CN100399675C - 电机定子 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有各种形状而且可以将制造成本降低到最低的电机定子。利用铁粉冶金方法，至少制造齿。为了获得端部作用，每个齿的齿尖的高度低于转子的高度，而磁轭的高度高于每个齿的齿尖的高度，以将磁轭的铁损降低到最小。由于为了使端线圈降低到最小，当在圆周方向，从侧面到中心部分延伸时，使每个齿的齿颈的高度逐渐升高，所以可以将电机的制造成本降低到最低，而且可以获得足够高的效率。

Description

电机定子

技术领域

本发明涉及一种电机，本发明更特别地涉及一种电机定子，其中每个齿尖的高度低于定子的高度，而磁轭的高度高于齿尖的高度，因此，降低了电机的制造成本，而提高了电机的效率。

背景技术

通常，电机产生驱动力，利用该驱动力，定子与转子之间的相互电磁作用，驱动转子。

图1和2是示出传统电机定子的示意图。

如图1和2所示，电机的定子10包括：环形磁轭12，设置在转子20的外部；多个齿16，在径向，从磁轭12的内壁向转子20凸出，在它们之间形成线槽14，以具有要求的形状，而且互相分离；以及线圈18，围绕齿16缠绕，而且电连接到外部电源。

下面说明具有上述构造的定子10。

首先，利用冲压工艺，由非常薄的电工钢片制造具有多种形状的磁轭12和齿16的定子钢片10′(参考图2a和2b)。接着，将定子钢片10′层叠为预定高度和要求的形状10″，然后，围绕层叠的定子钢片10″缠绕线圈18，以完成定子10。

在此，如图2a所示，利用并布置切割定子钢片10′产生的电工钢片30的残余物，即，废料30′。

此后，由于传统定子的基本结构与图1和2所示的定子相同，省略它们的详细说明及其视图。

尽管附图中未示出，但是利用铁粉冶金方法，传统定子可以具有互相集成在一起的磁轭和齿。

相反，如图3所示，可以制造定子40，以致利用电工钢片，切割磁轭42，而利用铁粉冶金方法制造齿44。

根据利用传统工艺制造的定子，如果除了图1和图2所示的定子10和制造方法外，所有的条件均相同，则与图1和2所示的定子10相比，利用铁粉冶金方法制造某些部分，可以降低制造成本。然而，铁粉的磁特性不比电工钢片的磁特性好，所以包括图3所示传统定子的电机的效率比包括图1和2所示定子10的电机的效率明显低。

同时，根据如图3所示的传统制造方法，由于以磁轭42和齿44的高度低于转子40的高度的方式制造定子40，所以端部作用(overhangeffect)提高了通过齿44的有效磁通量，因此，提高了电机的效率。

然而，如果利用铁粉冶金方法制造定子40，则由于为了实现端部作用，定子40的高度低于制造40′的高度，所以难以提高电机的效率，因为磁轭42的大量增加的铁损。

发明内容

因此，鉴于上述和/或者其它问题，设计了本发明，而且本发明的一个目的是提供一种电机定子，利用铁粉冶金方法，制造该电机定子的某些部件，以降低成本，从而将铁损降低到最小，并因为端部作用而提高电机的效率。

根据本发明，通过提供一种电机定子可以实现上述以及其它目的，该电机定子包括：多个齿，沿转子的圆周，互相分离开；磁轭，用于使齿互相连接在一起；以及线圈，围绕齿缠绕，其中对着转子的每个齿的齿尖的高度低于转子的高度，而磁轭的高度高于每个齿的齿尖的高度。

每个齿分别优选具有位于每个齿的齿尖与磁轭之间、围绕其缠绕线圈的齿颈，而且在圆周方向上，从其侧面到其中心部分，每个齿的齿颈的高度逐渐升高。每个齿的齿颈的高度低于每个齿的齿尖的高度。

根据本发明的电机定子，利用铁粉冶金方法，使齿和磁轭互相集成在一起。

通过提供一种电机定子也可以实现本发明的目的，该电机定子包括：多个齿，沿转子的圆周，互相分离开；磁轭，用于使齿互相连接在一起；以及线圈，围绕齿缠绕，其中对着转子的每个齿的齿尖的高度低于转子的高度，磁轭(110)的高度高于每个齿的齿尖的高度，而且齿和磁轭由不同材料构成。

优选利用铁粉冶金方法制造齿，而且利用螺旋方法，由电工钢片制造磁轭。

通过进行装配，在垂直方向，使齿和磁轭互相连接在一起。

每个齿分别具有插入连接器凹槽的连接器，该连接器凹槽在垂直方向形成在磁轭的内壁上。此外，每个齿的连接器和磁轭的连接器凹槽的周边宽度向着磁轭逐渐增宽，以防止在圆周方向发生分离。

每个齿的高度分别等于或者高于每个齿的齿尖的高度，但是不高于磁轭的高度。

每个齿分别具有设置在每个齿的齿尖与磁轭之间、围绕其缠绕线圈的齿颈，而且每个齿的齿颈的高度从其侧面到其中心部分逐渐升高。每个齿的齿颈的高度低于每个齿的齿尖的高度。

通过提供一种电机定子，也可以实现本发明的目的，该电机定子包括：多个齿，沿转子的圆周，互相分离开；磁轭，用于使齿互相连接在一起；以及线圈，围绕齿缠绕，其中每个齿具有对着转子的齿尖，而且每个齿的高度分别低于转子和磁轭的高度，连接器与磁轭相连，而且齿颈设置在连接器与齿尖之间，而且在圆周方向上从其侧面到其中心部分，齿颈逐渐升高，围绕该齿颈分别缠绕线圈。

优选利用铁粉冶金方法制造齿，而且利用螺旋方法，由电工钢片制造磁轭。

每个齿的连接器分别插入连接器凹槽，该连接器凹槽在垂直方向形成在磁轭的内壁上。每个齿的连接器和磁轭的连接器凹槽的周边宽度向着磁轭逐渐增宽，以防止在径向发生分离。

每个齿的连接器的高度分别等于或者高于每个齿的齿尖的高度，但是不高于磁轭的高度。

此外，每个齿的齿颈的高度低于每个齿的齿尖的高度。

根据本发明的电机定子，利用铁粉冶金方法，至少制造齿，以将制造成本降低到最小。为了实现端部作用，每个齿的齿尖的高度分别低于转子的高度，而磁轭的高度高于每个齿的齿尖的高度，因此可以获得适当效率的电机。

附图说明

根据下面结合附图对各实施例所做的说明，本发明的这些和/或者其他目的和优点变得显而易见，而且可以更容易地理解它们，附图包括：

图1是示出传统电机的定子的平面剖视图；

图2是示出传统电机定子的制造过程的示意图；

图3是示出传统电机定子的部分切割透视图；

图4是示出根据本发明优选实施例的电机定子的透视图；

图5是沿图4中的A-A线取的剖视图；

图6是示出根据本发明的电机定子的部分切割透视图；

图7是沿图6中的线B-B取的剖视图；

图8是示出根据本发明的其它优选实施例的电机定子的部分切割透视图；

图9是沿图8中的C-C线取的剖视图；

图10是沿图8中的D-D线取的剖视图；以及

图11是示出根据本发明的其它优选实施例的电机定子上的磁轭的制造过程的示意图。

具体实施方式

下面将参考附图说明本发明的电机定子的实施例。

说明本发明的几个实施例。由于该定子的基本结构与传统电机定子的基本结构相同，所以省略详细说明它们。

图4至7是示出根据本发明优选实施例的电机定子的示意图。

如图4至7所示，电机的定子S包括：多个齿60，在圆周方向(如箭头C所示)，利用在它们之间形成的线槽52，使它们互相分离开；环形磁轭70，用于将齿60集成为一体；以及线圈(未示出)，围绕齿60缠绕。

每个齿60分别包括：齿尖62，在径向对着转子50；以及齿颈64，设置在齿尖62与磁轭70之间，在其上缠绕线圈。

特别是，为了提高因为端部作用对齿60产生的有效磁通量，构成齿60的各部件中，至少齿尖62的高度62H低于转子50的高度50H。

此外，为了获得端部作用，磁轭70的高度70H优选高于齿60的齿尖62的高度62H，因此，即使在齿60的齿尖62的高度62H低于转子50的高度50H时，仍可以将铁损降低到最小。

这样，如果除了磁轭70的尺寸，例如，转子的尺寸和齿的数量之外，其它条件相同，则电机具有下面的优点。

如果磁轭70的内径和外经被限制为预定值，则由于因为磁轭70的高度70H高于齿60的齿尖62的高度62H，而使磁轭70的截面积增大，所以将磁轭70的铁损降低到最小。另一方面，制造成本也与磁轭70的截面积成比例升高。如果限制磁轭70的截面积和外经，则由于因为磁轭70的高度70H大于齿60的齿尖62的高度62H，而使磁轭70的内径较大，以便形成较大宽度的线槽52，这样有利于设计线圈绕组。此外，由于可以相对加宽齿60的周边宽度，所以可以增大齿60的截面积，而减小齿60的铁损。

优选利用铁粉冶金方法，使如上所述构造的齿60和磁轭70互相集成在一起，以实现端部作用并同时最小化磁轭70的铁损，而且将制造成本降低到最小。

图6是示出根据本发明的电机定子的部分切割透视图，而图7是沿图6中的线B-B取的剖视图。

同时，可以以在圆周方向上(箭头C)，使齿60的高度从侧64a和64b到中心部分64c逐渐升高的方式，制造根据本发明的定子。齿69的齿颈64可以具有椭圆形截面。

然后，由于齿的齿颈64，在图7中利用参考编号64′表示，与相邻齿颈64逐渐分离，换句话说，相邻齿颈64的端部之间的距离逐渐增大，所以线槽52也逐渐增大，而且可以使从齿60的每个齿颈64凸出的、向着齿颈64的上端，即端线圈，的齿颈64的上侧和下侧降低到最小。换句话说，在端线圈减小时，铜损减小，从而减小电阻，因此，可以提高电机的效率。

此外，由于在磁轭70的外经和截面积均匀时，可以加宽齿60的齿颈64的宽度64W，所以高度64H可以低于齿60的齿尖62的高度，而宽度64W可以比齿60的齿尖62的宽度62W窄。

如上所述，根据本发明优选实施例的电机定子S，利用铁粉冶金方法，集成制造齿60和磁轭70，因此，与如图1和2所示，由电工钢片制造它们时相比，可以将它们设计成各种形状，因此，还可以降低制造成本。此外，由于齿60的齿尖62的高度62H低于转子50的高度50H，而磁轭70的高度70H高于齿60的齿尖62的高度62H，所以与采用如图1和2所示，由电工钢片制造的定子的电机相比，不恶化电机的效率。

此外，根据本发明的电机定子S，由于为了将端线圈减小到最小，使齿60的齿颈64的高度64H在圆周方向从侧64a和64b到中心部分64c逐渐增大，所以可以进一步提高电机的效率。

下面将参考图8至11说明本发明的其它优选实施例，而且由于该实施例的原理和基本结构与参考图4和7描述的优选实施例相同，所以省略说明和示出相同的部件。

以利用铁粉冶金方法制造齿100，而利用螺旋方法，由电工钢片制造磁轭110，然后，使它们互相连接在一起的方式，制造图8至图10所示的定子。

在径向，每个齿100分别对着转子120，而且它们分别包括：齿尖102，其高度102H低于转子120和磁轭110的高度；连接器104，与磁轭110连接在一起；以及齿颈106，设置在连接器104与齿尖102之间，围绕其缠绕线圈。

连接器104插在连接凹槽110a内，以在垂直方向，使齿100装配到磁轭110上，在磁轭110的内壁上形成连接凹槽110a。

为了防止齿100和磁轭110在径向互相分离，每个齿100的连接器104的宽度104W可以逐渐加宽，同时向磁轭100延伸，磁轭110的齿100、连接器104以及连接器凹槽110a的平面截面形状可以是梯形的，从而形成其平面截面形状与连接器104的平面截面形状相同的、磁轭110的连接器凹槽110a。换句话说，磁轭110的齿100、连接器104以及连接器凹槽110a可以是梯形的。

此外，至少每个齿100的连接器104的高度104H优选与每个齿100的齿尖102的高度102H相同，但是不高于磁轭110的高度。

每个齿100的齿颈106的高度106H可以低于每个齿100的齿尖102的高度102H，也可以在圆周方向在从齿颈106的侧面向齿颈106的中心部分延伸时，逐渐增大。

以首先利用电工钢片130切割带式磁轭110′(参考图11a)，然后，将带式磁轭110′缠绕成要求的高度，以形成螺旋形(参考图11b)的方式，制造如图11所示的磁轭110，带式磁轭110′具有使环形磁轭110矫直的形状。

与具有由电工钢片制造的、图1和2所示定子的电机相比，根据本发明其它实施例的电机定子，可以降低制造成本，而且可以获得足够高效率的电机。

尽管为了说明问题，对本发明的优选实施例进行了说明，但是本技术领域内的技术人员明白，在不脱离所附权利要求公开的本发明实质范围的情况下，可以对其进行各种修改、附加和替换。

Claims (10)

1.一种电机定子，包括：

多个齿，沿转子的圆周，互相分离开；

磁轭，用于使齿互相连接在一起；以及

线圈，围绕齿缠绕；

其中对着转子的每个齿的齿尖的高度低于转子的高度，而磁轭的高度高于每个齿的齿尖的高度，

其中转子的高度等于磁轭的高度。

2.根据权利要求1所述的电机定子，其中每个齿分别具有位于每个齿的齿尖与磁轭之间、围绕其缠绕线圈的齿颈，而且

在圆周方向上，从其侧面到其中心部分，每个齿的齿颈的高度逐渐升高。

3.根据权利要求2所述的电机定子，其中每个齿的齿颈的高度低于每个齿的齿尖的高度。

4.根据权利要求1所述的电机定子，其中利用铁粉冶金方法，使齿和磁轭互相集成在一起。

5.根据权利要求1所述的电机定子，其中齿和磁轭由不同材料构成。

6.根据权利要求5所述的电机定子，其中利用铁粉冶金方法制造齿，而且

利用螺旋方法，由电工钢片制造磁轭。

7.根据权利要求6所述的电机定子，其中通过在垂直方向进行装配，使齿和磁轭互相连接在一起。

8.根据权利要求6所述的电机定子，其中每个齿分别具有插入连接器凹槽的连接器，该连接器凹槽形成在磁轭的内壁上，而且

每个齿的连接器和磁轭的连接器凹槽的周边宽度向着磁轭逐渐增宽，以防止在圆周方向发生分离。

9.根据权利要求1-8任何一个所述的电机定子，其中每个齿分别具有要连接到磁轭的连接器，而且

每个齿的连接器的高度至少分别与每个齿的齿尖高度相同，但是低于磁轭的高度。

10.根据权利要求9所述的电机定子，其中每个齿分别具有设置在每个齿的齿尖与磁轭之间、围绕其缠绕线圈的齿颈，而且

每个齿的齿颈的高度从其侧面到其中心部分逐渐升高。

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