專利名稱：無刷直流電動機的定子及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造無刷直流電動機定子的方法，以及由這種方法制造的無刷直流電動機定子，特別涉及一種通過螺旋式地堆疊由硅鋼板片制成的后軛并在后軛的內(nèi)圓周表面上插入由磁性鐵粉構(gòu)成的磁極來提高B-H特性和鐵芯損耗特性的制造無刷直流電動機定子的方法，以及由這種方法制造的無刷直流電動機的定子。
背景技術(shù)：
一般而言，無刷直流電動機不包含換向器，而具有一個轉(zhuǎn)子和一個定子，其中之一連接到電源，而另一個通過感應(yīng)運轉(zhuǎn)。
圖1為由硅鋼板片制成的傳統(tǒng)無刷直流電動機的垂直剖面圖，而圖2為由硅鋼板片制成的傳統(tǒng)無刷直流電動機的定子的平面圖。
參考圖1和圖2，在由硅鋼板片制成的傳統(tǒng)無刷直流電動機中，定子20安裝在作為保護套的電動機主體10的內(nèi)圓周表面，并且轉(zhuǎn)子30可轉(zhuǎn)動地安裝在位于定子20中心的旋轉(zhuǎn)軸40上。
定子20具有多個硅鋼板片形成的堆疊結(jié)構(gòu)。后軛21形成在定子20的外圓周表面上，并且多個磁極22以預(yù)定間隔形成在后軛21的內(nèi)圓周表面上。
根據(jù)公知的沖壓工藝形成定子20的后軛21和磁極22。
多個狹縫23以預(yù)定間隔形成在磁極22之間，絕緣紙25覆蓋每個磁極22的外圓周表面和后軛21的內(nèi)圓周表面上，并且線圈24纏繞在磁極22外圓周表面的周圍。
下面說明由硅鋼板片制成的傳統(tǒng)無刷直流電動機的操作。
當(dāng)電源施加到線圈24時，電流流過線圈24而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子的磁場范圍)并在轉(zhuǎn)子30上產(chǎn)生感應(yīng)電流。
由旋轉(zhuǎn)磁場和感應(yīng)電流之間的相互作用在轉(zhuǎn)子30上產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，以轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子30和旋轉(zhuǎn)軸40。
在由硅鋼板片制成的傳統(tǒng)無刷直流電動機的定子20中，通過擠壓及沖壓硅鋼板片來形成后軛21和磁極22。因此，在形成后軛21和磁極22之后在沖壓工藝中形成廢料。也就是說，不必要地浪費材料(硅鋼板片)。
為了解決上述問題，有人曾提出通過在模具中填入磁性鐵粉并燒結(jié)這些磁性鐵粉來制造目標(biāo)元件的粉末冶金工藝。
圖3為由磁性鐵粉形成的傳統(tǒng)無刷直流電動機的定子平面圖。
如圖3所示，在由磁性鐵粉形成的傳統(tǒng)無刷直流電動機的定子50中，后軛51形成在定子50的外圓周表面上，并且以相等的間隔在后軛51的內(nèi)圓周表面上形成多個磁極52。
在由磁性鐵粉形成定子50的情況下，后軛51和磁極52可形成為預(yù)想的形狀，并且可減少在磁極52的外圓周表面上纏繞的線圈53的體積。然而，與圖2由硅鋼板片制成的定子20比較，由磁性鐵粉形成的定子50的B-H特性和鐵芯損耗特性(core loss property)惡化。
下面參考圖4和圖5說明硅鋼板片和磁性鐵粉的B-H特性和鐵芯損耗特性。
圖4為B-H特性圖。
如圖4所示，橫軸表示電場H，縱軸表示通量密度B，曲線1表示硅鋼板片，而曲線2表示磁性鐵粉。
在從10000至20000的電場部分，曲線2的通量密度B相對小于曲線1的通量密度。
也就是說，電場與電流成比例，而通量密度與輸出成比例。因此，當(dāng)通入相同電流時，使用由磁性鐵粉形成的定子的電動機的輸出相對低于使用由硅鋼板片制成的定子的電動機的輸出。
圖5為表示鐵芯損耗特性的曲線圖。
如圖5所示，橫軸表示通量密度B，縱軸表示鐵芯損耗，曲線1表示硅鋼板片，而曲線2表示磁性鐵粉。在整個通量密度部分，曲線2相對高于曲線1。
考慮B-H特性和鐵芯損耗特性，可得出使用由磁性鐵粉形成的定子的電動機的輸出相對低于使用由硅鋼板片制成的定子的電動機的輸出。
綜上所述，由硅鋼板片制成的傳統(tǒng)無刷直流電動機比由磁性鐵粉制成的傳統(tǒng)無刷直流電動機表現(xiàn)出更好的B-H特性和鐵芯損耗特性，但產(chǎn)生更多廢料，這導(dǎo)致硅鋼板片的大量損耗。
另一方面，由磁性鐵粉制成的傳統(tǒng)無刷直流電動機不產(chǎn)生廢料，但比由硅鋼板片制成的傳統(tǒng)無刷直流電動機的B-H特性和鐵芯損耗特性更易惡化，這導(dǎo)致了低輸出和低效率。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種制造無刷直流電動機定子的方法以及由這種方法制造的無刷直流電動機的定子，該方法通過使用硅鋼板片形成帶狀后軛、螺旋式地堆疊后軛并將由磁性鐵粉形成的磁極插入到后軛的內(nèi)圓周表面中，來降低生產(chǎn)的單位成本并改善B-H特性和鐵芯損耗特性。
為了獲得這些及其他優(yōu)點，并根據(jù)本發(fā)明的目的，如在此實施及廣泛描述的，本發(fā)明提供一種制造無刷直流電動機定子的方法，該方法利用壓制工藝和粉末冶金工藝通過根據(jù)壓制工藝形成定子的后軛，根據(jù)粉末冶金工藝形成定子的多個磁極，并將后軛和磁極裝配到定子中，該方法包括以下步驟通過沖壓硅鋼板片形成帶狀后軛材料；通過螺旋式地堆疊后軛材料來形成定子的后軛；通過對磁性鐵粉進行成形和燒結(jié)來形成定子的多個磁極；通過將磁極插入到后軛的內(nèi)圓周表面將磁極連接到后軛；用絕緣紙覆蓋磁極；以及在覆蓋有絕緣紙的磁極外圓周表面上纏繞線圈。
根據(jù)本發(fā)明的一個方案，通過制造無刷直流電動機定子的方法制造的定子包括一后軛，其通過螺旋式地堆疊帶狀硅鋼板片而形成；多個磁極，其插入到在后軛的內(nèi)圓周表面上以相等的間隔形成的多個連接槽中；以及多個線圈，其纏繞在覆蓋有絕緣紙的磁極的外圓周表面上。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方案，一種用于制造無刷直流電動機的方法包括以下步驟通過沖壓硅鋼板片形成帶狀后軛材料；通過螺旋式地堆疊后軛材料來形成定子的后軛；通過使用磁性鐵粉來形成多個磁極；在多個線軸上纏繞線圈；將線軸插到磁極的外圓周表面上；以及通過將磁極插入后軛的內(nèi)圓周表面來將磁極連接到后軛。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方案，通過制造無刷直流電動機定子的方法制造的定子包括一后軛，其通過螺旋式地堆疊帶狀硅鋼板片而形成；多個磁極，其插到在后軛內(nèi)圓周表面上以相等的間隔形成的連接凸出部上；多個線軸，其插到多個磁極的外圓周表面上；以及多個線圈，其纏繞在多個線軸的外圓周表面上。
本發(fā)明的上述及其他目的、特征、方案和優(yōu)點從以下本發(fā)明的詳細(xì)描述在結(jié)合附圖時將變得更清楚。


附圖是用以提供對本發(fā)明的進一步理解，本說明書包括附圖并且附圖構(gòu)成本說明書的一部分，這些

了本發(fā)明的實施例，并與說明書一起用來解釋本發(fā)明的原理。
在附圖中圖1為由硅鋼板片制成的傳統(tǒng)無刷直流電動機的垂直剖面圖；圖2為由硅鋼板片制成的傳統(tǒng)無刷直流電動機定子的平面圖；圖3為由磁性鐵粉形成的傳統(tǒng)無刷直流電動機定子的平面圖；圖4為表示B-H特性的曲線圖；圖5為表示鐵芯損耗特性的曲線圖；圖6為根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的制造無刷直流電動機定子的工藝順序步驟的流程圖；圖7A至圖7G為根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的制造無刷直流電動機定子的工藝的示意圖；圖8為通過根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的制造無刷直流電動機定子的方法制造的定子平面圖；圖9為根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的制造無刷直流電動機定子的工藝順序步驟的流程圖；圖10A至圖10G為根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的制造無刷直流電動機定子的工藝的示意圖；圖11為通過根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的制造無刷直流電動機定子的方法制造的定子平面圖。
具體實施例方式
下面詳細(xì)參照本發(fā)明的優(yōu)選實施例，在附圖中給出了這些實施例。
下面參照附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的無刷直流電動機。
圖6為根據(jù)本發(fā)明第一實施例的制造無刷直流電動機定子的工藝順序步驟的流程圖，而圖7A-圖7G為根據(jù)本發(fā)明第一實施例制造無刷直流電動機定子的工藝圖。
參考圖6，根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實施例，制造無刷直流電動機的方法包括以下步驟通過沖壓硅鋼板片形成帶狀的后軛材料(步驟S1)，通過螺旋式地堆疊后軛材料形成定子的后軛(步驟S2)，通過使用磁性鐵粉形成定子的磁極(步驟S3)，通過將磁極插入后軛的內(nèi)圓周表面來將磁極連接到后軛(步驟S4)，用絕緣紙覆蓋后軛的內(nèi)圓周表面和磁極的外圓周表面(步驟S5)，在覆蓋有絕緣紙的磁極的外圓周表面上纏繞線圈(步驟S6)。
如圖7A所示，在形成后軛材料的步驟中，通過動模2，擠壓與沖壓位于基模1上的硅鋼板片3而形成帶狀后軛材料110’。如圖7B所示，在后軛材料110’的一個側(cè)面以相等的間隔形成連接槽110a。
如圖7C所示，在形成后軛的步驟中，通過螺旋式地堆疊圖7B中的后軛材料110’而形成圓柱狀的后軛110。這里，連接槽110a位于后軛110的內(nèi)圓周表面。
參考圖7D，在形成磁極的步驟中，根據(jù)粉末冶金工藝形成多個磁極120。即，通過將磁性鐵粉填在磁極形狀的模具中(未顯示)并燒結(jié)磁性鐵粉來形成多個磁極120。
在每個120磁極中，一個連接凸出部121形成在磁極120的一側(cè)端，并且一個環(huán)繞單元122形成在磁極120中部的外圓周表面。
如圖7E所示，在將磁極連接到后軛的步驟中，磁極120的連接凸出部121被插入在后軛110內(nèi)表面上形成的連接槽110a中，以使磁極120能連接到后軛110上。
如圖7F所示，在用絕緣紙覆蓋磁極的步驟中，絕緣紙130覆蓋在磁極120的外圓周表面(即，環(huán)繞單元122)和后軛110的內(nèi)圓周表面，以防止隨后提到的線圈140直接與后軛110和磁極120接觸。
如圖7G所示，在將線圈纏繞在覆蓋有絕緣紙的磁極的外圓周表面周圍的步驟中，線圈140用通常的方法纏繞在磁極120的外圓周表面。這樣，制造定子100的過程就完成了。
圖8為通過根據(jù)本發(fā)明第一實施例的制造無刷直流電動機定子的方法制造的定子平面圖。
如圖8所示，在由這種制造無刷直流電動機定子的方法制造的定子100中，圓柱狀的后軛110是通過螺旋式地堆疊帶狀硅鋼板片形成的，磁極120的連接凸出部121插入在后軛110的內(nèi)圓周表面上以相等的間隔形成的連接槽110a中，絕緣紙130覆蓋磁極120的外圓周表面及后軛110的內(nèi)圓周表面，并且線圈140纏繞在磁極120的外圓周表面。
環(huán)繞單元122形成在磁極120的外圓周表面上。這里，環(huán)繞單元122的直徑(d)相對小于兩端的直徑D，以降低纏繞在環(huán)繞單元122上的線圈140的體積。
綜上所述，根據(jù)本發(fā)明的第一實施例，在由制造無刷的直流電流電動機的定子的方法制造的定子100中，后軛110是根據(jù)壓制工藝形成的，磁極120是根據(jù)粉末冶金工藝形成的，并且磁極120連接到后軛110，由此，減少材料的廢料并改善B-H特性和鐵芯損耗特性。
圖9為根據(jù)本發(fā)明第二實施例的制造無刷直流電動機定子的工藝順序步驟流程圖，而圖10A-圖10G為根據(jù)本發(fā)明第二實施例的制造無刷直流電動機定子的工藝的示意圖。
如圖9所示，根據(jù)本發(fā)明第二實施例，制造無刷直流電動機定子的方法包括以下步驟通過沖壓硅鋼板片形成帶狀的后軛材料(步驟S10)，通過螺旋式地堆疊后軛材料形成定子的后軛(步驟S20)，通過使用磁性鐵粉形成多個磁極(步驟S30)，在線軸的外圓周表面上纏繞線圈(步驟S40)，將線軸插到磁極上(步驟S50)，并且將已插有線軸的磁極連接到后軛(步驟S60)。
參考圖10A，在形成后軛材料的步驟里，通過動模2，擠壓與沖壓位于基模1上的硅鋼板片3而形成帶狀后軛材料210’。如圖10B所示，在后軛材料210’的一側(cè)面以相等的間隔形成連接凸出部210a。
如圖10C所示，在形成后軛的步驟中，通過螺旋式地堆疊帶狀后軛材料210’而形成圓柱狀的后軛210。這里，連接凸出部210a位于后軛210的內(nèi)圓周表面上。
如圖10D所示，在形成磁極的步驟中，根據(jù)粉末冶金工藝，即，通過將磁性鐵粉填在磁極形狀的模具中(未顯示)并燒結(jié)磁性鐵粉來形成多個磁極120。
在每個120磁極中，一個連接槽221形成在磁極220的一側(cè)端，連接凸出部210a插入到該連接槽221中，并且一個環(huán)繞單元222形成在磁極220中部的外圓周表面上。
如圖10E所示，在將線圈纏繞到線軸的外圓周表面的步驟中，線圈240纏繞在管狀線軸230周圍，該管狀線軸230能插到圖10D的磁極220上。附圖標(biāo)記230a表示一個插入孔。
如圖10F所示，在將線軸插到磁極上的步驟中，磁極220的末端220a插入線軸230的插入孔230a中，以使線軸230連接到電極220的外圓周表面。
如圖10G所示，在將已插有線軸的磁極連接到后軛的步驟中，后軛210的連接凸出部210a被插入磁極220的連接槽221中，以使磁極220能連接到后軛210的內(nèi)圓周表面。這樣，制造定子200的工藝完成。
圖11為通過根據(jù)本發(fā)明第二實施例的無刷直流電動機定子的平面圖。
如圖11所示，在無刷直流電動機的定子200中，后軛210是通過螺旋式地堆疊帶狀硅鋼板片形成的，磁極220插到在后軛210的內(nèi)圓周表面上以相等的間隔形成的連接凸出部210a上，線軸230被插到磁極220的外圓周表面上，并且線圈240纏繞在線軸230的外圓周表面。
綜上所述，根據(jù)本發(fā)明的第二實施例，無刷直流電流電動機的定子200能減少材料的浪費，改善B-H特性和鐵芯損耗特性。
此外，通過使用線軸代替使用絕緣紙可有效地進行纏繞線圈的過程。
由于本發(fā)明可以幾種形式實施而不脫離本發(fā)明的精神和基本特征，因此應(yīng)當(dāng)理解上述實施例不受上述任何細(xì)節(jié)所限制，除非另有說明，但是可廣泛解釋為包含在所附權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)，并且因此在權(quán)利要求范圍內(nèi)或等價于這些范圍的所有變化和改動被權(quán)利要求書所包含。
權(quán)利要求
1.一種制造無刷直流電動機的定子的方法，包括以下步驟通過沖壓硅鋼板片來形成帶狀的后軛材料；通過螺旋式地堆疊該后軛材料來形成該定子的后軛；通過使用磁性鐵粉來形成多個磁極；通過將所述磁極插入到該后軛的內(nèi)圓周表面來將所述磁極連接到該后軛；用絕緣紙覆蓋所述磁極；以及在覆蓋有所述絕緣紙的所述磁極的外圓周表面上纏繞線圈。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在形成該后軛材料的步驟中，以相等的間隔在該后軛材料的內(nèi)側(cè)形成多個連接槽，并且在形成所述磁極的步驟中，在所述磁極的末端形成連接凸出部，以插入到所述連接槽中。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，在形成所述磁極的步驟中，在所述磁極的外圓周表面上形成環(huán)繞單元。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述磁極的環(huán)繞單元的直徑相對小于所述磁極的兩端的直徑。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在形成該后軛的步驟中，該后軛堆疊成圓柱形。
6.一種制造無刷直流電動機的定子的方法，包括以下步驟通過沖壓硅鋼板片來形成帶狀的后軛材料；通過螺旋式地堆疊該后軛材料來形成該定子的后軛；通過使用磁性鐵粉來形成多個磁極；在多個線軸上纏繞線圈；將所述線軸連接到所述磁極的外圓周表面；以及通過將所述磁極插入該后軛的內(nèi)表面來將所述磁極連接到該后軛。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，在形成該后軛材料的步驟中，以相等的間隔在該后軛材料的內(nèi)側(cè)形成多個連接凸出部，并且在形成所述磁極的步驟中，在所述磁極的端部形成連接槽，以便所述連接凸出部能夠插入所述連接槽中。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，在形成所述磁極的步驟中，在所述磁極的外圓周表面上形成環(huán)繞單元。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，該環(huán)繞單元的直徑相對小于所述磁極的兩端的直徑。
10.一種無刷直流電動機的定子，包括一后軛，其通過螺旋式地堆疊帶狀的硅鋼板片而形成；多個磁極，其插入以相等的間隔在該后軛的內(nèi)圓周表面上形成的多個連接槽中；以及多個線圈，其纏繞在覆蓋有絕緣紙的所述多個磁極的外圓周表面上。
11.如權(quán)利要求10所述的定子，其中，該后軛堆疊成圓柱形。
12.一種無刷直流電動機，包括一后軛，其通過螺旋式地堆疊帶狀硅鋼板片而形成；多個磁極，其插到以相等的間隔在該后軛的內(nèi)圓周表面上形成的多個連接凸出部上；多個線軸，其插到所述多個磁極的外圓周表面上；以及多個線圈，其纏繞在所述多個線軸的外圓周表面上。
13.如權(quán)利要求12所述的電動機，其中，該后軛堆疊成圓柱形。
全文摘要
本發(fā)明公開一種制造無刷直流電動機定子的方法以及由這種方法制造的無刷直流電動機的定子，該方法通過使用硅鋼板片形成帶狀后軛、螺旋式地堆疊后軛并將由磁性鐵粉形成的多個磁極插入到后軛的內(nèi)圓周表面，來降低生產(chǎn)的單位成本并改善B－H特性和鐵芯損耗特性。
文檔編號H02K1/12GK1667921SQ200410094180
公開日2005年9月14日 申請日期2004年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月9日
發(fā)明者金永寬, 金炳澤, 沈長昊 申請人:Lg電子株式會社