CN105846564B - 电机及其定子结构 - Google Patents
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Abstract
一种电机定子结构，包括磁芯、包覆于磁芯上的绕线架、以及绕设于磁芯上的线圈，所述磁芯包括环形的轭以及由所述轭沿径向向外延伸的若干齿，所述线圈绕设于磁芯的齿上，所述绕线架为二次成型的一体结构，包括包覆所述磁芯的绝缘部、位于磁芯内的支撑部、以及一体连接于绝缘部与支撑部之间的若干翼片，所述翼片沿周向间隔设置，所述绝缘部内一体嵌设有加强环，所述加强环的强度高于所述绝缘部，如此不仅有效提升材料利用率，还能在保证强度的情况下有效减轻定子结构的重量。
Description
技术领域
本发明涉及电机，特别是涉及电机的定子结构。
背景技术
电机作为一种动力源，常用于日常生产生活中，如电风扇、洗衣机、水泵等。通常，电机由转子和定子两部分组成。其中，所述定子由磁芯及缠绕于磁芯上的线圈构成，所述转子上设置有永磁体，定子的线圈通电时产生变化的磁场，与转子的磁场作用，推动转子转动进而带动负载。
现有定子的磁芯通常是由大量矽钢片堆叠而成，每一矽钢片由薄片状原料直接冲孔而成，包括环形的轭部、由轭部向外辐射的齿部、以及形成于轭部内的支撑部，所述支撑部用于将定子固定连接至其它元件器，所述齿部上绕设线圈并加强线圈的磁场。现有定子的磁芯虽然在制程上较为简单，但冲孔制造会形成大量的废料，造成原料的浪费。另外，矽钢片本身形成支撑部，虽然能保证支撑部的强度，但在一定程度上增加了磁芯以及由此构成的定子结构的重量。
发明内容
有鉴于此，提供一种材料利用率高、且重量轻的电机定子结构。
一种电机定子结构，包括有磁芯、包覆于磁芯上的绕线架、以及绕设于磁芯上的线圈，所述磁芯包括环形的轭以及由所述轭沿径向向外延伸的若干齿，所述线圈绕设于磁芯的齿上，所述绕线架为二次成型的一体结构，包括包覆所述磁芯的绝缘部、位于磁芯内的支撑部、以及一体连接于绝缘部与支撑部之间的若干翼片，所述翼片沿周向间隔设置，所述绝缘部内一体嵌设有加强环，所述加强环的强度高于所述绝缘部。
相较于现有技术，本发明电机定子结构的绕线架在磁芯的内部一体形成支撑部并在支撑部内嵌设加强环，不仅有效提升材料利用率，还能在保证强度的情况下有效减轻定子结构的重量。
附图说明
以下将结合附图及具体实施方式对本发明进行详细说明。
图1为本发明电机定子结构的一实施例的示意图。
图2为图1所示定子结构的剖视图。
图3为图1所示定子结构的爆炸图。
图4所示为本发明一实施例的电机的截面示意图。
图5所示为本发明电机的支撑座的立体示意图。
图6为本发明电机定子结构的另一实施例的示意图。
图7为图6所示定子结构的剖视图。
图8为图4所示定子结构的爆炸图。
图9所示为本发明另一实施例的电机的截面示意图。
具体实施方式
如图1-3所示为本发明电机的定子结构的一实施例，其包括具有导磁性能的软磁性材料制成的磁芯10、设置于磁芯10内的加强件如加强环20、一体连接所述磁芯10与加强环20的绕线架30、以及缠绕于绕线架30上的线圈31(见图4)。
本实施例中，所述磁芯10为带料螺旋叠绕而成的一体结构，包括环形的轭12、及由轭12的外缘沿径向向外延伸的若干齿14。所述轭12为螺旋而成的中空筒状结构，所述齿14沿轭12的周向均匀或非均匀间隔设置。相较于传统的圆形冲片结构，螺旋叠绕形成的磁芯10基本没有废料，有效提升原料的利用率。在一些实施例中，也可由带料弯曲形成圆片，然后圆片相叠形成磁芯10，同样地基本没有废料。本实施例中，所述磁芯10的轭12形成有若干通孔，所述通孔沿轴向贯穿轭12，固定件如销钉40等穿设于所述通孔内使磁芯10定型。在一些实施例中，磁芯10也可通过其它方式定型，如将相叠的齿14焊接连接为一体等。
所述每一齿14包括与轭12连接的绕线部16以及形成于绕线部16的末端的翼部18。相邻的两绕线部16之间形成一绕线槽，相邻翼部18之间形成槽口，所述线圈绕设于绕线部16上并位于绕线槽内。较佳地，所述翼部18与绕线部16的连接处形成有切槽17。在成型前所述翼部18部分向外翘起，相邻的翼部18在带料的长度方向上可以部分重叠，翼部18的宽度得以有效增加。在带料螺旋成型后，翼部18散开，相邻的翼部18之间形成较大的齿槽，以方便绕线。绕线完成之后翘起的翼部18受压产生塑性变形向内弯曲，与绕线部16紧密抵触，使原有的切槽17变窄呈直线状，相邻翼部18之间形成较小的槽口。本实施例中，只在绕线部的单侧与所述翼部的连接处开切槽17，当然在其他实施方式中，也可以在绕线部的两侧与翼部18连接处分别设切槽17。
所述加强环20与磁芯10同轴设置且位于磁芯10的轭12之内，其包括环形的本体22、以及由本体22延伸的若干支脚24。所述本体22的外径远小于轭12的内径，所述支脚24由本体22的外边缘沿轴向向下延伸。本实施例中，所述支脚24为多个，沿本体22的周向均匀间隔设置(在其他实施例中也可以非均匀间隔设置)，每一支脚24的末端形成一倒钩。所述本体22的内边缘沿径向内凸形成一凸起26，用于定子结构的组装定位。
所述绕线架30为塑料等绝缘材料通过二次成型(over molding)的一体结构，在成型时磁芯10以及加强环20放置于模具内，塑料冷却形成绕线架30时覆盖所述磁芯10以及加强环20，并将两者一体连接。所述绕线架30包括对应磁芯10的绝缘部32、对应加强环20的支撑部34、以及连接于绝缘部32与支撑部34之间的若干翼片36。
所述绝缘部32与磁芯10的外形相匹配，如图1及图2所示，所述绝缘部32覆盖所述磁芯10的除翼部18的外圆周面19之外的所有外表面，如此保证后续在磁芯10上绕设线圈时线圈与磁芯10的绝缘，避免线圈短路。所述支撑部34呈筒状，覆盖于所述加强环20上，与加强环20共同形成支撑机构，用于定子结构与电机的其它元件的连接固定。本实施例中，所述支撑部34的内径小于加强环20的外径，支撑部34的内壁面沿径向向内凸出形成有环缘38，所述加强环20的本体22叠置在环缘38上，两者的内径相当。所述加强环20的本体22的外缘以及支脚24嵌设于所述绝缘部32内。所述翼片36呈周向间隔分布，每一翼片36为薄片状，连接于支撑部34的外壁与绝缘部32的内壁之间，保证绝缘部32与支撑部34之间的连接强度并减轻绕线架30的整体重量。
图4所示为将本发明定子结构与转子结构组装成电机的截面示意图。图5所示为本发明电机的支撑座的立体示意图。
请参阅图4和图5，所述电机还包括转子结构60和支撑座80，所述转子结构60包括转轴62、固定至转轴62的壳体64、安装于壳体64侧壁内表面的永久磁铁66，所述永久磁铁66与定子磁芯10的齿14的外表面相对且在两者之间形成气隙。所述支撑座80的中央沿轴向向上凸出形成有中空的套筒82，用于承载轴承等，以支撑转子的转动。所述套筒82在其顶端的外壁面上向内凹从而形成一凹陷84，用于与所述定子结构在周向上配合定位。所述转轴62通过轴承68安装至支撑座80的套筒82内。通过对齐定子结构的加强环20上的凸起26与支撑座80上的凹陷84，使定子结构在周向上相对支撑座80定位，可以理解地，定位凸起与凹陷的位置可以互换。本实施例中，所述支撑座80由金属材料如铝制成，在定子结构安装至所述套筒82后，套筒82的自由端86可通过带弧形加工面的工具进行封口，以使得套筒的自由端向外塑性变形从而实现与定子结构的加强环20之间的铆接(套筒82的自由端86的外表面由外向内压靠在加强环20上以防止加强环20从套筒82的自由端86退出)。
由于定子结构通过带料弯曲/卷绕形成磁芯10，可以有效提高原材料利用率并减小齿槽转矩，提高电机运转的稳定性。另外，通过二次成型形成一体的绕线架30，所述绕线架30在磁芯10的内部一体形成支撑部34，相较于磁芯10向内延伸形成支撑部，不仅可以有效节省材料，还可有效降低定子结构的整体重量，使产品轻量化。另外，在所述支撑部34内设置有加强环20，使得支撑机构具有足够的强度，在受力时不会轻易变形或损坏。
图6-9所示为本发明定子结构另一实施例，其不同之处主要在于绕线架30和加强环20。本实施例中，所述绕线架30包括上、下两个绕线架30a、30b，所述上绕线架30a与下绕线架30b分别通过注塑等方式一体成型，然后组装形成绕线架30。所述加强环20嵌设于上绕线架30a与下绕线架30b其中之一的支撑部34a/34b中，以增强绕线架30的支撑部34的强度。本实施例中，加强环20嵌设于上绕线架30a内，其外边缘呈波纹状。可以理解地，本发明通过加强环20配合塑料绕线架30形成支撑机构，利用金属强度高与塑料重量轻的特点，在保证支撑机构的强度的同时减轻整体重量，加强环20的外形可以根据需要做任意改变，不受本发明具体实施例以及附图的限制。
所述上绕线架30a的支撑部34a的内壁向内凸出形成环缘38a，所述加强环20叠置于环缘38a上并部分外露，其外缘伸入支撑部34a内并被上绕线架30a覆盖。较佳地，所述上绕线架30a的环缘38a形成有若干穿孔39a，所述穿孔39a沿周向均匀间隔分布，并沿轴向贯穿所述环缘38a。所述下绕线架30b的支撑部34b的内壁向内凸出形成环缘38b，所述环缘38b上形成有若干凸柱39b，所述凸柱39b分别插接于一穿孔39a内，将所述下绕线架30b与上绕线架30a连接为一体。在其它实施例中，所述凸柱39b也可形成于上绕线架30a上，而将穿孔39a形成于下绕线架30b上，同样通过凸柱39b与穿孔39a的配合将上、下绕线架30a、30b连接构成绕线架30，支撑部34a、34b共同在磁芯10内形成塑料支撑部34，并与加强环20配合，保证定子结构的强度并使其轻量化。
需要说明的是，本发明并不局限于上述实施方式，根据本发明的创造精神，本领域技术人员还可以做出其他变化，这些依据本发明的创造精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
Claims (12)
1.一种电机定子结构，包括磁芯、包覆于磁芯上的绕线架、以及绕设于磁芯上的线圈，所述磁芯包括环形的轭以及由所述轭沿径向向外延伸的若干齿，所述线圈绕设于磁芯的齿上，其特征在于：所述绕线架为二次成型的一体结构，包括包覆所述磁芯的绝缘部、位于磁芯内的支撑部、以及一体连接于绝缘部与支撑部之间的若干翼片，所述翼片沿周向间隔设置，所述绝缘部内一体嵌设有加强件，所述加强件的强度高于所述绝缘部,所述支撑部呈筒状，支撑部的内壁向内凸出形成有环缘，所述加强件叠设于环缘上，加强件的外缘嵌设于支撑部内。
2.如权利要求1所述的电机定子结构，其特征在于，所述加强件为金属环或金属板。
3.如权利要求2所述的电机定子结构，其特征在于，所述加强件的内边缘形成有定位凸起和/或凹陷。
4.如权利要求1所述的电机定子结构，其特征在于，所述加强件包括环形的本体以及由本体的外边缘沿轴向向外延伸的若干支脚，所述支脚的末端形成倒钩。
5.如权利要求1所述的电机定子结构，其特征在于，所述加强件的外边缘呈波纹状。
6.如权利要求1所述的电机定子结构，其特征在于，所述绕线架包括有上、下两个绕线架，上绕线架与下绕线架其中之一形成有穿孔，另一个形成有凸柱，所述凸柱插设于穿孔内将上绕线架与下绕线架连接。
7.如权利要求1所述的电机定子结构，其特征在于，所述若干齿中的每一齿包括与轭连接的绕线部以及形成于绕线部的末端的翼部，所述线圈缠绕于绕线部上，所述翼部与绕线部的连接处形成有切槽，所述翼部成型前部分向外翘起，绕线完成后受力向内弯曲变形与绕线部相接触，使所述切槽变窄呈线形状。
8.如权利要求1所述的电机定子结构，其特征在于，所述磁芯由料带弯曲而成，磁芯的轭上形成有通孔，所述通孔内插设有销钉使磁芯定型。
9.如权利要求1所述的电机定子结构，其特征在于，所述磁芯由料带弯曲而成，磁芯的齿通过焊接连接为一体。
10.一种电机，包括支撑座、定子结构以及转子结构，所述支撑座形成有中空套筒以支撑转子结构的转动，其特征在于：所述定子结构为权利要求1-9任一项所述的定子结构，所述定子结构包括一连接部，所述连接部套设于所述支撑座的套筒上。
11.如权利要求10所述的电机，其特征在于，所述绕线架的圆筒的内壁面与所述支撑座的套筒的外壁面其中之一形成有凸起，另一个形成有与所述凸起配合的凹陷，用于对所述定子结构在周向上定位。
12.如权利要求10所述的电机，其特征在于，所述套筒的自由端与所述加强件之间实现铆接固定。
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