CN101944782A - 电机的模块化组合式定子结构及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的电机的模块化组合式定子结构，包括圆柱体或圆环形定子支架和定子齿模块，在圆柱体的外表面或圆环形的内表面均布有底部宽、开口处窄的凹槽，定子齿模块的个数与定子支架的凹槽个数相同，定子齿模块具有定子齿铁心和线圈，定子齿铁心包含齿冠、齿身、齿轭和齿根，各定子齿铁心的齿根分别置入定子支架的凹槽中，齿根的形状与定子支架的凹槽形状相吻合，定子齿铁心上设有绝缘的绕线骨架，线圈绕在绕线骨架上，所有定子齿模块上的线圈串联或并联构成电机的定子绕组，所有定子齿模块利用穿越定子齿铁心齿根上通孔和位于定子支架两端的环形压板上通孔的紧固件和定子支架固定成一个整体。采用本发明能有效提高电机的槽满率、降低制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种电机的模块化组合式定子结构，属于电机技术领域。
背景技术
传统的电机，由于受槽开口限制，特别是内转子/外定子电机，绕组的直接绕制或嵌线都比较困难，而且槽满率低，制造成本高。现有的直接绕制技术专利(美国专利号：US20090302694)提出了一种将电机外定子拆解成数个齿体，预先绕制好的绕组和绝缘层一起套入定子齿，然后再将定子齿拼成一个整体；这样虽然可以达到提高电机槽满率的目的，但是该结构仅适用于内转子/外定子结构；在外转子/内定子结构中，如此拼装得到的定子结构会因为电机径向拉力的作用而散架。专利(美国专利号：US7166949)也是把定子插解成数个单齿，先在单个齿上绕好线圈，再通过相邻两齿轭部的啮合来得到定子整体。专利CN1476144将定子拆解成定子本体和数个齿身，齿身与定子本体采用直槽形和定位销或卡笋紧密配合来得到一个整体。这样虽然可以提高电机槽满率，但是相邻定子齿模块采用啮合连接，因为定子齿模块都是由硅钢片叠制而成，对硅钢片的加工精度要求较高，通常需要高速冲床等先进加工设备，否则很难达到装配的精度要求。专利(专利号：ZL200620020255.5)将定子拆解成数个单齿，相邻定子齿之间也采用啮合连接，并且要靠相邻定子齿模块间焊接、螺杆紧固和啮合连接来保证定位和强度，同样对加工精度有较高要求，且径向强度有限，特别是径向力很大时该结构可能会出现结构变形。
发明内容
本发明的目的是提供一种电机的模块化组合式定子结构，以提高电机槽满率、降低绕组制造成本。
本发明的电机的模块化组合式定子结构包括：圆柱体或圆环形定子支架和定子齿模块，在圆柱体定子支架的外表面或圆环形定子支架的内表面均布有底部宽、开口处窄的“T”型凹槽，定子齿模块的个数与定子支架的凹槽个数相同，定子齿模块具有定子齿铁心和线圈，定子齿铁心包含齿冠、齿身、齿轭和齿根，各定子齿铁心的齿根分别置入定子支架的凹槽中，齿根的形状与定子支架的“T”型凹槽形状相吻合，定子齿铁心上设有绝缘的绕线骨架，线圈绕在绕线骨架上，所有定子齿模块上的线圈串联或并联构成电机的定子绕组，所有定子齿模块利用穿越定子齿铁心齿根上通孔和位于定子支架两端的环形压板上通孔的紧固件和定子支架固定成一个整体。
上述的定子支架可以是实心材料或者由叠片叠压制成。
本发明的电机模块化组合式定子结构可以用于外转子/内定子电机或内转子/外定子电机。
本发明的电机模块化组合式定子结构可以用于单相电机、三相电机或者多相电机。
本发明的电机模块化组合式定子结构可以用于面贴式永磁电机、内嵌式永磁电机、内插式永磁电机、开关磁阻电机、磁链反转电机或者永磁开关磁链电机。
本发明的有益效果
采用模块化组合式定子结构能有效提高电机的槽满率、降低绕组制造成本，特别是在不采用昂贵的高精度加工设备的条件下实现上述效果。
附图说明
图1是本发明的用于外转子/内定子电机的定子结构示意图。
图2是本发明的定子齿铁心示意图。
图3是本发明的第二种定子齿铁心示意图。
图4是本发明的第三种定子齿铁心示意图。
图5是本发明的用于内转子/外定子电机的定子结构示意图。
图6是本发明的用于磁链反转电机示意图。
图7是本发明的用于永磁开关磁链电机示意图。
图8是定子齿铁心的齿轭凸块为半矩形示意图。
图9是定子齿铁心的齿轭凸块为半圆形示意图。
图10是定子齿铁心的齿轭凸块为半三角形示意图。
图11是定子齿铁心的齿轭凸块为短直线-半圆形-短直线示意图。
图12是定子齿铁心的齿轭凸块为短直线-三角形-短直线示意图。
图13是定子齿铁心的齿轭两侧边均为半圆形凹槽示意图。
具体实施方式
图1所示是本发明用于外转子/内定子电机的模块化组合式定子结构，该结构包括：圆柱体定子支架1和定子齿模块2，在圆柱体定子支架1的外表面均布有底部宽、开口处窄的“T”型凹槽，定子齿模块2的个数与定子支架1的凹槽个数相同，定子齿模块2具有定子齿铁心5和线圈3，定子齿铁心如图2所示，包含齿冠a、齿身b、齿轭c和齿根d，定子齿铁心5由定子齿冲片叠制紧固而成，图示实例中，定子齿铁心5由穿越定子齿冲片齿冠a上通孔5-1和齿轭c上通孔5-2的紧固件紧固而成；或者定子齿铁心5也可以由齿冠、齿轭上的铆扣紧固而成。各定子齿铁心5的齿根d分别置入定子支架1的凹槽中，齿根d的形状与定子支架1的“T”型凹槽形状相吻合，定子齿铁心5上设有绝缘的绕线骨架4，线圈3绕在绕线骨架4上，所有定子齿模块2上的线圈3串联或并联构成电机的定子绕组，所有定子齿模块2利用穿越定子齿铁心齿根d上通孔5-3和位于定子支架1两端的环形压板6上通孔6-1的紧固件和定子支架1固定成一个整体。定子支架1可以是导磁的实心材料，如普通钢；也可以是不导磁的实心材料，如不锈钢；或者也可以由叠片叠压制成。
图例中，齿轭c的两个侧边均为平面，或者齿轭c的一个侧边具有凸块15，另一个侧边具有与凸块形状相吻合的凹槽16，相邻两个定子齿铁心5的齿轭c侧边相互啮合；齿轭凸块可如图8所示，为半矩形；或如图9所示，为半圆形；或如图10所示，为半三角形示意图；或如图11所示，为短直线-半圆形-短直线；或如图12所示，为短直线-三角形-短直线；齿轭c或者也可如图13所示，齿轭c两个侧边均具有半圆形凹槽13，相邻两个定子齿铁心的齿轭侧边拼成一个通孔，在通孔中插置定位销14。使相邻齿轭接触面之间留有尽可能小的间隙，以保证磁路的磁阻不会增大很多。
本发明的电机模块化组合式定子结构可用于外转子/内定子电机或内转子/外定子电机。
本发明的电机模块化组合式定子结构可用于单相电机、三相电机或者多相电机。
本发明的电机模块化组合式定子结构可用于面贴式永磁电机、内嵌式永磁电机、内插式永磁电机、开关磁阻电机、磁链反转电机或者永磁开关磁链电机。
本发明用于内转子/外定子电机，定子结构如图5所示。此种情况与外转子/内定子电机的区别是，在圆环形定子支架1的内表面均布数个底部宽、开口处窄的“T”型凹槽。
本发明用于磁链反转电机(见图6)，定子铁心如图3所示，每个定子齿铁心5的齿冠a表面贴有磁钢对10。
本发明用于永磁开关磁链电机(见图7)，定子铁心如图4所示，每个定子齿铁心5由左右对称的两半定子齿冲片叠制而成，并在两半定子齿冲片之间夹有磁钢11。
Claims (10)
1.电机的模块化组合式定子结构，其特征在于该结构包括：
圆柱体或圆环形定子支架(1)和定子齿模块(2)，在圆柱体定子支架(1)的外表面或圆环形定子支架(1)的内表面均布有底部宽、开口处窄的“T”型凹槽，定子齿模块(2)的个数与定子支架(1)的凹槽个数相同，定子齿模块(2)具有定子齿铁心(5)和线圈(3)，定子齿铁心(5)包含齿冠(a)、齿身(b)、齿轭(c)和齿根(d)，各定子齿铁心(5)的齿根(d)分别置入定子支架(1)的凹槽中，齿根(d)的形状与定子支架(1)的“T”型凹槽形状相吻合，定子齿铁心(5)上设有绝缘的绕线骨架(4)，线圈(3)绕在绕线骨架(4)上，所有定子齿模块(2)上的线圈(3)串联或并联构成电机的定子绕组，所有定子齿模块(2)利用穿越定子齿铁心齿根(d)上通孔(5-3)和位于定子支架(1)两端的环形压板(6)上通孔(6-1)的紧固件和定子支架(1)固定成一个整体。
2.根据权利要求1所述的电机模块化组合式定子结构，其特征在于：每个定子齿铁心(5)的齿冠(a)表面贴有磁钢对(10)。
3.根据权利要求1所述的电机模块化组合式定子结构，其特征在于：定子齿铁心(5)由左右对称的两半定子齿冲片叠制而成，并在两半定子齿冲片之间夹有磁钢(11)。
4.根据权利要求1所述的电机模块化组合式定子结构，其特征在于：定子支架(1)是实心材料或者由叠片叠压制成。
5.根据权利要求1所述的电机模块化组合式定子结构，其特征在于：定子齿铁心(5)由穿越定子齿冲片齿冠(a)上通孔(5-1)和齿轭(c)上通孔(5-2)的紧固件紧固而成；或者定子齿铁心(5)由齿冠、齿轭上的铆扣紧固而成。
6.根据权利要求1所述的电机模块化组合式定子结构，其特征在于：齿轭(c)的两个侧边均为平面；或者齿轭(c)的一个侧边具有凸块(15)，另一个侧边具有与凸块形状相吻合的凹槽(16)，相邻两个定子齿铁心(5)的齿轭(c)侧边相互啮合；或者齿轭(c)的两个侧边均具有半圆形凹槽(13)，相邻两个定子齿铁心(5)的齿轭(c)侧边拼成一个通孔，通孔中插置有定位销(14)。
7.根据权利要求6所述的电机模块化组合式定子结构，其特征在于：齿轭(c)侧边的凸块(15)为半圆形、半矩形、三角形、短直线-半圆形-短直线或短直线-三角形-短直线。
8.权利要求1所述的电机模块化组合式定子结构的应用，其特征在于：该结构用于外转子/内定子电机或内转子/外定子电机。
9.权利要求1所述的电机模块化组合式定子结构的应用，其特征在于：该结构用于单相电机、三相电机或者多相电机。
10.权利要求1所述的电机模块化组合式定子结构的应用，其特征在于：该结构用于面贴式永磁电机、内嵌式永磁电机、内插式永磁电机、开关磁阻电机、磁链反转电机或者永磁开关磁链电机。
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