CN114157070B - 一种交流电机定子结构 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种交流电机定子结构，其包括定子铁芯和定子绕组，所述定子铁芯的内圈设有开口槽，所述开口槽的槽口朝向定子铁芯的轴心，所述定子绕组部分嵌于开口槽内，所述开口槽内嵌的宽度小于槽口的宽度，所述定子绕组与槽口之间嵌有若干根沿定子铁芯轴向排布的槽楔，所述槽楔的最大宽度小于槽口的宽度，所述槽楔的侧壁抵接于开口槽的内壁。本申请具有有效的保证绕组安装方便的同时避免绕组从开口槽部分逃逸的效果。

Description

一种交流电机定子结构

技术领域

本申请涉及电机的领域，尤其是涉及一种交流电机定子结构。

背景技术

电机通常包括定子部分和转子部分，定子部分则包括定子铁芯和定子绕组，定子铁芯一般由一定厚度且表面具有绝缘层的硅钢片冲制、叠压而成，在定子铁芯的内孔圆周处冲有均匀分布的开口槽，用以嵌放定子绕组。

对于小型电机，在绕组完成后开口槽一般用胶进行的封堵，以防止绕组从开口槽露出。但对于中大型电机，如YJP大型交流电机，绕组的体积和重量较大，单丝数量多，单纯采用胶进行封堵使用寿命不高，较容易受极端环境影响，如散热速度不够快而导致内部温度较高，若胶层软化到一定程度，则有可能出现绕组或绕组单丝从开口槽部分逃逸的情况。

为此，也有采用将开口槽的槽口缩小的办法，但这也导致在绕组工序中嵌线非常困难。

发明内容

为了在保证绕组安装方便的同时避免绕组从开口槽部分逃逸，本申请提供一种交流电机定子结构。

本申请提供的一种交流电机定子结构采用如下的技术方案：

一种交流电机定子结构，包括定子铁芯和定子绕组，所述定子铁芯的内圈设有开口槽，所述开口槽的槽口朝向定子铁芯的轴心，所述定子绕组部分嵌于开口槽内，所述开口槽内嵌的宽度大于槽口的宽度，所述定子绕组与槽口之间嵌有若干根沿定子铁芯轴向排布的槽楔，所述槽楔的最大宽度大于槽口的宽度，所述槽楔的侧壁抵接于开口槽的内壁。

通过采用上述技术方案，可以留下足够大的槽口供定子绕组安装，等待定子绕组安装完成之后，将槽楔逐个沿定子的轴向塞入定子绕组与槽口之间的间隙，直至完全覆盖，而基于槽口与槽楔的宽度关系，以及定子绕组反向的对槽口产生的止旋限制，槽楔将无法从槽口脱离，如此可有效的保证绕组安装方便的同时避免绕组从开口槽部分逃逸。

可选的，所述开口槽由靠近槽口的部分至槽口宽度逐渐缩小，所述槽楔与该宽度缩小的开口槽内壁贴合。

通过采用上述技术方案，这种渐进式缩小结构，可较好的为槽楔提供安装定位和止旋限制，如此槽楔可以达成稳定的封堵效果。

可选的，相邻的所述定子绕组之间绑扎有绑带，所述绑带位于定子绕组超出定子铁芯轴向端面的部分。

通过采用上述技术方案，每一定子绕组均与相邻的定子绕组达成绑扎，如此所有的定子绕组将形成相互限位，使任一定子绕组都较难产生轴向移动，如此也保证槽楔不容易产生轴向移动而脱离阻挡位置。

可选的，所述槽楔的两端分别凸出设有第一悬臂和第二悬臂，所述第一悬臂和第二悬臂的宽度总和小于等于槽楔的宽度，所述第一悬臂和第二悬臂均以其中一侧壁与槽楔的同一侧壁平齐，第一悬臂的另一相对的侧壁凸出固定有凸起，所述第二悬臂的另一相对的侧壁凹陷设有凹槽，所述定子结构还包括用于连接两个相邻槽楔的镜像楔，所述镜像楔的两端同样设有第一悬臂和第二悬臂，所述槽楔与镜像楔的凸起和凹槽可以相互嵌接配合。

通过采用上述技术方案，安装时，每一滑入开口槽的槽楔都能通过镜像楔达成对接，使所有槽楔构成受力整体，任意一个槽楔在局部被定子绕组的窜动或整体的震动而产生位移趋势时，都可以被其他槽楔限制并提供抵抗受力，并由于每个槽楔和镜像楔又是单独的个体，每个槽楔和镜像楔在接收震动时所处的相位不同，可以在牵连的情况下产生相互的抵消，降低了震动对槽楔产生的影响，从而保证槽楔不松动，继而也保证线圈的稳定性。

此外，根据凸起的构造不同，槽楔与镜像楔可以完全相同，也可以呈对称设置。

可选的，所述第一悬臂的厚度和第二悬臂的厚度均小于槽楔的厚度，所述第二悬臂以其中一表面与槽楔的同一表面平齐，第二悬臂另一相对的表面设有第二垫台；以第二垫台相对第二悬臂的朝向为向下作为方位参考，所述第二垫台的下表面为弧面，所述凸起的上端面也为弧面；所述第二垫台的弧面的最高点高于凸起的弧面的最低点。

通过采用上述技术方案，以第二垫台相对第二悬臂的朝向为向下作为方位参考，在第一悬臂和第二悬臂对接时，受两个弧面的导向，第一悬臂将呈现为下压的趋势，而定子绕组本身也存在一定的压缩空间，可以为第一悬臂的向下弯曲提供避让，使得凸起能够进入到凹槽所在的位置；通过凸起的顶部弧面的引导，凸起也将顺利的与凹槽达成对接。对接完成之后，由于缺少导向，第一悬臂也将无法产生被迫下压的趋势，并且由于第一悬臂和第二悬臂侧壁直接与开口槽的内壁抵触，硬度较高难以发生形变，因此也难以通过侧向张开使凸起脱离，如此也具备条件将凸起的体积设计的稍微大一点，使相邻的槽楔在对接完成之后无法因拔拉而脱离，大幅度提高槽楔安装稳定性和整体性。

此外，倘若需要对槽楔进行拆卸，在转子被拆除后，可以在定子的内圈部位对第一悬臂进行按压即可将槽楔和镜像楔逐一拔出，无需对槽楔和镜像楔进行破坏，可以重复使用。如此，也为单一更换其中某个或某几个损坏的槽楔提供了可能，大大降低了维修成本。

可选的，所述凸起包括限位部和导向部，所述限位部位于导向部的下方，其中所述限位部形状为圆柱体通过两个相互平行且与圆柱体的轴线相平行的截面所截出的构造，所述限位部宽度较小的平面与第一悬臂连接，所述凹槽与限位部的形状相对应；所述限位部向下的投影包含一长边和一短边；所述导向部的形状为以短边的中点为球心以短边中心到长边端点的长度为半径的半球体经剖切留下投影与限位部的投影重合的部分。

通过采用上述技术方案，在导向部与第二垫台在对接过程中抵触时,导向部基于球面特性,给予第二垫台的受力可视为具备向上的分力和实时变化的水平向的分力,如此两个对接第一悬臂和第二悬臂的避让将不是简单的上下弯曲,而是在上下弯曲的基础上产生小幅度的扭转并沿开口槽的渐变导向下滑；如此相比与于简单的上下弯曲,第一悬臂和第二悬臂要达成避让而产生的形变量要小得多，对第一悬臂和第二悬臂的弹性性能要求也要小多的多；在导向部到达凹槽时，第一悬臂和第二悬臂将逐渐复位，此时，导向部也为限位部与凹槽的对接提供导向，直至凹槽与限位部完全对接，第一悬臂和第二悬臂达成锁定；锁定后，基于限位部的特殊形状，第一悬臂和第二悬臂既无法侧向的分离，也无法沿长度方向分离，稳定性极高，想要分离只能通过转子被拆除后，在定子的内圈部位对第一悬臂进行按压。且限位部两侧的弧面导向也使其在与凹槽对接的过程中可以将第一悬臂和第二悬臂拉紧；如此，既实现槽楔的对接过程中的快捷方便，仅需两端对准按压即可，又实现槽楔之间连接超高的稳定性和整体性。

可选的，所述第一悬臂以其中一表面与槽楔的同一表面平齐，第一悬臂另一相对的表面设有第一垫台。

通过采用上述技术方案，第一垫台相对第一悬臂的下表面与定子绕组的接触面积较小，在第一垫台与定子绕组抵触的时候可以产生一定的压凹，以更好的形避让，同时也对第一悬臂的可弯曲程度做一定的限制，以避免或降低出现不可恢复的塑性形变。

可选的，所述定子结构还包括端楔和端环，所述端楔其中一端设有槽楔相对接的第一悬臂或第二悬臂，端楔的另一端设有第三悬臂，所述第三悬臂的上表面与端楔的上表面平齐，所述第三悬臂的厚度小于端楔的厚度，所述第三悬臂的底部设有止逆凸棱，所述端环包括一体成型的环部和多个衔接部，所述衔接部沿环部的周向排布于环部的端面，所述衔接部嵌于第三悬臂和定子绕组之间，所述衔接部的表面设有供止逆凸棱嵌接的止逆槽，所述止逆凸棱在衔接部与第三悬臂插接安装时首先与衔接部接触的面为第一导向面；所述环部的轴向端面与第三悬臂的端部抵触并涂覆有胶层。

通过采用上述技术方案，端楔与槽楔构成可通过按压拆卸的连接，而端环的衔接部则与端楔构成不可直接拆卸的锁定构造，端环的环部则是将所有端楔连成一个环状的整体，从而使每个一个开口槽的槽楔能相互关联构成受力的整体，使槽楔不易松动，并且端环还可以在定子两端对槽楔构成轴向的锁定，使槽楔不易产生定子轴向的移动。

可选的，所述环部远离端楔的端面设有第一环槽，所述环部远离端楔的一侧设有外环，所述外环与环部之间通过激光焊接固定，所述外环朝向环部的一侧设有第二环槽，所述第一环槽和第二环槽共同形成的空间内紧密嵌设有刚性环。

通过采用上述技术方案，在衔接部与端楔对接时，环部整体相对偏柔性，可以对每一个衔接部逐一进行压紧，便于操作，也便于将每一个衔接部进行精准安装，端环安装完成后，再安装刚性环可加强环部的硬度，使环部能较好起到刚性连接、整体受力的效果。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

可以留下足够大的槽口供定子绕组安装，等待定子绕组安装完成之后，将槽楔逐个沿定子的轴向塞入定子绕组与槽口之间的间隙，直至完全覆盖，而基于槽口与槽楔的宽度关系，以及定子绕组反向的对槽口产生的止旋限制，槽楔将无法从槽口脱离，如此可有效的保证绕组安装方便的同时避免绕组从开口槽部分逃逸；

安装时，每一滑入开口槽的槽楔都能通过镜像楔达成对接，使所有槽楔构成受力整体，任意一个槽楔在局部被定子绕组的窜动或整体的震动而产生位移趋势时，都可以被其他槽楔限制并提供抵抗受力，并由于每个槽楔和镜像楔又是单独的个体，每个槽楔和镜像楔在接收震动时所处的相位不同，可以在牵连的情况下产生相互的抵消，降低了震动对槽楔产生的影响，从而保证槽楔不松动，继而也保证线圈的稳定性。

附图说明

图1是实施例1交流电机定子结构的整体结构图。

图2是实施例1的图1在A处的放大图。

图3是实施例2的槽楔和端环的结构图。

图4是实施例2的槽楔的结构示意图。

图5是实施例2的槽楔以图4为视角的俯视图。

图6是实施例2的端楔和端环的连接结构示意图。

附图标记说明：1、定子铁芯；2、定子绕组；3、槽楔；4、镜像楔；5、端楔；6、端环；7、外环；8、刚性环；11、开口槽；12、槽口；21、绑带；31、第一悬臂；32、第二悬臂；33、凸起；331、限位部；332、导向部；34、凹槽；35、第一垫台；36、第二垫台；51、第三悬臂；52、止逆凸棱；61、环部；611、第一环槽；62、衔接部；621、止逆槽；71、第二环槽。

具体实施方式

以下结合附图1-6对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种交流电机定子结构。

实施例1：

参照图1和2，一种交流电机定子结构包括定子铁芯1和定子绕组2，定子铁芯1的内圈设有开口槽11，开口槽11沿定子的轴向的两端贯穿，开口槽11朝向定子铁芯1轴心的一侧具有槽口12，开口槽11由靠近槽口12的部分至槽口12宽度逐渐缩小。

定子绕组2部分嵌于开口槽11内，部分从开口槽11的两端延伸出开口槽11。对于延伸出的部分，相邻的定子绕组2之间均绑扎有绑带21。

定子绕组2与槽口12之间嵌有若干根沿定子铁芯1轴向排布的槽楔3，出于阻力和施力考虑，每一根槽楔3都不宜太长，数量根据定子的体型做相应的调整。槽楔3的最大宽度大于槽口12的宽度，槽楔3的侧壁抵接于开口槽11的内壁，并具备与该宽度缩小的开口槽11内壁贴合的相应表面构造。

实施例1的实施原理为：

基于槽楔3覆盖的设定，设计足够大的槽口12供定子绕组2安装，等待定子绕组2安装完成之后，将槽楔3逐个沿定子的轴向塞入定子绕组2与槽口12之间的间隙，直至完全覆盖形成封堵。

实施例2：

参照图3，本实施例与实施例1的不同之处在于，定子结构还包括镜像楔4、端楔5和端环6，其中的槽楔3结构也不同。

镜像楔4用于连接两个相邻的槽楔3，镜像楔4的整体结构与槽楔3的整体结构呈对称设置，槽楔3及直接固定于槽楔3的构造均视为槽楔3的整体结构的一部分。本实施例以槽楔3的整体结构为例做结构说明，由于槽楔3本身没有绝对的方位限制，为了方便说明，以槽楔3朝向槽口12的表面作为上表面。

参照图4,槽楔3的两端分别凸出设有第一悬臂31和第二悬臂32，槽楔3与第一悬臂31和第二悬臂32通过注塑一体成型。第一悬臂31和第二悬臂32的宽度总和小于等于槽楔3的宽度，本实施例以总和等于槽楔3的宽度为例。第一悬臂31和第二悬臂32均以其中一侧壁与槽楔3的同一侧壁平齐，第一悬臂31的另一相对的侧壁凸出固定有凸起33，凸起33与第一悬臂31一体注塑成型。第二悬臂32的另一相对的侧壁凹陷设有凹槽34，槽楔3与镜像楔4的凸起33和凹槽34可以相互嵌接配合。

参照图4和图5，凸起33包括限位部331和导向部332，限位部331位于导向部332的下方，其中限位部331形状为圆柱体通过两个相互平行且与圆柱体的轴线相平行的截面所截出的构造，两个该截面可以位于圆柱体的轴线的两侧，也可以位于轴线的同一侧，且在本实施例中该圆柱体的轴线竖向分布。限位部331宽度较小的平面与第一悬臂31的侧壁平齐，限位部331的底部平面与第一悬臂31的底面平齐。凹槽34与限位部331的形状相对应。如此，限位部331向下的投影包含一长边和一短边。导向部332的形状为以短边的中点为球心以短边中心到长边端点的长度为半径的半球体经剖切留下投影与限位部331的投影重合的部分。

第一悬臂31和第二悬臂32的上表面均与槽楔3的上表面平齐，且均与槽楔3的下表面存在间隔。第一悬臂31下表面设有一体成型的第一垫台35，第二悬臂32下表面设有一体成型的第二垫台36。其中第一垫台35呈半圆柱形，第二垫台36也为圆柱形剖切而成，但弧度小于第一垫台35，且第二垫台36的弧面的最高点高于导向部332的弧面的最低点。如此，在安装对接时，导向部332的弧面将能够与第二垫台36的弧面抵触，实现第一悬臂31和第二悬臂32之间的导向避让，并最终使凸起33与凹槽34对接。

参照图3和图4，槽楔3与镜像楔4相互通过凸起33和凹槽34达成对接锁定，直至靠近定子的轴向端面时，将端楔5与槽楔3对接。

参照图3和图6，端楔5其中一端设有槽楔3相对接的第一悬臂31或第二悬臂32，具体采用第一悬臂31的结构还是第二悬臂32的结构根据槽楔3与镜像楔4对接后裸露的端头决定，实际使用时可分别备一部分具有第一悬臂31的端楔5和第二悬臂32的端楔5。端楔5的另一端设有第三悬臂51，第三悬臂51的上表面与端楔5的上表面平齐，第三悬臂51的厚度小于端楔5的厚度，第三悬臂51的底部设有止逆凸棱52。

端环6包括一体成型的环部61和多个衔接部62，衔接部62沿环部61的周向排布于环部61的端面，每一环部61的衔接部62的数量与定子铁芯1的开口槽11的数量相对应。衔接部62嵌于第三悬臂51和定子绕组2之间，衔接部62的表面设有供止逆凸棱52嵌接的止逆槽621，止逆凸棱52在衔接部62与第三悬臂51插接安装时首先与衔接部62接触的面为第一导向面，对接完成后将无法采用拉拔的方式将衔接部62取出。环部61的轴向端面与第三悬臂51的端部抵触并涂覆有胶层。该胶层采用环氧树脂涂覆而成。

环部61远离端楔5的端面设有第一环槽611，环部61远离端楔5的一侧设有外环7，外环7朝向环部61的一侧设有第二环槽71，第一环槽611和第二环槽71共同形成的空间内紧密嵌设有刚性环8。刚性环8采用高强度绝缘材料制成，可以为陶瓷或聚醚醚酮，本实施例以陶瓷为例。

实施例2的实施原理为：

待定子绕组2与定子铁芯1相互安装完成后，将槽楔3和镜像楔4交替的从定子铁芯1的轴向端塞入开口槽11，槽楔3和镜像楔4将通过第一悬臂31和第二悬臂32的对接和相互锁定。

直至靠近定子的轴向端面时，将端楔5与槽楔3对接。之后将端环6的衔接部62与端楔5一一对接，并逐个压紧，对接完成后将刚性环8嵌入端环6的第一环槽611。之后将外环7的第二环槽71与刚性环8对接。外环7与环部61之间通过激光焊接或涂覆环氧树脂固定。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种交流电机定子结构，包括定子铁芯(1)和定子绕组(2)，所述定子铁芯(1)的内圈设有开口槽(11)，所述开口槽(11)的槽口(12)朝向定子铁芯(1)的轴心，所述定子绕组(2)部分嵌于开口槽(11)内，所述开口槽(11)内嵌的宽度大于槽口(12)的宽度，其特征在于：所述定子绕组(2)与槽口(12)之间嵌有若干根沿定子铁芯(1)轴向排布的槽楔(3)，所述槽楔(3)的最大宽度大于槽口(12)的宽度，所述槽楔(3)的侧壁抵接于开口槽(11)的内壁；所述槽楔(3)的两端分别凸出设有第一悬臂(31)和第二悬臂(32)，所述第一悬臂(31)和第二悬臂(32)的宽度总和小于等于槽楔(3)的宽度，所述第一悬臂(31)和第二悬臂(32)均以其中一侧壁与槽楔(3)的同一侧壁平齐，第一悬臂(31)的另一相对的侧壁凸出固定有凸起(33)，所述第二悬臂(32)的另一相对的侧壁凹陷设有凹槽(34)；所述定子结构还包括用于连接两个相邻槽楔(3)的镜像楔(4)，所述镜像楔(4)的整体结构与槽楔(3)的整体结构呈对称设置，所述槽楔(3)与镜像楔(4)相互嵌接配合。

2.根据权利要求1所述的一种交流电机定子结构，其特征在于：所述开口槽(11)由靠近槽口(12)的部分至槽口(12)宽度逐渐缩小，所述槽楔(3)与该宽度缩小的开口槽(11)内壁贴合。

3.根据权利要求1所述的一种交流电机定子结构，其特征在于：相邻的所述定子绕组(2)之间绑扎有绑带(21)，所述绑带(21)位于定子绕组(2)超出定子铁芯(1)轴向端面的部分。

4.根据权利要求1所述的一种交流电机定子结构，其特征在于：所述第一悬臂(31)的厚度和第二悬臂(32)的厚度均小于槽楔(3)的厚度，所述第二悬臂(32)以其中一表面与槽楔(3)的同一表面平齐，第二悬臂(32)另一相对的表面设有第二垫台(36)；以第二垫台(36)相对第二悬臂(32)的朝向为向下作为方位参考，所述第二垫台(36)的下表面为弧面，所述凸起(33)的上端面也为弧面；所述第二垫台(36)的弧面的最高点高于凸起(33)的弧面的最低点。

5.根据权利要求4所述的一种交流电机定子结构，其特征在于：所述凸起(33)包括限位部(331)和导向部(332)，所述限位部(331)位于导向部(332)的下方，其中所述限位部(331)形状为圆柱体通过两个相互平行且与圆柱体的轴线相平行的截面所截出的构造，所述限位部(331)宽度较小的平面与第一悬臂(31)连接，所述凹槽(34)与限位部(331)的形状相对应；所述限位部(331)向下的投影包含一长边和一短边；所述导向部(332)的形状为以短边的中点为球心以短边中心到长边端点的长度为半径的半球体经剖切留下投影与限位部(331)的投影重合的部分。

6.根据权利要求5所述的一种交流电机定子结构，其特征在于：所述第一悬臂(31)以其中一表面与槽楔(3)的同一表面平齐，第一悬臂(31)另一相对的表面设有第一垫台(35)。

7.根据权利要求4-6任意一项所述的一种交流电机定子结构，其特征在于：所述定子结构还包括端楔(5)和端环(6)，所述端楔(5)其中一端设有槽楔(3)相对接的第一悬臂(31)或第二悬臂(32)，端楔(5)的另一端设有第三悬臂(51)，所述第三悬臂(51)的上表面与端楔(5)的上表面平齐，所述第三悬臂(51)的厚度小于端楔(5)的厚度，所述第三悬臂(51)的底部设有止逆凸棱(52)，所述端环(6)包括一体成型的环部(61)和多个衔接部(62)，所述衔接部(62)沿环部(61)的周向排布于环部(61)的端面，所述衔接部(62)嵌于第三悬臂(51)和定子绕组(2)之间，所述衔接部(62)的表面设有供止逆凸棱(52)嵌接的止逆槽(621)，所述止逆凸棱(52)在衔接部(62)与第三悬臂(51)插接安装时首先与衔接部(62)接触的面为第一导向面；所述环部(61)的轴向端面与第三悬臂(51)的端部抵触并涂覆有胶层。

8.根据权利要求7所述的一种交流电机定子结构，其特征在于：所述环部(61)远离端楔(5)的端面设有第一环槽(611)，所述环部(61)远离端楔(5)的一侧设有外环(7)，所述外环(7)与环部(61)之间通过激光焊接固定，所述外环(7)朝向环部(61)的一侧设有第二环槽(71)，所述第一环槽(611)和第二环槽(71)共同形成的空间内紧密嵌设有刚性环(8)。

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