CN113812068B - 电机用定子组件及定子 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了电机用定子组件及定子。该定子组件省略了现有技术中在铁芯齿部形成的燕尾槽，而将宽度与导体槽的宽度大致相同的槽楔直接安装于导体槽中并通过槽楔压环、导体和导体槽的侧壁相互配合在周向、径向和轴向三个方向上对槽楔进行限位的同时槽楔能够防止导体从导体槽掉出。这样，与现有技术的电机用定子组件相比，该槽楔固定结构不会减小铁芯齿部的宽度，因而铁芯齿部的磁通量不容易达到过饱和，因而避免了槽楔固定结构对定子的性能产生不利影响。另外，在根据本发明的电机用定子组件中，安装该槽楔时不仅可以将槽楔沿着轴向插入安装到导体槽中，而且还可以沿着径向将槽楔插入安装到导体槽中，安装方式灵活，能够提高安装效率。
Description
技术领域
本发明涉及电机领域，且特别地涉及一种电机用定子组件及包括该电机用定子组件的定子。
背景技术
目前，在新能源车辆的电机中对低谐波分量、低噪音和高效率等的性能要求越来越高，其中采用特别是磁性槽楔的槽楔可以改善上述性能，但是传统的电机中的定子的槽楔固定结构对上述性能存在影响。
图1a示出了一种电机用定子组件的示意性结构图并且图1b示出了图1a中的定子组件的槽楔固定结构。具体地，如图1a所示，该电机用定子组件包括铁芯10以及安装于铁芯10的导体30和槽楔20。铁芯10包括筒状的铁芯主体部101和从铁芯主体部101朝向径向内侧突出且在周向C上均匀分布的多个铁芯齿部102，在周向C上相邻的铁芯齿部102之间形成导体槽10h。如图1b所示，在每个导体槽10h中均安装有一个槽楔20和多个导体30，槽楔20位于导体30的径向内侧的位置，从而防止导体30从导体槽10h中掉出。
上述的电机用定子组件的槽楔固定结构包括在相邻的两个铁芯齿部102的彼此面对周向侧壁形成的沿着轴向延伸的燕尾槽，槽楔20具有与该燕尾槽对应的形状，从而槽楔20能够沿着轴向插入燕尾槽以固定于相邻的两个铁芯齿部102之间。由此，一方面，燕尾槽会导致铁芯齿部102的宽度为如图1b中所示的铁芯齿部实际宽度D0，这实际上减小了铁芯齿部102的宽度，因而增大了铁芯齿部102的磁饱和度而降低了电机的性能；另一方面，由于在将槽楔20安装到相邻的两个铁芯齿部102之间的过程中，必须将槽楔20沿着轴向插入导体槽10h(即插入燕尾槽)中，因而安装过程复杂且效率低。
发明内容
基于上述现有技术的缺陷而做出了本发明。本发明的一个目的在于提供一种电机用定子组件，其槽楔固定结构不会对定子的性能产生不利影响。本发明的另一个目的在于提供一种包括上述电机用定子组件的定子。
为了实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案。
本发明提供了一种如下的电机用定子组件，其包括：
铁芯，所述铁芯包括筒状的铁芯主体部和从所述铁芯主体部朝向径向内侧突出且沿着周向排列的多个铁芯齿部，在周向上相邻的两个所述铁芯齿部之间均形成沿着径向延伸的导体槽；
导体，在各所述导体槽中均收纳安装多个所述导体，该多个所述导体沿着径向排列；
槽楔，在各所述导体槽中均收纳安装所述槽楔，使得在各所述导体槽中所述槽楔位于所述多个导体的径向内侧的位置；以及
槽楔压环，所述槽楔压环在径向内侧固定安装于所述铁芯齿部并且所述槽楔压环从径向内侧与所述槽楔的一部分在径向上干涉，从而所述导体和所述槽楔压环在径向上对所述槽楔进行限位。
优选地，所述铁芯齿部的两个轴向端部均形成有朝向径向外侧凹的台阶结构，并且所述槽楔形成有与该台阶结构对应的缺口，所述台阶结构和对应的所述缺口安装有一个所述槽楔压环，以使得两个所述槽楔压环在轴向上对所述槽楔进行限位。
更优选地，所述槽楔压环以过盈配合的方式固定安装于所述铁芯齿部。
更优选地，所述铁芯包括以彼此对齐的方式在轴向上层叠在一起的多个定子层叠片和两个定子端压板，所述两个定子端压板位于所述铁芯的两端处，并且所述槽楔压环以从径向内侧压抵所述定子端压板的方式固定安装于所述定子端压板。
更优选地，各所述定子端压板包括环形的端压板主体和从所述端压板主体朝向径向内侧突出且沿着周向排列的多个端压板齿，
各所述定子层叠片包括环形的层叠片主体和从所述层叠片主体朝向径向内侧突出且沿着周向排列的多个层叠片齿，
通过所述端压板主体和所述层叠片主体在轴向上层叠在一起形成所述铁芯主体部并且通过所述端压板齿和所述层叠片齿在轴向上层叠在一起形成所述铁芯齿部。
更优选地，所述端压板齿的径向内侧端位于比对应的所述层叠片齿的径向内侧端靠径向外侧的位置，使得所述端压板齿与所述层叠片齿形成供所述槽楔压环安装的所述铁芯齿部的台阶结构。
更优选地，当所述定子端压板的内径为D1且所述定子层叠片的内径为D2，并且所述槽楔压环的外径为d1且所述槽楔压环的内径为d2时，满足h＝(D1-D2)/2，且d1＝D1，d2＝D2。
更优选地，所述槽楔压环的径向内周面和所述层叠片齿的径向内端面大致平齐；并且/或者
所述槽楔压环的轴向厚度与所述定子端压板的轴向厚度大致相等。
本发明还提供了一种如下的定子，所述定子包括至少一个以上技术方案中任意一项技术方案所述的电机用定子组件。
更优选地，所述定子包括多个所述电机用定子组件，所述多个电机用定子组件以共轴的方式在轴向上彼此串联在一起。
通过采用上述技术方案，本发明提供了一种新型的电机用定子组件及包括该电机用定子组件的定子，该定子组件省略了现有技术中在铁芯齿部形成的燕尾槽，而将宽度与导体槽的宽度大致相同的槽楔直接安装于导体槽中并通过槽楔压环、导体和导体槽的侧壁相互配合在周向、径向和轴向三个方向上对槽楔进行限位的同时槽楔能够防止导体从导体槽掉出。这样，与现有技术的电机用定子组件相比，该槽楔固定结构不会减小铁芯齿部的宽度，因而铁芯齿部的磁通量不容易达到过饱和，因而避免了槽楔固定结构对定子的性能产生不利影响。另外，在根据本发明的电机用定子组件中，安装该槽楔时不仅可以将槽楔沿着轴向插入安装到导体槽中，而且还可以沿着径向将槽楔插入安装到导体槽中，安装方式灵活，能够提高安装效率。
附图说明
图1a是示出了一种电机用定子组件的示意性结构图；图1b是示出了图1a中的电机用定子组件的局部放大示意图。
图2a是示出了根据本发明的电机用定子组件的示意性结构图；图2b是示出了图2a中的电机用定子组件的局部结构图；图2c是示出了图2a中电机用定子组件的局部结构放大图。
图3a是示出了图2a中的电机用定子组件的定子端压板的示意图；图3b是示出了图2a中的电机用定子组件的定子层叠片的示意图；图3c是示出了图2a中的电机用定子组件的槽楔压环的示意图。
附图标记说明
10铁芯101铁芯主体部102铁芯齿部10h导体槽20槽楔30导体D0铁芯齿部的实际宽度
1铁芯11铁芯主体部12铁芯齿部1h导体槽1a定子端压板1a1端压板主体1a2端压板齿1b定子层叠片1b1层叠片主体1b2层叠片齿2槽楔2c缺口3导体4槽楔压环
d1槽楔压环的外径d2槽楔压环的内径D1定子端压板的内径D2定子层叠片的内径h槽楔压环的径向厚度C周向。
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的示例性实施方式。需要说明的是，如无特殊说明，在本发明中，“轴向”、“径向”和“周向”分别是指电机用定子组件(铁芯)的轴向、径向和周向。
如图2a至图2c所示，根据本发明的电机用定子组件包括组装在一起的铁芯1、多个槽楔2、多个导体3和两个槽楔压环4。
具体地，在本实施方式中，铁芯1包括筒状的铁芯主体部11和从铁芯主体部11朝向径向内侧突出的多个铁芯齿部12，各铁芯齿部12具有相同的形状和尺寸。在周向C上，相邻的每两个铁芯齿部12之间均形成沿着径向延伸的一个导体槽1h。由于多个铁芯齿部12在周向C上是均匀分布的，因此多个导体槽1h在周向C上也是均匀分布的。
铁芯1包括在轴向上层叠在一起的两个定子端压板1a(如图3a所示)和多个定子层叠片1b(如图3b所示)。从轴向上看，定子端压板1a和定子层叠片1b彼此大致对齐。在轴向上，多个定子层叠片1b介于两个定子端压板1a之间，使得两个定子端压板1a位于铁芯1的轴向两端处。
如图3a所示，定子端压板1a由例如硅钢的金属制成。各定子端压板1a包括环形的端压板主体1a1和从端压板主体1a1朝向径向内侧突出的多个端压板齿1a2，多个端压板齿1a2具有相同的形状和尺寸并且沿着周向C均匀排列。如图3b所示，定子层叠片1b优选地由硅钢制成。各定子层叠片1b包括环形的层叠片主体1b1和从层叠片主体1b1朝向径向内侧突出的多个层叠片齿1b2，多个层叠片齿1b2具有相同的形状和尺寸并且沿着周向C均匀排列。进一步地，端压板主体1a1与层叠片主体1b1两者在形状和尺寸方面均相同。端压板齿1a2与层叠片齿1b2两者的数量相同；在形状和尺寸方面，端压板齿1a2与层叠片齿1b2两者之间仅径向尺寸不同。
这样，通过端压板主体1a1和层叠片主体1b1以彼此对齐的方式在轴向上层叠固定在一起而形成铁芯主体部11并且通过端压板齿1a2和层叠片齿1b2在轴向上层叠固定在一起而形成铁芯齿部12。当端压板齿1a2和层叠片齿1b2在轴向上层叠在一起时，由于端压板齿1a2与层叠片齿1b2两者之间的径向尺寸不同，端压板齿1a2的径向内侧端位于比对应的层叠片齿1b2的径向内侧端靠径向外侧的位置，使得端压板齿1a2与层叠片齿1b2形成供槽楔压环4安装的台阶结构。
在本实施方式中，在每一个导体槽1h中均收纳安装一个槽楔2。在各导体槽1h中，该一个槽楔2位于多个导体3的径向内侧的位置，使得该槽楔2能够在径向内侧对对应的导体3进行限位。各槽楔2的轴向长度与铁芯1的轴向长度相等，使得槽楔2的轴向两端能够与铁芯1的轴向两端对齐。如图2b和图2c所示，各槽楔2的轴向两端部形成有与铁芯齿部12的上述台阶结构对应的缺口2c，该缺口2c同样用于供槽楔压环4安装。
在本实施方式中，在每一个导体槽1h中均收纳安装多个导体3。在各导体槽1h中多个导体3以彼此抵接在一起的方式沿着径向排列。用于形成导体槽1h的侧壁能够在径向外侧和周向两侧对导体3进行限位。各导体3的轴向长度与铁芯1的轴向长度相等，使得导体3的轴向两端能够与铁芯1的轴向两端对齐。
在本实施方式中，设置有两个槽楔压环4，各槽楔压环4从径向内侧固定安装于铁芯齿部12的台阶结构和对应的槽楔2的缺口2c处，使得槽楔压环4与槽楔2在径向和轴向上实现结构干涉。这样，用于形成导体槽1h的侧壁能够从周向两侧对槽楔2进行限位，导体3能够在径向外侧对槽楔2进行限位，而两个槽楔压环4不仅能够从径向内侧对槽楔2进行限位而且能够分别从轴向两侧对槽楔2进行限位。因此，槽楔2在周向、径向和轴向三个方向上被限位。
优选地，两个槽楔压环4以从径向内侧压抵定子端压板1a的端压板齿1a2的径向内侧面的方式并且以过盈配合的方式固定安装于铁芯齿部12。
为了保证槽楔压环4的尺寸不会影响定子的工作与组装，如图3a至图3c所示，假设定子端压板1a的由端压板齿1a2的径向内侧面限定的内径为D1且定子层叠片1b的由层叠片齿1b2的径向内侧面限定的内径为D2，并且槽楔压环4的外径为d1且槽楔压环4的内径为d2时，槽楔压环4的径向厚度h满足h＝(D1-D2)/2，槽楔压环4的外径d1满足d1＝D1，槽楔压环4的内径d2满足d2＝D2。在满足以上表达式的情况下，槽楔压环4与铁芯齿部12之间的过盈配合通过公差来保证。
更优选地，h＝(D1-D2)/2。这样，当槽楔压环4固定安装于铁芯齿部12的台阶结构和槽楔2的缺口2c处之后，槽楔压环4的径向内周面和定子层叠片1b的径向内端面大致平齐(大致在同一圆筒面上)。另外，槽楔压环4的轴向厚度与定子端压板1a的轴向厚度大致相等。这样，当槽楔压环4固定安装于铁芯齿部12的台阶结构和槽楔2的缺口2c处之后，槽楔压环4的轴向端面与定子端压板1a的轴向端面大致平齐。
进一步地，本发明还提供了一种电机用定子，该定子包括至少一个具有以上结构的电机用定子组件。当定子包括多个电机用定子组件，多个电机用定子组件可以以共轴的方式在轴向上彼此串联在一起，这样能够获得具有预定轴向长度的定子。
当然，本发明不限于上述实施方式，本领域技术人员在本发明的教导下可以对本发明的上述实施方式做出各种变型，而不脱离本发明的范围。另外，还需进行以下说明。
(i)虽然在以上的具体实施方式中没有明确说明，但是应当理解，根据本发明的槽楔可以沿着轴向插入导体槽中也可以沿着径向插入导体槽中。这样使得槽楔的安装方式灵活，可以方便安装并且提高安装的效率。
(ii)虽然在以上的具体实施方式中没有明确说明，但是应当理解，槽楔的宽度可以与导体槽的宽度相同或略小，以便于槽楔安装于导体槽中。另外，槽楔的材料与导体的材料不同。而且，槽楔的截面并不限于楔形，而是可以为例如长方形等的任意形状。
(iii)虽然在以上的具体实施方式中没有明确说明，但是应当理解，当定子包括多个根据本发明的电机用定子组件时，在相邻的定子组件之间可以共用一个槽楔压环和一个定子端压板。
(iv)在本发明中，定子端压板可以采用与定子层叠片的材料相同的材料，这样可以通过改变多个定子层叠片的层叠片齿的径向尺寸然后将该多个定子层叠片层叠在一起来形成定子端压板。
Claims (9)
1.一种电机用定子组件，其包括：
铁芯(1)，所述铁芯(1)包括筒状的铁芯主体部(11)和从所述铁芯主体部(11)朝向径向内侧突出且沿着周向(C)排列的多个铁芯齿部(12)，在周向(C)上相邻的两个所述铁芯齿部(12)之间均形成沿着径向延伸的导体槽(1h)；
导体(3)，在各所述导体槽(1h)中均收纳安装多个所述导体(3)，该多个所述导体(3)沿着径向排列；
槽楔(2)，在各所述导体槽(1h)中均收纳安装所述槽楔(2)，使得在各所述导体槽(1h)中所述槽楔(2)位于多个所述导体(3)的径向内侧的位置；以及
槽楔压环(4)，所述槽楔压环(4)在径向内侧固定安装于所述铁芯齿部(12)并且所述槽楔压环(4)从径向内侧与所述槽楔(2)的一部分在径向上干涉，从而所述导体(3)和所述槽楔压环(4)在径向上对所述槽楔(2)进行限位；
其特征在于，所述铁芯齿部(12)的两个轴向端部均形成有朝向径向外侧凹的台阶结构，并且所述槽楔(2)形成有与该台阶结构对应的缺口(2c)，所述台阶结构和对应的所述缺口(2c)安装有一个所述槽楔压环(4)，以使得两个所述槽楔压环(4)在轴向上对所述槽楔(2)进行限位。
2.根据权利要求1所述的电机用定子组件，其特征在于，所述槽楔压环(4)以过盈配合的方式固定安装于所述铁芯齿部(12)。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的电机用定子组件，其特征在于，
所述铁芯(1)包括以彼此对齐的方式在轴向上层叠在一起的多个定子层叠片(1b)和两个定子端压板(1a)，所述两个定子端压板(1a)位于所述铁芯(1)的两端处，并且所述槽楔压环(4)以从径向内侧压抵所述定子端压板(1a)的方式固定安装于所述定子端压板(1a)。
4.根据权利要求3所述的电机用定子组件，其特征在于，
各所述定子端压板(1a)包括环形的端压板主体(1a1)和从所述端压板主体(1a1)朝向径向内侧突出且沿着周向(C)排列的多个端压板齿(1a2)，
各所述定子层叠片(1b)包括环形的层叠片主体(1b1)和从所述层叠片主体(1b1)朝向径向内侧突出且沿着周向(C)排列的多个层叠片齿(1b2)，
通过所述端压板主体(1a1)和所述层叠片主体(1b1)在轴向上层叠在一起形成所述铁芯主体部(11)并且通过所述端压板齿(1a2)和所述层叠片齿(1b2)在轴向上层叠在一起形成所述铁芯齿部(12)。
5.根据权利要求4所述的电机用定子组件，其特征在于，所述端压板齿(1a2)的径向内侧端位于比对应的所述层叠片齿(1b2)的径向内侧端靠径向外侧的位置，使得所述端压板齿(1a2)与所述层叠片齿(1b2)形成供所述槽楔压环(4)安装的所述铁芯齿部(12)的台阶结构。
6.根据权利要求5所述的电机用定子组件，其特征在于，当所述定子端压板(1a)的由端压板齿的径向内侧面限定的内径为D1且所述定子层叠片(1b)的由层叠片齿的径向内侧面限定的内径为D2，并且所述槽楔压环(4)的外径为d1且所述槽楔压环(4)的内径为d2时，满足
h＝(D1-D2)/2，且d1＝D1，d2＝D2
其中，h为槽楔压环的径向厚度。
7.根据权利要求6所述的电机用定子组件，其特征在于，
所述槽楔压环(4)的径向内周面和所述层叠片齿(1b2)的径向内端面大致平齐；并且/或者
所述槽楔压环(4)的轴向厚度与所述定子端压板(1a)的轴向厚度大致相等。
8.一种定子，所述定子包括至少一个权利要求1至7中任一项所述的电机用定子组件。
9.根据权利要求8所述的定子，其特征在于，所述定子包括多个所述电机用定子组件，多个所述电机用定子组件以共轴的方式在轴向上彼此串联在一起。
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