CN111130235A - 用于拼装式定子的定子模块、拼装式定子以及电机 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例提供了一种用于拼装式定子的定子模块、一种拼装式定子和一种电机。在此描述的定子模块(100)包括：定子铁芯(130)；以及绝缘骨架(110)，至少部分地成型在定子铁芯(130)周围，并且包括：内壁(112)和外壁(114)；绕线部(116)，被布置在内壁(112)与外壁(114)之间并且至少部分地围绕铁芯(130)，以用于绕制绕组线(120)；以及连接部(118)，从外壁(114)的轴向(140)上的第一端(117)沿轴向(140)延伸以用于相邻的定子模块(100)的连接。根据本公开的实施例，提供了一种便于简单安装、机械可靠性高并且便于绕线的定子模块。

Description

用于拼装式定子的定子模块、拼装式定子以及电机

技术领域

本公开的实施例涉及电机领域，并且更具体地，涉及一种用于拼装式定子的定子模块、一种采用该定子模块的拼装式定子以及一种包括该拼装式定子的电机。

背景技术

在电机的制造过程中，为了实现定子铁芯绕线的自动化以提高电机的生产效率，定子铁芯通常采用分块拼装式结构。在这种结构中，多个定子铁芯部分被拼装在一起以形成完整的定子铁芯，由此形成的定子也被称为拼装式定子。通常会为每个定子铁芯部分设置绝缘骨架，以用于为定子铁芯提供绝缘并且为定子绕组提供必要的机械强度。

目前，用于拼装式定子的绝缘骨架往往由两个骨架部分组成。操作者需要手动在两个骨架部分之间夹入绝缘纸，随后对接两个骨架部分以完成绝缘骨架的组装，并且接下来将定子铁芯插入绝缘骨架内。这种操作比较繁杂，造成生产效率的降低。此外，套在定子铁芯上的绝缘骨架在周转或绕线时也容易脱落。另外，为了避免安装时绝缘骨架的损坏，通常需要为绝缘骨架设计较厚的壁，这导致了定子槽空间的利用率较低。再者，现有的绝缘骨架结构也不利于定子绕组的布线。最后，当利用多个定子铁芯部分组装成完整的拼装式定子时，绕组线占据的额外空间往往不利于电机的进一步组装。

发明内容

有鉴于此，本公开的实施例提供一种用于拼装式定子的定子模块的改进方案，该改进方案能够提高拼装式定子的可靠性并且便于绕组绕线，由此提高电机的生产效率并且降低电机成本。

根据本公开的第一方面，提供了一种用于拼装式定子的定子模块。该定子模块包括：定子铁芯；以及绝缘骨架，至少部分地成型在定子铁芯周围，并且包括：内壁和外壁；绕线部，被布置在内壁与外壁之间并且至少部分地围绕定子铁芯，以用于绕制绕组线；以及连接部，从外壁的轴向上的第一端沿轴向延伸以用于相邻的定子模块的连接。

在根据本公开的实施例中，定子模块的定子铁芯与绝缘骨架一体成型，由此使得定子模块便于组装、机械可靠性增加、热传递改善并且有助于提高拼装式定子的定子槽空间利用率。

在一些实施例中，绝缘骨架还包括凹槽，凹槽被形成在连接部与外壁连接处，以利于绕组线在相邻的定子模块之间的连续绕制。由此，绕组线能够方便地借助于凹槽而连续地在相邻的定子模块之间进行绕制。

在一些实施例中，绝缘骨架还包括加固结构，加固结构被布置在外壁的与第一端相对的第二端。由此，可以进一步增加绝缘骨架的机械可靠性。

在一些实施例中，绝缘骨架一体形成。由此，可以进一步简化定子模块的安装并且增加绝缘骨架的机械可靠性。

在一些实施例中，绝缘骨架由塑料制成。由此，可以减少在绕组线绕制过程中绝缘骨架对绕组线的磨损。

在一些实施例中，连接部的数目为两个。由此，两个相邻的定子模块能够借助于一个附加的连接件进行连接。

在一些实施例中，定子铁芯包括：第一铁芯部分，与绕线部紧密地接触并且被绕线部围绕；以及第二铁芯部分，与外壁平行地延伸。由此，当多个定子模块被拼装成拼装式定子时，定子铁芯可以形成拼装式定子的磁通路径。

在一些实施例中，绕线部在轴向上的长度小于内壁和外壁在轴向上的长度。由此，可以便于绕组线的绕制。

根据本公开的第二方面，提供了一种拼装式定子。该拼装式定子包括：多个根据本公开的第一方面的定子模块，周向地排列成闭合环；多个连接件，每个连接件适于连接到相邻的定子模块的连接部；以及绕组线，连续地绕制在每个定子模块的绕线部周围。

在根据本公开的实施例中，拼装式定子借助于连接件而将各个定子模块稳固地连接在一起，由此使得拼装式定子易于装配并且具有紧凑的结构。

在一些实施例中，每个连接件具有适于连接部穿过的通孔。由此，拼装式定子的相邻的定子模块可以借助于连接件而方便地连接在一起。

在一些实施例中，每个连接件的通孔的数目为两个。由此，相邻的两个定子模块可以借助于一个连接件进行连接。

在一些实施例中，每个连接件具有适于限制绕组线在轴向上的位置的限位部。由此，可以缓解由于绕线部的不均匀绕制而导致的拼装式定子的轴向端部不对齐现象，从而有利于拼装式定子的紧凑设计和进一步安装。

根据本公开的第三方面，提供了一种电机。该电机包括根据本公开的第二方面的拼装式定子。

在根据本公开的实施例中，实现了电机的简易安装并且由此降低了生产成本。

提供发明内容部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。发明内容部分无意标识本公开的关键特征或必要特征，也无意限制本公开的范围。

附图说明

通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1图示了根据本公开的实施例的定子模块的横截面图；

图2图示了根据本公开的实施例的定子模块的绝缘骨架的示意图；

图3图示了根据本公开的实施例的定子模块的侧视图的一部分；

图4图示了在根据本公开的实施例的相邻的定子模块之间绕制绕组线的布置的示意图；以及

图5图示了根据本公开的实施例的拼装式定子的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施例。虽然附图中显示了本公开的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。

如以上讨论的，常规的用于拼装式定子的绝缘骨架存在可靠性较差、强度较低、安装不便、连续绕线困难等问题，由此使得由绝缘骨架组装而成的拼装式定子也存在绕线繁杂的问题。对此，本公开的实施例首先提出了一种绝缘骨架和定子铁芯一体成型的定子模块，该定子模块通过改进的结构设计而解决或至少部分缓解了上述问题。此外，由本公开的实施例的定子模块形成的拼装式定子也能实现更加紧凑的设计，并且便于操作员进行组装。

在下文中，将参考图1至图5结合示例性实施例来详细描述本公开的原理。

本公开的实施例首先提供了一种用于拼装式定子的定子模块。参照图1至图3，图1图示了根据本公开的实施例的定子模块100的横截面图，图2图示了根据本公开的实施例的定子模块100的绝缘骨架110的示意图，并且图3图示了根据本公开的实施例的定子模块100的侧视图的一部分。

如图1和图3所示，根据本公开的实施例的用于拼装式定子的定子模块100包括绝缘骨架110和定子铁芯130。绝缘骨架110至少部分地成型在定子铁芯130周围，由此使得在安装定子模块100时无需再进行附加的定子铁芯安装步骤，并且显著地提升了绝缘骨架110的机械可靠性。此外，绝缘骨架110至少部分地成型在定子铁芯130周围使得定子铁芯130和绝缘骨架110紧密接触，从而有利于热量的传递。再者，绝缘骨架110至少部分地成型在定子铁芯130周围可以放松对于绝缘骨架110的绕线部116的壁厚的设计要求，这有利于提高定子槽空间的利用率。

绝缘骨架110至少部分地成型在定子铁芯130周围可以通过本领域中任意适当的方式来实现。例如，在一些实施例中，定子铁芯130与绝缘骨架110预先被浇注在一起。在一些替代的实施例中，绝缘骨架110也可以通过诸如其他适当的模塑方式而成型在定子铁芯130周围。对于定子铁芯130的材料，在一些实施例中，定子铁芯可以采用常见的铁磁材料，诸如硅钢片、坡莫合金、铁粉芯、铁硅铝粉芯、高磁通粉芯、钼坡莫合金粉芯、铁氧体等。

绝缘骨架110用于提供定子铁芯130和绕组线120之间的绝缘，并且承载绕组线120在定子模块100上绕制所带来的机械应力。如图1至图3所示，绝缘骨架110包括内壁112、外壁114、绕线部116和连接部118。在一些实施例中，内壁112和外壁114沿轴向140延伸。本文中所提到的轴向140是对于由定子模块100组装而成的环状的定子而言。绕线部116被布置在内壁112与外壁114之间，以用于绕制绕组线120。在一些实施例中，绕线部116被配置为至少部分地围绕定子铁芯130。连接部118从外壁114的轴向140上的第一端117沿该轴向140延伸，以用于借助于另外的连接件而连接相邻的定子模块100。尽管在图1至图3中连接部118被示出为呈柱状，然而本领域技术人员应当理解的是，连接部118可以为适于相邻的定子模块100的连接的任何形状。

在一些实施例中，如图2和图3所示，绝缘骨架110还包括用于促进绕组线120在相邻的定子模块100之间连续绕制的凹槽122。凹槽122被形成在每个连接部118与外壁114的连接处，由此便于引出已经在绕线部116上绕制完成的绕组线120、或者引入要在下一个定子模块100的绕线部116上绕制的绕组线120。在一些实施例中，凹槽122邻近绕线部116设置，并且其尺寸与绕组线120的尺寸相对应，以进一步促进绕组线120在相邻的定子模块100之间的连续绕制。

在一些实施例中，如图1和图2所示，绝缘骨架110的外壁114的与第一端117相对的第二端119布置有加固结构124。在绕制绕组线120时，由于拼装式定子的尺寸限制，绕组线120在靠近外壁114一侧具有比靠近内壁112一侧更多的匝数，由此使得外壁114承受比内壁112更大的机械应力。设置加固结构124的目的在于加强绝缘骨架110的机械强度、特别是加强外壁114的机械强度。在一些实施例中，如图1和图2所示，加固结构124可以包括在外壁114表面形成的多个沿轴向140延伸的凸起或筋。在一些实施例中，加固结构124可以包括与外壁114相比更厚的加厚部分。在一些实施例中，加固结构124可以具有其他类型的截面加固形式。

在一些实施例中，如图1至图3所示，绝缘骨架110一体形成。这样可以节省操作者将不同的骨架部分进行安装的步骤，并且可以进一步提高绝缘骨架110的机械可靠性。在一些替代的实施例中，与定子铁芯130成型在一起的绝缘骨架110也可以由单独的骨架部分形成。

在一些实施例中，绝缘骨架110由塑料制成。当绕组线120跨不同的定子模块100进行绕制时，绝缘骨架110的这种非刚性性质能够减少绕组线120的绝缘层磨损。在一些替代的实施例中，绝缘骨架110还可以由塑料之外的其他塑性材料制成。

在一些实施例中，如图2所示，绝缘骨架110的连接部118的数目为两个。连接部118的这种布置使得两个相邻的定子模块100能够借助于一个附加的连接件进行连接。在一些实施例中，连接部118可以具有比图2所示的更多的数目，以使得可以在两个相邻的定子模块100之间使用不同规格的连接件。

在一些实施例中，如图1和图3所示，定子铁芯130包括彼此相连的第一铁芯部分132和第二铁芯部分134。第一铁芯部分132被嵌入绕线部116中，并且被绕线部116围绕。由于定子铁芯130与绝缘骨架110一体成型，因此第一铁芯部分132与绕线部116紧密地接触。第二铁芯部分134与外壁114平行地延伸，以使得当相邻的两个定子模块100被连接时，这两个定子模块100的第二铁芯部分134相邻地布置。由此，当多个定子模块形成周向排列的拼装式定子时，该多个定子模块的定子铁芯130共同形成拼装式定子的磁通路径。

如图1至图3所示，外壁114还可以包括从第一端117向外延伸的凸缘126，并且第二铁芯部分134的外表面可以与凸缘126的外端点对齐。此外，如图1和图2所示，加固结构124也可以相对于外壁114向外突出一距离，并且在这种情况下，第二铁芯部分134可以被布置在凸缘126与加固结构124之间(即，第一端117与第二端119之间)的空间中。在一些实施例中，第二铁芯部分134的在轴向140上的长度基本等于凸缘126与加固结构124之间的距离。

在一些实施例中，如图1至图3所示，绕线部116在轴向140上的长度小于内壁112和外壁114在轴向140上的长度。在这种情况下，内壁112、绕线部116和外壁114近似呈“H”字形，从而便于绕组线120在绕线部116上的绕制。

下面参照图4，图4图示了在根据本公开的实施例的相邻的定子模块100-1和100-2之间绕制绕组线120的布置400的示意图。尽管图4仅示出了两个相邻的定子模块100-1和100-2，但是本领域技术人员应当理解的是，布置400中绕组线120的连续绕制对于任意数目的定子模块都是适用的。

在布置400中，定子模块100-1，100-2各自与根据本公开的实施例的定子模块100相对应，并且假设绕组线120从定子模块100-1的绕线部(图4中未标记)开始绕制。当在定子模块100-1的绕线部上绕制完成时，绕组线120经由定子模块100-1的连接部118-1引出，并且进一步经由相邻的定子模块100-2的凹槽122-2而到达定子模块100-2的绕线部附近，随后继续绕制。在这种情况下，定子绕组的连接部和凹槽共同起到促进绕组线120在相邻的定子模块100-1和100-2之间进行连续绕制的作用。

本领域技术人员应当理解的是，绕组线120在相邻的定子模块之间的连续绕制方式不限于图4中示出的方式。例如，在一些实施例中，可以仅借助于连接部来实现绕组线在相邻的定子模块之间的连续绕制。在一些替代的实施例中，可以仅借助于凹槽来实现绕组线在相邻的定子模块之间的连续绕制。

从图1至图4中可以看出，根据本公开的实施例的定子模块通过将定子铁芯与绝缘骨架一体成型而实现了便于组装、提升可靠性、改善热传递以及提高定子槽空间利用率等优点。此外，连接部的设置有利于相邻的定子模块的连接，并且凹槽的设置有助于绕组线在相邻的定子模块之间的连续绕制。再者，加固结构的设置进一步起到提升可靠性的作用。

本公开的实施例还提供了一种拼装式定子。参照图5，图5图示了根据本公开的实施例的拼装式定子500的示意图。

拼装式定子500包括周向地排列成闭合环的多个定子模块100-1，100-2，...，100-N，多个定子模块100-1，100-2，...，100-N各自与根据本公开的实施例的定子模块100相对应。可以看出，多个定子模块100-1，100-2，...，100-N中的不同定子模块彼此靠在一起，以形成用于拼装式定子500的环形磁通路径。

拼装式定子500还包括适于连接相邻的定子模块的多个连接件510-1，510-2，...，510-N。具体而言，每个连接件跨接在相邻的两个定子模块之间。在图5中，连接件510-1跨接在定子模块100-1与100-2之间，连接件510-2跨接在定子模块100-2与100-3之间，依次类推，连接件510-N跨接在定子模块100-N与100-1之间。可以看出，连接件的数目与定子模块的数目相同。由此可见，多个连接件510-1，510-2，...，510-N将多个定子模块100-1，100-2，...，100-N连接在一起。

拼装式定子500还包括绕组线120，绕组线120连续地绕制在每个定子模块的绕线部周围。在一些实施例中，绕组线120可以采用常见的导线结构，诸如由绝缘层包围导体层的结构。

在一些实施例中，每个连接件具有适于定子模块的连接部穿过的通孔。在图5中，为了简化的目的，仅针对连接件510-3标注了通孔512，并且同样为了简化的目的，在下文中将通孔统称为通孔512。通孔512的形状与连接部的形状相适应，以适于连接部的穿过。

如图5所示，连接件510-1具有适于定子模块100-1的连接部118-1和定子模块100-2的连接部118-2穿过的通孔512，连接件510-2具有适于定子模块100-2的连接部118-2和定子模块100-3的连接部118-3穿过的通孔512，并且连接件510-N具有适于定子模块100-N的连接部118-N和定子模块100-1的连接部118-1穿过的通孔512。

在一些实施例中，如图5所示，每个连接件的通孔512的数目为两个。然而，在一些实施例中，通孔512可以具有比图5所示的更多的数目，以使得可以在两个相邻的定子模块100之间使用不同规格的连接件。

在一些实施例中，每个连接件具有适于限制绕组线120在轴向140上的位置的限位部。在图5中，为了简化的目的，仅针对连接件510-3标注了限位部514，并且同样为了简化的目的，在下文中将限位部统称为限位部514。限位部514的主要作用在于将绕组线120限制在该限位部514的沿轴向140的下方。由此，在拼装式定子500组装完成时，多个连接件510-1，510-2，...，510-N的各个限位部514处于基本上相同的轴向位置。这显著地缓解了由于绕组线120在不同定子模块上的不均匀绕制而导致的拼装式定子500的轴向端部不对齐现象。这进而有利于拼装式定子500的紧凑设计以及进一步安装。

尽管图5中示出限位部514在径向上延伸，但是本领域技术人员应当理解的是，限位部514可以采取任何适于限制绕组线120在轴向140上的位置的形式。

从图5中可以看出，根据本公开的实施例的拼装式定子通过使用连接件将相邻的定子模块连接而具有紧凑和稳固的结构，并且易于组装。此外，连接件的限位部的设置还有助于实现拼装式定子的轴向端部对齐，并且进而便于进一步的安装。再者，由于每个定子模块可以采用壁相对较薄的绕线部，因此可以提高拼装式定子的定子槽空间利用率。

本公开的实施例还提供了一种电机，该电机包括根据本公开的实施例的拼装式定子500。

由于根据本公开的实施例的拼装式定子500具有安装简便、结构紧凑、可靠性高等优点，因此根据本公开的实施例的电机也可以容易地实现简便的安装并且由此显著降低装配成本。

以上已经描述了本公开的各实施方式，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施方式。在不偏离所说明的各实施方式的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施方式的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其他普通技术人员能理解本文披露的各实施方式。

Claims (13)

1.一种用于拼装式定子的定子模块(100)，包括：

定子铁芯(130)；以及

绝缘骨架(110)，至少部分地成型在所述定子铁芯(130)周围，并且包括：

内壁(112)和外壁(114)；

绕线部(116)，被布置在所述内壁(112)与所述外壁(114)之间并且至少部分地围绕所述定子铁芯(130)，以用于绕制绕组线(120)；以及

连接部(118)，从所述外壁(114)的轴向(140)上的第一端(117)沿所述轴向(140)延伸以用于相邻的所述定子模块(100)的连接。

2.根据权利要求1所述的定子模块(100)，其中所述绝缘骨架(110)还包括凹槽(122)，所述凹槽(122)被形成在所述连接部(118)与所述外壁(114)连接处，以利于所述绕组线(120)在相邻的所述定子模块(100)之间的连续绕制。

3.根据权利要求1所述的定子模块(100)，其中所述绝缘骨架(110)还包括加固结构(124)，所述加固结构(124)被布置在所述外壁(114)的与所述第一端(117)相对的第二端(119)。

4.根据权利要求1所述的定子模块(100)，其中所述绝缘骨架(110)一体形成。

5.根据权利要求1所述的定子模块(100)，其中所述绝缘骨架(110)由塑料制成。

6.根据权利要求1所述的定子模块(100)，其中所述连接部(118)的数目为两个。

7.根据权利要求1所述的定子模块(100)，其中所述定子铁芯(130)包括：

第一铁芯部分(132)，与所述绕线部(116)紧密地接触并且被所述绕线部(116)围绕；以及

第二铁芯部分(134)，与所述外壁(114)平行地延伸。

8.根据权利要求1所述的定子模块(100)，其中所述绕线部(116)在所述轴向(140)上的长度小于所述内壁(112)和所述外壁(114)在所述轴向(140)上的长度，以便于所述绕组线(120)的绕制。

9.一种拼装式定子(500)，包括：

多个根据权利要求1-8中任一项所述的定子模块(100-1，100-2，...，100-N)，周向地排列成闭合环；

多个连接件(510-1，510-2，...，510-N)，每个连接件适于连接到相邻的所述定子模块的所述连接部(118-1，118-2，...，118-N)；以及

绕组线(120)，连续地绕制在每个定子模块的所述绕线部周围。

10.根据权利要求9所述的拼装式定子(500)，其中每个连接件具有适于所述连接部(118-1，118-2，...，118-N)穿过的通孔(512)。

11.根据权利要求10所述的拼装式定子(500)，其中每个连接件的所述通孔(512)的数目为两个。

12.根据权利要求9所述的拼装式定子(500)，其中每个连接件具有适于限制所述绕组线(120)在所述轴向(140)上的位置的限位部(514)。

13.一种电机，包括根据权利要求9-12中任一项所述的拼装式定子(500)。

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