CN102570645B - 定子铁芯、电机及电机制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种由相互扣合的齿形单元构成的无需保压或焊接的定子铁芯。本发明提供的定子铁芯包括在周向相互拼装在一起的多个齿形单元，每个所述齿形单元都具有用于绕线的齿部和位于齿部一端的轭部，轭部的一端设有圆弧状的突起，另一端设有与突起的形状吻合的凹槽，齿形单元通过突起与相邻齿形单元的凹槽配合，构成两相邻齿形单元之间可相对转动的平面铰。

Description

定子铁芯、电机及电机制作方法

技术领域

本发明涉及电机领域，尤其是一种电机定子所用的定子铁芯、具有此种定子铁芯的电机及电机的制作方法。

背景技术

电机是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置，包括定子和转子。其中定子包括铁芯和线圈组成的绕组，其中线圈通过铁芯上的开口绕在铁芯的绕线槽处。传统的定子的制作方法为先用模具冲制圆形冲片，然后将圆形冲片叠压形成铁芯，再用专门的内绕机绕制线圈。此方法材料利用率低，成本高，且模具较为复杂冲制效率低，另外线圈绕制需专用设备且绕线速度低。

为提高材料利用率和绕线速度，出现了一种链式的铁芯结构，如图1所示，冲制时，采用条状原料冲制成的定子铁芯片呈一字型排列，多片这样的定子铁芯片层叠后进行绕线，最后将一字型的定子铁芯绕细桥2弯成圆形。此方案可达到减少材料成本，提高绕线效率的目的，但一字型的齿形单元1之间通过细桥2连接，需要经过弯折整形成圆形的工序，在弯折过程中细桥2部分容易断裂且弯折后会向主平面之外产生变形，为减小变形后出现干涉而造成定子铁芯片层叠时不平，需要在弯折范围内冲掉部分材料，如形成圆弧部3，从而使此部分弯折后具有缺口而使有效接触面积变小并增大漏磁，且弯成圆形后须将最后衔接部分焊死，或采用保压工装保压使其不致散开，从而工艺繁琐，生产效率低。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种由相互扣合的齿形单元构成的无需保压或焊接的定子铁芯；

本发明的另一目的是提供一种由相互扣合的齿形单元构成的无需保压或焊接的定子铁芯构造的电机；

本发明的又一目的是提供一种由相互扣合的齿形单元构成的无需保压或焊接的定子铁芯构造的电机的制作方法。

为实现上述主要目的，本发明提供的定子铁芯包括在周向相互拼装在一起的多个齿形单元，每个所述齿形单元都具有用于绕线的齿部和位于齿部一端的轭部，轭部的一端设有圆弧状的突起，另一端设有与突起的形状吻合的凹槽，突起和凹槽设置在轭部的外缘上，齿形单元通过突起与相邻齿形单元的凹槽配合，构成两相邻齿形单元之间可相对转动的平面铰。

通过齿形单元轭部两端设置的突起和槽，实现齿形单元拼装为圆形定子铁芯时可扣合，无需保压或焊接；两相邻齿形单元之间形成可相对转动的平面铰，使在保持齿形单元连接时定子铁芯可展开成一字型，进而可以在展开状态时在齿形单元的齿部绕线，绕线速度高；突起和槽设置在轭部的外缘，若干个齿形单元弯成圆形时，轭部不会留有缺口，减少漏磁的产生。

较具体的方案为突起上最接近定子铁芯轴线的部分沿定子铁芯的径向距定子铁芯外周的距离小于凹槽开口处对应的弦长。突起可以侧向从开口插入凹槽，各齿形单元之间可更方便地连接。

另一较具体的方案为圆弧状由两段以上的同心设置的不同半径圆弧构成，其中与所述定子铁芯外周连接的圆弧的半径最小，其他圆弧的半径按连接顺序依次增加。使拼接面加大，增大有效接触面积，减少漏磁，并增加扣合成整圆后的机械强度，减小变形。

又一较具体的方案为轭部远离所述齿部的一侧设有定位部。通过定位部实现齿形单元的固定，便于绕线及拼装。

为实现本发明的另一目的，本发明提供的电机包括定子和转子，定子的定子铁芯包括在周向相互拼装在一起的多个齿形单元，每个齿形单元都具有用于绕线的齿部和位于齿部一端的轭部，轭部的一端设有圆弧状的突起，另一端设有与突起的形状吻合的凹槽，突起和凹槽设置在轭部的外缘上，齿形单元通过突起与相邻齿形单元的凹槽配合，构成两相邻齿形单元之间可相对转动的平面铰。

通过齿形单元轭部两端设置的突起和槽，实现齿形单元拼装为圆形定子铁芯时可扣合，无需保压或焊接，简化电机生产工序。两相邻齿形单元之间形成可相对转动的平面铰，使在保持齿形单元连接时定子铁芯可展开成一字型，进而可以在展开状态时在齿形单元的齿部绕线，绕线速度高，提高电机生产效率；突起和凹槽设置在轭部的外缘上，若干个齿形单元弯成圆形时，轭部不会留有缺口，减少电机漏磁的产生。

为实现本发明的又一目的，本发明提供的电机制作方法包括如下步骤：a）冲制齿形单元片，用多片齿形单元片层叠成齿形单元，每个齿形单元都具有用于绕线的齿部和位于齿部一端的轭部，轭部的一端设有圆弧状的突起，另一端设有与突起的形状吻合的凹槽，突起和凹槽设置在轭部的外缘上，齿形单元通过突起与相邻齿形单元的凹槽配合，构成两相邻齿形单元之间可相对转动的平面铰；b）依次把大量齿形单元通过平面铰连接成长链；c）在每一齿形单元的齿部安装绝缘骨架，采用开放式绕线机在齿部绕制线圈；d）截取长链中多个齿形单元弯成圆形定子e）总装，制成电机。

通过齿形单元拼成长链后再进行线圈的绕制，可实现自动化连接作业，提高生产效率。拼装成整圆定子后各齿形单元能牢固地扣合在一起，无需焊接或采用工装保压。

电机制作方法的另一方案包括如下步骤：a）冲制齿形单元片，用多片齿形单元片层叠成齿形单元，每个齿形单元都具有用于绕线的齿部和位于所述齿部一端的轭部，轭部的一端设有圆弧状的突起，另一端设有与所述突起的形状吻合的凹槽，突起和凹槽设置在轭部的外缘上；b）在每个齿形单元的齿部安装绝缘骨架，采用开放式绕线机在齿部绕制线圈；d）将多个带有线圈的齿形单元拼装成圆形定子；e）总装，制成电机。

通过各齿形单元单独绕线可提高绕线效率。拼装成整圆定子后各齿形单元能牢固地扣合在一起，无需焊接或采用工装保压。

附图说明

图1是现有定子铁芯处于展开状态时的示意图；

图2是本发明定子铁芯第一实施例齿形单元的平面图；

图3是本发明定子铁芯第一实施例两齿形单元进行拼接时的示意图；

图4是本发明定子铁芯第一实施例两齿形单元连接形成平面铰的示意图；

图5是本发明定子铁芯第一实施例齿形单元拼成链状的示意图；

图6是本发明定子铁芯第一实施例定子铁芯的平面图；

图7是本发明定子铁芯第二实施例齿形单元相互拼接的示意图；

图8是图7的放大图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细说明。

定子铁芯第一实施例

定子铁芯由多个齿形单元1在周向相互拼装而形成，每个齿形单元1由一定数量的齿形单元片层叠而形成，其具有一定厚度，图2为齿形单元1的平面图，而且每片齿形单元片都具有图2所示的形状。如图2所示，齿形单元1包括一个用于绕线的齿部6，其一端设有用于防止线圈滑脱的止脱挡，另一端为形成定子铁芯外周的轭部7，绕线槽分居在齿部2的左右两侧。齿形单元1的轭部7远离齿部的一侧设置有作为定位部的定位槽8，定位槽8的形状可根据需要自由设置，如燕尾状、梯形、三角形、圆弧等，只要能实现齿形单元1的定位即可。每片齿形单元片相同位置冲有向主平面外凸出且形状相同的扣点9，组成齿形单元1的各齿形单元片之间通过扣点9相互对准地层叠在一起。扣点9的外形也可自由设置，如外形设置为立方体或球缺或梯形体，只要能实现各齿形单元片之间相互扣合即可。

在图2中，轭部7的左端沿其外缘即在轭部7的形成定子铁芯的外周的部分上设有突起4设有突起4，突起4包括桥接部41和圆弧部42，轭部7的右端沿其外缘设有与突起4形状吻合的凹槽5，凹槽5包括圆弧部52及与桥接部41相吻合的部分51。桥接部41及与其对应的部分51的设置使拼接面接触面积增大，减少漏磁的产生。其中突起4的圆弧部42和凹槽5的圆弧部52设置为与定子铁芯外周相交且所对应的圆心角大于180度，为180°+β。突起4上最接近定子铁芯轴线的部分沿定子铁芯的径向距定子铁芯外周的距离为A，凹槽5开口处对应的弦长为B。

当设置 B大于或等于A时，齿形单元1的突起4可在主平面内从另一齿形单元1的凹槽5的开口侧向插入的凹槽5内，如图3所示，形成可相对转动的平面铰。两个齿形单元1可相对旋转一定角度，只要突起4的圆弧部42与凹槽5的圆弧部52接触面的弦长大于凹槽5开口处对应的弦长B，即使在主平面内施加使两齿形单元分离的力时，两齿形单元1仍可保持活动连接而不松脱，此连接不松脱的范围为2β，如图4所示；当突起4的圆弧部42与凹槽5的圆弧部52接触面的弦长小于凹槽开口处对应的弦长B时，沿垂直于凹槽5开口的方向施加使两齿形单元1分离的力即可使突起4从凹槽5内脱开。

当设置为B小于A时，齿形单元1的突起4不可在主平面内从另一齿形单元1的凹槽5的开口侧向插入。此时，突起4只能从主平面上方或下方沿定子铁芯的轴向从嵌入另一齿形单元1的凹槽5内，形成可相对转动的平面铰。由于B小于A，在主平面内沿任意方向施加力都不能使两个相连接的齿形单元1分离，两齿形单元可在不发生干涉的最大范围内相互转动而不会松脱。

图5示出了多个齿形单元1相互连接形成链状的示意图。拼成链式定子铁芯时，各齿形单元1可在一定角度内如链条般自由反复扭转，可将大量齿形单元1连接起来盘式存放，节约空间，同时可以实现自动化流水线操作，以提高生产效率。

图6为若干个齿形单元1拼装成整圆的定子铁芯的图示，拼装成整圆的定子铁芯在轭部不会留下缺口，设计时，轭部在径向上的尺寸可以相对较小，节省铁芯片材料。

在制作电机时，其生产步骤如下：

a）先冲制出形成齿形单元1的齿形单元片，因为齿形单元1的结构相对简单，可多列冲制齿形单元片以提高效率，然后将多片齿形单元片层叠在一起形成齿形单元1，通过一齿形单元1的凹槽5的开口插入另一齿形单元1的突起4，或从该齿形单元1的主平面的上方或下方把另一齿形单元1的突起4嵌入该齿形单元1的凹槽5内，形成可相对转动的平面铰；

b）依次连接下一个齿形单元1，直至形成具有一定长度的长链；

c）在每一齿形单元1的齿部6安装绝缘骨架，并通过开放式绕线机在各齿形单元1的齿部6进行线圈的绕制；

d）绕制完成后，截取长链中多个齿形单元弯成圆形定子；

e）然后再装入转子等总装形成电机。

制作电机也可采用在单个的齿形单元1上进行线圈的绕制然后直接拼装成圆形定子的方法，或拼装成整圆的定子铁芯后再进行线圈的绕制。

定子铁芯第二实施例

本实施例中定子铁芯的结构与第一实施例中类似，只是形成突起和凹槽的圆弧部有两段圆弧组成。

如图7和图8所示，齿形单元1的轭部7的两端沿其外缘分别设置有突起4和凹槽5。其中突起4的圆弧部由两段同心圆弧43和44形成，凹槽5的圆弧部由两段同心圆弧53和54形成。其中圆弧43和53所对应的半径小于圆弧44和54所对应的半径。可提高齿形单元1拼合成圆形定子铁芯的机械强度，减小变形。利用本实施例生产电机时也与第一实施例中类似。

Claims (10)

1.定子铁芯，包括

在周向相互拼装在一起的多个齿形单元，每个所述齿形单元都具有用于绕线的齿部和位于所述齿部一端的轭部；

其特征在于：

所述轭部的一端设有圆弧状的突起，另一端设有与所述突起的形状吻合的凹槽，所述突起和所述凹槽设置在所述轭部的外缘上；

所述齿形单元通过所述突起与相邻齿形单元的所述凹槽配合，构成两相邻齿形单元之间可相对转动的平面铰。

2.根据权利要求1所述的定子铁芯，其特征在于：

所述突起上最接近所述定子铁芯的轴线的部分沿所述定子铁芯的径向距所述定子铁芯外周的距离小于所述凹槽开口处对应的弦长。

3.根据权利要求1或2所述的定子铁芯，其特征在于：

所述圆弧状由至少两段同心设置的不同半径圆弧构成，其中与所述定子铁芯外周连接的圆弧的半径最小，其他圆弧的半径按连接顺序依次增加。

4.根据权利要求1或2所述的定子铁芯，其特征在于：

所述轭部远离所述齿部的一侧设有定位部。

5.电机，包括

定子和转子；

所述定子的定子铁芯包括在周向相互拼装在一起的多个齿形单元，每个所述齿形单元都具有用于绕线的齿部和位于所述齿部一端的轭部；

其特征在于：

所述轭部的一端设有圆弧状的突起，另一端设有与所述突起的形状吻合的凹槽，所述突起和所述凹槽设置在所述轭部的外缘上；

所述齿形单元通过所述突起与相邻齿形单元的所述凹槽配合，构成两相邻齿形单元之间可相对转动的平面铰。

6.根据权利要求5所述的电机，其特征在于：

所述突起上最接近所述定子铁芯轴线的部分沿所述定子铁芯的径向距所述定子铁芯外周的距离小于所述凹槽开口处对应的弦长。

7.根据权利要求5或6所述的电机，其特征在于：

所述圆弧状由至少两段同心设置的不同半径圆弧构成，其中与所述定子铁芯外周连接的圆弧的半径最小，其他圆弧的半径按连接顺序依次增加。

8.根据权利要求5或6所述的电机，其特征在于：

所述轭部远离所述齿部的一侧设有定位部。

9.电机制作方法，包括如下步骤：

a）冲制齿形单元片，用多片所述齿形单元片层叠成齿形单元，每个齿形单元都具有用于绕线的齿部和位于所述齿部一端的轭部，所述轭部的一端设有圆弧状的突起，另一端设有与所述突起的形状吻合的凹槽，所述突起和所述凹槽设置在所述轭部的外缘上，所述齿形单元通过所述突起与相邻齿形单元的所述凹槽配合，构成两相邻齿形单元之间可相对转动的平面铰；

b）通过一齿形单元的凹槽的开口插入另一齿形单元的突起，而依次把大量齿形单元通过所述平面铰连接成长链；

c）在每一齿形单元的齿部安装绝缘骨架，采用开放式绕线机在所述齿部绕制线圈；

d）截取所述长链中多个齿形单元弯成圆形定子；

e）总装，制成电机。

10.电机制作方法，包括如下步骤：

a）冲制齿形单元片，用多片所述齿形单元片层叠成齿形单元，每个齿形单元都具有用于绕线的齿部和位于所述齿部一端的轭部，所述轭部的一端设有圆弧状的突起，另一端设有与所述突起的形状吻合的凹槽，所述突起和所述凹槽设置在所述轭部的外缘上，所述齿形单元通过所述突起与相邻齿形单元的所述凹槽配合，构成两相邻齿形单元之间可相对转动的平面铰；

b）在每个齿形单元的齿部安装绝缘骨架，采用开放式绕线机在所述齿部绕制线圈；

d）通过一齿形单元的凹槽的开口插入另一齿形单元的突起，而将多个带有线圈的齿形单元拼装成圆形定子；

e）总装，制成电机。

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