專利名稱：電機、用于電機的定子組件及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于電機的定子組件及其制造方法。具體 地，本發(fā)明涉及一種包括定子的電機。

發(fā)明內容
在一個實施例中，本發(fā)明提供一種用于具有轉子的馬達的定 子。該定子包括多個疊片，每一個疊片均被形成為第一細長布置。每 一個疊片均包括第一支腿、第二支腿以及中間部，它們被構造為被重 新布置和沿著堆疊方向堆疊以形成具有第二 U形布置的芯，線圈被聯(lián) 接到第一支腿。在另一構造中，本發(fā)明提供一種用于具有轉子的馬達的定
子。該定子包括第一支腿和被聯(lián)接到該第一支腿的線圈，該第一支腿 具有第一彎曲部和第一大致直形部。該定子還包括形成為與第一支腿
分開件的第二支腿。該第二支腿包括第二彎曲部和第二大致直形部。 中間部形成為與第一支腿和第二支腿的分開件。第一支腿、第二支腿 和中間部被相互連接以至少局部地限定U形磁路。在又一構造中，本發(fā)明提供一種用于馬達的定子。該定子包 括由第一多個疊片形成的第一支腿。該第一支腿包括第一彎曲部和第 一大致直形部。第一線圈被聯(lián)接到第一支腿。第二支腿由第二多個疊
8片形成并且與第一支腿分開。該第二支腿包括第二彎曲部和第二大致 直形部。第二線圈被聯(lián)接到第二支腿。中間部由第三多個疊片形成并 且與第一支腿和第二支腿分開。第一鎖定部件被構造為連接第一支腿 和中間部，并且第二鎖定部件被構造為連接第二支腿和中間部。橋部 件被連接到第一彎曲部和第二彎曲部。通過考慮詳細的說明和附圖，本發(fā)明的其它方面和實施例將 變得清楚。
附圖簡要說明詳細說明尤其地參考附圖，其中 [OOOS]

圖1是包括定子的馬達的示意性側視圖；圖2是都是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的，包括另一定子的另一 馬達的分解透視圖；圖3是圖2馬達的第一軸承組件的局部分解視圖；圖4是圖2定子的透視圖；圖5是適用于圖2定子的橋的透視圖；圖6是適用于圖2定子的另一橋的透視圖；圖7是適用于圖2定子的另一橋的透視圖；圖8是適用于圖2定子的另一橋的透視圖；圖9是適用于圖2定子的另一橋的透視圖；圖10是在組裝圖2定子時適用的疊片的前視圖；圖11是從單個片材材料料形成的多個疊片的前視圖；圖12是用于圖2馬達的局部的組裝的定子的透視圖；圖13是適用于在圖2中所示類型的馬達的定子的透視圖；圖17是在第二布置中用于形成定子鐵心的圖16的多個定子
疊片的透視圖18是在形成圖2定子時適用的另一疊片的前視圖；圖19是在形成圖2中所示類型的定子時適用的另一疊片的 前視圖；圖20是在由圖19的20-20表示的圓周內部獲取的圖19的 疊片的一部分的放大圖；圖21是在形成圖2定子時適用的在第一細長布置中的另一 疊片的前視圖；圖22是在形成圖2定子時適用的在第二U形布置中的圖21 疊片的前視圖；圖23是適用于類似于圖1的馬達并且包括橋的定子和轉子 的透視圖；圖24是線圈被移除的圖23的定子和轉子的透視圖；
圖25是圖23橋中的一個的透視圖；
圖26是適用于圖23定子的另一橋的透視圖；以及
圖27是包括堆疊橋布置的圖13定子的局部分解透視圖。
具體實施例方式在詳細地解釋本發(fā)明的任何實施例之前，應該理解本發(fā)明在 其應用方面不限于在下面的說明中所闡述的或者在隨附的圖中所示意 出的構件構造和布置的細節(jié)。本發(fā)明能夠具有其它實施例并且被以各 種方式實踐或者執(zhí)行。而且，應該理解，在這里使用的措詞和術語是 為了說明的目的，而不應該被視為進行限制。"包含(including)"、 "包括(comprising)"或者"具有(having)"及它們的變型的使用 在這里旨在涵蓋在此后所列出的項目及其等同物以及另外的項目。除 非另有特定或者限制，術語"安裝"、"連接"、"支撐"和"聯(lián)接" 及它們的變型被廣義地使用并且涵蓋直接和間接安裝、連接、支撐和 聯(lián)接。此外，"連接"和"聯(lián)接"不被限制為物理或者機械連接或者 聯(lián)接。另外，在提供方法、過程或者步驟序列時，提出該方法、過程 或者步驟序列的次序不應該被讀成以任何方式限定本發(fā)明。
如在圖1中所示意出的，馬達10通常包括置于定子20內的 轉子15。轉子15包括轉子芯25和從轉子芯25的一端或者兩端延伸以 提供支撐點并且提供方便的軸功率輸出點的軸30。通常，兩個或者更 多軸承35接合轉子軸30并且支撐轉子15使得其圍繞旋轉軸線40旋 轉。馬達10還包括支撐定子20的殼體45。定子20限定在旋轉軸線 40上居中的、大致圓柱形的孔55。當轉子15相對于定子20處于其運 行位置時，轉子芯25通常在孔55內居中從而在轉子芯25和定子20 之間設立小的氣隙。該氣隙允許轉子15在定子20內比較自由地旋轉。在圖1中示意出的馬達IO是永久磁體無刷馬達。這樣，轉 子15包括限定兩個或者更多磁極的永久磁體。定子20包括形成能夠 被選擇性地激勵以產生變化磁場的一個或者多個相繞組的導體(例如， 金屬絲)。轉子15的永久磁體與定子20的變化磁場互相作用以引起 轉子旋轉。如普通技術人員中的一個將理解，本發(fā)明適用于具有其它 類型的電馬達(例如，感應馬達、可變磁阻馬達)以及具有其它布置 的馬達(例如，外轉子馬達)。這樣，本發(fā)明應該不限于在這里示意 出的永久磁體無刷馬達。此外，普通技術人員中的一個可以理解，本 發(fā)明還能夠被應用于許多類型的發(fā)電機。另外，在這里呈現(xiàn)的附圖和 說明是針對定子和/或馬達。然而，所描述和示意出的許多特征能夠被 應用于繞線轉子。因此，雖然所述的附圖和說明參考無刷馬達和/或定 子，但其它應用也是可能的。圖2-22示意出根據(jù)本發(fā)明的另一定子805和電機810的各 個方面。在詳細地描述圖2-22之前，應該注意，圖2-22示意出在下面 被稱作U-型機架馬達的馬達810。然而，在圖2-22中示意出的一些方 面能應用于其它馬達布置，例如，如在美國專利No. 6,982,532中描述 的C-型機架馬達，該美國專利被全部結合在此，作為參考。這樣，關 于圖2-22討論的方面不應該只限于U-型機架馬達。通常，所描述的 U-型機架和C-型機架馬達是永久磁體無刷馬達。然而，其它類型的馬 達，例如，如，屏蔽磁極式感應馬達可以采用在圖2-22中示意出的特征。圖2示意出U-型機架馬達810，其包括轉子815、定子805、 印刷電路板(PCB) 820、第一軸承布置825和第二軸承布置830 。 PCB820包括允許控制轉子815的旋轉的電氣構件。特別地，電氣構件 和PCB820被設計成接收處于預定電壓和頻率(例如，如，標準公用電 源或者12Vdc)的輸入電信號并且將輸入信號轉換成處于第二電壓和頻 率的輸出信號以引起所需要的轉子815的旋轉。在優(yōu)選構造中，輸出 信號是引起轉子815以所需要的速度旋轉的高頻信號，如在馬達領域 中所公知。轉子815包括支撐轉子芯840的軸835。軸835能夠被聯(lián)接 到一構件以允許向由馬達810驅動的構件傳輸動力。圖2中示出的轉 子芯840包括被磁化以限定至少兩個磁極并且被附連到軸835的永久 磁體。在其它構造中，轉子芯能夠包括其它構件，例如鐵磁性的疊片、 電導體等，如本領域中技術人員所知。圖3中示出的第一軸承布置825包括第一軸承845、第一潤 滑部件850和第一軸承保持器855 。在美國專利申請公開No. 2006/0038452中詳細描述了這種布置，該美國專利申請被全部結合在 此，作為參考。如在圖3中所示意出地，第一軸承布置825由PCB820 支撐。在所示意出的構造中，PCB820被封裝在還限定軸承支撐部(未 示出)的材料(例如，塑料)中。該封裝材料限定第一封裝部1145。 第一軸承845由軸承支撐部支撐使得軸承845能夠稍微移動以與轉子 軸835對齊。軸835延伸到軸承845中，并且在一些構造中，延伸通 過PCB820的一部分。在所示意出的構造中，采用徑向滑動軸承，通常 也被稱作自動調心套筒軸承，或者軸襯。然而，其它構造可以根據(jù)需 要采用其它類型的軸承(例如輥軸承、球軸承、滾針軸承等)。第一潤滑部件850裝配在軸承支撐部上并且基本上圍繞軸承845。在優(yōu)選構造中，采用浸漬潤滑劑的氈狀材料使得該氈狀材料能
夠在馬達810的使用壽命期間向軸承845輸送潤滑劑。第一軸承保持器855覆蓋第一潤滑部件850和第一軸承845 的一部分并且接合軸承支撐部以將第一潤滑部件850和第一軸承845 保持在它們的運行位置中。第一軸承保持器855包括中央孔860和多 個徑向延伸狹槽865，該徑向延伸狹槽相配合以形成撓性指狀部870。 指狀部870的鄰近中央孔860的端部接合軸承845并且朝向軸承845 的運行位置偏壓軸承845。參考圖2，第二封裝部875支撐第二軸承布置830。第二軸 承布置830包括第二軸承880、第二潤滑部件885和第二軸承保持器 890，它們每一個均類似于第一軸承布置825的相應的第一軸承845、 第一潤滑部件850和第一軸承保持器855。在一種構造中，第二封裝部875形成有接收第二軸承880、 第二潤滑部件885和第二軸承保持器890的凹部。因此，第二軸承保 持器890接合第二封裝部875并且朝向第二軸承880的運行位置偏壓 第二軸承880。在其它構造中，圍繞第二軸承布置830形成該凹部。在圖4中示意出的定子805包括定子芯895、第一和第二線 圈900、 905，以及兩個橋910。定子芯895包括基部915、支撐第一線 圈900的第一支腿920和支撐第二線圈905的第二支腿925。第一支腿 920和第二支腿925每一個均包括接收相應的線圈900、 905的大致的 直部，以及延伸超過線圈并且至少局部地限定轉子空間930的彎曲部 926。彎曲部926是大致C形使得它們在轉子空間930中限定兩個開口 935。彎曲部926具有如下的尺寸使得當轉子被安裝在定子中時，它們 圍繞轉子(特別是轉子芯840)的周邊的大部分。在優(yōu)選構造中，彎曲 部926被布置成圍繞轉子的周邊的至少大約百分之六十五。
兩個狹槽940形成在彎曲部的每一個中，并且具有接收橋 910的尺寸。每一個狹槽940均是大致周向并且鄰近開口 935靠近轉子 空間930設置。優(yōu)選地，狹槽940具有如下的形狀和尺寸使得它們不 會不利地影響定子芯895中的磁通量路徑。在美國專利No.6,975，049和美國專利申請公開No. 2005/0223541 (它們被全部結合在此，作為參考)中描述了橋910以及 它們在U-型機架馬達中的使用。圖5示意出能夠在定子805中采用的 一種常用橋910。橋910包括兩個接合翼片945和偏置主體部950。接 合翼片945接合彎曲部的狹槽940以附連橋910并且鄰近轉子空間930 定位偏置主體部950。橋910的形狀增強了機械強度并且減輕了能由電 磁力引起的振動和噪音。而且，橋910為定子805提供另外的強度和 剛度，減少包圍轉子815周邊的氣隙磁導變化并且因此降低電機810 的定位轉矩、噪音和振動。而且，能夠被選擇用于橋910的材料，并 且橋910的形狀和尺寸能夠被設計成改進馬達性能的其它方面。例如， 在關于圖9討論的一種構造中，材料特性和橋910的設計影響轉子815 的停放位置，由此改進電機810的啟動能力。圖6示意出另一種布置的橋955。在該構造中，橋955包括 兩個接合翼片945和主體部950。接合翼片945以類似于關于圖5的橋 910所述的方式接合定子芯895。主體部950類似于圖5的橋910的主 體部950并且還包括用以當與結合圖5的橋910的構造相比時增強結 構機械強度并且改進氣隙磁導分布的兩個皺褶960或隆起部。應該注 意，根據(jù)需要，其它橋構造可以采用僅一個皺褶960或者可以采用多 于兩個的皺褶960。圖7-9示意出適用于圖3的定子805的三種另外的橋構造。 圖7的橋965包括大致類似于圖6的橋955的第一部分970和第二部 分975，但是它們更窄。第一部分970和第二部分975利用在皺褶960 之間被置于主體部950中的紐帶部980沿著它們的寬度方向被相互連
14接。在所示意出的構造中，單個紐帶部980在橋965中居中。雖然在 圖9中示意出單個狹槽1050，但其它構造可以將紐帶部980偏移到一 側或者可以包括兩個或者更多紐帶部980。圖8的橋985包括第一窄端990、第二窄端995、第一寬端 1000和第二寬端1005。第一窄主體部1010從第一窄端9卯延伸到第 一寬端1000以限定第一端部1015。第二窄主體部1020從第一寬端1000 延伸到第二寬端1005以限定內部1025。第三窄主體部1030從第二寬 端1005延伸到第二窄端995以限定第二端部1035。因此，限定出兩個 狹槽1040，其中一個狹槽1040位于第一窄主體部IOIO和第二窄主體 部1020之間，并且第二狹槽1040位于第二窄主體部1020和第三窄主 體部1030之間。寬端1000、 1005和窄端990、 995被類似地成形使得 它們可以接合芯895的彎曲部上的狹槽940。另外，第一端部1015、 第二端部1035和內部1025包括皺褶960以增強橋985的強度。應該 注意，根據(jù)需要，其它構造可以采用僅一個狹槽1040或者多于三個的 狹槽1040。圖9中示出橋1045的另一種構造，其包括第一端部和第二 端部，它們每一個均形成被狹槽1050分開的兩個接合翼片945。接合 翼片945以類似于關于圖5的橋910所描述的方式接合定子芯895。橋 1045還包括被劃分成三個分開部的主體部1055。第一部分1060從一 個端部延伸到稍微超過橋1045的中央的點。第一部分1060延伸過橋 1045的整個寬度并且包括在第一部分1060內大致居中的狹槽1065。 第二部分1070從第二端部延伸并且大致是橋1045的整個寬度。第三 部分1075將第一部分1060和第二部分1070相互連接，并且基本上比 橋1045的整個寬度更細。第三部分1075包括皺褶960并且其基本上 設置在橋1045的一側(還見圖13)。根據(jù)需要，其它構造可以采用多 個狹槽1065。具有如在圖7-9中所示意出的構造的磁橋910、 955、 965、985、 1045增強了電磁和機械性能，以及馬達810的可制造性。在優(yōu)選 構造中，使用鐵磁性材料例如層疊的電工鋼制造橋910, 955， 965， 985， 1045。能夠例如通過模壓(沖壓)并且然后通過使用模具而將它們成 型來制造橋。通過使橋具有皺褶，機械強度被增加并且能由作用于橋 上的電磁力引起的振動和噪音被減少。此外，皺褶960 (隆起部)被方 便地定位以改進馬達氣隙及其周圍區(qū)域中的磁場分布。例如，圖9的 構造包括一個鈹褶960，該皺褶增加了在轉子815和橋1045之間的氣 隙并且僅覆蓋芯的軸向長度的部分，由此限定氣隙的有效磁性開口， 從而降低了漏磁通。皺褶960的和氣隙開口的非對稱位置增強了轉子 停放能力以及用于電子控制的馬達反電動勢的波形。圖7-9的磁橋965、 985、 1045限定狹槽，其將橋965、 985、 1045大致分成兩個或者更多軸向部分，所述軸向部分減少感應渦流路 徑并且使芯的損耗最小。狹槽被形成為保持橋965、 985、 1045的單件 式整體性并且增強可制造性。在狹槽寬度和橋965、 985、 1045的寬度 之間的比例還被方便地設計成控制橋965、 985、 1045中的磁性飽和并 且增強馬達性能。不同于圖中所示那些的其它狹槽和皺褶的組合也是 可以的。雖然已經(jīng)描述了單件式橋構造，應該注意，幾種橋構造可以 包括相配合以形成橋的兩個或者更多構件。例如，在圖27中示意出的 一種構造包括靠近轉子設置的第一橋部955a和設置于第一橋部955a 的頂部上以實際上形成較厚橋1079的第二橋部1045a。在所示意出的 構造中，采用兩個不同的橋部。根據(jù)需要能夠使用類似的或者不同材 料制成這兩個橋部?？商娲?，其它構造可以采用類似成形的橋部并 且能夠由類似的或者不同的材料制成。因此，圖27示意出一構造，其 中，兩個橋部分955a、 1045a被彼此置頂堆疊以形成堆疊式橋1079。 在一種構造中，大致實心的銅制第一橋部被靠近轉子放置，并且被成 形為類似橋910、 955、 965、 985、 1045中的一個，或者另一適當形狀 的鋼制部分被放置在該第一部分的頂部上以完成橋。這種布置可以提供理想的電磁或者運行優(yōu)點。例如，前述例子如校正線圈那樣起作用 并且能夠改進結合有定子的單相感應馬達的啟動性能。在優(yōu)選構造中，由多個被堆疊的疊片1080形成定子芯895。 通常利用電工鋼或者其它適當?shù)牟牧闲纬蓤DIO中所示的疊片1080。在 一些構造中，利用晶粒取向鋼，疊片1080被沖壓，并且具有沿著疊片 1080的長度延伸的優(yōu)選磁化方向1081。當疊片1080被重構到它的最 終運行位置時，優(yōu)選磁化方向是大致U形并且匹配定子的布置。特別 地，當疊片位于U形布置中時，金屬具有沿著U形方向取向的晶粒結 構。這種布置增強了馬達性能，因為在最終組裝疊片(見例如圖14) 中，在馬達運行期間的磁場與鋼的優(yōu)選磁化方向大致相對準。在圖10 中示意出的并且如在圖11中所示布置以形成(沖壓)的疊片1080，引 起非常低的切屑量，由此降低了利用疊片1080生產的馬達810的成本。繼續(xù)參考圖10，每一個疊片1080均包括細長主體部1085 和在主體部1085的任意端部處都設置的兩個彎曲部1090。主體分1085 具有基本恒定的寬度1095并且形成兩個V形的缺口 1100，缺口被定 位成使得當疊片1080被重構成第二 U形布置時，"V"的頂點鄰近于 定子芯895的欲形成的角部定位。在所示意出的構造中，圓形孔1105 位于該頂點處以提供在重構期間可能需要的另外的缺口。每一個彎曲部1090均包括內弓形表面1110和外弓形表面 1115。在優(yōu)選構造中，內弓形表面1110和外弓形表面1115是大致圓 形的并且因此限定直徑。直徑因此是特定表面的平均直徑。內弓形表 面1110和外弓形表面1115被布置成使得它們限定彎曲部寬度1120。 在優(yōu)選構造中，彎曲部寬度1120基本恒定并且大致等于主體部1085 的寬度1095。內弓形表面1110和外弓形表面1115具有帶有相同直徑 的大致相同的圓形輪廓。表面能夠具有從圓形輪廓(例如，橢圓形) 的較小變化，目的是允許漸縮的或者階梯狀的轉子到定子的氣隙，這 可以增強馬達性能。
每一個彎曲部1090還限定延伸通過疊片1080的附連孔 1125和兩個周向狹槽1130。在所示意出的構造中，附連孔1125是靠 近外弓形表面1115設置的圓形孔，并且其它的形狀、尺寸和位置也是 可能的。該兩個周向狹槽1130鄰近于每一個彎曲部IO卯的端部靠近 內弓形表面1110形成。使用如在圖10中所示意出的疊片1080允許利用如在圖11 中所示意出的單個片材材料制造疊片1080。圖10的布置允許生產非常 密排的幾個疊片1080，因此大大地降低切屑量。另外，該布置允許外 弓形表面1115接近匹配內弓形表面1110以增強嵌套布置。參考圖12-13，將描述圖2的馬達810的組件。多個疊片1080 被模壓或者以其它方式形成使得它們與圖10的疊片1080相似。幾個 疊片1080被彼此置頂堆疊以形成具有所需的軸向深度的定子芯895。 在所示意出的構造中，八個疊片1080被彼此置頂堆疊，而同時仍然被 安置在第一細長布置中。然后，如所示意出的那樣在定子芯895上定位由電絕緣材料 制成的繞線支撐架1135。在一種構造中，被堆疊的定子芯895定位在 模具中并且圍繞定子芯895形成可模制材料以形成繞線支撐架1135。 例如， 一種構造將塑料注塑成為繞線支撐架1135的形狀。在這些構造 中，繞線支撐架1135為要從電導體(磁線)纏繞的線圈1140提供位 置并且還能夠用于將許多疊片1080保持在一起。在其它構造中，繞線 支撐架包括具有卡扣配合的兩個零件或者其它附連裝置，或者帶有在 覆蓋鋼的塑料端部之間的絕緣物的塑料端部。在一種構造中，靜電沉 積電絕緣物被涂覆到鋼以至少局部地限定繞線支撐架?！├@線支撐架1135被按照需要定位，則磁線被纏繞以完 成每一個線圈。圖12示意出在線圈1140被纏繞之后的一個繞線支撐架1135和在纏繞之前的第二繞線支撐架1135。在繞線支撐架1135和 疊片1080如在圖12中所示意出的定位的情況下，能夠采用廉價的繞 線機纏繞線圈。圖12沒有示意出被反復纏繞的磁線，而是示意出由作 為繞線支撐架1135上的材料塊的線圈1140所占據(jù)的空間。在線圈1140被纏繞之后，疊片1080被彎曲、重構或者以其 它方式重新定位于第二 U形布置中，如圖13中所示意出。然后，橋 1045被聯(lián)接到疊片1080以完成定子組件。雖然附連橋的優(yōu)選方法是將 它們插入在定子芯上制成的狹槽中，但應該理解，可以采用其它已知 的聯(lián)接方法，例如擠壓、粘合、螺釘連接等。應該注意，圖13示意出 定子805包括圖9的橋1045。然而，其它構造可以包括在圖5-8中示 意出的橋910、 955、 965或者985而不是圖9的橋1045?？商娲?， 可以釆用在圖5-9中示意出的橋910、 955、 965、 985、 1045的組合。 在另外其它構造中，可以不采用橋，或者采用這里沒有示意出的其它 橋。當定子組件完成時，印刷電路板820和第一軸承布置825 被聯(lián)接到定子805，如在圖2中所示意出。在形成有PCB820的軸承支 撐部內定位第一軸承845和第一潤滑部件850。然后，第一軸承保持器 855被定位成使得它接合第一軸承支撐部并且保持第一軸承845處于所 需要位置。然后，鄰近于定子805定位包括第一軸承845的PCB820， 如在圖2中所示意出。在一些構造中，緊固器、支架、銷釘或者其它 定位部件穿過疊片1080的附連孔1125并且支撐PCB820鄰近于定子 805并在理想的位置。然后，PCB820和定子805被定位于模具中并且 被封裝在形成第一封裝部1145的材料中。在一種構造中，模制的或者 注模的塑料封裝定子805和PCB820。 一旦被封裝，定位部件可根據(jù)需 要被移除，因為封裝材料現(xiàn)在執(zhí)行全部的支撐和定位功能。如所討論地，根據(jù)需要，能夠與定子805和PCB820組件分 開地形成第二軸承布置830。通常，在這些構造中，第二封裝部875被形成為包括接收第二軸承880、第二潤滑部件885和第二軸承保持器 890的凹部。第二軸承880和第二潤滑部件885位于凹部中并且第二軸 承保持器890接合限定凹部的壁以保持第二軸承880在理想的位置。包括軸835和轉子芯840的轉子815定位于封裝的定子805 中，使得軸835的一端接合第一軸承845并且轉子芯840定位于由疊 片1080和橋1045限定的轉子空間930內。然后，鄰近于被封裝的定 子805和轉子815定位第二軸承布置830，使得軸835延伸通過第二軸 承880和第二封裝部875。然后，使用任何適當?shù)氖侄伟ㄕ辰Y劑、焊 接、緊固器等將第二封裝部875附連到第一封裝部1145。在一些構造 中，定位部件延伸超過第一封裝部1145并且接合第二封裝部875以適 當?shù)囟ㄎ坏诙庋b部875和第二軸承880。在圖2所示意出的構造中， 支架856形成作為第一封裝部1145的部分。支架856從第一封裝部延 伸并且裝配在第二封裝部875中的孔內。然后，支架856被熱粘合、 利用粘結劑粘附，或者使用其它適當?shù)氖侄胃竭B到第二封裝部875。在另一構造中，在一個步驟中同時封裝定子805、 PCB820 和第二軸承880。在該構造中，包括在軸承支撐部內的第一軸承845的 PCB820鄰近于定子805被支撐在模具中，定子805也被支撐于模具中。 轉子815和第二封裝部875也被支撐于模具中，使得能夠在單一步驟 中圍繞所有構件模制封裝材料以完成馬達810。也可以改變被用于注模 全部組件810的操作順序和技術。在其它構造中，不釆用塑料注模， 而是使用如本領域中技術人員已知的傳統(tǒng)的密封蓋(托架)形成馬達。 在另外的其它的構造中，注模部件，例如完全封裝在塑料中的PCB， 局部地封裝在塑料中的線圈和塑料前蓋，與傳統(tǒng)的部件，例如鋅密封 蓋相結合。圖14和15示意出可以被結合入一些構造中的本發(fā)明的另一 方面。圖14示出在被彎曲到它的操作位置之后圖10的一個疊片1080。 如能夠看到，V形的開口 IIOO關閉以提供定子芯895的理想形狀。由現(xiàn)在關閉的V形開口 1100形成的角部包括可能稍微降低馬達810的電
磁性能的、以大致45度定向的斷裂或者間斷。在具有基本由永磁體材 料(例如，陶瓷鐵素體，稀土NdFeB等)制成的轉子的馬達中，通過 在磁路中引入前述角部間斷所引起的磁動勢下降最小。然而，所述布 置確實允許疊片沿著磁路具有基本恒定的寬度，因此增強馬達810的 電磁性能。圖15示意出類似于圖14的疊片1080的另一疊片1150。然 而，圖15的疊片1150包括在其中疊片材料已被除掉的敞開(切口) 角部1155。建模和測試已經(jīng)示出在馬達運行期間非常小的磁通量通過 該特定角部1155。在美國專利No. 6,975,049的圖21a-21c中示意出電 磁有限元件分析的結果，該美國專利被全部結合在此，作為參考。這 樣，除去該材料對于馬達性能幾乎沒有影響。然而，通過除去材料而 產生的空間確實為電氣構件或者其它構件，例如電容器1156提供空間， 因此進一步降低所完成的馬達810的總體尺寸。圖10-15描述疊片1080的一種基本布置。然而，本領域普 通技術人員將意識到，疊片的不同變化是可能的，并且圖16和17示 例出一種這樣的變化。圖16的疊片1160包括第一端件1165、中間件 1170和第二端件1175，它們能夠被相互鄰近地布置以允許以非常低的 切屑量生產它們。事實上，疊片1160能夠被布置成使得幾乎不產生任 何切屑(還見圖11)。在一些構造中，第一和第二端部1165、 1175可以是彼此大 致鏡像，并且包括至少局部地限定轉子空間930的彎曲部1090。主體 部1085從彎曲部1090延伸并且終止于有角度的表面1180處。在所示 意出的構造中，相對于主體部1085，該角度為大致45度。附連孔1185 靠近有角度的表面1180形成在主體部1085的每一個上。中間件1170是具有兩個有角度的表面1190的大致梯形，有角度的表面具有可匹配第一和第二端部有角度的表面1180的角度。因
此，在所示意出的構造中，相對于主體部1085，該角度是大致45度。 兩個中間附連孔1195以一個鄰近于各自有角度的表面1190而形成在 中間件1170上。在一些構造中，端件1165、 1175和中間件1170包括互鎖部 件，例如翼片和狹槽、球部和球窩等，它們進一步增強在構件之間的 連接以改進定子的機械強度和電氣性能。例如，圖21-22示意出疊片 1194，其中，中部或者中間件1170包括從有角度的表面1190向外延 伸的球部1196。端部1165、 1175中的每一個均包括從有角度的表面 1180向內延伸并且具有用以接收球部1196的尺寸的球窩1197。在圖 21中，球窩1197和它的配合球部1196具有垂直于相應的有角度的表 面1180的公共中心線。因為有角度的表面1180、 1190相對于疊片1194 的縱向軸線1198以大約45度布置并且有角度的表面相互垂直，中間 部1170圍繞縱向軸線1198簡單旋轉180度，并且端部1165、 1175被 連接到中間部1170使得球部1196接合球窩1197，并且鄰近的有角度 的表面1180、 1190大致相互平行，以將所述布置從圖21的第一細長 布置改變到在圖22中示意出的第二U形布置。在圖17中示意出使用圖16的疊片1160組裝的定子芯1200。 為了組裝定子芯1200，每一個疊片1160的中間件1170均被顛倒并且 第一和第二端部1165、 1175移動使得它們各自的有角度的表面1180 與中間件1170的有角度的表面1190對齊。幾個疊片1160被如所述地 布置并且彼此置頂堆疊。然后，定位鎖定部件1205以將端部1165、 1175 鎖定到中間件1170。在采用圖21和22的疊片的構造中，通過球部1196 與相鄰球窩1197的接合而執(zhí)行鎖定部件1205的功能。在所示意出的圖17的構造中，第一U形鎖定部件1205被 插入每一個第一端部1165的附連孔1185中和中間件1170的鄰近于第 一端部1165的附連孔1195中，并且第二U形鎖定部件1205被插入每一個第二端部1175的附連孔1185和中間件1170的鄰近于第二端部 1175的附連孔1195中。在其它構造中，模制作業(yè)被用于模制U形鎖 定部件1205在理想位置，并且完成圖17的定子芯1200的組裝。根據(jù) 需要，其它裝置能夠被用于組裝和保持定子芯1200。在組裝三部分U-型機架芯1200之前，線圈能夠被分開地纏繞在并且滑動在疊片部分 1165和1175上。圖18示意出包括凹部1215的另一種較傳統(tǒng)的疊片1210， 該凹部的尺寸和位置被確定用以接收繞線(支撐架)1135或者纏繞導 體1140，但是除去外部彎曲表面并且利用較傳統(tǒng)的直表面1220來替代 它。在疊片1210上示意出僅一個凹部1215。然而，根據(jù)需要，能夠采 用第二凹部1215。在優(yōu)選構造中，凹部1215接收繞線(支撐架)1135 以牢固地定位和支撐繞線(支撐架)1135。然而，其它構造可以將導 體1140直接地作用到凹部1215從而省去繞線(支撐架)1135。另外， 凹部1215能夠被應用于不同地布置的疊片，例如在圖16中示意出的 疊片1160，在圖21中示意出的疊片1194禾B/或在圖10中示意出的疊 片1080。圖10、 16、 18、 19和21所示的元件組合也是可能的。例如， 圖21的疊片1194能夠包括在支腿1165和1175上的類似于圖18所示 的凹部1215的凹部。圖19和20示意出適用于本發(fā)明的另一種疊片1225。疊片 1225類似于圖10的疊片1080，除了鄰近于V形空間IIOO的區(qū)域。并 非采用小的圓形孔，圖19的疊片1225在疊片1225的從V形開口 1100 的相對側上包括較大的圓形缺口 1230和隆起部1235。如在圖20中所 示意出地，隆起部1235包括與圓形缺口 1230共享大致公共中心的局 部圓形部分。因此，隆起部1235用于提供足夠大以便疊片1225總是 能夠彎曲，并且保證彎曲結構的良好垂直度公差的材料紐帶部1240。 在圖20所示意出的構造中，V形部分限定置于在疊片1225的外表面 1250的延伸部上的假設的頂點1245。這種幾何形狀允許疊片1225 — 致彎曲成所需要的最后形狀。其它構造可以根據(jù)需要改變隆起部1235和紐帶部1240的尺寸、寬度或者形狀。另外，其它構造可以采用除了
圓形之外的形狀以限定缺口 1230。雖然圖2-22的構造已被描述為包括從疊片形成的定子芯， 本領域普通技術人員將意識到，根據(jù)需要能夠采用其它構造，包括粉 末金屬構件。例如，根據(jù)需要能夠從單一粉末金屬構件，例如，如柔 軟磁性復合物形成具有基本恒定的磁路寬度的定子芯。這樣，本發(fā)明 應該不限于利用疊片構造的定子芯。圖23-26示意出定子1300的方面，其適用于如在圖1中所 示意出的馬達并且結合有多個類似于關于圖2-22的構造描述的那些的 橋1305。該定子是大致圓形并且包括多個徑向向內延伸的齒部1310。 在所示意出的構造中，定子1300包括四個齒部1310，而其它定子1300 根據(jù)需要采用更多或者更少的齒部1310。齒部1310具有大致均勻的寬 度，如在圖24中被最佳示意出，并且這樣限定寬的狹槽開口。每一個 齒部1310均限定兩個狹槽1315，狹槽沿著軸向方向延伸并且具有可接 收橋1305的一個的尺寸。非常類似于這種類型的傳統(tǒng)馬達，齒部1310 向內延伸以限定接收轉子1325的中央孔1320。大的狹槽開口允許線圈1327根據(jù)需要被預纏繞在并且然后 滑動在特定的齒部1310上?？商娲?，在齒部1310之間的寬的狹槽 開口便于根據(jù)需要容易地將線圈1327纏繞到齒部上。不像傳統(tǒng)的定子，圖23和24的定子1300包括延伸過狹槽 開口以連接相鄰的齒部1310的橋1305。因此，齒部1310和橋1305相 互配合以完整地包圍轉子1325，并且特別是轉子芯的周邊。雖然如在圖5-9中所示意出那樣構造的橋能夠被釆用于圖 23和24的定子1300中，但圖23和24的定子1300包括在圖25中示 意出的另一橋1305。橋1305類似于圖7的橋965并且包括四個翼片1330，其中兩個相鄰翼片1330被布置成接合定子齒部1310的狹槽1315 的一個。橋1305還包括相對于定子1300沿著大致軸向方向延伸的四 個皺褶1335。利用一對狹槽1350，橋1305被分成第一半部1340和第 二半部1345，狹槽1350沿著周向方向延伸并且終止于保持第一半部 1340和第二半部1345之間的連接的紐帶部部分1355處。在一些構造 中，根據(jù)需要，采用另外的狹槽1350將橋1305分成多于兩個的部分。圖26示意出能夠被采用于圖2的定子805或者圖23的定子 1300中的又一橋1360。橋1360包括接合齒部狹槽1315的兩個翼片 1365，靠近橋1360的一端的單個皺褶1370，和靠近相對端部的狹槽 1375。橋1360包括大致連續(xù)的翼片1365，當被插入定子齒部狹槽1315 中時，該翼片保證在鐵磁性芯和橋1360之間的磁性連接的連續(xù)性。狹 槽1375和鈹褶1370增加了在定子1300和轉子1325之間的氣隙的等 效磁長度并且引入可以有益于特定類型的馬達，例如單相馬達的非對 稱性。由于狹槽1350而降低了橋1360中的渦流路徑。應該理解，關于在這里示意出的橋的一個或者多個構造而描 述的每一個特征均能夠被應用于在這里示意出的任何其它橋構造。這
樣，關于橋的任何特征的的不足說明不應該被解釋為表示該特征不適 用于所被描述的特定橋構造。因此，除了別的之外，本發(fā)明為電機提供一種新的和有用的 定子。在這里描述并且在圖中示意出的定子的構造和制造定子的方法 僅僅通過示例給出，而示例并非意在限定本發(fā)明的概念和原理。
權利要求
1. 一種用于具有轉子的馬達的定子，該定子包括多個疊片，每一個疊片均被形成為第一細長布置，每一個疊片均包括第一支腿、第二支腿以及中間部，它們被構造以被重新布置并沿著堆疊方向堆疊以限定具有第二U形布置的芯；以及被聯(lián)接到第一支腿的線圈。
2. 根據(jù)權利要求1的定子，其中，所述第一支腿包括第一彎曲部， 所述第一彎曲部具有限定內徑的大致圓形內表面和限定大約等于內徑 的外徑的大致圓形外表面。
3. 根據(jù)權利要求2的定子，其中，所述第二支腿包括第二彎曲部， 所述第二彎曲部具有限定內徑的大致圓形內表面和限定大約等于內徑 的外徑的大致圓形外表面，并且其中，所述第一彎曲部和所述第二彎 曲部相配合以包圍轉子周邊的至少百分之六十五。
4. 根據(jù)權利要求3的定子，還包括聯(lián)接到所述第一支腿和所述第二支腿的第一橋，以及聯(lián)接到所述第一支腿和所述第二支腿的第二橋， 所述第一彎曲部、所述第二彎曲部、所述第一橋和所述第二橋完整地 包圍轉子的周邊。
5. 根據(jù)權利要求l的定子，其中，所述第一支腿包括第一大致直形部，并且所述線圈被聯(lián)接到所述直形部。
6. 根據(jù)權利要求1的定子，還包括聯(lián)接到所述第一支腿和所述第 二支腿的橋。
7. 根據(jù)權利要求6的定子，其中，所述橋限定寬度，并且其中所 述橋包括沿著所述寬度的一部分延伸的皺褶。
8. 根據(jù)權利要求6的定子，其中，所述橋限定長度，并且其中所 述橋包括沿著所述長度的一部分延伸的狹槽。
9. 根據(jù)權利要求8的定子，其中，所述橋包括大致平行于所述狹 槽的第二狹槽。
10. 根據(jù)權利要求1的定子，其中，所述多個疊片的一部分中的 每一個形成凹口，并且其中所述凹口配合以限定空間，并且其中電容 器被置于所述空間中。
11. 根據(jù)權利要求1的定子，其中每一個疊片均被形成為一個連 續(xù)一體件。
12. 根據(jù)權利要求ll的定子，其中每一個疊片均包括在所述第一支腿和所述中間部之間的第一凹口以及在所述第二支腿和所述中間部 之間的第二凹口，并且當在第一布置中時，所述第一凹口和所述第二凹口是大致V形形狀，并且當在第二布置中時，所述第一凹口和所述 第二凹口被基本關閉。
13. 根據(jù)權利要求1的定子，其中，所述疊片限定疊片寬度和長 度，并且其中，所述寬度沿著所述長度大致均勻。
14. 根據(jù)權利要求1的定子，其中，每一個疊片均被同時地形成 為三個分開件。
15. 根據(jù)權利要求1的定子，其中，所述第一支腿、所述中間部 和所述第二支腿配合以限定沿著軸線延伸的大致直形部，并且其中， 所述第一支腿和所述中間部被第一切削線分開并且所述第二支腿和所 述中間部被第二切削線分開，所述第一切削線和所述第二切削線被布置成相對于軸線限定大約45度的角，從而大致相互垂直。
16. 根據(jù)權利要求1的定子，還包括被構造為將所述第一支腿連 接到所述中間部的第一鎖定部件和被構造為將所述第二支腿連接到所 述中間部的第二鎖定部件。
17. 根據(jù)權利要求1的定子，還包括聯(lián)接到到所述第一支腿和所 述第二支腿的第一橋部和第二橋部，所述第一橋部被堆疊在所述第二 橋部的頂部上以限定堆疊橋布置。
18. 根據(jù)權利要求l的定子，其中，當疊片處于U形布置時，每一個疊片均由具有沿著u形方向取向的晶粒結構的金屬形成。
19. 一種用于具有轉子的馬達的定子，該定子包括具有第一彎曲部和第一大致直形部的第一支腿；被聯(lián)接到所述第一支腿的線圈；被形成為與所述第一支腿分開件的第二支腿，所述第二支腿包括第二彎曲部和第二大致直形部；以及被形成為與所述第一支腿和所述第二支腿分開件的中間部，所述第一支腿、所述第二支腿和所述中間部被相互連接以至少局部地限定u 形磁路。
20. 根據(jù)權利要求19的定子，其中，所述第一彎曲部包括限定內 徑的大致圓形內表面和限定大約等于內徑的外徑的大致圓形外表面。
21. 根據(jù)權利要求20的定子，其中，所述第二彎曲部包括限定內 徑的大致圓形內表面和限定大約等于內徑的外徑的大致圓形外表面， 并且其中，所述第一彎曲部和所述第二彎曲部配合以包圍轉子的周邊 的至少百分之六十五。
22. 根據(jù)權利要求21的定子，還包括聯(lián)接到所述第一支腿和所述第二支腿的第一橋，以及聯(lián)接到所述第一支腿和所述第二支腿的第二 橋，所述第一彎曲部、所述第二彎曲部、所述第一橋和所述第二橋完 整地包圍轉子的周邊。
23. 根據(jù)權利要求19的定子，還包括聯(lián)接到所述第一支腿和所述 第二支腿的橋部件。
24. 根據(jù)權利要求23的定子，其中，所述橋限定寬度，并且其中 所述橋包括沿著所述寬度的一部分延伸的皺褶。
25. 根據(jù)權利要求23的定子，其中，所述橋限定長度，并且其中 所述橋包括沿著所述長度的一部分延伸的狹槽。
26. 根據(jù)權利要求25的定子，其中，所述橋包括大致平行于所述 狹槽的第二狹槽。
27. 根據(jù)權利要求19的定子，其中，所述第一支腿、所述第二支 腿和所述中間部由多個疊片形成。
28. 根據(jù)權利要求27的定子，其中，所述多個疊片的一部分中的 每一個限定凹口，并且其中所述凹口配合以限定空間，并且其中電容 器被置于所述空間中。
29. 根據(jù)權利要求27的定子，其中，每一個疊片限定疊片寬度和 長度，并且其中所述寬度沿著所述長度大致均勻。
30. 根據(jù)權利要求27的定子，其中，每一個疊片均被同時地形成 為三個分開件。
31. 根據(jù)權利要求30的定子，其中，所述第一支腿、所述中間部 和所述第二支腿配合以限定沿著軸線延伸的大致直形部，并且其中所 述第一支腿和所述中間部被第一切削線分開并且所述第二支腿和所述 中間部被第二切削線分開，第一切削線和第二切削線被布置成相對于軸線限定大約45度的角，從而大致相互垂直。
32. 根據(jù)權利要求19的定子，還包括被構造為將所述第一支腿連 接到所述中間部的第一鎖定部件和被構造為將所述第二支腿連接到所 述中間部的第二鎖定部件。
33. 根據(jù)權利要求19的定子，還包括聯(lián)接到所述第一支腿和所述 第二支腿的第一橋部和第二橋部，所述第一橋部被堆疊在所述第二橋 部的頂部上以限定堆疊橋布置。
34. 根據(jù)權利要求19的定子，其中，當所述第一支腿、所述中間 部和所述第二支腿被布置在U形布置中時，所述第一支腿、所述中間 部和所述第二支腿配合以限定沿著U形方向取向的晶粒結構。
35. —種用于馬達的定子，該定子包括由第一多個疊片形成的第一支腿，所述第一支腿包括第一彎曲部 和第一大致直形部；被聯(lián)接到所述第一支腿的第一線圈；由第二多個疊片形成并且與所述第一支腿分開的第二支腿，所述 第二支腿包括第二彎曲部和第二大致直形部； 聯(lián)接到所述第二支腿的第二線圈；由第三多個疊片形成并且與所述第一支腿和所述第二支腿分開的 中間部；被構造為連接所述第一支腿和所述中間部的第一鎖定部件； 被構造為連接所述第二支腿和所述中間部的第二鎖定部件；以及 連接到所述第一彎曲部和所述第二彎曲部的橋部件。
36. 根據(jù)權利要求35的定子，還包括被連接到所述第一彎曲部和 所述第二彎曲部并且從所述橋隔開的第二橋。
37. 根據(jù)權利要求35的定子，其中，所述第一多個疊片、所述第 二多個疊片和所述第三多個疊片中的每一個均限定疊片寬度和長度， 并且其中所述寬度沿著所述長度大致均勻。
38. 根據(jù)權利要求35的定子，其中，所述橋限定寬度，并且其中 所述橋包括沿著所述寬度的一部分延伸的皺褶。
39. 根據(jù)權利要求35的定子，其中，所述橋限定長度，并且其中 所述橋包括沿著所述長度的一部分延伸的狹槽。
40. 根據(jù)權利要求39的定子，其中，所述橋包括大致平行于于所 述狹槽的第二狹槽。
41. 根據(jù)權利要求35的定子，還包括電容器，并且其中所述第一 多個疊片中的一部分配合以限定空間，所述電容器被至少局部地置于 所述空間中。
42. 根據(jù)權利要求35的定子，其中，使用塑料材料就地模制所述 第一鎖定部件和所述第二鎖定部件。
43. 根據(jù)權利要求35的定子，其中，所述橋包括聯(lián)接到所述第一 彎曲部和所述第二彎曲部的第一橋部和第二橋部，所述第一橋部被堆 疊在所述第二橋部的頂部上以限定堆疊橋布置。
44. 根據(jù)權利要求35的定子，其中當所述第一支腿、所述中間部 和所述第二支腿被布置在U形布置中時，所述第一支腿、所述中間部 和所述第二支腿配合以限定沿著U形方向取向的晶粒結構。
全文摘要
一種用于具有轉子的馬達的定子，該定子包括多個疊片，每一個疊片均被形成為第一細長布置。每一個疊片均包括第一支腿、第二支腿以及中間部，它們被構造為被重新布置和沿著堆疊方向堆疊以形成具有第二形布置的芯。線圈被聯(lián)接到第一支腿。
文檔編號H02P1/26GK101461126SQ200780020752
公開日2009年6月17日 申請日期2007年4月13日 優(yōu)先權日2006年4月13日
發(fā)明者丹·M·約內爾, 艾倫·E·萊薩克 申請人:A.O.史密斯公司