CN109428406B - 无刷电动机及定子的绕线方法 - Google Patents

Abstract

提供一种无刷电动机，即使是在环状部的周向上沿径向突出设置的多个极齿彼此的齿顶间隔不同的定子铁芯，也能低成本、均匀地卷绕线圈绕线。在定子铁芯(4)中，在环状部(4b)的周向上，朝径向突出设置有多个极齿(4a)，且相邻的齿顶(4f)的周向间隔不相同，在定子铁芯(4)的所需的极齿(4a)的齿顶(4f)一体形成有辅助齿顶部(4c)，从而形成为定子铁芯(4)的所有极齿(4a)的齿顶(4f)彼此的间隙相同。

Description

无刷电动机及定子的绕线方法

技术领域

本发明涉及一种用于例如HVAC(制热、换气以及空调：Heating、Ventilation、andAir Conditioning)设备等的无刷电动机及定子的绕线方法。

背景技术

例如，参照图10，对外转子型三相DC无刷电动机的定子及转子的结构进行说明。对定子1的结构进行说明。定子铁芯4使用层叠有电磁钢板的层叠铁芯。从环状的铁芯主体朝向径向外侧突出设置有多个极齿4a。在各极齿4a卷绕有未图示的线圈。定子铁芯4压入粘接于未图示的轴承壳体的外周以进行组装。在轴承壳体内嵌入轴承。

转子8在固定于转子轴的一端的转子轮毂上铆接有形成为杯状的转子轭12而组装成一体。在上述转子轭12的内周面上组装有环状的转子磁体13，该转子磁体13在周向上励磁有多极。在定子1组装完成后，将转子轴穿过轴承壳体的轴承以嵌入转子8。此时，定子铁芯4的极齿4a和转子磁体13以相对的方式进行组装。

在电动机没有励磁的状态下将转子保持于一定位置的情况下，提高保持力矩(齿槽转矩)。在上述情况下，需要使定子铁芯的极齿与转子磁体的磁极一对一地相对。但是，只使定子铁芯和转子磁体相对配置，未必一定能形成磁路，所以提出了准备与定子铁芯不同的铁芯，并且使极齿与转子磁体的磁极一对一地相对来提高保持力矩(参照专利文献1：日本专利特开2015-89327号公报)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2015－89327号公报

与此相对，也考虑了以下方法：不增加定子的零件个数而改变形成于定子铁芯的极齿的齿顶间的间隙，使与转子磁体的磁极相对的极齿增加，使定子铁芯的极齿相对于径向的轴线形成为非对称形状，以提高齿槽转矩。例如，在利用飞轮驱动式的绕线机将磁体线卷绕于定子线圈的极齿的情况下，配置侧轧辊，所述侧轧辊将与能在极齿的径向上移动的中心轧辊相邻的极齿覆盖，使保持管口的飞轮旋转，以使磁体线绕极齿的周围卷绕，每当线绕一周，就使中心轧辊向径向移动，从而以从极齿的根端部(环状的铁芯背部)朝向顶端依次卷绕的方式，将线圈形成于开槽。

但是，在将电磁钢板冲裁成环状而形成的层叠铁芯中，极齿的齿顶的形状相对于径向的轴线是非对称的，因此，将磁体线向形成于各极齿的周围的开槽引导的间隙会不均匀。具体而言，当将磁体线卷绕于极齿的周围时，在齿顶与侧板之间会产生间隙，随着绕线机的飞轮的旋转，中心轧辊会发生颤动而变得不稳定，因此，存在磁体线不能均匀地卷绕于极齿的周围的可能性，不仅是这样，还存在磁体线的张力很大而发生线断开等不良情况的可能性。因此，需要使绕线机的绕线速度降低来生产，可能会导致生产率降低，产品的次品率变高。

发明内容

以下所述的多个实施方式是为了解决上述技术问题而作的，其目的在于提供一种无刷电动机和定子的绕线方法，在该无刷电动机中，即使是在环状部的周向上沿径向突出设置的极齿彼此的齿顶间隔不同的定子铁芯，也能低成本、均匀地卷绕线圈绕线，上述定子的绕线方法通过对定子的绕线方法进行改良从而能使生产率提高，使次品率降低。

关于以下所述的多个实施方式的发明至少包括以下结构。

一种无刷电动机，包括：定子，上述定子具有在定子极齿上卷绕有线圈的定子铁芯；以及转子，设置于转子轭的中心部的转子轴通过轴承轴支承成能旋转，上述转子轭设置有与上述定子极齿相对的转子磁体，其特征在于，在定子铁芯中，在环状部的周向上朝径向突出设置有多个极齿，相邻的齿顶的周向间隔不同，在上述定子铁芯的所需的极齿的齿顶一体形成有辅助齿顶部，以使上述定子铁芯的所有极齿的齿顶彼此的间隙相同。

在环状部的周向上朝径向突出设置有多个极齿且相邻的齿顶的周向间隔不同的定子铁芯中，会产生极齿的齿顶的间隔相对较宽的部分和较窄的部分。但是，在相邻的齿顶的周向间隔不同的定子铁芯的所需的极齿的齿顶一体形成了辅助齿顶部，从而能使定子铁芯的所有极齿的齿顶彼此的间隙相同。辅助齿顶部可以采用树脂材料、金属材料、橡胶等各种各样的构件来形成。

因此，利用绕线机的侧板将定子铁芯的齿顶固定，从而能均匀地将线圈卷绕于各极齿，能有效地进行绕线作业，因此，能提高生产率，降低次品率。当利用绕线机的侧板将定子铁芯的齿顶固定时，由于在所需的极齿的齿顶一体形成有辅助齿顶部，因此不会使极齿的强度降低。

上述辅助齿顶部嵌件成形于上述定子铁芯的所需的极齿的齿顶，或涂装(电沉积涂装、树脂涂装、烧结涂装、金属涂装等)于所需的极齿的齿顶，使得上述定子铁芯的所有极齿的齿顶彼此的间隙相同。

藉此，通过将定子铁芯设置于成形模具以嵌件成形于所需的极齿的齿顶，或者涂装(吹出)到所需的极齿的齿顶，从而可以使定子铁芯的所有极齿的齿顶彼此的间隙相同。

也可以在上述定子铁芯的电动机轴线方向两侧安装一对绝缘体，将上述辅助齿顶部与上述绝缘体的一部分一体形成，从而形成为所有极齿的齿顶彼此的间隙相同。

藉此，仅通过将绝缘体安装于定子铁芯，就能使定子铁芯的所有极齿的齿顶彼此的间隙相同。

上述辅助齿顶部还可以与上述定子铁芯的所需的极齿的齿顶粘接或焊接，从而形成为上述定子铁芯的所有的齿顶彼此的间隙相同。

藉此，通过将辅助齿顶部与定子铁芯的所需的极齿的齿顶粘接或焊剂，从而能使定子铁芯的所有极齿的齿顶彼此的间隙相同。

上述定子铁芯也可以形成为，从环状部在周向上朝径向突出设置有多个第一极齿、第二极齿、第三极齿，上述第一极齿的齿顶相对于径向的轴线形成为对称形状，与上述第一极齿在周向上相邻的上述第二极齿和上述第三极齿的形状形成为齿顶相对于径向的轴线为非对称形状，并且上述第二极齿的齿顶与上述第三极齿的齿顶彼此的间隙比与上述第一极齿的齿顶彼此的间隙窄。

藉此，即使采用第二极齿的齿顶与第三极齿的齿顶彼此的间隙比与第一极齿的齿顶彼此的间隙形成得窄的定子，由于在第一极齿的周向两侧的齿顶和与之在周向上相对的第二极齿或第三极齿的齿顶上包括有辅助齿顶部，因此，也可以将线圈均匀地卷绕于各极齿。

一种定子的绕线方法，其特征在于，包括：第一工序，在该第一工序中，准备定子铁芯，上述定子铁芯在环状部的周向上朝向径向突出设置有多个极齿，齿顶相对于径向的轴线为对称形状的极齿与不对称形状的极齿混合存在，相邻的齿顶的周向间隔不同；第二工序，在该第二工序中，制造上述定子铁芯，将辅助齿顶部与上述定子铁芯的所需的极齿的齿顶一体形成，使上述定子铁芯的所有极齿的齿顶彼此的间隙相同；第三工序，在该第三工序中，将上述定子铁芯固定于能旋转的支承台，在利用绕线机的中心轧辊对形成线圈的极齿进行定位时，将上述极齿的齿顶的周向两侧夹住，并且在径向规定位置处将上述极齿的层叠方向两端夹住，利用侧轧辊将在两侧相邻的极齿覆盖；第四工序，在该第四工序中，在设置于旋转筒体的管口保持有磁体线的状态下，使上述旋转筒体旋转，使上述磁体线从形成于上述中心轧辊与上述侧轧辊之间的间隙进入开槽，并使上述磁体线绕上述极齿进行卷绕；第五工序，在该第五工序中，反复进行使上述中心轧辊沿上述极齿的径向移动一个间距，并且使上述旋转筒体进一步旋转，以将上述磁体线卷绕于上述极齿的周围的动作，从而在上述极齿的周围形成线圈；以及第六工序，在该第六工序中，使上述中心轧辊与上述极齿分开，并且使上述支承台旋转规定角度，对上述定子铁芯的下一个极齿重复进行上述第三工序至第五工序，将线圈分别形成于所有上述极齿。

在利用绕线机的中心轧辊对形成线圈的极齿进行定位时，将各极齿的齿顶的周向两侧夹住并且在径向规定位置处将极齿的电动机轴线方向两端夹住，利用侧轧辊将在两侧相邻的极齿覆盖。

藉此，将辅助齿顶部与定子铁芯的所需的极齿的齿顶一体形成，使定子铁芯的所有极齿的齿顶彼此的间隙相同，从而即使是极齿的齿顶彼此的间隙有宽窄的定子铁芯，也能防止绕线作业时绕线机的中心轧辊随着绕线动作而颤动，能使线圈形成得一样。此外，使磁体线向各极齿的开槽进入的间隔一定，从而能将线圈均匀地卷绕于各个极齿。因此，能提高非对称铁芯的绕线作业的生产率，降低废品率。

在无刷电动机中，即使是在环状部的周向上沿径向突出设置的多个极齿彼此的齿顶间隔不同的定子铁芯，也能均匀地卷绕线圈绕线，不会使电动机特性降低。

此外，在定子的绕线方法中，无论定子铁芯的极齿的齿顶的间隔是否相同，都能同样地卷绕线圈绕线，从而能使生产率提高，使次品率降低。

附图说明

图1是外转子型DC无刷电动机的轴向剖视说明图。

图2是表示图1的定子铁芯和转子的配置结构的说明图。

图3是定子铁芯的俯视图和立体图。

图4是在定子铁芯的所需要的极齿的齿顶嵌件成形有辅助齿顶部的定子铁芯的水平剖视图和立体图。

图5是表示沿定子铁芯的轴向安装的一对绝缘体的分解立体图。

图6是仅在定子铁芯的所需要的极齿的齿顶一体成形有辅助齿顶部的定子铁芯的俯视图和立体图。

图7是表示使用绕线机将磁体线卷绕于设置有引导铁芯的定子铁芯上的作业的示意图。

图8是随着绕线机的绕线动作的中心轧辊的状态说明图。

图9是表示卷绕于形状不同的极齿的线圈的、有或没有引导铁芯的卷绕状态的对比说明图。

图10是表示齿顶为对称形状的定子铁芯与转子的配置结构的说明图。

具体实施方式

以下，参照定子的绕线方法和附图，对本发明的无刷电动机的实施方式进行说明。在本实施方式中，作为一例，使用外转子型三相DC无刷电动机进行说明。另外，电动机只要是包括定子铁芯、在极齿的周围卷绕有线圈的电动机即可，也可以是内转子型电动机。

参照图1，对外转子型三相DC无刷电动机的大致结构进行说明。对定子1的结构进行说明。在形成为筒状的外壳2的轴孔2a中，同轴地安装有由烧结金属构成的筒状的金属含油轴承3。沿着上述外壳2的一端侧端部2b以及外周部，定子铁芯4与阶梯部2c抵接并粘接固定。定子铁芯4是层叠铁芯，在俯视时朝外周侧放射状突设的极齿4a1、4a2、4a3(参照图2)的周围分别卷绕有线圈5。

另外，在外壳2的另一端侧外周上形成有大直径的阶梯部2d，在该阶梯部2d上通过压入或者铆接组装有安装板6。在上述安装板6上固定有电动机基板7，在电动机基板7上设置有搭载有霍尔元件等的传感器基板(未图示)。在电动机基板7上连接有供电用的电线7a。

接着，对图1中转子8的结构进行说明。在转子轴9的一侧，将转子轮毂10压入固定，该转子轮毂10是对黄铜等进行切削加工而形成的。上述转子轮毂10上铆接并一体地组装有形成为杯状的转子轭12。转子8的旋转运动通过金属含油轴承3来支承，上述金属含油轴承3插入于供转子轴9插通的外壳2的轴孔2a。转子8的垂直荷重通过设置于转子轮毂10和金属含油轴承3之间的垫圈11支承。

转子轭12采用磁性体。在上述转子轭12的内周面上组装有转子磁体13，该转子磁体13是在周向上N极S极交替地多极励磁的环状构件。转子磁体13的轴向长度采用比定子铁芯4的极齿4a的轴向长度大的尺寸。定子1组装完成后，将转子轴9穿过金属含油轴承3，从而嵌入转子8。此时，定子铁芯4的极齿4a和转子磁体13以相对的方式组装。转子8的转子磁体13被相对的定子极齿4a磁吸引而进行组装，转子轴9通过金属含油轴承3以能旋转的方式支承于外壳2。

接着，参照图2～图6，对定子1的形态进行详述。

在图2中，转子8的转子磁体13被励磁为在周向上N极和S极交替，并且磁极总数是12极。此外，定子铁芯4的极齿总数(极数)是9极(9个切槽)。

设置于定子铁芯4的总数是9极(9个切槽)的极齿4a具有以下的形状。如图2所示，第一极齿4a1与转子磁体13的任一磁极(例如N极)重合地相对，并且相对于径向的轴线形成为对称形状。另外，与第一极齿4a1在周向上相邻的第二极齿4a2以及第三极齿4a3相对于径向的轴线形成为非对称形状，并且第二极齿4a2与第三极齿4a3的间隙t2比与第一极齿4a1的间隙t 1窄(t1＞t2，参照图3A)。

即，如图2所示，作为第一极齿4a1的磁通作用面的齿顶4f1相对于径向的轴线为对称形状，并且与转子磁体13的N极重合地相对配置而作用有吸引力。此外，作为第二极齿4a2的磁通作用面的齿顶4f2以及作为第三极齿4a3的磁通作用面的齿顶4f3相对于径向的轴线为非对称形状。上述第二极齿4a2的齿顶4f2以及第三极齿4a3的齿顶4f3视作等同于单个极齿4a的模拟第二极齿4a4，并且在磁通作用面重合相对的多个转子磁极(例如S极、N极以及S极)之间，作用有吸引力。

在图2中，转子磁体13的磁极数是m(m是2以上的整数，在图4A中m＝12)，定子铁芯4的极齿数是P(P是3以上的整数，在图2中P＝9)，因此，P/m的比是P/m＝9/12＝3/4。

然而，如果将上述第二极齿4a2和第三极齿4a3视作模拟第二极齿4a4，则第一极齿4a1(三处)与模拟第二极齿4a4(三处)合计的极齿总数P’为6，所以P’/m＝6/12＝1/2。藉此，能提高齿槽转矩(保持转矩)。

此外，在定子铁芯4的所需要的极齿4a的齿顶一体形成有绝缘树脂制的辅助齿顶部4c，形成为定子铁芯4的所有极齿4a的齿顶4f彼此的间隙t相同。

具体而言，如图4A、4B所示，辅助齿顶部4c是使用绝缘树脂材料将定子铁芯4的各极齿4a覆盖而嵌件成形的。代替嵌件成形，辅助齿顶部4c也可以是在所需要的极齿4a的齿顶涂装树脂材料、橡胶材料、金属材料等而形成的。作为绝缘树脂材料，采用例如PBT树脂(聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂)、PPS树脂(聚苯硫醚树脂)、PA树脂(聚酰胺树脂)等。

如图4B所示，使用绝缘树脂材料，通过嵌件成形或涂装(电沉积涂装、树脂涂装、烧结涂装、金属涂装等)，一体成形出定子铁芯4的环状部4b的外周侧面的、除了第一极齿4a1、第二极齿4a2及第三极齿4a3的磁通作用面4d的外周面。辅助齿顶部4c分别设置于齿顶4f1的周向两侧、与第一极齿4a1的齿顶4f1在周向上相邻的第二极齿4a2的齿顶4f2、与第一极齿4a1的齿顶4f1在周向上相邻的第三极齿4a3的齿顶4f3。

因此，如图4A所示，形成为相邻的第一极齿4a1、第二极齿4a2及第三极齿4a3的齿顶4f1、4f2、4f3的间隙t(开槽19)的大小一样。

另外，对定子铁芯4使用将电磁钢板层叠冲压而获得的层叠铁芯的情况进行了说明，但也可以是对金属板进行放电加工或激光切割的一体型铁芯、将金属粉末烧结的烧结金属的铁芯等其它定子铁芯。

这样，即使是具有非对称形状的极齿4a的定子铁芯4，通过设置辅助齿顶部4c，也可以使形成于所有极齿4a(第一极齿4a1～第三极齿4a3)的齿顶4f(4f1～4f3)的间隙t(开槽19)的大小均匀。因此，在通过后述的绕线机15的成形轧辊将磁体线18引导至开槽19的情况下，不易与齿顶之间产生松动，可以将线圈均匀地卷绕于各极齿4a。

此外，如图5所示，将一对绝缘体4a分别重合地组装于定子铁芯4的电动机轴线方向两侧，辅助齿顶部4c也可以作为一对绝缘体4g的齿顶安装部4e(4e1～4e3)的一部分来形成。与第一～第三极齿4a1、4a2、4a3是对称形状或不对称形状无关，一对绝缘体4g预先通过前述的绝缘树脂材料树脂成形，使得齿顶安装部4e(4e1～4e3)相对于径向的轴线为对称形状。一对绝缘体4g从电动机轴线方向两侧，沿箭头方向与形成定子铁芯4的环状部4b和由其在径向上延伸设置的各极齿4a(第一极齿4a1、第二极齿4a2、第三极齿4a3)彼此嵌合并组装。此时，第一极齿4a1的齿顶4f1安装于绝缘体4g的齿顶安装部4e1，第二极齿4a2的齿顶4f2安装于绝缘体4g的齿顶安装部4e2，第三极齿4a3的齿顶4f3安装于绝缘体4g的齿顶安装部4e3。另外，绝缘体4g可以使齿顶4f1～4f3的各磁通作用面露出，也可以使其不露出。辅助齿顶部4c分别设置于齿顶安装部4e1的周向两侧、与齿顶安装部4e1在周向上相邻的齿顶安装部4e2、与齿顶安装部4e1在周向上相邻的齿顶安装部4e3。

藉此，通过将辅助齿顶部4c设置成绝缘体4g的齿顶安装部4e的一部分，可以使定子铁芯4的所有极齿4a的齿顶4f(4f1～4f3)彼此的间隙t相同。

此外，如图6A、6B所示，辅助齿顶部4c也可以是在定子铁芯4的所需要的极齿4a的齿顶4f粘接或焊接绝缘树脂制的辅助齿顶部4c而形成的。

具体而言，如图6B所示，利用绝缘树脂材料将辅助齿顶部4c粘接或焊接于第一极齿4a1的齿顶4f1的周向两侧、与第一极齿4a1的齿顶4f1在周向上相邻的第二极齿4a2的齿顶4f2、与第一极齿4a1的齿顶4f1在周向上相邻的第三极齿4a3的齿顶4f3。另外，代替粘接或焊接辅助齿顶部4c，也可以使用成形模具利用绝缘树脂材料进行嵌件成形或者通过涂装绝缘树脂材料来一体形成辅助齿顶部4c。

藉此，如图6A所示，形成于定子铁芯4的所有极齿4a(第一极齿4a1～第三极齿4a3)的齿顶4f(4f1～4f3)的间隙t相同。

接着，参照图7和图8，对定子1的绕线方法进行说明。另外，在图7、图8中，省略设于定子铁芯4的极齿4a的辅助齿顶部4c的图示，用虚线等假想线进行图示。

准备具有非对称形状的极齿4a的定子铁芯4，在图2所示的周向上，所述极齿4a的多个第一极齿4a1、第二极齿4a2、第三极齿4a3朝径向突出设置。另外，对定子铁芯4使用将电磁钢板层叠冲压而成的层叠铁芯的情况进行了说明，但也可以是对金属板进行放电加工或激光切割而形成的一体型铁芯、将金属粉末烧结的烧结金属的铁芯等其它定子铁芯。

如图7A所示，通过飞轮驱动式的绕线机15，将磁体线18卷绕于定子铁芯4的极齿4a。定子铁芯4处于包括第一极齿4a1、第二极齿4a2及第三极齿4a3在内的所有极齿4a的齿顶的间隙不均匀的状态，但如后所述，将辅助齿顶部4c形成于所需要的极齿4a，形成为所有极齿4a彼此的间隙t相同。定子铁芯4载置于一对铁芯支架(支承台21)，环状部(铁芯背部)4b被上下夹住而定位。定子铁芯4被铁芯支架21支承成在被夹住的状态下能旋转。

绕线机15包括一对侧轧辊16b，上述侧轧辊16b将与能沿极齿4a的径向移动的中心轧辊16a相邻的极齿覆盖。中心轧辊16a的上下轧辊部16a1、16a2向前方延伸设置，中央部具有收缩形状(参照8A)。在中心轧辊16a的两侧分别设置有一对侧板16c。上述一对侧板16c使穿过管口17的磁体线18通过侧轧辊16b与侧板16c之间的间隙并向开槽19引导，以向极齿4a的周围引导。另外，一对中心轧辊部16a1、16a2同心状地配置于圆筒状的飞轮(旋转筒体)20的内部，设置成能前进后退移动。即使飞轮20旋转，中心轧辊16a也不会旋转，利用侧板16c使在径向上能前进后退移动的范围变大。在飞轮20的外周一体地安装有对磁体线18进行保持的管口17。当飞轮20旋转时，对磁体线18进行保持的管口17也旋转。

在此，参照图3至图9，对利用绕线机15的非对称铁芯的绕线方法的一个示例进行说明。

准备定子铁芯4(第一工序)，如图3A、3B所示，上述定子铁芯4在环状部4b的周向上，朝向径向突出设置有多个极齿4a，混合存在有齿顶4f相对于径向的轴线为对称形状的极齿与不对称形状的极齿，相邻的齿顶的周向间隔不相同。定子铁芯4可以是将电磁钢板层叠冲压而成的层叠铁芯，也可以是对金属板进行放电加工或激光切割而形成的一体型铁芯、或将金属粉末烧结的烧结金属铁芯等其它定子铁芯。

将辅助齿顶部4c与定子铁芯4的所需要的极齿4a(第一极齿4a1、第二极齿4a2、第三极齿4a3)的齿顶4f(4f1、4f2、4f3)一体形成。如图4A、4B所示，辅助齿顶部4c的形成方法可以是将定子铁芯4设置于成形模具的型腔并填充熔融的绝缘树脂材料而一体成形，也可以是通过吹出等将熔融的绝缘树脂材料涂装并凝固。或者，如图6A、6B所示，辅助齿顶部4c也可以是在定子铁芯4的所需要的极齿4a的齿顶粘接或焊接例如绝缘树脂制的辅助齿顶部4c。

此外，如图5所示，在定子铁芯4的电动机轴线方向两侧安装一对绝缘体4g，也可以利用设置于一对绝缘体4g的所需要的齿顶安装部4e(4e1～4e3)的一部分来形成辅助齿顶部4c。

藉此，利用绝缘树脂材料将辅助齿顶部4c一体形成于第一极齿4a1的齿顶4f1的周向两侧、与第一极齿4a1的齿顶4f1在周向上相邻的第二极齿4a2的齿顶4f2、与第一极齿4a1的齿顶4f1在周向上相邻的第三极齿4a3的齿顶4f3。

其结果是，可以制造出定子铁芯4(第二工序)，使上述定子铁芯4的所有极齿4a的齿顶4f(4f1～4f3)彼此的间隙t相同。

如图7A所示，使上述定子4的环状部4b被上下的一对铁芯支架21夹住并固定(第三工序)。具体而言，如图7A所示，绕线机15中包括的中心轧辊16a的上下轧辊部16a1、16a2超过定子4的例如第一极齿4a1的齿顶4f1并前进至径向规定位置，从而在层叠方向上将上述第一极齿4a1夹住，侧板16c和中心轧辊16a一起前进，并将第一极齿4a1的齿顶4f1的周向两端部夹住(参照图8B)。此外，与形成有线圈5的极齿4a1的两侧相邻的第二、第三极齿4a2、4a3的齿顶4f2、4f3分别被与铁芯支架21一起设置的侧轧辊16b覆盖(参照图7A、7B)。

使磁体线18的前端经由设置于图7A所示的圆筒状的飞轮20的管口17，卡定于铁芯支架21。随着飞轮20旋转，磁体线18一边进入形成于侧板16c(中心轧辊16a)与侧轧辊16b之间的开槽19并由中心轧辊16a引导，一边绕转并卷绕于第一极齿4a1(第四工序)。此时，如图7B所示，若没有辅助齿顶部4c，则在第一极齿4a1的齿顶4f1的周向两侧会产生间隙d，中心轧辊16a、侧板16c的动作会不稳定，由于飞轮20的旋转会发生松动，侧板16c与侧轧辊16b之间的间隙tc的宽度会发生变动，从而存在线圈5不均匀地卷绕并被切断的可能性。与此相对，使用具有使相邻的齿顶4f之间的间隙t形成得一样的辅助齿顶部4c的定子铁芯4(参照图4～图6)，侧板16c能将极齿4a的辅助齿顶部4c的周向两侧紧紧夹住，从而即使飞轮20旋转，中心轧辊16a也是稳定而不会颤动的，因此，能将磁体线18穿过侧板16c与侧轧辊16b之间的均匀的间隙tc并引导至开槽19内，从而可以以恒定的卷绕直径卷绕于极齿4a(参照图7B)。

如图8C所示，当磁体线18绕转时，使中心轧辊16a在极齿的径向外侧向一个间距的径向外侧(箭头左侧)移动并且使飞轮20继续旋转，从而将磁体线18卷绕于第一极齿4a1(在设置有绝缘体4g的情况下，是绝缘体4g)的周围。使保持管口17的飞轮20旋转，以使磁体线18绕极齿4a的周围卷绕，每当磁体线18绕一周，就使中心轧辊16a向径向外侧移动一个间距，从而以从第一极齿4a1的根端部(环状部4b)朝向齿顶4f1依次卷绕的方式，将线圈5形成于开槽19(第五工序)。

接着，使中心轧辊16a与结束绕线的第一极齿4a1(例如U相极齿)分开，并且在上下的一对铁芯支架21上夹有定子铁芯4的状态下旋转规定角度(例如120°)，对下一个第一极齿4a1(例如U相极齿)重复进行上述的第二工序至第四工序。对与U相、V相、W相相当的线圈5进行以上工序，以分别形成于所有的第一极齿4a1、第二极齿4a2、第三极齿4a3(第六工序)。

根据以上说明的绕线方法，当通过绕线机15的一对中心轧辊16a将形成线圈5的极齿4a夹住时，经由侧板16c与侧轧辊16b之间的均匀的间隙tc将磁体线18引导至开槽19的动作是稳定的，即使飞轮20旋转，中心轧辊16a也会不颤动，因此，可以将线圈5均匀地卷绕于各极齿4a。因此，能提高非对称铁芯的绕线作业的生产率，还能降低次品率。此外，当利用绕线机15的侧板16c对定子铁芯4的极齿4a进行固定时，由于辅助齿顶部4c一体形成于齿顶4f，因此极齿4a的强度不会降低。

图9A表示定子铁芯4的例如极齿4a的齿顶4f为等间隔对称形状的情况下的线圈绕线状态，图9B、9C表示定子铁芯4的例如第一极齿4a1的齿顶4f1为对称形状但周向长度较短的情况下，没有或有辅助齿顶部4c时的线圈绕线状态，图9D、9E表示定子铁芯4的例如第三极齿4a3的齿顶4f3为非对称形状的情况下，没有或有辅助齿顶部4c时的线圈绕线状态。

如图9A所示，在定子铁芯4的极齿4a的齿顶4f为等间隔对称形状的情况下，不需要辅助齿顶部4c，能使线圈绕线状态不发生变动地进行卷绕。

但是，如图9B所示，在定子铁芯4的第一极齿4a1的齿顶4f1为对称形状但周向长度较短的情况下，无法利用侧板16c将齿顶4f1夹住(参照7B)，因此，随着飞轮20的旋转，中心轧辊16a会发生颤动而使线圈5与第一极齿4a1之间产生间隙，从而不能以恒定的卷绕直径进行卷绕。与此相对，如图9C所示，若将辅助齿顶部4c形成于第一极齿4a1的齿顶4f1的周向两侧，则第一极齿4a1以一定间隔相对于径向的轴线形成为对称形状，因此，能利用侧板16c将齿顶4f1(参照7B)夹住。因此，随着飞轮20的旋转，中心轧辊16a不会发生颤动而能稳定地对线圈5进行卷绕。

此外，如图9D所示，如果在非对称的第三极齿4a3的宽度处使用中心轧辊16a，齿顶4f3与侧板16c之间会产生间隙，随着飞轮20的旋转，中心轧辊16a会发生颤动。藉此，由于磁体线是被中心轧辊16a引导并卷绕于极齿4a的，因此，不能稳定地卷绕线圈5。

与此相对，如图9E所示，若将辅助齿顶部4c形成于第三极齿4a3，则第三极齿4a3相对于径向的轴线形成对称形状，与相邻极齿隔开一定间隔t(参照4A)，因此，能利用侧板16c将齿顶4a3(参照7B)夹住。因此，随着飞轮20的旋转，中心轧辊16a不会发生颤动而能稳定地对线圈5进行卷绕。

另外，上述三相DC无刷电动机作为用于HVAC(制热、换气以及空调)设备等的，将转子保持于规定位置的驱动源使用。

此外，除了上述绝缘树脂材料以外，辅助齿顶部可以采用其它树脂材料、金属材料、橡胶材料等各种各样的构件来形成。

此外，当通过嵌件成形或涂装等来形成辅助齿顶部时，并非一定要将各极齿的磁通作用面露出，也可以不露出。

另外，上述实施例示例说明了外转子型的无刷电动机，但是只要更换转子磁体和定子铁芯的配置，则也能适用于内转子型的无刷电动机。

Claims (5)

1.一种无刷电动机，其特征在于，

包括：定子，所述定子具有在定子极齿上卷绕有线圈的定子铁芯；以及转子，设置于转子轭的中心部的转子轴通过轴承轴支承成能旋转，所述转子轭设置有与所述定子极齿相对的转子磁体，

在所述定子铁芯中，第一极齿、第二极齿、第三极齿从环状部依次朝向径向在多个部位突出设置，所述第一极齿的齿顶相对于径向的轴线形成为对称形状，与所述第一极齿在周向上相邻的所述第二极齿和所述第三极齿的形状形成为齿顶相对于径向的轴线为非对称形状，并且所述第二极齿的齿顶与所述第三极齿的齿顶彼此的间隙比所述第二极齿和所述第三极齿的齿顶与所述第一极齿的齿顶彼此的间隙窄，

相邻的齿顶的周向间隔不同，在所述定子铁芯的所需的极齿的齿顶一体形成有辅助齿顶部，从而形成为所述定子铁芯的所有极齿的齿顶彼此的间隙相同。

2.如权利要求1所述的无刷电动机，其特征在于，

所述辅助齿顶部嵌件成形于所述定子铁芯的所需的极齿的齿顶，或涂装于所需的极齿的齿顶，从而形成为所述定子铁芯的所有极齿的齿顶彼此的间隙相同。

3.如权利要求1所述的无刷电动机，其特征在于，

在所述定子铁芯的电动机轴线方向两侧安装有一对绝缘体，所述辅助齿顶部与所述绝缘体的一部分一体形成，从而形成为所有极齿的齿顶彼此的间隙相同。

4.如权利要求1所述的无刷电动机，其特征在于，

所述辅助齿顶部与所述定子铁芯的所需的极齿的齿顶粘接或焊接，从而形成为所述定子铁芯的所有齿顶彼此的间隙相同。

5.一种定子的绕线方法，其特征在于，包括：

第一工序，在该第一工序中，准备定子铁芯，在所述定子铁芯中，第一极齿、第二极齿、第三极齿从环状部依次朝向径向在多个部位突出设置，所述第一极齿的齿顶相对于径向的轴线形成为对称形状，与所述第一极齿在周向上相邻的所述第二极齿和所述第三极齿的形状形成为齿顶相对于径向的轴线为非对称形状，并且所述第二极齿的齿顶与所述第三极齿的齿顶彼此的间隙比所述第二极齿和所述第三极齿的齿顶与所述第一极齿的齿顶彼此的间隙窄，相邻的齿顶的周向间隔不同；

第二工序，在该第二工序中，制造所述定子铁芯，使辅助齿顶部与所述定子铁芯的所需的极齿的齿顶一体形成，使所述第一极齿、第二极齿、第三极齿的齿顶彼此的间隙相同；

第三工序，在该第三工序中，将所述定子铁芯固定于能旋转的支承台，在利用绕线机的中心轧辊对形成线圈的极齿进行定位时，将所述极齿的齿顶的周向两侧夹住，并且在径向规定位置处将所述极齿的层叠方向两端夹住，利用侧轧辊将在两侧相邻的极齿覆盖；

第四工序，在该第四工序中，在设置于旋转筒体的管口保持有磁体线的状态下，使所述旋转筒体旋转，使所述磁体线从形成于所述中心轧辊与所述侧轧辊之间的间隙进入开槽，并使所述磁体线绕所述极齿卷绕；

第五工序，在该第五工序中，反复进行使所述中心轧辊沿所述极齿的径向移动一个间距，并且使所述旋转筒体进一步旋转，以将所述磁体线卷绕于所述极齿的周围的动作，从而在所述极齿的周围形成线圈；以及

第六工序，在该第六工序中，使所述中心轧辊与所述极齿分开，并且使所述支承台旋转规定角度，对所述定子铁芯的下一个极齿重复进行所述第三工序至第五工序，将线圈分别形成于所有的所述第一极齿、第二极齿、第三极齿。

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