CN103227519A - 电机定子及具有该电机定子的外转子电机 - Google Patents

Abstract

本发明适用于于电机技术领域，公开了一种电机定子及具有该电机定子的外转子电机。上述电机定子包括定子总成，所述定子总成包括具有通孔的定子铁芯和绕设于所述定子铁芯上的绕组，所述电机定子还包括包覆所述定子总成的塑封体及位于所述通孔内且用于安装轴承的轴承套，所述塑封体包括包覆于所述定子铁芯与所述绕组的主体塑封部；其中，所述塑封体通过设置与所述主体塑封部一体式的限位部而限位所述轴承套。上述外转子电机包括上述的电机定子，所述电机定子设置于所述转子内。本发明提供的电机定子及具有该电机定子的外转子电机，其装配方便、产品振动和噪声小、可靠性高。

Description

电机定子及具有该电机定子的外转子电机

技术领域

本发明属于电机技术领域，尤其涉及一种电机定子及具有该电机定子的外转子电机。

背景技术

目前的外转子电机，其包括外壳、设置于外壳内的转子和电机定子。电机定子具有通孔，现有技术中带有轴承室的端盖和带有轴承室的轴套分别从两侧压入通孔，装配不方便，且电机中轴承的同轴度差，电机运转时会产生较大的振动和噪声，可靠性较差。

例如，中国专利局公开的文献CN201937346U披露了一种《分体式整体外转子异步电机》，其是将两滚珠轴承设置于一带凸肩的轴套内，其中凸肩位于输出轴的固定端，依靠定子的侧平面止挡定位，并在该凸肩上开设螺纹安装孔，通过螺钉与端盖连接，使轴套固定。这种结构模式，轴承套通过两边的端盖抵住，使端盖通过螺栓与定子连接，这样无疑提高了定子在加工上的要求，增加了定子的成本，装配不方便；而且电机运转时转轴的振动会通过该轴套传递给定子的侧面，给定子带来不利的影响。装配时，由于轴套与端盖通过螺钉连接，其轴套与端盖之间的装配误差仍会使得螺钉与轴套之间存在间隙，当电机运转时，螺钉必须承受由外壳所传递的电机整体的重量和轴套传递的电机使用中的振动，这样易使螺钉产生松动，进而影响滚珠轴承乃至电机输出轴的运转，同时，在运转过程中，两滚动轴承的运转仍会产生一定的振动，尤其是在定子中心孔内腔，其较大的回声也会产生噪音，影响整个电机日益要求的静音性能，可靠性差。

又例如，中国专利局公开的文献CN101615817B，其公开了一种外转子电机，其在绝缘外壳中心形成轴孔，并在轴孔两端形成轴承室，将轴承安放于轴承室中以减少工序，但是CN101615817B中的外转子电机将轴承室直接开设于绝缘外壳，存在以下不足：绝缘外壳一般采用流动性好的塑胶材料制成，其硬度、强度均较差，在长期使用下，轴承室将产生变形、磨损、断裂等情况，导致电机振动大、噪音大，可靠性差。

综上，现有技术中的外转子电机，其存在装配不方便、可靠性差的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种电机定子及具有该电机定子的外转子电机，其装配方便，可靠性高。

本发明提供了一种电机定子，包括定子总成，所述定子总成包括具有通孔的定子铁芯和绕设于所述定子铁芯上的绕组，所述电机定子还包括包覆所述定子总成的塑封体及位于所述通孔内且用于安装轴承的轴承套，所述塑封体包括包覆于所述定子铁芯与所述绕组的主体塑封部；其中，所述塑封体通过设置与所述主体塑封部一体式的限位部而限位所述轴承套。

具体地，所述定子铁芯上设置有用于供成型所述塑封体时的熔融胶料流过的过胶部。

具体地，所述过胶部连通于所述通孔的侧壁。

具体地，所述过胶部呈半圆形且设置有多个，各所述过胶部相对所述通孔的中轴线周向均布。

具体地，所述塑封体还包括封盖于所述定子总成端部的端盖塑封部。

具体地，所述塑封体还包括用于与电机的压盖相连接的机壳塑封部；所述机壳塑封部一体成型于所述端盖塑封部。

具体地，所述塑封体还包括与所述主体塑封部一体成型的支架塑封部，所述支架塑封部上设置有安装孔。

本发明还提供了一种外转子电机，包括外壳、转子，所述转子设置于所述外壳内，还包括上述的电机定子，所述电机定子设置于所述转子内。

具体地，所述定子总成或所述塑封体的外侧设置有防水圈。

具体地，所述转子端部与所述塑封体之间设置有凹凸配合的防水结构；所述防水结构包括开设于塑封体上且呈环形的第一凹槽及设置于所述转子端部且伸入所述第一凹槽内的第一凸环，或者，所述防水结构包括开设于所述转子上且呈环形的第二凹槽及凸设于所述塑封体且伸入所述第二凹槽内的第二凸环。

具体地，所述转子通过支撑结构连接于所述电机定子；所述支撑结构包括端盖、设置于所述端盖中央的轴套以及穿设于所述轴套的转轴，所述端盖通过连接件固定连接于所述转子，或者所述端盖通过包塑的方式与所述转子连接。

本发明所提供的电机定子及具有该电机定子的外转子电机，轴承套可以由塑封体进行限位，且轴承套可以采用强度高的材料整体制成，确保轴承套上的轴承保持同轴，减少了零件的装配数量、简化了装配工艺，降低了零部件成本和人工成本，还减小了电机运行时的振动和噪声，从而提高电机的质量和电机长期运行的可靠性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的电机定子的剖面示意图；

图2是本发明实施例提供的电机定子的平面示意图；

图3是本发明实施例提供的外转子电机的立体装配示意图；

图4是本发明实施例提供的外转子电机的半剖面示意图；

图5是本发明实施例提供的外转子电机的立体分解示意图；

图6是本发明实施例提供的电机定子中定子冲片的平面示意图；

图7是图6中A处局部放大示意图；

图8是图6中B处局部放大示意图；

图9是本发明实施例提供的电机定子中定子冲片和绕组的平面示意图；

图10是本发明实施例提供的采用防水圈的外转子电机的半剖面示意图；

图11是本发明实施例提供的采用凹凸配合防水结构的外转子电机的半剖面示意图；

图12是本发明实施例提供的采用另一凹凸配合防水结构的外转子电机的半剖面示意图；

图13是本发明实施例提供的外转子电机中转子和采用铸铝端盖的支撑结构的剖面示意图；

图14是本发明实施例提供的外转子电机中转子和采用拉伸端盖的支撑结构的剖面示意图；

图15是本发明实施例提供的外转子电机中转子和采用包塑端盖的支撑结构的剖面示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1、图2和图5所示，本发明实施例提供的一种电机定子100，可以应用于外转子电机中。上述电机定子100包括定子总成10，定子总成10包括定子铁芯110和绕设于定子铁芯110上的绕组2。定子铁芯110具有通孔(图中未标识)。定子总成10上一体塑封有塑封体120，具体应用中，可以通过BMC塑封成型(BMC是Bulk molding compounds的缩写，即团状模塑料，也称作不饱和聚酯团状模塑料)。塑封体120包括包覆于定子铁芯110及绕组2的主体塑封部121。电机定子100还包括包覆所述定子总成10的塑封体120及位于通孔内且用于安装轴承420的轴承套130，塑封体120包括包覆于定子铁芯110与绕组2的主体塑封部121。其中，塑封体120通过设置与主体塑封部121一体式的限位部125而限位轴承套130。且轴承套130可采用强度高的材料制成，避免轴承室变形、受损，以确保轴承套130上的轴承保持同轴，可将两个滚动轴承安装在一个轴承套130中，这样解决了两个轴承室分别加工而造成的同轴度差的问题，既降低了电机加工成本，又可减小因同轴度误差而引起的噪音。同时，轴承套130装配、制造变得简单，减少了电机转子运转过程中对整个装置所产生的影响，较好地保证了电机的使用性能。

具体地，如图1～图4所示，通孔内设置有一个整体式轴承套130，轴承套130由塑封体120限位。本实施例中，塑封体120包括卡固于轴承套130两端的限位部125；两个与塑封体120一体成型的限位部125分别夹持于轴承套130的两端。轴承套130的两端均具有用于容置轴承的轴承室131。具体应用中，可以先将轴承套130插入通孔内，再将定子总成10一体放入塑封模具中进行注塑，可以使轴承套130被塑封体120限位和固定，简化了工艺且使轴承的同轴度得到保证，从而减小了电机运行时的振动和噪音，产品可靠性高。

具体地，塑封体120还包括支架塑封部122和封盖于定子总成10端部的端盖塑封部123。支架塑封部122和端盖塑封部123可以与主体塑封部121一体塑封成型，其一次塑封成型便可完成定子总成10的塑封及一体成型支架塑封部122和端盖塑封部123，解决了现有技术中将支架通过螺钉固定于铝端盖上等而导致的装配困难、结构复杂、成本高、可靠性低的问题，减少了零件的装配数量、简化了装配工艺，由于零部件数量减少及加工装配工序减少，降低了零部件成本和人工成本，且一体成型更易于控制精度，可减少、避免装配误差，易于保证加工质量和装配质量，从而提高电机的质量和电机长期运行的可靠性。

具体地，如图1和图6所示，定子铁芯110上设置有用于供成型塑封体120时的熔融胶料流过的过胶部101，将定子铁芯110放置于模具上时，熔融胶料可及时、快速地从过胶部101穿过并填充于模腔内，胶料可以基本同步填充于模腔中，避免胶料填充时间差过大而导致的产品缺陷，有利于提高产品质量。

而且胶料也填充于过胶部101中，还利于提高定子铁芯110的结构可靠性。

具体地，如图1和图2所示，定子铁芯110的中央开设有通孔，通孔用于放置轴承套130或用于成型轴承套塑封部。过胶部101连通于通孔的侧壁，其易于加工，且不会影响电机定子100的磁密度，可以保证电机的性能不受影响。

可选地，如图1和图6所示，过胶部101可呈半圆形且设置有多个，其易于加工且导流性能好。各过胶部101相对通孔的中轴线周向均布。本实施例中，过胶部101设置有三个且间隔120度周向均布。可以理解地，具体应用中，过胶部101的形状、数量也可以根据实际情况设定，均属于本发明的保护范围。本实施例中，支架塑封部122也设置有三个且间隔120度周向均布。三个过胶部101与三个支架塑封部122的角度可重叠对应，以使胶料可快速流动至支架塑封部122上。支架塑封部122上设置有安装孔1221，可通过螺丝等紧固件穿过安装孔1221将电机固定于支架等合适的安装位置上。

具体地，如图1和图2所示，定子铁芯110的两端上装配有绝缘框架140，定子铁芯110的圆周外侧分布有开口的槽，绕组2可采用绕线机绕在的这些槽内。绕组2的线头可接在接线柱上。

具体地，如图1～图3所示，塑封体120还包括用于与电机的压盖相连接的机壳塑封部124；机壳塑封部124一体成型于端盖塑封部123。机壳塑封部124可以与电机端部的压盖匹配连接，具体地，压盖上可设置有卡槽，机壳塑封部124可呈凸环状并卡入于卡槽内，也可以通过螺丝等锁紧件锁紧的方式固定压盖。

如图1～图4所示，轴承套130或轴承套塑封部的两端均设置有轴承室131，其两端可设置有含油轴承420，电机的转轴330可以穿设于含油轴承。轴承套130或轴承套塑封部内还可设置有套设于转轴330的滚珠轴承430。

其中，如图6～图9所示，本实施例中定子铁芯110，其包括多个堆叠而成的定子冲片5。绕组2可包括主绕组21和副绕组22。上述定子冲片5包括冲片本体50，冲片本体50的中心可设置有中心孔501，中心孔501堆叠后形成通孔。冲片本体50上设置有用于容置主绕组21的第一槽对51和用于容置副绕组22第二槽对52。第一槽对51和第二槽对52均设置有多个，且第一槽对51和第二槽对52交替周向排列设置于冲片本体50的外周。

如图6～图9所示，，第一槽对51包括相邻的第一主绕线槽511和第二主绕线槽512，第一主绕线槽511与第二主绕线槽512由第一齿部513隔开。第二槽对52包括相邻设置的第一副绕线槽521和第二副绕线槽522，第一副绕线槽521与第二副绕线槽522由第二齿部523隔开。

如图6～图9所示，主绕组21可绕设于第一槽对51，副绕组22可绕设于第二槽对52，这样，主绕组21和副绕组22可以分开设置，减少、避免了主绕组21和副绕组22的交叠，便于绕线和排线，使得主绕组21和副绕组22端部变短变低，减少了绕组的用铜量，绕组材料消耗减少，利于降低成本。而且，由于在第一槽对51上增设了第一齿部513，在第二槽对52上增设了第二齿部523，增加了齿宽，降低了定子齿磁密，且可使磁场分布均匀，使电机的效率得以提升，电机性能更好。

具体地，如图6～图9所示，第一槽对51沿冲片本体50径向方向的深度可以浅于或深于第二槽对52沿冲片本体50径向方向的深度。主绕组21和副绕组22分开排布，可将主绕组21设置于外侧，副绕组22设置于内侧，当然反之亦可。从而避免了两套绕组的交叠。本实施例中，第一槽对51的深度浅于第二槽对52的深度，第一槽对51作为外侧槽对，第二槽对52作为内侧槽对，主绕组21在外，副绕组22在内。当然，可以理解地，也可以设计为第一槽对51的深度深于第二槽对52的深度。

具体地，如图6～图9所示，第一齿部513和第二齿部523均呈直齿状，即第一齿部513的两侧面基本平行。第一齿部513的两侧设置有曲齿54，即第一槽对51与第二槽对52之间为曲齿54。曲齿54相对第一齿部513倾斜设置，以容纳更多的绕线；第一齿部513两侧的曲齿54与第一齿部513形成了的第一主绕线槽511和第二主绕线槽512。第二齿部523两侧的曲齿54与第二齿部523形成了的第一副绕线槽521和第二副绕线槽522。可以理解地，第一齿部513也可以设置为其它合适的结构形状，例如锥形等。

具体地，曲齿54的宽度与呈直齿状的第一齿部513的宽度可相等。

本实施例中，如图6～图9所示，第一主绕线槽511和第二主绕线槽512靠近于第一齿部513的一侧设置为直面，另一侧设置为斜面或弧面，主绕组21可绕于斜面或弧面这一侧，第一主绕线槽511和第二主绕线槽512外宽内窄。可以理解地，第一主绕线槽511和第二主绕线槽512的结构和形状也可以根据实际情况设定，例如呈水滴形、锥台形等。

具体地，如图6～图9所示，第一主绕线槽511与第二主绕线槽512的开口处均设置有向所述第一齿部513的方向延伸的挡部13，挡部13与第一齿部513之间的间隙为槽口510，槽口510靠近于第一齿部513，即槽口510更靠近于直面这一侧，第一主绕线槽511和第二主绕线槽512的容线空间大，使得绕线时可以绕得更满更紧密，从而提高了槽的利用率，槽满率由现有技术的65%可以提高到85%。槽满率提高的同时，电机的性能得到提高，也降低了温升，改善了运行噪声。

具体地，如图6～图9所示，第一副绕线槽521、第二副绕线槽522自其开口沿其底部的宽度渐增，呈口窄肚宽的形状，以容纳更多的绕线圈数。且第一副绕线槽521、第二副绕线槽522的底部设置为圆角，以避免应力集中且便于制作。可以理解地，第一副绕线槽521、第二副绕线槽522的结构和形状也可以根据实际情况设定，例如呈水滴形、梨形等。

优选地，如图6～图9所示，第一主绕线槽511和第二主绕线槽512之间可以对称设置，第一副绕线槽521和第二副绕线槽522之间可以对称设置。槽对的组数等于电机的极数。

如图6～图9所示，主绕组21绕设于第一槽对51，副绕组22绕设于第二槽对52，且主绕组21与副绕组22相对定子冲片5的中心内外排列设置，避免了常规定子总成中主绕组21和副绕组22的交叠，使得主绕组21和副绕组22端部变短变低，绕组外形更紧凑，外观更美观，减少了绕组材料的消耗，利于降低成本。而且，由于在第一槽对51上增设了第一齿部513，在第二槽对52上增设了第二齿部523，降低了定子齿磁密，可使磁场分布均匀，使电机的效率得以提升，电机性能更好。

具体地，如图6～图9所示，主绕组21、副绕组22均设置有多组，主绕组21、副绕组22内外并行交错设置。即其中一主绕组21的一端绕设于其中一第一槽对51的第一主绕线槽511，另一端绕设于另一相邻的第一槽对51的第二主绕线槽512，且该主绕组21跨过一个第二槽对52；其中一副绕组22的一端绕设于其中一第二槽对52的第二副绕线槽522，另一端绕设于另一相邻的第二槽对52的第一副绕线槽521，且该副绕组22跨过一个第一槽对51，使各绕组排列均匀，利于提升电机的效率及性能。

如图4和图5所示，本发明实施例还提供了一种外转子电机，包括外壳360、转子370，转子370设置于外壳360内，还包括上述的电机定子100，电机定子100设置于转子370内。

具体地，如图4和图5所示，电机还包括压盖310、端盖320、转轴330、套设于转轴330上的弹性垫圈340、套设于转轴330上的两个贴合设置的碟形垫圈350。外壳360内还设置有接线板380和出线束390。压盖310设置于外壳360的一端且与端盖320塑封部123连接，端盖320设置于外壳360的另一端。

具体地，如图4和图10所示，定子总成10或塑封体120的外侧设置有呈环状的防水圈410，防水圈410的内周壁可以套设于塑封体120的外侧，防水圈410的外周壁与外壳360的内周壁相向，装配简单，防水效果好。

或者，作为上述设置防水圈410的替代方案，转子370端部与塑封体120之间设置有凹凸配合的防水结构。转子370可以为鼠笼转子，其可采用铸铝压铸的方式成型。具体应用中，转子370总成可采用BMC包塑、一体化铸铝制作或铸铝端盖320、钢板拉伸端盖320与鼠笼转子组合装配而成。

如图11所示，本实施例中防水结构的第一种实施方式：防水结构包括开设于塑封体120上且呈环形的第一凹槽121及设置于转子370端部且伸入第一凹槽121内的第一凸环371，第一凹槽121可以于塑封时成型，通过这种凹凸配合的结构，可以有效地实现防水，产品可靠性高。

如图12所示，本实施例中防水结构的第二种实施方式：防水结构包括开设于转子370上且呈环形的第二凹槽372及凸设于塑封体120且伸入第二凹槽372内的第二凸环122，第二凸环122可一体塑封成型于塑封体120，通过这种凹凸配合的结构，可以有效地实现防水，产品可靠性高。

具体地，如图13所示，转子360通过支撑结构连接于电机定子100；所述支撑结构包括端盖320、设置于所述端盖320中央的轴套510以及穿设于所述轴套510的转轴330，端盖320通过连接件520固定连接于转子360。这样，转子360与端盖320可采用分体式的设计，转子360可以采用电阻率低的纯铝材料或其它合适的材料制成，利于提高电机效率。而端盖320可以采用铸铝工艺成型等，端盖320可选用结构强度高但电阻率较高的合金铝制成，保证了强度的同时降低了电机的铝耗。连接件520可以为铆钉等，其可以可靠地将端盖320固定连接于转子360。具体应用中，可以在端盖320上设置加强筋(图中未标识)、散热孔(图中未标识)等。

或者，如图14所示，作为铸铝成型端盖320的结构的替代方案，端盖320可以采用钢板等金属板材进行拉伸，端盖320可选用结构强度高的合金制成，转子360可为鼠笼转子360，其可以采用纯铝制成，保证了端盖320的强度的同时降低了电机的铝耗。

或者，如图15所示，作为铸铝成型端盖320的结构的另一替代方案，端盖320可以采用BMC包塑的方式成型，包塑而成的端盖320与转子360固定连接，转子360可为鼠笼转子360，其可以采用纯铝制成。

本发明所提供的电机定子100及具有该电机定子100的外转子360电机，电机定子100100包括定子总成10且由BMC包塑。定子总成10可以由定子铁芯110、绕组2、绝缘框架140、接线柱等组成。BMC包塑而成的塑封体120可以包括注塑成型的轴承室131、端盖320320、安装支架等。定子总成10两侧的BMC料通过专门设置的若干个过胶部101流动并连接成型，BMC成型的塑封体120不仅包覆了整个定子总成10，同时实现了定子总成10包塑均匀，成型工艺性好，保证了BMC包塑而成的塑封体120一体化的强度。轴承室131和安装支架可以根据需要设计成所需要的形状和尺寸。整个部件的尺寸精度可以通过注塑模具的精度和工艺手段来保证，产品精度高、产品一致性高。由于减少了零部件。零部件由定子总成10、端盖320320、螺钉、支架4个减少为电子总成、BMC包塑而成的塑封体120这两个。另外，减少了加工工序。由定子总成10压入端盖320320、端盖320320压铸、端盖320320车加工、打螺钉、支架拉伸、总装等很多工序减少到一次注塑成型。

而且，一次注塑成型的定子具有电机温升低、绝缘性好、电机噪声低的优点，材料成本、装配成本低，具有结构和加工工艺简单、加工工序少、可靠性高的特点，可以使用在室内、室外等场合的电器设备上。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电机定子，包括定子总成，所述定子总成包括具有通孔的定子铁芯和绕设于所述定子铁芯上的绕组，其特征在于，所述电机定子还包括包覆所述定子总成的塑封体及位于所述通孔内且用于安装轴承的轴承套，所述塑封体包括包覆于所述定子铁芯与所述绕组的主体塑封部；其中，所述塑封体通过设置与所述主体塑封部一体式的限位部而限位所述轴承套。

2.如权利要求1所述的电机定子，其特征在于，所述定子铁芯上设置有用于供成型所述塑封体时的熔融胶料流过的过胶部。

3.如权利要求2所述的电机定子，其特征在于，所述过胶部连通于所述通孔的侧壁。

4.如权利要求1至3中任一项所述的电机定子，其特征在于，所述塑封体还包括封盖于所述定子总成端部的端盖塑封部。

5.如权利要求4所述的电机定子，其特征在于，所述塑封体还包括用于与电机的压盖相连接的机壳塑封部；所述机壳塑封部一体成型于所述端盖塑封部。

6.如权利要求1至5中任一项所述的电机定子，其特征在于，所述塑封体还包括与所述主体塑封部一体成型的支架塑封部，所述支架塑封部上设置有安装孔。

7.一种外转子电机，包括外壳、转子，所述转子设置于所述外壳内，其特征在于，还包括如权利要求1至7中任一项所述的电机定子，所述电机定子设置于所述转子内。

8.如权利要求7所述的外转子电机，其特征在于，所述定子总成或所述塑封体的外侧设置有防水圈。

9.如权利要求7所述的外转子电机，其特征在于，所述转子端部与所述塑封体之间设置有凹凸配合的防水结构；所述防水结构包括开设于塑封体上且呈环形的第一凹槽及设置于所述转子端部且伸入所述第一凹槽内的第一凸环，或者，所述防水结构包括开设于所述转子上且呈环形的第二凹槽及凸设于所述塑封体且伸入所述第二凹槽内的第二凸环。

10.如权利要求9所述的外转子电机，所述转子通过支撑结构连接于所述电机定子；所述支撑结构包括端盖、设置于所述端盖中央的轴套以及穿设于所述轴套的转轴，所述端盖通过连接件固定连接于所述转子，或者所述端盖通过包塑的方式与所述转子连接。

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