用于形成IPM电机转子的具有缺口特征的旋转冲头制造技术

本文公开了一种用于形成转子或定子芯的方法。该方法包括如下步骤：提供多个键冲头，该多个键冲头围绕电工钢片的内径区域布置并且彼此周向间隔开；启用该多个键冲头中的第一键冲头以切割该电工钢片，从而去除一部分以形成第一键，该第一键被设置在多个键旋转角中第一键旋转角处，该第一键旋转角是与该取向线所成的旋转角。的旋转角。的旋转角。

Rotating punch with notch characteristics for forming IPM motor rotor

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于形成IPM电机转子的具有缺口特征的旋转冲头
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利技术要求2020年10月20日提交的美国专利申请号为17/075,407的专利的优先权和权益，该专利的内容通过引用并入本文并构成本文的一部分。
[0003]联邦资助研究或开发
[0004]无


[0005]本专利技术提供一种旋转冲头，该旋转冲头具有缺口特征，用于形成电工钢片的冲裁叠片，提供一种转子芯，该转子芯是通过堆叠和连接叠片形成的，提供一种方法，该方法用于形成内置式永磁体(Interior Permanent Magnet,IPM)电机的转子芯。

技术介绍

[0006]电动机具有各种形状和尺寸，并且被广泛使用，并且影响工业、商业和住宅生活的每个方面。电动机通常用于将电能转换成旋转能或旋转力。一种类型的电动机被称为内部永磁体(Internal Permanent Magnet,IPM)电机。IPM电机是同步交流(Alternating Current,AC)型。IPM电机转子芯具有多个围绕转子在圆周上等间距分布的永磁体。磁体具有长度、宽度和高度尺寸，其中长度尺寸相对于中心旋转轴线径向延伸，高度尺寸沿着平行于旋转轴线的线延伸。每个叠片具有与磁体的横截面形状匹配的冲压部分，并且当叠片堆叠时，冲压部分对准以形成狭槽，该狭槽用于接收和固定磁体。
[0007]转子芯通过从电工钢片冲压的叠片并将叠片堆叠成叠片组套而形成。电工钢片厚度的微小变化在这些组套中叠加起来，产生不平衡的组套。通常，转子芯具有两整体的键，用于接合动力轴中的相应键槽，组套安装并固定到该动力轴上。这表明，如果希望在冲裁部位中旋转单个叠片以使这些材料厚度变化失去方向，则旋转角度必须为180
°
。与通过小的索引角度或根本没有索引角度相比，索引较大的部分180
°
将导致较慢的冲压速度。
[0008]如图1所示，通常首先通过将若干叠片冲压和堆叠成子组套而不旋转单个叠片来解决由于材料厚度变化引起的重量不平衡。与图4A
‑
图4D所示的磁性狭槽相比，通过改变键旋转角来实现旋转。这使得重量的不平衡性在圆周上均匀分布，以实现旋转重量平衡。另外，这有助于减小成品电机中的齿槽转矩。
[0009]目前，用于产生旋转的键特征的级进冲模被设计为具有手动旋转的内径(Inner Diameter,ID)，该内径具有整体的键部位，或者该内径被设计为利用伺服电机旋转(图5)。这些设计要求冲模、冲头和脱模器都被安装到主冲模组内的子冲模组上并且作为单元而旋转。手动旋转子冲模组需要停止冲压，降低了制造效率。用伺服电机旋转可能不太精确，并且增加了生产出超出公差的部件的可能性。两种选择都会给工具加工增加相当大的成本，并且具有10
‑
15
°
的最大旋转容量。
[0010]还可以生产冲模，该冲模旋转未安装在子冲模组(图6)中的单独的冲模、脱模器和冲头部件。这种选择更复杂并且具有更高的崩溃可能性。
[0011]因此，需要一种具有提高的效率的系统、机器和方法，该系统、机器和方法用于形成IPM电机的转子芯。

技术实现思路

[0012]本文公开了一种用于形成转子或定子芯的方法。该方法包括如下步骤：(1)提供具有相对边缘的电工钢片，该相对边缘具有作为轻质部分的第一边缘和作为重质部分的第二边缘以及在该第一边缘和该第二边缘之间延伸的取向线；(2)提供多个键冲头，该多个键冲头围绕电工钢片的内径区域布置并且彼此周向间隔开；(3)提供内径冲头，该内径冲头用于从电工钢片去除内径区域，该内径冲头具有第一缺口区域(relief area)；(4)启用多个键冲头中的第一键冲头以切割电工钢片，从而去除一部分以形成第一键，该第一键被设置在多个键旋转角中的第一键旋转角处，该第一键旋转角是与取向线所成的旋转角；(5)定位第一缺口区域于第一键上方，并用内径冲头冲压电工钢片以从电工钢片材料去除内径区域，从而用第一键形成第一叠片；(6)重复键冲压步骤和内径冲压步骤以形成第一多个第一叠片；(7)堆叠第一多个第一叠片以形成叠片的第一堆叠；(8)启用多个键冲头中的第二键冲头，以切割电工钢片而形成第二键，该第二键设置在第二键旋转角处，该第二键旋转角是多个键旋转角中不同于第一键旋转角的旋转角；(9)定位第一缺口区域于第二键上，并用内径冲头冲压电工钢片以从电工钢片材料去除内径区域，从而用第二键形成第二叠片；(10)重复键冲压步骤和内径冲压步骤以形成第二多个第二叠片；(11)堆叠第二多个第二叠片以形成叠片的第二堆叠；(12)提供轴，该轴具有大致圆柱形的壁，该大致圆柱形的壁具有旋转轴线、外表面和长度尺寸，第一键槽设置在该外表面中并且沿着该长度尺寸的一部分轴向延伸；(13)安装叠片的第一堆叠于轴上，使得第一键在第一键槽内；以及，(14)安装第二堆叠于轴上，其中第二键在第一键槽内。
附图说明
[0013]为了理解本专利技术，现在将参照附图和附件通过示例的方式进行描述，其中：
[0014]图1示出了多个转子叠片的子堆叠结构的透视装配图，该多个转子叠片的子堆叠结构用于形成具有需要的高度的转子芯。
[0015]图2示出了一系列叠片冲压部位的平面图。
[0016]图3示出了具有从薄/轻端到厚/重端的厚度变化的钢片材料的截面图。
[0017]图4A
‑
图4D是平面图，示出了现有技术的叠片，与叠片中的磁性狭槽和叠置在叠片上的内冲模冲头相比，该现有技术的叠片具有四个(A
‑
D)不同的键旋转角。
[0018]图5是现有技术系列的级进冲模的局部横截面的侧视图，该级进冲模用于生成图1的旋转键特征，该旋转键特征具有利用一体式键部位手动旋转的内径(Inner Diameter,ID)或利用伺服电机旋转的内径。
[0019]图6是没有安装在子冲模组中的冲模、脱模器和冲头组件的侧视图。
[0020]图7是多组键冲头的平面图。
[0021]图8是具有单个键槽的带键的轴的透视图。
[0022]图9是具有两键槽的带键的轴的端视图。
[0023]图10是具有缺口区域的内径(Inner Diameter,ID)冲头的平面图。
[0024]图11是用于在ID冲压期间将ID冲头的缺口区域与键位置对齐的伺服电机的侧视图。
[0025]图12是用于形成IPM电机的转子芯的方法的流程图。
具体实施方式
[0026]虽然本专利技术容许有许多不同形式的实施例，但是在附图中示出了并且将在此详细描述本专利技术的优选实施例，应当理解，本公开应当被认为是本专利技术的原理的范例，并且不旨在将本专利技术的广泛的方面限制于所示出的实施例。
[0027]一般来说，诸如电机、发电机和交流发电机的旋转电机具有安装成相对于定子旋转运动的转子，或者定子相对于转子旋转。转子和定子通过从电工钢带切割叠片并堆叠叠片以形成具有期望高度的转子/定子芯来制造。对于转子/定子来说本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于形成转子或定子芯的方法，包括：提供具有相对边缘的电工钢片，所述相对边缘具有作为轻质部分的第一边缘和作为重质部分的第二边缘，以及在所述第一边缘和所述第二边缘之间延伸的取向线；提供多个键冲头，所述多个键冲头围绕所述电工钢片的内径区域布置并且彼此周向间隔开；提供内径冲头，所述内径冲头用于从所述电工钢片去除所述内径区域，所述内径冲头具有第一缺口区域；启用所述多个键冲头中的第一键冲头以切割所述电工钢片，从而去除一部分以形成第一键，所述第一键被设置在多个键旋转角中第一键旋转角处，所述第一键旋转角是与所述取向线所成的旋转角；定位所述第一缺口区域于所述第一键上方，并用所述内径冲头冲压所述电工钢片以从所述电工钢片材料去除所述内径区域，从而用所述第一键形成第一叠片；重复键冲压步骤和内径冲压步骤以形成第一多个第一叠片；堆叠所述第一多个第一叠片以形成叠片的第一堆叠；启用所述多个键冲头中的第二键冲头，以切割所述电工钢片而形成第二键，所述第二键设置在第二键旋转角处，所述第二键旋转角是所述多个键旋转角中不同于所述第一键旋转角的旋转角；定位所述第一缺口区域于所述第二键上，并用所述内径冲头冲压所述电工钢片以从所述电工钢片材料去除所述内径区域，从而用所述第二键形成第二叠片；重复所述键冲压步骤和所述内径冲压步骤以形成第二多个第二叠片；堆叠所述第二多个第二叠片以形成叠片的第二堆叠；提供轴，所述轴具有大致圆柱形的壁，所述大致圆柱形的壁具有旋转轴线、外表面和长度尺寸，第一键槽设置在所述外表面中并且沿着所述长度尺寸的一部分轴向延伸；安装所述叠片的第一堆叠于所述轴上，使得所述第一键在所述第一键槽内；以及安装所述第二堆叠于所述轴上，其中所述第二键在所述第一键槽内。2.根据权利要求1所述的方法，还包括连接到所述内径冲头的电机，所述电机用于将缺口区域旋转到与所述第一键对准。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个键冲头中的每个键冲头具有两个相隔180
°
的冲头以形成两键。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：坦普尔钢铁公司，
类型：发明
国别省市：