用于外轉子電機的端蓋的制作方法

本發明總的涉及用于在機器中使用的電機。更具體地，本發明涉及一種包括在轉子的內部至少部分徑向地間隔開的定子的外轉子電機。

背景技術：

本領域的普通技術人員應理解，電機常常用于諸如洗碗機、洗衣機和吊扇的家用電器中。此外，電機常常用于民用和商業供暖和空調系統以及各種其他應用中。盡管可使用各種電機構件布置結構，但電機的一個已知的實施例包括至少部分定位在轉子的徑向內側的定子。具有這種構型的電機通常稱作外轉子電機或外部轉子電機，盡管可使用其他名稱。

外轉子電機的定子通常包括鐵芯和多個線圈。通常，鐵芯呈大致環形形狀并由諸如鐵或鋼的鐵磁金屬組成。鐵芯典型地包括在徑向上向外突出并在其間限定有插槽的多個齒。線圈通過導電線在每個齒周圍卷繞多次以至少部分地填充所述插槽而形成。

存在用于將線分布在鐵芯周圍(例如，從一個齒到另一個齒)的各種技術。然而，此類技術耗時、昂貴，并且容易發生錯誤。此外，此類技術使線容易損傷、松動和移位，從而可能導致電機故障。

技術實現要素：

根據本發明的一個方面，提供了一種用于在機器中使用的外轉子電機。該電機包括可繞一軸線旋轉的轉子、在轉子的內部至少部分徑向地間隔開的定子、以及包括有利于接線的布設(route)的布線結構的端蓋。定子包括具有軸向地間隔開的鐵芯邊沿的大致環形鐵芯。定子還包括卷繞在鐵芯 周圍的接線。該結構包括限定出穿過其布設接線的接線路徑的布線槽。該槽至少部分定位在鐵芯的徑向內側。該槽包括位于鐵芯邊沿之間的底部。該槽包括在徑向內側與鐵芯間隔開并相對于底部至少部分軸向地突出的側面。

由于包括布線槽的布線結構而提供了許多優點，所述布線槽限定出穿過其布設接線的接線路徑，其中該槽至少部分定位在鐵芯的徑向內側，包括位于鐵芯邊沿之間的底部，并且包括在徑向內側與鐵芯間隔開并相對于底部至少部分軸向地突出的側面。例如，本發明的結構使得接線能高效、不貴地并以高精度分布在鐵芯周圍。此外，這種布置結構提供了接線對環境或結構損傷、松動和移位的防護；因而，又帶來提高的電機可靠性。

根據本發明的另一方面，提供了一種用于在機器中使用的外轉子電機。該電機包括可繞一軸線旋轉的轉子、在轉子的內部至少部分徑向地間隔開的定子、至少部分定位在鐵芯的徑向內側的端蓋、以及可操作成有利于定子安裝在機器上的定子底座。定子包括接線。端蓋包括有利于接線的布設的布線結構。該結構包括限定出穿過其布設接線的接線路徑的布線槽。定子底座在徑向上位于接線路徑內。

在徑向上位于由布線結構的布線槽限定出的接線通道內的定子底座的設置提供了許多優點。例如，此特征使得能有效利用空間并最大限度地減少徑向內側的障礙物的存在。也就是說，定子限定出按需提供用于其它電機和/或機器構件的空間的無障礙、大致環形的開口。因此，可減小電機包絡的總尺寸。

此發明內容以簡化形式介紹本發明的理念。下面在對優選實施例的詳細描述中進一步描述這些概念。此發明內容并非意在確定要求保護的主題的關鍵特征或主要特征，也非意在用來限制要求保護的主題的范圍。

本發明的各種其他方面和優點將從以下對優選實施例和附圖的詳細描述變得明顯。

附圖說明

下面參考附圖詳細描述本發明的一個優選實施例，在附圖中：

圖1是根據本發明的一個優選實施例的電機的底部透視圖；

圖2是圖1的電機的頂部透視圖；

圖3是圖1和2的定子和端蓋的底部透視圖；

圖4是圖1-3的定子和端蓋的分解底部透視圖；

圖5是圖1-4的定子和端蓋的底視圖，其中線圈和罩蓋被移除；

圖6是沿圖5的線6-6截取的圖1-5的定子和端蓋的截面側視圖，其中線圈和罩蓋被移除；

圖6a是圖6的定子和端蓋的一部分的放大截面側視圖，其中罩蓋被恢復；

圖7是圖6的剖切定子的底部透視圖，其中線圈和罩蓋被移除；

圖8是定子鐵芯和端蓋的分解底部透視圖，其中罩蓋被移除；以及

圖9是圖8的定子鐵芯和端蓋(其中罩蓋被移除)的分解頂部透視圖。

附圖并未將本發明限制于本文披露和描述的特定實施例。附圖不一定按比例繪制，而是著重于清楚地示出優選實施例的原理。

具體實施方式

本發明允許多種不同形式的實施例。雖然附圖示出并且說明書描述了本發明的某些優選實施例，但應理解，這樣的披露僅借助于示例。無意將本發明的原理限制于具體披露的實施例。

此外，應當理解，如本文中所用的方向用語(例如，頂部、底部、上部、下部、前、后等)應當僅在關于彼此的語境下進行理解。例如，在本發明的一些實施方案中，稱作上部構件的構件實際上反而可為下部構件。

首先參考圖1和2，根據本發明的一個優選實施例構成的電機10被描繪為用于在機器、器械或電器(例如，家用電器，如洗碗機、洗衣機或吊扇；民用或商業供暖和空調系統；健身器械；等等)中使用。

如通常那樣，電機10寬泛而言包括轉子12和定子14。電機10優選 是外轉子電機10，其中定子14在轉子12的內部至少部分地間隔開。

轉子12包括在機器連接端20處與轉子包殼18連接的可旋轉軸16。更具體地，在圖1和2所示的優選實施例中，轉子包殼18包括：大致軸向地延伸的徑向內側轂22；大致軸向地延伸的徑向外側壁24；和在轂22與側壁24之間大致徑向地延伸并且將它們互連的基部26。軸16優選地借助于聯接器28與轂22互連。

在一優選實施例中，如圖所示，聯接器28是包括多個內花鍵30和多個外花鍵32的金屬聯接器。軸16的電機連接端20包括與聯接器28的內花鍵30接合的多個外花鍵34(參見圖1)。類似地，轂22優選地包括與聯接器28的外花鍵32接合的多個內花鍵36。軸16、聯接器28和轉子包殼18由此優選地以約束其間的相對旋轉這樣的方式與軸16互連，并且聯接器28和轉子包殼18由此一體地旋轉。應該注意，可加入多個其它合適的裝置以將各構件旋轉地固定。

轉子包殼18優選是在聯接器28上包覆成型的塑料構件；然而，本發明的原理同樣適用于其它轉子包殼設計和制造技術。

轉子12優選地還包括由轉子包殼18支承的周向地延伸的襯環38。更具體地，側壁24優選地限定出收納襯環38的周向地延伸的通道40。

優選地，襯環38包括在周向上連續地纏繞以限定出多層的金屬片或金屬帶。(為清楚起見，未示出襯環38的各層。)優選地，該金屬包括鐵。然而，僅包括單層和/或包括各種材料中的一種或多種材料的環處于本發明的范圍內。

轉子12優選地還包括多個磁體42。優選地，磁體42是包含釹或另一種合適的材料的永久磁體。轉子包殼18的側壁優選地限定出定位在收納襯環38的通道40的徑向內側的多個周向地間隔開的磁體插槽44。磁體插槽44優選收納相應的磁體42。

磁體插槽44優選地定位成且磁體42優選地成形為使得限定出磁體42與定子14之間的周向間隙46。然而，磁體42用以適當地定位的各種方式處于本發明的范圍內。

此外，通道40優選地定位成且襯環38優選地成形為使得襯環38設置在磁體42的徑向外側并緊鄰磁體42(最優選地，與磁體42接觸)。因而，磁體42和襯環38兩者成間隔開的關系包圍定子14。

盡管轉子12的上述大致構型是優選的，但應注意，各種外轉子電機構型處于本發明的范圍內。

在一優選實施例中，定子14包括大致環形的鐵芯48和卷繞在鐵芯48周圍以形成多個線圈52的接線50。在如圖所示的優選實施例中，鐵芯48具有分別地軸向地間隔開的上、下邊沿54和56以及分別地徑向地間隔開的徑向最內側和最外側周面58和60。

如圖8和9中最佳所示，鐵芯48優選地包括多個徑向突出的齒62，每個齒都包括大致呈圓弧形延伸的齒軛(yoke)64、從齒軛64大致徑向地延伸的臂66和從臂66大致呈圓弧形延伸的齒冠68。齒軛64優選地互連并共同具有最內側周面58，而臂66和齒冠68呈圓弧形間隔開以在其間限定出槽76。每個齒62都具有頂面70、下面72和兩個側面74。齒62的齒冠68共同具有最外側周面60，該最外側周面因此是不連續的。

定子鐵芯48優選地包括諸如鋼的鐵磁材料且優選為層壓結構。然而，鐵芯48包括替換材料并具有替換結構處于本發明的范圍內。例如，鐵芯48可一體地形成，由鐵組成，包括齒62從其突出的連續環形基礎環，或者以這些或本領域的技術人員已知的其他變型的組合為特征。

接線50優選地包含導電材料并在每個單獨的齒62周圍卷繞多次以形成定子14的相應線圈52。接線50優選地主要包括多個鋁線，盡管使用其他類型的導電線(例如銅線)處于本發明的范圍內。所述線可以設置或不設置涂層。(應注意，線圈52僅示意性地示出并且在一些圖中為了清楚起見已從齒62被移除。然而，在實踐中，線圈52將設置在每個齒62上并且將包括接線50的多個繞組。)如通常那樣，接線50根據電機10的定相(phasing)以特定圖案卷繞在齒62周圍，如下文將進一步說明。

電機10優選地還包括端蓋78和定子底座80。端蓋78和定子底座80的優選實施例的其它細節將在下文中更詳細地說明。

在一優選實施例中，端蓋78包括有利于接線50的布設的布線結構82。布線結構82優選地包括限定出穿過其布設接線50的接線路徑86的布線槽84。這種布設的細節將根據電機10的具體細節而不同(例如，待促進的期望卷繞圖案)。然而，圖4提供了示出延伸穿過布線路徑86的接線50(為了清楚，接線被截短)的示意圖。

優選地，槽84至少部分定位在鐵芯48的徑向內側。更具體地，槽84優選地包括徑向內側面88、徑向外側面90以及在側面88和90之間延伸并將它們互連的底部92。應特別注意，如上文簡要說明的，在一優選實施例中，所謂的底部92可定向成作為上部構件(即，頂部)。例如，如圖所示，槽84是倒槽，其中底部92在所示的電機定向的情況下看時形成槽84的一類天花板。

底部92優選地位于鐵芯48的上、下邊沿54和56之間，且側面88和90均優選地定位在鐵芯48的徑向內側。更具體地，優選內側面88在徑向內側與鐵芯48間隔開，而外側面90與鐵芯48的徑向最內周面58相靠接。

側面88和90均優選地相對于底部92至少部分軸向地突出。最優選地，側面88和90均整體相對于底部92大致軸向地突出并至少基本上彼此平行。兩個側面的其中一個的一部分或全部可以以大致非軸向(例如，階梯狀)方式突出，或各側面的一部分或全部可以不平行，但不偏離本發明的一些方面。例如，各側面可替換地朝向底部會聚，使得底部實質上是由各側面協同地限定出的頂點。

盡管優選而言內側面88和外側面90設置成限定出槽84，但應注意，根據本發明的一些方面，允許在不存在兩個側壁的情況下限定出該槽并繼而限定出接線路徑自身。例如，鐵芯自身(更具體地，鐵芯的最內周面)可代之以與內側和底部配合以形成缺少由端蓋限定出的外壁的槽。

優選地，槽84大致周向地延伸并且在周向上連續，使得接線50可連續布設在鐵芯48周圍。

內側面88優選地分別存在軸向地間隔開的頂部和底部邊緣94和96。 類似地，外側面90優選地存在軸向地間隔開的頂部和底部邊緣98和100。底部82優選地在底部邊緣96和100之間延伸并且將它們互連。然而，根據本發明的一些方面，允許側面中的任意一個或兩個包括在底部下方延伸的結構，使得底部在中間部分、頂部邊緣或側面上的/側面的不同位置(例如，一個底部邊緣和一個中間部分)之間延伸并且將它們互連。

優選地，底部92大致在鐵芯48的上、下邊沿54和56上、下邊沿54和56之間定心。然而，底部92偏向向上、下邊沿54和56中的任一者處于本發明的一些方面的范圍內。

在一優選實施例中，如圖所示，側面88和90的頂部邊緣94和98分別彼此軸向地偏離。更具體地，優選而言，內側面88的頂部邊緣94相對于外側面90的頂部邊緣98軸向地凹進。換句話說，內側面88優選地在軸向上比外側面90短。

端蓋78優選地還包括罩蓋102。罩蓋102優選地構造成使得，當固定在端蓋78的其余部分上時，罩蓋102和布線結構82共同地至少基本上包圍接線路徑86。罩蓋102優選地通過多個緊固件104(最優選螺釘)固定在端蓋78的其余部分上，所述緊固件延伸穿過罩蓋102中的緊固件接納孔106并且延伸到端蓋78的其余部分中的相應緊固件接納孔口108中。下文將更詳細地說明罩蓋102及其在端蓋78的其余部分上的固定。

在一優選實施例中，端蓋78除罩蓋102外還分別包括上、下部段78a和78b。下文將更詳細地說明上、下部段78a、78b的構型。

端蓋78優選地還包括二級/附加的布線結構110。二級布線結構110優選地包括分別地上部的第一組112和第二組114的分別地呈圓弧形間隔開、大致軸向地延伸的接片116和118。二級布線結構110優選地還包括下部的第一屏障120和下部的第二組122呈圓弧形間隔開、大致軸向地延伸的接片126，所述下部的第一屏障包括至少基本上連續、大致軸向地延伸的壁124。上部的第一和第二接片組112和114分別優選地彼此徑向地間隔開以便在其間限定出上部輔助接線路徑128，而下部的第一屏障和下部的第二接片組120和122分別優選地彼此徑向地間隔開以便在其間限定 出下部的輔助接線路徑130。

上部的和下部的第一和第二接片組或屏障112、114、120、122的接片或壁116、118、124、126優選地均背離鐵芯48軸向地延伸。更具體地，上部的第一和第二接片組112和114的接片116和118分別優選地背離鐵芯48的上部軸向邊沿54軸向地延伸，而下部的第一屏障和下部的第二接片組120和122的壁124和接片126分別優選地背離鐵芯48的下部軸向邊沿56軸向地延伸。上部和下部的輔助接線路徑128和130各者因此優選地定位在鐵芯48的邊緣54和56的徑向外側。

此外，各輔助接線路徑128和130優選地設置在鐵芯48的最內側周面58的徑向外側。最優選地，輔助接線路徑128和130均優選地覆蓋鐵芯48的齒軛64。

端蓋78優選地還包括三級布線結構132。三級布線結構132優選地包括上部的第二接片組114和上部的第三接片組134，以及下部的第二接片122和下部的第三接片組136。上部的和下部的第三接片組134和136優選地分別包括多個呈圓弧形間隔開、徑向地延伸的接片138和140。

上部的第二和第三接片組114和134分別優選地彼此徑向地間隔開。下部的第二和第三接片組122和136也分別優選地彼此徑向地間隔開。上部的和下部的第二和第三接片組114、122、134、136優選地共同在其間限定出多個大致環形的線圈路徑。(線圈路徑142延伸穿過上述形成在齒62之間的插槽34。)線圈52優選地在線圈路徑142中卷繞在齒62周圍。

三級布線結構82特別適合約束線圈52的徑向向內和向外移動(例如，包括特定的一個線圈52的接線50的徑向向內或向外滑動或偏離)。

每組的接片116、118、126、138、140可彼此等同或可彼此不同。例如，第三接片組134和136的接片138和140優選地彼此等同。相比而言，上部的第一接片組112的接片116以及第二接片組114和122的接片118和126的尺寸和形狀分別優選地在每組內不同。更具體地，每組112、114和122的接片116、118和126優選地在較寬和較窄形式之間呈圓弧形交替。

根據本發明的一些方面，還允許用連續地延伸的屏障壁或局部屏障壁 (即，接片和較大部段的組合)替換接片中的一個或多個和/或用接片或壁部段和接片的組合替換屏障壁。

在一優選實施例中，端蓋78相對于鐵芯48固定以防止其間的相對旋轉。這種固定在本領域中無論如何都可以是已知的，包括但不限于以下中的一者或多者：包覆成型；互相接合的花鍵；熱鉚接；粘接劑；緊固件，例如螺釘、螺栓或銷；摩擦；或設置約束這種移動的一體結構特征。下面將更詳細地說明端蓋78相對于定子鐵芯48的優選固定方式。

端蓋78優選地由合成樹脂材料組成，盡管可使用優選地至少基本上電絕緣的一種或多種不同類型的材料而不脫離本發明的精神。

在一優選實施例中，端蓋78還包括均覆蓋定子芯48的相應一個齒62的部分的多個齒覆蓋部，每個齒覆蓋部都覆蓋定子鐵芯48的相應一個齒62的一部分。更具體地，每個齒覆蓋部144優選地包括上、下齒軛部146和148，上、下臂部150和152，以及上、下齒冠部154和156。上、下齒軛部146和148覆蓋相應的上、下面70和72以及與齒軛64相鄰的相應齒62的側面74的相應部分。上、下臂部150和152覆蓋相應的上、下面70和72以及與臂66相鄰的相應齒62的側面74的相應部分。上、下齒冠部154和156覆蓋相應的上、下面70和72以及與齒冠68相鄰的相應齒62的側面74的相應部分。

應特別注意，在一優選實施例中，上、下齒軛部146和148與上、下第一和第二接片組以及屏障112、114、120、122配合成限定出上、下輔助接線路徑128和130。

優選地，定子鐵芯48的最外周面60保持至少基本上露出(即，至少基本上不存在與端蓋78和/或其它結構相關的覆蓋部)。

在一優選實施例中，如上所述，端蓋78包括上、下部段78a和78b。上端蓋部段78a優選地包括：槽84；分別地上部的第一、第二和第三接片112、114和134；以及分別地上齒軛部、臂部和齒冠部146、150和154。下端蓋部段78b優選地包括：分別地下部的第一、第二和第三屏障和接片組120、122和136；以及分別地下齒軛部、臂部和齒冠部148、152和156。 然而，根據本發明的一些方面，允許端蓋包括更多或更少的部段。例如，端蓋可替換地包括罩蓋和整體的、一體地形成的本體。

如上所述，端蓋78優選地包括與布線結構82配合成至少基本上圍出接線路徑86的罩蓋102。更具體地，罩蓋102的形狀大致為環形并且包括大致徑向地延伸的頂部部分158、大致軸向地延伸的接合部分160、以及在頂部部分158與接合部分160之間延伸并且將它們互連的大致傾斜部分162。頂部部分158、接合部分160和傾斜部分162優選地均周向地連續延伸。

如圖6a中最佳所示，接合部分160優選地限定出與槽84的內側面88的頂部邊緣94相靠接的第一接合面164。相比而言，頂部部分158和傾斜部分162優選地分別與內、外側面88和90的頂部邊緣94和98軸向地間隔開。

優選地，罩蓋102包括從頂部部分158大致軸向地延伸的保持壁166。保持壁166優選地包圍并接合上部的第一接片組112的接片116，使得罩蓋102相對于布線結構82且繼而相對于端蓋78的其余部分的徑向移位至少基本上被阻止。

如上所述，電機10優選地包括定子底座80。定子底座80優選地可操作成有利于將定子安裝在機器(未示出)上。

廣義上講，優選定子底座80在徑向上位于接線路徑86內。更具體地，在一優選實施例中，如圖所示，定子底座80優選地包括相對于槽84的外側面90在徑向上向內延伸但與槽84的內側面88徑向地間隔開的多個呈圓弧形間隔開的凸部188。因此，槽84的內側面88和各凸部88在其間限定出徑向間隙170。

徑向間隙170的設置使得接線路徑86能夠在周向上連續延伸，如上所述。此外，應注意，定子底座80定位成在徑向上位于接線路徑86內使得能比其中定子安裝結構相對于槽的內側面在徑向上向內延伸的設計所提供的空間利用更有效的空間利用。

優選地，凸部168包括由定子鐵芯48形成的安裝突起172和由端蓋 78形成的安裝突出體174。更具體地，各安裝突出體174優選地覆蓋相應的安裝突起172的至少一部分。如圖6、7和其它圖所示，例如，在一優選實施例中，每個安裝突出體174都包括形成端蓋78的電絕緣材料薄層，而安裝突起172包括鐵芯48的厚塊。優選地，安裝突起172從鐵芯48的上部軸向邊沿54延伸到下部軸向邊沿56。

在一優選實施例中，各凸部168部分地限定出穿過其中的緊固件接納開口176。緊固件接納開口176構造成接納緊固件(未示出；例如，螺釘、螺栓或銷)以將定子14固定在機器、電器等(也未示出)上。優選地，各緊固件接納開口176延伸穿過罩蓋102、端蓋78和鐵芯48。更具體地，每個緊固件接納開口176都包括：由鐵芯48的相應安裝突起172限定出的突出區域176a；由端蓋78的相應安裝突出體174限定出的突出區域176b；和由罩蓋102限定出的罩蓋區域176c。因而，定子14的支承通過緊固件(未示出)、端蓋78(包括罩蓋102)和鐵芯48協作地實現。

如上所述，罩蓋102包括緊固件104穿過其延伸到端蓋78的其余部分中的緊固件接納孔口108中的多個緊固件接納孔106。端蓋78中的緊固件接納孔口108優選地由安裝突出體174且更具體地由軸向地延伸的插座174a(在圖9中最佳地示出)限定。此外，相應緊固件接納孔口178優選地形成在鐵芯48的安裝突起172中，盡管可允許它們形成在鐵芯的替代區域中。插座174a優選地延伸到相應孔口178中。因此，罩蓋102固定在端蓋78的其余部分和鐵芯48兩者中。

凸部168優選地呈圓弧形均勻地間隔開，盡管可以設置不均勻的間距。此外，盡管優選地設置了三(3)個凸部168，但可存在更多或更少的凸部而不脫離本發明的范圍。還允許凸部互相不同，盡管優選如圖所示的等同地構成的凸部168。

優選地，定子底座80至少基本上在軸向上被容納鐵芯48的上、下邊沿54和56之間。例如，在圖示的實施例中，僅形成各安裝突出體174的電絕緣材料薄層以及或許緊固件(未示出)的小部分延伸經過上部軸向邊沿54，而各緊固件或許僅一端(未示出；即，定子底座自身無任何部分) 可延伸經過下部軸向邊沿56。

上述本發明的優選形式僅應用作說明且不應當在限制的意義上用于解釋本發明的范圍。本領域技術人員可容易地作出對如上文所述的對示例性實施例的明顯修改，而不會脫離本發明的精神。

發明人由此陳述其意圖，即依賴于等價原則來確定和達到本發明合理公平的范圍，其附屬于任何設備，而不顯著地脫離附后權利要求書所闡述的本發明的字面上的范圍。