由对称地旋转的板组构成的层叠式定子的制作方法

1.本公开的更广泛的技术领域涉及以形状、形式或构造为特征的磁路的细节；更具体地涉及用于将磁性固定部件安装或紧固在定子结构上或者安装或紧固到定子结构的装置。另一技术领域涉及专门适用于制造、组装、维护或修理定子主体或转子主体的电动机器的设备。


背景技术：

2.在本部分中描述的方法是可以追求的方法，但不一定是以前设想或追求的方法。因此，除非另有说明，否则不应假定在本部分中描述的任何方法仅仅由于它们包含在本部分中就算作现有技术。
3.定子是在发电机、电机、警报器、泥浆马达或生物转子中可见到的旋转系统的固定部分。能量通过定子流入或流出旋转系统的旋转部件。在电机中，定子提供驱动旋转电枢的旋转磁场；在发电机中，定子将旋转磁场转换为电流。在流体动力装置中，定子引导流体流入或流出旋转系统的旋转部分。
4.现有的定子基本上具有一种结构，在该结构中，转子以板堆叠在其随后的板前面的状态被插入该结构中。该定子必须有其自身的散热结构，这是因为定子在转子旋转的过程中持续地经受能量传递。然而，由于原来的板通常为具有相同面积的片材，所以因所有区域在堆叠状态下都彼此紧密接触而散热效果不佳。
5.除了散热效率低下之外，另一主要问题是当定子片材具有矩形形状或者具有磁轭尺寸变化而存在一些将线圈的电气和物理滞后与片材组的滞后相结合的难度的任何形状时，这些系统缺乏磁对称性。
6.另一问题是关于具有多个正方形片材而不需要板旋转的定子，其中沿定子的磁饱和性是不规则的，磁饱和性在具有最低磁轭的点处较高而在具有最大磁轭的点处最低。因此，随着片材的旋转，中间磁轭值在每个点处且沿着定子的整个长度近似相同。这样，磁饱和性在整个板组中更好地分布，损耗也较少。
7.kr102013853涉及一种层叠式定子及用于制造具有层叠式定子的发电机和马达的方法，所述方法包括下述步骤：将电工钢片材圆式切割成由直线和圆弧组合而成的八边形，形成第一散热单元和第二散热单元。重复加工一片电工钢片材包括第三散热部形成步骤和安装孔形成步骤，加工一片电工钢片材以加工至少一千片电工钢片材并将加工好的电工钢片材以预定角度处理。在每片电工钢片材上形成凹槽并且焊接凹槽。
8.根据kr102013853，构成层叠式定子的板的角部暴露的区域变得更宽以改善热辐射效果。构成层叠式定子的板的散热单元堆叠、相互连通，因而穿透整个转子，使空气循环通过散热单元。用于进行焊接的凹槽位于构成层叠式定子的板上，以使整个转子保持层叠状态，从而简化结构以及节省安装空间。
9.上述文献叙述了形成多个散热部以关于基准线的两侧对称，所述基准线从电工钢片材的中心点划分相邻中间点之间的角度；相对于基准线向两侧扭转15
°
，以成具有第二、
四、六、八弧形形状的倾斜表面的两个端点，倾斜表面的两端点之间的夹角相对于中心点成30
°
，参考线在相对于第一散热部和第二散热部对称的点处形成第一散热部和第二散热部，以及形成第三散热部以随着在堆叠时从前部盘暴露出而同时前后连通。
10.相对比地，本公开提出了多个以120
°
的倍数或约数且以3的倍数对称地旋转的片材组，以用于构造电磁对称的定子，该电磁对称的定子在三相电机的相之间呈现对称性，此外，在定子(磁轭)中存在活性材料的增加，这进一步改善了热交换。目的是提供电机的相和系统的磁对称性之间的平衡，而在前述文献中，主要目的是通过布置片材组来改善热交换，并且片材的尺寸针对此性能进行限定。
11.kr100944150公开了一种堆叠式定子，以在无需支撑杆和支撑架的情况下通过保持芯板的堆叠状态来简化安装结构。层叠式定子通过层叠多个芯板而形成。第一斜面至第四斜面形成在芯板的外部线之间的每个接触点上。在每个斜面的中间点上形成凹入凹槽。从芯板的中心点到凹入凹槽的底部的距离等于芯板的中心点到外部线的中心点的距离。芯板通过第一斜面至第四斜面而具有一个八面体形状。
12.在本发明的上述层叠式转子中，呈片材形式的芯板沿轴向方向被层叠。穿透部分对称地形成在平分肝脏(liver)的角度的基准线的两侧处，每个芯以旋转形式层叠，同时向后依次增加预定角度。
13.另一方面，本公开没有显示定子组的角部中的细节，涉及板组的旋转，而不是单块板的旋转。而且，存在与因本发明存在磁对称性(其在专利kr100944150并未实现)而达到的技术效果有关的显著差别。
14.kr100933049公开了一种旋转电动装置，其通过固定销的穿透而增加空气与固定销之间的接触面积来提高热交换效果。旋转电动装置包括定子架、冷却风扇、多个电枢芯和转子。冷却风扇布置在定子架的一个端部中，以冷却电枢芯。多个电枢芯安装在定子架内部。多个固定销以规则间隔形成于电枢芯的外圆周中。固定销的高度等于定子架与电枢芯之间的距离。穿透孔形成于固定销中。穿透孔占固定销面积的50％～90％。
15.上述文献称该旋转电动装置安装在定子架上，在外周面上以预定间隔形成固定销，该固定销的高度与距定子架的距离一样大，以10
°
～80
°
的相位差一组三个地反复地叠放。
16.旋转电气机器具有电枢芯，电枢芯包括独立存在的电枢芯，使得固定销的一部分不与相邻的固定销重叠，而与空气直接接触。
17.在kr100933049中，主要目标是增大散热面积和固定销的分布，其中存在每块板的旋转以提供固定销的适当定位，以有助于散热效果，而不影响相平衡和磁饱和性。
18.然而，kr100933049并未公开类似于具体地与定子板相关的本公开内容的构造性形状细节，因为各块板仅旋转30
°
，而在本发明中板组旋转120
°
，或旋转为120
°
的整数倍数或约数且为3的倍数的任何角度，例如30
°
、60
°
、240
°
、360
°
等。也就是说，必须满足这两个条件以使得实现磁对称性。例如，如果所确定的角度为20
°
，则仅满足120
°
的约数的条件，因为该角度不是3的倍数，因此在三相电机中不会出现对称性。
19.而且，在kr100933049中，第二板相对于第一板旋转30
°
，第三板相对于第二板旋转30
°
，而第四板返回到与第一板相同的角度位置。另一方面，在本发明中，每个板组相对于上一个板组旋转根据上述条件所选择的特定角度，直到形成完整的定子结构。而且，板上不存
在固定销，证实了不同的目标。
20.在此，具有与本发明因存在磁对称性(其并未被所引用专利的发明实现)而达到的技术效果相关的显著差别。
21.us7501734提供了一种包括定子和转子的电机。定子芯包括由层叠式定子芯板制成的层叠式定子芯，其中在层叠式定子芯板的圆形外周表面上形成直切面。层叠式定子芯板的直切面每隔预定的层叠式定子芯板沿周向移位，使得直切面在层叠式定子芯的轴向方向和圆周方向上均一分布。
22.尽管存在板的旋转和与磁饱和性相关的磁性部分改进，但us7501734没有提到相之间的平衡能力，而且旋转角度不同于120
°
，因此磁饱和性在整个板组中分布得较差而且损耗较高。
23.大多数先前的技术专注于改进热交换和/或电机冷却，尽管提到了定子板的旋转，但没有提到板组旋转所提供的磁对称性，关注点是减小损耗和/或通量均一性。


技术实现要素：

24.本发明主要涉及一种由对称地旋转的板组构成的定子，所述板组以120
°
的倍数或约数且还以3的倍数对称地旋转，有助于构造电磁对称的定子，优选提供了三相电机的相之间的对称性。该方案在第二个计划中还提供了减小这些板冲压过程中的废料的技术效果，以及增大用于使用该定子的任何类型电机的内部冷却的热交换面积的技术效果。
附图说明
25.在附图中：
26.图1示出了包括多个板组(2)的定子(1)，每个板组沿纵向径向方向(l)相对于随后的板组对称地旋转。
具体实施方式
27.在下面的描述中，出于解释的目的，提出了许多具体细节以提供对本公开的透彻理解。然而，显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实施各实施例。根据以下概要在本部分中公开各实施例：
28.电磁对称定子(1)包括多个板组(2)，各板组以120
°
的倍数或约数且还以3的倍数、沿定子(1)的纵向径向方向(l)相对于随后的板组对称地旋转。
29.定子(1)芯包括多个板组(2)，所述板组优选由电工钢制成，可选地通过冲压工艺制成，并且每个板组不对称，优选为基本上正方形的，但形状不限。
30.该定子可用于单相和多相电机中，所述电机为具有封闭或开放式外壳的低压或高压电机，由于系统的磁对称性优选用于三相电机。理论上，本发明可应用于高压电机或具有不同相数，但在以120
°
的倍数或约数且以3的倍数旋转的情况下的磁对称是针对三相情况的。
31.所述定子的制造工艺也存在改进，因为定子具有圆形形状不是必需的，从而避免了过多的废料(其具有高成本)。也就是说，避免了构造外部为圆形的定子的废物，这是因为这些损耗与电机行业中广泛应用的精细冲压工艺有关。
32.较小的板组之间对称旋转以形成定子允许实现三相电机的相之间的对称。本发明关注将线圈的电气和物理滞后与以120
°
的倍数或约数且还以3的倍数旋转的板组的滞后相结合，从而实现了电机的相和系统的磁对称性之间的平衡。
33.另外地，板组的总数也是3的倍数，例如，根据本发明的优选实施例(图1)，可能的是识别出总共6个板组，每个板组包括大约30块板。然而，定子的构造性配置的可能性可以改变，例如，从最少60个板组且每个板组包括1块板至最多3个板组且其中每个板组包括60块板，这是因为每个板组的板总数从一块到电机的板总数的1/3改变。
34.在平衡的三相电机中，电机的每个相的物理位置的滞后总是为120
°
除以电极对的数量。如果定子板具有不对称的形状，则磁轭在靠近每相的区域中将具有不同的高度，因而产生磁饱性和相电流的不平衡，这导致机器损耗增加。当板以120
°
的倍数或约数且还以3的倍数的角度旋转时，板的不对称性在各相之间均匀分布，从而降低这些不平衡。
35.另一个相关因素是对于任何电机拓扑结构用于内部冷却的热交换面积增大。