專利名稱：一種外轉式定子及其生產方法
技術領域：
本發明涉及一種電機定子，尤其是一種中、小型功率電機的外轉式定子及其生產方法。
背景技術：
傳統永磁電機的外轉式定子鐵芯由多塊在相鄰的定子齒之間開有朝外方向的豁口(外豁口)的硅鋼片疊加而成一圓形的定子，所述定子鐵芯以及纏繞在鐵芯定子齒上的定子繞組構成電動機的定子，其繞線方式為外繞。然而，外繞式的繞線方式決定了其定子鐵芯齒間的豁口空隙必須要有足夠的空間才能容許繞線機正常施工。但是，以這樣的方式生產的定子只能滿足于使用粗徑漆包線和繞以低匝數并以低電壓工作的電機之用。對于如為提高電機的效率和減少振動及噪音也為大幅節省電源材料而使用以高電壓輸入方式工作的電機，由于需使用細徑漆包線和高匝數的要求，以上述操作方式顯然無法進行施工生產。而無論理論還是實際上，寬間隙的定子齒外豁口對于提高電動機的效率及減少振動和噪音都是很有害的。

發明內容
針對以上情況，本發明提供一種新型定子及其生產方法，通過其優化的外繞線方式最低限度地減少定子齒的極間磁間隙，提高電動機的效率，減少振動和噪音。本發明采用的技術方案可以描述為
一種外轉式定子，包括由硅鋼片疊加而成的定子鐵芯和纏繞在所述定子鐵芯上的定子繞組，所述定子還含有插裝在所述定子鐵芯的中心孔內的定子座；所述定子鐵芯由多個成環狀排布并固定在所述定子座上的獨立的工字形定子齒組成，所述定子齒由內到外包括構成中心孔的基部、供繞線的齒部以及磁極部，兩個相鄰的所述定子齒之間設有朝向外圈的豁口，所述定子齒的基部上還設有貫穿的緊固孔；所述定子鐵芯和定子繞組之間設有絕緣材料制成的絕緣套，所述絕緣套的側壁連接呈條帶狀，并彎曲包裹在所述定子齒的齒部上。作為以上技術方案的一種補充，所述絕緣套由互相配合并分別覆蓋在所有定子齒的齒部的上部和下部的上、下絕緣套組成，所述上、下絕緣套均為側壁連接并呈條帶狀的整體。作為以上技術方案的一種補充，所述定子座包括鋼制軸套、套裝固定在所述軸套下部的塑料制螺絲座以及固定在所述螺絲座底部的鐵制底座，其中所述軸套的中心設有軸孔，所述軸套的外輪廓與所述定子鐵芯的中心孔內壁輪廓相匹配，所述軸套的頂部和底部均設有嵌裝軸承的軸承位，所述螺絲座頂部設有對應所述定子齒上的緊固孔的螺釘孔；所述軸套嵌裝在所述定子鐵芯內，每一定子齒均通過穿過所述緊固孔和螺釘孔的螺釘固定于所述螺絲座上構成環狀的定子鐵芯。作為以上技術方案的一種補充，所述定子鐵芯的頂部與底部均設有環狀的緊固墊圈，所述緊固墊圈具有與所述軸套的外輪廓相匹配的內孔，并設有對應于緊固孔的通孔。
作為以上技術方案的一種補充，所述定子的外部通過注塑方式覆蓋有塑料絕緣保護層。一種外轉式定子的生產方法，包括用于夾持定子的定子齒進行繞線的直列式繞線夾具，所述直列式繞線夾具為長條狀，其上設有用于豎直固定所述定子齒的基部的多個水平排列的定子齒固定部，所述定子齒固定部的數量與所述定子鐵芯的定子齒的數量相對應，所述方法還包括以下步驟
1)根據外轉式定子的尺寸規格及定子齒間的間距要求，以沖壓方式加工出多個由硅鋼片堆疊而成的獨立的工字形定子齒；
2)將所述定子齒依次放置于直列式繞線夾具的定子齒固定部內形成直列式排布；
3)根據外轉式定子的尺寸規格及定子齒間的間距要求，以注塑方式生產出側壁連接的呈條帶狀的絕緣套；
4)在放置入直列式繞線夾具中的定子齒的齒部上覆蓋絕緣套；
5)在覆蓋有絕緣套的定子齒的齒部上進行繞線形成定子繞組，并留出繞組引線備用；
6)根據外轉式定子的尺寸規格及定子齒間的間距要求，生產出定子座；
7)將繞線完成后的定子齒取出，彎成圓形后放入定子座上并固定；
8)在將定子齒固定在所述定子座上后，對定子進行塑封處理，形成定子外部的塑料絕緣保護層。作為以上技術方案的一種補充，所述直列式繞線夾具由多個具有與所述定子齒磁極部的外側輪廓相匹配的定子齒固定部的磁吸與用于固定所述磁吸的鋁座所組成，所述磁吸尾部具有通電可產生磁力的線圈，并通過所述線圈所產生的磁力將所述定子齒的固定在其定子齒固定部上。作為以上技術方案的一種補充，所述直列式繞線夾具包括長條狀的夾具主體，所述夾具主體上開有與所述磁極部的外端部輪廓相匹配的多個水平排列的豎直燕尾形凹槽， 所述凹槽構成所述定子齒固定部，所述定子齒固定部的底部封閉，頂部具有供所述磁極部通過的開口。本發明的有益效果是
針對以上情況，本發明提供一種新型外轉式定子及其生產方法，所述定子具有獨立的定子齒，并在生產時通過一特殊夾具把組成園形的電機定子所有的單個定子齒等分排成一直列式狀態，且可輕易地將每一個定子齒與其左右相鄰的定子齒的間距最低限度地減少， 再在等分排成直列式狀的定子齒上下覆蓋與定子齒排列形狀陰陽配合的塑膠絕緣套，并以直繞線方法完成快速繞線之后再彎曲成圓形的鐵芯繞組并整體固定在基座和軸套上。以此方法生產的永磁電機可大大地提高電動機的效率，減少振動和工作噪音；特別是因用此方法可使采用細線徑及高匝數生產出的定子繞組達到滿槽的設計效果，其還適用于生產高工作電壓的電機。


圖1為本發明中定子的裝配示意圖2為本發明中組成定子的定子齒的排布示意圖； 圖3為本發明中定子座的剖視5圖4為本發明中定子座的裝配示意圖5為本發明中直列式繞線夾具的一個實施例的俯視圖6是本發明中定子齒和絕緣套在圖4所示直列式繞線夾具上的裝配示意圖7是本發明中在圖4所示直列式繞線夾具上進行繞線后的定子齒示意圖8是圖6中A處的局部放大圖9是圖6中B處的局部放大圖10是本發明中緊固墊圈的示意圖11是本發明中彎成圓形但未固定在定子座上的定子齒的示意圖； 圖12是本發明中塑封處理后定子的示意圖13是本發明中直列式繞線夾具的一個實施例中磁吸的結構示意圖； 圖14是本發明中直列式繞線夾具的一個實施例中鋁框的結構示意圖； 圖15是本發明中圖13和圖14所示的直列式繞線夾具和定子齒的裝配示意圖。
具體實施例方式如附圖1所示，本發明所提出的一種外轉式定子包括由硅鋼片疊加而成的定子鐵芯1、纏繞在所述定子鐵芯1上的定子繞組2以及用于固定所述定子鐵芯1的定子座3。其中，定子鐵芯1由多個成環狀排布的工字形的獨立定子齒11組成，這里“獨立”的意思是指每一定子齒11都是單獨加工出來的獨立單元，組成一個定子齒的硅鋼片并不與其它定子齒的硅鋼片相連接。定子齒11的位置由定子座3所固定。進一步細化，參照圖2，定子齒 11由內到外包括構成中心孔12的基部111、供繞線的齒部112以及磁極部113，兩個相鄰的所述定子齒U之間還設有朝向外圈的豁口 114，所述定子齒11的基部111上還設有貫穿的緊固孔115，穿過此緊固孔115的螺釘33將定子齒11固定在定子座3上。如圖1所示，定子1和定子繞組2之間設有絕緣材料制成的絕緣套4，其側壁連接并呈條帶狀，彎曲包裹在定子齒11的齒部112以達到絕緣的效果。在本發明的一個優選實施例中，參照圖6，絕緣套4可以是由互相配合并分別覆蓋在所有定子齒11的齒部112的上部和下部的上絕緣套41和下絕緣套42組成。當然，在本發明中上、下絕緣套41、42均為側壁連接并呈條帶狀的整體，這使獨立的定子齒在裝配過程中不至于散開，這在下文中會得到進一步的描述。另外，上、下絕緣套41、42均在齒間的側壁上設有U形槽411，為定子齒 11成環狀排布時其間隙的變大提供一定的彈性形變余量，方便定子的裝配生產，如圖8和9 所示。當然，絕緣套4側壁上的槽形不一定是U形，也可以是其它任何可以提供一定形變的形狀，比如W形。在一個優選的實施例中，如圖3和4所示，定子座3包括鋼制軸套31、塑料制螺絲座32以及鐵制底座33，其中軸套31具有軸孔311，軸套31的外輪廓與所述定子鐵芯1的中心孔12的內壁輪廓相匹配，軸套31的頂部和底部均還設有嵌裝軸承的軸承位312。螺絲座32套裝固定在軸套31下部，其頂部設有環繞所述軸套31的一圈螺釘孔321，螺釘孔321 與定子齒11上的固定孔115相對應。裝配時，軸套31插裝在定子1內，并使用螺絲33通過固定孔115和螺釘孔321將每一個定子齒11固定在螺絲座32上，進而實現對定子1的定形。底座33呈盤狀，并固定在塑料制螺絲座32底部，底座33與塑料制螺絲座32通過定位銷和定位孔互相定位，軸套31嵌入底座33中實現固定。
可選地，為增強固定效果并減少應力變形，定子1頂部與底部均可增設環狀的緊固墊圈5。參見圖1和10，緊固墊圈5包括內孔51和通孔52，其中內孔51與軸套31的外輪廓相匹配，通孔52環繞分布在內孔51外側并對應于緊固孔115。可選地，可在裝配好的定子外部通過注塑方式覆蓋有塑料絕緣保護層6達到防水和盡量減少振動及噪音的目的，如圖12所示。本發明還公開一種用于生產以上所述外轉式定子的生產方法，此方法涉及一個用于夾持分開的定子齒11進行繞線的直列式繞線夾具7，如圖5所示，直列式繞線夾具7具有長條狀的夾具主體72，夾具主體72上開有與定子齒11磁極部113外端部輪廓相匹配的多個豎直燕尾形凹槽構成定子齒固定部71，凹槽的數量與單個定子所需要的定子齒11數量相符，凹槽水平均勻分布，其間距根據定子1的豁口 114的設計尺寸而定。此外，凹槽的底部封閉，其頂部具有供所述定子齒磁極部113通過的開口。基于此種夾具，本發明所提供的定子生產方法還包括以下步驟
首先，根據外轉式定子的尺寸規格及定子齒間的間距要求，以沖壓方式加工出多個由硅鋼片堆疊而成的獨立的工字形定子齒11。然后將定子齒11依次放置于直列式繞線夾具7中，直列式繞線夾具7的底部封閉，并采用了燕尾形的凹槽，以保證定子齒11放入夾具之后呈等分水平排列并不會掉出夾具。根據外轉式定子的尺寸規格及定子齒間的間距要求，以注塑方式生產出側壁連接的呈條帶狀的絕緣套4，在此實施例中，絕緣套4由互相配合并分別覆蓋在所有定子齒11的齒部112的上部和下部的上絕緣套41和下絕緣套42組成，如圖6所示。然后在放置入直列式繞線夾具6的定子齒11的齒部112上覆蓋絕緣套4，在此實施例中，上絕緣套41和下絕緣套42分別從定子齒11的上方和下方套入，互相耦合后形成對齒部112的完全覆蓋，如圖6和7所示。然后在覆蓋有絕緣套4的定子齒11的齒部112上進行繞線形成定子繞組2，并留出繞組引線備用，如圖7所示。根據外轉式定子的尺寸規格及定子齒間的間距要求，生產出定子座3的組件，并進行裝配，如圖3和4所示。將繞線完成后的定子齒11取出并彎成圓形，處于此階段的定子1如圖11所示，其中由于U形槽411的存在，絕緣套4在其長度方向上具有一定的彈性余量，滿足彎成環狀后其外周長長度增加的需要。然后將圓形的定子齒11放入定子座3上并使用螺釘33固定。 其中，需要留意的是，定子齒11取出后，因為側壁連接的絕緣套4的存在，定子齒11并不會散開，而是在絕緣套4的約束下呈一直線形，便于進行后續的固定工序。在一些可選的實施例中，在將定子齒11固定到定子座3的步驟中，可以在彎成圓形的定子齒11上、下方加入緊固墊圈5，增強結構強度并減少應力變形。當然，在生產的后期可以增加一個注塑步驟，以在裝配好的定子外增加一層塑料絕緣保護層6，達到防水和盡量減少振動及噪音的目的，如圖12所示。另外，在以上所述的步驟中，廠商可以對一些步驟次序進行調整，比如可同時進行定子齒11、絕緣套4和定子座3的生產，再依次進行裝配。本發明的直列式繞線夾具7具有另一優選的實施例，如圖13-15所示，直列式繞線夾具7由多個磁吸73與用于固定所述磁吸73的鋁座74所組成，其中磁吸73具有與磁極部113的外端部輪廓相匹配的定子齒固定部71，磁吸73尾部具有通電可產生磁力的線圈 731，在此實施例中直列式繞線夾具7通過所述線圈731所產生的磁力將所述定子齒11的固定在其定子齒固定部71上。采用此夾具的生產過程與前述的生產過程基本相同。
以上所述只是本發明優選的實施方式，其并不構成對本發明保護范圍的限制，只要是以基本相同的手段實現本發明的目的都應屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種外轉式定子，包括由硅鋼片疊加而成的定子鐵芯(1)和纏繞在所述定子鐵芯 (1)上的定子繞組(2)，其特征在于所述定子還含有插裝在所述定子鐵芯(1)的中心孔 (12)內的定子座(3);所述定子鐵芯(1)由多個成環狀排布并固定在所述定子座(3)上的獨立的工字形定子齒(11)組成，所述定子齒(11)由內到外包括構成中心孔(12)的基部 (111)、供繞線的齒部(112)以及磁極部(113)，兩個相鄰的所述定子齒(11)之間設有朝向外圈的豁口(114)，所述定子齒(11)的基部(111)上還設有貫穿的緊固孔(115)；所述定子鐵芯(1)和定子繞組(2)之間設有絕緣材料制成的絕緣套(4)，所述絕緣套(4)的側壁連接呈條帶狀，并彎曲包裹在所述定子齒(11)的齒部(11 上。
2.根據權利要求1所述的一種外轉式定子，其特征在于所述絕緣套(4)由互相配合并分別覆蓋在所有定子齒(11)的齒部(11 的上部和下部的上、下絕緣套(41、42)組成，所述上、下絕緣套(41、42)均為側壁連接并呈條帶狀的整體。
3.根據權利要求1所述的一種外轉式定子，其特征在于所述定子座(3)包括鋼制軸套 (31)、套裝固定在所述軸套(31)下部的塑料制螺絲座(32)以及固定在所述螺絲座(32)底部的鐵制底座(33)，其中所述軸套(31)的中心設有軸孔(311)，所述軸套(31)的外輪廓與所述定子鐵芯(1)的中心孔(12)內壁輪廓相匹配，所述軸套(31)的頂部和底部均設有嵌裝軸承的軸承位(312)，所述螺絲座(32)頂部設有對應所述定子齒(11)上的緊固孔(115)的螺釘孔(321);所述軸套(31)嵌裝在所述定子鐵芯(1)內，每一定子齒(11)均通過穿過所述緊固孔(115)和螺釘孔(321)的螺釘(33)固定于所述螺絲座(32)上構成環狀的定子鐵芯(I)0
4.根據權利要求3所述的一種外轉式定子，其特征在于所述定子鐵芯(1)的頂部與底部均設有環狀的緊固墊圈(5)，所述緊固墊圈(5)具有與所述軸套(31)的外輪廓相匹配的內孔(51)，并設有對應于緊固孔(115)的通孔(52)。
5.根據權利要求1中任一項所述的一種外轉式定子，其特征在于所述定子的外部通過注塑方式覆蓋有塑料絕緣保護層(6 )。
6.一種外轉式定子的生產方法，其特征在于其包括用于夾持定子的定子齒(11)進行繞線的直列式繞線夾具(7)，所述直列式繞線夾具(7)為長條狀，其上設有用于豎直固定所述定子齒(11)的基部(113)的多個水平排列的定子齒固定部(71)，所述定子齒固定部(71) 的數量與所述定子鐵芯(1)的定子齒(11)的數量相對應，所述方法還包括以下步驟1)根據外轉式定子的尺寸規格及定子齒間的間距要求，以沖壓方式加工出多個由硅鋼片堆疊而成的獨立的工字形定子齒(11)；2)將所述定子齒(11)依次固定于直列式繞線夾具(7)的定子齒固定部(71)上形成直列式排布；3)根據外轉式定子的尺寸規格及定子齒間的間距要求，以注塑方式生產出側壁連接的呈條帶狀的絕緣套(4);4)在放置入直列式繞線夾具(7)中的定子齒(11)的齒部(112)上覆蓋絕緣套(4)；5)在覆蓋有絕緣套(4)的定子齒(11)的齒部(112 )上進行繞線形成定子繞組(2 )，并留出繞組引線備用；6)根據外轉式定子的尺寸規格及定子齒間的間距要求，生產出定子座(3)；7)將繞線完成后的定子齒(11)取出，彎成圓形后放入定子座(3)上并固定；8 )在將定子齒(11)固定在所述定子座(3 )上后，對定子進行塑封處理，形成定子外部的塑料絕緣保護層(6)。
7.根據權利要求6所述的一種外轉式定子的生產方法，其特征在于所述直列式繞線夾具(7)包括長條狀的夾具主體(72)，所述夾具主體(76)上開有與磁極部(113)的外端部輪廓相匹配的多個水平排列的豎直燕尾形凹槽，所述凹槽構成所述定子齒固定部(71)，所述定子齒固定部(71)的底部封閉，頂部具有供所述磁極部(113)通過的開口。
8.根據權利要求6所述的一種外轉式定子的生產方法，其特征在于所述直列式繞線夾具(7)由多個具有與所述定子齒(11)磁極部(113)的外側輪廓相匹配的定子齒固定部 (71)的磁吸(73)與用于固定所述磁吸(73)的鋁座(74)所組成，所述磁吸(73)尾部具有通電可產生磁力的線圈(731)，并通過所述線圈(731)所產生的磁力將所述定子齒(11)的固定在其定子齒固定部(71)上。
全文摘要
本發明公開了一種外轉式定子及其生產方法，所述定子的定子鐵芯由多個成環狀排布并固定在所述定子座上的獨立的工字形定子齒組成，所述定子鐵芯和定子繞組之間設有絕緣材料制成的絕緣套，所述絕緣套的側壁連接呈條帶狀，并彎曲包裹在所述定子齒的齒部上。生產時通過本發明特有的直列式繞線夾具將單個定子齒等分排成一直列式狀態，再在定子齒上覆蓋塑膠絕緣套，并以直繞線方法完成快速繞線之后再將彎曲成圓形的定子鐵芯與繞組整體固定在定子座上。以此方法生產的永磁電機可大大地提高電動機的效率，減少振動和工作噪音，又因用此方法可使采用細線徑及高匝數生產出的定子繞組達到滿槽的設計效果，其還適用于生產高工作電壓的電機。
文檔編號H02K15/02GK102545414SQ20121000248
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月4日 優先權日2012年1月4日
發明者侯樹銘 申請人:侯樹銘, 鶴山市明可達實業有限公司