CN218498911U - 定子和包括其的轮毂电机 - Google Patents

Abstract

本公开的至少一实施例提供轮毂电机的定子和包括该定子的轮毂电机。该包括定子铁芯、线圈组件和刚性的短路构件。线圈组件包括多个第一相电线、多个第二相电线和多个第三相电线。刚性的短路构件包括环形主体和从环形主体延伸并且在周向方向上间隔开布置的多个凸片。多个第一相电线、多个第二相电线和多个第三相电线的线尾固定并焊接到多个凸片以形成多个第一相电线、多个第二相电线和多个第三相电线的公共端。

Description

定子和包括其的轮毂电机

技术领域

本公开涉及一种轮毂电机的定子和包括其的轮毂电机。

背景技术

轮毂电机的定子包括具有多个极齿的铁芯和缠绕在多个极齿上的线圈组件。线圈组件的多个电线在缠绕完成后会形成线头和线尾。在一些情况下，需要将诸如多个电线的线尾固定并焊接以形成公共端。

通常，通过将多个电线的线尾处的漆包线的绝缘皮剥离，将裸露的该多个线尾浸锡后绞合在一起，然后用高温绝缘套管包覆该多个线尾，来形成公共端。这样形成的公共端不利于自动化生产。

实用新型内容

本公开的至少一实施例提供一种轮毂电机的定子，包括定子铁芯、线圈组件和刚性的短路构件。定子铁芯包括定子主体和从定子主体径向向外延伸并且在周向方向上依次排列的多个极齿。线圈组件包括：第一相线圈组，包括多个第一相电线，每个第一相电线具有线头和线尾；第二相线圈组，包括多个第二相电线，每个第二相电线具有线头和线尾；以及第三相线圈组，包括多个第三相电线，每个第三相电线具有线头和线尾。刚性的短路构件包括环形主体和从环形主体延伸并且在周向方向上间隔开布置的多个凸片。多个第一相电线、多个第二相电线和多个第三相电线的线尾固定并焊接到多个凸片以形成多个第一相电线、多个第二相电线和多个第三相电线的公共端。

例如，在一些实施例中，电线是漆包线，线尾挂到凸片上并且在不剥离绝缘皮的情况下通过电阻焊焊接到凸片。

例如，在一些实施例中，凸片从环形主体径向向外延伸。

例如，在一些实施例中，凸片为钩状。

例如，在一些实施例中，凸片从环形主体的外周壁向外延伸并且与环形主体的纵向轴线成20-45度范围内的角度。

例如，在一些实施例中，环形主体在径向方向上设置在多个极齿的内侧，在轴向方向上设置在多个极齿的一端。

例如，在一些实施例中，凸片设置在相邻的极齿之间，并且沿纵向轴线向外延伸。

例如，在一些实施例中，短路构件是铜或铜合金制成的一体件。

例如，在一些实施例中，该定子还包括定子骨架，环形主体通过过盈配合固定到定子骨架。

例如，在一些实施例中，该定子还包括定子骨架，环形主体注塑到定子骨架中。

本公开的至少一实施例还提供一种轮毂电机，其转子和包括如上所述的定子。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本公开的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为根据本公开的一实施例的定子的立体图；

图2为图1中的定子的分解立体图；

图3为图1中的定子的俯视图；

图4为图1中定子的线圈组件的电线连接示意图；

图5为图1中的定子的电路连接构件的平面图；

图6为图1中定子的短路构件的立体图；并且

图7为包括图1中的定子的27槽30极轮毂电机的剖视图。

具体实施方式

下面，参照附图详细描述根据本公开的实施例的定子和包括其的轮毂电机。为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。

因此，以下对结合附图提供的本公开的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本公开的范围，而是仅仅表示本公开的选定实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非上下文另有定义，否则单数形式包括复数形式。在整个说明书中，术语“包括”、“具有”、等在本文中用于指定所述特征、数字、步骤、操作、元件、部件或其组合的存在，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、数字、步骤、操作、元件、部件或其组合。

另外，即使使用诸如“第一”、“第二”等序数的术语用于描述各种部件，但这些部件并不受这些术语的限制，并且这些术语仅用于区分一个元件与其他元件。

图1为根据本公开的一实施例的定子的立体图，图2为图1中的定子的分解立体图，并且图3为图1中的定子的俯视图。图3未示出短路构件。

如图1-图3所示，定子包括轴110、定子骨架120、定子铁芯130、线圈组件140、电路连接构件150和短路构件160。

定子铁芯130包括定子主体133和从定子主体133径向向外延伸的27个极齿131，这27个极齿131分别包括在周向方向上依次排列的第一至第二十七极齿131。图3中在相应的极齿131旁边示出了极齿131的序号。定子骨架120用于电绝缘定子铁芯130的极齿131。替代地，还可以通过涂覆绝缘材料来电绝缘定子铁芯130的极齿131。

线圈组件140包括用于流过第一相电流的第一相线圈组、用于流过第二相电流的第二相线圈组和用于流过第三相电流的第三相线圈组。第一相线圈组包括第一相第一支路、第一相第二支路和第一相第三支路，其分别由单根的第一电线141、单根的第二电线142和单根的第三电线143缠绕形成。第二相线圈组包括第二相第一支路、第二相第二支路和第二相第三支路，其分别由单根的第四电线144、单根的第五电线145和单根的第六电线146缠绕形成。第三相线圈组包括第三相第一支路、第三相第二支路和第三相第三支路，其分别由单根的第七电线147、单根的第八电线148和单根的第九电线149缠绕形成。

具体地，如图3所示，第一至第九电线141～149以如下的方式缠绕：第一电线141从线头依次沿第一绕线方向围绕第一极齿131、沿第二绕线方向围绕第二极齿131和沿第一绕线方向围绕第三极齿131缠绕到线尾。第二电线142从线头依次沿第一绕线方向围绕第十极齿131、沿第二绕线方向围绕第十一极齿131和沿第一绕线方向围绕第十二极齿131缠绕到线尾。第三电线143从线头依次沿第一绕线方向围绕第十九极齿131、沿第二绕线方向围绕第二十极齿131和沿第一绕线方向围绕第二十一极齿131缠绕到线尾。第四电线144从线头依次沿第一绕线方向围绕第四极齿131、沿第二绕线方向围绕第五极齿131和沿第一绕线方向围绕第六极齿131缠绕到线尾。第五电线145从线头依次沿第一绕线方向围绕第十三极齿131、沿第二绕线方向围绕第十四极齿131和沿第一绕线方向围绕第十五极齿131缠绕到线尾。第六电线146从线头依次沿第一绕线方向围绕第二十二极齿131、沿第二绕线方向围绕第二十三极齿131和沿第一绕线方向围绕第二十四极齿131缠绕到线尾。第七电线147从线头依次沿第一绕线方向围绕第七极齿131、沿第二绕线方向围绕第八极齿131和沿第一绕线方向围绕第九极齿131缠绕到线尾。第八电线148从线头依次沿第一绕线方向围绕第十六极齿131、沿第二绕线方向围绕第十七极齿131和沿第一绕线方向围绕第十八极齿131缠绕到线尾。第九电线149从线头依次沿第一绕线方向围绕第二十五极齿131、沿第二绕线方向围绕第二十六极齿131和沿第一绕线方向围绕第二十七极齿131缠绕到线尾。第一绕线方向可以为顺时针和逆时针中的一个，第二绕线方向与第一绕线方向相反。因此，每一相线圈组相隔6个极齿131，每个支路中相邻的两个极齿131上的电线的绕线方向相反。同一相线圈组的相邻支路之间间隔开120°。

第一至第三电线141～143的线头被电连接以作为第一相线圈组的第一相连接端，第四至第六电线144～146的线头被电连接以作为第二相线圈组的第二相连接端，第七至第九电线147～149的线头被电连接以作为第三相线圈组的第三相连接端。第一至第九电线141～149的线尾被电连接以形成公共端。

由于定子采用单根电线组成线圈组件140，极大地简化了定子绕线工艺，有利于进行自动化、大批量生产。另外，由于采用单根电线组成线圈组件140，在绕线过程中，线与线之间的摩擦和挤压作用力降低，电线的可靠性增加，避免了在多根股线组成线圈组件140的情况下可能发生的电线绝缘皮损伤。此外，由于采用单根电线组成线圈组件140，电线被缠绕得更加整齐，避免了在多根股线组成线圈组件140的情况下多根股线之间的张力差异造成的线圈组件140的杂乱和无序。进而，线圈组件140的槽满率被提高(例如，约35％)，电感和驱动效率提高，并且电磁噪音降低。再者，由于采用单根电线组成线圈组件140，绕线速率相比于采用多根股线组成线圈组件140的情况更高，提高了生产效率。最后，用于单根电线绕线的设备额占地面积被降低，有利于生产线的高效排布。

为了与单根电线的使用配合以实现电机效率的最大化，对27槽定子采用如上所述的特定的绕线方式。图4为图1中定子的线圈组件140的电线连接示意图，其中方块中的数字与极齿131的序号对应。图4中示出了包括第一相第一支路1410、第一相第二支路1420和第一相第三支路1430的第一相线圈组1401；包括第二相第一支路1440、第二相第二支路1450、第二相第三支路1460的第二相线圈组1402；以及包括第三相第一支路1470、第三相第二支路1480和第三相第三支路1490的第三相线圈组1403。图4还示出了第一相连接端140a、第二相连接端140b、第三相连接端140d和公共端140d。

如图4所示，由于存在3根电线彼此并联连接，利用这样的绕线方式，即使采用单根电线来绕制线圈组件140，也能满足定子对电流承载能力的要求。此外，不仅如此，上述特定绕线方式，包括线圈缠绕的方向、每个相中的每个支路中的极齿131的布置，均与单根电线配合实现定子所安装到的电机效率的最大化。通过这样的绕线方式，不必需采用直径很大的单根电线即可满足用于电动自行车的27槽定子对效率的要求。

在相同规格尺寸的情况下，相比于常规的定子，使用本公开的实施例的定子的电机具有更高的功率，电机效率被提高。

在本示例中，第一至第九电线141～149是单根的漆包线。与多根电线组成的线束不同，单根的电线的外部包覆有单一的绝缘皮。而在多根电线组成的线束中，多根电线分别由绝缘皮包覆并在绕线时被合并成线束。例如，漆包线可以采用高温型号。

此外，还对第一至第九电线141～149的直径、铁芯130的极齿131间隙等进行优化，以进一步提高定子的效率。

例如，第一至第九电线141～149的直径可以在0.75-1.2mm的范围内。通过将单根的第一至第九电线141～149的直径设置在0.75-1.2mm的范围内，实现了定子效率的最大化。一方面，在线圈组件140的绕制过程中，将飞叉治具放置在极齿131之间的间隙中，通过将电线沿飞叉治具滑入该间隙中进行绕线。因此，极齿131之间的间隙，尤其是极齿131在径向外端处的极齿131之间的间隙(极齿间隙132)限制了电线的直径。而极齿间隙132过大会导致漏磁，这进而会导致定子效率的降低。因此，电线的直径不能过大。另一方面，尽管已经通过优化绕线方式而提高了由单根电线组成的定子的效率，但是仍然需要尽可能地增大电线的直径以提高效率。因此，电线的直径不能过小。通过权衡单根电线的直径对定子的效率的影响，将单根的第一至第九电线141～149的直径设置在0.75-1.2mm的范围内，从而实现了定子效率的最大化。

例如，铁芯130的极齿131在径向外端处具有极齿间隙132，该极齿间隙132在1.8-2.5mm的范围内。通过将铁芯130的极齿131在径向外端处的极齿间隙132设置在1.8-2.5mm的范围内，实现了定子效率和生产效率的权衡的最优化。当在径向外端处的极齿间隙132小于1.8mm时，绕线难度增加，从而可能造成生产效率降低以及单根电线的机械损伤，例如划伤。当在径向外端处的极齿间隙132大于2.5mm时，两个极齿131之间的漏磁增大，从而造成定子效率的降低。

如图1所示，在本实施例中，电路连接构件150用于连接第一至第九电线141～149的线头，其包括连接主体和9个第二接线部分。图5为图1中的定子的电路连接构件150的平面图。如图5所示，连接主体151采用第二PCB板(印刷电路板)的形式。该第二PCB板上设置有多个第二导电迹线(未示出)。第一至第九电线141～149的线头电连接到该多个第二导电迹线以实现第一至第三电线141～143的线头的电连接、第四至第六电线144～146的线头的电连接以及第七至第九电线147～149的线头的电连接。电路连接构件150还包括9个第二接线部分152。该9个第二接线部分152包括从第二PCB板的周向边缘凹入的9个第二凹入部和设置在9个第二凹入部处以电连接到第二导电迹线的导电材料。该9个第二凹入部沿周向方向间隔开布置，以对应于第一至第九电线的线头所在的位置。可以自动化地或者手动地将第一至第九电线141～149的线头放置在9个第二凹入部中，并将这些线头分别焊接到相应的凹入部中，以通过第二导电迹线实现如上所述的电连接。在本示例中，第二凹入部从第二PCB板的外周边缘凹入。在其他示例中，第二凹入部也可以从第二PCB板的内周边缘凹入。电路连接构件150通过诸如螺钉的紧固件固定到定子骨架120。

然而，本公开的轴110、定子骨架120、定子铁芯130、线圈组件140和电路连接构件150的配置不限于此。例如，可以改变定子铁芯130的极齿131的数量。例如，线圈组件140可以以其他绕线方式形成，但仍然由多个电线连接在一起形成公共端。例如，可以根据线圈组件140的绕线方式改变极齿间隙132、电线的形式(单根线或多根绞合线)或者单根电线的直径等。例如，可以改变电路连接构件150的结构。但是，需要说明的是，根据本公开的实施例的短路构件160特别适用于单根电线的情况，以有利于自动化生产。

如上所述，通过将多个电线的线尾处的漆包线的绝缘皮剥离，将裸露的该多个线尾浸锡后绞合在一起，然后用高温绝缘套管(即，绝缘皮)包覆该多个线尾，来形成公共端。这样形成的公共端不利于自动化生产。根据本公开的至少一实施例提供一种定子，其通过采用刚性的短路构件连接多个线尾以形成公共端。由于短路构件具有刚性，因此有利于通过自动化的设备将电线的线尾连接到短路构件以形成公共端。此外，该短路构件包括环形主体和从环形主体延伸并且在周向方向上间隔开布置的多个凸片。可以将该多个凸片分别设置在相应电线最后缠绕的极齿附近，以减小线尾的长度，从而减小定子谐波分量并且提高定子的可靠性。可以利用自动化设备自动地将线尾挂到相应的凸片上，然后通过诸如电阻焊将线尾自动化地焊接到该凸片。在焊接的同时，漆包线将融化，省略了漆包线的剥离步骤。因此，有利于简化和自动化定子的制造过程。

图6为图1中定子的短路构件160的立体图。如图6所示，短路构件160包括环形主体161和从环形主体161径向向外延伸的9个凸片162。例如，短路构件160可以是由诸如铜或铜合金的导电材料制成的一体件。第一至第九电线141～149的线尾分别挂到并且焊接到该9个凸片162以形成公共端140d。可以利用自动化设备自动地将第一至第九电线141～149的线尾挂到相应的凸片162上，然后通过诸如电阻焊将线尾自动化地焊接到该凸片162。在焊接的同时，漆包线将融化，省略了漆包线的剥离步骤。因此，有利于简化和自动化定子的制造过程。例如，凸片162可以为钩状以使线尾容易地挂在凸片162上。例如，凸片162可以从环形主体161的外周壁向外延伸并且与环形主体161的纵向轴线成20-45度范围内的角度。凸片162与环形主体161的纵向轴线形成的这样的角度有助于自动化地、方便地将线尾挂到凸片162上，并且减小了线尾掉落的可能性。提高了定子的可靠性，降低了自动化难度。环形主体161可以在径向方向上设置在极齿131的内侧，在轴向方向上设置在极齿131的一端。凸片162可以设置在相邻的极齿131之间，并且沿纵向轴线向外延伸。环形主体161可以通过过盈配合固定到定子骨架120或者注塑到定子骨架120中。可以在形成线圈组件140之前将短路构件160安装到定子骨架120。

图7示出了包括图1中的定子的27槽30极轮毂电机的剖视图。如图7所示，该定子例如可以为如上所述的定子。如图7所示，该电机包括转子和定子。如上所述，定子包括轴110、固定到轴110并且包括27个极齿131的定子铁芯120、缠绕在极齿131上的线圈组件140、电路连接构件150和短路构件160。转子包括具有轮毂主体210和轮毂盖260的轮毂壳体、导磁环220、30个永磁体230、固定到轮毂主体210的第一轴承250和固定到轮毂盖的第二轴承270。定子的轴110支撑在第一轴承250和第二轴承270上，使得转子能够相对于定子旋转。

以上所述实施例仅表达了本公开的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本公开专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本公开的保护范围。因此，本公开专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种轮毂电机的定子，其特征在于，包括：

定子铁芯，其包括定子主体和从定子主体径向向外延伸并且在周向方向上依次排列的多个极齿；

线圈组件，包括：

第一相线圈组，包括多个第一相电线，每个第一相电线具有线头和线尾；

第二相线圈组，包括多个第二相电线，每个第二相电线具有线头和线尾；以及

第三相线圈组，包括多个第三相电线，每个第三相电线具有线头和线尾；以及

刚性的短路构件，其包括环形主体和从环形主体延伸并且在周向方向上间隔开布置的多个凸片，

其中所述多个第一相电线、所述多个第二相电线和所述多个第三相电线的线尾固定并焊接到多个凸片以形成所述多个第一相电线、所述多个第二相电线和所述多个第三相电线的公共端。

2.根据权利要求1所述的定子，其特征在于，

所述电线是漆包线，所述线尾挂到所述凸片上并且在不剥离绝缘皮的情况下通过电阻焊焊接到所述凸片。

3.根据权利要求1或2所述的定子，其特征在于，

所述凸片从环形主体径向向外延伸。

4.根据权利要求1或2所述的定子，其特征在于，

所述凸片为钩状。

5.根据权利要求1或2所述的定子，其特征在于，

所述凸片从环形主体的外周壁向外延伸并且与环形主体的纵向轴线成20-45度范围内的角度。

6.根据权利要求1或2所述的定子，其特征在于，

所述环形主体在径向方向上设置在所述多个极齿的内侧，在轴向方向上设置在所述多个极齿的一端。

7.根据权利要求1或2所述的定子，其特征在于，

所述凸片设置在相邻的所述极齿之间，并且沿纵向轴线向外延伸。

8.根据权利要求1或2所述的定子，其特征在于，

所述短路构件是铜或铜合金制成的一体件。

9.根据权利要求1或2所述的定子，其特征在于，还包括：

定子骨架，所述环形主体通过过盈配合固定到定子骨架。

10.根据权利要求1或2所述的定子，其特征在于，还包括：

定子骨架，所述环形主体注塑到所述定子骨架中。

11.一种轮毂电机，其特征在于，包括：

根据权利要求1-10中任一项所述的定子。

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