CN109038875A - 一种电机及其定子铁芯 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电机的定子铁芯，包括定子铁芯轭部外圈环叠厚(1)和太阳齿型式铁芯叠厚(2)，所述太阳齿型式铁芯叠厚(2)上设有多个定子齿，所述定子齿的齿部压装有单体绕线圈(5)，所述太阳齿型式铁芯叠厚(2)的定子齿上安装有用于固定所述单体绕线圈(5)的绝缘骨架(3)，所述定子齿的外壁与所述绝缘骨架(3)的外壁平齐，所述单体绕线圈(5)和绝缘骨架(3)随所述太阳齿型式铁芯叠厚(2)套装于所述定子铁芯轭部外圈环叠厚(1)内。该定子铁芯有效地既提高了定子槽的利用率，又减小了齿槽转矩，减小了转矩波动，提升了功率转矩密度。本发明还公开了一种包括上述定子铁芯的电机，其有益效果与定子铁芯的有益效果相同。
Description
技术领域
本发明涉及电机结构技术领域，特别是涉及一种定子铁芯。此外，本发明还涉及一种包括上述定子铁芯的电机。
背景技术
随着科技的发展，对电机高功率密度、小体积、低成本、高效的需求日渐突显，在这样条件下，就要求电机设计人员，通过不断的创新和优化方案来改善现有电机的结构。
目前，在各类电机需要大力矩且高功率密度的运用中，要求高功率密度输出，就得提高电磁体的性能，也就是改进定子侧的设计。转子侧可以用高性能的磁体，但是定子侧就需求在一定的规格尺寸下，达到高的槽满率。受到各种生产工艺技术的限制，这样完全就得从设计的源头出发，采用先设计体积，确定定子内、外直径的算法，计算出定子内径和外径裂比，转矩体积就是线负荷和气隙磁密的乘积，需要提高线负荷和气隙磁密的数值，充分发挥定子结构，提高材料的利用率。通常的定子设计，槽满率达不到75％以上，寻找一种新的结构，既能有效地提高定子槽的利用率，又能有效的减小齿槽转矩，能有效的减小转矩波动，就非常重要。
综上所述，如何有效地既提高定子槽的利用率，又减小齿槽转矩，减小转矩波动，提升功率转矩密度是目前本领域技术人员急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种定子铁芯，该定子铁芯有效地既提高了定子槽的利用率，又减小了齿槽转矩，减小了转矩波动，同时提升了功率转矩密度；本发明的另一目的是提供一种包括上述定子铁芯的电机。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种电机的定子铁芯，包括定子铁芯轭部外圈环叠厚和太阳齿型式铁芯叠厚，所述太阳齿型式铁芯叠厚上设有多个定子齿，所述定子齿的齿部压装有单体绕线圈，所述太阳齿型式铁芯叠厚的定子齿上安装有用于固定所述单体绕线圈的绝缘骨架，所述定子齿的外壁与所述绝缘骨架的外壁平齐，所述单体绕线圈和绝缘骨架随所述太阳齿型式铁芯叠厚套装于所述定子铁芯轭部外圈环叠厚内。
优选的，所述定子铁芯轭部外圈环叠厚通过叠压多个铁芯冲片的铆点扣铆连接；或者通过不带铆点的铁芯自粘硅钢冲片连接。
优选的，所述太阳齿型式铁芯叠厚通过叠压多个太阳齿冲片的铆点扣铆连接；或者通过不带铆点的太阳齿自粘硅钢冲片连接。
优选的，所述定子铁芯轭部外圈环叠厚和所述太阳齿型式铁芯叠厚通过直接压入或者热套工艺压入。
优选的，所述定子铁芯轭部外圈环叠厚和所述太阳齿型式铁芯叠厚采用不等同心弧来配合、凸点结构配合或者角型接合套合。
优选的，所述太阳齿型式铁芯叠厚的定子齿在圆周方向上均匀环形阵列分布。
优选的，所述单体绕线圈通过正方向缠绕漆包线和反方向缠绕漆包线，形成一相线圈成型。
优选的，所述单体绕线圈通过连续正方向绕第一个单线包，接着反方向绕第二个单线包，接着再正方向绕第三个单线包，形成一相串联线圈，再将若干个所述串联线圈并联连接成型。
一种电机，包括转子以及与所述转子相配合的定子铁芯，所述定子铁芯具体为上述任一项所述的定子铁芯。
本发明所提供的定子铁芯，适用于运动控制类的电机永磁直流无刷/永磁交流伺服电机/力矩电机。不同于传统的铁芯设计，定子铁芯由两部分组成，包括定子铁芯轭部外圈环叠厚和太阳齿型式铁芯叠厚，定子铁芯轭部外圈环叠厚和太阳齿型式铁芯叠厚通过冲片叠压而成，各扣铆为一体或自粘一体，定子铁芯轭部外圈环叠厚和太阳齿型式铁芯叠厚形成完整的定子侧。太阳齿型式铁芯叠厚上设有多个定子齿，每个定子齿的齿部均压装有一个单体绕线圈，太阳齿型式铁芯叠厚的定子齿上安装有绝缘骨架，绝缘骨架用于固定单体绕线圈。单体绕线由绝缘骨架和漆包线组合，漆包线可绕线有效面积最大化。定子齿的外壁与绝缘骨架的外壁平齐，单体绕线圈和绝缘骨架随太阳齿型式铁芯叠厚套装于定子铁芯轭部外圈环叠厚内，完成完整的电机定子。采用整体外圈和整体内圈闭口槽定子铁芯，套合式结构中，内外套定子为一体式，定子内外尺寸稳定，机械精度高。
本发明所提供的定子铁芯，既能有效的提高来定子槽的利用率，减小了齿槽转矩，减小了转矩波动，提高控制精度，又能满足的电机优良性能，减少生产工序，适合于工厂自动化生产，产品一致性更好，节约了人工，减少了设备的投入，降低生产成本，便于大批量机械化生产。
本发明还提供一种电机，包括转子以及与转子相配合的定子铁芯，该定子铁芯具体为上述任一种定子铁芯。由于上述的定子铁芯具有上述技术效果，具有该定子铁芯的电机也应具有相应的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的定子铁芯装配示意图；
图2为本发明的定子铁芯整体示意图；
图3为本发明的连接绕线示意图；
图4为本发明的太阳齿型式铁芯叠厚和定子铁芯轭部外圈环叠厚的套合示意图；
图5为本发明的单体绕线圈压入太阳齿型式铁芯叠厚示意图；
图6为本发明的太阳齿型式铁芯叠厚的示意图；
图7为本发明的太阳齿型式铁芯叠厚装入定子铁芯轭部外圈环叠厚示意图。
附图中标记如下：
1-定子铁芯轭部外圈环叠厚、2-太阳齿型式铁芯叠厚、3-绝缘骨架、4-漆包线、5-单体绕线圈。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种定子铁芯，该定子铁芯有效地既提高了定子槽的利用率，又减小了齿槽转矩，减小了转矩波动，同时提升了功率转矩密度；本发明的另一核心是提供一种包括上述定子铁芯的电机。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1至图7，图1为本发明的定子铁芯装配示意图；图2为本发明的定子铁芯整体示意图；图3为本发明的连接绕线示意图；图4为本发明的太阳齿型式铁芯叠厚和定子铁芯轭部外圈环叠厚的套合示意图；图5为本发明的单体绕线圈压入太阳齿型式铁芯叠厚示意图；
图6为本发明的太阳齿型式铁芯叠厚的示意图；图7为本发明的太阳齿型式铁芯叠厚装入定子铁芯轭部外圈环叠厚示意图。
在一种具体实施方式中，本发明所提供的定子铁芯，适用于运动控制类的电机永磁直流无刷/永磁交流伺服电机/力矩电机。不同于传统的铁芯设计，定子铁芯由两部分组成，包括定子铁芯轭部外圈环叠厚1和太阳齿型式铁芯叠厚2，定子铁芯轭部外圈环叠厚1和太阳齿型式铁芯叠厚2通过冲片叠压而成，各扣铆为一体或自粘一体，定子铁芯轭部外圈环叠厚1和太阳齿型式铁芯叠厚2形成完整的定子侧。通过模具冲压后组装，规格尺寸精度容易保证，对电机性能也是明显提升，特别是提高电机的控制运行性能、减小转矩波动、电机运行将更平稳。
太阳齿型式铁芯叠厚2上设有多个定子齿，每个定子齿的齿部均压装有一个单体绕线圈5，太阳齿型式铁芯叠厚2的定子齿上安装有绝缘骨架3，绝缘骨架3用于固定单体绕线圈5。单体绕线由绝缘骨架3和漆包线4组合，漆包线4可绕线有效面积最大化。通过绝缘体直接绕线后并可以通过直接连续一根线从头到尾完成电路连接，组成均布线圈，线圈连续缠绕后直接压入齿部，省去了传统的使用电路板再通过针缠绕再焊接再组装到太阳齿型式铁芯叠厚2上，不但保证定子尺寸精度，可靠性好，增强铁芯的强度，减小齿槽转矩，转矩脉动小，运行更平滑，提高电机的功率密度，同时也不同整数槽铁芯绕线的方式，提高齿槽的最大利用率，大大减少材料、工序、生产人力成本，同时也提供了产品的可靠性能，效率，定子绕组电路连接更便利性。整个线包直接的推入固定在一体式的齿部，操作简单方便可靠，提高了生产效率，降低了生产成本。
定子齿的外壁与绝缘骨架3的外壁平齐，单体绕线圈5和绝缘骨架3随太阳齿型式铁芯叠厚2套装于定子铁芯轭部外圈环叠厚1内，完成完整的电机定子。采用整体外圈和整体内圈闭口槽定子铁芯，套合式结构中，内外套定子为一体式，定子内外尺寸稳定，机械精度高，强度好，绕线后直接套入定子齿的齿部后与定子铁芯轭部外圈环叠厚1套合固定，省时省力，节约成本、提高性能，提高工作的效率，适合批量生产，有效的解决了槽满率不高，机械精度不好的问题。
本发明所提供的定子铁芯，既能有效的提高来定子槽的利用率，减小了齿槽转矩，减小了转矩波动，提高控制精度，又能满足的电机优良性能，减少生产工序，适合于工厂自动化生产，产品一致性更好，节约了人工，减少了设备的投入，降低生产成本，便于大批量机械化生产。
上述定子铁芯仅是一种优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要做出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式，定子铁芯轭部外圈环叠厚1可以通过叠压多个铁芯冲片的铆点扣铆连接在一起，比如2片连接间隔1片断再重复叠压一起，连接牢固。当然定子铁芯轭部外圈环叠厚1通过叠压多个铁芯冲片的铆点扣铆连接只是一种优选的实施方式，并不是唯一的，还可以通过不带铆点的铁芯自粘硅钢冲片连接，连接方便，易于操作。
在上述具体实施方式的基础上，本领域技术人员可以根据具体场合的不同，对定子铁芯进行若干改变，太阳齿型式铁芯叠厚2可以通过叠压多个太阳齿冲片的铆点扣铆连接，连接牢固；也可以通过不带铆点的太阳齿自粘硅钢冲片连接，连接方便，都在本发明的保护范围内。
显然，在这种思想的指导下，本领域的技术人员可以根据具体场合的不同对上述具体实施方式进行若干改变，定子铁芯轭部外圈环叠厚1和太阳齿型式铁芯叠厚2可以通过直接压入，定子铁芯轭部外圈环叠厚1和太阳齿型式铁芯叠厚2也可以通过热套工艺压入，定子铁芯轭部外圈环叠厚1经过加热，采用通过外部设备、治具将套合有单体绕线圈5的太阳齿型式铁芯叠厚2冷压入定子铁芯轭部外圈环叠厚1，形成完整的定子铁芯。定子铁芯轭部外圈环叠厚1和太阳齿型式铁芯叠厚2的配合公差在0.015左右，套合接触面达到95％以上，且光洁度要求达到1.6以上，消除接触不良引起的附加气隙，确保定子电机性能。
需要特别指出的是，本发明所提供的定子铁芯不应被限制于此种情形，为防止旋转，定子铁芯轭部外圈环叠厚1和太阳齿型式铁芯叠厚2套合处，可以采用不等同心弧来配合，也可以采用凸点结构、或者凹点结构或者角型接合，套合后，太阳齿型式铁芯叠厚2每个定子齿和定子铁芯轭部外圈环叠厚1紧密接触，可以顺利确保旋转方向松动或者旋转可能，保证定子可靠。
本发明所提供的定子铁芯，在其它部件不改变的情况下，太阳齿型式铁芯叠厚2的定子齿在圆周方向上均匀环形阵列分布，排列整齐有序，运行更平滑，提高电机的功率密度。
对于上述各个实施例中的定子铁芯，单体绕线由绝缘骨架3和漆包线4组合，漆包线4可绕线有效面积最大化。单体绕线圈5通过正方向缠绕漆包线4和反方向缠绕漆包线4，形成一相线圈成型，比如单体绕线圈5为一个正方向缠绕漆包线4，完成后接着反缠绕漆包线4，将通过正反绕线的线圈组合，从外侧套入内太阳齿型式铁芯叠厚2齿部。单体绕线圈5也可以通过连续正方向绕第一个单线包，接着反方向绕第二个单线包，接着再正方向绕第三个单线包，形成一相串联线圈，再将若干个串联线圈并联连接成型，省掉了两次接线，并且绝缘可靠性大大增加，同时成本降低，生产效率也会提升。
基于上述实施例中提供的定子铁芯，本发明还提供了一种电机，该电机包括转子以及与转子相配合的定子铁芯，其中定子铁芯为上述实施例中任意一种定子铁芯。由于该电机采用了上述实施例中的定子铁芯，所以该电机的有益效果请参考上述实施例。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种电机的定子铁芯，其特征在于，包括定子铁芯轭部外圈环叠厚(1)和太阳齿型式铁芯叠厚(2)，所述太阳齿型式铁芯叠厚(2)上设有多个定子齿，所述定子齿的齿部压装有单体绕线圈(5)，所述太阳齿型式铁芯叠厚(2)的定子齿上安装有用于固定所述单体绕线圈(5)的绝缘骨架(3)，所述定子齿的外壁与所述绝缘骨架(3)的外壁平齐，所述单体绕线圈(5)和绝缘骨架(3)随所述太阳齿型式铁芯叠厚(2)套装于所述定子铁芯轭部外圈环叠厚(1)内。
2.根据权利要求1所述的定子铁芯，其特征在于，所述定子铁芯轭部外圈环叠厚(1)通过叠压多个铁芯冲片的铆点扣铆连接；或者通过不带铆点的铁芯自粘硅钢冲片连接。
3.根据权利要求1所述的定子铁芯，其特征在于，所述太阳齿型式铁芯叠厚(2)通过叠压多个太阳齿冲片的铆点扣铆连接；或者通过不带铆点的太阳齿自粘硅钢冲片连接。
4.根据权利要求1所述的定子铁芯，其特征在于，所述定子铁芯轭部外圈环叠厚(1)和所述太阳齿型式铁芯叠厚(2)通过直接压入或者热套工艺压入。
5.根据权利要求1所述的定子铁芯，其特征在于，所述定子铁芯轭部外圈环叠厚(1)和所述太阳齿型式铁芯叠厚(2)采用不等同心弧来配合、凸点结构配合或者角型接合配合。
6.根据权利要求1所述的定子铁芯，其特征在于，所述太阳齿型式铁芯叠厚(2)的定子齿在圆周方向上均匀环形阵列分布。
7.根据权利要求1所述的定子铁芯，其特征在于，所述单体绕线圈(5)通过正方向缠绕漆包线(4)和反方向缠绕漆包线(4)，形成一相线圈成型。
8.根据权利要求1所述的定子铁芯，其特征在于，所述单体绕线圈(5)通过连续正方向绕第一个单线包，接着反方向绕第二个单线包，接着再正方向绕第三个单线包，形成一相串联线圈，再将若干个所述串联线圈并联连接成型。
9.一种电机，包括转子以及与所述转子相配合的定子铁芯，其特征在于，所述定子铁芯具体为权利要求1至9任一项所述的定子铁芯。
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| 范廷瓒: "《煤矿电工手册 第1分册 电机与电器》", 28 February 1999, 煤炭工业出版社, pages: 972 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110034617A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-07-19 | 博格华纳汽车零部件（武汉）有限公司 | 组合式定子铁芯 |
| CN110474448A (zh) * | 2019-08-29 | 2019-11-19 | 上海市雷智电机有限公司 | 一种电机定子铁芯及生产方法 |
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