CN100359784C - 马达、马达的定子及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及马达、马达的定子及其制造方法，其中马达通过包括下述定子构造，该定子也是本发明的一项发明。通过包括多个磁性部分芯部件构造定子，该磁性部分芯部件具有形成环的多个分开的环形芯和从分开的环形芯的相应的中心部分朝外凸伸的线圈支撑芯，并且以环形且在它们之间具有预定的缝隙地排列并固定，线圈分别安装在每个线圈支撑芯上。因此，即使应该减小马达的外径，仍然可以实现薄且扁平的马达，在这种马达中线圈容易缠绕、减小了转矩变动并容易组装；以及也可获得用于马达的定子以及制造定子的方法。

Description

马达、马达的定子及其制造方法

相关申请的交叉引用

本申请基于2004年3月16日在日本专利局申请的日本优先权文献JP2004-074565，在此以引用参考的方式将其全部内容结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及一种较小且较薄的马达、用于该马达的定子及其制造方法。

背景技术

在相关技术中的马达和用于马达的定子参考附图9至13描述。

附图9所示为常规的马达的剖视图。附图10所示为在附图9中所示的马达中组装的定子的平面视图。附图11所示为其它的常规定子的平面视图。附图12所示为在附图11中所示的定子的芯部件的一部分的透视图。附图13所示为在附图12中所示的带有绕组的芯部件的平面视图。

现在参考附图9和10描述常规的马达。马达10是外转子型马达，包括定子20、转子30和转轴40。

定子20由磁钢片制成的扁平环形壳体21和环形叠片铁心24构成，如附图10所示。壳体21具有内周边壁22和外周边壁23。叠片铁心24的外周边部分被6个缝隙25划分为6部分，绕组间隔26提供在它们相应的中部部分中，并且线圈27分别缠绕在绕组间隔26周围。定子20具有这样的结构：其中叠片铁心24压插进内周边壁22，然后粘性接合。

转子30由圆柱形转子壳体31和用于旋转驱动的磁体33构成。磁体33固定到转子壳体31的外周边壁32的内表面。转子壳体31通过转轴40支撑在中心部分。转子壳体31的外周边壁32和磁体33被设置成使它们定位在叠片铁心24的外周边部分和壳体21的外周边壁23之间。

转轴40通过在壳体21的内径侧圆柱形部分22的内部中的流体动力轴承和止推轴承42被支撑为可旋转。

因此，通过传递经转子壳体31从磁体33和叠片铁心24的外周边可获得的转矩到转轴40，马达1旋转。

如果为了小型化而减小由此构造的马达10的外径，则绕组间隔26减小，此外，在通过更窄的缝隙25的宽度W(例如大约0.3毫米)缠绕线圈27的工作中存在难度。

作为解决在使马达10小型化中遇到的线圈缠绕工作的问题的一种马达结构，例如，日本专利申请出版物No.2003-9444(第5页，以及附图4)公开了如附图11所示的定子。定子铁心50被划分为如附图12所示的多个芯部件51，在附图11中示出了这些芯部件中的9个。

定子铁心50的制造包括如下的步骤：分别制备芯部件51，在每个芯部件51的本体部分52周围预先缠绕线圈53，以及通过彼此组装并接合它们的相邻的端面来环形地设置这些芯部件51。

发明内容

因此，定子铁心50的制造要求用于制造芯部件51的成形机、用于将线圈53缠绕在芯部件51的周围的专用绕组机、环形地排列芯部件51的夹具和装配并接合相应的芯部件51的端面的台阶。

如果应该减小马达的外径，本发明提供了一种薄且扁平的马达，以及一种用于该马达的定子和制造该定子的方法，该马达的线圈容易安装，该马达的转矩变动减小，并且该马达的组装容易实施。

在本发明的马达的定子中，以环形且在它们之间具有预定的缝隙地排列并固定多个磁性部分芯部件，每个磁性部分芯部件具有形成环的多个分开的环形芯和从分开的环形芯的中心部分朝外凸伸的线圈支撑芯。线圈分别安装在线圈支撑芯上。

每个缝隙以树脂填充以使所有的磁性部分芯部件都成一体。分开的环形芯是叠片铁心，它的表面以绝缘材料涂敷。马达的定子适合用于内转子型马达。

可替换地，马达的定子进一步包括扁平的磁性壳体，该磁性壳体具有其内径等于通过相应的线圈支撑芯的边缘而确定的圆的直径的外周边壁和其直径短于环的直径的内周边壁。多个磁性部分芯部件以环形且在它们之间具有预定的缝隙地排列、固定和容纳，以使相应的线圈支撑芯的边缘邻接扁平的磁性壳体的外周边壁的内表面。

本发明的马达包括：包括多个磁性部分芯部件的定子，每个磁性部分芯部件具有磁性分开的环形芯和缠绕线圈并从该磁性分开的环形芯的中心部分朝外地凸伸的线圈支撑芯，该磁性部分芯部件彼此被排列并固定为环形且在它们之间具有预定的缝隙，其中多个磁性部分芯部件容纳在扁平的磁性壳体中，该扁平的磁性壳体具有其直径等于通过连接线圈支撑芯的边缘而确定的圆的直径的外周边壁和其直径短于环的直径的内周边壁；其中多个磁性部分芯部件被排列并固定为环形且在它们之间具有预定的缝隙，以使线圈支撑芯的边缘邻接在扁平的磁性壳体的外周边壁的内表面上；提供在定子之上并支撑着磁体的转子壳体，该磁体在多个磁性部分芯部件中的每个的内表面和外周边壁的内表面之间可旋转；相对于转子壳体的中心上的平表面垂直地安装的转轴；和提供在扁平的磁性壳体的内周边壁内以用于可旋转地支撑转轴的轴承。

优选地，每个磁性部分芯部件是叠片铁心，并且每个缝隙以树脂填充由此使所有的磁性部分芯部件成一体。优选地，轴承是流体动力轴承。此外，马达是主轴马达。

一种制造用于马达的定子的方法包括如下的步骤：形成分开的环形芯和多个线圈支撑芯，但分开的环形芯一起形成了一个环，每个线圈支撑芯缠绕线圈并通过对由层叠的多个磁性薄板制成的磁性叠层板冲压而从分开的环形芯的中心部分朝外凸伸以形成圆形孔，多个扇形孔从圆形孔朝外具有预定的宽度并被以预定的间隔排列在圆形孔的圆周方向上，以及缝隙在圆形孔和扇形孔的中心部分之间延伸；以树脂填充每个缝隙；在从分开的环形芯到多个线圈支撑芯的中间部分延伸的表面上形成薄膜绝缘层；形成具有多个磁性部分芯部件的定子铁心，每个磁性部分芯部件由分开的环形芯和线圈支撑芯构成，并被排列成通过在没有形成绝缘层的多个线圈支撑芯的中间部分上切割而形成环形；通过将先前形成的线圈插入到每个线圈支撑芯中而固定线圈；以及将每个线圈连接成导电状态。

制造马达定子的方法进一步包括将定子铁心安装在壳体上的步骤。

优选地，构成磁性叠层板的每个磁性薄板的厚度大约是0.2毫米。

因此，根据本发明的马达的定子，定子的外径可以被减小，定子铁心的直径可以被减小，并且缝隙可以被变窄。此外，线圈容易缠绕。

根据本发明的马达，可以减小马达的厚度，并且可以减小它的外径。此外，定子铁心的缝隙可以被变窄以产生渐进的磁变化，由此提供了产生更小的静转矩变化的马达。

根据本发明的制造马达的定子的方法，即使多个磁性部分芯部件由单个叠层板冲压，磁性部分芯部件仍然可以精确地整体形成，而不使它们分开。还可以使缝隙变窄。

附图说明

附图1A所示为在本发明的一种实施例的马达的转子壳体的部分切除的顶视图，以及附图1B所示为沿附图1A中的线X-X的剖视图；

附图2A所示为在制造适合于附图1A和1B中所示的马达的定子时冲压的步骤的平面视图；

附图2B所示为沿附图2A中的线X-X的剖视图；

附图3A所示为在附图2A和2B中的冲压步骤之后以树脂填充并形成绝缘层的步骤的平面视图，以及附图3B所示为沿附图3A中的线X-X的剖视图；

附图4A所示为在附图3A和3B中所示的以树脂填充并形成绝缘层的步骤之后在切割的步骤后获得的定子铁心的平面视图，以及附图4B所示为沿附图4A中的线X-X的剖视图；

附图5A所示为在附图4A和4B中所示的定子铁心上安装线圈的步骤的平面视图，和

附图5B所示为沿附图5A中的线X-X的剖视图；

附图6A所示为壳体的顶视图，附图6B所示为沿在附图6A中的线X-X的剖视图；

附图7所示为在附图5A和5B中所示的线圈的连接图；

附图8所示为定子铁心和壳体的设置的平面视图；

附图9所示为常规的第一类型马达的剖视图；

附图10所示为在附图9的马达中组装的定子的平面视图；

附图11所示为在常规的第二类型马达中组装定子的另一类型的平面视图；

附图12所示为在附图11中所示的定子的芯部件的一部分的透视图；和

附图13所示为带有绕组的附图12的芯部件的平面视图。

具体实施方式

下文参考附图描述本发明的马达、用于马达的定子和制造定子的方法的实施例。

(实例1)

附图1A所示为在本发明的一种实施例的马达的转子壳体的部分切除的顶视图，以及附图1B所示为沿附图1A中的线X-X的剖视图。附图2A所示为在制造适合于附图1A和1B中所示的马达的定子时冲压的步骤的平面视图，以及附图2B所示为沿附图2A中的线X-X的剖视图。附图3A所示为在附图2A和2B中所示的步骤之后以树脂填充并形成绝缘层的步骤的平面视图，以及附图3B所示为沿附图3A中的线X-X的剖视图。附图4A所示为在附图3A和3B中所示的步骤之后在切割的步骤后获得的定子铁心的平面视图，以及附图4B所示为沿附图4A中的线X-X的剖视图。附图5A所示为在附图4A和4B中所示的定子铁心上安装线圈的步骤的平面视图，以及附图5B所示为沿附图5A中的线X-X的剖视图。附图6A所示为壳体的顶视图，以及附图6B所示为沿在附图6A中的线X-X的剖视图。附图7所示为在附图5A和5B中所示的线圈的连接图。附图8所示为定子铁心和壳体的设置的平面视图。

参考附图1A和1B描述该实施例的马达的结构。

在附图1A和1B中，参考标号100表示本发明的马达。马达100是内转子型马达，包括定子270、转子110、转轴120、流体动力轴承130、止推轴承140和上板150。

定子270是从本发明的制造马达的定子的方法可获得的结构，下文将参考附图2A至8描述这种结构。即，如附图8所示，这种结构可以通过如下的方式获得：将具有如附图5A和5B所示地安装的线圈250(U1、V1、W1、U2、V2和W2)的定子铁心240装配到壳体260中，如附图6A和6B所示，该壳体260由磁钢片制成(下文将详细描述)。

在定子铁心240中，如附图4A和4B所示，在以环形且在它们之间具有预定的缝隙210地设置并固定多个磁性部分芯部件280，每个磁性部分芯部件280具有形成环的多个分开的环形芯220和从这些环形芯220的中心部分朝外凸伸的线圈支撑芯230。如附图5A和5B所示，线圈250分别安装在线圈支撑芯230上。定子铁心240可以由叠层板或金属粉末注射模制制品制成。为了使绕组简化，线圈250利用线轴形片状线圈。

转子110由盘状转子壳体111和用于旋转驱动的磁体112构成。磁体112在转子壳体111的内周边侧上，并被固定成使转子110在定子270的分开的环形芯220的里面和壳体260的内圆柱体263之间可旋转。转子壳体111可以由不锈钢(例如SUS430)形成。

在转子壳体111的旋转中心上，转轴120垂直地固定到转子壳体111的里面。转轴120通过流体动力轴承130和止推轴承140支撑以便可旋转，流体动力轴承130和止推轴承140装配在壳体260的内圆柱体263中。

上板150是防油泄漏部件并且成形为具有底部的圆柱体。在它的中心部分上的底部具有转轴120可插入其中的圆孔。上板150的圆柱部分装配并固定到壳体260的内圆柱体263的里面。

因此，在马达100中，通过定子铁心240和线圈250产生的波动的磁场作用在磁体112上，以便产生使转子壳体111旋转的转矩，因此产生了转轴120的旋转。此外，在马达100是流体动力轴承马达的情况下，分别设置径向轴和止推轴，在转轴120中形成动态压力产生槽，动态压力通过该槽施加给这些轴中的每个轴。

例如，马达100的相应的部件的尺寸如下：马达100的外径Dg是8.5毫米；厚度T是2.9毫米；以及转轴120的直径Dh是0.8毫米。

下文参考附图2A至8描述制造本发明的马达的定子的方法。

首先，如附图2A和2B所示，制备磁性叠层板200。磁性叠层板200是如下地制造的叠层板：例如使四个磁性薄板201层叠，比如厚度Ta为0.2毫米和一侧长度L为35毫米的方形硅钢片，以便具有大约0.8毫米的总厚度Tt。

随后，如该附图所示，形成环的六个分开的环形芯220和从这些分开的环形芯220的中心部分朝外凸伸的线圈支撑芯部件231通过冲压出如下结构形成：在磁性叠层板200的中心上的一个圆孔202；从圆孔202朝外间隔预定的宽度并在圆孔202的圆周方向上以预定的间隔设置的多个扇形孔203(在本实施例中为六个)；和与圆孔202和扇形孔203的中心部分连续的缝隙210。这些分开的环形芯220可以在相同的平面上以预定的间隔保持，因为它们与在它们周围的磁性叠层板200整体地连接。

例如，缝隙210的宽度G是0.3毫米，由六个分开的环形芯220确定的内周边(即圆孔202)的直径Da是4.3毫米，由六个分开的环形芯220确定的外周边的直径Db是5.35毫米，由六个线圈支撑芯部件231的边缘确定的圆的直径Dc是11毫米，以及线圈支撑芯部件231的宽度Wa是0.8毫米。

然后，如附图3A和3B所示，如下地形成绝缘层I：以树脂R填充每个缝隙210以固定分开的环形芯220(附图3B)，然后应用绝缘材料以在包括树脂R的直径Dd的范围内涂敷分开的环形芯220和线圈支撑芯部件231的顶面和底面，使其具有例如50微米的厚度。例如直径Dd大约是7.7毫米。

随后，沿直径Dd的圆切割线圈支撑芯部件231以获得如附图4A和4B所示的整体的定子铁心240，其中由分开的环形芯220和线圈支撑芯230构成的六个磁性部分芯部件280呈圆形设置，并且在它们之间具有缝隙210，通过线圈支撑芯230的边缘确定的圆的直径为Dd。

然后，如附图5A和5B所示，其它方式单独制备的圆柱形线圈250(U1、V1、W1、U2、V2和W2)分别插入并连接到线圈支撑芯230，然后使用粘合剂粘接。这六个线圈250的连接被连接到三相交流电以便被激励，如附图7所示。

然后将在其上安装了线圈250的定子铁心240容纳在如附图6A和6B所示的壳体260中。壳体260通过磁钢片整体地形成，并具有外圆柱体262和内圆柱体263，该外圆柱体262具有内径De，该内径形成在盘状底板261的外周边部分上并垂直于底板261设置，该内圆柱体263具有内径Df，该内径形成在盘状底板261的中心部分上并垂直于底板261设置。内圆柱体263稍稍高于外圆柱体262。轴承装配在内圆柱体263中。在底板261上设置相应的支撑芯230和线圈250的地方形成孔264。通过在附图6A中的虚线所示的部分表示定子铁心240的分开的环形芯220所位于的区域。

例如，内径De是7.9毫米，内径Df是2毫米，外圆柱体262的厚度是0.6毫米，内圆柱体263的厚度是0.4毫米，以及外圆柱体262的高度H是1.6毫米。注意，这些尺寸仅仅是举例，而不构成限制。

如附图8所示，定子铁心240装配在如此构造的壳体260中。在装配时，壳体260的外圆柱体262的内周边表面与定子铁心240的线圈支撑芯230的边缘接触，然后通过粘合剂比如树脂粘合到其中。这包含将分开的环形芯220定位在由壳体260中的虚线所指示的圆形区域。因此，完成了用于本发明的马达100的定子270。

如此构造的马达100的定子270安装在附图1A和1B所示的本发明的马达上。

如上文所述，本发明提供了一种非常小的尺寸的马达，它有利于线圈的安装并极大地减小了转矩变动。具体地，在制造定子铁心的步骤中，它们可以形成为环形，而不用分离多个分开的环形芯。这使得有利于以较高精度制造马达的定子。

Claims (7)

1.一种用于马达的定子，包括：

多个磁性部分芯部件，每个磁性部分芯部件具有分开的磁性环形芯元件和从所说的分开的磁性环形芯元件的中心部分朝外凸伸的线圈支撑芯，所说的多个磁性部分芯部件彼此被排列并固定为环形以形成圆形孔来接收转子，且在所述分开的磁性环形芯元件的相邻元件之间形成有预定宽度的缝隙；

单独制备以及插入并连接到所述多个磁性部分芯部件的所说的线圈支撑芯的多个圆柱形线圈；以及

扁平的磁性壳体，该磁性壳体具有其直径等于通过连接所说的线圈支撑芯的外边缘而确定的圆的直径的外周边壁，其直径小于由所说的分开的磁性环形芯元件形成的圆形孔的直径的内周边壁，以及为所述线圈设置的孔，其中，在所述磁性壳体的盘状底板上设置相应的支撑芯和线圈的地方形成所述孔，以及其中所说的线圈支撑芯的外边缘邻接在所说的扁平的磁性壳体的所说的外周边壁的内表面上，

其中通过以树脂填充所述缝隙而使所说的多个磁性部分芯部件成一体并相互固定。

2.如权利要求1所述的定子，其中

所说的多个磁性部分芯部件中的每一个形成叠片铁心元件；和

以绝缘材料涂敷叠片铁心元件的每个表面。

3.一种马达，包括：

包括多个磁性部分芯部件的定子，每个磁性部分芯部件具有磁性分开的环形芯元件和具有圆柱形线圈并从该磁性分开的环形芯元件的中心部分朝外地凸伸的线圈支撑芯，所述圆柱形线圈单独制备以及插入并连接到所述线圈支撑芯，所说的多个磁性部分芯部件被设置为环形且在所述磁性分开的环形芯元件的相邻元件之间形成有具有预定宽度的缝隙，其中以树脂填充每个缝隙使得所说的磁性分开的环形芯元件相互固定在所述环形中，其中所说的多个磁性部分芯部件容纳在扁平的磁性壳体中，该扁平的磁性壳体具有其直径等于通过连接所说的线圈支撑芯的外边缘而确定的圆的直径的外周边壁，其直径小于所说的磁性分开的环形芯元件形成的所述环形的内径的内周边壁，以及为所述线圈设置的孔；其中

在所述磁性壳体的盘状底板上设置相应的支撑芯和线圈的地方形成所述孔，以及其中，所说的多个磁性部分芯部件彼此被排列并固定为所说的环形且在它们之间具有所述树脂填充的缝隙，以使所说的线圈支撑芯的外边缘邻接在所说的扁平的磁性壳体的所说的外周边壁的内表面上；

提供在所说的定子之上并支撑着磁体的转子壳体，该磁体在所说的多个磁性部分芯部件形成的所述环形的内表面和所说的内周边壁之间可旋转；

相对于所说的转子壳体的中心上的平表面垂直地安装的转轴；和

提供在所说的扁平的磁性壳体的所说的内周边壁内以支撑所说的转轴的旋转的轴承。

4.如权利要求3所述的马达，其中

每个所说的磁性部分芯部件是叠片铁心元件。

5.如权利要求3所述的马达，其中所说的轴承是流体动力轴承。

6.如权利要求3所述的马达，其中所说的马达是主轴马达。

7.一种制造用于马达的定子的方法，包括如下的步骤：

形成多个分开的环形芯和多个线圈支撑芯，所述多个分开的环形芯一起形成了一个环，每个线圈支撑芯在其上缠绕有线圈并从所说的多个分开的环形芯中的每一个的中心部分朝外凸伸，上述形成是通过对由层叠的多个磁性薄板制成的磁性叠层板冲压以形成：圆形孔，接收所述马达的转子；多个扇形孔，从所说的圆形孔朝外具有预定的宽度并被以预定的间隔排列在所说的圆形孔的圆周方向上；以及缝隙，在所说的圆形孔和所说的扇形孔的中心部分之间延伸，以在所述多个分开的环形芯的相邻元件之间形成具有预定宽度的缝隙；

以树脂填充每个所说的缝隙以将所述多个分开的环形芯固定到形成所述圆形孔的所述环中；

在从所说的分开的环形芯延伸到所说的多个线圈支撑芯的中间部分的表面上形成薄膜绝缘层；

形成具有多个磁性部分芯部件的定子铁心，每个磁性部分芯部件由所说的分开的环形芯和所说的线圈支撑芯构成，并被排列以形成环形，并通过在没有形成所说的绝缘层的多个所说的线圈支撑芯的所说的中间部分上切割所说的线圈支撑芯以及通过所述树脂填充所述缝隙而被固定成环形，所说的定子铁心具有扁平的磁性壳体，该扁平的磁性壳体具有其直径等于通过连接所说的线圈支撑芯的外边缘而确定的圆的直径的外周边壁，其直径小于所说的磁性分开的环形芯元件形成的所述圆形孔的直径的内周边壁，以及为所述线圈设置的孔，其中，在所述磁性壳体的盘状底板上设置相应的支撑芯和线圈的地方形成所述孔，以及其中所说的线圈支撑芯的外边缘邻接在所说的扁平的磁性壳体的所说的外周边壁的内表面上；

通过将先前形成的所述线圈插入到每个所说的线圈支撑芯中而安装圆柱形线圈；

将每个所说的线圈连接成导电状态；以及

将所说的定子铁心安装在壳体上。

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