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CN101483359B - 电机定子结构及其形成方法 - Google Patents

电机定子结构及其形成方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种电机定子芯片结构，其包括多数个层叠的定子芯片，每一定子芯片包括多数个沿定子芯片周向分布的轭部及固定于相邻轭部间的齿部，轭部与齿部分开成形。本发明亦提供一种电机定子结构，其包括多数个连接成筒状的导线架，缠绕于导线架上的线圈，及多数个层叠的定子芯片，每一定子芯片包括多数个轭部及连接于相邻轭部间的齿部，轭部与齿部分开成形，齿部收容于导线架内。本发明的电机定子结构，具有绕线方便，槽满率高，材料利用率高等优点。本发明亦提供一种电机定子结构的形成方法。

Description

电机定子结构及其形成方法
【技术领域】
本发明涉及一种电机，特别涉及一种电机定子结构。 
【背景技术】
随着电力电子技术的发展，电机在各行各业得到了广泛的应用。其中，伺服电机作为一种特殊电机，也称执行电机，其工作原理为将收到的电信号转换成电机轴上的角位移或角速度输出，控制容易，体积小重量轻，输出功率和转矩大，方便调速，近年来得到广泛应用。 
图1为现有技术中常用的一种整体式伺服电机定子芯片结构的横截面图。所述定子芯片结构包括一圆形的轭部1及多数个均匀分布的从轭部1向内延伸的齿部3，定子绕组(图未示)缠绕于所述齿部3上。上述现有技术的整体式定子芯片结构，由于轭部1和齿部3一体成形，轭部1和齿部3之间的材料不能被利用，所以材料利用率低。绕线时，绕线工具需要不断地穿梭于轭部1与相邻齿部3之间的间隙5，由于受空隙5的限制，绕线非常不便和耗时。而且，缠绕于相邻两齿部3的绕组之间必须留有较大的空隙以便绕线工具能从此空隙中退出。然而，绕组之间留有较大的空隙会降低电机绕组的槽满率，从而降低电机的效率。为了能让绕线工具通过，相邻两齿部3的末端之间也必须留有较大的间隙7，然而，间隙7越大会导致电机的力矩波动越大。 
为克服上述定子芯片结构的缺点，业界已在开始研究采用分离式的定子芯片结构，如美国专利公告第5,729,072号揭示一种由丁字形的芯片单元组装而成的定子芯片结构。然而，此种由丁字形的芯片单元组装而成的定子芯片结构仍然存在绕线不便、材料利用率低等缺点。 
【发明内容】
本发明解决现有的技术问题所采用的技术方案是：提供一种电机定子芯片结构，其包括多数个层叠的定子芯片，每一定子芯片包括多数个沿定子芯片周向分布的轭部及多数个沿定子芯片径向设置的齿部，轭部与齿部分离成形，各轭部分离成形，每一齿部固定于两相邻轭部之间。 
本发明更进一步的改进是：每一齿部形成有一径向定位面，抵靠于相邻轭部的内表面。 
本发明更进一步的改进是：每一齿部与每一相邻轭部之间共同形成凹凸卡扣结构，用于限制齿部相对轭部的径向运动。 
本发明更进一步的改进是：每一轭部沿定子芯片周向的两端形成有连接点，每一齿部的末端与两相邻轭部的连接点通过焊接固定。 
本发明解决现有的技术问题所采用的另一技术方案是：提供一种电机定子结构，其包括多数个沿定子轴向层叠的定子芯片，所述定子结构还包括多数个连接成筒状的导线架，缠绕于导线架上的线圈，每一定子芯片包括多数个沿定子周向分布的轭部及连接于相邻轭部间的齿部，轭部与齿部分离成形，各轭部分离成形，每一齿部收容于一对应的导线架内。 
本发明解决现有的技术问题所采用的另一技术方案是：提供一种电机定子结构的形成方法，所述定子结构包括多数个层叠的定子芯片，每一定子芯片包括多数个沿定子芯片周向分布的轭部及固定于相邻轭部间的齿部，所述方法包括以下步骤： 
1)将线圈缠绕于导线架上； 
2)将沿定子轴向堆叠的齿部组合插入导线架内； 
3)将多数上述载有线圈及齿部组合的导线架连接成一筒状； 
4)  将多数个离散的沿定子轴向堆叠的轭部组合分别从导线架外部卡入相邻齿部组合之间，每一轭部组合于靠近齿部组合处形成有连接点； 
5)  将齿部组合的末端与相邻轭部组合的连接点通过焊接固定。 
相较于现有技术，本发明所举的实施例具有的有益效果是：由于齿部与轭部分开成形，在组装之前线圈已缠绕于导线架上，对应每一齿部的线圈的绕线操作不受相邻轭部及其他齿部的干涉，从而绕线方便；相邻线圈之间无需保留较大的空隙，从而可增加定子结构的绕线槽满率及提升电机的效率；而且，相邻齿部的内端部之间无需像现有技术那样保留较大的间隙以便绕线工具穿越；由于齿部与轭部在排样时可保持排样紧凑，因而材料利用率高。 
【附图说明】
图1为现有技术的伺服电机定子芯片结构的横截面示意图； 
图2为本发明一个实施例的伺服电机定子芯片结构的横截面示意图； 
图3a至图3f所示为本发明一个实施例的伺服电机定子结构的组装步骤示意图； 
图4a与图4b所示分别为齿部与轭部的排样图。 
【具体实施方式】
以下结合附图说明和具体实施方式作进一步说明。 
图2为依照本发明一个实施例的伺服电机定子芯片结构的横截面示意图。所述定子芯片结构由多数沿定子轴向层叠的定子芯片10组成，每一定子芯片10由多数个沿芯片10周向均匀分布的轭部12和多数个沿定子芯片径向设置的齿部14组成，轭部与齿部分离成形。每一齿部14包括一内端部142与一外端部144，每一齿部14的外端部144固定于两相邻轭部12之间的间隙内。每一外端部144形成有一径向定位面144b，抵靠于两相邻轭部12的内表面。每一外端部144与两相邻轭部12之间共同形成凹凸卡扣结构，轭部12的凸出部12b(见图4b)收容于相应齿部14的凹陷内144c(见图4a)，轭部12的凹陷12c(见图4b)收容相应齿部14的凸出部144d(见图4a)于其内，从而可限制齿部14相对轭部12的径向运动。每一轭部12的沿芯片周向的两端形成有连接点12a，每一外端部144的末端144a与两相邻轭部12的连接点12a通过焊接固定。 
以下对上述本发明实施例的伺服电机定子结构的组装方法进行详细说明。 
请一并参阅图3a至图3f，首先，将线圈20缠绕于导线架30上，如图3a所示； 
将由多数齿部14沿定子轴向堆叠而成的齿部组合40(如图3b所示)插入导线架30内，如图3c所示； 
将多数上述载有线圈20及齿部组合40的导线架30连接成一圆筒状，如图3d所不； 
将由多数轭部12沿定子轴向堆叠而成的轭部组合50(如图3e所示)从圆筒外部卡入相邻齿部组合40之间，如图3f所示。每一轭部12的凸出部12b(见图4b)收容于相应齿部14的凹陷内144c(见图4a)，轭部12的凹陷12c(见图4b)收容相应齿部14的凸出部144d(见图4a)，从而可限制齿部14相对轭部12的径向运动，齿部14的外端部144的末端位于两相邻轭部12的连接点12a之间； 
然后将齿部14的外端部144的末端与144a与相邻轭部12的连接点12a通过焊接固定。 
图4a与图4b所示分别为齿部14与轭部12的排样图，在齿部14的排样图中，相邻齿部14相反排列，即：每一齿部14的内端142靠近相邻齿部14的外端144。从图4a 与图4b可以看出，齿部14与轭部12在排样时，其排列紧凑，材料的利用率高。在本发明所举实施例中，定子芯片的材料利用率可达63％以上。 
本发明所举实施例的分离式定子结构中，由于齿部14与轭部12分开成形，在进行组装之前线圈20已经缠绕于导线架30上，对应每一齿部14的线圈20的绕线操作不受相邻轭部12及其他齿部14的干涉，从而绕线方便；相邻线圈20之间无需保留较大的空隙，从而可增加定子结构的绕线槽满率及提升电机的效率；而且，相邻齿部14的内端部142之间无需像现有技术那样保留较大的间隙以便绕线工具穿越；由于齿部14与轭部12在排样时可保持排样紧凑，因而材料利用率高。 
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。 

Claims (5)

1.一种电机定子结构，其包括多数个沿定子轴向层叠的定子芯片、多数个连接成筒状的导线架、缠绕于导线架上的线圈，其特征在于：
所述层叠的定子芯片包括多数个沿定子周向分布的轭部组合及连接于相邻轭部组合间的齿部组合，轭部组合与齿部组合分离成形，各轭部组合分离成形，各齿部组合分离成型，每一齿部组合收容于一对应的导线架内，每个齿部组合由多数齿部沿定子轴向堆叠而成，每个轭部组合由多数轭部沿定子轴向堆叠而成，每一轭部的沿芯片周向的两端形成有连接点，每个齿部包括一外端部，每一外端部具有沿定子芯片周向的两个侧边以及连接该两个侧边的径向外边缘，每一外端部的两侧边与两相邻轭部之间共同形成凹凸卡扣结构，自所述径向外边缘向外延伸有一末端，每一外端部的末端与两相邻轭部的连接点通过焊接固定。
2.根据权利要求1所述的定子结构，其特征在于，每个齿部(14)的外端部(144)的两侧边分别设置有凹陷(144c)和凸出部(144d)。
3.根据权利要求1所述的电机定子结构，其特征在于：每一齿部组合形成有一径向定位面，所述定位面抵靠于相邻轭部组合的内表面。
4.一种如权利要求1所述的电机定子结构的形成方法，所述定子结构包括多数个层叠的定子芯片，所述方法包括以下步骤：
1)将线圈缠绕于导线架上；
2)将沿定子轴向堆叠的齿部组合插入导线架内；
3)将多数个上述载有线圈及齿部组合的导线架连接成一筒状；
4)将多数个离散的沿定子轴向堆叠的轭部组合分别从导线架外部卡入相邻齿部组合之间，每一轭部组合于靠近齿部组合处形成有连接点；
5)将齿部组合的末端与相邻轭部组合的连接点通过焊接固定。
5.根据权利要求4所述的电机定子结构的形成方法，其特征在于，每个齿部(14)的外端部(144)两侧分别设置有凹陷(144c)和凸出部(144d)。
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