专利名称：诱导型电动机及其电动机定子的制造方法
技术领域：
本发明的背景本发明涉及一诱导型(abduction-type)电动机，诸如用于信息装置的驱动电动机、风扇电动机和磁盘驱动电动机，并涉及其电动机定子的制造方法。
一般，在制造一诱导型电动机时，用机器的线圈缠绕工作是简单的，并可得到高密度的线圈绕组。不过，近来要求用更高的密度制造线圈绕组，以便减小电动机的尺寸并提高其效率。为了满足这一要求，对于定子结构来说，为了加大线圈的占有体积，采用一种分割式的定子，因为它的芯子做成分割为几个部分，每个部分对应于单独的线圈，而定子则在线圈缠绕工作以后制造。
至于与其中的定子芯为分割的诱导型电动机的结构有关的原有技术，有这样一种方法，它采用了在日本专利公开号2000-152528中公开的接合芯。在此方法中，各分割芯用单独的分割芯的齿部的头部的薄磁性材料链接在一起，而模切成为直线形的芯则在线圈缠绕工作以后装配成一个圆，并最后用某种方式或其它方式将单独的端部紧固。在此例子中，最后的步骤是通过用连接销紧固单独的端部而完成的，该连结销可通过焊接作业交替地固定。
在上面的原有技术中，由于磁极是用磁性材料连接的，因此可能会在磁极间产生磁通泄漏，并使电动机的效率极度降低。虽然在线圈缠绕作业中，对于单独的分割芯可用机器进行机器缠绕工序，但是需要用于单独的线圈绕组的端部的修整工作，以代替考虑整个线圈线而修整连续的线圈线的端部。它特别需要在一多相和多极机器中，在彼此隔开的分割芯处对单独的相缠绕一组线圈，而且在此例子中，对于单独的分割芯需要有用于线圈绕组的修整工作，这要花费很长的时间。
在图2中示出了线圈绕组的一个例子。在此例子中，所示定子芯5有12个极，并且在分割芯处对单独的相(对应于四个极)用线圈7进行线圈缠绕工作的情况下，假设这种方法如图2(a)所示，四个极做成沿周向被用于线圈缠绕工作的支承工具支承，而线圈缠绕工作则用线圈缠绕机飞子3进行。在此线圈缠绕方法中，由于与规定的线长相比，可能分别有跨越线的长度较长的情况或其长度较短的情况，故此方法只能用于其中四个线圈均匀地按90°的位置布置的电动机中。例如，当用于10个极和12个槽的线圈如图2(b)所示布置时，在相邻线圈之间的跨越线处产生多余的长度，而在具有旋转对称的线圈之间的跨越线处则产生长度不够。因此，要解决的问题之一为在线圈缠绕中，减少跨越线的多余长度和/或不够的长度。
此外，当制造分割芯时，重要的是，制造分割的芯，以防止缠绕好的线圈彼此干涉。在采用图2(a)所示的线圈缠绕方法时，在缠绕好的线圈的起点和终点之间延伸的线位于芯的内径以内。这是因为，在进行线圈缠绕工作时，线圈缠绕工作时所作用的张力朝向内径以内，这造成不规则的线圈轮廓，即使迫使线圈的起点和终点位于朝向外径的方向，并且最终还会有这样的问题，即线圈的占有体积可以减小。
本发明的概况本发明的目的为提供一高效率而且小型的诱导型电动机和其电动机定子的制造方法，其方法为，分割芯子，用较高的占有体积对分割芯进行线圈缠绕工作，以及包括线圈绕组的定子芯如此构形，以使能容易地装配，以便能取消用于单独的线圈绕组的端部的修整工作，并使之能进行连续的机械缠绕。
为了解决上述问题，在一具有一分割芯和一电动机定子而该分割芯系通过将定子芯分割为许多块而形成、该定子有这样的结构、以致分割芯可以重新装配的诱导型电动机中，电动机有一线圈，该线圈通过支承分割芯、以使分割芯的齿顶部分可以朝向里面并位于一圆上而布置并缠绕，而用于线圈绕组的起点和线圈绕组的终点的引线都布置在齿顶部分处。
在分割芯的线圈绕组结构中，用于位于外部的分割芯的齿顶部分的线圈台阶的数目要做得大于用于其内部的线圈台阶的数目。
分割芯的齿顶部分的直径，在装配好以后，所保持的分割芯的齿顶部分的直径相等，线圈缠绕工作和修整后的线圈绕组如此形成，以使对单独的槽有一适当的延伸长度，既不超过，也不不够。
定子芯有一作为一系列的单元形成的线圈绕组框，每个单元在用绝缘材料做的并埋入单独的分割芯中的连接部分处连接，它有一部分可弹性弯曲。
在具有一分割芯，而该分割芯具有通过将定子芯分割成许多块并以其齿顶部分沿朝外的方向布置而形成的分割芯，和具有能用上述分割芯重新装配的结构的诱导型电动机中，电动机转子用这样的方法装配，即线圈绕组框作为一系列的单元形成，每个单元在用绝缘材料做的并埋入单独的分割芯中的连接部分处连接。它有一部分可弹性弯曲，就单元埋入单独的分割芯中，线圈绕组柜的连接部分做成可以变形的，并布置成在线圈缠绕工作中，使分割芯的齿顶部分可布置在一假想的圆上并朝向其里面，线圈缠绕工作连续在分割芯上进行，而线圈绕组框的连接部分则在线圈缠绕工作之后变形，以使分割芯的齿部可朝向外面。
图2示出一说明图，它描述了用于在分割芯中缠绕一线圈的传统方法。
图3示出一说明图，它示出具有彼此链接的接合部分的线圈绕组框，和分割芯与线圈绕组框之间的关系。
图4示出一说明图，它示出结构的一个例子，其中，本发明的线圈绕组框装在分割芯中，并且齿的顶部做成朝向里面并布置在一个圆上。
图5示出一说明图，它示出结构的一个例子，其中，本发明的线圈绕组框装在分割芯中，并且齿的顶部做成朝向外面并布置在一个圆上。
图6示出一说明图，它示出结构的一个例子，其中，本发明的线圈绕组框装在分割芯中，并且在齿部做成朝向里面并布置在一个圆上时进行线圈缠绕工作。
图7示出一剖视图，它示出芯子的状态，缠绕好的线圈作为电动机定子装配。
图8示出一说明图，它示出进行连续线圈缠绕工作的过程及线圈缠绕方法。
图9示出一说明图，它示出线圈缠绕好的定子芯及其在电动机定子中的装配过程。
图10示出电动机的结构图，它示出本发明的诱导型电动机的结构的一个例子。
优选的实施例的详细说明现在参看附图，在下面描述本发明的优选的实施例。
图1示出一示意图，它说明本发明的一个实施例中的基本的诱导(外展)型电动机的定子芯的结构。该定子芯如此结构，以使被分割成许多分割芯5。该分割芯在诱导型电动机中沿周向分割，其中，在分割芯5的单独的内周向边中形成凸起形的接合部分5-2，单独的分割芯5用一种方法固定，即能与接合部分5-2接合的下凹形结合部分5-3在定子支承构件8上形成，该定子支承构件8做成圆柱形，布置在分割芯的内周上。未示出的转子布置在诱导型电动机的定子四周，此转子有一旋转的磁轭和永久磁铁。
在此所示为一用于三个相的例子的实施例中，布置了10个极和11个分割芯(5a至51)和10个弧形磁铁(未示出)。分割芯5分割成12个部分，而单独绝缘的线圈绕组框6则如图所示布置在单个的分割芯5中，然后，将线圈绕组(线圈)做成缠绕在线圈绕组框上。11个分割芯5分配至单独的三个相A、B和C上，其中A相由对角布置的芯5a和5b以及5g和5h界定，B相由芯5c和5d以及芯5i和5j界定，而C相则由芯5e和5f以及芯5k和51界定，这样，单独的相分别对应于4个分割芯5。
线圈绕组框6如图所示在连接部分粘在一起。它如此构形，以致能相对于作为基点的连接部分变形。
现在，参看图3，详细描述线圈绕组框6。对与图1相同的部分给予相同的数字。
如图3(a)所示，除去两个端部，11个线圈绕组框6都在连接部分处连接。如图3(b)的放大图所示，单个的线圈绕组框由齿侧框6-1，中间框6-2、接合侧框6-3和连接部分a组成，其中，如放大的局部剖面图所示，连接部分做成薄壁构件，并可沿图中的垂直方向变形。简言之，作为一系列的单元形成的线圈绕组框6每个都在用绝缘材料做的连接部分处连接，连接部分的一部分可以弹性弯曲，可以上下弯曲。
图3(c)示出分割芯5与线圈绕组框6之间的关系。此图为线圈绕组框6的单个的单元和要接合在一个线圈绕组框6中的分割芯5的透视图，而图3(d)则为将分割芯5装入线圈绕组框6中并且相邻的框连续连接的装配图。如同在图中看到的那样，分割芯5有一齿部5-1和一接合部分5-2，齿部5-1的顶部的宽度做得较大，在该处，由转子(未示出)产生的磁场可以如此高效地被检测到，以致能最好地利用磁场。接合部分5-2做成倒坡形，以便用定子支承构件8(图1)支承定子，该构件与接合部分接合，以便能经得起电动机的转矩并防止接合部分由于离心力而被拉出。此外，如同在图中看到的那样，绕圈绕组框6沿纵向在框的侧壁的中心线上分成两部分6和6’。
这样，分成11个的芯5就被11个如图3(a)所示布置一单个的直线上的串联的线圈绕组框6和6’支承。线圈绕组框6可以通过布置有分割芯5的镶嵌模制形成，并且应当知道，在镶嵌模制中，线圈绕组框6的各个部分的机械精度可以提高。
图4示出便于线圈缠绕工作的圆形布置的例子。对于与图1和3相同的部分给予相同的数字。图4权宜地示出这样的例子，其分割芯5的数目为4个，它可以以同样的方式延伸至任何较多的数目。
如图所示，由单独的线圈绕组框6支承的分割芯5在连接部分a做成弯曲的，以便齿顶5-1可朝向里面。由连接部分a展开的包络形成一由虚线示出的圆。在此情况下，由于接合部分5-2有一位于外面的狭宽度，故线圈绕组7可以用机械缠绕工作连续缠绕。在此过程中，在齿部5-1的里面作用一圆柱形支承工具10，以稳定机械缠绕工作。
图5说明地示出从上述状况开始的诱导型定子芯的形成。如图所示，在沿与图4所示的状态相反弯曲连接部分a时，分割芯5的齿部5-1向外，面对由虚线所示的圆C，以后，由接合部分5-2展开的圆C向内移，相邻的单元彼此接触。于是，定子支承构件8(图1)做成被插入并被固定。
如上所述，在此实施例中，可以知道，诱导型定子芯可以容易地装配。
图6示出线圈绕组完成后的状态的剖视图，其中，对单独的分割芯5的线圈缠绕工作是用线圈绕组框6进行的。与图1至5相同的部分给予相同的数字。
用于形成具有分割芯5的诱导型定子芯的过程从此状态开始就与图4和5所示的情况相同，并且规定了诱导型定子芯的形状，以后，定子支承构件8可通过沿轴向压入而固定，最后完成诱导型定子芯。
为了防止各线圈绕组之间在装配过程中的干涉，要求在芯子根部(内部)的层的数目(线圈绕组的相数)(在图6中，层数为3)大于齿部5-1的顶的层数(在图6中，层数为1)。
在此线圈缠绕方法中，由于线圈缠绕过程是在齿部5-1的顶位于里面时进行的，并且由于线圈绕组的起点和终点位于用于线圈缠绕作业的位置的里面，也就是，位于齿顶部分5-1处，因此，可以知道，在装配过程中可以防止各线圈线之间的干涉，并且装配过程本身容易完成。
线圈缠绕工作中的线圈绕组的起点和终点的位置，和跨越线的布置以及它们的关系，都在图8及以后的图中示出。图8示出在三相和10极装置的情况下的线圈缠绕状况。图8(a)示出第一相的线圈缠绕工作的状况，图8(b)则示出继续到第三相的线圈缠绕工作的状况。如图8所示，分割芯5有12个单元(5a至51)，齿部5-1由线圈绕组框6支承并布置在支承构件10上，以便朝向中心。由于线圈绕组框6在分割芯5a和51之间在用虚线K示出的边界处彼此不连续，故线圈绕组框用工具(未示出)固定。
图8为按顺序在三个相即A相、B相和C相中进行线圈缠绕工作，并且在A相的分割芯5a的线圈绕组处开始线圈缠绕工作的例子。零件7in为用于线圈缠绕工作的起点的引线。一旦用于分割芯5a的线圈缠绕工作完成，就开始下一个用于分割线圈5b的线圈缠绕工作，将其缠绕方向反过来，其中，由于此过渡，跨越线为零件7s。在用于分割芯5b的线圈缠绕工作完成以后，就在与分割芯5a相对的对角位置上开始用于A相的分割芯5g的线圈缠绕工作，其跨越线为7a。在用于分割芯5g的线圈缠绕工作完成以后，就开始用于与分割芯5g相邻的分割芯5h的线圈缠绕工作，接着，开始用于B相的分割芯5c的线圈缠绕工作，其跨越线为7ab。在标以符号X的地方切断这些相的跨越线，接着处理其电缆终端。至于B相，以与A相相似的方式，按顺序进行用于分割芯5c、5d、5i和5j的线圈缠绕工作，然后进行用于C相的分割芯5e、5f、5k和5l的线圈缠绕工作，最后，在引线7out处完成线圈缠绕工作。在这些线圈缠绕工作的结果中，六根跨越线7s跨接单独的相邻分割芯，延伸得较长的三根跨越线7a、7b和7c和一对跨越线7ab与7bc跨接具有不同相的分割芯。
现在，假设图8所示的圆在虚线X处在分割芯5a和51之间切断，并将分割芯5a与51翻过来，以使分割芯的接合部分5-2可以如图9所示位于里面。图9(a)示出诱导型定子的装配好的状态，图9(b)为用定子支承构件支承的装配好的定子的透视图，而图9(c)则为插入座体的过程的状况的透视图。
要注意，通过连接图8所示的线圈绕组框6的接合部分而定义的假想圆(图4和图5中用虚线画的圆C)在线圈缠绕工作和装配过程中保持相同的长度(相同的直径)，线圈绕组7的跨越线在装配过程以后，对单个的槽有适当的延伸的长度，或与线圈缠绕过程相比，略多一些，但不多余或不够，这样，对建立从图8过渡至图9的状态不会造成障碍或不足。这种过渡可以用这样的方法实现，即接合部分a用绝缘材料组成，它使线圈缠绕框6的能弹性弯曲的部分在齿部5-1的附近形成，离开分割芯5的中心。在过渡至图9所示的状态以后，通过插入座体9使分割芯5固定，于是，定子的装配过程结束。
图10示出具有上述定子芯结构的电动机的结构的例子。轴承2布置成使弹性卷筒29位于座体9的里面，该座体牢固地固定在具有线圈绕组(线圈)7的定子芯5中，然后布置电动机轴25。环形的转子壳16在轴25的端部结合在一起，转子1通过任何的粘接方法布置在面向定子芯5的转子壳16的里面。电动机的基座部分26和座体9之间的连接通过压配合、螺钉连接、冷缩配合或焊接固定，以后将控制板27布置在定子与基座之间。
按照此结构，可以看出，可以得到一廉价、紧凑、大转矩和高效率的电动机。
本发明的效果如上所述，按照本发明，由于诱导型电动机如此结构，以致它的定子芯可以作为一组分割的并连接的单元形成，而且它的连接部分使之能容易地重新装配各单元，因此可以看到，可以实现一连续的机械缠绕工作，而不必处理线圈绕组的电缆终端，并可实现一高效率并且小尺寸的诱导型电动机。
此外，由于连续的线圈缠绕工作是通过在线圈缠绕工作中使分割芯的齿顶部分朝外并将它们布置在一假想的圆上而成为可能的，而且定子芯是通过在线圈缠绕工作之后在线圈绕组框的接合部分的中间使分割芯转变形状，以使其齿顶部分可以朝内而装配的，分割芯之间的单独的跨越线在布置齿顶部分、以便它朝外并位于线圈缠绕工作的假想圆上时的长度可以差不多等于单独的跨越线在装配过程以后所需的长度，因此，可以看出，可以取消装配过程中用于线圈电缆的终端处理。
由于分割芯的齿顶部分布置在里面，并且用于分割芯的齿顶部分(位于外面)的线圈台阶的数目做得比用于其内侧部分的线圈台阶的数目大，对于线圈绕组的起点和线圈绕组的终点，这造成跨越线在齿顶部分，也就是作为定子芯装配好的芯的周向部分的最佳布置，因此，可以看到，可以避免线圈之间在装配过程中的干涉。
此外，由于可以实现连续的机器缠绕工作而不需要任何的线圈缠绕工作，因此可以看出，可以实现在其跨越线被连接时装配分割芯的结构，并且芯的形状的自由度可以扩大。由于在分割芯的齿部附近不使用磁性材料，故可以避免齿之间的磁漏，从而可以提高效率。再有，单个的单元在线圈绕组框中是与绝缘部分一起装配的，可以看出，可以建立简易的安装过程，并可以实现尺寸小和廉价的诱导型电动机。
权利要求
1.一种具有一分割芯和一电动机定子的诱导型电动机，该分割芯通过将一定子芯分割成许多块而形成，该电动机定子有这样的结构，以致上述分割芯可以重新装配，其特征为，上述电动机有一线圈，该线圈通过支承上述分割芯、以使上述分割芯的齿顶部分可以朝里面并位于一圆上而布置并缠绕，而用于线圈绕组的起点和线圈绕组的终点的引线都布置在齿顶部分处。
2.如权利要求1的诱导型电动机，其特征为，对于上述分割芯的线圈绕组结构，用于位于外部的上述分割芯的齿顶部分的线圈台阶数目要做得多于用于其内部的线圈台阶的数目。
3.如权利要求1的诱导型电动机，其特征为，上述分割芯的齿顶部分的直径，在装配好以后，与线圈缠绕工作时所保持的上述分割芯的齿顶部分的直径相等，而且上述修整后的线圈绕组如此形成，以致对单个的槽有合适的延伸长度，既不多余，也不不够。
4.如权利要求1的诱导型电动机，其特征为，上述定子芯有一作为一系列的单元形成的线圈绕组框，每个单元在用绝缘材料做的并埋入上述单独的分割芯中的连接部分处连接，它有一部分可以弹性弯曲。
5.一种诱导型电动机的定子的装配方法，该电动机有分割芯，该分割芯通过将定子芯分割成许多块而形成，以其齿顶部分沿朝外的方向布置，该电动机具有这样的结构，以致能用上述分割芯重新装配，其特征为，上述电动机定子用这样的方法装配，即线圈绕组框作为一系列的单元形成，每个单元在用绝缘材料做的并埋入上述单独的分割芯中的连接部分处连接，它有一部分可以弹性弯曲，该单元埋入上述单独的分割芯中，上述线圈绕组框的连接部分做成可以变形的，并布置成在线圈缠绕工作中，使上述分割芯的齿顶部分布置在一个假想圆上并朝向其里面，线圈缠绕工作连续在上述分割芯上进行，而上述线圈绕组框的连接部分则在线圈缠绕工作之后变形，以使上述分割齿芯的齿部可以朝外。
6.如权利要求5的诱导型电动机的定子的装配方法，其特征为，上述线圈绕组框作为一系列单元形成，每个单元在用绝缘材料做的连接部分处连接，它有一部分可以弹性弯曲，框沿轴向分割成两部分，并埋在上述分割芯中。
7.如权利要求5的诱导型电动机的定子的装配方法，其特征为，上述线圈绕组框作为一系列单元形成，每个单元在用绝缘材料做的连接部分处连接，它有一部分可以弹性弯曲，框连同上述分割芯通过镶嵌模制作为单元形成。
8.如权利要求5的诱导型电动机的定子的装配方法，其特征为，上述分割芯的齿部如此装配和固定，以便它们朝外并位于一个圆上，以致上述线圈绕组框的连接部分可以位于一个圆上，连接部分的一部分可以弹性弯曲并用绝缘材料制造。
9.如权利要求5的诱导型电动机的定子的装配方法，其特征为，其一部分可以弹性弯曲并用绝缘材料做的上述线圈绕组框的连接部分放置在从上述分割芯的中心偏移并与齿顶部分更靠近的地方。
10.如权利要求5的诱导型电动机的定子的装配方法，其特征为，上述分割芯布置成使上述分割芯的齿顶部分可以朝里，并且可以通过使用定子芯线圈缠绕设备对单独的相进行连续的线圈缠绕工作。
全文摘要
一诱导型电动机，它有一分割芯5(a～1)和一电动机定子，该分割芯通过将定子芯分割为许多块而形成，该定子有这样的结构，以致分割芯可以重新装置，在此电动机中，电动机有一线圈绕组框6和一线圈7，该线圈绕组框连续地形成一连接部分的连续单元，连接部分的一部分可以变形并用绝缘材料制造，埋入单独的分割芯中，该线圈通过支承分割芯、以使分割芯的齿顶部分可以朝里并位于一圆上而布置并缠绕，其中，线圈绕组结构的分割芯的齿顶部分(外周向部分)处的线圈台阶的数目大于在内周向部分处的线圈台阶的数目，分割芯的齿顶部分在装配以后的直径与线圈缠绕工作中的齿顶部分的直径相等，线圈绕组之间的跨越线7s做成足以相当于一单个的槽或更多，不超过，也不不够。
文档编号H02K3/28GK1440111SQ0214143
公开日2003年9月3日 申请日期2002年8月30日 优先权日2002年2月19日
发明者榎本裕治, 北村正司, 高桥身佳, 落合诚, 安藤隆司, 羽鸟早千雄, 茂木康彰, 虻川俊美 申请人:株式会社日立制作所, 日本伺服株式会社