CN103457364A - 定子及其制造方法、电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种定子及及其制造方法、电机，该定子具有定子铁芯，定子铁芯具有齿部及与齿部可拆卸地连接的轭部，其中，齿部上注塑有绝缘骨架，绝缘骨架上绕制有线圈绕组，线圈绕组包括靠近定子铁芯轴线的内线圈与远离转子铁芯轴线的外线圈，轭部套装在绝缘骨架外。定子的制造方法包括制造定子铁芯，定子铁芯具有齿部及与齿部可拆卸地连接的轭部，并且，在齿部上注塑形成绝缘骨架，在绝缘骨架上绕制线圈绕组，线圈绕组包括靠近定子铁芯轴线的内线圈与远离转子铁芯轴线的外线圈，将轭部套装在绝缘骨架外。该电机具有上述的定子以及装在定子内的转子。本发明可简化定子的生产工艺，降低定子的生产成本，提高定子的生产效率。

Description

定子及其制造方法、电机

技术领域

本发明涉及电机领域，尤其是涉及一种电机使用的定子以及这种定子的制造方法、具有这种定子的电机。

背景技术

电机广泛地应用在工业生产以及生活的各种电器设备中，现有的电机具有定子以及转子，转子轴安装在转子中并随转子的旋转而旋转，并由此输出动力。

参见图1，现有的一些电机具有壳体10以及位于壳体10两端的端盖11、12，壳体10以及端盖11、12围成一个腔体，腔体内安装有定子15以及转子18，定子15具有定子铁芯16以及绕制在定子铁芯16上的线圈17。转子18安装在定子15内，并可相对于定子15旋转。转子轴19安装在转子18内，且与转子18过盈配合，转子轴19在转子18的带动下旋转，从而向外输出动力。

定子铁芯16通常由多片形状相同的定子冲片叠压而成，参见图2，定子冲片20由硅钢片冲压而成，其大致呈圆环状，并具有位于外周缘的轭部21，且轭部21呈圆环状。定子冲片20还设有自轭部21沿定子冲片20的径向向定子冲片20的中部延伸的多个齿22，相邻的两个齿22之间形成一个绕线槽23，线圈绕组绕制在齿22上。并且，定子冲片20的中部设置一个中空的内圆孔24，多片定子冲片20叠压形成定子铁芯16后，定子冲片20的内圆孔24形成转子孔，转子安装到转子孔内。

对定子冲片20叠压而成的定子铁芯绕制线圈绕组时，需要绕制两层线圈，分别是内线圈与外线圈。参见图3，外线圈35绕制在定子铁芯16的绕线槽33的底部，离定子铁芯16的轴线较远。内线圈36绕制在绕线槽33靠近槽口的位置，离定子铁芯16的轴线较近。

每一内线圈36将跨越四个绕线槽33，且每一外线圈35也跨越四个绕线槽33，且内线圈36与外线圈35并不绕制在同一个绕线槽33上。然而，绕制内线圈36的绕线槽33将有外线圈35跨越，而绕制外线圈35的绕线槽33也有内线圈36，导致内线圈36与外线圈35之间的距离很近，这对内线圈36与外线圈35之间的绝缘处理提出很高的要求，因此内线圈36与外线圈35之间的绝缘处理工艺复杂。

此外，由于内线圈36与外线圈35在定子铁芯16的轴向上重叠，导致内线圈36与外线圈35的绕制难度高，导致内线圈36与外线圈35的匝间不良率高，在推高电机的生产成本的同时，影响电机的工作稳定性，导致电机额定效率低、能耗大。

为了满足相邻的两个内线圈36或者外线圈35在嵌线后在定子铁芯16槽口位置有足够的避让空间，这就要两相绕组线圈伸出定子铁芯16的部分要足够长，就是内线圈36以及外线圈35的端部要足够长。这样，导致制造线圈的漆包线使用量增加，还导致电机的能耗大、额定效率低。

为了避免线圈绕组与定子铁芯16之间的磁场影响，通常需要在定子铁芯16外包套一个绝缘骨架，线圈绕组绕制在绝缘骨架上。通常，绝缘骨架具有两个相互扣合的注塑件，组装定子时，将定子铁芯16装入一个注塑件内，然后将另一个注塑件扣合到装有定子铁芯的注塑件上。但这样增加了定子15的生产工序，且绝缘骨架需要包裹着整个定子铁芯15，绝缘骨架所使用的注塑料较多，导致绝缘骨架的生产成本较高，体积较大。

为了绕制线圈绕组的方便，现有的电机使用齿部与轭部相分离的定子铁芯，这种定子铁芯由多片形状相同的定子冲片叠压而成。参见图4，定子冲片40由硅钢片冲压而成，其由可拆卸地连接的轭部41与齿部45构成，轭部41位于定子冲片40的外侧，齿部42位于轭部41内。齿部42的中部设有一个圆孔43，转子可以安装在圆孔43内。

上述的定子冲片40叠压后形成的定子铁芯如图5所示，定子铁芯具有圆环状的轭部45以及齿部47，轭部45的内壁上设有多个槽46，齿部47具有多个齿48，齿48包括间隔布置的直齿与弯曲齿，每一个齿48的端部设有榫49。齿部47安装到轭部45时，榫49与槽46配合，实现齿部47与轭部45的固定连接。

制造定子时，先将线圈绕组绕制在齿部47后，再将绕制有线圈绕组的齿部47装在轭部45内，以降低绕线的难度，提高线圈绕组的绕制效率。

然而，若将线圈绕组直接绕制在定子铁芯上，定子铁芯将对线圈绕组产生影响，需要在定子铁芯上套上绝缘骨架，线圈绕组绕制在绝缘骨架上。但是，如将定子铁芯套装在一个整体式的绝缘骨架后再绕制线圈绕组，则整体式的绝缘骨架将包裹齿部47与轭部45，失去了齿部47与轭部45分离的意义，线圈绕组的绕制的难度大，绕制效率低下。

现有的一些定子使用多个体积较小且可以安装到相邻的两个齿48之间的绝缘骨架，这些绝缘骨架不会包裹轭部45，线圈绕组绕制在绝缘骨架45上。然而，制造定子时需要消耗大量时间安装多个绝缘骨架，导致定子的生产效率低下，也增加了定子的生产成本。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种线圈绕组绕制方便且绝缘性能好的定子。

本发明的另一目的是提供一种线圈绕组绕制效率高且绝缘性能好的定子的制造方法。

本发明的再一目的是提供一种定子体积小、生产成本低且定子线圈绕组绕制方便的电机。

为实现本发明的主要目的，本发明提供的定子包括定子铁芯，定子铁芯具有齿部及与齿部可拆卸地连接的轭部，其中，齿部上注塑有绝缘骨架，绝缘骨架上绕制有线圈绕组，线圈绕组包括靠近定子铁芯轴线的内线圈与远离转子铁芯轴线的外线圈，轭部套装在绝缘骨架外。

由上述方案可见，定子铁芯采用轭部与齿部相分离的结构，且绝缘骨架注塑在齿部上，绕制线圈时可以在注塑有绝缘骨架的齿部上绕制线圈绕组，线圈绕组绕制完毕后，将轭部装到齿部外。这样，既可以避免线圈绕组与齿部之间的相互影响，保证定子的绝缘性能，又能方便地绕制线圈绕组，提高线圈绕组的绕制效率。

另外，由于绝缘骨架注塑在齿部上，因此绝缘骨架的体积较小，所使用的注塑料也较少，减小定子的体积的同时，还能降低定子的生产成本。此外，由于绝缘骨架不需要扣合在齿部上，定子的生产工艺简单，绝缘骨架与定子之间的连接牢固，提高定子以及电机的质量。

一个优选的方案是，绝缘骨架的端部设有一个以上的内挡板，内线圈位于内挡板靠近转子铁芯轴线的一侧。

由此可见，通过在绝缘骨架上设置内挡板以将内线圈与外线圈分隔，避免内线圈与外线圈的相互影响，降低线圈绕组的匝间不良率，提高定子的可靠性与使用寿命。

进一步的方案是，内挡板上设有过线槽，连接两个线圈绕组的过桥线穿过过线槽。

可见，线圈绕组的过桥线被固定在过线槽内，有效地对过桥线进行保护与固定，避免电机短路等现象的发生。

更进一步的方案是，绝缘骨架的周壁上设有多个槽挡板，外线圈在定子周向上的两端位于相邻的两个槽挡板之间。

由此可见，通过槽挡板对外线圈的两端进行保护，避免外线圈的两端与轭部接触，实现外线圈与轭部之间的绝缘。

更进一步的方案是，槽挡板与轭部之间设有绝缘片。这样，通过绝缘片隔绝外线圈与轭部，避免绕制线圈的飞线与轭部接触，加强外线圈与轭部之间的绝缘。

为实现本发明的另一目的，本发明提供的定子的制造方法包括制造定子铁芯，定子铁芯具有齿部及与齿部可拆卸地连接的轭部，并且，在齿部上注塑形成绝缘骨架，在绝缘骨架上绕制线圈绕组，线圈绕组包括靠近定子铁芯轴线的内线圈与远离转子铁芯轴线的外线圈，将轭部套装在绝缘骨架外。

由上述方案可见，将绝缘骨架直接注塑在齿部上，并在绝缘骨架上绕制线圈绕组，最后将轭部装在绝缘骨架外，实现轭部与齿部的连接。这样，线圈绕组的绕制十分方便，且确保齿部与线圈绕组之间的绝缘，保证定子的质量，同时提高定子的生产效率。

为实现本发明的再一目的，本发明提供的电机具有定子及装在定子内的转子，定子具有定子铁芯，定子铁芯具有齿部及与齿部可拆卸地连接的轭部，其中，齿部上注塑有绝缘骨架，绝缘骨架上绕制有线圈绕组，线圈绕组包括靠近定子铁芯轴线的内线圈与远离转子铁芯轴线的外线圈，轭部套装在绝缘骨架外。

由此可见，定子铁芯为齿部与轭部分离的结构，绝缘骨架注塑在齿部上，线圈绕制可以齿部后再将轭部装到齿部，即装到绝缘骨架外，实现齿部与轭部的连接。这种结构的电机在绕制线圈绕组时可以实现自动化的绕制，且线圈绕制的绕制简单、方便。并且，由于绝缘骨架仅注塑在齿部上，因此绝缘骨架的体积较小，使用的注塑料也较少，降低电机的生产成本与体积。

附图说明

图1是现有电机的剖视图。

图2是现有一种定子冲片的结构放大图。

图3是现有定子铁芯绕制有线圈的结构放大图。

图4是现有另一种定子冲片实施例的结构图。

图5是现有另一种定子铁芯的结构分解图。

图6是本发明定子实施例的结构图。

图7是本发明定子实施例缩小了的结构分解图。

图8是本发明定子实施例中绝缘骨架的结构放大图。

图9是本发明定子实施例中齿部与绝缘骨架的结构放大图。

图10是本发明定子实施例中齿部与绝缘骨架、线圈绕组的结构放大图。

图11是本发明定子实施例中绝缘片的结构放大图。

图12是本发明定子实施例中定子铁芯与绝缘骨架、线圈绕组、绝缘片的结构分解图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

本发明的电机具有壳体以及位于壳体两侧的端盖，壳体与端盖围成一个腔体，腔体内安装有定子以及转子，定子的中部设有转子安装孔，转子安装在转子安装孔内。并且，转子轴安装在转子的中部，且转子轴可以穿过轴孔向外输出动力。

参见图6与图7，本发明的定子具有定子铁芯50，定子铁芯50由定子冲片叠压而成，且定子铁芯50具有圆环状的轭部57以及可拆卸地安装到轭部57内的齿部51，齿部51具有在周向上均匀布置的多个直齿52以及弯曲齿53，直齿52与弯曲齿53在齿部51的周向上间隔布置。本实施例中，齿部51为整体式的齿部，即多个齿之间具有桥部，多个齿通过桥部连接成一个完成的齿部51。

每一个直齿52与每一个弯曲齿53的端部均设有一个榫54，本实施例中，榫54为燕尾形。齿部51的中部设有一个通孔55，通孔55为转子孔，转子可以安装到通孔55内。

轭部57的内壁上设有多个槽58，每一个槽58均为燕尾槽，齿部51安装到轭部57后，每一个齿的榫54与一个槽58配合，从而实现齿部51与轭部57的固定连接。

齿部51外注塑有一个绝缘骨架60，其包裹齿部51，但并不包裹轭部57，因此绝缘骨架60为注塑在齿部51外的骨架。在绝缘骨架60上绕制有线圈绕组，线圈绕组包括靠近定子铁芯50轴线的内线圈91以及远离定子铁芯50轴线的外线圈92，内线圈91与外线圈92的数量均为六个，且六个内线圈91布置在一个圆周上，六个外线圈92也布置在另一个圆周上，且内线圈91所在的圆周与外线圈92所在的圆周为同心圆。

参见图8，绝缘骨架60大致呈圆环状，其一个端部设有圆环状的端环61，端环61上设有多个过线孔67，线圈绕组的漆包线可以穿过过线孔67并延伸至绝缘骨架60的上方。端环61上设有圆弧状的凹槽66，可用于定子的安装定位。

端环61上设有一个自端面上表面沿定子轴向向上延伸的凸柱62，凸柱62设有螺纹孔63，电路板100固定在凸柱62上，且螺钉103穿过电路板100上的通孔102并旋入螺纹孔63内，由此实现电路板100的固定。当然，绝缘骨架60上还设有另一根凸柱64，凸柱64上也设有螺纹孔65，电路板100也可以固定在凸柱64上。

如图7所示，电路板100下安装有传感器105，用于检测转子的转速或者检测电机的温度等，电路板100上还连接有三根电源线104。另外，电路板100上还设有多个通孔101，每一根插针106的上端穿过通孔101并与电路板100上的线路电连接。每一根插针106的下端与线圈绕组的漆包线电连接，从而实现线圈绕组与电路板100上的器件与线圈绕组的电连接。

参见图8，绝缘骨架60的周向上具有多个包裹在每一个齿52、53上的注塑块70，每一个注塑块70的外壁设有一个通孔71，如图9所示的，绝缘骨架60注塑在齿部51后，每一个直齿52、弯曲齿53的榫54外露在绝缘骨架60外，因此榫54穿过通孔71。可见，对齿部51进行注塑时，注塑料并不包裹在直齿52、弯曲齿53的榫54上，轭部57与齿部51连接时，轭部57的槽58与齿部51的榫54配合，实现轭部57与齿部51的连接。

在端环61外设有多个内挡板75，内挡板75具有两块平行设置的挡板76、77，两块挡板76、77之间形成一个过线槽78，相邻的两个线圈绕组的过桥线可以穿过过线槽78，由此实现对过桥线的固定与保护，避免过桥线的折断。

如图10所示，在绝缘骨架60上绕制线圈绕组后，内线圈91位于内挡板75的内侧，即靠近定子铁芯50轴线的一侧，而外线圈92位于内挡板75的两侧。这样，通过内挡板75将内线圈91与外线圈92分隔，避免内线圈91与外线圈92的相互影响，降低线圈绕组的匝间不良率。

绝缘骨架60的周向上还设有多个外挡板73，每一个外挡板73位于绝缘骨架的周壁上。外线圈92绕制在绝缘骨架90后，每一个外线圈92位于外挡板73靠近定子铁芯50轴线的一侧。这样，外挡板73可以隔阻外线圈92与电机的壳体或者轭部57的接触，避免电机壳体或轭部57等金属对外线圈92的影响。

绝缘骨架60的周壁上还设有多个槽挡板80，每一个槽挡板80具有板体81以及位于板体81一侧台阶部82，台阶部82在定子铁芯50轴向上低于板体81，且台阶部82相对于板体81倾斜设置。从图10可见，每一个外线圈92在定子周向上的两端93均位于相邻的两个槽挡板80之间。这样，每一个外线圈92的两端93均被槽挡板80隔阻，避免外线圈92的两端93与电机的壳体或者轭部57接触而对外线圈92造成影响。

槽挡板80的底端设有一个三角形的凸块83，用于对外线圈92进行定位，让外线圈92从凸块83的上部往下部滑动。

为了避免外线圈92与轭部57接触，在绝缘骨架60与轭部57之间装有绝缘片。参见图11，绝缘片87为一片扁长的片体，由绝缘材料，如尼龙、塑料等制成。为了更好地将绝缘片87安装到绝缘骨架60外，本实施例胡中，将两片绝缘片87通过连接部88连接在一起，形成绝缘块86。

参见图12，每一片绝缘片87位于槽挡板80的外侧，对比图10与图12可见，每一片绝缘片87位于台阶部82的外侧，且位于槽挡板80与轭部57之间，因此绝缘片87用于分隔外线圈92与轭部57，避免外线圈92的飞线与轭部57接触。

绝缘骨架60的下端设有一个圆环85，圆环85位于齿部51的下方，对齿部51支撑，因此绝缘骨架60的端环61、圆环85分别位于齿部51的上方与下方，由此实现对齿部51上下两个端面的包裹。

制造定子时，首先使用硅钢板冲压形成定子冲片，然后将定子冲片叠压形成定子铁芯50，定子铁芯50包括可拆卸地连接的齿部51与轭部57，且齿部51的直齿52、弯曲齿53的端部设有榫54，轭部57的内壁上设有槽58。

然后，在齿部51上注塑形成绝缘骨架60，绝缘骨架60包裹在齿部51的每一个齿上，但每一个齿的榫54均外露在绝缘骨架60外，即绝缘骨架60并不包裹直齿52与弯曲齿53的榫54。接着，使用绕线设备在绝缘骨架60上绕制内线圈91与外线圈92，最后，将轭部57套装在绝缘骨架60外。具体地，将注塑有绝缘骨架60的齿部51滑入轭部57内，轭部57的槽58与齿部51的榫54配合。由于榫54与轭部57的槽58直接接触，因此实现齿部51与轭部57的磁场连通。

由于齿部51上注塑形成绝缘骨架60，线圈绕组不会与齿部51、轭部57接触，避免线圈绕组受到定子铁芯50的影响，定子具有较好的绝缘性能。并且，绝缘骨架60注塑在齿部51上，避免在传统的将多个分离的绝缘骨架装在两个齿之间的工序，生产工艺简单，降低定子及电机的生产成本。

另外，绝缘骨架60均包裹在齿部51上，所使用的注塑料较小，也可以降低电机的生产成本。并且，由于注塑有绝缘骨架60的齿部51与轭部57仍然是分离的，绕制线圈时只需要在绝缘骨架60上绕制内线圈91与外线圈92即可，绕线不受轭部57的影响，因此线圈绕制的绕制工艺简单。

由于绝缘骨架60上设置内挡板75、外挡板73以及槽挡板80、绝缘片87等实现对内线圈91与外线圈92之间的分隔、外线圈92与轭部57之间的分隔、绝缘，降低线圈绕组的匝间不良率，提高电机运行的稳定性。

当然，上述实施例仅是本发明优选的实施方式，实际应用时可以有更多的改变，例如，绝缘片不需要通过连接部连接构成绝缘块；或者，电路板通过铆钉、卡扣等固定在绝缘骨架上，这样的改变也能实现本发明的目的。

最后需要强调的是，本发明不限于上述实施方式，如外挡板、内挡板、槽挡板具体机构的改变、定子铁芯的齿部与轭部结构的改变等变化也应该包括在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.定子，包括

定子铁芯，所述定子铁芯具有齿部及与所述齿部可拆卸地连接的轭部；

其特征在于：

所述齿部上注塑有绝缘骨架，所述绝缘骨架上绕制有线圈绕组，所述线圈绕组包括靠近所述定子铁芯轴线的内线圈与远离所述转子铁芯轴线的外线圈，所述轭部套装在所述绝缘骨架外。

2.根据权利要求1所述的定子，其特征在于：

所述绝缘骨架的端部设有一个以上的内挡板，所述内线圈位于所述内挡板靠近所述转子铁芯轴线的一侧。

3.根据权利要求2所述的定子，其特征在于：

所述内挡板上设有过线槽，连接两个所述线圈绕组的过桥线穿过所述过线槽。

4.根据权利要求1至3任一项所述的定子，其特征在于：

所述绝缘骨架的周壁上设有一个以上的外挡板，所述外线圈位于所述外挡板靠近所述定子铁芯轴线的一侧。

5.根据权利要求1至3任一项所述的定子，其特征在于：

所述绝缘骨架的周壁上设有多个槽挡板，所述外线圈在所述定子周向上的两端位于相邻的两个所述槽挡板之间。

6.根据权利要求5所述的定子，其特征在于：

所述槽挡板与所述轭部之间设有绝缘片。

7.根据权利要求1至3任一项所述的定子，其特征在于：

所述绝缘骨架的端部设有端环，所述端环的上表面设有多个过线孔。

8.根据权利要求1至3任一项所述的定子，其特征在于：

所述绝缘骨架的端部设有一根以上沿所述定子铁芯轴线向上延伸的凸柱，接线件固定在所述凸柱上。

9.定子的制造方法，包括

制造定子铁芯，所述定子铁芯具有齿部及与所述齿部可拆卸地连接的轭部；

其特征在于：

在所述齿部上注塑形成绝缘骨架，在所述绝缘骨架上绕制线圈绕组，所述线圈绕组包括靠近所述定子铁芯轴线的内线圈与远离所述转子铁芯轴线的外线圈，将所述轭部套装在所述绝缘骨架外。

10.电机，包括

定子及装在所述定子内的转子，所述定子具有定子铁芯，所述定子铁芯具有齿部及与所述齿部可拆卸地连接的轭部；

其特征在于：

所述齿部上注塑有绝缘骨架，所述绝缘骨架上绕制有线圈绕组，所述线圈绕组包括靠近所述定子铁芯轴线的内线圈与远离所述转子铁芯轴线的外线圈，所述轭部套装在所述绝缘骨架外。

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