CN1246947C - 分裂芯装置、绕线架装置、定子和电动机 - Google Patents

Abstract

本发明提供分裂芯装置、绕线架装置、定子和电动机，通过简化组装工艺就可降低生产成本。分裂芯装置(100)包括将一定子分裂成各齿极的分裂芯(101a、101b、101c和101d)，绕线架(102a、102b、102c和102d)为了绝缘覆盖分裂芯(101a、101b、101c和101d)的各个齿极，一绕线(103)连续地卷绕在被覆盖的以便绝缘的每一齿极上，其中用一根绕线(103)将通过单一电流形成磁极的分裂芯(101a、101b、101c和101d)构造成一个装置，由此在用分裂芯装置(100)组装定子时，将卷绕在分裂芯(101a、101b、101c和101d)的各个齿极上的诸绕线的连接操作就不需要了。

Description

分裂芯装置、绕线架装置、定子和电动机

(1)技术领域

本发明涉及分裂芯装置、绕线架装置、定子和电动机，它们能通过减少卷绕在定子芯的诸齿极上的卷组的连接点来简化电动机的装配工艺。

(2)背景技术

在传统的内转子型无电刷电动机中，使用图14所示的定子芯800，这种定子芯包括诸齿极801，一绕线以盘绕形式卷绕在这些齿极上，但是，将绕线卷绕在定子芯800的齿极801上的工作是如此的复杂，从而难以使卷绕工作自动化。还有，在传统的定子芯800中，尽管比较好的是增加卷绕在每一齿极801上的卷绕绕线的占空系数(space factor)，以提高电动机的性能，但由于相邻齿极801的顶端之间的间隔比底端之间的间隔窄，所以难以将绕线紧密地卷绕在齿极801的底端部分。为了解决这些问题，研制了分裂芯型定子，其中一定子芯被分裂成各齿极，在各齿极上卷绕绕线，以形成一个分裂芯，然后将这些分裂芯连接起来。

上述的分裂芯型定子使得卷绕工作容易，这是因为可将绕线卷绕在还没有连接起来的一个分裂芯的齿极上，此外，改进了卷绕绕线的占空系数，这是因为绕线可有规则地卷绕在齿极上。

另一方面，在连接各分裂芯以组装成一定子时，必须连接卷绕在各分裂芯上的绕线。

图15是一用在内转子型无电刷电动机的定子900的平面示意图，该定子900由彼此连在一起的诸分裂芯构成。参阅图15，定子900由12个彼此连接成环形的分裂芯901a、901b、901c、901d、901e、901f、901g、901h、901i、901j、901k和9011构成，各个齿极面朝内。

卷绕在各分裂芯齿极上的绕线902a、902b、902c、902d、902e、902f、902g、902h、902i、902j、902k和902l连接在图15所示的9个点。具体地说，绕线902a的一端与绕线902d的一端相连，902d的另一端与902g的一端相连，902g的另一端与902j的一端相连，其结果是分裂芯901a、901d、901g和901j由于来自同一个极(U极)的电流构成了磁极。同样，绕线902b、902e、902h和902k分别相连，使各分裂芯901b、901e、901h和901k由于来自V极的电流而构成磁极，902c、902f、902i和902l分别相连，使各分裂芯901c、901f、901i和901l由于来自W极的电流而构成磁极。当来自U、V和W极的三极的电流施加到上述定子900上时，产生旋转磁场。

连接诸绕线的方法包括使用其上布置有诸连接点或将绕线焊接在一起的印刷线路板，但在绕线的直径较大或想要一个高输出电动机时，绕线必须通过焊接相连。

但是，由于绕线的焊接连接要手工完成，用传统的分裂芯组装定子或电动机要花费很多工时(人数×工作小时)，从而导致生产成本高。

鉴于上述问题，本发明的一个目的是提供一种分裂芯装置、绕线架装置、定子和电动机，由于简化了组装工艺而降低了生产成本。

(3)发明概要

根据解决上述问题的目的，本发明的分裂芯装置包括不少于两个的将一个定子芯分裂成各齿极的分裂芯和单根绕线，该绕线的长度包括卷绕在每一分裂芯的齿极上所需的长度和另外的对应于分裂芯间隔的未卷绕部分的所需的长度。

此外，本发明的绕线架装置包括不少于两个的安装在定子芯的齿极上的绕线架和一单根连续的绕线，该绕线的长度包括卷绕在绕线架上和对应于绕线架之间间隔的未卷绕部分所需的长度。

另外，本发明的定子包括不少于两组的分裂芯装置，其中一个分裂芯装置中的各分裂芯按预定次序相连，其它分裂芯装置中的各分裂芯也以同样的预定次序相连。

还有，本发明的定子包括不少于两组的绕线架装置，其中一个绕线架装置中的各绕线架按预定次序安装在定子芯的各齿极上，其它绕线架装置中的各绕线架也以同样的预定次序安装在定子芯的各齿极上。

再者，本发明的电动机包括前述的定子和一由该定子驱动的杆状转子。

如上所述，由于本发明的分裂芯装置包括不少于两个将一定子芯分裂成各齿极的分裂芯和一根绕线，该绕线的长度包括卷绕在每一分裂芯的齿极上所需的和分裂芯之间的未卷绕部分所需的长度，就不必连接卷绕在每一分裂芯上的各个绕线。其结果是，可简化具有上述分裂芯装置的定子或电动机的组装工艺，降低生产成本。

另外，由于本发明的绕线架装置包括不少于两个安装在定子芯的齿极上的绕线架和一根绕线，该绕线的长度包括卷绕绕线架上和绕线架之间的未卷绕部分所需的长度，就不必连接卷绕在每一绕线架上的诸绕线。其结果是，可获得类似于上述的优点。

还有，由于本发明的定子包括不少于两组的上述分裂芯装置，其中一个分裂芯装置中的各分裂芯按预定次序相连，其它分裂芯装置中的各分裂芯也以同样的预定次序一一相连，在组装定子的工艺中，连接卷绕在每一分裂芯上的绕线的连接工艺就不需要了。其结果是，降低了定子的生产成本。

此外，由于本发明的定子包括不少于两组的上述绕线架装置，其中一个绕线架装置中的各绕线架按预定次序安装在定子芯的各齿极上，另一绕线架装置中的各绕线架也以同样的预定次序安装在定子芯的各齿极上，在定子组装工艺中，连接卷绕在每一绕线架上的绕线的连接工艺就不需要了。其结果是，降低了定子的生产成本。

此外，由于本发明的电动机包括上述的定子和该定子驱动的杆状转子，在电动机的组装工艺中，连接卷绕在各分裂芯上的绕线的连接工艺就不需要了。其结果是，降低了电动机的生产成本。

(4)附图简要说明

图1是一立体图，它示出了本发明第一实施例的分裂芯装置100的外形；

图2是一平面图，它示出了金属片12a的一个形式；

图3是一立体图，它示出了一分裂芯101a的一个形式；

图4是一立体图，它示出了一绕线架102a的一个形式；

图5是一沿分裂芯101a的线A-A截取的横剖面图；

图6是一示意图，它示出了分裂芯100的卷绕步骤的一个例子；

图7是一平面图，它示出了定子400的结构；

图8是一剖面图，它示出了电动机500的结构；

图9是一示意性的立体图，它示出了本发明第二实施例的绕线架装置600的外形；

图10是一立体图，它示出了绕线架601a的一个形式；

图11是一沿绕线架601a的线B-B截取的剖视图；

图12是一示意性的立体图，它示出了定子芯700的结构；

图13是一示意性的立体图，它示出了定子芯701的一个形式；

图14是一示意性的立体图，它示出了定子芯800的一个形式；以及

图15是一平面图，它示出了传统定子900的结构。

(5)具体实施方式

参阅附图，下面详细描述本发明的几个较佳实施例。

图1是一示意性的立体图，它示出了本发明第一实施例的分裂芯装置的外形，其中分裂芯装置100包括：将一定子分裂成各齿极的分裂芯101a、101b、101c和101d；覆盖分裂芯101a、101b、101c和101d的各个齿极以便绝缘的绕线架102a、102b、102c和102d；以及连续卷绕在每一个被覆盖的以便绝缘的齿极上的绕线103。

下面将分裂芯101a作为一例子来描述分裂芯101a、101b、101c和101d的构造。如图2和图3所示，用所需数量的叠层金属片12a构成分裂芯101a，金属片包括：一齿极10a，绕线103卷绕在该磁极上以形成一磁极；以及一连接部分11a，在其一侧边缘上有一凸起，在其另一侧边缘上有一凹部。此外，每一金属片12a设置有诸凸起13a，这些凸起13a是通过在预定位置进行冲压形成的，这样的凸起13a与上下叠层金属片12a的凸起13a配合，以固定地容纳于对应金属片12a中的相应位置。用粘结剂或焊接使诸叠层金属片12a结合在一起。此外，在连接各分裂芯时，连接部分11的侧边缘上的凸起和凹部与相邻分裂芯的凸起和凹部配合。

此外，在连接部分11的中心设置一圆孔，当各分裂芯连接成一定子时，用圆孔使定子定位，但是，这样的圆孔不总是必要的。

下面将绕线架102a作为一例子来描述绕线架102a、102b、102c和102d的结构。如图4所示，用绕线架102a覆盖分裂芯101a的齿极10a的外周表面以便绝缘，绕线架102a包括：由板状件构成的侧面覆盖部分20a，这些板状件沿齿极10a的侧表面折叠；以及顶部/底部覆盖部分21a，这些覆盖部分21a由覆盖齿极10a的顶表面和底表面的构件以及两个从前述构件伸出并彼此面对面的板状件构成。结果，分裂芯101a的齿极10a的两个侧表面和顶表面以及底表面被覆盖和绝缘，顶部/底部覆盖部分21a的两板状件保持以盘绕形式卷绕在齿极10a上的绕线103，从而防止绕线松开。另外，绕线架102a、102b、102c和102d由绝缘纸、诸如聚酰胺或聚酰亚胺的绝缘合成树脂或诸如玻璃的绝缘材料制成。

此外，绕线架102a的形状不限于上述的例子，倘若绕线架为了绝缘覆盖分裂芯101a的齿极10a的整个外周表面也是可以的，因此，如果在分裂芯101a的齿极10a上设置绝缘涂层，就不需要绕线架102a。

绕线103由导电金属材料制成，为了电绝缘，其外表面例如包漆。绕线103是单根的连续的绕线，它能连续地卷绕各个分裂芯101a、101b、101c和101d的所有齿极，其长度能够满足卷绕所有分裂芯101a、101b、101c和101d的齿极以及在各分裂芯之间的未卷绕部分。具体地说，如图1所示，一旦分裂芯101a的齿极的卷绕完成，绕线的端部为未卷绕部分延伸所需长度，并卷绕在分裂芯101b的齿极上，类似地，卷绕在分裂芯101b上的绕线的端部为未卷绕部分延伸一所需长度，并卷绕在分裂芯101c的齿极上，随后卷绕在分裂芯101c上的端部为未卷绕部分延伸一所需长度，并卷绕在分裂芯101d的齿极上。

此外，在决定未卷绕部分所需的长度时考虑各个分裂芯101a、101b、101c和101d被环形连接以构成一定子的配置。

此外，图5是沿线A-A截取的剖面图，其中绕线103有规则地和多层地卷绕在分裂芯101a的齿极10a的外周表面上。由于用一根绕线103提供了卷绕在彼此分离的各个分裂芯101a、101b、101c和101d上的卷绕线，绕齿极10a形成的卷绕线的占空系数增加了。

此外，绕分裂芯101a、101b、101c和101d的齿极的绕线103的卷绕工作除了手工之外还可通过自动卷绕设备完成。

图6示出了将绕线103卷绕在分裂芯101a、101b、101c和101d的齿极上的卷绕设备的结构。参阅该附图，在两个杆90上以可滑动方式安装多个保持分裂芯101a、101b、101c和101d的夹具，多个夹具91保持在一对保持件92之间，使得分裂芯101a、101b、101c和101d分别保持在一个夹具91与相邻的一个夹具之间，其结果是，分裂芯101a、101b、101c和101d在如图6(a)所示的旋转轴线X上对齐。

绕线103通过设置在各个杆90上的间隔90a定位在卷绕分裂芯101a的齿极的附近，然后当两杆90通过一驱动装置(未示出)转动时，绕线103卷绕在分裂芯101a的齿极上。一旦绕线103的预定数量卷绕在分裂芯101a的齿极上，两杆90停止转动。

现在参阅图6(b)，两保持件92沿两杆90相对移动，使得诸夹具91装置一起滑动，直到杆90上的间隔90a与分裂芯101b对齐为止。在该工作过程中，卷绕在分裂芯101a上的绕线103越过夹具91到分裂芯101b的附近。因此，越过夹具91的那部分绕线103变成在分裂芯101a与101b之间的未卷绕部分。然后当两杆90再转动时，绕线103卷绕在分裂芯101b的齿极上。

此外，如图6(c)和图6(d)所示，两保持件92沿两杆90相对地一步一步移动，使得诸夹具91一起滑动，直到杆90的间隔90a分别与分裂芯101c和101d对齐为止，随后两杆90转动，使绕线103卷绕在各个齿极上。当绕线103连续地卷绕在所有的分裂芯101a、101b、101c和101d时，两保持件92打开，分裂芯101a、101b、101c和101d从两夹具91移出后就获得一分裂芯装置100。

如上所述，分裂芯装置100由被一单根绕线103连接起来的以分别形成单电流磁极的分裂芯101a、101b、101c和101d所构成，因此，在用分裂芯装置100组装一定子时，将卷绕在分裂芯101a、101b、101c和101d的齿极上的绕线连接起来的工作就不需要了。

此外，上述的分裂芯装置100设计成用于三极无电刷电动机，该电动机包括一12槽定子，而由三个分裂芯构成的一分裂芯装置用于一9槽定子，由两个分裂芯构成的一分裂芯装置用于6槽定子。

以下的说明涉及一内转子型无电刷电动机，它包括一由三组分裂芯装置100、200和300构成的12槽定子。在此，分裂芯装置200和300的构造与上述的分裂芯装置100相同。具体地说，分裂芯装置200由分裂成各个齿极的分裂芯201a、201b、201c和201d和一单根绕线203构成，每一齿极覆盖有绝缘之用的绕线架，绕线203连续地卷绕在被覆盖的以便绝缘的齿极上，而分裂芯装置300由分裂成各个齿极的分裂芯301a、301b、301c和301d和一单根绕线303构成，每一齿极覆盖有绝缘之用的绕线架，绕线303连续地卷绕在被覆盖的以便绝缘的齿极上。

图7是一平面图，它示出了由三组分裂芯装置100、200和300构成的12槽定子400的结构。将各分裂芯相连以构成环状的定子400，其中分裂芯装置100、200和300之一的各分裂芯以规定次序相连，分裂芯装置100、200和300中的另一个的各分裂芯也以同样的规定次序相连。

具体地说，在定子400中，三组分裂芯装置100、200和300的连接使各分裂芯101a、201a和301a顺时针方向连接，随后是分裂芯101b、201b和301b，再接着是分裂芯101c、201c和301c，最后是101d、201d和301d，由此构成一圆。各个分裂芯的相互位置取决于各分裂芯的连接部分11a的侧边缘上的凸起或凹部与相邻分裂芯的凸起或凹部的配合，此外，通过沿分裂芯101a等的外周表面的焊接将各分裂芯结合在一起。

各个分裂芯装置100、200和300的绕线103、203和303的各一端部互不相关，并连接于U极、V极和W极的电源，而它们的另一端连接在一起，尽管这并不总是必要的。

这种布置的结果是，可构成一12槽定子，其中来自U极、V极和W极中的一个电源的电流所形成磁极的四个分裂芯各相隔90°，卷绕在各个分裂芯齿极上的诸绕线之间不需要连接，当来自U极、V极和W极的三极的电流施加到绕线103、203和303上时，定子400就产生转动磁场。

此外，各个分裂芯装置100、200和300的诸分裂芯环形连接次序不限于该实施例定子400的结构布置，种种其它的结构布置也是可以的，具体取决于所连接的分裂芯装置的数量或诸如三极直流电或三相交流电的电流形式，连接次序也可改变，只要该次序能够使包括多个分裂芯装置的定子产生旋转磁场即可。

图8是剖视图，它示出了一包括定子400的电动机500的结构，其中杆状转子401穿过一定子400的空心内侧，并与定子400有一间隔，轴402同中心地固定于转子401。定子400和转子401存放在在电动机外壳403内，而轴402由电动机外壳403支承，使轴402可自由旋转，轴402的一端伸出电动机外壳403。其结果是，当电流通到电动机500时，在定子400中产生旋转磁场，由此轴402与转子401一起旋转。

此外，该实施例描述的电动机500是包括U极、V极和W极的三极型的，但本发明的应用不局限于这种类型的电动机，当然，类似于本发明的优点在其它类型的电动机中也可获得。

下面的说明涉及本发明第二实施例的绕线架装置600。

图9是一示意性的立体图，它示出了上述绕线架装置600的外形，它包括安装在一定子的各齿极上的绕线架601a、601b、601c和601d和连续地卷绕在各个绕线架601a、601b、601c和601d上的绕线602。

下面将绕线架601a作为一例子来描述绕线架601a、601b、601c和601d的构造。如图10所示，绕线架601a包括一矩形扳形式的后部61a和顶部62a，它们都是空心的，还包括一连接后部61a和顶部62a、使得后部61a和顶部62a彼此之间有一预定间隔地面对面的矩形管状卷绕部63a。卷绕部63a的内部尺寸取决于要安装在其上的齿极，较佳地，后部61a和顶部62a具有足以支承要卷绕在卷绕部分63a上的绕线602但在齿极之间的一间隔内的尺寸。将这样的绕线架601a安装到齿极上之后，齿极被覆盖和绝缘，绕线架601a的后部61a和顶部62a保持和支承卷绕在卷绕部63a上的绕线602，从而防止绕线602松开。另外，绕线架601a、601b、601c和601d由绝缘纸、诸如聚酰胺或聚酰亚胺的绝缘合成树脂或诸如玻璃的绝缘材料制成，它可以被模制成一体的，或用粘结剂将后部61a、顶部62a和卷绕部63a的各件结合在一起而形成。

绕线602由类似于上述绕线103的材料制成，绕线连续卷绕在所有的绕线架601a、601b、601c和601d的卷绕部，绕线是单根连续的绕线，其长度取决于卷绕在绕线架601a、601b、601c和601d的卷绕部上以及在绕线架601a、601b、601c和601d之间的未卷绕部分的需求。

此外，图11是一沿图9所示的绕线架601a的线B-B截取的剖视图，其中绕线602有规则地多层地卷绕在绕线架601a的卷绕部63a上，这样与上述分裂芯装置100一样，能增加形成在绕线架601a、601b、601c和601d上的卷绕线的占空系数。

图12是立体图，它示出了要安装绕线架装置600的定子芯700的结构，其中定子芯700包括一其中有圆状空心的轭部(yoke)70，其中，有多个齿极71径向朝内突出，当例如三组绕线架装置600的各个绕线架按预定次序一一安装在齿极71上时，就构成了在来自三个极的电流的作用下产生旋转磁场的定子。

此外，绕线架装置600的数量或构成一绕线架装置600的绕线架的数量取决于要组装的三极无电刷电动机是否具有一12槽定子或9槽定子还是6槽定子，这与上述的分裂芯装置100一样。还有，绕线架装置600安装到每一齿极71上的次序的详细描述在此省略，这时因为这与分裂芯装置100的次序相同。

在使用上述绕线架装置600之后，形成单一电流的诸磁极的卷绕线圈在一个装置由单根绕线602构成，因此，在用绕线架装置600组装定子或电动机时，卷绕在每一绕线架装置上的诸线圈的连接工作就可省略。

另外，本发明的绕线架装置600的应用不局限于上述的定子芯700，当然，类似于本发明的优点在其它电动机中也可获得。例如，也可应用于图13所示的一直的定子芯701的诸齿极72。具体地说，当三组绕线架装置以预定次序安装在定子芯701的诸齿极72上时，就可获得一定子，该定子在来自三个极的电流作用下产生一移动磁场，其中一杆状转子前后移动，因此，用上述的定子可构造一线性电动机。

Claims (5)

1.一种分裂芯装置，它包括不少于两个将一个定子芯分裂成各齿极的分裂芯；以及

一单根绕线，该绕线的长度包括卷绕在每一分裂芯的所述齿极上所需的和对应于所述分裂芯之间的间隔的未卷绕部分所需的长度。

2.一种绕线架装置，它包括不少于两个安装在定子芯的各个齿极上的绕线架；以及

一单根绕线，该绕线的长度包括卷绕在所述绕线架上所需的和对应于所述绕线架之间间隔的未卷绕部分所需的长度。

3.一种定子，它包括不少于两组的如权利要求1所述的分裂芯装置，其中一组分裂芯装置中的各分裂芯按预定次序相连，其它分裂芯装置中的各分裂芯也以所述预定次序相连。

4.一种定子，它包括不少于两组的如权利要求2所述的绕线架装置，其中所述一组绕线架装置中的各绕线架按预定次序安装在定子芯的各齿极上，其它绕线架装置中的各绕线架也以所述预定次序安装在所述定子芯的各齿极上。

5.一种电动机，它包括一如权利要求3或4所述的定子和一由该定子驱动的转子。

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