CN112003396A - 定子铁芯及永磁变频一体机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种定子铁芯及永磁变频一体机。定子铁芯，包括：多层第一冲片，第一冲片包括多片依次连接在一起的第一弧形片，第一弧形片的内边缘形成有若干齿结构，第一弧形片上还设置有若干紧固孔，多层第一冲片依次堆叠在一起；多根双头螺栓，双头螺栓的两端部分别螺纹连接有紧固螺母；相邻两层第一冲片中，其中一层第一冲片中的第一弧形片与另一层第一冲片中对接在一起的两个第一弧形片贴靠在一起，且多层第一冲片中位于同一轴线上的紧固孔对齐形成紧固通道，双头螺栓穿过紧固通道；沿第一冲片的轴线方向，位于同一圆周位置处的齿结构依次堆叠在一起形成绕线部。实现提高永磁变频一体机的使用可靠性。

Description

定子铁芯及永磁变频一体机

技术领域

本发明涉及电机，尤其涉及一种定子铁芯及永磁变频一体机。

背景技术

电机是工业生产中常用的电器部件，其中，永磁变频一体机因其效率高体积小被广泛的应用于工业生产中。永磁变频一体机通常包括定子和转子，其中，定子包括定子铁芯和绕组线圈，定子铁芯则是采用多片环形的冲片堆叠在一起，而为了方便加工制造，则针对冲片则采用分体式设计。如中国专利号201610792632 .5公开的环形永磁无齿轮球磨机直驱电机，其中，定子则由多个弧形冲片堆叠形成一个模组，然后，将多个模组依次通过螺栓连接形成环形的定子铁芯。然而，通过螺栓进行固定，使得定子的整体结构强度较低，导致电机的整体可靠性较低。如何设计一种定子结构强度高且使用可靠性高的永磁电机是本发明所要解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种定子铁芯及永磁变频一体机，实现提高永磁变频一体机的使用可靠性。

本发明提供的技术方案是，一种定子铁芯，包括：

多层第一冲片，所述第一冲片整体呈圆环结构，所述第一冲片包括多片依次连接在一起的第一弧形片，所述第一弧形片的内边缘形成有若干齿结构，所述第一弧形片上还设置有若干紧固孔，多层所述第一冲片依次堆叠在一起；

多根双头螺栓，所述双头螺栓的两端部分别螺纹连接有紧固螺母；

其中，相邻两层所述第一冲片中，其中一层所述第一冲片中的所述第一弧形片与另一层所述第一冲片中对接在一起的两个所述第一弧形片贴靠在一起，且多层所述第一冲片中位于同一轴线上的所述紧固孔对齐形成紧固通道，所述双头螺栓穿过所述紧固通道；沿所述第一冲片的轴线方向，位于同一圆周位置处的所述齿结构依次堆叠在一起形成绕线部。

进一步的，所述定子铁芯还包括多条定位条；所述第一弧形片的外边缘设置有第一焊接槽；沿所述第一冲片的轴线方向，位于同一圆周位置处的所述第一焊接槽依次连通形成第一焊接凹槽，所述第一焊接凹槽中焊接有所述定位条。

进一步的，所述第一弧形片的外边缘的两端部分别设置有焊接缺口；同一所述第一冲片中，对接在一起的两个所述焊接缺口形成第二焊接槽；多层所述第一冲片中，沿所述第一冲片的轴线方向，所述第二焊接槽与所述第一焊接槽交替布置并相互连通形成第二焊接凹槽，所述第二焊接凹槽中也焊接有所述定位条。

进一步的，所述第一焊接槽与所述第二焊接槽均为梯形槽。

进一步的，其中一层所述第一冲片中的所述第一弧形片位于另一层所述第一冲片中对接在一起的两个所述第一弧形片所形成的单元的中间部位。

进一步的，所述齿结构朝向所述第一安装片的圆心方向延伸，相邻两个所述绕线部之间形成所述槽结构。

本发明还提供一种永磁变频一体机，包括：外壳、定子、转子、变频模块和水冷板，所述定子和所述转子设置在所述外壳中，所述转子插在所述定子中，所述水冷板设置在所述变频模块和所述外壳之间；

所述定子包括多个绕组和上述定子铁芯，所述绕组缠绕在所述定子铁芯上对应的绕线部上；

所述转子包括转轴、转子铁芯、永磁体和安装支架，所述安装支架上设置有轴孔，所述转轴安装在所述轴孔中；所述转子铁芯呈套筒结构，所述转子铁芯套在所述安装支架的外部。

进一步的，相邻的两个所述绕线部之间形成槽结构中，所述槽结构的开口处还设置有定位插条，所述定位插条抵靠在所述绕组上。

进一步的，所述槽结构的截面为梯形结构，所述定位插条的截面也为梯形结构。

进一步的，所述转子铁芯包括：

多层第二冲片，所述第二冲片整体呈圆环结构，所述第二冲片包括多片依次连接在一起的第二弧形片，所述弧形片上还设置有若干通孔，多层所述第二冲片依次堆叠在一起；

多根拉紧杆，所述拉紧杆的两端部分别螺纹连接有锁紧螺母；

其中，相邻两层所述第二冲片中，其中一层所述第二冲片中的所述第二弧形片与另一层所述第二冲片中对接在一起的两个所述第二弧形片贴靠在一起，且多层所述第二冲片中位于同一轴线上的所述通孔对齐形成拉紧通道，所述拉紧杆穿过所述拉紧通道。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：通过将冲片采用分体式设计，通过多个弧形片来形成冲片，并且，多层冲片在堆叠组装时，相邻两层冲片中的弧形片将错位布置，然后，通过双头螺栓拉紧固定形成定子铁芯，相邻两层冲片之间实现错缝叠压，增加了两层冲片之间的互相摩擦力，多层冲片之间互相制约不易变形，进而提高定子的整体结构强度，以提高电机的整体可靠性。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明定子的爆炸图；

图2为图1中A区域的局部放大示意图；

图3为定子铁芯的爆炸图；

图4为定子铁芯的中相邻两片第一冲片的组装图；

图5为本发明永磁变频一体机的结构示意图；

图6为本发明永磁变频一体机的剖视图；

图7为本发明转子的结构示意图；

图8为本发明转子的剖视图；

图9为本发明转子的爆炸图；

图10为转子铁芯中相邻两片第二冲片的组装图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

如图5-图6所示，本实施例永磁变频一体机包括电机主体100、变频模块200和水冷板300，其中，电机主体100则包括定子1、转子2和外壳3，定子1和转子2则安装在外壳3中，变频模块200通过水冷板300安装在外壳3上，水冷板300中形成有水流道，冷却水流入到水冷板300的水流道中以实现对电机主体100和变频模块200散热。

其中，针对定子1和转子2有如下方面的结构改进，具体结合附图进行说明。

针对定子1而言，定子1包括定子铁芯11和绕组12。其中，为了提高定子铁芯11的整体结构强度，对定子铁芯11进行如下改进。

如图1-图4所示，定子铁芯11包括多层依次连接在一起的第一冲片111，第一冲片111的内周圈绕其轴线设置有若干齿结构1112；沿第一冲片111的轴线方向，位于同一圆周位置处的齿结构1112依次堆叠在一起形成绕线部，相邻两个绕线部之间则形成槽结构110，绕组12的线缆缠绕在所述绕线部上。

其中，为了提高定子铁芯11的结构强度，并提高组装效率和精度，第一冲片111包括多个第一弧形片1111，多个第一弧形片1111依次对接在一起形成第一冲片111，每个第一弧形片1111上均设置有齿结构1112和紧固孔1113。

具体的，第一冲片111采用多个第一弧形片1111以环状走向依次连接在一起，这样，便可以降低单层第一冲片111的加工尺寸，有效的降低加工的难度。而对于贴靠在一起的两个第一冲片111，其中一第一冲片111中的第一弧形片1111与另一第一冲片111中对接在一起的两个第一弧形片1111贴靠在一起。在实际组装时，相邻两层第一冲片111中的第一弧形片1111均错位布置，错位布置的第一弧形片1111能够有效的增加两层第一冲片111中贴靠在一起的第一弧形片1111之间的制约束缚，使得各个第一弧形片1111的受力更加的均匀，整体结构强度更高。

而为了紧固多层第一冲片111，则在第一冲片111上沿外周圈方向设置有多个紧固孔1113，同轴布置且相互连通的多个紧固孔1113形成紧固通道，所述紧固通道中插有双头螺栓112，双头螺栓112的端部螺纹连接有紧固螺母（未图示）。在将多层第一冲片111叠装在一起的过程中，则对应的将每层第一冲片111安装在双头螺栓112上，双头螺栓112对应的插在紧固孔1113中，利用双头螺栓112进一步的起到组装定位的功能。由于相邻两层第一冲片111之间实现错缝叠压，并在轴线方向上，通过多根双头螺栓112穿在一起锁紧紧固，使得多层第一冲片111之间形成以整体结构，且层与层之间不会发生错位移动。

进一步的，为了更加牢固可靠的将多层所述第一冲片连接固定在一起，则所述定子铁芯还包括多条定位条113；所述第一弧形片的外边缘设置有第一焊接槽1114；沿所述第一冲片的轴线方向，位于同一圆周位置处的第一焊接槽1114依次连通形成第一焊接凹槽，所述第一焊接凹槽中焊接有定位条113。

具体的，在通过双头螺栓112将各层第一冲片111连接紧固在一起后，便可以将定位条113放置在第一焊接槽1114中，然后，将定位条113焊接在第一焊接槽1114中。这样，通过焊接在定位条113中的第一焊接槽1114，便可以进一步的的将各层所述第一冲片牢固的连接在一起。其中，在焊接过程中，各层第一冲片111中的多个弧形片1111错缝布置，进而在焊接过程中，使得各层弧形片1111能够保持稳固的位置，避免因焊接应力而发生位置变化，以提高组装精度。优选地，其中一层所述第一冲片中的所述第一弧形片位于另一层所述第一冲片中对接在一起的两个所述第一弧形片所形成的单元的中间部位。

优选地，如图4所示，所述第一弧形片的外边缘的两端部分别设置有焊接缺口1115；同一所述第一冲片中，对接在一起的两个焊接缺口1115形成第二焊接槽（未标记）；多层所述第一冲片中，沿所述第一冲片的轴线方向，所述第二焊接槽与第一焊接槽1114交替布置并相互连通形成第二焊接凹槽，所述第二焊接凹槽中也焊接有定位条113。具体的，由于第一冲片111采用多个弧形片1111拼接而成，在拼接处将形成拼接缝隙，而通过设置焊接缺口1115以在拼接后形成第二焊接槽，而在焊接过程中，同样的，通过定位条113焊接在第二焊接槽中。与此同时，由于第二焊接槽与相邻两层对应位置处的第一焊接槽对齐，进而利用定位条113将两片拼接在一起的弧形片1111牢固的连接在一起。而对于第一焊接槽1114与所述第二焊接槽而言，则采用为梯形槽，梯形槽的开口尺寸较大，这样，便于放置定位条113并进行焊接。

另外，定子铁芯11采用多片第一冲片111叠装在一起的方式加工而成，每个第一冲片111的结构尺寸相同，这样，便可以根据需要设定合适尺寸规格的定子铁芯11，并且，能够保证定子铁芯11的加工尺寸保持一致，以提高组装效率和精度。而齿结构1112朝向第一冲片111的圆心方向延伸，相邻两个所述绕线部之间形成梯形截面的槽结构110。而对于定子铁芯11和绕组12的组装方式，则可以在定子铁芯11的内表面设置有多条槽结构110，绕组12设置在槽结构110中，槽结构110的开口处还设置有定位插条13，定位插条13抵靠在绕组12上。

具体的，对于绕组12而言，通常采用线缆组成，线缆盘绕在所述定位铁芯上并位于槽结构110中。由于在实际使用过程中，受永磁变频一体机运行振动的影响，会出现缠绕的线缆发生松动，而通过在槽结构110的开口处配置有定位插条13，利用定位插条13将绕组12定位限制在槽结构110中。这样，在实际使用过程中，永磁变频一体机产生的振动即便造成绕组12的线缆发生松动，则在定位插条13的作用下，也可以避免绕组从槽结构110的开口处脱离出，以提高使用可靠性。而为了方便快速绕线提高绕组12的绕线质量绕组12为缠绕在所述绕线部的扁平铜线，相邻所述扁平铜线堆叠在一起。

其中，槽结构110的截面为梯形结构，定位插条13的截面也为梯形结构。在实际组装过程中，将绕组12放置在槽结构110中后，将定位插条13插入到槽结构110中并位于绕组12的外侧。定位插条13将使得绕组12压紧在槽结构110中。优选地，槽结构110中还设置有垫片14，绕组12夹在两个垫片14之间，这样，在将定位插条13插入到槽结构110的过程中，两个垫片14能够对绕组12起到保护的作用，以提高组装质量。

针对转子2而言。如图7-图10所示，转子2包括转轴21、转子铁芯22和永磁体23，转子铁芯22呈套筒结构。为了使得永磁体23能够均匀的分布在转子铁芯22上以获得最优的电机效率，则转子铁芯22上绕其轴线设置有若干插槽，所述插槽沿转子铁芯22的轴线方向延伸布置，永磁体23呈条形结构并插入到对应的所述插槽中，转子铁芯22套在转轴21的外部。具体的，所述插槽绕转子铁芯22的轴线均匀的分布在转子铁芯22的外周圈附近，相对应的，每个所述插槽中则插入永磁体23，这样，便可以保证每个永磁体23与转子铁芯22轴线的距离相同，从而可以获得更高的电机效率。而所述插槽中还设置有相对布置的垫板231，永磁体23夹在两个垫板231之间，垫板231能够将永磁体23绝缘隔离安装在所述插槽中。

同样的，为了有效的减轻转子2的重量，则转子2还包括安装支架24，安装支架24上设置有轴孔（未标记），转轴21安装在所述轴孔中，转子铁芯22套在安装支架24的外部。具体的，采用安装支架24将转轴21和转子铁芯22组装在一起，安装支架24的整体重量较轻，能够有效的降低转子铁芯22的整体重量。而为了方便将转轴21装入到安装支架24中的所述轴孔中，转轴21上设置有第一键槽，所述轴孔中设置有第二键槽，转轴21通过键211与安装支架24连接，键211位于所述第一键槽和所述第二键槽中。

其中，安装支架24包括内筒242和外筒241，外筒241套在内筒242的外部，外筒241和内筒242之间设置有支撑板243，内筒242中形成所述轴孔。具体的，采用内外筒设计构成安装支架24，能够更好的满足转轴21和转子铁芯22的组装要求，在加工过程中，只要确保内筒242和外筒241保持同轴设置，则组装时，便可以确保转子铁芯22与转轴21同轴设置，以降低组装难度。而为了提高内筒242和外筒241之间的连接可靠性，则支撑板243包括环形板和筋板，所述环形板套在内筒242上并设置在内筒242和外筒241之间，所述筋板沿内筒242的轴线延伸并设置在内筒242和外筒241之间。

进一步的，为了提高转子铁芯22的组装效率和精度，转子铁芯22包括多层依次连接在一起的第二冲片221，第二冲片221上绕其轴线设置有若干插孔222，同轴布置且相互连通的多个所述插孔形成所述插槽。具体的，转子铁芯22采用多片第二冲片221叠装在一起的方式加工而成，每个第二冲片221的结构尺寸相同，这样，便可以根据需要设定合适尺寸规格的转子铁芯22，并且，能够保证转子铁芯22的加工尺寸保持一致，以提高组装效率和精度。其中，第二冲片221形成的所述插孔，在多层第二冲片221组装好后将形成用于插装永磁体23的插槽。而所述插孔靠近第二冲片221的外周圈，以使得永磁体23能够更加靠近定子1。

更进一步的，第二冲片221包括多个第二弧形片2211，多个第二弧形片2211依次对接在一起形成第二冲片221，每个第二弧形片2211上设置有至少一个所述插孔。具体的，多个第二弧形片2211依次对接在一起形成第二冲片221，便可以降低单层第二冲片221的加工尺寸，有效的降低加工的难度。优选地，对于贴靠在一起的两个第二冲片221，其中一第二冲片221中的第二弧形片2211与另一第二冲片221中对接在一起的两个第二弧形片2211贴靠在一起。具体的，相邻两层第二冲片221中的第二弧形片2211均错位布置。错位布置的第二弧形片2211能够有效的增加两层第二冲片221中贴靠在一起的第二弧形片2211之间的制约束缚，使得各个第二弧形片2211的受力更加的均匀，整体结构强度更高。

而为了提高第二冲片221之间的组装可靠性，转子铁芯22还包括第一拉紧杆25；第二冲片221上还设置有第一通孔223，第一通孔223靠近第二冲片221的外周圈并位于相邻的两个所述插孔之间；同轴布置且相互连通的多个第一通孔223形成第一拉紧通道，第一拉紧杆25插在对应的所述第一拉紧通道中，第一拉紧杆25的两端部螺纹连接有第一锁紧螺母。同时，转子铁芯22还包括第二拉紧杆26；第二冲片221上还设置有第二通孔224，第二通孔224靠近第二冲片221的内周圈；同轴布置且相互连通的多个第二通孔224形成第二拉紧通道，第二拉紧杆26插在对应的所述第二拉紧通道中，第二拉紧杆26的两端部螺纹连接有第二锁紧螺母。具体的，在组装多层第二冲片221的过程中，将第二冲片221通过第一通孔223和第二通孔224安装在第一拉紧杆25和第二拉紧杆26上，利用两根拉紧杆进一步的起到组装定位的功能。优选的，转子铁芯22的两端部分别设置有第一压圈27，第一压圈27遮挡住所述插槽，第一拉紧杆25将第二冲片221夹在两个第一压圈27之间。

更进一步的，外筒241的外壁上设置有多条定位筋244，转子铁芯22的内壁设置有多条定位槽，定位筋244插在所述定位槽中。具体的，通过在第二安装板的内圈设置缺口结构225来形成所述定位槽，定位筋244与所述定位槽配合，能够使得转子铁芯22牢固可靠的安装在安装支架24上。而为了提高连接可靠性，所述定位槽为燕尾型结构，定位筋244的截面也为燕尾型结构。优选地，外筒241上设置有多个安装孔（未图示），定位筋244上设置有多个螺纹孔（未标记），螺栓从外筒241中插入到所述安装孔并螺纹连接在螺纹孔中。具体的，在将转子铁芯22组装到安装支架24的过程中，先松动定位筋244，以使得定位筋244能够顺畅的装入到对应的所述定位槽中。最后，拧紧螺栓，以使得转子铁芯22紧固在安装支架24上。另外，转子铁芯22的两端部分别设置有第二压圈28，以第二压圈28遮挡住述定位槽，两个第二压圈28则通过第二拉紧杆26相互拉紧。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种定子铁芯，其特征在于，包括：

多层第一冲片，所述第一冲片整体呈圆环结构，所述第一冲片包括多片依次连接在一起的第一弧形片，所述第一弧形片的内边缘形成有若干齿结构，所述第一弧形片上还设置有若干紧固孔，多层所述第一冲片依次堆叠在一起；

多根双头螺栓，所述双头螺栓的两端部分别螺纹连接有紧固螺母；

其中，相邻两层所述第一冲片中，其中一层所述第一冲片中的所述第一弧形片与另一层所述第一冲片中对接在一起的两个所述第一弧形片贴靠在一起，且多层所述第一冲片中位于同一轴线上的所述紧固孔对齐形成紧固通道，所述双头螺栓穿过所述紧固通道；沿所述第一冲片的轴线方向，位于同一圆周位置处的所述齿结构依次堆叠在一起形成绕线部。

2.根据权利要求1所述的定子铁芯，其特征在于，所述定子铁芯还包括多条定位条；所述第一弧形片的外边缘设置有第一焊接槽；沿所述第一冲片的轴线方向，位于同一圆周位置处的所述第一焊接槽依次连通形成第一焊接凹槽，所述第一焊接凹槽中焊接有所述定位条。

3.根据权利要求2所述的定子铁芯，其特征在于，所述第一弧形片的外边缘的两端部分别设置有焊接缺口；同一所述第一冲片中，对接在一起的两个所述焊接缺口形成第二焊接槽；多层所述第一冲片中，沿所述第一冲片的轴线方向，所述第二焊接槽与所述第一焊接槽交替布置并相互连通形成第二焊接凹槽，所述第二焊接凹槽中也焊接有所述定位条。

4.根据权利要求3所述的定子铁芯，其特征在于，所述第一焊接槽与所述第二焊接槽均为梯形槽。

5.根据权利要求1所述的定子铁芯，其特征在于，其中一层所述第一冲片中的所述第一弧形片位于另一层所述第一冲片中对接在一起的两个所述第一弧形片所形成的单元的中间部位。

6.根据权利要求1-5任一项所述的定子铁芯，其特征在于，所述齿结构朝向所述第一安装片的圆心方向延伸，相邻两个所述绕线部之间形成所述槽结构。

7.一种永磁变频一体机，其特征在于，包括：外壳、定子、转子、变频模块和水冷板，所述定子和所述转子设置在所述外壳中，所述转子插在所述定子中，所述水冷板设置在所述变频模块和所述外壳之间；

所述定子包括多个绕组和如权利要求1-6任一项所述的定子铁芯，所述绕组缠绕在所述定子铁芯上对应的绕线部上；

所述转子包括转轴、转子铁芯、永磁体和安装支架，所述安装支架上设置有轴孔，所述转轴安装在所述轴孔中；所述转子铁芯呈套筒结构，所述转子铁芯套在所述安装支架的外部。

8.根据权利要求7所述的永磁变频一体机，其特征在于，相邻的两个所述绕线部之间形成槽结构中，所述槽结构的开口处还设置有定位插条，所述定位插条抵靠在所述绕组上。

9.根据权利要求8所述的永磁变频一体机，其特征在于，所述槽结构的截面为梯形结构，所述定位插条的截面也为梯形结构。

10.根据权利要求7-9任一项所述的永磁变频一体机，其特征在于，所述转子铁芯包括：

多层第二冲片，所述第二冲片整体呈圆环结构，所述第二冲片包括多片依次连接在一起的第二弧形片，所述弧形片上还设置有若干通孔，多层所述第二冲片依次堆叠在一起；

多根拉紧杆，所述拉紧杆的两端部分别螺纹连接有锁紧螺母；

其中，相邻两层所述第二冲片中，其中一层所述第二冲片中的所述第二弧形片与另一层所述第二冲片中对接在一起的两个所述第二弧形片贴靠在一起，且多层所述第二冲片中位于同一轴线上的所述通孔对齐形成拉紧通道，所述拉紧杆穿过所述拉紧通道。

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