專利名稱:定子組裝方法及由該組裝方法制得的疊片式定子的制作方法
技術領域:
本發明總體涉及一種定子組裝方法,更具體地,涉及一種用于電機的疊片式定子
的組裝方法以及通過該組裝方法制得的定子。
背景技術:
參見圖10所示,在傳統的用于無刷永磁電機的整體式定子的鐵芯結構中,定子鐵 芯在中心形成圓孔,在外圓周面上形成多個放射狀的線槽,在線槽的內部纏繞線圈,在兩線 槽之間形成有定子齒,定子齒的自由端部為具有一定弧度的弧面,所有定子齒的端部弧面 限定一與所述圓孔同心的環形周面,線槽在定子齒自由端部所在周面上開有一狹縫,以供 在繞線時用于引導線圈導線的繞線銷從中穿過。 由于繞線銷固有的體積,所述狹逢不可能設計得很窄,但是,也不能設計得過寬, 否則會顯著地減小線槽的槽滿率。因此,傳統的整體式定子結構存在機械繞線困難或槽滿 率低或材料利用率低的問題。 傳統的分塊式定子結構,雖然可以實現較高的槽滿率,但是,分塊式定子結構繞線 后的組裝工藝復雜,繞組的接線線頭多。 針對傳統的定子結構的問題,已提出多種改進結構,例如美國專利 US6, 583, 530B2, US 6,404,095B1, US 6, 400, 059B1中公開的定子結構,其中每個齒單獨地 進行繞線,之后將帶有繞線的齒連接到分段的定子軛部,然后將分段的定子軛部通過互鎖 結構組裝成完整的定子。可以看出,該定子結構的組裝工序繁多,僅適合于定子齒數少的情 況。 US 6,781,278B2也公開了一種定子結構,其中纏有繞組的齒圈借助于定位銷固定 到定子主體上。由于在將齒圈沿定子軸向安裝時所有的齒需要嵌合到定子主體上對應的溝 槽結構上,因此,該定子結構組裝難度大。 在US2009/0183357A1和US7538467B2公開的定子結構中,兩個定子磁軛部件模塊 在軸向上連接定位,通過腿部和靴部的形狀配合構成一完整的定子,并且使得在整個周向 上線槽的開口相對于定子軸向成同一角度傾斜。對于該定子結構,雖然可以降低電機的齒 槽力矩,但是,裝配精度要求高,槽滿率很難大幅度提高,此外,需要額外的用于在繞線時防 止模塊周向錯位的夾緊固定裝置。W02004/098023A1以及W02006/018346A1中描述的定子結構中,作為定子的主部 件由兩個模塊沿軸向緊鄰設置而形成,其中每個模塊的腿部沿軸向的寬度與模塊的軸向寬 度基本相等,每個腿部單獨繞線。該定子結構具有槽滿率低、繞線線頭多等問題。
本發明旨在克服上述問題中的一個或多個。
發明內容
本發明的目的在于提供一種組裝效率得到提高的用于定子的組裝方法以及一種
繞線方便、槽滿率高、繞線線頭少、定子組裝偏心度降低、振動和噪音降低的定子結構。
本發明的上述目的是通過這樣的組裝方法來實現的該組裝方法包括以下步驟
a)提供多個疊片,每個疊片包括具有一中心軸線的環部和沿環部的周向以相等角 向距離間隔設置的多個齒,每個疊片的齒數相等; b)將所述多個疊片依次同軸地固定,使所述多個疊片彼此間隔預定的軸向距離;
c)在所有齒上纏繞繞線,使得該定子的屬于同一相的所有齒由一根連續的繞線纏 繞; d)將所述多個疊片繞共同的中心軸線轉動至預定的角度位置,壓合所述多個疊 片,使得所述多個疊片的環部在軸向上疊置,并且所述多個疊片的齒沿環部的周向交錯設 置,從而每個疊片的相鄰齒之間具有各其它疊片的一個齒。 根據本發明的組裝方法,由于在繞線前將多個疊片同軸固定并且使疊片彼此間隔 一定的軸向間距,因此,使得供繞線的空間增大,繞線方便。此外,在繞線方便的基礎上,可 以采用一根足夠長的繞線繞完定子的屬于同一相的所有齒,因此,克服了現有技術中繞線 接線多,接頭易松動的缺陷,并且可以降低了定子組裝后的偏心度,有利于降低電機的振動 和噪音。 在一實施例中,步驟a)包括在每個疊片的環部上在該疊片的周向相鄰的齒之間 設置用于容納其它疊片的齒的齒根部分的凹口 。借助于該凹口 ,可有利地在壓合所述多個 疊片之前使所述多個疊片在周向上對齊,使得壓合工序能順利地完成。 有利地,步驟a)包括使所述齒與其所在的疊片的環部一體成型。該一體成型方法 包括模制成型或切割成型等。這樣可以減少制造疊片所需要的工序。 有利地,步驟a)包括通過疊合相同形狀的多個齒片來形成所述齒。在一具體實施 例中,所述多個齒片可從現有的整體式定子鐵芯成品中切割、沖裁制得,因此,所述多個齒 片在形狀、材料、尺寸等方面一致,這有利于定子齒的成形。 有利地,所述多個齒片通過鎖合、鉚合或粘合來固定彼此之間的疊合連接。
有利地,所述多個齒片通過定位銷對齊設置。 有利地,步驟a)包括對所述齒做絕緣處理。為實現定子鐵芯與繞線的絕緣,需要 對每一疊片或每一個疊片的齒做絕緣處理。該絕緣處理可包括將絕緣套安裝在所述齒上, 使得所述齒除齒根部分和齒端部分外被絕緣套覆蓋。當單個齒由多個齒片疊合而成,可在 絕緣套上設置用于對齊所述多個齒片的定位銷。
在一具體實施例中,所述疊片的數量為2 。 相應地,本發明還提供了一種通過上述組裝方法制得的疊片式定子。該定子可以 為內定子或外定子。
下面參照附圖詳細描述本發明的具體實施例。對于本領域技術人員而言,本發明
的上述和其他目的、特征和優點將顯而易見。
圖1示出用于本發明的定子的薄片的立體圖; 圖2是根據本發明的定子疊片的立體圖; 圖3是用于本發明的定子疊片的絕緣裝置的主體部分的立體圖;
圖4是單個的用于圖3中的絕緣套裝置的絕緣套的蓋部的示意4
圖5是經絕緣處理的本發明的定子疊片的立體圖; 圖6是圖5中所示疊片的一個齒的沿A-A所得到的截面圖; 圖7是多個疊片同軸固定的示意圖; 圖8a-8e是組裝過程中繞線的示意圖; 圖9是根據本發明一實施例的定子結構示意圖;以及 圖10是現有技術中整體式定子結構的示意圖。
具體實施例方式
圖1示出的是迭厚比傳統的定子疊片薄的薄片10。該薄片10具有環部11和沿環 部的外周以等角向間距間隔設置的齒片12。齒片12整體成T字形,沿徑向方向具有齒根 部分121、齒身部分122和齒端部分123。齒端部分123在周向上具有一弧面。該齒片12 的構型可以防止繞線從齒上滑脫。整個薄片10的所有齒的齒端部分限定一假想的圓周面。 優選地,齒片12與環部11是一體的。作為示例,所示出的薄片10具有12個齒片。在每個 齒片12的齒根部位設置有一定位孔13。可選地,在所述環部11的位于相鄰兩齒之間的中 央部位(即預定缺齒位置)設置有一凹口 14,該凹口用于容納其他齒片的齒根部分。可以 想到,所示出的薄片IO可通過這樣的方式獲得將與薄片IO大小相似的但是具有24個沿 環部的外周以等角向間距間隔設置的齒片的薄片放置在用于沖裁的裝置上,在每個齒片的 齒根區域沖孔得到定位孔13,然后每隔一個齒片地沖裁,最后,得到圖1所示的薄片10。
如圖2所示,被沖裁下來的齒片12'疊置到圖1中所示的薄片10的齒片12上可 得到疊片1。齒片12'和齒片12之間的連接可通過粘接、鉚合或互鎖結構等傳統的連接方 法來實現。齒片12'和齒片12的疊置構成一個完整的單獨的定子齒15。因此,疊片1由環 部11和齒15構成。齒15的軸向厚度大于環部厚度。當然,定子齒15也可以是一體成型 的,而不是由多個齒片疊置而成。本領域技術人員可以想到,所述定子齒15也可以是與薄 片10的環部11 一體成型的,例如,通過模制成形,或者通過互鎖結構連接在所述薄片10的 環部11上。此外,齒片12'和齒片12的形狀一致,以在堆疊的時候保持齒片輪廓對齊。
圖3、圖4示出用于圖2所示疊片1的各齒15的絕緣裝置20。圖5示出安裝了絕 緣裝置20后的本發明的定子疊片。該絕緣裝置20由用于使疊片環部端面絕緣的盤形件 21和沿該盤形件21的周向等角向間距設置的絕緣套22構成。該盤形件21在相鄰絕緣套 22之間的中央部位處在外周上設置有凹口 211,以用于在與疊片的待絕緣處理的端面貼合 時與薄片IO的凹口 14相對應。該絕緣套22由大體限定出用于容納齒15的凹形空間的凹 部221和用于蓋住該凹部的敞口的蓋部222組成。自下到上依次堆疊的齒片12,12'與所 述凹部221之間可以是松配合或緊配合,優選地,所述凹部221的相對兩側2211,2212夾緊 齒片,所述蓋部222貼合在堆疊于最上端的齒片12'上并與所述凹部221扣合連接,形成中 空的絕緣套。在其中穿過有齒15的絕緣套22通過常規的連接方式連接到該齒15所在的 疊片1的環部11上。在凹部221的相對兩側2211,2212的與疊片1的環部11靠近的端部 各設置有用于抵靠在環部11的外周上以確保在疊片繞線的過程中繞線與疊片絕緣的凸緣 241、242。在所示實施例中,多個沿周向布置的絕緣套22的凹部221的底側2213連接在盤 形件21上或與該盤形件21 —體成型。當待絕緣處理的疊片并非用于形成定子的端部疊片 時,該盤形件21可以省略。
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圖4示出絕緣套22的蓋部222。該蓋部形狀與齒片形狀一致。該蓋部222在與 齒片12的定位孔13對應的位置設置有定位銷23。該定位銷23通過常規的連接方式固定 在蓋部222的面向齒15的一側。可以想到,定位銷23也可以與蓋部222 —體成型。在將 齒15放置在絕緣套22的凹部221內之后使蓋部222的帶有定位銷的一側面向齒15并使 定位銷23與在齒根部設置的定位孔13對齊,接著將定位銷23插入所述定位孔13內并使 所述蓋部222貼靠在齒15的上端面上,如圖6所示,由此,使齒15與待要繞在齒15上的繞 線絕緣。此外,該絕緣套22可以起到便于對齊裝配齒片12,12'的作用。當然,本領域技術 人員可以想到其他的用于使齒與繞線絕緣的絕緣處理,例如在齒15的待與繞線接觸的各 表面涂上絕緣涂層或粘貼有絕緣紙。在一實施例中,定位銷也可以設置在絕緣套22的凹部 221的底側2213上。 下面以兩個疊片疊合構成一完整定子為例來描述本發明的定子的組裝方法。
首先,提供兩個結構完全相同的疊片l和疊片l'。將疊片l和疊片l'分別與絕緣 裝置20組裝在一起。之后,通過繞線夾具(未示出)來固定經絕緣處理的疊片l,l',使得
兩疊片同軸固定并且兩疊片的凸出有齒的一側相對,并且兩疊片i,r之間間隔有一定的軸 向距離,如圖7所示。從圖7中可以看出,為使所述兩疊片同軸,將疊片i,r上下套置在一 根圓柱上。 接著,進行繞線工序。在繞線之前,將所有齒分類并標記為屬于相X、Y、Z(以三相 定子為例)。參見圖8a-8d,先從疊片1中的一個屬于X相的齒151開始,將一根足夠長的繞 線沿順時針的方向纏繞在齒151的徑向延伸的部分長度上,繞完一定圈數后,繞到疊片r
的對應的齒151'上沿逆時針方向繞線,繞到一定圈數后,越過疊片r的2個齒繞到疊片i
的齒152上,繞完齒152后接著纏繞疊片l'的齒152'…如此反復,直至所有疊片的所有屬 于同一相X的齒上都纏繞有預定量的繞線。在繞線的過程中,繞線中的跨線部分L盡量布
置在疊片i的經絕緣處理的下端面或疊片r的經絕緣處理的上端面,以確保在疊片i和疊
片1'壓合時不存在跨線部分L的干擾。接著,對屬于相Y或Z的齒分別進行類似的繞線。
由于在繞線時,兩疊片之間的間隔比傳統的繞線空間大很多并且各疊片的齒之間的空間增 大了兩倍多,因此,根據本發明的定子結構的繞線比傳統的定子結構繞線方便。此外,由于 在繞線過程中采取的是連續走線的方式,因此,繞線接頭大大減少。 接著,如果繞完線的疊片為齒-齒相對,則將繞完線的疊片之一沿預定的方向轉 動一定的角度,使上疊片的各齒在下疊片所在平面上的投影落在下疊片的相鄰兩齒之間 預定的位置,例如使上疊片的各齒的根部部分與下疊片的環部上的相鄰兩齒之間的凹口對 齊,如圖8d所示。 本領域技術人員可以想到,也可以在繞線之前將各疊片固定在預定的角度位置, 使得各疊片的缺齒位置與其它疊片的相應的齒在軸向上對準。 如圖8e所示,通過壓合工具使疊片1和疊片l'扣合在一起,使得兩疊片的環部疊 置并且兩疊片的齒在環部的周向上交錯,即形成一完整的定子結構。為使定子美觀,可將定 子端面上的跨線部分L收緊并且捆扎起來(圖中未示出)。
最后,從繞線夾具上取下組裝后的定子30,如圖9所示。 雖然上文給出的例子中僅通過兩個疊片來形成定子,但是,本領域技術人員可以 想到,本發明的定子不局限于由兩個疊片疊合而成,例如,可以由3、4或更多個疊片疊合而成。 例如,當由三個疊片組裝定子時,各疊片的齒的厚度大致為疊片環部厚度h的三 倍,其中,上部疊片的齒自其所在的疊片的環部向下延伸的長度為2h,中間疊片的齒自其所 在的疊片的環部分別向上和向下延伸的長度為h,下部疊片的齒自其所在的疊片的環部向 上延伸的長度為2h。此時,每個疊片的相鄰齒之間預留有兩個缺齒位置。根據疊片上齒數 設置繞線方式,使得中間疊片的端面上不存在跨線部分,并且用一根繞線將屬于同一相的 所有齒繞完。在屬于不同相的所有齒繞線完畢后,將這三個疊片疊合,可得到齒厚為3h的 定子。 在由多個疊片組裝定子的情況下,本領域技術人員可以根據裝配和繞線的需要改 變絕緣裝置或絕緣套的結構。此外,每個疊片的齒數也不局限于圖中所示出的齒數。每個 疊片的環部、齒片或齒的厚度、形狀也可做出不同的變形。 圖8a-8d所示的繞線方式僅僅是示例性,本領域技術人員可以根據疊片數、齒數 等結構參數對繞線方式做出不同的變形。 圖中所示的雖然為內定子結構,但是本發明同樣也適用于外定子結構。 從上述描述可以看出,根據本發明的組裝方法制得的定子結構具有繞線方便、槽
滿率高、繞線線頭少的優點。因此,特別適用于繞線為鋁線的情況。 本領域技術人員顯然明白,可對本發明的定子結構作出各種修改和變型而不會脫 離本發明的范圍。鑒于本說明書和本文所公開的實施例的實踐,本發明的其它實施例對于 本領域技術人員而言是顯而易見的。本說明書和示例應當看作僅僅是例示性的,而本發明 的真正范圍由所附權利要求限定。
權利要求
一種用于電機的疊片式定子的組裝方法,包括以下步驟a)提供多個疊片,每個疊片包括具有一中心軸線的環部和沿環部的周向以相等角向距離間隔設置的多個齒,每個疊片的齒數相等;b)將所述多個疊片依次同軸地固定,使所述多個疊片彼此間隔預定的軸向距離;c)在所有齒上纏繞繞線,使得該定子的屬于同一相的所有齒由一根連續的繞線纏繞;d)將所述多個疊片繞共同的中心軸線轉動至預定的角度位置,壓合所述多個疊片,使得所述多個疊片的環部在軸向上疊置,并且所述多個疊片的齒沿環部的周向交錯設置,從而每個疊片的相鄰齒之間具有各其它疊片的一個齒。
2. 根據權利要求l所述的組裝方法,其特征在于,步驟a)包括在每個疊片的環部上在 該疊片的周向相鄰的齒之間設置用于容納其它疊片的齒的齒根部分的凹口。
3. 根據權利要求l或2所述的組裝方法,其特征在于,步驟a)包括使所述齒與其所在 的疊片的環部一體成型。
4. 根據權利要求1或2所述的組裝方法,其特征在于,步驟a)包括通過疊合相同形狀 的多個齒片來形成所述齒。
5. 根據權利要求4所述的組裝方法,其特征在于,所述齒片通過鎖合、鉚合或粘合來固 定彼此之間的疊合連接。
6. 根據權利要求4所述的組裝方法,其特征在于,所述齒片通過定位銷對齊設置。
7. 根據權利要求l所述的組裝方法,其特征在于,步驟a)包括對所述齒做絕緣處理。
8. 根據權利要求7所述的組裝方法,其特征在于,將絕緣套安裝在所述齒上,使得所述 齒除齒根部分和齒端部分外被絕緣套覆蓋。
9. 根據權利要求8所述的組裝方法,其特征在于,單個齒由多個齒片疊合而成。
10. 根據權利要求9所述的組裝方法,其特征在于,在絕緣套上設置用于對齊所述多個 齒片的定位銷。
11. 根據權利要求1所述的組裝方法,其特征在于,所述疊片的數量為2。
12. —種根據權利要求1-11之一所述的組裝方法制得的疊片式定子。
全文摘要
本發明提供了一種用于電機的疊片式定子的組裝方法,包括以下步驟a)提供多個疊片,每個疊片包括具有一中心軸線的環部和沿環部的周向以相等角向距離間隔設置的多個齒,每個疊片的齒數相等;b)將所述多個疊片依次同軸地固定,使所述多個疊片彼此間隔預定的軸向距離;c)在所有齒上纏繞繞線,使得該定子的屬于同一相的所有齒由一根連續的繞線纏繞;d)將所述多個疊片繞共同的中心軸線轉動至預定的角度位置,壓合所述多個疊片,使得所述多個疊片的環部在軸向上疊置,并且所述多個疊片的齒沿環部的周向交錯設置,從而每個疊片的相鄰齒之間具有各其它疊片的一個齒。本發明還提供了一種通過上述組裝方法制得的疊片式定子。
文檔編號H02K15/02GK101710765SQ20091025988
公開日2010年5月19日 申請日期2009年12月16日 優先權日2009年12月16日
發明者孫亮, 李先發, 王瑞梅, 高祀法 申請人:艾默生(中國)電機有限公司