一体型定子的制造方法和电动机及其制造方法

专利名称：一体型定子的制造方法和电动机及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一体型定子的制造方法和使用该定子的径向铁心型BLDC(brushless direct-current :无刷直流)电动机及其制造方法，更具体地说，涉及一种径向铁心型双转 子式BLDC电动机，其中，以连续绕线方式将线圈连续地缠绕在多个分割型定子铁心上，利 用模具自身所形成的定位槽使多个定子铁心组装体自动定位，以嵌入成型方式进行射出成 形，从而进一步提高定子组装的生产效率。
背景技术：
对于BLDC电动机，如果根据是否存在定子铁心进行分类，则一般可以将其分为具
有杯状(圆筒结构)的铁心型(或径向型)和无铁心型(或轴向型)。 铁心型结构的BLDC电动机可分为内部磁体型和外部磁体型。内部磁体型包括在
其内周部所形成的多个突起上缠绕有线圈从而具有电磁结构的圆筒状的定子和由圆筒状
的永磁体构成的转子。外部磁体型包括在其外周部所形成的多个突起上沿上下方向缠绕有
线圈的定子和由在该定子外部被多极磁化的圆筒状永磁体构成的转子。 在现有的外部磁体型BLDC电动机中，磁力线的主路径形成磁路，该磁路在转子的
永磁体处行进，通过空隙、通过定子铁心，再向永磁体和轭的方向行进。 在内部磁体型的情况下，缠绕有线圈的定子铁心的多个"T"形铁心部从外部向内
侧方向突出形成，各铁心部的内侧纵剖面形成预定直径的圆，在其内部空间中安装有转子，
该转子具有包含旋转轴的圆筒状的永磁体、或者在中心包含旋转轴的圆筒状的轭上附着有
环状永磁体。电动机的旋转方式与上述外部磁体型相同。 在这种铁心型BLDC电动机中，由于磁路具有以轴为中心径向对称的结构，因此轴 向的震动噪音小，适合低速旋转，相对于磁路的方向空隙占据的部分很小，因此可以使用性 能低的磁体，或者即使减少磁体的数量也可以获得较高的磁力线密度，从而具有转矩大、效 率高的优点。 然而，这种铁心即轭结构，在制造定子时，轭的材料损耗大。批量生产时由于轭的 复杂结构，将线圈缠绕在轭上时必须使用特殊的高价专用绕线机，因此定子制造时，模具的 投资费用高，从而设备的投资费用高。 在铁心型AC(交流)或BLDC电动机中，特别是在径向型的铁心电动机中，由于以 完全分割的方式形成定子铁心的电动机可以使用价格低的通用绕线机高效地将线圈缠绕 在分割型铁心上，因此是决定电动机竞争力的非常重要的因素。然而，与此相反地，在为一 体型定子铁心结构的情况下，由于使用高价的专用绕线机进行低效的缠绕，因此电动机的 制造费用增加。 曾经由本申请人通过韩国专利第432954号提出过径向铁心型双转子式BLDC电动
3机，其中，有效利用了轴向双转子型和径向铁心型的优点，并克服了其缺陷。在上述专利第432954号中，由于在定子铁心的内侧及外侧上同时配置永磁体转
子，因此由内侧及外侧的永磁体以及转子轭形成磁路流。由此使定子铁心可以完全分割，通
过单个的线圈缠绕可以提高定子铁心的生产率和电动机的输出。 此外，在上述专利第432954号中，提出了下述方案准备缠绕有线圈的多个分割 型铁心组装体以后，将缠绕有线圈的多个分割型铁心组装体排列并固定在印刷电路基板 (PBC)上，并连接线圈以后，通过利用热固化树脂的嵌入成型方式形成圆环形状，从而准备
一体型定子。 然而，上述的专利第432954号没有提供在将多个单个的铁心组装成一体并将线 圈相互连接时能够有效地进行组装的定子组装结构/方法。 如上所述，以多个分割型铁心实现定子铁心时，与使用一体型(即，单一)铁心的 情形相比，对单个分割型铁心进行线圈缠绕其生产率更优秀，但组装这些分割型铁心存在 生产率及耐久性降低的问题。 考虑到上述问题，在韩国专利第545848号中提供了一种可以进一步提高定子组 装的生产率的结构，其包括铁心支承板，以一定间隔容纳并支承绕线筒上缠绕有线圈的多 个定子铁心组装体，同时按相连接多个线圈；自动定位/支承装置，用于以一定间隔自动地 将多个定子铁心组装体定位在该铁心支承板上。 在上述专利第545848号中，将可在每个分割型铁心上分别缠绕线圈的多个分割
型铁心组装体组装在铁心支承板上，并进行相互接线以在铁心支承板内电连接各铁心组装
体。在此情况下，在各分割型铁心的绕线筒上，所缠绕的线圈必须与连接销连接以便于进行
接线，该连接销必须结合到形成在支承板上的导线，从而导致组装的生产率下降。 因此，优选地，需要通过使用热固化树脂的嵌入成型方式对缠绕有线圈的多个定
子铁心进行一体化，而不使用上述的环状铁心支承板。 另一方面，一般地，在大型电动机的情况下，由多个定子极(pole)与多个定子极 组合的结构构成。在为分割型铁心方式的情况下，从组装的生产率方面来看，对由多个分割 型铁心构成的多组铁心进行连续地绕线的方式优于通过对多个分割型铁心各自进行绕线 并组装的方式。 然而，公知的通用绕线机具有将单个的绕线筒安装在单个的主轴上通过使主轴旋 转来缠绕线圈的结构，但不可以在由多个分割型铁心构成的多组铁心或多个分割型铁心上 连续地绕线。 另一方面，定子铁心一般地是以预定形状形成0. 35 0. 5mm厚的多个硅钢板，然 后将其层叠来构成。在一体型铁心的情况下，由于受到用于缠绕线圈的槽的影响，空隙中的 磁力线的密度不均匀，而且产生转矩不均匀的齿槽效应转矩现象和转矩脉动。为了降低这 种齿槽效应转矩和转矩脉动，在定子铁心上制造许多槽，或者形成辅助凸极或辅助槽，或者 采用倾斜(skew)结构。 然而，采用倾斜结构的一体型定子铁心与不采用倾斜结构的定子铁心相比，存在 线圈缠绕困难的问题。在按照分割型铁心自身形成电动机结构(即，定子)的方式被分割 的分割型定子铁心结构中，在铁心具有倾斜的情况下，存在铁心之间不可能结合的问题。
另一方面，在上述专利第545848号中，在转子支承体上形成有多个冷却孔，用于冷却插在这些支承体之间的定子线圈，转子支承体与衬套之间通过放射状延伸的多个肋连 接。

发明内容
然而，连接在转子支承体和衬套之间的多个放射状肋不可能具有足够的支撑强度 而需要加强，用于冷却形成于转子支承体上的定子线圈的单纯的多个冷却孔不能有效地引 导空气流动。 因此，鉴于上述现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种组装生产率优秀 的一体型定子的制造方法，以及利用该定子的径向铁心型双转子式BLDC电动机及其制造 方法。其中，利用模具自身所形成的定位结构使相互连接的多个定子铁心自动定位，以热固 化树脂进行射出成形。 此外，本发明的目的在于提供一种BLDC电动机及其制造方法，其中，通过连续绕 线的方法在与各相对应的多个分割型铁心上连续缠绕一个线圈并相互连接，同时，将缠绕 有线圈的多个分割型铁心的绕线筒暂时组装在模具上以进行嵌入成型，在邻接的分割型铁 心之间通过凹凸结构进行相互链接，从而在模具上定位时无需其他的定位部件，使不便性 最小化。 此外，本发明的目的在于提供一种包含倾斜式定子的BLDC电动机，其中，即使采 用斜铁心也因为采用分割型铁心结构，所以线圈缠绕工序也容易进行，各斜铁心通过使用 热固化树脂的嵌入成型方式一体形成，从而易于组装，而且可以降低齿槽效应转矩和噪音/震动。 此外，本发明的目的在于提供一种具有一体型双转子结构的BLDC电动机，其中， 在连接内部及外部转子和衬套的转子支承体和肋上以垂直于圆周方向的截面积尽可能大 的方式形成有冷却孔，同时冷却孔的大小交替地设计成不同，由此，在加强转子支承体和肋 的支承强度的同时，产生紊流，在定子的上部空间、内部及外部转子和定子之间的磁隙(气 隙)中引导冷却空气流动，从而提高冷却性能。 此外，本发明的目的在于提供一种具有定子结构的BLDC电动机，其中，在通过使 用热固化树脂的嵌入成型方式一体形成定子时，沿缠绕在绕线筒上的线圈的半圆形曲面以 树脂形成支承体，从而使与空气的接触面积增大同时在转子旋转时产生紊流而提高冷却性 能。 此外，本发明的目的在于提供一种具有定子结构的BLDC电动机，其中，在用于固 定定子的延伸部上具有由多个螺栓安装孔和安装定位孔以及多个放射状肋构成的多个凹 槽，以维持适当的支承强度同时也节省材料，实现轻量化，而且转子旋转时与内部转子的冷 却叶片一起产生紊流从而提高冷却性能。 此外，本发明的目的在于提供一种具有可有效提高定子和转子的冷却效果的凹陷 型转子结构的BLDC电动机，其中，与旋转轴结合的转子轴结合部配置在转子内侧的重心 处，以使转子旋转时的震动抑制到最小限度，同时使电动机的轴向长度縮短到最小限度。
此外，本发明的目的在于提供一种具有定子结构的BLDC电动机，其中，在使用热 固化树脂射出成形定子时，在定子上部的表面形成多个环状肋，以阻断射出成形时产生的 裂纹的扩散。
此外，本发明的目的在于提供一种洗衣机用的径向铁心型BLDC电动机，其中，通 过使用热固化树脂的嵌入成型方式分别一体形成双转子和定子，以提高耐久性和可靠性及 防水性。 此外，本发明的目的在于提供一种安全的径向铁心型BLDC电动机，其中，由于包 围双转子和定子的热固化树脂为耐热性材料，可以免于发生火灾。 为了实现上述目的，在本发明三相驱动式的径向铁心型双转子式BLDC电动机中， 包括 旋转轴，可旋转地安装在装置的外壳上； —体型双转子，包括内部及外部转子和转子支承体，其中，所述内部及外部转子分 别按照以下方式配置，即多个N极及S极的磁体圆环状地交替配置在不同的同心圆上，内/ 外部之间保持预定的距离且彼此相对的磁体具有相反的极性，所述转子支承体由热固化树 脂模制而成，以在除了所述内部及外部转子的相对的磁体面以外，分别圆环状地进行一体 化的同时，在内部及外部转子之间形成沟槽(trench)形空间同时从内部转子向中央部延 伸形成的端部与结合到所述旋转轴的衬套的外周面连接； —体型定子，其中，U、 V、 W相的线圈组装体分别由包含在其外部分别形成有绕线
筒的多个独立的分割型铁心的多个铁心组所组成，对于U、 V、 W相的线圈组装体，按照在各
分割型铁心组中的分割型铁心之间由短跳线连接、在分割型铁心组之间由长跳线连接的方
式，线圈被连续地缠绕在各分割型铁心上，在此状态下，所述U、 V、 W相的线圈组装体的分割
型铁心组分别按相交替地配置成圆环状，利用热固化树脂通过嵌入成型方式除了分割型铁
心的内/外侧面以外由定子支承体一体形成为圆环状的形状，一端配置在所述内部及外部
转子间的沟槽形空间中，从另一端沿轴向延伸的延伸部固定在装置的外壳上。 优选地，所述转子支承体交替配置有多个大型孔和小型孔，以沿内部转子的内侧
方向和内部及外部转子与定子之间的磁隙方向将外部空气引向位于内部及外部转子之间
与定子相对的沟槽形空间中，并且在所述轴结合部上配置有多个放射状的肋。 此外，优选地，所述转子支承体中用于支承内部转子的环状模制支承体上沿圆周
方向在与所述多个大型孔相会的部分周期性地形成有多个凹槽。 而且，优选地，所述轴结合部配置在双转子的重心处。 优选地，所述径向铁心型双转子式BLDC电动机还包括多个冷却叶片，所述冷却叶 片一体成形于所述内部转子和/或外部转子下端部的转子支承体上，并具有与轴向一致的 直线型风扇、沿转子旋转方向具有圆形凹槽的西罗科风扇、在与转子的旋转方向相反方向 上形成有凹槽的涡轮风扇、与轴向形成倾斜的倾斜型风扇中的任一种形状，以在转子旋转 时产生风。 优选地，所述多个分割型铁心的倾斜度处于以(360° /槽数)定义的1斜度的范 围内。 优选地，所述电动机由24极-27铁心构成，所述定子由U、 V、 W相的线圈组装体的 分割型铁心组分别按相交替地配置成圆环状而形成，所述U、 V、 W相的线圈组装体分别由包 含在其外部分别形成有绕线筒的三个分割型铁心的三个铁心组构成。
上述电动机用于洗衣机时，洗涤桶连接到旋转轴上 此外，在本发明三相驱动式的径向铁心型双转子式BLDC电动机中，包括
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—体型双转子，包括内部及外部转子和转子支承体，其中，所述内部及外部转子分 别按照以下方式配置，即24极的N极及S极的磁体圆环状地交替配置在不同的同心圆上， 内/外部之间保持预定的距离且彼此相对的磁体具有相反的极性，所述转子支承体由热固 化树脂模制而成，以在除了所述内部及外部转子的相对的磁体面以外，分别圆环状地进行 一体化的同时，在内部及外部转子之间形成沟槽形空间同时从内部转子延伸至包围衬套的 轴结合部； 旋转轴，一端与所述衬套结合，另一端可旋转地安装到装置的外壳； —体型定子，其中，U、V、W相的线圈组装体分别由包含在其外部分别形成有绕线筒
的多个独立的分割型铁心的多个铁心组所组成，所述U、 V、 W相的线圈组装体的分割型铁心
组分别按相交替地配置成圆环状，利用热固化树脂通过嵌入成型方式除了分割型铁心的内
/外侧面以外由定子支承体一体形成为圆环状的形状，一端配置在所述内部及外部转子间
的沟槽形空间中， 分别包含在所述U、 V、 W相的线圈组装体中的九个分割型铁心通过连续缠绕的线 圈相互连接。 此外，在本发明径向铁心型洗衣机用的电动机中，包括 —体型双转子，包括内部及外部转子和转子支承体，其中，所述内部及外部转子分 别按照以下方式配置，即多个N极及S极的磁体圆环状地交替配置在不同的同心圆上，内/ 外部之间保持预定的距离且彼此相对的磁体具有相反的极性，所述转子支承体由热固化树 脂模制而成，以在除了所述内部及外部转子的相对的磁体面以外，分别圆环状地进行一体 化的同时，在内部及外部转子之间形成沟槽形空间同时从内部转子延伸至包围衬套的轴结 合部； 旋转轴， 一端与所述衬套结合，另一端的两个位置可旋转地支承在洗衣机的外壳 上； —体型定子，与各相相对应的多个分割型铁心以连续缠绕的方式缠绕有线圈，利
用热固化树脂通过嵌入成型方式除了分割型铁心的内/外侧面以外由定子支承体一体形
成圆环状的形状，一端配置在所述内部及外部转子间的沟槽形空间中，从另一端沿轴向延
伸的延伸部固定在洗衣机的外壳上， 所述轴结合部配置在双转子的重心处。 此外，本发明三相驱动式的径向铁心型双转子式的BLDC电动机的制造方法中，包 括以下步骤 利用热固化树脂通过嵌入成型方式一体形成多个分割型铁心绕线筒，其两侧包括 第一凸缘及第二凸缘，以包围缠绕有线圈的I形的多个分割型铁心的中间部分，在所述第 一凸缘及第二凸缘的下端分别具有第一结合突起及第二结合突起； 在所述多个分割型铁心绕线筒的第一凸缘及第二凸缘之间依次且连续地缠绕线 圈，以准备与分别包含多个分割型铁心绕线筒的U、V、W各相对应的三组线圈组装体；
将所述三组线圈组装体中所包含的多个分割型铁心绕线筒的第一结合突起及第 二结合突起分别暂时组装到相对于环状凹槽的内/外壁形成有多个定位用固定槽的模具 上； 通过利用热固化树脂的嵌入成型方式除了所述各分割型铁心的内/外侧面以外
7形成为圆环状的形状，以准备一体型定子； 组装所述一体型定子，以使内部转子和外部转子位于排列成径向型的双转子之间 的位置。 在所述电动机由24极-27铁心构成的情况下，准备上述三组线圈组装体的步骤包 括 在所述9个分割型铁心绕线筒之间插入8个分割型铁心连接用的连接夹具，组装 串联连接9个分割型铁心绕线筒的三个铁心/夹具组装体； 在三个铁心/夹紧组装体的各分割型铁心绕线筒上连续地缠绕线圈，对于分别包 含彼此邻接的三个分割型铁心绕线筒的三个分割型铁心组，在各分割型铁心组内的分割型 铁心之间由短跳线连接，在分割型铁心组之间由长跳线连接； 将分割型铁心连接用的连接夹具从所述缠绕有线圈的铁心/夹具组装体上分离， 以准备与U、V、W各相对应的三组线圈组装体。 此外，将所述三组线圈组装体中所包含的多个分割型铁心绕线筒暂时组装到模具 上的步骤包括对于分别包含彼此邻接而配置的三个分割型铁心绕线筒的三个分割型铁心 组，将各相的分割型铁心组分别按相交替地配置并暂时组装到形成有27对定位用固定槽 的模具上。 在上述电动机中，具有双转子/单转子结构，在此情况下，以分割结构形成定子铁
心的情况下，邻接的分割型铁心间的间隔大于内部及外部转子与定子之间的磁隙。 如上所述，在本发明中，通过在径向铁心型BLDC电动机中采用双转子结构，以完
全分割的方式形成定子铁心时，利用形成于模具自身上的定位结构对多个分割型铁心组装
体自动地进行定位并固定以后，通过嵌入成型方式利用热固化树脂进行射出成形，无需使
用其他的铁心支承板，就可以组装多个分割型铁心，从而可以进一步提高定子组装的生产率。 此外，在本发明的双转子结构中，在连接内部及外部转子和衬套的转子支承体和 肋上沿于圆周方向形成有垂直的截面积尽可能扩大的冷却孔，同时冷却孔的大小交替地设 计成不同，在加强转子支承体和肋的支承强度的同时，产生紊流，在定子的上部空间、内部 及外部转子和定子之间的磁隙(气隙)中引导冷却空气流动，从而有效地散发由转子和定 子产生的热量。 而且，在本发明的定子结构中，在通过使用热固化树脂的嵌入成型方式一体形成
定子时，在绕线筒上沿所缠绕线圈的半圆形的曲面以树脂形成支承体。以使与空气的接触
面积增大，同时在转子旋转时产生紊流而提高冷却性能。在用于固定定子的轴承箱上包括
多个螺栓安装孔和安装定位孔以及多个放射状肋构成的多个通孔，以维持适当的支承强度
同时也节省材料实现轻量化。并且，在转子旋转时与内部转子的冷却叶片一起产生紊流从
而提高冷却性能。 本发明具有以下效果 在本发明中，通过在径向铁心型BLDC电动机中采用双转子结构，以完全分割的方 式形成定子铁心时，利用形成于模具自身上的定位结构对多个分割型铁心组装体自动地进 行定位并固定以后，通过嵌入成型方式利用热固化树脂进行射出成形，无需使用其他的铁 心支承板，就可以组装多个分割型铁心，从而可以进一步提高定子组装的生产率。
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此外，在本发明的双转子结构中，在连接内部及外部转子和衬套的转子支承体和 肋上沿于圆周方向形成有垂直的截面积尽可能扩大的冷却孔，同时冷却孔的大小交替地设 计成不同，在加强转子支承体和肋的支承强度的同时，产生紊流，在定子的上部空间、内部 及外部转子和定子之间的磁隙(气隙)中引导冷却空气流动，从而有效地冷却由转子和定 子产生的热量。 而且，在本发明的定子结构中，在通过使用热固化树脂的嵌入成型方式一体形成 定子时，在绕线筒上沿所缠绕线圈的半圆形的曲面以树脂形成支承体。以使与空气的接触 面积增大，同时在转子旋转时产生紊流而提高冷却性能。在用于固定定子的轴承箱上包括 多个螺栓安装孔和安装定位孔以及多个放射状肋构成的多个通孔，以维持适当的支承强度 同时也节省材料实现轻量化。并且，在转子旋转时与内部转子的冷却叶片一起产生紊流从 而提高冷却性能。 此外，在本发明中，以连续绕线方法在与各相对应的多个分割型铁心上连续缠绕 一个线圈并相互连接，从而在模具上定位时无需其他的定位部件，使不便性最小化。
而且，在本发明中，即使采用倾斜铁心也可以采用分割型铁心结构且线圈缠绕工 序也容易，各倾斜铁心可以通过使用热固化树脂的嵌入成型方式一体形成，从而易于实现 包含易于组装且可以降低齿槽效应转矩和噪音/震动的倾斜型定子的BLDC电动机。
在本发明中，通过将与旋转轴结合的转子的轴结合部配置在转子内侧的重心处， 以使转子旋转时的震动抑制到最小限度，同时使电动机的轴向长度縮短到最小限度。
此外，在本发明中，通过使用热固化树脂的嵌入成型方式分别一体形成双转子和 定子，可以提高耐久性和可靠性及防水性。而且，由于包围双转子和定子的热固化树脂为可 承受600°C的耐热性材料，可以免于发生火灾，安全性高。


图la和图lb分别是本发明第一实施方式所述的径向铁心型双转子式的BLDC电
动机沿轴向剖开的部分剖视图以及用于说明磁路沿圆周方向剖开的截面图； 图lc是使用本发明第一实施方式的BLDC电动机的洗衣机的截面图； 图2a至图2c分别是用在本发明中的定子的立体图、俯视图以及后视图； 图3a至图3c分别是本发明分割型铁心的立体图、结合有绕线筒的分割型铁心一
个侧面及另一侧面的立体图； 图4a至图4c分别是本发明分割型斜铁心的俯视图、结合有绕线筒的分割型斜铁 心的后视图及俯视图； 图5a是适用于本发明的24极-27铁心电动机的三相驱动式定子线圈的电路图；
图5b是图5a的定子铁心组装时的配置顺序的说明图； 图6a至6d分别是本发明分割型铁心连接用的连接夹具的主视图、左视图、右视图 及图6c的C-C线的截面图； 图7a和图7b分别是分割型铁心与连接夹具组装状态的铁心/夹具组装体的主视 图及连续绕线装置的立体示意图； 图8a和图8b是用于说明在邻接的铁心组中的铁心与铁心之间确保短跳线同时进 行线圈绕组的动作的说明9
图8c和8d是用于说明在铁心组中的铁心与铁心之间确保长跳线同时进行线圈缠 绕的动作的说明图； 图9a和图9b分别是对以嵌入成型方式射出成形本发明多个分割型铁心组装体的 模具结构进行说明的说明图以及多个分割型铁心组装体为嵌入成型而环形排列状态的立 体图； 图10a至图10e分别是本发明转子的上侧面立体图、部分剖视图、俯视图、后视图 以及圆周方向截面立体图； 图lla至lld分别是用于说明基于转子旋转位置的气流状态的转子的部分剖视 图； 图12a至12e分别是可适用于转子的风扇叶片的形状的视图； 图13a和图13b分别是用在本发明双转子组装中的内部和外部转子组装体和渐开
线锯齿结构物的立体图； 图14是本发明第二实施方式所述的径向铁心型双转子式的BLDC电动机的轴向 截面图； 图15a至图15c分别是图14所示的双转子的俯视图、图15a的X_X线的截面图和 后视图。 图16a至图16c分别是图14所示的定子的俯视图、图16a的Y_Y线的截面图和后 视图。 符号说明 1、100电动机 2定子支承体 3、330定子 2a轴向延伸部 4内部转子 5外部转子 4a、5a磁体 4b、5b轭 6转子支承体 6a、600a环形模制支承体 7衬套 7a、7b衬套支承体 8、8a、8b轴承 9旋转轴 10外壳 ll固定螺栓 12接线盒 13霍尔IC组件 14固定螺母 15板垫圈螺母
16、160轴结合部17板垫圈18弹簧垫圈20、200绕线筒22a、22b内部及外部凸缘24a、24b、240结合突起30分割型铁心31模具32凹槽33线圈33a-33c线圈组装体34a、34b定位用固定槽36分割型斜铁心40、40a-40c连接夹具45铁心/夹具组装体50、500双转子51、510直肋52、520圆形肋53、530大型孔54、540小型孔55、550凹槽300分割型铁心组装体
具体实施例方式
以下将参照附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。
I.第一实施方式
A.电动机的整体结构 图la和图lb分别是本发明第一实施方式所述的径向铁心型双转子式的BLDC电 动机沿轴向剖开的部分剖视图以及用于说明磁路沿圆周方向剖开的截面图。图lc是使用 本发明第一实施方式的BLDC电动机的洗衣机的截面图。 在图la及图lc所示的实施方式中，BLDC电动机1尤其设置在洗衣机的外桶112 的下部，即外壳10上，并具有适于使洗衣机110的洗涤桶114正向/反向旋转的结构。洗涤 桶114位于外桶112的内部以容纳洗涤物，并与BLDC电动机1的旋转轴9连接。特别是， 洗涤桶114在洗衣机110的旋转周期期间以纵轴为中心旋转，以将水从洗涤桶的内部除去。
本发明并不局限于此，也可以设置在洗衣机的后面以使洗衣机的滚筒正向/反向 旋转，而且，也可以适用于洗衣机以外的其他机器。 本发明径向铁心型双转子式的BLDC电动机1大致包括定子3，其中，多个分割型 铁心30的线圈被缠绕在图中未示出的绕线筒的外周上以后，通过使用热固化树脂并以嵌 入成型方式制造的环形定子支承体2 —体形成多个分割型铁心30 ;内部转子4，在定子3的内周部以具有预定磁隙G1的方式圆环状地设有多个磁体4a和环形的内部轭4b ;外部转子 5，在定子3的外周部上以具有预定磁隙G2的方式圆环状地设有多个磁体5a和环形的外部 轭5b ;旋转轴9，一端通过渐开线锯齿衬套7连接到转子支承架6的中心部，另一端通过一 对轴承8可旋转地支承在外壳10上。 在定子3中，完全被分割的多个分割型铁心30通过圆环形的定子支承体2圆环状 地一体形成。如图2a至图2c所示，定子支承体2包括向内侧延伸形成的延伸部2a，并且例 如通过固定螺栓11支承在洗衣机110的外壳10上。在此情况下，轴承8设置在外壳10， 例如脉动式洗衣机110的外桶112上，可旋转地支承通过衬套7与旋转轴9结合的双转子 50。在此情况下，旋转轴9被延伸，用以驱动可旋转地支承在洗衣机110的外桶112的内部 且底部设有脉动器(pulsator)并容纳洗涤物的洗涤桶，或者用以驱动滚筒式洗衣机的滚 筒或搅拌式洗衣机的搅拌器(agitator)。 因此，BLDC电动机1形成由内部转子4和外部转子5通过转子支撑架6支承的双 转子50与单个的定子3构成的径向铁心型电动机。
B.定子结构及制造工序 图2a至图2c所示的分别是用于本发明第一实施方式的定子的立体图、俯视图及 后视图。图3a至图3c所示的分别是本发明分割型铁心的立体图、结合有绕线筒的分割型 铁心一个侧面及另一侧面的立体图。 此外，在附图5a中所示的是适用于上述电动机的24极-27铁心电动机的三相驱 动式定子线圈的电路图。图5b所示的是缠绕有图5a的定子线圈的分割型铁心组装时的配 置顺序的说明图。 在本发明BLDC电动机应用在大容量洗衣机中的情况下，例如可以以24极-27铁 心的结构实现。在此情况下，内部转子4和外部转子5分别附着在由24极磁体4a、5a圆环 状形成的内部轭及外部轭4b、5b的外侧面及内侧面上。包含27个分割型铁心30(图3a) 的一体型定子3插在该双转子间的环形空间中。 以下，将首先对包含这27个分割型铁心30的一体型定子3的制造工序进行大致 说明，并对各工序进行详细说明。 首先，如图3b和图3c所示，27个分割型铁心30(图3a)通过嵌入成型方式以热 固化树脂模制外侧面，并在形成绝缘用绕线筒20的状态下，在绕线筒20的外周上缠绕线圈 33。线圈的材料一般使用铜，但也可以使用与铜相比，比重为其1/3、价格相对低廉的铝，以 降低电动机的重量。 其次，如图9a所示，将缠绕有线圈的27个分割型铁心组装体300 (参照图9b)环 形地暂时组装在模具31的凹槽32的内部并以热固化树脂进行模制，以获得如图2a至图2c 所示的环状的一体型定子3。 首先，在定子3为三相驱动式的情况下，缠绕有线圈的27个分割型铁心组装体300 例如，如图5a所示，按U、V、W相分别分成定子线圈33连续缠绕在9个分割型铁心(ul-u9、 vl-v9、 wli9)上的三组线圈组装体33a-33c，各线圈组装体33a_33c即9个分割型铁心 (ul-u9、vl-v9、wl-w9)每三个分别形成一组，从而形成三个铁心组(G1-G3、G4-G6、G7-G9)。 在此情况下，位于各铁心组(G1-G3、G4-G6、G7-G9)第一段的分割型铁心(ul、vl、wl)的输入 为U、 V、W各相的输入端子并连接到接线盒12(参照图2a)，位于末尾段的分割型铁心(u9、v9、w9)的输出相互连接形成中性点(Neutral Point :NP)。 当上述27个分割型铁心(ul-u9、vl-v9、wl-w9)按照分别包含三个铁心组(Gl-G3、 G4-G6、G7-G9)的方式形成连续缠绕在9个分割型铁心(ul-u9、vl-v9、wl-w9)上的三组线圈 组装体33a-33c后，暂时组装在模具31的环形凹槽32中时，如图5b所示，分割型铁心每三 个形成一组，U、V、W各相的铁心组(G1-G3、G4-G6、G7-G9)分别按相交替配置。即，在对U、 V、W各相切换并施加驱动电流时，9个分割型铁心组G1-G9以Gl-G4-G7-G2-G5-G8-G3-G6-G9 的顺序配置并组装，以实现转子4、5的旋转。 如前所述，例如，U相的定子铁心组Gl-G3由在各自的绝缘性绕线筒20上缠绕有 线圈33的三个分割型铁心(Ul-u3、u4-u6、u7-u9)形成一组而相互连接的三组构成。
在此情况下，由于在9个分割型铁心ul-u9中，在组的内部邻接的分割型铁心(例 如，ul和u2、 u2和u3)间分别相互靠近而设置，因此可以通过长度短的跳线Jl相互连接， 在各组Gl-G3间的铁心(例如，u3和u4、u6和u7)中，如前所述，由于各相铁心组的组装交 替进行，因此通过长度相对长的跳线J2连接。 在将后述的定子线圈33连接到9个分割型铁心(ul-u9、 vl_v9、 wli9)并依次进 行缠绕时，必须在组内部邻接的分割型铁心间确保短的跳线Jl，在组间的分割型铁心之间 确保长的跳线J2同时进行缠绕。 如图3a所示，上述的分割型铁心30呈I形，如图3b和图3c所示，其外周部上结 合有由塑料等绝缘性材料制成的绕线筒20，绕线筒20包括线圈被缠绕的中间部分的方形 筒部分21和在方形筒部分的内侧及外侧分别弯曲并延伸的内部及外部凸缘22a、22b，这些 凸缘22a、22b之间的方形筒部分为可缠绕线圈33的空间。 在上述I形的分割型铁心30中，在直线形状的本体部30a的内侧及外侧分别弯曲 并延伸有内部及外部凸缘30b、30c。内部凸缘30b围绕在内侧，外部凸缘30c围绕在外侧 (图3a)，以与环形的内部及外部转子(图中未示出)维持一定间隔。在此情况下，优选地， 上述外部凸缘30c相对内部凸缘30b应该形成得更大。 此外，上述I形分割型铁心30与绕线筒20间的组装优选地使用热固化树脂通过 嵌入成型方式一体形成，但本发明并不局限于此，也可以以其他公知的方式进行组装。
上述绕线筒20的内部和外部凸缘22a、22b优选地外部凸缘22b相对内部凸缘22a 应该形成得更大，在内部及外部凸缘22a、22b的上端形成有线圈固定用插槽26a、26b，以固 定缠绕在绕线筒上的上述线圈33的引出线。此外，内部及外部凸缘22a、22b下部的外侧面 上一体形成有一对内侧及外侧突起部24a、24b，以引导缠绕有上述线圈33的多个分割型铁 心组装体300自动组装到形成于模具31的环状凹槽32的内壁及外壁上的定位用固定槽 34a、34b中。 如图9a所示，在本发明中，在上述模具31的环状凹槽32的内壁及外壁上，在相互 对应的位置上形成有27对定位用固定槽34a、34b，以插入并固定形成于多个例如27个分割 型铁心组装体300的绕线筒20上的内侧及外侧的突起部24a、24b，为此在内壁和外壁上形 成有台阶部35a、35b。为了便于说明，如图9a所示的分割型铁心组装体300为没有缠绕线 圈的分割型铁心。 因此，在本发明中，可以将多个分割型铁心组装体300以直接暂时组装在形成于 上述模具31的环状凹槽32上的定位用固定槽34a、34b的状态进行嵌入成型，并不像现有技术那样，为了使多个分割型铁心组装体一体化而以将其预先暂时组装在具有自动定位/ 支承装置的圆环形铁心支承板上的状态进行嵌入成型。 此外，在现有技术中，各相的多个分割型铁心不是以连续绕线方式预先连接的结 构，而是将对每个分割型铁心分别缠绕线圈获得的多个分割型铁心组装体组装在铁心支承 板上，并相互接线以在铁心支承板内电连接各铁心组装体。在此情况下，存在下述问题在 各分割型铁心的绕线筒中，为使这种接线容易进行，所缠绕的线圈必须与连接销连接，该连 接销必须与形成于铁心支承板上的导线结合，由此，成为组装生产率降低的主要原因。
然而，在本申请的发明中，多个分割型铁心组装体300可以直接组装到模具31的 定位用固定槽34a、34b上，从而可以省去暂时组装用铁心支承板。 此外，上述多个分割型铁心组装体300，如图5a及图5b所示，27个分割型铁心 (ul-u9、 vl-v9、 wl-w9)分别按相形成三个铁心组(Gl-G3、 G4-G6、 G7-G9) ， U、 V、 W各相的铁 心组(G1-G3、G4-G6、G7-G9)分别按相交替地配置，如果以Gl-G4-G7-G2-G5-G8-G3-G6-G9的 顺序暂时组装，则如图9b所示。为了便于说明，图9b所示的是省去了缠绕在绕线筒上的线 圈。 如图9b所示，上述多个分割型铁心组装体300间按照与邻接的绕线筒20接触的 方式设计，从而使由部件的公差或热变形引起的倾斜或移动的可能性最小，而且可以提高 射出成型后整体的强度。 在此情况下，在上述实施方式中，虽然以多个分割型铁心组装体300可以直接组 装到模具31的定位用固定槽34a、34b上的结构作为例子进行说明，但也可以在多个分割型 铁心组装体300间与邻接的绕线筒20接触时，该分割型铁心绕线筒20之间通过凹凸结构 进行相互链接的状态下实施嵌入成型，以代替定位用固定槽。 如此，为了将各相的9个分割型铁心(ul-u9、 vl-v9、 wli9)分别按相形成三个铁 心组(G1-G3、G4-G6、G7-G9)，例如，如图5a所示，需要按U、V、W相分别将定子线圈连续缠绕 在9个分割型铁心上。如此，在9个分割型铁心(ul-u9、 vl-v9、 wli9)被连续缠绕并相互 连接的情况下，在组装到上述模具31上时，可以将不具有定位部件的不便性降低到最小。
此外，在本发明中，由于上述模具31上形成有定位用固定槽34a、34b，上述分割型 铁心组装体300的半径方向和圆周方向的组装位置可自动地确定，因此即使非熟练人员也 可以进行组装作业，同时在后续工序中，由于用于嵌入成型的支承状态容易维持，因此组装 的生产率非常优秀。 此外，在上述定子3中，由于分割型铁心30的内部/外部凸缘30b、30c分别以预 定的曲率形成内向及外向曲面，所以可以使多个分割型铁心组装体300的内周部及外周部 的圆度增大，且使结合在上述定子3的内部/外部上的内部转子4和外部转子5之间接近 的同时，使它们之间维持一定的磁隙Gl 、 G2。 另一方面，如图4a至图4c所示的分别是本发明分割型斜铁心的俯视图、结合有绕 线筒的分割型斜铁心的后视图及俯视图。 如图4a所示，本发明的分割型斜铁心36整体呈I形，如图4b和图4c所示，其外 周部上结合有由塑料等绝缘性材料制成的绕线筒200，绕线筒200包括线圈被缠绕的中间 部分的方形筒部分210和在方形筒部分210的内侧及外侧分别弯曲并延伸的内部及外部凸 缘220a、220b，这些凸缘220a、220b之间的方形筒部分210为可缠绕线圈33的空间。
在上述分割型铁心36中，直线形状的本体部36a的内侧及外侧上分别弯曲并延伸 有内部及外部凸缘36b、36c。内部凸缘36b围绕在内侧，外部凸缘36c围绕在外侧，以与环 形的内部及外部转子(图中未示出)维持一定间隔。该外部凸缘36c以比内部凸缘36b更 大的方式形成(图4a)。 此外，上述绕线筒200的外部凸缘220b以比内部凸缘220a相对更大的方式形成， 在内部及外部凸缘220a、220b的上端形成有线圈固定用插槽260a、260b，以固定缠绕在绕 线筒上的上述线圈33的引出线。此外，内部及外部凸缘220a、220b下部的外侧面上一体形 成有内侧及外侧突起部240，以引导多个分割型铁心组装体300自动组装到模具31的环状 凹槽32的定位用固定槽34a、34b中。 与上述一般的分割型铁心相比，上述分割型斜铁心36具有处于与槽数(即，铁心 数)成反比的0 1斜度(pitch)范围内的倾斜(skew)，以起到减低齿槽效应转矩、降低噪 音/震动的效果。在此情况下，l斜度由(360° /槽数)决定。例如，在槽数为27的情况 下，设定为13.3° 。 与在一体型定子铁心上提供倾斜的结构相比，由于上述分割型斜铁心36为分割
型铁心，可以确保更大的绕线空间，因此线圈的缠绕工序可以更容易地进行。 而且，在现有的分割型铁心中，由于铁心本身形成电动机的结构物，如果给铁心提
供倾斜，则将形成铁心之间不可能结合的结构。但在本发明中，由于由热固化树脂实现一体
化，以代替电动机的结构物，从而可以形成倾斜的分割型铁心。 在本发明由分割型斜铁心形成的情况下，以嵌入成型方式对缠绕线圈和缠绕有线 圈的多个分割型铁心组装体进行射出成形的方式可以与上述分割型铁心30相同地进行。
如前所述，在本发明中，为了减小齿槽效应转矩和降低噪音/震动即使采用倾斜 铁心，也因为采用分割型铁心结构，所以线圈的缠绕工序容易进行，各斜铁心以使用热固化 树脂的嵌入成型方式一体形成，从而能够容易解决在由铁心本身形成电动机结构物的现有 分割型铁心中难以实现的事项。 以下，将对在连续并依次对9个分割型铁心进行缠绕时，在组内部邻接的分割型 铁心之间确保短的跳线Jl、在组间的分割型铁心之间确保长跳线J2的同时进行缠绕的方 法进行说明。 这样的分割型铁心30与绕线筒20的形状和样子决定了用于相互连接并支承后述 的分割型铁心的连接夹具的容纳槽，据此对连接夹具的种类进行分类。
9个分割型铁心的连续绕线装置46可以使用具有单轴的通用绕线机实现。这种 连续绕线装置46用于将定子线圈33缠绕在绕线筒20上，其包括主轴46a、顶尖座46c和 横移装置46d。主轴46a形成主轴电动机的旋转轴。顶尖座46c可旋转地设置在沿与主轴 46a的旋转轴相同的轴向可左右移动的流动支承部46b上，与主轴46a —起支承缠绕线圈的 绕线筒，并具有通过上述主轴46a的旋转而旋转的旋转轴46e。在绕线筒20通过上述主轴 46a的旋转而旋转时，横移装置46d沿轴向在绕线筒20的内部及外部凸缘22a、22b之间的 空间中左右移动同时提供上述线圈33，以将线圈均匀地排列并缠绕在绕线筒上。图7b中未 说明的符号46f为卡盘把手，46g和46h为空转辊。 在利用上述连续绕线装置46实施线圈的连续缠绕时，首先，使用图6a至图6d所 示的8个连接夹具40a-40c将9个分割型铁心30的各绕线筒20a-20i如图7a所示地串联
15连接而组装铁心/夹具组装体45，然后，将组装的铁心/夹具组装体45设置在上述连续绕线装置46上，并将上述线圈33依次且连续地缠绕在9个绕线筒20a-20i上。
图6a至6d分别是本发明分割型铁心连接用的连接夹具的主视图、左视图、右视图及图6c的C-C线的截面图。 如图所示，在连接夹具40中，通过连接部44以预定的距离相互连接有内部及外部圆形板41、42。在内部及外部圆形板41、42的相对面上分别形成有绕线筒20的内部及外部凸缘22a、22b插入并结合的内部及外部容纳槽41b、42b，在贯穿两侧容纳槽41b、42b的连接部44的中央部压入结合有磁体43，用于固定分别结合在容纳槽中的一对分割型铁心30。
此外，内部圆形板41左侧面除了容纳槽41b以外为平面形状，右侧面形成倾斜面和平面。外部圆形板42左侧面为平面形状，右侧面由倾斜面和除了容纳槽42b以外的平面构成。 上述内部及外部容纳槽41b、42b分别具有铁心容纳槽41c、42c和排气槽41d、42d，铁心容纳槽41c、42c用于容纳从上述绕线筒20的内部及外部凸缘22a、22b突出的分割型铁心30的内部及外部凸缘30b、30c。 此外，上述内部及外部容纳槽41b、42b被配置成相互垂直状态，在与内部及外部容纳槽41b、42b的纵向平行地从连接夹具40的轴延伸的外周部上分别形成有内部导槽41a和外部导槽42a，以将缠绕的线圈33移向下一段绕线筒。 上述连接夹具40由于与上述分割型铁心30的内部及外部凸缘30b、30c和绕线筒20的内部及外部凸缘22a、22b的形状和样子稍微不同，因此两侧容纳槽41b、42b的形状和模样也不同，分为三种类型。 S卩，如前所述，上述分割型铁心30的内部及外部凸缘30b、30c外侧面形成曲面，上述绕线筒20的内部及外部凸缘22a、22b之中的内部凸缘22a的下部形成有突起部24a、24b，以引导分割型铁心自动地组装到上述模具31的定位用固定槽34a、34b中。此外，在从上述分割型铁心30的凸缘30b、30c到上述绕线筒20的凸缘22a、22b上端和下端所形成的长度中，到下端的长度更大。 因此，上述连接夹具40分成第一类连接夹具40a，绕线筒的内部凸缘22a结合在一侧容纳槽41b中，绕线筒的外部凸缘22b结合在另一侧的容纳槽42b ;第二类连接夹具40b，绕线筒的内部凸缘22a分别结合在两侧容纳槽41b、42b中；和第三类连接夹具40c，绕线筒的外部凸缘22b分别结合在两侧容纳槽41b、42b中。 如图7a所示，上述铁心/夹具组装体45按照9个绕线筒20a-20i通过8连接夹具40a、40b、40c以第二类-第三类-第一类-第二类-第三类-第一类-第二类-第三类的顺序串联组装而成。 另一方面，上述连续绕线装置46的主轴46a上形成有结合绕线筒的外部凸缘22b的容纳槽，顶尖座46c的支承轴46b上形成有结合绕线筒的内部凸缘22a的容纳槽，铁心/夹具组装体45结合并支承在这些容纳槽的两端。 随后，对上述铁心/夹具组装体45进行线圈缠绕，首先，通过主轴电动机的旋转使铁心/夹具组装体45旋转，线圈33被缠绕在第一绕线筒20上，在此情况下，横移装置46d根据主轴46a每旋转一次向右侧移动与线圈线径对应的预定的一个节距，以将上述线圈33均匀地缠绕在第一绕线筒20a的内部及外部凸缘22a、22b之间的方形筒部分21上。在以这
16种方式按照预先设定的绕线筒的宽度依次进行上述横移装置46d的一个行程(stroke)的 移动时，如果进行下一个主轴旋转，则向相反方向进行横向移动装置46d的节距移动。艮P， 可以一层一层地进行线圈的排列缠绕。 以这种方式，如果进行预先设定的匝数的缠绕，例如，50圈，则在上述第一连接夹 具40b的内部导槽41a的位置主轴电动机暂时停止。 随后，如图8a所示，使横移装置46b移动到第二绕线筒20b的中间位置以后，如图 8b所示，使主轴46a，也就是铁心/夹具组装体45旋转180。。在进行旋转的情况下，缠绕 在第一绕线筒20a上的线圈33通过第一连接夹具40b的内部导槽41a和外部导槽42a移 动到并位于第二绕线筒20b上。因此，可以确保铁心组内部邻接的绕线筒间的短跳线Jl。
随后，在使上述横移装置46d的位置移到第二绕线筒20b的初期位置的状态下，与 第一绕线筒20a的线圈缠绕方式相同地实施50圈缠绕以后，在第二连接夹具40c的内部圆 形板41的内部导槽41a的位置主轴电动机暂时停止。随后，以与上述相同的方式在确保短 跳线Jl的同时从上述第二绕线筒20b移到第三绕线筒20c而结束缠绕。
随后，如图8c所示，使上述横移装置46d移到第四绕线筒20d中间位置以后，使主 轴旋转90° 。在进行90°旋转的情况下，缠绕在第三绕线筒20c上的线圈33通过第三连 接夹具40a的内部导槽41a移到并位于第三连接夹具40a的连接部44上。随后，如图8d 所示，如果使上述横移装置46d再次移到第三连接夹具40a的中间位置以后，使主轴51旋 转三次，则能够确保铁心组之间的长跳线J2。 然后，使上述横移装置46d移到上述第四绕线筒20d的中间位置以后，使上述主轴 51旋转90° 。在进行90°旋转的情况下，缠绕在第三连接夹具40a上的线圈33通过第三 连接夹具40a的外部导槽42a移到并位于上述第四绕线筒20d上。 随后，使上述横移装置46d的位置移到上述第四绕线筒20d的初期位置以后，以与 上述相同的方式对第四绕线筒20d至第六绕线筒20f依次进行缠绕。之后，以与上述相同 的方式从第六绕线筒20f移到第七绕线筒20g以后，以相同的方式对第七绕线筒20g至第 九绕线筒20i依次进行缠绕，从而结束缠绕。 随后，切断与横移装置46d连接的线圈33，解除对起始点线圈的卡紧动作，然后， 将缠绕有线圈的铁心/夹具组装体45从连续绕线装置46上分离。随后， 一旦将分割型铁心 30(即绕线筒)从连接夹具40上分离，如图5a所示，则可以获得9个分割型铁心(ul-u9、 vl-v9、wli9)，其中，各组中的三个分割型铁心(Ul-u3、u4-u6、u7-u9)通过短跳线Jl相互 连接，三个组Gl-G3中各组之间的分割型铁心通过长跳线J2相互连接。
在上述实施方式中，以使用具有单轴的通用绕线机对每组包括三个分割型铁心的 9个分割型铁心连续缠绕作为示例进行了说明，但本发明并不局限于此，可以进行多种形式 的变形。 以下，如果将以上述第一实施方式的分割型铁心作为基准对定子3的组装过程进 行整理，则如下所述。 首先，除了上述定子铁心30的内部及外部凸缘30b、30c以外，对外部以热固化树 脂例如聚酯等BMC(Bulk Molding Compound :块状模塑料)进行成型，则如图3b和图3c所 示，形成绕线筒20。 随后，先如图7a所示，组装使用图6a至图6d所示的分割型铁心连接用连接夹具而将上述27个分割型铁心(ul-u9、 vl-v9、 wli9)按每相9个串联连接的铁心/夹具组装体45，并如图5a所示地通过使用连续绕线装置46的连续绕线方法将线圈33依次且连续地缠绕在9个分割型铁心的各绕线筒20a-20i上，以准备具有短跳线Jl和长跳线J2的三组线圈组装体33a-33c。 随后，上述三组线圈组装体33a-33c如图5a所示，按照各相的铁心组(Gl-G3、G4-G6、 G7-G9)分别按相交替配置的方式直接将9个铁心组Gl-G9暂时安装在形成于模具31的环状凹槽32上的定位用固定槽34a、34b上，然后，以BMC(Bulk Molding Compound)实施嵌入成型。 如果上述的嵌入成型以BMC (Bulk Molding Compound)进行模制，以覆盖除了各分割型铁心30的内部及外部凸缘30b、30c的外部面以外的27个分割型铁心组装体300之间的空间，以及上/下部缠绕的线圈部分和绕线筒20，则可以获得如图2a至图2c所示的圆环状的一体型定子3。 在此情况下，优选地从结合并支承上述分割型铁心组装体300的圆环状的定子支承体2的下端沿轴向一体形成延伸部2a，如果这样的话，则可以将该延伸部用于与外壳10的结合，此外，起到防止从洗衣机漏出的水流入电动机的作用。 此外，对于整个表面以绝缘体模制而成的定子3在将其安装在洗衣机上时可以省去现有的电动机由于洗涤时的高湿环境而需要增加的绝缘体，在外形上也由于隐藏了所有的给组装作业人员带来伤害的尖锐部位从而可以确保安全。 此外，优选地，在使多个分割型铁心组装体300 —体化时，线圈33被缠绕在各铁心30的绕线筒20上，从而在各分割型铁心组装体300的上部和下部形成半圆形的多个线圈末端(Coil End)，而如果按照以该模样进行BMC模制的方式实施射出成形，则如图2a所示，在每个分割型铁心组装体300上分别形成有大致半圆形的凹凸部。 以这种结构射出成形的一体型定子3由于沿着半圆形的多个线圈末端(CoilEnd)进行BMC模制，因此，与空气的接触表面积变大，可以有效地进行散热。而且，转子4、5旋转时，从线圈末端的凹凸部产生空气紊流从而可以提高冷却性能。 而且，如图2a和图2b所示，三个安装定位孔2b和六个螺栓安装孔2c等间隔配置在上述轴向延伸部2a上。此外，在安装定位孔2b与螺栓安装孔2c所在的面上所形成的多个肋2d可以起到使安装时的强度提高的效果。 此外，通过上述多个肋2d所形成的多个凹槽2e以及形成于6个螺栓安装孔2c上
的凹槽2f在与其相对配置的内部转子4旋转时产生空气紊流从而提高冷却性能。 而且，如图2c所示，在上述定子3的背面也通过多个肋2f形成有多个大型和小型
凹槽2g、2h。如果通过BMC形成多个肋2f和多个大型及小型凹槽2g、2h，则可以将BMC的
厚度形成为薄板，从而将其重量降到最小同时增大表面积，提高冷却的效率，同时起到增大
强度的作用。 此外，在BMC射出成形时可能产生的裂纹被扩散时，这种形成于定子3的前/后面上的多个肋2d、2f可以起到对其进行阻断的作用。 图2a至图2c中未说明的标号12为接线盒，例如用于对三相驱动式定子线圈33提供驱动电流，标号13为产生位置信号的霍尔IC组件，检测旋转的转子50，即内部转子4的磁体4a的位置以控制上述定子线圈33的电流供给。
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C.转子的结构及制造工序 图10a至图10e所示的分别是本发明转子的上侧面立体图、部分剖视图、俯视图、后视图以及圆周方向剖切立体图。图13a和图13b所示的分别是用在本发明双转子组装中的内部和外部转子组装体与渐开线锯齿结构物的立体图。 如图la和图lb以及图10a至图10e所示，本发明的BLDC电动机采用双转子结构，其中，配置有多个磁体4a和环状的内部轭4b的内部转子4以及配置有多个磁体5a和环形的外部轭5b的外部转子5由转子支承体6在中心部通过渐开线锯齿的衬套7连接到旋转轴9。 首先，如图13a所示，该双转子50设置成如下结构，S卩分别分割并磁化成N极和S极的多个例如12个磁体4a使用粘结剂交替地配置在圆环状的内部轭4b的外侧而形成内部转子4 ;分别分割并磁化成N极和S极的12个磁体5a使用粘结剂交替地配置在圆环状的外部轭5b的内侧而形成外部转子5。在此情况下，在上述内部转子4和外部转子5的相对的磁体4a、5a之间具有相互相反的极性。 随后，在将渐开线锯齿的衬套7按照位于上述内部转子4与外部转子5中央的方式配置在射出成形模具上的状态下，以热固化树脂例如BMC(Bulk Molding Compound)进行嵌入成型来制造转子。在此情况下，上述内部转子4与外部转子5的磁体也可以以能够将磁体定位在模具上的内部形状来制造并进行一体化，而无需其他的粘结工序。
在进行嵌入成型时，上述内部转子4和外部转子5除了彼此相对的磁体4a、5a的相对面以外，在外侧面上进行环状模制，渐开线锯齿衬套7除了轴向以外在外侧面进行环状模制。在进行模制的上述衬套7外周面的中间形成有圆形凹槽70a，以扩大轴向的接触面积并提高结合力，外周面70b为十二边形面，在中央部形成有用于与旋转轴9锯齿结合的锯齿结构的通孔70c。 此外，通过上述嵌入成型方式在上述渐开线锯齿衬套7、上述内部转子4以及外部转子5之间通过从中央部放射状延伸的多个例如12个直肋51相互连接。上述渐开线锯齿衬套7与内部转子4之间配置有圆形肋52，相互连接多个直肋51以提高支承强度。因此，由于上述圆形肋52、上述内部转子4及外部转子5与多个直肋51相互交叉，从而在与定子3的上端相对的部分沿圆周方向交替形成有多个大型孔53与小型孔54。
而且，如图10a所示，在转子支承体6中用于支承上述内部转子4的环状模制支承体6a上，沿圆周方向周期性地形成有凹槽6b，如图llc所示，包含该凹槽6b的上述多个大型孔53可以作为外部空气在上述内部转子4的内侧与磁隙Gl、 G2的两侧通过的通道。因此，上述大型孔53在转子50旋转时将外部产生的风传送给内部/外部磁体4a、5a和定子3，以提高冷却性能。 g卩，如图llc的气流所示，通过大型孔53进入的风穿过上述内部转子4的内侧与磁隙G1、G2而排出。此外，如图11b的气流所示，通过小型孔54进入的风穿过磁隙Gl、G2而排出。在此情况下，大型孔53优选地在孔的制作时扩大垂直于圆周方向的直肋51的截面积而使冷却效果提高，并起到窗口的作用以确认内侧磁隙Gl 。 因此，通过双转子结构，定子3的上部、与内部/外部转子4、5间的连接部分相对的空间S、以及内部/外部转子4、5与定子3之间的磁隙G1、G2等封闭空间被开放，从而冷却性能被提高。
此外，由多个直肋51和圆形肋52以及环状模制支承体6a所形成的多个区域，由于其内/外侧面的上部及下部形成有凹槽55且由于进入交替配置的大型孔53及小型孔54中的风差，在转子旋转时产生紊流从而使冷却性能提高。 另一方面，电动机旋转时，为了将由施加给定子线圈33的驱动电流引起的在线圈和磁体上因铁损以及磁损产生的热量散出，同时使其冷却，特别地，转子50需要采用散热/冷却结构。 在本发明中，由于上述转子50由热固化树脂制作而成，因此多种形状的散热用冷却叶片(风扇叶片)的制作可以容易地进行。例如，可以在上述内部转子4或外部转子5或者这些转子4、5上一体制造可产生大量的风的多种形状的冷却叶片59，以使上述转子50与定子3的冷却效果提高。 例如，首先，如图12a所示，形成于上述外部转子5下端面的冷却叶片可以使用朝半径方向与基准线形成的角度a为0°的多个直线型风扇60。此外，如图12b所示，冷却叶片也可以采用与基准线形成的角度a为0° ，但沿转子的旋转方向形成有圆形凹槽而产生大风量的多个西罗科(Sirocco)风扇62或者与旋转方向相反地形成有凹槽的多个涡轮风扇63。 而且，如图12c所示，冷却叶片可以使用在半径方向旋转任意角度a的多个倾斜型风扇61。 8卩，-90°《a《+90° 。此外，如图12d所示，冷却叶片也可以使用与半径方向的基准线形成预定角度a ，但风扇的形状可以呈由曲线形成的多个曲线型风扇64形状或如图12e所示的流线型风扇65的形状。此外，如图10a所示，冷却叶片也可以由位于上述外部转子5下端的外侧面与凸缘之间具有大致直角三角形形状的多个三角形风扇66形成。 因此，一体形成于上述外部转子5下端面的多个冷却叶片(风扇叶片)在上述转子50旋转时可以自发地对上述定子3进行空气冷却。 如前所述，本发明的一体型双转子50由于上述内部转子4和外部转子5的多个磁体4a、5a通过自身具有基本结构强度的BMC(Bulk Molding Compound)转子支承体6 —体形成，因此无需其他的支承架。 此外，在本发明中，多个磁体4a、5a通过一次性地粘结而固定在内部/外部轭4b、5b上，而且如图10b所示，上述BMC转子支承体6进一步固定上述磁体4a、5a，从而可以彻底防止由于离心力引起的上述磁体4a、5a的飞散以及位置的移动。在此情况下，通过在上述磁体4a、5a开放面的一侧形成斜面4c，可以进一步提高效果。 因此，在现有的内侧转子型结构的电动机中，为了防止磁体飞散需要其他的增加部件。但在本发明中，可以通过BMC转子支承体6来解决。此外，在本发明中，由于上述磁体4a、5a以及内部/外部轭4b、5b由上述BMC转子支承体6包围，因此可以预防上述转子50与定子3组装时产生的磁体4a、5a的破损。 此外，由于通过嵌入成型上述内部转子4和外部转子5的多个磁体4a、5a被配置成同心状，因此可以使圆度变大，在与上述定子3组装时可以维持均匀的磁隙(g即)。
上述径向铁心型BLDC电动机1通过对上述定子3的线圈33施加驱动电流来使双转子结构的转子50旋转。在此情况下，在本发明中，由于上述内部转子4和外部转子5的磁体4a、5a与分割型铁心组装体300的分割型铁心30沿图lb所示的箭头流动方向形成一个完整的磁路，因此定子铁心可以完全分割。 S卩，在具有分割型铁心结构的本发明中，如图lb所示，由上述内部转子4的磁体 4a、内部轭4b、磁体4a、分割型铁心30、外部转子5的磁体5a、外部轭5b、磁体5a以及分割 型铁心30沿箭头方向形成一个磁路。 为了形成上述的磁路并具有完全的分割型铁心结构，需要将邻接的分割型铁心30 间的间隔设定得大于转子4、5与定子3之间的磁隙Gl、 G2，以使磁力线朝该磁隙Gl、 G2行 进。 因此，在本发明中，可以以多个分割型铁心30来制作定子的铁心，此外，与单一转
子的电动机相比，通过采用上述双转子50，可以增加电动机的输出和转矩。 此外，由于上述分割型铁心30较小，因此减小了硅钢板的浪费率，几乎不存在材
料的损失，形状简单，易于制造。而且，可以使用通用绕线机对上述分割型铁心30进行缠
绕，从而降低了线圈的缠绕费用和对缠绕设备的投资费用。 而且，在上述实施方式中，由于转子以及定子均使用树脂一体构成，因此，具有优 秀的耐久性、防潮性等，适用于作为在高湿环境中使用的洗衣机用的滚筒驱动源，但并不局 限于此，定子的安装结构也可以根据使用电动机的装置进行变形。
II.第二实施方式 以下，对本发明第二实施方式所述的径向铁心型双转子式BLDC电动机进行说明。
图14是本发明第二实施方式所述的径向铁心型双转子式BLDC电动机的轴向截面 图。图15a至图15c分别是图14所示的转子的俯视图、图15a的X-X线的截面图和后视图。 图16a至图16c分别是图14所示的定子的俯视图、图16a的Y-Y线的截面图和后视图。
参照图14，本发明第二实施方式所述的径向铁心型双转子式的BLDC电动机100大 致包括定子330，其中，多个分割型铁心30的线圈33被缠绕在图中未示出的绕线筒的外 周上以后，由使用热固化树脂通过嵌入成型方式制造的环形定子支承体2 —体形成多个分 割型铁心30 ;内部转子4，在定子330的内周部以具有预定磁隙的方式圆环状地设有多个磁 体4a和环形的内部轭4b ;外部转子5，在定子330的外周部以具有预定磁隙的方式圆环状 地设有多个磁体5a和环形的外部轭5b ;旋转轴9， 一端通过渐开线锯齿衬套7连接到转子 支承体6的中心部。这种结构与第一实施方式相同。 在上述定子330中，被完全分割的多个分割型铁心30通过圆环状的定子支承体2 圆环状地一体形成，上述定子支承体2包括在内侧延伸形成的延伸部2a，并且通过固定螺 栓11支承在例如，洗衣机的外壳10上的由定位用的孔或者销设定的位置上。
此外，第二实施方式的双转子500也与第一实施方式相同地内部转子4和外部转 子5由转子支承体6在中心部通过渐开线锯齿衬套7连接到旋转轴9，在上述内部转子4和 外部转子5相对的磁体4a、5a之间以具有彼此相反极性的方式配置。 此外，旋转轴9通过在外壳的内部相互隔离一定距离的一对轴承8a、8b可旋转地 支承，其顶端依次连接有板垫圈17、弹簧垫圈18以及固定螺母14，以防止上述转子500脱 离。此外，在上述第一轴承8a的外侧板垫圈螺母15连接到旋转轴9，以防止该第一轴承8a 从外壳上脱离。 因此，第二实施方式的BLDC电动机100也由上述内部转子4和外部转子5以上述 转子支承体6支承的双转子500，和单一定子330构成，磁路结构和电动机原理与第一实施方式相同。 接下来，对第二实施方式与第一实施方式的不同点进行说明。
第二实施方式的BLDC电动机100与第一实施方式的不同点在于转子支承结构。 即，如图14所示，与上述旋转轴9结合的转子500的轴结合部160配置在上述转子500重 心处，以维持该转子500旋转时的旋转平衡，能够使震动及噪音的产生抑制到最小限度。
即，在第一实施方式中，与上述旋转轴9结合的转子50的轴结合部16位于沿轴向 稍微偏离转子50重心的位置。上述轴结合部16包括与上述旋转轴9结合的衬套7和包 围该衬套7由树脂制成的垫圈支承体7a，该垫圈支承体7a从其中间通过多个直肋510等连 接到一体支承内部及外部转子4、5的转子支承体6的上部。 因此，在第一实施方式中，将上述转子50的旋转力传递给上述旋转轴9的衬套7 位于沿轴向稍微偏离上述转子50重心的位置。因此，决定转子重心的磁体4a、5a和轭4b、 5b的中心与衬套7的中心之间实际上存在偏差，这样就不能将震动及噪音的产生抑制到最 小限度，从而使动力传递的效率降低。 对此，在第二实施方式中，上述衬套7结合到上述旋转轴9，该衬套7由通过嵌入成 型方式以热固化树脂制成的衬套支承体7b支承。该衬套支承体7b通过放射状延伸的多个 直肋51等从其上端部连接到支承内部转子4的转子支承体6的中间。因此，可以实现将上 述衬套7和衬套支承体7定位在上述转子500重心的位置。 因此，在第二实施方式的BLDC电动机100中，与上述旋转轴9结合的转子500的 轴结合部160配置在转子500重心处，以维持该转子500旋转时的旋转平衡，从而可以将震 动及噪音的产生抑制到最小限度，由此进一步有效地进行动力传递。此外，在上述转子500 的轴结合部160配置在转子500重心处的情况下，电动机的轴向长度可以縮短到最小限度。
此外，如图15a至图15c所示，第二实施方式的双转子500与第一实施方式的双转 子50类似，通过上述嵌入成型方式在内部转子4和外部转子5之间由上述转子支承体6 — 体形成为倒U形，在转子支承体6与渐开线锯齿衬套7之间通过从中央部放射状延伸的12 个直肋510相互连接，在上述渐开线锯齿衬套7与内部转子4之间配置有将多个直肋510 相互连接的圆形肋520，以提高支承强度。 此外，在上述转子支承体6和与定子3上端相对的部分上交替形成有多个大型孔 530和小型孔540，以沿圆周方向冷却上述转子500内侧的定子330。在此情况下，如图15a 所示，在上述转子支承体6中用于支承内部转子4的环状模制支承体600a上沿圆周方向周 期性地形成有凹槽600b。 而且，在第二实施方式的转子500中，与第一实施方式相比，由于连接上述衬套7 与内部转子4之间的多个直肋510等支承结构为可向转子内侧移动的沉陷结构，上述凹槽 600b配置在定子330上端部及其内侧的一部分向外开放的位置。因此，如图15b所示，包含 上述凹槽600b的上述多个大型孔530形成外部空气可以通到内部转子4内侧和磁隙Gl、 G2两侧的更广阔的通路，因此，可以达到比第一实施方式更好的冷却效果。
因此，在上述转子500旋转时，上述大型孔530将在外部产生的风传送给内部/外 部磁体4a、5a和定子330。此外，通过上述小型孔540而进入的风通过上述磁隙Gl、 G2而 排出，同时使冷却性能提高。 因此，通过双转子结构在定子3的上部与内部/外部转子4、5间的连接部分之间
22相对的空间S、以及内部/外部转子4、5与定子3之间的磁隙G1、G2等封闭空间被开放，从而提高了冷却性能。 此外，由多个直肋510和圆形肋520以及环状模制的支承体600a所形成的多个区域由于在其内/外侧面的上部及下部形成有凹槽550且因进入交替配置的大型孔530及小型孔540中的风差而在转子旋转时产生紊流，从而使冷却性能提高。 另一方面，第二实施方式的转子500也在外部转子5的下端一体地具有用于散热/冷却的倾斜型冷却叶片59。 该冷却叶片59根据应用电动机的环境不仅要考虑适当地设计整体的形状，而且要适当地设计个别的形状，以使空气的流动及风量最适当，由此在给电动机加载最大负荷时不超过容许的最大温度。例如，在电动机应用于全自动洗衣机的情况下，在进行洗涤过程中反复进行低速的正转和反转，在脱水过程中只进行高速的正转(或反转)。由此，因为电动机在进行长时间的洗涤过程而温度上升到某种程度的状态下进行高速正转以进行脱水过程的情况下，由于到达最大的负荷和最大的温度，所以优选地，上述冷却叶片也要具有风扇结构，以提高电动机进行高速正转时的冷却效果。 另一方面，在第二实施方式的定子330中，如图16a至图16c所示，与第一实施方式的定子3类似，线圈33缠绕在图中未示出的绕线筒的外周上以后，使用热固化树脂通过嵌入成型方式制造多个分割型铁心30，结果，由定子支承体2圆环状地一体形成。
在此情况下，在第二实施方式的定子330中，如图16b及图16c所示，以热固化树脂成形时，在内侧及外侧形成环形肋2j、2k，在环形肋2j、2k的中间具有预定长度的多个带状肋21形成于内侧及外侧上，以代替将上述定子支承体2的厚度由薄板形成。因此，上述定子330通过形成上述肋2j-21可以阻断射出成形时产生的裂纹的扩散，将重量减到最小限度同时增大表面积，提高冷却效率，同时增强强度。 而且，如图16a-图16c所示，三个安装定位孔2b和六个螺栓安装孔2c分别等间隔配置在上述轴向延伸部2a上。此外，在螺栓安装孔2c的一侧等间隔形成有三个安装定位销2i。 因此，将电动机100组装到洗衣机的外壳10上时，首先，如图la所示，在将安装定位销161插入上述外壳10中以作为确定定子安装位置的基准的情况下，使上述轴向延伸部2a的安装定位孔2b与该安装定位销161 —致以后，通过垫圈将固定螺栓11紧固到螺栓安装孔2c中。然而，与此相反，在安装定位孔被形成于上述外壳IO上的情况下，使上述轴向延伸部2a的安装定位销2i与安装定位孔一致以后，通过垫圈将固定螺栓11紧固到螺栓安装孔2c中。在此情况下，优选地，在上述螺栓安装孔2c中插有衬套2m以承受固定螺栓11的牢固结合力。 考虑到这一点，在第二实施方式的定子330中，在轴向延伸部2a上均包括有安装定位孔2b、六个螺栓安装孔2c以及三个安装定位销2i。 此外，如图16a所示，与第一实施方式相同地在上述轴向延伸部2a的上部表面，由多个肋2d所形成的多个凹槽2e和在六个螺栓安装孔2c的周围所形成凹槽在与其相对而配置的内部转子4旋转时产生空气紊流以提高冷却性能。 而且，如图16c所示，在定子3的背面也通过多个肋2f形成有多个大型及小型的凹槽2g、2h，以使定子支承体2的厚度形成为薄板，将重量减到最小限度同时增大表面积，提高冷却效率，同时增强强度。 在上述的第二实施方式中，采用的是将与旋转轴结合的转子的轴结合部配置在转子内侧的重心处的凹陷型支承结构，但在上述第一实施方式中也可以通过凹陷型支承结构支承转子的轴结合部。 此外，虽然上述第一实施方式和第二实施方式是以用于驱动洗衣机的洗衣机驱动用电动机作为例子进行说明的，但是也可以进行变形以驱动如汽车散热器等其他装置。
以上，以优选实施方式为例子并结合附图对本发明进行了说明，但本发明并不局限于上述实施方式，在不脱离本发明的精神的范围内，本领域的普通技术人员可以容易地实现本发明。
权利要求
一种无刷直流(BLDC)电动机，包括转子；定子，包括在其外部分别形成有绕线筒的多个独立的分割型铁心，其中绕线筒由绝缘材料制成，其中，每个分割型铁心的绕线筒外部缠绕有由铝制成的线圈，其中，分割型铁心由定子支承体一体形成为圆环状的形状。
2. 如权利要求1所述的BLDC电动机，其特征在于，与各相相对应的分割型铁心连续地依次缠绕有线圈
3. 如权利要求l所述的BLDC电动机，其特征在于，所述转子包括内部转子及外部转子。
4. 如权利要求3所述的BLDC电动机，其特征在于，在所述定子支承体的轴向延伸部上包括由多个肋形成的多个凹槽，以在所述转子旋转时产生空气紊流，提高冷却性能，所述凹槽上等间隔周期性地配置有多个安装定位孔或突起部以及多个螺栓安装孔，以在将定子安装到装置的外壳时确定组装位置。
5. 如权利要求3所述的BLDC电动机，其特征在于，电动机的转子包括用于支撑内部转子及外部转子的转子支承体，所述转子支承体交替配置有多个大型孔和小型孔，以沿所述内部转子的内侧方向和内部及外部转子与定子之间的磁隙方向将外部空气引向位于内部及外部转子之间与定子的一端相对的沟槽形空间中，并且所述转子支承体配置有多个放射状的肋以形成轴结合部。
6. 如权利要求1所述的BLDC电动机，其特征在于，所述多个独立的分割型铁心的绕线筒包括第一结合突起及第二结合突起，在为进行嵌入成型而暂时组装到模具的环状凹槽上时，所述第一结合突起及第二结合突起与相对地形成于环状凹槽的内壁和外壁上的多对定位用固定槽结合。
7. 如权利要求1所述的BLDC电动机，其特征在于，所述多个独立的分割型铁心的绕线筒在暂时组装时，通过邻接的分割型铁心绕线筒之间的凹凸结构相互链接。
8. 如权利要求3所述的BLDC电动机，其特征在于，所述邻接的分割型铁心间的间隔大于内部及外部转子与定子之间的磁隙。
9. 如权利要求5所述的BLDC电动机，其特征在于，所述轴结合部配置在双转子的重心处。
10. 如权利要求1所述的BLDC电动机，其特征在于，所述定子由U、 V、 W相的线圈组装体的分割型铁心组分别按相交替地配置成圆环状而形成，所述U、 V、 W相的线圈组装体分别由包含在其外部分别形成有绕线筒的多个分割型铁心的多个铁心组构成。
11. 如权利要求1所述的BLDC电动机，其特征在于，所述多个分割型铁心具有倾斜度。
全文摘要
本发明涉及一种径向铁心型双转子式无刷直流电动机，所述电动机为三相驱动式，其包括旋转轴，可旋转地安装在装置的外壳上；包括内部及外部转子和转子支承体的一体型双转子，在内部及外部转子之间形成沟槽形空间；一体型定子，其中，U、V、W相的线圈组装体分别由包含多个独立的分割型铁心的多个铁心组所组成。由此，以连续绕线方式将线圈连续地缠绕在多个分割型定子铁心上，利用模具自身所形成的定位槽使相互连接的多个定子铁心组装体自动定位，以嵌入成型方式进行射出成形，从而可以进一步提高定子组装的生产效率。
文档编号H02K3/18GK101789670SQ201010140418
公开日2010年7月28日 申请日期2006年9月30日 优先权日2006年4月6日
发明者丁奎赫, 李宰荣, 李正勋, 金炳圭 申请人:阿莫泰克有限公司