定子铁芯组件、定子及电机的制作方法

1.本实用新型涉及电机技术领域，特别涉及一种定子铁芯组件、定子及电机。


背景技术：

2.相关技术中，在电机的制造过程中，需要将条形铁芯进行弯圆，得到环形的铁芯，以进行下一步制造工艺。传统的条形铁芯的结构，在进行铁芯冲片的时候，将铁芯冲片制造为多个铁芯的极靴直接相连的结构，在这种结构中，多个铁芯的极靴之间直接相连，漏磁量高，导致电磁能量转换的效率较低，影响外转子电机的性能。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种定子铁芯组件，能够有效提高电磁能量转换的效率。
4.本实用新型同时提出应用上述定子铁芯组件的定子。
5.本实用新型还提出应用上述定子的电机。
6.根据本实用新型第一方面实施例的定子铁芯组件，包括铁芯部件和多个独立的绝缘框架，所述铁芯部件包括多个依次布置的铁芯，相邻的两个所述铁芯通过隔磁桥连接，所述绝缘框架与所述铁芯一一对应；其中，所述铁芯包括相连的轭部、齿部及靴部，所述轭部和所述靴部布置在所述齿部的两端，所述绝缘框架设置有穿设腔，所述齿部装设在所述穿设腔中。
7.根据本实用新型第一方面实施例的定子铁芯组件，至少具有如下有益效果：铁芯部件的多个铁芯通过隔磁桥连接依次连接，利用隔磁桥减少漏磁量，有利于提高电磁能量转换的效率，提高电机的性能；而且，铁芯的齿部装设在绝缘框架的穿设腔中，各个独立的绝缘框架固定于铁芯部件，结构稳定可靠。
8.根据本实用新型第一方面的一些实施例，所述铁芯为多层硅钢片叠合结构，所述隔磁桥连接相邻的两个所述铁芯部件的至少一层所述硅钢片，沿所述铁芯部件的周向，相邻的两组所述隔磁桥所在的层级相异。
9.根据本实用新型第一方面的一些实施例，所述隔磁桥位于相邻的两个所述铁芯的所述靴部之间，所述隔磁桥朝向所述轭部的侧面设置有第一弯曲槽。
10.根据本实用新型第一方面的一些实施例，所述隔磁桥背离所述轭部的侧面设置有第二弯曲槽，沿所述铁芯部件的径向，所述第二弯曲槽的深度小于所述第一弯曲槽的深度。
11.根据本实用新型第一方面的一些实施例，沿所述铁芯部件的周向，所述轭部的一侧设置有卡条，另一侧设置有配合所述卡条的卡槽。
12.根据本实用新型第一方面的一些实施例，所述绝缘框架设置有靴部挡板及轭部挡板，所述靴部挡板抵接于所述靴部朝向所述轭部的侧面，所述轭部挡板抵接于所述轭部朝向所述靴部的侧面。
13.根据本实用新型第一方面的一些实施例，所述轭部挡板的边缘设置有勾角，所述
勾角朝向所述靴部延伸。
14.根据本实用新型第一方面的一些实施例，所述靴部的外侧面为圆弧面并且所述圆弧面的曲率半径为r，沿所述圆弧面的周向，所述靴部的内侧面的宽度为c，所述铁芯部件的长度为l，所述铁芯的数量为x，满足：xc＜l＜2xr*sin(180
°
/x)。
15.根据本实用新型第一方面的一些实施例，所述铁芯部件的多个所述铁芯为首尾相连以形成环状结构。
16.根据本实用新型第一方面的一些实施例，所述绝缘框架包括第一框架和第二框架，所述第一框架和所述第二框架拼合为所述绝缘框架，并且布置在所述铁芯的轴向两侧。
17.根据本实用新型第一方面的一些实施例，所述绝缘框架为注塑件，所述绝缘框架安装在所述铁芯的外部。
18.根据本实用新型第二方面实施例的定子，包括如第一方面实施例所述的定子铁芯组件。
19.根据本实用新型第三方面实施例的电机，包括如第二方面实施例所述的定子。
20.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
21.本实用新型的附加方面和优点结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
22.图1为本实用新型第一方面实施例的定子铁芯组件的俯视图；
23.图2为图1中a处的局部放大视图；
24.图3为本实用新型第一方面实施例中铁芯部件的局部主视图；
25.图4为图3中铁芯部件的局部俯视图；
26.图5为本实用新型第一方面实施例中隔磁桥的排布示意图一；
27.图6为本实用新型第一方面实施例中隔磁桥的排布示意图二；
28.图7为本实用新型第一方面实施例中隔磁桥的排布示意图三；
29.图8为本实用新型第一方面实施例中绝缘框架的主视图；
30.图9为本实用新型第一方面实施例中铁芯部件的剖视图。
31.附图标号如下：
32.铁芯部件100、铁芯110、轭部120、卡条121、卡槽122、齿部130、靴部140；
33.绝缘框架200、穿设腔211、靴部挡板212、轭部挡板213、勾角214、弯折槽215、凸台216；
34.隔磁桥300、第一弯曲槽301、第二弯曲槽302。
具体实施方式
35.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
36.在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
37.在本实用新型的描述中，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
38.本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
39.相关技术中，外转子电机的定子由铁芯和绕组组成，绕组通过绝缘框架安装在铁芯上。铁芯通常由片状的铁芯冲片进行弯圆，得到环形的铁芯，在加工铁芯冲片的时候，将铁芯冲片制造为多个铁芯的极靴相互连接的结构，任意两个相邻的铁芯的极靴是完全连接的，每一层铁芯冲片中所有相邻的铁芯均有相连接的结构，由于多个铁芯的极靴是直接相连的，导致电磁能量转换的效率较低，漏磁量大，影响外转子电机的性能。
40.为此，本实用新型第一方面的实施例提出一种应用于电机的定子铁芯组件，能够有效降低漏磁量，提高电磁能量转换的效率，有利于提高电机的性能。
41.参照图1至图3，本实用新型的第一方面实施例提出的定子铁芯组件，包括铁芯部件100和多个绝缘框架200，每个绝缘框架200是独立的部件，铁芯部件100包括多个铁芯110，绝缘框架200和铁芯110的数量相等，每个铁芯110上安装一个绝缘框架200。铁芯110通常由软磁材料制成，通常是采用硅钢材质，软磁材料是当磁化发生在hc不大于1000a/m的材料，又称为软磁体。软磁材料可以用最小的外磁场实现最大的磁化强度，具有低矫顽力和高磁导率。软磁材料易于磁化，也易于退磁，广泛用于电工设备和电子设备中。
42.可以理解的是，铁芯110包括相连的轭部120、齿部130及靴部140，轭部120和靴部140分布在齿部130的两端，沿铁芯部件100的周向(针对于环状的铁芯部件100)，靴部140布置在齿部130的两侧。定子的绕组套装在齿部130的外侧，在径向上利用靴部140限定绕组，防止绕组移位或者脱离。
43.参照图3，沿铁芯部件100的周向，轭部120的一侧设置有卡条121，另一侧设置有卡槽122，当多个铁芯110拼合成环形的铁芯部件100，相邻的两个铁芯110中其一的卡条121卡入另一的卡槽122中，多个铁芯110的轭部120组合成环形体，使得铁芯部件100具有稳定的结构，提高使用可靠性。
44.参照图3和图9，多个铁芯110是依次布置的，相邻的两个铁芯110通过隔磁桥300进行连接，隔磁桥300的漏磁通饱和值较低，利用隔磁桥300漏磁通的低饱和值限制漏磁量，达到降低漏磁量的目的。应当理解的是，铁芯110是由多层软材材料叠合而成，通常采用的软材材料为硅钢片，在硅钢片的冲压加工中一体冲压出隔磁桥300，使得多个铁芯110实现依次连接。由于铁芯110由多层硅钢片叠合而成，在其中的一层或者少数几层硅钢片中设置隔磁桥300即可，有利于降低漏磁量，比如可以是第一层和最后一层硅钢片设置有隔磁桥300，多个铁芯110连接为链状结构，对应于绝缘框架200的结构，方便装配。使用的隔磁桥300数量越少，则漏磁量越低，但是连接强度也越低，因此需要平衡漏磁量与连接强度。
45.可以理解的是，相邻的两个铁芯110通过隔磁桥300连接，由于铁芯110具有多层硅钢片，因此隔磁桥300的布置方式有多种，考虑电磁场的相互影响，在铁芯部件100的周向上，相邻的两组隔磁桥300所分布的硅钢片层级相异为较佳方案。参照图4，在铁芯部件100的俯视角下，并非所有的硅钢片均设有隔磁桥300，而是选择性地设置，如图5所示，第一组的隔磁桥300分布于硅钢片的奇数第一层、偶数第一层、奇数最后一层以及偶数最后一层，第二组的隔磁桥300分布于硅钢片的奇数第二层、偶数第二层、奇数的倒数第二层以及偶数的倒数第二层，并且以此循环。或者如图6和图7所示，还可以将多组隔磁桥300布置为x形，在满足多个铁芯110相连的前提下，实现较少的漏磁量。
46.参照图3，可以理解的是，隔磁桥300位于相邻的两个铁芯110的靴部140之间，隔磁桥300朝向轭部120的侧面设置有第一弯曲槽301，在铁芯部件100弯圆的过程中，第一弯曲槽301有利于隔磁桥300的弯曲变形。在铁芯部件100弯圆的过程中，第一弯曲槽301逐渐缩小，也即开口收窄，直至铁芯部件100完成弯圆步骤，为了防止在弯圆的过程中出现干涉而无法闭合的现象，第一弯曲槽301在弯圆结束后，预留有一定间隙，该间隙的尺寸以不超过第一弯曲槽301宽度的1/3为佳，可以避免因累计公差而导致相邻的两个铁芯110之间发生干涉，有利于装配作业，提高效率。
47.参照图3，可以理解的是，隔磁桥300背离轭部120的侧面还设置有第二弯曲槽302，由于在铁芯部件100弯圆的过程中，隔磁桥300背离轭部120的侧面会产生拉伸，设置第二弯曲槽302，有利于隔磁桥300的变形拉伸，提高可靠性，防止隔磁桥300出现断裂问题。而通过设置第一弯曲槽301和第二弯曲槽302，还能减少漏磁量，提高电磁能量转换的效率。
48.可以理解的是，绝缘框架200设置有穿设腔211，穿设腔211的形状与齿部130的形状一致，铁芯110的齿部130装设在穿设腔211中，从而固定连接于绝缘框架200。考虑到绕组的导线绕制在绝缘框架200的外部，绝缘框架200要将铁芯110与绕组的导线分隔开，因此绝缘框架200包围铁芯110，在穿设腔211的两端分布有靴部挡板212和轭部挡板213，靴部挡板212抵接靴部140朝向轭部120的侧面，轭部挡板213抵接轭部120朝向靴部140的侧面，防止绕组的导线接触铁芯110，避免短路。靴部挡板212和轭部挡板213同时限定齿部130在穿设腔211中的位置，防止移位。
49.可以理解的是，绝缘框架200可以由第一框架(图中未示出)和第二框架(图中未示出)拼合而成，第一框架和第二框架各自具有半槽，而两个半槽组成穿设腔211。
50.可以理解的是，绝缘框架200也可以是单个零件，每个绝缘框架200通过一体注塑成型的方式成型，然后逐个安装在铁芯部件100的外侧，包裹住铁芯110。
51.本实用新型的定子铁芯组件由铁芯部件100和绝缘框架200组成，铁芯部件100的多个铁芯110通过隔磁桥300连接为链状，利用隔磁桥300减少漏磁量，有利于提高电磁能量转换的效率，提高电机(尤其是外转子电机)的性能；而且，铁芯110的齿部130装设在绝缘框架200的穿设腔211中，以将绝缘框架200固定于铁芯110，结构稳固可靠。
52.可以理解的是，铁芯110与绝缘框架200一一对应，也即铁芯部件100连接一个绝缘框架200，而且，每个绝缘框架200的穿设腔211的形状以及横截面都与齿部130匹配。在设计上，穿设腔211可预设有一定的让位孔隙，以便于铁芯110的装配。
53.参照图8，可以理解的是，在绝缘框架200弯圆的过程中，靴部挡板212也会产生变形，因而在靴部挡板212背离靴部140的侧面设置有弯折槽215，考虑到靴部挡板212的变形
是沿周向扩张，将弯折槽215设置为沿铁芯部件100的轴向布置，在绝缘框架200弯圆的过程中，利用弯折槽215的扩张减少靴部挡板212的变形，有利于保护绝缘框架200，降低断裂的风险。考虑到绝缘框架200弯圆时，绝缘框架200中变形最大的位置为隔磁桥300所在的位置，在铁芯部件100的周向上，每个隔磁桥300所在的位置布置两个弯折槽215，隔磁桥300的两侧各分布一个弯折槽215，利用两个弯折槽215分散变形量，有利于减少靴部挡板212的变形，防止断裂，提高可靠性。
54.参照图9，可以理解的是，靴部140的外侧面为圆弧面并且圆弧面的曲率半径为r，如图2所示，弯折槽215的壁面为圆柱面并且圆柱面的半径设定为0.002r至0.007r，其中以圆柱面的半径为0.005r为较佳方案，在满足变形的前提下，弯折槽215的截面积较为合适，加工方便。
55.参照图8，可以理解的是，在轭部挡板213的边缘设置有勾角214，勾角214朝向靴部140延伸，勾角214用于帮助限定绕组，避免绕组的导线移动而接触铁芯110，防止出现短路问题。勾角214可以是在轭部挡板213的两侧边缘各布置一个，也可以是在轭部挡板213的两侧边缘各布置多个，通过一体注塑成型工艺即可制造勾角214，成本低。
56.参照图9，可以理解的是，靴部140的外侧面为圆弧面并且圆弧面的曲率半径为r，沿圆弧面的周向，靴部140的内侧面的宽度为c，铁芯部件100的长度为l，铁芯部件100中铁芯110的数量为x，在设计上满足：xc＜l＜2xr*sin(180
°
/x)，使得铁芯部件100的长度能够满足弯圆的需求，防止隔磁桥300或者铁芯110出现过度变形而损坏。
57.可以理解的是，铁芯部件100还可以设置为环形，也即铁芯部件100的多个铁芯110为首尾相连以形成环状结构，在电机铁芯组件的装配中，将绝缘框架200逐个安装到铁芯部件100上即可。多个绝缘框架200是相互独立的，逐个安装绝缘框架200，而且还可以减少弯圆作业的时间，提高装配效率。
58.可以理解的是,绝缘框架200包括第一框架和第二框架，第一框架和第二框架拼合为绝缘框架200，并且配合夹住铁芯110，从而连接在铁芯部件100上。在结构上，将绝缘框架200分成第一框架和第二框架，有利于加工制造，降低注塑模具的复杂性，而且铁芯部件100的多个铁芯110是相连的，分体式的绝缘框架200有利于逐个组装，尤其适合于铁芯部件100采用环形结构的实施例。第一框架和第二框架可以通过相互配合的卡扣或者插接件实现连接固定，此外，定子的绕组也能限定第一框架和第二框架，起到固定作用。
59.参照图2，绝缘框架200的轴向两侧面均设置有凸台216，凸台216是用于配合绕线机，便于绕线机固定绝缘框架200，比如采用夹具夹持凸台216，便于进行绕线作业。
60.本实用新型第二方面实施例提出的定子(图中未示出)，包括第一方面实施例的定子铁芯组件和绕组，定子铁芯组件包括铁芯部件100和多个绝缘框架200，每个绝缘框架200是独立的部件，铁芯部件100包括多个铁芯110，绝缘框架200和铁芯110的数量相等，每个铁芯110上安装一个绝缘框架200。
61.铁芯110包括相连的轭部120、齿部130及靴部140，轭部120和靴部140分布在齿部130的两端，沿铁芯部件100的周向(针对于环状的铁芯部件100)，靴部140布置在齿部130的两侧，相邻的两个铁芯110的靴部140相靠近而不接触。定子的绕组套装在齿部130的外侧，在径向上利用靴部140限定绕组，防止绕组移位或者脱离。
62.参照图3，沿铁芯部件100的周向，轭部120的一侧设置有卡条121，另一侧设置有卡
槽122，当多个铁芯110拼合成环形的铁芯部件100，相邻的两个铁芯110中其一的卡条121卡入另一的卡槽122中，多个铁芯110的轭部120组合成环形体，使得铁芯部件100具有稳定的结构，提高使用可靠性。
63.参照图3和图9，多个铁芯110依次布置的，相邻的两个铁芯110通过隔磁桥300进行连接，隔磁桥300的漏磁通饱和值较低，利用隔磁桥300漏磁通的低饱和值限制漏磁量，达到降低漏磁量的目的。应当理解的是，铁芯110是由多层软材材料叠合而成，通常采用的软材材料为硅钢片，在硅钢片的冲压加工中一体冲压出隔磁桥300，使得多个铁芯110实现依次连接。由于铁芯110由多层硅钢片叠合而成，在其中的一层或者少数几层硅钢片中设置隔磁桥300即可，有利于降低漏磁量，比如可以是第一层和最后一层硅钢片设置有隔磁桥300，多个铁芯110连接为链状结构，对应于绝缘框架200的结构，方便装配。
64.可以理解的是，相邻的两个铁芯110通过隔磁桥300连接，由于铁芯110具有多层硅钢片，因此隔磁桥300的布置方式有多种，考虑电磁场的相互影响，在铁芯部件100的轴向上，相邻的两组隔磁桥300所分布的硅钢片层级相异为较佳方案。参照图4，在铁芯部件100的俯视角下，并非所有的硅钢片均设有隔磁桥300，而是选择性的设置，如图5所示，第一组的隔磁桥300分布于硅钢片的奇数第一层、偶数第一层、奇数最后一层以及偶数最后一层，第二组的隔磁桥300分布于硅钢片的奇数第二层、偶数第二层、奇数的倒数第二层以及偶数的倒数第二层，并且以此循环。如图6和图7所示，还可以将多组隔磁桥300布置为x形，在满足多个铁芯110相连的前提下，实现较少的漏磁量。
65.参照图3，可以理解的是，隔磁桥300位于相邻的两个铁芯110的靴部140之间，隔磁桥300朝向轭部120的侧面设置有第一弯曲槽301，在铁芯部件100弯圆的过程中，第一弯曲槽301有利于隔磁桥300的弯曲变形。在铁芯部件100弯圆的过程中，第一弯曲槽301逐渐缩小，也即开口收窄，直至铁芯部件100完成弯圆步骤，为了防止在弯圆的过程中出现干涉而无法闭合的现象，第一弯曲槽301在弯圆结束后，预留有一定间隙，该间隙的尺寸以不超过第一弯曲槽301宽度的1/3为佳，可以避免因累计公差而导致相邻的两个铁芯110之间发生干涉，有利于装配作业，提高效率。
66.参照图3，可以理解的是，隔磁桥300背离轭部120的侧面还设置有第二弯曲槽302，由于在铁芯部件100弯圆的过程中，隔磁桥300背离轭部120的侧面会产生拉伸，设置第二弯曲槽302，有利于隔磁桥300的变形拉伸，提高可靠性，防止隔磁桥300出现断裂问题。而通过设置第一弯曲槽301和第二弯曲槽302，还能减少漏磁量，提高电磁能量转换的效率。
67.本实用新型的定子铁芯组件由铁芯部件100和绝缘框架200组成，铁芯部件100的多个铁芯110通过隔磁桥300连接为链状，利用隔磁桥300减少漏磁量，有利于提高电磁能量转换的效率，提高电机(尤其是外转子电机)的性能；而且，铁芯110的齿部130装设在绝缘框架200的穿设腔211中，以将绝缘框架200固定于铁芯110，结构稳固可靠。
68.本实用新型第三方面实施例提出的电机，包括第二方面实施例的定子，具有定子的全部技术效果，不再赘述。
69.上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下，作出各种变化。