CN101304185B - 电动机 - Google Patents

Abstract

一种电动机，包括：具有在轴向上相对的一对端部的环形定子铁芯和卷绕在定子铁芯上的线圈。定子铁芯包括：分别配置在上述一对端部上的一对压粉磁心和配置在上述一对压粉磁心之间的层叠钢板。上述一对压粉磁心的每一个包括在轴向上配置在线圈的外侧的部分。

Description

电动机

技术领域

本发明涉及一种电动机。 

背景技术

现有的电动机具有环形的定子。定子具有卷绕了线圈的环形的定子铁芯。定子铁芯由层叠钢板构成。层叠钢板是由多个硅钢板在定子轴向层叠构成的装配件。此外，存在定子铁芯由含有粉末磁性材料而压缩成形的粉末成形件构成的情况。此外，还存在定子铁芯由层叠钢板和上述粉末成形件的装配件构成的情况(例如，文献1：特开2002-369418号公报)。 

但是，在定子铁芯由层叠钢板构成的情况下，定子铁芯的外形呈圆柱形。线圈从轴向的定子铁芯的两端部突出。其结果，在线圈的周围产生空余空间。另一方面，对于由层叠钢板构成的定子铁芯而言，在相当于定子铁芯轴向的层叠方向上，定子铁芯的形状的自由度低，所以不能消除在线圈周围产生的空余空间。因此，不能有效地利用磁通，所以电动机的输出扭矩变小。此外，相反地，如果要提高输出扭矩，则电动机将大型化。 

此外，在定子铁芯由上述粉末成形件构成的情况下，虽然形状的自由度高，但是制造成本也高。 

此外，在上述文献1中，在定子铁芯的轴向的层叠钢板的两端，设置了粉末成形件。但是，由于线圈以从粉末成形件向定子铁芯的轴向突出的状态卷绕，因此在线圈的周围产生上述的空余空间。其结果，输出扭矩变小。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以抑制大型化且能够提高输出扭矩的廉价的电动机。 

为了实现上述目的，本发明的优选实施方式提供一种电动机，该电动机包括：具有在轴向上相对的一对端部的环形定子铁芯和卷绕在上述定子铁芯上的线圈。上述定子铁芯包括：分别配置在上述一对端部上的一对压粉磁心和配置在上述一对压粉磁心之间的层叠钢板。上述一对压粉磁心的每一个包括在上述轴向上配置在上述线圈的最外侧位置的外侧的部分。 

根据本实施方式，由于使用廉价的层叠钢板，所以可以降低制造成本。而且，由于在定子铁芯的轴向端部配置形状自由度高的压粉磁心，所以可以自由地设定定子铁芯的端部形状。因此，可以将以往在定子铁芯的轴向端部产生的空余空间抑制得很小，其结果，可以有效地利用磁通。因此，可以廉价地实现抑制电动机大型化的同时提高电动机的输出扭矩。 

具体地，由于各个压粉磁心的一部分配置在定子铁芯的轴向上线圈的外侧，所以可以增长与转子磁铁相对并直接有助于产生输出扭矩的定子铁芯的部分的长度。其结果，可以提高输出扭矩。 

附图说明

图1是表示本发明第一实施方式的电动机的概略结构的剖视图。 

图2是图1的定子铁芯的立体图。 

图3是图2的定子铁芯的主要部分的局部剖视立体图。 

图4是图1的定子的主要部分的剖视图。 

图5是本发明第二实施方式的电动机的定子的主要部分的剖视图。 

具体实施方式

下面，参照附图详细地说明本发明实施方式的电动机。图1是表示本发明第一实施方式的电动机的概略结构的剖视图。 

参照图1，本电动机1包括壳体2；保持在该壳体2上的第一和第二轴承3、4；可旋转地由该第一和第二轴承3，4支承的输出轴5。此外，电动机1具有与输出轴5共同旋转地设置的筒状转子6，和与转子6在径向相对地固定在壳体2内的筒状定子7。 

此外，电动机1是无刷电动机。此外，电动机1具有检测转子6的旋转角的位置检测传感器(未图示)、用于无刷电动机内部的电连接的被称为汇流条(busbar)的接线用基板8。 

壳体2具有呈有底筒状的壳体主体9、安装在壳体主体9的开放端部的环形端构件10。 

端构件10的中央部形成有贯通孔10a。在该贯通孔10a的内周设置有支承第一轴承3的支承部10b。此外，在端构件10上围绕贯通孔固定有基板8。此外，在端构件10上设置有用于与壳体主体9连结的筒状突起10c。 

壳体主体9具有筒部9a和作为端构件的底部9b。筒部9a和底部9b由单一的构件形成为一体。 

筒部9a具有内周和外周。此外，筒部9a具有开放侧的第一端部91和底部9b附近的第二端部92。端构件10的筒状突起10c与筒部9a的第一端部91嵌合。筒部9a的端部91和端构件10通过未图示的螺栓相互固定。在底部9b的内表面中央部设置有支承第二轴承4的支承筒93。 

在壳体2的内部容纳有转子6和定子7。在端构件10和底部9b之间配置有定子7。在筒部9a的内周固定着定子7的外周。 

输出轴5由长条构件构成。输出轴5的一个端部从端构件10的贯通孔延伸出。输出轴5的另一个端部容纳在壳体2内。输出轴5与壳体2的筒部9a的内周和定子7的内周同心地配置。 

转子6与输出轴5同心地固定，并与输出轴5共同旋转。转子6呈筒状，具有外周和内周。转子6包括转子主体6a、可共同旋转地安装在该转子主体6a的外周的转子磁铁6b、介于转子主体6a和输出轴5之间的筒状衬垫6c。 

转子磁铁6b由永久磁铁构成，且形成为环形。在转子磁铁6b的外周形成有多处在周方向交替地排列的N极和S极的磁极。 

转子主体6a是薄壁的环形构件，与转子磁铁6b和输出轴5独立地形成。在转子磁铁6b的内周，嵌合固定有转子主体6a的外周。转子主体6a的内周通过衬垫6c固定在输出轴5的外周。 

定子7形成为环形，与转子6同轴地配置。定子7的内周与转子6的转子磁铁6b的外周隔开规定间隔地相对。 

定子7具有形成环形的单一的定子铁芯11、多个绝缘子(insulator)12、多个线圈13。定子铁芯11的外周形成定子7的外周，并且嵌入壳体主体9的筒 部9a的内周。 

图2是图1的定子铁芯11的立体图。图3是图2的定子铁芯11的主要部分的局部剖视立体图。图4是图1的定子7的主要部分的剖视图。 

参照图1和图2，定子铁芯11具有形成圆筒形状的轭14、从轭14的内周突出地连结的多个齿15。 

多个齿15形成彼此相同的形状，并且从轭14的内周突出地形成。多个齿15在定子铁芯11的周方向T隔开规定间隔均等地配置，并与转子6相对。 

参照图1，在定子铁芯11的轴向S的各齿15的两端部安装有两个绝缘子12。绝缘子12是用于保护线圈13的绝缘体。此外，线圈13通过两个绝缘子12的每一个卷绕在齿15上。各个线圈13分别具有被绝缘被覆的电线。 

本实施方式的定子铁芯11具有分别配置在定子铁芯11的一对端部11a的一对压粉磁心16、配置在上述一对压粉磁心16之间的作为单一单元的层叠钢板17。即，定子铁芯11构成为使层叠钢板17位于在轴向S相对的一对压粉磁心16之间。 

同样地，轭14将在定子铁芯11的轴向S相对的一对第一部分14a与配置在上述一对第一部分14a之间的第二部分14b组合而构成。 

同样地，各个齿15将在定子铁芯11的轴向S相对的一对第一部分15a与配置在上述一对部分15a之间的第二部分15b组合而构成。 

在轭14中，一对第一部分14a和第二部分14b形成从定子铁芯11的轴向S看时是彼此相同的圆柱形状。 

在齿15中，一对第一部分15a和第二部分15b形成从定子铁芯11的轴向S看时是彼此相同的形状。 

此外，与转子6相对的各个齿15的相对面在轴向S笔直地连续且延伸。在定子铁芯11的轴向S，各个齿15的长度与转子磁铁6b的长度相等。齿15的上述相对面和转子磁铁6b配置在轴向S上彼此相同的位置。 

一对压粉磁心16形成为彼此相同的形状，在轴向S上彼此反向地配置。各个压粉磁心16含有磁性粉18(仅图示一部分)，由使用该磁性粉形成的作为粉末成型品的烧结体构成。 

各个压粉磁心16包括轭14的第一部分14a和多个齿15的第一部分15a。轭14的第一部分14a和多个齿15的第一部分15a彼此形成为一体，构成单一的部 件。 

此外，各个压粉磁心16具有关于定子铁芯11的轴向S面向外侧(相当于远离层叠钢板17的方向S1)的第一端面19和位于第一端面19的相对侧的第二端面20。 

此外，层叠钢板17包括轭14的第二部分14b和齿15的第二部分15b。 

轴向S上的定子铁芯11的一对端部11a彼此相同地形成。参照图3和图4，针对定子铁芯11的一个端部11a的压粉磁心16进行说明。 

各个齿15的第一部分15a具有与轭14的第一部分14a的内周部连结且从该内周部向定子铁芯11的径向内侧延伸的齿主体21、和在齿主体21的位于径向内侧R1的端部设置的胀出部22。 

胀出部22从齿主体21向定子铁芯11的轴向S的外侧(相当于方向S1)胀出规定的长度，此外，向定子铁芯11的周方向T的两侧胀出规定的长度。胀出部22随着从齿主体21的位于径向内侧R1的端部在定子铁芯11的周方向T上远离，其壁厚(径向尺寸)变薄。在定子铁芯11的轴向S上，胀出部22形成为与轭14的第一部分14a相等的长度。 

压粉磁心16的第一端面19具有形成在轭14的第一部分14a上的部分、和形成在齿15的第一部分15a的胀出部22上的部分。此外，在这两个部分之间，形成有线圈容纳槽23。线圈容纳槽23朝向轴向S的外侧(相当于方向S1)开放。在线圈容纳槽23中通过绝缘子12容纳有线圈13。线圈13卷绕成不从线圈容纳槽23向定子铁芯11的轴向S的外侧(相当于外方S1)突出。 

压粉磁心16的第二端面20形成与定子铁芯11的轴向S正交的单一平面。即，第二端面20具有形成在轭14的第一部分14a上的部分、形成在齿15的第一部分15a的齿主体21上的部分、形成在齿15的第一部分15a的胀出部22上的部分。这三个部分相互连续，形成上述单一平面。 

第二端面20接触与该第二端面20相对的层叠钢板17。此外，在第二端面20上设置有作为连结部的多个凸部25(仅图示出一个)，其用于与层叠钢板17的作为被连结部的孔28连结。 

各个凸部25从第二端面20沿轴向S突出规定的长度，例如呈圆柱形或棱柱形，并且与第二端面20形成为一体。各个凸部25是在第二端面20中由轭14的第一部分14a形成的部分，配置在周方向上离开齿15的第一部分15a的位置。 多个凸部25彼此隔离配置。还有，作为凸部25，可以是与压粉磁心16独立地形成且固定在压粉磁心16上的柱状构件，此外，可以至少设置一个。 

参照图2和图3，层叠钢板17配置在轴向S的定子铁芯11的中间部11b，且夹在一对压粉磁心16之间配置。层叠钢板17由多个作为电磁钢板的硅钢板17a(仅图示一部分)沿作为层叠方向的轴向S层叠而成，且形成了单一的单元。由于可以提高层叠钢板17的密度，所以容易提高磁通密度而且价格便宜。 

层叠钢板17具有轭14的第二部分14b和多个齿15的第二部分15b。这些部分14b和15b彼此形成为一体。层叠钢板17的外形是圆柱形，在轴向S上延伸规定的长度。作为单一单元的层叠钢板17在轴向S具有一对端面26。该端面26与压粉磁心16的第二端面20相对地接触。 

各个齿15的第二部分15b具有齿主体29和在齿主体29的位于径向内侧R1的端部设置的胀出部30。齿主体29与轭14的第二部分14b的内周部连结，从该内周部沿径向R1延伸。 

胀出部30从齿主体29向周方向T的两侧胀出规定的长度。胀出部30随着从齿主体29的位于径向内侧R1的端部在周方向T上远离，其壁厚(径向尺寸)变薄。 

参照图3和图4，作为单一单元的层叠钢板17的一对端面26的每一个形成在与定子铁芯11的轴向S正交的单一平面内。即，层叠钢板17的各个端面26具有由轭14的第二部分14b形成的部分、由齿15的第二部分15b的齿主体29形成的部分以及由齿15的第二部分15b的胀出部30形成的部分。这三个部分相互连续，形成上述单一的平面。 

作为压粉磁心16的被连结部的孔28形成在层叠钢板17的各个端面26。孔28平行于轴向S而延伸，从轴向S看时呈圆形或方形。在孔28中嵌入压粉磁心16的凸部25。孔28既可以沿轴向S贯通作为单一单元的层叠钢板17，也可以以比凸部25的长度长的规定深度有底地形成。 

本实施方式的电动机1具备环形定子7。该定子7包括：在定子7的轴向S上配置在两端部11a的一对压粉磁心16、和在定子7的轴向S上配置在上述一对压粉磁心16之间的层叠钢板17。在定子7的轴向上，作为各个压粉磁心16的外侧端部的第一端面19配置在卷绕于定子7的线圈13的对应的外侧端部13a的外侧。 

根据本实施方式，由于在定子铁芯11的轴向S的中间部11b使用廉价的层叠钢板17，所以可以降低制造成本。而且，在轴向S的端部11a配置有形状自由度高的压粉磁心16。因此，通过设定压粉磁心16的形状，可以将以往在端部11a处产生的空余空间抑制得更小，结果可以有效地利用磁通。因此，可以廉价地实现抑制电动机1大型化的同时提高电动机1的输出扭矩。 

特别是，由于压粉磁心16比线圈13更向轴向S的外侧(相当于方向S1)延伸，所以能够增长与转子磁铁6b相对且直接有助于产生输出扭矩的部分即定子铁芯11的长度，结果在提高输出扭矩方面优选。 

此外，各个压粉磁心16包括面向定子7的轴向S的外侧(相当于方向S1)的端面19，在各个端面19上形成有容纳卷绕的线圈13的线圈容纳槽23，线圈13设为不从线圈容纳槽23向轴向S的外侧突出。 

此外，在本实施方式中，各个压粉磁心16包括用于连结层叠钢板17的连结部(例如在本实施方式中相当于凸部25)。此种情况下，在制造定子7时，由于能够以暂时保持状态将一对压粉磁心16和层叠钢板17一体地结合，所以可以容易地卷绕线圈13，结果有利于制造成本的降低。 

此外，通过在作为单一单元的层叠钢板17上形成的孔28中嵌合各个压粉磁心16的凸部25，能够将各个压粉磁心16和作为单一单元的层叠钢板17相互连结。此外，由于在各个压粉磁心16上设置凸部25和在层叠钢板17中形成孔28很容易，所以可以抑制制造成本的上升。 

假设在定子铁芯上卷绕的线圈如现有的电动机那样向定子铁芯的轴向的外侧突出的情况下，轴向上的定子的全长的偏差变大。与此相对，在本实施方式中，由于轴向S上定子7的全长与定子铁芯11的全长相等，所以可以减小定子7全长的偏差。其结果，可以空间效率更高地配置定子7。 

此外，在本实施方式中，可以考虑如下的变形例。对于下面的说明，主要说明与上述实施方式的不同点，对于相同的结构使用相同的符号，并省略说明。 

例如，图5是本发明第二实施方式的电动机1的定子7的主要部分的剖视图。参照图5，各个压粉磁心16具有作为连结部的环形凸部31，其用于连结作为单一单元的层叠钢板17。环形凸部31从压粉磁心16的端面20沿轴向S突出并且在周方向延伸。 

另一方面，作为单一单元的层叠钢板17包括作为端部的外周缘部32。环形 凸部31的内周与作为单一单元的层叠钢板17的外周缘部32嵌合。即，在本实施方式中，环形凸部31作为与层叠钢板17的外周缘部32卡合的卡合部而起作用。 

在本实施方式中，通过使作为卡合部的环形凸部31与层叠钢板17的外周缘部32卡合，可以将压粉磁心16和层叠钢板17相互连结。此外，为了实现上述的连结，可以利用层叠钢板17的外周缘部32，所以可以抑制制造成本的上升。 

此外，也可以使压粉磁心16的卡合部与层叠钢板17的内周卡合。 

此外，在上述各个实施方式中，也可以废除各个连结部。 

此外，在上述各个实施方式中，定子铁芯11也可以具有在周方向均等地分割成多个的多个分割铁芯(未图示)。此种情况下，各个分割铁芯具有配置在轴向S的两端部11a的一对压粉磁心和配置在一对压粉磁心之间的层叠钢板。 

此外，作为压粉磁心，除可以使用含有磁性粉的烧结体以外，也可以使用以高压力将磁性粉压缩成形的成型品。此外，也可以使用树脂成型品。该树脂成型品包括作为磁性粉的铁粉和作为粘接剂的合成树脂。 

以上，虽然利用具体的实施方式详细地说明了本发明，但是理解了上述内容的本领域技术人员，可以容易地想到它的变形、改变以及等同物。因此，本发明应该设定权利要求的范围和与其相同的范围。 

本申请对应于2006年5月12日向日本国专利局提出的特愿2006-134082号，通过在此引入并组合上述申请以形成本申请的全部公开内容。 

Claims (6)

1.一种电动机，其包括：

具有轴向上相对的一对端部的环形定子铁芯；和

卷绕在所述定子铁芯上的线圈，

所述定子铁芯包括分别配置在所述一对端部上的一对压粉磁心、和配置在所述一对压粉磁心之间的层叠钢板，

在所述轴向上，所述一对压粉磁心的最外侧位置配置在所述线圈的最外侧位置的外侧。

2.根据权利要求1所述的电动机，其中，

所述一对压粉磁心的每一个包括在所述轴向上面向外侧的端面，

在各所述端面形成有线圈容纳槽，

所述线圈以在所述轴向上不从所述线圈容纳槽向外侧突出的方式容纳在所述线圈容纳槽内。

3.根据权利要求1所述的电动机，其中，

所述层叠钢板形成单一的单元，

所述一对压粉磁心的每一个包括连结作为所述单元的层叠钢板的连结部。

4.根据权利要求3所述的电动机，其中，

所述连结部包括与形成于层叠钢板的孔嵌合的凸部。

5.根据权利要求3所述的电动机，其中，

所述连结部包括与层叠钢板的端部卡合的卡合部。

6.根据权利要求5所述的电动机，其中，

作为所述单元的层叠钢板形成环形，

所述卡合部包括与层叠钢板的外周缘部卡合的环形凸部。

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