專利名稱：定子及內裝有該定子的電動機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種定子及內裝該定子的電動機，其中定子具備在軛鐵 部巻成環狀的多個線圈部，將該線圈部進行三相星形連接或三相三角形連接。
背景技術：
圖18是表示現有的有代表性的定子的外觀圖，圖19是表示定子的接線 圖。在圖18中，現有的有代表性的定子具備鐵心111、繞線112。該結構的 定子的繞線方式通常叫做分布繞線，如圖19所示，被繞在各槽中的線圏連 接成三相星狀或三角狀，通過使電角度120度相位的交錯電流流入每一相而 產生旋轉磁場，由該旋轉磁場對在定子內部的轉子產生旋轉力。圖18所示 的現有型的分布繞線定子產生理想的旋轉磁場，因此，可使轉子流暢地旋轉， 從而可構成低振動、低噪聲的電動機。上述現有技術得到的定子結構具有可產生理想的旋轉磁場的特征，但卻 有線圈端部113的體積非常大的缺點。流過線圏端部113的電流對電動^/L的 轉矩產生沒有作用，因此，在該部分產生的銅耗增大而使電動機的效率降低。 還有，由于線圈的材料是銅，因此，線圈端部113的體積變大后材料費也變 為高價。這樣，在分布繞線定子中，因為線圈端部113的體積變大，所以， 存在電動機小型化困難、材料費也變為高價、銅損增大而使電動機的效率降 低的問題。另一方面，為解決該問題，而存在集中繞線結構的定子。圖20是集中 繞線定子的外觀圖，圖21表示其繞線圖。集中繞線構造的定子即如圖21 所示的定子101由軛鐵部103和齒部102及槽部104形成，沿圍繞各齒部102 的周圍方向實施繞線112，將這些線圈接成三相三角形或星形。通過這樣的 連接，由于圖20的線圏端部113的體積變小，從而集中繞線的定子與分布 繞線相比電動機可小型化。但是，集中繞線結構產生的^f茲場分布達不到分布繞線那樣的理想的均勻
的旋轉^f茲場。圖22和圖23表示顯示分布繞線和集中繞線的石茲通流動的圖。圖23表示在四極集中繞線的定子中裝入與圖22相同的轉子時的磁通流動。 由圖22可看出，分布繞線定子產生的磁場的N極和S極按每90度進行分布， 而在集中繞線定子中，如圖23所示，在線圈中流動的電流產生的磁場不是 4安每90度均勻分布。由以上可知，集中繞線定子可減小線圈端部113，但由于產生的磁場不 均勻，因此，存在振動噪聲大的缺點。還有，集中繞線定子的繞線線圈每一 極的角度比轉子每一極的角度小。例如，在圖23的示例中，由于轉子是四 極，因此平均一極為卯度，而巻繞于定子齒的線圈1每相平均為60度。其 結果為，繞線的有效利用率比分布繞線差，所以，還存在消耗電流增大的缺 ,泉。發明內容本實用新型是鑒于上述問題而作出的，其目的在于提供一種定子，該定 子具有下面的構成。其具備環狀軛鐵部、設在該軛鐵部的多個齒部、在軛 鐵部巻成環狀的多個線圈部，該多個線圈部具有三相星形連接或三相三角形 連接的任意一種連接。另外，本實用新型還包括具備該定子和與該定子對 向旋轉的轉子，且轉子與在軛鐵部及齒部產生的旋轉磁通同步旋轉的電動 機。根據該構成，不減小轉矩常數，而減小線圈端部的體積，從而可實現電 動機的小型化。還有，因為在線圈中流動的電流產生的磁通分布均勻，所以， 可以得到低振動、低噪聲的效果。另外，由于可減小繞線電阻，所以，可實 現銅損低且高效率的電動機。另外，所述多個線圏部中，在圓周方向相鄰的線圍部互相不同相。 另外，所述齒部的截面形狀為齒部前端比所述軛鐵部側大。
圖1是本實用新型實施例1中的定子的剖面圖； 圖2是本實用新型實施例1中的定子的繞線結構圖； 圖3是表示本實用新型實施例1中的定子的磁通分布圖4是對本實用新型實施例1中的定子與現有例的定子的轉矩常數進行比較的圖；圖5是對本實用新型實施例1中的定子與現有例的定子的線間阻抗進行 比豐交的圖；圖6是本實用新型實施例2中的電動機的剖面圖；圖7是本實用新型實施例2中的其它電動機的剖面圖；圖8是本實用新型實施例3中的電動機的剖面圖；圖9是本實用新型實施例3中的定子的剖面圖；圖10是本實用新型實施例4中的其它電動機的剖面圖；圖]1是本實用新型實施例4中的其它電動機的剖面圖；圖i2是本實用新型實施例4中的其它電動機的剖面圖；圖13是本實用新型實施例4中的其它電動機的剖面圖；圖14是本實用新型實施例5中的電動機的剖面圖；圖15是本實用新型實施例5中的其它電動機的剖面圖；圖16是表示本實用新型實施例6中的定子的制造方法的圖；圖17是表示本實用新型實施例6中的其它定子的制造方法的圖；圖18是現有的分布繞線定子的外觀圖；圖19是現有的分布繞線定子的繞線說明圖；圖20是現有的集中繞線定子的外觀圖；圖21是現有的集中繞線定子的繞線說明圖；圖22是現有的分布繞線定子產生的磁通分布圖；圖23是現有的集中繞線定子產生的磁通分布圖。
具體實施方式
實施例1圖1是本實用新型實施例1中的定子的剖面圖。圖1所示的本實施例的 定子具備定子鐵心l、定子鐵心的齒部2、軛鐵部3、槽部4、線圈6。線圖 6在各槽部4巻繞成環狀，由線圖U1、 VI、 Wl、 U2、 V2、 W2、 U3、 V3、 W3、 U4、 V4、 W4構成。U相線圏用實線、V相線圏用點劃線、W相線圈 用虛線分別表示，進行三相連接。在軛鐵部3還具備由非磁性體構成的隔離 部5,每個線圈不與相鄰的線圈接觸。在圖2中表示圖1所示的定子的繞線4姿線圖。U相線圈U1、 U2、 U3、 U4， V相線圖V1、 V2、 V3、 V4以及W 相線圈W1、 W2、 W3、 W4分別串聯地連接，它們星形連接。如圖2所示，通過在定子鐵心的扼鐵部繞線，能夠使線圏端部的體積比 起分布繞線的體積可設置得非常小。圖3是表示使電流在本實用新型的定子 中流動時產生的磁通流動的圖。在本實用新型的定子中，與用現有例表示的 圖22的分布繞線的^f茲通分布完全相同。因而，如現有例說明的集中繞線定 子，在繞線中流動的電流產生的磁通分布沒有不均勻的情況，因此，即使小 型化，也能夠將振動、噪聲控制在非常小的程度。圖4是表示在本實用新型的定子中裝入永久磁鐵轉子時電流-轉矩特性 的圖。用實線表示本實用新型中的特性，為了便于比較而用虛線表示集中繞 線的情況。本實用新型的電流-轉矩特性，如前所述，與分布繞線的情況相 同。本實用新型的定子，由于線圏產生的磁通分布與分布繞線相同，因此， 轉矩常數也與分布繞線是相同的，使線閨端部的體積達到如集中繞線那樣小 的結果是轉矩常數也不會減小。下表表示使本實用新型的定子和現有型的分布繞線定子及集中繞線定 子的積層厚度達到相同時(40mm的情況)的定子高度的比較。電動才幾積、層 厚度電動才幾長度現有例分布繞線40mm100mm集中繞線40mm60mm本實用新型40mm60mm由此表可知，電動機長度(定子高度)可小型化到與集中繞線相同的尺 寸。如上那樣，本實用新型的定子不會使轉矩常數減小，可減小繞阻端部的 體積，同時，可實現低振動、低噪聲的電動機，因此，能夠得到可解決現有 型定子即分布繞線、集中繞線定子的問題的顯著效果。圖5是表示對應定子外徑R與積層厚度L之比的繞線的線間阻抗(線間 抵抗)的關系的圖。用實線表示本實用新型的定子的情況，用虛線表示分布 繞線定子的情況。本實用新型的定子中，定子的外徑R與積層厚度L之比，
即L/R為0.5以下時，繞線的線間阻抗比分布繞線定子小，因此，能夠減小 由于電流在繞線中流動而產生的銅損，從而可實現小型并且高效率的電動 機。由此可發現，L/R為0.5以下時，本實用新型的效果最好。 實施例2圖6是在本實用新型的實施例2中的電動機的剖面圖。圖6是在實施例 1所示的定子中裝入永久磁鐵轉子的永久磁鐵型同步電動機。通過在本實用 新型的定子中裝入永久磁鐵轉子，可由永久磁鐵的磁通產生轉矩，因此，在 繞線電阻小的同時，可以實現小型且高轉矩、高效率的電動機。還有，如圖 7所示，通過將轉子作成嵌入磁鐵型轉子，由此不僅磁力轉矩而且磁阻轉矩 也可有效利用，所以，可以實現銅損更小的永石茲同步電動才幾。實施例3圖8是本實用新型的實施例3中的電動機的剖面圖。圖8是在由本實用 新型的實施例1所示的定子中裝入同步磁阻電動機的多磁通屏蔽型轉子的同 步磁阻電動機。同步磁阻電動機在轉子中不使用永久磁鐵，因此，與永久磁 鐵型同步電動機相比，有消耗電流增大、銅損增大的問題，但通過與本實用 新型的定子組合，轉矩常數不會降低，而能夠減小繞線電阻值，所以，與現 有的分布繞線定子相比，能夠使同步磁阻電動機的銅損較大幅度地降低。實施例4圖9是本實用新型的實施例4中的定子的剖面圖。在圖9中，本實施例 的定子具備定子鐵心ll、內側齒部12、軛鐵部13、內側槽部14、外側齒 部17、外側槽部18。與實施例l相同，U相線圈用實線表示、V相線圈用 點劃線表示、W相線圏用虛線表示，且三相連接。在本實施例中，為也在實 施例1所示的定子的外徑側構成外側齒17的構造。在圖1所示的實施例1中，在處于外徑側的線圏6對電動機的轉矩產生 完全沒有作用，但如圖9所示，通過在定子外側也設置齒部17,從而定子外 徑側的線圈也可產生轉矩產生的/f茲場，所以，用同一電流可產生兩倍的轉矩。圖10是對圖9所示的實施例4的定子，在內側轉子和外側轉子上裝入 表面磁鐵型轉子的例子。通過這樣的構成，通過在處于內側槽部14的繞線 中流動的電流，在內側轉子20中產生轉矩，通過外側槽部18中流動的電流， 在外側轉子21中產生轉矩，因此，利用同一電流可產生兩倍的轉矩，從而 可得到小型、大轉矩、高效率的電動機。 圖11中，表示使圖10所示的電動機的外側轉子和內側轉子的磁極交界線的位置錯開規定角度oc的電動機，即通過使外側轉子23和內側轉子22的 磁極交界線的位置錯開規定的角度，可降低齒槽轉矩，且可得到更低噪聲的 電動才幾。圖12是在內側轉子中裝嵌入^F茲鐵型轉子24,在外側轉子中裝嵌入表面 磁鐵型轉子25的永久磁鐵型同步電動機。這樣，本實用新型的該電動機可 用不同種類的轉子構成內側轉子24和外側轉子25。另外，在表面磁鐵型同 步電動機和嵌入;茲鐵型同步電動機中，利用同 一 電流產生的轉矩達到最大值 時的電流相位不同。因此，如圖12所示，通過使內側轉子24和外側轉子25的磁極交界線 的位置錯開規定的角度P，可使每個轉子產生的轉矩達到最大，所以，可以 實現效率非常高的電動機。圖13是在內側轉子中裝嵌入同步磁阻型轉子，在外側轉子中嵌入表面 磁鐵型轉子的電動機。這樣，本實用新型的該電動機可用不同種類的轉子構 成內側轉子和外側轉子。另外，在表面磁鐵型同步電動機和嵌入磁鐵型同步 電動機中，利用同一電流產生的轉矩達到最大值時的電流相位不同。因此， 如圖13所示，通過使內側轉子26和外側轉子27的磁極交界線的位置錯開 規定的角度P，可使每個轉子產生的轉矩達到最大，所以，可以實現效率非 常高的電動4幾。實施例5圖14是本實用新型的實施例5中的電動機的剖面圖。由于實施例4的 電動機在內側轉子及外側轉子裝入同步電動機用轉子，因此有不能自起動的 缺點，而需要安裝檢側轉子位置的位置傳感器進行變換驅動。不用位置傳感 器驅動的無傳感器驅動控制也正在開發，但存在控制電路復雜導致成本提高 的問題。圖14中將感應電動機用轉子30裝在內側轉子，而表面磁鐵同步電 動機用轉子31裝在外側轉子上。這樣，通過在該內側轉子裝入感應電動機 用轉子，從而在開始起動時，感應電動機轉子30產生轉矩而旋轉，當電動 機上升到同步轉數時，通過作為外側轉子的表面磁鐵同步電起動用轉子31 產生轉矩的構成，使電動機在無傳感器情況下起動。另外，本實施例的電動 機也能夠用一般的商用電源驅動，因此，可不設置復雜的變換電路，從而可 實現大幅度降低成本。圖14中將感應電動機用轉子裝入內側轉子，但將感 外側轉子，將表面磁鐵同步電起動用轉子裝入內側轉 子，也可以得到同樣的效果。圖15是實施例5的其它實施方式的電動機的剖面圖。圖15是在內側轉 子上裝入感應電動機用轉子30,在外側轉子裝入同步磁阻電動機用轉子32 的例子，其可以得到與圖14同樣的效果。實施例6圖6是表示本實用新型的實施例6中定子的制造方法的圖。在本實施例 中，其定子制造方法的特征為將定子鐵心沿圓周方向分割為多個區段，在 各區段的軛鐵部單獨地進行繞線，繞線后將分割區段合為一體，將各線圈進 行三相星形連接或三角形連接。圖16是將定子鐵心兩分割的例子。這樣， 通過該分割定子，從而繞線工藝變得簡單，與在一體鐵心的狀態下繞線相比， 可得到高占積率繞線達到的效果。圖16中在各分割區段的軛鐵部單獨地進 行繞線并將分割區段的Al - A2面和B1 -B2面結合，用焊接等方法合為一 體，之后，將繞在各軛鐵部的線圈進行三相星形連接或三角形連接，由此完 成定子。圖17是表示實施例6中其它的定子制造方法的圖。本實施例中， 表示有也在定子外徑上設有齒，可裝入內側轉子和外側轉子的定子，且與圖 16同樣地沿圓周方向兩分割并施行繞線的例子。從上述各實施例的記載可以明確，本實用新型中，在將多個薄板狀電磁 鋼板層疊，并在定子鐵心的各槽部施予獨立的線圏的定子中，各槽部的線圈 沿圍繞定子軛鐵的方向繞線而構成線圈，通過各線圏進行三相星形連接或三 角形連接，使轉矩常數不降低，并使線圈端部的體積減小而能夠小型化，同 時，能夠使在繞線中流動的電流產生的磁通分布均勻，因此，可得到低振動、 低噪聲的效果。并且，因為繞線阻抗值也能夠減小，所以，可以實現銅損低 且高效率的電動機，從而提供一種小型、低振動、低噪聲、高效率的電動機。
權利要求1、一種定子，其特征在于，包括環狀軛鐵部；設在所述軛鐵部的多個齒部；在所述軛鐵部卷成環狀的多個線圈部，所述多個線圈部具有三相星形連接或三相三角形連接的任意一種連接。
2、 如權利要求1所述的定子，其特征在于，所述多個線圏部中，在圓 周方向相鄰的線圏部互相不同相。
3、 如權利要求1所述的定子，其特征在于，所述齒部的截面形狀為 齒部前端比所述輒4失部側大。
4、 如權利要求l所述的定子，其特征在于，所述定子的外徑R與所述 軛鐵部軸向的積層厚度L的關系為L < 0.5R。
5、 如權利要求1所述的定子，其特征在于，所述軛鐵部沿圓周方向被 分割為多個。
6、 一種電動機，其特征在于，包括具備環狀軛鐵部、設在所述軛鐵部的多個齒部、在所述軛鐵部巻成環狀 的多個線圈部，并且所述多個線圏部具有三相星形連接或三相三角形連接的 任意一種連接的定子；與所述定子對向旋轉的轉子，
7、 如權利要求6所述的電動機，其特征在于，所述轉子具備永久磁鐵。
8、 如權利要求7所述的電動機，其特征在于，所述轉子為嵌入所述永 久磁鐵的結構。
9、 如權利要求6所述的電動機，其特征在于，所述轉子為多磁通屏蔽 型轉子。
10、 如權利要求6所述的電動機，其特征在于，所述軛鐵部在內徑部和 外徑部兩向具備所述齒部。所述轉子具有對應所述內徑側齒部的內側轉子和對應所述外徑側齒部 的外側轉子。
11、 如權利要求IO所述的電動機，其特征在于，所述外側轉子和所述 內側轉子通過》茲極的變化線錯開規定的角度而安裝。
12、如權利要求10所述的電動機，其特征在于，所述外側轉子或所述 內側轉子的任意一個為感應電動機型轉子。
專利摘要一種定子，其包括環狀軛鐵部；設在該軛鐵部的多個齒部；在軛鐵部卷成環狀的多個線圈部。該多個線圈部具有三相星形連接或三相三角形連接的任意一種連接。另外，本實用新型的電動機具備該定子和與該定子對向旋轉的轉子，轉子與軛鐵部及齒部產生的旋轉磁通同步旋轉。通過該構成，可以實現電動機的小型化、低振動、低噪聲及高效率化。
文檔編號H02K15/02GK201018318SQ200620136999
公開日2008年2月6日 申請日期2006年10月30日 優先權日2006年10月30日
發明者本田幸夫, 村上浩, 森野修明, 片岡久和, 玉村俊幸, 神藤正行 申請人:松下電器產業株式會社