定子鐵芯、定子和電機的製作方法

2023-11-02 15:55:23

本發明涉及電機技術領域，具體而言，涉及一種定子鐵芯、具有該定子鐵芯的定子以及具有該定子的電機。

背景技術：

相關技術中的電機，其定子的軛部、齒部和齒靴的衝片為一體衝裁而成，因此軛部、齒部和齒靴在定子軸向上的尺寸是一致的，對於單位表面積磁場較弱或轉動頻率較低的轉子而言，為節省定子材料同時提高其性能，需要軛部和齒部的尺寸較薄而齒靴的面積較大，但受定子內圓半徑的影響，通過增加齒靴寬度來提高齒靴面積的作用有限，而如果在定子軸向上擴展齒靴，又會加長軛部和齒部的軸向尺寸，從而增加鐵芯和繞組的材耗，導致成本增加。

技術實現要素：

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明提出了一種定子鐵芯，所述定子鐵芯可以提高聚磁能力，降低成本。

本發明還提出了一種具有上述定子鐵芯的定子。

本發明還提出了一種具有上述定子的電機。

根據本發明實施例的定子鐵芯，所述定子鐵芯設在轉子的外周，所述定子鐵芯包括沿所述轉子的周向間隔設置的多個定子單體，每個所述定子單體包括：軛部，所述軛部由多個沿所述轉子的周向延伸的軛部衝片沿所述轉子的軸向疊壓而成；兩個主齒部，兩個所述主齒部分別卡接在所述軛部的周向兩端，每個所述主齒部由多個與所述軛部衝片垂直且沿所述軛部的徑向延伸的齒部衝片疊壓而成，所述主齒部的內端設有沿所述軛部的軸向延伸且至少一端凸出所述主齒部的伸長部；齒靴部，所述齒靴部由多個齒靴衝片疊壓而成，所述齒靴部上設有開口方向與所述齒部衝片的疊壓方向平行的開口槽，所述伸長部卡裝在所述開口槽內。

根據本發明實施例的定子鐵芯可以提高聚磁能力，降低成本。

另外，根據本發明上述實施例的定子鐵芯還可以具有如下附加的技術特徵：

根據本發明的一些實施例，所述伸長部的兩端分別凸出所述主齒部，所述齒靴部包括：第一齒靴部，所述第一齒靴部由多個第一齒靴衝片疊壓而成，所述第一齒靴部上設有用於卡裝所述伸長部的一端的第一開口槽且所述第一齒靴衝片與所述齒部衝片垂直設置；第二齒靴部，所述第二齒靴部由多個第二齒靴衝片疊壓而成，所述第二齒靴部上設有用於卡裝所述伸長部的另一端的第二開口槽且所述第二齒靴衝片與所述齒部衝片垂直設置。

根據本發明的一些實施例，所述伸長部上設有在所述軛部的軸向上位於所述第一齒靴部和所述第二齒靴部之間的止擋凸臺。

根據本發明的一些實施例，所述主齒部上設有卡槽，所述軛部卡裝在所述卡槽內。

根據本發明的一些實施例，所述軛部上設有用於在所述軛部的周向上對所述主齒部進行限位的限位槽，所述主齒部卡裝在所述限位槽內。

根據本發明的一些實施例，所述周向限位卡槽設在所述軛部的內周面或外周面面上。

根據本發明的一些實施例，所述齒靴部的朝向所述轉子的一側表面形成為弧形面和平面中的其中一個或兩個的組合。

根據本發明的一些實施例，所述弧形面包括至少一段圓弧面。

根據本發明的一些實施例，至少兩個所述齒靴部沿所述轉子的軸向延伸的長度不相等。

根據本發明的一些實施例，所述軛部和所述齒靴部中的至少一個通過絕緣結構與所述主齒部絕緣。

可選地，所述絕緣結構形成為絕緣分隔層，所述絕緣分隔層形成為絕緣膜、絕緣漆或絕緣膠。

可選地，所述絕緣結構形成為絕緣注塑層。

根據本發明的一些實施例，所述主齒部和所述伸長部為一體件。

根據本發明實施例的定子，包括：根據本發明實施例的定子鐵芯；定子繞組，所述定子繞組繞設在所述主齒部和所述軛部的至少一個上。

根據本發明實施例的電機，包括：轉子；根據本發明實施例的定子，所述定子設在所述轉子的外周。

根據本發明的一些實施例，所述轉子的極對數與所述定子單體的數量相同。

本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

圖1是根據本發明一個實施例的電機的結構示意圖；

圖2是根據本發明另一個實施例的電機的結構示意圖；

圖3是根據本發明一個實施例的定子的結構示意圖；

圖4是根據本發明另一個實施例的定子的結構示意圖；

圖5是根據本發明一個實施例的定子的部分結構示意圖；

圖6是根據本發明一個實施例的定子鐵芯的定子單體的結構示意圖；

圖7是根據本發明另一個實施例的定子鐵芯的定子單體的結構示意圖；

圖8是根據本發明實施例的定子鐵芯的軛部的結構示意圖；

圖9是根據本發明實施例的定子鐵芯的主齒部和齒靴部的裝配示意圖；

圖10是根據本發明實施例的定子鐵芯的主齒部的結構示意圖；

圖11是根據本發明實施例的定子鐵芯的齒靴部的結構示意圖。

附圖標記：

電機1；

定子10；轉子20；定子鐵芯101；定子單體102；

軛部100；限位槽110；

主齒部200；伸長部210；卡槽220；止擋凸臺213；

齒靴部300；第一齒靴部301；第二齒靴部302；；開口槽311；第一開口槽311a；第二開口槽311b；

定子繞組400；

絕緣結構500。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的範圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。

下面結合附圖詳細描述根據本發明實施例的電機及其定子。

參照圖1至圖11所示，根據本發明實施例的電機1可包括轉子10和定子20，定子10設在轉子20的外周，轉子20可旋轉地配合在定子10內，其中，轉子20可以為永磁體磁環轉子。如圖1至圖5所示，定子10可包括定子鐵芯101和定子繞組400，定子繞組400可繞設在定子鐵芯101上。

定子鐵芯101設在轉子20的外周，定子鐵芯101可包括兩個定子單體102，兩個定子單體102可以沿轉子20的周向間隔設置。較優選地，兩個定子單體102可以沿轉子20的周向均勻間隔開，也就是說，兩個定子單體102可以相對設置在轉子20的兩側。

可以理解的是，在本發明中，定子鐵芯101所包含的定子單體102的數量不限於為兩個，還可以多於兩個，例如，三個、四個或者多於四個等，即在本發明中，定子鐵芯101包括多個定子單體102，多個定子單體102可以沿轉子20的周向間隔開設置。

每個定子單體102可包括軛部100、兩個主齒部200和齒靴部300，每個定子單體102形成為開口朝向轉子20的大體U形。定子繞組400可繞設在主齒部200和軛部100的至少一個上。也就是說，可以僅在主齒部200上繞制定子繞組400，也可以僅在軛部100上繞制定子繞組400，還可以同時在主齒部200和軛部100上繞制定子繞組400，以提高槽利用率。在實際製造中，可以使轉子的極對數與定子單體的數量相同，以方便繞線，提高電機1的性能。

軛部100由多個軛部衝片沿轉子20的軸向疊壓而成，每個軛部衝片沿轉子20的周向延伸。兩個主齒部200分別卡接在軛部100的周向兩端，每個主齒部200由多個齒部衝片疊壓而成，每個齒部衝片與軛部衝片垂直並且沿軛部的徑向延伸。齒靴部300由多個齒靴衝片疊壓而成，齒靴衝片與齒部衝片垂直設置，即齒靴衝片沿軛部100的軸向疊壓。

主齒部200的內端(即鄰近轉子20的一端)設有伸長部210，伸長部210可沿軛部100的軸向延伸，並且伸長部210的至少一端凸出主齒部200。也就是說，在軛部101的軸向上，伸長部210可以一端向外延伸超過主齒部200，也可以兩端均向外延伸超過主齒部200。這些凸出結構可以達到延長齒靴聚磁的目的，相比而言，兩端凸出的結構聚磁效果更好，一端伸凸出的結構可以在軸向安裝空間受限時使用。

齒靴部300上設有開口方向與齒部衝片的疊壓方向平行的開口槽311，伸長部210可卡裝在開口槽311內。具體地，開口槽311沿軛部100的軸向貫通齒靴部300並且開口朝向齒部衝片的疊壓方向上的一個方向，伸長部210可以從一側卡裝到開口槽311內。由此，可以通過伸長部210與開口槽311的配合，實現齒靴部300與主齒部200的卡接，連接緊密，強度高，齒靴部300的耗材少。

根據本發明實施例的定子鐵芯101，軛部100、主齒部200和齒靴部300在卡裝前分別為獨立的模塊，軛部100與主齒部200相互獨立、主齒部200與齒靴部300相互獨立，各部分均分別製作，然後相互卡扣組合在一起構成開口朝向轉子20的大體U形，主齒部200與軛部100卡接，齒靴部300與主齒部200卡接，可以使軛部100、主齒部200和齒靴部300在定子10軸向上的尺寸參數相互獨立，方便齒靴部300擴展軸向長度和寬度，相對於傳統結構，採用本結構的聚磁能力更強且能實現軛部100減少鐵芯，降低電機1的整體質量，在保證成本的情況下調節電機1的性能。根據本發明實施例的電機1具有性能優異、成本低等優點。

根據本發明的一些實施例，伸長部210的兩端分別凸出主齒部200，齒靴部300可包括第一齒靴部301和第二齒靴部302。第一齒靴部301由多個第一齒靴衝片疊壓而成，第一齒靴衝片與齒部衝片垂直設置。第二齒靴部302由多個第二齒靴衝片疊壓而成，第二齒靴衝片與齒部衝片垂直設置。可選地，第一齒靴衝片和第二齒靴衝片可以為同一種衝片，也可以為不同的衝片，可以根據情況進行靈活選擇。

第一齒靴部301上設有第一開口槽311a，伸長部210的一端可卡裝到第一開口槽311a內。第二齒靴部302上設有第二開口槽311b，伸長部210的另一端可以卡裝到第二開口槽311b內。該結構的定子鐵芯101裝配方便且連接牢固，磁性能較好。

如圖9和圖10所示，伸長部210上可設有在軛部100的軸向上位於第一齒靴部301和第二齒靴部302之間的止擋凸臺213。換言之，第一齒靴部301和第二齒靴部302在軛部100的軸向上間隔設置，伸長部210上設有在軛部100的徑向上向內凸出的止擋凸臺213，即止擋凸臺213從伸長部210向轉子20凸出，以隔開第一齒靴部301和第二齒靴部302。

由此，可以提高第一齒靴部301和第二齒靴部302的位置穩定性，而且可以提高轉子20的端部聚磁，降低磁阻，使轉子20的磁場更加容易地被引導到定子10中，進一步提高電機1的性能。

其中，止擋凸臺213與第一齒靴部301和第二齒靴部302中的每一個在軛部100的徑向上的落差可以不大於3毫米，即止擋凸臺213的朝向轉子20的表面、第一齒靴部301的朝向轉子20的表面和第二齒靴部302的朝向轉子20的表面在軛部100的徑向上的距離小於或等於3毫米，以保證更好的聚磁能力。

在本發明中，主齒部200和伸長部210可以分別製造形成，然後再裝配在一起，也可以是一體形成結構，即主齒部200和伸長部210為一體件。由此，不僅可提高定子鐵芯101的整體強度和結構穩定性，並且方便成型、製造簡單，可以省去多餘的裝配件以及連接工序，組裝更方便，更易於工業化生產，提高了定子鐵芯101的裝配效率以及壽命。

根據本發明的一些實施例，至少兩個齒靴部300沿轉子20的軸向延伸的長度不相等。由此，更便於單相電機的啟動。

在本發明的一些具體示例中，如圖1至圖10所示，主齒部200上設有卡槽220，軛部100卡裝在卡槽220內，從而實現主齒部200與軛部100的卡裝且操作方便，可以提高連接牢固性。如圖9和圖10所示，卡槽220可形成為設在主齒部200的一側的開口槽，由此，更方便進行裝配操作。

有利地，如圖1至圖8所示，軛部100上設有用於在軛部100的周向上對主齒部200進行限位的限位槽110，主齒部200卡裝在限位槽110內，以防止主齒部200與軛部100發生相對滑動，進一步提高連接效果。可選地，限位槽110可以設在軛部100的內周面或外周面上。

根據本發明的一些實施例，齒靴部300的朝向轉子20的一側表面形成為弧形面和平面中的其中一個或兩個的組合。換言之，齒靴部300的在軛部100的徑向上朝向內側的表面包括平面和弧形面中的至少一個，可以為平面或者弧形面，或者平面與弧形面的組合。圖11示出了齒靴部300的朝向轉子20的表面為弧形面的示例，由此更便於調節與轉子20之間的氣隙，降低磁場諧波，減少轉矩波動，提高聚磁效果。

這裡，所述弧形面可包括至少一段圓弧面，弧形面可以為一段圓弧面，也可以是多段相連的圓弧面，例如，齒靴部300的朝向轉子20的一側表面由非同心的多個圓弧面組合而成。由此，進一步利於調整氣隙中的各次諧波含量，以優化電機1的噪聲振動。

參照圖1至圖5所示，根據本發明的一些實施例，軛部100和齒靴部300中的至少一個可通過絕緣結構500與主齒部200絕緣，以利於提高電機1的運行頻率，擴大運行範圍，降低渦流損耗。

例如，在本發明的一些具體示例中，絕緣結構500可形成為絕緣分隔層，軛部100與主齒部200的交接處和主齒部200與齒靴部300的交接處中的至少一處設有絕緣分隔層，絕緣分隔層可以分隔軛部100與主齒部200和/或主齒部200與齒靴部300，起到較好的絕緣效果。由此，可以減緩或阻斷電機1運行時交變磁場形成的電渦流的傳導，降低電機1運行時的鐵耗，提高定子10的交變頻率，從而適用於高頻率場合。

可選地，絕緣分隔層可以為墊入的絕緣膜、噴塗的絕緣漆、絕緣膠等有絕緣作用的介質。噴塗的絕緣漆可以採用噴塗或塗刷等方式設置，絕緣膠可以採用塗裝方式設置，可以根據具體情況進行靈活操作。

再例如，在本發明的另一些具體示例中，絕緣結構500可形成為絕緣注塑層。具體地，軛部100與主齒部200的交接處和主齒部200與齒靴部300的交接處中的至少一處包覆有絕緣注塑層，優選地，絕緣注塑層可以包覆由軛部100、主齒部200和齒靴部300組成的整個定子鐵芯，由此也可以提高定子10的機械強度，有利於改善電機1的噪音和振動性能。

根據本發明實施例的電機1的其他構成以及操作對於本領域的普通技術人員來說是可知的，在此不再詳細描述。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語「長度」、「上」、「下」、「前」、「後」、「內」、「外」、「軸向」、「徑向」、「周向」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

在本發明的描述中，「多個」的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。在本發明中，除非另有明確的規定和限定，第一特徵在第二特徵「上」可以是第一和第二特徵直接接觸，或第一和第二特徵通過中間媒介間接接觸。

在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」、「固定」等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接或彼此可通訊；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關係，除非另有明確的限定。對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

在本說明書的描述中，參考術語「實施例」或「具體示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特徵進行結合和組合。