CN112039230B - 一种轴向电机定子及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种轴向电机定子及其生产工艺，属于电机定子技术领域，解决了现有技术铁芯与线圈绕组之间有空气间隙，导热性差的问题。本发明包括壳体、铁芯、套设于铁芯外侧的线圈绕组，其特征在于，所述的铁芯与线圈绕组之间设有铁芯套体，所述的铁芯套体采用绝缘材料制成，壳体与铁芯之间、铁芯与线圈绕组之间以及铁芯绕组与壳体之间的间隙内填充有灌封胶，铁芯套体上设有供灌封胶通过的过胶通道。本发明通过设置铁芯套体来限定铁芯与线圈绕组的最小距离，通过灌封将铁芯、线圈绕组浇筑成一体，保证灌封强度的同时确保铁芯与绕组之间有足够的绝缘厚度，铁芯与线圈绕组之间无空气间隙，形成有效的导热绝缘层，具有工艺简单，节约成本的优点。

Description

一种轴向电机定子及其生产工艺

本申请是申请号为2020104772745的分案申请，母案申请日：2020年5月29日；申请号：2020104772745；发明创造名称：一种轴向电机定子及其生产工艺。

技术领域

本发明属于电机技术领域，具体而言，涉及一种轴向电机定子及生产工艺。

背景技术

相比于传统的径向磁场电机，盘式电机内的线圈绕组数量更多，分布更散，生产难度更大。传统的绕线、嵌线工艺需要通过人工将预绕制的线圈依次塞入垫有绝缘纸的铁芯齿间，这种工艺几乎全靠手工进行，生产效率低，难以满足盘式电机的生产需求。

在现有研究方向上，扁铜线与开口铁芯结构组合应用可大幅度降低盘式电机线圈绕组的生产难度。具体的可通过以下步骤：制造具有开口结构的铁芯，绕制与铁芯结构相对应的扁铜线绕组，将扁铜线绕组插入开口铁芯即可获得盘式电机的定子结构。在这种方式下，依然需要对铁芯的每个齿间进行垫绝缘纸操作，以保障线圈与铁芯之间的绝缘强度。然而绝缘纸的垫入成了阻碍生产效率提高的重要因素，同时绝缘纸也降低了线圈绕组向铁芯传递热量的效率。

为了解决上述问题，如授权公告号为 CN209718404U的发明专利公开了一种电机铁芯覆层的制作装置，其在底板上设置中心柱、定位柱和定位槽，定位柱和定位槽环绕中心柱设置；将与电机铁芯的外形匹配的模芯放置在底板，环形壁插入定位槽，盖板与中心柱连接将模芯压紧固定在定位柱上；通过盖板上的通孔注入第一液体材料，直至与模芯的高度持平，模芯和底板之间的间隙且以环形壁的内壁为边界填充的第一液体材料固化后形成模具；将电机铁芯固定在底板上，将盖板与中心柱固定连接，盖板将模具压紧固定在底板上，通过盖板上的通孔向模具和电机铁芯之间的空隙在注入第二液体材料后直接在电机铁芯上形成电机铁芯覆层。

上述专利直接通过模具在铁芯上形成覆层，虽然解决了原有技术需要在每个铁芯齿间垫绝缘纸，操作不便的问题，但该工艺同样存在操作不便的问题。特别是铁芯覆层与模具接触面积大，铁芯覆层在制作过程中存在粘性，导致开模阻力大，开模过程中铁芯覆层容易受力损坏。此外制作铁芯覆层需要与铁芯一起进行，不符合多工序并行降低生产周期的思路。若预先制备铁芯覆层再将其覆盖在铁芯上，一方面铁芯覆层与铁芯多个接触面的贴合公差是难以保证的。公差的存在会导致铁芯与铁芯覆层之间存在空气间隙，导热效果变差，且这种结构存在松动，易破碎的风险。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提出了一种导热效果好的轴向电机定子及其生产工艺。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种轴向电机定子，包括壳体、铁芯、套设于铁芯外侧的线圈绕组，其特征在于，所述的铁芯与线圈绕组之间设有铁芯套体，所述的铁芯套体采用绝缘材料制成，所述的壳体与铁芯之间、铁芯与线圈绕组之间以及铁芯绕组与壳体之间的间隙内填充有灌封胶，所述的铁芯套体上设有供灌封胶通过的过胶通道。

灌封胶的作用在于将壳体、铁芯、铁芯套体以及线圈绕组之间的间隙填充后呈一体式，从而提高定子的导热绝缘性，以及各元器件的抗震性，铁芯套体起到了隔离铁芯与线圈绕组的作用，通过设置铁芯套体来限定铁芯与线圈绕组的最小距离，通过灌封胶将壳体、铁芯、线圈绕组浇注成一体，在保证整个灌封胶强度的同时确保铁芯与绕组之间有足够的绝缘厚度，形成有效的导热绝缘层，灌封胶穿过所述铁芯套体上的过胶通道进入铁芯与铁芯套体的间隙内，保证灌封胶填充于铁芯与线圈绕组之间时不被铁芯套体阻隔。

在上述的一种轴向电机定子中，所述铁芯套体由灌封胶材料制作而成。铁芯与线圈绕组之间的导热和绝缘主要由灌封胶来实现，将铁芯套体设置为绝缘强度高，导热性好的材料，可进一步优化电机性能，铁芯套体采用灌封胶一样的材料预先注塑成型固化而成，一方面降低单独采购铁芯套体材料的成本，另一方面由于铁芯套体与灌封胶材料相同，在胶体灌封后有利于铁芯套体与灌封胶的界面融合，且在电机运行时由于电机温度较高，灌封胶与铁芯套体材料的膨胀系数相同，可防止铁芯套体与灌封胶之间因材料膨胀系数不一致导致电机反复出现温差时灌封胶开裂的隐患。

在上述的一种轴向电机定子中，所述的铁芯套体呈网状，所述的过胶通道为铁芯套体上的网孔。

在上述的一种轴向电机定子中，所述的网孔呈矩形或蜂窝形或圆形。

作为另一种方案，在上述的一种轴向电机定子中，所述的铁芯套体上设有若干个横向或纵向排列的条形过胶孔，所述的过胶通道为铁芯套体上的条形过胶孔。

在上述的一种轴向电机定子中，所述过胶通道最小过胶尺寸为2mm—4mm。为了保证灌封效率与质量，过胶通道的最小过胶尺寸不能太小，如过胶通道为网孔，则网孔的最小内切圆直径在2mm-4mm之间，如过胶通道为平行的条形过胶孔，则条形过胶孔的最小间隔为2mm—4mm之间，太小的过胶通道不利于灌封胶的通过，延长了整个工艺的时间，增加了生产成本，太大的过胶通道尺寸不利于线圈绕组与铁芯最小距离的限定，容易出现局部贴靠太近，影响产品质量。

在上述的一种轴向电机定子中，所述灌封胶内还填充有陶瓷球，所述陶瓷球直径大于5mm。为提升灌封胶的导热绝缘效果，降低胶体使用量以节约成本，同时对灌封后呈一体式的灌封胶形成一定的应力分散，提高胶体韧性，因此在灌封胶内填充陶瓷球，而将陶瓷球外径设置成大于5mm，是为了保证陶瓷球仅填充在壳体与铁芯之间、壳体与线圈绕组之间的大面积填充处，防止陶瓷球陷入过胶通道中影响灌封质量。

在上述的一种轴向电机定子中，所述的铁芯套体内侧还设有隔离柱。通过设置隔离柱在铁芯套体与铁芯之间留出更多的空隙给予填胶，防止铁芯与线圈绕组距离过近而导致胶体填充不充分，影响导热绝缘效果，同时还可在铁芯套体与铁芯之间填胶，防止铁芯套体与铁芯之间间隙过小无法填如灌封胶。

在上述的一种轴向电机定子中，所述的铁芯套体包括与铁芯一一对应的铁芯套体单体，所述的铁芯套体单体之间通过连接件连接为一体式。通过多个铁芯套体单体组合连接为一体式的铁芯套体，较分体式安装效率更高，同时加工成本也能有效降低。

在上述的一种轴向电机定子中，所述的线圈绕组为三组，分别间隔套设于铁芯上形成上部线圈、中部线圈、下部线圈，所述的铁芯套体单体套设于铁芯上，上部线圈、中部线圈和下部线圈均套设于铁芯套体单体上。通过铁芯套体单体套设于铁芯上，各铁芯套体单体结构相同，方便加工。

在上述的一种轴向电机定子中，所述的铁芯套体单体包括上部铁芯套体、中部铁芯套体、下部铁芯套体，上部铁芯套体、中部铁芯套体、下部铁芯套体依次相邻并通过连接件连接为一体式，且三者高度依次递减，分别对应上部线圈与铁芯套接位置、中部线圈与铁芯套接位置，下部线圈与铁芯套接位置。

将上部铁芯套体、中部铁芯套体、下部铁芯套体的高度设置成依次递减，实现节省材料，降低成本的作用。

在上述的一种轴向电机定子中，所述的灌封胶采用环氧类、聚氨酯类或硅胶类等材料制成。

本发明的另一目的在于提供一种轴向电机定子的生产工艺，包括如下步骤：

S1、将铁芯套体套接与铁芯上，然后将线圈绕组依次套接于铁芯套体上；

S2、使用灌封胶将铁芯、铁芯套体、线圈绕组浇注成一体；

S3、灌封胶静置固化或真空加热固化。

在上述的一种轴向电机定子的生产工艺中，所述的步骤S2包括先将陶瓷球加入壳体内，并使得陶瓷球均匀分布于壳体与铁芯、壳体与线圈绕组之间，然后再填入灌封胶。

与现有技术相比，本轴向电机定子通过设置铁芯套体来隔离铁芯与线圈绕组，并通过铁芯套体上设置过胶通道，使得定子在灌胶时壳体、铁芯、线圈绕组浇注成一体，保证铁芯与线圈绕组之间无空气间隙，形成有效的导热绝缘层；铁芯套体采用与胶体相同的材料制成，保证灌封胶固化后界面融合性好，膨胀系数相同；可设置隔离柱在铁芯套体与铁芯之间留出更多的空隙给予填胶，防止铁芯与线圈绕组距离过近而导致绝缘效果不够好；通过在灌封胶内加入陶瓷球，提高灌封胶导热绝缘性能，同时提升灌封胶固化后的韧性；因此，本轴向电机定子具有绝缘性能好，工艺简单，节约成本的优点。

附图说明

图1是本发明实施例1的立体结构示意图；

图2是本发明实施例2铁芯与铁芯套体之间的示意图；

图3是本发明实施例3的立体结构示意图；

图4是本发明实施例1线圈绕组装配后的示意图；

图中，1、铁芯；2、线圈绕组；21、上部线圈；22、中部线圈；23、下部线圈；3、铁芯套体；31、铁芯套体单体；311、上部铁芯套体；312、中部铁芯套体；313、下部铁芯套体；32、连接件；4、过胶通道；5、隔离柱。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1

如图1和图4所示，本轴向电机定子，包括壳体、铁芯1、套设于铁芯1外侧的线圈绕组2，铁芯1与线圈绕组2之间设有铁芯套体3，铁芯套体3采用绝缘材料制成，壳体与铁芯1之间、铁芯1与线圈绕组2之间以及铁芯1绕组与壳体之间的间隙内填充有灌封胶，铁芯套体3上设有供灌封胶通过的过胶通道4，所述铁芯套体3由灌封胶材料制作而成，所述的铁芯套体3呈网状，过胶通道4为铁芯套体3上的网孔，所述的网孔可以呈矩形或蜂窝形或圆形，本实施例中，所述的网孔呈矩形。

灌封胶的作用在于将壳体、铁芯1、铁芯套体3以及线圈绕组2之间的间隙填充后呈一体式，从而提高定子的导热绝缘性，以及各元器件的抗震性，铁芯套体3起到了隔离铁芯1与线圈绕组2的作用，通过设置铁芯套体3来限定铁芯1与线圈绕组2的最小距离，通过灌封胶将壳体、铁芯1、线圈绕组2浇注成一体，在保证整个灌封胶强度的同时确保铁芯1与绕组之间有足够的绝缘厚度，形成有效的导热绝缘层，灌封胶穿过所述铁芯套体3上的过胶通道4进入铁芯1与铁芯套体3的间隙内，保证灌封胶填充于铁芯1与线圈绕组2之间时不被铁芯套体3阻隔。铁芯1与线圈绕组2之间的导热和绝缘主要由灌封胶来实现，将铁芯套体3设置为绝缘强度高，导热性好的材料，可进一步优化电机性能，铁芯套体3采用灌封胶一样的材料预先注塑成型固化而成，一方面降低单独采购铁芯套体3材料的成本，另一方面由于铁芯套体3与灌封胶材料相同，在胶体灌封后有利于铁芯套体3与灌封胶的界面融合，且在电机运行时由于电机温度较高，灌封胶与铁芯套体3材料的膨胀系数相同，可防止铁芯套体3与灌封胶之间因材料膨胀系数不一致导致电机反复出现温差时灌封胶开裂的隐患。

本实施例中，所述过胶通道4最小过胶尺寸为2mm—4mm。为了保证灌封效率与质量，过胶通道4的最小过胶尺寸不能太小，本实施例中，过胶通道4为网孔，网孔的最小内切圆直径在2mm-4mm之间，太小的过胶通道4不利于灌封胶的通过，延长了整个工艺的时间，增加了生产成本，太大的过胶通道4尺寸不利于线圈绕组2与铁芯1最小距离的限定，容易出现局部贴靠太近，影响产品质量。另外，为提升灌封胶的导热绝缘效果，降低胶体使用量以节约成本，本实施例中，所述灌封胶内还填充有陶瓷球，所述陶瓷球直径大于5mm。增加陶瓷球后，灌封胶的导热绝缘效果提升，灌封胶的使用量降低，陶瓷球还能对灌封后呈一体式的灌封胶形成一定的应力分散，提高胶体韧性，而将陶瓷球外径设置成大于5mm，是为了保证陶瓷球仅填充在壳体与铁芯1之间、壳体与线圈绕组2之间的大面积填充处，防止陶瓷球陷入过胶通道4中影响灌封质量。

本实施例中，所述的铁芯套体3包括与铁芯1一一对应的铁芯套体单体31，所述的铁芯套体单体31之间通过连接件32连接为一体式。铁芯套体单体31的横截面呈与铁芯1相同的环形，铁芯套体单体31的侧壁设置上述网孔，铁芯套体单体31的高度高于线圈绕组2的高度，铁芯套体3通过多个铁芯套体单体31组合连接为一体式的铁芯套体3，较分体式安装效率更高，同时加工成本也能有效降低。灌封胶采用环氧类、聚氨酯类或硅胶类等材料制成，铁芯套体3采用与灌封胶相同的材料制成，陶瓷球采用高导热、高绝缘的氧化铝、氮化铝、金刚石其中的一种或几种制成。

实施例2

如图2所示，本实施例的结构和原理与实施例1基本相同，不同的地方在于，所述的铁芯套体3内侧还设有隔离柱，通过设置隔离柱在铁芯套体3与铁芯1之间留出更多的空隙给予填胶，防止铁芯1与线圈绕组2距离过近而导致胶体填充不充分，影响导热绝缘效果，同时还可在铁芯套体3与铁芯1之间填胶，防止铁芯套体3与铁芯1之间间隙过小无法填如灌封胶。

另外，本实施例中，过胶通道4为设置于铁芯套体3外侧平行的条形过胶孔，条形过胶孔的最小间隔为2mm—4mm之间，太小的过胶通道4不利于灌封胶的通过，延长了整个工艺的时间，增加了生产成本，太大的过胶通道4尺寸不利于线圈绕组2与铁芯1最小距离的限定，容易出现局部贴靠太近，影响产品质量。

实施例3

如图3所示，本实施例与实施例1的结构和原理基本相同，不同的地方在于，所述的线圈绕组2为三组高度不同的线圈绕组2，分别间隔套设于铁芯1上形成上部线圈21、中部线圈22、下部线圈23，所述的铁芯套体单体31套设于铁芯1上，上部线圈21、中部线圈22和下部线圈23均套设于铁芯套体单体31上。所述的铁芯套体单体31包括上部铁芯套体311、中部铁芯套体312、下部铁芯套体313，上部铁芯套体311、中部铁芯套体312、下部铁芯套体313依次相邻并通过连接件32连接为一体式，且三者高度依次递减，上部铁芯套体311、中部铁芯套体312、下部铁芯套体313分别对应上部线圈21与铁芯1套接位置、中部线圈22与铁芯1套接位置，下部线圈23与铁芯1套接位置。将上部铁芯套体311、中部铁芯套体312、下部铁芯套体313的高度设置成依次递减，实现节省材料，降低成本的作用。

本实施例1-3中轴向电机定子的生产工艺包括如下步骤：

S1、将铁芯套体3套接与铁芯1上，然后将线圈绕组2依次套接于铁芯套体3上，然后将套接好的铁芯1与线圈绕组2放入电机定子的壳体内；

S2、先将陶瓷球加入壳体内，使得陶瓷球均匀分布于壳体与铁芯1、壳体与线圈绕组2之间，然后再填入灌封胶，等待灌封胶通过渗透进壳体与铁芯1、铁芯1与绕组线圈、壳体与绕组线圈以及铁芯1与铁芯套体3之间的间隙内；

S3、将完成灌胶后的壳体静置或真空加热，使得灌封胶固化。

对于单转子电机定子，由于壳体呈环形开口状，壳体内形成容置铁芯1与绕组的线圈，可直接向壳体内填充灌封胶，而对于双转子电机，由于定子的壳体两侧贯通，因此在灌胶时需先将壳体一侧通过盖板密封后，形成腔体填充灌封胶，待灌封胶完全固化后再拆除盖板。

本轴向电机定子通过设置铁芯套体3来隔离铁芯1与线圈绕组2，并通过铁芯套体3上设置过胶通道4，使得定子在灌胶时壳体、铁芯1、线圈绕组2浇注成一体，保证铁芯1与线圈绕组2之间无空气间隙，形成有效的导热绝缘层；铁芯套体3采用与胶体相同的材料制成，保证灌封胶固化后界面融合性好，膨胀系数相同；可设置隔离柱在铁芯套体3与铁芯1之间留出更多的空隙给予填胶，防止铁芯1与线圈绕组2距离过近而导致绝缘效果不够好；通过在灌封胶内加入陶瓷球，提高灌封胶导热绝缘性能，同时提升灌封胶固化后的韧性；因此，本轴向电机定子具有绝缘性能好，工艺简单，节约成本的优点。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (6)

1.一种轴向电机定子，包括壳体、铁芯(1)、套设于铁芯(1)外侧的线圈绕组(2)，其特征在于，所述的铁芯(1)与线圈绕组(2)之间设有铁芯套体(3)，所述的铁芯套体(3)采用绝缘材料制成，所述的壳体与铁芯(1)之间、铁芯(1)与线圈绕组(2)之间以及铁芯(1)绕组与壳体之间的间隙内填充有灌封胶，所述的铁芯套体(3)上设有供灌封胶通过的过胶通道(4)，所述的铁芯套体(3)呈网状，所述的过胶通道(4)为铁芯套体(3)上的网孔，通过灌封胶将壳体、铁芯（1）、线圈绕组（2）浇注成一体，所述的铁芯套体采用灌封胶一样的材料预先注塑成型固化而成，然后将铁芯套体(3)套接于铁芯(1)上；所述的铁芯套体(3)包括与铁芯(1)一一对应的铁芯套体单体(31)，所述的铁芯套体单体(31)之间通过连接件(32)连接为一体式；所述的线圈绕组(2)为三组，分别间隔套设于铁芯(1)上形成上部线圈(21)、中部线圈(22)、下部线圈(23)，所述的铁芯套体单体(31)套设于铁芯(1)上，上部线圈(21)、中部线圈(22)和下部线圈(23)均套设于铁芯套体单体(31)上,所述的铁芯套体单体(31)包括上部铁芯套体(311)、中部铁芯套体(312)、下部铁芯套体(313)，所述的上部铁芯套体(311)、中部铁芯套体(312)、下部铁芯套体(313)依次相邻并通过连接件(32)连接为一体式，且三者高度依次递减，所述的上部铁芯套体(311)、中部铁芯套体(312)、下部铁芯套体(313)分别对应上部线圈(21)与铁芯(1)套接位置、中部线圈(22)与铁芯(1)套接位置，下部线圈(23)与铁芯(1)套接位置。

2.根据权利要求1所述的一种轴向电机定子，其特征在于：所述过胶通道(4)最小过胶尺寸为2mm—4mm。

3.根据权利要求2所述的一种轴向电机定子，其特征在于：所述灌封胶内还填充有陶瓷球，所述陶瓷球直径大于5mm。

4.一种应用如权利要求1所述轴向电机定子的轴向电机。

5.一种如权利要求1所述轴向电机定子的生产工艺，包括如下步骤：

S1、将铁芯套体(3)套接于铁芯(1)上，然后将线圈绕组(2)依次套接于铁芯套体(3)上；

S2、使用灌封胶将铁芯(1)、铁芯套体(3)、线圈绕组(2)浇注成一体；

S3、灌封胶静置固化或真空加热固化。

6.根据权利要求5所述的一种轴向电机定子的生产工艺，其特征在于：所述的步骤S2包括先将陶瓷球加入壳体内，并使得陶瓷球均匀分布于壳体与铁芯(1)、壳体与线圈绕组(2)之间，然后再填入灌封胶。

Images