CN116830423A - 定子和无刷马达 - Google Patents

Abstract

本公开解决了如下问题：改善了由多个齿部的末端部形成的圆的圆度。定子(S1)包括：沿着周向排列的多个定子块(1)；设置到多个定子块(1)中的每一者的多个线圈；以及保持多个定子块(1)的支撑件(3)。多个定子块(1)中的每一者包括：位于最外周的轭部(10)；以及从轭部(10)的内周面突出的齿部(11)。轭部(10)沿着周向的宽度尺寸大于齿部(11)沿着周向的宽度尺寸。支撑件(3)沿着周向封闭。支撑件(3)以使得多个定子块(1)收容在支撑件(3)中的方式保持多个定子块(1)。支撑件(3)的内周面与多个定子块(1)的轭部(10)的至少外周面接触。

Description

定子和无刷马达

技术领域

本公开涉及定子和无刷马达，具体涉及所谓的分割芯型定子和包括该定子的无刷马达。

背景技术

传统示例以专利文献1中说明的定子和电机(无刷马达)为例。

在专利文献1中说明的定子包括以圆筒形状彼此组合的多个定子片。各定子片包括齿部和轭部。齿部和轭部彼此独立形成，然后彼此连接，从而形成定子片。例如，如专利文献1的图6所示，独立形成的齿部X2和轭部X3可以通过凹凸配合而连接以形成定子(定子X1)。注意，绕组围绕齿部缠绕。

多个定子片的轭部通过焊接等彼此接合以形成定子。

另外，在专利文献1中说明的定子中，面对转子的定子片仅在轭部的两端处彼此接触(参见图6)。因此，各轭部的尺寸误差可能降低由多个齿部的末端部形成的伪圆的圆度。注意，由多个齿部的末端部形成的伪圆的圆度的降低可能导致一些齿部与转子接触。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-128395号公报

发明内容

本公开的目的是提供具有由多个齿部的末端部形成的圆的增大的圆度的定子和无刷马达。

根据本公开的一个方面的定子包括：沿着周向排列的多个定子块；一对一地设置到多个定子块的多个线圈；以及支撑多个定子块的支撑件。多个定子块中的每一者包括：位于最外周的轭部；以及从轭部的内周面突出的齿部。轭部具有沿着周向的宽度尺寸，并且轭部的宽度尺寸大于齿部沿着周向的宽度尺寸。支撑件沿着周向封闭并以使得多个定子块收容在支撑件的内部的方式保持多个定子块。支撑件具有与多个定子块中的每一者的轭部的至少外周面接触的内周面。

根据本公开的一个方面的无刷马达包括：定子；以及可旋转地布置在定子的内部的转子。

附图说明

[图1]图1是根据本公开的实施方式的定子和无刷马达的正面图。

[图2]图2是定子的主要部分的正面图。

[图3]图3是定子的第一变型例的主要部分的正面图。

[图4]图4是定子的第二变型例的主要部分的正面图。

[图5]图5是定子的第三变型例的主要部分的正面图。

[图6]图6是传统定子的一部分的分解图。

具体实施方式

下面将参考附图详细说明根据本公开的实施方式的定子和无刷马达。注意，在实施方式的以下说明中待参考的附图是示意图。也就是说，附图上图示的各个构成要素的尺寸(包括厚度)的比例并不总是反映它们的实际尺寸比例。注意，下面将要说明的实施方式仅仅是本公开的各种实施方式中的一个示例性实施方式，并且不应该被解释为限制性的。本公开不限于下面说明的实施方式，并且可以在不脱离本公开的范围的情况下依据设计选择或任何其他因素以各种方式进行修改。

(1)概要

如图1所示，根据本公开实施方式的无刷马达M1(以下简称为无刷马达M1)包括根据本公开实施方式的定子S1(以下简称为定子S1)和可旋转地布置在定子S1中的转子R1。

转子R1包括：由软磁性材料制成并具有圆筒形状的转子芯50；以及多个(在附图中所示的示例中为6个)永磁体51。转子芯50具有轴孔500，轴孔500具有圆筒形状并贯通转子芯50的中心。旋转轴(未示出)待插入到轴孔500中。

6个永磁体51中的每一者都具有矩形平板形状。永磁体51以使得永磁体51沿着转子芯50的周向等间隔排列的方式收容在转子芯50中。

定子S1包括：沿着周向排列的多个(在附图中所示的示例中为9个)定子块1；一对一地设置到多个定子块1的多个线圈2；以及保持多个定子块1的支撑件3(参见图1和图2)。注意，在图1中，线圈被省略。

多个定子块1中的每一者都包括：位于其最外周的轭部10；以及从轭部10的内周面突出的齿部11。轭部10具有沿着周向的宽度尺寸，并且轭部10的宽度尺寸大于齿部11沿着周向的宽度尺寸。

支撑件3沿着周向封闭。支撑件3以使得多个定子块1收容在支撑件3的内部的方式保持多个定子块1。支撑件3具有与多个定子块1中的每一者的轭部10的至少外周面接触的内周面。

因此，当包括在定子S1中的多个线圈2被激励时，磁吸力和磁斥力作用在各定子块1与转子R1之间，并且转子R1由此可相对于定子S1双向旋转。由此，插入转子R1的轴孔500中的旋转轴也可与转子R1一起旋转。

在此，在传统示例中，多个定子片仅在轭部的两端处彼此接触，这可以减小由多个齿部的末端部形成的圆的圆度。

相反，在定子S1中，轭部10沿着周向的宽度尺寸大于齿部11沿着周向的宽度尺寸，并且支撑件3的内周面与多个定子块1中的每一者的轭部10的外周面接触。也就是说，与传统示例的定子相比，定子S1具有多个定子块1彼此之间的增大的接触面积(轭部10彼此之间的增大的接触面积以及各轭部10与支撑件3彼此之间的增大的接触面积)。结果，定子S1和无刷马达M1均具有由多个齿部11的末端部形成的圆的增大的圆度。

(2)定子的细节

(2-1)定子块

多个定子块1都具有相同的构造。注意，在以下说明中，除非另有指示，否则图2中由箭头指示的上/下方向、前/后方向和左/右方向被定义为各定子块1的前/后方向和左/右方向，并且垂直于图2的纸面的方向被定义为上/下方向，其中面对观察者的取向是向上的。

如图1和图2所示，各定子块1包括轭部10和齿部11。

轭部10具有四棱柱形状。更具体地，轭部10具有矩形的前表面和后表面，并且轭部10具有梯形的上表面、下表面、左侧表面和右侧表面。轭部10的前表面的上边和下边分别比轭部10的后表面的上边和下边短，并且轭部10的前表面的左边和右边分别与轭部10的后表面的左边和右边一样长。

齿部11为平行四面体形状。齿部11的高度等于轭部10的高度。也就是说，齿部11的上表面和下表面分别与轭部10的上表面和下表面齐平。此外，齿部11从轭部10的前表面的左/右方向上的中心向前突出。注意，齿部11的前表面像圆筒一样弯曲(参见图1和图2)。

此外，各齿部11包括一对凸缘部12。各凸缘部12具有纵向沿着上/下方向的板形状。凸缘部12从齿部11的左侧表面和右侧表面的前端分别向左突出和向右突出(参见图2)。各凸缘部12的高度等于齿部11的高度。注意，各凸缘部12的前表面像圆筒一样弯曲，以与齿部11的前表面齐平。

在此，轭部10和齿部11优选地由诸如硅钢片、铁素体和非晶合金等的软磁性材料作为单件一体地制成。可替选地，轭部10和齿部11可以通过以一个在另一个顶部的方式堆叠薄板状构件而形成为单件。

(2-2)线圈

各线圈2例如包括由覆盖有绝缘体的导体(诸如铜或铜合金等)制成并且围绕对应的一个齿部11缠绕的绕组(参见图2)。

(2-3)支撑件

支撑件3包括具有相同形状和相同尺寸的多个(在附图中所示的示例中为9个)支撑壁30。多个支撑壁30中的每一者都具有四边形平板形状。在上/下方向上观察时，这些多个支撑壁30以140度的角度彼此抵接，从而形成具有多边筒形状的支撑件3(参见图1)。

与定子块1类似，支撑件3优选地由诸如硅钢板、铁素体和非晶合金等的软磁性材料制成。注意，支撑件3可以由非磁性材料(例如铝或铝合金、非磁性不锈钢、合成树脂)制成。注意，各支撑壁30的内周侧的宽度大致等于轭部10的外周侧的宽度(轭部10的后表面的上边和下边的长度)。

(3)定子的组装步骤

接下来，将说明定子S1的组装步骤。注意，下面说明的组装步骤仅仅是示例，并且一些步骤的顺序可以互换。注意，下面说明的组装步骤由各种制造设备自动执行，但是一些步骤也可以由人手动执行。

首先，绕线机将绕组围绕各定子块1的齿部11缠绕，从而提供线圈2。然后，均设置有线圈2的9个定子块1沿着周向排列。此时，各定子块1的轭部10与该定子块1在周向上相邻的其他定子块1的轭部10接触。也就是说，轭部10的左侧表面和右侧表面分别与该轭部10左侧的另一相邻轭部10的右侧表面以及该轭部10右侧的另一相邻轭部10的左侧表面接触(参见图2)。

随后，通过诸如焊接或粘接等的适当方法将彼此相邻并接触的两个定子块1的轭部10彼此接合。

接下来，支撑件3以使得彼此接合的9个定子块1被收容在支撑件3的内部的方式覆盖多个定子块1，从而将多个定子块1收容在支撑件3的内部(参见图1)。然后，通过诸如焊接或粘接等的适当方法将支撑件3的各支撑壁30的内周面接合到对应的一个定子块1的轭部10的外周。由此，完成定子S1的组装。

(4)根据实施方式的定子的优点

上述定子S1具有以下优点。

一个优点是，分别对应于分割芯的多个定子块1的相对位置不仅通过在周向上彼此相邻的定子块1的轭部10彼此之间的接触来限定，还通过各轭部10与支撑件3(支撑件3的对应的一个支撑壁30)彼此之间的接触来限定。也就是说，与多个定子块1的相对位置仅由在周向上彼此相邻的定子块1的轭部10的接触来限定的情况相比，定子S1具有各轭部10与其他构件(其他轭部10和支撑件3)增大的接触面积。

因此，定子S1具有各轭部10与其他构件之间的增大的接触面积，从而抑制由于多个定子块1的尺寸差异(公差范围内的尺寸差异)而引起的位置移位。结果，定子S1具有由多个齿部11的末端部形成的圆的增大的圆度。

另一优点是，定子S1包括由磁性物质制成的支撑件3，从而减小相邻定子块1之间的磁阻并增大无刷马达M1的输出。

此外，定子S1被构造成使得各个定子块1的齿部11彼此不接触。也就是说，在多个定子块1中的任意两个相邻的定子块1中，在从齿部11的前端沿左/右方向突出的凸缘部12之间设置间隙(参见图2)。

如果彼此相邻的定子块1的齿部11(凸缘部12)连接，则由流过定子块1中的每一者的线圈2的激励电流引起的大部分磁通可以通过凸缘部12流到与该定子块1相邻的另一定子块1，从而减小与转子R1交链的磁通。

相反，在定子S1中，彼此相邻的定子块1的齿部11并未连接，由此，在流过线圈2的激励电流所产生的磁通中，通过凸缘部12之间的间隙泄漏并与转子R1交链的磁通能够增大。结果，定子S1增大了无刷马达M1的输出。

此外，在定子S1中，支撑件3的外周面具有多面体形状(多棱柱形状)，与具有柱形形状的支撑件3相比，这减小了支撑件3的尺寸和制造成本(材料成本)。此外，定子S1的优点是，与支撑件3的外周面为柱形的情况相比，这能够容易地将定子S1固定到用于收容定子S1的壳体(未示出)。

(5)定子的变型例

接下来，将说明根据实施方式的定子S1的第一变型例至第三变型例。注意，第一变型例至第三变型例中的每一者的定子S1的独特之处在于支撑件3保持多个定子块1，其他构造与实施方式的定子S1相同。

(5-1)第一变型例

在第一变型例的定子S1中，支撑件3包括与多个定子块1一一对应的多个突部31(参见图3)。多个突部31中的每一者都是矩形平行六面体形状，并且多个突部31从支撑件3的多个支撑壁30的内周面向内突出。注意，各突部31在上/下方向上的长度等于各支撑壁30在上/下方向上的长度，并且各突部31在左/右方向上的长度小于各支撑壁30的内表面在左/右方向上的长度。

另一方面，多个定子块1的轭部10的外表面具有一对一地嵌合到突部31的凹陷13。注意，各凹陷13在上/下方向、左/右方向和前/后方向上的尺寸分别大致等于从支撑壁30突出的各突部31在上/下方向、左/右方向和前/后方向上的尺寸。

多个定子块1中的每一者通过将突部31压配合到形成在轭部10的外周面中的凹陷13中而连接到对应的一个支撑壁30(支撑件3)。

(5-2)第二变型例

在第二变型例的定子S1中，支撑件3具有与多个定子块1一一对应的多个凹部32(参见图4)。多个凹部32中的每一者具有矩形槽形状，并且形成在支撑件3的多个支撑壁30中的对应的一个支撑壁30的内周面中。注意，各凹部32在上/下方向上的长度等于各支撑壁30在上/下方向上的长度，并且各凹部32在左/右方向上的长度小于各支撑壁30的内表面在左/右方向上的长度。

另一方面，多个定子块1的轭部10的外表面设置有一对一地嵌合到凹部32的突起14。多个突起14为矩形平行六面体形状，并且从各个定子块1的轭部10的外周面向外突出。注意，各突起14在上/下方向上的长度等于各轭部10在上/下方向上的长度，并且各突起14在左/右方向上的长度小于各轭部10的内表面在左/右方向上的长度。注意，各凹部32在上/下方向、左/右方向和前/后方向上的尺寸分别大致等于各突起14在上/下方向、左/右方向和前/后方向上的尺寸。

多个定子块1中的每一者通过将轭部10的外周面上的突起14压配合到凹部32中而连接到对应的一个支撑壁30(支撑件3)。

在第一变型例和第二变型例中的每一者的定子S1中，各定子块1的轭部10和支撑件3的对应的一个支撑壁30通过凹凸配合而彼此连接，从而进一步增大轭部10与支撑壁30彼此之间的接触面积。注意，支撑件3和多个定子块1优选地通过将突起14压配合到各个凹部32中或者将突部31压配合到各个凹陷13中而彼此连接。压配合使得支撑件3和多个定子块1彼此牢固地连接。

(5-3)第三变型例

在第三变型例的定子S1中，支撑件3包括从支撑件3的内周面向内突出的多个(9个)壁部33。多个壁部33中的每一者都布置在各个定子块1的轭部10之间，并且与轭部10接触(参见图5)。

各壁部33为矩形平行六面体形状，并且壁部33从支撑件3的内周面上的多个角部向内突出。注意，各壁部33具有凹陷成V形的末端面。

在此，多个定子块1中的每一者通过将轭部10压配合在沿周向彼此相邻的两个壁部33之间而连接到对应的一个支撑壁30(支撑件3)。注意，多个定子块1中的每一者的轭部10的左侧表面和右侧表面以及后表面(外周面)可以通过诸如焊接或粘接等的适当方法分别接合到壁部33和对应的一个支撑壁30。

如上所述，第三变型例的定子S1的支撑件3包括布置在多个定子块1的轭部10之间并与轭部10接触的多个壁部33，因此，定子S1具有轭部10与支撑件3彼此之间的进一步增大的接触面积。

(6)总结

本公开的第一方面的定子(S1)包括：沿着周向排列的多个定子块(1)；一对一地设置到多个定子块(1)的多个线圈(2)；以及支撑多个定子块(1)的支撑件(3)。多个定子块(1)中的每一者包括：位于其最外周的轭部(10)；以及从轭部(10)的内周面突出的齿部(11)。轭部(10)具有沿着周向的宽度尺寸，并且轭部(10)的宽度尺寸大于齿部(11)沿着周向的宽度尺寸。支撑件(3)沿着周向封闭。支撑件(3)以使得多个定子块(1)收容在支撑件(3)的内部的方式保持多个定子块(1)。支撑件(3)具有与至少所述多个定子块(1)中的每一者的轭部(10)的外周面接触的内周面。

第一方面的定子(S1)具有轭部(10)彼此之间的增大的接触面积以及各轭部(10)与支撑件(3)彼此之间的增大的接触面积，由此具有由多个齿部(11)的末端部形成的圆的增大的圆度。

本公开的第二方面的定子(S1)可以结合第一方面来实施。在第二方面的定子(S1)中，多个定子块(1)中的每一者优选地包括突起(14)或凹陷(13)，并且支撑件(3)优选地包括位于内周面中或内周面上的多个凹部(32)或突部(31)。多个凹部(32)或突部(31)与多个定子块(1)一一对应。多个定子块(1)中的每一者的突起(14)被构造为嵌合到多个凹部(32)或突部(31)中的对应的一个凹部(32)。多个定子块(1)中的每一者的凹陷(13)被构造为嵌合到多个凹部(32)或突部(31)中的对应的一个突部(31)。

在第二方面的定子(S1)中，多个定子块(1)中的每一者的轭部(10)和支撑件(3)通过凹凸配合而连接。因此，第二方面的定子(S1)具有多个轭部(10)中的每一者与支撑件(3)彼此之间的进一步增大的接触面积。

本公开的第三方面的定子(S1)可以结合第二方面来实施。在第三方面的定子(S1)中，支撑件(3)优选地包括多个凹部(32)(作为多个凹部(32)或突部(31))，多个定子块(1)中的每一者包括突起(14)，使得多个定子块(1)包括相应的突起(14)，并且支撑件(3)和多个定子块(1)通过使相应的突起(14)中的每一者压配合到多个凹部(32)中的对应的一个凹部(32)中而彼此连接。可替选地，在第三方面的定子(S1)中，支撑件(3)优选地包括多个突部(31)(作为多个凹部(32)或突部(31))，多个定子块(1)中的每一者包括凹陷(13)，使得多个定子块(1)包括相应的凹陷(13)，并且支撑件(3)和多个定子块(1)通过使多个突部(31)中的每一者压配合到对应的一个相应的凹陷(13)中而彼此连接。

在第三方面的定子(S1)中，支撑件(3)牢固地连接到多个定子块(1)。

本公开的第四方面的定子(S1)可以结合第一方面至第三方面中的任何一者来实施。在第四方面的定子(S1)中，支撑件(3)优选地包括从支撑件的内周面向内突出的多个壁部(33)。多个壁部(33)中的每一者布置在多个定子块(1)中的一者的轭部(10)与多个定子块(1)中的另一者的轭部(10)之间并与它们接触。

第四方面的定子(S1)具有支撑件(3)与多个轭部(10)彼此之间的进一步增大的接触面积。

本公开的第五方面的定子(S1)可以结合第一方面至第四方面中的任何一者来实施。在第五方面的定子(S1)中，多个定子块(1)中的每一者的齿部(11)不与多个定子块(1)中的另一者的齿部(11)接触。

在第五方面的定子(S1)中，在由流过线圈(2)的激励电流产生的磁通中，从齿部(11)之间的间隙泄漏的磁通增大，从而增大无刷马达(M1)的输出。

本公开的第六方面的定子(S1)可以结合第一方面至第五方面中的任何一者来实施。在第六方面的定子(S1)中，支撑件(3)具有优选地具有多面体形状的外周面。

在第六方面的定子(S1)中，与具有柱形形状的支撑件(3)相比，支撑件(3)的大小和制造成本(材料成本)减小。

本公开的第七方面的无刷马达(M1)包括第一方面至第六方面中的任一者的定子(S1)和可旋转地布置在定子(S1)的内部的转子(R1)。

第七方面的无刷马达(M1)具有轭部(10)彼此之间的增大的接触面积以及各轭部(10)与支撑件(3)彼此之间的增大的接触面积，由此具有由多个齿部(11)的末端部形成的圆的增大的圆度。

附图标记说明

M1 无刷马达

S1 定子

R1 转子

1定子块

2线圈

3支撑件

10轭部

11齿部

13 凹陷

14 突起

30 支撑壁

31 突部

32 凹部

33 壁部

Claims (7)

1.一种定子，包括：

多个定子块，其沿着周向排列；

多个线圈，其一对一地设置到所述多个定子块；以及

支撑件，其支撑所述多个定子块，

所述多个定子块中的每一者包括：

轭部，其位于最外周；以及

齿部，其从所述轭部的内周面突出，

所述轭部具有沿着所述周向的宽度尺寸，所述轭部的所述宽度尺寸大于所述齿部沿着所述周向的宽度尺寸，

所述支撑件沿着所述周向封闭并且以使得所述多个定子块被收容在所述支撑件的内部的方式保持所述多个定子块，

所述支撑件具有与所述多个定子块中的每一者的所述轭部的至少外周面接触的内周面。

2.根据权利要求1所述的定子，其特征在于，

所述多个定子块中的每一者包括：

突起或

凹陷，

所述支撑件包括位于所述内周面中或所述内周面上的多个凹部或突部，并且

所述多个凹部或突部一一对应于所述多个定子块，

所述多个定子块中的每一者的突起被构造成嵌合到所述多个凹部或突部中的对应的一个凹部，

所述多个定子块中的每一者的凹陷被构造成嵌合到所述多个凹部或突部中的对应的一个突部。

3.根据权利要求2所述的定子，其特征在于，

所述支撑件包括作为所述多个凹部或突部的多个凹部，所述多个定子块中的每一者包括所述突起，使得所述多个定子块包括相应的突起，并且所述支撑件和所述多个定子块通过使所述相应的突起中的每一者压配合到所述多个凹部中的对应的一个凹部而彼此连接，或者

所述支撑件包括作为所述多个凹部或突部的多个突部，所述多个定子块中的每一者包括所述凹陷，使得所述多个定子块包括相应的凹陷，并且所述支撑件和所述多个定子块通过使所述多个突部中的每一者压配合到所述相应的凹陷中的对应的一个凹陷而彼此连接。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的定子，其特征在于，

所述支撑件包括从所述支撑件的所述内周面向内突出的多个壁部，并且

所述多个壁部中的每一者布置在所述多个定子块中的一者的所述轭部与所述定子块中的另一者的所述轭部之间并与所述多个定子块中的一者的所述轭部和所述定子块中的另一者的所述轭部接触。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的定子，其特征在于，

所述多个定子块中的每一者的所述齿部不与所述多个定子块中的另一者的所述齿部接触。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的定子，其特征在于，

所述支撑件具有外周面，所述外周面优选地具有多面体形状。

7.一种无刷马达，包括：

根据权利要求1至6中任一项所述的定子；以及

转子，其能够旋转地布置在所述定子的内部。