专利名称：电机定子及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种电机定子及其制造方法，本发明更特别地涉及一种具有铁芯组件的电机定子及其制造方法，该铁芯组件包括多个以定子的圆周方向排列的单元铁芯，每个单元铁芯分别由至少具有一个弯曲端的电工钢片构成。
背景技术：
图1是示出传统单相开关磁阻电机的结构的原理图。
如图1所示，传统的单相开关磁阻电机包括定子10，与外部电源相连；以及转子20，可旋转地设置在定子内，在从外部电源对定子10施加电流时，转子20与定子10之间的相互电磁作用，使转子10实现旋转运动。
定子10包括多个环形磁轭12；多个磁极16，在磁轭12的径向分别从每个磁轭12向转子20凸出，各磁极16互相分离，其中在磁轭12的圆周方向，在各磁极16之间形成线槽14；线圈18，分别缠绕在磁极16上，线圈18连接到外部电源。
图2是示出图1所示传统电机定子的制造过程的透视图。
如图2A和2B所示，利用冲压形成过程，由薄电工钢片获得具有磁轭12和磁极16的定子钢片30′。具有良好电流性能的无向硅钢片优选地用作电工钢片30。重复执行冲压形成过程，以获得多个定子钢片30′。
制备了定子钢片30′后，使定子钢片30′层叠到预定高度，以形成铁芯，如图2C所示。最后，将线圈18缠绕在铁芯上，如图2D所示。这样，就制造了定子。
然而，在如上所述的制造电机定子的传统方法中，通过进行冲压形成获得定子钢片30′后，电工钢片30的残余物，即，废料30″非常大，如图2A所示。因此，浪费了大部分电工钢片30，由此提高了定子的制造成本。
此外，用于制造传统定子的电工钢片30是无向钢片。因此，铁损大，由此限制了电机的效率。
此外，根据传统的电机定子制造方法，只能在制备了环形磁轭12后，进行绕线操作。因此，作为线圈绕组间隔的线槽14非常小，所以难以方便地进行绕线操作。此外，还限制了线圈18的直径。因此，铜损大，从而限制了电机的效率。
发明内容
因此，鉴于上述问题，设计了本发明，而且本发明的一个目的是提供一种电机定子，可以容易地制造这种电机定子，从而降低定子的制造成本并提高电机的效率。
本发明的另一个目的是提供一种制造该电机定子的方法。
根据本发明的一个方面，通过提供电机定子可以实现本发明的上述以及其它目的，该定子包括铁芯组件，具有多个互相连接在一起的环形单元铁芯；以及线圈，缠绕在铁芯组件上，其中每个单元铁芯分别由多个在每个单元铁芯的厚度增大的方向层叠的铁芯钢片构成，每个铁芯钢片包括弯曲磁轭部分，对应于在铁芯组件的圆周方向分割的环形铁芯组件的多个分割部分之任一；以及至少一个磁极部分，从磁轭部分开始弯曲，以使线圈缠绕在磁极部分上。
优选地以圆弧形形状形成磁轭部分。
优选地从磁轭部分的一端或者磁轭部分的另一端开始弯曲至少一个磁极部分。
至少一个磁极部分优选地垂直于磁轭部分。
每个铁芯钢片分别优选地由定向电工钢片构成。
根据本发明的另一个方面，提供了一种电机定子，该定子包括铁芯组件，具有多个互相连接在一起的环形单元铁芯；以及线圈，缠绕在铁芯组件上，其中每个单元铁芯分别由多个在每个单元铁芯的厚度增大的方向层叠的铁芯钢片构成，每个铁芯钢片包括弯曲磁轭部分，对应于在铁芯组件的圆周方向分割的环形铁芯组件的多个分割部分之任一；以及至少一个磁极部分，从磁轭部分开始弯曲，以使线圈缠绕在磁极部分上，以同一个方向，从磁轭部分的两端之一开始弯曲至少一个磁极，以致单元铁芯之一的至少一个磁极部分接触另一个相邻单元铁芯的至少一个磁极部分，而且线圈缠绕在相连单元铁芯的相反极性单元磁极上。
优选地以圆弧形形状形成磁轭部分。
至少一个磁极部分优选地垂直于磁轭部分。
至少一个铁芯钢片由定向电工钢片制成。
根据本发明的另一个方面，提供了一种制造电机定子的方法，包括第一步骤，至少弯曲电工钢片的一端，以制备包括磁轭部分和至少一个从磁轭部分弯曲的磁极部分的铁芯钢片；第二步骤，层叠多个铁芯钢片，以制备预定厚度的单元铁芯；第三步骤，以直线排列多个单元铁芯，以致磁轭部分互相连接在一起，从而制备铁芯带；第四步骤，在制备了铁芯带后，在磁极部分上缠绕线圈；以及第五步骤，连接铁芯带的两端，以完成定子。
在第一步骤，优选地弯曲电工钢片的至少一端，以使至少一个磁极部分垂直于磁轭部分。
在第一步骤，优选地在同一个方向，弯曲电工钢片的两端。
第五步骤包括优选地利用压力以预定曲率弯曲磁轭部分(52′)的子步骤。
电工钢片优选地由定向材料构成。
优选地以预定尺寸制备单元铁芯的铁芯钢片，以在完成定子之后，使铁芯钢片的两端位于同一条直线上。
根据本发明的又一个方面，提供了一种制造电机定子的方法，包括第一步骤，至少以同一个方向弯曲电工钢片的两端，以制备包括磁轭部分和两个从磁轭部分弯曲的磁极部分的铁芯钢片；第二步骤，层叠多个铁芯钢片，以制备预定厚度的单元铁芯；第三步骤，以直线排列多个单元铁芯，以致一个单元铁芯的磁极部分接触另一个单元铁芯的磁极部分，从而制备铁芯带；第四步骤，在制备了铁芯带后，在相连单元铁芯的相反极性的磁极部分上缠绕线圈；第五步骤，在将线圈缠绕在铁芯带上后，利用压力，以预定曲率弯曲磁轭部分；以及第六步骤，连接铁芯带的两端，以完成定子。
在第一步骤，优选地弯曲电工钢片的各端，以使磁极部分垂直于磁轭部分。
以预定尺寸制备单元铁芯的铁芯钢片，以致在完成定子之后，铁芯钢片的各端位于同一条直线上。
电工钢片优选地由定向材料构成。
根据本发明，弯曲电工钢片，以制备铁芯钢片，然后，使多个铁芯钢片层叠在一起，以制备预定厚度的单元铁芯。因此，不由电工钢片产生废料，因此，本发明的效果是，降低电机定子的制造成本。
根据下面结合附图所做的详细说明，可以更清楚地理解本发明的上述以及其他目的、特征和其他优点，附图包括图1是示出传统电机定子的结构的示意图。
图2是示出图1所示传统电机定子的制造过程的透视图。
图3是示出根据本发明优选实施例的电机定子的结构的示意图；图4是示出构成图3所示根据本发明优选实施例的电机定子的单元铁芯的透视图；图5是示出图3所示根据本发明优选实施例的电机定子的铁芯组件的透视图；图6是示出图3所示根据本发明优选实施例的电机定子的制造过程的透视图；以及图7是示出根据本发明另一个优选实施例的电机定子的铁芯组件的透视图。
具体实施例方式
现在，将参考附图详细说明本发明的优选实施例。
应该明白，尽管下面仅说明了本发明的最优选实施例，但是可以建议许多根据本发明的大量优选实施例的电机定子及其制造方法。还应该明白，不详细说明与传统电机定子及其传统制造方法相同的根据本发明的电机定子及其制造方法。
图3是示出根据本发明优选实施例的电机定子的结构的示意图，图4是示出构成图3所示根据本发明优选实施例的电机定子的单元铁芯的透视图，图5是示出图3所示根据本发明优选实施例的电机定子的铁芯组件的透视图。
如图3至5所示，根据本发明的电机定子包括铁芯组件100，具有环形磁轭102和多个磁极104，多个磁极104在磁轭的圆周方向上互相均匀分离开，而且它们在磁轭103的径向向内凸出；以及线圈110，缠绕在铁芯组件100的磁极上。
铁芯组件100包括在该环形上互相连接在一起的多个单元铁芯50。
每个单元铁芯50分别由铁芯钢片50′获得，铁芯钢片50′由电工钢片构成。每个单元铁芯50更优选地由多个在每个单元铁芯50的厚度增大的方向层叠在一起的铁芯钢片50′厚度。如果如上所述分别制备每个单元铁芯50，则可以将铁芯组件100的涡流损耗降低到最小。
为了满足几个必要条件，要限制每个单元铁芯50的厚度。因此，需要将每个铁芯钢片50′制造得非常薄。以预定尺寸制备多个分别构成每个单元铁芯50的铁芯钢片50，以致铁芯钢片50′的端部位于同一条线上。
每个铁芯钢片50′分别包括弯曲磁轭部分52′，对应于在铁芯组件100的环形磁轭102的圆周方向(箭头A所示)分割的环形磁轭102的分割部分；以及至少一个磁极部分54′，从磁轭部分52′的至少一端到弧形磁轭部分52′延伸形成的圆形中心向内弯曲。
铁芯钢片50′可以分别具有一对磁极部分54′，磁极部分54′从磁轭部分52′的两端到弧形磁轭部分52′延伸形成的圆形中心向内弯曲。从每个铁芯钢片50′的磁轭部分52′的两端弯曲的磁极部分54′优选地具有同样的长度。当以圆环形状形成铁芯组件100的磁轭102时，以圆弧形状形成每个铁芯钢片50′的磁轭部分51′。
每个单元铁芯50分别是由具有上述结构的铁芯钢片50′获得的，它们分别包括单元磁轭52，由铁芯钢片50′的磁轭部分52′构成；以及一对单元磁极54，由铁芯钢片50′的磁极部分54′构成。
当一个单元铁芯50与和该单元铁芯50相邻的另一个单元铁芯50″相连时，该单元铁芯50的单元磁极54接触铁芯组件100的圆周方向上的相邻单元铁芯50″的单元磁极54″。这样，获得铁芯组件100。线圈110缠绕在与相连的单元铁芯50和50″的极性相反的单元磁极54和54″上。
硅钢片通常用作电工钢片，每个铁芯钢片50′分别由电工钢片构成。优选地这样取向电工钢片，以致容易从单元铁芯50的单元磁轭52到单元铁芯50的单元磁极54，或者从单元铁芯50的单元磁极54到单元铁芯50的单元磁轭52(即，箭头M所示的方向)实现磁化，而不沿铁芯组件100的高度(即，箭头H所示的方向)实现磁化。
现在，参考图6说明根据本发明制造具有上述结构的电机定子的制造过程。
首先，将薄片形电工钢片切割成预定尺寸的矩形，以获得大量不同的电工钢片200，如图6A所示。
此时，电工钢片200具有同样的垂直高度和不同的水平长度，该垂直高度相当于铁芯组件100的高度，可以定向电工钢片200。在这种情况下，垂直方向(箭头L所示的)的磁性差，而水平方向的磁性好(箭头W所示的)。
接着，使电工钢片200层叠在一起，以制备预定厚度的电工钢片组件200′。此时，电工钢片200的长度在电工钢片200层叠的方向(箭头T所示的)逐渐增大或者减小，以制备电工钢片组件200′。
如图6B所示，制备了电工钢片组件200′后，将电工钢片组件200′弯曲成“[”，以致电工钢片组件200′的两端在同一个方向延伸。结果，制备了单元铁芯50，该单元铁芯50包括分别具有磁轭部分52′和一对磁极部分54′的铁芯钢片50′。换句话说，单元铁芯50包括单元磁轭52和一对单元铁芯54。
在如上所述构造的单元铁芯50的每个铁芯钢片50′上，将磁轭部分52形成为矩形，使磁极部分54′垂直于磁轭部分52′，以及使磁极部分54′之一的长度54L等于其它磁极部分54′的长度。构成单元铁芯50的铁芯钢片50′的端部位于同一条线上，因此，单元铁芯50的端部是偶数。
然后，多个单元铁芯50排列为直线，以制备铁芯带210，在该铁芯带210上，一个单元铁芯50与另一个单元铁芯50″相连，而单元铁芯50的单元磁极54接触单元铁芯50″的单元磁极54″，如图6C所示。
制备了铁芯带210后，进行缠绕线圈的操作，以使线圈110缠绕在相连接的单元铁芯50和50″的相反极性的单元磁极54和54″上，如图6D所示。
在所示的本发明实施例中，单元铁芯50的单元磁轭52被形成为矩形平板，而且单元铁芯50的单元磁极54垂直于单元铁芯50的单元磁轭52，因此，与传统定子相比，增大了线圈绕组的间隙。因此，与传统上制备了如图2C和2D所示的环形铁芯组件后，执行缠绕线圈的操作相比，更容易执行根据本发明的缠绕线圈的操作。
可以以另一种方式执行缠绕线圈的操作。例如，线圈110可以缠绕在绕线管上，分别形成各绕线管，以致每个绕线管可以分别装配在铁芯带210的相连单元铁芯的相反极性单元磁极上，而且线圈缠绕在其上的各绕线管可以装配在铁芯带210的相连单元铁芯的相反极性磁极上。
如上所述，在完成了缠绕线圈的操作后，利用压力，将单元铁芯50的单元磁轭52弯曲成圆弧形，以致铁芯带210的两端互相连接在一起。因此，最终获得了具有铁芯组件100的定子，铁芯组件100包括单元铁芯50和线圈10，如图6E所示。
从上面的说明可以看出，弯曲电工钢片200，以制备分别包括磁轭部分52′和磁极部分54′的铁芯钢片50′，层叠铁芯钢片50′，以制备预定厚度的单元铁芯50，以直线方式排列多个单元铁芯50，以制备铁芯带210，在铁芯带210上缠绕线圈，然后，使铁芯带210的两端互相连接在一起。这样，制造定子，而不由电工钢片200产生废料。因此，本发明的效果是，降低了电机定子的制造成本。
此外，根据本发明，采用定向电工钢片200，因此，将铁芯损耗降低到最少。因此，本发明的效果是，提高了定子的效率。
此外，将单元铁芯50的单元磁轭52形成为矩形平板，而且单元铁芯50的单元磁极54垂直于单元铁芯50的单元磁轭52因此，线圈绕组间隔较大。因此，本发明的效果是，容易执行缠绕线圈的操作，因此，提高了定子的生产率。此外，与传统定子相比，可以缠绕直径较大的线圈。因此，本发明的效果是，提高了定子的效率。
图7是示出根据本发明另一个优选实施例的电机定子的铁芯组件的透视图。在技术原理、结构和效果方面，根据该实施例的定子与根据先前描述的图3至6所示实施例的铁芯组件100相同。因此，未详细说明和示出根据该实施例的铁芯组件300。
如下制造根据所说明的图7所示实施例的定子。
首先，弯曲电工钢片，以致一部分电工钢片垂直于另一部分电工钢片，从而制备铁芯钢片310。接着，层叠多个如上所述制备的铁芯钢片310。此后，以直线排列多个单元铁芯320，然后，将线圈缠绕在铁芯带上。最后，使铁芯带的两端互相连接在一起。这样，获得了具有环形铁芯组件300的定子。
尽管为了说明问题，对本发明的优选实施例进行了说明，但是本技术领域内的技术人员明白，在不脱离所附权利要求限定的本发明实质范围的情况下，可以对其进行各种修改、附加和替换。
权利要求
1.一种电机定子，该定子包括铁芯组件，具有多个互相连接在一起的环形单元铁芯；以及线圈，缠绕在铁芯组件上，其中每个单元铁芯分别由多个在每个单元铁芯的厚度增大的方向层叠的铁芯钢片构成，每个铁芯钢片包括弯曲磁轭部分，对应于在铁芯组件的圆周方向分割的环形铁芯组件的多个分割部分之任一；以及至少一个磁极部分，从磁轭部分开始弯曲，以使线圈缠绕在磁极部分上。
2.根据权利要求1所述的定子，其中以圆弧形形状形成磁轭部分。
3.根据权利要求1所述的定子，其中从磁轭部分的一端开始弯曲至少一个磁极部分。
4.根据权利要求1所述的定子，其中从磁轭部分的两端之一开始弯曲至少一个磁极部分。
5.根据权利要求1所述的定子，其中每个铁芯钢片分别由定向电工钢片构成。
6.一种制造电机定子的方法，包括第一步骤，至少弯曲电工钢片的一端，以制备包括磁轭部分和至少一个从磁轭部分弯曲的磁极部分的铁芯钢片；第二步骤，层叠多个铁芯钢片，以制备预定厚度的单元铁芯；第三步骤，以直线排列多个单元铁芯，以致磁轭部分互相连接在一起，从而制备铁芯带；第四步骤，在制备了铁芯带后，在磁极部分上缠绕线圈；以及第五步骤，连接铁芯带的两端，以完成定子。
7.根据权利要求6所述的方法，其中在第一步骤，弯曲电工钢片的至少一端，以使至少一个磁极部分垂直于磁轭部分。
8.根据权利要求6所述的方法，其中第五步骤包括利用压力以预定曲率弯曲磁轭部分的子步骤。
9.根据权利要求6所述的方法，其中电工钢片由定向材料构成。
10.根据权利要求6所述的方法，其中以预定尺寸制备单元铁芯的铁芯钢片，以在完成定子之后，使铁芯钢片的两端位于同一条直线上。
全文摘要
制造电机定子的方法包括步骤至少弯曲电工钢片的一端，以制备包括磁轭部分和至少一个从磁轭部分弯曲的磁极部分的铁芯钢片；层叠多个铁芯钢片，以制备预定厚度的单元铁芯；以直线排列多个单元铁芯，以制备铁芯带；在铁芯带上缠绕线圈；以及连接铁芯带的两端。这样，制造定子。因此，根据本发明，不由电工钢片产生废料。
文档编号H02K15/02GK1750358SQ20051009095
公开日2006年3月22日 申请日期2005年8月22日 优先权日2004年9月15日
发明者金炳择 申请人:Lg电子株式会社