一种双转子发电机用定子及其制造工艺的制作方法

1.本发明涉及发电机领域，具体的说是一种双转子发电机用定子及其制造工艺。


背景技术：

2.发电机基于电磁感应定律和电磁力定律，其构造的一般原则是用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。由于在能量转换的过程中必然存在各种形式的能量损耗，导致了能量转换效率的降低，如何最大限度的降低能量损耗以提升能量的转换效率，是发电机领域中技术人员不断探索的重要问题。
3.常规的发电机一般包括壳体3、定子、转子4、转子轴1和励磁线圈6等，励磁线圈6绕制在定子上组成电枢绕组，转子4在转子轴1的带动下旋转，使穿过电枢绕组的磁通发生变化，从而产生感应电动势。目前有多种形式的发电机，尽管各种发电机的发电原理相同，但是在整体构造、体积重量、制造成本以及最关键的发电效率上存在着极大的差异。
4.基于上述结构，本案的第一发明人于2014年9月3日提交了一份名称为“一种舵盘形定子双转子永磁发电机”的发明专利，申请号是cn201410443852.8，该发电机包括一个定子和位于定子左右两侧的转子4，其中定子的主体结构包括舵盘形的支撑架10，并以支撑架10为依托安装铁芯单元7，再将励磁线圈6缠绕在铁芯单元7上，最终使用粘合剂将支撑架10、铁芯单元7、励磁线圈6粘合固接成一个整体构成定子。
5.在前述中的定子组装完毕后，支撑架10会随定子一同装入进发电机壳体中3，为方便后期对定子的结构描述，下面对支撑架10的结构进行简单描述，如附图15所示，支撑架10包括圆环盘，圆环盘的外环面上间隔开设有多个径向延伸的缺口12，缺口12形状近似等腰梯形，在铁芯单元7中部的两侧设有与缺口12对应卡装的卡口，卡扣由两个凸起的卡台构成，定子铁芯单元7的中部径向插装在缺口12内，铁芯单元7长度方向的两个端部探出缺口12的两侧，铁芯单元7相互之间具有间隔间隙，励磁线圈6穿过铁芯单元7之间的间隙并绕制在铁芯单元7的铁芯上，在将定子安装到发电机壳体3中时，支撑架10的外端顶靠在发电机壳体3的内壁上，通过支撑架10与内壳体3的紧密配合实现定子与壳体3的固定。
6.上述方案存在以下缺陷：首先是作为骨架的支撑架10对发电机的发电效率不起任何作用，并且支撑架10占据了一定的空间导致铁芯单元12上所绕制的励磁线圈6数目受到限制，支撑架10将励磁线圈6分隔在其左右两侧，会产生一定程度的铁损，并会引发产生一定的热量；此外，在铁芯单元7中部的两侧的卡口处也存在铁损。因此，为了弥补前一次申请中缺陷，更全面的保护发明人的技术创新，申请人研发了新式双转子发电机用定子，并提出保护申请。


技术实现要素：

7.本发明的目的是针对以上问题提供一种无需支撑架，并且结构稳定、发电效率更高的双转子发电机用定子及其制造工艺。
8.为达到上述目的本发明公开了一种双转子发电机用定子，其结构特点是，包括多个呈环形布置的铁芯单元，多个铁芯单元之间相互间隔，铁芯单元上绕设有励磁线圈，铁芯单元的间隔之间还插装有支撑板，支撑板的侧部压靠在铁芯单元上，支撑板的顶端顶靠在壳体的内壁上，励磁线圈与铁芯单元、支撑板相互之间固定连接。
9.取消使用原先作为定子骨架的支撑架，只在组装定子时进行短暂支撑使用，在铁芯单元一侧的励磁线圈绕制完成后，使用粘合剂将励磁线圈与铁芯单元、顶板、支撑套固定连接，此时即可将支撑架取下，随后绕制另一侧的励磁线圈，定子组装完毕后其中不再有支撑架，原先支撑架占用的区域也可在其中绕制励磁线圈，从而消除因安装支撑架产生的铁损，在定子同等体积大小的情况下，采用本方案生产的定子可产生更加强大的磁通密度，继而提高发电机的发电效率；同时，由于定子中未安装支撑架，而由支撑板代替支撑架与壳体进行固定配合，并在一定程度上减轻了发电机的重量，便于发电机运输。
10.关于铁芯单元的具体结构，铁芯单元呈左右延伸的长条状，铁芯单元的纵向截面呈与支撑架上的缺口相贴合的梯形状，铁芯单元由多片冷轧取向高硒硒钢片上下叠加并固接形成，铁芯单元的左右端部两侧均设有挡沿，左右挡沿相向的一侧设有呈倾斜状的直角过渡。原先的铁芯单元的左右端部两侧只设有挡沿，利用其对原先结构中的挡线板进行限位，然而挡沿和铁芯单元的侧面形成近似90度的直角，在此处容易发生铁损和漏磁，采用新工艺的铁芯单元在挡沿和铁芯单元侧面夹角之间设置直角过渡，减少此处的铁损和漏磁，进一步提高发电效率。
11.关于支撑板的安装结构，支撑板位于铁芯单元左右两端部的前后两侧，左右支撑板相向的一侧面、压靠在靠近其一侧面励磁线圈侧部，左右支撑板相背的一侧面、顶靠在靠近其一侧的挡沿上。支撑板不仅起到支撑固定定子的作用，还起到限位励磁线圈，避免励磁线圈从铁芯单元上滑脱的作用。
12.为了避免支撑板外端单方面受力，导致定子结构不稳定，多个铁芯单元以及励磁线圈组成环形定子，环形定子的内环中插装有支撑套，支撑板靠近环中央的一端、顶靠在支撑套的套外壁上，支撑套的套壁上开设有多个散热孔，散热孔贯穿支撑套的套壁，多个散热孔环绕支撑套圆周排列。支撑板的内端通过支撑套进行支撑，保证定子结构的稳固性。
13.关于支撑板的具体结构，支撑板包括呈梯形状的隔板，隔板插装在铁芯单元的间隔之间，构成该梯形腰的两个侧面压靠在其相邻两个铁芯单元的侧部，支撑板的顶部设有探出铁芯单元间隔间隙的顶板，顶板的顶面为与壳体内壁相贴合的弧形面，相邻顶板的侧部相互拼接、构成高度高于励磁线圈的圆环形。顶板相互之间的配合面，可以是竖直面，也可以是倾斜面，倾斜面更加方便顶板相互之间配合安装。支撑板由隔板和顶板两部分组成，形状近似t字形，隔板即原先结构中的挡线板，起到对励磁线圈限位，避免励磁线圈从铁芯单元上滑脱的作用，新工艺中加入使用顶板，顶板高度高于缠绕后的励磁线圈，通过其顶面顶靠在发电机壳体内壁上，代替原先结构中使用的支撑架对定子进行支撑固定。
14.关于励磁线圈与铁芯单元、支撑板相互之间的连接方式，为粘合连接，并且优选的使用绝缘漆进行粘合。能够增强结构的牢固性。
15.一种双转子发电机用定子制造工艺，包括：步骤1：准备支撑架，将铁芯单元依次插装固定在支撑架的缺口中，并使铁芯单元的左右两端部均探出缺口；
步骤2：将励磁线圈绕设在位于支撑架左侧或右侧探出缺口一端的铁芯单元上，励磁线圈绕设过程均绕设在铁芯单元的同一侧；步骤3：将多个支撑板依次插装进铁芯单元的间隔间隙之间；步骤4：将铁芯单元、励磁线圈、支撑板通过粘合方式固定连接；步骤5：将支撑架从铁芯单元之间取出；步骤6：将励磁线圈绕设在步骤2中未绕设励磁线圈一侧以及支撑架所占用区域的铁芯单元上；步骤7：将步骤6中绕设的励磁线圈通过粘合方式使其与铁芯单元固定连接。
16.此外，还包括：在步骤3中：将支撑板插装在绕设有励磁线圈一侧的铁芯单元端部，并使支撑板的左右两侧面分别压靠在励磁线圈侧部和挡沿上；在步骤5中：将支撑架以破碎方式使其断裂从铁芯单元之间取出；在步骤4或6中：使用绝缘漆将铁芯单元、励磁线圈、支撑板进行粘合连接；在步骤7中：在支撑板与铁芯单元固接后，将定子装夹到车床上，采用切削方式切削顶板的顶面和底面，获得顶板顶部与壳体内壁相贴合的弧形面，以及顶板底部与支撑套相对应的弧形面。
17.此外，还包括：在步骤6中：励磁线圈绕设完毕后，将位于新绕设励磁线圈一侧的铁芯单元端部也插装进支撑板，并使支撑板左右两侧面分别压靠在靠近其一侧励磁线圈侧部和挡沿上；在步骤4或6中：采用侵漆工艺，先在定子表层覆盖一层绝缘漆，然后将定子采用电烤加热方式使绝缘漆快速固接。
18.此外，还包括：在步骤6中：在支撑板安装完毕后，从定子的一侧将支撑套插装进环形定子的内环中，通过敲击顶板，使隔板底部压靠在支撑套的外壁上。
19.优选的，支撑套和支撑板材料选用绝缘胶木板薄板，方便支撑板外圆面的成型。
20.综上所述，本发明的有益效果在于：取消使用原先作为定子骨架的支撑架，它只在绕制定子时进行短暂支撑使用，在铁芯单元一侧的励磁线圈绕制完成后，使用粘合剂将励磁线圈与铁芯单元、顶板、支撑套固定连接，此时即可将支撑架取下，随后绕制另一侧的励磁线圈，定子组装完毕后其中不再有支撑架，原先支撑架占用的区域也可在其中绕制励磁线圈，从而消除因安装支撑架产生的铁损，在定子同等体积大小的情况下，采用本方案生产的定子可产生更加强大的磁通密度，继而提高发电机的发电效率；同时，由于定子中未安装支撑架，而由支撑板代替支撑架与壳体进行固定配合，在一定程度上减轻了发电机的重量，便于发电机的运输；铁芯单元在挡沿处设置直角过渡，并且取消原先中部的卡口，能够减少此两处位置的铁损和漏磁，从而进一步提高发电效率；定子加工工艺配合定子各个新改进后的部件，在提高生产效率的同时，保证了定子结构的稳固性。
附图说明
21.图1为本发明的结构示意图；图2为定子和转子的轴侧结构示意图；
图3为铁芯单元的轴侧结构示意图；图4为支撑板第一种实施例的结构示意图；图5为支撑板第二种实施例的结构示意图图6为支撑架以及步骤一的结构示意图；图7为在步骤一中铁芯单元的安装结构示意图；图8为步骤二的结构示意图；图9为步骤三的结构示意图；图10为步骤五的结构示意图；图11为在步骤六中励磁线圈绕线过程的示意图；图12为在步骤六中励磁线圈绕线完毕的结构示意图；图13为在步骤六中支撑板的安装结构示意图；图14为在步骤六中支撑套的安装结构示意图；图15为现有技术使用的支撑架的结构示意图；图16为现有技术使用的铁芯单元的结构示意图。
22.图中：1、转子轴；2、端盖；3、壳体；4、转子；5、支撑板；6、励磁线圈；7、铁芯单元；8、支撑套；9、散热孔；10、支撑架；11、挡沿；12、缺口；13、隔板；14、顶板。
具体实施方式
23.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
24.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
25.在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
26.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
27.下文是结合附图对本发明的优选的实施例说明。
28.为达到上述目的本发明公开了一种双转子4发电机用定子，包括多个呈环形布置的铁芯单元7，多个铁芯单元7之间相互间隔，铁芯单元7上绕设有励磁线圈6，铁芯单元7的间隔之间还插装有支撑板5，支撑板5的侧部压靠在铁芯单元7上，支撑板5的顶端顶靠在壳体3的内壁上，励磁线圈6与铁芯单元7、支撑板5相互之间固定连接。参照附图1或附图2，取消使用原先作为定子骨架的支撑架10，只在组装定子时进行短暂支撑使用，在铁芯单元7一侧的励磁线圈6绕制完成后，使用粘合剂将励磁线圈6与铁芯单元7、顶板14、支撑套8固定连接，此时即可将支撑架10取下，随后绕制另一侧的励磁线圈6，定子组装完毕后其中不再有支撑架10，原先支撑架10占用的区域也可在其中绕制励磁线圈6，从而消除因安装支撑架10产生的铁损，在定子同等体积大小的情况下，采用本方案生产的定子可产生更加强大的磁
通密度，继而提高发电机的发电效率；同时，由于定子中未安装支撑架10，而由支撑板5代替支撑架10与壳体3进行固定配合，并在一定程度上减轻了发电机的重量，减小了发电机的体积，便于发电机运输。
29.关于铁芯单元7的具体结构，参照附图3，铁芯单元7呈左右延伸的长条状，铁芯单元7的纵向截面呈与支撑架10上的缺口12相贴合的梯形状，铁芯单元7由多片冷轧取向高硒硒钢片上下叠加并固接形成，铁芯单元7的左右端部两侧均设有挡沿11，左右挡沿11相向的一侧设有呈倾斜状的直角过渡。原先的铁芯单元7的左右端部两侧只设有挡沿11，利用其对原先结构中的挡线板进行限位，然而挡沿11和铁芯单元7的侧面形成近似90度的直角，在此处容易发生铁损和漏磁，采用新工艺的铁芯单元7在挡沿11和铁芯单元7侧面夹角之间设置直角过渡，减少此处的铁损和漏磁，进一步提高发电效率。
30.关于支撑板5的安装结构，参照附图2，支撑板5位于铁芯单元7左右两端部的前后两侧，左右支撑板5相向的一侧面、压靠在靠近其一侧面励磁线圈6侧部，左右支撑板5相背的一侧面、顶靠在靠近其一侧的挡沿11上。支撑板5不仅起到支撑固定定子的作用，还起到限位励磁线圈6，避免励磁线圈6从铁芯单元7上滑脱的作用。
31.为了避免支撑板5外端单方面受力，导致定子结构不稳定，参照附图1、附图2，多个铁芯单元7以及励磁线圈6组成环形定子，环形定子的内环中插装有支撑套8，支撑板5靠近环中央的一端、顶靠在支撑套8的套外壁上，支撑套8的套壁上开设有多个散热孔9，散热孔9贯穿支撑套8的套壁，多个散热孔9环绕支撑套8圆周排列。支撑板5的内端通过支撑套8进行支撑，保证定子结构的稳固性。
32.关于支撑板5的具体结构，参照附图4、附图5，支撑板5包括呈梯形状的隔板13，隔板13插装在铁芯单元7的间隔之间，构成该梯形腰的两个侧面压靠在其相邻两个铁芯单元7的侧部，支撑板5的顶部设有探出铁芯单元7间隔间隙的顶板14，顶板14的顶面为与壳体3内壁相贴合的弧形面，相邻顶板14的侧部相互拼接、构成高度高于励磁线圈6的圆环形。顶板14相互之间的配合面，参照附图4，可以是竖直面，参照附图5，也可以是倾斜面，倾斜面更加方便顶板14相互之间配合安装。支撑板5由隔板13和顶板14两部分组成，形状近似t字形，隔板13即原先结构中的挡线板，起到对励磁线圈6限位，避免励磁线圈6从铁芯单元7上滑脱的作用，新工艺中加入使用顶板14，顶板14高度高于缠绕后的励磁线圈6，通过其顶面顶靠在发电机壳体3内壁上，代替原先结构中使用的支撑架10对定子进行支撑固定。
33.关于励磁线圈6与铁芯单元7、支撑板5相互之间的连接方式，为粘合连接，并且优选的使用绝缘漆进行粘合。
34.一种双转子4发电机用定子制造工艺，包括：参照附图6，参照附图7，步骤1：准备支撑架10，将铁芯单元7依次插装固定在支撑架10的缺口12中，并使铁芯单元7的左右两端部均探出缺口12；参照附图8，步骤2：将励磁线圈6绕设在位于支撑架10左侧或右侧探出缺口12一端的铁芯单元7上，励磁线圈6绕设过程均绕设在铁芯单元7的同一侧；参照附图9，步骤3：将多个支撑板5依次插装进铁芯单元7的间隔间隙之间；步骤4：将铁芯单元7、励磁线圈6、支撑板5通过粘合方式固定连接；步骤5：将支撑架10从铁芯单元7之间取出；参照附图12，步骤6：将励磁线圈6绕设在步骤2中未绕设励磁线圈6一侧以及支撑
架10所占用区域的铁芯单元7上；在绕设另一侧的励磁线圈6时，可使用如图11中的辅助工具，将定子横放，由辅助工具对定子的内环进行支撑，而后开始绕设。
35.步骤7：将步骤6中绕设的励磁线圈6通过粘合方式使其与铁芯单元7固定连接。
36.此外，还包括：参照附图9，在步骤3中：将支撑板5插装在绕设有励磁线圈6一侧的铁芯单元7端部，并使支撑板5的左右两侧面分别压靠在励磁线圈6侧部和挡沿11上；参照附图10，在步骤5中：将支撑架10以破碎方式使其断裂从铁芯单元7之间取出；支撑架10的圆环盘可设置的尽量薄，方便破碎。
37.在步骤4或6中：使用绝缘漆将铁芯单元7、励磁线圈6、支撑板5进行粘合连接；在步骤7中：在支撑板5与铁芯单元7固接后，将定子装夹到车床上，采用切削方式切削顶板14的顶面和底面，获得顶板14顶部与壳体3内壁相贴合的弧形面，以及顶板14底部与支撑套8相对应的弧形面。
38.此外，还包括：参照附图13，在步骤6中：励磁线圈6绕设完毕后，将位于新绕设励磁线圈6一侧的铁芯单元7端部也插装进支撑板5，并使支撑板5左右两侧面分别压靠在靠近其一侧励磁线圈6侧部和挡沿11上；在步骤4或6中：在绝缘漆涂抹完毕后，将定子采用电烤加热方式使绝缘漆快速固接。
39.此外，还包括：参照附图14，在步骤6中：在支撑板5安装完毕后，从定子的一侧将支撑套8插装进环形定子的内环中，通过敲击顶板14，使隔板13底部压靠在支撑套8的外壁上。
40.优选的，支撑套8和支撑板5材料选用绝缘胶木，方便支撑板5外圆面的成型。
41.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。