CN101159394B - 无刷电动机及其制造方法 - Google Patents

Abstract

绕与定子芯的芯圆柱部分整体形成的多个芯臂部分的每一个部分缠绕着绕组。绕各芯臂部分缠绕的绕组是三相配置的以使每个相的绕组的一端向外延伸成为引出线，总共三根引出线，并且使每个相的绕组的另一端连接在公共节点，从而建立Y-连接。所述三根引出线其中两根由在绕相应芯臂部分缠绕的绕组之间延伸的交叉线固定地压住，而余下的一根引出线由相邻相绕组的绕组结束线固定地压住。

Description

无刷电动机及其制造方法

技术领域

本发明涉及无刷电动机及其制造方法，并且特别涉及绕定子芯(stator core)的多个芯臂部分缠绕的绕组的配置。

背景技术

在微型电动机的定子绕组的形成中，将一根线从它的绕组开始部分开始缠绕并且连续绕定子芯的多个芯臂部分缠绕。在完成绕组之后，绕组易于松动，尤其是从该线的绕组开始部分松动。该线松动的绕组开始部分将有与定子接触的危险。由于保持形状的特征对绕组开始边上的线或绕组结束边上的线而言是没有的，所以该线未能保持它的缠绕轮廓，从而可能导致松动的线叠加在现有绕组上。这意味着增加了单根线的厚度，从而对旨在降低电动机厚度的设计有着不利影响。在这样的情形中，就会产生用于修复绕组的额外工时。

图8A到8C举例说明了用于避免上述风险的缠绕方法。图8A示出在芯臂部分上开始缠绕；图8B示出进行中的缠绕；图8C示出缠绕结束(参照日本实用新型申请公开(kokai)号59-78849)。芯具有沿圆周提供的多个芯臂部分。图8A到8C示出芯臂部分的其中一个。该芯臂部分具有形成于其端面上的浅的、缝一样的凹部。缠绕是按如下方式进行的：如图8A所示，线的绕组开始部分被卡在凹部中并沿芯臂部分延伸，并且如图8B所示，该线的绕组开始部分之后的部分以对准的方式环绕芯臂部分及在延伸的绕组开始部分上缠绕。如图8C所示，在完成绕组之后，该线的绕组结束部分的末端和该线的绕组开始部分的末端被扭在一起。随后，所述末端中的每一个例如都被焊接到印刷电路板。

然而，所说明的配置具有如下缺点。芯必须经过特殊的加工。而且，因为缠绕在绕组开始边上叠加了线，所以在必须被设计得很薄的电动机(例如用于DVD驱动中的电动机)中，在绕组开始边上所增加的单根线的厚度对旨在降低电动机厚度的设计有着不利影响。

至于其它用于防止线的绕组开始/结束部分松开的装置，在完成绕组之后，可绕绕组开始/结束部分缠绕带子(tape)，或使用粘合剂等将绕组开始/结束部分完全覆盖。然而，这样的缠绕之后的工作和相关联的部件是额外需要的，从而导致成本的增加。

发明内容

本发明的一个目的是解决上述问题，并在必须设计得很薄的电动机(例如用于DVD驱动中的电动机)中对旨在降低电动机厚度的设计没有不利影响的情况下，防止线在绕组开始部分和绕组结束部分松开，从而消除由于叠加在现有绕组上的松动线的出现而引起的对绕组进行修复工作的需求。

本发明的另一目的是降低成本，并且在不需要采用缠绕之后的工作(例如在完成绕组之后，使用带子缠绕线的绕组开始/结束部分或使用粘合剂等完全覆盖绕组开始/结束部分)和相关联部件的情况下防止出现叠加在现有绕组上的松动线，并且板上固定装置的可使用性等未受到损害。

在本发明的无刷电动机及其制造方法中，绕与定子芯的芯圆柱部分整体形成的多个芯臂部分中每一个缠绕着绕组。绕各芯臂部分缠绕的绕组是三相配置的以使每相的绕组的一端向外延伸成为引出线，总共三根引出线，并且使每相的绕组的另一端被连接在公共节点，从而建立Y-连接。所述三根引出线其中两根由在绕各芯臂部分缠绕的绕组之间延伸的交叉线固定地压住，而余下的一根引出线由相邻相的绕组的绕组结束线固定地压住。

单根线被连续地缠绕以形成所有绕组，并且在完成环绕之后，在不同相之间延伸的线被切除。芯臂部分的数目和绕各芯臂部分缠绕的绕组数目是3的整数倍。

根据本发明，因为当引出线将被焊接时所有引出线都被固定，所以绕组不会松动。因此，在不使用带子、粘合剂等的情况下就可防止出现叠加在现有绕组上松动的线。

根据本发明，在不需要钩连接(hooking)(其中将线在相邻相的芯臂部分上缠绕若干圈)的情况下就可固定一个相的绕组，其中缠绕从该相的绕组开始。因此，就设计而言所有的相具有相同的绕组电感，这样磁特性就不会受到不利影响。

附图简述

图1是示出根据本发明实施例的的无刷电动机的前剖面视图；

图2是图1中所示的定子芯和绕该定子芯缠绕的绕组的顶视图；

图3是用于解释三相无刷电动机(DC无刷电动机)的电气连接的图示；

图4是用于解释12个芯臂部分中每一个部分上的缠绕程序的图示；

图5A和5B是用于解释绕组松开的视图；

图6A到6C是用于解释防止引出线松开的视图；

图7A和7B是用于解释在与环绕芯臂部分的绕组方向无关的情况下固定引出线的视图；

图8A到8C是用于解释防止绕组松开的常规手段的视图；

具体实施方式

接下来将举例描述本发明。图1是根据本发明实施例的无刷电动机的前剖面视图。所说明的无刷电动机是具有悬臂轴承结构的外转子型无刷主轴电动机。无刷电动机的定子被配置成使得叠片定子芯(其中绕该叠片定子芯缠绕着绕组)被附着到轴承保持器的外围，其中所述轴承保持器被附着到安装板。轴承保持器包括用于轴的不加油轴承，并且在其中央底部容纳用于支持该轴端部的推力轴承。防止脱离的垫圈被装配到该轴的小直径部分的凹槽中并由不加油轴承的底部闩锁，从而防止该轴的脱离。然而，因为防止脱离的垫圈是弹性的，施加等于或大于预定数值的强力会导致该轴的轴向插入或脱离。

无刷电动机的转子包括中央被固定地附着到该轴的转子机壳，和被附着到转子机壳的驱动磁铁。驱动磁铁采用圆柱形以便从外部径向面对叠片定子芯，并且在两者之间形成有间隙。所说明的无刷电动机被应用到圆盘旋转驱动设备并被配置以使转子机壳的顶表面用作能够承载光盘等的转台。

所说明的无刷电动机具有电子整流电路。该电子整流电路通过使用霍尔器件等来检测转子的旋转角位置。基于相关联的检测信号，该电子整流电路控制将被加到多个绕组中每一个绕组的电流。电子整流电路本身是众所周知的。

图2是图1中所示的定子芯和绕该定子芯缠绕的绕组的顶视图。所说明的定子芯由层压磁钢片构造以使12个芯臂部分与固定到轴承保持器外围的芯圆柱部分整体形成，并使得芯翼部分以与周向相反的方向从每个芯臂部分的远端突出。所说明的无刷电动机是所谓的三相无刷电动机或DC(直流)无刷电动机，并且具有绕所述12个(3的整数倍)臂部分缠绕的绕组。如所说明的，绕组从U1开始，以顺时针方向查看，依次为U1、V1、W1、U2，...，和W4。每个相的四个绕组被串联连接，从而形成Y-连接系统的U相、V相和W相中每一个的绕组。各个相的绕组分别开始于U1、V1和W1；以数字顺序前进；并且分别以U4、V4和W4结束。然而，在如下描述中，使用单根、连续线的缠绕开始于W1。如稍后将被详细描述的，本发明特征在于绕芯臂部分缠绕的绕组。包括定子芯的无刷电动机的配置本身可以是通常所采用的配置。

图3是用于解释上面所描述的三相无刷电动机(DC无刷电动机)的电气连接的示图。该电气连接本身可以是通常所采用的连接。用于三个相、每个相4个绕组(整数倍)的总共12个定子绕组被连接于Y-连接系统中。在稍后将被详细描述的绕组中，每个相的绕组的一端(引出线)被连接到驱动电路以便经由图3中所示的驱动电路连接到DC电源，而每个相的绕组的另一端被连接到公共节点，从而建立了Y-连接。例如，如所说明的，驱动电路可由六个开关晶体管组成。众所周知，用于控制驱动电路的开关晶体管的开关的控制电路可基于来自位置-检测装置(霍尔器件)的信号实现控制，其中所述位置-检测装置检测该电动机的旋转位置。

接下来，将参照图4描述环绕12个芯臂部分中每一个的绕组。考虑到缠绕的工作效率，所期望的是，用单根线连续地缠绕以形成所有绕组，并且要切除的线段(在相间延伸的线)在完成绕组之后被切除。为了使用单根绝缘线(聚酯涂覆铜线或漆包线)连续地缠绕，缠绕开始于如图4中所示的W1。在W1的绕组完成之后，W2的绕组开始。这时，在芯臂部分之间延伸的线，例如在W1的绕组结束线和W2的绕组开始线之间延伸的线，以交叉线示出。如参照图2所描述的，所述12个芯臂部分与固定到轴承保持器外围的芯圆柱部分整体形成，并且芯翼部分被形成在每个芯臂部分的远端。在如下描述中，芯臂部分朝向芯圆柱部分的一边被称为近边，而芯臂部分朝向芯翼部分的对边被称为远边。在绕每个芯臂部分的缠绕中，缠绕开始于该芯臂部分的近边并以对准方式朝向该芯臂部分的远边前进；随后，缠绕朝向该芯臂部分的近边返回。每个芯臂部分的缠绕在该芯臂部分的近边结束并经由交叉线前进到相邻芯臂部分的近边。类似地，在W2的绕组完成之后，缠绕经由交叉线前进到W3。在W相的最后W4的绕组完成之后，缠绕前进到V相的V1。在所有绕组完成之后，在W4和V1之间延伸的线被切除。然而，在缠绕过程中，该线未被切除，而是被缠绕设备的一部分钩住以连续缠绕至V1。如此，缠绕以W1、W2、W3、W4、V1、V2，...，U3和U4的顺序进行。当U4的绕组完成时，缠绕结束。

在缠绕完成之后，在W相和V相之间延伸的线和在V相和U相之间延伸的线，即，在图4中由相应的虚线指示的从W4延伸到V1的线和从V4延伸到U1的线被切除。W4和V4的合成的绕组结束部分与U4的绕组结束部分被连接在一起，以使绕组结束部分，即，公共连接端不会变得松动。W1和V1的绕组开始端部(分别为W相和V相的引出线)由交叉线压住，这样就不会从绕组的开始端部松开。然而，因为没有交叉线压住U1的绕组开始端部(U相的引出线)，所以如果不采取措施，U1的绕组开始端部将会松动。

图5A和5B是用于解释绕组松开的视图。图5A示出其中引出线(V1或W1)的绕组开始部分由交叉线压住的状态。因此，V或W相的引出线(V1或W1)不会从该绕组开始部分松动。相比较，如图5B所示，没有交叉线压住U相的引出线(U1)。因此，即使U相的引出线被焊接到板上，绕组还是会松动(松动线的出现)。

三相无刷电动机具有数目为3的倍数的芯臂部分(芯臂部分之间的槽)。被称为引出线的三根线(U1、V1和W1)必须被粘合到板及类似物。在这样的情况下，为防止线松开，包括每相的绕组开始部分的线通常被用作引出线。尽管如此，仍出现其中不存在交叉线的单个区域(三根引出线和三根公共线之间的边界)。在上面描述的实施例中，缠绕开始于W1，并且用单根线连续地缠绕以形成绕组。即使当缠绕开始于除W1之外的绕组，不能被交叉线压住的单根引出线也必定会出现。可以想象，与使用交叉线等效的方式压住该单根引出线的装置是相邻相的芯臂部分上的钩，即，在该相邻相的芯臂部分上形成非必需的线圈。然而，这意味着该线在不应该有线圈的区域中缠绕了若干圈。因此，电感在其不会增加电动机性能的区域中形成，这样该电动机未能充分地展现其磁特性。

图6A到6C是用于解释防止引出线松开的视图。如下描述假定不能被交叉线压住的单根引出线是U1的引出线。如参照图4所描述的，在绕组完成之后，从W4延伸到V1的线和从V4延伸到U1的线被切除，并且W4和V4的合成的绕组结束部分与U4的绕组结束部分被连接在一起。图6A示出这样的状态：在绕组完成之后，在不同相之间延伸的线被切除，W4的绕组结束部分将被绕U4的绕组结束部分和V4的绕组结束部分绞结以便形成公共连接。在该状态中，U1的引出线被穿在W4的绕组结束部分下。

接下来，如图6B所示，W4的绕组结束部分被绕U4的绕组结束部分和V4的绕组结束部分绞结。然后，如图6C所示，U4、V4、W4的绕组结束部分被焊接在一起以形成公共连接，从而形成三相系统的公共连接。因此，U1的引出线由相邻相的W4的绕组结束部分(绕组结束)固定地压住，由此如图5B所描述的松动线或叠加线的出现就被有效地防止。

图7A和7B是用于解释在与环绕芯臂部分的绕组方向无关的情况下固定引出线的视图。图7A和7B示出以相反方向环绕芯臂部分的绕组的情形。在任一情形中，引出线可由相邻相的绕组结束部分固定。

Claims (4)

1.一种无刷电动机，包括：

绕与定子芯的芯圆柱部分整体形成的多个芯臂部分的每一个部分缠绕的绕组，所述绕组是三相配置的，每个相的绕组的一端向外延伸成为引出线，总共三根引出线，每个相的绕组的另一端被连接在公共节点，从而建立Y-连接；以及

所述三根引出线其中两根由在绕各芯臂部分缠绕的绕组之间延伸的交叉线固定地压住，并且余下的一根引出线由相邻相绕组的绕组结束线固定地压住。

2.根据权利要求1所述的无刷电动机，其中用单根线连续地缠绕以形成所有绕组，并且，在绕组完成之后，切除在不同相之间延伸的线。

3.根据权利要求1所述的无刷电动机，其中芯臂部分的数目和绕各芯臂部分缠绕的绕组的数目是3的整数倍。

4.一种无刷电动机的制造方法，在所述无刷电动机中绕多个芯臂部分的每一个部分缠绕着绕组，所述多个芯臂部分与定子芯的芯圆柱部分整体形成，所述制造方法包括：

以三相配置的形式形成绕各芯臂部分的绕组以使每个相的绕组的一端向外延伸成为引出线，总共三根引出线，并且使每个相的绕组的另一端连接在公共节点，从而建立Y-连接；以及

由在绕各芯臂部分缠绕的绕组之间延伸的交叉线固定地压住所述三根引出线的其中两根，并且由相邻相位绕组的绕组结束线固定地压住余下的一根引出线。

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