CN101043153B - 电动机及其制造方法、永磁铁电动机 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种电动机，其定子铁心的磁性能高，使用的材料的成品率高，卷装的作业效率高，冲压制造设备可以小型化。本发明是将多个分割定子铁心座配置成环状而形成的电动机，其特征在于：分割定子铁心座由叠层钢板形成，并且具有：分割定子铁心，其具有齿部和轭部；和励磁线圈，其被卷装在齿部上，由压粉铁心形成了连结轭，该连结轭对轭部进行连结而使多个分割定子铁心座形成一体。

Description

电动机及其制造方法、永磁铁电动机

技术领域

本发明涉及以压粉铁心形成定子铁心的电动机。

背景技术

以压粉铁心和叠层钢板形成转子和定子铁心的电动机，例如在日本特开2004-153977号公报(专利文件1)中有所记载。因为压粉铁心可以模制成型，所以可以将转子和定子铁心形成为任意的形状。

专利文献1：日本国专利特开2004-153977号公报

(1)因为定子铁心的叠层铁心是对钢板冲裁并叠层而成，所以钢板的成品率很低，励磁线圈的填充系数也降低。另外因磁致伸缩造成的电磁振动也很大。同时，提高叠层铁心的磁通密度，在供给励磁线圈的电源的频率升高时铁损会急剧增加。

(2)因为压粉铁心和叠层铁心相比磁通密度小，所以不适合用在高磁通密度的部分。因此可以使用在如轭部这样的体积大的部分。由于压粉铁心中添加的树脂粘合剂可以对铁粉粒子绝缘，所以因高频导致的过电流损失和铁损的增加较少。同时，由于压粉铁心可以成型，所以材料的成品率高，可以形成为任意的形状，安装用的支撑部也可以一起形成。

(3)因为定子铁心是许多齿部相邻排列，所以励磁线圈的卷装作业非常困难。

发明内容

本发明应对与上述叠层铁心、压粉铁心的优点和缺点或定子铁心、励磁线圈相关的问题点，目的是提供一种电动机的制造方法，其能够提高定子铁心的磁性能，提高使用的材料的成品率，提高卷装作业的效率，可以使冲压制造设备小型化。

本发明是将多个分割定子铁心座配置成环状而形成了的电动机，其特征在于，分割定子铁心座由叠层钢板形成，并且具有：分割定子铁心，其具有齿部和轭部；槽口绝缘体(7)，其设置在所述分割定子铁心(6)上，并对所述分割定子铁心(6)的所述齿部(21)的外周进行绝缘覆盖；和励磁线圈，其被卷装在齿部上，由压粉铁心形成了连结轭，该连结轭对轭部进行连结而使多个分割定子铁心座形成一体，所述连结轭以覆盖的方式包围所述轭部的外周侧的两个侧面，定子支撑部由压粉铁心与所述连结轭一体成形。

根据本发明，可以提供一种定子铁心的磁性能高，使用的材料的成品率高，卷装作业效率高的电动机。

附图说明

图1是关于本发明的第一实施例，从正面观察内转子型(inner rotortype)的定子的图；

图2是关于本发明的第一实施例，表示定子铁心座的单体的图；

图3是关于本发明的第一实施例，表示定子铁心片的单体的图；

图4是关于本发明的第一实施例，表示定子铁心座的齿前端扩大部按压在下部成型用模具的内径推压部的状态的图；

图5是关于本发明的第一实施例，表示对连接在上下部成型用模具内收容了的定子铁心座的连结轭进行模制成型时的图；

图6是关于本发明的第一实施例，在用连结轭连接在上下部成型用模具内收容了的定子铁心座之前的状态的图；

图7是关于本发明的第一实施例，表示上下部成型用模具处于分离了的状态的图；

图8是关于本发明的第2实施例，从正面观察外转子型(outer rotortype)的定子的图；

图中：

2-定子铁心座(stator core block)；

4-连结轭；

8-励磁线圈；

21-齿部；

22-轭部。

具体实施方式

利用附图说明本发明的实施例。

首先，依据图1～图7说明第一实施例。

如图1所示，永磁铁电动机的定子1是所谓的内转子型，其在内侧置有转子(图中未示)。转子在外周具有多个永磁铁的励磁磁极。

定子1具有环状配置的定子铁心座2和环状的连结轭4。

定子铁心座2具有：对由图5所示的定子铁心片5重叠而形成的分割定子铁心6，设置在该分割定子铁心6上的槽口绝缘体7(如图1、图2、图5所示)，以及卷装在该槽口绝缘体7上侧的励磁线圈8。

定子铁心片5，如图3所示，具有：齿部21、轭部22、齿前端扩大部23，在轭部22的外周设有突出的楔形榫(dovetail)24。

定子铁心片5用冲压制造设备冲裁钢板制成。该定子铁心片5的形状是对环状定子铁心进行了分割的形状，因此与环状定子铁心相比，冲裁钢板的残余材料减少，使用的钢板的成品率提高。

同时，与环状的定子铁心相比，定子铁心片5的尺寸小，所以可以使冲压制造设备小型化，使冲裁速度高速化。

槽口绝缘体7对分割定子铁心6的齿部21的外周进行绝缘覆盖。该槽口绝缘体7是一体地树脂模制成型的。同时，也可以不进行一体模制成型，而将树脂模制成型了的槽口绝缘体7安装在分割定子铁心6上。

在分割定子铁心6上，通过集中卷绕从槽口绝缘体7的上部将励磁线圈8卷装在齿部21上。该卷装，因为能够将每一个分割定子铁心6安装在卷装机上进行卷装，所以容易卷绕，可以排列规整无间隙地卷绕。

现有的定子铁心，因为是环状的一体结构，所以相邻的齿部之间的间隙很小，需要特殊的卷线机，卷线时间也长，还不能卷出排列规整的整列卷。

根据本发明的实施例，励磁线圈的卷线不需要特殊的卷线机，卷线时间快，可以进行整列卷，也提高了励磁线圈的填充系数。

同时，在现有的定子铁心中，因为需要在相邻的齿部间的缝隙插入励磁线圈的卷线，所以这个缝隙不能过小。在本发明的实施例中，因为不用从相邻的齿部间的间隙插入励磁线圈的卷线，所以可以缩小缝隙间的宽度。因此，通过齿部形成的磁场的形状更好。

其次，对于定子铁心座的连结一体化，利用图4、图5、图6、图7进行说明。

定子铁心座的连结一体化，利用如图6、图7所示的成型用模具进行。成型用模具3 1具有下部成型用模具32和上部成型用模具33。

下部成型用模具32具有：按压分割定子铁心6的齿部21的内周的圆柱状内径推压部34、外侧支撑部35、和设在内径推压部34和外侧支撑部35之间的圆形的槽部36。上部成型用模具33具有：顶板部37和外侧支撑部38。

下部成型用模具32的外侧支撑部35，在内周侧具有从下部支撑轭部22的轭部夹持突起39，轭部夹持突起39呈环状。同时，外侧支撑部35具有外周壁部40。外周壁部40在上端具有嵌合段部41。

上部的成型用模具33的外侧支撑部38，在内周侧具有从上部按压轭部22的轭部夹持突起42。该轭部夹持突起42也呈环状。同时，外侧支撑部38具有外周壁部43。外周壁部43在上端具有嵌合段部44。

通过使下部成型用模具32和上部成型用模具33抱合，下部成型用模具32的嵌合段部41和上部成型用模具33的嵌合段部44嵌合在一起。

下部成型用模具32的外周壁部40的内周直径、和上部成型用模具33的外周壁部43的内周直径，比楔形榫24的外径大。从轭部夹持突起39(下部成型用模具32一侧)的外周端到外周壁部40一侧、和从轭部夹持突起42(上部成型用模具33一侧)的外周端到外周壁部43一侧，从轭部22离开而形成。即，在外周壁部40、43和轭部22之间形成了空间45。

上部成型用模具33具有注入压粉铁心的混合物的浇口46，该浇口46和空间45相连通。压粉铁心是铁粉的粒子和树脂粘合剂的混合物，树脂粘合剂使用热硬性树脂。

定子铁心座2如图4所示，被插入配置在下部成型用模具32内。通过将齿部21的两侧端沿着在内径推压部34的圆围以等间距设置的引导突起47插入，定子铁心座2被等间隔地配置。

定子铁心座2的轭部22的下表面抵接于轭部夹持突起39而被支撑。定子铁心座2的下侧的槽口绝缘体7处于从槽部36的底面浮起了的状态。

如图6所示，上部成型用模具33覆盖在下部成型用模具32上。上部成型用模具33的嵌合段部44和下部成型用模具32的嵌合段部41嵌合在一起，上下部成型用模具中心相合并无摇动地结合在一起。

上部成型用模具33的轭部夹持突起42抵接于轭部22的上表面。因为上下部成型用模具被缔结机构(图中未示)强力地结合在一起，所以轭部22处于被轭部夹持突起39、42夹持了的状态。

如前所述，空间45形成于轭部22和外周壁部40、43之间。通过浇口46，注入压粉铁心的混合物。用压粉铁心的混合物掩埋空间45。通过上下部成型用模具的嵌合段部41、44的嵌合，轭部夹持突起39、42对轭部22的夹持，使得在和轭部22的抵接面之间没有间隙，所以高压注入的混合物不会发生泄漏。通过混合物的压力，定子铁心座2被按压向内径推压部34。由此可以提高各个定子铁心座2的中心精度。

在压粉铁心的混合物充分填充以后，加热上下部成型用模具使压粉铁心含有的树脂粘合剂热硬化。由此，填充于空间45的压粉铁心形成连结轭4。

如此，各个定子铁心座2都被模制成型了的连结轭4连结而形成一体化了的定子1。将上部成型用模具从下部成型用模具卸下，定子1被从下部成型用模具脱模。由于定子1被连结轭4连结，所以不会散开。

各个定子铁心座2通过用连结轭4包围轭部22的外周而被连结起来。此外，因为设在轭部22的外周的楔形榫24和连结轭4结合在一起，所以进一步形成了强固的连结结构。另外，因为轭部22的外周侧的两个侧面被连结轭4覆盖，所以对定子铁心片5的叠层厚度方向进行按压，并对连结轭4的连结结构进行强化。

如图3所示，定子铁心片5的磁通密度，在齿部21为1.6T，在轭部22为1.0T，在齿前端扩大部23为2.1T。轭部22的磁通密度最低。

形成连结轭4的压粉铁心，与定子铁心片5的叠层钢板相比，在磁性能上磁通密度低。因此，即使使用磁通密度的磁性能低的连结轭4也可以充分满足轭部的磁路性能。

由此，即使使用连结轭4也可以保证定子铁心的良好的磁性能。同时，因为定子铁心具有用连结轭4包围轭部的外周的结构，所以与只由叠层钢板构成的定子铁心相比，电磁振动被降低。

在注入压粉铁心的混合物时，通过混合物的压力，定子铁心座2被按压向内径推压部34。与此同时，因为相邻的定子铁心座2在相互按压了轭部的两侧端面的接合状态下被连结轭4连结，所以可以降低接合部的磁阻。

另外，连结轭4具有定子支撑部47。因为支撑部47是由压粉铁心与连结轭4一体成形的，所以与用叠层钢板一体形成的支撑部相比，不会产生材料的浪费。

定子铁心座2对内径推压部34产生的按压，还可以通过按压杆等按压部件直接按压定子铁心座2。

上述实施例是内转子型的永磁铁电动机，本发明也可适用于如图8(第二实施例)所示的外转子型的永磁铁电动机。

在外转子型的实施例中，连结轭4被配置在定子铁心座2的内周侧，转子(图中未示)被配置在定子铁心座2的外周侧。

另外，还可以使用非晶磁体作为定子铁心的叠层板。非晶磁体磁阻小，适合于供给高频电力的变频电动机(inverter motor)。

非晶磁体的厚度通常在0.025mm，硬度比通常使用的硅钢板高数倍，强度也高数倍，但是比较脆。另外，因为非晶磁体的叠层钢板比较脆，所以不能设置使叠层钢板互相结合的槽口(notch)。对于非晶磁体，在叠层钢板的表面涂上粘合剂树脂，叠层后通过加压加热使之粘合。

对于这种又硬又脆的非晶磁体的叠层钢板，如果采用例如将楔形榫突起压入燕尾槽的结构，则非晶磁体容易产生剥离或脱落破损。

但是，如本发明的实施例这样，通过形成为利用压粉铁心的连结轭来对各个定子铁心座进行一体模制成型的连结结构，可以消除由非晶磁体制成的叠层钢板的剥离或脱落破损。另外，因为是模制成型，所以在由非晶磁体制成的轭部和连结轭之间不会产生间隙，可以减小磁阻。

另外，在压粉铁心的模制中，因为注入时需要施加压力，所以最好不要采用注入方式而采用压入方式。

加热温度最好为非晶磁体加工时产生磁致伸缩的300～350℃。在槽口绝缘体的耐热温度达不到这个加热温度时，在不设置槽口绝缘体或励磁线圈的情况下，进行非晶磁体的叠层钢板和连结轭的一体模制成型。其后进行槽口绝缘体的安装和励磁线圈的卷装，从而形成定子铁心座。

另外，非晶磁体和压粉铁心的饱和磁通密度几乎相同，或者压粉铁心的稍低。即使在轭部、使压粉铁心的截面积大于非晶磁体的截面积，也能够取得平衡，不造成材料费的浪费。

另外，因为由非晶磁体制成的叠层钢板的轭部的周围被压粉铁心的连结轭包围，所以可以提供一种难以产生剥离和脱落破损的牢固的电动机。

Claims (7)

1.一种电动机，其将多个分割定子铁心座配置成环状而形成，其特征在于：

所述分割定子铁心座由叠层钢板形成，并且具有：分割定子铁心，其具有齿部和轭部；槽口绝缘体(7)，其设置在所述分割定子铁心(6)上，并对所述分割定子铁心(6)的所述齿部(21)的外周进行绝缘覆盖；和励磁线圈，其被卷装在所述齿部上，

由压粉铁心形成了连结轭，该连结轭对所述轭部进行连结而使所述多个分割定子铁心座形成一体，

所述连结轭以覆盖的方式包围所述轭部的外周侧的两个侧面，

定子支撑部由压粉铁心与所述连结轭一体成形。

2.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于：

所述轭部在所述齿部的相反侧具有被埋设于所述连结轭的楔形榫。

3.根据权利要求1或2所述的电动机，其特征在于：

所述轭部的两侧端抵接于相邻的所述定子铁心座的轭部的侧端。

4.根据权利要求1或2所述的电动机，其特征在于：

对于在所述定子铁心座的内侧配置转子的内转子型的电动机，在所述轭部的外周侧配置所述连结轭。

对于外转子型的电动机，在所述轭部的内周侧配置所述连结轭。

5.一种权利要求1所述的电动机的制造方法，

该电动机的制造方法的特征在于：

在成型模具内安装已卷装了所述励磁线圈的所述多个定子铁心座，

向所述成型模具内注入压粉铁心的粉体，并对所述连结轭进行了加热成型。

6.一种永磁铁电动机，其特征在于：

具有：

转子，其设置有永磁铁的励磁磁极；

定子铁心部件，其组合了由叠层钢板形成的多个定子铁心座；

齿部以及轭部，其形成所述定子铁心座；

励磁线圈，其被卷装在所述齿部上；以及

环状的连结轭，其对各个所述轭部进行连结，使所述多个定子铁心座形成一体，

由压粉铁心形成所述连结轭，所述连结轭以覆盖的方式包围所述轭部的外周侧的两个侧面，

所述定子铁心座具有对所述齿部的外周进行绝缘覆盖的槽口绝缘体(7)，

定子支撑部由压粉铁心与所述连结轭一体成形。

7.根据权利要求6所述的永磁铁电动机，其特征在于：由非晶磁体形成所述叠层钢板。

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