專利名稱：外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種感應(yīng)電動機(jī)，特別是涉及一種具有轉(zhuǎn)子在定子外的外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)。
背景技術(shù)：
通常，電動機(jī)將電能轉(zhuǎn)換機(jī)械能，以提供旋轉(zhuǎn)能力。電動機(jī)主要分為交流電動機(jī)和直流電動機(jī)，其中感應(yīng)電動機(jī)是一種交流電動機(jī)。
根據(jù)轉(zhuǎn)子和定子的相對位置，感應(yīng)電動機(jī)還可以分成內(nèi)轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)和外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)。內(nèi)轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)通常用于洗衣機(jī)或類似物，它包括在定子內(nèi)的轉(zhuǎn)子。
當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)子在定子內(nèi)旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子的半徑受限制，以便產(chǎn)生較小的單位體積轉(zhuǎn)矩，并降低內(nèi)部空間的利用。最近，提出了一種感應(yīng)電動機(jī)，它能以轉(zhuǎn)子安裝在定子外的方式增加每相同體積的轉(zhuǎn)矩，并將定子的內(nèi)部空間用作其它用途。這種感應(yīng)電動機(jī)被稱為外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)。
下面簡要說明外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)的一般結(jié)構(gòu)。
圖1表示普通的外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)的示意橫截面視圖。
參見圖1，外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)包括一個轉(zhuǎn)子外殼10，一個驅(qū)動軸60與該轉(zhuǎn)子外殼結(jié)合以便穿過轉(zhuǎn)子外殼10的中心；一個轉(zhuǎn)子導(dǎo)體20，該轉(zhuǎn)子導(dǎo)體安裝在轉(zhuǎn)子外殼10的內(nèi)周面上，以構(gòu)成一個連接電路；一個定子芯30，該定子芯固定在一個框架50上，以便與轉(zhuǎn)子外殼10內(nèi)的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體20保持一個預(yù)定的縫隙；和一個線圈40，該線圈40安裝在定子芯30上，以便通過接通交流電功率來形成一個旋轉(zhuǎn)磁場。
在這種情況下，驅(qū)動軸60通過轉(zhuǎn)子外殼10的一個插入孔11與轉(zhuǎn)子外殼10結(jié)合，然后，穿過定子芯30的中心，以便由框架50支承旋轉(zhuǎn)。
下面示意性說明上述感應(yīng)電動機(jī)的操作。線圈40產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子導(dǎo)體20上感應(yīng)的電流相互作用，因此，根據(jù)弗萊明左手定律，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子導(dǎo)體20的轉(zhuǎn)矩。
因而，盡管有上述優(yōu)點(diǎn)，外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)具有下列缺點(diǎn)或問題，因此，沒有廣泛被使用。
首先，在包括外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)的感應(yīng)電動機(jī)中，由于線圈40的電阻產(chǎn)生的銅損和由于定子芯30的漏磁通產(chǎn)生的鐵心損耗是必然的。銅損和鐵心損耗產(chǎn)生大量的熱。在這種情況下，感應(yīng)電動機(jī)內(nèi)的溫度增加，從而線圈40的電阻增加，因此，功率損耗增加。特別是，如果感應(yīng)電動機(jī)內(nèi)的溫度高于線圈40的絕緣水平的溫度，在線圈40的表面上形成的絕緣薄膜破損，這大大降低感應(yīng)電動機(jī)的耐久性。
在外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)中，這個問題變的十分嚴(yán)重。當(dāng)外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)的單位體積負(fù)荷轉(zhuǎn)矩大大高于內(nèi)轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩時，這種負(fù)荷轉(zhuǎn)矩直接導(dǎo)致線圈40的溫度升高。
第二，外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)難于在定子芯30上自動纏繞線圈40，因此，無法實(shí)現(xiàn)自動大規(guī)模生產(chǎn)，這導(dǎo)致產(chǎn)品成本增加。
通常，在定子芯上有不同的纏繞方法。例如，在定子縫隙中自動插入線圈，該線圈利用繞線機(jī)預(yù)先纏繞，從而實(shí)施所謂的插入法。另外，通過在定子縫隙上直接纏繞線圈來實(shí)施所謂的直接纏繞法。插入法用于內(nèi)轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)。盡管其產(chǎn)品成本高于直接纏繞法，插入法能夠自動化，以便用于大規(guī)模生產(chǎn)。
然而，為了在外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)上采用插入法，需要包括繞線機(jī)等的新設(shè)備。因此，直接纏繞法主要用于外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)。這是因?yàn)橥廪D(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)的定子縫隙的位置和形狀與內(nèi)轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)的定子縫隙的位置和形狀完全不同。
即使直接纏繞法應(yīng)用于外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)，自動化也是不可能的。
特別是，如圖2所示，外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)需要多個磁極，以便獲得旋轉(zhuǎn)能力。磁極的數(shù)量取決于線圈的布置形式。通常，廣泛使用的線圈布置形式利用48個定子縫隙31組成8個磁極。
因此，每個磁極分配六個定子縫隙31，線圈適當(dāng)?shù)乩p繞在六個定子縫隙上。在這種情況下，線圈分成作為工作繞組的主繞組MC，和作為啟動繞組的副繞組SC。為便于解釋，如圖2給主繞組MC，副繞組SC和定子縫隙31標(biāo)記隨機(jī)數(shù)字。首先，第一主繞組MC1繞定子縫隙中的最外的定子縫隙31a和31f纏繞，然后第二主繞組MC2繞另外的定子縫隙31b和31e纏繞。而且，第一和第二副繞組SC1和SC2分別繞定子縫隙中的最內(nèi)的定子縫隙31c和31d纏繞。在這種情況下，第三和第四副繞組SC3和SC4一起分別繞定子縫隙31b和31e纏繞，同時，第二主繞組MC2繞該第三和第四副繞組SC3和SC4纏繞。
在這種情況下，定子縫隙31的橫截面面積(線圈纏繞的空間的面積)互相相等，很難自動纏繞線圈。當(dāng)纏有另一個線圈的定子縫隙存在于纏有一個隨機(jī)線圈的定子縫隙之間時，其中纏有線圈的空間相互重疊，從而導(dǎo)致線圈之間的爭擾。例如，四個定子縫隙31b，31c，31d和31e在最外的定子縫隙31a和31f之間形成，第一主繞組MC1繞該定子縫隙31a和31f纏繞。在這種情況下，第一主繞組MC1與第二主繞組MC2爭擾，第一至第四副繞組SC1至SC4在相同的空間內(nèi)纏繞在其余的定子縫隙31b，31c，31d和31e上。
不幸的是，自動纏繞線圈以便自動地大規(guī)模生產(chǎn)基本上是不可能的，因此，增加了產(chǎn)品成本。除此之外，通過充分地保證定子縫隙31的橫截面面積，它能防止線圈在纏繞空間內(nèi)相互爭擾，因此，定子縫隙的尺寸必須增加。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明涉及一種外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)，它基本上避免了由于現(xiàn)有技術(shù)的限制和缺點(diǎn)所帶來的一個或多個問題。
本發(fā)明的一個目的是提供一種能夠通過穩(wěn)定地冷卻線圈來提高產(chǎn)品的可靠性和耐久性并降低其功率消耗的外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種通過最大程度減少線圈纏繞空間內(nèi)相互重疊的空間從而能夠自動大規(guī)模生產(chǎn)的外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)。
本發(fā)明的附加的優(yōu)點(diǎn)、目的和特點(diǎn)部分將在下面的說明書中說明，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，部分內(nèi)容從下面的說明書的審查過程中顯然可知，或者可從本發(fā)明的實(shí)踐中獲知。本發(fā)明的目的和其它優(yōu)點(diǎn)將根據(jù)說明書中特別指出的結(jié)構(gòu)和附后的權(quán)利要求書要求保護(hù)的權(quán)利要求實(shí)現(xiàn)和獲得。
為實(shí)現(xiàn)這些和其它優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)這里體現(xiàn)和廣義描述的本發(fā)明的目的，一種外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)包括一個驅(qū)動軸；一個定子芯，該定子芯固定在一個框架上，并具有多個定子縫隙，這樣驅(qū)動軸穿過定子芯的中心；線圈，該線圈纏繞在定子縫隙上，以便形成一個旋轉(zhuǎn)的磁場；一個轉(zhuǎn)子外殼，該轉(zhuǎn)子外殼安裝在定子芯外，以便與定子芯保持一個預(yù)定的縫隙，其中驅(qū)動軸穿過轉(zhuǎn)子外殼的底部中心結(jié)合；轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，它與轉(zhuǎn)子外殼的內(nèi)周面連接，以便通過線圈的旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生一個轉(zhuǎn)矩；多個上葉片，它安裝在轉(zhuǎn)子外殼的上端，以便在其之間留下一個預(yù)定的間隔，當(dāng)轉(zhuǎn)子外殼旋轉(zhuǎn)時，外部空氣強(qiáng)制吸入以便冷卻線圈。
因此，本發(fā)明通過上葉片強(qiáng)制空氣循環(huán)，從而使線圈冷卻，因此，同時能夠解決由于線圈溫度的增加導(dǎo)致的耐久性的降低和功率消耗的增加。
在本發(fā)明的一個方面中，一種外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)包括一個驅(qū)動軸；一個定子芯，該定子芯固定在一個框架上，這樣驅(qū)動軸穿過定子芯的中心；在定子芯上形成的多個定子縫隙，以便與驅(qū)動軸平行，并在驅(qū)動軸的朝向上深度不同；線圈，該線圈作為分布繞組直接纏繞在定子縫隙上，以便形成一個旋轉(zhuǎn)的磁場，該線圈包括主繞組和副繞組；一個轉(zhuǎn)子外殼，該轉(zhuǎn)子外殼安裝在定子芯外，以便與定子芯保持一個預(yù)定的縫隙，其中驅(qū)動軸穿過轉(zhuǎn)子外殼的底部中心結(jié)合；轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，它與轉(zhuǎn)子外殼的內(nèi)周面連接，以便通過線圈的旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生一個轉(zhuǎn)矩。
因此，本發(fā)明充分確保具有不同深度的空間在定子縫隙的線圈之間沒有重疊，因此能夠利用繞線機(jī)纏繞線圈。
在本發(fā)明的另一個方面，外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)包括一個驅(qū)動軸；一個定子芯，該定子芯固定在一個框架上，這樣驅(qū)動軸穿過定子芯的中心；在定子芯上形成的多個定子縫隙，以便與驅(qū)動軸平行，并在驅(qū)動軸的朝向上深度不同；線圈，該線圈作為分布繞組直接纏繞在定子縫隙上，以便形成一個旋轉(zhuǎn)的磁場，該線圈包括主繞組和副繞組；一個轉(zhuǎn)子外殼，該轉(zhuǎn)子外殼安裝在定子芯外，以便與定子芯保持一個預(yù)定的縫隙，其中驅(qū)動軸穿過轉(zhuǎn)子外殼的底部中心結(jié)合；轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，它與轉(zhuǎn)子外殼的內(nèi)周面連接，以便通過線圈的旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生一個轉(zhuǎn)矩；和多個上葉片，它安裝在轉(zhuǎn)子外殼的上端并具有預(yù)定間隔，以便當(dāng)轉(zhuǎn)子外殼旋轉(zhuǎn)時，外部空氣強(qiáng)制吸入以便冷卻線圈。
可以理解本發(fā)明前面的一般說明和下面的詳細(xì)說明是典型的和解釋性的，用以對本發(fā)明的保護(hù)范圍作進(jìn)一步的解釋。


便于進(jìn)一步理解本發(fā)明并構(gòu)成說明書的一部分的附圖在此說明本發(fā)明的實(shí)施例，并與本發(fā)明的說明書一起用來解釋本發(fā)明的原理。附圖中圖1說明普通的外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)的橫截面示意圖；圖2說明圖1的外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)的線圈排列的平面圖；圖3說明了表示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)的橫截面示意圖；圖4說明了圖3的感應(yīng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)子外殼的鳥瞰圖；圖5說明了圖3的感應(yīng)電動機(jī)的不同形狀的上葉片的平面圖；圖6說明了圖3中的外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)的橫截面視圖，以解釋其工作狀況；圖7說明了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)的橫截面示意圖；圖8A說明圖7中外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)的定子芯的平面圖；圖8B說明了圖8A中的外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)的線圈排列的平面圖；圖9A說明圖7中外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)的一個不同的定子芯的部分平面圖；
圖9B說明了圖9A中的外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)的線圈排列的平面圖；和圖10說明了采用本發(fā)明的外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)的洗衣機(jī)的橫截面視圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參考附圖中的例子，來詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。在整個附圖中，相同的數(shù)字標(biāo)記用來代表相同或類似的部件。
第一實(shí)施例圖3說明了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)的示例橫截面圖。
參考圖3，根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)包括作為磁體的一個轉(zhuǎn)子外殼110，驅(qū)動軸160與外殼結(jié)合，以便穿過轉(zhuǎn)子外殼110的中心，一個轉(zhuǎn)子導(dǎo)體120，該轉(zhuǎn)子導(dǎo)體120裝在轉(zhuǎn)子外殼110的內(nèi)周面處以便構(gòu)成連接電路，一個定子芯130，該定子芯130固定在框架150上以便維持與轉(zhuǎn)子外殼110內(nèi)的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體120的預(yù)定縫隙，和一個線圈140，該線圈140裝在定子芯130處以便通過接通交流電功率形成旋轉(zhuǎn)磁場。
轉(zhuǎn)子外殼110為圓柱形，以便轉(zhuǎn)子外殼110的頂面打開。插入孔111形成在轉(zhuǎn)子外殼110的下中部，以便驅(qū)動軸160穿過。而且，支撐端112沿著內(nèi)部側(cè)邊在預(yù)定高度形成，以便支撐轉(zhuǎn)子導(dǎo)體120。在這種情況下，支撐端112決定轉(zhuǎn)子導(dǎo)體120的推進(jìn)深度。
轉(zhuǎn)子導(dǎo)體120沿著轉(zhuǎn)子外殼110的內(nèi)周面推進(jìn)到支撐端112，以便通過線圈140感應(yīng)出的電流，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。因此，多個磁性轉(zhuǎn)子銅條(圖中未顯示)插入轉(zhuǎn)子導(dǎo)體120中，由此轉(zhuǎn)子銅條相互連接以便構(gòu)成單回路。
定子芯130與轉(zhuǎn)子外殼110形成同心圓，以便形成由轉(zhuǎn)動電場產(chǎn)生磁通的路徑。因此，定子芯130由多個電鋼板131構(gòu)成，這些電鋼板的中心部分為空以便驅(qū)動軸160穿過。在這種情況下，為了將線圈140纏繞在定子芯130上，多個定子縫隙133形成在電鋼板131的外周面處以便與驅(qū)動軸160平行。而且，為了將定子芯130固定在框架150上，在電鋼板131的內(nèi)周面處形成連接螺釘插入孔135，以便與驅(qū)動軸160平行。因此，堆疊多個電鋼板131以便定子縫隙133和連接螺釘插入孔135沿著軸方向連續(xù)定位，因此構(gòu)成定子芯130。
在這種情況下，定子芯130通過附加的接合螺栓137固定在框架150上。框架150按照在轉(zhuǎn)子外殼110上，并且在框架150的中心部分處形成開口151，以便穿過驅(qū)動軸160。在這種情況下，軸承安裝部分153繞框架150的開口151形成，并且軸承155安裝在軸承安裝部分153處，以便支撐驅(qū)動軸160轉(zhuǎn)動。
同時，為了冷卻線圈140，如圖4所示，多個葉片113和114分別安裝在轉(zhuǎn)子外殼110的上端和底端。
首先，為了使外部空氣強(qiáng)制循環(huán)，多個葉片113安裝在轉(zhuǎn)子外殼110的上端。上葉片113以預(yù)定間隔相互分離，并且在轉(zhuǎn)子外殼110的上端處直立起來。在這種情況下，上葉片113以驅(qū)動軸為中心與徑向平行安裝。
當(dāng)轉(zhuǎn)子外殼110旋轉(zhuǎn)時，上葉片113與轉(zhuǎn)子外殼110一起旋轉(zhuǎn)，以便使外部空氣吸入到轉(zhuǎn)子外殼110內(nèi)。這個原理類似橫流風(fēng)扇的原理。
同時，為了使外部空氣強(qiáng)迫吸入，最好安裝上葉片113，以便以驅(qū)動軸為中心相對于徑向以預(yù)定角度傾斜，這如圖5所示。在這種情況下，實(shí)線表示轉(zhuǎn)子外殼110的轉(zhuǎn)動方向，虛線表示外部空氣的吸入方向。因此，由于氣流特性，可更有效地進(jìn)行上葉片113的空氣吸入。
接著，為了使外部空氣強(qiáng)制循環(huán)，多個下葉片114在轉(zhuǎn)子外殼110的底部形成。在這種情況下，多個第一通風(fēng)孔115在轉(zhuǎn)子外殼110的底部形成。
第一通風(fēng)孔115以驅(qū)動軸為中心沿著徑向形成，并且第一通風(fēng)孔115的每個輪廓都為在徑向上具有長邊的矩形。而且，下葉片114同上葉片113一樣以驅(qū)動軸為中心平行于徑向安裝。在這種情況下，下葉片114作為轉(zhuǎn)子外殼110的組成部分安裝在第一通風(fēng)孔115的一側(cè)。因此，在通過切口制造第一通風(fēng)孔115時，下葉片114可分別自然地安裝在第一通風(fēng)孔115的一側(cè)。
因此，當(dāng)轉(zhuǎn)子外殼110旋轉(zhuǎn)時，下葉片114與轉(zhuǎn)子外殼110一起旋轉(zhuǎn)以便使外部空氣經(jīng)過第一通風(fēng)孔115吸入轉(zhuǎn)子外殼。該原理類似多葉片式風(fēng)扇的原理。
同時，多個第二通風(fēng)孔116形成在轉(zhuǎn)子外殼110的頂部和底部，以便空氣在冷卻線圈后經(jīng)第二通風(fēng)孔116排出。即，經(jīng)過上葉片113和第一通風(fēng)孔115之間的縫隙吸入的空氣冷卻了線圈，然后通過由第二通風(fēng)孔116形成的路徑排出。因此，第二通風(fēng)孔116能夠防止排出的空氣干擾吸入的空氣。
為了進(jìn)行這種平穩(wěn)的操作，第二通風(fēng)孔116最好在電動機(jī)外殼110的支撐端112下形成。
下面解釋上述構(gòu)造成的外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)的操作。
圖6說明了圖3中外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)的橫截面圖，以便解釋它的操作。
參考圖6，當(dāng)交流電功率施加給線圈140，以便在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體120上感應(yīng)電流，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體120感應(yīng)的電流根據(jù)弗萊明左手定律和經(jīng)定子芯130轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的磁通量一起產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，以便轉(zhuǎn)子外殼110旋轉(zhuǎn)。
在這種情況下，下葉片114與轉(zhuǎn)子外殼110一起旋轉(zhuǎn)，由此外部空氣經(jīng)過第一通風(fēng)孔115強(qiáng)制吸入轉(zhuǎn)子外殼110內(nèi)。吸入的空氣經(jīng)過定子芯130的下部，特別是線圈140的下部，以便經(jīng)第二通風(fēng)孔116向外排出。在這種空氣循環(huán)過程中，線圈140的下部暴露在足夠冷卻的循環(huán)空氣中，因此能夠?qū)⒄麄€線圈140的溫度維持在預(yù)定度數(shù)下。
同時，上葉片113與轉(zhuǎn)子外殼110一起旋轉(zhuǎn)，由此外部空氣經(jīng)過上葉片113之間的空間強(qiáng)制吸入轉(zhuǎn)子外殼110內(nèi)。吸入的空氣經(jīng)過定子芯130的上部，特別是相繼經(jīng)過線圈140的上部、定子芯130和轉(zhuǎn)子導(dǎo)體120之間的空隙和定子芯130的中心部分，以便經(jīng)第二通風(fēng)孔116向外排出。在這種空氣循環(huán)過程中，線圈140的上部暴露在循環(huán)空氣中，以便充分冷卻，因此能夠?qū)⒄麄€線圈140的溫度維持在預(yù)定度數(shù)下。
第二實(shí)施例圖7說明了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)的示意橫截面圖。
參考圖7，根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)包括作為磁體的一個轉(zhuǎn)子外殼210，驅(qū)動軸260與該外殼結(jié)合，以便穿過轉(zhuǎn)子外殼210的中心，一個轉(zhuǎn)子導(dǎo)體220，該轉(zhuǎn)子導(dǎo)體220裝在轉(zhuǎn)子外殼210的內(nèi)周面處，以便構(gòu)成連接電路，一個定子芯230，該定子芯230固定在框架250上，以便維持與轉(zhuǎn)子外殼210內(nèi)的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體220的預(yù)定縫隙，和一個線圈240，該線圈240裝在定子芯230處，以便通過接通交流電功率形成旋轉(zhuǎn)磁場。
轉(zhuǎn)子外殼210為圓柱形以便轉(zhuǎn)子外殼210的頂面打開。插入孔211形成在轉(zhuǎn)子外殼210的下中部，以便驅(qū)動軸260穿過。而且，支撐端212沿著內(nèi)部側(cè)邊在預(yù)定高度形成，以便支撐轉(zhuǎn)子導(dǎo)體220。
轉(zhuǎn)子導(dǎo)體220沿著轉(zhuǎn)子外殼210的內(nèi)周面推進(jìn)，以便通過線圈240感應(yīng)出的電流，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。因此，多個磁性轉(zhuǎn)子銅條(圖中未顯示)插入轉(zhuǎn)子導(dǎo)體220中，由此轉(zhuǎn)子銅條相互連接以便構(gòu)成單回路。
定子芯230與轉(zhuǎn)子外殼210形成同心圓，以便形成由旋轉(zhuǎn)電場產(chǎn)生磁通的路徑。因此，定子芯230由多個電鋼板231構(gòu)成，這些電鋼板的中心部分分別為空以便驅(qū)動軸260穿過。在這種情況下，為了將線圈240纏繞在定子230上，多個定子縫隙233在電鋼板231的外周面處形成，以便與驅(qū)動軸260平行。而且，為了將定子芯230固定在框架250上，在電鋼板231的內(nèi)周面處形成連接螺釘插入孔235，以便與驅(qū)動軸260平行。因此，堆疊多個電鋼板231以便定子縫隙233和連接螺釘插入孔235沿著軸方向連續(xù)定位，因此構(gòu)成定子芯230。
在這種情況下，定子芯230經(jīng)附加的接合螺栓237固定在框架250上?？蚣?50按照在轉(zhuǎn)子外殼210上，并且在框架250的中心部分處形成開口251，以便驅(qū)動軸260穿過。在這種情況下，軸承安裝部分253繞框架250的開口251形成，并且軸承255安裝在軸承安裝部分253處，以便支撐驅(qū)動軸260轉(zhuǎn)動。
線圈240沒有通過預(yù)先纏繞插入定子縫隙233的開口，但直接經(jīng)過繞線機(jī)纏繞在定子縫隙233上，以便具有分布繞組的外形。
同時，四十八個定子縫隙相互以預(yù)定間隔徑向形成在定子芯230處，以便形成八個磁極，這如圖8A和8B部分顯示。因此，每個磁極上分布有六個定子縫隙233。在這種情況下，給每個定子縫隙233標(biāo)號以便解釋。
圖8A說明了圖7中的外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)的定子芯的平面圖，圖8B說明了圖8A中的外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)的線圈布置的平面圖。
參考圖8A和8B，形成定子縫隙233以便根據(jù)定子縫隙233的位置在向著驅(qū)動軸的深度上彼此不同。這是為了確保足夠的纏繞空間，以便纏繞在定子縫隙233上的線圈不重疊。在這種情況下，定子縫隙233具有三種深度，它分別處理纏繞主繞組MC的第一種情況，纏繞副繞組SC的第二種情況，以及主繞組和副繞組MC和SC共同纏繞的第三種情況。在這種情況下，主繞組MC是工作繞組，而副繞組SC是啟動繞組。
具體來講，連續(xù)的六個定子縫隙中的最外定子縫隙233a和233f最深，鄰近的定子縫隙233b和233e較深，最內(nèi)部的定子縫隙233c和233d最淺。在這種情況下，第一主繞組MC1經(jīng)過最深的定子縫隙233a和233f纏繞，第一和第二副繞組SC1和SC2經(jīng)淺定子縫隙233c和233d纏繞，而第二主繞組MC2及第三和第四副繞組SC3和SC4經(jīng)較深的定子縫隙233b和233e共同纏繞。在這種情況下，第一主繞組MC1位于定子芯230的最內(nèi)側(cè)，第一和第二副繞組SC1和SC2位于定子芯230的最外側(cè)，而第二主繞組MC2及第三和第四副繞組SC3和SC4位于其間，這如圖8B所示。因此，線圈之間的繞組空間不相互重疊，以便使繞線機(jī)自動纏繞線圈。
在這種情況下，應(yīng)通過預(yù)定比率決定定子縫隙233之間的深度差異，這樣主繞組和副繞組MC和SC的繞組空間在一個范圍內(nèi)不相互重疊，該范圍沒有增加定子芯230的尺寸。如果定子縫隙233的寬度彼此相等，可用面積比表示定子縫隙233的深度比。因此，本發(fā)明采用最外部的定子縫隙233a和233f的橫截面積A1和A6，它們是最深的，作為參考橫截面積。而且，本發(fā)明提出定子縫隙233b和233e，主繞組和副繞組共同纏繞其上，的橫截面積A2和A5為參考橫截面積的60-80％，而僅副繞組纏繞其上的定子縫隙233c和233d的橫截面積A3和A4為參考橫截面積的50-70％。
同時，僅主繞組纏繞其上的定子縫隙233a和233f的深度和僅副繞組纏繞其上的其它定子縫隙233c和233d的深度也可以相互轉(zhuǎn)換。
圖9A說明了圖7中的外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)的不同定子芯的的平面圖，圖9B說明了圖9A中的外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)的線圈布置的平面圖。
參考圖9A和9B，最內(nèi)部定子縫隙233c和233d，其上有第一和第二副繞組SC1和SC2纏繞在定子縫隙之間，形成地最深，另外的定子縫隙233b和233e，其上有第二主繞組MC2及第三和第四副繞組SC3和SC4纏繞，形成地較深，并且最外部的定子縫隙233a和233f，其上僅纏繞有第一主繞組MC1，形成地最淺。在這種情況下，第一主繞組MC1位于定子芯230的最外側(cè)，第一和第二副繞組SC1和SC2位于定子芯230的最內(nèi)側(cè)，而第二主繞組MC2及第三和第四副繞組SC3和SC4位于其間。因此，線圈之間的纏繞空間相互不重疊，從而使繞線機(jī)也能自動纏繞線圈。
在這種情況下，本發(fā)明采用最內(nèi)部的定子縫隙233c和233d的橫截面積A3和A4作為參考的橫截面積，其上僅纏繞有副繞組SC1和SC2。那么，定子縫隙233b和233e的橫截面積A2和A5最好是參考面積的60-80％，主繞組和副繞組MC2，SC3和SC4共同纏繞于該定子縫隙233b和233e上，而且，其上僅纏繞主繞組MC1的定子縫隙233a和233f的橫截面積A1和A6為參考橫截面積的50-70％。
本發(fā)明的第一和第二實(shí)施例的特征在于使用外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)。在這種情況下，本發(fā)明保證線圈的冷卻，因此能減少功率耗費(fèi)，也能提高產(chǎn)品的可靠性。除此之外，本發(fā)明保證線圈的纏繞空間，能自動進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。
同時，根據(jù)本發(fā)明的外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)可用作洗衣機(jī)的電動機(jī)，用來驅(qū)動洗衣軸，下面將用圖示意解釋。
圖10說明了洗衣機(jī)的橫截面圖，該洗衣機(jī)使用了根據(jù)本發(fā)明的外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)。
參考圖10，根據(jù)本發(fā)明的洗衣機(jī)是直接耦合式洗衣機(jī)將電動機(jī)的驅(qū)動力直接傳送給洗衣軸而不用皮帶或滑輪。在主體301內(nèi)部儲存洗衣水的水箱303被懸浮體302彈性支撐。在水箱303內(nèi)接收衣物的洗衣容器304被安裝以便旋轉(zhuǎn)。而且，攪拌器305與洗衣容器304結(jié)合，以便產(chǎn)生來自洗衣容器304底部中心的水流。在這種情況下，洗衣軸360直接與攪拌器305結(jié)合，以便在洗衣軸360轉(zhuǎn)動時，洗衣容器304和攪拌器305成一體旋轉(zhuǎn)。
軸承座350形成在水箱303的下端，并且一對軸承355裝在軸承座350內(nèi)部的上面和下面，以便支撐洗衣軸360旋轉(zhuǎn)。
使洗衣軸360旋轉(zhuǎn)的電動機(jī)裝在軸承座350的下面，并且該電動機(jī)包括一個轉(zhuǎn)子外殼310，該外殼310安裝在軸承座350下的并且安裝有洗衣軸360以便穿過轉(zhuǎn)子外殼310的底部中心，一個轉(zhuǎn)子導(dǎo)體320，該轉(zhuǎn)子導(dǎo)體320安裝在轉(zhuǎn)子外殼310的內(nèi)圓周表面處以便構(gòu)成連接電路，一個定子芯330，該定子芯330與軸承座350的底部結(jié)合，并且裝在轉(zhuǎn)子外殼310內(nèi)部，以便維持與轉(zhuǎn)子導(dǎo)體320的預(yù)定縫隙，和一個線圈340，該線圈340裝在定子芯330處以便通過接通交流電功率，以形成旋轉(zhuǎn)磁場。
多個電鋼板堆疊構(gòu)成定子芯330，這些電鋼板的中心部分為空心以便穿過洗衣軸360。而且，用附加的支撐部件370固定定子芯330。在這種情況下，支撐部件370經(jīng)連接螺栓337與軸承座350的底部結(jié)合，這樣定子芯330可固定到軸承座350上。在這種情況下，多個定子縫隙形成在定子芯330的外圓周處以便平行于軸方向，并且經(jīng)定子縫隙纏繞線圈340。
線圈340沒有預(yù)先纏繞經(jīng)定子縫隙的開口插入，而是直接由繞線機(jī)纏繞在定子縫隙233上，以便具有分布繞組的外形。
轉(zhuǎn)子外殼310具有上表面開口的圓柱外形。具有預(yù)定長度的插入管311形成在轉(zhuǎn)子外殼310的中心底部，從而配合鋸齒部分361。支撐端312沿著轉(zhuǎn)子外殼310的橫向側(cè)邊形成，以便支撐轉(zhuǎn)子導(dǎo)體320。多個底部通風(fēng)孔315和下葉片314形成在轉(zhuǎn)子外殼310的底部，以便冷卻線圈340并且使空氣強(qiáng)制循環(huán)。在這種情況下，因?yàn)殡妱訖C(jī)外殼310的頂面是開口的，不必在電動機(jī)外殼310的上端安裝附加的葉片，或者在轉(zhuǎn)子外殼310的橫向側(cè)邊安裝橫向通風(fēng)孔以便排出空氣。在這種情況下，經(jīng)底部通風(fēng)孔315吸入的空氣使線圈340冷卻，然后經(jīng)轉(zhuǎn)子外殼310的開放頂面排到外面。
同時，在定子芯330處形成定子縫隙，如上所述，向著洗衣軸360形成不同深度。這是為了確保足夠的纏繞空間，這樣繞在定子縫隙上的線圈340未能相互重疊。在這種情況下，定子縫隙具有三種深度以便分別對付纏繞主繞組的第一種情況，纏繞副繞組的第二種情況，以及主繞組和副繞組共同纏繞的第三種情況。
在圖8A和圖9B中很好地顯示了定子縫隙的特性，其解釋被省略。
同時，根據(jù)本發(fā)明的外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)與離合器相互操作，并且可用于具有相互分離的洗衣和脫水軸的洗衣機(jī)。在這種情況下，離合器可安裝在定子芯內(nèi)，以便調(diào)節(jié)傳遞到洗衣和脫水軸上的功率。
因此，根據(jù)本發(fā)明的外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)具有下列效果或優(yōu)點(diǎn)。
首先，與驅(qū)動軸結(jié)合的轉(zhuǎn)子外殼安裝在定子芯外，這產(chǎn)生了比以前的內(nèi)轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)大的單位體積轉(zhuǎn)矩。
第二，與驅(qū)動軸結(jié)合的轉(zhuǎn)子外殼安裝在定子芯外，確保了定子芯的內(nèi)部空間，因而能夠增加空間利用率。
第三，外部空氣通過上/下葉片和在轉(zhuǎn)子外殼形成的通風(fēng)孔強(qiáng)制循環(huán)，以便更有效地冷卻線圈，從而能夠降低功率消耗，并延長耐久性。
第四，本發(fā)明有效地確保線圈纏繞的空間，以提供在定子芯上自動纏繞線圈，從而能夠大規(guī)模生產(chǎn)，以降低產(chǎn)品成本。
顯然，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，本發(fā)明可做不同的修改和變化。這樣，只要本發(fā)明的修改和變化落在附后的權(quán)利要求書的保護(hù)范圍及其等效范圍內(nèi)，期望本發(fā)明能覆蓋其修改和變化的范圍。
權(quán)利要求
1.一種外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)，它包括一個驅(qū)動軸；一個定子芯，該定子芯固定在一個框架上，并具有多個定子縫隙，這樣驅(qū)動軸穿過定子芯的中心；線圈，該線圈纏繞在定子縫隙上，以便形成一個旋轉(zhuǎn)的磁場；一個轉(zhuǎn)子外殼，該轉(zhuǎn)子外殼安裝在定子芯外，以便與定子芯保持一個預(yù)定的縫隙，其中驅(qū)動軸穿過轉(zhuǎn)子外殼的底部中心結(jié)合；轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，它與轉(zhuǎn)子外殼的內(nèi)周面連接，以便通過線圈的旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生一個轉(zhuǎn)矩；和多個上葉片，該上葉片安裝在轉(zhuǎn)子外殼的上端，以便在葉片之間留下一個預(yù)定的間隔，當(dāng)轉(zhuǎn)子外殼旋轉(zhuǎn)時，強(qiáng)制吸入外部空氣以便冷卻線圈。
2.如權(quán)利要求1所述的外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)，其特征在于上葉片以驅(qū)動軸為中心平行于徑向安裝。
3.如權(quán)利要求1所述的外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)，其特征在于上葉片安裝成以驅(qū)動軸為中心相對于徑向以一個預(yù)定角度傾斜。
4.如權(quán)利要求1所述的外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)，其特征在于在轉(zhuǎn)子外殼的底部形成有多個第一通風(fēng)孔，而在每個第一通風(fēng)孔的一側(cè)安裝一個下葉片，這樣，當(dāng)轉(zhuǎn)子外殼旋轉(zhuǎn)時，外部空氣強(qiáng)制通過第一通風(fēng)孔吸入。
5.如權(quán)利要求4所述的外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)，其特征在于第一通風(fēng)孔和下葉片以驅(qū)動軸為中心沿徑向形成。
6.如權(quán)利要求1所述的外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)，其特征在于在轉(zhuǎn)子外殼的上端和底部之間形成多個第二通風(fēng)孔。
全文摘要
本發(fā)明公開一種外轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電動機(jī)，它包括一個驅(qū)動軸；一個定子芯，該定子芯固定在一個框架上，并具有多個定子縫隙，這樣驅(qū)動軸穿過定子芯的中心；線圈，該線圈纏繞在定子縫隙上，以便形成一個旋轉(zhuǎn)的磁場；一個轉(zhuǎn)子外殼，該轉(zhuǎn)子外殼安裝在定子芯外，以便與定子芯保持一個預(yù)定的縫隙，其中驅(qū)動軸穿過轉(zhuǎn)子外殼的底部中心結(jié)合；轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，它與轉(zhuǎn)子外殼的內(nèi)周面連接，以便通過線圈的旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生一個轉(zhuǎn)矩；和多個上葉片，它安裝在轉(zhuǎn)子外殼的上端，以便在其之間留下一個預(yù)定的間隔，當(dāng)轉(zhuǎn)子外殼旋轉(zhuǎn)時，外部空氣強(qiáng)制吸入以便冷卻線圈。本發(fā)明充分確保線圈的纏繞空間，以提供在定子芯上自動纏繞線圈，從而能夠大規(guī)模生產(chǎn)，以降低產(chǎn)品成本。
文檔編號H02K17/02GK1722574SQ200510085969
公開日2006年1月18日 申請日期2002年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月8日
發(fā)明者崔炳杰, 金東源, 閔丙旭, 林熙泰 申請人:Lg電子株式會社