CN103683577B - 无刷电机、定子、定子制造方法以及无刷电机制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种无刷电机,其包括:转子;设置在转子径向外侧的定子芯、以及定子壳体。定子芯包括外侧环状部、从外侧环状部朝向径向内侧突伸出的齿部、以及从齿部的端部延伸的内侧环状部。突出部形成在外侧环状部处,以朝径向外侧突伸出,并且绕外侧环状部的周向等间隔地设置。通过在定子壳体的外周部处的面对突出部的位置处形成的塑性变形部,定子壳体与定子芯集成在一起,并且塑性变形部沿定子壳体的周向等间隔地设置。

Description

无刷电机、定子、定子制造方法以及无刷电机制造方法
技术领域
本发明涉及一种无刷电机和一种定子。
背景技术
在日本专利申请公报特开(JP-A)No.2011-142811中描述的一种无刷电机构造为包括形成为筒状底部的壳体(定子外壳)、设置在壳体的径向内侧处并由壳体支撑的定子芯、以及设置在定子芯的径向内侧处的转子。如这篇参考文献所述技术的简要说明:沿壳体轴向延伸的凹形部(凹部)设置在定子芯的外周部处,并且在壳体上面对凹形部的位置处,塑性变形部以突出轮廓朝向壳体的径向内侧的方式朝着凹形部而形成。因此,壳体形成塑性变形部的位置处的内径减小,由此将壳体和定子芯集成在一起。
发明内容
但是,在以上参考文献所述的构造中,当壳体部分挤压定子芯的外周部时,由于在壳体外周部上形成塑性变形部,因此可想象到定子芯的圆度变差。此外,在以上参考文献所述的构造中,因为壳体上形成塑性变形部的位置与在定子芯外周部处形成的凹形部接合,因此壳体与定子芯之间沿周向上的固定力较高,但是沿轴向上的固定力比较低。
考虑以上情况,本发明获得一种能够提高定子芯圆度,并提高壳体与定子芯之间固定力的无刷电机。
本发明第一方面的无刷电机包括:转子,所述转子包括旋转轴部分和磁体,所述旋转轴部分被支撑为绕其轴线可旋转的,所述磁体沿所述旋转轴部分的周向设置;定子芯,所述定子芯设置在所述转子的径向外侧处,并包括:外侧环状部,所述外侧环状部形成为环状;齿部,所述齿部从所述外侧环状部朝向所述外侧环状部的径向内侧突伸出,并缠绕有导电线圈,以及内侧环状部,所述内侧环状部由转子侧的表面构成,所述转子侧的表面自所述齿部的与所述转子相邻的端部、沿转子周向延伸,并构造成以所述转子作为轴中心的圆弧形面,其中突出部形成在所述外侧环状部处,以朝向所述外侧环状部的径向外侧突伸出,并且如沿所述外侧环状部的轴向观察的,绕所述外侧环状部的周向等间隔地设置;以及定子壳体,所述定子壳体形成为筒状,以从所述定子芯的径向外侧覆盖所述定子芯,所述定子壳体通过在所述定子壳体的外周部的面对所述突出部的位置处形成的多个塑性变形部,与所述定子芯集成在一起,并且其中,如沿所述外侧环状部的轴向观察的,所述多个塑性变形部沿所述外周部的周向等间隔地设置。
在第一方面中,无刷电机构造有如上述构造成的转子、定子芯和定子壳体。通过电流通过线圈线时在定子芯和壳体中产生的旋转磁场,具有磁体的转子绕旋转轴部分的轴线中心旋转。
此外,在第一方面中,定子芯构造有上述的外侧环状部、齿部和内侧环状部,并且定子芯与定子壳体集成在一起。内侧环状部的转子侧的表面构造成以转子作为轴中心的圆弧形面。因此,在将以对应于圆弧形面内径的圆柱体形状(或,例如为圆筒状)形成的金属芯设置在内侧环状部径向内侧的情况下,可以在壳体的外周部处形成塑性变形部。因此,即使壳体的形成塑性变形部的位置挤压定子芯的外侧环状部(突出部),仍保持定子芯的内侧环状部的圆度。
此外,在定子芯外侧环状部处形成的突出部面对在壳体外周部处形成的塑性变形部。因此,当在壳体外周部处形成塑性变形部时,压力因此集中在壳体的形成塑性变形部的位置以及定子芯外侧环状部的形成突出部的位置。因此,提高了壳体的形成塑性变形部的位置与定子芯外侧环状部的形成突出部的位置之间的配合紧密性,由此提高壳体与定子芯之间的固定力。
此外,如沿外侧环状部的轴向观察的,在外侧环状部处形成的突出部绕外侧环状部的周向等间隔地设置,并且如沿外侧环状部的轴向观察的,多个塑性变形部绕壳体外周部的周向等间隔地设置。因此,定子芯的外侧构成部分被壳体绕壳体周向均匀地挤压。
如上所述,因此可提高定子芯的圆度以及壳体与定子芯之间的固定力。
本发明第二方面的无刷电机是第一方面的无刷电机,其中,突出部设置在面对齿部的位置。
壳体的形成有塑性变形部的位置挤压定子芯的外侧环状部(突出部),并且壳体这些位置的压力通过齿部和内侧环状部传递到设置在内侧环状部径向内侧处的金属芯。在第二方面中,外侧环状部处的突出部形成在面对齿部的位置。因此,金属芯能够垂直地支撑以上压力。由此,提高了壳体的形成塑性变形部的位置与定子芯外侧环状部的形成有突出部的位置之间的配合紧密性。结果,壳体与定子芯之间的固定力可提高更多。
根据本发明第三方面的无刷电机是第一方面或第二方面的无刷电机,其中,3×n(n=1、2、3、等等)个或4×n(n=1、2、3、等等)个所述多个塑性变形部形成在定子壳体的外周部处。
在第三方面中,塑性变形部以三的倍数或四的倍数(位置)形成在壳体的外周部上。当塑性变形部以三的倍数(位置)形成时,可使壳体对定子芯的支撑力均匀。当塑性变形部以四的倍数(位置)形成时,可使壳体对定子芯的支撑力均匀,并且当将工具接触壳体外周部以形成塑性变形部时,也可以容易地控制过程。
本发明第四方面的无刷电机是第一方面或第二方面的无刷电机,其中:定子芯构造有通过以环状排列m个芯构成部分而构成的分段结构;并且有m×n(n=1、2、3、等等)个所述多个塑性变形部形成在定子壳体的外周部。
在第四方面中,定子芯构造有通过排列m个芯构成部分而构成的分段结构,并且m个整数倍的塑性变形部(位置)形成在壳体的外周部处。因此,可以使壳体对定子芯的支撑力均匀。
本发明第五方面的无刷电机是第一方面的无刷电机,其中:所述外侧环状部由多个轭构成部分构成,所述多个轭构成部分构成环状轭并沿所述轭的周向分段,且所述齿部分别从所述轭构成部分朝向轭的径向的内侧突伸出;所述多个芯构成部分中的每一个都配备有所述轭构成部分和所述齿部;所述定子壳体与所述多个芯构成部分集成在一起;所述定子芯还包括多个绝缘体,并且每个所述绝缘体都包括多个绝缘部和连接部。所述绝缘部集成到相应的芯构成部分并在相应的齿部与绕组部之间绝缘。每个所述连接部都以环状形成并将所述多个绝缘部连接在一起。所述多个绝缘体构造为使得所述绝缘体之一的连接部的刚度与其它所有连接部中的每一个的刚度基本相同。
在第五方面中,无刷电机的定子例如是通过以下技术制造的。即,首先,将芯构成部分集成到每个绝缘体的绝缘部上,形成多个子组件。之后,将线圈线缠绕在相应子组件的各相应齿部上,形成多个定子构成部分。在此状态下,定子构成部分由连接部连接在一起。然后,将多个定子构成部分组装在一起。然后,将设置在轭径向外侧处的壳体与多个芯构成部分(定子芯)集成在一起。通过以上技术制成无刷电机的定子。在本发明中,多个绝缘体的连接部的刚度彼此基本相同。换句话说,连接部对定子构成部分的支撑刚度彼此基本相同。因此,抑制了多个定子构成部分的排列由于相应连接部刚度之间的差异而变得不平衡。因此,在本发明中,可提高定子芯的圆度。
注意,所称的“相应连接部的刚度彼此基本相同”,不限于相应连接部的刚度彼此完全相同的情况。在获得以上操作和有益效果的范围内,可稍微改变相应连接部的刚度。
本发明第六方面的无刷电机是第五方面的无刷电机,其中:所述多个绝缘体的连接部设置为沿所述绝缘体的径向彼此相邻,并且通过调整来自由沿轴向的壁厚、沿径向的壁厚、以及每个所述连接部的横截面轮廓所组成的组中的至少一个因素,所述多个连接部的刚度调整为彼此基本相同。
在第六方面中,可通过调整沿轴向的壁厚、沿径向的壁厚、或每个连接部的横截面轮廓,容易地调整相应连接部的刚度。
本发明第七方面的无刷电机是第五方面至第六方面的无刷电机,其中:通过选择用于相应连接部的材料、使得所述连接部中的一个连接部的材料的杨氏模量小于设置在所述一个连接部的径向外侧处的另一连接部的材料的杨氏模量,所述多个连接部的刚度调整为彼此基本相同。
在第七方面中,可通过选择每个连接部的材料,容易地调整相应连接部的刚度。
本发明第八方面的无刷电机是第五方面至第七方面中任一个的无刷电机,其中:通过为所述多个连接部中的至少一个连接部设置径向延伸肋,所述多个连接部的刚度调整为彼此基本相同。
在第八方面中,可通过在连接部处设置径向延伸肋,容易地调整相应连接部的刚度。
本发明第九方面的无刷电机是第五方面至第八方面中任一个的无刷电机,其中:通过在所述多个连接部中的至少一个连接部中设置缺口,所述多个连接部的刚度调整为彼此基本相同。
在第九方面中,可通过在连接部中设置缺口,容易地调整相应连接部的刚度。还可通过适当地设定所设置缺口的位置和数量,容易地调整连接部沿周向、径向和轴向的刚度平衡。
本发明第十方面的无刷电机是第五方面的无刷电机,其中:通过将所述连接部设置为沿所述连接部的轴向彼此相邻,并使所述连接部中的每一个的横截面轮廓彼此相同,所述多个连接部各自的刚度调整为彼此基本相同。
在第十方面中,相应连接部设置为沿其轴向彼此相邻,并且相应连接部的横截面轮廓形成为彼此相同,由此能够使无刷电机的一部分沿定子径向更紧凑。
本发明第十一方面的定子包括:芯构成部分和定子壳体。所述芯构成部分包括轭构成部分和齿部,所述轭构成部分构造成环状轭,并在所述轭的周向上分段,所述齿部从所述轭构成部分朝向轭的径向的内侧突伸出。所述定子壳体形成为圆筒形状,所述圆筒形状的内径大于环状排列的芯构成部分的外径。所述定子壳体使用软磁金属形成,且通过朝向所述定子壳体的径向内侧施加压力而在所述定子壳体的外周面上形成塑性变形部,所述定子壳体集成在所述芯构成部分上。
在第十一方面中,定子壳体以圆筒状形成,即使环状排列的芯构成部分的轭构成部分不一定彼此接触,也确保磁通路径穿过定子壳体。在本发明中,由于通过以环状排列多个芯构成部分从而以分段结构构成轭,故线圈线容易地缠绕在齿部上。即,本发明能使定子容易地缠绕线圈线,同时仍确保特定的磁通路径。
本发明第十二方面的定子制造方法包括:芯排列过程,其中,将芯构成部分排列成环状,所述芯构成部分中的每一个都包括轭构成部分和齿部,所述轭构成部分构造成环状轭并在所述轭的周向上分段,并且所述齿部从所述轭构成部分朝向所述轭的径向内侧突伸出;金属芯设定过程,其中,将具有与环状排列的芯构成部分的内径对应的外径的金属芯插入环状排列的芯构成部分的内周部中;以及压接过程,通过芯构成部分的外周部设置金属定子壳体,其中所述金属定子壳体形成为圆筒形状且所述圆筒形状具有大于环状排列的芯构成部分的外径的内径,以及通过在所述定子壳体的外周面上沿周向形成塑性变形部,所述压接过程将所述定子壳体和所述芯构成部分集成在一起。
在第十二方面中,首先以环状设置芯构成部分。然后,将具有与环状排列的芯构成部分的内径对应的外径的金属芯插入芯构成部分内周部中。然后,将具有大于环状排列的芯构成部分的外径的内径的金属定子壳体沿芯构成部分外周面设置。然后,通过在定子壳体外周面上沿周向形成塑性变形部,将定子壳体和芯构成部分集成在一起。
将金属芯插入芯构成部分的内周部中之后,在定子壳体外周面处形成塑性变形部。因此,即使当用于形成塑性变形部的外力传递到环状排列的芯构成部分时,环状排列的芯构成部分的排列也不被打乱。即,可提高环状排列的芯构成部分的圆度。
本发明第十三方面的定子制造方法是第十二方面,还包括:壳体测量过程,所述壳体测量过程测量所述定子壳体的形变;以及金属芯选择过程,所述金属芯选择过程选择与在所述壳体测量过程中测得的定子壳体的形变对应的金属芯;并且其中在所述压接过程中,执行形变校正和压接过程,以将所述定子壳体和所述芯构成部分集成在一起,同时校正所述定子壳体的形变。
在第十三方面中,首先将芯构成部分排列成环状。然后,测量金属定子壳体的形变。然后,选择对应于定子壳体形变的金属芯,并将该金属芯插入环状排列的芯构成部分内周部中。然后,沿环状排列的芯构成部分的外周面设置定子壳体,并沿定子壳体外周面的周向形成塑性变形部。结果,在当前方面中,定子壳体和芯构成部分可集成在一起,同时校正定子壳体的形变。
本发明第十四方面的定子制造方法是第十二方面或第十三方面,其中:在所述金属芯设定过程中,通过扩大所述金属芯的直径,使所述金属芯的外周面和所述芯构成部分的内周面彼此接触。
在第十四方面中,通过扩大金属芯的直径,使金属芯的外周面和芯构成部分的内周面彼此接触。然后,通过沿壳体周向等间隔地在壳体外周面上形成多个塑性变形部,将定子壳体和芯构成部分集成在一起。在金属芯的外周面和芯构成部分的内周部彼此接触的状态下,即在通过金属芯确保芯构成部分的内周部的圆度的状态下,在壳体外周面处形成塑性变形部。因此,即使用于形成塑性变形部的外力施加到壳体的外周面,也保持芯构成部分内周部的圆度。
此外,当用于形成塑性变形部的外力施加到壳体外周面时,外力由金属芯支撑。即,当用于形成塑性变形部的外力施加到壳体的外周面时,芯构成部分的内周部的直径不减小。由此提高了壳体的形成塑性变形部的位置与芯构成部分的外周部之间的配合紧密性,从而提高了壳体与芯构成部分之间的固定力。
如上所述,当前方面的定子制造方法能够使芯构成部分的圆度与壳体和芯构成部分之间的固定力提高。
本发明第十五方面的定子制造方法是第十四方面,其中:在所述金属芯设定过程中,通过进一步扩大所述金属芯的直径,使所述芯构成部分的外周面和所述定子壳体的内周面彼此接触;并且在所述压接过程中,在所述芯构成部分的外周面与所述定子壳体的内周面处于接触状态时,在所述定子壳体的外周面上形成多个塑性变形部。
在第十五方面中,在通过扩大金属芯直径使金属芯外周面和芯构成部分的内周部彼此接触之后,通过进一步扩大金属芯直径,使芯构成部分的外周面和壳体的内周面彼此接触。然后,在芯构成部分的外周面与定子壳体的内周面处于接触状态时,塑性变形部形成在定子壳体外周面上。由于在芯构成部分的外周面与定子壳体的内周面处于接触状态时塑性变形部形成在定子壳体外周面上,故定子壳体的形成有塑性变形部的位置与芯构成部分的外周面之间的配合紧密性提高得更多。结果,定子壳体与芯构成部分之间的固定力可提高更多。
本发明第十六方面的定子制造方法是第十四或第十五方面的定子制造方法,其中,当大于特定值的压力输入到所述定子壳体的外周面以形成所述塑性变形部时,所述金属芯的直径缩短。
在第十六方面中,当用于形成塑性变形部的外力(压力)施加在壳体外周面上时,压力由金属芯支撑。此外,当压力超过特定值时,金属芯的直径收缩。因此,定子壳体和芯构成部分可借助于希望的固定力集成在一起。
本发明第十七方面的无刷电机制造方法包括壳体放置过程和压接过程。在壳体放置过程中,以圆筒状形成并具有比定子主体的外径大的内径的定子壳体设置在所述定子主体的径向外侧处。所述定子主体包括:多个芯构成部分、多个齿部、多个线圈以及多个绝缘体。所述芯构成部分包括多个轭构成部分,所述轭构成部分构成环状轭并在所述轭的周向上分段,并且所述齿部中的每一个都从相应轭构成部分朝向轭的径向内侧突伸出,并与所述轭构成部分集成在一起。所述多个线圈形成缠绕在相应齿部上的多个绕组部,以构成多个相。在所述压接过程中,通过将加工力施加到所述壳体的外周部的面对相应轭构成部分的相应位置处而在所述定子壳体的外周部处形成塑性变形部,将所述壳体和所述定子主体集成在一起。所述加工力与相关定子主体上的特定位置的刚度和/或壳体的相应位置的刚度中的至少一个对应,并且通过将所述壳体和所述定子主体集成在一起来调整所述定子主体的圆度。
在第十七方面中,通过上述壳体放置过程和压接过程制造无刷电机的定子。在压接过程中,加工力施加到壳体的外周部的面对多个轭构成部分的相应位置。因此,可调整从壳体的形成塑性变形部的位置到轭构成部分的压力。即,在本发明中,通过调整压力调整定子主体的圆度,由此能够使定子芯的圆度提高。
本发明第十八方面的无刷电机制造方法是第十七方面,其中:所述定子主体还包括多个绝缘体,所述多个绝缘体包括多个绝缘部和连接部,所述绝缘部集成到相应芯构成部分上并在所述齿部与所述绕组部之间绝缘,并且所述连接部形成为环状并将所述多个绝缘部连接在一起。在所述压接过程中,与相应多个绝缘体的连接部的刚度对应的加工力施加到所述定子壳体。
在第十八方面中,即使连接部的相应刚度彼此不同,也提高了定子主体的圆度。
本发明第十九方面的无刷电机制造方法是第十八方面,其中:所述多个绝缘体的相应连接部设置为沿所述绝缘体的径向彼此相邻;并且在所述压接过程中,比施加到面对与在径向内侧上设置的连接部相连接的芯构成部分的轭构成部分的位置的加工力弱的加工力,施加到面对与在径向外侧上设置的连接部相连接的芯构成部分的轭构成部分的位置。
在第十九方面中,考虑到当定子壳体的形成塑性变形部的位置挤压相应芯构成部分时由每个连接部的变形所产生的反作用力,将压力调整得更强或更弱。因此,可抑制定子壳体和定子芯集成在一起时芯构成部分的排列被打乱,由此能够使定子芯的圆度提高。
本发明第二十方面的无刷电机制造方法是第十七方面的无刷电机制造方法,其中,多个绝缘体中的每一个的相应连接部的刚度都彼此基本相同。
在第二十方面中,在压接过程中,多个绝缘体的相应连接部的刚度彼此基本相同的定子主体,与定子壳体集成在一起。因此,当形成一个塑性变形部时输入到定子壳体的加工力,可与当形成另一塑性变形部时输入到定子壳体的加工力相同。因此,本发明能够使压接过程的过程控制变得容易。
本发明第二十一方面的无刷电机制造方法包括:壳体放置过程、金属芯设定过程和压接过程。在壳体放置过程中,以圆筒状形成并具有比定子主体的外径大的内径的定子壳体设置在所述定子主体的径向外侧处。定子主体包括多个芯构成部分、多个齿部、多个线圈、以及多个绝缘体。多个芯构成部分包括多个轭构成部分,轭构成部分构成环状轭,并在轭的周向上分段,并且所述齿部中的每一个都从所述轭构成部分朝向轭的径向内侧突伸出,并与所述轭构成部分集成在一起。形成多个绕组部的多个线圈缠绕在相应齿部上,以构成多个相。在金属芯设定过程中,设置有用于检测挤压每个芯构成部分上的接触压力的传感器的金属芯插入定子主体的径向内侧处。在压接过程中,通过将加工力施加到所述壳体的外周部的面对所述多个轭构成部分的相应位置处而在所述壳体的外周部处形成塑性变形部,将所述壳体和所述定子主体集成在一起。所述加工力对应于所述传感器的输出值,并且通过将所述壳体和所述定子主体集成在一起来调整所述定子主体的圆度。
在第二十一方面中,通过上述壳体放置过程、金属芯设定过程和压接过程制造无刷电机的定子。在当前方面中,当芯构成部分接触金属芯时,设置在金属芯上的传感器输出每个芯构成部分上的接触压力。通过基于这些输出值调整壳体外周部处的加工力来调整定子主体的圆度,由此能够使定子芯的圆度提高。
本发明第二十二方面的无刷电机制造方法包括:壳体放置过程和压接过程。在壳体放置过程中,以圆筒状形成并具有比定子主体的外径大的内径的定子壳体设置在所述定子主体的径向外侧处。定子主体包括多个芯构成部分、多个齿部、多个线圈、以及多个绝缘体。多个芯构成部分包括多个轭构成部分,所述轭构成部分构成环状轭并在所述轭的周向上分段,并且所述多个齿部中的每一个都从所述轭构成部分朝向轭的径向内侧突伸出,并与所述轭构成部分集成在一起。形成多个绕组部的多个线圈缠绕在相应齿部上,以构成多个相。在压接过程中,通过将加工力施加在壳体外周部的面对多个轭构成部分的相应位置处而在壳体外周部处形成塑性变形部,将壳体和定子主体集成在一起。加工力与多个芯构成部分的排列对应,并且通过将壳体和定子主体集成在一起来调整定子主体的圆度。
在第二十二方面中,通过上述壳体放置过程和压接过程制造无刷电机的定子。在当前方面中,与多个芯构成部分的排列对应的加工力施加到壳体的外周部。通过调整该加工力调整定子主体的圆度,由此能够使定子芯的圆度提高。
附图说明
将基于以下附图详细描述本发明的实施例,其中:
图1A是示出根据第一示例性实施例的无刷电机的平面图;
图1B是示出根据第一示例性实施例的定子的立体图;
图2A是示出U相定子构成部分的立体图;
图2B是示出V相定子构成部分的立体图;
图2C是示出W相定子构成部分的立体图;
图2D是示出环状排列的芯构成部分的一部分的放大平面图;
图3A是示出将图2A至图2C所示的多个定子构成部分组装在一起的过程的立体图;
图3B是示出组件比图3A中的过程进一步发展的状态的立体图;
图4A是示出根据第一示例性实施例的绝缘体的连接部分的放大横截面图;
图4B是示出根据第一修改示例性实施例的绝缘体的连接部分的放大平面图和放大横截面图;
图4C是示出根据第二修改示例性实施例的绝缘体的连接部分的放大横截面图;
图4D是示出根据第三修改示例性实施例的绝缘体的连接部分的放大立体图;
图4E是示出根据第四修改示例性实施例的绝缘体的连接部分的放大横截面图;
图5是示出金属芯已插在定子芯径向内侧的状态的纵截面图;
图6A是示出通过扩大金属芯的可变芯保持部分的直径,可变芯保持部分的外周面已邻接圆弧形的内侧环状部的状态的纵截面图;
图6B是示出通过扩大金属芯的可变芯保持部分的直径,可变芯保持部分的外周面已抵靠圆弧形的内侧环状部的状态的平面图;
图7是示出金属芯已插入、并且定子芯和定子壳体设定有压接工具的状态的纵截面图;
图8是如从定子芯的一个轴向侧所观察到的金属芯、定子芯、定子壳体和图7所示的压接工具的立体横剖视图;
图9是示出当通过压机的加工力操作压接工具时,金属芯、定子芯、定子壳体和压接工具的纵截面图;
图10A是示出当通过压机的加工力操作压接工具时,定子芯和定子壳体的平面图;
图10B是示出由图10A中的单点划线围绕的部分的放大平面图;
图11是示出当金属芯正被移除时,金属芯、定子芯和定子壳体的纵截面图;
图12A是对应于图10B、并示出在根据修改示例的定子中形成塑性变形部的位置的放大平面图;
图12B是对应于图10B、并示出在根据另一修改示例的定子中形成塑性变形部的位置的放大平面图;
图13是对应于图10A、并示出当通过压机的加工力操作压接工具时,定子芯和略微形变的定子壳体的平面图;
图14是对应于图10A、并示出当通过压机的加工力操作压接工具时,定子芯和具有变化厚度的定子壳体的放大平面图;
图15是对应于图10A、并示出当通过压机的加工力操作压接工具时,定子芯、定子壳体和金属芯的平面图;
图16是示出放大的沿周缘方向定位的具有变化的多个芯构成部分的放大平面图;
图17是示出根据第二示例性实施例的定子的立体图;
图18A是示出图17所示的U相定子构成部分的立体图;
图18B是示出图17所示的V相定子构成部分的立体图;
图18C是示出图17所示的W相定子构成部分的立体图;
图19A是示出将图17所示的多个定子构成部分正组装在一起的过程的立体图;
图19B是示出组件比图19A中的过程进一步发展的状态的立体图;
图19C是示出将定子壳体设置在环状排列的芯构成部分外周侧处的过程的立体图;
图20A是示出配备有图17所示定子的无刷电机的横截面图;
图20B是示出配备有图17所示定子的无刷电机的纵截面图;
图21是说明绕线(wind)由锭翼机缠绕成线圈的方式的附图;
图22是示出在定子壳体的外周面内正形成塑性变形沟槽的过程的横截面图;
图23是示出定子壳体和在芯构成部分处形成的凹形部的放大横截面图;
图24是示出环状排列的芯构成部分的放大平面图;
图25是示出在塑性变形沟槽已形成在定子壳体的外周面处之后芯构成部分和定子壳体的放大平面图;
图26是示出根据一修改示例性示例的环状排列的芯构成部分的平面图;
图27A是示出根据修改示例性示例的环状排列的芯构成部分的放大平面图;
图27B是对应于图27A的放大平面图,其示出在塑性变形沟槽形成在定子壳体外周面处之后根据该修改示例性示例的芯构成部分;
图28A是示出将金属芯插入环状排列的芯构成部分的内周部中的过程和在定子壳体外周面上形成塑性变形沟槽的过程的侧面截面图和横截面图;
图28B是示出在定子壳体外周面上形成塑性变形沟槽的过程的横截面图;
图28C是示出在定子壳体外周面上形成塑性变形沟槽的过程的立体图;
图28D是示出在定子壳体外周面上形成塑性变形沟槽之后,通过从芯构成部分的内周部移除金属芯而构成的定子的横截面图;
图28E是示出在定子壳体外周面上形成塑性变形沟槽之后,通过从芯构成部分的内周部移除金属芯而构成的定子的立体图;
图29A是示出沿环状排列的芯构成部分的外周部设置变形定子壳体的状态的横截面图;图29B是示出金属芯插入环状排列的芯构成部分的内周部中的状态的横截面图;
图29C是示出在定子壳体外周面处形成塑性变形沟槽的过程的横截面图;以及
图29D是示出已在定子壳体外周面处形成塑性变形沟槽之后的状态的横截面图。
具体实施方式
以下是关于本发明第一示例性实施例的说明。
如图1A所示,第一示例性实施例的无刷电机60是内转子型无刷电机,并配置为包括产生旋转磁场的定子10和通过定子10的旋转磁场旋转的转子50。如图1B所示,定子10配置为包括定子壳体70和定子主体11,定子壳体70用作壳体,定子主体11包括U相定子构成部分12U、V相定子构成部分12V和W相定子构成部分12W。在下文中,首先进行关于定子壳体70的说明,然后是关于定子构成部分12U、12V、12W和转子50的说明,最后给出关于定子10和无刷电机60的制造方法的说明。
定子壳体70
如图1A和图1B所示,定子壳体70以薄壁圆筒状形成,并使用软磁金属(像例如“铜”、“铝合金”或“铜合金”)沿其周向一体地形成。在形成塑性变形部72之前,定子壳体70的内径D1限定为大于定子芯20(环状排列的芯构成部分14U、14V、14W)的外径D2。
此外,多个塑性变形部72沿定子壳体70的周向等间隔地设置在定子壳体70的外周面上(在当前示例性实施例中,塑性变形部72在12个位置)。在定子壳体70处形成塑性变形部72,导致定子壳体70的内径在形成塑性变形部72的位置减小,并导致形成有塑性变形部72的位置邻接定子芯20。因此,定子壳体70和定子芯20集成在一起,即,定子壳体70和定子主体11成为一体的构造。
此外,塑性变形部72形成在与后文详述的轭构成部分22U、22V、22W处分别形成的突出部78U、78V、78W面对的位置。
定子构成部分12U、12V、12W
如图2A所示,U相定子构成部分12U配置有线圈线16U、绝缘体18U和多个芯构成部分14U。多个芯构成部分14U与后述的多个V相芯构成部分14V和多个W相芯构成部分14W一起构成芯20(对于各部分,请参见图1)。所述多个芯构成部分14U分别包括多个轭构成部分22U、多个齿部24U和多个金属芯接触部25U。
如图2A和图2D所示,多个轭构成部分22U与后述的多个V相轭构成部分22V和多个W相轭构成部分22W一起构成轭40,并分别是圆弧形状。多个齿部24U一体地形成在相应轭构成部分22U上,并从轭构成部分22U朝向轭40的径向内侧突伸。
此外,在轭构成部分22U面对齿部24U的位置,突出部78U形成为沿轭构成部分22U的径向朝向外侧突伸出,并沿轭构成部分22U的轴向延伸。此外,在突出部78U的中间部(沿轭构成部分22U的周向的中间部)处,具有U形沟槽的凹形部80U形成为朝向轭构成部分22U的径向外侧开口,并沿轭构成部分22U的轴向延伸。
在齿部24U的位于转子50附近的端部(参见图1A)处,金属芯接触部25U设置为沿转子50的周向(沿环状排列的磁体54S、54N)延伸出。金属芯接触部25U与后述的V相金属芯接触部25V和W相金属芯接触部25W一起构成内侧环状部41,并且金属芯接触部25U、25V、25W在转子50一侧上的面分别构成圆弧形的面R。
如图2A所示,线圈线16U构成U相,并包括多个绕组部26U和多个交叉线28U。多个绕组部26U共心地缠绕在齿部24U上,后述的绝缘部32U设置在这些绕组部26U之间。绕组部26U通过多个交叉线28U相互连接到彼此。交叉线28U绕在后述的绝缘体18U中形成的连接部34U的外周面布置(缠绕)。在线圈线16U两端侧的端子部30U从齿部24U引出到定子10的第一轴向侧(箭头Z1侧)。
绝缘体18U由树脂制成,并包括集成在一起的多个绝缘部32U和连接部34U。设置的多个绝缘部32U的数量与上述多个齿部24U的数量相等。多个绝缘部32U中每一个都包括绝缘体主体部32U1和延伸部32U2。绝缘体主体部32U1例如通过一体成型或互锁安装,集成到上述多个芯构成部分14U的相应表面。绝缘体主体部32U1在形成在芯构成部分14U的齿部24U与绕组部26U之间绝缘。延伸部32U2定位为在芯构成部分14U的径向内侧,并从绝缘体主体部32U1延伸到轭40的第一轴向侧(箭头Z1侧)。
连接部34U设置在多个绝缘部32U的第一轴向侧(Z1侧)处。连接部34U形成为环状,并将多个绝缘部32U(或更具体地,位于延伸部32U2的Z1侧上的延伸端部)连接在一起,并且定位在芯构成部分14U的径向内侧。多个突出状的保持部36U在连接部34U的外周面上形成在多个绝缘部32U之间,并朝向绝缘体18的径向外侧突伸出。保持部36U将上述交叉线28U从第二轴向侧(箭头Z2侧)保持在连接部34U处。在连接部34U处,在多个绝缘部32U之间形成朝第二轴向侧(箭头Z2侧)开口的多个缺口38U。
图2B中所示的V相定子构成部分12V具有与上述U相定子构成部分12U基本相同的构造。即,V相定子构成部分12V配置为包括多个V相轭构成部分22V、多个齿部24V、多个金属芯接触部25V、线圈线16V以及绝缘体18V。多个轭构成部分22V、多个齿部24V、金属芯接触部25V、线圈线16V和绝缘体18V对应于上述的多个轭构成部分22U、多个齿部24U、多个金属芯接触部25U、线圈线16U和绝缘体18U(对于每一部分参见图2A)。突出部78V和凹形部80V也对应于上述突出部78U和凹形部80U。注意,在V相定子构成部分12V中,连接部34V形成为环状,并形成有比上述U相连接部34U的小的直径(参见图2A)。此外,保持部36V将交叉线28V从第一轴向侧(箭头Z1侧)保持在连接部34V处,并定位在芯构成部分14V的径向内侧。
图2C所示的W相定子构成部分12W具有与上述U相定子构成部分12U基本相同的构造。即,W相定子构成部分12W配置为包括多个W相轭构成部分22W、多个齿部24W、多个金属芯接触部25W、线圈线16W以及绝缘体18W。多个轭构成部分22W、多个齿部24W、多个金属芯接触部25W、线圈线16W和绝缘体18W对应于上述多个轭构成部分22U、多个齿部24U、多个金属芯接触部25U、线圈线16U和绝缘体18U(对于每一部分参见图2A)。突出部78W和凹形部80W也对应于上述突出部78U和凹形部80U。注意,在W相定子构成部分12W中,连接部34W形成为环状,并形成有比上述V相连接部34V的小的直径(参见图2B)。从连接部34W中省略上述缺口(参见图2A中的缺口38U)。此外,保持部36W将交叉线28W从第一轴向侧(箭头Z1侧)保持在连接部34W处,并定位在芯构成部分14W的径向内侧。
如图1A所示,在多个定子构成部分12U、12V、12W组装在一起之后,如后面详细说明的,定子壳体70从定子构成部分12U、12V、12W的外周部保持所述多个定子构成部分12U、12V、12W,以构成定子10。此外,在定子10中,环状轭40由多个轭构成部分22U、22V、22W构成。
如从轭40的轴向观察,在构成轭40的各相应轭构成部分22U、22V、22W处形成的突出部78U、78V、78W沿周向等间隔地设置。
如图3A、3B和4A所示,多个连接部34U、34V、34W设置在轭40的径向内侧,且存在径向间隙,并且多个连接部34U、34V、34W设置为与轭40共轴。V相保持部36V靠着U相连接部34U的内周面配合,并且W相保持部36W靠着V相连接部34V的内周面配合。因此,多个连接部34U、34V、34W保持在沿径向彼此分离的状态下。即,保持部36U、36V、36W沿径向设置在多个连接部34U、34V、34W之间,并作用为突出状隔离件,以将多个连接部34U、34V、34W保持在沿径向彼此分离的状态下。
在U相连接部34U的未形成保持部36U和缺口38U的位置处的沿定子轴向观察到的横截面积、在V相连接部34V的未形成保持部36V和缺口38V的位置处的沿定子轴向观察到的横截面积、以及在W相连接部34W的未形成保持部36W的位置处的沿定子轴向观察到的横截面积,彼此相同。V相连接部34V的刚度因此比U相连接部34U的高,并且W相连接部34W的刚度因此比V相连接部34V的刚度高。
此外,如上所述,在多个连接部34U、34V、34W设置为沿轭40的径向在多个连接部34U、34V、34W之间存在间隙的状态下,V相交叉线28V穿过形成在U相连接部34U处的缺口38U的内侧(容纳在缺口38U内),W相交叉线28W穿过形成于U相连接部34U的缺口38U和形成于V相连接部34V的缺口38V的内侧(容纳在缺口38U和缺口38V内)。
转子50
如图1A所示,转子50配置为包括旋转轴部分52和磁体54S、54N,旋转轴部分52设置在定子10的径向内侧处,并被支撑为可绕轴线旋转,磁体54S、54N沿旋转轴部分52的周向设置。具体地,旋转轴部分52通过进行表面处理而形成,所述表面处理例如对棒状钢构件的浸碳处理(carbon immersion processing)。旋转轴部分52还被未在图中示出的轴支承构件以可旋转的方式支撑。南极磁体54S和北极磁体54N绕旋转轴部分52沿周向交替地设置。磁体54S、54N通过支撑构件56固定到旋转轴部分52。
定子10和无刷电机60的制造方法
以下是关于如上述配置的定子10和无刷电机60的制造方法的说明。
首先,如图2A所示,芯构成部分14U集成在绝缘体18U的绝缘部32U上,以形成U相子组件42U。相似地,如图2B所示,芯构成部分14V集成在绝缘体18V的绝缘部32V上,以形成V相子组件42V。此外,如图2C所示,芯构成部分14W集成在绝缘体18W的绝缘部32W上,以形成W相子组件42W。因此,子组件42U、42V、42W形成为用于U相、V相和W相中的各者(子组件形成过程)。
下一步,如图2A所示,采用锭翼机(flyer machine)(在图中未示出)将线圈线16U从径向外侧缠绕在U相子组件42U的每个齿部24U上,形成具有形成在子组件42U上的多个绕组部26U的U相定子构成部分12U。
相似地,如图2B所示,采用上述锭翼机将线圈线16V从径向外侧缠绕在V相子组件42V的每个齿部24V上,形成具有形成在子组件42V上的多个绕组部26V的V相定子构成部分12V。此外,如图2C所示,采用上述锭翼机将线圈线16W从径向外侧缠绕在W相子组件42W的每个齿部24W上,形成具有形成在子组件42W上的多个绕组部26W的W相定子构成部分12W。
当执行上述时,如图2A所示,多个交叉线28U沿连接部34U的外周面布置。多个交叉线28U还被突出状的保持部36U从第二轴向侧(箭头Z2侧)保持在连接部34U处。相似地,如图2B所示,多个交叉线28V沿连接部34V的外周面布置。多个交叉线28V也被突出状的保持部36V从第一轴向侧(箭头Z1侧)保持在连接部34V处。此外,如图2C所示,多个交叉线28W沿连接部34W的外周面布置。多个交叉线28W也被突出状的保持部36W从第一轴向侧(箭头Z1侧)保持在连接部34W处。
如图2A所示,在线圈线16U两端侧的端子部30U从齿部24U引出到定子10的第一轴向侧(箭头Z1侧)。相似地,如图2B所示,在线圈线16V两端侧的端子部30V从齿部24V朝向定子10的第一轴向侧引出。此外,如图2C所示,在线圈线16W两端侧的端子部30W从齿部24W朝向定子10的第一轴向侧引出。因此,定子构成部分12U、12V、12W形成为用于U相、V相和W相中的各者(定子构成部分形成过程)。
然后,如图3A和图3B所示,在V相定子构成部分12V的芯构成部分14V相对于W相定子构成部分12W的芯构成部分14W沿周向移动特定角度的状态下,V相定子构成部分12V从第一轴向侧(箭头Z1侧)组装到W相定子构成部分12W。然后,在U相定子构成部分12U的芯构成部分14U相对于V相定子构成部分12V的芯构成部分14V沿周向移动特定角度的状态下,U相定子构成部分12U从第一轴向侧(箭头Z1侧)组装到V相定子构成部分12V和W相定子构成部分12W。
当执行上述时,多个芯构成部分14U、14V、14W排列成环状,并且如图2D所示,多个轭构成部分22U、22V、22W各自的两个内周端部在两侧上都与相邻轭构成部分22U、22V、22W的内周端部接触(芯排列过程)。
此外,如图3A和图3B所示,V相保持部36V靠着U相连接部34U的内周面配合,并且W相保持部36W靠着V相连接部34V的内周面配合。因此,多个连接部34U、34V、34W由突出状的保持部36U、36V、36W保持为沿径向彼此分离。
此外,V相交叉线28V穿过形成在U相连接部34U处的缺口38U的内侧,并且W相交叉线28W穿过缺口38U的内侧和形成在V相连接部34V处的缺口38V的内侧。
以下是关于将定子壳体70和定子芯20(定子主体11)集成在一起的过程的说明。
如图5所示,定子壳体70设置在定子芯20的径向外侧,即,定子壳体70沿着定子芯20的轭40设置(壳体放置过程)。注意,在形成塑性变形部72(参见图1A)之前,定子壳体70的内径D1大于定子芯20(参见图1A)的外径D2,但是,在D1与D2之间仅存在细微差异。因此,在图5中,定子壳体70的内径D1和定子芯20的外径D2呈现出互相匹配。
下一步,金属芯100的可变芯保持部分102在定子芯20的内侧环状部41内周侧处插入,并且如图6A和图6B所示,通过扩大相应可变芯保持部分102的直径,可变芯保持部分102的外周面与金属芯接触部25U、25V、25W的圆弧形面R接触。然后,通过进一步扩大相应可变芯保持部分102的直径,轭40的外周面(形成在轭构成部分22U、22V、22W处的突出部78U、78V、78W)与定子壳体70的内周面接触(金属芯设定过程)。注意,为了将可变芯保持部分102插入内侧环状部41中,可变芯保持部分102的外径被充分收缩,以对应内侧环状部41的内径。
如关于金属芯100的构造的简要说明,金属芯100具有以环状设置的十二个单独可变芯保持部分102形成的主要配置元件、以及上侧保持部104和下侧保持部106。上侧保持部104和下侧保持部106支撑可变芯保持部分102,并允许十二个单独可变芯保持部分102扩大到外径侧。可变芯保持部分102的外周面形成为圆弧形,以对应金属芯接触部25U、25V、25W的圆弧形面R,并且在可变芯保持部分102的内周部处形成凸轮部102A。此外,上侧保持部104和下侧保持部106形成为圆盘形状,并在其相应外周部上形成有斜面104A、106A。可变芯保持部分102的凸轮部102A夹在上侧保持部104的斜面104A与下侧保持部106的斜面106A之间。此外,存在穿过上侧保持部104和下侧保持部106的径向中心部分而形成的通孔,并且轴部108插入通孔中。因此,上侧保持部104和下侧保持部106能够沿着轴部108滑动。因此,实现了一种构造,其中,十二个单独的环状排列的可变芯保持部分102沿径向移动,以通过上侧保持部104和下侧保持部106沿轴部108滑动并缩小上侧保持部104与下侧保持部106之间的间隔,来扩大所述十二个单独的环状排列的可变芯保持部分102的直径。
此外,弹簧110插入轴部108中,并且弹簧110朝上侧保持部104一侧偏置下侧保持部106。由此,可变芯保持部分102用特定压力F1施压芯构成部分14U、14V、14W。压力F1(弹簧110的推动力)设定为,使得当塑性变形部分72形成在定子壳体70时,当输入到定子壳体70外周部的压力大于特定值时,可变芯保持部分102沿径向内侧压缩。注意,定位夹具112附接到轴部108,以执行可变芯保持部分102相对于定子芯20和定子壳体70的定位。
下一步,如图7和图8所示,定子壳体70、定子芯20和金属芯100设置在压接工具114中。
以下是关于压接工具114的简要说明。压接工具114配置有支撑定子芯20和金属芯100的圆筒状基部116、沿基部116的周向等间隔地设置的十二个单独冲头118、以及挤压部分120。冲头118被支撑为能够沿基部116的上端部的径向移动。挤压部分120将冲头118移动到基部116的径向内侧。十二个单独的凹槽(图中未示出)形成在基部116的顶端部处,绕周向等间隔地设置,沿基部116的径向延伸。通过将冲头118容纳在这些凹槽中,使冲头118能够沿基部116的径向滑动。冲头118形成有矩形块形状,并且每个冲头118的一个端部配置为与定子壳体70的外周面相接触的接触部。此外,如图10B所示,一对凸部118A设置在接触部处,以沿定子壳体70和定子芯20的轴向观察,朝定子壳体70和定子芯20的径向内侧突伸。此外,所述成对凸部118A中的每一个设置为穿进定子壳体70,以面对相应突出部78U、78V、78W,并横跨在芯构成部分14U、14V、14W处所设置的突出部78U、78V、78W处形成的相应凹形部80U、80V、80W。如图7和图8所示,每个冲头118的另一端部都由斜面118B构成,斜面118B朝向冲头118的一个端部(接触部)侧倾斜,并朝向挤压部分120侧行进。此外,挤压部分120以圆筒状形成,并且在挤压部分120的位于基部116侧的内周面上的位置处构成锥面120A。锥面120A的内径朝基部侧扩大。在一种构造中,锥面120A与在冲头118另一端部处形成的斜面118B接触,从而通过使挤压部分120与基部116之间的间隔变窄而使十二个单独冲头118朝向基部116的径向内侧滑动。
如图9、图10A和图10B所示,加工力F2由压机输入到挤压部分120,并且冲头118的凸部118A挤压在定子壳体70的外周部上。由此,十二个单独的塑性变形部72绕周向等间隔地形成在定子壳体70的外周部处(压接过程)。因此,在形成塑性变形部72的位置处,定子壳体70的直径减小,并且这些位置挤挤压每个芯构成部分14U、14V、14W。结果,定子壳体70和定子芯20(定子主体11(参见图1B))集成在一起。
在当前示例性实施例中,进行调整,使得根据绝缘体18U、18V、18W的连接部34U、34V、34W的刚度(参见图1B),当在面对U相轭构成部分22U的位置处形成塑性变形部72时,加工力F3从冲头118的凸部118A输入到定子壳体70,当在面对V相轭构成部分22V的位置处形成塑性变形部72时,加工力F4从凸部118A输入到定子壳体70,并且当在面对W相轭构成部分22W的位置处形成塑性变形部72时,加工力F5从凸部118A输入到定子壳体70。更具体地,F3、F4和F5设定为,使得当每个芯构成部分14U、14V、14W在定子壳体70上将要形成塑性变形部72的位置被挤压时,每个芯构成部分14U、14V、14W都朝向径向内侧移动彼此相同的距离。更具体地,考虑到由于具有不同刚度的各连接部34U、34V、34W的变形而产生的反作用力,加工力F4设定为比加工力F3大,并且加工力F5设定为比加工力F4大。注意,加工力F3、F4、F5可通过计算或通过试验而确定。
当定子壳体70和定子芯20利用加工力F3、F4、F5集成在一起时,在芯构成部分14U、14V、14W(定子构成部分12U、12V、12W)布置中的形变得到抑制,从而提高定子芯20(定子主体11)的圆度。换句话说,当定子壳体通过施加如上所述的加工力F3、F4、F5而形成有塑性变形部72时,定子壳体70起调整构件的作用,以调整定子芯20(定子主体11)的圆度。
下一步,如图11所示,从定子壳体70、定子芯20和金属芯100移除压接工具114。然后,通过释放弹簧110的张力,可变芯保持部分102的直径被缩短,并且将插入定子芯20中的金属芯100从定子芯20移出。
定子壳体70和定子芯20(定子主体11)通过以上过程集成在一起,由此构成定子10。通过将转子设置在定子10的径向内侧处(转子放置过程),制造无刷电机60。
当前示例性实施例的操作和有益效果
以下是关于当前示例性实施例的操作和有效效果的说明。
如图1A所示,当前示例性实施例的无刷电机60如上所述配置为包括转子50、定子芯20和定子壳体70。电流流通过线圈线16,包括磁体54S、54N的转子50因在定子芯20和定子壳体70中产生的旋转磁场,而绕作为中心轴线的旋转轴部分52旋转。
此外,在当前示例性实施例中,定子芯20配置为包括轭40、齿部24和内侧环状部41,并且定子芯20集成到定子壳体70上。内侧环状部分41的位于转子50侧上的面(金属芯接触部分25U、25V、25W的内周面)形成有以转子50的轴线为中心的圆弧形面R。因此,在将定子壳体70和定子芯20(定子主体11)集成在一起的过程中,可以将具有与圆弧形面R内径对应的直径的金属芯100设置在内侧环状部41的径向内侧处(参见图5),由此塑性变形部72形成在定子壳体70的外周部处。因此,即使定子芯20的轭40(突出部78U、78V、78W)在定子壳体70的形成塑性变形部72的位置处受压,也保持定子芯20的内侧环状部41的圆度。
此外,在当前示例性实施例中,在定子芯20的轭构成部分22U、22V、22W处形成的突出部78U、78V、78W面向位于定子壳体70的外周部处的塑性变形部72。因此,当塑性变形部72形成于定子壳体70的外周部时,反作用力集中在定子壳体70上形成塑性变形部72的位置和突出部78U、78V、78W在定子芯20的轭构成部分22U、22V、22W的位置。因此,提高了形成塑性变形部72的位置与轭构成部分22U、22V、22W的形成突出部78U、78V、78W的位置之间的配合紧密性,由此提高了定子壳体70与定子芯20之间的固定力。
此外,在当前示例性实施例中,如沿轭40的轴向观察的,突出部78U、78V、78W绕轭40的周向等间隔地设置,并且如沿轭40的轴向观察的,定子壳体70的塑性变形部72绕轭40的周向等间隔地设置。因此,轭40被定子壳体70绕轭40的周向均匀地挤压。
综上所述,当前示例性实施例的无刷电机60提高了定子芯20的圆度,并提高了定子壳体70与定子芯20之间的固定力。
此外,根据当前示例性实施例,在轭构成部分22U、22V、22W处形成的突出部78U、78V、78W设置在面对齿部24的位置处。因此,可变芯保持部分102(参见图5)能通过定子壳体70相对于轭构成部分22U、22V、22W垂直地支撑从冲头118输入的压力。因此,提高了定子壳体70的形成塑性变形部72的位置与定子芯20的形成突出部78U、78V、78W的位置之间的配合紧密性。结果,在当前示例性实施例中,定子壳体70与定子芯20之间的固定力可提高更多。
此外,在当前示例性实施例中,塑性变形部72以3的倍数或4的倍数(十二个单独(位置))形成在定子壳体70的外周部处。由此,可使定子壳体70对定子芯20的支撑力绕定子壳体70的周向是均匀的,并且在使冲头18接触定子壳体70的外周部以形成塑性变形部72时,可便于对制造过程的控制。
此外,在当前示例性实施例中,定子芯20配置为具有由十二个单独芯构成部分14U、14V、14W构成的分段结构,并且塑性变形部72形成在定子壳体70外周部的十二个单独(位置)处。因此,可使定子壳体70对芯构成部分14U、14V、14W的支撑力均匀。
此外,在当前示例性实施例的定子10的制造方法中,以筒状形成、具有大于定子芯20外径的内径的定子壳体70通过壳体放置过程沿定子芯20的轭40设置。因此,可抑制由于定子壳体70的内周面与定子芯20的外周面(突出部78U、78V、78W)之间的滑动接触而引起的毛边的产生。因此,可以抑制诸如电机晃动和电路短路等问题。
此外,如图6A至图11所示,执行金属芯设定过程。然后,借助于压接过程,通过在定子壳体70的外周部处形成多个塑性变形部72,定子壳体70和定子芯20集成在一起。因此,在通过在可变芯保持部分102的外周面与金属芯接触部25U、25V、25W的圆弧形面R之间接触状态下、由可变芯保持部分102确保内侧环状部41(金属芯接触部分25U、25V、25W)的圆度的状态下,塑性变形部72形成在定子壳体70的外周面处。因此,即使在外力施加到定子壳体70上以形成塑性变形部72的情况下,也保持内侧环状部41的圆度。
此外,在当前示例性实施例中,施加到定子壳体70外周部以形成塑性变形部72的外力是从冲头118输入的,并且该外力由金属芯100的可变芯保持部分102支撑。即,当外力施加到定子壳体70外周面时,定子芯20的内侧环状部41不沿径向方向收缩。因此,定子壳体70上形成塑性变形部72的位置与定子芯20的轭40(突出部78U、78V、78W)的位置之间的配合紧密性提高,并且定子壳体70与定子芯20之间的固定力提高。
综上所述,当前示例性实施例的定子的制造方法能够使定子芯20的圆度提高,并增大定子壳体70与定子芯20之间的固定力。
此外,在可变芯保持部分102的外周面与金属芯接触部25U、25V、25W的圆弧形面R通过扩大可变芯保持部分102的直径而设置为接触之后,通过进一步扩张可变芯保持部分102,定子芯20的轭40的外周面(突出部78U、78V、78W)放置为与定子壳体70的内周面接触。然后,在轭40的外周面(突出部78U、78V、78W)与定子壳体70的内周面的接触状态下,塑性变形部72形成在定子壳体70的外周面处。因此,更进一步提高了定子壳体70上形成塑性变形部72的位置与定子芯20的轭40(突出部78U、78V、78W)之间的配合紧密性。结果,在当前示例性实施例中,定子壳体70与定子芯20之间的固定力可提高更多。
此外,在当前示例性实施例中,弹簧110的推动力设定为,当用于形成塑性变形部72的定子壳体70外周部上的外力(压力)大于特定值时,可变芯保持部分102沿径向收缩。因此,定子壳体70和定子芯20可通过希望的固定力集成在一起。
以下是关于当前示例性实施例的特别操作和有效效果的说明。
如图10A所示,在当前示例性实施例中,考虑当每个芯构成部分14U、14V、14W都被定子壳体70上形成塑性变形部的位置挤压时、因连接部34U、34V、34W(参见图1B)的变形所引起的反作用力,设定加工力F3、F4、F5。因此,当定子壳体70和定子芯20正被集成在一起时,芯构成部分14U、14V、14W(定子构成部分12U、12V、12W)布置中的形变可得到抑制,由此能够使定子芯20(定子主体11)的圆度提高。
注意,在当前示例性实施例中,已给出凹形部80U、80V、80W形成在轭构成部分22U、22V、22W的突出部78U、78V、78W处的情况的说明,但是本发明不限于此。例如,如图12A所示,凹形部80U、80V、80W可不形成在突出部78U、78V、78W处。因此,关于是否在突出部78U、78V、78W处形成凹形部80U、80V、80W,这可考虑诸如突出部78U、78V、78W与定子壳体70之间的接触压力等因素而适当设定。
此外,在当前示例性实施例中,已说明了采用包括一对凸部118A的冲头118在定子壳体70的外周部上形成塑性变形部72的示例,但本发明不限于此。例如,如图12B所示,塑性变形部72可由如下一种配置形成,在该配置中,形成为朝向前端侧变窄的冲头122在面对凹形部80U、80V、80W的位置挤压定子壳体70。在此情况下,定子壳体70与定子芯20之间的固定力提高更多。
修改示例
以下是根据对上述示例性实施例的修改示例的定子的相关说明。注意,与上述示例性实施例的配置基本相同的配置,用与上述示例性实施例的配置的参考标号相同的参考标号标示,并省略进一步的说明。
如图4B所示,根据当前修改示例的定子的特点在于,绝缘体18U、18V、18W的每个连接部34U、34V、34W的刚度都彼此相同。具体地,在多个连接部34U、34V、34W中,形成有最大内径和外径的U相连接部34U构造有作为T1的径向上的板厚度(壁厚)。此外,U相连接部34U在未形成保持部36U和缺口38U的轴向上的宽度是W1。
设置在U相连接部34U径向内侧处的连接部34V的径向上的板厚度是T2,T2比T1薄,并且V相连接部34V在未形成保持部36V和缺口38V的轴向上的宽度是W2,W2比宽度W1窄。
此外,设置在V相连接部34V径向内侧处的连接部34W的径向上的板厚度是T3,T3比T2薄,并且W相连接部34W在未形成保持部36W的轴向上的宽度是W3,W3比宽度W2窄。
通过以上述说明的方式调整连接部34U、34V、34W的板厚度T1、T2、T3和宽度W1、W2、W3,使各连接部34U、34V、34W的相应刚度彼此相似。
此外,在上述修改示例中,已举例说明了,通过调整连接部34U、34V、34W的板厚度T1、T2、T3和宽度W1、W2、W3,使各连接部34U、34V、34W的刚度彼此大致相同,但是,也可以通过使用另一方法,使连接部34U、34V、34W的刚度彼此相似。例如,如在图4C所示的第二修改示例中,可通过改变连接部34U、34V、34W的材料,将各连接部34U、34V、34W的刚度调整为彼此相同。在第二修改示例中,例如,通过采用铝合金作为U相连接部34U的材料、采用聚缩醛作为V相连接部34V的材料、此外还采用聚酰胺纤维复合材料(polyamide fibercomposite)作为W相连接部34W的材料,来调整每个连接部34U、34V、34W的刚度。换句话说,通过使用材料调整连接部34U、34V、34W的刚度,以使设置得越接近径向内侧的相应连接部,使用杨氏模量越低的材料。
此外,在如图4D所示的第三修改示例中,可通过在U相连接部34U的第二轴向侧(箭头Z2侧)端部处设置朝向连接部34U的径向外侧延伸的肋124,并通过在W相连接部34W的外周部中设置多个缺口126,即,通过调整各连接部34U、34V、34W的横截面轮廓,来调整每个连接部34U、34V、34W的刚度。
此外,在如图4E所示的第四修改示例中,可通过将每个连接部34U、34V、34W的内径和外径设定为彼此相同,将每个连接部34U、34V、34W设置为沿它们的轴向彼此相邻,并另外将每个连接部34U、34V、34W的横截面轮廓设定为彼此相同,来将各连接部34U、34V、34W的刚度调整为彼此相同。而且,连接部34U、34V、34W因此设置于其内的壳体,也实现了沿径向更紧凑的定子10。
修改示例的操作和有益效果
在根据上述修改示例的定子中,如图10A所示,由于绝缘体18U、18V、18W的各连接部34U、34V、34W的刚度设定为彼此相同,所以可使在定子壳体70各外周部处形成塑性变形部72所要求的加工力F3、F4、F5为彼此相同的加工力。因此,当将定子芯20(定子主体11)和定子壳体70集成在一起时,修改示例因此可容易地控制加工。
注意,虽然在上述修改示例中给出图4B至图4E所示的构造作为使多个绝缘体18U、18V、18W的各连接部34U、34V、34W的刚度彼此相同的方法,但本发明不限于此。可采用其它方法使每个连接部34U、34V、34W的刚度彼此相同,或者图4B至图4E所示的构造可适当地结合。
此外,在以上示例性实施例和示例的修改示例中已解释过,其中,U相定子构成部分12U由连接部34U支撑,V相构成部分12V由连接部34V支撑,并且W相构成部分12W由连接部34W支撑,但本发明不限于此。例如可构造为,一个连接部支撑U相定子构成部分12U、V相定子构成部分12V、以及W相定子构成部分12W。即,无需为每个相都提供一个连接部。
定子10的其它制造方法
以下参考图13至图16进行关于定子10的另一制造方法的说明。
图13和图14所示的制造方法具有压接过程,所述压接过程的特点在于考虑了定子壳体70上由冲头118挤压的位置的刚度、并且调整从每个冲头118施加到定子壳体70外周部的加工力。
如图13所示,在沿轴向观察到定子壳体70的轮廓具有椭圆形形变的情形下,当沿长径方向从外向内挤压定子壳体70的外周部时受压位置P1处的变形小于当沿短径方向从外向内挤压定子壳体70的外周部时位置P2处的变形。换句话说,位于定子壳体70的长径方向上的位置P1的刚度大于位于定子壳体70的短径方向上的位置P2的刚度。因此,挤压位置P1的加工力F6设定为大于挤压位置P2的加工力F9。此外,进行调整,以使位于定子壳体70的位置P1与位置P2之间的中间部分由加工力F7、F8挤压,加工力F7、F8小于加工力F6,但大于加工力F9。注意,加工力F6、F7、F8、F9是基于定子壳体70的轮廓的数据确定的。
如图14所示,在定子壳体70的壁厚沿周向并不恒定、并且在定子壳体70处的多个位置被朝径向内侧挤压的情形下,位于定子壳体70的厚壁受压位置的变形比位于定子壳体70的薄壁受压位置的变形小。换句话说,定子壳体70的厚壁位置的刚度比薄壁位置的刚度大。因此,挤压定子壳体70厚壁位置的加工力F6设定为比挤压定子壳体70薄壁位置的加工力F7、F8、F9大。注意,基于定子壳体70各部分的厚度数据来确定加工力F6、F7、F8和F9。
在图15所示的制造方法中,采用配备有传感器130的金属芯128来制造定子10,传感器130检测对芯构成部分14U、14V、14W的金属芯接触部25U、25V、25W的接触压力。首先,对金属芯128的配置进行说明,金属芯128配置为包括以圆棒状形成的基部132、以及固定到基部132的外周部的十二个单独传感器130。十二个单独传感器130沿基部132的周向等间隔地设置。注意,传感器30是在朝基部132的径向内侧施压时输出信号的压力传感器。在进行上述壳体放置过程之后,上述金属芯128插在定子主体11的径向内侧处,即,插入由金属芯接触部25U、25V、25W围绕的区域中(金属芯设定过程)。然后,通过挤压定子壳体70外周部的冲头118的凸部118A,沿定子壳体70的周向等间隔地形成定子壳体70的十二个单独塑性变形部72(压接过程)。由此,定子壳体70的形成塑性变形部72的位置的直径缩短,并且当这些位置挤压每个芯构成部分14U、14V、14W时,每个芯构成部分14U,14V,14W的金属芯接触部25U、25V、25W都挤压相应的传感器130。此外,在当前示例性实施例中,基于每个传感器130的输出值,调整从冲头118施加到定子壳体70外周部的加工力F6、F7、F8、F9。注意,在当前示例性实施例中,加工力F6、F7、F8、F9调整为使相应传感器130的输出值变得彼此相同。
在图16所示的制造方法中,以上压接过程的特点是考虑了芯构成部分14U、14V、14W的排列,调整从每个冲头118施加到定子壳体70外周部的加工力。更具体地,输入到定子壳体70上的面对偏移到参考圆S径向外侧的芯构成部分14U、14V、14W的位置的加工力F5,设定为比输入到定子壳体70上的面对偏移到参考圆S径向内侧的芯构成部分14U、14V、14W的位置的加工力F3大。注意,输入到定子壳体70上的面对相对于参考圆S不偏移的芯构成部分14U、14V、14W的位置的加工力F4,是小于加工力F5且大于加工力F3的加工力。
根据如上所述的制造方法,通过考虑了定子壳体70各部分的刚度、来自传感器130的输出值、和/或芯构成部分14U、14V、14W的排列,而调整从冲头118施加到定子壳体70的加工力,可提高定子芯20的圆度。
以下参考附图进行关于本发明第二示例性实施例的说明。
如图17所示,第二示例性实施例的定子210用于内转子型无刷电机,并且配置为包括如图18A至图18C所示的定子壳体270、以及U相定子构成部分212U、V相定子构成部分212V和W相定子构成部分212W。
如图17所示,定子壳体270形成为薄壁圆筒状,并使用软磁金属(像例如“铁”等)沿定子壳体270的周向一体形成。如图19C所示,定子壳体270的内径D1大于后面详述的以环状设置的芯构成部分214U、214V、214W的外径D2。此外,如图17所示,通过绕定子壳体270的周向连续成形,在定子壳体270的外周面上形成作为塑性变形部的塑性变形沟槽272(在当前示例性实施例中,存在绕定子壳体270的周向形成的单一塑性变形沟槽272)。由于形成塑性变形沟槽272,故在形成塑性变形沟槽272的位置,定子壳体270的内径减小(至小于内径D1)。结果,以环状设置的芯构成部分214U、214V、214W(定子构成部分212U、212V、212W)集成到定子壳体270上。
如图18A所示,U相定子构成部分212U与第一示例性实施例的定子构成部分12U相似地构成,因此相似的构成部件用相同的参考符号标示,并省略了进一步的说明。
在轭构成部分222U面对齿部24U的位置处,形成U形沟槽的凹形部280U,凹形部280U朝向轭构成部分222U的径向外侧开口,并沿轭构成部分222U的轴向延伸。如图23所示,凹形部280U配置有底面282和成对的侧壁284。底面282面向轭构成部分222U的径向外侧,并且成对侧壁284沿轭构成部分222U的径向从底面282的两个端部延伸出,两个端部沿底面282的轭构成部分222U的周向定位。凹形部280U的深度设定为,使得形成有塑性变形沟槽272的定子壳体270(定子壳体270的形成塑性变形沟槽272的位置)不与底面282接触。此外,凹形部280U的周向宽度W(开口的宽度尺寸)设定为比定子壳体270形成塑性变形沟槽272之前的壁厚T小。
如图24所示,在被定子壳体270保持之前,在沿轭构成部分222U外周部的周向上从一端部到另一端部之间形成的角θ1,设定为比在沿轭构成部分222U内周部的周向上从一端部到另一端部之间形成的角θ2的角度更尖锐。即,轭构成部分222U、222V、222W的周向端部设定为在相应内周处彼此邻接。此外,如图24和图25所示,轭构成部分222U的角θ1和角θ2,设定为比θ3(360°/齿的数量(在当前示例性实施例中是十二个))的角度更尖锐(在当前示例性实施例中是大约30°或更小)。
图18B所示的V相定子构成部分212V与第一示例性实施例的定子构成部分12V相似地构成,因此省略了对相似构成部件的进一步说明。设置到轭构成部分222V的凹形部280V对应于上述凹形部280U。
图18C所示的W相定子构成部分212W与第一示例性实施例的定子构成部分12W相似地构成,因此省略了对相似构成部件的进一步说明。设置到轭构成部分222W的凹形部280W对应于上述凹形部280U。
然后,如图17所示,在将多个定子构成部分212U、212V、212W组装在一起之后,如后面详述的,定子210配置为使得定子210的外周部由定子壳体270保持。多个轭构成部分222U、222V、222W分别配合在位于其两侧处的成对相邻轭构成部分之间。
多个连接部34U、34V、34W的放置和构造与第一示例性实施例的那些相似。
如图20A和图20B所示,如上所述配置的定子210与转子50一起构成内转子型无刷电机260。无刷电机260配置为,使得当定子210产生旋转磁场时,转子50旋转。注意,无刷电机260例如是8极12槽电机。用于控制无刷电机260旋转的电路器件90设置到位于定子壳体内的电路板92,并且定子壳体的两个端部被基部构件94和配备有连接器部分96的盖98封闭,在图中未示出的外部连接器连接到连接器部分96。
接下来是关于如上述配置的定子210的制造方法的说明。
类似于第一示例性实施例,子组件242U、242V、242W形成为用于U相、V相和W相中的各者(子组件形成过程)。
下一步,如图18A所示,采用锭翼机200(参见图21)将线圈线16U从径向外侧缠绕在U相子组件242U的各齿部24U上,从而形成具有形成在子组件242U上的多个绕组部26U的U相定子构成部分212U。注意,如图21所示,锭翼机200包括锭翼201、可变成形器202和驱动电路203,锭翼201以圆周运动缠绕线圈线16以绕齿部24的周边环行,可变成形器202使缠绕在齿部24上的线圈线16的排列变平直,驱动电路203控制其它构件。
相似地,如图18B所示,V相定子构成部分212V形成有在V相子组件242V上形成的多个绕组部26V。如图18C所示,W相定子构成部分212W也形成有在W相子组件242W上形成的多个绕组部26W。
当执行上述时,类似于第一示例性实施例,多个交叉线28U沿连接部34U的外周面布置。多个交叉线28U还被突出状的保持部36U从连接部34U的第二轴向侧(箭头Z2侧)保持。相似地,多个交叉线28V沿连接部34V的外周面布置。多个交叉线28V也被突出状的保持部36V从连接部34V的第一轴向侧(箭头Z1侧)保持。此外,多个交叉线28W沿连接部34W的外周面布置。多个交叉线28W也被突出状的保持部36W从连接部34W的第一轴向侧(箭头Z1侧)保持。
此外,如图18A所示,在线圈线16U两端部处的端子部30U从齿部24U引出到定子210的第一轴向侧(箭头Z1侧)。相似地,如图18B所示,在线圈线16V两端部处的端子部30V从齿部24V朝向定子210的第一轴向侧引出。此外,如图18C所示,在线圈线16W两端部处的端子部30W从齿部24W朝向定子210的第一轴向侧引出。因此,定子构成部分212U、212V、212W形成为用于U相、V相和W相中的各者(定子构成部分形成过程)。
然后,如图19A和图19B所示,类似于第一示例性实施例,V相定子构成部分212V从第一轴向侧(箭头Z1侧)组装到W相定子构成部分212W。然后,U相定子构成部分212U从第一轴向侧(箭头Z1侧)组装到V相定子构成部分212V和W相定子构成部分212W。
当执行上述时,多个芯构成部分214U、214V、214W以环状设置,并且如图24所示,多个轭构成部分222U、222V、222W中的每一个都配合在分别在两侧上相邻的一对轭构成部分之间,以使多个轭构成部分222U、222V、222W的内周部在两侧上与相邻轭构成部分的内周部接触(芯排列过程)。
此外,如图19A和图19B所示,多个连接部34U、34V、34W由突出状的保持部36U、36V、36W保持为沿径向彼此分离的状态。
此外,当执行上述时,V相交叉线28V穿过形成在U相连接部34U处的缺口38U内侧,并且W相交叉线28W穿过形成在U相连接部34U处的缺口38U内侧和形成在V相连接部34V处的缺口38V内侧。
此外,如图19C所示,定子壳体270沿呈环状排列的多个芯构成部分214U、214V、214W的外周部设置。然后,如图22所示,具有比凹形部280U、280V、280W周向上的宽度W(槽宽)大的外径的辊体204,放置为通过压机与定子壳体270接触,并形成塑性变形沟槽272。通过用特定压力将辊体204挤压在定子壳体270的外周面上,并沿定子壳体270的周向滚动辊体204,来形成塑性变形沟槽272。塑性变形沟槽272形成为,使得随着辊体204绕定子壳体270的周向滚动多周(多次),塑性变形沟槽272的深度逐渐加深。此外,通过形成塑性变形沟槽272,定子壳体270在形成有塑性变形沟槽272的位置处的内径减小。结果,定子壳体270和以环状排列的多个芯构成部分214U、214V、214W集成在一起(多个芯构成部分214U、214V、214W由定子壳体270保持)(压接过程)。
通过以上过程构成定子210。注意,端子部30U、30V、30W由在图中未示出的总线(buzz bar)连接在一起。
当前示例性实施例的操作和有益效果
以下是关于当前示例性实施例的操作和有效效果的说明。
如图17所示,在当前示例性实施例的定子210中,由于沿周向一体地形成定子壳体270,故确保了磁传输路径穿通过定子壳体270,而无需检查在环状排列的芯构成部分214U、214V、214W的各轭构成部分222U、222V、222W之间是否存在接触。此外,由于轭240构造为具有以环状排列的芯构成部分214U、214V、214W的分段结构,故线圈线16可容易地缠绕在齿部24U、24V、24W上,而无需采用诸如喷嘴装置的技术。如上所述,在当前实施例中,可获得定子210,在定子210中,线圈线16容易地缠绕,同时仍确保希望的磁通路径。
此外,在当前示例性实施例中,凹形部280U、280V、280W形成在芯构成部分214U、214V、214W的轭构成部分222U、222V、222W处。因此,当通过在定子壳体270处形成塑性变形沟槽272来朝向芯构成部分214U、214V、214W的内侧施加压力时,芯构成部分214U、214V、214W朝轴中心移动,并与各个相应的相邻轭构成部分222U、222V、222W接触。结果,如图23所示,反作用力作用在轭构成部分222U、222V、222W上,以沿其周向压缩轭构成部分222U、222V、222W。因此,凹形部280U、280V、280W的宽度因该反作用力变窄。换句话说,通过使凹形部280U、280V、280W的宽度变窄,抑制了轭构成部分222U、222V、222W的不可预知的变形,并保持轭构成部分222U、222V、222W之间的接触状态。结果,当前示例性实施例能够很好地确保磁通路径。
此外,在当前示例性实施例中,凹形部280U、280V、280W形成有上述侧壁284。因此,即使塑性变形沟槽272形成在定子壳体270处,也容易在定子壳体270与凹形部280U、280V、280W的底面282之间留有空间。结果,由于凹形部280U、280V、280W的宽度变窄,可进一步抑制轭构成部分222U、222V、222W的不可预知的变形,并更可靠地保持每个轭构成部分222U、222V、222W之间的接触状态。结果,在当前示例性实施例中,可更可靠地确保磁通路径。
如图23所示,在当前示例性实施例中,凹形部280U、280V、280W的宽度设定为比定子壳体270在形成塑性变形沟槽272之前的壁厚小。因此,即使当在定子壳体270处形成塑性变形沟槽272时,也可更可靠地在定子壳体270与凹形部280U、280V、280W的底面282之间留出空间。结果,由于凹形部280U、280V、280W的宽度变窄,可进一步抑制轭构成部分222U、222V、222W的不可预知的变形发生,并可更可靠地保持轭构成部分222U、222V、222W之间的接触状态。结果,当前示例性实施例能够更可靠地确保磁通路径。
此外,在当前示例性实施例中,在面向齿部24U、24V、24W的位置设置凹形部280U、280V、280W。因此,磁通量通过形成凹形部280U、280V、280W的位置从齿部24U、24V、24W传输到轭构成部分222U、222V、222W。即,在当前示例性实施例中,磁通量可传输到轭构成部分222U、222V、222W,同时使凹形部280U、280V、280W的影响尽可能小。
此外,在当前示例性实施例中,如图24所示,沿轭构成部分222U、222V、222W外周部的周向上从一端部到另一端部之间形成的角θ1,设定为比沿轭构成部分222U、222V、222W内周部的周向上从一端部到另一端部之间所形成的角θ2的角度更尖锐。因此,在芯构成部分214U、214V、214W成环状排列的状态下,轭构成部分222U、222V、222W的内周部彼此接触。当塑性变形沟槽272形成在定子壳体270上时(参见图25),在从轭构成部分的内周部渐行到其外周部的位置处,形成相邻轭构成部分222U、222V、222W之间的接触。即,在当前示例性实施例中,可稳定相邻轭构成部分222U、222V、222W之间的接触状态,并因此可更可靠地确保磁通路径。
此外,角θ1和角θ2设定为比θ3(360°/齿的数量(在当前示例性实施例中是十二个))更小的锐角(在当前示例性实施例中是大约30°或更小)。因此,当在定子壳体270上形成塑性变形沟槽272时,抑制了在轭构成部分222U、222V、222W的内周部与外周部之间的位置的突然接触。换句话说,在从轭构成部分222U、222V、222W的内周部朝向外周部渐行的位置处接触。结果,可进一步稳定相邻轭构成部分222U、222V、222W之间的接触状态,并因此可更可靠地确保磁通路径。
此外,在当前示例性实施例中,如图22所示,通过将辊体204绕定子壳体270的周向滚动多周(多次),在定子壳体270处形成塑性变形沟槽272。即,由于塑性变形沟槽272的深度通过辊体204绕定子壳体270周向滚动多周(多次)而逐渐变深,因此可获得稳定的塑性变形沟槽272。结果,在当前示例性实施例中,可稳定定子壳体270与芯构成部分214U、214V、214W的轭构成部分222U、222V、222W之间的接触状态,并因此可确保希望的磁通路径。
此外,通过使具有比凹形部280U、280V、280W周向宽度W大的外径的辊体204接触定子壳体270,形成塑性变形沟槽272。因此,在塑性变形沟槽272已形成之后,在定子壳体270与凹形部280U、280V、280W之间更可靠地留下空间。结果,由于凹形部280U、280V、280W的宽度变窄,因此抑制了轭构成部分222U、222V、222W的不可预知的变形发生,并保持轭构成部分222U、222V、222W之间的接触状态。因此,当前示例性实施例能够更可靠地确保磁通路径。
注意,虽然已说明了在当前示例性实施例中,通过使具有比凹形部280U、280V、280W周向宽度W大的外径的辊体204接触定子壳体270,来形成塑性变形沟槽270,但本发明不限于此。例如,可通过调整用于挤压定子壳体270外周面的加工力、且使用具有比周向宽度W小的外径的辊体,来形成塑性变形沟槽272。
此外,在当前示例性实施例中,通过使辊体204绕定子壳体270周向滚动多周(多次),将塑性变形沟槽270形成在定子壳体270上,但本发明不限于此。例如,可通过使辊体204绕定子壳体270周向滚动一周,来形成塑性变形沟槽272。
此外,在当前示例性实施例中,沿轭构成部分222U、222V、222W外周部的一端部到另一端部之间周向上的角θ1和轭构成部分222U、222V、222W内周部的一端部到另一端部之间的角θ2,设定为比360°/齿的数量(在当前示例性实施例中是十二个)小的锐角(在当前示例性实施例中是大约30°或更小),但本发明不限于此。可考虑希望的定子的特性,适当地设定角θ1和角θ2。
此外,在当前示例性实施例中,角θ1设定为比角θ2的角度更尖锐,但本发明不限于此。例如,角θ1和角θ2可设定为彼此大致相等。
此外,在当前示例性实施例中,凹形部280U、280V、280W的宽度设定为比定子壳体270在形成塑性变形沟槽272之前的壁厚小,但本发明不限于此。例如,可如下这样构造,其中,凹形部280U、280V、280W的宽度设定为比定子壳体270在形成塑性变形沟槽272之前的壁厚大。在这种构造的情况下,当存在轭构成部分222U、222V、222W的不可预知的变形时,为凹形部280U、280V、280W的变窄准备了过多余量,并保持轭构成部分222U、222V、222W之间的接触状态。结果,可以更可靠地确保磁通路径。
接下来参考图26、图27A和图27B,进行关于上述第二示例性实施例的修改示例的说明。注意,与第二示例性实施例的构件类似的构件用相同参考符号标示,并省略了进一步的说明。
如图27B所示,根据当前修改示例的定子310具有突出部312和凹部414,突出部312具有在沿轭构成部分322周向上的一端部处形成的突出状曲面316,凹部414具有在沿轭构成部分322周向上的另一端部处形成的凹陷形曲面422。具体地,如图27A所示,突出部312形成在轭构成部分322的一端侧处、并位于轭构成部分322径向外侧的位置。突出部312还朝向相邻轭构成部分322的另一端侧突伸出,并且沿突出部312突出方向的前端侧由具有曲率半径R1的曲面316构成。此外,在突出部312的基部端侧并位于轭构成部分322径向外侧的位置处,也形成朝轭构成部分322的径向内侧凹入的凹入部318。此外,位于突出部312的前端侧和轭构成部分322的径向外侧的位置,定位在轭构成部分322的外周面320的径向外侧。
此外,凹部414形成在轭构成部分322的另一端侧上并位于轭构成部分322径向外侧的位置处。具体地,凹部414朝向轭构成部分322的另一端侧开口,并且凹部414形成有曲率半径为R2的曲面422,曲率半径R2与突出部312的曲面316的曲率半径R1基本上相同。
如图26所示,各自配备有突出部312和凹部414的多个芯构成部分314U、314V、314W排列成环状,并且定子壳体270(例如参见图17)沿多个环状排列的芯构成部分314U、314V、314W的外周部设置。然后,塑性变形沟槽272形成在定子壳体270(例如参见图17)上。结果,定子壳体270的内径在形成塑性变形沟槽272的位置处减小,并且定子壳体270的内周面挤压位于突出部312的前端侧和轭构成部分322径向外侧的位置。然后,如图27B所示,通过减小位于突出部312的前端侧和轭构成部分322径向外侧的位置处的直径,相邻突出部312和凹部414彼此接触,由此将定子壳体270和多个环状排列的芯构成部分314U、314V、314W集成在一起。
在根据如上所述的当前修改示例的定子310中,通过在定子壳体270外周面形成塑性变形沟槽272,轭构成部分322的相邻突出部312和凹部414设置为彼此接触。因此,与上述构造中突出部312和凹部414未形成在轭构成部分322处的情况相比,抑制了相邻轭构成部分322之间的局部接触状态(通过曲面316、422之间的接触增加了接触表面面积)。结果,在当前修改示例中,使相邻轭构成部分322之间的接触状态稳定,能够实现更可靠地确保磁通路径。此外,通过稳定相邻轭构成部分322之间的接触状态,提高了定子310的圆度。
注意,在当前修改示例中,突出部312的曲面316的曲率半径R1与凹部414的曲面422的曲率半径R2彼此大致相同,但本发明不限于此。即,在获得以上有益效果的范围内,两个面的曲率半径可以不同。此外,只要存在在相邻轭构成部分322的曲面处彼此接触的部分,其它部分就可作为平面彼此接触。
已给出了关于本发明第二示例性实施例的说明,但本发明不限于上述内容,并且显然,在不脱离本发明主旨的范围内可以进行其它各种修改。
以下是关于本发明第三示例性实施例的说明。当前示例性实施例的定子410的每一部分与第二示例性实施例的定子210的那些部分基本相同。关于制造方法、子组件形成过程、定子构成部分形成过程、直到定子410的芯排列过程,也类似于第一示例性实施例和第二示例性实施例中的那些,因此省略了其进一步说明。在定子410的制造方法中,如图19C和图28A所示,在沿多个环状排列的芯构成部分214U、214V、214W的外周部设置定子壳体270之后,然后将具有与环状排列的芯构成部分214U、214V、214W内径对应的外径的金属芯306(在当前示例性实施例中,金属芯306的外径与芯构成部分214U、214V、214W的内径基本相同的)插入芯构成部分214U、214V、214W的内周部中(金属芯设定过程)。
然后,使用压机将辊体204设置为与定子壳体270接触,并形成塑性变形沟槽272。如图28A、图28B和图28C所示,辊体204的外径大于在芯构成部分214U、214V、214W的轭构成部分22U、22V、22W中形成的凹形部80U、80V、80W的周向宽度W(槽宽)。然后,通过用特定压力使辊体204挤压定子壳体270的外周面,并沿定子壳体270的周向滚动辊体204,来形成塑性变形沟槽272。通过使辊体204沿定子壳体270的周向滚动多周(多次),以使塑性变形沟槽272的深度逐渐加深,来形成塑性变形沟槽272。此外,通过形成塑性变形沟槽272,定子壳体270的内径在形成塑性变形沟槽272的位置减小。结果,定子壳体270和多个环状排列的芯构成部分214U、214V、214W集成在一起(多个芯构成部分214U、214V、214W由定子壳体270保持)(压接过程)。
接下来,如图28D和图28E所示,从芯构成部分214U、214V、214W的内周部移除金属芯306。
通过以上过程构成定子410。注意,端子部30U、30V、30W由例如未在图中示出的总线连接在一起。通过以上技术制造定子410。
当前示例性实施例的操作和有益效果
以下是关于当前示例性实施例的操作和有效效果的说明。
如图28A至图28E所示,在当前示例性实施例中,在将金属芯306插入芯构成部分214U、214V、214W的内周部中之后,然后在定子壳体270的外周面处形成塑性变形沟槽272。因此,即使用于形成塑性变形沟槽272的外力传递到环状排列的芯构成部分214U、214V、214W,环状排列的芯构成部分214U、214V、214W的排列也不移开。即,在当前示例性实施例中,可提高环状排列的芯构成部分214U、214V、214W的圆度。
注意,虽然已说明了当前示例性实施例,其中,在沿多个环状排列的芯构成部分214U、214V、214W的外周部设置定子壳体270之后,将金属芯306插入芯构成部分214U、214V、214W的内周部中,但本发明不限于此。例如,可在将金属芯306插入芯构成部分214U、214V、214W的内周部中之后,沿芯构成部分214U、214V、214W的外周部设置定子壳体270。
接下来是关于如上所述构造的定子410的另一制造方法的说明。
在该制造方法中,在完成子组件形成过程、定子构成部分形成过程和芯排列过程之后,首先通过壳体测量过程测量定子壳体370的形变,然后沿多个环状排列的芯构成部分214U、214V、214W的外周部设置定子壳体370,如图29A所示。注意,当前示例性实施例中的定子壳体370具有形变成大体椭圆形(具有由箭头L表示的长轴方向,和由箭头S表示的短轴方向)的内径。注意,在图29A至图29C中夸大了该形变。
下一步,如图29B所示,选择与已经过以上壳体测量过程测量的定子壳体370的形变相对应的金属芯308。然后,将选定的金属芯308插入环状排列的芯构成部分214U、214V、214W的内周部中(金属芯选择和设定过程)。更具体地,以其短径方向沿定子壳体370的长径方向(箭头L方向)定向,其长径方向沿定子壳体370的短径方向(箭头S方向)定向的定向方式,具有大体椭圆形横截面的金属芯308插入环状排列的芯构成部分214U、214V、214W的内周部中。
下一步,如图29C所示,用特定压力使辊体204挤压定子壳体370的外周面,并且将辊体204绕定子壳体370的周向滚动。结果,如图29D所示,定子壳体370和芯构成部分214U、214V、214W集成在一起,同时校正了定子壳体370的形变(形变校正和压接过程)。
下一步,从芯构成部分214U、214V、214W的内周部移除金属芯308,由此构成定子410。
如上所述,在当前制造方法中,定子壳体370和芯构成部分214U、214V、214W可集成在一起,同时校正定子壳体370的形变。

Claims (9)

1.一种无刷电机,包括:
转子,所述转子包括旋转轴部分和磁体,所述旋转轴部分被支撑为绕其轴线可旋转的,所述磁体沿所述旋转轴部分的周向设置;
定子芯,所述定子芯设置在所述转子的径向外侧处,并包括:
外侧环状部,所述外侧环状部形成为环状,
齿部,所述齿部从所述外侧环状部朝向所述外侧环状部的径向内侧突伸出,并缠绕有导电线圈,以及
内侧环状部,所述内侧环状部由转子侧的表面构成,所述转子侧的表面自所述齿部的与所述转子相邻的端部、沿转子周向延伸,并构造成以所述转子作为轴中心的圆弧形面,其中
突出部形成在所述外侧环状部处,以朝向所述外侧环状部的径向外侧突伸出,并且如沿所述外侧环状部的轴向观察的,绕所述外侧环状部的周向等间隔地设置;以及
定子壳体,所述定子壳体形成为筒状,以从所述定子芯的径向外侧覆盖所述定子芯,所述定子壳体通过在所述定子壳体的外周部的面对所述突出部的位置处形成的多个塑性变形部,与所述定子芯集成在一起,并且其中,如沿所述外侧环状部的轴向观察的,所述多个塑性变形部沿所述外周部的周向等间隔地设置,
其中,所述外侧环状部由多个轭构成部分构成,所述多个轭构成部分构成环状轭并沿所述轭的周向分段,且所述齿部分别从所述轭构成部分朝向轭的径向的内侧突伸出;
所述多个芯构成部分中的每一个都配备有所述轭构成部分和所述齿部;
所述定子壳体与所述多个芯构成部分集成在一起;
所述定子芯还包括多个绝缘体,并且每个所述绝缘体都包括多个绝缘部和连接部,所述绝缘部集成到相应的芯构成部分并在相应的齿部与绕组部之间绝缘,并且每个所述连接部都以环状形成并将所述多个绝缘部连接在一起;并且
所述多个绝缘体构造为使得所述绝缘体之一的连接部的刚度与其它所有连接部中的每一个的刚度相同。
2.如权利要求1所述的无刷电机,其中,所述突出部设置在面对所述齿部的位置。
3.如权利要求1或2所述的无刷电机,其中,所述多个塑性变形部以三的正整数倍或四的正整数倍形成在所述定子壳体的外周部处。
4.如权利要求1或2所述的无刷电机,其中:
所述定子芯构造有分段结构,所述分段结构通过以环状排列m个芯构成部分构成;并且
所述多个塑性变形部以m的正整数倍形成在所述定子壳体的外周部处。
5.如权利要求1所述的无刷电机,其中:
所述多个绝缘体的连接部设置为沿所述绝缘体的径向彼此相邻,并且通过调整来自由沿轴向的壁厚、沿径向的壁厚、以及每个所述连接部的横截面轮廓所组成的组中的至少一个因素,所述多个连接部的刚度调整为彼此相同。
6.如权利要求1或5所述的无刷电机,其中:
通过选择用于相应连接部的材料、使得所述连接部中的一个连接部的材料的杨氏模量小于设置在所述一个连接部的径向外侧处的另一连接部的材料的杨氏模量,所述多个连接部的刚度调整为彼此相同。
7.如权利要求1或5所述的无刷电机,其中:
通过为所述多个连接部中的至少一个连接部设置径向延伸肋,所述多个连接部的刚度调整为彼此相同。
8.如权利要求1或5所述的无刷电机,其中:
通过在所述多个连接部中的至少一个连接部中设置缺口,所述多个连接部的刚度调整为彼此相同。
9.如权利要求1所述的无刷电机,其中:
通过将所述连接部设置为沿所述连接部的轴向彼此相邻,并使所述连接部中的每一个的横截面轮廓彼此相同,所述多个连接部的刚度调整为彼此相同。
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