車載驅(qū)動電動機的定子總成的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種由鐵芯（321）、安裝在所述鐵芯兩側(cè)的定子盤（322）、插入所述鐵芯及定子盤的絕緣體及纏繞所述鐵芯的線圈組成的車載驅(qū)動電動機的定子總成，這種車載驅(qū)動電動機定子總成的特征在于：所述鐵芯（321）由多個疊層電氣鋼板構(gòu)成，所述定子盤（322）由軟磁粉末（SMC）構(gòu)成。
【專利說明】車載驅(qū)動電動機的定子總成
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及車載驅(qū)動電動機的定子總成，特別指的是具有由軟磁粉末(SMC)構(gòu)成的定子盤的定子總成。
【背景技術(shù)】
[0002]從電磁方面來看，電動機的結(jié)構(gòu)屬于功能性部件，如圖1所示，由鐵芯110、線圈120及絕緣體130構(gòu)成。
[0003]線圈120形成電路，起到產(chǎn)生磁動勢的源泉作用，鐵芯110起到形成所述磁動勢(磁通量)通道的作用，這里建議使用可以使磁量快速流動的磁阻小的材質(zhì)。
[0004]另外，絕緣體130位于線圈與鐵芯110之間，用于電絕緣，確保來自電源的電流只在線圈內(nèi)流動，鐵芯或電動機結(jié)構(gòu)不會漏電，從而提高電動機的性能，預防觸電事故的發(fā)生。
[0005]想要提高電動機的性能就需要使用高性能材料，特別是鐵芯110建議使用磁阻、磁滯及渦流損失小，飽和磁通密度高的材料。
[0006]渦流的大小與材料厚度的平方成正比，為減少渦流損失，應(yīng)該使用薄的電氣鋼板制作高性能鐵芯。
[0007]另外，如圖2所示，磁滯曲線中所述曲線切線的傾斜度與磁導率相一致，為減少磁滯損失，鐵芯使用磁導率高的材料。
[0008]但是，由薄的電氣鋼板制作的鐵芯110用于電動機時，需要如圖1所示，堆積多層形成疊層，這時就出現(xiàn)了采取一定的手段確保單層電氣鋼板之間具有充分結(jié)合力的問題。
[0009]另外，用于制作鐵芯110的薄的電氣鋼板很難形成立體的形狀，只能形成二維的形狀，如果磁通的通道為3維通道，就出現(xiàn)了難以制作的問題。
[0010]可以改善上述問題的正是軟磁粉末(SMC) (Soft Magnetic Composites)。
[0011]圖3所示的軟磁粉末(SMC)是將導磁率高的磁性物質(zhì)140進行粉末化處理，并為了使其具有絕緣及可粘貼性而進行涂層150處理的金屬粉末原料，在以所述軟性粉末(SMC)為材料制作鐵芯時，根據(jù)產(chǎn)品的形態(tài)使用模具進行成型、燒結(jié)。
[0012]圖4中顯示了通過上述過程成型、燒結(jié)的各軟磁粉末(SMC)鐵芯160及由各鐵芯組裝而成的鐵芯總成170。
[0013]軟磁粉末(SMC)鐵芯的粉末間相互絕緣150，渦流損失非常小，電源頻率越高與電氣鋼板相比渦流損失就越小，而根據(jù)模具可以實現(xiàn)多種形態(tài)的設(shè)計，因為不是采用疊層的方式，所以鐵芯的尺寸精度高，制作鐵芯總成時，鐵芯總成的結(jié)構(gòu)硬度大。
[0014]與通過層疊電氣鋼板制作鐵芯總成相比，使用軟磁粉末(SMC)制作一個鐵芯塊具有更多的優(yōu)點，但因為需要進行金屬粉末的涂層處理，所以鐵芯的磁性要弱于電氣鋼板。
[0015]即，與電氣鋼板相比，軟磁粉末(SMC)在高頻環(huán)境中的渦流損失更小，軟磁粉末(SMC)的BH (磁通密度和磁場的強度)低，磁滯損失大，飽和磁通密度小。
[0016]作為參考，圖11中圖示了電氣鋼板的BH特性與軟磁粉末(SMC)的BH特性。[0017]因此，與電氣鋼板鐵芯相比，軟磁粉末(SMC)鐵芯的磁芯損耗更大，在制作要求高效的驅(qū)動電動機中并未被普遍使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]技術(shù)課題
本發(fā)明的目的是為了防止層疊電氣鋼板制作的鐵芯開裂，壓入外殼時鐵芯的開裂或扭曲，解決確保與外殼的結(jié)合力的定子盤的原有問題。
[0019]S卩，本發(fā)明通過使用軟磁粉末(SMC)制作定子盤，彌補了原有定子盤的缺陷，進而確保了電磁的附加功能。
[0020]技術(shù)方案
本發(fā)明為彌補原有的使用不銹鋼制作定子盤的弱點，使用用于制作鐵芯的軟磁粉末(SMC)材料制作定子盤。
[0021]軟磁粉末(SMC)對磁性粉末的表面進行涂層處理，防止磁性粉末之間產(chǎn)生渦流，并通過使用磁性材料保證高磁導率，從而像電氣鋼板一樣起到磁通通道的作用。
[0022]也就是說，軟磁粉末(SMC)制作的定子盤在發(fā)揮它本身定子盤的性能的同時，還可以像電氣鋼板一樣具有磁通通道的功能。
[0023]本發(fā)明的車載驅(qū)動電動機定子總成由鐵芯321、安裝在所述鐵芯兩側(cè)的定子盤322、插入所述鐵芯及定子盤的絕緣體及纏繞所述鐵芯的線圈組成。這種車載驅(qū)動電動機定子總成的特征在于:所述鐵芯321由多個疊層電氣鋼板構(gòu)成，所述定子盤322由軟磁粉末(SMC)構(gòu)成。
[0024]本發(fā)明的車載驅(qū)動電動機定子總成的特征在于:所述定子盤322的表面形狀與所述鐵芯321的平面表面形狀一致。
[0025]本發(fā)明的車載驅(qū)動電動機定子總成的特征在于:所述定子盤322輪齒322b的寬度小于所述鐵芯321輪齒的寬度。
[0026]本發(fā)明的車載驅(qū)動電動機定子總成的特征在于:所述定子盤322的齒套322a形狀與所述鐵芯321的齒套322a的形狀不同。
[0027]本發(fā)明的車載驅(qū)動電動機定子總成的特征在于:所述定子盤322面向轉(zhuǎn)子的一端裝有突出部分322aa。
[0028]本發(fā)明的車載驅(qū)動電動機定子總成的特征在于:所述定子盤322的輪齒上322b不存在所述突出部分322a。
[0029]有益效果
本發(fā)明在確保部件發(fā)揮原有功能的同時，消除了原有部件的負效應(yīng)(渦流損失及發(fā)熱)。
[0030]另外，依據(jù)本發(fā)明，可以非常容易地制作3維形狀，并且能夠在不變更電動機高度的情況下，獲得提聞電動機鐵芯有效性的效果，及具有提聞電動機功率的優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1是電動機的分解斜視圖；
圖2是BH (磁通密度及磁場強度)特性圖； 圖3是軟磁粉末的放大圖；
圖4是由軟磁粉末成型的單獨的鐵芯及鐵芯總成；
圖5是電動機的分解斜視圖；
圖6是把定子總成組裝在電動機外殼上的圖例；
圖7是原有定子總成的裝配圖；
圖8是本發(fā)明定子盤的示例圖；
圖9是本發(fā)明定子盤的立體圖；
圖10是本發(fā)明定子盤的立體圖；
圖11是電氣鋼板與軟磁粉末的BH特性圖。
[0032]附圖標記說明
110:鐵芯；120:線圈；
130:絕緣體；140:磁性物質(zhì)；
150:涂層；160:單獨鐵芯；
170:鐵芯總成；200:電動機；
210:外殼；220:定子總成；
230:轉(zhuǎn)子鐵芯；240:轉(zhuǎn)子軸；
250:軸承；260:支架；
321:鐵芯；322:定子盤；
322a:齒套；322b:輪齒；
325:線圈。
【具體實施方式】
[0033]本發(fā)明與車載驅(qū)動電動機的定子結(jié)構(gòu)相關(guān)，它加強了層疊原有電氣鋼板制作的定子鐵芯總成300的結(jié)構(gòu)強度，并為提高與外殼的結(jié)合力，使用用于電動機鐵芯的軟磁粉末(SMC)鐵芯310，50代替一般由不銹鋼制作的定子盤320，起到定子盤的作用，軟磁粉末(SMC)定子盤與經(jīng)過電磁特性優(yōu)化的鐵芯形狀一致或類似，與電動機的高度一致，本發(fā)明中的結(jié)構(gòu)可以通過增加與電動機性能相關(guān)的有效鐵芯的聞度提聞電動機性能。
[0034]圖5是一般電動機的分解圖，電動機200在外殼210上壓入定子總成220，由轉(zhuǎn)子鐵芯230和轉(zhuǎn)子軸240組成的轉(zhuǎn)子總成由軸承250支撐，定子總成220與轉(zhuǎn)子間維持一定的間隔。
[0035]圖6圖示了定子總成220的組裝過程，在層疊鐵芯221的兩側(cè)裝有定子盤222，為使鐵芯221和線圈225絕緣，按順序插入絕緣體223和楔形物224，然后纏繞線圈225制作定子總成220。
[0036]圖7對外殼210裝配定子總成220進行圖示，為防止定子總成220從外殼210脫離或旋轉(zhuǎn)，在外殼210和定子總成220之間留有一定余量，進行強制壓入或熱裝。
[0037]這時，為防止層疊定子鐵芯221的開裂或扭曲，如圖6所示，將定子盤222固定在層疊鐵芯的兩側(cè)，壓入外殼。
[0038]定子盤222具有一定的強度，為防止磁通泄露，主要使用具有非磁性物質(zhì)特性的不銹鋼。[0039]另外，如果定子盤的磁導率高，定子盤內(nèi)有磁通流動時，磁通會隨著時間的變化產(chǎn)生渦流，成為損失及發(fā)熱的原因，不銹鋼的磁導率很低，與空氣的磁導率類似，作為定子盤，具有適當?shù)奶匦浴?br> [0040]不過，不銹鋼的導電性非常好，電流通過線圈時，會產(chǎn)生微小的磁通，
進而產(chǎn)生并保持渦流，成為損失及發(fā)熱的原因，降低電動機的性能。
[0041]與不銹鋼不同，定子盤使用磁性物質(zhì)時，會產(chǎn)生磁滯損失，大大降低電動機的性倉泛。
[0042]為提高電動機的性能，需要即使不使用定子盤也能防止疊層鐵芯開裂或扭曲的方法，所以有時會不使用由不銹鋼制作的定子盤，而是原封不動地壓入定子總成，或使用非導電性、非磁性的塑料等材質(zhì)，不過這都不是非常好的替代方案。
[0043]本發(fā)明涉及到由金屬粉末成型、燒結(jié)的粉末冶金制作的定子盤322，本發(fā)明的定子盤322固定在電氣鋼板制作的疊層鐵芯321兩側(cè)，具有防止疊層特性開裂或扭曲的功能。
[0044]如圖3所示，本發(fā)明中使用高磁導率的磁性粉末制作定子盤322。
[0045]圖8所示的本發(fā)明的定子盤322與電氣鋼板制作而成的鐵芯321具有一致或類似的輪齒322A形狀，起到磁通通道的作用。
[0046]假定由電氣鋼板構(gòu)成的鐵芯321的疊層高度為“A”，定子盤322的高度為“B”，在本發(fā)明中定子盤322和由電氣鋼板構(gòu)成的鐵芯321 —樣起到磁通通道的作用，這時會取得電動機性能比原有疊層高度“A”高出“2Β+α ”的效果。
[0047]S卩，隨著磁鐵通道高度的增加，定子總成220的磁場向轉(zhuǎn)子230，240提供旋轉(zhuǎn)力，電動機性能隨著增加的磁鐵通道進一步得到提高。
[0048]在這里，“ α ”隨著電氣鋼板磁導率與定子盤磁導率之比、定子盤的突出部分322Aa的不同而不同。
[0049]圖9中圖示了本發(fā)明的定子盤突出部分322aa的形狀。
[0050]本發(fā)明中建議使用軟磁粉末(SMC)材料制作設(shè)計的定子盤322。雖然軟磁粉末(SMC)材料的非磁導率要低于電氣鋼板，但經(jīng)過持續(xù)的研發(fā)，甚至可以將之作為電動機鐵芯材料加以應(yīng)用，進而起到磁通通道的作用。
[0051]另外，軟磁粉末(SMC)是在金屬粉末140表面進行涂層處理150并燒結(jié)而成，金屬粉末之間相互絕緣，電流無法流動。即，雖然電氣鋼板為減少渦流損失必須最大程度減少鋼板的厚度，但軟磁粉末(SMC)因金屬粉末間相互絕緣，所以具有最大程度降低渦流損失的優(yōu)點。
[0052]另外，因為是使用模具成型、燒結(jié)制作而成，所以易于制作包括3維形狀在內(nèi)的多種形態(tài)。
[0053]本發(fā)明中研制的軟磁粉末(SMC)定子盤322可具有多種形態(tài)。
[0054]為優(yōu)化電磁特性，可以制作與鐵芯321的平面形狀一致或類似的定子盤322。
[0055]如圖8所示，齒套322a有多種形狀，比如雖然與鐵芯321—致，但輪齒寬度比鐵芯略窄，具有可以安裝絕緣體的結(jié)構(gòu)322A的形狀；輪齒寬度與鐵芯一致322B，最大程度降低磁阻的形狀，與此對應(yīng)的立體形狀如圖10所示。
[0056]圖9圖示了具有突出部分322aa的定子盤322C。所謂突出部分322aa指的是尾端高于定子盤322高度“B”的聳立部分。突出部分在原封不動地維持線圈纏繞的輪齒322b部分的高度和電動機的高度的同時，使得與轉(zhuǎn)子相對的端部高度更高，進而獲得使與扭矩成比例的鐵芯高度更高的效果。
[0057]另外，圖9中軟磁粉末(SMC)定子盤322的齒套322a的形狀與鐵芯的齒套的形狀不同322D，可以最大程度地減少轉(zhuǎn)矩波動。
[0058]軟磁粉末(SMC)定子盤根據(jù)模具成型、燒結(jié)制作而成，非常容易制成3維形狀，如圖9所示，也非常易于進行立體形狀的變形。
[0059]另外，能形成最大程度降低鐵芯末端產(chǎn)生的干擾，減少泄露磁通的3D形狀。
[0060]這些很難由薄板制作的疊層電氣鋼板實現(xiàn)。
[0061]與此形成對比的是，通過成型加工的本發(fā)明中的軟磁粉末(SMC)定子盤易于進行3維形狀的變形，進而提高電動機的性能。
[0062]以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種車載驅(qū)動電動機的定子總成，其由鐵芯(321 )、安裝在所述鐵芯(321)兩側(cè)的定子盤(322)及纏繞所述鐵芯(321)的線圈(325)組成，其特征在于， 所述鐵芯(321)由多個疊層電氣鋼板構(gòu)成，所述定子盤(322)由軟磁粉末構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載驅(qū)動電動機的定子總成，其特征在于， 所述軟磁粉末是在表面進行高導磁率自磁粉末的涂層處理，所述定子盤(322)根據(jù)模具由所述軟磁粉末燒結(jié)制作而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載驅(qū)動電動機的定子總成，其特征在于， 所述定子盤(322)的表面形狀與所述鐵芯(321)的表面平面形狀一致。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載驅(qū)動電動機的定子總成，其特征在于， 所述定子盤(322)的輪齒(322b)寬度小于所述鐵芯(321)的輪齒寬度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載驅(qū)動電動機的定子總成，其特征在于， 所述定子盤(322)的輪齒(322b)寬度與所述鐵芯(321)的輪齒寬度相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載驅(qū)動電動機的定子總成，其特征在于， 所述定子盤(322)的齒套(322a)形狀與所述鐵芯(321)的齒套(322a)的形狀不同。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載驅(qū)動電動機的定子總成，其特征在于， 所述定子盤(322)面向轉(zhuǎn)子的一端裝有突出部分(322aa)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的車載驅(qū)動電動機的定子總成，其特征在于， 所述突出部分(322aa)指的是在所述定子盤(322)的一端，沿著所述定子盤(322)高度方向形成的規(guī)定大小的突出物。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的車載驅(qū)動電動機的定子總成，其特征在于， 所述定子盤(322)的輪齒(322b)上不存在所述突出部分(322a)。
【文檔編號】H02K1/12GK103872803SQ201310286017
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月7日
【發(fā)明者】權(quán)正基 申請人:現(xiàn)代摩比斯株式會社