本發(fā)明涉及用于電機(jī)的定子組件。
背景技術(shù):
電機(jī)通常包括轉(zhuǎn)子組件和定子組件。永磁體無刷電機(jī)中的定子組件包括定子芯部和繞組。繞組被提供為圍繞定子芯部的一部分,且通常設(shè)置在線軸上,該線軸固定到定子芯部。纏繞繞組在線軸上可以在線軸附接到定子芯部之前或之后進(jìn)行。在線軸被附接到定子芯部之前纏繞繞組允許更容易的纏繞操作。然而,這限制了定子芯部的形狀。更經(jīng)常地,線軸將被首先包覆模制到定子芯部,然后繞組被纏繞到它。然而,這會(huì)導(dǎo)致非常困難的纏繞操作。困難的纏繞操作可需要專門的機(jī)械且會(huì)大大增加制造電機(jī)的成本。
通常,定子芯部被固定到電機(jī)的框架,使得定子芯部相對于電機(jī)的其他部件的定位,譬如轉(zhuǎn)子組件,可以被仔細(xì)地控制到非常高的公差。然而,使用定子芯部來以這樣的方式定位使得它們制造昂貴,以便于實(shí)現(xiàn)高公差,且還會(huì)導(dǎo)致它們大且笨重。這增加整個(gè)電機(jī)的成本和重量。
因此,具有改善定子組件的電機(jī)被需要,其可以以某些方式減輕上述問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明提供了一種四極定子組件,包括:線軸組件,以及兩個(gè)c形定子芯部,每個(gè)c形定子芯部包括背部和從背部延伸的第一和第二極臂。線軸組件包括第一和第二線軸部分,每個(gè)線軸部分包括兩個(gè)中空線軸臂,每個(gè)線軸臂限定用于接收極臂的槽,且線圈繞每個(gè)線軸臂纏繞。c形定子芯部布置為使得每個(gè)c形定子芯部橋跨兩個(gè)線軸部分,其中第一和第二極臂中的一個(gè)延伸穿過第一線軸部分中的槽,且第一和第二極臂中的另一個(gè)穿過第二線軸部分中的槽,極臂通過粘接劑固定在槽中。
結(jié)果,繞組可以使用容易的纏繞過程獨(dú)立地繞每個(gè)線軸部分纏繞,然后當(dāng)定子組件被組裝時(shí),線軸部分被c形定子芯部固定地保持到一起,其中c形定子芯部橋跨兩個(gè)部分。這允許更快和更簡單的制造過程,其可以減少定子組件的制造成本,且由此電機(jī)的制造成本。
第一和第二線軸部分的每個(gè)可包括半圓柱形凹部。每個(gè)線軸部分中的半圓柱形凹部可形成穿過線軸組件的圓柱形孔眼的一部分。當(dāng)兩個(gè)線軸部分在組裝期間被安到一起時(shí),兩個(gè)半圓柱形凹部形成穿過線軸組件的圓柱形孔。當(dāng)定子組件被組裝到電機(jī)中時(shí),該圓柱形孔眼能夠接收來自轉(zhuǎn)子組件的磁體,且允許對磁體和定子芯部的相對位置的高水平的控制。
半圓柱形凹部可包括兩個(gè)極面窗口,每個(gè)極面窗口表示穿過相應(yīng)線軸部分的每個(gè)槽的內(nèi)部終點(diǎn)。因此,窗口允許在c形定子芯部和定位在圓柱形孔眼中的磁體之間良好的磁相互作用,因?yàn)闃O面窗口允許的緊密靠近。
每個(gè)c形定子芯部的每個(gè)極臂可包括在極臂的與背部相對的端部處的極面。每個(gè)極臂可包括凹槽,用于容納粘接劑,所述凹槽定位為靠近極面。這允許在線軸組件和靠近極面的c形定子芯部之間的強(qiáng)接合,以減少極臂的任何彎曲。
每個(gè)極面可以定位在極面窗口處,以便于形成半圓柱形凹部的一部分。因此,極面可以定位為盡可能靠近定位在圓柱形孔眼內(nèi)的磁體,且可以允許在定子芯部和磁體之間更好的磁相互作用。
每個(gè)線軸臂可包括外凸緣。凸緣用于將繞組在線軸臂上保持在位,且降低繞組掉離的風(fēng)險(xiǎn)。
線軸組件可包括一個(gè)或多個(gè)固定凹部。線軸組件的每個(gè)線軸部分可包括固定凹部。因此,當(dāng)結(jié)合到電機(jī)中時(shí),線軸組件可以容易地被固定到框架或其它部件。整個(gè)定子組件可以通過線軸組件中的一個(gè)或多個(gè)固定凹部而被固定到電機(jī)。
在另一方面,本發(fā)明還提供了一種電機(jī),包括前述段落中任一段所述的定子組件、轉(zhuǎn)子組件和框架。
結(jié)果,由于上述定子組件的益處電機(jī)的制造和組裝可以變得更容易。進(jìn)而,電機(jī)和相關(guān)的制造成本可以被最小化。
轉(zhuǎn)子組件可包括固定到可旋轉(zhuǎn)軸的永磁體,且轉(zhuǎn)子組件可定位為使得永磁體定位在c形定子芯部之間。永磁體可以是四極磁體,使得每個(gè)極與定子組件中的極面相互作用,其包括兩個(gè)定子芯部。
線軸可以固定到框架,框架包括一個(gè)或多個(gè)凸片,其安裝到線軸組件中的一個(gè)或多個(gè)固定凹部中,且所述一個(gè)或多個(gè)凸片可以通過粘接劑固定在一個(gè)或多個(gè)固定凹部中。
附圖說明
為了本發(fā)明可被更容易地理解,本發(fā)明的實(shí)施例現(xiàn)在將要參考下面的附圖通過實(shí)例而被描述,其中:
圖1是定子組件;
圖2是線軸部分;
圖3是包括圖1的定子組件的電機(jī)的分解透視圖;
圖4是穿過圖3的電機(jī)的框架的橫截面圖;以及
圖5是穿過圖3的電機(jī)的定子組件和轉(zhuǎn)子組件的橫截面圖。
具體實(shí)施方式
圖1顯示了定子組件10。定子組件10包括兩個(gè)c形定子芯部20和線軸組件12。每個(gè)c形定子芯部20(也被稱為c形芯部)包括背部22和從背部22延伸的兩個(gè)極臂24。在每個(gè)極臂24的端部為極面26。在極面26的后方每個(gè)極臂24的外側(cè)上為凹槽28,其沿著極臂24的軸向長度延伸。凹槽28提供空間,粘接劑可以被收集在該空間中,該區(qū)域確保存在于c形芯部20和線軸組件12之間的牢固粘接結(jié)合。應(yīng)理解,使得極面26在每個(gè)極臂24的端部處,當(dāng)磁體旋轉(zhuǎn)靠近c(diǎn)形芯部20時(shí),存在極臂24在變動(dòng)的磁力作用下彎曲的可能性。極面相對于磁體的任何運(yùn)動(dòng)可以對電機(jī)的性能具有不利效果。由此,通過定位凹槽28靠近極面26,極面26的任何運(yùn)動(dòng)都被保持最小化。“靠近”意味著凹槽28和極面26被定位為足夠靠近彼此,使得當(dāng)轉(zhuǎn)子磁體旋轉(zhuǎn)接近c(diǎn)形芯部20時(shí)粘接結(jié)合最小化極面26的任何運(yùn)動(dòng)。
替代地,極臂24可不包括任何凹槽。在這種情況下,粘接劑可以沿著每個(gè)極臂的外側(cè)的實(shí)質(zhì)部分提供,使得大粘接區(qū)域被提供在極臂和線軸組件之間。這導(dǎo)致強(qiáng)粘接結(jié)合,其在轉(zhuǎn)子磁體旋轉(zhuǎn)時(shí)最下化極面26的任何運(yùn)動(dòng)方面同等有效。
在每個(gè)c形芯部20上,在一個(gè)極臂24端部處的極面26不同于該c形芯部20的另一個(gè)極臂24的端部上的極面。在極面26之間不對稱的原因是為了增加凸極性。增加的凸極性促使轉(zhuǎn)子在沒有旋轉(zhuǎn)時(shí)相對于定子組件停靠在特定位置,使得容易以特定取向重新啟動(dòng)電機(jī)。如果c形芯部20上的兩個(gè)極面26都是相同的,則當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)時(shí),難以促使轉(zhuǎn)子沿期望的方向旋轉(zhuǎn)。
線軸組件12包括兩個(gè)線軸部分14。單個(gè)線軸部分14在圖2中更詳細(xì)地示出。每個(gè)線軸部分14包括向外延伸的兩個(gè)中空線軸臂16,每個(gè)在端部處具有凸緣34。線軸臂16限定槽17,其能夠接收來自c形芯部20的極臂24。用于在c形芯部20中感生磁場的繞組(未示出)可以被纏繞到線軸臂16,且凸緣34用于將繞組在線軸臂16上保持在位。穿過線軸臂16的槽17允許c形芯部20的極臂24插入到線軸組件12中,使得繞組定位為圍繞每個(gè)極臂24。圖1顯示了定子組件10如何通過滑動(dòng)c形芯部20進(jìn)入線軸組件12來組裝,如箭頭s所示,兩個(gè)線軸部分已經(jīng)被帶到一起鄰接彼此。c形芯部20被布置為使得每個(gè)c形芯部20橋跨兩個(gè)線軸部分14,其中一個(gè)極臂24延伸穿過第一線軸部分中的槽,且另一個(gè)極臂24延伸穿過在第二線軸部分中的槽。
通過使得c形芯部20橋跨兩個(gè)線軸部分14,兩個(gè)線軸部分14被c形定子芯部20固定地保持到一起。提供兩個(gè)獨(dú)立的線軸部分14的一個(gè)原因是當(dāng)線軸部分分離時(shí),更容易繞線軸臂16纏繞繞組。如從圖中可見,當(dāng)兩個(gè)線軸部分14被定位到一起使得它們之間沒有間隙時(shí),凸緣34鄰接彼此。在線軸組件12沒有被提供為兩個(gè)獨(dú)立部分的情況下,繞線軸臂16纏繞繞組將非常困難和昂貴,因?yàn)閷⑿枰估@組線穿過在線軸臂16之間的間隙。
每個(gè)線軸部分14包括半圓柱形凹部15,且當(dāng)兩個(gè)線軸部分14被帶到一起時(shí),每個(gè)半圓柱形凹部15形成穿過線軸組件12的中心的圓柱形孔眼18的一部分。每個(gè)線軸部分14上的半圓柱形凹部15具有兩個(gè)窗口32,其表示線軸組件12內(nèi)的每個(gè)線軸臂16的槽17的終點(diǎn)。當(dāng)定子組件10被完全組裝時(shí),c形芯部20的極面26將被定位在窗口32處,且將形成孔眼18的壁的一部分。
線軸組件12還包括固定凹部19,其使得定子組件10能夠被固定在電機(jī)中。每個(gè)線軸部分14包括一個(gè)固定凹部19,且下面將進(jìn)一步解釋定子組件10可以如何固定在電機(jī)中。
圖3顯示了電機(jī)40的分解透視圖。如前所述電機(jī)40包括定子組件10,且還包括框架50和轉(zhuǎn)子組件60??蚣?0包括內(nèi)壁51和外壁52。外壁52圍繞內(nèi)壁51,使得環(huán)形通道54限定在它們之間。一些擴(kuò)散器葉片53在內(nèi)壁51和外壁52之間延伸穿過環(huán)形通道54。該轉(zhuǎn)子組件60包括軸61,磁體62,軸承組件63和葉輪64。當(dāng)組裝時(shí),磁體62,軸承組件63和葉輪64都通過過盈配合和粘合劑中的一個(gè)或組合被直接固定到軸61。該磁體62是通常用于永磁體無刷電機(jī)的類型的粘結(jié)永磁體,且在所示實(shí)施例中,磁體62是四極永磁體。
轉(zhuǎn)子組件60通過內(nèi)壁51被支撐在框架50中。軸承組件63被固定在由內(nèi)壁51限定的孔眼內(nèi)部,使得框架50的內(nèi)壁51充當(dāng)圍繞軸承組件63的防護(hù)套筒。這消除了軸承組件63對獨(dú)立的保護(hù)套通的需要,且有助于減小電機(jī)40的尺寸和重量。當(dāng)電機(jī)40被完全組裝時(shí),磁體62延伸超過框架50的內(nèi)壁51,使得它完全定位在定子組件10內(nèi),c形芯部20之間。
為了清晰起見,術(shù)語“軸向”意味著沿電機(jī)40的旋轉(zhuǎn)軸線延伸的軸線方向,如圖3中所示的軸線a-a。此外,方向術(shù)語“上游”和“下游”在這里是指當(dāng)在使用中流體流穿過電機(jī)的方向,且還由圖3中的雙箭頭表示。
穿過框架50的橫截面被示出在圖4中。內(nèi)壁51是圓柱形的且限定孔眼55。當(dāng)電機(jī)40被組裝時(shí),內(nèi)壁51支撐轉(zhuǎn)子組件在孔眼55中。此外,內(nèi)壁51具有凸片56,其沿軸向方向從內(nèi)壁51的一個(gè)端部延伸。特別地,凸片56沿下游方向軸向地延伸。凸片56提供安裝點(diǎn),定子組件10可以容易地安裝到該點(diǎn),以便將其固定到框架50。圖4顯示了單個(gè)凸片56,然而,多個(gè)凸片可以根據(jù)設(shè)置在定子組件10上的固定凹部19的數(shù)量和電機(jī)的其它需求而被提供。凸片56被定位為使得它們可被接收在線軸組件12的固定凹部19內(nèi)部。凸片56和固定凹部19可以為適當(dāng)尺寸,使得凸片緊密地安裝在凹部內(nèi),以形成過盈配合。替代地,凹部19可以足夠大,以便于能夠容納凸片56以及一定體積的粘接劑。在這種情況下,當(dāng)組裝電機(jī)1時(shí),粘接劑可以被施加到凹部內(nèi),或到凸片外側(cè),或兩者,然后將定子組件10和框架50安到一起。
在線軸組件12中的凹部19允許定子組件10被固定到電機(jī)40的框架50,而不是使用定子芯部20自身。因此,c形芯部20不需要制造為很大。這有助于降低定子組件的成本和重量,且由此整個(gè)電機(jī)的成本和重量。此外,由于c形芯部20的唯一功能是提供磁性通路,磁通可以穿過該磁性通路(即不需要對c形芯部20的結(jié)構(gòu)或固定考慮),更大的設(shè)計(jì)自由度被提供給c形芯部,使得它們的形狀和尺寸可以被優(yōu)化,以減少磁飽和。
圖5顯示了穿過組裝的定子組件10和轉(zhuǎn)子組件60的軸61和磁體62的橫截面圖。每個(gè)線軸部分14的中心部分包括固定凹部19。一個(gè)線軸部分14包括線軸臂16a和16d,且另一個(gè)線軸部分包括線軸臂16b和16c。繞組70a-d被繞每個(gè)線軸臂16a-d纏繞,且分別通過凸緣34a-d保持在位。兩個(gè)c形芯部20被提供,第一c形芯部包括極臂24a和24b,且另一個(gè)c形芯部包括極臂24c和24d。極面26a-d被分別提供在每個(gè)極臂24a-d的端部處。c形芯部20定位為使得極臂24a-d延伸穿過線軸臂16a-d中的槽且以這樣的方式每個(gè)c形芯部20橋跨兩個(gè)線軸部分14。例如,如圖5所示,一個(gè)c形芯部的極臂24a延伸穿過一個(gè)線軸部分的線軸臂16a中的槽,而同一c形芯部的極臂24b延伸穿過在不同線軸部分中的線軸臂16b中的槽。同樣情況適用于兩個(gè)c形芯部中的另一個(gè):極臂24c延伸穿過一個(gè)線軸部分的線軸臂16c中的槽,而極臂24d延伸穿過在另一個(gè)線軸部分中的線軸臂16d中的槽。
因此,當(dāng)c形芯部以這樣的方式布置時(shí),繞組70a-d分別繞每個(gè)極臂24a-d定位,且當(dāng)電流穿過繞組70a-d時(shí),磁場通過c形芯部并且在極面26a-d處感生。
轉(zhuǎn)子組件60的軸61和磁體62被定位在定子組件10的內(nèi)部,在c形芯部20之間,且在圓柱形孔眼內(nèi),該圓柱形孔眼由線軸部分14的兩個(gè)半圓柱形凹部形成。磁體62具有四個(gè)極(未示出),其在電機(jī)40的操作中與四個(gè)極面26a-d磁相互作用。
盡管特殊實(shí)施例已被描述,應(yīng)理解各種修改可在不脫離由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍的情況下被做出。