定子组件与卡合式定子铁芯的制作方法

本发明是有关于一种定子组件与一种卡合式定子铁芯。

背景技术：

马达是一种将电能转化成机械能，并可再使用机械能产生动能，用来驱动其他装置的电气设备。大部分的电动马达通过磁场和绕组电流，在马达内产生能量。马达与发电机原理基本一样，其分别在于能量转化的方向不同。发电机是通过负载(如水力、风力)将机械能、动能转为电能；若没有负载，发电机不会有电流流出。

为了进一步改善马达的各项特性，相关领域莫不费尽心思开发。如何能提供一种具有较佳特性的马达，实属当前重要研发课题之一，也成为当前相关领域亟需改进的目标。

技术实现要素：

本发明的一目的在于提供一种定子组件，以避免其组装过程中的热应力产生变形的问题。

根据本发明一实施方式，一种定子组件，用于组合成定子铁芯。定子组件包含齿部及轭部。齿部一端与轭部相接。轭部具有内表侧、外顶侧、第一耦合侧及第二耦合侧。第一耦合侧还包含第一卡合结构且第二耦合侧还包含第二卡合结构。第二卡合结构对应第一卡合结构。外顶侧设有凹槽。凹槽具有侧壁及底壁。侧壁与底壁形成夹角，夹角为135度至165度。

在本发明的一个或多个实施方式中，第一卡合结构与外顶侧的距离小于第一卡合结构与内表侧的距离。

在本发明的一个或多个实施方式中，内表侧包含外段及内段，外段为圆弧段，内段为直线段。

在本发明的一个或多个实施方式中，轭部对应于内段的宽度朝远离齿部方向渐减，轭部对应于外段的宽度大致相同。

在本发明的一个或多个实施方式中，外段与内段的长度比例为1:1。

在本发明的一个或多个实施方式中，内段与齿部相接处具有圆弧角，内段与圆弧角半径长度比例为4:1。

在本发明的一个或多个实施方式中，第一卡合结构与内表侧的距离和外段的长度比例为1:1～2。

根据本发明另一实施方式，一种卡合式定子铁芯，包含多个前述的定子组件。多个定子组件环状排列并相互卡合，形成封闭环形结构，封闭环形结构的外表面由多个定子组件的外顶侧所组成。

在本发明的一个或多个实施方式中，卡合式定子铁芯还包含散热结构。散热结构套设于封闭环形结构的外表面。

在本发明的一个或多个实施方式中，散热结构的内表面设有多个凸块，多个凸块与封闭环形结构的外表面上的凹槽对应设置，组装时两者相互对接固定。

在散热结构对于定子组件施加收缩应力时，因为外顶侧与散热结构接触且外顶侧的凹槽不与散热结构接触，所以定子组件可能会因为散热结构的收缩应力而有大量应力集中于凹槽，因而发生轭部的两侧向内侧挤压而产生变形问题，而由于会有磁通量在定子组件内部分布，若是定子组件发生变形将会影响磁通量的分布。为了避免前述问题，使凹槽的侧壁与底壁形成的夹角θ为135度至165度，将能使集中于凹槽的应力有效减少，进而缓和轭部的变形问题。

附图说明

图1绘示本发明一实施方式的定子组件的侧表面示意图。

图2绘示本发明一实施方式的卡合式定子铁芯的立体示意图。

图3绘示本发明一实施方式的定子组件绕线组的立体示意图。

图4绘示本发明另一实施方式的卡合式定子铁芯的立体示意图。

图5绘示本发明另一实施方式的卡合式定子铁芯的另一立体示意图。

图6绘示本发明又一实施方式的卡合式定子铁芯的立体示意图。

具体实施方式

为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，下文针对了本发明的实施方式与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。以下所公开的各实施例，在有益的情形下可相互组合或取代，也可在一实施例中附加其他的实施例，而无须进一步的记载或说明。在以下描述中，将详细叙述许多特定细节以使读者能够充分理解以下的实施例。然而，可在无此等特定细节的情况下实践本发明的实施例。在其他情况下，为简化附图，熟知的结构与装置仅示意性地绘示于图中。

图1绘示本发明一实施方式的定子组件100的侧表面示意图。本发明不同实施方式提供一种定子组件100，定子组件100用于组合成马达的定子铁芯。

如图1所绘示，定子组件100包含齿部200及轭部300。齿部200的一端与轭部300相接。轭部300具有内表侧310、320、外顶侧330、第一耦合侧340及第二耦合侧350。内表侧310连接齿部200与第一耦合侧340，第一耦合侧340连接内表侧310与外顶侧330，外顶侧330连接第一耦合侧340与第二耦合侧350，第二耦合侧350连接外顶侧330与内表侧320，内表侧320连接第二耦合侧350与齿部200。

第一耦合侧340还包含第一卡合结构341且第二耦合侧350还包含第二卡合结构351。第二卡合结构351对应第一卡合结构341。外顶侧330设有凹槽360。凹槽360具有侧壁361及底壁362。侧壁361与底壁362形成夹角θ，夹角θ为135度至165度。

图2绘示本发明一实施方式的卡合式定子铁芯400的立体示意图。如图1与图2所绘示，卡合式定子铁芯400包含多个定子组件100，定子组件100环状排列并相互卡合，形成封闭环形结构410，封闭环形结构410的外表面410f由定子组件100的外顶侧330所组成。具体而言，卡合式定子铁芯400包含十二个定子组件100，每个定子组件100的第一卡合结构341与相邻的定子组件100的第二卡合结构351卡合，每个定子组件100的第二卡合结构351与另一相邻的定子组件100的第一卡合结构341卡合。

图3绘示本发明一实施方式的定子组件绕线组910的立体示意图。如图3所绘示，在将绝缘物件911组装于定子组件100上，并将线圈组912绕覆于绝缘物件911的外侧后，便能形成定子组件绕线组910。

具体而言，绝缘物件911的材质可为绝缘树脂。应了解到，以上所举的绝缘物件911的材质仅为例示，并非用以限制本发明，本发明所属技术领域中的技术人员，应视实际需要，弹性选择绝缘物件911的材质。

具体而言，线圈组912可为铜线圈组912。应了解到，以上所举的线圈组912的具体实施方式仅为例示，并非用以限制本发明，本发明所属技术领域中的技术人员，应视实际需要，弹性选择线圈组912的具体实施方式。

图4绘示本发明另一实施方式的卡合式定子铁芯401的立体示意图。如图4所绘示，卡合式定子铁芯401包含多个定子组件绕线组910，定子组件绕线组910环状排列并相互卡合，形成封闭环形结构411。具体而言，如图1、图2以及图4所绘示，本实施方式与图2的实施方式大致相同，卡合式定子铁芯401包含十二个定子组件绕线组910，每个定子组件绕线组910的定子组件100的第一卡合结构341与相邻的定子组件绕线组910的定子组件100的第二卡合结构351卡合。于是，每个定子组件100的第二卡合结构351与另一相邻的定子组件100的第一卡合结构341卡合。

图5绘示本发明另一实施方式的卡合式定子铁芯401的另一立体示意图。如图5所绘示，卡合式定子铁芯401还包含散热结构420。散热结构420套设于封闭环形结构411的外表面411f。

具体而言，散热结构420可为散热铝框。应了解到，以上所举的散热结构420的具体实施方式仅为例示，并非用以限制本发明，本发明所属技术领域中的技术人员，应视实际需要，弹性选择散热结构420的具体实施方式。

具体而言，散热结构420为以热装配工艺组装于封闭环形结构411的外表面411f上。更具体地说，在室温下，散热结构420的内径小于封闭环形结构411的外径，而在散热结构420加温后，因为在热膨胀作用下，所以散热结构420的内径会大于封闭环形结构411的外径，因此散热结构420可以套设于封闭环形结构411的外表面411f。

于是，在马达实际运转时，马达的温度将自室温上升，而封闭环形结构411与散热结构420在马达达到运转的平衡温度后仍会有适当的接触，以使封闭环形结构411与散热结构420可以具有足够的接触面积，进而使封闭环形结构411所产生的热可以传递至散热结构420，同时使封闭环形结构411可以固定于散热结构420而不至于脱落。

然而，由于封闭环形结构411与散热结构420的热膨胀系数并不相同，因此在前述的设计考量下，在室温时散热结构420将会收缩而对于封闭环形结构411施加收缩应力，此收缩应力可能会破坏定子组件100的结构。

如图1与图5所绘示，在散热结构420对于定子组件100施加收缩应力时，因为外顶侧330与散热结构420接触且外顶侧330的凹槽360不与散热结构420接触，所以定子组件100可能会因为散热结构420的收缩应力而有大量应力集中于凹槽360，因而发生轭部300的两侧向凹槽挤压而产生变形问题，而由于会有磁力线的回路在定子组件100内部分布，若是定子组件100发生变形将会影响磁通流量。为了避免前述问题，使凹槽360的侧壁361与底壁362形成的夹角θ为135度至165度，将能使集中于凹槽360的应力有效减少，进而缓和轭部300的变形问题。

前述叙述并不限制本发明。在其他实施方式中，夹角θ可为140度至165度、145度至165度、150度至165度、135度至160度、135度至155度、135度至150度、140度至160度、140度至155度、140度至150度、145度至160度、145度至155度或145度至150度。应了解到，以上所举的凹槽360的具体实施方式仅为例示，并非用以限制本发明，本发明所属技术领域中的技术人员，应视实际需要，弹性选择凹槽360的具体实施方式。

另外，设置凹槽360于外顶侧330上可以在组装定子组件100时方便组装定位和夹持定子组件100，进而提高组装工艺的合格率；也可以在组装后方便灌胶，使胶体可以顺着凹槽360流动。

需要注意的是，夹角θ不宜过大，不然会使凹槽360过大而失去便于组装与定位的功能，因而无法提高组装工艺的合格率。

具体而言，内表侧310包含外段311及内段312，外段311为圆弧段，内段312为直线段。内表侧320包含外段321及内段322，外段321为圆弧段，内段322为直线段。换句话说，轭部300对应于内段312、322的宽度朝远离齿部200的方向渐减，轭部300对应于外段311、321的宽度大致相同。

承前述，散热结构420通过与外顶侧330接触而对于定子组件100施加收缩应力，而外顶侧330的横切面为一圆弧，所以收缩应力将会集中于轭部300的两端的内侧角落(即外段311与第一耦合侧340的连接处和外段321与第二耦合侧350的连接处)，因而可能导致定子组件100变形，进而影响定子组件100中磁通量的分布。为了避免前述问题发生，使内表侧310设计为包含外段311与内段312的两段式设计，将能有效地使应力不要过度集中于轭部300的两端的内侧角落。

在此同时，因为应力也可能集中于轭部300与齿部200连接处的角落(即内段312与齿部200的连接处和内段322与齿部200的连接处)，所以使轭部300对应于内段312、322的寛度朝远离齿部200的方向渐减，将能有效地使应力不要过度集中于轭部300与齿部200连接处的角落，进而避免定子组件100变形。

具体而言，外段311与内段312的长度比例为1:1，外段321与内段322的长度比例为1:1。通过如此比例设计，将能妥善地分配应力，使应力不会同时过度集中于轭部300的两端的内侧角落与轭部300与齿部200连接处的角落371、372，因此将能有较避免定子组件100变形。更具体来说，若是内段312、322相对于外段311、321的长度比例增加，则轭部300对应于外段311、321的宽度将会减小，因而使定子组件100的第一耦合侧340、第二耦合侧350与另一相邻的定子组件100的接触面积减少，如此可能会使应力过度集中于第一耦合侧340与第二耦合侧350。因此，通过前述比例设计，将能确保定子组件100的第一耦合侧340与第二耦合侧350与另一相邻的定子组件100具有足够大的接触面积，进而避免应力过度集中于第一耦合侧340与第二耦合侧350。另外，若是定子组件100的第一耦合侧340、第二耦合侧350与另一相邻的定子组件100具有较大的接触面积，也可以较为增加第一耦合侧340与第二耦合侧350的磁通量。应了解到，以上所举的轭部300的具体实施方式仅为例示，并非用以限制本发明，本发明所属技术领域中的技术人员，应视实际需要，弹性选择轭部300的具体实施方式。

进一步来说，内段312与齿部200相接处具有圆弧角371，内段322与齿部200相接处具有圆弧角372。圆弧角371可为约四分之一个圆弧，圆弧角372可为约四分之一个圆弧。

承前述，由于应力可能集中于轭部300与齿部200连接处的角落，所以设置圆弧角371、372于轭部300与齿部200的连接处，将可使集中于轭部300与齿部200的连接处的应力平均分配于圆弧角371、372，因而避免轭部300与齿部200连接处的角落因为应力过大而变形。

具体而言，内段312与圆弧角371的半径长度比例可为4:1，内段322与圆弧角372的半径长度比例可为4:1。通过前述比例设计，将可在集中于轭部300与齿部200的连接处的应力平均分配于圆弧角371、372的同时，使绝缘物件911的厚度(见图3)不会因为要配合圆弧角371、372的形状而变得过薄。

在本实施方式中，第一卡合结构341为凸起结构，第二卡合结构351为凹陷结构，但并不限于此。在其他实施方式中，第一卡合结构341可为凹陷结构，第二卡合结构351可为凸起结构。

具体而言，第一卡合结构341与外顶侧330的距离小于第一卡合结构341与内表侧310的距离，第二卡合结构351与外顶侧330的距离小于第二卡合结构351与内表侧320的距离。

承前述，在散热结构420对于定子组件100施加收缩应力时，不同定子组件100之间会因为互相接触而互相施加应力，并使应力容易集中于第一卡合结构341内侧根部，或者第二卡合结构351的内侧根部。为了缓和应力过度集中于第一卡合结构341的内侧根部或第二卡合结构351的内侧根部，因而导致破坏定子组件100的结构，进而破坏磁力线在定子组件100的内部分布，使第一卡合结构341与外顶侧330的距离小于第一卡合结构341与内表侧310的距离，且第二卡合结构351与外顶侧330的距离小于第二卡合结构351与内表侧320的距离，将能增加第一卡合结构341与内表侧310的面积及第二卡合结构351与内表侧320的面积，使应力较平均分散于第一耦合侧340邻近于内表侧310的部分与第二耦合侧350邻近于内表侧320的部分，进而避免第一卡合结构341与其相邻部分或第二卡合结构351与其相邻部分因为应力过度集中而被破坏。另外，使第一卡合结构341与外顶侧330的距离小于第一卡合结构341与内表侧310的距离，且第二卡合结构351与外顶侧330的距离小于第二卡合结构351与内表侧320的距离，将能使第一卡合结构341与内表侧310之间的第一耦合侧340和第二卡合结构351与内表侧320之间的第二耦合侧350分别与另一相邻的定子组件100具有较大的接触面积，也可以增加第一耦合侧340与第二耦合侧350的磁通量。

具体而言，第一卡合结构341与外顶侧330的距离和第一卡合结构341与内表侧310的距离的比例为1:2～4，第二卡合结构351与外顶侧330的距离和第二卡合结构351与内表侧320的距离之比例为1:2～4。应了解到，以上所举的轭部300的具体实施方式仅为例示，并非用以限制本发明，本发明所属技术领域中的技术人员，应视实际需要，弹性选择轭部300的具体实施方式。

在一些实施方式中，第一卡合结构341与内表侧310的距离和外段311的长度比例为1:1～2，第二卡合结构351与内表侧320的距离和外段321的长度比例为1:1～2。应了解到，以上所举的轭部300的具体实施方式仅为例示，并非用以限制本发明，本发明所属技术领域中的技术人员，应视实际需要，弹性选择轭部300的具体实施方式。

图6绘示本发明又一实施方式的卡合式定子铁芯402的立体示意图。如图6所绘示，本实施方式的卡合式定子铁芯402与图5的卡合式定子铁芯401大致相同，主要差异在于，在本实施方式中，散热结构420的内表面420i设有多个凸块425，多个凸块425与封闭环形结构411的外表面411f上的凹槽360对应设置，组装时两者相互对接固定。

通过将散热结构420的凸块425对接固定于封闭环形结构411的凹槽360，散热结构420将会与凹槽360至少部分接触，于是将能进一步舒缓应力集中于凹槽360的情况，并进一步缓和轭部300的变形问题。

另外，如图1所绘示，定子组件100可由多个定子钢片垂直堆叠而形成，之后再冲压压接区391、392、393，因而使这些定子钢片互相铆接固定。

虽然本发明已以实施方式公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准。除非另有定义，本文所使用的所有词汇(包括技术和科学术语)具有其通常的涵意，其涵意是能够被熟悉此领域者所理解。更进一步的说，上述的词汇在普遍常用的字典中的定义，在本说明书的内容中应被解读为与本发明相关领域一致的涵意。除非有特别明确定义，这些词汇将不被解释为理想化的或过于正式的涵意。