专利名称：用来叠放不旋转的叠层片芯的成对的相互锁定件的制作方法
技术领域：
本发明的领域一般说来，本发明涉及电动机，更具体地说，涉及用来叠放不旋转的叠层片芯的成对的相互锁定件，以及用来制作这样的芯的方法。
本发明的背景电动机被大规模地使用，并且，电动机冲击着工业、商业和日常生活的每个方面。这种电动机可以由小的分数功率电动机例如在洗衣机和电冰箱中可以找到的小马达到大的工业应用电动机之间变化，它们用来驱动制造设备、风扇以及类似装置。马达通常用来把电能转换成旋转能或旋转作用力。
典型地，一个马达包括被称为转子的一个转动的中心部分和被称为定子的一个静止的外部分。把定子和转子装在一个壳体中，此壳体包容着该马达。转子和定子都包含导电件。可以把转子和定子芯做成带有数量不等的狭缝，这些狭缝是容纳导电件的开孔。
转子芯是转子的中心部分，它包含导电件。在转子芯中的汇流条的数目可以显著地改变。在较小的分数功率鼠笼式电动机中，例如，在转子直径大约为两英寸的马达中，汇流条的数目通常在8到52之间。
典型地把芯的结构做成多个叠放的平板或叠层片。这些叠层片可以为金属的，可以把它们在冲压机中冲压，随后，把它们一片放在另一片上，形成该芯。在某些芯中，这些叠层片可以相对于彼此旋转，来补偿叠层材料中可能的不对称。在另外的不旋转的芯中，可以仅把这些叠层片一片放在另一片上，并把它们相互锁定，形成一种刚性的芯结构，防止这些叠层片相对于彼此移动。
在一种已知的相互锁定装置中，每片叠层片有冲压进表面的一个凹坑或凹进部分，它在叠层片的相反的侧面上形成一个相应的突起。随后，把这些叠层片一片重叠到另一片上，一片叠层片的突起与下一片相邻的叠层片中的凹坑接合，并座放在该凹坑中。在这样的嵌套的装置中，通过突起与凹坑的接合保持这些叠层片彼此对准。这是用来把叠层片相互锁定的通常的被普遍接受的方法。
虽然通常使用这些已知的方法，但是，它们确有它们的缺点。首先，这种直接的嵌套装置提供了相对较短的路径，并因此，对于漩涡电流提供了一个低阻抗的电流路径。如对本技术熟悉的人们所承认的那样，这可能造成通过芯的电磁损失的增加。这种设置降低了马达的效率，该马达的定子芯由这种装置构成。
因此，对于一种转子芯叠层片的相互锁定装置有持续的需求，该装置要使叠层片的制作变得容易，由此锁定装置制成的转子芯对于漩涡电流产生一个高阻抗的电流路径，以降低通过该转子的电磁损失。
本发明的概述由叠层片的叠放体形成用于旋转的电动机的一个转子芯。该芯包括多个通常为圆形的叠层片，一片叠放在另一片上。每个叠层片确定了一根轴线，此轴线与在叠放体中的相互叠放的叠层片的轴线共线。每个叠层片有第一和第二表面，把叠放体的构形做成确定有与所述第一和第二侧面相邻的叠层片的至少一个内叠层片和有与所述第一和第二侧面之一相邻的叠层片的外叠层片。
每个叠层片有预定数量的在圆周上等间隔的狭缝，狭槽与相邻的狭槽间隔开，从而形成容纳导电件的区域。每个内叠层片包括在第一和第二表面之一上在离开叠层片轴线一个预定的径向距离形成的至少一个相互锁定突起。每个叠层片还确定了在其中形成的至少一个容纳突起的区域或凹部，用来容纳相邻的叠层片的一个突起。
当平行于所述轴线看所述叠层片的叠放体时，该突起接合到相应的容纳凸起的凹部中，从而形成穿过叠层片的叠放体的一条突起与容纳突起的凹部接合起来的交错的路径。此突起和容纳突起的凹部的曲折路径形成一条细长的曲折的路径，其具有的长度对于通过该叠层片的叠放体的涡漩电流来说，比该叠放体的高度要长，从而提高了从中通过的涡漩电流的阻抗。
在一种优选的芯中，每个叠层片包括多个容纳突起的区域和多个突起。最好，把叠层片的构形做成使得每个容纳突起的区域可以容纳相邻的叠层片的任何突起。
在一种构形中，突起为细长的弧形的形状，而容纳突起的区域具有与突起形状互补的细长的弧形形状，从而可以完全容纳相邻的叠层片的突起。容纳突起的区域的长度可以比其相应的突起的长度长。
本发明的其它特点、好处和优点将由下面的附图、详细描述和所附的权利要求书看得更清楚。
附图的描述
图1为一个示例性的马达的部件分解透视图，示出了一个转子，它有按照本发明的原理制作的一个芯；图2为由叠放的多个叠层片形成的一个转子芯的透视图，这些叠层片包括成对的相互锁定系统的一个实施例；图3为图2所示的芯的叠层片之一的顶透视图；图4为图3所示的芯的叠层片的底透视图；图5为图4所示的芯的叠层片的放大图，示出了一个相互锁定的突起；图6为沿着图2的6-6线截取的叠层片重叠体的部分剖面图；图7为沿着图5的7-7线截取的部分剖面图；图8为一个叠层片的部分透视图，它包括成对的相互锁定系统的另一个实施例；以及图9A-9E示出了用于本发明的相互锁定系统的各种另外的突起的形状。
本发明的详细描述尽管本发明易于以多种形式实施，但是，在图中示出了并将在下面描述当今的优选实施例和方法，同时理解到，认为本文件对本发明来说是示例性的，并不把本发明限制为所示出的特定实施例和所描述的方法。
现在参见附图，特别是参见图1，该图示出了整体地以标号10表示的一个马达。马达10被封装在一个壳体12中，此马达包括一个转子14和一个定子16。定子16是马达10的静止部分，其被安装到壳体12上，并安装在壳体12中。定子16确定出一条从中通过的以标号18表示的纵轴线。转子14是马达10的转动部分，其位于定子16内。转子14也确定了一条纵轴线，用标号20表示，该轴线与定子16的对准，使得转子14和定子16的轴线18、20是共线的。
转子14位于定子16内，在它们之间确定了一个间隙，把它称为空气间隙，用标号22表示。此间隙22使得转子14可以在定子16内自由旋转，而转子14和定子16不会偶然地彼此接触。在典型的小型的分数功率例如小于1匹马力的马达中，此间隙22可以大约为一英寸的千分之十(十密耳)。
转子14由多块平板或叠层片24构成，这些叠层片一片叠放在另一片上。用整体地以标号26表示的一个相互锁定系统把这些叠层片24相对于彼此紧固在其位置。相互锁定系统26防止叠层片24彼此相对旋转和移动，并防止彼此分开，因此，使芯28在制造过程中保持为一个整体件。
如在图2和3中所示出的那样，芯28包括在每片叠层片24的边缘或周边32上形成的预定数量的狭缝30。这些狭缝30由齿34确定，这些齿把狭缝30彼此分开。在典型的转子叠层片24中，齿34与叠层片的中心部分36为一个整体。把齿之间的空间即狭缝30的构形制成容纳并紧固导电件，它的一个示例性的导电件在图2中用38表示。在示例性的分数功率马达中，每个导电件38例如由铝制成，被做成一个单一的件，把铝以熔融的形式注入狭缝30中。把这种类型的转子制作通常称为鼠笼型马达。
平板或叠层片24通常由薄片材料制成，比如钢薄片，它们已经被冲压成叠层片24的形式。随后，把单个的叠层片24叠放，一片放在另一片上，形成芯28。虽然某些芯28采用一个旋转过程制成，其中每片叠层片24相对于相邻的下一片叠层片24旋转一个预定的角度，但是，某些芯28不要求这样的旋转。典型地，这些不旋转的芯28可以由材料的厚度公差可以控制的材料制成，或者，可以使芯28自身受到一个制造后的旋转操作，以确保该芯28被做成对称的方式。在某些情况下，芯28的本体可能太大，以至无法旋转叠层片24，或者，可能没有任何控制芯28的尺寸的必要。尽管如此，这样的芯28仍然需要相互锁定的装置26，以便确保使叠层片24相对于彼此保持固定。
本发明采用的相互锁定系统26包括一个升高的突起或小片44，其在叠层片24的一个表面46上形成，并在相邻的下一片叠层片24中包括一个相应的容纳突起的区域，开孔或凹部48，突起或小片44就放在此区域内。在一个优选实施例中，突起44有一个前部50和一个尾部52。可以把前部50做成阶状，如在图5中所示出的那样。前部50基本上为由叠层片24的表面46升得最高的上部。尾部52可以由前部50向下变斜或倾斜，朝向叠层片24的表面46倾斜。如在图5中最清楚地看出的那样，突起44可以沿着它的周长形成一个弧形，如由Lp所表示的那样，使得其用标号54表示的中心线仍保持离开叠层片的轴线即转子的轴线20为一个固定的径向距离dp。
与已知的相互锁定件不同，那些已知的相互锁定件采用一系列突起，这些突起以一种固定的关系并在固定的位置彼此锁定或嵌套，把本发明的突起44容纳在也在叠层片24中形成的凹部或开孔48中。凹部48可以是细长的，沿着开口区域的长度容纳突起44，并因此使得突起44可以完全放在凹部48中。与突起44类似，凹部48最好也是弧形的，使得用标号56表示的凹部的中心线离开叠层片的轴线(转子的轴线20)为一个固定的径向距离ds，该距离等于突起44离开轴线20的径向距离dp。最好，突起44和凹部48彼此成对，每个凹部48的周向长度为Ls，此长度比它的相应的突起44的长度Lp要长一些。
本发明比已知的凹坑-突起嵌套装置有许多优点。特别是，本发明对于通过芯28的涡漩电流提供了阻抗较高的电流路径。对本技术熟悉的人们将会认识到，这使在芯28中的电磁损失降低，这进而使马达更有效。更具体地说，如在图6中所示出的那样，在一系列叠层片24内每个相互锁定件26的位置在它的凹部48的位置与它的突起44的位置之间交替。这样，涡漩电流的路径不再像在凹坑-突起嵌套装置中那样是一个直的路径，而是一个曲折的路径，类似锯齿形的构形，而不是通过芯28的直线路径。此提高的路径长度和所造成的对涡漩电流增加的阻抗使通过芯的电磁损失降低。如由图6中看到的那样，这样产生的路径比叠层片24的叠放体或芯28的高度长。
在实施本发明时可以采用多种突起和相应的凹部。例如，如在图9A-9E中所示出的那样，突起可以为实体的升高的圆形件或椭圆形件144，长方形的升高件244，正方形的升高件344，也可以为弧形的扁长的升高件444和＂蝴蝶结＂形状的件544。由这些图将会看到，凹部构形148、248、348、448和548分别与突起的构形144、244、344、444和544互补。在一个设想的装置中，两个或更多的突起144-544可以放在一个凹部148-548内。
用来制作这样的叠层片24的转子芯28的一种优选的方法包括冲压出第一叠层片24，其带有预定数量的相互锁定件对(相应的突起44和凹部48)位置。每个锁定件对有一个突起44和一个相应的凹部48，它们的位置离开叠层片(即转子)轴线20相等距离。突起44和它的相应的凹部48的位置为彼此离开一个预定的径向距离，或者以(见图2)轴线20相对于叠层片24a有一个预定的角度α。冲压出第二叠层片，例如叠层片24b，它们有预定数量的突起44和凹部48对。突起44和凹部48与在第一叠层片24a上形成的突起和凹部为相反的关系。随后，把第二叠层片24b叠放在第一叠层片24a上，将第一叠层片24a的突起44放在第二叠层片24b的凹部48中，或者，将第二叠层片24b的突起44放在第一叠层片24a的凹部48中。更可取的是，把在芯28中的最后一片叠层片24z做成只有凹部48，而在叠层片24z中不包括任何突起。
在这种为＂非旋转＂型的芯28中，对于相互锁定件对的数目或相应的突起44和凹部48的间隔没有任何限制。这样，可以把叠层片24做成带有任何数目的相应的突起44和凹部48，只限制突起44和凹部48离开叠层片轴线20的径向距离dp、ds要一致，并且，相应的突起44与凹部48之间的周向上的距离即角度α要一致。
在这种由非旋转的叠层片24做成的芯28中，可以在一定程度上利用突起44来补偿在芯28中可能的不对称。这就是说，可以利用突起44相对于彼此“调整”叠层片24，以调节在叠层片材料中的微小的不一致或类似情况。
由上面所述将会看到，可以实现大量的改型和变化，而不偏离本发明的新颖概念的真实精神和范围。将会理解到，关于所示出的具体实施例或所给出的方法没有任何限制。力图用所附的权利要求书使公开内容把所有这些改型包括在权利要求书的范围以内。
权利要求
1.一种由叠层片的叠放体形成的转子芯，它包括多个通常为圆形的叠层片，一片叠放在另一片上，每个所述叠层片在其上确定了一根轴线，此轴线与在所述叠放结构中的每个所述叠层片的轴线共线，每个所述叠层片有第一和第二表面，把叠放体的构形做成确定有与所述第一和第二侧面相邻的叠层片的至少一个内叠层片和有与所述第一和第二侧面之一相邻的叠层片的外叠层片，每个所述叠层片有预定数量的在其中形成的在大约所述叠层片的边缘上圆周上等间隔的狭缝，每个所述狭缝与相邻的狭缝分离开，从而形成容纳导电件的区域，每个所述内叠层片包括在所述第一和第二表面之一上在离开所述轴线一个预定的径向距离形成的至少一个相互锁定突起，把所述至少一个突起做成伸展到所述第一和第二表面之一的平面之外，每个叠层片还确定了在其中形成的至少一个容纳突起的区域，用来容纳相邻的叠层片的一个突起，其中，当平行于所述轴线看所述叠层片的叠放体时，所述突起接合进所述容纳突起的区域中，从而形成穿过所述叠层片的叠放体的一条突起与容纳突起的区域接合起来的交错的路径，形成一条细长的曲折的路径，对于通过该叠层片的叠放体的涡漩电流来说，其长度比所述叠放体的高度要长，从而提高了从中通过的涡漩电流的阻抗。
2.按照权利要求1中所述的转子芯，其特征在于，每个所述叠层片包括多个容纳突起的区域。
3.按照权利要求2中所述的转子芯，其特征在于，每个所述叠层片包括多个突起。
4.按照权利要求1中所述的转子芯，其特征在于，所述至少一个突起为细长的弧形的形状，且所述至少一个容纳突起的区域为与所述至少一个突起形状互补的细长的弧形形状。
5.按照权利要求4中所述的转子芯，其特征在于，所述容纳突起的区域的长度比它的相应的突起的长度要长。
6.按照权利要求1中所述的转子芯，其包括至少两个突起和至少两个相应的容纳突起的区域，其中，把每片所述叠层片的构形做成使得每个所述容纳突起的区域适宜于容纳每个所述突起。
7.按照权利要求1中所述的转子芯，其特征在于，至少一个突起在叠层片之间提供了缝隙调整。
8.按照权利要求1中所述的转子芯，其特征在于，至少一个凹部可以同时容纳多于一个的突起。
全文摘要
一种由叠层片的叠放体形成的转子芯。该芯包括多个通常为圆形的叠层片,一片叠放在另一片上。每片叠层片确定了一根轴线,此轴线与在叠放结构中的每个叠层片的轴线共线。每个叠层片有第一和第二表面,把叠放体的构形做成确定有与第一和第二侧面相邻的叠层片的至少一个内叠层片和有与所述第一和第二侧面之一相邻的叠层片的外叠层片。每个叠层片有预定数量的在圆周上等间隔的狭缝,从而形成容纳导电件的区域。每个内叠层片包括在第一和第二表面之一上在离开轴线一个预定的径向距离形成的至少一个相互锁定突起。每个叠层片还确定了在其中形成的至少一个容纳突起的区域,用来容纳相邻的叠层片的一个突起。当平行于轴线看叠层片的叠放体时,突起接合进到容纳突起的区域中,从而形成穿过叠层片的叠放体的一条突起与容纳突起的区域接合起来的交错路径。此曲折路径的构形形成一条细长的曲折路径,对于通过该叠层片的叠放体的涡漩电流来说,其长度比叠放体的高度要长,从而提高了从中通过的涡漩电流的阻抗。
文档编号H02K1/30GK1272973SQ99800980
公开日2000年11月8日 申请日期1999年6月18日 优先权日1998年6月19日
发明者D·M·萨班 申请人:通用电气公司