CN1894840A - 往复式电机的定子及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种往复式电机的定子，包括：定子，包括两个通过将多个叠片层叠为圆柱形或者圆弧形形成的叠层组件；以及动体，插入所述两个叠层组件之间的气隙内，而且直线往复运动。在该定子上，构成叠层组件的叠片在叠层组件的外部圆周侧的厚度比在其内部圆周侧的厚度厚。因此，施加到叠层组件的磁通通路最大，因此，使磁阻降低到最小。

Description

往复式电机的定子及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种往复式电机，本发明更特别地涉及一种在将多个叠片层叠为圆柱形时，通过将叠片在单位体积的圆柱形叠层组件内占据的体积增加到最大，可以将磁阻降低到最小的往复式电机定子及其制造方法。

背景技术

电机将电能变换为动能。电机可以分类为：旋转式电机，用于将动能变换为旋转动力(movement force)；以及往复式电机，用于将电能变换为直线往复力，等等。

图1示出往复式电机的一个例子。如图所示，往复式电机包括：定子，包括外部铁心100和插入外部铁心100内的内部铁心200；以及动体300，可动地插在定子的外部铁心100与内部铁心200之间。

动体300包括：磁框310，形成为圆柱形，而且插在外部铁心100与内部铁心200之间；以及永久磁铁310，连接在磁框310上。

绕组线圈400和绕组线圈400位于其上的绕线架510连接到外部铁心100的内部。绕线架410被形成为环形，而且在导线缠绕在绕线架410上许多匝时，相应地形成绕组线圈400。绕线架410和绕组线圈400可以连接到内部铁心200。

以具有某个内径和某个尺寸的圆柱形形成外部铁心100，而且外部铁心100具有某个宽度。外部铁心100在圆周方向上的截面包括：开口槽110，向内开口，以便绕组线圈400和绕线架410位于其内；通路部分120，即，开口槽110的外侧，用于通过磁通；以及磁极部分130，即，通路部分120的两个端部，用于形成磁极。

以某个宽度的圆柱形形成内部铁心200。内部铁心200在圆周方向上的截面是具有某个宽度和某个长度的矩形。

未说明的参考编号R表示固定环。

下面说明往复式电机的运行过程。

在对往复式电机加电时，电流施加到绕组线圈400。利用该电流，围绕绕组线圈400产生磁通。沿外部铁心和内部铁心200的通路部分120，该磁通形成闭环回路。

在外部铁心和内部铁心200的通路部分120形成的磁通与动体的永久磁铁310形成的磁铁之间相互作用，因此，在轴向，对永久磁铁310施加力。利用对永久磁铁310施加的力，动体在轴向运动。如果交替改变对绕组线圈400施加的电流的方向，则使动体300直线往复运动。

构成定子(S)的外部铁心100和内部铁心200可以具有各种形状，而且具有各种生产方法。为了将磁通的损耗降低到最小，通常，通过层叠规定形状的薄板，制造定子的外部铁心100和内部铁心200。

图2是示出往复式电机的内部定子的一个例子的分解透视图。

如图所示，往复式电机的内部铁心200是圆柱形叠层组件，它是通过将某个厚度的四边形叠片IS层叠为圆柱形形成的。层叠叠片IS，以使较长侧边缘1位于圆柱形叠层组件的内部圆周侧和外部圆周侧上。在每个叠片的短侧边缘2，形成开口槽3。利用槽3，在圆柱形叠层组件的两个侧面分别形成环形槽210。环形的固定环R分别连接到环形槽210，从而固定叠片IS。

以与内部铁心相同的形状，构造往复式电机的外部铁心100。即，通过以圆柱形层叠预定形状的叠片，形成外部铁心100。在径向对着圆柱形叠层组件的中心，定位叠片。

然而，在往复式电机的定子上，即，在利用圆柱形叠层组件构造的外部铁心100和内部铁心200上，在单位体积的圆柱形叠层组件上，叠片占据的体积小。因此，在形成磁通时，通量密度较高，因此，提高了磁阻。更具体地说，如图3所示，由于利用其中以圆柱形层叠某个厚度的叠片IS的圆柱形叠层组件构造内部铁心200，所以在圆柱形叠层组件的内部圆周表面上，保持相邻叠片IS之间的致密状态。然而，在圆柱形叠层组件的外部圆周表面上，叠片IS之间形成间隔h。从圆柱形叠层组件的外部圆周表面侧到内部圆周表面侧，叠片IS之间的间隔h以某个比例增大。如果利用圆柱形叠层组件构造外部铁心100，则上述解释也适用。

因此，在圆柱形叠层组件上形成大量空间，以便叠片IS占据的体积小于圆柱形叠层组件的单位空间内的体积。因此，磁通通路变窄，以致磁阻升高，并因此降低了电机的效率。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种在将多个叠片层叠为圆柱形时，通过将叠片在单位体积的圆柱形叠层组件内占据的体积增加到最大，可以将磁阻降低到最小的往复式电机定子及其制造方法。

为了实现这些以及其他优点而且根据本发明的用途，正如在此实现和广泛描述的那样，提供了一种往复式电机的定子，包括：定子，包括两个通过将多个叠片层叠为圆柱形或者圆弧形形成的叠层组件；以及动体，插入所述两个叠层组件之间的气隙内，而且直线往复运动，其中构成叠层组件的叠片在叠层组件的外部圆周侧的厚度比在其内部圆周侧的厚度厚。

为了实现这些以及其他优点而且根据本发明的用途，正如在此实现和广泛描述的那样，提供了一种制造往复式电机定子的制造方法，包括：以某个尺寸切割某个厚度的基底；冲压切割的平板，以使一侧的厚度与另一个的厚度不同，从而制造叠片；以及以圆柱形，层叠叠片，以便向内定位叠片的较薄部分，而向外定位其较厚部分。

根据下面结合附图对本发明所做的详细说明，本发明的上述以及其他目的、特征、方面和优点更加显而易见。

附图说明

图1是示出通用往复式电机的剖视图；

图2是示出往复式电机的内部铁心的一个例子的分解透视图；

图3是示出往复式电机的内部铁心的主视图；

图4和5是设置了根据本发明的一个实施例的往复式电机定子的往复式电机的剖视图和主视图；

图6是示出构成往复式电机的定子的内部铁心的分解透视图；

图7是部分放大的内部铁心的主视图；

图8和9是示出部分放大的内部铁心的其他实施例的透视图；

图10是示出往复式电机定子的制造方法的流程图；以及

图11和12是示出往复式电机定子的制造方法的主视图。

具体实施方式

现在，将详细说明本发明的优选实施例，附图示出其例子。

下面将参考附图更详细说明根据本发明的往复式电机的定子及其制造方法。

图4和5是设置了根据本发明的一个实施例的往复式电机定子的往复式电机的剖视图和主视图。利用同样的参考编号表示与传统技术中相同的部分。

如图所示，根据本发明的往复式电机包括：定子，包括外部铁心500和插入外部铁心500内的内部铁心600；以及动体300，可动地插在定子的外部铁心500与内部铁心600之间。

绕线架410和利用导线缠绕在绕线架410上的绕组线圈400连接到外部铁心500的内部。绕线架410、绕组线圈400以及动体300与在传统技术中具有同样的结构，因此，省略说明它们。

如图6和7所示，内部铁心600是其中以圆柱形层叠多个叠片IS1的圆柱形叠层组件。构成叠层组件的叠片IS1的厚度在叠层组件的外部圆周侧比在其内部圆周侧厚。

叠片IS1包括：平面部分11，被形成为矩形平面；以及阶梯部分12，形成在平面部分11的对侧，而且具有多个阶梯形的连续阶梯面A。阶梯面A是图3所示的面。阶梯面A的数量越多，越有效。两个长侧边缘13分别具有不同的厚度。在较短的两个短侧边缘14上，分别形成凹槽15。以其一侧敞开的矩形，形成凹槽15。

层叠构成圆柱形叠层组件的叠片IS1，以使一个叠片的平面部分与另一个相邻叠片的阶梯部分互相接触。

利用构成圆柱形叠层组件的叠片IS1的凹槽15，在圆柱形叠层组件的两个侧面上分别形成环形的环形槽610。环形的固定环R被分别强制插入环形槽610内。

通过焊接其两个侧面，固定由多个叠片IS1构成的圆柱形叠层组件。

作为叠片的修改例子，如图8所示，叠片IS2包括：第一阶梯部分21，具有多个阶梯形的阶梯面A；以及第二阶梯部分22，形成在第一阶梯部分21的对侧，而且具有多个阶梯形的阶梯面A。即，将叠片IS1形成为矩形，而且在其两个侧面，设置第一阶梯部分21和第二阶梯部分22。

阶梯面A是图3所示的面。阶梯面A的数量越多，越有效。两个长侧边缘23分别具有不同的厚度。在较短的两个短侧边缘上分别形成凹槽25。凹槽25被形成为其一侧是敞开的矩形。

利用构成圆柱形叠层组件的叠片IS2的凹槽25，在圆柱形叠层组件的两个侧面上分别形成环形的环形槽610。环形的固定环R被分别强制插入环形槽610内。

作为叠片的另一个修改例子，如图9所示，叠片IS3包括矩形的斜面部分31，其两个侧面向中轴线倾斜。叠片IS3的两个长侧边缘23分别具有不同的厚度。叠片IS3在水平方向上的截面形状是梯形的(trapeziform)。在叠片IS3的两个短侧边缘上分别形成凹槽35。将凹槽35形成为其一侧敞开的四边形的。

利用构成圆柱形叠层组件的叠片IS3的凹槽35，在圆柱形叠层组件的两个侧面上分别形成环形的环形槽610。环形的固定环R被分别强制插入环形槽610内。

在利用圆柱形叠层组件构成的内部铁心600上，构成圆柱形叠层组件的叠片IS在圆柱形叠层组件的外部圆周侧的部分比在其内部圆周侧的部分厚。因此，不仅圆柱形叠层组件的外部圆周侧的叠片之间的间距而且叠片之间的间距变得最小。因此，在构成内部铁心600的单位体积的圆柱形叠层组件内，叠片占据的体积最大。

外部铁心500是层叠了预定形状的多个叠片的叠层组件。构成叠层组件的叠片IS4在叠层组件的外部圆周侧的厚度比在其内部圆周侧的厚度厚。

外部铁心的叠片IS4包括：平面部分41，被形成为矩形；以及阶梯部分42，在平面部分41的对侧形成，而且具有多个阶梯形的连续阶梯面A。阶梯面A是图3所示的面。阶梯面A的数量越多，越有效。两个长侧边缘分别具有不同的厚度。

在叠片IS4的一个薄边缘上形成四边形的开口槽520。可以将开口槽520形成为各种形状。在叠片IS4的两个短侧边缘上分别形成凹槽45。将凹槽45形成为其一侧上敞开的四边形。

层叠构成圆柱形叠层组件的叠片IS4，以使一个叠片的平面部分41与另一个相邻叠片的阶梯部分42互相接触。

利用构成圆柱形叠层组件的叠片IS4的凹槽45，在圆柱形叠层组件的两个侧面上分别形成环形的环形槽510。利用开口槽52，形成用于插入绕线架410的环形的绕线架插入槽。环形的固定环R被分别强制插入环形槽510内。

象构成内部铁心600的叠片一样，可以将构成外部铁心500的叠片IS4修改为各种形状。

象在内部铁心600上一样，在利用圆柱形叠层组件构成的外部铁心500上，不仅圆柱形叠层组件的外部圆周侧的叠片之间的间隔而且叠片之间的间隔变得最小。因此，在构成外部铁心500的单位体积的圆柱形叠层组件内，叠片占据的体积最大。

根据本发明的往复式电机的定子，可以利用叠层组件构造外部铁心500和插入该外部铁心的内部铁心600。还可以利用叠层组件构造外部铁心500，而利用非叠层组件构造插入外部铁心500的内部铁心600。还可以利用非叠层组件构造外部铁心500，而利用叠层组件构造内部铁心600。

下面将说明本发明的往复式电机定子的制造方法。如图10所示，将某个厚度的基底切割成某个尺寸。然后，冲压切割的平板，以使一侧的厚度与另一侧的厚度不同，从而制造叠片。切割的平板是矩形的多个平板。冲压切割的平板，以使一个长侧的厚度与另一个长侧的厚度不同。

然后，以圆柱形层叠叠片，以使叠片的较薄部分位于圆柱形组件的内部圆周侧，而其较厚部分位于圆柱形组件的外部圆周侧。

利用固定环R或者通过进行焊接，固定构成圆柱形叠层组件的叠片。

在冲压步骤，如图11所示，仅逐步将平板的一个侧面冲压成阶梯形。即，逐步冲压平板的一个侧面，从而形成多个正如楼梯的阶梯面A。层叠叠片IS，以使一个叠片的平面与另一个相邻叠片的阶梯面A互相接触。

在冲压步骤，如图12所示，可以逐步将平板的两个侧面冲压成楼梯形。即，在平板的两个侧面上分别形成多个楼梯形的阶梯面A。

为了在平板的两个侧面上形成阶梯面，逐步将平板的一个侧面冲压成楼梯形，然后，将平板翻转，以逐步将其另一个侧面冲压成楼梯形。

还可以同时逐步冲压平板的两个侧面。

在圆柱形叠层组件上，不仅其外部圆周侧的叠片之间的间隔而且叠片之间的间隔变得最小。

下面将说明根据本发明的往复式电机的定子及其制造方法。

象在传统往复式电机中一样，在设置了本发明的往复式电机定子的往复式电机中，在对往复式电机加电时，电流施加到绕组线圈400。利用该电流，在定子的外部铁心500和内部铁心600上形成磁通。定子的外部铁心500和内部铁心600形成的磁通与动体的永久磁铁320形成的磁铁相互作用，因此，对永久磁铁320施加力，从而使动体300运动。

在所述的处理过程中，由于本发明的定子设置了不同厚度的多个叠片构成的圆柱形叠层组件，所以在单位体积的圆柱形叠层组件内，叠片占据的体积最大。因此，在圆柱形叠层组件上形成的磁通通路最大，因此，将磁阻降低到最小。

此外，由于增加了圆柱形叠层组件的相邻叠片之间的接触部分，所以在往复式电机工作时，在产生振动时，可以防止叠片振动或者防止产生接触噪声。

如上所述，在根据本发明的往复式电机的定子上及其制造方法中，对绕组线圈和永久磁铁施加电流产生的磁通通路最大，因此，将磁阻降低到最小。因此，不仅可以增强电机的输出，而且可以增强电机的效率。

此外，由于叠片之间的支承状态是固定的，所以可以防止在电机工作期间在产生振动时而在叠片之间产生噪声，从而增强电机的可靠性。

由于在不脱离本发明实质特征或者本质特征的情况下，可以以几种方式实现本发明，所以还应该明白，上面说明的细节不限制上述实施例，除非另有说明，而应该在所附权利要求限定的本发明的实质范围内广泛理解上述实施例，因此，所附权利要求意在覆盖落入权利要求的各条款内或者这些条款的等同内的所有变更和修改。

Claims (12)

1.一种往复式电机的定子，包括：定子，所述定子包括两个通过将多个叠片层叠为圆柱形或者圆弧形形成的叠层组件；以及动体，插入所述两个叠层组件之间的气隙内而且直线往复运动，其中构成叠层组件的叠片在叠层组件的外部圆周侧的厚度比在其内部圆周侧的厚度厚。

2.根据权利要求1所述的往复式电机定子，其中叠片包括：平面部分，形成为四边形平面；以及阶梯部分，在平面部分的对侧形成，而且具有多个楼梯形的阶梯面。

3.根据权利要求1所述的往复式电机定子，其中对叠片设置：第一阶梯部分，具有多个楼梯形的阶梯面；以及第二阶梯部分，形成在第一阶梯部分的对侧，而且具有多个楼梯形的阶梯面。

4.根据权利要求1所述的往复式电机定子，其中叠片是其两个侧面向其中轴线倾斜的斜面部分。

5.根据权利要求1所述的往复式电机定子，其中凹槽分别形成在叠片的两个边缘上，而利用叠片上的凹槽，环形的固定环连接到形成在叠层组件上的环形槽内。

6.根据权利要求1所述的往复式电机定子，其中通过焊接固定构成叠层组件的叠片。

7.一种往复式电机的定子，包括：定子，包括具有绕组线圈的外部铁心和以一定气隙插入外部铁心内的内部铁心；以及动体，插入该气隙内而且直线往复运动，其中外部铁心或者内部铁心是层叠了多个叠片的叠层组件，而且构成叠层组件的叠片在叠层组件的外部圆周侧的厚度比在其内部圆周侧的厚度厚。

8.一种制造往复式电机定子的方法，包括：

以某个尺寸切割某个厚度的基底；

冲压切割的平板，以使一侧的厚度与另一个的厚度不同，从而制造叠片；以及

以圆柱形层叠叠片，以便向内定位叠片的较薄部分，而向外定位其较厚部分。

9.根据权利要求8所述的方法，其中在冲压步骤，仅逐步将平板的一个侧面冲压成楼梯形。

10.根据权利要求8所述的方法，其中在冲压步骤，逐步将平板的两个侧面冲压成楼梯形。

11.根据权利要求10所述的方法，其中逐步将平板的一个侧面冲压成楼梯形，然后，翻转该平板，从而逐步将其另一个侧面冲压成楼梯形。

12.根据权利要求10所述的方法，其中逐步将平板的两个侧面同时冲压成楼梯形。

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