CN209282948U - 一种定子铁芯、电机定子以及电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一定子铁芯、电机定子以及电机。该定子铁芯包括由相邻两个定子齿围成的定子槽，各定子齿上绕制有线圈；其中，各定子齿上绕制的线圈具有缠绕形成的隆起区、非隆起区，相邻的两个线圈中，其中一个线圈上的隆起区、非隆起区分别与另一个线圈上的非隆起区、隆起区相对应。本实用新型的一个技术效果是可以有效提高槽满率。

Description

一种定子铁芯、电机定子以及电机

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，更具体地，涉及一种定子铁芯、电机定子以及电机。

背景技术

永磁体同步电机是由永磁体励磁产生同步旋转磁场的同步电机。永磁体同步电机因具有损耗低、效率高、质量轻、转速恒定和运行平稳可靠等诸多优点，现已经被广泛应用于各种自动化的机械设备、机器人、电动汽车等领域。

永磁体同步电机内的定子铁芯通常具有齿槽结构。其中，定子铁芯上的定子齿可用于缠绕线圈，并用来引导磁力线，以降低磁阻。而定子铁芯上的定子槽则用来容纳线圈，并与定子齿中的磁力线铰链。

就现有技术而言，当在定子齿上绕制线圈时，无论是人工绕制方式还是机器自动绕制方式，都存在一个比较大的问题：在绕制线圈时槽满率比较低。实际上，对于定子铁芯而言，其定子槽的截面大多呈近似梯形结构或者扇形结构。此时，当在定子齿上绕制线圈时必须以不等厚的方式进行绕制，而定子齿上绕制的线圈通常会具有缠绕形成的隆起区，以提高槽满率。对于传统的绕线方法，在定子铁芯的定子齿上绕制线圈时，相邻的两个线圈绕制的形式是完全一致的，这就会造成相邻的两个线圈隆起区会对应在一起。而当相邻两个线圈的隆起区对应在一起后，定子槽内依然会留有大部分的空间，这样会直接造成定子铁芯槽满率低的问题。将槽满率较低的定子铁芯应用于电机内，会导致电机的运行效率降低，以及电机的功率密度低等问题。

由此可见，很有必要研究出新的定子铁芯结构，以解决现有技术中存在的问题。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提供一种定子铁芯的新技术方案。

根据本实用新型的第一个方面，提供一种定子铁芯，包括由相邻两个定子齿围成的定子槽，各定子齿上绕制有线圈；其中，各定子齿上绕制的线圈具有缠绕形成的隆起区、非隆起区，相邻的两个线圈中，其中一个线圈上的隆起区、非隆起区分别与另一个线圈上的非隆起区、隆起区相对应。

可选地，所述相邻的两个线圈中：其中一个线圈上的隆起区形成在线圈的一端，线圈上的其余部分为非隆起区；另一个线圈上的非隆起区形成在线圈的一端，线圈上的其余部分为隆起区。

可选地，所述相邻的两个线圈中：其中一个线圈上的隆起区分别形成在线圈的两端，线圈上两端之间的部分为非隆起区；另一线圈上的非隆起区形成在线圈的两端，线圈上的两端之间为隆起区。

可选地，所述相邻的两个线圈中：其中一个线圈上的隆起区形成有多个，且相邻的两个隆起区之间形成非隆起区；另一个线圈上的非隆起区形成有多个，且相邻的两个非隆起区之间形成隆起区。

可选地，所述定子齿上绕制的线圈的截面形状呈波浪形、W形、梯形或者三角形。

可选地，间隔设置的两个定子齿上绕制的线圈形式相同。

可选地，沿线圈的径向方向，相邻的两个线圈之间间隙尺寸相同。

可选地，所述定子齿具有相对设置的第一端、第二端，所述第一端向定子齿的一侧延伸形成第一连接部，所述第二端向定子齿的另一侧延伸形成第二连接部；所述多个定子齿的第一连接部依次装配在一起围成第一环状平面，多个定子齿的第二连接部依次装配在一起围成第二环状平面，所述第一环状平面位于所述第二环状平面的外侧，所述第一环状平面被配置为：用于部分封闭各定子槽的槽口，所述第二环状平面被配置为：用于封闭各定子槽的槽底。

可选地，所述多个定子齿的第一连接部之间均通过第一凹凸定位结构装配在一起；所述多个定子齿的第二连接部之间均通过第二凹凸定位结构装配在一起。

根据本实用新型的第二个方面，提供一种电机定子，包括上述的任一种定子铁芯。

根据本实用新型的第三个方面，提供一种电机，包括上述的电机定子，以及与所述电机定子配合的电机动子；还包括电机外壳，所述电机定子固定在所述电机外壳的内腔中。

本实用新型实施例提供的定子铁芯，在相邻两个定子齿上形成不同的线圈缠绕形式，也就是说相邻的两个线圈中，其中一个线圈上的隆起区、非隆起区分别与另一个线圈上的非隆起区、隆起区相对应，该设计可以显著提高定子铁芯缠绕线圈时的槽满率。进而能提高电机的功率密度和运行效率。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本实用新型的实施例，并且连同说明书一起用于解释本实用新型的原理。

图1是本实用新型实施例提供的定子铁芯的结构示意图。

图2是本实用新型实施例提供的绕制有线圈的定子铁芯的结构示意图。

图3是本实用新型实施例提供的相邻的两个线圈配合关系的一种具体实施方式的示意图。

图4是本实用新型实施例提供的相邻的两个线圈配合关系的另一种具体实施方式的示意图。

图5是本实用新型实施例提供的相邻的两个线圈配合关系的又一种具体实施方式的示意图。

附图标记说明：

1-定子齿，101-第一连接部，102-第二连接部，2-线圈，201-隆起区，202-非隆起区，3-定子槽，4-间隙。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。

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，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

本实用新型实施例提供了一种定子铁芯，参考图1以及图2所示，包括多个定子齿1，由相邻的两个定子齿1围成定子槽3，各定子齿1上均绕制有线圈2。其中，各定子齿1上绕制的线圈2具有缠绕形成的隆起区201、非隆起区202。相邻的两个线圈2中：其中一个线圈2上的隆起区201、非隆起区202分别与另一个线圈2上的非隆起区202、隆起区201相对应。

在本实用新型中，各定子齿1上绕制的线圈2具有缠绕形成的隆起区201、非隆起区202。实际上，这里指的非隆起区是相对于隆起区而言的，非隆起区可以是相对于隆起区平坦的部分，当然，非隆起区也可以是相对于隆起区凹陷的部分。

参考图1所示，定子铁芯的定子槽3，其截面近似的呈梯形结构或者扇形结构。当在定子齿1上绕制线圈2时必须以不等厚的方式进行绕制，而这一绕制方式必然形成隆起区，以提高槽满率。对于传统的定子铁芯，在各定子齿上绕制线圈时，各线圈的绕制形式是完全一致的，这就会使相邻的两个线圈隆起区对应在一起后，定子槽中依然存在大部分的空间无法得到有效利用。而在本实用新型中，在相邻的两个定子齿1上形成了不同的线圈2绕制形式。具体来说：相邻的两个线圈2中，其中一个线圈2上的隆起区201、非隆起区202分别与另一个线圈2上的非隆起区202、隆起区201相对应。本实用新型中的这一设计有效的利用了定子槽内的空间，避免了定子槽内空间的浪费现象，可以显著提高定子铁芯缠绕线圈时的槽满率。将本实用新型的定子铁芯应用于电机内，可以提高电机的功率密度和运行效率。此外，由于本实用新型中线圈的绕制方式更紧凑，可以适当减小电机的体积，利于实现电机的小型化。

本实用新型实施例提供的定子铁芯，参考图1以及图2所示，其结构可以为：由相互独立的多个定子齿1装配在一起而构成。从外形看多个定子齿1装配呈环状结构。由于各个定子齿1是彼此相互独立的，在将各个定子齿1装配在一起之前，可以预先在各个定子齿1上绕制线圈2，该设计可以很好的解决现有定子铁芯存在的绕线困难的问题。配合使用本实用新型中线圈绕制方式，能使定子铁芯具有较高的槽满率，克服了现有技术中的弊端。

除了将各定子齿1设计成相互独立的形式再装配到一起的结构外，还可以采用其它结构的定子铁芯。具体来说：

在本实用新型的一个具体实施方式中，定子铁芯的结构为：包括装配在一起的第一铁芯和第二铁芯，第一铁芯上沿周向分布有多个朝向第二铁芯伸出的且用于预先缠绕线圈的定子齿，相邻的两个定子齿之间形成有具有开口的定子槽，当第一铁芯和第二铁芯装配在一起后，第二铁芯的侧壁封闭各个定子槽的开口。从结构上看，这是一种组合式的闭口槽定子铁芯，在第一铁芯的各定子齿上绕制线圈，其绕制线圈的形式可以为：相邻的两个线圈中：其中一个线圈上的隆起区、非隆起区分别与另一个线圈上的非隆起区、隆起区相对应。该结构的定子铁芯具有无齿槽效应和槽满率高的特点。

在本实用新型的另一个具体实施方式中，定子铁芯的结构为：包括定子轭部，在定子轭部上沿周向分布有多个定位座。该定子铁芯还包括与定位座对应的多个独立设置的定子齿，定子齿上可以预先绕制有线圈，定子齿的端部装配在定子轭部的定位座上；当多个定子齿装配在定子轭部上时，相邻的两个定子齿之间形成定子槽。该结构的定子铁芯是将绕制好线圈的各定子齿装配到定子轭部上，便于在定子齿上缠绕线圈。而且，该定子槽可以根据定子齿的结构形成开口槽结构或者闭口槽结构。当在各定子齿上绕制线圈时，其绕制线圈的形式也可以为：相邻的两个线圈中：其中一个线圈上的隆起区、非隆起区分别与另一个线圈上的非隆起区、隆起区相对应。对于该结构的定子铁芯而言，无论是开口槽形式的，还是闭口槽形式的，均适合本实用新型中的线圈绕制方式，有效提高了槽满率。

在本实用新型的又一个具体实施方式中，定子铁芯的结构还可以为：包括定子主体和装配在定子主体上的多个极靴，定子主体上沿周向伸出有多个用于绕制线圈的定子齿，相邻的两个定子齿之间形成具有开口的定子槽，各定子齿的端部均设置有与极靴相配合的槽口，槽口被配置为用于以卡合或扣合的方式装配极靴。当多个极靴装配在定子主体上时，多个极靴的边缘依次拼接围成环形壁面用以封闭各定子槽的开口。该结构的定子铁芯也为闭口槽式的定子铁芯，且适用于本实用新型中的线圈绕制方式。

当然，还可以采用本领域熟知的其它结构的定子铁芯，只要该定子铁芯具有齿槽结构即可，本实用新型对此不作限制。并且，定子铁芯的定子槽可以为开口槽结构，也可以为闭口式结构，本实用新型对此也不作限制。

本实用新型的定子铁芯，相邻的两个线圈2中：其中一个线圈2上的隆起区201、非隆起区202分别与另一个线圈2上的非隆起区202、隆起区201相对应。具体来说：

在本实用新型的一个具体实施方式中，参考图3所示，相邻的两个线圈2中：其中一个线圈2上的隆起区201形成在该线圈2的一端，该线圈2上的其余部分为非隆起区202。而另一个线圈2上的非隆起区202形成在该线圈2的一端，线圈2上的其余部分为隆起区201。在该线圈绕制方式中，一个线圈2的隆起区201、非隆起区202分别与另一个线圈2的非隆起区202、隆起区201对应在一起，避免出现相邻的两个线圈隆起区对应在一起后，定子槽内存在大部分的空间没有得到有效利用的现象。而且，各定子齿上线圈绕制方式简单、易于实现。

在本实用新型的另一个具体实施方式中，参考图4所示，相邻的两个线圈2中：其中一个线圈2上的隆起区201分别形成在该线圈2的两端位置，线圈2上两端之间的部分为非隆起区202。另一线圈2上的非隆起区202形成在该线圈2的两端位置，该线圈2上的两端部之间为隆起区202。可见，在一个线圈的两端位置分别形成隆起区，此时在另一个线圈的中部位置形成非隆起区，形成了两个线圈的隆起区错开、非隆起区也错开的形式，该线圈绕制方式也可以有效利用定子槽内的空间，且绕制方式易于实现。

在本实用新型的又一个具体实施方式中，参考图5所示，相邻的两个线圈中：其中一个线圈2上的隆起区201形成有多个，且相邻的两个隆起区201之间形成非隆起区202。另一个线圈2上的非隆起区202形成有多个，且相邻的两个非隆起区202之间形成隆起区201。该线圈绕制方式也可以有效利用定子槽内的空间，从而提高槽满率。

当然，除了上述的三个具体实施方式外，还可以采用本领域熟知的其它线圈绕制方式，本实用新型对此不作限制。

本实用新型中，定子齿1上绕制的线圈2的截面形状例如可以呈波浪形、W形、梯形或者三角形。当然，也可以为本领域熟知的其它形状，本实用新型对此不做限制。

本实用新型中，对于各定子齿1而言，间隔设置的两个定子齿1上绕制的线圈2形式相同。具体来说：第一个定子齿和第三个定子齿上线圈的绕制形式相同，第二个定子齿和第四个定子齿上线圈的绕制形式相同，以此类推。

本实用新型中，参考图2所示，沿各线圈2的径向方向，相邻的两个线圈2之间间隙4尺寸相同。

参考图1以及图2所示，本实用新型的定子齿1具有相对设置的第一端和第二端。第一端向定子齿1的一侧延伸形成第一连接部101。第二端向定子齿1的另一侧延伸形成第二连接部102。当将多个定子齿1的第一连接部101依次装配在一起后，多个第一连接部101可以围成第一环状平面。当将多个定子齿1的第二连接部102依次装配在一起后，多个第二连接部102可以围成第二环状平面。其中，第一环状平面位于第二环状平面的外侧。此时，第一环状平面被配置为：可以用于封闭或者部分封闭各定子槽3的槽口，第二环状平面被配置为：用于封闭各定子槽3的槽底。

实际上，本实用新型中的定子齿1，其结构不同于常规的定子齿。具体来说，在定子齿1的两端分别延伸出方向相反的第一连接部101、第二连接部102。其中，利用第二连接部102来封闭定子槽3的槽底，可以省去定子轭部的应用，使整个定子铁芯仅有多个定子齿组成，无需定子轭部，结构更加简单、组装更加方便、制作成本更低。其中，定子齿1的第一连接部101可以完全封闭定子槽3的槽口，也可以部分封闭定子槽3的槽口。当第一连接部101完全封闭定子槽3的槽口时，参考图1以及图2所示，可以使定子铁芯形成一种闭口槽结构的定子铁芯，在使用中可以有效的避免齿槽效应，应用于电机内，可以有效的提高电机的效率和整体性能，避免电机在运行中出现位置控制误差，以及振动等不良现象。当然，第一连接部101的长度也可以设计的短一些，部分封闭定子槽3的槽口，形成一种开口槽结构的定子铁芯。对于第一连接部101的尺寸，可以根据要形成闭口槽结构的定子铁芯，或者是形成开口槽结构的定子铁芯而灵活设置，本实用新型对此不作限制。

其中，第一连接部101可以呈圆弧状结构。此时，当多个定子齿1的第一连接部101装配在一起后可以使整个定子铁芯呈圆环状结构。

其中，第二连接部102也可以呈圆弧状结构。此时，当多个定子齿1的第二连接部102装配在一起后可以使定子铁芯的中孔呈圆环状结构。

当然，第一连接部101和第二连接部102可以根据对定子铁芯形状的要求，设计为其它的结构形式，本实用新型对此不作限制。

参考图1以及图2所示，将多个定子齿1装配在一起形成定子铁芯时，可以采用定位结构。具体地，多个定子齿1的第一连接部101之间均通过第一凹凸式定位结构装配在一起。多个定子齿1的第二连接部102之间均通过第二凹凸式定位结构装配在一起。

在本实用新型的一个具体实施方式中，第一定位结构包括分别设置在各个第一连接部101两端部的第一凸缘和第一凹槽；第二定位结构包括分别设置在各个第二连接部102两端部的第二凸缘和第二凹槽。采用凸缘与凹槽配合在一起的形式，具有装配方式简单，以及装配后稳定性好的特点。当然，定位机构也可以采用本领域熟知的其它结构形式，本实用新型对此不作限制。

其中，第一凸缘的截面形状例如可以为半圆弧形、矩形、正方形、三角形、梯形、U形或者M形等本领域熟知的形状，本实用新型对此不作限制。为了实现稳定的装配，第一凹槽的截面形状应当与第一凸缘的截面形状相匹配。

其中，第二凸缘的截面形状例如可以为半圆弧形、矩形、正方形、三角形、梯形、U形或者M形等本领域熟知的形状，本实用新型对此不作限制。为了实现稳定的装配，第二凹槽的截面形状与第二凸缘的截面形状也应当相匹配。

其中，第一凸缘与第二凸缘的形状可以相同，也可以不同，本实用新型对此不作限制。

另外，本实用新型的定子齿1，可以由多个定子冲片叠压形成。在进行叠压时，多片定子冲片之间可以采用固定件进行固定。固定件例如可以采用铆钉、螺钉、螺栓等部件。多片定子冲片之间也可以采用焊接的方式结合在一起。当然，多片定子冲片之间也可以采用其它的方式结合在一起，本实用新型对此不做限制。在本实用新型的一个具体实施方式中，定子齿可以采用多片硅钢片叠压而成。其中，硅钢片可以采用厚度较薄的硅钢片，这样的设计可以有效减少涡流损耗和磁滞损耗，降低铁芯发热的情况。但是硅钢片也不易过薄，否则不易加工，会增加生产成本。

并且，定子齿1可以预先经绝缘处理，然后再在其上绕制线圈2，以使绕制在定子齿1上的线圈2不会接触到导电件。在对定子齿1进行绝缘处理时例如可以采用在定子齿1上涂抹绝缘漆的方式。当然，也可以采用本领域熟知的其它绝缘处理方式，以使定子齿具有良好的绝缘性。

并且，本实用新型中，对于定子齿的设置数量不作限制，可以根据实际需要灵活选择。

本实用新型实施例提供的定子铁芯，具有结构简单的特点。与现有的定子铁芯相比：在各定子齿上绕制线圈时，各定子齿上绕制的线圈具有缠绕形成的隆起区、非隆起区，相邻的两个线圈中，其中一个线圈上的隆起区、非隆起区分别与另一个线圈上的非隆起区、隆起区相对应，该绕线方式可以显著提高定子绕线的槽满率。而且，基于定子齿的特殊结构，可以灵活的将定子铁芯设计为闭口槽式结构或者开口槽式结构，从而可以使定子铁芯的使用范围更广。

另一方面，本实用新型还提供了一种电机定子，包括上述的任一种定子铁芯。当将该电机定子应用于电机中时，由于其具有槽满率高的特点，因而，可以显著提高电机功率密度。

本实用新型实施例提供的电机定子，可以应用于多种电机中，特别是可应用于永磁体同步电机中。最终能有效提高电机的整体性能。

又一方面，本实用新型还提供了一种电机，包括上述的电机定子，以与该电机定子配合的电机动子；还包括电机外壳，电机定子固定在电机外壳的内腔中。

根据本实用新型实施例的电机的其它构成部件，例如：动子等以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，本实用新型在此不做具体的限定。

虽然已经通过示例对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。

Claims (11)

1.一种定子铁芯，其特征在于，包括由相邻两个定子齿围成的定子槽，各定子齿上绕制有线圈；

其中，各定子齿上绕制的线圈具有缠绕形成的隆起区、非隆起区，相邻的两个线圈中，其中一个线圈上的隆起区、非隆起区分别与另一个线圈上的非隆起区、隆起区相对应。

2.根据权利要求1所述的定子铁芯，其特征在于，所述相邻的两个线圈中：其中一个线圈上的隆起区形成在线圈的一端，线圈上的其余部分为非隆起区；另一个线圈上的非隆起区形成在线圈的一端，线圈上的其余部分为隆起区。

3.根据权利要求1所述的定子铁芯，其特征在于，所述相邻的两个线圈中：其中一个线圈上的隆起区分别形成在线圈的两端，线圈上两端之间的部分为非隆起区；另一线圈上的非隆起区形成在线圈的两端，线圈上的两端之间为隆起区。

4.根据权利要求1所述的定子铁芯，其特征在于，所述相邻的两个线圈中：其中一个线圈上的隆起区形成有多个，且相邻的两个隆起区之间形成非隆起区；另一个线圈上的非隆起区形成有多个，且相邻的两个非隆起区之间形成隆起区。

5.根据权利要求1所述的定子铁芯，其特征在于，所述定子齿上绕制的线圈的截面形状呈波浪形、W形、梯形或者三角形。

6.根据权利要求1所述的定子铁芯，其特征在于，间隔设置的两个定子齿上绕制的线圈形式相同。

7.根据权利要求1所述的定子铁芯，其特征在于，沿线圈的径向方向，相邻的两个线圈之间间隙尺寸相同。

8.根据权利要求1所述的定子铁芯，其特征在于，所述定子齿具有相对设置的第一端、第二端，所述第一端向定子齿的一侧延伸形成第一连接部，所述第二端向定子齿的另一侧延伸形成第二连接部；

所述多个定子齿的第一连接部依次装配在一起围成第一环状平面，多个定子齿的第二连接部依次装配在一起围成第二环状平面，所述第一环状平面位于所述第二环状平面的外侧，所述第一环状平面被配置为：用于部分封闭各定子槽的槽口，所述第二环状平面被配置为：用于封闭各定子槽的槽底。

9.根据权利要求1所述的定子铁芯，其特征在于，所述多个定子齿的第一连接部之间均通过第一凹凸定位结构装配在一起；

所述多个定子齿的第二连接部之间均通过第二凹凸定位结构装配在一起。

10.一种电机定子，其特征在于，包括：如权利要求1-9任一项所述的定子铁芯。

11.一种电机，其特征在于，包括：如权利要求10所述的电机定子，以及与所述电机定子配合的电机动子；

还包括：电机外壳，所述电机定子固定在所述电机外壳的内腔中。