于，提供上述電動機定子的制造方法。為了達到上述第一目的，本發(fā)明采用以下技術方案本發(fā)明一種單相電容運轉(zhuǎn)式隱凸極電動機定子，包括組合式定子、集中式繞組和兩絕緣繞線架，所述組合式定子由內(nèi)定子和外定子組合而成，外定子是內(nèi)腔邊數(shù)為2P的正多邊形環(huán)狀結(jié)構，其中P為電動機的極數(shù)，外定子內(nèi)腔壁上預沖有與內(nèi)定子隱凸極配合的2P個卡槽，內(nèi)定子為2P個隱凸極環(huán)形連接而成；兩絕緣繞線架分別扣合在內(nèi)定子上下兩側(cè)并包圍隱凸極的腰部，兩絕緣繞線架與內(nèi)定子組裝成組合繞線架體，所述組合繞線架體置于外定子的內(nèi)腔里并通過卡槽壓裝結(jié)合。優(yōu)選的，所述的卡槽設置于外定子內(nèi)腔多邊形每邊的中央，卡槽從邊上陷入O. 卡槽的底部形狀為半月形。
優(yōu)選的，其特征在于，所述2P個卡槽中至少一個卡槽上設有凸起，隱凸極上設有與凸起數(shù)量和位置匹配的凹槽。優(yōu)選的，所述的內(nèi)定子兩相鄰隱凸極極尖連接處為弧形連接，弧底部與內(nèi)定子內(nèi)孔高度為O. 4^0. 6mm。優(yōu)選的，所述的所述組合繞線架體和內(nèi)定子通過卡槽以過盈配合壓裝結(jié)合。優(yōu)選的，所述的集中式繞組包括主繞組、副繞組和調(diào)速繞組，繞線直接采用整體外繞式繞線機纏繞，間隔交替地纏繞在組合繞線架體的繞線架內(nèi)。優(yōu)選的，所述的主繞組由P個沿內(nèi)定子內(nèi)孔均布的隱凸極繞裝體串繞連接而成，連接方式為相鄰的兩個集中式線圈繞線方向相反；所述的副繞組由P個沿內(nèi)定子內(nèi)孔均布的隱凸極繞裝體串繞連接而成，連接方式為相鄰的兩個集中式線圈繞線方向相反；所述的調(diào)速繞組由P/2個沿內(nèi)定子內(nèi)孔均布的隱凸極繞裝體串繞連接而成，連接方式為相鄰的兩個集中式線圈繞線方向相同，當P等于2的時候除外。為了達到上述第二發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術方案本發(fā)明一種單相電容運轉(zhuǎn)式電動機定子的制造方法，其特征在于，包括下述步驟SI、采用連續(xù)步進高速沖模具和設備，把矽鋼片原料一次性沖裁、堆砌、自扣成型為整體式內(nèi)定子和整體式外定子,外定子內(nèi)腔為2P邊數(shù)的正多邊形環(huán)狀結(jié)構，其中P為電機極數(shù)，并有與內(nèi)定子隱極配合的2P個半月形卡槽，內(nèi)定子由2P個環(huán)形連接的隱凸極組合而成，其內(nèi)孔圓形光滑且無槽口 ；S2、組合繞線架體，把兩絕緣繞線架與隱凸極內(nèi)定子從上下兩側(cè)扣合連接，并包圍隱凸極腰部；S3、繞制繞組，主、副繞組均采用外繞式自動程控繞線機繞制，每個繞組采用P個線圈連續(xù)集中纏繞的方式繞制，把組裝好的繞線架體裝入旋轉(zhuǎn)式繞線夾具，所述的旋轉(zhuǎn)式繞線夾具包括自動分度轉(zhuǎn)盤、繞線體座和繞線導入模，在繞線架體主、副線圈起始位置上設置兩個繞線導針，同時對主、副繞組起始位置的隱凸極繞線架體進行集中式纏繞，當有調(diào)速要求時，調(diào)速繞組采用外繞式專用繞線機先于主、副繞組繞制前繞制，繞制方式可采用單針單層繞制和雙針雙層繞制。優(yōu)選的，步驟S3中，所述的旋轉(zhuǎn)式繞線夾具在繞制主繞組和副繞組時，在繞線架體上完成第一個集中式線圈繞制后，與繞線架體一起旋轉(zhuǎn)一個角度，以繼續(xù)完成下一個集中式線圈的繞制，旋轉(zhuǎn)繞線夾具的旋轉(zhuǎn)角度由電機極數(shù)P決定，旋轉(zhuǎn)角度=360° /P。優(yōu)選的，所述的主繞組、副繞組和調(diào)速繞組均采用整體連續(xù)繞制，過渡線由外繞式繞線機自動借助一體式繞線架上的掛線柱和內(nèi)緣掛線槽完成。本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術具有如下的優(yōu)點及效果I、本發(fā)明的電動機定子采用了組合式隱凸極定子和集中式繞組，且開發(fā)一種專用外繞式繞線機直接對組合繞線架體進行繞制，取代了傳統(tǒng)工藝中人工繞線、嵌線、繞組端部整形、過渡線整理等工序，其制造工藝得到徹底簡化，同時拋棄了傳統(tǒng)電機制造工藝中繞組需要借道槽口的手工內(nèi)嵌線和機器內(nèi)繞線工藝，實現(xiàn)了無槽口整體外繞工藝，克服目前定子內(nèi)繞式制造工藝繞線效率低和廢品率高的缺陷，為大批量全自動化的異步電動機生產(chǎn)制造提供更穩(wěn)定聞效的解決方法。2、本發(fā)明的組合式定子，外定子半月形卡槽壓裝結(jié)合部采用從邊上陷入O. 5 lmm， 巧妙地解決了內(nèi)定子的準確定位問題，增加了內(nèi)定子和外定子配合面的接觸面積和導磁能力，同時又避免了因配合面陷入過深所造成的內(nèi)外定子組合壓裝難度，此外，內(nèi)定子兩相鄰隱凸極極尖的弧形連接處，弧底部與內(nèi)定子內(nèi)孔高度為O. 4"O. 6mm,如果高度大于O. 6mm時，會顯著增加漏磁對電動機性能的影響，而高度小于O. 4mm時，內(nèi)定子的剛性會變差，以上技術解決方案經(jīng)過反復驗證，很好地保證了組合式定子的剛性和同心度，也使電動機的性能有了顯著的改善。


圖I為本發(fā)明外定子的結(jié)構示意圖；圖2為本發(fā)明內(nèi)定子的結(jié)構；圖3為本發(fā)明組合繞線架體裝配示意圖；圖4是本發(fā)明組合繞線架體的爆炸圖；圖5為本發(fā)明集中式主繞組、副繞組和調(diào)速繞組繞制圖；圖6為本發(fā)明所述的組合式定子壓裝示意圖；圖7為本發(fā)明定子結(jié)構俯視示意圖；圖8為本發(fā)明定子繞組外接線示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。實施例如圖I-圖3所示，本實施例單相電容運轉(zhuǎn)式隱凸極電動機定子，包括組合式定子、集中式繞組和絕緣繞線架3，所述組合式定子由內(nèi)定子2和外定子I組合而成，外定子I是內(nèi)腔邊數(shù)為2P的正多邊形環(huán)狀結(jié)構(其中P為電動機的極數(shù))，外定子I內(nèi)腔壁上預沖有與內(nèi)定子隱凸極配合的2P個卡槽11，內(nèi)定子為2P個隱凸極22環(huán)形連接而成；兩絕緣繞線架分別扣合在內(nèi)定子上下兩側(cè)并包圍隱凸極的腰部，兩絕緣繞線架與內(nèi)定子組裝成組合繞線架體，所述組合繞線架體置于外定子的內(nèi)腔里并通過卡槽壓裝結(jié)合。所述定子是由多個一CN 102931790 A
書
明
說
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片式定子矽鋼片堆疊而成的電動機組合式定子。如圖I所示，上述的卡槽11設置于外定子內(nèi)腔多邊形每邊的中央，卡槽11從邊上陷入O. 卡槽底部形狀為半月形，以增加內(nèi)定子和外定子結(jié)合部的接觸面積和導磁能力。 如圖2所示，上述的內(nèi)定子2兩相鄰隱凸極22極尖連接處23為弧形連接，以增強內(nèi)定子2的剛性和同心度，弧底部與內(nèi)定子內(nèi)孔高度為O. 4^0. 6mm,以減少漏磁對電動機性能的影響。如圖3所示，兩絕緣繞線架3分別與內(nèi)定子2上下兩側(cè)扣合連接并包圍隱凸極21的腰部，與內(nèi)定子2組裝成組合繞線架體。如圖4的爆炸圖所示，所述絕緣繞線架3分為上繞線架31和下繞線架32，上繞線架31靠內(nèi)孔側(cè)設有內(nèi)緣掛線槽311，該內(nèi)緣掛線槽上設有掛線柱312，各繞組線圈之間的過渡線跨過掛線柱并排列在內(nèi)緣掛線槽上。如圖5所示，集中式繞組4，包括主繞組41、副繞組42和調(diào)速繞組43 (調(diào)速電機用)，直接采用整體外繞式繞線機纏繞，間隔交替地纏繞在組合繞線架體的隱凸極22的繞線架內(nèi)，。上述的主繞組41由P個沿內(nèi)定子內(nèi)孔均布的隱凸極繞裝體串繞連接而成，連接方式為相鄰的兩個集中式線圈繞線方向相反；上述的副繞組42由P個沿內(nèi)定子內(nèi)孔均布的隱凸極繞裝體串繞連接而成，連接方式為相鄰的兩個集中式線圈繞線方向相反；上述的調(diào)速繞組43由P/2個沿內(nèi)定子內(nèi)孔均布的隱凸極繞裝體串繞連接而成，連接方式為相鄰的兩個集中式線圈繞線方向相同(P等于2除外)。如圖6所示，上述的組合式定子是由外定子I和內(nèi)定子2通過卡槽結(jié)合部11(21)以過盈配合壓裝結(jié)合而成，保證了內(nèi)定子和外定子結(jié)合部的良好接觸和組合定子的剛性，同時很好地消除因矽鋼片沖裁斷面對導磁能力的影響。本實施例的另一個目的是提供上述電動機定子的制造方法，該制造方法制造定子的工藝流程簡單高效，成品率高。其包括以下步驟——制作定子，采用連續(xù)步進高速沖模具和設備，把矽鋼片原料一次性沖裁、堆砌、自扣成型為整體式內(nèi)定子和外定子，外定子內(nèi)腔為2P (P為電機極數(shù))邊數(shù)的正多邊形環(huán)狀結(jié)構，并有與內(nèi)定子隱極配合的2P個半月形卡槽，內(nèi)定子由2P個環(huán)形連接的隱凸極組合而成，其內(nèi)孔圓形光滑且無槽口 ；—安裝組合繞線架體，把兩絕緣繞線架與隱凸極內(nèi)定子從上下兩側(cè)扣合連接，并包圍隱凸極腰部，使內(nèi)定子和兩絕緣繞線架組裝成整體式繞線架體；—繞制繞組，主、副繞組均采用外繞式自動程控繞線機繞制，每個繞組采用P個線圈連續(xù)集中纏繞的方式繞制。把組裝好的繞線架體裝入旋轉(zhuǎn)式繞線夾具，在繞線架體主、副繞組線圈起始位置上設置兩個繞線導針，同時對主、副繞組起始位置的隱凸極繞線架體進行集中式纏繞，調(diào)速繞組(有調(diào)速要求時)采用外繞式專用繞線機先于主、副繞組繞制前繞制，繞制方式可采用單針單層繞制和雙針雙層繞制，——上述的旋轉(zhuǎn)式繞線夾具在繞制主繞組和副繞組時，在繞線架體上完成第一個集中式線圈繞制后，與繞線架體一起旋轉(zhuǎn)一個角度，以繼續(xù)完成下一個線圈的繞制，旋轉(zhuǎn)繞線夾具的的旋轉(zhuǎn)角度由電機極數(shù)P決定，旋轉(zhuǎn)角度=360° /P ；
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—上述的主繞組、副繞組和調(diào)速繞組均采用整體連續(xù)繞制，如圖4所示；過渡線由外繞式繞線機自動借助一體式繞線架上的掛線柱和內(nèi)緣掛線槽完成，因此省去了繞組的過渡線手工接線和整理，繞組繞制完成后，主繞組引出線首末端為(A、a),副繞組引出線首末端為(B、b)，調(diào)速繞組引出線首末端為(T、t)，如圖7所示；—完成上述步驟后，把上述主繞組引出線(A、a)和副繞組引出線(B、b)焊接到按要求制好的簡易電路板上；有調(diào)速要求并繞制有調(diào)速繞組時，調(diào)速繞組引出線(T、t)也按“T形”調(diào)速接法和主繞組引出線(A、a)、副繞組引出線(B、b)預接后焊裝到簡易電路板上，具體接法如圖8所示。上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種單相電容運轉(zhuǎn)式隱凸極電動機定子，包括組合式定子、集中式繞組和兩絕緣繞線架，其特征在于，所述組合式定子由內(nèi)定子和外定子組合而成，外定子是內(nèi)腔邊數(shù)為2P的正多邊形環(huán)狀結(jié)構，其中P為電動機的極數(shù)，外定子內(nèi)腔壁上預沖有與內(nèi)定子隱凸極配合的2P個卡槽，內(nèi)定子為2P個隱凸極環(huán)形連接而成；兩絕緣繞線架分別扣合在內(nèi)定子上下兩側(cè)并包圍隱凸極的腰部，兩絕緣繞線架與內(nèi)定子組裝成組合繞線架體，所述組合繞線架體置于外定子的內(nèi)腔里并通過卡槽以過盈配合與外定子壓裝結(jié)合。
2.根據(jù)權利要求I所述的單相電容運轉(zhuǎn)式隱凸極電動機定子，其特征在于，所述的卡槽設置于外定子內(nèi)腔多邊形每邊的中央，卡槽從邊上陷入O. 卡槽的底部形狀為半月形。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的單相電容運轉(zhuǎn)式隱凸極電動機定子，其特征在于，其特征在于，所述2P個卡槽中至少一個卡槽上設有凸起，隱凸極上設有與凸起數(shù)量和位置匹配的凹槽。
4.根據(jù)權利要求I所述的單相電容運轉(zhuǎn)式隱凸極電動機定子，其特征在于，所述的內(nèi)定子兩相鄰隱凸極極尖連接處為弧形連接，弧底部與內(nèi)定子內(nèi)孔高度為O. Γ0. 6mm。
5.根據(jù)權利要求I所述的單相電容運轉(zhuǎn)式隱凸極電動機定子，其特征在于，兩絕緣繞線架分別為上繞線架和下繞線架，所述上繞線架靠內(nèi)孔側(cè)設有內(nèi)緣掛線槽，該內(nèi)緣掛線槽上設有掛線柱。
6.根據(jù)權利要求I所述的單相電容運轉(zhuǎn)式隱凸極電動機定子，其特征在于，所述的集中式繞組包括主繞組、副繞組和調(diào)速繞組，繞線直接采用整體外繞式繞線機纏繞，間隔交替地纏繞在組合繞線架體的繞線架內(nèi)。
7.根據(jù)權利要求6所述的單相電容運轉(zhuǎn)式隱凸極電動機定子，其特征在于，所述的主繞組由P個沿內(nèi)定子內(nèi)孔均布的隱凸極繞裝體串繞連接而成，連接方式為相鄰的兩個集中式線圈繞線方向相反；所述的副繞組由P個沿內(nèi)定子內(nèi)孔均布的隱凸極繞裝體串繞連接而成，連接方式為相鄰的兩個集中式線圈繞線方向相反；所述的調(diào)速繞組由P/2個沿內(nèi)定子內(nèi)孔均布的隱凸極繞裝體串繞連接而成，連接方式為相鄰的兩個集中式線圈繞線方向相同，當P等于2的時候除外。
8.一種適用于要求I所述單相電容運轉(zhuǎn)式電動機定子的制造方法，其特征在于，包括下述步驟 · 51、采用連續(xù)步進高速沖模具和設備，把矽鋼片原料一次性沖裁、堆砌、自扣成型為整體式內(nèi)定子和整體式外定子，外定子內(nèi)腔為2P邊數(shù)的正多邊形環(huán)狀結(jié)構，其中P為電機極數(shù)，并有與內(nèi)定子隱極配合的2P個半月形卡槽，內(nèi)定子由2P個環(huán)形連接的隱凸極組合而成，其內(nèi)孔圓形光滑且無槽口 ； · 52、組合繞線架體，把兩絕緣繞線架與隱凸極內(nèi)定子從上下兩側(cè)扣合連接，并包圍隱凸極腰部； ·53、繞制繞組，主、副繞組均采用外繞式自動程控繞線機繞制，每個繞組采用P個線圈連續(xù)集中纏繞的方式繞制，把組裝好的繞線架體裝入旋轉(zhuǎn)式繞線夾具，所述的旋轉(zhuǎn)式繞線夾具包括自動分度轉(zhuǎn)盤、繞線體座和繞線導入模，在繞線架體主、副線圈起始位置上設置兩個繞線導針，同時對主、副繞組起始位置的隱凸極繞線架體進行集中式纏繞，當有調(diào)速要求時，調(diào)速繞組采用外繞式專用繞線機先于主、副繞組繞制前繞制，繞制方式可采用單針單層繞制和雙針雙層繞制。
9.根據(jù)權利要求8所述的電動機定子制造方法，其特征在于，步驟S3中，所述的旋轉(zhuǎn)式繞線夾具在繞制主繞組和副繞組時，在繞線架體上完成第一個集中式線圈繞制后，與繞線架體一起旋轉(zhuǎn)一個角度，以繼續(xù)完成下一個集中式線圈的繞制，旋轉(zhuǎn)繞線夾具的旋轉(zhuǎn)角度由電機極數(shù)P決定，旋轉(zhuǎn)角度=360° /P。
10.根據(jù)權利要求8所述的電動機定子制造方法，其特征在于，所述的主繞組、副繞組和調(diào)速繞組均采用整體連續(xù)繞制，過渡線由外繞式繞線機自動借助一體式繞線架上的掛線柱和內(nèi)緣掛線槽完成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種單相電容運轉(zhuǎn)式隱凸極電動機定子及其制造方法，定子包括組合式定子、集中式繞線組和兩絕緣繞線架，組合式定子由內(nèi)定子和外定子組合而成，外定子是內(nèi)腔邊數(shù)為2P的正多邊形環(huán)狀結(jié)構，其中P為電動機的極數(shù)，并預沖有與內(nèi)定子隱凸極配合的2P個卡槽，內(nèi)定子為2P個隱凸極環(huán)形連接而成；兩絕緣繞線架分別扣合在內(nèi)定子上下兩側(cè)并包圍隱凸極的腰部，組合繞線架體置于外定子的內(nèi)腔里并通過卡槽壓裝結(jié)合。本發(fā)明拋棄了傳統(tǒng)電機制造工藝中繞組需要借道槽口的手工內(nèi)嵌線和內(nèi)繞線工藝，實現(xiàn)了無槽口整體外繞工藝，克服目前定子內(nèi)繞式制造工藝繞線效率低和廢品率高的缺陷，為大批量全自動化的異步電動機生產(chǎn)制造提供更穩(wěn)定高效的解決方法。
文檔編號H02K15/02GK102931790SQ201210470348
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月19日 優(yōu)先權日2012年11月19日
發(fā)明者周峻銳 申請人:周峻銳