CN104377845A - 定子铁芯及定子、电机 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电机领域，公开了定子铁芯及定子、电机，定子铁芯包括至少三个分体，各分体都包括一个周向封闭且厚度小于定子铁芯的厚度的子轭和至少一个设于子轭上且厚度与定子铁芯的厚度相等的定子齿，各子轭的厚度之和等于定子铁芯的厚度，各分体以各定子齿分别相互错开的形式沿轴向叠压形成定子铁芯，且任意一分体的一个定子齿的相邻两侧都分别为另外两分体上的两定子齿。本发明，通过先分别在各分体上单独绕线后，再将绕线完毕的各分体沿轴向叠压形成整体定子，从而提高了定子的绕线效率和槽满率，并改善了电机的性能，保证了定子的圆度精度，简化了组装工序。

Description

定子铁芯及定子、电机

技术领域

本发明属于电机领域，尤其涉及定子铁芯及具有该定子铁芯的定子、具有该定子的电机。

背景技术

电机定子的一种传统制造方法是这样的：先整体冲裁出定子冲片，再将定子冲片叠压形成整体定子铁芯，然后利用绕线机在该整体定子铁芯上绕制定子绕组。该定子的传统制造方法在具体应用中存在以下缺陷：由于受绕线空间要求的限制，故，其槽满率不高，且定子铁芯上的线槽开口需设计得较大，从而影响了电机性能的提升。

为了解决上述传统定子制造方法中的技术问题，现有技术提出了两种定子铁芯分体进行绕线的方案：

1)一种方案是将定子铁芯的定子轭和定子齿进行完全分离设置，并单独在定子齿上绕线完毕后再将定子轭和绕设有定子绕组线圈的定子齿组装为整体定子。该方案虽然解决了传统定子制造方法中绕线受空间限制、槽满率低的技术问题，但是，其在具体应用中仍存在不足之处，具体体现在：一方面定子齿和定子轭的组装工序时间长、组装难度大；另一方面降低了定子的内圆圆度精度。

2)另一种方案是将定子铁芯沿圆周方向分割成若干块分割体设置，并单独在每块分割体上单独绕线后，再将绕设有定子绕组线圈的各分割体沿圆周方向拼接组装成整体定子。该方案虽然同样解决了传统定子制造方法中绕线受空间限制、槽满率低的技术问题，但是，其在具体应用中仍存在不足之处，具体体现在：一方面降低了定子的内圆圆度精度；另一方面需要在各分割体的接合处进行焊接操作，操作过程复杂，且整个定子需要进行塑封操作，工序复杂，且不利于整个定子的散热和整机重量的减轻。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了定子铁芯及具有该定子铁芯的定子、具有该定子的电机，其解决了现有技术定子铁芯分体设计造成定子圆度精度降低、绕线完毕后组装工序复杂的技术问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：定子铁芯，包括至少三个分体，各所述分体都包括一个周向封闭且厚度小于所述定子铁芯的厚度的子轭和至少一个设于所述子轭上且厚度与所述定子铁芯的厚度相等的定子齿，各所述子轭的厚度之和等于所述定子铁芯的厚度，各所述分体以各所述定子齿分别相互错开的形式沿轴向叠压形成所述定子铁芯，且任意一所述分体的一个所述定子齿的相邻两侧都分别为另外两所述分体上的两所述定子齿。

具体地，所述定子铁芯上的所述定子齿的数量之和为三的整数倍，且该整数倍大于或等于一倍，所述分体的数量为三。

或者，所述定子铁芯上的所述定子齿的数量之和为大于二的偶数，所述分体的数量为二的整数倍，且该整数倍大于一倍。

优选地，各所述分体的所述子轭的厚度都相等，各所述分体上的所述定子齿的数量都相等。

具体地，所述定子齿包括与所述子轭一体设置且厚度与所述子轭厚度相等的第一分齿和与所述子轭分体设置且厚度与所述第一分齿厚度之和等于所述定子铁芯厚度的第二分齿，所述第二分齿叠压并紧固连接于所述第一分齿上并形成所述定子齿。

具体地，任一所述分体上的所述子轭与其余所述分体上的所述第二分齿之间通过焊接或塑封固定或绝缘框架固定或卡扣连接方式相互连接。

优选地，所述子轭上设有第一卡槽，所述第二分齿上设有第一凸台，各所述分体之间分别通过所述第一卡槽与所述第一凸台的卡插配合紧固连接；或者，所述子轭上设有第二凸台，所述第二分齿上设有第二卡槽，各所述分体之间分别通过所述第二卡槽与所述第二凸台的卡插配合紧固连接。

具体地，所述子轭具有内侧壁和外侧壁，各所述定子齿都分别设于各所述子轭的所述内侧壁上；或者，各所述定子齿都分别设于各所述子轭的所述外侧壁上。

进一步地，本发明实施例还提供了定子，其包括上述的定子铁芯和绕设于所述定子铁芯上的定子绕组，所述定子绕组包括数量与所述分体数量相同的分绕组线圈，各所述分绕组线圈分别绕设于各所述分体的所述定子齿上。

进一步地，本发明实施例还提供了电机，其包括上述的定子和与所述定子配合的转子。

本发明提供的定子铁芯及具有该定子铁芯的定子、具有该定子的电机，通过将定子铁芯沿轴向分成至少三个分体，并使各分体都具有一个厚度小于定子铁芯厚度的子轭和至少一个厚度与定子铁芯厚度相等的定子齿，这样，在具体生产中，可先分别在各分体的定子齿上分别单独绕线(绕制定子绕组)后，再将绕线完毕的各分体沿轴向以各定子齿分别相互错开的形式叠压形成整体定子。由于在组装完成后的定子上任意一分体的一个定子齿的相邻两侧都为其他分体上的两定子齿，即组装完成的定子上同一分体的定子齿是不相邻设置，故，在组装前的各分体上的任意一个定子齿两侧都具有较大的活动空间，从而使得单独在各分体的定子齿上绕线都可具有较大的绕线空间，这样，一方面利于提高定子铁芯的绕线效率，另一方面利于提高定子的槽满率，且在槽满率提高的前提下，可将构成定子绕组的铜线改为铝线，利于节省定子的材料成本；再一方面使得定子铁芯上的线槽开口可设计得较小，改善了电机的性能。同时，由于各子轭都是圆周封闭的，故其保证了定子的圆度精度，且各分体之间不需进行焊接，简化了组装工序，进而利于提高定子的生产效率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的三槽电机的定子铁芯的分解示意图；

图2是本发明实施例提供的三槽电机的定子铁芯的装配示意图；

图3是本发明实施例提供的三槽电机的各分绕组线圈分别在各定子齿上绕制的示意图；

图4是本发明实施例提供的三槽电机的分体的分解示意图；

图5是本发明实施例提供的四槽电机的定子铁芯的分解示意图；

图6是本发明实施例提供的四槽电机的定子铁芯的装配示意图；

图7是本发明实施例提供的九槽电机的定子铁芯的分解示意图；

图8是本发明实施例提供的九槽电机的定子铁芯的装配示意图。

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1～3和图5～8所示，本发明实施例提供的定子铁芯1，包括至少三个分体11，各分体11都包括一个周向封闭且厚度(轴向厚度)小于定子铁芯1的厚度的子轭111和至少一个设于子轭111上且厚度与定子铁芯1的厚度相等的定子齿112，各子轭111的厚度之和等于定子铁芯1的厚度，各分体11以各定子齿112分别相互错开的形式沿轴向叠压形成定子铁芯1，且任意一分体11的一个定子齿112的相邻两侧都分别为另外两分体11上的两定子齿112。组装完成后的定子铁芯1上，任意两相邻的定子齿112之间围合形成一个线槽100。在具体生产中，可先分别在各分体11的定子齿112上分别单独绕线(绕制定子绕组)后，再将绕线完毕的各分体11沿轴向以各定子齿112分别相互错开的形式叠压形成整体定子。由于在组装完成后的定子上任意一分体11的一个定子齿112的相邻两侧都为其他分体11上的两定子齿112，即组装完成的定子上同一分体11的定子齿112是不相邻设置，故，在组装前的各分体11上的任意一个定子齿112两侧都具有较大的活动空间，从而使得单独在各分体11的定子齿112上绕线都可具有较大的绕线空间，这样，一方面利于提高定子铁芯1的绕线效率，另一方面利于提高定子的槽满率，且在槽满率提高的前提下，可将构成定子绕组的铜线改为铝线，利于节省定子的材料成本；再一方面使得定子铁芯1上的线槽100开口可设计得较小，改善了电机的性能。同时，由于各子轭111都是圆周封闭的，故其保证了定子的圆度精度，且各分体11之间不需进行焊接，简化了组装工序，进而利于提高定子的生产效率。

优选地，各分体11的子轭111的厚度都相等，各分体11上的定子齿112的数量都相等。这样，利于使各分体11的子轭111的结构形状都相同，从而利于简化各分体11的设计加工过程，进而利于提高定子的生产效率。

具体地，如图1～3和图7～8所示，当定子铁芯1上的定子齿112的数量之和为三的整数倍、且该整数倍大于或等于一倍时，分体11的数量设为三个。优选地，三个分体11的子轭111的厚度都相等，三个分体11上的定子齿112的数量都相等，即三个分体11的子轭111厚度都为定子铁芯1的的厚度的三分之一，三个分体11的定子齿112的数量都为定子铁芯1定子齿112总数量的三分之一，例如当电机为三槽电机(线槽100数量为三个的电机)时，分体11的数量设为三个，每个分体11包括一个子轭111和一个定子齿112；当电机为六槽电机时，分体11的数量设为三个，每个分体11包括一个子轭111和两个定子齿112；当电机为九槽电机时，分体11的数量设为三个，每个分体11包括一个子轭111和三个定子齿112。本实施方案中，在整体定子铁芯1(由各分体11组装形成的定子铁芯1)上，任意一分体11的一个定子齿112的相邻两侧分别为另外两个分体11上的定子齿112，从而使得任意一分体11的一个定子齿112两侧都具有较大的空间(都具有至少两个线槽100的空间)，保证了在各分体11上单独绕线的方便性，利于保证定子的绕线效率和槽满率。同时，本实施方案在保证各分体11单独绕线都方便(绕线空间足够大)的前提下，可最少化形成定子铁芯1的分体11的数量，从而利于减少各分体11的组装时间，进而利于提高定子的生产效率。

或者，如图5和图6所示，当定子铁芯1上的定子齿112的数量之和为大于二的偶数时，分体11的数量为二的整数倍，且该整数倍大于一倍。当定子铁芯1上的定子齿112的数量之和既是大于二的偶数又是三的整数倍时，分体11的数量可设为二的整数倍也可设为三。优选地，各分体11的子轭111的厚度都相等，各分体11上的定子齿112的数量都相等，例如当电机为四槽电机(线槽100数量为四个的电机)时，分体11的数量可设为四个；当电机为十二槽电机时，分体11的数量可设为四个或者三个或者六个；当电机为八槽电机时，分体11的数量可设为八个或四个。本实施方案中，在整体定子铁芯1(由各分体11组装形成的定子铁芯1)上，任意一分体11的一个定子齿112的相邻两侧可分别为另外两个分体11的两个定子齿112，从而使得任意一分体11的一个定子齿112两侧都具有较大的空间，保证了在各分体11上单独绕线的方便性，利于保证定子的绕线效率和槽满率。

具体地，如图1、图2和图4所示，定子齿112包括与子轭111一体设置且厚度与子轭111厚度相等的第一分齿1121和与子轭111分体11设置且厚度与第一分齿1121厚度之和等于定子铁芯1厚度的第二分齿1122，第二分齿1122叠压并紧固连接于第一分齿1121上并形成定子齿112。本实施例，将定子齿112分成第一分齿1121和第二分齿1122两部分设计加工，并使第一分齿1121和子轭111的厚度一致，这样，利于使子轭111和第一分齿1121可由若干个一体冲裁形成的第一冲片(图未示)叠压而成，使第二分齿1122可由若干个一体冲裁形成的第二冲片(图未示)叠压而成，且各第二分齿1122可通过铆扣或激光焊接或胶水粘接等方式分别叠压固定于各第一分齿1121上。由于第一冲片和第二冲片都可由冲压机一体冲压成型，故，第一冲片和第二冲片的制造过程非常简单、制造效率高、且适于大批量生产制造，从而简化了各分体11的制造过程，提高了各分体11的生产制造效率。

具体地，当形成定子铁芯1的分体11的数量大于或等于三个时，形成定子铁芯1的各分体11包括两个沿轴向分别位于定子铁芯1两端的端侧分体11和至少一个位于两端侧分体11之间的中间分体11，端侧分体11的第二分齿1122都位于其第一分齿1121的单侧，中间分体11的第二分齿1122则包括分别位于其第一分齿1121两侧的两个部分，在制造中间分体11时，中间分体11的第二分齿1122的两个部分分别从其第一分齿1121的两侧叠压固定于其第一分齿1121上。

具体地，任一分体11上的子轭111与其余分体11上的第二分齿1122之间通过焊接或塑封固定或绝缘框架固定或卡扣连接方式相互连接，这样，可有效实现任一分体11上第二分齿1122与其余分体11上各子轭111的紧固连接。

具体地，如图1、图2和图4所示，子轭111上设有第一卡槽101，第二分齿1122上设有第一凸台102，各分体11之间分别通过第一卡槽101与第一凸台102的卡插配合紧固连接，这样，通过第一凸台102与第一卡槽101的卡插配合，可有效实现任一分体11上第二分齿1122与其余分体11上各子轭111的紧固连接；或者，子轭111上设有第二凸台，第二分齿1122上设有第二卡槽，各分体11之间分别通过第二卡槽与第二凸台的卡插配合紧固连接，这样，通过第二凸台与第二卡槽的卡插配合，可有效实现任一分体11上第二分齿1122与其余分体11上各子轭111的紧固连接。

具体地，如图4所示，作为上述第一卡槽101和第一凸台102的结构设置的一具体方案，第一卡槽101包括等宽度凹设于子轭111上的槽口1011、沿槽口1011以宽度逐渐增大的形式朝向子轭111实体倾斜凹设的槽肩1012、沿槽肩1012以等宽度朝向子轭111实体凹设的槽底1013，第一凸台102包括等宽度凸设于第二分齿1122上且与槽口1011配合的台底1021、沿台底1021以宽度逐渐增大的形式朝远离第二分齿1122的方向倾斜凸设且与槽肩1012配合的台肩1022、沿台肩1022以等宽度朝远离第二分齿1122的方向凸设且与槽底1013配合的台身1023，这样，可实现第一卡槽101与第一凸台102的卡插配合连接。

或者，作为上述第一卡槽101和第一凸台102的进一步改进方案，第一卡槽101除了包括上述槽口1011、槽肩1012和槽底1013外，还可包括沿槽底1013的中间位置以等宽度朝向子轭111实体凹设的槽尾(图未示)；第一凸台102除了包括上述台底1021、台肩1022和台身1023外，还可包括沿台身1023的中间位置等宽度凸设于台身1023上且与槽尾配合的台顶(图未示)。该实施方案，利于进一步提高第一凸台102与第一卡槽101卡插配合连接的紧固可靠性。

又或者，作为上述第一卡槽101和第一凸台102的另一改进方案，第一卡槽101除了包括上述槽口1011、槽肩1012和槽底1013外，还可包括凸设于槽底1013内的定位凸起(图未示)；第一凸台102除了包括上述台底1021、台肩1022和台身1023外，还可包括凹设于台身1023上且与定位凸起配合的定位槽(图未示)。该实施方案，也利于进一步提高第一凸台102与第一卡槽101卡插配合连接的紧固可靠性。当然了，具体应用中，第一卡槽101和第一凸台102也还可设为其他相互卡插配合的结构。

具体地，本实施例提供的定子铁芯1可适用于内转子电机(转子设于定子的外侧)也可为适用于外转子电机(转子设于定子的外侧)。具体地，子轭111具有内侧壁1111和外侧壁1112，当定子铁芯1应用于内转子电机上时，各定子齿112都分别设于各子轭111的内侧壁1111上；当定子铁芯1应用于外转子电机上时，各定子齿112都分别设于各子轭111的外侧壁1112上。

进一步地，如图3所示，本发明实施例还提供了定子，其包括上述的定子铁芯1和绕设于定子铁芯1上的定子绕组，定子绕组包括数量与分体11数量相同的分绕组线圈2，各分绕组线圈2分别绕设于各分体11的定子齿112上。本实施例提供的定子，由于采用了上述的定子铁芯1，故，可使得各分绕组线圈2分别在各分体11上单独绕制成型，这样，一方面使得绕线头(图未示)的活动空间较大，绕线比较方便，极大程度地提高了槽满率和绕线效率；另一方面使得定子铁芯1的线槽100的开口大小可根据设计要求进行灵活设计，甚至可使线槽100设计成近似闭口槽的形式，进而利于改善电机的性能；再一方面保证了定子的圆度精度，并简化了绕线完毕后的后续组装工序。

进一步地，本发明实施例还提供了上述定子的制造方法，其包括如下步骤：

分体11制造步骤，分别单独制造各分体11，各分体11的具体制造过程为：先分别冲裁形成第一冲片和第二冲片，然后将若干个第一冲片沿轴向叠压形成一体的子轭111与第一分齿1121，将若干个第二冲片沿轴向叠压形成一体的第二分齿1122，然后再将各第二分齿1122通过铆扣或激光焊接或胶水粘接等方式沿轴向分别叠压固定于各第一分齿1121上从而形成分体11，其制造过程简单、效率高；

绕线步骤，分别单独在各分体11上绕设各分绕组线圈2，由于各分绕组线圈2是单独在各分体11的定子齿112上绕制形成的，故，在绕制各分绕组线圈2时，绕线头的活动空间比较大，绕线操作非常方便，极大程度地提高了绕线效率和槽满率；

组装步骤，将绕设有分绕组线圈2的各分体11以各定子齿112分别相互错开的形式沿轴向叠压形成定子。由于绕有分绕组线圈2的各分体11是沿轴向叠压组装形成定子的，故，其保证了定子的圆度精度，且各分体11组装时不需进行焊接操作，故，简化了定子的组装过程，提高了定子的生产效率。本发明实施例提供的定子制造方法，制造过程简单、生产效率高，且定子的圆度精度高。

进一步地，本发明实施例还提供了电机，其包括上述的定子和与定子配合的转子(图未示)。其由于采用了上述的定子，故一方面提高了电机的生产效率，另一方面改善了电机的性能，再一方面利于降低电机的材料成本。

以上所述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.定子铁芯，其特征在于：包括至少三个分体，各所述分体都包括一个周向封闭且厚度小于所述定子铁芯的厚度的子轭和至少一个设于所述子轭上且厚度与所述定子铁芯的厚度相等的定子齿，各所述子轭的厚度之和等于所述定子铁芯的厚度，各所述分体以各所述定子齿分别相互错开的形式沿轴向叠压形成所述定子铁芯，且任意一所述分体的一个所述定子齿的相邻两侧都分别为另外两所述分体上的两所述定子齿。

2.如权利要求1所述的定子铁芯，其特征在于：所述定子铁芯上的所述定子齿的数量之和为三的整数倍，且该整数倍大于或等于一倍，所述分体的数量为三。

3.如权利要求1所述的定子铁芯，其特征在于：所述定子铁芯上的所述定子齿的数量之和为大于二的偶数，所述分体的数量为二的整数倍，且该整数倍大于一倍。

4.如权利要求1至3任一项所述的定子铁芯，其特征在于：各所述分体的所述子轭的厚度都相等，各所述分体上的所述定子齿的数量都相等。

5.如权利要求1至3任一项所述的定子铁芯，其特征在于：所述定子齿包括与所述子轭一体设置且厚度与所述子轭厚度相等的第一分齿和与所述子轭分体设置且厚度与所述第一分齿厚度之和等于所述定子铁芯厚度的第二分齿，所述第二分齿叠压并紧固连接于所述第一分齿上并形成所述定子齿。

6.如权利要求5所述的定子铁芯，其特征在于：任一所述分体上的所述子轭与其余所述分体上的所述第二分齿之间通过焊接或塑封固定或绝缘框架固定或卡扣连接方式相互连接。

7.如权利要求6所述的定子铁芯，其特征在于：所述子轭上设有第一卡槽，所述第二分齿上设有第一凸台，各所述分体之间分别通过所述第一卡槽与所述第一凸台的卡插配合紧固连接；或者，所述子轭上设有第二凸台，所述第二分齿上设有第二卡槽，各所述分体之间分别通过所述第二卡槽与所述第二凸台的卡插配合紧固连接。

8.如权利要求1至3任一项所述的定子铁芯，其特征在于：所述子轭具有内侧壁和外侧壁，各所述定子齿都分别设于各所述子轭的所述内侧壁上；或者，各所述定子齿都分别设于各所述子轭的所述外侧壁上。

9.定子，其特征在于：包括如权利要求1至8任一项所述的定子铁芯和绕设于所述定子铁芯上的定子绕组，所述定子绕组包括数量与所述分体数量相同的分绕组线圈，各所述分绕组线圈分别绕设于各所述分体的所述定子齿上。

10.电机，其特征在于：包括如权利要求9所述的定子和与所述定子配合的转子。