電機電樞及其制造方法
【專利摘要】一種電機電樞，包括有鐵芯以及繞設于鐵芯上的線圈，所述鐵芯包括有圓環形的軛以及由軛的外緣徑向向外延伸的若干齒，每一齒包括與軛連接的繞線部以及形成于繞線部的末端的尾翼，相鄰的繞線部之間形成繞線槽，所述線圈纏繞于繞線部上并位于尾翼內側，所述尾翼的寬度大于繞線部，尾翼的周向兩側伸出至繞線部之外，相鄰的尾翼之間形成槽口，在周向方向上所述齒的單側形成切槽，所述尾翼位于切槽外的部分向外翹起，所述尾翼在外力作用下向內彎曲變形使所述切槽變窄呈線形而形成所述鐵芯，由于尾翼在成型前向外翹起，因此可以有更大的寬度，同時保證與相鄰的尾翼間隔足夠便于纏繞線圈，在成型后齒之間的槽口窄，齒槽轉矩小。
【專利說明】
電機電樞及其制造方法
技術領域
[0001]本發明涉及電機，特別是涉及電機電樞。
【背景技術】
[0002]眾所周知，電機由轉子和定子兩部分組成，通過定子與轉子的磁場作用，驅動轉子轉動進而帶動負載。根據轉子與定子的位置關系，電機又分為內轉子和外轉子兩種，顧名思義，外轉子電機即定子在內、轉子環繞于定子之外，風葉等負載件可直接嵌在轉子上，具有轉動慣量大、節省銅線等優點，廣泛應用于換氣扇、儀表、抽油煙機等。
[0003]現有電機電樞通常由鐵芯及纏繞于鐵芯上的線圈構成，所述鐵芯由大量矽鋼片堆疊而成，每一矽鋼片包括環形的軛部以及由軛部向外輻射的齒部，所述線圈繞設于齒部上。為便于后續繞設線圈，現有定子結構的鐵芯的齒部之間的間隙，即槽口較寬，齒槽轉矩(cogging torque)大，影響電機的性能。另外，上述鐵芯結構在成型時，是在薄片狀原料沖孔形成環形軛部以及間隔的齒部，原料對應齒部之間的部分以及軛部內的部分被沖掉成為廢料，在很大程度上造成原料的浪費。
【發明內容】
[0004]有鑒于此，提供一種電機電樞，槽口轉矩小且材料利用率高。
[0005]—種電機電樞，包括有鐵芯以及繞設于鐵芯上的線圈，所述鐵芯包括有圓環形的軛以及由軛的外緣徑向向外延伸的若干齒，每一齒包括與軛連接的繞線部以及形成于繞線部的末端的尾翼，相鄰的繞線部之間形成繞線槽，所述線圈纏繞于繞線部上并位于尾翼內側，所述尾翼的寬度大于繞線部，尾翼的周向兩側伸出至繞線部之外，相鄰的尾翼之間形成槽口，在周向方向上所述齒的單側形成切縫，從而使得在初始狀態時所述齒的位于切縫外的部分向外翹起，在外力作用下所述齒的位于切縫外的部分可向內彎曲變形而形成所述鐵芯。
[0006]本發明還提供一種電機電樞制造方法，包括以下步驟:
[0007]提供一料帶，所述料帶包括長條狀的軛部以及形成于軛部的同一側的若干齒部，軛部的另一側形成若干凹口，沿料帶的長度方向，所述齒部平行間隔排列，每一齒部包括一與軛部連接的線狀部以及形成于線狀部末端的翼部;所述翼部的寬度大于線狀部的寬度，翼部的兩側伸出至線狀部之外，所述齒部的單側形成切槽，所述尾翼位于切槽外的部分向外翹起；
[0008]螺旋疊繞所述料帶形成鐵芯或層疊若干通過卷繞所述料帶形成的薄片而形成鐵芯;及于所述鐵芯上繞線。
[0009]優選地，所述卷繞步驟包括邊卷繞料帶邊壓合所述翼部向外翹起的部分。
[0010]優選地，所述方法還包括在繞線步驟之后的壓合步驟，所述壓合步驟包括壓合所述翼部向外翹起的部分。
[0011]相較于現有技術，本發明電機的電樞結構的鐵芯的尾翼在變形前即初始狀態下向外翹起，因此可以有更大的寬度，同時保證與相鄰的尾翼間隔足夠便于纏繞線圈，在成型后相鄰齒之間的槽口窄，齒槽轉矩小。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明電機電樞一實施例的結構不意圖。
[0013]圖2為圖1的正視圖。
[0014]圖3為定子結構的鐵芯的結構示意圖，所示鐵芯為螺旋疊繞型結構。
[0015]圖4為圖3的正視圖。
[0016]圖5為成型鐵芯的料帶的結構示意圖。
[0017]圖6為料帶的部分放大示意圖。
[0018]圖7為沖壓成型圖5所示料帶的示意圖。
[0019]圖8至圖12為料帶的其它實施例的結構示意圖。
[0020]圖13為料帶螺旋疊繞成型的鐵芯胚件的結構示意圖。
[0021]圖14為圖13的正視圖。
[0022]圖15為鐵芯胚件繞線后的結構示意圖。
[0023]圖16為本發明定子結構另一實施例的結構示意圖。
[0024]圖17為第二實施例定子結構的鐵芯的結構示意圖，所述鐵芯為彎曲+層疊結構。
[0025]圖18為成型第二實施例鐵芯的圓環的結構示意圖。
[0026]圖19為圓環的翼部加壓變形后形成的薄片的結構示意圖。
[0027]圖20為圓環堆疊形成的鐵芯胚件的結構示意圖。
[0028]圖21為圖20所示鐵芯胚件繞線后的結構示意圖。
[0029]圖22為本發明定子結構的第三實施例的結構示意圖，其鐵芯為層疊結構。
[0030]圖23為沖片的結構不意圖。
[0031]圖24為圖23所示沖片堆疊形成的鐵芯胚件的結構示意圖。
[0032]圖25為圖24所示鐵芯胚件繞線后的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0033]以下將結合附圖及【具體實施方式】對本發明進行詳細說明。
[0034]如圖1及圖2所示，本發明電機電樞包括有鐵芯10和繞設于鐵芯10上的線圈20，所述鐵芯10包括環形的軛12、以及由所述軛12的外緣沿徑向向外延伸的若干齒14，所述線圈20繞設于鐵芯10的齒14上，線圈20通電產生變化的磁通與電機轉子作用驅動負載運轉。
[0035]請同時參閱圖3與圖4，本實施例中，所述鐵芯1為料帶30螺旋疊繞而成的一體結構，鐵芯10的軛12為螺旋而成的中空筒狀結構，軛12的內壁形成有若干凹槽13，在螺旋成型時有利于料帶30彎曲變形同時可配合治具輔助后續的整形動作。所述凹槽13沿軛12的軸向延伸，橫截面呈半圓形，每一凹槽13在徑向上分別與一齒14相對應。可以理解地，所述凹槽13的個數也可以少于齒14的個數，即每隔一個或多個齒設一個凹槽13。所述齒14沿軛12的周向均勻間隔設置，每一齒14包括與軛12連接的繞線部16以及形成于繞線部16的末端的尾翼18，相鄰繞線部16之間形成繞線槽15，所述繞線槽15的寬度由軛12沿徑向向外逐漸增大，繞線槽15在繞線部16與軛12的連接處具有最小寬度，在繞線部16與尾翼18的連接處具有最大寬度。
[0036]所述線圈20繞設于繞線部16上并位于尾翼18內側。所述尾翼18在周向上的寬度大于繞線部16，尾翼18的周向兩側伸出至繞線部16之外，尾翼18的兩側伸出繞線部16之外的部分的寬度之和不小于繞線槽15的最小寬度，略小于繞線槽15的最大寬度，相鄰的尾翼18之間形成窄小的槽口 19。對于同樣尺寸的定子結構來說，本發明鐵芯10的尾翼18在周向上具有更大的寬度，尾翼18之間的槽口 19的寬度相對地大幅減小，較佳地約為現有沖壓矽鋼片堆疊構成的鐵芯的槽口的寬度的一半或更小。本實施例中，所述尾翼18與繞線部16的連接處形成有線狀的切縫17，所述切縫17沿繞線部16的寬度方向切入，深度大致為繞線部16的寬度的一半，尾翼18的左半部則與繞線部16為一體連接結構，尾翼18的右半部分與繞線部16由切縫17切割開。
[0037]請同時參閱圖5與圖6，形成所述鐵芯10的料帶30整體呈長條狀，包括長條狀的軛部32以及形成于軛部32的同一側的若干齒部34，軛部32的另一側于對應每一齒部34的位置形成一凹口33。沿料帶30的長度方向，所述齒部34平行間隔排列，每一齒部34包括一與軛部32連接的線狀部36以及形成于線狀部36末端的翼部38。所述翼部38的寬度大于線狀部36的寬度，翼部38的兩側伸出至線狀部36之外，所述翼部38的左半部與線狀部36—體連接且大致相垂直，翼部38的右半部相對左半部向外翹起，與繞線部16之間形成一大于90°的夾角。本實施例中，所述翼部38兩側伸出線狀部36之外的部分的寬度之和大于線狀部36之間的間距，但由于右半部向外翹起，相鄰的翼部38沿垂直料帶的長度方向會相互錯開。翼部38的右半部與線狀部36的連接位置處形成有切口 37，所述切口 37沿線狀部36的寬度方向切入，深度大約為線狀部36寬度的一半，從而翼部38的右半部可以在外力作用下塑性變形，朝向線狀部36彎曲至最終狀態，處于最終狀態時，翼部38的右半部與左半部形成基本對稱結構。優選地，所述切口 37的深度為線狀部36寬度的1/3，既方便翼部38變形同時對磁路不造成大的影響。
[0038]如圖13與圖14所示，將上述料帶30螺旋疊繞后形成鐵芯胚件11，軛部32塑性變形螺旋彎曲形成鐵芯10的軛12，形成軛12后在軸向上相對應的凹口 33共同形成一凹槽13。所述齒部34隨著軛部32的彎曲由之前的平行排列呈輻射狀散開，齒部34的線性部相疊共同構成繞線部16、翼部38相疊共同構成尾翼18，尾翼18的左半部與繞線部16—體連接、右半部向外翹起。所述翼部38上的切口 37相疊構成尾翼18的切槽17，所述切槽17將尾翼18的右半部與繞線部16隔開，從而尾翼18的右半部可以朝向繞線部16彎曲變形，尾翼18變形之前的狀態稱為初始狀態，塑性變形后的狀態稱為最終狀態。
[0039]形成鐵芯胚件11后，即可在繞線部16上繞設線圈20，然后對尾翼18施力使尾翼18翹起的右半部變形至最終狀態形成圖1的定子結構。在繞設線圈20時，如圖15所示，由于尾翼18的右半部分相對左半部分翹起，尾翼18之間會形成足夠寬的間隔，便于纏繞線圈20。而對尾翼18施力時，由于其翹起的右半部與繞線部16形成有切口 37，因此在較小的外力作用下可以塑性變形向內彎曲，直至與繞線部16緊密抵觸，將原來較寬的切槽17基本消除，只留下很窄的切縫，此時尾翼18處于最終狀態。當然，在形成鐵芯胚件11后，也可以先對尾翼18施力翹起的部分向內彎曲變形消除切槽17，形成圖3所示的鐵芯10，然后繞設線圈20最終形成圖1的定子結構。相對來說，在尾翼18變形前尾翼18之間具有更大的間隔，更有利于線圈20的纏繞，特別對于小尺寸的鐵芯10來說，翹起的尾翼18便于纏繞線圈20的同時，仍可以保證尾翼18有足夠的寬度，以使得最終成型的鐵芯10具有較小的槽口 19。當采用先繞設線圈20再壓合尾翼18的方法時，本發明鐵芯1的槽口 19可接近閉口槽，槽口 19寬度小于0.3mm，優選為0.2mm以下。線圈20料帶30的翼部38采用單邊切槽設計，在壓合翼部38翹起部分的過程中，壓合工具可便利地沿鐵芯10周向(順時針方向或逆時針方向)順次壓合。
[0040]由上述內容可知，本發明定子結構的鐵芯10由料帶30螺旋疊繞而成，軛12內空間是軛部32螺旋圍成，而非原料沖孔而成，相較于傳統的圓形沖片結構，可以在很大程度上減小廢料的形成，提升原料的利用率。另外，料帶30為長條狀，同一片原料上可以平行排布形成多個料帶30，如圖7所示，相較于傳統圓形沖片結構，料帶30之間基本不會造成原料的浪費，進一步提升的原料的利用率。再另外，料帶30的翼部38并非對稱結構，右半部相對左半部向外翹起，相鄰的翼部38在料帶30的長度方向上部分重疊，翼部38的寬度有效增加，螺旋疊繞時齒部34散開翼部38之間的距離加寬，所形成的齒14的尾翼18在周向上不再重疊，壓合后尾翼18之間可形成窄小的槽口 19，有效降低齒槽轉矩。
[0041]另外，尾翼18翹起，與繞線部16之間形成切槽17，為后續尾翼18的變形提供了空間。在其它實施例中，所述切槽17的形態、位置可以有多種變化，如圖8及圖9所示，切槽17a、17b同樣由尾翼18與繞線部16的連接處沿繞線部16的寬度方向切入，但具有不同的形狀;另外如圖10所示，切槽17c則由尾翼18與繞線部16的連接位置處沿繞線部16的寬度方向切入，然后折彎向外切入一定距離，尾翼18的左右兩部分的連接處非常窄，因此尾翼18的右半部更容易發生變形;再另外如圖11與圖12所示，切槽17d、17e分別形成于尾翼18與繞線部16上，圖11中，切槽17d形成于尾翼18伸出繞線部16的部分上，由尾翼18的內壁向外切入一定距離；圖12中，切槽17e由繞線部16的中部垂直切入一定距離，繞線部16位于切槽17之外的部分以及整個尾翼18相對于繞線部16位于切槽17內側的部分傾斜。
[0042]優選地，在形成鐵芯胚件11后繞設線圈20之前，可通過焊接的方式將胚件11的相鄰層的芯片固定連接從而將整個胚件11固定成一個整體。優選地，可通過4條分別位于胚件11外表面的焊接帶將鐵芯胚件11焊接固定，每條焊接帶優選沿軸向延伸，所述4條焊接帶分別位于字母X的4個端，其中一個端a位于胚件11的起始齒的外表面，另一端d位于胚件11的末齒的外表面，另外兩個端b和c分別位于與起始齒和末齒徑向相對的位置。優選地，起始齒和末齒在周向上間隔一個齒，當然也可以不間隔而直接相鄰。如此設計，可將鐵芯胚件11有效地固定成一個整體。
[0043]如圖16所示為本發明定子結構的第二實施例，與第一實施例的不同之處在于，其鐵芯40由若干薄片41堆疊而成，每一薄片由料帶30經過彎曲變形而成。料帶30長度與軛12的周長相當，其彎曲后首尾相接恰好構成一圓環31，如圖18所示。對所述圓環31的翼部38加壓使其翹起的部分變形與線狀部36緊密接觸，消除切口 37，形成如圖19所示的薄片39，所述薄片39相堆疊則形成本實施例定子結構的鐵芯40，如圖17所示，繞設線圈20后形成圖16所示的定子結構。另外，所述圓環31可以先堆疊形成圖19所示的鐵芯胚件41，在形成鐵芯胚件41后，如圖21所示，可以先繞設線圈20然后對尾翼18向內加壓變形消除切槽17形成圖16所示的定子結構，也可先對尾翼18加壓變形消除切槽17形成圖17所示的鐵芯40然后繞線最終形成圖16所示的定子結構，因此本實施例定子鐵芯10在生產時，可以有多種工藝流程。
[0044]相較于第一實施例，本實施例定子結構的鐵芯40在成型時，先彎曲料帶30形成單片的圓環31狀芯片，然后堆疊形成鐵芯40，相較于料帶30螺旋疊繞形成鐵芯10，雖然增加一道工序，但彎曲形成環形薄片相對于螺旋疊繞要容易控制，因此在生產制造上并不會降低生產效率；另外，料帶30彎曲成型同樣能大幅降低廢料的產生，原料利用率高;而所形成的定子結構同樣具有窄小的槽口 19，能有效降低齒槽19轉矩。
[0045]如圖22所示為本發明定子結構的第三實施例，本實施例中，其鐵芯50由沖片60堆疊而成，請同時參閱圖23，每一沖片60包括環形的軛部32以及由軛部32向外輻射的齒部34，所述軛部32為完整的環形，所述齒部34的線狀部36與翼部38的連接處形成有切口 37，翼部38的右半部相對左半部向外翹起，相較于現有的矽鋼片，所述翼部38具有更大的寬度，所述沖片60相疊即形成圖24所示的鐵芯胚件51，軛部32相疊即形成鐵芯51的軛12，齒部34相疊形成鐵芯51的齒14，切口 37相疊在齒14上形成切槽17，之后如圖25所示，在齒部34上繞設線圈20并對齒部34的尾翼18施壓使其變形消除切槽17即最終形成本實施例的定子結構。由于翼部38向外翹起具有更大的寬度，所形成的尾翼18之間的槽口 19窄，齒槽19轉矩小。可以理解地，本發明的鐵芯結構不限于用作外轉子電機的定子，還可以用作有刷電機的轉子等，也即電機的電樞。
[0046]需要說明的是，本發明并不局限于上述實施方式，根據本發明的創造精神，本領域技術人員還可以做出其他變化，這些依據本發明的創造精神所做的變化，都應包含在本發明所要求保護的范圍之內。
【主權項】
1.一種電機電樞，包括有鐵芯以及繞設于鐵芯上的線圈，所述鐵芯包括有圓環形的軛以及由軛的外緣徑向向外延伸的若干齒，每一齒包括與軛連接的繞線部以及形成于繞線部的末端的尾翼，相鄰的繞線部之間形成繞線槽，所述線圈纏繞于繞線部上并位于尾翼內側，所述尾翼的周向兩側伸出至繞線部之外，相鄰的尾翼之間形成槽口，其特征在于:在周向方向上所述齒的單側形成切縫，從而使得在初始狀態時所述齒的位于切縫外的部分向外翹起，在外力作用下所述齒的位于切縫外的部分可向內彎曲變形而形成所述鐵芯。2.如權利要求1所述的電機電樞，其特征在于，所述切縫形成于尾翼與繞線部的連接處。3.如權利要求2所述的電機電樞，其特征在于，所述切縫沿繞線部的寬度方向切入，深度為繞線部的寬度的一半，尾翼的一半與繞線部一體連接，另一半與繞線部由切槽割開并緊密抵觸。4.如權利要求1所述的電機電樞，其特征在于，所述切縫形成于尾翼伸出所述繞線部的部分，由尾翼的內壁向外切入一定距離。5.如權利要求1所述的電機電樞，其特征在于，所述切縫形成于所述繞線部上。6.如權利要求1所述的電機電樞，其特征在于，所述切縫由尾翼與繞線部的連接處切入并折彎朝向尾翼的外壁切入一定距離。7.如權利要求1-6中任意一項所述的電機電樞，其特征在于，所述槽口寬度小于0.3_。8.如權利要求1-2及4-6中任意一項所述的電機電樞，其特征在于，所述切縫的深度為繞線部的寬度的1/3。9.如權利要求1所述的電機電樞，其特征在于，所述鐵芯為料帶螺旋疊繞而成的一體結構，或由芯片堆疊而成且每一芯片由料帶彎曲首尾相接而成。10.如權利要求9所述的電機電樞，其特征在于，所述料帶包括起始齒和末齒，所述鐵芯通過4條分別位于其外表面的焊接帶焊接固定，所述4條焊接帶分別位于字母X的4個端，其中一個端位于起始齒的外表面，另一端位于末齒的外表面，另外兩個端分別位于與起始齒和末齒徑向相對的位置。11.如權利要求1所述的電機電樞，其特征在于，所述鐵芯通過4條分別位于其外表面的焊接帶焊接固定，所述4條焊接帶分別位于字母X的4個端。12.一種電機電樞制造方法，包括以下步驟: 提供一料帶，所述料帶包括長條狀的軛部以及形成于軛部的同一側的若干齒部，軛部的另一側形成若干凹口，沿料帶的長度方向，所述齒部平行間隔排列，每一齒部包括一與軛部連接的線狀部以及形成于線狀部末端的翼部;所述翼部的兩側伸出至線狀部之外，所述齒部的單側形成切槽，所述尾翼位于切槽外的部分向外翹起； 螺旋疊繞所述料帶形成鐵芯或層疊若干通過卷繞所述料帶形成的芯片而形成鐵芯;及 于所述鐵芯上繞線。13.如權利要求12所述的電機電樞制造方法，其特征在于，所述卷繞步驟包括邊卷繞料帶邊 壓合所述翼部向外翹起的部分。14.如權利要求12所述的電機電樞制造方法，其特征在于，所述方法還包括在繞線步驟之后的壓合步驟，所述壓合步驟包括沿順時針方向或逆時針方向順次壓合所述翼部向外翹起的部分。15.如權利要求12所述的電機電樞制造方法，其特征在于，所述料帶在螺旋疊繞或卷繞之前，所述尾翼兩側伸出線狀部的部分的寬度之和大于相鄰線狀部之間的間距。
【文檔編號】H02K15/02GK105846565SQ201610047723
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年1月22日
【發明人】李越, 姜茂雄, 趙健, 王勇, 李勇, 廖燕飛
【申請人】德昌電機(深圳)有限公司