專利名稱：定子及設(shè)有該定子的電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種定子及設(shè)有該定子的電機(jī)。更具體地，本發(fā)明涉及定子結(jié)構(gòu)的改 進(jìn)，所述定子具有定子芯，所述定子芯由沿圓周方向布置的多個分裂芯形成。
背景技術(shù)：
電機(jī)具有轉(zhuǎn)子和圍繞轉(zhuǎn)子布置的定子。定子具有線圈。當(dāng)電流經(jīng)過該線圈時，從 而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。在該旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子之間運(yùn)行的電磁作用促使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。定子具有定子芯，所述定子芯具有中空的圓筒形形狀。為了提高生產(chǎn)效率，包括形 成定子芯的效率，存在由沿圓周方向布置的多個分裂芯形成的定子芯的示例。以這種方式 形成的定子芯是通過將已經(jīng)沿圓周方向布置的分裂芯插入到環(huán)形圓筒形本體的內(nèi)周邊中 來制造，然后收縮裝配該圓筒形本體。日本專利申請公開No. 2009-148050 (JP-A-2009-148050)描述了一種定子，所述 定子具有通過沿圓周方向布置的多個分裂芯形成的定子芯。在JP-A-2009-148050中，分裂 芯的熱變形被抑制，使得通過在相鄰的分裂芯彼此鄰接處的部分上包括與軸向方向正交的 表面和通過在該表面處將分裂芯焊接在一起來穩(wěn)定在定子芯內(nèi)周側(cè)上的圓度。在將分裂芯插入到圓筒形本體中并收縮裝配圓筒形本體的過程中，分裂芯通過熱 收縮圓筒形本體來夾緊和固定，該過程作為上述定子芯的制造過程。此時，整個圓筒形本體 的溫度分布是不均勻的，所以在熱收縮期間在分裂芯上的來自圓筒形本體的夾緊力也在不 均勻的情況下結(jié)束。結(jié)果，不均勻的夾緊力可能導(dǎo)致分裂芯出現(xiàn)在不適當(dāng)?shù)奈恢?，這將不利 地影響在定子芯的內(nèi)周側(cè)上的圓度。盡管可能的是，通過調(diào)節(jié)整個圓筒形本體的溫度來使 夾緊力均勻，但是這樣做將增大裝置的尺寸和復(fù)雜性，并以增加制造時間和成本而結(jié)束。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明因此提供一種定子，其中能夠提高在由多個分裂芯形成的定子芯的內(nèi)周側(cè) 上的圓度，以及提供一種設(shè)有該定子的電機(jī)。本發(fā)明的第一方面涉及定子，所述定子包括定子芯，所述定子芯由沿圓周方向布 置的多個分裂芯形成；和圓筒形本體，所述圓筒形本體從周邊圍繞定子芯并將定子芯固定。 在該定子中，分裂芯每個具有沿圓周方向在一端上的第一端部，和沿圓周方向在另一端上 的第二端部。此外，第一端部具有沿圓周方向向外突出的突出部，并且第二端部具有凹入 部，所述凹入部沿圓周方向向內(nèi)凹入并與相鄰分裂芯的第一端部的突出部裝配在一起。此外，在根據(jù)上述的第一方面的定子中，突出部可以形成為從突出部的基部朝突 出部的頂部逐漸變窄，并且凹入部可以形成為與突出部相對應(yīng)。此外，在具有上述結(jié)構(gòu)的定子中，當(dāng)從軸向方向觀察分裂芯時，每個分裂芯的突出 部可以具有梯形形狀，其中基部是下底并且頂部是上底。另外，具有上述結(jié)構(gòu)的定子也可以包括鄰接部，在所述鄰接部處，第一端部和第二 端部面對彼此并且彼此鄰接，以當(dāng)突出部和凹入部裝配在一起時限制分裂芯在軸向方向上的運(yùn)動。此外，在具有上述結(jié)構(gòu)的定子中，分裂芯中的每個分裂芯可以由堆疊在一起的多 個磁鋼片形成。而且，第一端部和第二端部彼此面對并且彼此鄰接處的鄰接部可以由在穿 過磁鋼片的疊層的中途使磁鋼片翻轉(zhuǎn)過來而形成。此外，在具有上述結(jié)構(gòu)的定子中，鄰接部可以包括突出部的沿軸向方向的外表面 和凹入部的沿軸向方向的內(nèi)表面。此外，在具有上述結(jié)構(gòu)的定子中，圓筒形本體可以具有圓筒主體和在圓筒主體的 一端上的凸緣部。此外，可以在圓筒主體和凸緣部之間設(shè)置吸收凸緣部的剛性將對圓筒主 體具有的影響的緩沖部。此外，在具有上述結(jié)構(gòu)的定子中，緩沖部可以形成為使得緩沖部的至少一部分的 半徑從圓筒主體朝著凸緣部逐漸增大。此外，在具有上述結(jié)構(gòu)的定子中，圓筒主體可以形成為使得圓筒主體的另一端的 半徑逐漸增大。本發(fā)明的第二方面涉及一種電機(jī)，所述電機(jī)包括根據(jù)上述第一方面的定子。借助于根據(jù)本發(fā)明的第一方面的定子和根據(jù)本發(fā)明的第二方面的電機(jī)，能夠提高 在由多個分裂芯形成的定子的內(nèi)周側(cè)上的圓度。


參考附圖，本發(fā)明的前述和/或另外的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將從示例實施例的下面 描述中變得更加顯而易見，其中相似的附圖標(biāo)記用于代表相似的元件，并且其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例實施例的電機(jī)的結(jié)構(gòu)的視圖；圖2是沿圖1中的線A-A截取的截面視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的示例實施例的分裂芯的視圖；圖4是沿圖3中的線B-B截取的截面視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的示例實施例的定子芯的一部分的區(qū)域的視圖；以及圖6是沿圖5中的線C-C截取的截面視圖。
具體實施例方式在下文中，將參考圖1和圖2來描述本發(fā)明的定子和設(shè)有該定子的電機(jī)的示例實 施例。圖1是根據(jù)該示例實施例的電機(jī)10的結(jié)構(gòu)的視圖，并且圖2是沿圖1中的線A-A截 取的截面視圖。電機(jī)10包括轉(zhuǎn)子12、定子14和未示出的殼體，所述殼體容納轉(zhuǎn)子12和定子14。 定子14布置在殼體的內(nèi)周表面上，并且轉(zhuǎn)子12可旋轉(zhuǎn)地布置在定子14的內(nèi)周邊上。轉(zhuǎn)子12具有與旋轉(zhuǎn)軸16同心的圓筒形磁體，并且例如通過將磁鋼片沿軸向方向 堆疊在一起來形成。8個永磁鐵18沿圓周方向布置在轉(zhuǎn)子12上，如圖1中所示。順便提及 的是，永磁鐵18的該數(shù)目僅是示例。在該示例實施例中，永久磁鐵18嵌入在孔中，所述孔 沿軸向方向延伸地形成在轉(zhuǎn)子12中。然而，本發(fā)明不局限于此。例如，永磁鐵18也可以布 置在轉(zhuǎn)子12的外周邊上。旋轉(zhuǎn)軸16由殼體的未示出的軸承可旋轉(zhuǎn)地支撐。此外在該示例 實施例中，描述了一種殼體，其中轉(zhuǎn)子12由已經(jīng)堆疊在一起的磁鋼片形成，但是本發(fā)明不限于該結(jié)構(gòu)。例如，轉(zhuǎn)子12也可以由粉末磁芯形成。在具有圍繞轉(zhuǎn)子12的小間隙的情況下布置定子14。定子14包括定子芯20，所 述定子芯20具有中空的圓筒形形狀；和圓筒形本體22，所述圓筒形本體22從周邊圍繞定 子芯20并將定子芯20固定。在該示例實施例中，定子芯20由沿圓周方向分裂的分裂芯M 形成。這些分裂芯中的二十四個分裂芯沿圓周方向布置。順便提及的是，分裂芯M的該數(shù) 目僅是示例。稍后將詳細(xì)地描述圓筒形本體22和分裂芯M的結(jié)構(gòu)。定子芯20是磁體，并且例如通過將磁鋼片沿軸向方向堆疊在一起來形成。順便提 及的是，在該示例實施例中，描述了一種殼體，其中定子芯20、即分裂芯M由已經(jīng)堆疊在一 起的磁鋼片形成，但是本發(fā)明不限于該結(jié)構(gòu)。例如，分裂芯M也可以由粉末磁芯形成。突出到定子芯20的內(nèi)周側(cè)并沿圓周方向以預(yù)定間隔布置的齒沈形成在定子芯20 上。該導(dǎo)線觀穿過縫觀，所述縫觀是在齒沈之間的槽形空間。該導(dǎo)線通過圍繞齒沈纏 繞同時穿過縫觀來形成未示出的線圈。在該實施例中的線圈提前以環(huán)形形狀纏繞地形成。 通過將齒沈從外周側(cè)插入到該線圈中并且通過布置分裂芯對，線圈變成圍繞齒沈纏繞。在以該方式構(gòu)造的電機(jī)10中，通過使得電流通過線圈在定子14中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。 該旋轉(zhuǎn)磁場的吸引力作用在具有永磁鐵18的轉(zhuǎn)子12上，從而促使轉(zhuǎn)子12旋轉(zhuǎn)。接下來，將參考圖3-圖6來描述分裂芯M的構(gòu)造。圖3是分裂芯M中的一個分 裂芯的視圖，圖4是沿圖3中的線B-B截取的截面視圖，圖5是定子芯20的一部分的區(qū)域 的視圖，并且圖6是沿圖5中的線C-C截取的截面視圖。順便提及的是，圖中的r、θ和ζ 分別表示徑向方向、圓周方向和軸向方向。在該實施例中的分裂芯M通過將磁鋼片沿軸向方向?qū)訅簛硇纬伞８唧w地，通過 用壓力機(jī)模壓出薄的磁鋼片、沿軸向方向堆疊預(yù)訂數(shù)目的模壓出的磁鋼片，以及通過諸如 壓力壓接的工藝將堆疊過的多個磁鋼片連接來形成分裂芯Μ。在該實施例中的分裂芯M每個具有沿圓周方向在一端上的第一端部30和沿圓周 方向在另一端上的第二端部32。第一端部30具有沿圓周方向向外突出的突出部34，并且 第二端部32具有凹入部36，所述凹入部36沿圓周方向向內(nèi)凹入。凹入部36形成為與相鄰 分裂芯M的第一端部30的突出部34裝配在一起，如圖5中所示。借助于該構(gòu)造，因為當(dāng)分裂芯M沿圓周方向布置時，相鄰分裂芯M的突出部34 和凹入部36裝配在一起，所以限制了分裂芯M在軸向方向上的運(yùn)動。因此，即使在分裂芯 24上的來自圓筒形本體22的夾緊力在將分裂芯M插入到圓筒形本體22中并收縮裝配圓 筒形本體22的過程中是不均勻的，也阻止分裂芯M在徑向方向上出現(xiàn)在不適當(dāng)?shù)奈恢?，?此能夠提高圓度。此外，突出部34形成為從突出部34的基部3 朝頂部34b逐漸變窄，并且凹入部 36形成為與該突出部34對應(yīng)。這里，基部3 是突出部34與第一端部30連接的部分，并 且是由圖3中的虛線表示的部分。另一方面，頂部34b是面對基部3 的部分，并且是沿圓 周方向在外側(cè)的突出部34的端部。在該示例實施例中，當(dāng)從軸向方向觀察分裂芯M時，如 圖3中所示，突出部34具有梯形形狀，其中基部3 是下底并且頂部34b是上底。然而，本 發(fā)明不限于該結(jié)構(gòu)。也就是說，突出部34例如也可以具有三角形形狀，只要它具有諸如上 述形狀、即楔形的形狀。此外，在示例實施例中，突出部34定位在第一端部30的中間。然 而，本發(fā)明不限于此。例如，突出部34也可以定位在第一端部30沿徑向方向的任一端上。
使得突出部34形成為諸如上述形狀、即楔形的形狀時，使當(dāng)沿圓周方向布置分裂 芯M時容易定位分裂芯對。這是有效的，特別是當(dāng)如上所述將齒沈從外周邊插入到環(huán)形 線圈中并布置分裂芯M時。在這種情況下，形成定子芯20的所有分裂芯M同時從外周邊 插入到線圈中并被布置。在該布置過程期間，相鄰的分裂芯M之間的間隙逐漸變得更小。 此時，楔形突出部；34和面對該楔形突出部34的凹入部36裝配在一起，同時被一起引導(dǎo)，這 使定位分裂芯M容易。此外，在該示例實施例中的突出部34和凹入部36具有鄰接部38，所述鄰接部38 面對彼此并且彼此鄰接，以當(dāng)突出部34和凹入部36裝配在一起時限制分裂芯M在軸向方 向上的運(yùn)動，如圖6中所示。更具體地，鄰接部38包括突出部34的沿軸向方向的外表面40 和凹入部36的沿軸向方向的內(nèi)表面42，如圖4中所示。在該示例實施例中的分裂芯M通過將磁鋼片沿軸向方向堆疊來形成，如上所述。 用壓力機(jī)模壓出的磁鋼片具有諸如圖3中所示的形狀。諸如圖4中所示的分裂芯24、即在 第一端部30和第二端部32這兩者上設(shè)有一個鄰接部38的分裂芯M是通過將該形狀的磁 鋼片在堆疊過程中的中途翻轉(zhuǎn)來而形成。當(dāng)分裂芯M布置為環(huán)時，該結(jié)構(gòu)限制分裂芯M在軸向方向上的運(yùn)動。因此，即使 圓筒形本體22的在分裂芯M上的夾緊力在將分裂芯M插入到圓筒形本體22中和收縮裝 配圓筒形本體22的過程中是不均勻的，也抑制分裂芯M在軸向方向上出現(xiàn)在不適當(dāng)?shù)奈?置，因此能夠提高圓度。在該示例實施例中，描述了一種殼體，其中在第一端部30和第二端部32這兩者上 設(shè)置一個鄰接部38，但是本發(fā)明不限于該結(jié)構(gòu)。也就是說，在第一端部30和第二端部32這 兩者上可以設(shè)置多個鄰接部38。多個鄰接部38例如可以通過在堆疊過程中執(zhí)行多次在堆 疊磁鋼片期間的翻轉(zhuǎn)操作來形成。在第一端部30和第二端部32這兩者上設(shè)置多個鄰接部 38使得可能更可靠地抑制分裂芯M在軸向方向上出現(xiàn)在不適當(dāng)?shù)奈恢?。此外，在該示例實施例中，描述了用壓力機(jī)模壓出的磁鋼片僅形成為一種形狀的 殼體，但是本發(fā)明不限于該結(jié)構(gòu)。磁鋼片可以形成為多種形狀，只要鄰接部38形成在分裂 芯對上。例如，用壓力機(jī)模壓出的一個磁鋼片可以如圖3中所示地成形，并且另一個可以 成形為圖3中所示的形狀的鏡像反轉(zhuǎn)的圖像。在這種情況下，通過交替地將預(yù)訂數(shù)目的具 有該兩種不同形狀的磁鋼片中的每個磁鋼片堆疊在一起，多個鄰接部38可以形成在第一 端部30和第二端部32這兩者上。另外，用壓力機(jī)模壓出的磁鋼片中的一個磁鋼片可以是 具有沒有突出部34和凹入部36的形狀的磁鋼片，并且具有該形狀的多個該磁鋼片堆疊在 具有上述兩種不同形狀的多個堆疊的鋼磁片之間。接下來，將參考圖2描述圓筒形本體22的結(jié)構(gòu)。圓筒形本體22由金屬材料形成， 并且具有通常的圓筒形形狀。通過用壓力機(jī)模壓出鋼片并通過深度拉伸等使其形成為圓筒 形形狀來形成圓筒形本體22。圓筒形本體22具有圓筒主體44和在圓筒主體44的一端處的凸緣部46。凸緣部 46從圓筒主體44徑向向外屈曲地形成，并因此比圓筒主體44更剛性。因此，在相關(guān)技術(shù) 中，在收縮裝配期間的夾緊力、特別是在軸向方向上的夾緊力可能變得不均勻，這可能導(dǎo)致 分裂芯出現(xiàn)在不適當(dāng)?shù)奈恢?。因此，在該示例實施例的圓筒形本體22中，緩沖部48可以設(shè)置在圓筒主體44和凸緣部46之間，該緩沖部48吸收凸緣部46的剛性將對圓筒主體44具有的影響。該示例 實施例的緩沖部48形成為使得該緩沖部48的至少一部分的半徑從圓筒主體44朝凸緣部 46逐漸增大。借助于該結(jié)構(gòu)，即使凸緣部46比圓筒主體44更剛性，緩沖部48也吸收該剛性將 對圓筒主體44具有的影響。更具體地，形成如上所述的緩沖部48在圓筒主體44和凸緣部 46之間給了緩沖部48鈍頭屈曲部，如圖2所示。因為該屈曲部具有彈性功能，所以凸緣部 46的剛性將對圓筒主體44產(chǎn)生的影響將被吸收。因此，在該示例實施例中的圓筒形本體 22的結(jié)構(gòu)阻止在收縮裝配期間的夾緊力、特別是在軸向方向上的夾緊力變得不均勻，并因 此阻止分裂芯出現(xiàn)在不適當(dāng)?shù)奈恢么送猓?dāng)通過深度拉伸壓等壓力成形該圓筒形本體22時，圓筒主體44的另一端變 成波紋狀地結(jié)束。因此，就相關(guān)技術(shù)來說，圓筒主體44的另一端沿圓周方向的剛性可能變 得不均勻，這可能導(dǎo)致在圓筒主體44的另一端處沿圓周方向的夾緊力在收縮裝配期間也 變得不均勻。因此，對于該示例實施例的圓筒形本體22來說，圓筒主體44的另一端形成有逐漸 增大的半徑。在諸如深度拉伸等的壓力成形之后得到該形狀。因此，圓筒主體44沿圓周方 向的剛性能夠是均勻的，結(jié)果，圓筒主體44沿圓周方向的夾緊力能夠是均勻的。接下來，將描述定子14的制造方法。首先，用壓力機(jī)模壓出單一形狀或多個形狀 的磁鋼片。然后通過將已經(jīng)模壓出的預(yù)定數(shù)目的磁鋼片堆疊在一起來制造分裂芯24。組成 定子芯20的所有分裂芯M然后同時從線圈的外周側(cè)插入到環(huán)形線圈中。然后將在這種狀 態(tài)下的定子芯20收容在圓筒形本體22內(nèi)部，然后收縮裝配圓筒形本體22。然后通過冷卻 圓筒形本體22來熱收縮圓筒形本體22。作為該熱收縮的結(jié)果，分裂芯M和圓筒形本體22 變成一體地并強(qiáng)有力地固定在一起。在該示例實施例中，描述了一種外殼，其中電機(jī)10是內(nèi)永磁鐵(IPM)電機(jī)，但是本 發(fā)明不限于此。只要定子14具有分裂芯M，電機(jī)10就可以是另一類型的電機(jī)，例如磁阻電 機(jī)或繞線式轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機(jī)。已經(jīng)參考僅用于圖示目的的示例實施例描述了本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，該描述不 是旨在排他性的或者限制本發(fā)明的形式，以及本發(fā)明可以適合在其其他系統(tǒng)和應(yīng)用中使 用。本發(fā)明的范圍包含可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員構(gòu)思的多種改進(jìn)和等效布置。
權(quán)利要求
1.一種定子(14)，所述定子(14)包括定子芯(20)，所述定子芯00)由沿圓周方向 布置的多個分裂芯04)形成；以及圓筒形本體(22)，所述圓筒形本體0 從周邊圍繞所 述定子芯OO)并且固定所述定子芯(20)，其特征在于所述分裂芯04)每個具有沿所述圓周方向在一端上的第一端部(30)和沿所述圓周方 向在另一端上的第二端部(32)；所述第一端部(30)具有突出部(34)，所述突出部(34)沿所述圓周方向向外突出；并且所述第二端部(3 具有凹入部(36)，所述凹入部(36)沿所述圓周方向向內(nèi)凹入，并且 與相鄰分裂芯04)的所述第一端部(30)的突出部(34)裝配在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定子(14)，其中所述突出部(34)形成為從所述突出部(34) 的基部(34a)朝向所述突出部(34)的頂部(34b)逐漸變窄；并且所述凹入部(36)形成為與所述突出部(34)相對應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的定子(14)，其中當(dāng)從軸向方向觀察所述分裂芯04)時，每個 分裂芯04)的所述突出部(34)具有梯形形狀，其中所述基部(34a)是下底并且所述頂部 (34b)是上底。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的定子(14)，還包括鄰接部(38)，在所述鄰接部 (38)處，所述第一端部(30)和所述第二端部(3 彼此面對并且彼此鄰接，以當(dāng)所述突出部 (34)和所述凹入部(36)裝配在一起時限制所述分裂芯04)在軸向方向上的運(yùn)動。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的定子(14)，其中所述分裂芯04)中的每個分裂芯由堆疊在 一起的多個磁鋼片形成；并且通過在磁鋼片的堆疊過程中將所述磁鋼片翻轉(zhuǎn)過來而形成所述第一端部(30)和所述 第二端部(3 彼此面對并且彼此鄰接的所述鄰接部(38)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的定子(14)，其中所述鄰接部(38)包括所述突出部(34) 的沿所述軸向方向的外表面GO)和所述凹入部(36)的沿所述軸向方向的內(nèi)表面02)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的定子(14)，其中所述圓筒形本體02)具有圓筒 主體G4)以及在所述圓筒主體G4)的一端上的凸緣部G6)；并且緩沖部G8)設(shè)置在所述圓筒主體G4)和所述凸緣部G6)之間，所述緩沖部G8)吸 收所述凸緣部G6)的剛性將對所述圓筒主體G4)具有的影響。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的定子(14)，其中所述緩沖部08)形成為使得所述緩沖部 (48)的至少一部分的半徑從所述圓筒主體G4)朝向所述凸緣部G6)逐漸增大。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的定子(14)，其中所述圓筒主體04)形成為使得所述圓 筒主體G4)的另一端的半徑逐漸增大。
10.一種電機(jī)(10)，其特征在于包括根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項所述的定子(14)。
全文摘要
本發(fā)明涉及定子及設(shè)有該定子的電機(jī)。定子包括定子芯，所述定子芯由沿圓周方向布置的多個分裂芯(24)形成；和圓筒形本體，所述圓筒形本體從周邊圍繞定子芯并將定子芯固定。分裂芯(24)每個具有沿圓周方向在一端上的第一端部(30)和沿圓周方向在另一端上的第二端部(32)。第一端部(30)具有沿圓周方向向外突出的突出部(34)，并且第二端部(32)具有凹入部(36)，所述凹入部(36)沿圓周方向向內(nèi)凹入并與相鄰分裂芯(24)的第一端部(30)的突出部(34)裝配在一起。
文檔編號H02K1/18GK102104286SQ20101060346
公開日2011年6月22日 申請日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月22日
發(fā)明者水谷龍彥, 酒井雅宏 申請人:豐田自動車株式會社