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相互连接的结构，其外部的绝缘框架则是互相独立的，可单独进行装卸，在这种结构中，多个铁芯的极靴之间直接相连，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，包括铁芯部件和绝缘框架链，所述铁芯部件包括多个铁芯，所述绝缘框架链包括多个依次相连的绝缘框架；其中，所述铁芯包括相连的轭部、齿部及靴部，所述靴部布置在所述齿部背离所述轭部的一端，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绝缘框架链连接为一体，有利于减少多个铁芯的靴部之间的漏磁量，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，铁芯部件弯圆成型后，绝缘框架链能够提高定子铁芯组件的结构强度，提高耐用性。
8.根据本实用新型第一方面的一些实施例，所述铁芯与所述绝缘框架一一对应。
9.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，所述靴部挡板抵接于所述靴部朝向所述轭部的侧面，相邻的两个所述绝缘框架的所述靴部挡板之间形成有让位槽。
10.根据本实用新型第一方面的一些实施例，所述让位槽为扇形并且夹角为α，所述铁芯的数量为x，所述α和所述x的乘积大于等于360
°
。
11.根据本实用新型第一方面的一些实施例，所述靴部挡板背离所述靴部的侧面设置有弯折槽，所述弯折槽沿所述铁芯部件的轴向布置，沿所述铁芯部件的周向，所述让位槽的两侧各分布一个所述弯折槽。
12.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，所述弯折槽的壁面为圆柱面并且所述圆柱面的半径为0.002r至0.007r。
13.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轭部挡板，所述轭部挡板抵接于所述轭部，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，所述绝缘框架链的长度为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，所述绝缘框架链包括第一框架链和第二框架链，所述第一框架链和所述第二框架链拼合为所述绝缘框架链，并且布置在所述铁芯部件的轴向两侧。
16.根据本实用新型第一方面的一些实施例，所述绝缘框架链为一体结构，所述绝缘框架链与所述铁芯部件通过包塑工艺一体成型。
17.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相互独立，多个所述铁芯通过所述绝缘框架链连接。
18.根据本实用新型第一方面的一些实施例，多个所述铁芯依次布置，相邻的两个所述铁芯通过隔磁桥连接。
19.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其中一层所述硅钢片，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。
20.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弯曲槽。
21.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。
22.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。
23.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
24.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：
25.图1为本实用新型第一方面实施例的定子铁芯组件伸展状态的主视图；
26.图2为图1中a处的局部放大视图；
27.图3为图1中b处的局部放大视图；
28.图4为本实用新型第一方面实施例的定子铁芯组件的分解示意图；
29.图5为图4中c处的局部放大视图；
30.图6为本实用新型第一方面实施例的定子铁芯组件的局部结构示意图；
31.图7为本实用新型第一方面实施例中铁芯部件的剖视图；
32.图8为本实用新型第一方面另一些实施例中铁芯部件的局部主视图；
33.图9为图8中铁芯部件的局部俯视图；
34.图10为本实用新型第一方面实施例中隔磁桥的排布示意图一；
35.图11为本实用新型第一方面实施例中隔磁桥的排布示意图二；
36.图12为本实用新型第一方面实施例中隔磁桥的排布示意图三。
37.附图标号如下：
38.铁芯部件100、铁芯110、轭部120、卡条121、卡槽122、齿部130、靴部140；
39.绝缘框架链200、绝缘框架210、穿设腔211、靴部挡板212、轭部挡板213、让位槽214、弯折槽215、勾角216、第一框架链220、第二框架链230、凸台231；
40.隔磁桥300、弯曲槽301。
具体实施方式
41.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。
42.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。
43.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。
44.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。
45.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，其外部的绝缘框架则是互相独立的，可单独进行装卸，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，漏磁量较大，影响外转子电机的性能。
46.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。
47.参照图1至图6，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和绝缘框架链200，铁芯部件100包括多个铁芯110，铁芯110通常由软磁材料制成，通常是采用硅钢，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。
48.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，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。
49.参照图8，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。
50.可以理解的是，铁芯部件100的多个铁芯110可以相互独立的部件，通过绝缘框架链200将多个铁芯110连接为一体；也可以是多个铁芯110通过隔磁桥连接，多个铁芯110连接于绝缘框架链200，后续进行详述。
51.参照图1和图2，绝缘框架链200包括多个依次相连的绝缘框架210，相邻的两个绝缘框架210相互连接而组成绝缘框架链200，可以是相邻的两个绝缘框架210直接相连，也可以是相邻的两个绝缘框架210通过连接部相连。
52.参照图5和图6，可以理解的是，绝缘框架210设置有穿设腔211，穿设腔211的形状与齿部130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210。考虑到，绕组的导线绕制在绝缘框架210的外部，绝缘框架210要将铁芯110与绕组的导线分隔开，因此绝缘框架210包围铁芯110，在穿设腔211的两端具有靴部挡板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。
53.参照图4和图5，可以理解的是，绝缘框架链200由第一框架链220和第二框架链230拼合而成，第一框架链220和第二框架链230分布在铁芯部件100的轴向两侧，第一框架链220和第二框架链230各自具有半槽，而两个半槽组成穿设腔211，第一框架链220和第二框架链230的相对面设置有相配合卡扣，通过卡扣连接。
54.可以理解的是，绝缘框架链200也可以是单个零件，通过一体注塑成型的包塑工艺成型在铁芯部件100的外侧，包裹住多个铁芯110。
55.本实用新型一些实施例的定子铁芯组件由铁芯部件100和绝缘框架链200组成，铁芯部件100的多个铁芯110是相互独立的，通过绝缘框架链200连接为一体，铁芯部件100在生产中无需冲裁极靴相连的冲片，多个铁芯110的靴部140是分开的，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210的穿设腔211中，铁芯部件100弯圆成型后，绝缘框架链200能够提高定子铁芯组件的结构强度，提高耐用性。
56.可以理解的是，铁芯110与绝缘框架210一一对应，也即铁芯部件100填满绝缘框架链200的安装位置，在装配后，绝缘框架链200上不会有空余的槽，并且，每个绝缘框架210的穿设腔211的形状以及横截面都与齿部130相同。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。
57.参照图1至图5，可以理解的是，相邻的两个绝缘框架210通过靴部挡板212相连接，从而组成绝缘框架链200，考虑到铁芯部件100与绝缘框架链200装配后，还需要进行弯圆，因此，相邻的两个绝缘框架210的靴部挡板212之间形成有让位槽214，在弯圆的过程中，利用让位槽214防止相邻的两个绝缘框架210的靴部挡板212产生干涉，避免影响定子铁芯组件的成型，防止定子铁芯组件产生变形、扭曲。
58.参照图2，可以理解的是，让位槽214为扇形并且夹角为α，铁芯部件100中铁芯110的数量为x，在设计上，要求α和x的乘积等于360
°
，当定子铁芯组件弯圆为环形，相邻的两个
绝缘框架210的靴部挡板212抵接，绝缘框架链200也就形成完整的环形。而考虑到制造误差，在设计上，要求α和x的乘积大于360
°
为更佳的方案，预留有一定的间隙，有利于定子铁芯组件的弯圆工序，提高装配效率，同时有利于降低绝缘框架链200的制造精度，降低成本。
59.可以理解的是，如图5所示，相邻的两个绝缘框架210的靴部挡板212边缘设置有边板，两个边板组成倒v形的结构以形成让位槽214，而且倒v形的结构提高了连接强度，不易断裂，有利于绝缘框架链200的变形，提高耐用性。
60.参照图1和图2，可以理解的是，在绝缘框架链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，在绝缘框架链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链200，降低断裂的风险。考虑到绝缘框架链200弯圆时，绝缘框架链200中变形最大的位置为让位槽214所在的位置，在铁芯部件100的周向上，每个让位槽214所在的位置布置两个弯折槽215，让位槽214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。
61.参照图7和图8，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。
62.参照图1和图3，可以理解的是，在轭部挡板213的边缘设置有勾角216，勾角216朝向靴部140延伸，勾角216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216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216，成本低。
63.参照图7，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，绝缘框架链200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)，使得绝缘框架链200的长度适配弯圆后的铁芯部件100，足够容纳铁芯部件100，避免出现变形过度。
64.参照图4和图5,绝缘框架链200包括第一框架链220和第二框架链230，第一框架链220和第二框架链230拼合为绝缘框架链200，并且布置在铁芯部件100的轴向两侧，第一框架链220和第二框架链230配合夹持铁芯部件100。在结构上，将绝缘框架链200分成第一框架链220和第二框架链230，有利于加工制造，降低注塑模具的复杂性，而且对于多个铁芯110相互独立的结构，分体式的绝缘框架链200有利于逐个组装铁芯110。第一框架链220和第二框架链230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链220和第二框架链230，起到固定作用。
65.参照图6，第一框架链220和第二框架链230从两侧包夹铁芯部件100，在第二框架链230背离铁芯部件100的外侧面设置有凸台231，凸台231是用于配合绕线机，以固定定子铁芯组件，便于进行绕线作业。
66.参照图8和图9，在一些实施例中，多个铁芯110依次布置，相邻的两个铁芯110通过隔磁桥300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是由多层软磁材料叠合而成，通常采
用的软磁材料为硅钢，在硅钢片的冲压成型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，对应于绝缘框架链200的结构，方便装配。
67.可以理解的是，相邻的两个铁芯110通过隔磁桥30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9，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10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11和图12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。
68.参照图8，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的侧面设置有弯曲槽301，在铁芯部件100弯圆的过程中，弯曲槽301有利于隔磁桥300的弯曲变形，弯曲槽301的弯曲半径取0.01r为佳。
69.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和绝缘框架链200，铁芯部件100包括多个铁芯110，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。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。
70.参照图8，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。
71.可以理解的是，铁芯部件100的多个铁芯110可以相互独立的部件，通过绝缘框架链200将多个铁芯110连接为一体；也可以是多个铁芯110通过隔磁桥连接。
72.参照图1和图2，绝缘框架链200包括多个依次相连的绝缘框架210，相邻的两个绝缘框架210相互连接而组成绝缘框架链200，可以是两个绝缘框架210直接相连，也可以是两个绝缘框架210通过连接部相连。
73.参照图5和图6，可以理解的是，绝缘框架210设置有穿设腔211，穿设腔211的形状与齿部130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210。考虑到绕组的导线绕制在绝缘框架210的外部，绝缘框架210要将铁芯110与绕组的导线分隔开，因此绝缘框架210包围铁芯110，在穿设腔211的两端具有靴部挡板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。
74.定子铁芯组件由铁芯部件100和绝缘框架链200组成，铁芯部件100的多个铁芯110通过绝缘框架链200连接为一体，有利于减少多个铁芯110的靴部140之间的漏磁量，有利于
提高定子的电磁能量转换效率，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210的穿设腔211中，铁芯部件100弯圆成型后，绝缘框架链200能够提高定子铁芯组件的结构强度，提高耐用性。
75.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，具有定子全部技术效果，不再赘述。
76.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。