CN103151871A - 用于外转子电动机的绝缘定子的安装盖 - Google Patents

Abstract

提供了一种与外转子电机的绝缘定子联用的安装盖。该安装盖配置成支承定子并被固定在定子上以防止二者之间的相对旋转。该安装盖包括配置成将安装盖固定到机器上的安装结构，使得定子通过该安装盖被固定并支承在机器上。此外，该安装盖配置成有利于与定子相关的接线的布线。

Description

用于外转子电动机的绝缘定子的安装盖

技术领域

本发明总的涉及用于在机器中使用的电动机。更具体地，本发明涉及一种包括转子、绝缘定子和安装盖的电动机。

背景技术

本领域的普通技术人员应理解，电动机常常用于诸如洗碗机和洗衣机的家用电器中。例如，在洗衣机中，电动机可用来使洗涤器篮框（washerbasket）旋转以搅动容纳于其中的衣服。尽管可使用各种电机构件布置结构，但电动机的一个已知的实施例包括至少部分定位在转子的径向内部的定子。具有这种构型的电动机通常称作外转子电机或外部转子电机，不过可使用其他名称。在具有这种电动机的洗衣机的情形中，转子典型地联接到洗涤器篮框，而定子被固定在联接到固定不动的洗衣机外筒的筒安装毂上。为了避免用户的潜在触电，以定子与外筒电绝缘的方式安装定子。

外转子电机的定子通常包括铁芯和多个线圈。通常，铁芯采用大致环形形式并由诸如铁或钢的铁磁金属组成。铁芯典型地包括径向向外突出并在其间限定有槽的多个齿。线圈通过导电线在每个齿周围卷绕多次以至少部分填充所述槽而形成。铜线由于其低电阻率而被普遍使用。

外转子电机的转子典型地包括轴、联接到该轴的支承结构和由支承结构支承使得它们以间隔开的关系包围定子的多个永磁体。当电流流经形成在定子铁芯的每个齿周围的线圈时，铁芯的铁磁材料被激励而形成对应于所述齿的多个磁场。这些定子磁场与由转子的永磁体所产生的磁场相互作用以诱发转子和定子之间的相对旋转。每个磁场的方向都取决于电流在相应的齿周围的流动方向。尽管可使用各种方法来确保适当的磁场方向，但电动机的一个实施例包括定子，该定子具有顺时针卷绕在一些齿周围的线圈和逆时针卷绕在其他齿周围的线圈，以在所述线接通直流电时在同一个定子内产生相反地定向的磁场。

虽然常规的外转子电机在某些方面已合乎要求，但本领域的普通技术人员应理解，常规电机常常具有大的铁芯。这些铁芯的金属既昂贵又笨重，导致更高的成本和降低的效率。此外，使用金属铁芯来将定子安装在机器中常常是不方便和昂贵的。更具体地，传统外转子电机还局限于加入铁芯制造工艺中的特定安装布置结构。为了在需要不同的安装布置结构的不同应用中使用常规铁芯，必须改变铁芯制造工艺（例如，必须重新加工层压定子铁芯的层压模具）。

传统定子设计还常常使用昂贵的铜线以及复杂和笨拙的绝缘布置结构，这些布置结构实质上妨碍使用替代的、较廉价的接线（wiring），尤其是在具有特定功率要求的受限应用中。即使对于绕铝定子（例如卷绕有铝线的粉末涂覆定子铁芯），定子特别是在不同机器应用中的安装仍然常常是一个问题。再者，传统设计常常无法确定地将接线固定在铁芯上的适当位置。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种外转子电机，该外转子电机包括可绕一轴线旋转的转子、至少部分在转子的内部间隔开的绝缘定子、以及安装盖。该定子包括铁芯和卷绕在铁芯周围的接线。安装盖配置成支承定子并固定在定子上以防止二者之间的相对旋转。安装盖配置成有利于接线的布线（routing）并且包括接线出口，接线在该接线出口处会聚以用于连接到电源。该安装盖还包括配置成将安装盖固定到机器上的安装结构，使得定子通过该安装盖固定并被支承在机器上。

安装结构结合在安装盖中而不是结合在定子铁芯中尤其允许缩小定子铁芯的尺寸以及增加电机可适合与新的安装系统联用的容易性。

此发明内容以简化形式介绍本发明的理念。下面在对优选实施例的详细描述中进一步描述这些概念。此发明内容并非意在确定要求保护的主题的关键特征或主要特征，也非意在用来限制要求保护的主题的范围。

本发明的各种其他方面和优点将从以下对优选实施例和附图的详细描述变得明显。

附图说明

下面参考附图详细描述本发明的优选实施例，在附图中：

图1是根据本发明的一个优选实施例的原理构成的机器的一部分的局部剖视底部立体图，示出了洗衣机的一部分和尤其包括转子、定子和安装盖的外转子电动机；

图2是从上侧示出的图1的定子和安装盖的扩大立体图；

图3是从下侧示出的图1的定子和安装盖的扩大立体图；

图4是沿图2的线4-4截取的定子和安装盖的一部分的剖视立体图，尤其示出了安装孔构型和安装盖与定子铁芯的接合；

图5是如图4所示的定子和安装盖的一部分的剖视侧视图，尤其示出了安装孔构型和安装盖与定子铁芯的接合；

图6是图1-5的定子铁芯和安装盖的分解立体图，尤其示出了安装盖和定子铁芯的相互接合结构的对准以及定子铁芯的径向厚度；

图7是图1-6的安装盖的顶视图；以及

图8是图1-7的安装盖的底视图，尤其示出了结构支承肋。

附图并未将本发明限制于本文披露和描述的特定实施例。附图不一定按比例绘制，而是着重于清楚地示出优选实施例的原理。

具体实施方式

本发明允许多种不同形式的实施例。虽然附图示出并且说明书描述了本发明的某些优选实施例，但应理解，这样的披露仅借助于示例。无意将本发明的原理限制于具体披露的实施例。

首先参考图1，示出了用于在机器12中使用的根据本发明的一个优选实施例构成的电动机10。尽管各种机器是合适的，但图1所示的特定机器是具有固定不动的筒14和可旋转的洗涤器或搅拌器篮框（未示出）的洗衣机。如通常那样，电机10宽泛而言包括转子16和部分地在转子16的内部间隔开的定子18。

转子16包括可在机器连接端22连接到机器12的可旋转篮框的可旋转轴20。转子16还包括从轴20径向向外定位而以间隔开的关系包围定子18的衬环24。优选地，衬环24包括在定子18的外周周围缠绕5次的金属板使得衬环24包括5层。（为了清楚，图1中未示出衬环24的单独层。）优选地，该金属包括铁。然而，包括不同数量的层或单层和/或包括各种材料中的一种或多种的环落在本发明的范围内。

在图1所示的优选实施例中，衬环24定位在将衬环24连接到中央联接器28的互连元件26内。中央联接器28被固定在轴20上使得轴20、联接器28、元件26和衬环24全部一起旋转。在图示的实施例中，轴20具有与联接器28上的花键32啮合的花键端部30，不过可加入其他合适的装置以将构件相互旋转地固定。优选地，互连元件26包括从联接器28径向突出的带辐条的底座34。元件26还包括从底座34轴向突出并与其协作以限定收容衬环24的周向延伸的通道28的周向延伸的支承壁36。在优选实施例中，互连元件还限定从通道38径向向内定位的多个周向间隔开的槽40。槽40收容多个永磁体42，这些永磁体成形为使得磁体42和定子18之间的周向空间44被保留。然而，衬环24和磁体42适当定位的各种方式落在本发明的范围内。还应指出的是，互连元件26优选是模塑到元件26和联接器28上的塑料构件；然而，本发明的原理同样适用于其他外转子电机设计。

优选地，转子16由轴承组件46旋转地支承在筒14上。在图1所示的优选实施例中，轴承组件46包括配置在内圈50和外圈52之间的多个滚珠轴承48，不过不同轴承类型或完全不同的旋转隔离机构可用于类似效果而不脱离本发明的精神。

安装盖54被固定在定子18上以防止二者之间的相对运动并且包括配置成将安装盖54固定到机器12上的安装结构，使得定子18通过安装盖54被固定和支承在机器12上。在图1所示的优选实施例中，定子18经由安装盖54在筒安装毂56上的固定而安装到机器12上。然而，将安装盖54固定在机器12上的其他方式落在本发明的范围内，不论机器12是洗衣机还是另一种机器。下面将更详细地论述安装结构的优选实施例的另外的细节。

安装盖54优选由合成树脂材料组成，不过可使用优选至少基本上电绝缘的一种或多种不同类型的材料而不脱离本发明的精神。此外，可使用多于一个安装盖54，其中一个被固定在定子18的顶部上且另一个被固定在定子18的底部上。

如图2和3所示，定子18包括大致环形铁芯58和多个线圈60。在如图所述的优选实施例中，铁芯58具有径向内周面62和径向外周面64并且包括多个径向突出的齿66，每一个齿都包括齿轭（yoke）68、臂70和齿冠72。齿轭68互连并且共同具有内周面62，而臂70和齿冠72弧形地间隔开以限定二者之间的槽74。每个齿66都具有顶面76、下面78和两个侧面80。齿66的齿冠72共同具有外周面64，该外周面因此是不连续的。

定子铁芯58优选包括诸如钢的铁磁材料且优选为层压结构。然而，铁芯58包括可选材料并具有可选结构落在本发明的范围内。例如，铁芯58可一体地形成，由铁组成，包括齿66从其突出的连续环形基础环，或者以这些或本领域的技术人员已知的其他变型的组合为特征。

在优选实施例中，定子铁芯58至少部分涂覆有电绝缘涂层，优选粉末涂层。更优选地，整个定子铁芯58除内周面62和外周面64外涂有粉末。一种合适的粉末涂层材料可以品名Scotchcast^TM Electrical Resin 5555从3M^TM购得。然而，定子铁芯58使用其他电绝缘涂层（或容许较大线圈的低轮廓装置）来绝缘以及以小于或大于所示程度的程度覆盖铁芯58的绝缘布置结构落在本发明的范围内。

定子18的线圈60包括在每个单独的齿66周围卷绕多次的导电接线82。接线82优选主要包括多个铝线，不过使用其他类型的导电线（例如铜线）落在本发明的范围内。所述接线可以设置或不设置涂层。（应注意，线圈60仅示意性地示出并且为了清楚已在一些图中从全部或多个齿66被移除。然而，在实践中，线圈60将设置在每个齿66上并且将包括接线82的多个绕组。）如通常那样，接线82根据电机10的定相（phasing）以特定图案卷绕在齿66周围，如下文将进一步说明。

现在参照图2，安装盖54的优选实施例包括限定接线路径86的布线结构84，所述接线路径通常从接线出口88突出，穿过孔洞90，并沿铁芯58弧形地延伸。更具体地，布线结构84包括在齿66的齿轭部分68的顶面76上方和周围弧形地延伸的轴向突出的止动壁92，以及从止动壁92径向向外突出的外悬凸缘94。接线路径86绕止动壁92限定在外悬凸缘94和齿66的齿轭部分68的顶面76之间。在优选实施例中，在线圈60之间延伸的接线82由止动壁92、外悬凸缘94和齿66的齿轭部分68的顶面76沿接线路径86引导。接线80在其间被引导的线圈60是不必须是邻接的。在优选实施例中，例如，第一齿66和相邻的第二齿66卷绕有接线82以形成相应的第一和第二线圈60。接线82然后沿止动壁92和外悬凸缘94下方被拉引或延伸到第三齿66，该第三齿与第二齿相距四个齿。接线82卷绕在第三齿66和相邻的第四齿66周围以形成相应的第三和第四线圈60，然后重复该过程。不论所使用的特定接线模式如何，止动壁92对于保持接线82径向移位是关键的，并且外悬凸缘94对于在接线82在齿66之间延伸时保持接线82轴向移位是关键的。然而，本领域的普通技术人员应当容易理解的是，可使用能在线圈60之间引导接线82的其他结构而不脱离本发明的教导。（为了清楚，图中未示出沿路径86或在线圈60之间延伸的接线82。）

如图2和6最佳所示，安装盖54的优选实施例包括钩96，该钩包括轴98和臂100。轴98从接线出口88大致轴向地突出，并且臂100从轴98大致垂直地延伸。安装盖54还包括延伸到接线出口88中的缺口102。接线82穿过接线孔洞90、经过臂100下方和钩96的轴98周围并进入缺口102从而从路径86延伸到接线出口88中。在接线出口88内，接线82的终端形成在经端口106离开接线出口88的束104中。如图1所示，在优选实施例中，束104在它们的端部通过与电源（未示出）接口的压接连接器108接合。然而，与安装盖54成一体或分开的替代的线管理构件的使用落在本发明的范围内。例如，可使用隔离-移位连接器（IDC）代替接线出口88。

如图2和其他图所示，安装盖54优选包括相对于止动壁92径向向内突出的多个安装凸起部110。在优选实施例中，安装凸起部绕安装盖54的内周相等地间隔开。如下面将进一步描述，这种布置结构有助于在安装盖54被固定在机器12上并支承定子18时分配负荷。每个安装凸起部110都限定紧固件接纳开口112。此外，套管114（参看例如图3和6）优选插入每一个紧固件接纳开口112中。套管114的上沿116与相应的紧固件接纳开口112的上横档（ledge）118对准，而套管114的下沿120与安装盖54的底部边缘122对准（参看图4和5）。然而，安装盖54包括可以加入或不加入套管114的可选安装结构落在本发明的范围内。

如图3、6和8最佳所示，安装盖54和定子18优选经由多个连接销124的插入而相对于彼此固定，所述连接销从安装盖54的外壁126径向向外突出到形成在铁芯58的内面62中对应的多个凹槽128中。在一个优选实施例中，连接销124是在适当加热时在安装盖54和定子18之间形成永久结合以防止二者之间的相对旋转移动和相对纵向移动的热熔销（heatstake pin）。优选地，如图4和5最佳所示，安装盖54设置有当安装盖54和定子铁芯58位于适合热熔的位置时定位成与齿66的齿轭78的顶面76齐平的周向延伸的台肩130。然而，其他相对定位的方式落在本发明的范围内。可选择地采用其他固定方法（例如扣合连接、粘合剂结合、超声波焊接或螺纹紧固件插入对应的螺纹开口中）来将盖54固定到铁芯58上也落在本发明的范围内。

在优选实施例中，安装盖54还包括从止动壁92径向向内延伸到第一边缘134的周向延伸的第一径向壁132，以及定位成稍微低于第一径向壁132并从第一边缘134径向向内延伸到第二边缘138的第二径向壁136。外壁126从第一边缘134向下延伸，而内壁140从第二边缘138向下延伸。如图3和8最佳所示，多个支承肋142在内壁140和外壁126之间延伸。此外，各安装凸起部110中设置有多个支承肋144。然而，提供结构支承的替代方式——包括实心安装盖54的使用——落在本发明的范围内。

为了装配优选实施例的电机10，首先使安装盖54中的连接销124与定子铁芯58的内面中的凹槽128对准。除了使销124中的一个与凹槽128中的一个对准以外不需要其它对接，其余销124和凹槽128自动进行对准。然后使安装盖54和定子铁芯58以销124滑入凹槽128中这样的方式朝彼此轴向移动。相对轴向运动在台肩130定位成与齿66的齿轭78的顶面76齐平时停止。然后将销124热熔以在安装盖54和定子铁芯58之间形成永久结合。接下来，将接线82卷绕在定子铁芯58周围以形成线圈60，其中安装盖54提供接线82在齿66之间的引导。将套管114插入各紧固件接纳开口112中，并且使紧固件（未示出）接纳在各套管114内。然后将各紧固件插入被固定在固定不动的筒14上的筒安装毂56中的开口（未示出）中。因此，当安装盖54被固定到机器12上时，安装盖54既起到布线装置的作用，又起动用于定子18的支承装置的作用。

在图1所示的优选机器实施例的操作中，电信号从电源（未示出）经压接连接器（crimp connector）108并经接线82传输。线圈60激励定子铁芯58，并且对应于各齿66的定子极与转子16的永磁体42和衬环24相互作用以诱发转子16——包括衬环24、磁体42、互连元件26、中央联接器28和轴20以及机器12的可旋转的搅拌器或洗涤器篮框（未示出）——的旋转。筒14、筒安装毂56、安装盖54和定子18保持固定不动。然而，值得注意的是，既支承定子18又被固定在机器12上的安装盖54既承受定子18的重量，又承受相当大的扭转载荷。它配置成至少部分由于安装凸起部110的周向分布和支承肋142、144的存在而耐受这些载荷。

上述本发明的优选形式仅应用作说明且不应当在限制的意义上用于解释本发明的范围。本领域技术人员可容易地作出如上文所述的对示例性实施例的明显修改，而不会脱离本发明的精神。

发明人由此陈述其意图，即依赖于等价原则来确定和达到本发明合理公平的范围，其附属于任何设备，而不显著地脱离附后权利要求书所阐述的本发明的字面上的范围。

Claims (22)

1.一种用于在机器中使用的外转子电机，所述电机包括：

可绕一轴线旋转的转子；

至少部分地在所述转子的内部径向间隔开的绝缘定子，

所述定子包括铁芯，所述铁芯具有涂敷于所述铁芯上的电绝缘涂层，

所述定子还包括卷绕在所述铁芯周围的接线；以及

支承所述定子并有利于所述接线的布线的安装盖，

所述安装盖包括接线出口，所述接线在所述接线出口处会聚以连接到电源，

所述安装盖包括配置成有利于所述接线布线到所述接线出口的接线布线结构，

所述安装盖被固定到所述定子上以防止所述安装盖和所述定子之间的相对旋转，

所述安装盖包括配置成将所述安装盖固定到所述机器上的安装结构，使得所述定子通过所述安装盖固定并被支承在所述机器上。

2.如权利要求1所述的电机，

所述电机包括可连接到所述机器的中央联接器、从所述中央联接器径向向外定位并以间隔开的方式包围所述定子的衬环、以及在所述联接器和所述衬环之间延伸的互连构件。

3.如权利要求2所述的电机，

所述转子包括安装成邻接所述衬环的多个永磁体。

4.如权利要求1所述的电机，

所述定子铁芯具有大致环形的形状并且包括至少部分地互相弧形地间隔开的多个齿，

所述接线卷绕在所述多个齿周围。

5.如权利要求4所述的电机，

所述多个齿至少部分地涂覆有所述电绝缘涂层。

6.如权利要求1所述的电机，

所述电绝缘涂层包括粉末涂层。

7.如权利要求5所述的电机，

所述定子铁芯具有径向内周面和径向外周面，

所述径向内周面和径向外周面不存在绝缘涂层。

8.如权利要求7所述的电机，

所述多个齿共同具有所述外周面，其中所述外周面是不连续的。

9.如权利要求1所述的电机，

所述接线包括多个铝线。

10.如权利要求1所述的电机，

所述安装盖和定子铁芯包括不同的材料。

11.如权利要求10所述的电机，

所述安装盖包括合成树脂材料，

所述定子铁芯包括金属材料。

12.如权利要求1所述的电机，

所述接线出口具有大致盒形结构，所述大致盒形结构构造成将所述接线的终端接纳于所述大致盒形结构中。

13.如权利要求1所述的电机，

所述定子铁芯具有大致环形的形状，

所述安装盖大致位于所述定子铁芯的内部。

14.如权利要求13所述的电机，

所述安装盖和所述定子铁芯中的一者包括径向突出的肋并且所述安装盖和所述定子铁芯中的另一者包括凹槽，所述凹槽接纳所述肋的至少一部分以便将所述安装盖和定子铁芯相对于彼此成角度地定向。

15.如权利要求14所述的电机，

所述肋包括在所述凹槽内热熔以便将所述安装盖固定至所述定子铁芯的合成树脂材料。

16.如权利要求1所述的电机，

所述接线布线结构限定大致从所述接线出口伸出并沿所述铁芯延伸的接线路径。

17.如权利要求16所述的电机，

所述定子铁芯具有大致环形的形状以便存在中心轴线，

所述接线布线结构包括绕所述定子铁芯弧形地延伸的轴向突出的壁。

18.如权利要求17所述的电机，

所述接线布线结构包括从所述壁径向突出的外悬凸缘以便约束所述接线的轴向位移。

19.如权利要求18所述的电机，

所述定子铁芯具有径向内周面和径向外周面，

所述壁邻接所述径向内周面，

所述凸缘与所述定子铁芯轴向间隔开并从所述壁径向向外突出，使得所述接线路径在所述凸缘和定子铁芯之间被限定在所述壁的周围。

20.如权利要求19所述的电机，

所述壁和凸缘具有邻接所述接线出口的接线开口，其中所述接线从所述接线路径延伸、穿过所述接线开口、并且进入所述接线出口。

21.如权利要求1所述的电机，

所述安装结构包括多个安装凸起部，每个安装凸起部都限定一个紧固件接纳开口。

22.如权利要求21所述的电机，

所述定子铁芯和安装盖均具有大致环形的形状，

所述安装盖大致位于所述定子铁芯的内部，

所述安装凸起部沿所述安装盖的内周定位。

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