TWI506921B

TWI506921B - Internal stator

Info

Publication number: TWI506921B
Application number: TW102110032A
Authority: TW
Inventors: Cheng Hu Chen; Chi Feng Hung; Ruey Yue Lin
Original assignee: Cheng Hu Chen; Rechi Prec Co Ltd
Priority date: 2013-03-21
Filing date: 2013-03-21
Publication date: 2015-11-01
Also published as: TW201438374A

Description

內轉式定子

本發明係一種馬達之定子結構，特別是指一種可以有效降低相關製作成本、提升電機輸出性能以及增加產能之馬達定子。

按，目前常見之馬達結構，可分為內轉子還是外轉子型態，其結構主要由轉子以及纏繞有電樞線圈之定子所組成；其中，轉子係具有一永久磁石，以內轉子為例，該轉子係相對設置在定子中心軸孔處，當馬達運轉時，係先讓該定子所纏繞之電樞線圈產生磁場，並與轉子之永久磁場交互作用產生電磁力，使轉子被驅動而運轉。

至於，一般內轉式定子之結構，主要具有一呈圓環狀的本體10，於本體10周緣設有複數相連的軛部11，於各軛部11中央處設有朝本體10中心延伸的定子齒12，且於各定子齒12尾端形成一相互圍繞呈一軸孔狀的靴部13，再藉助模具及繞線機等裝置，將漆包線通過相鄰定子齒12之兩靴部13間隙14，依預設的繞線方向繞在內轉式定子的線軸上，且堆疊形成具有厚度之線圈組15，於使用時，係透過控制電路的控制，令內轉式定子與轉子形成相互作用電磁場，使馬達得以正常運轉。

惟，習知內轉式定子係由矽鋼片以沖壓技術一體沖壓成型一圓環狀矽鋼片，再以數片相同的圓環狀矽鋼片堆疊結合成一具有適當厚度的框體，其在圓環狀薄片之沖壓製造過程中，每一圓環狀矽鋼片內緣的中間及外緣的周邊部份均成為廢料，以足夠成型每一個圓環狀矽鋼片之矽鋼片料帶間距合算，其廢料所佔比例高達7成，導致形成材料的浪費與製造成本的增加。

尤其，類似習知內轉式定子在線圈組之繞製過程中，係必需於沿著圓環狀的本體10中心軸孔處，將漆包線通過相鄰定子齒12之兩靴部13間隙14的方式繞線，不但加工難度較高、繞線工時較長、槽滿率低，且所需投資的繞線設備成本亦較高。因此，如何有效降低習知內轉式定子之相關製作成本，以及增加習知內轉式定子之產能，多年一直是學術界及產業界所亟欲解決之課題。

有鑒於此，本發明在提供一種可以有效降低相關製作成本提升馬達性能，以及增加產能之內轉式定子，為其主要目的者。

為達上揭目的，本發明之內轉式定子，係由複數展開呈長條狀之矽鋼條堆疊結合呈條塊狀半成品，且於預定之定子齒繞製線圈後，再將條塊狀半成品之各矽鋼條以兩端相接的方式圍繞成圓環狀；其中，各矽鋼條係具有複數一體相連的連接區段供堆疊成相對位於內轉式定子外圍的軛部，於各連接區段之中央處沿伸有預定長度的延伸區段供堆疊成做為鐵芯的定子齒，於各延伸區段尾端設有一具預定寬幅的彎弧區段供成為相對位於內轉式定子內圈的靴部，且各延伸區段尾端之彎弧區段寬幅係在條塊狀半成品繞成一圓環狀時，得以與相鄰之彎弧區段保持預定間距；以及，各矽鋼條係於兩個寬度相對較寬的延伸區段之間配置一寬度相對較窄的延伸區段，該內轉式定子係僅於由寬度較寬的延伸區段所堆疊構成的定子齒上纏繞線圈。

利用上述技術特徵，可在矽鋼條之沖壓成型過程中，在料帶之同一個長度區間內，配置有至少兩個由延伸區段相對應交錯配置的矽鋼條，藉以降低料帶之廢料比例；以及，在預定數量之矽鋼條堆疊呈條塊狀半成品後，可直接利用設有延伸區段一側之開放空間，將線圈繞製於預定的定子齒上，待所有預定的定子齒均完成繞線後，再將條塊狀半成品圍繞成一圓環狀，並使各矽鋼條之延伸區段尾端朝圓環中心延伸，且由各延伸區段尾端的彎弧區段圍繞呈一可供容至轉子的軸孔，不但可以大幅降低加工難度，更可藉以縮短繞線工時，以及降低繞線設備之購製成本。俾可達到有效降低製作成本，以及增加產能之目的；尤其，可利用於寬的定子齒之間配置窄的定子齒，且僅於寬的定子齒繞製線圈(跨齒繞線)之設計，提高定子線圈的槽滿率。

依據上述技術特徵，所述各矽鋼條於寬度較寬的延伸區段尾端所形成之連接區段寬幅，係相對大於寬度較窄的延伸區段尾端所形成之連接區段寬幅。

上述內轉式定子係至少於由寬度較寬的延伸區段所堆疊構成的定子齒上披覆一預定厚度的絕緣層。

所述各矽鋼條係於頭尾兩端之連接區段側沿分別設有至少一可供對應接合的扣合部。

所述預定數量之矽鋼條堆疊呈條塊狀半成品後，係以鉚接方式固定。

所述預定數量之矽鋼條堆疊呈條塊狀半成品後，係以焊接方式固定。

所述預定數量之矽鋼條係利用黏著材料堆疊膠合呈條塊狀半成品。

具體而言，本發明所揭露之內轉式定子，除可有效降低相關製作成本，以及增加產能之外，尚可利用於寬的定子齒之間配置窄的定子齒，且僅於寬的定子齒繞製線圈(跨齒繞線)之設計，提高線圈的槽滿率；以及，可藉由增加繞製有線圈之定子齒所屬的靴部寬幅之設計，蒐集較多磁通(提高磁石利用率)，進而提高功率密度。

[先前技術]

10‧‧‧本體

11‧‧‧軛部

12‧‧‧定子齒

13‧‧‧靴部

14‧‧‧間隙

15‧‧‧線圈組

[本發明]

20‧‧‧條塊狀半成品

21‧‧‧矽鋼條

211‧‧‧連接區段

212‧‧‧延伸區段

213‧‧‧彎弧區段

214‧‧‧扣合部

30‧‧‧線圈

第一圖係為一習用內轉式定子之繞線加工方式示意圖。

第二圖係為本發明之內轉式定子結構平面圖。

第三圖係為本發明之矽鋼條結構平面圖。

第四圖係為本發明中預定數量之矽鋼條堆疊呈條塊狀半成品後之結構立體圖。

第五圖係為本發明之內轉式定子繞線加工方式示意圖。

如第二圖本發明之內轉式定子結構平面圖、第三圖本發明之矽鋼條結構平面圖、第四圖本發明中預定數量之矽鋼條堆疊呈條塊狀半成品後之結構立體圖所示，本發明之內轉式定子，係由複數展開呈長條狀之矽鋼條21堆疊結合呈條塊狀半成品20，且於預定之定子齒繞製線圈30後，再將條塊狀半成品20之各矽鋼條21以兩端相接的方式圍繞成圓環狀；其中：各矽鋼條21係具有複數一體相連的連接區段211供堆疊成相對位於內轉式定子外圍的軛部，於各連接區段211之中央處沿伸有預定長度的延伸區段212供堆疊成做為鐵芯的定子齒，於各延伸區段212尾端設有一具預定寬幅的彎弧區段213供成為相對位於內轉式定子內圈的靴部，且各延伸區段212尾端之彎弧區段213寬幅係在條塊狀半成品20繞成一圓環狀時，得以與相鄰之彎弧區段213保持預定間距。

利用上述結構設計，所述矽鋼條21可由沖壓加工一體成型，且於成型過程中，在料帶之同一個長度區間內，配置有至少兩個由延伸區段相對應交錯配置的矽鋼條，藉以降低料帶之廢料比例；以及，在預定數量之矽鋼條堆疊呈條塊狀半成品後，可如第五圖所示，直接利用設有延伸區段212一側之開放空間，將線圈30繞製於預定的定子齒上，待所有預定的定子齒均完成繞線後，再將條塊狀半成品20的圍繞成一圓環狀，並使各矽鋼條21之延伸區段212尾端朝圓環中心延伸，且由各延伸區段尾端的彎弧區段圍繞呈一可供容至轉子的軸孔，不但可以大幅降低加工難度，更可藉以縮短繞線工時，以及降低繞線設備之購製成本。俾可達到有效降低製作成本，以及增加產能之目的。

本發明之內轉式定子，於實施時，所述預定數量之矽鋼條21堆疊呈條塊狀半成品20後，係可以鉚接方式將各矽鋼條21固定結合，或以焊接方式將各矽鋼條21固定結合，或是利用黏著材料將預定數量之矽鋼條21堆疊膠合呈條塊狀半成品20。

再者，所述各矽鋼條21係可如二圖所示，於頭尾兩端之連接區段211側沿分別設有至少一可供對應接合的扣合部214，當條塊狀半成品20之各矽鋼條21以兩端相接的方式圍繞成圓環狀時，可在頭尾兩端之連接區段211所屬的扣合部214對應接合下確實固定於圓環狀。

由於整體內轉式定子可直接利用設有延伸區段212 一側之開放空間，將線圈30繞製於預定的定子齒上，待所有預定的定子齒均完成繞線後，再將條塊狀半成品20的圍繞成一圓環狀，因此整體內轉式定子各靴部之間的間隙可藉以縮減，進而減低磁阻變化率，降低頓轉轉矩降低噪音。

值得一提的是，各矽鋼條21係可於兩個寬度相對較寬的延伸區段212之間配置一寬度相對較窄的延伸區段212，整體內轉式定子係僅於由寬度較寬的延伸區段212所堆疊構成的定子齒上纏繞線圈30，亦即利用於寬的定子齒之間配置窄的定子齒，且僅於寬的定子齒繞製線圈之設計，提高線圈的槽滿率；又，在此實施形態下，整體內轉式定子係可至少於由寬度較寬的延伸區段所堆疊構成的定子齒上披覆一預定厚度的絕緣層(圖略)。

以及，在上述各矽鋼條於兩個寬度相對較寬的延伸區段之間配置一寬度相對較窄的延伸區段，且僅於由寬度較寬的延伸區段所堆疊構成的定子齒上纏繞線圈之實施形態下，各矽鋼條於寬度較寬的延伸區段尾端所形成之連接區段寬幅，係相對大於寬度較窄的延伸區段尾端所形成之連接區段寬幅為佳，可藉由增加繞製有線圈之定子齒所屬的靴部寬幅之設計，蒐集較多磁通，進而提高功率密度。

與傳統習用技術相較，本發明所揭露之內轉式定子，除可有效降低相關製作成本，以及增加產能之外，尚可利用於寬的定子齒之間配置窄的定子齒，且僅於寬的定子齒繞製線圈(跨齒繞線)之設計，提高線圈的槽滿率；以及，可藉由增加繞製有線圈之定子齒所屬的靴部寬幅之設計，蒐集較多磁通(提高磁石利用率)，進而提高功率密度。

如上所述，本發明提供一較佳可行之內轉式定子，爰依法提呈發明專利之申請；本發明之技術內容及技術特點巳揭示如上，然而熟悉本項技術之人士仍可能基於本發明之揭示而作各種不背離本案發明精神之替換及修飾。因此，本發明之保護範圍應不限於實施例所揭示者，而應包括各種不背離本發明之替換及修飾，並為以下之申請專利範圍所涵蓋。