CN212751947U - 一种电机定子铁芯和轴向磁通电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电机定子铁芯和轴向磁通电机，其中，所述电机定子铁芯包括铁芯主体和绝缘层，所述铁芯主体具有一对台阶状侧壁，所述台阶状侧壁具有沿电机定子铁芯的外环侧到内环侧方向形成的台阶；以及，所述绝缘层至少覆盖在铁芯主体的一对台阶状侧壁的外缘上。本实用新型实施例提出的电机定子铁芯和轴向磁通电机，采用模块化设计，加工制造简单，由于采用了绝缘层的设计，保证了绕组与铁芯之间的绝缘效果，使得铁芯的棱角和毛刺不会损坏绕组。

Description

一种电机定子铁芯和轴向磁通电机

技术领域

本实用新型属于电机技术领域，具体涉及一种电机定子铁芯和轴向磁通电机。

背景技术

电机定子是发电机和起动机等电机的重要组成部分，定子由定子铁芯、定子绕组和机座三部分组成。其中，定子铁芯和转子铁芯、定子和转子之间的气隙一起组成电机的完整的磁路，定子铁芯的结构、设置关系到电机的整体性能。

现有技术中，轴向磁通电机的定子铁芯多采用有定子槽的硅钢条卷绕而成，其定子齿部和定子轭部是整体结构。由于齿部和轭部的磁力线走向不同，齿部的磁力线走向平行于轴向，轭部的磁力线垂直于轴向，定子铁芯的材质多采为无取向的硅钢卷，相比于有取向硅钢卷，在定子齿部，铁芯的损耗较高，磁密饱和点较低，影响电机的整体效率和最大输出转矩。

此外，现有技术的铁芯一般是对表面进行绝缘处理，但当铁芯的加工精度较差、存在较多毛刺或棱角时，由于铁芯直接与绕组接触导致绝缘层磨损或损坏绕组。

实用新型内容

为了解决上述电机铁芯加工复杂、组装难度高以及存在绝缘缺陷的技术问题，本实用新型提出了一种电机定子铁芯和轴向磁通电机。

根据本实用新型的一个方面，所述电机定子铁芯，包括铁芯主体和绝缘层，

所述铁芯主体具有一对台阶状侧壁，所述台阶状侧壁具有沿电机定子铁芯的外环侧到内环侧方向形成的台阶；以及，

所述绝缘层至少覆盖在铁芯主体的一对台阶状侧壁的外缘上。

在本实用新型的一个实施例中，所述铁芯主体还具有内环侧壁和外环侧壁，所述台阶状侧壁的台阶沿电机定子铁芯的外环侧壁到内环侧壁方向形成；所述绝缘层环绕设置在铁芯主体的侧壁上。

在本实用新型的一个实施例中，所述绝缘层为绝缘纸，所述绝缘层的两端与内环侧壁或外环侧壁粘接固定，或者，所述绝缘层与内环侧壁和外环侧壁粘接固定。

在本实用新型的一个实施例中，所述绝缘层为两个，分别粘接固定在铁芯主体的一对台阶状侧壁的外缘上。

在本实用新型的一个实施例中，所述绝缘层与台阶状侧壁的台阶凸棱由环氧树脂粘接固定，环氧树脂设置在台阶状侧壁的台阶凸棱的部分侧部，能够在台阶凸棱的两侧或单侧基于绝缘层的粘结面而形成绝缘层的支撑平台。

在本实用新型的一个实施例中，在所述台阶状侧壁的台阶凸棱与绝缘层之间间隔有环氧树脂层。

在本实用新型的一个实施例中，所述电机定子铁芯还包括分别设置在铁芯主体两端的极靴，所述绝缘层在其上端和/或下端设置有翻边，所述翻边与极靴的内表面相对的设置，所述翻边至少贴合极靴的部分内表面。

在本实用新型的一个实施例中，所述电机定子铁芯包括多个硅钢条构件，所述硅钢条构件包括铁芯主体部分和分别设置在铁芯主体部分两端的极靴部分；

所述多个硅钢条构件的铁芯主体部分的长度相同，所述多个硅钢条构件的至少两个铁芯主体部分的宽度不同，所述多个硅钢条构件位于同一端的至少两个极靴部分的宽度不同；

所述多个硅钢条构件以各铁芯主体部分中心线对齐的方式并按照铁芯主体部分的宽度尺寸顺序叠置固定，构成具有台阶状侧边部的所述铁芯主体和/或具有台阶状侧边部的所述极靴。

在本实用新型的一个实施例中，所述多个硅钢条构件至少包括第一硅钢条构件与第二硅钢条构件，基于所述第一硅钢条构件的铁芯主体部分和所述第二硅钢条构件的铁芯主体部分所形成的宽度大小关系与基于所述第一硅钢条构件的极靴部分和所述第二硅钢条构件的极靴部分所形成的宽度大小关系不相反。

在本实用新型的一个实施例中，所述电机定子铁芯的铁芯主体的台阶状侧边部的多条台阶凸棱基本位于一个平面内，和/或，所述电机定子铁芯的极靴的台阶状侧边部的多条台阶凸棱基本位于一个平面内。

在本实用新型的一个实施例中，所述第一硅钢条构件的铁芯主体部分的宽度和所述第一硅钢条构件的极靴部分的宽度的比值与所述第二硅钢条构件的铁芯主体部分的宽度和所述第二硅钢条构件的极靴部分的宽度的比值相同。

在本实用新型的一个实施例中，所述多个硅钢条构件中的一个或多个由层叠的多块硅钢片构成，所述硅钢片为有取向的硅钢片，硅钢片的取向方向与铁芯磁通方向相同。

在本实用新型的一个实施例中，所述硅钢条构件呈对称的工字型，所述硅钢条构件的侧壁为平滑侧壁。

根据本实用新型的另一个方面，所述轴向磁通电机，包括如上所述的电机定子铁芯。

本实用新型的有益效果：本实用新型实施例提出的电机定子铁芯和轴向磁通电机，采用模块化设计，加工制造简单，由于采用了绝缘层的设计，保证了绕组与铁芯之间的绝缘效果，使得铁芯的棱角和毛刺不会损坏绕组。此外，可使用有取向的硅钢片做为原材料，成本低，且能够提供较大扭矩，减小铁耗，提升电机效率。

附图说明

图1是根据本实用新型第一实施例表示绝缘层缠绕过程的电机定子铁芯的示意图；

图2是根据本实用新型第一实施例的不包括绝缘层的电机定子铁芯的示意图；

图3是根据本实用新型第一实施例的绝缘层与铁芯主体的台阶状侧壁粘接的局部截面放大图；

图4是根据本实用新型第二实施例的电机定子铁芯的装配示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。但本领域技术人员知晓，本实用新型并不局限于附图和以下实施例。

如本文中所述，术语“包括”及其各种变体可以被理解为开放式术语，其意味着“包括但不限于”。术语“上”、“下”及其类似表述仅用于表示相对物体之间的位置关系。术语“第一”、“第二”及其类似表述仅用于表示不同的技术特征，并无实质含义。

根据本实用新型的第一方面，本实用新型实施例提出了一种电机定子铁芯1，尤其适用于轴向磁通电机，所述电机定子铁芯1包括铁芯主体11和绝缘层。所述铁芯主体11具有一对台阶状侧壁113，所述台阶状侧壁113具有沿电机定子铁芯1的外环侧到内环侧方向形成的台阶。所述电机定子铁芯1的表面经过绝缘处理，并且所述绝缘层至少覆盖在铁芯主体11 的一对台阶状侧壁113的外缘上。

根据本实用新型第一实施例，如图1-3所示，电机定子铁芯1包括铁芯主体11、分别设置在铁芯主体11两端的极靴12、以及绝缘层3。本实施例中，电机定子铁芯1可以不包括所述极靴12。

所述铁芯主体11具有内环侧壁111、外环侧壁112和一对台阶状侧壁113。所述台阶状侧壁113具有沿电机定子铁芯1的外环侧壁112到内环侧壁111方向形成的台阶。

所述电机定子铁芯1的表面经过绝缘处理。

所述绝缘层3可为绝缘纸，环绕设置在铁芯主体11的侧壁上。优选的，所述绝缘层3粘接固定在铁芯主体11的侧壁上。

对于内环侧壁111和外环侧壁112，可采用所述绝缘层3的两端与内环侧壁111或外环侧壁112粘接固定，由于绝缘层3的两端均固定在内环侧壁111或外环侧壁112上，绝缘层3能够环绕在铁芯主体11的侧壁上。当然，为了使得绝缘层3的固定更为稳固，还可以采用将所述绝缘层3与内环侧壁111和外环侧壁112粘接固定。由于内环侧壁111和外环侧壁112 与绝缘层的接触面积较大，容易粘接固定，因此，上述方式是比较常用的固定绝缘层3方式。

对于台阶状侧壁113，其台阶凸棱133会直接与绝缘层所述绝缘层3接触，在向铁芯主体11上缠绕绕组的过程中，由于绝缘层3与台阶状侧壁113的贴合程度不同，台阶凸棱133容易损坏、刮伤绝缘层3。因此，本实施例中，所述绝缘层3与台阶状侧壁113的台阶凸棱 133粘接固定。优选的，所述绝缘层3与台阶状侧壁113的台阶凸棱133由环氧树脂2粘接固定，环氧树脂2设置在台阶状侧壁113的台阶凸棱133的部分侧部，即，环氧树脂2不会填充满台阶的凹部，当环氧树脂2固化后，不但使得绝缘层3与台阶状侧壁113的台阶凸棱 133粘接在一起，而且由于环氧树脂2固化后有一定的硬度，能够在台阶凸棱133的两侧或单侧基于绝缘层3的粘结面而形成绝缘层3的支撑平台21，使得绝缘层3更为贴合台阶状侧壁113的外缘。进一步，还可以将环氧树脂2覆盖台阶状侧壁113的台阶凸棱133，在台阶状侧壁113的台阶凸棱133与绝缘层3之间间隔环氧树脂层，将两者隔开。

在本实施例中，所述电机定子铁芯1包括多个硅钢条构件13，所述硅钢条构件13包括铁芯主体部分131和分别设置在铁芯主体部分131两端的极靴部分132；所述硅钢条构件13 的侧壁为平滑侧壁。

所述多个硅钢条构件13的铁芯主体部分131的长度相同，所述多个硅钢条构件13的至少两个铁芯主体部分131的宽度不同，所述多个硅钢条构件13位于同一端的至少两个极靴部分132的宽度不同。其中，所述多个硅钢条构件13至少包括第一硅钢条构件与第二硅钢条构件，基于所述第一硅钢条构件的铁芯主体部分和所述第二硅钢条构件的铁芯主体部分所形成的宽度大小关系与基于所述第一硅钢条构件的极靴部分和所述第二硅钢条构件的极靴部分所形成的宽度大小关系不相反，也就是说，如果第一硅钢条构件13的铁芯主体部分131的宽度大于第二硅钢条构件13的铁芯主体部分131的宽度，则第一硅钢条构件13的极靴部分132 的宽度也大于或等于第二硅钢条构件13的极靴部分132的宽度，但不会小于第二硅钢条构件13的极靴部分132的宽度，反之亦然。优选的，所述第一硅钢条构件的铁芯主体部分的宽度和所述第一硅钢条构件的极靴部分的宽度的比值与所述第二硅钢条构件的铁芯主体部分的宽度和所述第二硅钢条构件的极靴部分的宽度的比值相同。更优选的，所述多个硅钢条构件13 的铁芯主体部分131与极靴部分132的宽度之比相同。

所述多个硅钢条构件13以各铁芯主体部分131中心线对齐的方式并按照铁芯主体部分 131的宽度尺寸顺序叠置固定，例如粘接，构成具有台阶状侧边部的所述铁芯主体11和/或具有台阶状侧边部的所述极靴12。优选的，所述电机定子铁芯1的铁芯主体11的台阶状侧边部的多条台阶凸棱133基本位于一个平面内，和/或，所述电机定子铁芯1的极靴12的台阶状侧边部的多条台阶凸棱134基本位于一个平面内。在所述多个硅钢条构件13的铁芯主体部分131与极靴部分132的宽度之比均相同时，上述两个平面相互平行。

在本实施例中，如图2所示，所述硅钢条构件13呈对称的工字型，包括长方体状的铁芯主体部分131以及在铁芯主体部分131两端分别横向设置的长方体状的极靴部分132。所述硅钢条构件13的侧壁与硅钢条构件13的上表面和下表面垂直，且与硅钢条构件13的前壁和后壁垂直。本领域技术人员可以理解，图2所示的铁芯主体部分131与极靴部分132的形状仅是一种示例，尤其是极靴部分132的形状可以有多种变形，例如呈月牙形等。图2所示的四个硅钢条构件13的中心线重合，以从宽到窄的顺序叠置，电机定子铁芯1的外环侧(宽度尺寸最大的一侧)的一个硅钢条构件13具有第一厚度，其他硅钢条构件13具有相同的第二厚度，所述四个硅钢条构件13的宽度呈等比例增加或等比例减小，如1:0.8:0.64:0.512，其中，所述第一厚度大于第二厚度，以调整增加铁芯的厚度，使得轴向磁通电机的转子磁钢不超出定子铁芯的厚度范围。本领域技术人员可以知道，构成电机定子铁芯1的多个硅钢条构件13的宽度和厚度可以根据预成型的电机定子铁芯1(铁芯主体11和极靴12)的横截面形状进行配置。

为了便于绝缘层3环绕设置在铁芯主体11的侧壁上且减少铁芯尖角对绕组的损伤，在电机定子铁芯1的内环侧(宽度尺寸最小的一侧)和/或外环侧(宽度尺寸最大的一侧)的端面的侧部转角135为弧形倒角(图中未示出)。

在本实施例中，所述电机定子铁芯1可由多个硅钢条构件13叠置构成，优选的采用粘接固定，由此可以在单独加工硅钢条构件13后再进行叠置固定，工艺简单。同时，可以采用较薄的硅钢条制造硅钢条构件13，降低了对铁芯原材料的要求。

在上述实施例中，所述多个硅钢条构件13中的至少一个由层叠的多块硅钢片构成。如图 1所示，所有硅钢条构件13分别由层叠的多块具有相同形状和尺寸的硅钢片构成，其中外环侧的硅钢条构件13包括六片硅钢片，其他三个硅钢条构件13包括三片硅钢片。

由于采用多片硅钢片加工制造硅钢条构件13，从而使得硅钢片可以采用成本较低的有取向的硅钢板冲压成型，使得冲压成型的硅钢片的取向方向均与铁芯磁通方向相同，均为从一个极靴指向另一个极靴，能够优化电机性能，提供较大扭矩，减小铁耗，提升电机效率。

根据本实用新型第二实施例，如图4所示，电机定子铁芯1包括铁芯主体11、分别设置在铁芯主体11两端的极靴12、以及绝缘层4。

其中，所述铁芯主体11和分别设置在铁芯主体11两端的极靴12采用如上所述的第一实施例中的结构，在此不再赘述。

与第一实施例不同的是，所述绝缘层4为两个，分别覆盖在铁芯主体11的一对台阶状侧壁113的外缘上，以对铁芯主体11与绕组接触的主要部位进行保护。

所述绝缘层4在其上端和/或下端设置有翻边41，可以有一个或两个。本实施例中，所述绝缘层4在其上端和下端设置一对翻边41，所述翻边41与极靴12的内表面121相对的设置，所述翻边41至少贴合极靴12的部分内表面121。

根据本实用新型的第二方面，本实用新型实施例提出了一种轴向磁通电机，包括如上所述的电机定子铁芯1。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上，对本实用新型的实施方式进行了说明。但是，本实用新型不限定于上述实施方式。凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种电机定子铁芯(1)，其特征在于，所述电机定子铁芯(1)包括铁芯主体(11)和绝缘层(3,4)，

所述铁芯主体(11)具有一对台阶状侧壁(113)，所述台阶状侧壁(113)具有沿电机定子铁芯(1)的外环侧到内环侧方向形成的台阶；以及，

所述绝缘层(3,4)至少覆盖在铁芯主体(11)的一对台阶状侧壁(113)的外缘上。

2.如权利要求1所述的电机定子铁芯(1)，其特征在于，所述铁芯主体(11)还具有内环侧壁(111)和外环侧壁(112)，所述台阶状侧壁(113)的台阶沿电机定子铁芯(1)的外环侧壁(112)到内环侧壁(111)方向形成；所述绝缘层(3)环绕设置在铁芯主体(11)的侧壁上。

3.如权利要求2所述的电机定子铁芯(1)，其特征在于，所述绝缘层(3)为绝缘纸，所述绝缘层(3)的两端与内环侧壁(111)或外环侧壁(112)粘接固定，或者，所述绝缘层(3)与内环侧壁(111)和外环侧壁(112)粘接固定。

4.如权利要求1所述的电机定子铁芯(1)，其特征在于，所述绝缘层(4)为两个，分别粘接固定在铁芯主体(11)的一对台阶状侧壁(113)的外缘上。

5.如权利要求2或4所述的电机定子铁芯(1)，其特征在于，所述绝缘层(3,4)与台阶状侧壁(113)的台阶凸棱(133)由环氧树脂(2)粘接固定，环氧树脂(2)设置在台阶状侧壁(113)的台阶凸棱(133)的部分侧部，能够在台阶凸棱(133)的两侧或单侧基于绝缘层(3)的粘结面而形成绝缘层(3)的支撑平台(21)。

6.如权利要求5所述的电机定子铁芯(1)，其特征在于，在所述台阶状侧壁(113)的台阶凸棱(133)与绝缘层(3)之间间隔有环氧树脂层。

7.如权利要求4所述的电机定子铁芯(1)，其特征在于，所述电机定子铁芯(1)还包括分别设置在铁芯主体(11)两端的极靴(12)，所述绝缘层(4)在其上端和/或下端设置有翻边(41)，所述翻边(41)与极靴(12)的内表面(121)相对的设置，所述翻边(41)至少贴合极靴(12)的部分内表面(121)。

8.如权利要求7所述的电机定子铁芯(1)，其特征在于，所述电机定子铁芯(1)包括多个硅钢条构件(13)，所述硅钢条构件(13)包括铁芯主体部分(131)和分别设置在铁芯主体部分(131)两端的极靴部分(132)；

所述多个硅钢条构件(13)的铁芯主体部分(131)的长度相同，所述多个硅钢条构件(13)的至少两个铁芯主体部分(131)的宽度不同，所述多个硅钢条构件(13)位于同一端的至少两个极靴部分(132)的宽度不同；

所述多个硅钢条构件(13)以各铁芯主体部分(131)中心线对齐的方式并按照铁芯主体部分(131)的宽度尺寸顺序叠置固定，构成具有台阶状侧边部的所述铁芯主体(11)和/或具有台阶状侧边部的所述极靴(12)。

9.如权利要求8所述的电机定子铁芯(1)，其特征在于，所述多个硅钢条构件(13)至少包括第一硅钢条构件与第二硅钢条构件，基于所述第一硅钢条构件的铁芯主体部分和所述第二硅钢条构件的铁芯主体部分所形成的宽度大小关系与基于所述第一硅钢条构件的极靴部分和所述第二硅钢条构件的极靴部分所形成的宽度大小关系不相反。

10.如权利要求9所述的电机定子铁芯(1)，其特征在于，所述电机定子铁芯(1)的铁芯主体(11)的台阶状侧边部的多条台阶凸棱(133)基本位于一个平面内，和/或，所述电机定子铁芯(1)的极靴(12)的台阶状侧边部的多条台阶凸棱(134)基本位于一个平面内。

11.如权利要求9所述的电机定子铁芯(1)，其特征在于，所述第一硅钢条构件的铁芯主体部分的宽度和所述第一硅钢条构件的极靴部分的宽度的比值与所述第二硅钢条构件的铁芯主体部分的宽度和所述第二硅钢条构件的极靴部分的宽度的比值相同。

12.如权利要求8所述的电机定子铁芯(1)，其特征在于，所述多个硅钢条构件(13)中的一个或多个由层叠的多块硅钢片构成，所述硅钢片为有取向的硅钢片，硅钢片的取向方向与铁芯磁通方向相同。

13.如权利要求8所述的电机定子铁芯(1)，其特征在于，所述硅钢条构件(13)呈对称的工字型，所述硅钢条构件(13)的侧壁为平滑侧壁。

14.一种轴向磁通电机，其特征在于，包括如权利要求1-13之一所述的电机定子铁芯(1)。

Images