CN101461126A - 电机、用于电机的定子组件及其制造方法 - Google Patents

电机、用于电机的定子组件及其制造方法 Download PDF

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Abstract

一种用于具有转子的马达的定子，该定子包括多个叠片，每一个叠片均被形成为第一细长布置。每一个叠片均包括第一支腿、第二支腿以及中间部，它们被构造为被重新布置和沿着堆叠方向堆叠以形成具有第二形布置的芯。线圈被联接到第一支腿。

Description

电机、用于电机的定子组件及其制造方法
相关申请资料
[0001]该申请根据35 U.S.C.Section 119(e)要求于2006年4月13日提交的共同未决美国临时申请No.60/791,755的优先权，其被全部结合在此，作为参考。
技术领域
[0002]本发明涉及一种用于电机的定子组件及其制造方法。具体地，本发明涉及一种包括定子的电机。
发明内容
[0003]在一个实施例中，本发明提供一种用于具有转子的马达的定子。该定子包括多个叠片，每一个叠片均被形成为第一细长布置。每一个叠片均包括第一支腿、第二支腿以及中间部，它们被构造为被重新布置和沿着堆叠方向堆叠以形成具有第二U形布置的芯，线圈被联接到第一支腿。
[0004]在另一构造中，本发明提供一种用于具有转子的马达的定子。该定子包括第一支腿和被联接到该第一支腿的线圈，该第一支腿具有第一弯曲部和第一大致直形部。该定子还包括形成为与第一支腿分开件的第二支腿。该第二支腿包括第二弯曲部和第二大致直形部。中间部形成为与第一支腿和第二支腿的分开件。第一支腿、第二支腿和中间部被相互连接以至少局部地限定U形磁路。
[0005]在又一构造中，本发明提供一种用于马达的定子。该定子包括由第一多个叠片形成的第一支腿。该第一支腿包括第一弯曲部和第一大致直形部。第一线圈被联接到第一支腿。第二支腿由第二多个叠片形成并且与第一支腿分开。该第二支腿包括第二弯曲部和第二大致直形部。第二线圈被联接到第二支腿。中间部由第三多个叠片形成并且与第一支腿和第二支腿分开。第一锁定部件被构造为连接第一支腿和中间部，并且第二锁定部件被构造为连接第二支腿和中间部。桥部件被连接到第一弯曲部和第二弯曲部。
[0006]通过考虑详细的说明和附图，本发明的其它方面和实施例将变得清楚。
附图简要说明
[0007]详细说明尤其地参考附图，其中：
[0008]图1是包括定子的马达的示意性侧视图；
[0009]图2是都是根据本发明另一实施例的，包括另一定子的另一马达的分解透视图；
[0010]图3是图2马达的第一轴承组件的局部分解视图；
[0011]图4是图2定子的透视图；
[0012]图5是适用于图2定子的桥的透视图；
[0013]图6是适用于图2定子的另一桥的透视图；
[0014]图7是适用于图2定子的另一桥的透视图；
[0015]图8是适用于图2定子的另一桥的透视图；
[0016]图9是适用于图2定子的另一桥的透视图；
[0017]图10是在组装图2定子时适用的叠片的前视图；
[0018]图11是从单个片材材料料形成的多个叠片的前视图；
[0019]图12是用于图2马达的局部的组装的定子的透视图；
[0020]图13是适用于在图2中所示类型的马达的定子的透视图；
[0021]图14是在第二布置中图10叠片的前视图；
[0022]图15是角部被移除的图14的叠片的前视图；
[0023]图16是在形成图2定子时适用的另一叠片的前视图；
[0024]图17是在第二布置中用于形成定子铁心的图16的多个定子叠片的透视图；
[0025]图18是在形成图2定子时适用的另一叠片的前视图；
[0026]图19是在形成图2中所示类型的定子时适用的另一叠片的前视图；
[0027]图20是在由图19的20-20表示的圆周内部获取的图19的叠片的一部分的放大图；
[0028]图21是在形成图2定子时适用的在第一细长布置中的另一叠片的前视图；
[0029]图22是在形成图2定子时适用的在第二U形布置中的图21叠片的前视图；
[0030]图23是适用于类似于图1的马达并且包括桥的定子和转子的透视图；
[0031]图24是线圈被移除的图23的定子和转子的透视图；
[0032]图25是图23桥中的一个的透视图；
[0033]图26是适用于图23定子的另一桥的透视图；以及
[0034]图27是包括堆叠桥布置的图13定子的局部分解透视图。
具体实施方式
[0035]在详细地解释本发明的任何实施例之前，应该理解本发明在其应用方面不限于在下面的说明中所阐述的或者在随附的图中所示意出的构件构造和布置的细节。本发明能够具有其它实施例并且被以各种方式实践或者执行。而且，应该理解，在这里使用的措词和术语是为了说明的目的，而不应该被视为进行限制。“包含(including)”、“包括(comprising)”或者“具有(having)”及它们的变型的使用在这里旨在涵盖在此后所列出的项目及其等同物以及另外的项目。除非另有特定或者限制，术语“安装”、“连接”、“支撑”和“联接”及它们的变型被广义地使用并且涵盖直接和间接安装、连接、支撑和联接。此外，“连接”和“联接”不被限制为物理或者机械连接或者联接。另外，在提供方法、过程或者步骤序列时，提出该方法、过程或者步骤序列的次序不应该被读成以任何方式限定本发明。
[0036]如在图1中所示意出的，马达10通常包括置于定子20内的转子15。转子15包括转子芯25和从转子芯25的一端或者两端延伸以提供支撑点并且提供方便的轴功率输出点的轴30。通常，两个或者更多轴承35接合转子轴30并且支撑转子15使得其围绕旋转轴线40旋转。马达10还包括支撑定子20的壳体45。定子20限定在旋转轴线40上居中的、大致圆柱形的孔55。当转子15相对于定子20处于其运行位置时，转子芯25通常在孔55内居中从而在转子芯25和定子20之间设立小的气隙。该气隙允许转子15在定子20内比较自由地旋转。
[0037]在图1中示意出的马达10是永久磁体无刷马达。这样，转子15包括限定两个或者更多磁极的永久磁体。定子20包括形成能够被选择性地激励以产生变化磁场的一个或者多个相绕组的导体(例如，金属丝)。转子15的永久磁体与定子20的变化磁场互相作用以引起转子旋转。如普通技术人员中的一个将理解，本发明适用于具有其它类型的电马达(例如，感应马达、可变磁阻马达)以及具有其它布置的马达(例如，外转子马达)。这样，本发明应该不限于在这里示意出的永久磁体无刷马达。此外，普通技术人员中的一个可以理解，本发明还能够被应用于许多类型的发电机。另外，在这里呈现的附图和说明是针对定子和/或马达。然而，所描述和示意出的许多特征能够被应用于绕线转子。因此，虽然所述的附图和说明参考无刷马达和/或定子，但其它应用也是可能的。
[0038]图2-22示意出根据本发明的另一定子805和电机810的各个方面。在详细地描述图2-22之前，应该注意，图2-22示意出在下面被称作U-型机架马达的马达810。然而，在图2-22中示意出的一些方面能应用于其它马达布置，例如，如在美国专利No.6,982,532中描述的C-型机架马达，该美国专利被全部结合在此，作为参考。这样，关于图2-22讨论的方面不应该只限于U-型机架马达。通常，所描述的U-型机架和C-型机架马达是永久磁体无刷马达。然而，其它类型的马达，例如，如，屏蔽磁极式感应马达可以采用在图2-22中示意出的特征。
[0039]图2示意出U-型机架马达810，其包括转子815、定子805、印刷电路板(PCB)820、第一轴承布置825和第二轴承布置830。PCB820包括允许控制转子815的旋转的电气构件。特别地，电气构件和PCB820被设计成接收处于预定电压和频率(例如，如，标准公用电源或者12Vdc)的输入电信号并且将输入信号转换成处于第二电压和频率的输出信号以引起所需要的转子815的旋转。在优选构造中，输出信号是引起转子815以所需要的速度旋转的高频信号，如在马达领域中所公知。
[0040]转子815包括支撑转子芯840的轴835。轴835能够被联接到一构件以允许向由马达810驱动的构件传输动力。图2中示出的转子芯840包括被磁化以限定至少两个磁极并且被附连到轴835的永久磁体。在其它构造中，转子芯能够包括其它构件，例如铁磁性的叠片、电导体等，如本领域中技术人员所知。
[0041]图3中示出的第一轴承布置825包括第一轴承845、第一润滑部件850和第一轴承保持器855。在美国专利申请公开No.2006/0038452中详细描述了这种布置，该美国专利申请被全部结合在此，作为参考。如在图3中所示意出地，第一轴承布置825由PCB820支撑。在所示意出的构造中，PCB820被封装在还限定轴承支撑部(未示出)的材料(例如，塑料)中。该封装材料限定第一封装部1145。第一轴承845由轴承支撑部支撑使得轴承845能够稍微移动以与转子轴835对齐。轴835延伸到轴承845中，并且在一些构造中，延伸通过PCB820的一部分。在所示意出的构造中，采用径向滑动轴承，通常也被称作自动调心套筒轴承，或者轴衬。然而，其它构造可以根据需要采用其它类型的轴承(例如辊轴承、球轴承、滚针轴承等)。
[0042]第一润滑部件850装配在轴承支撑部上并且基本上围绕轴承845。在优选构造中，采用浸渍润滑剂的毡状材料使得该毡状材料能够在马达810的使用寿命期间向轴承845输送润滑剂。
[0043]第一轴承保持器855覆盖第一润滑部件850和第一轴承845的一部分并且接合轴承支撑部以将第一润滑部件850和第一轴承845保持在它们的运行位置中。第一轴承保持器855包括中央孔860和多个径向延伸狭槽865，该径向延伸狭槽相配合以形成挠性指状部870。指状部870的邻近中央孔860的端部接合轴承845并且朝向轴承845的运行位置偏压轴承845。
[0044]参考图2，第二封装部875支撑第二轴承布置830。第二轴承布置830包括第二轴承880、第二润滑部件885和第二轴承保持器890，它们每一个均类似于第一轴承布置825的相应的第一轴承845、第一润滑部件850和第一轴承保持器855。
[0045]在一种构造中，第二封装部875形成有接收第二轴承880、第二润滑部件885和第二轴承保持器890的凹部。因此，第二轴承保持器890接合第二封装部875并且朝向第二轴承880的运行位置偏压第二轴承880。在其它构造中，围绕第二轴承布置830形成该凹部。
[0046]在图4中示意出的定子805包括定子芯895、第一和第二线圈900、905，以及两个桥910。定子芯895包括基部915、支撑第一线圈900的第一支腿920和支撑第二线圈905的第二支腿925。第一支腿920和第二支腿925每一个均包括接收相应的线圈900、905的大致的直部，以及延伸超过线圈并且至少局部地限定转子空间930的弯曲部926。弯曲部926是大致C形使得它们在转子空间930中限定两个开口935。弯曲部926具有如下的尺寸使得当转子被安装在定子中时，它们围绕转子(特别是转子芯840)的周边的大部分。在优选构造中，弯曲部926被布置成围绕转子的周边的至少大约百分之六十五。
[0047]两个狭槽940形成在弯曲部的每一个中，并且具有接收桥910的尺寸。每一个狭槽940均是大致周向并且邻近开口935靠近转子空间930设置。优选地，狭槽940具有如下的形状和尺寸使得它们不会不利地影响定子芯895中的磁通量路径。
[0048]在美国专利No.6,975,049和美国专利申请公开No.2005/0223541(它们被全部结合在此，作为参考)中描述了桥910以及它们在U-型机架马达中的使用。图5示意出能够在定子805中采用的一种常用桥910。桥910包括两个接合翼片945和偏置主体部950。接合翼片945接合弯曲部的狭槽940以附连桥910并且邻近转子空间930定位偏置主体部950。桥910的形状增强了机械强度并且减轻了能由电磁力引起的振动和噪音。而且，桥910为定子805提供另外的强度和刚度，减少包围转子815周边的气隙磁导变化并且因此降低电机810的定位转矩、噪音和振动。而且，能够被选择用于桥910的材料，并且桥910的形状和尺寸能够被设计成改进马达性能的其它方面。例如，在关于图9讨论的一种构造中，材料特性和桥910的设计影响转子815的停放位置，由此改进电机810的启动能力。
[0049]图6示意出另一种布置的桥955。在该构造中，桥955包括两个接合翼片945和主体部950。接合翼片945以类似于关于图5的桥910所述的方式接合定子芯895。主体部950类似于图5的桥910的主体部950并且还包括用以当与结合图5的桥910的构造相比时增强结构机械强度并且改进气隙磁导分布的两个皱褶960或隆起部。应该注意，根据需要，其它桥构造可以采用仅一个皱褶960或者可以采用多于两个的皱褶960。
[0050]图7-9示意出适用于图3的定子805的三种另外的桥构造。图7的桥965包括大致类似于图6的桥955的第一部分970和第二部分975，但是它们更窄。第一部分970和第二部分975利用在皱褶960之间被置于主体部950中的纽带部980沿着它们的宽度方向被相互连接。在所示意出的构造中，单个纽带部980在桥965中居中。虽然在图9中示意出单个狭槽1050，但其它构造可以将纽带部980偏移到一侧或者可以包括两个或者更多纽带部980。
[0051]图8的桥985包括第一窄端990、第二窄端995、第一宽端1000和第二宽端1005。第一窄主体部1010从第一窄端990延伸到第一宽端1000以限定第一端部1015。第二窄主体部1020从第一宽端1000延伸到第二宽端1005以限定内部1025。第三窄主体部1030从第二宽端1005延伸到第二窄端995以限定第二端部1035。因此，限定出两个狭槽1040，其中一个狭槽1040位于第一窄主体部1010和第二窄主体部1020之间，并且第二狭槽1040位于第二窄主体部1020和第三窄主体部1030之间。宽端1000、1005和窄端990、995被类似地成形使得它们可以接合芯895的弯曲部上的狭槽940。另外，第一端部1015、第二端部1035和内部1025包括皱褶960以增强桥985的强度。应该注意，根据需要，其它构造可以采用仅一个狭槽1040或者多于三个的狭槽1040。
[0052]图9中示出桥1045的另一种构造，其包括第一端部和第二端部，它们每一个均形成被狭槽1050分开的两个接合翼片945。接合翼片945以类似于关于图5的桥910所描述的方式接合定子芯895。桥1045还包括被划分成三个分开部的主体部1055。第一部分1060从一个端部延伸到稍微超过桥1045的中央的点。第一部分1060延伸过桥1045的整个宽度并且包括在第一部分1060内大致居中的狭槽1065。第二部分1070从第二端部延伸并且大致是桥1045的整个宽度。第三部分1075将第一部分1060和第二部分1070相互连接，并且基本上比桥1045的整个宽度更细。第三部分1075包括皱褶960并且其基本上设置在桥1045的一侧(还见图13)。根据需要，其它构造可以采用多个狭槽1065。
[0053]具有如在图7-9中所示意出的构造的磁桥910、955、965、985、1045增强了电磁和机械性能，以及马达810的可制造性。在优选构造中，使用铁磁性材料例如层叠的电工钢制造桥910，955，965，985，1045。能够例如通过模压(冲压)并且然后通过使用模具而将它们成型来制造桥。通过使桥具有皱褶，机械强度被增加并且能由作用于桥上的电磁力引起的振动和噪音被减少。此外，皱褶960(隆起部)被方便地定位以改进马达气隙及其周围区域中的磁场分布。例如，图9的构造包括一个皱褶960，该皱褶增加了在转子815和桥1045之间的气隙并且仅覆盖芯的轴向长度的部分，由此限定气隙的有效磁性开口，从而降低了漏磁通。皱褶960的和气隙开口的非对称位置增强了转子停放能力以及用于电子控制的马达反电动势的波形。
[0054]图7-9的磁桥965、985、1045限定狭槽，其将桥965、985、1045大致分成两个或者更多轴向部分，所述轴向部分减少感应涡流路径并且使芯的损耗最小。狭槽被形成为保持桥965、985、1045的单件式整体性并且增强可制造性。在狭槽宽度和桥965、985、1045的宽度之间的比例还被方便地设计成控制桥965、985、1045中的磁性饱和并且增强马达性能。不同于图中所示那些的其它狭槽和皱褶的组合也是可以的。
[0055]虽然已经描述了单件式桥构造，应该注意，几种桥构造可以包括相配合以形成桥的两个或者更多构件。例如，在图27中示意出的一种构造包括靠近转子设置的第一桥部955a和设置于第一桥部955a的顶部上以实际上形成较厚桥1079的第二桥部1045a。在所示意出的构造中，采用两个不同的桥部。根据需要能够使用类似的或者不同材料制成这两个桥部。可替代地，其它构造可以采用类似成形的桥部并且能够由类似的或者不同的材料制成。因此，图27示意出一构造，其中，两个桥部分955a、1045a被彼此置顶堆叠以形成堆叠式桥1079。在一种构造中，大致实心的铜制第一桥部被靠近转子放置，并且被成形为类似桥910、955、965、985、1045中的一个，或者另一适当形状的钢制部分被放置在该第一部分的顶部上以完成桥。这种布置可以提供理想的电磁或者运行优点。例如，前述例子如校正线圈那样起作用并且能够改进结合有定子的单相感应马达的启动性能。
[0056]在优选构造中，由多个被堆叠的叠片1080形成定子芯895。通常利用电工钢或者其它适当的材料形成图10中所示的叠片1080。在一些构造中，利用晶粒取向钢，叠片1080被冲压，并且具有沿着叠片1080的长度延伸的优选磁化方向1081。当叠片1080被重构到它的最终运行位置时，优选磁化方向是大致U形并且匹配定子的布置。特别地，当叠片位于U形布置中时，金属具有沿着U形方向取向的晶粒结构。这种布置增强了马达性能，因为在最终组装叠片(见例如图14)中，在马达运行期间的磁场与钢的优选磁化方向大致相对准。在图10中示意出的并且如在图11中所示布置以形成(冲压)的叠片1080，引起非常低的切屑量，由此降低了利用叠片1080生产的马达810的成本。
[0057]继续参考图10，每一个叠片1080均包括细长主体部1085和在主体部1085的任意端部处都设置的两个弯曲部1090。主体分1085具有基本恒定的宽度1095并且形成两个V形的缺口1100，缺口被定位成使得当叠片1080被重构成第二U形布置时，“V”的顶点邻近于定子芯895的欲形成的角部定位。在所示意出的构造中，圆形孔1105位于该顶点处以提供在重构期间可能需要的另外的缺口。
[0058]每一个弯曲部1090均包括内弓形表面1110和外弓形表面1115。在优选构造中，内弓形表面1110和外弓形表面1115是大致圆形的并且因此限定直径。直径因此是特定表面的平均直径。内弓形表面1110和外弓形表面1115被布置成使得它们限定弯曲部宽度1120。在优选构造中，弯曲部宽度1120基本恒定并且大致等于主体部1085的宽度1095。内弓形表面1110和外弓形表面1115具有带有相同直径的大致相同的圆形轮廓。表面能够具有从圆形轮廓(例如，椭圆形)的较小变化，目的是允许渐缩的或者阶梯状的转子到定子的气隙，这可以增强马达性能。
[0059]每一个弯曲部1090还限定延伸通过叠片1080的附连孔1125和两个周向狭槽1130。在所示意出的构造中，附连孔1125是靠近外弓形表面1115设置的圆形孔，并且其它的形状、尺寸和位置也是可能的。该两个周向狭槽1130邻近于每一个弯曲部1090的端部靠近内弓形表面1110形成。
[0060]使用如在图10中所示意出的叠片1080允许利用如在图11中所示意出的单个片材材料制造叠片1080。图10的布置允许生产非常密排的几个叠片1080，因此大大地降低切屑量。另外，该布置允许外弓形表面1115接近匹配内弓形表面1110以增强嵌套布置。
[0061]参考图12-13，将描述图2的马达810的组件。多个叠片1080被模压或者以其它方式形成使得它们与图10的叠片1080相似。几个叠片1080被彼此置顶堆叠以形成具有所需的轴向深度的定子芯895。在所示意出的构造中，八个叠片1080被彼此置顶堆叠，而同时仍然被安置在第一细长布置中。
[0062]然后，如所示意出的那样在定子芯895上定位由电绝缘材料制成的绕线支撑架1135。在一种构造中，被堆叠的定子芯895定位在模具中并且围绕定子芯895形成可模制材料以形成绕线支撑架1135。例如，一种构造将塑料注塑成为绕线支撑架1135的形状。在这些构造中，绕线支撑架1135为要从电导体(磁线)缠绕的线圈1140提供位置并且还能够用于将许多叠片1080保持在一起。在其它构造中，绕线支撑架包括具有卡扣配合的两个零件或者其它附连装置，或者带有在覆盖钢的塑料端部之间的绝缘物的塑料端部。在一种构造中，静电沉积电绝缘物被涂覆到钢以至少局部地限定绕线支撑架。
[0063]一旦绕线支撑架1135被按照需要定位，则磁线被缠绕以完成每一个线圈。图12示意出在线圈1140被缠绕之后的一个绕线支撑架1135和在缠绕之前的第二绕线支撑架1135。在绕线支撑架1135和叠片1080如在图12中所示意出的定位的情况下，能够采用廉价的绕线机缠绕线圈。图12没有示意出被反复缠绕的磁线，而是示意出由作为绕线支撑架1135上的材料块的线圈1140所占据的空间。
[0064]在线圈1140被缠绕之后，叠片1080被弯曲、重构或者以其它方式重新定位于第二U形布置中，如图13中所示意出。然后，桥1045被联接到叠片1080以完成定子组件。虽然附连桥的优选方法是将它们插入在定子芯上制成的狭槽中，但应该理解，可以采用其它已知的联接方法，例如挤压、粘合、螺钉连接等。应该注意，图13示意出定子805包括图9的桥1045。然而，其它构造可以包括在图5-8中示意出的桥910、955、965或者985而不是图9的桥1045。可替代地，可以采用在图5-9中示意出的桥910、955、965、985、1045的组合。在另外其它构造中，可以不采用桥，或者采用这里没有示意出的其它桥。
[0065]当定子组件完成时，印刷电路板820和第一轴承布置825被联接到定子805，如在图2中所示意出。在形成有PCB820的轴承支撑部内定位第一轴承845和第一润滑部件850。然后，第一轴承保持器855被定位成使得它接合第一轴承支撑部并且保持第一轴承845处于所需要位置。然后，邻近于定子805定位包括第一轴承845的PCB820，如在图2中所示意出。在一些构造中，紧固器、支架、销钉或者其它定位部件穿过叠片1080的附连孔1125并且支撑PCB820邻近于定子805并在理想的位置。然后，PCB820和定子805被定位于模具中并且被封装在形成第一封装部1145的材料中。在一种构造中，模制的或者注模的塑料封装定子805和PCB820。一旦被封装，定位部件可根据需要被移除，因为封装材料现在执行全部的支撑和定位功能。
[0066]如所讨论地，根据需要，能够与定子805和PCB820组件分开地形成第二轴承布置830。通常，在这些构造中，第二封装部875被形成为包括接收第二轴承880、第二润滑部件885和第二轴承保持器890的凹部。第二轴承880和第二润滑部件885位于凹部中并且第二轴承保持器890接合限定凹部的壁以保持第二轴承880在理想的位置。
[0067]包括轴835和转子芯840的转子815定位于封装的定子805中，使得轴835的一端接合第一轴承845并且转子芯840定位于由叠片1080和桥1045限定的转子空间930内。然后，邻近于被封装的定子805和转子815定位第二轴承布置830，使得轴835延伸通过第二轴承880和第二封装部875。然后，使用任何适当的手段包括粘结剂、焊接、紧固器等将第二封装部875附连到第一封装部1145。在一些构造中，定位部件延伸超过第一封装部1145并且接合第二封装部875以适当地定位第二封装部875和第二轴承880。在图2所示意出的构造中，支架856形成作为第一封装部1145的部分。支架856从第一封装部延伸并且装配在第二封装部875中的孔内。然后，支架856被热粘合、利用粘结剂粘附，或者使用其它适当的手段附连到第二封装部875。
[0068]在另一构造中，在一个步骤中同时封装定子805、PCB820和第二轴承880。在该构造中，包括在轴承支撑部内的第一轴承845的PCB820邻近于定子805被支撑在模具中，定子805也被支撑于模具中。转子815和第二封装部875也被支撑于模具中，使得能够在单一步骤中围绕所有构件模制封装材料以完成马达810。也可以改变被用于注模全部组件810的操作顺序和技术。在其它构造中，不采用塑料注模，而是使用如本领域中技术人员已知的传统的密封盖(托架)形成马达。在另外的其它的构造中，注模部件，例如完全封装在塑料中的PCB，局部地封装在塑料中的线圈和塑料前盖，与传统的部件，例如锌密封盖相结合。
[0069]图14和15示意出可以被结合入一些构造中的本发明的另一方面。图14示出在被弯曲到它的操作位置之后图10的一个叠片1080。如能够看到，V形的开口1100关闭以提供定子芯895的理想形状。由现在关闭的V形开口1100形成的角部包括可能稍微降低马达810的电磁性能的、以大致45度定向的断裂或者间断。在具有基本由永磁体材料(例如，陶瓷铁素体，稀土NdFeB等)制成的转子的马达中，通过在磁路中引入前述角部间断所引起的磁动势下降最小。然而，所述布置确实允许叠片沿着磁路具有基本恒定的宽度，因此增强马达810的电磁性能。
[0070]图15示意出类似于图14的叠片1080的另一叠片1150。然而，图15的叠片1150包括在其中叠片材料已被除掉的敞开(切口)角部1155。建模和测试已经示出在马达运行期间非常小的磁通量通过该特定角部1155。在美国专利No.6,975,049的图21a-21c中示意出电磁有限元件分析的结果，该美国专利被全部结合在此，作为参考。这样，除去该材料对于马达性能几乎没有影响。然而，通过除去材料而产生的空间确实为电气构件或者其它构件，例如电容器1156提供空间，因此进一步降低所完成的马达810的总体尺寸。
[0071]图10-15描述叠片1080的一种基本布置。然而，本领域普通技术人员将意识到，叠片的不同变化是可能的，并且图16和17示例出一种这样的变化。图16的叠片1160包括第一端件1165、中间件1170和第二端件1175，它们能够被相互邻近地布置以允许以非常低的切屑量生产它们。事实上，叠片1160能够被布置成使得几乎不产生任何切屑(还见图11)。
[0072]在一些构造中，第一和第二端部1165、1175可以是彼此大致镜像，并且包括至少局部地限定转子空间930的弯曲部1090。主体部1085从弯曲部1090延伸并且终止于有角度的表面1180处。在所示意出的构造中，相对于主体部1085，该角度为大致45度。附连孔1185靠近有角度的表面1180形成在主体部1085的每一个上。
[0073]中间件1170是具有两个有角度的表面1190的大致梯形，有角度的表面具有可匹配第一和第二端部有角度的表面1180的角度。因此，在所示意出的构造中，相对于主体部1085，该角度是大致45度。两个中间附连孔1195以一个邻近于各自有角度的表面1190而形成在中间件1170上。
[0074]在一些构造中，端件1165、1175和中间件1170包括互锁部件，例如翼片和狭槽、球部和球窝等，它们进一步增强在构件之间的连接以改进定子的机械强度和电气性能。例如，图21-22示意出叠片1194，其中，中部或者中间件1170包括从有角度的表面1190向外延伸的球部1196。端部1165、1175中的每一个均包括从有角度的表面1180向内延伸并且具有用以接收球部1196的尺寸的球窝1197。在图21中，球窝1197和它的配合球部1196具有垂直于相应的有角度的表面1180的公共中心线。因为有角度的表面1180、1190相对于叠片1194的纵向轴线1198以大约45度布置并且有角度的表面相互垂直，中间部1170围绕纵向轴线1198简单旋转180度，并且端部1165、1175被连接到中间部1170使得球部1196接合球窝1197，并且邻近的有角度的表面1180、1190大致相互平行，以将所述布置从图21的第一细长布置改变到在图22中示意出的第二U形布置。
[0075]在图17中示意出使用图16的叠片1160组装的定子芯1200。为了组装定子芯1200，每一个叠片1160的中间件1170均被颠倒并且第一和第二端部1165、1175移动使得它们各自的有角度的表面1180与中间件1170的有角度的表面1190对齐。几个叠片1160被如所述地布置并且彼此置顶堆叠。然后，定位锁定部件1205以将端部1165、1175锁定到中间件1170。在采用图21和22的叠片的构造中，通过球部1196与相邻球窝1197的接合而执行锁定部件1205的功能。
[0076]在所示意出的图17的构造中，第一U形锁定部件1205被插入每一个第一端部1165的附连孔1185中和中间件1170的邻近于第一端部1165的附连孔1195中，并且第二U形锁定部件1205被插入每一个第二端部1175的附连孔1185和中间件1170的邻近于第二端部1175的附连孔1195中。在其它构造中，模制作业被用于模制U形锁定部件1205在理想位置，并且完成图17的定子芯1200的组装。根据需要，其它装置能够被用于组装和保持定子芯1200。在组装三部分U-型机架芯1200之前，线圈能够被分开地缠绕在并且滑动在叠片部分1165和1175上。
[0077]图18示意出包括凹部1215的另一种较传统的叠片1210，该凹部的尺寸和位置被确定用以接收绕线(支撑架)1135或者缠绕导体1140，但是除去外部弯曲表面并且利用较传统的直表面1220来替代它。在叠片1210上示意出仅一个凹部1215。然而，根据需要，能够采用第二凹部1215。在优选构造中，凹部1215接收绕线(支撑架)1135以牢固地定位和支撑绕线(支撑架)1135。然而，其它构造可以将导体1140直接地作用到凹部1215从而省去绕线(支撑架)1135。另外，凹部1215能够被应用于不同地布置的叠片，例如在图16中示意出的叠片1160，在图21中示意出的叠片1194和/或在图10中示意出的叠片1080。图10、16、18、19和21所示的元件组合也是可能的。例如，图21的叠片1194能够包括在支腿1165和1175上的类似于图18所示的凹部1215的凹部。
[0078]图19和20示意出适用于本发明的另一种叠片1225。叠片1225类似于图10的叠片1080，除了邻近于V形空间1100的区域。并非采用小的圆形孔，图19的叠片1225在叠片1225的从V形开口1100的相对侧上包括较大的圆形缺口1230和隆起部1235。如在图20中所示意出地，隆起部1235包括与圆形缺口1230共享大致公共中心的局部圆形部分。因此，隆起部1235用于提供足够大以便叠片1225总是能够弯曲，并且保证弯曲结构的良好垂直度公差的材料纽带部1240。在图20所示意出的构造中，V形部分限定置于在叠片1225的外表面1250的延伸部上的假设的顶点1245。这种几何形状允许叠片1225一致弯曲成所需要的最后形状。其它构造可以根据需要改变隆起部1235和纽带部1240的尺寸、宽度或者形状。另外，其它构造可以采用除了圆形之外的形状以限定缺口1230。
[0079]虽然图2-22的构造已被描述为包括从叠片形成的定子芯，本领域普通技术人员将意识到，根据需要能够采用其它构造，包括粉末金属构件。例如，根据需要能够从单一粉末金属构件，例如，如柔软磁性复合物形成具有基本恒定的磁路宽度的定子芯。这样，本发明应该不限于利用叠片构造的定子芯。
[0080]图23-26示意出定子1300的方面，其适用于如在图1中所示意出的马达并且结合有多个类似于关于图2-22的构造描述的那些的桥1305。该定子是大致圆形并且包括多个径向向内延伸的齿部1310。在所示意出的构造中，定子1300包括四个齿部1310，而其它定子1300根据需要采用更多或者更少的齿部1310。齿部1310具有大致均匀的宽度，如在图24中被最佳示意出，并且这样限定宽的狭槽开口。每一个齿部1310均限定两个狭槽1315，狭槽沿着轴向方向延伸并且具有可接收桥1305的一个的尺寸。非常类似于这种类型的传统马达，齿部1310向内延伸以限定接收转子1325的中央孔1320。
[0081]大的狭槽开口允许线圈1327根据需要被预缠绕在并且然后滑动在特定的齿部1310上。可替代地，在齿部1310之间的宽的狭槽开口便于根据需要容易地将线圈1327缠绕到齿部上。
[0082]不像传统的定子，图23和24的定子1300包括延伸过狭槽开口以连接相邻的齿部1310的桥1305。因此，齿部1310和桥1305相互配合以完整地包围转子1325，并且特别是转子芯的周边。
[0083]虽然如在图5-9中所示意出那样构造的桥能够被采用于图23和24的定子1300中，但图23和24的定子1300包括在图25中示意出的另一桥1305。桥1305类似于图7的桥965并且包括四个翼片1330，其中两个相邻翼片1330被布置成接合定子齿部1310的狭槽1315的一个。桥1305还包括相对于定子1300沿着大致轴向方向延伸的四个皱褶1335。利用一对狭槽1350，桥1305被分成第一半部1340和第二半部1345，狭槽1350沿着周向方向延伸并且终止于保持第一半部1340和第二半部1345之间的连接的纽带部部分1355处。在一些构造中，根据需要，采用另外的狭槽1350将桥1305分成多于两个的部分。
[0084]图26示意出能够被采用于图2的定子805或者图23的定子1300中的又一桥1360。桥1360包括接合齿部狭槽1315的两个翼片1365，靠近桥1360的一端的单个皱褶1370，和靠近相对端部的狭槽1375。桥1360包括大致连续的翼片1365，当被插入定子齿部狭槽1315中时，该翼片保证在铁磁性芯和桥1360之间的磁性连接的连续性。狭槽1375和皱褶1370增加了在定子1300和转子1325之间的气隙的等效磁长度并且引入可以有益于特定类型的马达，例如单相马达的非对称性。由于狭槽1350而降低了桥1360中的涡流路径。
[0085]能够用铁磁性材料，例如非晶粒取向的冷轧马达叠片钢或者从晶粒取向的变压器层叠钢来制造桥。如果采用晶粒取向钢，则能够通过将钢的硬质(非优先)磁化轴线与围绕马达气隙和转子的周向方向对准而降低狭槽漏磁量。
[0086]应该理解，关于在这里示意出的桥的一个或者多个构造而描述的每一个特征均能够被应用于在这里示意出的任何其它桥构造。这样，关于桥的任何特征的的不足说明不应该被解释为表示该特征不适用于所被描述的特定桥构造。
[0087]因此，除了别的之外，本发明为电机提供一种新的和有用的定子。在这里描述并且在图中示意出的定子的构造和制造定子的方法仅仅通过示例给出，而示例并非意在限定本发明的概念和原理。

Claims (44)

1.一种用于具有转子的马达的定子，该定子包括：
多个叠片，每一个叠片均被形成为第一细长布置，每一个叠片均包括第一支腿、第二支腿以及中间部，它们被构造以被重新布置并沿着堆叠方向堆叠以限定具有第二U形布置的芯；以及
被联接到第一支腿的线圈。
2.根据权利要求1的定子，其中，所述第一支腿包括第一弯曲部，所述第一弯曲部具有限定内径的大致圆形内表面和限定大约等于内径的外径的大致圆形外表面。
3.根据权利要求2的定子，其中，所述第二支腿包括第二弯曲部，所述第二弯曲部具有限定内径的大致圆形内表面和限定大约等于内径的外径的大致圆形外表面，并且其中，所述第一弯曲部和所述第二弯曲部相配合以包围转子周边的至少百分之六十五。
4.根据权利要求3的定子，还包括联接到所述第一支腿和所述第二支腿的第一桥，以及联接到所述第一支腿和所述第二支腿的第二桥，所述第一弯曲部、所述第二弯曲部、所述第一桥和所述第二桥完整地包围转子的周边。
5.根据权利要求1的定子，其中，所述第一支腿包括第一大致直形部，并且所述线圈被联接到所述直形部。
6.根据权利要求1的定子，还包括联接到所述第一支腿和所述第二支腿的桥。
7.根据权利要求6的定子，其中，所述桥限定宽度，并且其中所述桥包括沿着所述宽度的一部分延伸的皱褶。
8.根据权利要求6的定子，其中，所述桥限定长度，并且其中所述桥包括沿着所述长度的一部分延伸的狭槽。
9.根据权利要求8的定子，其中，所述桥包括大致平行于所述狭槽的第二狭槽。
10.根据权利要求1的定子，其中，所述多个叠片的一部分中的每一个形成凹口，并且其中所述凹口配合以限定空间，并且其中电容器被置于所述空间中。
11.根据权利要求1的定子，其中每一个叠片均被形成为一个连续一体件。
12.根据权利要求11的定子，其中每一个叠片均包括在所述第一支腿和所述中间部之间的第一凹口以及在所述第二支腿和所述中间部之间的第二凹口，并且当在第一布置中时，所述第一凹口和所述第二凹口是大致V形形状，并且当在第二布置中时，所述第一凹口和所述第二凹口被基本关闭。
13.根据权利要求1的定子，其中，所述叠片限定叠片宽度和长度，并且其中，所述宽度沿着所述长度大致均匀。
14.根据权利要求1的定子，其中，每一个叠片均被同时地形成为三个分开件。
15.根据权利要求1的定子，其中，所述第一支腿、所述中间部和所述第二支腿配合以限定沿着轴线延伸的大致直形部，并且其中，所述第一支腿和所述中间部被第一切削线分开并且所述第二支腿和所述中间部被第二切削线分开，所述第一切削线和所述第二切削线被布置成相对于轴线限定大约45度的角，从而大致相互垂直。
16.根据权利要求1的定子，还包括被构造为将所述第一支腿连接到所述中间部的第一锁定部件和被构造为将所述第二支腿连接到所述中间部的第二锁定部件。
17.根据权利要求1的定子，还包括联接到到所述第一支腿和所述第二支腿的第一桥部和第二桥部，所述第一桥部被堆叠在所述第二桥部的顶部上以限定堆叠桥布置。
18.根据权利要求1的定子，其中，当叠片处于U形布置时，每一个叠片均由具有沿着U形方向取向的晶粒结构的金属形成。
19.一种用于具有转子的马达的定子，该定子包括：
具有第一弯曲部和第一大致直形部的第一支腿；
被联接到所述第一支腿的线圈；
被形成为与所述第一支腿分开件的第二支腿，所述第二支腿包括第二弯曲部和第二大致直形部；以及
被形成为与所述第一支腿和所述第二支腿分开件的中间部，所述第一支腿、所述第二支腿和所述中间部被相互连接以至少局部地限定U形磁路。
20.根据权利要求19的定子，其中，所述第一弯曲部包括限定内径的大致圆形内表面和限定大约等于内径的外径的大致圆形外表面。
21.根据权利要求20的定子，其中，所述第二弯曲部包括限定内径的大致圆形内表面和限定大约等于内径的外径的大致圆形外表面，并且其中，所述第一弯曲部和所述第二弯曲部配合以包围转子的周边的至少百分之六十五。
22.根据权利要求21的定子，还包括联接到所述第一支腿和所述第二支腿的第一桥，以及联接到所述第一支腿和所述第二支腿的第二桥，所述第一弯曲部、所述第二弯曲部、所述第一桥和所述第二桥完整地包围转子的周边。
23.根据权利要求19的定子，还包括联接到所述第一支腿和所述第二支腿的桥部件。
24.根据权利要求23的定子，其中，所述桥限定宽度，并且其中所述桥包括沿着所述宽度的一部分延伸的皱褶。
25.根据权利要求23的定子，其中，所述桥限定长度，并且其中所述桥包括沿着所述长度的一部分延伸的狭槽。
26.根据权利要求25的定子，其中，所述桥包括大致平行于所述狭槽的第二狭槽。
27.根据权利要求19的定子，其中，所述第一支腿、所述第二支腿和所述中间部由多个叠片形成。
28.根据权利要求27的定子，其中，所述多个叠片的一部分中的每一个限定凹口，并且其中所述凹口配合以限定空间，并且其中电容器被置于所述空间中。
29.根据权利要求27的定子，其中，每一个叠片限定叠片宽度和长度，并且其中所述宽度沿着所述长度大致均匀。
30.根据权利要求27的定子，其中，每一个叠片均被同时地形成为三个分开件。
31.根据权利要求30的定子，其中，所述第一支腿、所述中间部和所述第二支腿配合以限定沿着轴线延伸的大致直形部，并且其中所述第一支腿和所述中间部被第一切削线分开并且所述第二支腿和所述中间部被第二切削线分开，第一切削线和第二切削线被布置成相对于轴线限定大约45度的角，从而大致相互垂直。
32.根据权利要求19的定子，还包括被构造为将所述第一支腿连接到所述中间部的第一锁定部件和被构造为将所述第二支腿连接到所述中间部的第二锁定部件。
33.根据权利要求19的定子，还包括联接到所述第一支腿和所述第二支腿的第一桥部和第二桥部，所述第一桥部被堆叠在所述第二桥部的顶部上以限定堆叠桥布置。
34.根据权利要求19的定子，其中，当所述第一支腿、所述中间部和所述第二支腿被布置在U形布置中时，所述第一支腿、所述中间部和所述第二支腿配合以限定沿着U形方向取向的晶粒结构。
35.一种用于马达的定子，该定子包括：
由第一多个叠片形成的第一支腿，所述第一支腿包括第一弯曲部和第一大致直形部；
被联接到所述第一支腿的第一线圈；
由第二多个叠片形成并且与所述第一支腿分开的第二支腿，所述第二支腿包括第二弯曲部和第二大致直形部；
联接到所述第二支腿的第二线圈；
由第三多个叠片形成并且与所述第一支腿和所述第二支腿分开的中间部；
被构造为连接所述第一支腿和所述中间部的第一锁定部件；
被构造为连接所述第二支腿和所述中间部的第二锁定部件；以及
连接到所述第一弯曲部和所述第二弯曲部的桥部件。
36.根据权利要求35的定子，还包括被连接到所述第一弯曲部和所述第二弯曲部并且从所述桥隔开的第二桥。
37.根据权利要求35的定子，其中，所述第一多个叠片、所述第二多个叠片和所述第三多个叠片中的每一个均限定叠片宽度和长度，并且其中所述宽度沿着所述长度大致均匀。
38.根据权利要求35的定子，其中，所述桥限定宽度，并且其中所述桥包括沿着所述宽度的一部分延伸的皱褶。
39.根据权利要求35的定子，其中，所述桥限定长度，并且其中所述桥包括沿着所述长度的一部分延伸的狭槽。
40.根据权利要求39的定子，其中，所述桥包括大致平行于于所述狭槽的第二狭槽。
41.根据权利要求35的定子，还包括电容器，并且其中所述第一多个叠片中的一部分配合以限定空间，所述电容器被至少局部地置于所述空间中。
42.根据权利要求35的定子，其中，使用塑料材料就地模制所述第一锁定部件和所述第二锁定部件。
43.根据权利要求35的定子，其中，所述桥包括联接到所述第一弯曲部和所述第二弯曲部的第一桥部和第二桥部，所述第一桥部被堆叠在所述第二桥部的顶部上以限定堆叠桥布置。
44.根据权利要求35的定子，其中当所述第一支腿、所述中间部和所述第二支腿被布置在U形布置中时，所述第一支腿、所述中间部和所述第二支腿配合以限定沿着U形方向取向的晶粒结构。
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