定子及包括其的電機的製作方法

2023-10-04 18:15:39 2

本發明涉及電機的設計和製造技術領域；具體地說，本發明涉及用於電機的定子，並進一步涉及包括這種定子的電機。

背景技術：

電機是電能-機械能轉換的裝置，它的主要作用是產生驅動轉矩，作為電器或各種機械的動力源。

通常來說，電機包括定子和轉子。定子包括定子芯和繞組，固定在定子殼上。電機的控制單元通過控制輸入的電流，使定子產生交變磁場。轉子在交變磁場中旋轉輸出扭矩。

以一種用於車輛的轉向電機為例，如圖1中示出了其定子結構。在圖1中，附圖標記1表示定子芯，2表示繞線盤，3表示端片，4表示插紙。在使用中，插紙4插設在定子芯1內的齒部之間；繞線盤2和端片3為塑料件，貼合地分別固定在定子芯1的兩端。然後，繞線（未圖示）繞在齒部上，插紙4、繞線盤2和端片3這三個單獨的部件將繞線與定子芯絕緣開。

現有技術的該定子具有如下缺點：定子芯是由若干個單片疊置構成的，其疊置的周向斜角對電機的性能影響很大，但是，在繞線過程中，定子芯的疊置斜角易於變形，這非常不利於保證電機的性能；將插紙插到定子芯的齒部之間的工藝非常複雜，有時會產生插紙摺疊或錯位，易於產生廢品；難以保證繞線質量；絕緣插紙的使用導致繞線的散熱慢；轉子磁體在旋轉期間與定子芯的單片磁接觸易於產生噪聲；由繞線盤、定子芯和端片三者決定的定子長度容差範圍大，難以控制最終產品的尺寸。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種克服了前述現有技術缺陷的定子。

進一步地，本發明的目的還在於提供包括前述定子的電機。

為了實現本發明的前述目的，本發明的第一方面提供了一種用於電機的定子，所述定子包括：

定子芯；

絕緣的繞線盤，所述繞線盤貼合在所述定子芯的第一端並且覆蓋所述定子芯在所述第一端處的第一端面；

絕緣的端片，所述端片貼合在所述定子芯的第二端並且覆蓋所述定子芯在所述第二端處的第二端面，並且

所述定子內具有沿縱向貫穿所述定子芯、所述繞線盤和所述端片的內腔，並且所述內腔的腔壁上均布有若干個用於繞線的齒部，所述齒部在所述定子的整個長度上沿徑向向內延伸，所述定子還包括以包覆成型的方式覆蓋所述齒部的周向側面的絕緣層。

可選地，在如前所述的定子中，所述繞線盤與所述絕緣層一體包覆成型和/或所述端片與所述絕緣層一體包覆成型。

可選地，在如前所述的定子中，所述定子芯由若干個單片疊置組成。

可選地，在如前所述的定子中，所述單片沿所述定子芯的周向錯位地疊置使得所述齒部具有期望的周向傾斜度。

可選地，在如前所述的定子中，所述包覆成型件為能夠保持所述單片的相互位置的硬塑料件。

可選地，在如前所述的定子中，所述繞線盤和/或所述端片上具有用於繞線的凹槽。

可選地，在如前所述的定子中，所述絕緣層的表面上形成有用於繞線的凹槽。

可選地，在如前所述的定子中，所述定子的所述齒部上纏有繞線，所述繞線的最內層定位在所述繞線盤和/或所述端片上的凹槽內以及所述絕緣層上的凹槽內。

為了實現本發明的前述目的，本發明的第二方面提供了一種電機，所述電機具有轉子以及如前述第一方面中任一項所述的定子，所述轉子置於所述定子的所述內腔中。

可選地，如前所述的電機為用於車輛的轉向系統中的轉向電機。

附圖說明

參照附圖，本發明的公開內容將更加顯然。應當了解，這些附圖僅僅用於說明的目的，而並非意在對本發明的保護範圍構成限制。圖中：

圖1示出了現有技術中的定子的示意圖；

圖2示出了根據本發明的一個實施方式的定子中使用的定子芯的示意圖；

圖3示出了根據前述實施方式的定子的示意圖，其中沒有示出繞線；以及

圖4示出了圖3中所示定子的剖面示意圖。

具體實施方式

下面參照附圖詳細地說明本發明的具體實施方式。在各附圖中，相同的附圖標記表示相同或相應的技術特徵。

圖2示出了根據本發明的一個實施方式的定子中使用的定子芯的示意圖。如圖中，附圖標記10表示定子芯。

在圖示的實施方式中，定子芯10是由若干個具有內齒的金屬單片疊置構成的，各個金屬單片沿定子芯的周向錯開成一定角度，使得在定子芯10內部由這些內齒形成了有期望的傾斜度的齒部11。此處定子芯的周向是與定子芯的軸向相對而言的。可以想到，定子芯的單片也可以使用金屬以外的適當導電材料製成。從圖中可以看出，定子芯10內形成有貫通的內腔，各個齒部11自內腔的腔壁沿徑向向內腔內延伸。在本示例中，定子芯10的外側呈圓柱形；所屬技術領域的技術人員可以根據需要設計與定子殼相匹配的形狀。

圖3示出了根據前述實施方式的定子的示意圖，其中沒有示出繞線。

如圖中所示，這種用於電機的定子包括定子芯10和包覆成型在其兩個端面以及齒部11的周向側面上的絕緣層20。在上下文中，齒部的周向具體指的是在齒部上的繞線方向，齒部的周向側面則具體指的是繞線在齒部上經過的表面；成型工藝指的是利用塑性材料的可擠壓性或可模塑性，首先將其熔融塑化成為粘流態熔體，然後以一定的壓力和速度充入模具，最後經過保壓、冷卻後開啟模具而獲得一定形狀和尺寸的製品的工藝；包覆成型特指使塑料材料包覆在特定部件的全部或局部表面上的成型方式。可見，經過包覆成型的塑性材料能夠更貼合、更牢固地附著在被包覆部件上，同時能夠對被包覆部件提供附加的剛度。

可以了解，包覆成型在定子芯10的兩個端面上的絕緣層部分起到與現有技術中的繞線盤、端片相同的絕緣作用，相當於繞線盤、端片，即用於在定子芯10的兩端處使定子芯10與繞線絕緣；包覆成型在定子芯10的各個齒部的周向側面上的絕緣層則起到與現有技術中的插紙相同的絕緣作用，在齒部的側周上使定子芯10與繞線絕緣。可以了解，這種包覆成型的方式不僅能夠更可靠地實現絕緣，而且，相較於由現有技術中在兩端設置繞線盤和端片的方式而言更易於控制成品的長度尺寸、減少尺寸誤差。

圖4示出了圖3中所示定子的剖面示意圖。從圖中能夠更清楚地看出，包覆成型的絕緣層20形成在定子芯的兩端以及定子芯的齒部的周側上，並且齒部設計有期望的傾斜度。

所屬技術領域的技術人員可以了解，在一些可選的實施方式中，也可以保留現有技術中的絕緣的繞線盤和/或絕緣的端片，而僅在定子芯的齒部周向側面上採用包覆成型的絕緣層，同樣可以解決現有技術中的至少一個技術問題。例如，在這種情況下，定子包括定子芯、繞線盤和端片，並且其中繞線盤貼合在定子芯的第一端並且覆蓋定子芯在第一端處的第一端面、端片貼合在定子芯的第二端並且覆蓋定子芯在第二端處的第二端面。與圖3中的實施方式相同，定子內可以具有沿縱向貫穿定子芯、繞線盤和/或端片的內腔，並且內腔的腔壁上可以均布有若干個用於繞線的齒部。齒部可以在定子的整個長度上沿徑向向內延伸，絕緣層以包覆成型的方式覆蓋齒部的周向側面。經過使用這種絕緣層來替代現有技術中的插紙，避免了插紙的複雜工藝，並且避免了插紙摺疊或錯位產生廢品等問題。

經過以上描述可以了解，在該示例中，繞線盤可以與絕緣層一體包覆成型，端片也可以與絕緣層一體包覆成型。在繞線盤、端片均與絕緣層一體包覆成型時就獲得了如圖3中所示的根據本發明的實施方式。

所屬技術領域的技術人員可以了解，雖然在圖示實施方式中示出齒部沿定子芯的周向具有期望的周向傾斜度，但是，包覆成型的絕緣層同樣適用於具有非傾斜的齒部的定子中。

可以了解，為了使得包覆成型的絕緣層能夠保持各個單片之間的相互位置並且在繞線過程中保持定子芯不變形，包覆成型件（即包覆成型的絕緣層）可以為由硬塑料材料製成的硬塑料件以增加定子芯的抗扭轉剛度。需要指出的是，如果定子芯在繞線過程中產生變形會對電機的性能產生很大的不利影響，尤其是當電機作為車輛的轉向電機使用時更是如此。定子芯的抗扭轉剛度的提高有助於保證電機的性能，同時也有利於提高各單片之間的支撐力、減小工作中磁接觸時的噪聲。

從圖3和4中可以看出，在包覆成型的一體的絕緣層的表面上可以形成有用於繞線的凹槽21。可以了解，當採用獨立的繞線盤和/或端片時，其上也可以具有用於繞線的凹槽。當向定子的齒部上纏繞銅線時，繞線的最內層可以陷在繞線盤和/或端片上的凹槽內以及絕緣層上的凹槽內。凹槽的設計使得繞線中的第一層定位非常精確，改善了繞線質量；同時，由於凹槽與繞線的接觸表面相對於無凹槽的平面而言增加了接觸面積，所以改善了繞線的散熱性能。在更優選的情況下可以使用導熱性較高的塑料。

根據如前對於電機定子的詳細描述，所屬技術領域的技術人員易於想到將其應用於例如用於車輛的轉向系統中的轉向電機等電機中，在此不再贅述。

本發明的技術範圍不僅僅局限於上述說明中的內容，本領域技術人員可以在不脫離本發明技術思想的前提下，對上述實施方式進行多種變形和修改，而這些變形和修改均應當屬於本發明的範圍內。