CN1525623A

CN1525623A - 马达定子组件及其制造方法

Info

Publication number: CN1525623A
Application number: CNA031543685A
Authority: CN
Inventors: 朴镇洙; 金炳泽
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2003-02-27
Filing date: 2003-08-20
Publication date: 2004-09-01
Anticipated expiration: 2023-08-20
Also published as: RU2280935C2; EP1453188A2; EP1453188B1; KR100517922B1; RU2003123812A; KR20040077068A; DE60312471T2; DE60312471D1; JP2004260988A; CN1277342C; EP1453188A3; US6952065B2; US20040169432A1

Abstract

所披露的马达定子组件包括：通过层叠多个具有预先确定长度的钢片制造的多个轭；以及接合在轭之间的多个磁极，这些磁极是通过在模具中模制磁性材料而成的，线圈缠绕其上。在该组件中，在进行冲裁处理时可以减少材料损耗，因此，不需要附加的保护器。由此，线圈的绕线半径减小，从而，由于绕线的圈数是恒定的，就减少了绕线量。同时，通过采用磁粉材料和硅钢，生产力和马达的效率都得到提高。

Description

马达定子组件及其制造方法

发明领域

本发明涉及一种马达的定子，更具体地涉及一种马达定子组件及其制造方法，用于通过层叠多个钢片制造轭以及利用粉末冶金方法制造磁极。

背景技术

一般说来，大部分电器设备采用马达作为驱动。马达包括一个定子组件，用于缠绕并固定线圈；以及一个动子组件，安装在定子组件的内部或外部，在磁场感应作用下旋转以传递驱动力。

图1是按照传统技术，用层叠法制造的定子组件的透视图。

如图所示，定子组件包括：一个定子芯1，由多个薄片C层叠而成，这些薄片C用预定形状的冲裁钢制成；一个绝缘体2，安装在定子芯1之内；以及一个线圈3，缠绕在绝缘体2的外部，用于形成感应电流。

如图2所示，组成定子芯1的薄片C包括一个轭1a，为四边形，形成磁路；以及一个磁极1b，为圆弧形，在轭1a内环表面的两边与轭1a结合成整体，线圈3缠绕在磁极1b上。

绝缘体2安装在轭1a与磁极1b彼此相连的地方，而且，绝缘体2由绝缘材料组成，例如塑料或橡胶，用于线圈3和定子芯1之间的绝缘。

但是，在层叠法制造的马达定子组件中，为制造定子芯而进行冲裁时产生的废弃损耗量超过了35％，这样就产生了材料损耗。

而且，由于通过注模制造的保护装置插在定子芯和线圈之间，所以线圈的绕线半径增加，从而使成本增加，绕线电阻增加，这样，就使马达的效率降低。

为解决上述问题，如图3和图4所示，用粉末冶金方法制造的定子组件包括：一个框架5，通过下述步骤制成：把磁粉材料注入一个预先确定形状的模子，施加预先确定的压力，并且加热到预先确定的温度；以及一个线圈6，绕在框架5的绕线凹槽5c上，产生感应磁场。

框架5包括轭5a，为一个四边形的闭合曲线，形成磁路；以及一个磁极5b，为圆弧形，在轭5a内环表面的两边与轭5a结合成整体。

绕线凹槽5c的颈部用于减少线圈6的绕线量，绕线凹槽5c的边缘做成曲线是为了防止线圈6的覆盖层在绕线时脱落。

另外，用于绝缘线圈6与磁极5b的绝缘体7安装在磁极5b和绕线凹槽5c的外表面以及与线圈6相连的轭5a的内表面上。

但是，粉末冶金方法有一个缺点，即：磁性粉末的导磁率以及铁损特性低于层叠法中采用的硅钢，并且材料的成本昂贵。

此处，导磁率称为磁感应能力，代表磁场磁化时产生的磁通量密度与真空状态下磁场强度之间的比率。

而且，铁损特性是指单位体积钢产生的损耗，而且，硅钢具有优于铁粉的铁损特性。亦即，由于硅钢比铁粉的磁通量密度更好，马达的效率相对较高。

在粉末冶金方法中，框架是利用模具制成的，因而其制造过程简单；绕线凹槽在磁极的颈部形成，这样就减少了绕线量；绕线凹槽的边缘是曲线，这样可以防止绕线时线圈脱落。但是，磁性粉末的成本比硅钢要高很多。

同时，由于磁性粉末的导磁性和铁损特性都比硅钢低，为了获得与采用传统硅钢的马达相同的效果，要求采用大体积的框架，这样就增加了材料成本。

发明内容

因此，本发明旨在提出一种马达定子组件及其制造方法，通过层叠多个钢片制造轭以及利用粉末冶金方法制造磁极，从而降低制造成本并提高马达的性能。

为了达到本发明的这些目的以及其它的优点，正如文中所包含和广义描述的，此处提出的马达定子组件包括：通过层叠多个具有预先确定长度的钢片制造的多个轭；以及接合在轭之间的多个磁极，这些磁极通过在模具中模制磁性材料而成，并且，线圈缠绕其上。

同时，磁极包括：一个圆弧形的导向部件，用于集中磁通量；一个与导向部件后表面相连的绕线部件，线圈缠绕其上；以及一个连接部件，形成在绕线部件的后表面，并与轭相连。

为了达到本发明的这些目的以及其它的优点，正如文中所包含和广义描述的，此处还提出了马达定子组件的制造方法，包括下面的步骤：第一步，冲裁预定形状的钢板，加工生成多个轭片；第二步，把轭片层叠到预先确定的高度，制造轭；第三步，把层叠的轭安装在模具里，制造一个预定的框架；第四步，把磁粉材料填充到模具的空隙里；第五步，对所填充的磁粉材料施加预定的压力和热量，制造与轭接合的磁极；第六步，将模具撤去，并在磁极上绕线圈。

在第一步中，轭片是以预定长度和宽度冲裁钢板加工而成的。

在第五步中，磁极的制造过程如下：磁粉材料被加压，然后，在300～500℃的时候凝固，从而彼此结合。

在第六步中，当线圈缠绕到磁极上时，在磁极和线圈之间接触的部位安装一个绝缘体，或者把绝缘材料铸在模具中，以便缠绕线圈。

本发明前述以及其他的目标、特征、方面和优点，通过下面采用有关附图，对本发明进行详细描述，将变得显而易见。

附图简述

所包括的附图构成说明书的一部分，使得可以更深入地理解本发明，说明本发明的实施例，同时解释本发明的原理。

图中：

图1是按照传统技术，用层叠法制造的马达定子组件的透视图；

图2是按照传统技术，用层叠法制造的定子组件的平面图；

图3是按照传统技术，用粉末冶金方法制造的马达定子组件的透视图；

图4是按照传统技术，用粉末冶金方法制造的马达定子组件的截面图；

图5是按照本发明的马达定子组件的分解透视图；

图6是按照本发明的马达定子组件的截面图；

图7到11是图6所示的“A”部分的放大视图，示意了按照本发明的定子组件的连接部件与轭之间的接合结构；

图12是图6中沿I-I方向的截面图；

图13是一片钢板的上表面视图，示意按照本发明的轭的制造方法；

图14A到图14D是按照本发明的马达定子组件的制造过程示意图。

优选实施例详述

下面将详细说明本发明优选的实施例，附图解释了所说明的例子。

按照本发明的马达定子组件及其制造方法将参照优选的实施例进行解释。

图5是按照本发明的马达定子组件的分解透视图；图6是按照本发明的马达定子组件的截面图；图7到11是图6所示的“A”部分的放大视图，示意了按照本发明的定子组件的连接部件与轭之间的接合结构；图12是图6中沿I-I方向的截面图；图13是一片钢板的上表面视图，示意按照本发明的轭的制造方法；图14A到图14D是按照本发明的马达定子组件的制造过程示意图。

如图5所示，按照本发明的马达定子组件包括：通过层叠多个具有预先确定长度的钢片制造的多个轭10；以及接合在多个轭10之间的多个磁极20，这些磁极是通过在模具中模制磁性材料而成的，并且，线圈缠绕其上。

磁极20包括一个具有圆弧形内表面的导向部件23，用于集中磁通量。导向部件23的作用是提供一个与嵌在定子内表面的转子具有预定距离的磁路。

绕线部件22在导向部件23的后表面处，并与之连成整体，线圈缠绕在绕线部件22上。

绕线部件22的高度和长度都小于导向部件23，这就使得当线圈30缠绕在绕线部件22上时，防止线圈30伸出导向部件23外，这样，就可以多次缠绕线圈30。

同时，厚度为t的线圈凹槽22a优选成型在绕线部件22的外圆周表面，以使线圈能够缠绕其上。

曲线部件22b优选在绕线部件22的外圆周表面的边缘形成，以防止线圈的覆盖层在绕线时脱落。

与轭10相连的连接部件21在绕线部件22的后表面一体形成。

连接部件21为圆弧形，其高度与轭10相同。

磁极20由磁粉材料制成，具有极性。此时，执行了一个凝固过程，亦即，把粉末材料注入一个模具，加压并加热到300～500℃，从而彼此结合。

此处，用磁粉材料加工制造的磁极20的数目可为多个，据此，轭10的数目可为多个。

如图5和6所示，用于把磁极20与线圈30绝缘的绝缘体40安装在绕线部件22的内侧，在该处，线圈30缠绕其上，而且磁极20或绝缘材料铸于其上。绝缘材料包括环氧树脂。

具有恒定曲率半径的多个轭片11层叠至连接部件21的高度，这些轭片在两个连接部件21之间接合。

轭片11由具有极好的导磁性和铁损特性的硅钢制成。

同样，铁损特性是指单位体积钢产生的损耗，而且，硅钢具有优于铁粉的铁损特性。亦即，由于硅钢比铁粉的磁通量密度更好，马达的效率相对较高。

用于接合轭10和连接部件的连接凸台11a和连接凹槽21a位于轭10和连接部件21之间，其高度与轭10和连接部件21相同。

如图7所示，轭10的连接凸台11a为矩形的凸起，并与具有连接部件21的矩形凹槽的连接凹槽21a相接合，以防止轭10与连接部件21脱开。

如图8所示，轭10的连接凸台11a为梯形的凸起，并与具有和连接部件21相同的梯形凹槽的连接凹槽21a相接合。

如图9所示，轭10的连接凸台11a在两侧凸起为两个相同的止动爪11a-1，并与具有和连接部件21相应形状凹槽的止动槽21a-1相接合，以防止轭10与连接部件21脱开。

如图10所示，轭10的两端形成矩形的台阶式凸台11b，并与连接部件21两端具有相应矩形形状的台阶式凸台21b相接合。

如图11所示，轭10的两端是斜率恒定的斜面11c，在连接部件21的两端是相应的斜面21c，使得轭10可以与连接部件21相接合。

下面说明按照本发明的马达定子组件的制造方法。

如图14所示，厚度在1mm之内的薄硅钢经过冲裁处理，加工成多个轭片11。

此时，如图13所示，利用一个同时具有多个冲头的冲压工具，处理具有预定长度和宽度的硅钢，加工得到轭片11。

按照此方法，所用的时间比起用一个冲床一片一片加工轭片11的情形将会大大减少。

接着，轭片11被层叠到一个恒定的高度，制成轭10，层叠的轭10被安装到模具的每一侧，制成预先确定的框架。

此处，如果把轭10填充在模具里，在另一部分就会形成模具的空隙C。磁粉材料被填充到模具的空隙C中。

对磁粉材料施加预定压力，并将其加热到预定温度，从而形成与轭10接合的磁极20。磁极20在模制的时候就与轭10接合成一体，而不是在分别制作之后再将磁极20和轭10彼此接合。

同时，为了制作磁极20，对磁粉材料加压，受压的磁粉材料在接近在300～500℃的时候成型，这样磁粉材料就连接在一起。

此处，凝固过程与烧结略有不同，在烧结过程中，粉末材料被加压并加热到接近熔点的温度，以使之熔融连接在一起。此时，由于粉末材料的连接是加热到高温才实现的，材料的特性会发生改变。

相反，在凝固过程中，粉末材料在被加压并加热到接近300～500℃的时候，就会连接在一起。此时，由于粉末材料被相对较少的热量加热，材料的特性不会发生改变。

最后，将模具撤去，并把线圈30绕在由磁粉材料制成的磁极20上。

当把线圈30绕在磁极20上时，绝缘体40被安装在磁极20与线圈30接触的地方，或者，浇铸绝缘材料，然后再绕线圈。

按照本发明的马达定子组件具有下述优点。

首先，尽管磁极是由磁粉材料制成的，但轭是用硅钢制造的，硅钢成本低，而且其导磁性和铁损特性都远远优于磁粉材料。因而，可以有效地防止相同容量马达的性能衰减，这样就能防止增大马达带来的成本增加。

同时，由于轭片经过冲裁，并用多个冲头进行加工处理，时间和废料损失量都大大减少，因此制造成本降低。

另外，磁极的绕线部分做成凹槽，线圈缠绕其上，而且，凹槽的边缘做成曲线形状。由此，就不需要其他的覆盖保护装置，如保护器。同时，线圈的绕线半径可以减小到与槽深相同，这样，由于绕线的圈数是恒定的，就使绕线量减少了接近35％。同时，通过减少突出磁极的线圈的数量以及总线圈的长度，绕线电阻降低，并因此提高了马达的效率。

由于在不背离本发明的精神或实质特征的情况下有多种具体实施形式，所以除非另有说明，应当理解上述实施例不局限于前述说明的任何细节，而应在权利要求中规定的精神和范围之内广义地解释。因此，在权利要求的范围之内的所有改变、修改或者替换，都被包含在权利要求覆盖。

Claims

1.一种马达定子组件包括：

通过层叠多个具有预定长度的钢片制造的多个轭；以及

接合在轭之间的多个磁极，这些磁极是通过在模具中模制磁性材料而成的，线圈缠绕其上。

2.如权利要求1所述的组件，其特征在于，所述磁极包括：

一个圆弧形的导向部件，用于集中磁通量；

一个与导向部件后表面相连的绕线部件，线圈缠绕其上；以及

一个连接部件，在绕线部件的后表面，与轭相连。

3.如权利要求1所述的组件，其特征在于，磁极由铁粉制成。

4.如权利要求1所述的组件，其特征在于，绝缘体安装在缠绕着线圈的绕线部件以及磁极的内部，用于将磁极与线圈绝缘。

5.如权利要求1所述的组件，其特征在于，绝缘材料浇铸在缠绕着线圈的绕线部件以及磁极的内表面，用于将磁极与线圈绝缘。

6.如权利要求5所述的组件，其特征在于，绝缘材料是环氧树脂。

7.如权利要求2所述的组件，其特征在于，导向部件具有一个圆弧形的内表面，其作用是通过引导转子，把磁通量集中到转子。

8.如权利要求2所述的组件，其特征在于，绕线部件的高度和长度都小于导向部件，这是为了防止当线圈绕在绕线部件上时伸出导向部件外，以及为了多次缠绕线圈，并且绕线部件的外圆周表面形成凹面，以使线圈能够缠绕其上。

9.如权利要求2所述的组件，其特征在于，绕线部件的外圆周表面的边缘为曲线，以防止线圈的覆盖层在绕线时脱落。

10.如权利要求2所述的组件，其特征在于，连接部件为圆弧形，是具有恒定高度和宽度的板。

11.如权利要求10所述的组件，其特征在于，轭接合在两个不同的连接部件之间，具有恒定曲率半径的多个轭片层叠至与连接部件相同的高度。

12.如权利要求11所述的组件，其特征在于，用于接合轭与连接部件的连接凸台和连接凹槽的高度与轭和连接部件的高度相同。

13.如权利要求11所述的组件，其特征在于，轭的连接凸台为矩形的凸起，并与具有连接部件的矩形凹槽的连接凹槽相接合，以防止轭与连接部件脱开。

14.如权利要求11所述的组件，其特征在于，轭的连接凸台为梯形的凸起，并与具有和连接部件相应的梯形凹槽的连接凹槽相接合。

15.如权利要求11所述的组件，其特征在于，轭的连接凸台在两侧凸起为两个相同的止动爪，并与具有和连接部件相应形状凹槽的止动槽相接合，以防止轭与连接部件脱开。

16.如权利要求11所述的组件，其特征在于，轭的两端形成矩形的台阶式凸台，并与连接部件两端具有相同矩形形状的台阶式凸台相接合。

17.如权利要求11所述的组件，其特征在于，轭的两端是恒定斜率的斜面，在连接部件的两端是相应的斜面，使得轭与连接部件相接合。

18.一种马达定子组件的制造方法，包括下面的步骤：

第一步，以预定形状冲裁钢板，形成多个轭片；

第二步，把轭片层叠到预定高度，形成轭；

第三步，把层叠的轭安装在模具里，形成一个预先确定的框架；

第四步，把磁粉材料填充到模具的空隙里；

第五步，对所填充的磁粉材料施加预定的压力和热量，形成与轭接合的磁极；

第六步，将模具撤去，并在磁极上绕线圈。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，在第一步中，轭片是以预定长度和宽度冲裁钢板加工而成的。

20.如权利要求18所述的方法，其特征在于，在第五步中，磁极的制造过程如下：磁粉材料被加压，然后，在300～500℃的时候凝固，从而彼此结合。

21.如权利要求18所述的方法，其特征在于，在磁极和线圈之间接触的部位安装一个绝缘体，或者把绝缘材料铸在模具中，以便缠绕线圈。