集中式电机定子及电机的制作方法

本申请涉及电机领域，特别是涉及一种集中式电机定子及电机。

背景技术：

集中式电机由于具备多种优势，因而在家用电器、电动工具、专用领域都得到了广泛应用。为了对集中式电机的工作负荷和工作温度进行监管，需要在集中式电机定子上安装温度保护器。

集中式电机的定子线圈是绕制在单个定子齿上，定子齿之间相互独立。因此，集中式电机的温度保护器无法像常规交流绕组那样包裹在线圈的内部。

因此，传统技术的集中式电机的电机定子无法有效安装温度保护器。

技术实现要素：

基于此，有必要针对电机定子无法有效安装温度保护器的问题，提供一种集中式电机定子及电机。

一种集中式电机定子，包括：

定子铁芯，包括多个定子齿，每相邻的两个所述定子齿限定出一个绕线槽；

多组线圈，分别绕设于多个所述定子齿，所述线圈位于所述绕线槽，且相邻的两组所述线圈位于同一所述绕线槽的侧面的夹角小于预设阈值。

在其中一个实施例中，相邻的两组所述线圈位于同一所述绕线槽的侧面平行。

在其中一个实施例中，所述线圈包括多层叠加排布的导线，绕设于所述定子齿。

在其中一个实施例中，所述多层叠加排布的导线包括：

全导程绕制部，全导程绕设于所述定子齿，且所述全导程绕制部的侧面与所述定子齿的侧面平行；

逐层萎缩绕制部，叠加绕设于所述全导程绕制部，所述逐层萎缩绕制部所述绕线槽槽底的一端绕设的导线数量逐层减少，所述逐层萎缩绕制部呈扇形。

在其中一个实施例中，所述集中式电机定子还包括：定子轭，内部为中空结构，所述定子齿设置于所述定子轭内部。

在其中一个实施例中，所述定子齿包括齿根、齿身、齿颈和齿靴，所述齿根与所述定子轭连接，所述齿身连接于所述齿根和所述齿颈之间，所述齿颈与所述齿靴连接的一端为圆弧状。

本申请实施例提供的所述集中式电机定子包括所述定子铁芯和多组所述线圈。所述定子铁芯包括多个所述定子齿，每相邻的两个所述定子齿限定出一个绕线槽。多组所述线圈分别绕设于多个所述定子齿。所述线圈位于所述绕线槽，且相邻的两组所述线圈位于同一所述绕线槽的侧面的夹角小于预设阈值。本申请实施例提供的所述集中式电机定子相邻的两组所述线圈位于同一所述绕线槽的侧面的夹角小于预设阈值，从而使得相邻的两组线圈位于同一所述绕线槽内的侧面近似平行，进而使得相邻的两组线圈之前形成一个至少有两个面近似平行的立方体空间。因此，相邻的两组所述线圈之间可以更好的放置、安装温度保护器或其他器件，提高了所述集中式电机定子的实用性。当在相邻的两组线圈之间安装所述温度保护器时，由于所述温度保护器的为立方体结构，因此，所述温度保护器可以与相邻的两组所述线圈的侧面都可以实现贴合，从而能够更好的实现温度保护，防止所述集中式电机定子温度过高，提高了所述集中式电机定子的稳定性。

一种集中式电机，包括：

如上所述的集中式电机定子；

转子，设置于所述集中式电机定子内。

在其中一个实施例中，所述集中式电机还包括：

温度保护器，设置于所述绕线槽，并贴合于两组所述线圈的侧面。

在其中一个实施例中，所述温度保护器粘接于两组所述线圈的侧面。

在其中一个实施例中，所述转子包括：

永磁体，设置于所述定子齿包围形成的空间内；

转轴，设置于所述永磁体中心，用于带动所述永磁体转动。

本申请实施例提供的所述集中式电机包括所述集中式电机定子，所述集中式电机的相邻的两个所述线圈位于同一所述绕线槽的侧面的夹角小于预设阈值。因此，所述集中式电机有利于安装温度保护器或其他器件，提高了实用性。

附图说明

图1为传统技术的集中式电机定子结构示意图；

图2为本申请一个实施例提供的集中式电机定子结构示意图；

图3为本申请一个实施例提供的集中式电机定子定子铁芯结构示意图；

图4为本申请一个实施例提供的集中式电机定子结构示意图；

图5为本申请一个实施例提供的集中式电机结构示意图；

图6为本申请一个实施例提供的集中式电机定子结构示意图。

附图标记说明

集中式电机 1

集中式电机定子 10

定子铁芯 100

定子轭 110

定子齿 120

齿根 121

齿身 122

齿颈 123

齿靴 124

绕线槽 130

线圈 200

全导程绕制部 210

逐层萎缩绕制部 220

转子 20

永磁体 21

转轴 22

温度保护器 30

具体实施方式

请参见图1，传统技术中的集中式电机定子线圈侧面与定子齿侧面平行，两个线圈之间无法有效安装温度保护器，本申请实施例提供的集中式电机定子及电机旨在解决如上技术问题。

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本申请的集中式电机定子及电机进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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申请和简化描述，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申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参见图2和图3，本申请一个实施例提供一种集中式电机定子10，其包括定子铁芯100和多组线圈200。所述定子铁芯100包括多个定子齿120。每相邻的两个所述定子齿120限定出一个绕线槽130。多组所述线圈分别绕设于多个所述定子齿120。所述线圈200位于所述绕线槽130，且相邻的两组所述线圈200位于同一所述绕线槽130的侧面的夹角小于预设阈值。

所述集中式电机定子10是指采用集中式绕线的电机定子。所述集中式电机定子10可以应用于永磁同步电机，也可以应用于无刷直流电机，还可以根据需求，应用于其他电机。

所述定子铁芯100用于放置所述线圈200，并形成电机的磁回路。所述定子铁芯100的外边缘可以为圆形，也可以为方形。所述定子铁芯100的材质和加工工艺等不作具体限定，可以根据实际需求选择。所述定子铁芯100包括定子轭110和多个所述定子齿120。所述定子轭110为中空结构，且所述定子轭110内部为圆柱状。所述定子齿120设置于所述定子轭110的内部。所述定子轭110用于承载支撑所述定子齿120。所述定子齿120用于绕线。所述定子齿120可以包括齿根121、齿身122、齿颈123和齿靴124。所述齿根121与所述定子轭110相连。所述齿身122连接于所述齿根121和所述齿颈123之间。所述齿靴124连接于所述齿颈123。所述齿根121与所述定子轭110连接的一侧为弧形结构。所述齿身122为立方体结构。所述齿靴124可以为圆弧状结构。所述齿颈123与所述齿靴124连接的一端为圆弧状。多个所述定子齿120间隔分布于所述定子轭110的内部圆柱状空间内。相邻的两个所述定子齿120定义一个所述绕线槽130。多个所述齿靴124共同定义出一个圆柱状空间。所述绕线槽130靠近所述定子轭110的一端为槽底。所述绕线槽130靠近所述齿颈123的一端为槽口。所述齿根121、所述齿身122、所述齿颈123、所述齿靴124和所述定子轭110可以为一体成型结构，也可以为非一体成型结构。

所述集中式电机定子10可以包括多组所述线圈200。每个所述定子齿120上绕设一组所述线圈200。所述线圈200绕设于所述齿身122，且所述线圈200位于所述齿根121和所述齿颈123之间。所述线圈200容纳于所述绕线槽130内。相邻的两组所述线圈200的侧面容纳于同一个所述绕线槽130内。相邻的两组所述线圈200位于同一所述绕线槽130内的侧面的夹角小于预设阈值，从而使得相邻的两组所述线圈200位于同一所述绕线槽130内的侧面近似平行。例如，所述预设阈值可以为2°。可以理解，根据精确度要求不同，所述阈值可以为不同的值。

本实施例中，所述集中式电机定子10包括所述定子铁芯100和多组所述线圈200。所述定子铁芯100包括多个所述定子齿120，每相邻的两个所述定子齿120限定出一个绕线槽130。多组所述线圈200分别绕设于多个所述定子齿120。所述线圈200位于所述绕线槽130，且相邻的两组所述线圈200位于同一所述绕线槽130的侧面的夹角小于预设阈值。本申请实施例提供的所述集中式电机定子10相邻的两组所述线圈200位于同一所述绕线槽130的侧面的夹角小于预设阈值，从而使得相邻的两组线圈位于同一所述绕线槽130内的侧面近似平行，进而使得相邻的两组线圈200之前形成一个至少有两个面近似平行的立方体空间。因此，相邻的两组所述线圈200之间可以更好的放置、安装温度保护器或其他器件，提高了所述集中式电机定子10的实用性。当在相邻的两组线圈200之间安装所述温度保护器时，由于所述温度保护器的为立方体结构，因此，所述温度保护器可以与相邻的两组所述线圈200的侧面都可以实现贴合，从而能够更好的实现温度保护，防止所述集中式电机定子10温度过高，提高了所述集中式电机定子10的稳定性。

在一个实施例中，相邻的两组所述线圈200位于同一所述绕线槽130的侧面平行。也就是说，相邻的两组所述线圈200位于同一所述绕线槽130内的两组侧面的夹角为0。相邻的两组所述线圈200位于同一所述绕线槽130内的侧面平行，使得相邻的两组所述线圈200之间形成至少有两个面平行的立方体空间，从而更加有利于放置、安装温度保护器或其他器件。本实施例提供的所述集中式电机定子10进一步提高了实用性和稳定性。

在一个实施例中，所述线圈200包括多层叠加排布的导线。所述多层叠加排布的导线绕设于所述定子齿120。所述多层叠加排布的导线绕设在所述齿身122，并使得相邻的两组线圈200位于同一所述绕线槽130内的侧面的夹角小于预设阈值。本实施例中，所述多层叠加排布的导线使得所述线圈200更容易绕制，且结构稳定。

请参见图4，在一个实施例中，所述多层叠加排布的导线包括全导程绕制部210和逐层萎缩绕制部220。所述全导程绕制部全导程绕设于所述定子齿120。所述全导程绕制部的侧面与所述定子齿120的侧面平行。所述逐层萎缩绕制部220叠加绕设于所述全导程绕制部210。所述逐层萎缩绕制部220靠近所述绕线槽130槽口的一端绕设的导线数量逐层减少。所述逐层萎缩绕制部220呈扇形。

所述全导程绕制部210是指所述线圈200中导线全导程绕制于所述定子齿120的部分。所述全导程绕制是指在所述定子轭110和所述齿颈123之间铺满绕制。所述全导程绕制部210可以为一层导线，也可以为多层叠加排布绕制的导线。所述全导程绕制部210位于所述绕线槽130内的侧面与所述定子齿120的齿身122位于所述绕线槽130内的侧面平行。

所述逐层萎缩绕制部220是指所述线圈200中导线绕制数量逐层减少的部分。导线逐层叠加绕制于所述全导程绕制部210，并逐层减少，向所述绕线槽130的槽底萎缩，使得靠近所述绕线槽130槽底的一端导线数多于所述绕线槽130槽口的一端。所述逐层萎缩绕制部220为扇形结构。所述逐层萎缩绕制部220每层导线绕制的数量以及每层导线减少的数量等可以通过计算得知。

所述全导程绕制部210与所述逐层萎缩绕制部220组成所述线圈200。且由于所述全导程绕制部210的侧面与所述定子齿120的侧面平行，所述逐层萎缩绕制部220为扇形，使得相邻的两组所述线圈200的侧面近似平行，从而有利于所述温度保护器或其他器件的安装。

请参见图5，本申请一个实施例提供一种集中式电机1，其包括如上所述的集中式电机定子10和转子20。所述转子20设置于所述集中式电机定子10内。所述转子20可以设置于所述集中式电机定子10的所述定子齿120的所述齿靴124围成的圆柱状空间内。所述转子20可以包括永磁体21和转轴22。所述永磁体21与所述定子齿120的所述齿靴124可以为不接触式安装。所述转轴22安装于所述永磁体21中心，用于带动所述永磁体21转动。所述集中式电机1的相邻的两个所述线圈200位于同一所述绕线槽130的侧面的夹角小于预设阈值。因此，所述集中式电机1有利于安装温度保护器或其他器件，提高了实用性。

在一个实施例中，所述集中式电机1还包括温度保护器30。所述温度保护器30设置于所述绕线槽130。所述温度保护器30贴合于两组所述线圈200的侧面。所述温度保护器30可以包括两个感温面。所述两个感温面分别与所述线圈200位于所述绕线槽130内的侧面贴合。所述温度保护器30可以设置引出线，用于根据需求与其他电路连接。所述温度保护器30用于过热、过载保护。所述温度保护器30可以为金属片温度保护器。所述金属片温度保护器是指用双金属片作为感温元件的热保护器。当电机正常工作时，所述双金属片处于自由状态，触点处于闭合/断开状态。当温度升高至动作温度值时，所述双金属片受热产生内应力而迅速动作,切断/接通电路；当温度降到预设温度时，所述双金属片的触点自动闭合/断开，恢复正常工作状态。所述温度保护器30可以直插入相邻的两个所述线圈200之间。所述温度保护器30的感温面与所述线圈200贴合越紧密，两者温差越小，感温越准确。在一个实施例中，所述温度保护器30粘接于两组所述线圈200的侧面。所述温度保护器30可以通过涂覆胶合剂等进行粘接和固定，从而提高所述集中式电机1的稳定性。所述温度保护器30与所述线圈200相邻的两个面相互平行。与所述温度保护器30相邻的两组所述线圈200的侧面夹角小于预设阈值。且所述温度保护器30与所述线圈200相邻的两个面之间的距离与两组所述线圈200位于同一所述绕线槽130内的侧面之间的距离近似相等。因此，所述温度保护器30可以贴合两组所述线圈200的侧面。所述温度保护器30可以同时感应两组所述线圈200的温度，从而能够根据感应的温度进行调节和保护，有效防止所述集中式电机1温度过高。

请参见图6，本申请一个实施例提供一种集中式电机定子的绕制方法，包括：

S10，根据导线线径、绕线匝数、所述定子齿120的数量、齿颈直径和齿根直径确定导线排布方案。

所述导线线径是指绕制所述线圈200使用的导线的直径。所述绕线匝数是指每个所述定子齿120上绕设导线的匝数。所述绕线匝数可以根据电机的既定参数等进行确定。所述定子齿120的数量是指所述定子轭110上连接的所述定子齿120的总数量。所述齿颈直径是指所述定子齿120的所述齿颈123圆弧对应圆的直径。所述齿根直径是指所述齿根121圆弧对应圆的直径。

对于一个结构确定的所述定子铁芯100来说，所述定子齿120的数量、结构已知，每个所述定子齿120的齿颈直径和齿根直径已知。需要绕制相邻的两组所述线圈200位于同一所述绕线槽130的侧面夹角小于预设阈值的线圈，即需要绕制的所述线圈200的形状已知。且选定导线后，所述导线线径和所述绕线匝数已知，则可以计算确定出所述线圈200绕制时的所述导线排布方案。所述导线排布方案是指导线的排布层数、每层排布导线的数量以及每层导线排布的位置等。所述导线排布方案可以以数据的形式表征，也可以是以程序等形式表征。当所述导线排布方案为程序时，可以将所述程序输入至绕线机，由绕线机完成绕线。

S20，根据所述导线排布方案在所述定子铁芯100的所述定子齿120分别集中绕制所述线圈200，形成所述集中式电机定子10。

所述线圈200的绕制可以是人工绕制，也可以为机器绕制，本申请不作具体限定。若所述线圈200通过机器绕制，则所述导线排布方案可以以程序形式录入绕线机。绕线机按照程序依次进行绕制即可得所述集中式电机定子10。

本实施例中，所述集中式电机定子绕制方法根据导线线径、绕线匝数、所述定子齿120的数量、齿颈直径和齿根直径确定导线排布方案，然后根据所述导线排布方案在所述定子铁芯100的所述定子齿120分别集中绕制所述线圈200，形成所述集中式电机定子10。本实施例提供的所述方法能够计算出绕制导线的排布方案，提高所述集中式电机定子10绕制的准确性。同时，本实施例提供的所述方法绕制出的所述集中式电机定子10相邻的两组所述线圈300位于同一所述绕线槽130内的侧面的夹角小于预设阈值，便于安装温度保护器或其他器件。

在一个实施例中，所述线圈200包括多层叠加排布的导线，绕设于所述定子齿120，所述多层叠加排布的导线包括全导程绕制部210和逐层萎缩绕制部220，所述全导程绕制部210全导程绕设于所述定子齿120，且所述全导程绕制部的侧面与所述定子齿120的侧面平行；所述逐层萎缩绕制部220叠加绕设于所述全导程绕制部210，所述逐层萎缩绕制部220靠近所述绕线槽130槽口的一端绕设的导线数量逐层减少，所述逐层萎缩绕制部220呈扇形；S10包括：

S110，根据所述导线线径、所述齿颈直径和所述齿根直径计算平均每层导线数。

所述平均每层导线数是指若所述导线全部为全导程绕制，每层排布的导线数。假设所述导线线径为Φ1，所述齿颈直径为d1，所述齿根直径为d2，所述平均每层导线数为n0。则根据公式可以计算求出所述平均每层导线数。

S120，根据所述导线线径、所述导线匝数、所述定子齿120的数量、所述齿颈直径和所述齿根直径计算全导程绕制部210的层数。

所述全导程绕制部的层数是指所述全导程绕制部排布的导线层数。假设所述绕线匝数为T，所述全导程绕制部的层数为N0，等效层数为N，单侧线圈厚度跟随定子齿高度的变化幅度为x。层数差为N1。所述等效层数是指若所述导线全部为全导程绕制，导线的排布总层数。所述单侧线圈厚度跟随定子齿高度的变化幅度是指位于所述齿身122一侧的所述逐层萎缩绕制部220沿垂直于所述齿身122方向的最大距离。所述层数差是指所述线圈300在所述绕线槽130槽底的绕线层数与所述绕线槽130槽口部分的绕线层数的差值。

根据公式可计算得出所述等效层数；

根据公式可计算得出所述单侧线圈厚度跟随定子齿高度的变化幅度；

根据公式可计算得出所述层数差；

根据公式可计算得出所述全导程绕制部的层数。

带入整理可得：

S130，根据所述定子齿120的数量计算逐层萎缩绕制部220每层萎缩的导线数。

所述逐层萎缩绕制部220每层萎缩的导线数是指所述逐层萎缩绕制部220每层较上一层减少的导线数。假设所述逐层萎缩绕制部220每层萎缩的导线数为n1。根据公式可计算出所述逐层萎缩绕制部220绕制时每层萎缩的导线数。带入N1和n0可得：

S140，根据所述平均每层导线数和所述逐层萎缩绕制部220每层萎缩的导线数，计算所述逐层萎缩绕制部220每层的导线数。

所述全导程绕制部210每层绕制导线数为所述平均每层导线数n0，因此，所述逐层萎缩绕制部220每层的导线数依次为：(n0-n1)、(n0-2*n1)、(n0-3*n1)...

本实施例中，所述集中式电机定子绕制方法根据所述导线线径、所述齿颈直径和所述齿根直径计算平均每层导线数。然后根据所述导线线径、所述导线匝数、所述定子齿120的数量、所述齿颈直径和所述齿根直径计算全导程绕制部210的层数。再根据所述定子齿120的数量计算逐层萎缩绕制部220每层萎缩的导线数。最后根据所述平均每层导线数和所述逐层萎缩绕制部220每层萎缩的导线数，计算所述逐层萎缩绕制部220每层的导线数。本实施例提供的所述方法通过计算进一步提高了所述导线排布方案的准确性，从而提高所述集中式电机定子10绕制的准确性。

在一个实施例中，S20包括：

S210，根据所述平均每层导线数和所述全导程绕制部210的层数绕制所述全导程绕制部210。

根据S110计算可得所述平均每层导线数。所述全程绕制部210每层绕制导线数量即为所述平均每层导线数。根据S120计算可得所述全导程绕制部210的层数。根据所述平均每层导线数和所述全导程绕制部210的层数在所述定子齿120的齿身122上绕制导线，从而得到所述全导程绕制部210。例如，假设计算得到所述全导程绕制部210层数为2，所述平均每层导线数为7，则在所述齿身122每层绕制7根导线，共绕制2层。

S220，根据所述逐层萎缩绕制部220每层的导线数逐层绕制，并向绕线槽130槽底萎缩，形成所述逐层萎缩绕制部220。

根据S140计算可得所述逐层萎缩绕制部220每层的导线数。在所述全导程绕制部210的基础上逐层萎缩绕制。所述逐层萎缩绕制部220每层绕制的导线数逐渐减少，且所述逐层萎缩绕制部220每层的导线紧靠所述绕线槽130槽底，所述绕线槽130槽口的一端导线数减少，从而使得所述逐层萎缩绕制部220呈扇形。相邻的两组所述线圈200位于同一所述绕线槽130内的侧面的夹角小于预设阈值。

本实施例中，所述集中式电机定子绕制方法根据所述平均每层导线数和所述全导程绕制部210的层数绕制所述全导程绕制部210，然后根据所述逐层萎缩绕制部220每层的导线数逐层萎缩绕制，并向绕线槽130槽底萎缩，形成所述逐层萎缩绕制部220，从而形成所述线圈200。本实施例提供的所述方法制出的所述集中式电机定子10相邻的两组所述线圈300位于同一所述绕线槽130内的侧面的夹角小于预设阈值，便于安装温度保护器或其他器件。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。