CN101164218A - 定子和适用该定子的电动机、与该定子的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种将多个分割定子(12)连接成环状的定子，该分割定子包括，具有齿部(16a)和磁轭部(16b)、在每个齿部上层压分割的电磁钢板、而形成的分割层压铁心(16)；设在该分割层压铁心上的绝缘体(13a、13b、14a、14b)；和经由绝缘体卷绕在该分割层压铁心上的集中绕组(15)。这里，分割层压铁心被绝缘体和集中绕组保持。

Description

定子和适用该定子的电动机、与该定子的制造方法

技术领域

本发明涉及减少由层压电磁钢板引起的损失的定子和适用它的电动机的结构、与该定子的制造方法。

背景技术

在主要是使用于产业机器等中的电动机中，为了减少电力消费，要求小型而高效率的电动机。因此，将定子铁芯分割为齿单元(teethunit)，通过集中绕线在该分割铁心上，提高槽绕组的占空系数，实现节省绕组端部的空间的小型高效率的电动机成为主流。

为了层压规定量的冲裁(punch)电磁钢板的分割定子铁心片，得到该分割定子铁心，作为层压固定分割铁心片的方法，已知下述的方法。层压分割铁心片，在层压方向激光焊接其内外周面的方法(第一方法)；在分割铁心片的层压方向上，使半冲裁加工(halfblank)的凸部和凹部嵌合，嵌合连接上下铁心的、被称为销压合(dowel caulking)方式或PAC(Press Auto Clamp：冲压自动夹紧)方式的方法(第二方法)；和使用粘接铁心用电磁钢板作为分割铁心片，通过加压和加热(加热压接)，进行层压固定的方法(第三方法)。在日本专利申请特开平11-162722号公报中说明了该第三方法。

在第一方法中，具有如下问题，特别是在转子的与永久磁铁相对的面上产生涡电流损失，电动机效率降低。为了减少这种涡电流损失，在日本专利申请特开2000-333388号公报中说明了在层压分割铁心片后，树脂一体成形的方法。但在第二方法中，在半冲裁加工的凹凸部分的嵌合部分上也产生涡电流损失。

另外，在第三方法中，可以减少上述的涡电流损失。但是，在其他方法中使用的一般的电磁钢板为无机类涂层，与此相对，为了确保粘接强度，粘接铁心用电磁钢板的粘接涂层的膜厚要厚，因此，每单位层压长度的铁量、即铁心的占空系数降低。另外，由于与一般的无机类涂层的电磁钢板比较，这种粘接铁心用电磁钢板的成本高，因此，作为分割定子铁心的成本提高。

这样，在现有的定子及其制造方法中，在层压固定分割铁心片的方法方面有问题。即、利用激光焊接方法或销钉压合方式得到的层压铁心的涡电流损失大，用粘接层压方法得到层压铁心的铁心的占空系数低，成本高。

另外，当在用冲裁模冲裁分割铁心片后，不在模具内进行层压固定，而是将其取出时，铁心被以零零散散的状态排出，必需使铁心的朝向及表里一致，存在用于进行层压的、使之一致的作业要耗费大量工时数的问题。

发明内容

本发明的定子具有下述的结构。是一种将多个分割定子连接成环状的定子，该分割定子包括，具有齿部(teeth portion)和磁轭部(yokeportion)、按齿单元进行分割并层压电磁钢板而形成的分割层压铁心；设在该分割层压铁心上的绝缘体；和经由绝缘体卷绕在该分割层压铁心上的集中绕组。这里，分割层压铁心被绝缘体和集中绕组保持。

另外，本发明还包括适用该定子的电动机。并且，本发明还包括具有下述步骤的该定子的制造方法，该制造方法具有下述步骤。

利用冲压上模和冲压下模连续地冲裁电磁钢板片，得到分割铁心片的步骤；由轨道对所述分割铁心片进行导向，将其连续地排出的步骤；经由棒状夹具，取出规定量的分割铁心片的步骤；安装绝缘体，以包围规定量的分割铁心片的步骤；由铁心保持夹具保持分割铁心片，卷绕集中绕组的步骤；取出铁心保持夹具，得到分割定子的步骤；和将分割定子连接为环状的步骤。

利用这种结构和这种制造方法，可以在不增加涡电流损失、不降低铁心的占空系数的方式下，实现定子和适用该定子的电动机的高效率化、小型化和低价格。

附图说明

图1为本发明实施方式1的电动机的截面图；

图2为图1所示电动机的定子的主要部分说明图；

图3为本发明的实施方式2的定子的主要部分说明图；

图4为图3所示的定子的分割层压铁心的制造方法的说明图；

符号说明

1转子

3转子铁心

4永久磁铁

11、21定子

12、22分割定子

13a、13b、14a、14b绝缘体

15、25集中绕组

16、26分割层压铁心

16a、26a齿部

16b、26b磁轭部

23a、23b、24a、24b绝缘体

26e分割层压铁心的凹部

32电磁钢板片

33冲压上模

34冲压下模

35轨道

36棒状的夹具

46分割铁心片

46e分割铁心片的凹部

具体实施方式

以下，利用附图，说明本发明实施方式。

(实施方式1)

图1为本发明的实施方式1的电动机的截面图。本实施方式所示电动机，作为一个例子，表示内转子型的8极12槽式的电动机。在图1中，定子11构成为将12个分割定子12连接成环状。在各个分割定子12的磁轭部16b的接合面上，在一个面上具有凹部16d，在另一个面上有凸部16e，可以确保定位和强度。

在连接前，经由绝缘体13a、13b，将集中绕组15卷绕在各分割定子12的齿部16a上。

另一方面，在转子1的转子铁心3的外周上固定有8个极(以N极和S极为1组，4对)的永久磁铁4。旋转轴2利用压入等方法固定在转子铁心3的中央。旋转轴2可自由转动地被轴承(图中没有示出)支承。永久磁铁4的外周用树脂带或非磁性体的金属薄板(图中没有示出)增强。另外，转子1的永久磁铁4和定子11的齿部16a的前端，经由规定的空隙相对。

图2为图1所示定子11的主要部分说明图。分割定子12如下这样构成。层压规定量的、按规定形状冲裁电磁钢板所得的分割铁心片，得到分割层压铁心16。如后所述，该分割层压铁心16由铁心保持夹具保持，各分割铁心片之间为不固定状态。绝缘体13a、13b压入安装在分割层压铁心16的齿部16a的两侧面上，绝缘体14a、14b压入安装在层压方向的两端面上。配置这些绝缘体13a、13b、14a、14b，以包围分割层压铁心16。在该状态下，利用绕组机(图中没有示出)进行规定的集中卷绕，完成分割定子12。

此外，该绕组的未端与设在绝缘体14a或绝缘体14b上的中继端子(图中没有示出)连接，在将分割定子12连接成环状后，形成规定的接线。

各个分割铁心片之间不固定，但由于经由以包围的方式配置的绝缘体13a、13b、14a、14b，由集中绕组15保持，因此分割铁心片不会变成零零散散。由于不需要如现有技术那样，激光焊接各分割铁心片之间或设置半冲裁加工的凹凸的嵌合部分，涡电流损失不增加。又由于不需要使用粘接铁心用电磁钢板，铁心的占空系数不降低，适用本实施方式1的定子的电动机，可以实现高效率、小型化和低价格。

(实施方式2)

图3为本发明实施方式2的定子21的主要部分的说明图。本实施方式的分割层压铁心26，在其磁轭部的外周上具有凹部26e，该凹部26e使在冲压模具中冲裁电磁钢板片所得的分割铁心片连续地排出，使从规定量的取出至卷绕作业都容易进行。此外的基本结构与实施方式1相同。

层压规定量的、按规定形状冲裁电磁钢板所得的分割铁心片，得到分割层压铁心26。如后所述，该分割层压铁心26由保持夹具保持，但各分割铁心片之间为不固定状态。绝缘体23a、26b压入安装在该分割层压铁心26的齿部26a的两侧面上；绝缘体24a、24b压入安装在层压方向的两端面上。将这些绝缘体23a、23b、24a、24b配置成包围分割层压铁心26的状态。在这种状态下，利用绕组机(图中没有示出)进行规定的集中卷绕，完成分割定子22。

另外，该绕组的未端与设在绝缘体24a或绝缘体24b上的中继端子(图中没有示出)连接，将分割定子22连接成环状后，形成规定的接线。

各个分割铁心片之间不固定，但由于经由以包围的方式配置的绝缘体23a、23b、24a、24b，由集中绕组25保持，分割铁心片不会变得零零散散。由于不需要如现有技术那样，激光焊接各分割铁心片之间或设置半加工的凹凸的嵌合部分，涡电流损失不增加。另外，由于不需要使用粘接铁心用电磁钢板，铁心的占空系数不降低。适用本实施方式2的定子的电动机可以实现高效率、小型化和低价格。

图4为本实施方式2的定子的分割层压铁心的制造方法的说明图。将电磁钢板片32供给至冲压下模34上，利用冲压上模33的上下运动，连续地冲裁规定形状的分割铁心片46。所冲裁的分割铁心片46，由从冲压下模34的冲裁部34a开始向外部连续设置的轨道35进行导向，使分割铁心片46的凹部46e通过，连续地依次排出。

此外，设在分割铁心片46上的凹部46e为有开口部的大致圆形，其开口部比大致圆形的直径小。

另外，使棒状的夹具36与轨道35的端部接触，经由凹部46e，取出规定量，构成分割层压铁心26。通过将该棒状夹具36的截面形状设定成比凹部46e的开口部大，在从轨道35取出被棒状夹具36卡止的分割铁心片46的状态下，分割铁心片46不会从棒状夹具36脱落。

其次，为了使集中绕组25和分割层压铁心26绝缘，沿着分割层压铁心26的齿部26a的内壁安装绝缘体23a、23b，并从分割层压铁心26的两端压入绝缘体24a、24b，以便夹住绝缘体23a、23b。在该步骤中，通过棒状夹具36，可使分割铁心片46不脱落，以棒状夹具36为基准，容易排列分割铁心片46。

在下面的卷绕步骤中，在分割层压铁心26中，将不配置绝缘体23a、23b、24a、24b的面保持在铁心保持夹具(图中没有示出)，在将集中绕组25放入进行绝缘的分割层压铁心26的齿部26a上后，当取出该夹具时，则成为具备集中绕组25的分割定子22。

在呈环状配置12个分割定子22，接合固定互相的分割面后，对集中绕组25的端部进行规定的接线处理，完成定子21。作为接合部的固定方法，利用现有方法的激光焊接或粘接剂固定也可以。在这样的铁心外周上的激光焊接，对磁束的影响少，可将涡电流损失限制在最小限度。

为了使磁损失为最小限度，优选凹部46e设在磁极中央的外周部上，为使棒状夹具通过所必要的最低限度。另外，将框架等环状结构物压入或热压配合在本发明的定子的外周上也可以，并且，为了防止旋转的反作用力使该环状结构物和定子运动，从外周将销打入凹部46e中也可以。

产业上的可利用性

如上所述，根据本发明，可以在不增加涡电流损失、不降低铁心的占空系数的方式下，实现定子和适用该定子的电动机的高效率化、小型化和低价格，特别是，在产业用小型电动机的利用中有用。

Claims (8)

1.一种将多个分割定子连接成环状的定子，其特征在于：

所述分割定子包括，

具有齿部和磁轭部、按齿单元进行分割并层压电磁钢板而形成的分割层压铁心；

设在所述分割层压铁心上的绝缘体；和

经由所述绝缘体卷绕在所述分割层压铁心上的集中绕组，其中，

所述分割层压铁心被所述绝缘体和所述集中绕组保持。

2.根据权利要求1所述的定子，其特征在于：

所述绝缘体被设置在所述分割层压铁心的层压方向的两端面和所述磁轭部的两侧面上，并被配置成包围所述分割层压铁心。

3.根据权利要求1所述的定子，其特征在于：

所述分割层压铁心在所述磁轭部的外周上有凹部，所述凹部的开口部比内部狭小。

4.一种电动机，其特征在于，包括：

具有永久磁铁的转子；和

经由规定的空隙与所述永久磁铁相对的定子，其中，

所述定子为将多个分割定子连接成环状的结构，

所述分割定子包括，

具有齿部和磁轭部、按齿单元进行分割并层压电磁钢板而形成的分割层压铁心；

设在所述分割层压铁心上的绝缘体；和

经由所述绝缘体卷绕在所述分割层压铁心上的集中绕组，其中，

所述分割层压铁心被所述绝缘体和所述集中绕组保持。

5.根据权利要求4所述的电动机，其特征在于：

所述绝缘体被设置在所述分割层压铁心的层压方向的两端面和所述磁轭部的两侧面上，并被配置成包围所述分割层压铁心。

6.根据权利要求4所述的电动机，其特征在于：

所述分割层压铁心在所述磁轭部的外周上有凹部，所述凹部的开口部比内部狭小。

7.一种连接多个分割定子构成的定子的制造方法，其特征在于：

所述分割定子包括，

具有齿部和磁轭部、按齿单元进行分割并层压电磁钢板而形成的分割层压铁心；

设在所述分割层压铁心上的绝缘体；和

经由所述绝缘体卷绕在所述分割层压铁心上的集中绕组，

所述定子的制造方法包括：

利用冲压上模和冲压下模连续地冲裁电磁钢板片，得到分割铁心片的步骤；

由轨道对所述分割铁心片进行导向，将其连续地排出的步骤；

经由棒状夹具，取出规定量的所述分割铁心片的步骤；

安装所述绝缘体，以包围所述规定量的分割铁心片的步骤；

由铁心保持夹具保持所述分割铁心片，并卷绕集中绕组的步骤；

取出所述铁心保持夹具，得到所述分割定子的步骤；和

将所述分割定子连接为环状的步骤。

8.根据权利要求7所述的定子制造方法，其特征在于：

所述分割铁心片在所述磁轭部的外周上具有开口部比内部狭小的凹部，

所述棒状夹具的截面比所述凹部的开口部大。

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