CN111795092A - 定子结构及制动器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种定子结构及制动器，定子结构包括定子铁芯，定子铁芯包括外分体和内分体，外分体为环形结构；内分体穿设在外分体内，内分体包括基座、柱体和侧翼，基座和侧翼分别位于柱体的两端；在柱体的径向方向上，基座的尺寸和侧翼的尺寸均大于柱体的尺寸；基座、柱体、侧翼以及外分体之间的区域形成用于设置线圈的容纳腔，基座和侧翼分别用于对线圈的两端进行限位。采用该方案，将定子铁芯设置为分体结构后，可直接在内分体的柱体上缠绕线圈，线圈缠绕好后再将内分体装配到外分体内，这样可省去原有的骨架，而且，通过基座和侧翼分别对线圈的两端进行限位，可使得线圈的缠绕比较紧凑，从而可在有限的空间提高缠绕匝数，提高槽满率。

Description

定子结构及制动器

技术领域

本发明涉及制动器技术领域，具体而言，涉及一种定子结构及制动器。

背景技术

电磁制动器是一个重要的基础件，它集机械、电气于一体，其主要用于旋转机构(如电机装置等)的精确控制与制动。

制动器通电状态依靠放置于定子铁芯凹槽中的线圈通电产生磁场(电磁力)从而吸引衔铁克服弹簧力产生轴向位移，进而释放被衔铁与限位板夹持的摩擦片组件，使摩擦片和与其连接的轴得以旋转运动；相应地，制动器断电时，衔铁受弹簧力轴向作用，连同固定的限位板夹持摩擦片，使其轴向受力，当连接的轴有旋转意向时，摩擦片与衔铁及限位板间有摩擦力，即为制动器制动力。制动力直接受限于弹簧力，为保证制动器正常工作，弹簧力需小于电磁力，而电磁力受线圈所绕匝数和通过线圈电流的乘积(安匝数)影响，线圈作为制动力来源至关重要。

传统制动器的线圈结构由骨架与缠绕于骨架上的铜线构成，骨架既起绝缘作用，也作为约束框架用于密集绕线，线圈绕制完成再经绝缘处理后，作为一个独立部件放置于定子铁芯凹槽中固定，常见为骨架内圈与凹槽内圈尺寸配合以及注塑固定。但这种线圈结构中骨架占据了定子铁芯凹槽空间，所占比例一般为10％～20％，影响槽满率(铜线占槽空间比例)。这导致线圈电阻偏小，进而功率大、发热高、效率偏低；且安匝数偏低，制动力小。因此，有必要进行优化设计，以提高制动器的槽满率。

发明内容

本发明提供了一种定子结构及制动器，以提高定子结构和制动器的槽满率，提升整体性能。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种定子结构，包括定子铁芯，所述定子铁芯包括：外分体，所述外分体为环形结构；内分体，穿设在所述外分体内，所述内分体包括基座、柱体和侧翼，所述基座和所述侧翼分别位于所述柱体的两端；在所述柱体的径向方向上，所述基座的尺寸和所述侧翼的尺寸均大于所述柱体的尺寸；其中，所述基座、所述柱体、所述侧翼以及所述外分体之间的区域形成用于设置线圈的容纳腔，所述基座和所述侧翼分别用于对所述线圈的两端进行限位。

进一步地，所述基座和所述侧翼均为环形结构。

进一步地，所述基座的外径和所述侧翼的外径均等于所述外分体的内径，所述柱体具有通孔。

进一步地，所述定子结构还包括：第一绝缘层，所述第一绝缘层分布在所述柱体的表面、所述基座朝向所述侧翼的一侧以及所述侧翼朝向所述基座的一侧。

进一步地，所述外分体和所述内分体均由导磁金属材料制成。

进一步地，所述定子结构还包括：线圈，所述线圈缠绕在所述柱体上，所述基座和所述侧翼分别与所述线圈的两端抵接。

进一步地，所述定子结构还包括：第二绝缘层，所述第二绝缘层包裹住所述线圈的外周面。

进一步地，所述内分体为一体结构。

进一步地，所述侧翼上具有多个通孔。

根据本发明的另一方面，提供了一种制动器，所述制动器包括上述的定子结构。

应用本发明的技术方案，提供了一种定子结构，定子结构包括定子铁芯，定子铁芯包括外分体和内分体，外分体为环形结构；内分体穿设在外分体内，内分体包括基座、柱体和侧翼，基座和侧翼分别位于柱体的两端；在柱体的径向方向上，基座的尺寸和侧翼的尺寸均大于柱体的尺寸；其中，基座、柱体、侧翼以及外分体之间的区域形成用于设置线圈的容纳腔，基座和侧翼分别用于对线圈的两端进行限位。采用该方案，将定子铁芯设置为分体结构后，可直接在内分体的柱体上缠绕线圈，线圈缠绕好后再将内分体装配到外分体内，这样可省去原有的骨架，从而可提高线圈在容纳腔内的槽满率，而且，通过基座和侧翼分别对线圈的两端进行限位，可使得线圈的缠绕比较紧凑，避免了线圈蓬松，从而可在有限的空间提高缠绕匝数，从而可进一步提高槽满率。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明的实施例提供的定子结构中的定子铁芯的示意图；

图2示出了本发明的实施例提供的制动器的示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、外分体；20、内分体；21、基座；22、柱体；23、侧翼；30、第一绝缘层；40、线圈；51、衔铁；52、摩擦片；53、限位板；54、弹簧。

具体实施方式

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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

如附图所示，本发明的实施例提供了一种定子结构，定子结构包括定子铁芯，定子铁芯包括：外分体10，外分体10为环形结构；内分体20，穿设在外分体10内，内分体20包括基座21、柱体22和侧翼23，基座21和侧翼23分别位于柱体22的两端；在柱体22的径向方向上，基座21的尺寸和侧翼23的尺寸均大于柱体22的尺寸；其中，基座21、柱体22、侧翼23以及外分体10之间的区域形成用于设置线圈40的容纳腔，基座21和侧翼23分别用于对线圈40的两端进行限位。

原有的定子铁芯为整体结构，不能直接在定子铁芯上绕线圈。采用该方案，将定子铁芯设置为分体结构后，可直接在内分体20的柱体22上缠绕线圈40，线圈40缠绕好后再将内分体20装配到外分体10内，这样既保证了定子铁芯的功能，又可省去原有的骨架，避免了骨架占用空间，从而可提高线圈40在容纳腔内的槽满率，而且，通过基座21和侧翼23分别对线圈40的两端进行限位，可使得线圈40的缠绕比较紧凑，避免了线圈40蓬松，从而可在有限的空间提高缠绕匝数，进一步提高了槽满率。将该定子结构应用于制动器，可提高制动器的槽满率，从而可提高制动器的整体性能。

在本实施例中，基座21和侧翼23均为环形结构。基座21和侧翼23采用环形结构，可更好地对线圈40的两侧进行限位。

进一步地，基座21的外径和侧翼23的外径均等于外分体10的内径，柱体22具有通孔。将基座21的外径和侧翼23的外径设置为等于外分体10的内径，这样外分体10和内分体20装配后可以提高结构的密封性和紧凑性。在柱体22内设置通孔，可便于避让电机轴等结构。

在本实施例中，定子结构还包括：第一绝缘层30，第一绝缘层30分布在柱体22的表面、基座21朝向侧翼23的一侧以及侧翼23朝向基座21的一侧。通过上述设置，可对线圈40起到绝缘作用，避免漏电。

在本实施例中，外分体10和内分体20均由导磁金属材料制成，例如导磁性能高的低碳钢等。

可选地，在柱体22的长度方向上，基座21的厚度大于侧翼23的厚度。其中，基座21除了对线圈40限位外，还具有保证结构强度的作用，而将侧翼23的厚度做的小一些，可减少侧翼23的占用空间，增大容纳腔的空间，从而可在容纳腔内使线圈40缠绕更多的匝数。

在本实施例中，定子结构还包括：线圈40，线圈40缠绕在柱体22上，基座21和侧翼23分别与线圈40的两端抵接。线圈40通电后可产生电磁场，对制动器中的衔铁51施加电磁力，从而控制制动器的状态变化。具体地，线圈控制通电时对衔铁的吸合，弹簧控制断电后衔铁释放，不同结构配合实现控制制动器状态。

在本实施例中，定子结构还包括：第二绝缘层，第二绝缘层包裹住线圈40的外周面。通过设置第二绝缘层可以进一步提高线圈40的绝缘效果。

为了进一步提高定子结构的绝缘性和稳定性，在将内分体20和外分体10装配在一起后，可通过封装工艺对线圈40进行封装。在本实施例中，内分体20和外分体10可通过螺钉等紧固件固定连接。

在本实施例中，内分体20为一体结构。这样可以提高内分体20的结构强度。

进一步地，侧翼23上具有多个通孔。通过设置多个通孔，便于在容纳腔的空隙内进行注塑封装操作。

本发明的另一实施例提供了一种制动器，制动器包括上述的定子结构。采用该方案，将定子铁芯设置为分体结构后，可直接在内分体20的柱体22上缠绕线圈40，线圈40缠绕好后再将内分体20装配到外分体10内，这样既保证了定子铁芯的功能，又可省去原有的骨架，避免了骨架占用空间，从而可提高线圈40在容纳腔内的槽满率，而且，通过基座21和侧翼23分别对线圈40的两端进行限位，可使得线圈40的缠绕比较紧凑，避免了线圈40蓬松，从而可在有限的空间提高缠绕匝数，进一步提高了槽满率，从而提高了制动器的整体性能。

可选地，制动器还包括衔铁51、摩擦片52、限位板53和弹簧54。线圈40通电时，线圈40产生磁场，从而吸引衔铁51克服弹簧54的弹力产生轴向位移，进而释放被衔铁51与限位板53夹持的摩擦片52，使与摩擦片52连接的转轴得以旋转运动。制动器断电时，衔铁51受弹簧54的压力作用，连同固定的限位板53夹紧摩擦片52，当连接的转轴有旋转意向时，摩擦片52受摩擦力作用，从而阻止转轴转动。

为了便于理解本方案，下面进一步进行说明。

本方案将原整体式的定子铁芯分为内分体20和外分体10，以定子铁芯凹槽原外圈为界线分割，保留定子铁芯凹槽空间至内分体20，内分体20由基座21和柱体组成，并且在相对基座21另一端面增加环状侧翼23，这样可去掉原来的骨架，并且，相比骨架，金属材料的内分体20结构强度更高，且耐高温性更强。

在内分体20环部表面及两端面布置绝缘槽纸(即第一绝缘层)，其厚度远小于骨架，且能满足24V直流电源绝缘耐压性能需求；在经绝缘处理后的内分体20上直接进行铜线绕制，既能突破骨架结构强度约束而以更大张力更紧密地排线，又能增加原来被骨架占据的绕线空间，提升槽满率。在原骨架端部所占空间进行绕线时，相比原绕线空间，只在轴向增加铜线，匝数正比增加，但电阻同样正比增大，安匝数＝匝数×电流＝匝数×恒定电压÷电阻，安匝数没有变化；但在原骨架环部所占空间进行绕线时，径向向内增加铜线，匝数正比增加时，由于铜线半径更小，绕线长度更小，则电阻增加比例小于匝数增加比例，反映为安匝数增加。完成铜线绕制后，再将外分体10配合连接至内分体20，从而完成定子结构制作。

本方案在原定子铁芯基础上将铁芯分为外分体10和内分体20，且将内分体20适当变形，代替骨架绕线用，既能密集排线，又能免除骨架成本与风险，增大绕线空间，进而提高制动器槽满率，增大电阻、安匝数，达到降低发热损耗以及提高制动力的目的。并且，内分体20具有侧翼23限位，直接在内分体20内进行铜线绕制，形成线圈40，可提高绕线结构强度，最大化利用定子铁芯内部空间，提升槽满率和安匝数。

综上，本方案旨在提高槽满率以及安匝数，节约骨架成本，避免骨架带来的风险，改进定子结构制作工艺性，提升制动器整体性能。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种定子结构，其特征在于，包括定子铁芯，所述定子铁芯包括：

外分体(10)，所述外分体(10)为环形结构；

内分体(20)，穿设在所述外分体(10)内，所述内分体(20)包括基座(21)、柱体(22)和侧翼(23)，所述基座(21)和所述侧翼(23)分别位于所述柱体(22)的两端；在所述柱体(22)的径向方向上，所述基座(21)的尺寸和所述侧翼(23)的尺寸均大于所述柱体(22)的尺寸；

其中，所述基座(21)、所述柱体(22)、所述侧翼(23)以及所述外分体(10)之间的区域形成用于设置线圈(40)的容纳腔，所述基座(21)和所述侧翼(23)分别用于对所述线圈(40)的两端进行限位。

2.根据权利要求1所述的定子结构，其特征在于，所述基座(21)和所述侧翼(23)均为环形结构。

3.根据权利要求2所述的定子结构，其特征在于，所述基座(21)的外径和所述侧翼(23)的外径均等于所述外分体(10)的内径，所述柱体(22)具有通孔。

4.根据权利要求1所述的定子结构，其特征在于，所述定子结构还包括：

第一绝缘层(30)，所述第一绝缘层(30)分布在所述柱体(22)的表面、所述基座(21)朝向所述侧翼(23)的一侧以及所述侧翼(23)朝向所述基座(21)的一侧。

5.根据权利要求1所述的定子结构，其特征在于，所述外分体(10)和所述内分体(20)均由导磁金属材料制成。

6.根据权利要求1所述的定子结构，其特征在于，所述定子结构还包括：

线圈(40)，所述线圈(40)缠绕在所述柱体(22)上，所述基座(21)和所述侧翼(23)分别与所述线圈(40)的两端抵接。

7.根据权利要求6所述的定子结构，其特征在于，所述定子结构还包括：

第二绝缘层，所述第二绝缘层包裹住所述线圈(40)的外周面。

8.根据权利要求1所述的定子结构，其特征在于，所述内分体(20)为一体结构。

9.根据权利要求1所述的定子结构，其特征在于，所述侧翼(23)上具有多个通孔。

10.一种制动器，其特征在于，所述制动器包括权利要求1至9中任一项所述的定子结构。

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