電機電樞的制作方法
【專利摘要】電機電樞，一種外轉子電機的定子結構，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，所述線圈纏繞于繞線部上并位于尾翼內，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，所述齒上形成有切槽，所述齒位于切槽外的向外翹起，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，相較于現有技術，本發明內轉子電機的定子結構的鐵芯的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，在成型后相鄰齒的尾翼之間的槽口窄，齒槽轉矩小。
【專利說明】
電機電樞
技術領域
[0001]本發明涉及外轉子電機，特別是涉及外轉子電機的定子結構。
【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]現有外轉子電機的定子結構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，即齒槽較寬，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，提供一種齒槽轉矩小且材料利用率高的電機電樞。
[0005]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末端的尾翼，所述線圈纏繞于繞線部上并位于尾翼內，所述尾翼的周向寬度大于繞線部，尾翼的周向兩側伸出至繞線部之外，其特征在于:所述齒上形成有切槽，所述齒位于切槽兩側的部分相互形成卡扣結構。
[0006]相較于現有技術，本發明電機電樞的鐵芯的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，在成型后相鄰齒的尾翼之間的槽口較窄，齒槽轉矩小。
【附圖說明】
[0007]圖1為本發明外轉子電機的定子結構一實施例的結構示意圖。
[0008]圖2為圖1的正視圖。
[0009]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。
[0010]圖4為圖3的正視圖。
[0011]圖5為成型鐵芯的帶料的結構示意圖。
[0012]圖6為帶料的部分放大示意圖。
[0013]圖7為沖壓成型圖5所示帶料的示意圖。
[0014]圖8至圖12為帶料的其它實施例的結構示意圖。
[0015]圖13為帶料螺旋疊繞成型的鐵芯胚件的結構示意圖。
[0016]圖14為圖13的正視圖。
[0017]圖15為鐵芯胚件繞線后的結構示意圖。
[0018]圖16為本發明定子結構另一實施例的結構示意圖。
[0019]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。
[0020]圖18為成型第二實施例鐵芯的圓環的結構示意圖。
[0021]圖19為圓環的翼部加壓變形后形成的薄片的結構示意圖。
[0022]圖20為圓環堆疊形成的鐵芯胚件的結構示意圖。
[0023]圖21為圖20所示鐵芯胚件繞線后的結構示意圖。
[0024]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。
[0025]圖23為沖片的結構示意圖。
[0026]圖24為圖23所示沖片堆疊形成的鐵芯胚件的結構示意圖。
[0027]圖25為圖24所示鐵芯胚件繞線后的結構示意圖。
[0028]圖26所示為本發明定子結構的第四實施例的結構示意圖。
[0029]圖27為繞設圖26所示的定子結構的帶料的部分放大示意圖。
【具體實施方式】
[0030]以下將結合附圖及【具體實施方式】對本發明進行詳細說明。
[0031]如圖1及圖2所示，本發明外轉子電機的定子結構包括有鐵芯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。
[0032]請同時參閱圖3與圖4，本實施例中，所述鐵芯10為帶料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帶料30彎曲變形。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。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，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，相鄰的尾翼18之間形成窄小的槽口 19。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槽17，所述切槽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由切槽17切割開。
[0033]請同時參閱圖5與圖6，形成所述鐵芯10的帶料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。沿帶料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沿垂直帶料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彎曲與左半部形成對稱結構。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。
[0034]如圖13與圖14所示，將上述帶料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。由于齒部34輻射狀散開，所形成的繞線部16之間的間距沿徑向由內向外逐漸增加，其最大距離，即繞線部16與尾翼18連接處的間距，略大于尾翼18伸出繞線部16之外的部分的寬度，從而相鄰的尾翼18在鐵芯10的周向上不會重疊。
[0035]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，直至繞線部16緊密抵觸，將原有的切槽17基本消除，與左半部呈對稱結構。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，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10的槽口 19可接近閉口槽，槽口 19寬度可做到0.2mm以下。帶料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周向順次壓合。
[0036]由上述內容可知，本發明定子結構的鐵芯10由帶料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，帶料30為長條狀，同一片原料上可以平行排布形成多個帶料30，如圖7所示，相較于傳統圓形沖片結構，帶料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，帶料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在帶料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，尾翼18之間可形成窄小的槽口 19，有效降低電機的齒槽轉矩。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。
[0037]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，每一薄片由帶料30經過彎曲變形而成。帶料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。
[0038]相較于第一實施例，本實施例定子結構的鐵芯40在成型時，先彎曲帶料30形成單片的圓環31，然后堆疊形成鐵芯40，相較于帶料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，帶料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，能有效降低槽口 19轉矩。
[0039]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。
[0040]圖26和27所示為本發明定子結構的第四實施例，本實施例與第一實施例的成型方式向同，即鐵芯10由帶料30螺旋疊繞而成一體結構，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帶料30彎曲變形。不同之處在于:帶料30軛部32對應每一齒部34交替設置凹口 33和通孔35，分別對應形成鐵芯10的凹槽13和固定孔15，固定孔15遠離軛12內邊緣一定距離，用于固定件152如鉚釘等穿過而將鐵芯10固定，優選地，固定孔15和凹槽13沿周向間隔分布且其中心分別與相應的齒14的中心共線；尾翼18與繞線部16于切槽17處進一步設有卡扣結構，具體地，繞線部16遠離軛12的末端設卡口 362，尾翼18于切槽17處設突出的卡塊382，卷繞完成時，可通過對尾翼18施力使尾翼18翹起的右半部向內變形而使得尾翼18的卡塊382卡入繞線部16的卡口 362內，尾翼18與繞線部16于切槽17處設卡扣結構，以防止尾翼18與繞線部16分離；帶料30軛部32對應齒部34之間的間隔處設切口 39，以方便卷繞。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。
[0041]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末端的尾翼，所述線圈纏繞于繞線部上并位于尾翼內，所述尾翼的周向寬度大于繞線部，尾翼的周向兩側伸出至繞線部之外，其特征在于:所述齒上形成有切槽，所述齒位于切槽兩側的部分相互形成卡扣結構。2.如權利要求1所述的電機電樞，其特征在于，所述切槽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，所述切槽沿鐵芯的周向切入，深度小于繞線部周向寬度的一半。4.如權利要求1所述的電機電樞，其特征在于，所述切槽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，所述切槽形成于所述繞線部上。6.如權利要求1所述的電機電樞構，其特征在于，所述切槽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所述的電機電樞，其特征在于，將鐵芯沿周向展開時，所述尾翼兩側伸出繞線部的部分的寬度之和大于繞線部之間的間距。8.如權利要求1-7中任意一項所述的電機電樞，其特征在于，所述鐵芯為帶料螺旋疊繞而成。9.如權利要求1-7中任意一項所述的電機電樞，其特征在于，所述鐵芯由薄片堆疊而成，每一薄片由帶料彎曲首尾相接而成。10.如權利要求1-7中任意一項所述的電機電樞，其特征在于，所述鐵芯由沖片堆疊而成。11.如權利要求1-7中任意一項所述的電機電樞，其特征在于，所述卡扣結構包括形成于尾翼上的卡塊和形成于繞線部上的卡口。
【文檔編號】H02K1/14GK105990916SQ201510050696
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年1月30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