專利名稱：定子鐵芯、使用定子鐵芯的電動機(jī)及定子鐵芯的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種線圏的占空系勿填充系數(shù)有所增大的定子鐵芯/磁芯、 使用所述定子鐵芯的電動機(jī)/電機(jī)以及所述定子鐵芯的制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，對電動機(jī)的尺寸減小和性能提高的需求在增長。作為滿足這 種需求的手段，已知一種涉及增大線圏的占空系數(shù)的方法。當(dāng)纏繞在定子 鐵芯上的線圏的占空系數(shù)增大而由此提高每單位體積的勵(lì)磁效率時(shí)，電動 機(jī)的輸出可提高。如圖6的剖視圖所示，特開JP2002-369418號公報(bào)公開了一種構(gòu)造有齒 12的定子鐵芯10，齒12形成為其寬度尺寸從定子的外周側(cè)向內(nèi)周側(cè)逐漸減 小。定子鐵芯10被描述為包括齒12的結(jié)構(gòu)，其中通過層疊具有高磁導(dǎo)率的 材料如電磁鋼板而制成的層疊鐵芯部12a與鐵芯端部12b接合，鐵芯端部 12b具有當(dāng)繞層疊鐵芯部12a的層疊方向上的兩端部纏繞線圈時(shí)用作引導(dǎo)部 的線圏接收面。在由層疊鐵芯部12a和鐵芯端部12b構(gòu)成的齒12上安裝有由 絕緣材料構(gòu)成的絕緣軍16，以便在線圏14和齒12之間保持電絕緣。另一方面，特開JP 2004-140964號公報(bào)公開了一種具有安裝在齒上的 絕緣體的定子鐵芯，所述定子鐵芯由線圏纏繞，并且設(shè)有用于將線圏安裝 成齊整狀態(tài)的引導(dǎo)凹槽。所述引導(dǎo)凹槽以沿軸向延伸的凹陷形狀配置在絕 緣體的線圏槽部的側(cè)面上，還沿周向配置在線圏槽部的端面上，以便與配 置在兩個(gè)側(cè)面上的對應(yīng)的引導(dǎo)凹槽連通。盡管構(gòu)成齒12的鐵芯端部12b包括線圏接收面，在線圏接收面上形成有 臺階部以限定線圏14的安置空間，但是僅僅提供這些臺階部不足以防止纏繞在齒上的線圏沿線圏槽部的延伸方向(圖中的箭頭方向)發(fā)生偏移。圖6 示出在最先提及的專利文獻(xiàn)中所述的定子鐵芯10沿線圏槽部的延伸方向 (圖中的箭頭方向)所截取的剖視圖。如圖6所示，在將線圏14纏繞在齒12 上的過程中，線圏14沿線圏槽部的延伸方向偏移，這使得幾乎不可能安裝 緊密纏繞的線圏14。因此，存在在線圏槽部中線圏14的占空系數(shù)減小的問 題。制造獨(dú)立于齒12的絕緣罩16并將其附裝在齒12上。在這種結(jié)構(gòu)中，獨(dú) 立于齒12而制成的絕緣罩16稍后附裝在齒12上，由于必須增大絕緣軍16的 厚度，所以在齒12的線圏槽部中由絕緣罩16所占據(jù)的空間的比例增大。特 別地，如在上述兩篇專利文獻(xiàn)中所述，當(dāng)在絕緣軍16上設(shè)置用于限定線圏 14的安置空間的臺階部或用于使線圏對齊的引導(dǎo)凹槽時(shí)，絕緣軍16的厚度 將不可避免地增大，從而能夠安裝在齒12中的線圖14的占空系數(shù)減小。此 外，由于齒12和絕緣革16的加工精度大約為0.05mm，所以需要設(shè)置0.1mm 或更大的間隙以將絕緣軍16安裝在齒12上。由于這個(gè)原因，能夠安裝在齒 12上的線圏14的占空系數(shù)也會減小。因此，無法進(jìn)一步提高電動機(jī)的輸出。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了 一種定子鐵芯，所述定子鐵芯包括通過對覆蓋有絕緣覆 層的磁性粉末進(jìn)行壓縮成型而制成的壓粉鐵芯部。在所述定子中，所述壓 #4失芯部的至少一部分構(gòu)成線圏槽部的至少一部分，在所述線圏槽部上纏 繞有線圏，并且所述壓粉鐵芯部包括用于防止所述線圏沿所述線圏槽部的 延伸方向偏移的線圏引導(dǎo)凹槽。


圖l是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電動機(jī)的構(gòu)型的俯視圖。圖2是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的齒的構(gòu)型的透視圖。圖3是示出形成定子鐵芯中的主鐵芯部的電磁鋼板的圖示。圖4是用于說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的定子鐵芯的形狀的剖視圖。圖5是用于說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的齒的形狀的剖視圖。 圖6是示出現(xiàn)有技術(shù)的定子鐵芯的構(gòu)型的剖視圖。
具體實(shí)施方式
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電動機(jī)100的內(nèi)部的剖切俯視圖。如 圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電動機(jī)100包括定子102和轉(zhuǎn)子104。轉(zhuǎn) 子104通過軸承等安裝到旋轉(zhuǎn)軸34上并配置成可利用旋轉(zhuǎn)軸34作為中心 軸線而旋轉(zhuǎn)。定子102包括繞轉(zhuǎn)子104的周邊配置的內(nèi)鐵芯32、沿內(nèi)鐵芯 32的外周以基本規(guī)則的間隔配置的多個(gè)定子鐵芯20和繞定子鐵芯20的外 周配置的外鐵芯30。定子鐵芯20、內(nèi)鐵芯32和外鐵芯30均使用具有高磁 導(dǎo)率的磁性材料作為主要成分而形成。線圏22纏繞在各個(gè)定子鐵芯20上。當(dāng)電流流過纏繞在定子鐵芯20 上的線圏22時(shí)，在定子102內(nèi)部產(chǎn)生磁場。與磁場的電磁相互作用使得轉(zhuǎn) 子104繞旋轉(zhuǎn)軸34旋轉(zhuǎn)。定子鐵芯20包括齒和絕緣樹脂。所述齒設(shè)置成將由繞在定子鐵芯20 上的線圏22產(chǎn)生的磁場有效地導(dǎo)向定子102的內(nèi)部。所述齒由具有優(yōu)良磁 導(dǎo)性的高磁導(dǎo)率材料構(gòu)成。所述齒通過絕緣樹脂與線圏22電絕緣。如圖2所示，齒24可具有分割成主鐵芯部24a和壓粉鐵芯部24b的結(jié) 構(gòu)。例如，壓粉鐵芯部24b配置成從上側(cè)和下側(cè)保持主鐵芯部24a。齒24 具有由凸緣部A、線圏槽部B和終端部C構(gòu)成的形狀。凸緣部A和終端部 C是與線圏槽部B鄰接的鄰接部。線圏槽部B配置成從凸緣部A伸出，并 且線圏22纏繞在線圏槽部B上。在該實(shí)施例中，壓粉汰芯部24b中的線 圏槽部B具有設(shè)計(jì)成將線圏22安裝成齊整狀態(tài)的線圏引導(dǎo)凹槽40。如圖3所示，通過層疊多個(gè)由被沖切成變形扇段形狀的電磁鋼板等形 成的高磁導(dǎo)率板28而制成主鐵芯部24a。延伸而形成T形的凸緣部28a附 接在扇形高磁導(dǎo)率板28的至少一端上。當(dāng)通過層疊這種高磁導(dǎo)率板28而 構(gòu)成主^l失芯部24a時(shí)，凸緣部28a構(gòu)成與齒24的凸緣部A對應(yīng)的部分。 從凸緣部28a伸出的伸出部28b構(gòu)成與纏繞有線圏22的線圏槽部B對應(yīng)的部分。此外，當(dāng)層疊高磁導(dǎo)率板28時(shí)，優(yōu)選地使高磁導(dǎo)率板28彼此電絕緣， 從而防止渦電流流過高磁導(dǎo)率板28。例如，可優(yōu)選地在高磁導(dǎo)率板28之 間插入絕緣樹脂層。通過導(dǎo)入具有高磁導(dǎo)率的材料一一磁性粉末并在壓力機(jī)或其它機(jī)器中 對磁性粉末進(jìn)行壓縮成型而制成壓粉鐵芯部24b。作為磁性粉末，例如可 使用粒徑大約為50~500pm且外表面進(jìn)行過諸如磷化涂覆之類的絕緣處 理的鐵粉。當(dāng)通過壓制上述經(jīng)絕緣涂覆的磁性粉末而形成壓粉鐵芯部24b 時(shí)，能以高精度形成齒24的外形。另外，可防止在齒24內(nèi)部產(chǎn)生渦電流。圖4示出定子鐵芯20的沿線圏槽部B的延伸方向截取的剖視圖。如 圖4所示，設(shè)計(jì)成將線圏22安裝成齊整狀態(tài)的線圏引導(dǎo)凹槽40形成在與 壓粉4失芯部24b的線圏槽部B對應(yīng)的部分上。優(yōu)選地，線圏引導(dǎo)凹槽40 沿與線圏槽部B的延伸方向交叉的方向延伸。線圏引導(dǎo)凹槽40的截面形 狀被限定成與線圏的截面形狀相配，從而將線圏引導(dǎo)凹槽40配置成能使線 圏配合在其中。通過這種構(gòu)型，可將線圏安裝在線圏槽部B中而不沿線圏 槽部B的延伸方向發(fā)生偏移。此外，壓粉鐵芯部24b的表面的至少一部分 可用由絕緣材料形成的覆層來覆蓋。為了更清楚地描述線圏引導(dǎo)凹槽40,安裝在線圏引導(dǎo)凹槽40中的線 圏22示出為在圖4所示的定子鐵芯20中被部分地移除。線圏引導(dǎo)凹槽40 所形成的形狀可防止線圏22在壓粉^^芯部24b的伸出方向即線圏槽部B 的延伸方向上偏移。如圖4的剖視圖所示，例如，具有凹形狀的線圏引導(dǎo)凹槽40在壓IH失 芯部24b的外表面上沿與壓粉^^芯部24b的伸出方向交叉的方向以預(yù)定間 隔配置成彼此鄰接。線圏引導(dǎo)凹槽40的截面形狀優(yōu)選地形成為與線圏22 的截面相匹配的形狀。例如，當(dāng)線圏22的截面為圓形時(shí)，如圖4所示，線 圏引導(dǎo)凹槽40被限定為具有半圓形的截面。結(jié)果，在將線圏22纏繞在齒 24的線圏槽部B上的過程中，由于僅通過沿線圏引導(dǎo)凹槽40巻繞線圏22 而將線圏22配合在線圏引導(dǎo)凹槽40中，所以可抑制線圖22在線圏槽部B的延伸方向上的偏移，從而能夠安裝在線圏槽部B的延伸方向上緊密纏繞 的線圏22。因此，可增大線圏22的占空系數(shù)。此外，如圖2所示，還優(yōu)選地，在壓粉鐵芯部24b中在與鄰接線圏槽 部B的凸緣部A和終端部C對應(yīng)的適當(dāng)部分上形成有用于引出線圏22的 凹槽42。引出凹槽42形成在壓IH失芯部24b中的鄰接部的至少一個(gè)上。 與線圏引導(dǎo)凹槽40類似，優(yōu)選地，引出凹槽42的截面形狀^L形成為與線 圏22的截面相匹配的形狀。在將線圏22纏繞在齒24的線圏槽部B上的 過程中，由于通過沿引出凹槽42安裝線圏22的端部而將線圏22配合在引 出凹槽42中，所以可在線圏22的開始端或結(jié)束端固定線圏的端部，這有 利于進(jìn)行纏繞線圏22的過程。這樣，線圏22能以高精度安裝在線圏槽部 B上。齒24由主鐵芯部24a和壓粉鐵芯部24b組合構(gòu)成。主鐵芯部24a借助 于構(gòu)造性"配合，，、由環(huán)氧樹脂制成的粘合劑等與壓粉鐵芯部24b接合。 線圏引導(dǎo)凹槽40可形成在構(gòu)成齒24的上部和下部的兩個(gè)壓IH失芯部24b 上，或者形成在壓粉鐵芯部24b的任一個(gè)上。當(dāng)線圈引導(dǎo)凹槽40形成在兩 個(gè)壓粉鐵芯部24b上時(shí)，優(yōu)選地，如圖4所示，線圏引導(dǎo)凹槽40的凹部在 上、下壓粉鐵芯部24b之間偏移半個(gè)螺距(pitch)。這樣，在線圏22繞 齒24的線圏槽部B纏繞時(shí)，可在使線圏22沿線圏槽部B的延伸方向稍稍 偏移的同時(shí)纏繞線圏22。圖5示出齒24的沿與線圏槽部B的延伸方向正交的方向截取的剖視 圖。如圖4和5所示，齒24的表面的至少一部分覆蓋有由絕緣材料形成的 覆層29。覆層29至少形成在齒24中的線圏槽部B的表面上，從而使線圏 22與齒24電絕緣。為了在線圏22沿線圏引導(dǎo)凹槽40安裝時(shí)提高線圏22的可滑動性，優(yōu) 選地，覆層29主要由具有高強(qiáng)度和高滑動性的絕緣材料構(gòu)成。例如，可優(yōu) 選地使用諸如環(huán)氧樹脂、二氧化硅、陶瓷或DLC (類金剛石碳)之類的絕 緣材料。由于使用電沉積將這些絕緣材料覆蓋在齒24的線圏槽部B上， 所以可形成膜厚度為O.lmm或更小且具有高強(qiáng)度和高滑動性的覆層29。如上所述，當(dāng)與在齒24的表面上施加由絕緣材料構(gòu)成的覆層29相結(jié) 合地在齒24本身上形成線圏引導(dǎo)凹槽40和引出凹槽42時(shí)，與使用絕緣罩 的傳統(tǒng)絕緣方法相比，絕緣部相對于線圏槽部B內(nèi)的空間的占空系數(shù)可更 小。于是，由于,皮傳統(tǒng)絕緣部所占據(jù)的空間的減小相應(yīng)地增大了可安裝線 圏22的空間，所以在線圏槽部B中線圏22的占空系數(shù)可比傳統(tǒng)線圏更大。 因此，電動機(jī)能比傳統(tǒng)電動機(jī)產(chǎn)生更大的輸出。
如在上述示例(其中齒24的結(jié)構(gòu)被分成通過對磁性粉末進(jìn)行壓縮成型 而制成的壓粉鐵芯部24b和通過層疊電磁鋼板而制成的主鐵芯部24a)中 所述，可利用壓模通過壓縮成型將齒24的包括線圏引導(dǎo)凹槽40的復(fù)雜形 狀部簡單而容易地形成為壓粉鐵芯部24b，同時(shí)可通過層疊多個(gè)電磁鋼板 而將齒24的較筒單的形狀部低成本地形成為主鐵芯部24。
這樣，包括具有定子鐵芯20的定子102和轉(zhuǎn)子104的電動機(jī)能比傳統(tǒng) 電動機(jī)產(chǎn)生更大的輸出，所述轉(zhuǎn)子由于與磁場的電磁相互作用而旋轉(zhuǎn)，所 述磁場由流過安裝在定子鐵芯20上的線圏的電流產(chǎn)生。
應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明不限于上述示例。例如，所述齒可僅用由電磁鋼板 構(gòu)成的層疊鐵芯或由壓縮成型磁性粉末構(gòu)成的壓粉鐵芯部中的一者來構(gòu) 成。另外，可在所述齒上僅形成線圏引導(dǎo)凹槽或引出凹槽中的任一者。
權(quán)利要求
1.一種定子鐵芯，所述定子鐵芯包括通過對覆蓋有絕緣覆層的磁性粉末進(jìn)行壓縮成型而制成的壓粉鐵芯部，其特征在于，所述壓粉鐵芯部的至少一部分構(gòu)成線圈槽部的至少一部分，在所述線圈槽部上纏繞有線圈；所述壓粉鐵芯部包括用于防止所述線圈沿所述線圈槽部的延伸方向偏移的線圈引導(dǎo)凹槽。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的定子鐵芯，其特征在于，所述線圏引導(dǎo)凹槽 被設(shè)置成在與所述線圏槽部的所述延伸方向交叉的方向上延伸。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的定子鐵芯，其特征在于，所述壓IH失芯部的 表面的至少 一部分覆蓋有由絕緣材料構(gòu)成的覆層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的定子鐵芯，其特征在于，所述壓粉鐵芯部的 表面的至少一部分覆蓋有由絕緣材料構(gòu)成的覆層。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的定子鐵芯，還包括 通過層疊電磁鋼板而構(gòu)成的主鐵芯部，其特征在于， 所述壓粉鐵芯部與所述主鐵芯部組合而構(gòu)成所述定子鐵芯。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的定子鐵芯，還包括 通過層疊電磁鋼板而構(gòu)成的主鐵芯部，其特征在于， 所述壓粉鐵芯部與所述主鐵芯部組合而構(gòu)成所述定子鐵芯。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的定子鐵芯，還包括 通過層疊電磁鋼板而構(gòu)成的主鐵芯部，其特征在于， 所述壓粉鐵芯部與所述主鐵芯部組合而構(gòu)成所述定子鐵芯。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的定子鐵芯，還包括 通過層疊電磁鋼板而構(gòu)成的主鐵芯部，其特征在于， 所述壓粉鐵芯部與所述主鐵芯部組合而構(gòu)成所述定子鐵芯。
9. 一種電動機(jī)，其特征在于，所述電動機(jī)包括定子，所述定子包括定子鐵芯，所述定子鐵芯具有通過對覆蓋有絕緣 覆層的磁性粉末進(jìn)行壓縮成型而制成的壓粉鐵芯部，所述壓粉鐵芯部的至 少一部分構(gòu)成線圏槽部的至少一部分，在所述線圏槽部上纏繞有線圏，并 且所述壓粉鐵芯部具有用于防止所述線圏沿所述線圏槽部的延伸方向偏移的線圏引導(dǎo)凹槽；以及轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子由于與磁場的電磁相互作用而旋轉(zhuǎn)，所述磁場由流過安裝在所述定子鐵芯上的所述線圏的電流產(chǎn)生。
10. —種定子鐵芯，其特征在于，所述定子鐵芯包括 通過對覆蓋有絕緣覆層的磁性粉末進(jìn)行壓縮成型而制成的壓粉鐵芯部，槽部，在所述槽部上纏繞有線圏，以及 與所述槽部鄰接的鄰接部，其特征在于， 所述鄰接部具有與所述線圏對應(yīng)的凹部。
全文摘要
一種定子鐵芯，包括通過對覆蓋有絕緣覆層的磁性粉末進(jìn)行壓縮成型而制成的壓粉鐵芯部。所述壓粉鐵芯部的至少一部分構(gòu)成線圈槽部的至少一部分，在所述線圈槽部上纏繞有線圈。所述壓粉鐵芯部包括用于防止所述線圈沿所述線圈槽部的延伸方向偏移的線圈引導(dǎo)凹槽。結(jié)果，所述線圈的占空系數(shù)增大，從而電動機(jī)的輸出進(jìn)一步提高。
文檔編號H02K1/04GK101258661SQ20068003269
公開日2008年9月3日 申請日期2006年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月8日
發(fā)明者水谷良治, 立松和高, 遠(yuǎn)藤康浩 申請人:豐田自動車株式會社