專利名稱：用于電動(dòng)機(jī)的定子沖片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于定子的沖片，更具體地，涉及用于制冷設(shè)備中的壓縮機(jī)上所使 用的電動(dòng)機(jī)的定子沖片。
背景技術(shù)：
在制冷設(shè)備中，壓縮機(jī)一般是由感應(yīng)電機(jī)啟動(dòng)。這一類型的電動(dòng)機(jī)包括移動(dòng)部 分(即轉(zhuǎn)子)和固定部分(即定子)。對(duì)于電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行來(lái)說(shuō)，定子部分產(chǎn)生能感應(yīng)產(chǎn)生 轉(zhuǎn)子部分的電流的磁場(chǎng)，在這個(gè)被感應(yīng)電流與磁場(chǎng)之間的相互作用產(chǎn)生推動(dòng)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)的 轉(zhuǎn)矩。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，轉(zhuǎn)子部分的核心是一組沖片(定子的沖片)的組 合。每一個(gè)沖片都有一個(gè)中心孔，并與定子和中心孔四周分布的凹槽緊密相連，以便能 設(shè)置使用導(dǎo)體材料制成的導(dǎo)線圈。這一線圈負(fù)責(zé)產(chǎn)生磁場(chǎng)。為減少能量消耗，在某些系統(tǒng)中還使用了 “無(wú)刷式”同步電機(jī)(在轉(zhuǎn)子部分配 置有永久磁體)。與傳統(tǒng)的感應(yīng)式電動(dòng)機(jī)相比，使用磁體能夠提高電機(jī)效率，從而可以減 少轉(zhuǎn)子的能量損耗，并因此減少整體的能量消耗。除了這些好處外，此類電機(jī)還具有電 子控制，允許電機(jī)可以根據(jù)系統(tǒng)需要，對(duì)速度進(jìn)行變化調(diào)整。這種速度的變化可以大大 提高制冷系統(tǒng)的熱能效率，因此大大減少能量損耗。一直以來(lái)，對(duì)壓縮機(jī)和制冷系統(tǒng)的表現(xiàn)都非常重視，因此將電機(jī)的設(shè)計(jì)作為制 冷設(shè)備最重要的部分。事實(shí)上，電機(jī)部分的設(shè)計(jì)可以從總體上大大促進(jìn)制冷系統(tǒng)的能量 消耗的減少，同時(shí)提高效率。因此，對(duì)于電機(jī)組件的設(shè)計(jì)和材料，都會(huì)根據(jù)所希望達(dá)到的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行選 擇，并集中在效率、轉(zhuǎn)矩和能量消耗等方面。其中，對(duì)于定子部分的沖片的設(shè)計(jì)，將直接影響到磁場(chǎng)的產(chǎn)生，影響電機(jī)部分 的效率和產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。另外一個(gè)影響電機(jī)磁場(chǎng)和效率的因素是固定在定子部分上的線圈 所使用的材料。最常用于這一用途的材料是銅，因?yàn)槠渚哂休^高的導(dǎo)電性，但是，在某些應(yīng)用 上，也會(huì)使用鋁材，因?yàn)槠淇梢源蟠蠊?jié)省成本，同時(shí)不會(huì)影響傳輸效率。在文獻(xiàn)US 3942055中，對(duì)用于壓縮機(jī)的密封性電動(dòng)機(jī)定子進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，其 沖片部分包含三個(gè)不同尺寸的凹槽，并可以安裝三種不同型號(hào)的線圈繞組，其中一個(gè)是 鋁制線圈繞組。文獻(xiàn)US 6791231中，提到了一種新型定子沖片設(shè)計(jì)方案，即中心孔被放大，凹 槽部分的端部被輕緩地做成漏斗形封閉。這一文獻(xiàn)中所提到的沖片類型，非常適用于兩 極型電機(jī)，這種電機(jī)一般常用于家用通風(fēng)設(shè)備，其設(shè)計(jì)已經(jīng)被大大優(yōu)化以適用于這一應(yīng)用。盡管，根據(jù)電機(jī)使用要求的需要對(duì)定子進(jìn)行設(shè)計(jì)是一種普遍行為，但是在技術(shù) 上依然在追求定子部分的更高效率，以便能更加促進(jìn)電機(jī)的整體表現(xiàn)，并可以用于對(duì)體積要求嚴(yán)格和對(duì)能源消耗有較低要求的設(shè)備中，比如，用于制冷設(shè)備中所使用的壓縮電 機(jī)中。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種允許在一定靈活程度情況下組裝定子部分 的沖片，以便能夠使用銅制線圈或鋁制線圈，同時(shí)不必改變沖片的設(shè)計(jì)。本發(fā)明另一目的是提供一種定子沖片，可以給凹槽部分帶來(lái)更大的內(nèi)部活動(dòng)空 間，以便能使用更多的導(dǎo)體材料。本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種定子沖片，可以給凹槽部分帶來(lái)更大的內(nèi)部活 動(dòng)空間，能夠使線圈針進(jìn)行更大程度的移動(dòng)，并使線圈更加均勻一致。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種使磁量在沖片的齒上分布更均勻的定子沖片， 避免出現(xiàn)不希望看到的磁飽和現(xiàn)象，以便增加電機(jī)的效率。本發(fā)明的另一目的是提供一種定子沖片，以便能使在鋼片上損耗和導(dǎo)體上損耗 之間達(dá)成平衡，能夠使損耗的分布更加均勻，以便使電機(jī)獲得更好效率。本發(fā)明通過(guò)提供一種用于電動(dòng)機(jī)的定子沖片達(dá)到上述目的，其主要部件包括中心孔，沿著中心孔四周間隔排列的多個(gè)凹槽，這些凹槽和中心孔通過(guò)一些通道或環(huán)頸 相連，以及多個(gè)齒，每個(gè)齒都由兩個(gè)連續(xù)凹槽形成，使得中心孔的直徑約為沖片總寬度的50% ；每個(gè)凹槽的總面積相當(dāng)于沖片上環(huán)狀區(qū)域總面積的50% -60%,環(huán)狀區(qū)域的外 邊緣與沖片的多個(gè)邊緣中的一個(gè)邊緣相切，而環(huán)狀區(qū)域的內(nèi)邊緣則正好與中心孔的邊緣 相吻合；齒的寬度是變化的，在靠近中心孔的臨近區(qū)域最寬。為更好地制作本發(fā)明中的沖片，每個(gè)凹槽都具有5個(gè)邊緣，其中包括兩個(gè)相 對(duì)的側(cè)邊緣、兩個(gè)位于凹槽的基部的邊緣以及一個(gè)橢圓形邊緣，位于凹槽的基部的邊緣 從環(huán)頸向相對(duì)應(yīng)的相對(duì)的側(cè)邊緣延伸，相對(duì)的側(cè)邊緣從位于凹槽的基部的邊緣延伸，并 一直延伸到橢圓形邊緣。在每個(gè)側(cè)邊緣和橢圓形邊緣之間所形成的夾角，都是一個(gè)在85 度到89度之間的銳角。此外，為更好地體現(xiàn)這一設(shè)計(jì)，在凹槽邊緣之間所形成的角部的半徑均約為 0.25毫米，在凹槽頂部和中心孔邊緣之間的距離相當(dāng)于環(huán)頸的基部與沖片的環(huán)狀區(qū)域外 邊緣之間距離的78%到82% ；在凹槽橢圓形邊緣和水平軸線之間所形成的夾角在0度到 5度之間。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)的定子沖片的平面視圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)的定子沖片任一凹槽的詳細(xì)視圖；圖3是現(xiàn)有技術(shù)的定子沖片任一齒上磁量密度分布示意圖4是本發(fā)明所設(shè)計(jì)的定子沖片的平面視圖；圖5是本發(fā)明所設(shè)計(jì)的任一凹槽的詳細(xì)視圖；圖6是本發(fā)明所設(shè)計(jì)的定子沖片任一齒上磁量密度分布示意圖；圖7是本發(fā)明所設(shè)計(jì)的定子沖片的平面視圖，重點(diǎn)突出了沖片的環(huán)狀區(qū)域；圖8是本發(fā)明所設(shè)計(jì)的定子沖片的任一凹槽，重點(diǎn)突出了凹槽的邊緣線與上曲 線之間的夾角；圖9是本發(fā)明所設(shè)計(jì)的定子沖片的平面視圖，重點(diǎn)突出了沖片凹槽區(qū)域；圖10是本發(fā)明所設(shè)計(jì)的定子沖片的任一凹槽，重點(diǎn)突出了凹槽的上曲線和水平 軸線之間的夾角。
具體實(shí)施例方式下面將根據(jù)設(shè)計(jì)圖所顯示的實(shí)際應(yīng)用更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。圖1顯示的是用于壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)的典型定子沖片1。沖片1包括中心孔2和多個(gè) 沿著中心孔2分布的凹槽3。在這種沖片上，中心孔的直徑約為55毫米。凹槽3與中心孔2通過(guò)通道或環(huán)頸4相連。在兩個(gè)連續(xù)凹槽3之間形成齒5，這 些齒的內(nèi)部邊緣構(gòu)成中心孔2的邊緣。根據(jù)圖2所示，每個(gè)凹槽3都具有與“水手帽”類似的外形，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)3形 成倒梯形3a，其上部邊緣呈圓頂橢圓形3b。在梯形和圓頂形的邊緣之間(或者說(shuō)，是在 凹槽3的側(cè)邊緣和上邊緣之間)是曲線邊緣3c和3d，半徑為1.0毫米。倒梯形3a的兩 側(cè)邊3e和3f之間形成的傾斜角為60度，在圓頂橢圓形的頂端到梯形底邊之間的距離約為 10.0毫米。因此，每個(gè)凹槽4的總面積約為83mm2。在組裝定子時(shí)，凹槽3的內(nèi)邊緣涂覆有絕緣涂層，一般是在沖片組裝后通過(guò)柔 性帶來(lái)實(shí)現(xiàn)。齒5分別具有兩個(gè)平行邊緣5a和5b，這是由兩個(gè)連續(xù)凹槽的側(cè)邊緣和一個(gè)輔助 孔6(其功能是固定絕緣蓋，負(fù)責(zé)在沖片組和線圈頭之間進(jìn)行絕緣)所確定的。沖片1還設(shè)置有6個(gè)固定孔，其中在沖片的每個(gè)角部上都有4個(gè)孔6a，在沖片的 兩個(gè)相對(duì)邊緣的中間位置上都有2個(gè)孔6b。這些孔的作用是配合定子的固定螺釘。固定 只是使用其中的三個(gè)孔，但是，在生產(chǎn)過(guò)程中，沖片組的一半被轉(zhuǎn)向，以便補(bǔ)償高度上 的不平衡，因此沿著定子的四周邊緣需要有6個(gè)孔。盡管根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，這種傳統(tǒng)沖片設(shè)計(jì)方式一直被廣泛應(yīng)用于帶永久磁體的 “無(wú)刷式”電動(dòng)機(jī)的定子部分，但是其仍具有下述缺點(diǎn)一即使凹槽3的形式和尺寸都進(jìn)行了適宜的設(shè)計(jì)，以便適宜銅線線圈，但是當(dāng) 選擇使用了其他類型的線圈時(shí)，如鋁線線圈，這些凹槽就不合適了，因?yàn)橐@得與銅線 圈相等的效能表現(xiàn)，導(dǎo)體的橫截面積至少需要增加60% (因此需要增加相應(yīng)凹槽面積)。一在凹槽內(nèi)側(cè)邊緣的圓形角部無(wú)法對(duì)凹槽的絕緣部分進(jìn)行足夠的固定，因此在 內(nèi)部邊緣和絕緣部分之間產(chǎn)生了一個(gè)空隙。這個(gè)空隙，既無(wú)法被利用，又無(wú)法作為磁通 量通過(guò)區(qū)域(沖片體)，更無(wú)法作為凹槽區(qū)域(為導(dǎo)體預(yù)留的空間)，這樣就限制了電機(jī) 的最大效率，降低了其功率范圍，導(dǎo)致磁通量密度的增大。一齒5的形狀有利于輔助孔6的臨近區(qū)域的磁通量的蓄積，有時(shí)因此會(huì)出現(xiàn)磁飽和，并引發(fā)功率衰減。為此，圖3顯示了按照現(xiàn)有技術(shù)在沖片上所產(chǎn)生的磁飽和區(qū)域的 示意圖。圖4到圖10顯示了根據(jù)本發(fā)明所設(shè)計(jì)的沖片10。本發(fā)明中的沖片10具有最優(yōu) 化的設(shè)計(jì)，以此方式組裝的定子可以在使用銅線線圈時(shí)表現(xiàn)出超過(guò)現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)下的定 子的效率，同時(shí)，也適用于使用鋁線線圈的定子部分。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的那樣，鋁材是一種在相同單位重量下價(jià)格非常便 宜的材料，與此同時(shí)，如果想使鋁線電機(jī)的工作效率與使用銅線導(dǎo)體的電機(jī)相媲美，正 如前所述，導(dǎo)體面積至少可以應(yīng)當(dāng)增加60%。因此，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的沖片所配備的凹槽在形狀和尺寸方面都可以進(jìn)行調(diào)整， 以增加凹槽面積，便于線圈繞組針的通過(guò)和插入。沖片10包括中心孔20和多個(gè)分布在中心孔20(根據(jù)本發(fā)明的最佳設(shè)置，圍繞中 心孔20共間隔分布6個(gè)完全相同的凹槽)周圍的凹槽30。中心孔的直徑約為沖片總寬度 的50%。凹槽30與中心孔20通過(guò)通道或環(huán)頸40相連。在兩個(gè)連續(xù)的凹槽30之間設(shè)有 齒50，這些齒50的內(nèi)部邊緣構(gòu)成了中心孔20的邊緣。按照?qǐng)D7和圖9的最佳示意，重點(diǎn)突出了沖片上的環(huán)形區(qū)域C，因?yàn)檫@一環(huán)形 區(qū)域的外邊緣與沖片的多個(gè)邊緣中的兩個(gè)邊緣相切，而其內(nèi)邊緣正好也是中心孔20的邊 緣。最好是，凹槽30的總面積R應(yīng)介于沖片環(huán)形區(qū)域C的總面積的50% -60%之間， 以便能確保導(dǎo)體和沖片材料的能量(焦耳)損耗的平衡，以此來(lái)增加電機(jī)的效率。凹槽面積的增加會(huì)為本發(fā)明所設(shè)計(jì)的沖片在使用線圈材料時(shí)帶來(lái)更大靈活性， 因?yàn)槠湓谶m用于銅線圈的同時(shí)，也適用于鋁線圈。當(dāng)選擇使用銅線圈時(shí)，與采用現(xiàn)有技 術(shù)的定子沖片1電機(jī)相比，可以在效率方面獲得更好的表現(xiàn)。當(dāng)選擇使用鋁線圈時(shí)，與 采用現(xiàn)有技術(shù)的銅導(dǎo)體電機(jī)相比，又可以大大降低電機(jī)的總成本。圖5、圖8和圖10表示出每個(gè)凹槽30的幾何部分細(xì)節(jié)。任何一個(gè)凹槽30都具有五個(gè)邊緣30a、30b、30c、30d和30e，其中30a和30b
是兩個(gè)相對(duì)的側(cè)邊緣，30c和30d是兩個(gè)傾斜的端部邊緣，30e是一個(gè)橢圓形的邊緣。傾 斜的端部邊緣30c和30d中的任何一個(gè)都會(huì)從環(huán)頸40向?qū)?yīng)的相對(duì)的側(cè)邊緣30a和30b延 伸，每個(gè)對(duì)應(yīng)的相對(duì)的側(cè)邊緣都會(huì)從端部邊緣30c和30d的任意一個(gè)向橢圓形邊緣30e延伸。從圖7中的視圖可以看出，兩個(gè)相對(duì)的側(cè)邊緣30a和30b是相互傾斜的，它們之 間的夾角為60度-70度。在橢圓形邊緣30e的頂端到中心孔20邊緣(參見(jiàn)圖7)之間的 距離73相當(dāng)于中心孔20邊緣(環(huán)頸40的內(nèi)端點(diǎn))到環(huán)狀區(qū)域C的外邊緣之間距離72的 78%到 82%。從圖8的視圖中可以看出，在30a和30e之間的角度以及在30b與30e之間形成 的角度都是銳角(小于90度)，并因此形成齒50的開(kāi)口角度80，以利于凹槽絕緣體的固 定，減少齒的磁通量密度。最好是，開(kāi)口角度80在85度到89度之間。此外，最好是， 在30e和30a、30e和30b、30b和30d、以及30a和30c之間形成的角部35a、35b、35c、 35d的圓弧部分的半徑最大應(yīng)為0.50毫米。本發(fā)明所設(shè)計(jì)的沖片10的凹槽30所形成的銳角在組裝定子時(shí)有利于絕緣體在 凹槽上更好地固定，在容納更多的導(dǎo)體材料方面也可以有突出的表現(xiàn)確保了絕緣體和
6凹槽的內(nèi)邊緣之間更好的貼合，因此在凹槽內(nèi)部獲得更大的自由活動(dòng)空間，在纏繞線圈 時(shí)，這一空間將被導(dǎo)體材料所占用。齒50有兩個(gè)相互傾斜的側(cè)邊緣(非平行的)50a和50b，這兩個(gè)邊緣是由兩個(gè)連 續(xù)凹槽的側(cè)邊緣所限定。因此，在本發(fā)明中，齒50的寬度是可變化的，在最靠近中心孔 20的區(qū)域?qū)挾茸畲?。此外，齒50可以包含輔助孔60，其功能是對(duì)絕緣層(在線圈頭和沖片組之間的 絕緣層)進(jìn)行固定。根據(jù)圖6中的示意圖所示，在齒50的兩個(gè)側(cè)邊緣50a和50b之間的傾斜是為了 避免臨近中心孔60的區(qū)域出現(xiàn)磁通量蓄積，同時(shí)可以使整個(gè)齒50保持幾乎均勻的磁通量密度。本發(fā)明所設(shè)計(jì)的沖片在沖片的每個(gè)角部還具有四個(gè)固定孔60a。這些固定孔的作 用是將定子部分固定在壓縮機(jī)整體上。根據(jù)圖10中的示意圖所示，在曲線30e和水平軸線之間所形成的夾角100應(yīng)在 0度到5度之間，以便利于線圈繞組針的移動(dòng)，使線圈能夠均勻統(tǒng)一地分布。還應(yīng)清楚，上述根據(jù)示意圖所進(jìn)行的說(shuō)明，僅僅涉及的是本發(fā)明所設(shè)計(jì)沖片的 可行性應(yīng)用，本發(fā)明的實(shí)際內(nèi)容將在所附的權(quán)利要求部分予以確定。
權(quán)利要求
1.一種用于電動(dòng)機(jī)的定子的沖片(10)，包括中心孔(20)；多個(gè)凹槽(30)，間隔分布在中心孔(20)的四周，這些凹槽(30)和中心孔(20)通過(guò) 通道或環(huán)頸(40)相連接；多個(gè)齒(50)，每個(gè)齒(50)都是由兩個(gè)連續(xù)的凹槽(30)限定而成，其特征在于中心孔(20)直徑約為沖片總寬度的50% ；多個(gè)凹槽(30)中的任意一個(gè)凹槽的總面積相當(dāng)于沖片(10)的環(huán)狀區(qū)域總面積 (C)的50%到60%，環(huán)狀區(qū)域的外邊緣與沖片的多個(gè)邊緣中的一個(gè)邊緣相切，環(huán)狀區(qū)域 的內(nèi)邊緣恰好就是中心孔(20)的邊緣；各個(gè)齒(50)的寬度是可變化的，在靠近中心孔(20)的區(qū)域?qū)挾茸畲蟆?br>
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定子沖片(10)，其特征在于每個(gè)凹槽(30)都具有5個(gè)邊緣(30a，30b, 30c, 30d和30e)，其中包括兩個(gè)相 對(duì)的側(cè)邊緣(30a和30b)、兩個(gè)位于凹槽的基部的邊緣(30c和30d)以及一個(gè)橢圓形邊緣 (30e)；位于凹槽的基部的任意一個(gè)邊緣(30c或30d)從所述環(huán)頸(40)向相對(duì)應(yīng)的相對(duì)的側(cè) 邊緣(30a或30b)延伸；相對(duì)的側(cè)邊緣中的任意一個(gè)(30a和30b)均從位于凹槽的基部的邊緣中的任意一個(gè)邊 緣(30c或30d)向橢圓形邊緣(30e)延伸；在任何一個(gè)側(cè)邊緣(30a，30b)與橢圓形邊緣(30e)之間均形成夾角(80)，該夾角是 介于85度和89度之間的銳角。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的定子沖片(10)，其特征在于，由凹槽的邊緣(30e和30a、 30e和30b、30b和30d、以及30c和30a)所形成的角部(35a、35b、35c、35d)的最大半 徑約為0.50毫米。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的定子沖片(10)，其特征在于，從凹槽(30)頂部到中心 孔(20)邊緣之間的距離(73)相當(dāng)于從所述環(huán)頸(40)的基部到?jīng)_片(10)的環(huán)狀區(qū)域(C) 的外邊緣之間的距離(72)的78%到82%。
5.根據(jù)權(quán)利要求2-4中的任一項(xiàng)所述的定子沖片(10)，其特征在于，在凹槽(30)的 橢圓形邊緣(30e)和水平軸線之間形成的夾角(100)的度數(shù)在0度到5度之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種是用于電動(dòng)機(jī)的定子的沖片(10)，包括中心孔(20)，間隔分布在中心孔(20)四周的多個(gè)凹槽(30)，由兩個(gè)連續(xù)的凹槽(30)所形成的多個(gè)齒(50)。由凹槽邊緣(30e和30a、30e和30b、30b和30d、以及30c和30a)所形成的角部(35a、35b、35c、35d)的圓弧部分的半徑，和由這些邊緣所形成的夾角，這些均為銳角。齒(50)由兩個(gè)相互傾斜的側(cè)邊緣(50a，50b)構(gòu)成，并由兩個(gè)連續(xù)凹槽的側(cè)邊緣(30b和30a)限定。
文檔編號(hào)H02K1/12GK102013738SQ20101053510
公開(kāi)日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月4日
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