专利名称：电机定子及其制造方法
电机定子及其制造方法
技术领域：
本发明设计一种电机，更具体地，设计一种电机定子及制造该电机定子的方法。
背景技术：
图12和图13分别是现有的电机的剖视图和定子的示意图。参考图13，电机定子 包括外壳l'、磁铁2'和弹性支架3'。在制造时，将磁铁2'放置到外壳1'内侧并定位，然 后将弹性支架3'压入到相邻的两块磁铁3'之间，并将弹性支撑架3'固定到外壳l'的内 侧表面。这种设计的一个缺陷在于，在安装和固定弹性支架3'的过程中容易导致电机外壳
r变形。或者导致磁铁的位置发生变动。 这种设计的另一个缺陷在于，如果两块磁铁2'之间的间距太小，将无法安装和固 定弹性支架3'。在这种情况下，可以采用粘合剂将磁铁2'黏附到外壳l'的内壁。这种工 艺的稳定性差，并且，在电机运行过程中，或者电机遭受碰撞时，磁铁2'容易脱落，从而导致 电机故障。 因此，亟需提供一种制造电机定子的方法，这种方法容易实施，且能避免磁铁从定 子外壳脱落。
发明内容
本发明提供一种制造电机定子的方法，包括以下步骤将若干磁铁装置到模具中， 并定位所述磁铁；使用成型材料对磁铁进行嵌件成型，以得到镶嵌有磁铁的固定框，所述 固定框的外周表面具有轴向延伸的第一凹槽，所述第一凹槽的一开口端与固定框的一端平 齐，所述第一凹槽的轴向长度小于固定框的轴向长度；在电机定子的外壳内壁构造匹配的 第一凸块用于卡合所述第一凹槽；将所述固定框压入所述电机定子的外壳内，使所述第一 凸块从所述第一凹槽的开口端进入所述第一凹槽，并在所述第一凹槽的另一端与所述第一 凹槽卡合。 作为一个优选方案，所述方法还包括以下步骤在所述固定框的磁铁之间的外周 表面构造第二凹槽，使所述第二凹槽与所述第一凹槽轴向对齐并连通所述第一凹槽，所述 第二凹槽的径向深度小于所述第一凹槽的径向深度，所述第二凹槽的周向宽度小于所述第 一凹槽的周向宽度；所述方法还包括在所述外壳的内壁构造对应的第二凸块用于滑动卡合 在所述第二凹槽内。 另一方面，本发明还提供一种电机定子，所述电机定子包括外壳和磁铁，还包括安 装在所述外壳内侧的固定框，所述磁铁嵌入到所述固定框，所述固定框的外周表面具有轴 向延伸的第一凹槽，所述第一凹槽的一开口端与所述固定框的端部平齐，所述第一凹槽的 轴向长度小于所述固定框的轴向长度；所述外壳的内壁具有匹配的第一凸块用于卡合在所 述第一凹槽内。 作为一种优选的方案，所述磁铁至少为两块，所述第一凹槽位于相邻的两块磁铁 之间；所述固定框的外周表面还具有第二凹槽，所述第二凹槽与所述第一凹槽轴向对齐并连通所述第一凹槽，所述第二凹槽的径向深度小于所述第一凹槽的径向深度，所述第二凹 槽的周向宽度小于所述第一凹槽的周向宽度；所述外壳的内壁还具有对应的第二凸块用于 卡合所述第二凹槽。 实施本发明，将获得以下有益效果本发明将磁铁作为嵌件，对磁铁进行嵌件成型 后得到镶嵌有磁铁的固定框，固定框具有凹槽用于卡合定子外壳内侧的凸块，即使磁铁之 间的间隔较小也能够实施本发明。此外，磁铁镶嵌到固定框中还能避免磁铁在电机运行过 程中或者电机遭受碰撞时脱落。
图1是本发明第一实施例中的定子外壳的示意图； 图2A和图2B是本发明第一实施例中镶嵌有磁铁的固定框的示意图； 图3是本发明第一实施例中的电机定子的横剖示意图； 图4是本发明第二实施例中的定子外壳的示意图； 图5是本发明第二实施例中镶嵌有磁铁的固定框的示意图； 图6和图7是本发明第二实施例中的电机定子的不同位置的横剖示意图； 图8是本发明第二实施例中未镶嵌有磁铁的固定框的示意图； 图9是本发明第二实施例中采用的磁铁的示意图； 图10是本发明第三实施例中的固定框的示意图； 图11是本发明第三实施例中的固定框的截面示意图； 图12和图13分别是现有的电机的剖视图和定子的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的进行阐述。
第一实施例 本实施例中，电机包括定子和转子，转子安装在定子内可相对于定子转动，定子包
括外壳、安装在外壳内的固定框、嵌入到固定框的磁铁、安装在外壳两端的端盖。 图2A和图2B是本实施例中镶嵌有磁铁的固定框的示意图，参考图2，固定框3为
中空的柱体状，磁铁3镶嵌到固定框2壁体内，固定框2可以由塑料制成。固定框2的外周
表面具有若干个轴向延伸的第一凹槽21，第一凹槽21的一开口端与固定框2的一端平齐且
轴向长度小于固定框2的轴向长度，也就是说第一凹槽21 —端为开口端与固定框2端部平
齐，另一端是封闭的。 图1是定子外壳的示意图，图3是将固定框2安装到定子外壳1后的横剖示意图， 参考图1和图3，外壳1的内壁具有若干第一凸块ll，第一凸块11的位置、大小与固定框2 的第一凹槽21匹配，用于卡合第一凹槽21。在制造时，可通过冲压的方式在外壳的内壁形 成第一凸块ll。而制造固定框时，可通过嵌件成型(overmold)的方式制造固定框2并将磁 铁3镶嵌到固定框2内，例如将磁铁3装配到相应的模具中并固定，然后将磁铁3作为嵌 件进行嵌件成型处理，得到镶嵌有磁铁3的固定框2，且固定框2的外周表面具有对应的第 一凹槽21。因为在嵌件成型需要使用定位脚固定磁铁3，所以固定框的轴向两端会出现盲 孔23。
得到镶嵌有磁铁3的固定框2之后，将固定框2从外壳1的一端压入，使外壳1的 第一凸块11从固定框2的第一凹槽21的开口端进入所述第一凹槽21，并在第一凹槽21的 另一端与所述第一凹槽21卡合，也就是说，第一凹槽21具有轴向定位、周向定位的功能。此 外，将端盖装配到定子的外壳1之后，还能通过端盖进一步限定固定框2，防止固定框2轴向 移动。 此外，固定框2的最大外径最好略大于外壳1的最大内径，固定框2的最小外径最 好也稍大于外壳1的最小内径。这种情况下，固定框2与外壳1之间具有较大的静摩擦力， 使得固定框2能够更稳定地安装在外壳1内。进一步地，还可以在固定框2的外周表面设 置轴向延伸的第二凹槽22、在内周表面设置轴向延伸的第三凹槽24，使固定框2的外径、内 径可以在一定范围内变化，便于将固定框2压入到外壳1内。上述第一凹槽21、第二凹槽 22和第三凹槽24均可以在嵌件成型过程中一次性形成。 业内技术人员应当意识到，在制造和组装过程中，定子的外壳是很容易变形的，换 言之，很难保证定子外壳的内圆周是一个真圆环，所谓真圆环是指任何一点的曲率中心都 相同。传统的电机中，定子内周圆不是一个真圆环，将会导致安装在外壳内侧的磁铁与转子 之间的气隙不均匀，从而影响了电机的性能。而在本发明中，由于固定框2是将磁铁3固定 在模具上作为嵌件进行嵌件成型而制成的，使得固定框2具有相当高的精度，改善了固定 框2的圆度、各块磁铁的内侧表面的同心度，使得磁铁与转子之间的气隙较为均匀。此外， 将固定框2压入外壳时，还可以通过固定框对外壳的挤压改善外壳内圆周的圆度，使外壳
的内圆周尽可能地接近一个真圆环。
第二实施例 图4是该实施例中的定子外壳的示意图，图5是镶嵌有磁铁的固定框的示意图， 图6和图7是电机定子的不同位置的横剖示意图。参考图4至图7，本实施例中的外壳1、 固定框2与本发明第一实施例中的外壳1、固定框2是相似的。不同的地方在于，本实施例 中，固定框2的外周表面的第二凹槽22与第一凹槽21轴向对齐并与第一凹槽21连通，第 二凹槽22的径向深度小于第一凹槽21的径向深度，第二凹槽22的周向宽度小于第一凹槽 21的周向宽度。对应地，外壳l的内壁还具有对应的第二凸块12用于卡合固定框2的第二 凹槽22。为了便于压入固定框2，第二凸块12的径向高度最好小于第一凸块11的径向高 度，第二凸块12的周向宽度小于第一凸块11的周向宽度。将固定框2压入外壳1时，第二 凸块12沿着第一凹槽21进入第二凹槽22并与第二凹槽22卡合；而第一凸块11则从第一 凹槽21的开口端进入第一凹槽，并在第一凹槽21、第二凹槽22的交界处与第一凹槽21卡 合。采用两个凹槽和对应的两个凸块，有助于将固定框2压入外壳1以及进一步防止固定 框2周向滚动。图6是电机定子在第一凸块11处的横剖示意图，而图7是电机定子在第二 凸块12处的横剖示意图。 类似地，固定框2可以由工程塑料等合适的材料制成。在本发明第一、第二实施例 中，成型材料没有完全覆盖磁铁3的所有表面。相反，成型材料只是覆盖了磁铁3的轴向端 面、周向端面、以及磁铁3的内外两侧表面中与轴向端面和周向端面相交的边缘，如图2A、 图2B、图5、图7至图9所示。这种设计下，磁铁3的性能几乎不受成型材料影响。
作为一种替换方案，成型材料还可以覆盖住磁铁3的更多的区域，例如，成型材料 还可以完全覆盖住磁铁3的内侧面，或者完全覆盖住磁铁的各个表面，如图10和图11所示，其中，图IO是内部镶嵌有磁铁的固定框的示意图，而图ll是该固定框不镶嵌磁铁时的 剖视图。这种方案好处在于，因为磁铁完全嵌入到固定框中，所以磁铁不会脱落。在成型材 料完全覆盖住磁铁的各个表面的方案中，位于磁铁外侧表面的成型材料的厚度最好小于位 于磁铁内侧表面上的成型材料的厚度。 在上述的实施例中，固定框2的横截面为圆环状，S卩，在其横截面中，固定框的内 圈为圆形，外圈也是圆形，而磁铁为圆弧状。但是，本发明不局限于这种情况，相反，本发明 还可以应用到定子外壳为方形或者多边形的电机中，在这些情况下，固定框的内圈是圆形， 而外圈则是对应的方形或者多边形，而磁铁的形状也不局限于圆弧状；根据具体情况，第一 凹槽、第二凹槽、第三凹槽既可以位于相邻的两块磁铁之间，也可以不位于相邻的两块磁铁 之间。也就是说，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发 明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围 之内。
权利要求
一种电机定子，所述电机定子包括外壳(1)和若干块磁铁(3)，其特征在于，所述电机定子还包括安装在所述外壳(1)内侧的固定框(2)，所述磁铁(3)嵌入到所述固定框(2)，所述固定框(2)的外周表面具有沿轴向延伸的第一凹槽(21)，所述第一凹槽(21)的一开口端与所述固定框(2)的一端平齐，所述第一凹槽(21)的轴向长度小于所述固定框(2)的轴向长度；所述外壳(1)的内壁具有匹配的第一凸块(11)用于卡合在所述第一凹槽(21)内。
2. 根据权利要求l所述的电机定子，其特征在于，所述固定框(3)为中空的柱状，所述 固定框(3)的横截面中，内圈表面为圆形，外圈表面为圆形或者多边形。
3. 根据权利要求l所述的电机定子，其特征在于，所述第一凹槽(21)位于相邻的两块 磁铁(3)之间；所述固定框(2)的外周表面还具有第二凹槽(22)，所述第二凹槽(22)与所 述第一凹槽(21)轴向对齐并与所述第一凹槽(21)连通，所述第二凹槽(22)的径向深度小 于所述第一凹槽(21)的径向深度，所述第二凹槽(22)的周向宽度小于所述第一凹槽(21) 的周向宽度；所述外壳的(1)内壁还具有对应的第二凸块(12)用于卡合在所述第二凹槽(22) 内。
4. 根据权利要求3所述的电机定子，其特征在于，所述固定框(2)由成型材料制成，所 述成型材料至少覆盖所述磁铁(3)的轴向端面、周向端面以及内侧表面。
5. 根据权利要求3所述的电机定子，其特征在于，所述固定框(2)由成型材料制成，所 述成型材料覆盖所述磁铁(3)的轴向端面、周向端面、以及所述磁铁(3)的内外两侧表面中 与所述轴向端面和周向端面相交的边缘。
6. 根据权利要求1至5中任意一项所述的电机定子，其特征在于，所述固定框(2)的最 大外径略大于所述外壳(1)的最大内径；所述固定框(2)的最小外径略大于所述外壳(1) 的最小内径。
7. —种制造电机定子的方法，其特征在于，包括以下步骤 将若干磁铁装置到模具中，并定位所述磁铁；将所述磁铁作为嵌件，使用成型材料对磁铁进行嵌件成型，得到镶嵌有所述磁铁的固 定框，在所述固定框的外周表面构造轴向延伸的第一凹槽，所述第一凹槽的一开口端与固 定框的一端平齐，所述第一凹槽的轴向长度小于固定框的轴向长度；在电机定子的外壳内壁构造匹配的第一凸块用于卡合在所述第一凹槽内； 将所述固定框压入所述电机定子的外壳内，使所述第一凸块从所述第一凹槽的开口端 进入所述第一凹槽，并在所述第一凹槽的另一端与所述第一凹槽卡合。
8. 根据权利要求7所述的制造电机定子的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤在所述固定框的外周表面构造第二凹槽，所述第二凹槽与所述第一凹槽轴向对齐并连 通所述第一凹槽，所述第二凹槽的径向深度小于所述第一凹槽的径向深度，所述第二凹槽 的周向宽度小于所述第一凹槽的周向宽度；在所述外壳的内壁构造对应的第二凸块用于卡合所述第二凹槽。
9. 根据权利要求7或8所述的制造电机定子的方法，其特征在于，使用成型材料对磁铁 进行嵌件成型的步骤中，所述成型材料至少覆盖所述磁铁的轴向端面、周向端面以及内侧 表面。
10.根据权利要求7或8所述的制造电机定子的方法，其特征在于，使用成型材料对磁 铁进行嵌件成型的步骤中，所述磁铁至少为两块，所述成型材料覆盖所述磁铁的轴向端面、 周向端面、以及所述磁铁的内外两侧表面中与所述轴向端面和周向端面相交的边缘。
全文摘要
本发明提供一种电机定子及其制造方法，所述电机定子包括外壳(1)、若干块磁铁(3)以及安装在所述外壳(1)内侧的固定框(2)，所述磁铁(3)嵌入到所述固定框(2)，所述固定框(2)的外周表面具有轴向延伸的第一凹槽(21)，所述第一凹槽(21)的一开口端与所述固定框(2)的一端平齐，所述第一凹槽(21)的轴向长度小于所述固定框(2)的轴向长度；所述外壳(1)的内壁具有匹配的第一凸块(11)用于卡合所述第一凹槽(21)。本发明对磁铁进行嵌件成型得到镶嵌有磁铁的固定框，固定框具有凹槽与定子外壳内侧的凸块卡合，这种电机定子容易制造，还能避免磁铁在电机运行过程中或者电机遭受碰撞时脱落。
文档编号H02K1/18GK101764446SQ20081024166
公开日2010年6月30日 申请日期2008年12月24日 优先权日2008年12月24日
发明者官新辉, 敬毅, 秦锐锋 申请人:德昌电机(深圳)有限公司