[发明专利]电机及其定子

说明书

本申请是申请日为2003年9月22日、题名为“电机的定子”的中国专利申请CN 03809687.0的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种电机及其定子。

背景技术

用所谓的叠片技术制作电机的定义，这在先有技术中是早已人所共知的。为了制作这种定子，必须首先冲制单个金属薄片，并将这些金属薄片相互叠置，直至达到铁心所需的轴向宽度为止。这些叠置的金属薄片形成定子铁心。所以，这种定子铁心在定子的一侧上具有一般为相互平行取向的齿和槽。预绕制的铁心绕组大致呈扁平状，然后嵌入这种大致扁平的铁心的槽中。接着将铁心和铁心绕组组成的组件弯成圆形，这样就形成一个一般为空心圆柱体的定子。在定子铁心和绕组组成的组件弯成圆形后，两端相互连接。

出于弯制技术考虑，最好在定子铁心的至少一个端面上配置一个端部铁心片，它比其他的所谓的主铁心片具有较高的刚度。这样就可避免定子齿范围内的定子扩径。

从动力、加工技术和手工操作考虑，不可能使用任意刚度的定子铁心片。此外，刚度较大的端部金属薄片的作用在很大程度上取决于电机的尺寸。

发明内容

本发明提供了一种电机的定子，其具有一个定子绕组，该定子绕组由一个环状成型的定子铁心夹持，定子铁心在其径向向里取向的圆周上设有槽和齿，其中定子铁心由分层叠置的定子铁心片组成，它们的分层方向确定一个轴向，至少一个第一定子铁心片比第二定子铁心片具有更大的抗弯阻力，且所述至少一个第一定子铁心片在轴向上的厚度不超过4毫米。

具有上述所述特征的本发明定子的优点是，一个第一定子铁心片的给定厚度可进行选择，使能量损耗在电磁学方面仍保持一个合理的值。如果定子铁心片的厚度不超过4毫米，则在高的定子绕组电流情况下，一个叠片内的涡流为可接受的范围。如果定子铁心片的厚度超过4毫米，则这个铁心片内的涡流变得很大，从而降低整个电机的效率。此外，在这个第一定子铁心片中感应的涡流产生大的损耗热能，从而导致定子铁心的不对称的径向扩径。这样，不但要给位于至少一个厚的定子铁心片附近的定子壳体增加载荷，而且由于定子铁心在这个部位的径向膨胀还会在定子壳体上作用一个附加的径向力。这样就产生了一个复杂的且数值较大的应力状态，这种应力状态尤其可能导致伸出定子铁心的壳体部分的断裂。

通过如下列出的措施可实现上述的定子的诸多有利的改进。

此外，比第二定子铁心片厚的第一定子铁心片应具有0.8毫米的最低厚度。这个最低厚度是根据要求提出的，为的是避免稍后弯成圆形的定子铁心的扇形展开在其径向的里侧(齿)太大。如果定子铁心的轴向内的厚度为1.0和2.0毫米之间，则得出第一定子铁心片的特别有利的厚度。

为了以足够的程度避免径向向里取向的齿的扇形展开，建议第二定子铁心片的厚度为0.3毫米和0.7毫米之间。

径向向里取向的齿的扇形展开的另一个影响因素是定子铁心的所谓磁轭高度。磁轭高度越大，齿的扇形展开越严重。此外，定子铁心弯成圆形时所需的费用或能耗也随磁轭高度的增加而增加，因为抗弯阻力是随磁轭高度的增加而增加的。另一方面，磁通通过定子铁心的磁轭不应具有太大的阻力，所以，磁轭高度总体上可用3毫米和7毫米之间。

磁轭高度的最有利的尺寸范围为3.5毫米和4.3毫米之间。在另一种结构中，第一定子铁心片作为轴向的端部铁心片构成。在这个位置内，这个第一定子铁心片可消除全部其他定子铁心片的扇形展开。

根据另一种方案，作为端部铁心片构成的或布置的第一定子铁心片具有一个不同于第二定子铁心片轮廓的铁心片轮廓。

在另一个实施例中，至少一个第一定子铁心片是两个端部铁心片之间的一个铁心片。这种结构的优点是，用一个单独的第一定子铁心片就达到了定子铁心的对称的加固。

在另一种方案中，至少一个端部铁心片是第一定子铁心片。这种方案例如也包括该端部铁心片和一个紧随其后的定子铁心片都是第一定子铁心片。这样，一方面可进一步增加定子铁心的刚度，另一方面在继续增加刚度的同时还可减少端部铁心片的制作费用。如果将一个定子铁心片与两个定子铁心片比较，这两个铁心片最终具有这一个铁心片的相同厚度，则较薄的定子铁心片的加工费用较小。在相当厚的定子铁心片的情况下，切割棱边在质量上比两个薄的定子铁心片差。

如果定子铁心这样设计，例如第一定子铁心片分别在轴向中心和轴向一端，则定子铁心可由两半相同的定子铁心叠成，这样就比在定子铁心的中心具有一个单独的第一定子铁心片的结构容易实现自动化。