TW201817130A - 馬達的定子、馬達的定子的製造方法及馬達 - Google Patents

Abstract

一種定子及其製造方法，其可簡化電樞繞組之繞線步驟，降低齒槽效應轉矩。

從方向性電磁鋼板200沖裁出具備呈放射狀的複數個齒121A、且一端連成圓弧狀的扇形部121，然後將扇形部121連結成環狀，將被連結成環狀的扇形部121疊層而形成齒部120，且從齒121A的另一端側對電樞繞組130進行繞線，然後將齒部120嵌入內周部具備複數個凹部111且於馬達的軸向疊層的環狀磁軛部110。

Description

馬達的定子、馬達的定子的製造方法及馬達

本發明係關於一種馬達的定子、馬達的定子製造方法及馬達。

以往，已知一種伺服馬達，其具備將物體的位置、方位、姿勢等作為控制量，且以追蹤目標值的方式自動驅動的機構。此外，此伺服馬達，係使用於控制位置及速度等的用途(例如，參照專利文獻1)。

其中，於使用複雜的模具進行板材的沖壓加工之沖壓機中，為使複雜的加壓方法成為可能，以伺服馬達控制加壓部的運動。

此外，如該沖壓機那樣需要大型的力的伺服馬達，係使用大型的馬達，且需要大的轉矩。

圖7為顯示以往的馬達之構造的剖視圖。

如圖7所示，於形成在從磁軛10突出的複數個齒11之間的槽(slot)12內插入有電樞繞組13(其中為方便說明，除了位於圖7上部的5個槽12外，省略電樞繞組13)。

先前技術文獻 專利文獻

專利文獻1 日本特開2009-50138

然而，關於為獲得大的轉矩而增加槽數的多槽馬達中，存在有將電樞繞組插入槽內的作業需要非常多的時間的問題。

圖8為顯示被插入槽內的電樞繞組的詳圖。

例如，如圖8所示，將電樞繞組13插入槽12內的作業，係從形成於槽的前端的開口部14插入電樞繞組13。由於開口部14變窄，插入電樞繞組13的作業非常困難。此外，為了增加繞線數，需要無間隙地對電樞繞組13進行繞線的作業，若以手動作業在1個槽內進行繞線，有時需要數小時。

此外，於多槽馬達之情況下，因槽數多，所以作業量進一步增加，為了完成1個馬達而需要數日。

此開口部14於將電樞繞組13插入槽12內時，有必要作為入口，但若將開口部14加寬，則齒11彼此之間會變寬。於是，電流流經馬達時產生的磁性，會集中於容易通過的齒11，進而造成電樞繞組13及開口部14的磁場變得極弱。因此，於轉子15運動時，會因為在磁性吸引力上產生差異而產生齒槽效應轉矩(cogging torque)的現象。若產生此齒槽效應轉矩，則有成為噪音或振動的原因的問題。

齒11之間隙的開口部14對齒槽效應轉矩的影響非常大，雖然開口部14越窄則齒槽效應轉矩越小，但若過於縮小則會無法進行繞線，因此並不能解決問題。

本發明係鑑於此種之問題點而完成者，其目的在於提供一種定子構造、定子構造的製造方法及馬達，其可簡化電樞繞組13之繞線步驟，降低齒槽效應轉矩。

本發明中，為了解決上述問題，提供一種馬達的定子，其特徵在於馬達的定子中具備：環狀的磁軛部，其於內周部具備複數個凹部且於上述馬達的軸向疊積；齒部，係具備一端被收容於上述複數個凹部的呈放射狀的複數個齒、且另一端連成圓弧狀的扇形部連結成環狀且於上述軸向疊層；及電樞繞組，其從上述一端側被繞線於上述齒上。

藉此，於馬達的軸向疊層之環狀的磁軛部，係於內周部具備複數個凹部，齒部係具備一端被收容於複數個凹部的呈放射狀的複數個齒、且另一端連成圓弧狀的扇形部連結成環狀且於軸向疊層，電樞繞組係從齒的一端側被繞線。

此外，本發明中，提供一種馬達的定子的製造方法，其特徵在於包含以下之步驟：從方向性電磁鋼板沖裁出具備呈放射狀的複數個齒、且另一端連成圓弧狀的扇形部的步驟；將上述扇形部連結成環狀的步驟；將被連結成環狀的上述扇形部疊層而形成齒部的步驟；將電樞繞組繞線於上述齒的步驟；及將上述齒部嵌入內周部具備複數個凹部且於軸向疊層的環狀磁軛部的步驟。

藉此，從方向性電磁鋼板沖裁出具備呈放射狀的複數個齒、且另一端連成圓弧狀的扇形部，且將扇形部連結成環狀，然後將被連結成環狀的扇形部疊層而形成齒部，從齒的另一端側對電樞繞組進行繞線，然後將齒部嵌入內周部具備複數個凹部且於軸向疊層的環狀磁軛部。

此外，本發明中，提供一種馬達，係具備轉子及齒被以電樞繞組繞線的定子之馬達，該定子具備：環狀的磁軛部，其於內周部具備複數個凹部，且於上述馬達的軸向疊層；齒部，係具備一端被收容於上述複數個凹部的呈放射狀的複數個齒、且另一端連成圓弧狀的扇形部連結成環狀，且於上述軸向疊層；及電樞繞組，其從上述齒的上述一端側被繞線。

藉此，於馬達的軸向疊層之環狀的磁軛部，係於內周部具備複數個凹部，齒部係具備一端被收容於複數個凹部的呈放射狀的複數個齒、且另一端連成圓弧狀的扇形部連結成環狀，且於軸向疊層，電樞繞組係從齒的一端側被繞線。

根據本發明的馬達的定子，於馬達的軸向疊層的環狀磁軛部，係於內周部具備複數個凹部，齒部係具備一端被收容於複數個凹部的呈放射狀的複數個齒、且另一端連成圓弧狀的扇形部連結成環狀，且於軸向疊層，電樞繞組係從齒的一端側被繞線，因此可簡化電樞繞組之繞線步驟，降低齒槽效應轉矩。

10‧‧‧磁軛

11‧‧‧齒

12‧‧‧槽

13‧‧‧電樞繞組

14‧‧‧開口部

15‧‧‧轉子

100‧‧‧定子

110‧‧‧磁軛部

111‧‧‧凹部

120‧‧‧齒部

121‧‧‧扇形部

121A‧‧‧齒

121B‧‧‧槽

121C‧‧‧開口部

122‧‧‧接縫

123‧‧‧磁場

130‧‧‧電樞繞組

200‧‧‧方向性電磁鋼板

201‧‧‧箭頭

300‧‧‧轉子

310‧‧‧轉子鐵心

320‧‧‧永久磁鐵

400‧‧‧氣隙

圖1為顯示本實施形態的定子之構成的剖視圖。

圖2為顯示構成齒部的扇形部之詳細的前視圖。

圖3為顯示連結扇形部且齒部疊層的狀況之前視圖。

圖4為顯示被疊層的齒部的剖視圖。

圖5為顯示磁軛部的剖視圖。

圖6為顯示定子及轉子的剖視圖。

圖7為顯示以往的馬達之構造的剖視圖。

圖8為顯示被插入槽內的電樞繞組的詳圖。

以下，參照圖式，詳細說明本發明之實施形態。

圖1為顯示本實施形態的定子之構成的剖視圖。

如圖1所示，定子100具有磁軛部110、齒部120及電樞繞組130。本實施例中，以將齒121A作成48個者為例。

磁軛部110，係使用模壓機對無方向性電磁鋼板進行沖壓而將外周沖裁為環狀且使用黏接劑等將該沖裁而成者於馬達軸向疊層而製成者，且於磁軛部110之內周部具備複數個(本實施例中為48個)凹部111。

齒部係將複數個(本實施例中為16個)扇形部121連結成環狀而構成。扇形部121係使用模壓機對方向性電磁鋼板進行沖裁而形成者，且具備呈放射狀的複數個齒121A(本實施例中為3個)。齒121A的一端，係 相對於設置在磁軛部110的凹部111及齒121A的長邊方向而對稱地形成，且作成齒121A的一端之一部分被收容於凹部111的形狀。齒121A的另一端，係被連結成半圓弧狀而形成「E」的形狀。

扇形部121係隔著接縫122而連結成環狀，且內周面成為圓形。此外，被連結成環狀的扇形部121，係使用黏接劑等於馬達軸向疊層。

齒部120係於各齒121A之間形成有複數個槽121B，且於槽121B內，電樞繞組130被連續地朝馬達軸向進行繞線。

以往的電樞繞組的繞線作業，如圖8所示，必須將電樞繞組13從狹窄的開口部14插入，此外，由於馬達產生的轉矩，係與電樞繞組13之繞線數成比例，因此為了提高轉矩，需要無間隙地進行繞線。

本實施例中，各齒121A呈放射狀設置，槽121B的開口部121C被開放地形成。藉此，可簡單地進行繞線作業。

若繞線作業結束，則與設置在磁軛部110的凹部111對齊，將齒121A朝馬達軸向插入，組裝成定子100。

圖2為顯示構成齒部的扇形部之詳細的前視圖。

如圖2所示，扇形部121係使用模壓機對方向性電磁鋼板200進行沖裁而形成，且具備呈放射狀的複數個齒121A(本實施例中為3個)。

方向性電磁鋼板，係於軋延方向具有極優異的磁性特性的鋼板，磁通容易朝箭頭201方向通過。

若電流流經馬達，則沿被放射狀設置的齒121A的長邊方向產生磁場123，但由於齒121A係沿齒121A的長邊方向而被朝向方向性電磁鋼板的軋延方向，因此磁場變得容易通過，從而可極大地取得磁場。此外，可降低產生於齒部120的磁場之磁場損失。

此外，與以分割為一個個的齒121A的形狀對齊軋延方向進行沖裁且呈放射狀進行組裝的步驟比較，於本實施例中，由於僅需將預先連設有3個齒121A的扇形部121組裝成環狀，因此可大幅地縮短將齒部120配置為環狀的作業步驟。

此外，由於本實施例中整體為48個齒121A，因此1個齒121A的角度為7.5度。這與方向性電磁鋼板200之軋延方向比較，與齒121A的角度差變為7.5度，由於在特性上這是於磁場的通過方向上不存在問題的角度，因此可於使產生於齒部120的磁場的磁場損失降低下形成齒部120。

此外，若為了提高轉矩而增加槽數，則齒121A的數量的角度變小，且變得接近於軋延方向。因此，使轉矩提高的槽數多的馬達，可更進一步地利用方向性電磁鋼板的特性。

此外，也可增加形成扇形部121的齒121A的數量，以減少扇形部121的連結數，但若增加齒121A的數量，與方向性電磁鋼板200之軋延方向比較，與齒 121A的角度差，越是趨近扇形部121的兩端部越是增加。因此，扇形部121具有的齒121A的數量，以2~3個為較佳。

圖3為顯示連結扇形部且疊層齒部的狀況之前視圖。

圖3(a)顯示隔著接縫122將扇形部121連結成環狀的狀況。接縫122係被均等地配置於齒部120之內周部，其中，1個接縫122係被配置為到達內周圓狀的最上端。

圖3(b)顯示隔著接縫122將扇形部121連結成環狀的狀況。接縫122係被均等地配置於齒部120之內周部，且被配置為從圖3(a)的狀態向左偏移7.5度、或向右偏移15度。

齒部120，係使用黏接劑等將扇形部121疊層於馬達軸向，但於疊層時，較佳為如在圖3(a)上重疊圖3(b)那樣，以接縫122不重疊的方式進行疊層。如此藉由錯開接縫122進行黏接而疊層，可作成接合部分散且牢固的構造。

如上述，較佳為，每當重複疊層時以接縫122不重疊之方式進行疊層，且以接縫122的位置整體無偏移的方式進行配置及疊層。

圖4為顯示被疊層的齒部的剖視圖。

如圖4所示，於馬達軸向疊層的齒部120，係由複數個扇形部121構成，且具備呈放射狀的齒121A。

若完成齒部120的疊層，則於形成在齒121A之間的槽121B內對電樞繞組130進行繞線。由於槽121B 係朝外周面方向將開口部121C開放，因此對電樞繞組130進行繞線的繞線作業變得容易。

此外，產生於馬達的轉矩，係與電樞繞組13的繞線數成比例，因此較佳為於槽121B內無間隙地對電樞繞組130進行繞線，但由於開口部121C被開放，因此即使手動作業也可容易且無間隙地於槽121B內對電樞繞組130進行繞線。藉此，可提高於馬達產生的轉矩。

此外，各扇形部121具備的齒121A，如前述，係由方向性電磁鋼板所製作，且以沿軋延方向的方式朝向齒121A的長邊方向。由於隔著接縫122將此扇形部121配置為環狀，因此方向性電磁鋼板的軋延方向朝向各齒121A的長邊方向、即呈放射狀。藉此，若電流流經馬達，則沿放射狀設置的齒121A產生磁場，因此可降低磁場損失。

圖5為顯示磁軛部的剖視圖。

如圖5所示，於磁軛部110之內周部具備複數個(本實施例中為48個)凹部111。

齒121A的一端，係相對於被設置在磁軛部110的凹部111及齒121A的長邊方向而對稱地形成，且被作成齒121A的一端的一部分被收容於凹部111的形狀。以齒121A的前端對齊被設置於磁軛部110的凹部111的方式，將完成了電樞繞組130的繞線的齒部120插入磁軛部110內。藉此，齒部120被牢固地固定於磁軛部110。

磁軛部110，係電流流經馬達時產生於齒部120的磁通的通路，且磁通的方向不定。藉此，磁軛部110係使用無方向性電磁鋼板，且使用模壓機將外周沖裁成環狀，且使用黏接劑等將該沖裁而成者於馬達軸向疊層。

圖6為顯示定子及轉子的剖視圖。

如圖6所示，於定子100的內周側具備轉子300。

轉子300係將複數個(本實施例中為8個)永久磁鐵320以既定間隔且朝向馬達軸向固定於轉子鐵心310。

如此構成的轉子300，係隔著氣隙400與定子100的內周面對向。

由於定子100的內周面係被封閉，所以電流流經電樞繞組130而於定子100產生的磁性不集中於齒121A而被分散於定子100的內周面。因此，轉子300運動時產生的磁性吸引力的差降低，從而可減少齒槽效應轉矩。

Claims (8)

1. 一種馬達的定子，其特徵在於具備：環狀的磁軛部，其於內周部具備複數個凹部且於上述馬達的軸向疊層；齒部，係具備一端被收容於上述複數個凹部的呈放射狀的複數個齒、且另一端連成圓弧狀的扇形部連結成環狀，且於上述軸向疊層；及電樞繞組，其從上述齒的上述一端側被繞線。
2. 如請求項1之馬達的定子，其中被連結成環狀的上述扇形部，係於疊層時以在上述軸向鄰接的環狀的上述扇形部產生的接縫不一致的方式錯開配置地疊層。
3. 如請求項2之馬達的定子，其中上述接縫，係於投影在上述馬達的上述軸向時，在上述扇形部上無偏移而被均等地配置並疊層。
4. 如請求項1之馬達的定子，其中上述齒部的內周面，係連成圓形且上述齒與上述齒之間被封閉。
5. 如請求項1之馬達的定子，其中上述扇形部，係由磁通容易通過的軋延方向朝向上述齒的長邊方向之方向性電磁鋼板構成。
6. 如請求項1之馬達的定子，其中上述磁軛部，係由朝全方向具有平均且優異的磁性特性的無方向性電磁鋼板構成。
7. 一種馬達的定子的製造方法，其特徵在於包含以下之步驟： 從方向性電磁鋼板沖裁出具備呈放射狀的複數個齒、且一端連成圓弧狀的扇形部的步驟；將上述扇形部連結成環狀的步驟；將被連結成環狀的上述扇形部疊層而形成齒部的步驟；從上述齒的另一端側對電樞繞組進行繞線的步驟；及將上述齒部嵌入內周部具備複數個凹部且於軸向疊層的環狀磁軛部的步驟。
8. 一種馬達，係具備轉子及齒被以電樞繞組繞線的定子之馬達，該馬達的定子具備：環狀的磁軛部，其於內周部具備複數個凹部且於上述馬達的軸向疊層；齒部，係具備一端被收容於上述複數個凹部的呈放射狀的複數個齒、且另一端連成圓弧狀的扇形部連結成環狀，且於上述軸向疊層；及電樞繞組，其從上述齒的上述一端側被繞線。