专利名称：定子铁芯、电机以及制造定子的方法
技术领域：
本发明涉及一种与电机的定子铁芯相关的技术，更特别地涉及一种通 过使用压粉磁芯来形成定子铁芯的技术。
背景技术：
在一种用于组装电机定子的方法中，为了便于线圏的巻绕等，定子铁芯分割地形成，并且各分割铁芯都设置有线圏。JP-A-2004-328965公开了 一种通过压入配合或冷缩配合来将各定子铁芯插入筒状外壳从而组装定子 的技术，为了 (形成)巻绕有线圏的各个齿而将所述定子铁芯分割。由于单独地设置的外壳，JP-A-2004-328965中说明的技术采用了较大 的电机。并且，由于在定子铁芯上施加有应力，所以磁特性与电机性能都 会恶化。发明内容本发明是在以上的背景下构想出的，本发明的目的在于发展一种形成 紧凑的定子的新技术。本发明的另一目的在于，建立一种在不对作为整体的分割铁芯施加应 力的情况下连接相邻分割铁芯的技术。本发明的又一个目的在于，通过使用压粉磁芯来制造改进了易组装性 的分割铁芯。本发明的定子铁芯是设置在电机的旋转轴周围的定子铁芯，其中定子 铁芯由在周向上被分割的多个分割铁芯形成；各分割铁芯由压粉磁芯形成 为具有用于与相邻分割铁芯相连接的结构的形状；并且相邻的分割铁芯通过连接结构而相连接。定子铁芯与巻绕在其上的线圏共同构成电机定子。在电机中，转子通 过该转子与定子之间的电磁作用绕旋转轴旋转。定子和定子铁芯设置在旋 转轴的周围(通常，在转子的外侧)。定子由在周向(转子的旋转方向)上被分割的多个分割铁芯形成。通 常，定子具有弧形的铁芯背部以及从铁芯背部向转子延伸的具有突起形状 的齿，并且每个分割铁芯形成为包括单个齿或多个齿。分割铁芯由压粉磁 芯形成为具有所需的形状。换句话说，通过在模具中固化诸如铁粉的磁粉 和诸如树脂的绝缘体的混合物，该分割铁芯形成为具有与模具相对应的形 状。可以执行诸如退火的附加处理以形成分割铁芯。在成形时，各分割铁芯设置有用于与相邻的分割铁芯相连接的连接结 构。换句话说，在通过为用于形成压粉磁芯的模具设置相应的形状从而在 压粉磁芯成形的同时形成连接结构。另外，相邻的分割铁芯通过连接结构 而相连接。由于上述构型，省去了根据前述的JP-A-2004-328965的技术执行分割 铁芯向外壳中的压入配合或冷缩配合的必要，使得用于定子的空间可以节 省出用于外壳的空间。并且，因为由分割铁芯的连接导致的应力不会作用 到分割铁芯的磁粉上，所以防止了铁损失的增加，并且能够改进定子的特 性。此外，由于在成形的同时形成连接结构并且不需要二次加工，所以采 用这种连接的具体结构允许制造过程的简化。根据本发明的定子铁芯的实施例，至少一对相邻的分割铁芯(即，两 个相邻的分割铁芯，或多个或全部的相邻的分割铁芯)的连接结构是供固 定部件插入的孔结构，并且相邻的分割铁芯通过插入孔结构中的固定部件 而相连接。孔结构可以是盲孔或通孔。孔结构的数量可以是仅一个，或者 可以设置多个孔结构。由于这种构型，可通过将固定部件插入用于固定的 孔结构中而容易地连接相邻的分割铁芯。对于相邻的分割铁芯，固定部件 可以是单独的部件或公共的部件(单个部件)。根据本发明的定子铁芯的实施例，公共的固定部件被插入相邻的分割铁芯的孔结构从而使相邻的分割铁芯相互连接。根据本发明的定子铁芯的 实施例，公共的固定部件是具有突起部的夹具型部件，并且突起部被压入 配合到各孔结构中以便将相邻的分割铁芯相连接。夹具型部件可以是筒单 地连接两个孔结构或连接三个或多个孔结构(或三个或多个分割铁芯)的 "夹具"。根据本发明的定子铁芯的实施例，孔结构设置在相互面对的位置上， 并且固定部件是插入穿过两个孔结构的棒状部件。棒状部件的例子包括通 过旋柠而插入孔结构中的螺栓。根据本发明的定子铁芯的实施例，使用单独形成的连接部件来连接相 邻的分割铁芯，固定部件连接分割铁芯和连接部件以将相邻的分割铁芯相 互连接。例如，可通过使用螺钉作为固定部件来使相邻的分割铁芯相连接，根据本发明的定子铁芯的实施例，固定部件具有用于将定子安装到用 于容纳电机的壳体上的结构。电机通常容纳在壳体中使得定子等不会露出。 因此，必须安装用于连接定子等和壳体的配件，但可以为固定部件设置这 种结构以省去设置所述配件所需的步骤。根据本发明的定子铁芯的实施例，至少 一对相邻的分割铁芯的连接结 构设置于在沿电机的旋转轴方向位于同一侧的端面上。换句话说，相邻的 分割铁芯设置有沿旋转轴方向位于前端侧或后端侧的同一侧的端面上的连 接结构。特别地，在连接结构设置在所有分割铁芯的同一侧的端面上的情 况下，可以显著地方便连接部件的安装步骤。通过将连接结构设置在任一 端面上可以实现牢固的连接。根据本发明的定子铁芯的实施例，至少一对相邻的分割铁芯的连接结 构是配合到相匹配的连接结构上的结构，并且相邻的分割铁芯通过使连接 结构配合而相互连接。根据本发明的定子铁芯的实施例，连接结构是沿电 机的旋转轴的方向与相匹配的连接结构相配合的结构。通常，分割铁芯中 一者的连接结构确定为具有突起形状，而分割铁芯中另一者的连接结构确 定为具有凹入形状，使得二者能够相互配合。将两个分割铁芯的连接结构设计为具有导轨形状并且滑动该结构从而进行配合也是有效的。如果能够 通过相邻的分割铁芯在电机的旋转轴方向上的相对运动来实现组装，则出 于简化组装过程的考虑这样的配合是便利的。换句话说，由需要而将配合 的方向确定为旋转轴的方向。相邻的分割铁芯可以设置有多对配合结构。根据本发明的定子铁芯的实施例，连接结构是用于使固定部件巻边(crimp )的结构，并且相邻的分割铁芯通过使固定部件巻边而连接到连接 结构上而相连接。这里，巻边表示通过用工具敲打或张紧连接部使之塑性 变形而产生的连接。作为具体示例，在一实施例中工具与板状固定部件的 外表面相接触用以施加压力，从而通过巻边来将固定部件压入用于连接的 连接结构。为了通过巻边牢固地连接相邻的分割铁芯，例如，将连接结构 设置在沿电机的旋转轴的方向的任一端面上，并且使横跨两个连接结构的 固定部件在两个端面上都巻边。如果不需要非常牢固的连接，可以使单独 的连接部件在任一端面附近巻边，或者可以使连接部件仅在一侧端面附近 巻边。分割铁芯在进行巻边的位置设置有用于巻边的连接结构。用于巻边 的连接结构可以通过，例如，用于提高巻边的效果的孔或凹部来实现，或障碍来实现。通过采用上述定子铁芯中的任一者来形成本发明的电机。对于电机的 类型和尺寸不做特别的限制。例如，定子铁芯还可以应用于广泛地用于驱 动诸如电动车辆或混合动力车辆之类的车辆的交流电机中(通常是三相电 机)。另外，根据本发明的制造定子的方法包括由压粉磁芯将周向上分割 的多个分割铁芯形成为具有用于与相邻分割铁芯相连接的结构的形状；将 线圏安装在所形成的分割铁芯上；以及通过借助于连接结构连接安装了线 圏的分割名失芯而将所述分割铁芯组装成环状。
图l是示意性地示出电机的整体结构的例子的透视图。 图2是示出用于连接分割《失芯的示例性构型的透^L图。图3是示出用于连接分割铁芯的另一示例性构型的透视图。图4是示出用于连接分割铁芯的另一示例性构型的透视图。图5是示出图4的示例性构型的截面图。图6是示出用于连接分割铁芯的另 一示例性构型的透视图。图7是示出图6的示例性连接构型的变型例的图。图8是示出用于连接分割铁芯的另一示例性构型的透视图。图9是示出图2的示例性连接构型的变型例的图。
具体实施方式
图1是示意性地示出根据本发明的实施例的电机10的结构的透视图。 电机10设置有将旋转动力传递至外部的电机轴12，并且电机轴12沿转子 14的旋转轴设置。转子14设置有永磁体或电磁体并且通过与设置在其周 围的定子之间的磁性相互作用而旋转。此外，定子16设置有由压粉磁芯形 成的定子铁芯18，以及巻绕在定子铁芯18上的线圏(为了简化附图而未 示出)。当电流流过线圏时，定子16具有磁极的功能。定子铁芯18通过结合在旋转轴的周向上被分割的多个分割铁芯20、 22、 24……而构成。具体地，定子铁芯18由用压粉磁芯形成的、被线圏巻 绕的并且连接成筒状的分割铁芯20、 22、 24……形成。图2是示出用于连接分割铁芯30、 32的示例性构型的透视图，所述分 割铁芯是定子铁芯18的组成部分。分割铁芯30由形成筒状的外周的铁芯 背部33和从铁芯背部向旋转中心突出的齿34形成。齿34被线圏巻绕从而 成为与通过线圏的电流相对应的磁极。另外，在铁芯背部33的顶面上在两 个端部附近，具有直方体形状的孔部35、 36形成为用于与相邻的分割铁芯 连接的结构。孔部35、 36形成为符合(对应于，meet)在用于形成压賴i兹芯的模具中形成的相应的突起形状。同样地，分割铁芯32也设置有铁芯背部37和齿38。此外，在铁芯背 部37的顶面上在两个端部附近形成有孔部39、 40。通过彼此邻接的相关铁芯背部33、 37来组装分割铁芯30、 32。利用夹具42来组装所述分割铁芯。夹具42是方状U形金属部件，该金属部件 在其两端部具有突起部44、 46。突起部44、 46压入配合到分割铁芯30的 孔部36和分割铁芯32的孔部39中。这样，使相邻的分割铁芯30、 32相 互固定。还可以通过各种其他方法来使相邻的分割铁芯相互连接。下文将参照 图3至图9说明多个变型例。图3所示的分割铁芯50具有与图2所示的分割铁芯30、 32类似的基 本形状。然而，^铁芯背部52不设置有图2所示的孔部，而是在铁芯背部 52的顶侧上(在电机的旋转轴方向上观察)在一个端部设置有直方体形的 切除部54。另外，切除部54设置有向下延伸的柱状孔部56。在铁芯背部 52的顶侧上在另一端部形成有突起部58,并且穿过突起部58沿垂直方向 形成有柱状孔部60。组装分割铁芯50使其与具有相同形状的分割铁芯62相接触。换句话 说，将分割铁芯62的突起部64置于分割铁芯50的切除部54上。形成在 切除部54中的孔部56与形成在突起部64中的孔部66同轴。将长螺栓68 向下拧入孔部56、 66中。这样，使相邻的分割4^芯50、 62相互固定。切 除部和突起部也可以形成在分割铁芯的底侧上。图4所示的分割铁芯70具有与图3所示的分割铁芯50基;^目同的形 状。换句话说，在铁芯背部72的顶侧上在一个端部形成有切除部74，并 且形成向下延伸入切除部74中的柱状孔部76。另外，在铁芯背部72的顶 侧上在另一端部形成有突起部78。然而，突起部78不具有通孔，而是具 有从突起部78的底侧向下延伸的筒状突起80。组装分割铁芯70使其与具有相同形状的分割铁芯82相接触。图5是 示出分割铁芯70、 82的连接的截面图。这里，形成在分割铁芯82上的筒 状突起84向下插入形成在分割铁芯70中的柱状孔部76中。这样，孔部 76和突起84牢固地配合，从而使分割铁芯70、 82相连接。通过配合进行连接的实施例可以应用到所有相邻分割铁芯的连接中。 然而，最后组合的分割铁芯不能插入到与其相邻的分割铁芯之间，因为其形状阻碍了这样的插入。因此，可以采用其中最后组装的分割铁芯在两端 部都设置有孔部或都设置有突起，而不是分别设置有孔部和突起的构型。 可替换地，例如，除最后的分割铁芯外，交替地设置在两端部都具有孔部 的分割铁芯和在两端部都具有突起的分割铁芯也是有效的。对于最后的分割铁芯，可以采用参照图2说明的利用螺栓进行连接的实施例。图6所示的分割铁芯90、 92具有与图2所示的分割铁芯30、 32相同 的基本形状。然而，本例不采用利用直方体形的孔部和夹具的连接。而是， 分割铁芯90的铁芯背部94与分割铁芯92的铁芯背部96通过巻边部件98 相连接。巻边部件98是设置在铁芯背部94、96的顶面上的方状U形板状部件。 借助于工具将巻边部件98从上部压下，并且与在其下方的^b芯背部一同塑 性变形，从而通过巻边相连接。换句话说，铁芯背部94和巻边部件98经 由铁芯背部94的凹部100相连接，而铁芯背部96和巻边部件98经由铁芯 背部96的凹部102相连接。结果，分割铁芯90、 92通过巻边部件而相互 连接。通过预先形成凹入形状来为铁芯背部94， 96的巻边位置设置用于确 保巻边的结构也是有效的。可以用各种方式来进行巻边。图7是示出通过巻边连接铁芯背部的实 施例的变型例的图，该图示出了从旋转中心侧观察的图6所示的分割铁芯 卯、92的连接部的附近。根据本实施例，分割铁芯90、 92在铁芯背部94、 96的顶侧和底侧巻边。换句话说，在顶侧设置有方状U形巻边部件103以 横跨分割铁芯90、 92。该巻边部件103被从上方压下并且在分割铁芯92 侧巻边。同时，设置方状U形巻边部件105从而在底侧横跨分割铁芯90、 92，并且在分割铁芯90侧巻边。这样，通过两个巻边部件103、 106使两 个分割铁芯90、 92牢固地连接。图8所示的分割铁芯110、 112具有与图2所示的分割铁芯30、 32相 同的基本形状。然而，该例并不采用通过直方体形的孔部和夹具42的连接。 而是在铁芯背部114、116的顶侧上在各端部形成有螺钉容纳开口 117、 118。 此外，用作连接部件的金属板119横跨两螺钉容纳开口。金属板119设置有供螺钉插入的螺紋孔120、 122。螺钉124、 126穿过螺紋孔120、 122柠 入螺钉容纳开口中，从而经由金属板119使分割铁芯110、 112相互连接。图9所示的夹具130示出图2所示的夹具42的结构的变型例。与夹具 42相似，夹具130在各端部具有插入孔部从而使分割铁芯相互连接的突起 部132、 134。从将突起部132, 134相互连接的板状部136的中心附近延 伸出分支部138。同时，在分支部138的前端形成有螺栓孔140。螺栓孔140用于将定子设置在电机周围的壳体上。通常，电机的外表 面至少部分地被所述壳体覆盖。因此，需要用于连接电机和壳体的某一类 型的部件。这里，夹具130还用作连接部件以便简化制造过程和电机结构。
权利要求
1.一种设置在电机的旋转轴周围的定子铁芯，其中所述定子铁芯由在周向上被分割的多个分割铁芯形成；各分割铁芯由压粉磁芯形成为具有用于与相邻分割铁芯相连接的结构的形状；以及所述相邻的分割铁芯通过所述连接结构而相连接。
2. 根据权利要求1所述的定子铁芯，其中至少一对相邻的分割铁芯的所述连接结构是供固定部件插入的孔结 构；以及所述相邻的分割铁芯通过插入所述孔结构中的所述固定部件而相连接。
3. 根据权利要求2所述的定子铁芯，其中公共的固定部件被插入所述 相邻的分割铁芯的所述孔结构中，以将所述相邻的分割铁芯相互连接。
4. 根据权利要求3所述的定子铁芯，其中所述固定部件是具有突起部 的夹具型部件，并且所述突起部4皮压入配合到所述各孔结构中，以将所述 相邻的分割铁芯相连接。
5. 根据权利要求3所述的定子铁芯，其中 所述孔结构形成于相互面对的位置上；以及 所述固定部件是插入穿过两个孔结构的棒状部件。
6. 根据权利要求2所述的定子铁芯，其中 使用单独形成的连接部件来连接所i^目邻的分割铁芯；以及 所述固定部件连接所述分割铁芯和所述连接部件，以将所述相邻的分割铁芯相互连接。
7. 根据权利要求2所述的定子铁芯，其中所述固定部件具有用于将定 子安装到用于容纳所述电机的壳体上的结构。
8. 根据权利要求l所述的定子铁芯，其中至少一对相邻的分割铁芯的 所述连接结构设置于在所述电机的旋转轴方向上位于同一侧的端面上。
9. 根据权利要求1所述的定子铁芯，其中至少 一对相邻的分割铁芯的所述连接结构是配合到相匹配的连接结构 上的结构；以及所勤目邻的分割铁芯通过使所述连接结构配合而相互连接。
10. 根据权利要求9所述的定子铁芯，其中所述连接结构具有在所述 电机的旋转轴方向上配合到所ii^目匹配的连接结构上的结构。
11. 根据权利要求l所述的定子铁芯，其中 所述连接结构是用于使所述固定部件巻边的结构；以及 所述相邻的分割铁芯通过使所述固定部件巻边而连接到所述连接结构上而相连接。
12. —种具有根据权利要求1至11中任一项所述的定子铁芯的电机。
13. —种用于制造设置在电机的旋转轴周围的定子的方法，包括由压粉磁芯将周向上分割的多个分割铁芯形成为具有用于与相邻分割 铁芯相连接的结构的形状；将线圏安装在所形成的分割铁芯上；以及通过借助于所述连接结构连接所述分割铁芯而将所述安装了线圏的分 割4^芯组装成环状。
全文摘要
本发明涉及定子铁芯、电机以及制造定子的方法。安装在电机的旋转轴周围的定子铁芯包括在周向上被分割的多个分割铁芯(30)、(32)、......。分割铁芯由压粉磁芯形成。为了使分割铁芯与相邻的分割铁芯相连接，在其上端面中形成有直方体形的孔部(35，36，39，40)。通过将夹具(42)压入配合到所述孔部中来执行分割铁芯之间的连接。结果，被分割的定子能够紧凑地相互成为一体。
文档编号H02K1/18GK101258660SQ20068003261
公开日2008年9月3日 申请日期2006年9月8日 优先权日2005年9月9日
发明者水谷良治, 立松和高, 远藤康浩 申请人:丰田自动车株式会社