專利名稱：定子鐵心以及電動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及定子鐵心以及電動機(jī)，特別涉及散熱性高的定子鐵心以及具有這種定子鐵心的電動機(jī)。這里所說的電動機(jī)包含發(fā)電機(jī)。
作為電動機(jī)用的定子鐵心的定子，以往是如圖7所示的形狀，具有卷繞線圈(未圖示)的繞線部分2，該繞線部分2的頂部2a形成有裝入轉(zhuǎn)子(未圖示)的內(nèi)部形狀部分。該定子鐵心1一般通過層疊被沖壓成規(guī)定形狀的薄的硅鋼片而構(gòu)成。其外形如圖所示形成正方形和圓形等，內(nèi)部形狀的中心和外部形狀的中心同心。
電動機(jī)在運轉(zhuǎn)中因發(fā)生鐵損、銅損而發(fā)熱。在具有如上所述那樣的以往的定子鐵心的電動機(jī)中，發(fā)散由該發(fā)熱產(chǎn)生的熱的散熱性不一定高，由發(fā)熱引起的溫度上升，阻礙了減小電動機(jī)的單位輸出的體積，限止了電動機(jī)的小型化。另外，如果為了抑制溫度上升在定子的外側(cè)嵌入安裝作為散熱器由鑄鋁形成的帶有散熱片的插件并焊接鐵板等，則構(gòu)造復(fù)雜化成為成本上升的主要原因。
因而本發(fā)明的目的在于提供零件數(shù)量少而散熱效率高的定子鐵心以及構(gòu)造簡單的單位輸出的體積小的電動機(jī)。
為了實現(xiàn)上述目的，涉及技術(shù)方案1的發(fā)明的定子鐵心，例如如圖1所示，具備多張相同形狀的高導(dǎo)磁率材料的板111；多張板111轉(zhuǎn)動層疊而在其外周形成散熱翅11a、11b、11c(圖6)。
如果形成這種結(jié)構(gòu)，因為轉(zhuǎn)動層疊高導(dǎo)磁率材料的板形成散熱翅，所以可以以很少的零件數(shù)量提供散熱效率高的定子鐵心。
為了實現(xiàn)上述目的，涉及技術(shù)方案2的發(fā)明的定子鐵心的特征在于例如如圖1所示，具備相對定子內(nèi)部形狀12a的中心具有非等距形狀的外形111a的多張高導(dǎo)磁率材料的板111；多張板111通過轉(zhuǎn)動層疊被積層。
轉(zhuǎn)動層疊可以是每單張轉(zhuǎn)動，也可以是每多張一起轉(zhuǎn)動。內(nèi)部形狀的中心典型的是內(nèi)部形狀的圖心。所謂相對內(nèi)部形狀的中心非等距，是說不形成以該中心為中心的圓。外部形狀可以是圓，但該外圓的中心與上述內(nèi)部形狀的中心不一致即可。
如果形成這種結(jié)構(gòu)，因為高導(dǎo)磁率材料的板被轉(zhuǎn)動層疊，所以鐵心的外形呈帶散熱翅的形狀。
在此如技術(shù)方案3所述，在技術(shù)方案2所述的定子鐵心中，理想的是外形被形成圓形或者多角形；使內(nèi)部形狀的中心O1，和上述外部形狀的中心O2偏心。
如果形成這種結(jié)構(gòu)，因為使其偏心，所以外部形狀即使是圓形也可以通過轉(zhuǎn)動層疊形成散熱翅。當(dāng)外形是多角形(例如正方形和長方形)的情況下，即便不使其偏心如果選擇適當(dāng)轉(zhuǎn)動角度也可以形成散熱翅，但通過使其偏心可以使散熱翅伸出得長。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案4的電動機(jī)，例如如圖6所示，具備在技術(shù)方案1至技術(shù)方案3的任意1項所述的定子鐵心11；以及適合上述內(nèi)部形狀的轉(zhuǎn)子21。
如果形成這種結(jié)構(gòu)，因為具備定子鐵心11，所以可以提供散熱性高構(gòu)造簡單、小型的電動機(jī)。在此，一般如果從外部驅(qū)動轉(zhuǎn)子則電動機(jī)產(chǎn)生電力，可以直接利用這種構(gòu)造作為發(fā)電機(jī)使用。因而，在本發(fā)明中的電動機(jī)的概念還包括發(fā)電機(jī)。
圖1是本發(fā)明的第1實施方案的定子鐵心的斜視圖。
圖2是展示用在本發(fā)明的第2實施方案的定子鐵心中的高導(dǎo)磁率材料的板的形狀的一例的平面圖。
圖3是本發(fā)明的第3實施方案的定子鐵心的斜視圖。
圖4是展示在圖3的實施方案中安裝了定子鐵心和端蓋時的斜視圖和側(cè)面圖。
圖5是展示本發(fā)明的第4實施方案的定子鐵心的正面圖。
圖6是展示本發(fā)明的第5實施方案的電動機(jī)的主要構(gòu)造的斜視圖。
圖7是以往的定子鐵心的斜視圖。
以下，參照
本發(fā)明的實施方案。在各圖中相互相同或者相當(dāng)?shù)牧慵蠘?biāo)有相同或者類似的符號，并省略重復(fù)的說明。
圖1是本發(fā)明的第1實施方案的定子鐵心的斜視圖。該定子鐵心11，是電動機(jī)用的定子，通過重疊多張作為高導(dǎo)磁率材料的硅鋼板111構(gòu)成。硅鋼板111的厚度在0．3～0．7mm左右，外形111a被形成長方形，內(nèi)部形狀12a被形成僅能以微小的間隙裝入轉(zhuǎn)子的圓形。在此，多張硅鋼板111被沖壓制成相同的形狀。但是全部的硅鋼板也可以不是同一形狀。尤其是外形可以將一部分硅鋼板制成不同的形狀。
在本實施方案中，內(nèi)部形狀12a被形成為切取了1個圓的圓弧。該1個圓留出卷繞線圈的繞線部分12，以等間隔切取。繞線部分12的頂部12a，以等間隔留下僅能以微小的間隙裝入轉(zhuǎn)子的圓形部分。被切除部分的底部12b作為整體，也形成和內(nèi)部形狀同心的形狀。
但是，繞線部分的頂部12a不一定是切取了1個圓的圓弧。例如可以形成不是和圓形的轉(zhuǎn)子的間隔為等間隔的間隙，而是間距稍擴(kuò)展的楔形那樣的，形成為中心偏離的多個圓的圓弧。
在圖1的例子中，定子鐵心在內(nèi)側(cè)具有規(guī)定形狀的開口，其開口和作為內(nèi)部形狀的圓弧的頂部12a一同還具有底部12b，底部12b作為整體也是圓形，但底部不一定是圓形，作為整體例如可以形成多角形。
如上所述，在本發(fā)明中所述的內(nèi)部形狀，可以考慮只是典型的內(nèi)部形狀部分12a，也可以考慮包含底部12b，沖壓出的內(nèi)部形狀孔的整體形狀。不論哪種形狀，內(nèi)部形狀的中心都是圖中的O1。內(nèi)部形狀的中心O1，可以看作將繞線部分12配置為點對稱的對稱點。這是因為后面敘述的轉(zhuǎn)動積層，是以該中心O1為中心轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)動的前后繞線部分重合的緣故。
在本實施方案中，定子鐵心11由具有4個繞線部分的高導(dǎo)磁率材料的同一形狀的板111構(gòu)成。其是4極電動機(jī)用定子鐵心。如果是8極電動機(jī)，則繞線部分變?yōu)?個(參照圖2)。因為用積層板構(gòu)成，所以在交變磁通通過的情況下，當(dāng)磁通伴隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的情況下等可以抑制鐵損。
在此，作為硅鋼板111的外形111a的長方形的中心O2和形成繞線部分12的頂部分12a的內(nèi)部形狀的中心O1偏心。因而，例如如圖1所示，硅鋼板每轉(zhuǎn)動90°，轉(zhuǎn)動后層疊的各板的繞線部分相互重合。因為4個繞線部分以等間隔配置，所以轉(zhuǎn)動90°后相互重合，并且外形是長方形的長方向的那部分伸出構(gòu)成散熱翅。在圖1中，展示了以相當(dāng)多的張數(shù)構(gòu)成的每一群轉(zhuǎn)動層疊的情況，但也可以每次轉(zhuǎn)動1張鋼板。
在圖1中，展示了長方形并且內(nèi)部形狀和外部形狀偏心的情況，但如果外形不是圓形，即如果是相對內(nèi)部形狀的中心具有非等距形狀的外形的硅鋼板，則即使內(nèi)部形狀和外部形狀同心，也可以通過轉(zhuǎn)動層疊硅鋼板形成散熱翅。
當(dāng)然，即使外部形狀是圓形如果形成內(nèi)部形狀和外部形狀的偏心，也可以形成相對內(nèi)部中心具有非等距形狀的外部形狀的硅鋼板，通過轉(zhuǎn)動層疊形成散熱翅。
如上所述，硅鋼板的外形如果使內(nèi)部形狀和外部形狀偏心則可以是圓形，外部形狀如果是正方形、長方形、其他多角形、橢圓或者圓以外的異形，則內(nèi)部形狀和外部形狀無論同心還是偏心，都可以通過轉(zhuǎn)動層疊并適當(dāng)?shù)剡x擇角度形成散熱翅。
當(dāng)在本定子鐵心11的積層方向的前后設(shè)置未圖示的蓋子的情況下，可以只將裝入該蓋子的凹陷處的鋼板的外形制成和定子的內(nèi)部形狀同心，用嵌入形式安裝固定，另外也可以在定子鐵心11上設(shè)置使定子鐵心11對前后的蓋子確定位置的沖孔。
圖2展示在第2實施方案中的定子鐵心中使用的，線圈繞線部分是8個，外形大致是正方形的硅鋼板的形狀的例子。處于外形的四角處的孔是將硅鋼板收攏在積層方向上緊固的螺釘?shù)呢炌住＠@線部分設(shè)置了8個。即是用于8極電動機(jī)的定子鐵心的硅鋼板。繞線部分是8個，因為外形是正方形，所以轉(zhuǎn)動積層的角度應(yīng)該是45°。在本實施方案中內(nèi)部形狀是圓形，外部形狀是正方形，使各自的中心O1和O2一致。
參照圖3說明第3實施方案的定子鐵心31。圖3(a)是從采用本發(fā)明的第3實施方案的定子鐵心31的軸方向看的正面圖，(b)是斜視圖，(c)是側(cè)面圖。
該定子鐵心31是電動機(jī)用的定子，和第1實施方案一樣通過積層多張作為高導(dǎo)磁率材料的硅鋼板113構(gòu)成。硅鋼板113的外形113a被形成四角是圓角的長方形。但是和第1實施方案的不同之處在于，裝入轉(zhuǎn)子的內(nèi)部形狀32a的中心和外形的長方形的中心一致。但是，因為外形是長方形，所以外形相對內(nèi)部形狀的中心是非等距形狀這一點是一樣的。
在本實施方案中，使形成硅鋼板的外形的長方形的短邊靠近中央部分，在用和長邊的中央部分形成的，1邊和該長方形的短邊長度相同的正方形的4角附近設(shè)置沖孔。沖孔位置位于正方形的4角。
如果重疊這樣的多張硅鋼板，每轉(zhuǎn)動90°積層，則如(b)的斜視圖所示，作為整體成為重疊成十字形的定子鐵心。在十字的縱向和橫向之間，相互具有作為隔板的功能，形成如(c)的側(cè)面圖所示那樣的間隙。硅鋼板可以每一張轉(zhuǎn)動，但在本圖中是集中4～5張0．5mm的硅鋼板轉(zhuǎn)動。這樣做容易通風(fēng)，空氣冷卻效果好是理想的。
參照圖4說明在第3實施方案的定子鐵心上安裝端蓋的構(gòu)成。
圖中，端環(huán)201是圓環(huán)形的零件，圓環(huán)形的外徑和定子鐵心31的外形的長方形的短邊尺寸大致相同，圓環(huán)形的內(nèi)徑和定子鐵心31的內(nèi)部形狀的直徑大致相同。在該圓環(huán)形的內(nèi)徑和外徑之間，開有和定子鐵心31的沖孔一致的4個孔。在該孔上，穿入貫通定子鐵心的沖孔的螺釘，可以將端環(huán)201和定子鐵心31緊固為一體。
進(jìn)而，還可以使用同樣的螺釘安裝具有軸承的端蓋，該軸承是裝在定子鐵心31的內(nèi)部形狀32a中的轉(zhuǎn)子的軸承。
圖中，端蓋202，是在中心部分具有轉(zhuǎn)子用的軸承203，在4角開有和上述定子鐵心31的沖孔一致的4個孔的、外形是正方形的板。在該端蓋202的定子鐵心31一側(cè)，形成有未圖示的凹陷，端環(huán)201被形成得正好嵌入該凹陷中。
在這種構(gòu)成中，準(zhǔn)備2個端蓋202，將定子鐵心31和端環(huán)201的組合體夾在它們之間，通過在4個孔內(nèi)穿入貫通定子鐵心31的沖孔和端環(huán)201的4個孔的的螺釘，就可以將定子鐵心31以及端環(huán)201緊固成一體。
或者，考慮到組裝的方便，也可以在用貫通螺釘將端環(huán)201和定子鐵心31緊固組裝成的組合體上，使用被開在端環(huán)201上的未圖示的螺釘孔，并使用和緊固定子鐵心31和端子環(huán)201的螺釘不同的螺釘另行組裝端蓋202。
轉(zhuǎn)動積層的轉(zhuǎn)動角度，可以根據(jù)繞線部分的個數(shù)、沖孔的數(shù)以及或者外形確定。在圖1的例子中，設(shè)置繞線部分的數(shù)為4，沖孔部分的數(shù)是4，在圖2的例子中，設(shè)置繞線部分的數(shù)為8，沖孔部分的數(shù)為4，在圖3的例子中，設(shè)置繞線部分的數(shù)為12，沖孔部分的數(shù)為4。進(jìn)而在圖2的例子中，除了沖孔部分之外還可以設(shè)置未圖示的保證45°轉(zhuǎn)動的定位孔。
在圖5中，展示從第4實施方案的定子鐵心的軸方向看的形狀。在圖中，114是高導(dǎo)磁率材料的板，定子鐵心的外形是長方形，繞線部分的數(shù)設(shè)置成12個，沖孔的數(shù)設(shè)置成6個。在這樣形成時，可以每次轉(zhuǎn)動60°積層。
參照圖6，說明第5實施方案的電動機(jī)。該實施方案，是在圖1的第1實施方案的定子鐵心中裝入轉(zhuǎn)子21的電動機(jī)。在本圖中，定子鐵心和轉(zhuǎn)子以外的組成零件，例如卷繞在繞線部分上的線圈、定子鐵心前后的蓋子等省略了圖示。如果這樣構(gòu)成，因為形成有散熱翅11a、11b、11c，所以散熱性提高，可以減少電動機(jī)的單位輸出的體積。另外不需要通過鑄鋁和鐵板的焊接設(shè)置散熱器。因而，電動機(jī)的零件數(shù)減少，可以簡單地構(gòu)成。
如果是使用密封型、外扇型、內(nèi)扇型等，具備多層的積層板的定子鐵心的電動機(jī)，則不管什么形式都可以應(yīng)用本發(fā)明。
雖然第5實施方案以電動機(jī)為例進(jìn)行了說明，但其同時也是發(fā)電機(jī)。這是因為一般如果從外部驅(qū)動轉(zhuǎn)子則電動機(jī)產(chǎn)生電力，可以直接用該構(gòu)造作為發(fā)電機(jī)使用的緣故。
本發(fā)明的定子鐵心，不限于電動機(jī)(發(fā)電機(jī))，只要是使用具備多層積層板的定子鐵心的電力裝置，任何情況都可以應(yīng)用。例如對于變壓器和螺線管的定子鐵心也可以應(yīng)用。
如上所述如果采用本發(fā)明，因為板被轉(zhuǎn)動層疊，所以鐵心成為帶散熱翅，散熱性提高，可以提供小型的定子鐵心。如果在電動機(jī)(發(fā)電機(jī))中應(yīng)用這種定子鐵心，則可以提供零件數(shù)少構(gòu)造簡單小型的電動機(jī)(發(fā)電機(jī))。
權(quán)利要求
1．一種定子鐵心，其特征在于具備多張同一形狀的高導(dǎo)磁率材料的板；上述多張板，通過轉(zhuǎn)動積層而在其外周形成散熱翅地被層疊。
2．一種定子鐵心，其特征在于具備相對定子內(nèi)部形狀的中心具有非等距形狀的外形的多張高導(dǎo)磁率材料的板；上述多張板，通過轉(zhuǎn)動積層而被層疊。
3．如權(quán)利要求2所述的定子鐵心，其特征在于上述外形被形成圓形或者多角形；并使上述內(nèi)部形狀的中心和上述外形的中心偏心。
4．一種電動機(jī)，具備權(quán)利要求1至3的任意1項所述的定子鐵心；以及適合上述內(nèi)部形狀的轉(zhuǎn)子。
全文摘要
提供少的零件數(shù)量而散熱效率高的定子鐵心以及構(gòu)造簡單的單位輸出的體積小的電動機(jī)。具備相對定子鐵心12a的中心O1具有非等距離形狀的外形111a的多張高導(dǎo)磁率材料的板111;多張板111轉(zhuǎn)動積層構(gòu)成定子鐵心。轉(zhuǎn)動積層可以是每單張進(jìn)行也可以是每多張一起進(jìn)行。因為轉(zhuǎn)動積層高導(dǎo)磁率材料的板,所以鐵心的外形帶有散熱翅。
文檔編號H02K1/18GK1290985SQ0010163
公開日2001年4月11日 申請日期2000年1月21日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月30日
發(fā)明者國廣敏郎, 齊藤守弘, 相田榮一, 清水裕之, 栗原裕之 申請人:電盛蘭達(dá)株式會社