CN220673470U - 电机定子和电机 - Google Patents

Abstract

本申请提供电机定子和电机。该电机定子包括：支架，其布置为以轴向方向为轴心；多个铁芯，多个铁芯沿着周向方向布置在支架的外周处，并且在相邻的铁芯之间形成槽；绕组，其包括多根缠绕导线，缠绕导线分别围绕铁芯缠绕并且填充在槽之内；其中，缠绕导线在沿其长度方向上的截面构造为矩形或圆角矩形。本申请的电机定子和电机具有结构简单、易于实施、使用方便等优点，并且能够提高槽满率，从而改善电机性能。

Description

电机定子和电机

技术领域

本申请涉及电机结构领域。更具体而言，本申请涉及一种电机定子，其旨在提供改善的电气性能。本申请还涉及一种包括上述电机定子的电机。

背景技术

电机定子可包括多个铁芯和围绕铁芯缠绕的线圈绕组。相邻的铁芯之间形成槽，并且线圈绕组的一部分布置在槽之内。线圈绕组的截面面积与槽的截面面积之比被称为槽满率。槽满率对电机性能具有直接的影响。此外，典型的线圈绕组包括一根或多根导线。导线沿着长度方向延伸，并且在长度方向上看到的导线的截面通常是圆形的。

实用新型内容

本申请一方面的目的在于提供一种电机定子，其改善电机定子的电气性能。本申请另一方面的目的在于提供一种电机，其包括上述电机定子。

本申请的目的是通过如下技术方案实现的：

一种电机定子，包括：

支架，其布置为以轴向方向为轴心；

多个铁芯，多个铁芯沿着周向方向布置在支架的外周处，并且在相邻的铁芯之间形成槽；绕组，其包括多根缠绕导线，缠绕导线分别围绕铁芯缠绕并且填充在槽之内；

其中，缠绕导线在沿其长度方向上的截面构造为矩形或圆角矩形。

在上述电机定子中，可选地，铁芯包括：

缠绕部，缠绕导线缠绕在缠绕部周围；

第一接合部，其位于铁芯的沿着周向方向的一侧处；以及

第二接合部，其位于铁芯的沿着周向方向的另一侧处；

其中，第一接合部形状构造为与一个相邻的铁芯的第二接合部相适配，并且第二接合部形状构造为与另一相邻铁芯的第一接合部相适配，使得各个铁芯依次彼此连接。

在上述电机定子中，可选地，第一接合部构造为突起结构，并且沿着周向方向远离缠绕部突出；第二接合部构造为凹槽，并且沿着周向方向朝向缠绕部凹入；其中，第一接合部和第二接合部定位在铁芯的底部处，并且缠绕部定位在铁芯的顶部处。

在上述电机定子中，可选地，缠绕导线的截面包括较长的第一边缘和较短的第二边缘，并且缠绕导线布置为使得：第一边缘沿着径向方向或周向方向延伸，并且第二边缘沿着周向方向或径向方向延伸；其中，在缠绕时，相邻的缠绕导线布置为使得它们的第一边缘对齐，或者使得它们的第二边缘对齐。

在上述电机定子中，可选地，还包括绝缘座，其布置在铁芯和缠绕导线之间，使得铁芯与缠绕导线电气地绝缘。

在上述电机定子中，可选地，绝缘座包括第一部分和第二部分，第一部分和第二部分在轴向方向上从铁芯的两端相对地套接并贴合到铁芯的外表面，其中，第一部分和第二部分的边缘在轴向方向上彼此接触，或至少部分地重叠。

在上述电机定子中，可选地，绕组包括至少三根缠绕导线，各个缠绕导线依次围绕铁芯交错地缠绕；其中，各个缠绕导线的一个端部分别引出电机定子，并且通过焊接或压接工艺连接到电源或控制电路，各个缠绕导线的另一个端部通过集电环建立电气连接，集电环位于支架的一侧。

在上述电机定子中，可选地，支架的一侧包括一个或多个集电环，集电环以轴向方向为轴心在周向方向上延伸并由导电材料制成，并且包括一个或多个凹部；并且

绕组还包括多个第一中间导线和多个第二中间导线，其中，缠绕导线的数量与铁芯的数量相等，并且各个缠绕导线分别缠绕在单个铁芯周围；

其中，第一中间导线的一端通过焊接或压接工艺连接到一部分缠绕导线的端部，并且另一端与凹部匹配，由此在集电环与绕组之间建立电气连接，第一中间导线沿着径向方向布置；并且其中，第二中间导线的两端分别通过焊接或压接工艺来连接到缠绕在相邻铁芯周围的缠绕导线的端部，由此在相邻铁芯周围的缠绕导线之间建立电气连接，第二中间导线沿着周向方向布置。

在上述电机定子中，可选地，多个集电环至少包括第一集电环、第二集电环、第三集电环和第四集电环，绕组包括至少三根缠绕导线；

其中，各个缠绕导线的一端分别电气地连接到第一集电环、第二集电环和第三集电环，并且第一集电环、第二集电环和第三集电环延径向方向同心地分布，且分别包括第一三相连接点、第二三相连接点和第三三相连接点；并且

其中，各个缠绕导线的另一端均电气地连接到第四集电环。

在上述电机定子中，可选地，支架的外周和铁芯的内周分别包括互相匹配的定位结构，使得铁芯相对于支架固定就位。

在上述电机定子中，可选地，电机定子用于外转子电机。

一种电机，包括：

上述电机定子，其沿着轴向方向安装；以及

电机转子，其沿着电机定子的外周布置，并且定位为邻近多个铁芯，其中，电机转子布置为以轴向方向为中心轴旋转。

在上述电机中，可选地，电机是用于电动两轮车的轮毂电机。

附图说明

以下将结合附图和优选实施例来对本申请进行进一步详细描述。本领域技术人员将领会的是，这些附图仅是出于解释优选实施例的目的而绘制的，并且因此不应当作为对本申请范围的限制。此外，除非特别指出，附图仅是意在概念性地表示所描述对象的组成或构造，并可能包含夸张性显示。附图也并非一定按比例绘制。

图1是本申请的电机定子的一个实施例的立体视图。

图2是图1中部分部件的局部放大视图。

图3是图1中部分部件的分解视图。

图4是本申请的电机定子的另一个实施例的立体视图。

图5是图4所示实施例的俯视图。

具体实施方式

以下将参考附图来详细描述本申请的优选实施例。本领域中的技术人员将领会的是，这些描述仅为描述性的、示例性的，并且不应被解释为限制了本申请的保护范围。

首先，需要说明的是，在本文中所提到的顶部、底部、朝上、朝下等方位用语是相对于各个附图中的方向来定义的。这些方位是相对的概念，并且因此将根据其所处于的位置和状态而变化。所以，不应将这些或其他方位用语理解为限制性的。

此外，还应当指出的是，对于本文的实施例中描述或隐含的任意单个技术特征或在附图中示出或隐含的任意单个技术特征来说，这些技术特征(或其等同物)能够继续组合，从而获得未在本文中直接提及的其他实施例。

应当注意的是，在不同的附图中，相同的参考标号表示相同或大致相同的部件。

图1是本申请的电机定子的另一个实施例的立体视图，并且图2和图3分别展示了图1中的结构细节。电机定子10可包括支架100、多个铁芯200和绕组300等。需要指出的是，在图2中，出于清楚的目的，一部分铁芯200被省略，并且仅示出了围绕铁芯200布置的缠绕导线301。

支架100可构造为盘形的，例如构造为大致圆环形状。在图示的实施例中，支架100以轴向方向A-A为轴心，并且可相对于轴向方向A-A固定。

借助于支架100还可以定义径向方向R-R和周向方向C-C。具体而言，径向方向R-R可以是支架100的圆环所在的圆形的半径所指向的方向，或者说，是从轴向方向A-A与支架100的圆环形状的交点出发的、在支架100的圆环形状所限定的平面上延伸的射线所指向的方向。周向方向C-C可以是沿着支架100的圆环的外周所在的方向。

支架100上可布置有一个或多个集电环101。各个集电环101可以由导电材料制成并且集成在支架100中。在图示的实施例中，多个集电环101可布置在支架100的一侧上。集电环101可以是以轴向方向A-A为轴心延伸，或者说，与周向方向C-C平行地延伸。集电环101可以包括一个或多个凹部102。凹部102可以布置在集电环101的末端处或中间位置处。采用集电环101的布置可以方便缠绕导线301之间的连接，使得缠绕导线301无需弯折。这样的布置简化了制造工艺并提高了可靠性。

如图1所示，多个集电环101可包括第一集电环101a、第二集电环101b、第三集电环101c和第四集电环101d等。在图示的实施例中，第一集电环101a、第二集电环101b和第三集电环101c可沿着径向方向R-R从内向外同心地分布。换言之，第一集电环101a、第二集电环101b和第三集电环101c可以是以轴向方向A-A为中心同心地分布。

下文详细描述的三根缠绕导线301可以分别对应于三相交流电的U、V和W相，并且三根缠绕导线301的一端分别电气地连接到第一集电环101a、第二集电环101b和第三集电环101c。第一集电环101a、第二集电环101b和第三集电环101c可以分别包括第一三相连接点103a、第二三相连接点103b和第三三相连接点103c。上述三相连接点可以分别用于连接三相交流电的U、V和W相。

此外，三根缠绕导线301的另一端均电气地连接到第四集电环101d，以便在三根缠绕导线301之间建立电气连接。第四集电环101d可以是与第一集电环101a、第二集电环101b和第三集电环101c同心地布置。以此方式，集电环101和缠绕导线301提供了用于三相交流电的Y形连接。

多个铁芯200可以布置在支架100的外周处，例如沿着周向方向C-C围绕支架100的整个外周布置。在一个实施例中，铁芯200的数量可以是48个或54个。铁芯200可以组成电机定子10的齿，并且铁芯200之间彼此间隔开，以便在相邻的铁芯200之间形成槽。

如图3所示，铁芯200可以包括缠绕部201、第一接合部202和第二接合部203等。铁芯200的周围还可布置有绝缘座400。绝缘座400可以包括第一部分401和第二部分402。第一部分401和第二部分402可以在轴向方向A-A上分别从铁芯200的两端。更具体而言，第一部分401和第二部分402可以从缠绕部201的两端接合。绝缘座400可以由绝缘材料制成。在一个实施例中，绝缘座400是刚性的，以便如图3中所示的那样从缠绕部201的两端接合就位；在另一实施例中，绝缘座400可以是柔性的，例如由塑料制成。第一部分401和第二部分402的端部可以彼此接触或者至少部分地重合，从而在铁芯200或缠绕部201的整个外周处提供绝缘能力。本申请的绝缘座400旨在代替现有的绝缘纸，以便提供制造和组装上的方便。

缠绕部201可以布置在铁芯200在径向方向R-R的上部或顶部处，并且第一接合部202和第二接合部203可以布置在铁芯200在径向方向R-R的下部或底部处。缠绕部201可以用于布置绕组300，并且在相邻的铁芯200的缠绕部201之间可形成槽。如图3所示，绕组300中的一根缠绕导线301缠绕在缠绕部201的周边处。更具体而言，缠绕导线301可以缠绕在绝缘座400的外周处。

第一接合部202和第二接合部203可以构造为具有彼此相适配的形状。例如，第一接合部202可构造为突起结构，并且第二接合部203可构造为槽。第一接合部202可以沿着周向方向C-C突起，并且第二接合部203可以沿着周向方向C-C凹入。第一接合部202可以和未示出的一个相邻的铁芯200上的第二接合部相适配，并且第二接合部203可以和未示出的另一相邻的铁芯200上的第一接合部相适配。各个铁芯200以此方式依次接合，并且将所有铁芯200沿着周向方向C-C布置在支架100的外周处。因此，第一接合部202和第二接合部203可以协助将相邻的铁芯200相对于彼此定位。上述铁芯接合方式可以提供铁芯的模块化组装和便利的对齐，以及方便安装绕组，提高槽满率。例如，图3所示的单个铁芯200可以与绝缘座400和缠绕导线301依次组装，然后多个铁芯200再组装在一起，这样方便在缠绕缠绕导线301时充分利用每个铁芯200周围的空间，而无相邻铁芯200的干扰，因而有利于提高槽满率。

此外，尽管未示出，但铁芯200和支架100之间也可设置有互相匹配的定位结构，例如一系列突起和凹入的部分。这些定位结构可以协助将各个铁芯200相对于支架100固定就位。

绕组300可以包括多根缠绕导线301。如图3所示，缠绕导线301可以缠绕在铁芯200周围，并且缠绕导线301的至少一部分可以布置在相邻的铁芯200之间的槽中。缠绕导线301可沿着长度方向延伸，并且沿着其长度方向的截面可构造为矩形或圆角矩形的。在图示的实施例中，缠绕导线301的末端显示了其沿着长度方向的截面形状。如图所示，缠绕导线301的截面形状是大致矩形的。缠绕导线301可以在径向方向R-R上堆叠在一起并缠绕形成绕组。从图3还可以看出，单个铁芯200的周围可缠绕单个缠绕导线301。因此，铁芯200的数量可以是跟缠绕导线301的数量相等的。

缠绕导线301的矩形截面可以包括第一边缘和第二边缘。第一边缘可以是长于、短于或等于第二边缘。因此，缠绕导线301的截面可以是：边长不等的矩形、边长不等的圆角矩形、正方形或带圆角的正方形等。在图3所示的实施例中，第一边缘定义为较长的边缘，并且第二边缘定义为较短的边缘。如图所示，第一边缘是沿着径向方向R-R延伸，并且第二边缘是沿着周向方向C-C延伸。根据实际需要，第一边缘和第二边缘的延伸方向可以是与图示的情况相反的。也即，第一边缘可以是沿着周向方向C-C延伸，并且第二边缘可以是沿着径向方向R-R延伸。如图3所示，缠绕导线301的截面上的第二边缘在缠绕时彼此对齐并且接触，这使得缠绕导线301的叠层周围的空间更小，并且因此缠绕导线301在轴向方向A-A上的截面面积与槽在轴向方向A-A上的截面面积之比增大，从而获得了相对更大的槽满率。在一个实施例中，缠绕导线的截面上的第一边缘在缠绕时彼此对齐并接触。此类布置使得电机定子10的槽满率上升，从而提高了电机的整体操作效率。

如图2所示，绕组300还可包括多个第一中间导线302和多个第二中间导线303。

第一中间导线302可以是沿着径向方向R-R布置，并且一端连接到缠绕导线301的末端，另一端连接到集电环101，例如与凹部102相匹配。在一个实施例中，第一中间导线302可通过焊接或压接的方式来电气地连接到缠绕导线301或凹部102。以此方式，第一中间导线在缠绕导线301与集电环101之间建立电气连接。

第二中间导线303可以是沿着周向方向C-C布置，并且两端分别连接到相邻的铁芯200上的缠绕导线301。第二中间导线303可以通过焊接或压接的方式来电气地连接到缠绕导线301。以此方式，第二中间导线303在相邻铁芯200周围的缠绕导线301之间建立电气连接。

在图1到图3所示的实施例中，具有矩形截面的缠绕导线301的缠绕方式又称为“扁线波绕”。与常规的圆形截面导线相比，此类缠绕导线的布置能够提供更高的槽满率，从而提高了电机的性能和效率。此外，上文所述的各种组件可以应用在同一个实施例中。例如，在图1到图3所示的实施例中，电机定子具有图3所示的铁芯200(也即包括接合部和/或绝缘座)、集电环、矩形截面轮廓的缠绕导线等。

图4是本申请的电机定子的另一个实施例的立体视图，并且图5是图4所示实施例的俯视图。电机定子10也可包括支架100、多个铁芯200和多个绕组300。图4所示实施例中的铁芯200、绕组300的形状轮廓和布置方式可以与图1到图3的实施例相同。不同之处在于，如图4所示，支架100不包括集电环。绕组300可以围绕铁芯200缠绕，并且然后绕组300的端部直接引出，并通过焊接或压接的方式连接到未示出的电源或控制电路。在一个实施例中，各个缠绕导线301可以依次围绕铁芯200交错地缠绕。如图5所示，缠绕导线301的数量可以是三根。图4所示实施例中的铁芯200还可以是一体件，该一体件包括轭部和多个齿部，此时缠绕导线301在相邻齿部之间的槽内围绕各个齿部缠绕。

本申请还涉及一种电机。在一个实施例中，该电机可以是轮毂电机。在一个实施例中，该电机可以是用于电动车辆的轮毂电机。在一个实施例中，该电机可以是用于电动两轮车的轮毂电机。在一个实施例中，本申请的电机定子10用于外转子电机。

本申请的电机定子和电机具有简单可靠、易于实施、使用方便等优点，并且能够提供改善的槽满率数据。因此，电机性能和操作效率得到进一步的改善。

本说明书参考附图来公开本申请，并且还使本领域中的技术人员能够实施本申请，包括制造和使用任何装置或系统、选用合适的材料以及使用任何结合的方法。本申请的范围由请求保护的技术方案限定，并且包含本领域中的技术人员想到的其他实例。只要此类其他实例包括并非不同于请求保护的技术方案字面语言的结构元件，或此类其他实例包含与请求保护的技术方案的字面语言没有实质性区别的等价结构元件，则此类其他实例应当被认为处于由本申请请求保护的技术方案所确定的保护范围内。

Claims (13)

1.一种电机定子，其特征在于，包括：

支架(100)，其布置为以轴向方向(A-A)为轴心；

多个铁芯(200)，所述多个铁芯(200)沿着周向方向(C-C)布置在所述支架(100)的外周处，并且在相邻的铁芯(200)之间形成槽；

绕组(300)，其包括多根缠绕导线(301)，所述缠绕导线(301)分别围绕所述铁芯(200)缠绕并且填充在所述槽之内；

其中，所述缠绕导线(301)在沿其长度方向上的截面构造为矩形或圆角矩形。

2.根据权利要求1所述的电机定子，其特征在于，所述铁芯(200)包括：

缠绕部(201)，所述缠绕导线(301)缠绕在所述缠绕部(201)周围；

第一接合部(202)，其位于所述铁芯(200)的沿着周向方向(C-C)的一侧处；以及

第二接合部(203)，其位于所述铁芯(200)的沿着周向方向(C-C)的另一侧处；

其中，所述第一接合部(202)形状构造为与一个相邻的铁芯(200)的第二接合部(203)相适配，并且所述第二接合部(203)形状构造为与另一相邻铁芯(200)的第一接合部(202)相适配，使得各个铁芯(200)依次彼此连接。

3.根据权利要求2所述的电机定子，其特征在于，所述第一接合部(202)构造为突起结构，并且沿着周向方向(C-C)远离所述缠绕部(201)突出；所述第二接合部(203)构造为凹槽，并且沿着周向方向(C-C)朝向所述缠绕部(201)凹入；其中，所述第一接合部(202)和所述第二接合部(203)定位在所述铁芯(200)的底部处，并且所述缠绕部(201)定位在所述铁芯(200)的顶部处。

4.根据权利要求1所述的电机定子，其特征在于，所述缠绕导线(301)的截面包括较长的第一边缘和较短的第二边缘，并且所述缠绕导线(301)布置为使得：所述第一边缘沿着径向方向(R-R)或周向方向(C-C)延伸，并且所述第二边缘沿着周向方向(C-C)或径向方向(R-R)延伸；其中，在缠绕时，相邻的缠绕导线(301)布置为使得它们的第一边缘对齐，或者使得它们的第二边缘对齐。

5.根据权利要求1所述的电机定子，其特征在于，还包括绝缘座(400)，其布置在所述铁芯(200)和所述缠绕导线(301)之间，使得所述铁芯(200)与所述缠绕导线(301)电气地绝缘。

6.根据权利要求5所述的电机定子，其特征在于，所述绝缘座(400)包括第一部分(401)和第二部分(402)，所述第一部分(401)和所述第二部分(402)在轴向方向(A-A)上从所述铁芯(200)的两端相对地套接并贴合到所述铁芯(200)的外表面，其中，所述第一部分(401)和所述第二部分(402)的边缘在轴向方向(A-A)上彼此接触，或至少部分地重叠。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的电机定子，其特征在于，所述绕组(300)包括至少三根缠绕导线(301)，各个缠绕导线(301)依次围绕所述铁芯(200)交错地缠绕；其中，各个缠绕导线(301)的一个端部分别引出所述电机定子(10)，并且通过焊接或压接工艺连接到电源或控制电路，各个缠绕导线(301)的另一个端部通过集电环建立电气连接，所述集电环位于所述支架(100)的一侧。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的电机定子，其特征在于，所述支架(100)的一侧包括一个或多个集电环(101)，所述集电环(101)以轴向方向(A-A)为轴心在周向方向(C-C)上延伸并由导电材料制成，并且包括一个或多个凹部(102)；并且

所述绕组(300)还包括多个第一中间导线(302)和多个第二中间导线(303)，其中，所述缠绕导线(301)的数量与所述铁芯(200)的数量相等，并且各个缠绕导线(301)分别缠绕在单个铁芯(200)周围；

其中，所述第一中间导线(302)的一端通过焊接或压接工艺连接到一部分缠绕导线(301)的端部，并且另一端与凹部(102)匹配，由此在所述集电环(101)与所述绕组(300)之间建立电气连接，所述第一中间导线(302)沿着径向方向(R-R)布置；并且

其中，所述第二中间导线(303)的两端分别通过焊接或压接工艺来连接到缠绕在相邻铁芯(200)周围的缠绕导线(301)的端部，由此在相邻铁芯(200)周围的缠绕导线(301)之间建立电气连接，所述第二中间导线(303)沿着周向方向(C-C)布置。

9.根据权利要求8所述的电机定子，其特征在于，多个集电环(101)至少包括第一集电环(101a)、第二集电环(101b)、第三集电环(101c)和第四集电环(101d)，所述绕组(300)包括至少三根缠绕导线(301)；

其中，各个缠绕导线(301)的一端分别电气地连接到所述第一集电环(101a)、所述第二集电环(101b)和所述第三集电环(101c)，并且所述第一集电环(101a)、所述第二集电环(101b)和所述第三集电环(101c)延径向方向(R-R)同心地分布，且分别包括第一三相连接点(103a)、第二三相连接点(103b)和第三三相连接点(103c)；并且

其中，各个缠绕导线(301)的另一端均电气地连接到所述第四集电环(101d)。

10.根据权利要求1-6中任一项所述的电机定子，其特征在于，所述支架(100)的外周和所述铁芯(200)的内周分别包括互相匹配的定位结构，使得所述铁芯(200)相对于所述支架(100)固定就位。

11.根据权利要求1-6中任一项所述的电机定子，其特征在于，所述电机定子(10)用于外转子电机。

12.一种电机，其特征在于，包括：

根据权利要求1-11中任一项所述的电机定子(10)，其沿着轴向方向(A-A)安装；以及

电机转子，其沿着所述电机定子(10)的外周布置，并且定位为邻近所述多个铁芯(200)，其中，所述电机转子布置为以轴向方向(A-A)为中心轴旋转。

13.根据权利要求12所述的电机，其特征在于，所述电机是用于电动两轮车的轮毂电机。