专利名称：定子组装方法及由该组装方法制得的叠片式定子的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及一种定子组装方法，更具体地，涉及一种用于电机的叠片式定子
的组装方法以及通过该组装方法制得的定子。
背景技术：
参见图10所示，在传统的用于无刷永磁电机的整体式定子的铁芯结构中，定子铁 芯在中心形成圆孔，在外圆周面上形成多个放射状的线槽，在线槽的内部缠绕线圈，在两线 槽之间形成有定子齿，定子齿的自由端部为具有一定弧度的弧面，所有定子齿的端部弧面 限定一与所述圆孔同心的环形周面，线槽在定子齿自由端部所在周面上开有一狭缝，以供 在绕线时用于引导线圈导线的绕线销从中穿过。 由于绕线销固有的体积，所述狭逢不可能设计得很窄，但是，也不能设计得过宽， 否则会显著地减小线槽的槽满率。因此，传统的整体式定子结构存在机械绕线困难或槽满 率低或材料利用率低的问题。 传统的分块式定子结构，虽然可以实现较高的槽满率，但是，分块式定子结构绕线 后的组装工艺复杂，绕组的接线线头多。 针对传统的定子结构的问题，已提出多种改进结构，例如美国专利 US6， 583， 530B2, US 6，404，095B1， US 6， 400， 059B1中公开的定子结构，其中每个齿单独地 进行绕线，之后将带有绕线的齿连接到分段的定子轭部，然后将分段的定子轭部通过互锁 结构组装成完整的定子。可以看出，该定子结构的组装工序繁多，仅适合于定子齿数少的情 况。 US 6，781，278B2也公开了一种定子结构，其中缠有绕组的齿圈借助于定位销固定 到定子主体上。由于在将齿圈沿定子轴向安装时所有的齿需要嵌合到定子主体上对应的沟 槽结构上，因此，该定子结构组装难度大。 在US2009/0183357A1和US7538467B2公开的定子结构中，两个定子磁轭部件模块 在轴向上连接定位，通过腿部和靴部的形状配合构成一完整的定子，并且使得在整个周向 上线槽的开口相对于定子轴向成同一角度倾斜。对于该定子结构，虽然可以降低电机的齿 槽力矩，但是，装配精度要求高，槽满率很难大幅度提高，此外，需要额外的用于在绕线时防 止模块周向错位的夹紧固定装置。W02004/098023A1以及W02006/018346A1中描述的定子结构中，作为定子的主部 件由两个模块沿轴向紧邻设置而形成，其中每个模块的腿部沿轴向的宽度与模块的轴向宽 度基本相等，每个腿部单独绕线。该定子结构具有槽满率低、绕线线头多等问题。
本发明旨在克服上述问题中的一个或多个。
发明内容
本发明的目的在于提供一种组装效率得到提高的用于定子的组装方法以及一种
绕线方便、槽满率高、绕线线头少、定子组装偏心度降低、振动和噪音降低的定子结构。
本发明的上述目的是通过这样的组装方法来实现的该组装方法包括以下步骤
a)提供多个叠片，每个叠片包括具有一中心轴线的环部和沿环部的周向以相等角 向距离间隔设置的多个齿，每个叠片的齿数相等； b)将所述多个叠片依次同轴地固定，使所述多个叠片彼此间隔预定的轴向距离；
c)在所有齿上缠绕绕线，使得该定子的属于同一相的所有齿由一根连续的绕线缠 绕； d)将所述多个叠片绕共同的中心轴线转动至预定的角度位置，压合所述多个叠 片，使得所述多个叠片的环部在轴向上叠置，并且所述多个叠片的齿沿环部的周向交错设 置，从而每个叠片的相邻齿之间具有各其它叠片的一个齿。 根据本发明的组装方法，由于在绕线前将多个叠片同轴固定并且使叠片彼此间隔 一定的轴向间距，因此，使得供绕线的空间增大，绕线方便。此外，在绕线方便的基础上，可 以采用一根足够长的绕线绕完定子的属于同一相的所有齿，因此，克服了现有技术中绕线 接线多，接头易松动的缺陷，并且可以降低了定子组装后的偏心度，有利于降低电机的振动 和噪音。 在一实施例中，步骤a)包括在每个叠片的环部上在该叠片的周向相邻的齿之间 设置用于容纳其它叠片的齿的齿根部分的凹口 。借助于该凹口 ，可有利地在压合所述多个 叠片之前使所述多个叠片在周向上对齐，使得压合工序能顺利地完成。 有利地，步骤a)包括使所述齿与其所在的叠片的环部一体成型。该一体成型方法 包括模制成型或切割成型等。这样可以减少制造叠片所需要的工序。 有利地，步骤a)包括通过叠合相同形状的多个齿片来形成所述齿。在一具体实施 例中，所述多个齿片可从现有的整体式定子铁芯成品中切割、冲裁制得，因此，所述多个齿 片在形状、材料、尺寸等方面一致，这有利于定子齿的成形。 有利地，所述多个齿片通过锁合、铆合或粘合来固定彼此之间的叠合连接。
有利地，所述多个齿片通过定位销对齐设置。 有利地，步骤a)包括对所述齿做绝缘处理。为实现定子铁芯与绕线的绝缘，需要 对每一叠片或每一个叠片的齿做绝缘处理。该绝缘处理可包括将绝缘套安装在所述齿上， 使得所述齿除齿根部分和齿端部分外被绝缘套覆盖。当单个齿由多个齿片叠合而成，可在 绝缘套上设置用于对齐所述多个齿片的定位销。
在一具体实施例中，所述叠片的数量为2 。 相应地，本发明还提供了一种通过上述组装方法制得的叠片式定子。该定子可以 为内定子或外定子。
下面参照附图详细描述本发明的具体实施例。对于本领域技术人员而言，本发明
的上述和其他目的、特征和优点将显而易见。
图1示出用于本发明的定子的薄片的立体图； 图2是根据本发明的定子叠片的立体图； 图3是用于本发明的定子叠片的绝缘装置的主体部分的立体图；
图4是单个的用于图3中的绝缘套装置的绝缘套的盖部的示意4
图5是经绝缘处理的本发明的定子叠片的立体图； 图6是图5中所示叠片的一个齿的沿A-A所得到的截面图； 图7是多个叠片同轴固定的示意图； 图8a-8e是组装过程中绕线的示意图； 图9是根据本发明一实施例的定子结构示意图；以及 图10是现有技术中整体式定子结构的示意图。
具体实施例方式
图1示出的是迭厚比传统的定子叠片薄的薄片10。该薄片10具有环部11和沿环 部的外周以等角向间距间隔设置的齿片12。齿片12整体成T字形，沿径向方向具有齿根 部分121、齿身部分122和齿端部分123。齿端部分123在周向上具有一弧面。该齿片12 的构型可以防止绕线从齿上滑脱。整个薄片10的所有齿的齿端部分限定一假想的圆周面。 优选地，齿片12与环部11是一体的。作为示例，所示出的薄片10具有12个齿片。在每个 齿片12的齿根部位设置有一定位孔13。可选地，在所述环部11的位于相邻两齿之间的中 央部位(即预定缺齿位置)设置有一凹口 14，该凹口用于容纳其他齿片的齿根部分。可以 想到，所示出的薄片IO可通过这样的方式获得将与薄片IO大小相似的但是具有24个沿 环部的外周以等角向间距间隔设置的齿片的薄片放置在用于冲裁的装置上，在每个齿片的 齿根区域冲孔得到定位孔13，然后每隔一个齿片地冲裁，最后，得到图1所示的薄片10。
如图2所示，被冲裁下来的齿片12'叠置到图1中所示的薄片10的齿片12上可 得到叠片1。齿片12'和齿片12之间的连接可通过粘接、铆合或互锁结构等传统的连接方 法来实现。齿片12'和齿片12的叠置构成一个完整的单独的定子齿15。因此，叠片1由环 部11和齿15构成。齿15的轴向厚度大于环部厚度。当然，定子齿15也可以是一体成型 的，而不是由多个齿片叠置而成。本领域技术人员可以想到，所述定子齿15也可以是与薄 片10的环部11 一体成型的，例如，通过模制成形，或者通过互锁结构连接在所述薄片10的 环部11上。此外，齿片12'和齿片12的形状一致，以在堆叠的时候保持齿片轮廓对齐。
图3、图4示出用于图2所示叠片1的各齿15的绝缘装置20。图5示出安装了绝 缘装置20后的本发明的定子叠片。该绝缘装置20由用于使叠片环部端面绝缘的盘形件 21和沿该盘形件21的周向等角向间距设置的绝缘套22构成。该盘形件21在相邻绝缘套 22之间的中央部位处在外周上设置有凹口 211，以用于在与叠片的待绝缘处理的端面贴合 时与薄片IO的凹口 14相对应。该绝缘套22由大体限定出用于容纳齿15的凹形空间的凹 部221和用于盖住该凹部的敞口的盖部222组成。自下到上依次堆叠的齿片12,12'与所 述凹部221之间可以是松配合或紧配合，优选地，所述凹部221的相对两侧2211,2212夹紧 齿片，所述盖部222贴合在堆叠于最上端的齿片12'上并与所述凹部221扣合连接，形成中 空的绝缘套。在其中穿过有齿15的绝缘套22通过常规的连接方式连接到该齿15所在的 叠片1的环部11上。在凹部221的相对两侧2211,2212的与叠片1的环部11靠近的端部 各设置有用于抵靠在环部11的外周上以确保在叠片绕线的过程中绕线与叠片绝缘的凸缘 241、242。在所示实施例中，多个沿周向布置的绝缘套22的凹部221的底侧2213连接在盘 形件21上或与该盘形件21 —体成型。当待绝缘处理的叠片并非用于形成定子的端部叠片 时，该盘形件21可以省略。
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图4示出绝缘套22的盖部222。该盖部形状与齿片形状一致。该盖部222在与 齿片12的定位孔13对应的位置设置有定位销23。该定位销23通过常规的连接方式固定 在盖部222的面向齿15的一侧。可以想到，定位销23也可以与盖部222 —体成型。在将 齿15放置在绝缘套22的凹部221内之后使盖部222的带有定位销的一侧面向齿15并使 定位销23与在齿根部设置的定位孔13对齐，接着将定位销23插入所述定位孔13内并使 所述盖部222贴靠在齿15的上端面上，如图6所示，由此，使齿15与待要绕在齿15上的绕 线绝缘。此外，该绝缘套22可以起到便于对齐装配齿片12，12'的作用。当然，本领域技术 人员可以想到其他的用于使齿与绕线绝缘的绝缘处理，例如在齿15的待与绕线接触的各 表面涂上绝缘涂层或粘贴有绝缘纸。在一实施例中，定位销也可以设置在绝缘套22的凹部 221的底侧2213上。 下面以两个叠片叠合构成一完整定子为例来描述本发明的定子的组装方法。
首先，提供两个结构完全相同的叠片l和叠片l'。将叠片l和叠片l'分别与绝缘 装置20组装在一起。之后，通过绕线夹具(未示出)来固定经绝缘处理的叠片l，l'，使得
两叠片同轴固定并且两叠片的凸出有齿的一侧相对，并且两叠片i，r之间间隔有一定的轴 向距离，如图7所示。从图7中可以看出，为使所述两叠片同轴，将叠片i，r上下套置在一 根圆柱上。 接着，进行绕线工序。在绕线之前，将所有齿分类并标记为属于相X、Y、Z(以三相 定子为例)。参见图8a-8d，先从叠片1中的一个属于X相的齿151开始，将一根足够长的绕 线沿顺时针的方向缠绕在齿151的径向延伸的部分长度上，绕完一定圈数后，绕到叠片r
的对应的齿151'上沿逆时针方向绕线，绕到一定圈数后，越过叠片r的2个齿绕到叠片i
的齿152上，绕完齿152后接着缠绕叠片l'的齿152'…如此反复，直至所有叠片的所有属 于同一相X的齿上都缠绕有预定量的绕线。在绕线的过程中，绕线中的跨线部分L尽量布
置在叠片i的经绝缘处理的下端面或叠片r的经绝缘处理的上端面，以确保在叠片i和叠
片1'压合时不存在跨线部分L的干扰。接着，对属于相Y或Z的齿分别进行类似的绕线。
由于在绕线时，两叠片之间的间隔比传统的绕线空间大很多并且各叠片的齿之间的空间增 大了两倍多，因此，根据本发明的定子结构的绕线比传统的定子结构绕线方便。此外，由于 在绕线过程中采取的是连续走线的方式，因此，绕线接头大大减少。 接着，如果绕完线的叠片为齿-齿相对，则将绕完线的叠片之一沿预定的方向转 动一定的角度，使上叠片的各齿在下叠片所在平面上的投影落在下叠片的相邻两齿之间 预定的位置，例如使上叠片的各齿的根部部分与下叠片的环部上的相邻两齿之间的凹口对 齐，如图8d所示。 本领域技术人员可以想到，也可以在绕线之前将各叠片固定在预定的角度位置， 使得各叠片的缺齿位置与其它叠片的相应的齿在轴向上对准。 如图8e所示，通过压合工具使叠片1和叠片l'扣合在一起，使得两叠片的环部叠 置并且两叠片的齿在环部的周向上交错，即形成一完整的定子结构。为使定子美观，可将定 子端面上的跨线部分L收紧并且捆扎起来(图中未示出)。
最后，从绕线夹具上取下组装后的定子30，如图9所示。 虽然上文给出的例子中仅通过两个叠片来形成定子，但是，本领域技术人员可以 想到，本发明的定子不局限于由两个叠片叠合而成，例如，可以由3、4或更多个叠片叠合而成。 例如，当由三个叠片组装定子时，各叠片的齿的厚度大致为叠片环部厚度h的三 倍，其中，上部叠片的齿自其所在的叠片的环部向下延伸的长度为2h，中间叠片的齿自其所 在的叠片的环部分别向上和向下延伸的长度为h，下部叠片的齿自其所在的叠片的环部向 上延伸的长度为2h。此时，每个叠片的相邻齿之间预留有两个缺齿位置。根据叠片上齿数 设置绕线方式，使得中间叠片的端面上不存在跨线部分，并且用一根绕线将属于同一相的 所有齿绕完。在属于不同相的所有齿绕线完毕后，将这三个叠片叠合，可得到齿厚为3h的 定子。 在由多个叠片组装定子的情况下，本领域技术人员可以根据装配和绕线的需要改 变绝缘装置或绝缘套的结构。此外，每个叠片的齿数也不局限于图中所示出的齿数。每个 叠片的环部、齿片或齿的厚度、形状也可做出不同的变形。 图8a-8d所示的绕线方式仅仅是示例性，本领域技术人员可以根据叠片数、齿数 等结构参数对绕线方式做出不同的变形。 图中所示的虽然为内定子结构，但是本发明同样也适用于外定子结构。 从上述描述可以看出，根据本发明的组装方法制得的定子结构具有绕线方便、槽
满率高、绕线线头少的优点。因此，特别适用于绕线为铝线的情况。 本领域技术人员显然明白，可对本发明的定子结构作出各种修改和变型而不会脱 离本发明的范围。鉴于本说明书和本文所公开的实施例的实践，本发明的其它实施例对于 本领域技术人员而言是显而易见的。本说明书和示例应当看作仅仅是例示性的，而本发明 的真正范围由所附权利要求限定。
权利要求
一种用于电机的叠片式定子的组装方法，包括以下步骤a)提供多个叠片，每个叠片包括具有一中心轴线的环部和沿环部的周向以相等角向距离间隔设置的多个齿，每个叠片的齿数相等；b)将所述多个叠片依次同轴地固定，使所述多个叠片彼此间隔预定的轴向距离；c)在所有齿上缠绕绕线，使得该定子的属于同一相的所有齿由一根连续的绕线缠绕；d)将所述多个叠片绕共同的中心轴线转动至预定的角度位置，压合所述多个叠片，使得所述多个叠片的环部在轴向上叠置，并且所述多个叠片的齿沿环部的周向交错设置，从而每个叠片的相邻齿之间具有各其它叠片的一个齿。
2. 根据权利要求l所述的组装方法，其特征在于，步骤a)包括在每个叠片的环部上在 该叠片的周向相邻的齿之间设置用于容纳其它叠片的齿的齿根部分的凹口。
3. 根据权利要求l或2所述的组装方法，其特征在于，步骤a)包括使所述齿与其所在 的叠片的环部一体成型。
4. 根据权利要求1或2所述的组装方法，其特征在于，步骤a)包括通过叠合相同形状 的多个齿片来形成所述齿。
5. 根据权利要求4所述的组装方法，其特征在于，所述齿片通过锁合、铆合或粘合来固 定彼此之间的叠合连接。
6. 根据权利要求4所述的组装方法，其特征在于，所述齿片通过定位销对齐设置。
7. 根据权利要求l所述的组装方法，其特征在于，步骤a)包括对所述齿做绝缘处理。
8. 根据权利要求7所述的组装方法，其特征在于，将绝缘套安装在所述齿上，使得所述 齿除齿根部分和齿端部分外被绝缘套覆盖。
9. 根据权利要求8所述的组装方法，其特征在于，单个齿由多个齿片叠合而成。
10. 根据权利要求9所述的组装方法，其特征在于，在绝缘套上设置用于对齐所述多个 齿片的定位销。
11. 根据权利要求1所述的组装方法，其特征在于，所述叠片的数量为2。
12. —种根据权利要求1-11之一所述的组装方法制得的叠片式定子。
全文摘要
本发明提供了一种用于电机的叠片式定子的组装方法，包括以下步骤a)提供多个叠片，每个叠片包括具有一中心轴线的环部和沿环部的周向以相等角向距离间隔设置的多个齿，每个叠片的齿数相等；b)将所述多个叠片依次同轴地固定，使所述多个叠片彼此间隔预定的轴向距离；c)在所有齿上缠绕绕线，使得该定子的属于同一相的所有齿由一根连续的绕线缠绕；d)将所述多个叠片绕共同的中心轴线转动至预定的角度位置，压合所述多个叠片，使得所述多个叠片的环部在轴向上叠置，并且所述多个叠片的齿沿环部的周向交错设置，从而每个叠片的相邻齿之间具有各其它叠片的一个齿。本发明还提供了一种通过上述组装方法制得的叠片式定子。
文档编号H02K15/02GK101710765SQ20091025988
公开日2010年5月19日 申请日期2009年12月16日 优先权日2009年12月16日
发明者孙亮, 李先发, 王瑞梅, 高祀法 申请人:艾默生(中国)电机有限公司