專利名稱：低成本雙線管電動機及其加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低成本電動機及其加工方法，具體地說，涉及改進的新型雙線管兩極和四極電動機及其加工方法。
在傳統(tǒng)的C形框架的兩極電動機的結(jié)構(gòu)中，第一組導磁鐵心片的一端設(shè)置有對齊的圓形轉(zhuǎn)子開口，另一端設(shè)置有對齊的U形開口。第二組單獨的細長的鐵心片在一個單獨的導電線圈位于其上之后，交叉地安裝在第一組鐵心片對齊的U形開口內(nèi)。這樣第二組鐵心片提供了一個線圈纏繞區(qū)，導電線圈繞于其上以產(chǎn)生磁力線進入第一組鐵心片對齊的轉(zhuǎn)子開口內(nèi)部設(shè)置的轉(zhuǎn)子里，構(gòu)成磁感應回路。
在這種傳統(tǒng)的C形框架的兩極電動機中，第二組鐵心片的線圈纏繞區(qū)的外部橫截面形狀在電動機的疊壓高度等于線圈纏繞區(qū)的橫截面的寬度時為典型的正方形。在導電線圈使用銅的情況下，這是最有效的鐵心片高度，因為周長和線圈纏繞區(qū)的橫截面積的比率最小。當鐵心片組的高度增加時，為了增加電動機的輸出功率，線圈纏繞區(qū)的橫截面積變得愈來愈接近矩形，其周長對纏繞區(qū)面積的比率變大，效率降低。同樣，減少鐵心片組的高度來降低電動機的輸出功率會引起線圈纏繞區(qū)的橫截面變得接近矩形，因此效率也降低。形成線圈纏繞區(qū)的第一組鐵心片和第二組鐵心片的柱一般具有大致相等的橫截面積。
對于兩極電動機結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)第一組鐵心片兩個隔開的邊柱可用于線圈纏繞，無論是做成典型的四邊形(正方形或矩形)還是做成較高階次的(多于四邊直到部分或全部的圓)形狀。在這兩種形式中，如果第一組疊壓片的隔開的邊柱的線圈纏繞區(qū)的位于靠近對齊的轉(zhuǎn)子開口和轉(zhuǎn)子，可獲得幾個重要的優(yōu)點。這種結(jié)構(gòu)允許導電線圈安裝在隔開的柱上，從而提供一個更大和/或更有效的經(jīng)過磁感應回路的轉(zhuǎn)子的磁通。同時，形成位于每個隔開的邊柱上的導電線圈的電線比用于傳統(tǒng)的C形框架電動機結(jié)構(gòu)的單一導電線圈的電線長度短二分之一，電線的直徑也可減小。
與傳統(tǒng)的C形框架電動機結(jié)構(gòu)中的單一導電線圈相比，由于繞在隔開的邊柱上的兩個導電線圈具有更長的纏繞長度和更小的平均纏繞直徑，可以使安裝于兩極電動機中第一組疊壓鐵心片的每對隔開的邊柱上的導電線圈的電線長度短二分之一。結(jié)果，繞在隔開的邊柱上的一個導電線圈的電線的長度變短。此外，用于兩個導電線圈的電線的直徑可減小?？梢钥闯觯捎诿總€線圈的電線長度縮短、兩個導電線圈的纏繞表面積增大以及第一組疊壓鐵心片的隔開的邊柱上的導電線圈鄰近對齊的轉(zhuǎn)子孔和轉(zhuǎn)子，因此電線的直徑可以減小。
所述兩極電動機中的導電線圈的鄰近位置提供了更為有效的從磁感應線圈回路經(jīng)過磁極進入電動機的轉(zhuǎn)子的磁通。在某些情況下，電動機的總尺寸的減小，也可減小磁通路徑的長度。事實上，性能實驗已表明這種結(jié)構(gòu)的兩極電動機比傳統(tǒng)的所述型式的C形框架電動機的總效率高。例如，這種電動機效率的提高表現(xiàn)在其邊柱的外部橫截面具有一大于四邊的高階次形狀，以及可節(jié)省銅。然而，這種改進的電動機的效率也可存在于那些邊柱的外橫截面具有典型的四邊形(正方形或矩形)的結(jié)構(gòu)中。
關(guān)于四極電動機，現(xiàn)在的四極電動機一般制成環(huán)狀或環(huán)形室狀的單元體，四個磁極沿環(huán)狀或環(huán)形室狀等間距分布。在一些設(shè)計中，正方形和矩形單元也可替代環(huán)狀或環(huán)形室狀的單元體。環(huán)形或其他封閉式結(jié)構(gòu)之所以被選用是因為在最經(jīng)濟的可適用于各種不同用途的設(shè)計中它產(chǎn)生最短的磁通路徑。例如，環(huán)形或環(huán)室形單元周圍的磁通在各磁極處分成不同的兩路，并沿大致垂直于每極中心的方向離開。如將在下面的討論中看到的，這種仍在當前的設(shè)計中采用的磁通路運動在改進這種電動機的經(jīng)濟性和操作效率方面存在固有的限制。
在本發(fā)明的改進的新雙線管四極結(jié)構(gòu)中，隔開的成對的柱從帶有用于安裝轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子開口的四極中心區(qū)對邊伸出。在每個隔開的柱的自由端，一端柱跨過各隔開的柱。根據(jù)設(shè)計的選擇，線管安裝在每個中心區(qū)對邊的隔開的成對的柱上或纏繞在每個端柱上。任何一種情況，由于這種設(shè)計的“腳印”(foot print)的效果使得用于繞在每個絕緣線管上的每個導電線圈的所需材料會有顯著的節(jié)省。例如，一個位于每個中心區(qū)對邊的隔開的邊柱上的導電線圈在相同的磁感應回路下可比單一導電線圈長度少二分之一，導線的直徑也可減小。通過將每個導電線圈裝在每個隔開的柱上，可形成更長的纏繞長度和更小的線圈纏繞直徑，使組成每個導電線圈的電線長度顯著地縮短。另外，由于上面解釋的原因，可使電線的直徑減小和每個導電線圈的電線長度縮短。
除此以外，因為帶有纏好的導電線圈的絕緣線管安裝在中心區(qū)對邊上的每對疊壓柱上，也可提供超過當前的四極電動機的改進的操作性能和效率。這也許部分地由于盡管總的所用鐵心片材料減少而改進的新結(jié)構(gòu)的橫截面積卻增加的緣故。
在本發(fā)明的給定的電動機結(jié)構(gòu)中，隔開的邊柱的組合的給定外橫截面的形狀為典型的四邊形(正方形或矩形)；然而，在一些設(shè)計中，大于四邊的更高階次的外橫截面形狀也被采用，以比典型的多邊形橫截面形狀甚至更能節(jié)省所需電線量。這些可參考本中請人前述的專利申請。
在下面的討論中，本發(fā)明公開了上面大致描述的新改進的兩極和四極電動機結(jié)構(gòu)，以及這種電動機結(jié)構(gòu)的改進的新加工方法，可提高效率、降低材耗。
本發(fā)明的目的和優(yōu)點包括提供改進的新的低成本電動機，包括兩極和四極電動機；提供改進的新的低成本和高效率的電動機結(jié)構(gòu)；提供采用幾種不同形式的雙線管結(jié)構(gòu)的電動機結(jié)構(gòu)；提供一種可顯著節(jié)省材耗的電動機結(jié)構(gòu)；提供一種電動機結(jié)構(gòu)，可節(jié)約導電線圈的材耗，在特定情況下，也可節(jié)約構(gòu)成磁感應回路的導磁材料；提供一種電動機結(jié)構(gòu)，可節(jié)約電動機中其他元件的材耗；提供一種電動機結(jié)構(gòu)，盡管這種電動機的結(jié)構(gòu)可節(jié)約大量的材料，但仍然具有比該領(lǐng)域的電動機具有更好的效率和總體性能；提供一種電動機結(jié)構(gòu)，適應當前的加工技術(shù)，而不需做大量修改和變動，并具有比目前結(jié)構(gòu)更高的高效率、更好的總體操作性能和更低的成本；提供這種改進的新的低成本、高效率電動機的加工方法；提供這種低成本高效率的電動機的改進的新加工方法，及具有可靠的、不需要大量修改和變動熟知的加工技術(shù)即可連續(xù)操作的改進的新方法或加工步驟。
簡而言之，本發(fā)明的低成本、高效率的C形框架或兩極電動機包括導磁的疊壓鐵心片，各帶有一對隔開的端柱和一對隔開的邊柱。這種鐵心片的組合的疊壓結(jié)構(gòu)形成了隔開的疊壓端柱和隔開的疊壓邊柱。至少一個疊壓端柱帶有用于安裝一轉(zhuǎn)子的對齊的轉(zhuǎn)子開口。每個疊壓邊柱上的線圈纏繞區(qū)具有一組合的給定外橫截面的形狀，一導電線圈繞緊在每個疊壓邊柱的線圈纏繞區(qū)上。
至少一個端柱與隔開的一對邊柱構(gòu)成整體。對齊的轉(zhuǎn)子開口加工在與邊柱整體制成的疊壓端柱上。最好，每個鐵心片的一個端柱與和端柱一體的隔開的邊柱分開。每個這樣分開的端柱在隔開的邊柱的自由端上與之相連。
一個導電線圈，當繞緊在相應的每個隔開的邊柱的線圈纏繞區(qū)時，其位置緊靠電動機的磁極、對齊的轉(zhuǎn)子開口和轉(zhuǎn)子。
形成每個導電線圈的電線位于每個線圈纏繞區(qū)上，最好多排并列，分層疊壓纏緊。最好，一個帶有纏好的線圈的絕緣線管位于每個疊壓邊柱的線圈纏繞區(qū)。用于形成每個導電線圈的電線在相同的磁感應回路下比形成單一線圈的長度小二分之一。最好，用于每個隔開的疊壓邊柱的電線在相同的磁感應回路下與用于單一線圈的同類電線相比具有更短的預定長度和更小的預定直徑。
每個疊壓邊柱線圈纏繞區(qū)的組合的給定外橫截面為四邊形(正方形或矩形)，并且每個繞緊在每個疊壓邊柱上的導電線圈也具有相應的形狀。另外，每個疊壓邊柱線圈纏繞區(qū)的組合的給定外橫截面也可以是大于四邊的較高階次的外橫截面形狀，并且每個繞緊在每個疊壓邊柱上的導電線圈也具有相應的形狀。
電動機最好有第一組和第二組鐵心片。第一組鐵心片包括帶有一端柱和一對隔開的邊柱的導磁的疊壓鐵心片。隔開的一對邊柱一端與端柱相連，另一端為自由端。組合的疊壓端柱和成對的隔開的疊壓邊柱組成第一組鐵心片。轉(zhuǎn)子開口設(shè)置在每個鐵心片的端柱上并與相鄰疊壓端柱的轉(zhuǎn)子開口對齊用以安裝一個轉(zhuǎn)子。每個疊壓邊柱有一個具有組合的給定外橫截面形狀的線圈纏繞區(qū)。導電線圈繞緊在每個疊壓邊柱的線圈纏繞區(qū)。第二組鐵心片包含一有相同數(shù)量的單獨的導磁疊壓鐵心片，并連接在第一組鐵心片的隔開的一對疊壓邊柱的外自由端，以提供一組合的磁感應回路。
電動機帶有極屏蔽元件，其靠近電動機磁極，并位于對齊的轉(zhuǎn)子開口周圍的缺口內(nèi)。布置在對齊的轉(zhuǎn)子開口上端的兩極屏蔽元件最好斜向或彎向疊壓邊柱之間的中心，以減小疊壓邊柱之間的寬度和/或間距以及整個電動機的尺寸。
本發(fā)明也公開了一種從細長的導磁材料的片上加工端柱和與隔開的邊柱為一體的C形框架鐵心片以形成C形框架或兩極電動機的改進的新方法。相鄰C形框架鐵心片由細長片壓制而成，每個鐵心片的端柱和隔開的邊柱為一體并且相鄰鐵心片之間為對置的相互成鏡像關(guān)系，其隔開的邊柱沿片的長度縱向伸展。當鐵心片疊壓成型后，隔開的邊柱具有一個組合的給定外橫截面形狀的線圈纏繞區(qū)。兩個單獨的端柱連接每對隔開的邊柱的外自由端，至少其中之一是由細長片形成。
最好，至少一些單獨的端柱鐵心片是用C形框架鐵心片的隔開的邊柱之間的細長片加工制成。至少一些單獨的端柱鐵心片也可在細長片以外制成。至少一些單獨的端柱鐵心片也可由單獨的導磁材料片形成。在特定的情況下，至少兩個單獨的端柱鐵心片是由相鄰C形框架鐵心片對置的隔開的邊柱之間的細長片形成。互補的緊固件也可在相鄰C形框架鐵心片的對置的隔開的邊柱之間形成，用以連接在單獨的端柱疊片上形成的互補的緊固件。
對于四極電動機，本發(fā)明的低成本、高效率的四極電動機包括導磁疊壓鐵心片，組成上有一帶有轉(zhuǎn)子開口的四極中心區(qū)和兩對邊柱的第一組鐵心片。每對隔開的邊柱大致相互成鏡像地從中心區(qū)的對邊伸出，另一端為外自由端。組合的疊壓鐵心片在疊壓中心區(qū)的對片上組成間隔的成對的疊壓邊柱，并帶有用于安裝一轉(zhuǎn)子的對齊的轉(zhuǎn)子開口。每個隔開成對的疊壓邊柱具有一組合的給定外橫截面的構(gòu)形。單獨的導磁疊壓鐵心片制成兩組第二組鐵心片用于連接第一組鐵心片的一對疊壓邊柱上的外自由端。第二組鐵心片具有一組合的給定外橫截面形狀。至少一個導電線圈繞緊在具有組合的給定外橫截面形狀的第一組或第二組鐵心片的至少一個疊壓邊柱上。
在這其中的一種設(shè)計中，一導電線圈在第二組鐵心片與第一組鐵心片的每對疊壓邊柱的外自由端連接之前繞緊在每個第一組鐵心片的疊壓邊柱上。在另一種設(shè)計中，一導電線圈在連接到第一組鐵心片的每對疊壓邊柱的外自由端之前繞緊在每個第二組鐵心片上。
在其中的一種設(shè)計中，每個疊壓邊柱的組合的給定外橫截面形狀為四邊形(正方形或矩形)，并使每個繞緊在每個疊壓邊柱上的導電線圈具有相應的形狀。在另一種設(shè)計中，這種疊壓邊柱的組合的給定外橫截面形狀為大于四邊的較高階次形狀，每個與之連接的線圈也具有相應的形狀。在又一種設(shè)計中，每組第二組鐵心片的組合的給定外橫截面形狀為大于四邊的較高階次的外橫截面形狀，每個繞緊在第二組鐵心片的導電線圈具有相應的形狀。
在那些每個導電線圈繞緊在每個疊壓邊柱上的結(jié)構(gòu)中，這種線圈的位于靠近疊壓中心區(qū)的對齊的轉(zhuǎn)子開口和轉(zhuǎn)子。
形成每個導電線圈的導線在每個線圈纏繞區(qū)時，多排并列，緊密疊壓地分層纏繞。最好，一帶有纏好的導電線圈的絕緣線管在一種電動機結(jié)構(gòu)中位于第一組鐵心片的每個組合的給定橫截面形狀的線圈纏繞區(qū)，而在另一種電動機結(jié)構(gòu)中位于第二組鐵心片的每個組合的給定橫截面形狀的線圈纏繞區(qū)。
因為電動機設(shè)計采用在中心區(qū)的每個邊上設(shè)置隔開的疊壓邊柱并且導電線圈纏繞在每個疊壓邊柱上，在相同的磁感應回路下，與用于單一線圈的電線相比，用于每個線圈的電線長度短二分之一。用于每個這樣的線圈的電線在相同的磁感應回路下，比單一線圈具有短的預定長度，并可有更小的預定直徑。
在另外的實施例中，帶有一用于連接導電線圈的一對疊壓邊柱的U形鐵心片可連接到帶有用于安裝一轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子開口的基底鐵心片的對邊上。
本發(fā)明又公開了一種用細長的導磁材料片加工四極電動機的改進的新方法，即從一細長片壓制出帶有轉(zhuǎn)子開口的中心區(qū)和兩對隔開的從中心區(qū)對邊大致相互成鏡像地伸出的邊柱。兩對隔開的邊柱成形后具有組合的給定的外橫截面形狀。用于連接到隔開的一對邊柱自由端的單獨的端柱鐵心片也相繼成形，至少一個單獨的端柱鐵心片是由細長片制成。
最好，至少一些單獨的端柱鐵心片是由隔開的成對的邊柱之間的細長片形成。至少一些單獨的端柱鐵心片也可在細長片以外形成。至少一些單獨的端柱鐵心片也可由單獨的細長導磁材料片形成。在特定的情況下，至少兩個單獨的端柱鐵心片可在相鄰鐵心片的對置的隔開的邊柱之間由細長片制成?；パa的緊固件也可在相鄰鐵心片的對置的隔開的邊柱之間制成，用以連接在單獨的端柱鐵心片上形成的互補緊固件。
最好，方法中包括制出帶有一對隔開的邊柱的相鄰鐵心片，其鐵心片在加工過程中連接在一起，然后最終彼此分開。至少一些端柱鐵心片是在相鄰鐵心片的隔開的一對邊柱之間由細長片制成。
本發(fā)明的這些和另外一些意圖和優(yōu)點將在下面的描述中變得顯而易見，圖中


圖1是本發(fā)明的一種低成本、高效率的雙線管C形框架電動機結(jié)構(gòu)的透視圖；圖2是圖1所示的雙線管C形框架電動機的分解的側(cè)視圖；圖3是圖1所示的雙線管C形框架電動機的側(cè)視圖；圖4是圖1所示的雙線管C形框架電動機的俯視圖；圖5是圖1所示雙線管C形框架電動機沿圖3中5-5線剖開的剖視圖；圖6是圖1所示雙線管C形框架電動機沿圖4中6-6線剖開的剖視圖；圖7是C形框架鐵心片的疊壓邊柱為典型的四邊形(正方形或矩形)的纏繞區(qū)并且有相應形狀的導電線圈的雙線管C形框架電動機變型例的透視圖；圖8是圖7所示雙線管C形框架電動機變型例的分解的透視圖；圖9是圖7所示雙線管C形框架電動機變型例的側(cè)視圖；圖10是圖7所示雙線管C形框架電動機變型例的俯視圖；圖11是圖7-10所示雙線管C形框架電動機變型例的C形鐵心片的放大的側(cè)視圖；圖12是圖9所示的雙線管C形框架電動機的放大的側(cè)視圖；圖13是本發(fā)明的用于加工C形框架鐵心片和端鐵心片的一種方法的模具平面圖的俯視圖；圖14是本發(fā)明雙線管C框架電動機變型例的側(cè)視圖；圖15是圖21所示雙線管C框架電動機變型例的模具平面圖的俯視圖；圖16是圖21-22所示電動機變型例的C形框架和端鐵心片的加工方法的模具平面圖；圖17是加工圖7-11實施例的一種方法的模具平面圖；圖18是本發(fā)明的一種低成本、高效率的雙線管四極電動機的結(jié)構(gòu)形式的透視圖；圖19是去掉了轉(zhuǎn)子支架和轉(zhuǎn)子的雙線管四極電動機的透視圖；圖20是圖19所示雙線管四極電動機的分解側(cè)視圖；圖21是圖19所示雙線管四極電動機的側(cè)視圖；圖22是圖19所示的雙線管四極電動機的俯視圖；圖23是圖18-19所示雙線管四極電動機沿圖21中23-23線剖開的剖視圖；圖24是圖18-19所示雙線管四極電動機沿圖22的24-24線剖開的剖視圖；圖25是雙線管四極電動機變型例的透視圖，其中，基底或第一組鐵心片的每個隔開的疊壓邊柱具有典型的四邊形(正方形或矩形)的線圈纏繞區(qū)，并帶有相應形狀的導電線圈；圖26是圖25所示雙線管四極電動機變型例的分解透視圖；圖27是圖25所示雙線管四極電動機變型例的側(cè)視圖；圖28是圖25所示雙線管四極電動機變型例的俯視圖；圖29是圖27所示雙線管四極電動機的放大了的側(cè)視圖；圖30是加工圖18-24的實施例中的基底和端鐵心片所用到的模具平面圖的俯視圖；圖31是根據(jù)本發(fā)明的雙線管四極電動機變型例的側(cè)視圖；圖32是圖31所示雙線管四極電動機變型例的俯視圖；圖33是圖31-32所示雙線管四極電動機變型例所用到的模具平面圖的俯視圖；圖34是加工圖25-29的實施例中的基底和端鐵心片所用到的模具平面圖的俯視圖；圖35是本發(fā)明范圍之內(nèi)的四極電動機變型例；圖36是圖35中的電動機所用到的元件的分解側(cè)視圖；圖37是加工圖35所示的電動機中的基底鐵心片所用到的模具平面圖的俯視圖；圖38是加工用于圖35的電動機的U形鐵心片所用到的模具平面圖的俯視圖；圖39是另一種雙線管四極電動機變型例的側(cè)視圖，其中，電動機的相對端設(shè)有對置的雙線管；和圖40是圖39所示四極電動機變型例的后視圖。
對應的標號將通用于附圖中的所有圖。
下面將通過舉例的方法而不是限制的方法詳細說明本發(fā)明。這些描述顯然可使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠加工和運用本發(fā)明，這些描述包括本發(fā)明的幾個實施例、適應例、修改例、替換例和使用例，包括目前本申請人所認為的本發(fā)明的最好的實施形式。
在如下討論的本發(fā)明的改進的新電動機設(shè)計中，會看到電動機鐵心片的隔開的邊柱可有效地用于線圈纏繞以產(chǎn)生新的預料之外的結(jié)果；進而，本發(fā)明公開了用于加工這種改進的電動機結(jié)構(gòu)的改進的新方法。
關(guān)于C形框架或兩極電動機及其加工方法的描述，其說明在開始的圖1-17中，后面的關(guān)于四極電動機及其加工方法的說明將示于圖18-40中。本發(fā)明的C形框架電動機或兩極結(jié)構(gòu)包括幾種不同的實施例，其說明見附圖中的圖1-6，圖7-12，和圖14-15。除此以外，幾種加工這種改進了的C形框架電動機的方法的說明見附圖的圖13，16和17。
盡管在附圖的圖1-6、7-12和14-15中的各種C形框架或兩極電動機的結(jié)構(gòu)采用一些相同的特征，然而，值得注意的是每種所述C形框架電動機的結(jié)構(gòu)具有獨特的、具體的、相互不同的特征，見下面的詳細解釋。
如圖1-6實施例的說明，C形框架兩極電動機1包括一系列各自帶有一端柱5和一對隔開的邊柱7，7的具有相同形狀的導磁疊壓鐵心片組成的第一組鐵心片3。隔開的一對邊柱7，7的一端與端柱5連在一起，而另一端為自由端。連接在一起的疊壓端柱5和隔開的一對邊柱7，7組成了第一組疊壓鐵心片3。轉(zhuǎn)子開口9設(shè)置在每個鐵心片的端柱5上，與相鄰疊壓端柱5的轉(zhuǎn)子開口9對齊以在疊壓端柱5上形成用來安裝一轉(zhuǎn)子11的對齊的轉(zhuǎn)子開口9，如附圖中的圖3的說明。轉(zhuǎn)子11由一系列用鋁模鑄的棒和端環(huán)組成的疊壓鐵心片組成。
C形框架兩極電動機1是極屏蔽型電動機，包括產(chǎn)生起動力矩和使轉(zhuǎn)子11旋轉(zhuǎn)的屏蔽線圈。為此，每個鐵心片大致在直徑相對端設(shè)有成對的開口13，13和15，15，每對配合的開口13，15和13，15分別安裝一大的和小的屏蔽線圈17，19，如附圖中的圖1所示。每個屏蔽線圈17，19是由銅環(huán)或其他電導體環(huán)制成并纏在兩極電動機的磁極21，21中的一個磁極上，磁極21，21由大致在開口9的對邊上對置的磁阻間隙23，23隔開。每個較大的和較小的屏蔽線圈17，19被設(shè)計成其一端安裝在對置的成對的孔13，13中的一對孔中，其另一端通過貫通的開口15，15而相互靠緊。典型地，屏蔽線圈被成形并焊成兩個導體材料環(huán)，且合適地繞在成對的開口13，13和15，15內(nèi)使其繞在轉(zhuǎn)子開口9的對邊上的電動機極21，21的一個區(qū)上。值得注意的是，在對齊的轉(zhuǎn)子開口9一邊上的貫通開口或孔15，15被位于大致第一組的疊壓邊柱7，7之間以減小疊壓邊柱7，7之間的寬度和/或間距，以及整個電動機1的尺寸。特別注意到對齊的轉(zhuǎn)子開口9的一邊上的相貫的開口或孔15，15位于帶有一個邊柱7的端柱5的橫斷面上。結(jié)果，在對齊的轉(zhuǎn)子開口9的上部區(qū)的極屏蔽件17，19成角度或曲線地朝向疊壓邊柱7，7之間的中心，以減小疊壓邊柱7，7之間總的寬度和/或間距，以及電動機的整個寬度。減小了總的寬度尺寸即縮短了磁通路徑，提高了電動機的效率，如下面的進一步討論。
一對隔開的C形框架的互為鏡像的開口25，25被設(shè)置在第一組疊壓鐵心片的對邊上，用以安裝用于支撐轉(zhuǎn)子的托架(未示出)的螺釘以支撐轉(zhuǎn)子11相對于轉(zhuǎn)子開口9的旋轉(zhuǎn)，如這一領(lǐng)域里所熟知的。
每個第一組鐵心片3的疊壓邊柱7，7有一組合的給定外橫截面形狀的線圈纏繞區(qū)27。在圖1-6的實施例中，組合的給定外橫截面形狀的線圈纏繞區(qū)有一大致為圓形的外橫截面形狀，其最好的說明見附圖中的圖2-5。具體地說，每個疊壓邊柱7，7有一近似的圓形至少沿對置隔開的部分29，29，又有對置隔開的平面31，31沿另外的對置隔開的部分。
為了本發(fā)明的目的，術(shù)語“大于四邊的較高階”是指大致為圓形的外橫截面形狀，包括完全圓形狀，部分圓形狀，一至少是沿著對置隔開的部分為近似的圓形或除正方形或矩形的外周長較短的其他的修改形狀。這樣，六邊形或其它大于四邊的形狀也可含蓋在內(nèi)。另一方面，一個正方形或矩形被認為具有四邊形狀。
每個大致圓形的隔開的邊柱7，7的外橫截面形狀27，被設(shè)計成具有不同的漸進寬度，如附圖中的圖2-5所示，用以在中心線的對邊上產(chǎn)生漸增的階梯形纏繞區(qū)從而形成大致對置隔開的圓形區(qū)29，29，見圖1-6的實施例。用于把相鄰疊壓鐵心片做成不同的漸進寬度以產(chǎn)生大致圓形的每個疊壓邊柱7，7的纏繞區(qū)的外橫截面形狀27的方法將在下邊的討論中進一步說明。
一對帶有纏好的導電線圈或電線35的絕緣線管33，33可安裝在每個隔開的疊壓邊柱7，7上。每個絕緣線管33大致為圓形，與每個疊壓邊柱7，7的大致圓形的外橫截面形狀相對應，這樣，用于線圈35的所需電線數(shù)量可顯著減少，使用于導電線圈或電線35的花費顯著減少。
在每個帶有纏好的導電線圈或電線35的絕緣線管33安裝在每個疊壓邊柱7后，由相應數(shù)量的單獨的導磁疊壓鐵心片組成的第二組疊壓鐵心片37與第一組疊壓鐵心片3通過形狀互補的凸凹緊固件39，41連接，如附圖中的圖1，2和6所示。每個第二組疊壓鐵心片37形成一第二或單獨的端柱。這樣，第一組疊壓鐵心片3有一包括端柱5和在大致的U形結(jié)構(gòu)中兩個隔開的邊柱7，7的單獨的柱，而單獨的導磁疊壓鐵心片形成第二組疊壓鐵心片37，形成用于連接第一組疊壓鐵心片3的單獨的端柱，以構(gòu)成用于C形框架電動機1的磁感應回路。很顯然，兩個隔開的邊柱7，7可能會在另一實施例中與端柱鐵心片37連接，用于在一個帶有纏好的導電線圈35的絕緣線管33位于至少一個，最好是兩個所述隔開的邊柱7，7上之后，最后連接到端柱鐵心片5上。為此目的，互補的凸凹緊固件39，41將設(shè)置在隔開的邊柱7，7的外自由端上和端柱鐵心片5上。
為分別相互連接第一組和第二組鐵心片3，37，如圖1-6的實施例，每個疊壓邊柱7，7的外自由端分別設(shè)置一向外伸出的凸耳39，用以嵌入第二組鐵心片37上設(shè)置的形狀互補的槽或開口41。見如下的討論，凸耳39可設(shè)置在與第一組鐵心片3上的凹槽41相對應的第二組鐵心片37上，如可設(shè)計的那樣。在每種情況下，凸形耳39和形狀互補的凹槽41具有不規(guī)則的形狀以增加第一組和第二組鐵心片3，37之間配合的緊度。
將注意到，當每個帶有纏繞好的導電線圈或電線35的線管33安裝在第一組鐵心片3的每個疊壓邊柱7上時，每個導電線圈35的位置緊靠電動機的極21、第一組鐵心片3的對齊的轉(zhuǎn)子開口9和轉(zhuǎn)子11。另外，用于形成至少一個導電線圈35的電線長度小于在相同的磁感應回路下用于組成單一導電線圈的電線的二分之一。值得注意的是，與傳統(tǒng)的C形成框架電動機的單一導電線圈相比，分別安裝在每個疊壓邊柱7的兩個導電線圈35具有更大的纏繞面積。與單一的導電線圈相比，因為具有更大的纏繞表面積，兩個導電線圈35的每個線圈具有更長的纏繞長度和更小的纏繞直徑。所以，每個安裝在疊壓邊柱7上的導電線圈35的電線更短。
進一步，用于形成導電線圈35的電線與相同的磁感應回路的單一線圈的相應的電線相比也會有更小的直徑。如上面的解釋，這些可歸因于更短的導線，更大的纏繞表面積以及安裝在隔開的邊柱7，7上的隔開的導電線圈35，35與電動機極21，21，對齊的轉(zhuǎn)子開口9和轉(zhuǎn)子11的相鄰位置。
前述的導電線圈35，35的相鄰位置也使磁感應回路中的磁通路徑縮短，這樣使更大的和/或更有效的磁通經(jīng)過磁極21進入轉(zhuǎn)子11。磁通路的縮小也可歸因于疊壓邊柱7，7的寬度的減小以及帶來的電動機的整個尺寸和/或磁感應回路的磁通路的減小，使更大的和/或更有效的磁通經(jīng)過磁極21，21進入電動機1的轉(zhuǎn)子11中。與圖11-12相比，會看到上端的相貫開口15，15位于圖11所示的位置，使得極屏蔽件17，19如圖12所示斜向或彎向疊壓邊柱7，7之間的中心。結(jié)果，疊壓邊柱7，7之間的組合寬度和/或間距及電動機1的總體尺寸由于去掉疊壓邊柱7，7的外部或邊緣處的材料而減小。其實際效果是磁通更有效地經(jīng)過磁極21，21進入轉(zhuǎn)子11。
性能試驗表明，具有如此結(jié)構(gòu)的電動機具有比該領(lǐng)域的傳統(tǒng)的C形框架電動機更高的總體效率，而同時顯著地減少了由于疊壓邊柱7，7的外橫截面的近似圓的形狀而導致的導電線圈35的所需材料。這種電動機效率的改進也可在那些疊壓邊柱7，7的外橫截面形狀為典型的四邊形(正方形或矩形)的結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)，因為經(jīng)過磁極和轉(zhuǎn)子的磁通可由于所述導電線圈35，35的靠近位置和/或電動機的總體尺寸的減小而增加，如上面的描述。
一種四邊結(jié)構(gòu)的說明見附圖的7-12，圖中表示了C形框架兩極屏蔽的電動機51的形式。電動機51除下述的區(qū)別外在其它方面均與電動機1同。首先，每個疊壓邊柱7，7有一組合的給定外橫截面形狀的線圈纏繞區(qū)為典型的四邊形狀(正方形或矩形)。這使帶有纏好的導電線圈55的具有對應形狀的絕緣線管53安裝在每個疊壓邊柱7的具有外橫截面形狀的線圈纏繞區(qū)27上。
雖然組成導電線圈55的電線數(shù)量比圖1-6所示實施例的大于四邊的較高階次的線圈纏繞區(qū)27的大，仍發(fā)現(xiàn)圖7-11所示的結(jié)構(gòu)的成本顯著降低并在一些情況下具有比傳統(tǒng)的C形框架結(jié)構(gòu)電動機更好的工作效率。如上面的解釋，這些可歸因為更短的電線長度，更大的纏繞表面積和設(shè)置在每個疊壓邊柱7，7上的導電線圈55與轉(zhuǎn)子開口9和轉(zhuǎn)子11的相鄰位置。磁感應回路的磁通路徑的減小是由于在疊壓邊柱7，7之間的至少一部分極屏蔽件17，19的重新位于使得疊壓邊柱之間的寬度和/或間隙減小的緣故，如同上面的解釋。
加工這種如圖1-6所示的C形框架鐵心片的方法可通過參考附圖13很好地理解。如圖13所示，一種最好的用于加工每個導磁疊壓鐵心片3，即組成第一組鐵心片3的方法包括相鄰大致相互成鏡像的C形框架鐵心片3，3的加工方法，其中的每個鐵心片3帶有沿縱向伸展的隔開的邊柱7，7，如圖16所示，并帶有在互為鏡像的鐵心片3，3的隔開的邊柱7，7之間形成的單獨的端柱鐵心片37。第二端柱鐵心片37根據(jù)圖中的虛線所示可在鐵心片3的上端部形成，根據(jù)需要，一些或全部的端柱鐵心片可由單獨的導磁材料片制成。
由圖13的模具外形，可看出對置的成鏡像的鐵心片3，3在其對齊的隔開的邊柱7，7上形成互相嚙合的凸凹緊固件39，41。另外，單獨的端柱37形成在對置的互為鏡像的鐵心片3，3的隔開的邊柱7，7的范圍之內(nèi)，并具有形狀互補的凹形槽41，41，而另一個端柱鐵心片37帶有凸形緊固件39，39。這樣，靠下的帶有伸出的緊固凸耳39，39的鐵心片3可連接對置的成鏡像的鐵心片3，3的隔開的邊柱7，7之間單獨的端柱鐵心片37，這是因為它具有用于互補連接的隔開的凹槽41，41?？可系蔫F心片3在其隔開的柱7，7的自由端帶有緊固凹槽41，41，用于互補地連接從另一個單獨的端柱鐵心片37的伸出的緊固凸耳39，39。在相鄰鐵心片的隔開的柱7，7上可設(shè)置成不同的調(diào)整寬度以形成隔開的柱7，7的漸進階梯形的大致圓形的外橫截面形狀。
在某些情況下，可能會希望從對置的互成鏡像的相鄰C形框架鐵心片的對置的隔開的邊柱之間的細長片制成兩個單獨的端柱鐵心片37，37。與之相應的模具平面圖見圖16。為此，每個相應的鐵心片上隔開的邊柱7，7必須使其間距更大，如圖16所示。如此產(chǎn)生的圖14-15所示的電動機101除隔開的疊壓邊柱7，7的間距大于圖1-6的實施例以在圖16所示的對置的互為鏡像的相鄰鐵心片3，3間產(chǎn)生成對的單獨的端柱37，37外，全部與圖1-6所示的電動機相同。顯然這樣可在加工上節(jié)省費用，但電磁感應回路增大，這種電動機的功率輸出不令人滿意。
在圖7-12所示的用于加工C形框架鐵心片的方法中，顯然不再需要用于加工圖1-6實施例的大致圓形的外橫截面形狀的柱7，7的較復雜的方法。這樣可采用圖11所示的簡單的加工過程。在這一例中，與圖13的方法相比，圖17的模具平面圖顯示了圖7-12所示的鐵心片沿片111橫向的排列。顯然，圖7-12所示的鐵心片也可以根據(jù)要求沿片縱向排列。
在圖17的模具示意圖中，形成圖7-12的鐵心片的簡單加工過程包括首先第一步或第一站從鏡像的鐵心片33壓制出轉(zhuǎn)子鐵心片11，11。第二步包括在每個鐵心片3的柱7，7之間壓制出端鐵心片37，以及在鐵心片3的一外端壓制出端鐵心片37。最后，左側(cè)或右側(cè)的鐵心片在另一個右側(cè)或左側(cè)的鐵心片壓制成之后也被制成。加工過程非常簡單。
圖1-6的實施例將需要比圖7-12的實施例更多的鋼材，因為7-12的實施例的每個鐵心片3的柱7，7的組合寬度可因?qū)R的轉(zhuǎn)子開口9上端的孔15，15的重新位于而減小，從而使柱7，7的外邊緣材料得以節(jié)省。另一方面，圖1-6的實施例將由于柱7，7的外橫截面形狀比圖7-12具有更高階次的形狀而增加銅的節(jié)省，如上解釋。
雖然最好的結(jié)構(gòu)包括在相同的磁感應回路下比單一線圈的長度短二分之一的每個導電線圈，但也可以在一個單獨的疊壓邊柱上使用一個這樣的導電線圈或者一個導電線圈用于一個疊壓邊柱，其中一個導電線圈的匝數(shù)比另外一個導電線圈的匝數(shù)多，即其中一個導電線圈帶有少于單一線圈二分之一的電線，而另外一個導電線圈帶有多于單一線圈二分之一的電線。進而，雖然最好的方法包括在第一組鐵心片的隔開的疊壓柱上安裝隔開的線管之后，將端柱鐵心片連接到隔開的疊壓柱，但也可加工出帶有隔開的疊壓柱的鐵心片之后，使用與電線嚙合纏繞的拼合的線管，如本申請人前述的專利申請。
現(xiàn)在，本發(fā)明的四極電動機的描述如下。
本發(fā)明的雙線管四極電動機結(jié)構(gòu)包括幾個不同的實施例，見圖18-24、圖25-29、31-32、圖35和圖39-40。除此以外，這種四極電動機的幾種加工方法的說明見圖30、圖33、圖34和圖37-38。
盡管圖18-24、25-29、31-32、35-36和39-40中所示的各種四極電動機結(jié)構(gòu)具有一些相同的特征，但注意到，每種提到的四極電動機結(jié)構(gòu)具有彼此不同的獨特的具體特征，如下面的進一步的詳細說明。
如圖18-24所示的實施例，雙線管四極電動機201包括由一系列導磁的疊壓鐵心片形成的第一組疊壓鐵心片203，各疊壓鐵心片上有一四極中心區(qū)205，從四極中心區(qū)205的對邊大致相互成鏡像地伸出兩對隔開的邊柱207，207和207，207。在圖19-24所示的實施例中，中心區(qū)205的每邊上的每對隔開的邊柱207，207其一端與中心區(qū)205相連，相對的另一端為一自由端。一組合的疊壓鐵心片203在疊壓中心區(qū)205的對邊形成隔開的成對的疊壓邊柱207，207，從而組成第一組鐵心片203。一轉(zhuǎn)子開口209設(shè)置在每個鐵心片的中心區(qū)205并且與相鄰中心區(qū)205的轉(zhuǎn)子開口對齊用以在中心區(qū)205形成一對齊的用于安裝一轉(zhuǎn)子211的轉(zhuǎn)子開口209，見附圖的圖21的說明。轉(zhuǎn)子211由一系列帶有用鋁模鑄的棒和端環(huán)的疊壓鐵心片組成。
如圖18所示，隔開的托架或端蓋204，204由第一組鐵心片203的對邊伸出并通過對置的螺紋件206，206使其相互地螺紋連接在一起，每個螺紋件與隔開的從每個端蓋或托架204，204伸出的耳架208，208螺紋連接。與轉(zhuǎn)子211相連的轉(zhuǎn)子軸210穿過端蓋204的上端用以連接一待驅(qū)動的元件。每個端蓋或托架204，204在其內(nèi)表面設(shè)有支撐軸承(未示出)用來以所希望的旋轉(zhuǎn)安裝關(guān)系支撐轉(zhuǎn)子211和轉(zhuǎn)子軸210的旋轉(zhuǎn)。
四極電動機201是一極屏蔽電動機，包括用以產(chǎn)生起動力矩和轉(zhuǎn)子211的轉(zhuǎn)動的屏蔽線圈211。為此，每個鐵心片設(shè)置了大致徑向?qū)χ玫拈_口213，213和215，215。每個開口213和215分別安裝一矩形或圓形的屏蔽線圈217，219，如附圖的圖21-22的說明。由銅或其它導體環(huán)制成的屏蔽線圈217，219圍住四極電動機201的磁極221，221，221，221。四極電動機的四個極201，201，201，201各由轉(zhuǎn)子開口209周邊上的大約在0°，90°，180°和270°方位的磁阻間隙隔開。將注意到矩形屏蔽線圈217安裝在四極中心區(qū)205最厚的一部分區(qū)上相對較深的開口或槽213內(nèi)而圓形開口215與所述開口215隔開一定角度以避開可能會干涉磁通路徑的中心區(qū)205上的深的缺口或槽215，圓的線圈219安裝在圓開口215內(nèi)。
在四極中心區(qū)205每邊上每個疊壓邊柱207，207有一組合的給定外橫截面形狀的線圈纏繞區(qū)227。在圖1-7的實施例中，組合的給定外橫截面形狀的線圈纏繞區(qū)具有大于四邊的較高階次的形狀，大致為圓形，其最好的說明見圖20-23。具體地，四極中心區(qū)205每邊上的疊壓邊柱207，207至少是在對置隔開的部分229，229具有近似的圓形而在另外的相對隔開的部分具有對置隔開的平面區(qū)231，231，見圖23。
在本發(fā)明中，術(shù)語“大于四邊的較高階次”是指大致為圓形的外橫截面形狀，包括完全圓形狀、部分圓形狀，一至少是沿著對置隔開的部分為近似的圓形以及除正方形或短形外外周長更短的其他的修改形狀。這樣，六邊形或其更高階次的多邊形也可含蓋在內(nèi)。另一方面，一個正方形或矩形被認為具有四邊形狀。
在每個四極中心區(qū)205的對邊上隔開的邊柱207，207處形成的每個大致為圓形的外橫截面形狀227具有不同的漸進寬度，如圖20-23所示，以形成在中心線對邊處漸增的具有大致圓形截面的對置隔開的階梯式纏繞區(qū)229，229，見18-24的實施例。用以在相鄰鐵心片形成不同的漸進寬度以在疊壓四極中心區(qū)205的對邊上的每個疊壓邊柱207，207的線圈纏繞區(qū)上形成大致為圓形的外橫截面形狀227的方法將在下面的產(chǎn)生該結(jié)構(gòu)的更好的方法中進一步說明。
一對帶有纏好的導電線圈或電線235的絕緣線管233，233可安裝在四極中心區(qū)205的每個邊上隔開的疊壓柱207，207上。這樣，圖18-24的實施例具有兩個雙線管結(jié)構(gòu)，其中隔開的一對線管233，233安裝在四極中心區(qū)的每個邊上隔開的疊壓柱207，207上。每個絕緣線管233的形狀為對應于四極中心區(qū)205的對邊上每個疊壓邊柱207，207外橫截面形狀227的大致圓形，因此用于電線或?qū)щ娋€圈235的材料數(shù)量可顯著減省，如所述解釋。一個近似圓的外橫截面形狀使用于纏繞電線形成導電線圈的橫截面具有更短的周長。除此之外，大致為圓的外橫截面形狀可使電線在分層纏繞時，其重疊的行之間更加緊密。而且，電線的直徑可以減小而又不犧牲電動機的效率。結(jié)果，用于纏繞每個絕緣線管233的導線235的材料需求量可顯著減小。
在每個帶有纏好的導電線圈或電線235的絕緣線管233安裝在每個疊壓邊柱207以形成四極中心區(qū)205對邊上的隔開的成對線管233，233以后，由相同數(shù)量的單獨的導磁鐵心片組成的第二組鐵心片237連接到第一組鐵心片203，見圖18-21和24的說明。每個第二組鐵心片237構(gòu)成一第二或單獨的端柱。這樣，第一組鐵心片203帶有一四極中心區(qū)及由中心區(qū)對邊伸出的隔開的成對邊柱207，207和207，207，而單獨的導磁疊壓鐵心片組成第二組鐵心片237，237并提供一單獨的端柱用于連接四極中心區(qū)205對邊上的一對疊壓邊柱207，207的外部自由端。這樣即構(gòu)成了用于四極電動機201的磁感應回路。
在圖18-24的實施例中，為把第一組鐵心片203連接到每組第二組鐵心片237，237，每對疊壓邊柱207，207的上自由端，如圖20所示，各自帶有一外細的凸耳239用以安裝于設(shè)置在上面第二組鐵心片237上的形狀互補的凹槽或缺口241內(nèi)。在四極中心區(qū)205對邊的每對疊壓邊柱207，207的下部，如圖20所示，各自帶有一凹槽或缺口241，用于互補地接收下部的第二組鐵心片237的隔開的凸耳239，239。
如圖18-19，21，和24所示，當每個帶有纏好的導電線圈或電線235的絕緣線管233安裝在第一組鐵心片203的每個疊壓邊柱207上時，每個導電線圈235的安裝緊靠一電動機磁極211、第一組鐵心片上對齊的轉(zhuǎn)子開口209和轉(zhuǎn)子211。用于纏繞每個導電線圈235的電線在相同的磁感應回路下比用于組成單一導電線圈的電線短二分之一。與單一導電線圈相比較，每個安裝在邊柱207 207上的導電線圈235的所用電線短二分之一，是因為安裝在隔開的邊柱207 207上的導電線圈具有更長的長度和更小的平均直徑。
除此以外，組成每個導電線圈235的電線也可具有更小的直徑。組成每個導電線圈235的電線直徑的減小是由于每個導電線圈235的電線長度的縮短、每個導電線圈235的纏繞表面積的增加以及安裝在中心區(qū)205的每邊上的隔開成對的邊柱207，207上的隔開的導電線圈235與四個極221、對齊的轉(zhuǎn)子開口209和轉(zhuǎn)子211的相鄰位置。
也可認為，改進的新結(jié)構(gòu)中柱207的橫截面積增加了，而且鐵心片材料有顯著的節(jié)省，因而比所述目前的四極電動機具有更大的和/或更有效的磁通。盡管用于導電線圈235的材料顯著減少，但卻得到了更高的效率，無論是組合的給定外橫截面的每個疊壓邊柱207具有四邊(正方形或矩形)的形狀還是大于四邊的更高階次形狀。
圖25-29的實施例表示了一種四極電動機251上四邊形的隔開的柱207，207的結(jié)構(gòu)。電動機251除具有下述的區(qū)別外均與圖18-24所示的電動機201相同。首先，第一組鐵心片203的疊壓中心區(qū)205的每邊上的每個疊壓邊柱207，207帶有一組合的給定外橫截面形狀的線圈纏繞區(qū)，其形狀為典型的四邊形(正方形或矩形)。這使帶有纏好的導電線圈或?qū)Ь€255的絕緣線管253具有一相應的四邊形形狀并可安裝在四極中心區(qū)205的每個邊上的每個疊壓邊柱207，207的外橫截面為四邊形的線圈纏繞區(qū)227上。
除了圖18-24所示的實施例與圖25-29所示實施例相比具有大于四邊的更高階次的外橫截面形狀而帶來的額外的電線節(jié)省外，發(fā)現(xiàn)圖25-29結(jié)構(gòu)保留了所有的與圖18-24相同的在其他花費上比目前的四極電動機顯著減少的優(yōu)點。
加工圖18-24所示形式的基底和端柱鐵心片的方法，可參照圖30更好地理解。圖30顯示了在加工圖18-24實施例的基底和端柱鐵心片所用到的模具示意圖。如圖30的說明，模具平面圖表示了兩排基底鐵心片203，每個鐵心片203在四極中心區(qū)205的對邊上帶有隔開的邊柱207，207，并在相鄰鐵心片203，203的對置的隔開的柱207，207之間形成有一沿縱向沿細的單獨的端柱237。在隔開的一對柱207，207的外自由端的一端，有一緊固凸耳239，而在四極中心區(qū)205的對邊的第二對隔開的柱207，207的外自由端上帶有外形互補的凹槽241，241。這種圖案在模具的平面圖中是始終重復的，這樣可所需方式方便地疊制出相鄰基底鐵心片203。在相鄰基底鐵心片203，203上隔開的成對的柱207，207之間形成的端柱鐵心片237上有隔開的緊固凸耳239，239，用以與每個基底鐵心片203一端的緊固凹槽互補地緊密嚙合。第二個端柱鐵心片237在兩排基底鐵心片之間形成，單獨的端柱鐵心片237帶有隔開的凹槽241，241，用于與每個基底鐵心片相對端的緊固凸耳239，239配合地緊固嚙合。值得注意的是，相鄰鐵心片可有足夠的間距使各自帶有隔開的凹槽241，241的一對鐵心片237，237在兩排相鄰基底鐵心片之間形成。此外，若需要的話，帶有凹形槽241，241的端柱鐵心片也可由單獨的片制成。
可在相鄰鐵心片上設(shè)置不同的寬度以產(chǎn)生漸增的階梯狀，形成大致為圓的形外橫截面形狀，形成第一組疊壓鐵心片203的四極中心區(qū)205的每個邊上隔開的疊壓柱207，207。
在某些情況下，希望由相鄰基底鐵心片203，203對置隔開的邊柱207，207之間的細長片來制成兩個單獨的端柱鐵心片237，237。用于這種方法的相應的模具的平面圖見圖33。為此，如圖33所示，在四極中心區(qū)205對邊上鐵心片203的隔開的邊柱207，207必須相互隔開更大的間距。如此產(chǎn)生的圖31所示的該形式電動機201與圖18-24所示的電動機相比，除了四極中心區(qū)205的每邊的隔開的疊壓邊柱207，207的相隔間距增加以在相鄰鐵心片203，203的隔開的邊柱207，207之間產(chǎn)生一對隔開的端柱鐵心片237，237外，其它方面均相同。顯然，因為磁感應回路的放大，雖然這種方法使加工的費用節(jié)省，但卻不能產(chǎn)生令人滿意的功率輸出。
還有一個不同之處是，成對的單獨端柱鐵心片237，237各自帶有交替的凸凹緊固件239，241。每個單獨的端柱237上的這種交替的凸/凹緊固件239，241與四極中心區(qū)205每邊上隔開的疊壓邊柱207，207的外自由端的凸凹緊固件239，241相對應，見圖33?？梢钥闯?，各鐵心片237上的這種交替的凸/凹緊固件結(jié)構(gòu)使兩個端柱鐵心片用相鄰基底鐵心片203的隔開的邊柱之間的一個細長片制成。
這種相同的交替的凸凹緊固件結(jié)構(gòu)可用于加工隔開的邊柱為典型的四邊形(正方形或矩形)結(jié)構(gòu)的基底鐵心片，如圖34所示。圖34的模具平面圖表示四極中心區(qū)205每邊上隔開的邊柱207，207具有相同的寬度，用以產(chǎn)生一組合的給定外橫截面形狀的構(gòu)形。在相鄰鐵心片203隔開的邊柱207，207之間，可形成單獨的端柱鐵心片237，237。在這例中，每個端柱鐵心片237，237也分別帶有一個緊固凸耳和一個緊固凹槽239和241。
作為將邊柱207，207連接至中心區(qū)205和將單獨的端柱237固定在邊柱207，207的外自由端上的一種代替結(jié)構(gòu)，圖35-36表示了一種四極電動機278的變型例，端柱237與邊柱207，207制成一個整體，而構(gòu)成U形鐵心片280。該形式的邊柱207，207的外自由端設(shè)置有互補的凸/凹緊固件239,241，用以互補地緊固嚙合四極中心區(qū)205的對邊上的凹/凸緊固件241，239。
圖37-38示出了加工圖35-36所示四極電動機278變型例的方法?；阻F心片282被制成具有一個帶有轉(zhuǎn)子開口209的中心區(qū)205?；阻F心片282制成片狀，并在相鄰基底鐵心片282之間帶有互補的配對凸/凹件239，241。在圖38中，U形鐵心片280由一片材料制成并相互嵌套。最后，基底鐵心片282和U形鐵心片280疊加，導電線圈235裝在隔開的邊柱207，207上，U形鐵心片280與基底鐵心片282以圖35-36所示的方式相連。
在所有的前述四極電動機的結(jié)構(gòu)以及其加工方法中，四極電動機結(jié)構(gòu)被示成各種兩雙線管四極電動機。在圖39-40所示的四極電動機實施例中，四極電動機是一種雙線管四極電動機，其雙線管不是安裝在基底鐵心片的隔開的邊柱上，而是裝在與基底鐵心片的隔開邊柱的自由端相連的單獨的端柱鐵心片上。
見圖39-40，可看出其電動機301具有一系列疊壓基底或定子鐵心片303。每一定子鐵心片303帶有一四極中心區(qū)305，并帶有在中心區(qū)對邊伸出的隔開邊柱307，307。一個轉(zhuǎn)子開口309被設(shè)置在四極中心區(qū)以安裝一轉(zhuǎn)子311，如圖所示。在相鄰轉(zhuǎn)子開口309設(shè)置四個切口313用以沿圖1-7和8-11實施例中的磁力線插入屏蔽的銅環(huán)(未示出)。四個極321由四個沿轉(zhuǎn)子開口209圓周的0°、90°、180°和270°方位定位的磁阻間隙323隔開，如圖所示。這樣，轉(zhuǎn)子311以與圖18-24和圖25-29實施例相同的方式相對四個磁極321旋轉(zhuǎn)。
每個疊壓定子或基底鐵心片303包括一對位于其四極中心區(qū)305各邊上的每對隔開邊柱307，307之間的基底303鐵心片相對端的U形開口323，323。U形開口323，323各自容納帶有纏好的導電線圈327的線管325，該線管裝在疊壓線圈纏繞鐵心片329上，線圈纏繞鐵心片組裝在一起，具有大致圓形的組合的給定外橫截面形狀，以安裝帶有纏好線圈327的線管325，如圖27所示。象前述實施例一樣，導電線圈327多排并列、緊密疊壓地分層纏繞，如本申請人前述的專利申請。隔開的疊壓邊柱307，307的對置的自由端包括隔開的凸柱331，331用于與單獨的疊壓線圈纏繞鐵心片329上的隔開的凹槽333，333互補協(xié)調(diào)地緊密互連。顯然，這樣，四極電動機301包括了安裝在電動機相對端上的單獨的端柱或線圈纏繞鐵心片329，329上的隔開的線管，如圖39-40所示。
雖然最好的結(jié)構(gòu)包括四極中心區(qū)對邊上各自帶有一纏好的導電線圈的隔開的雙線管，也可在四極中心區(qū)對邊的單一疊壓柱上僅用一個這樣的線圈。進而，雖然隔開的雙線管上導電線圈的電線最好少于單一導電線圈的二分之一，也可以是一個線圈的電線少于二分之一而另一個則多于二分之一。
從前述中，可以看到，以雙線管C形框架電動機為例的新潁獨特的C形框架兩極電動機結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有的設(shè)計相比，顯著節(jié)省了所需材料的數(shù)量。同時，在材料成本上的顯著節(jié)省并未損害其性能或效率，因為本發(fā)明的C形框架電動機在設(shè)計中考慮了這兩個因素。絕緣線管的裝配也可有效地增加產(chǎn)量和最大程度地降低了成本。本發(fā)明的方法在降低成本方面同樣優(yōu)于其他現(xiàn)有的方法。
可以看到，本發(fā)明公開了幾種不同的新的雙線管四極電動機結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有的設(shè)計相比，可顯著節(jié)省成本。同時，在電動機材料上的顯著減少沒有影響操作性能或效率，甚至伴隨著材料的節(jié)省，使其具有比現(xiàn)有的設(shè)計還高的工作效率。除此以外，被公開的加工各種四極電動機實施例的新方法說明了用以達到最佳的加工性能并加工出低成本、高效率的四極電動機結(jié)構(gòu)的改進的新方法，如所述討論。
如上所述，達到了本發(fā)明的目的和優(yōu)點，并得到一些其他的有益效果。
在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可對所述結(jié)構(gòu)和方法作各種改動，所述描述或圖示中的所有內(nèi)容只作為說明而沒有限制的意思。
權(quán)利要求
1.一種電動機，包括導磁的疊壓鐵心片，上有帶轉(zhuǎn)子開口的多極區(qū)，相鄰的隔開邊柱從所述多極區(qū)沿周向的隔開區(qū)伸出，每個邊柱的另一端為外自由端，組合的疊壓鐵心片在帶有安裝轉(zhuǎn)子的對齊的轉(zhuǎn)子開口的疊壓多極區(qū)上沿周向的隔開區(qū)形成疊壓相鄰邊柱；每個疊壓邊柱上有一具有組合的給定外橫截面形狀的線圈纏繞區(qū)；一繞緊在至少一個疊壓邊柱上的導電線圈；和用以連接隔開的相鄰疊壓邊柱的外自由端的單獨的導磁疊壓鐵心片。
2.如權(quán)利要求1所述的電動機，其特征在于，隔開的相鄰邊柱從所述多極區(qū)的大致相對區(qū)伸出。
3.如權(quán)利要求2所述的電動機，其特征在于，包括一繞緊在一組隔開的相鄰邊柱上的導電線圈。
4.如權(quán)利要求1所述的電動機，其特征在于，隔開的相鄰邊柱從所述多極區(qū)一邊的大致相區(qū)伸出以形成C形框架鐵心片，一導電線圈繞緊在每個所述隔開的相鄰邊柱。
5.如權(quán)利要求1所述的電動機，其特征在于，至少一對隔開的相鄰邊柱從所述多極區(qū)伸出，一導電線圈繞緊在至少一對所述隔開的相鄰邊柱的每個線圈纏繞區(qū)。
6.如權(quán)利要求5所述的電動機，其特征在于，成對的隔開的相鄰邊柱從所述多極區(qū)的大致相反的區(qū)伸出，一導電線圈繞緊在從所述中心區(qū)的大致相反的區(qū)伸出的各對相鄰的隔開的相鄰邊柱上的每個線圈纏繞區(qū)。
7.如權(quán)利要求1所述的電動機，其特征在于，端鐵心片為一U形，隔開的柱用于連接一對隔開的邊柱。
8.一種兩極電動機，包括導磁疊壓鐵心片，帶有一對隔開的端柱和一對隔開的邊柱，所述鐵心片的組合的疊壓結(jié)構(gòu)形成隔開的疊壓端柱和隔開的疊壓邊柱；至少一個所述疊壓端柱，帶有用于安裝一轉(zhuǎn)子的對齊的轉(zhuǎn)子開口；所述每個疊壓邊柱的線圈纏繞區(qū)具有組合的給定外橫截面形狀；和一導電線圈，繞緊在至少一個所述疊壓邊柱的線圈纏繞區(qū)上。
9.如權(quán)利要求8所述的兩極電動機，其特征在于，每個鐵心片的至少一個端柱與所述隔開的一對邊柱的一部分為一整體，形成一C形框架鐵心片。
10.如權(quán)利要求9所述的兩極電動機，其特征在于，對齊的轉(zhuǎn)子開口設(shè)置在所述鐵心片的端柱上，端柱與所述一對邊柱的至少一部分形成整體。
11.如權(quán)利要求8所述的兩極電動機，其特征在于，每個鐵心片的一個端柱與和端柱為一體的隔開的邊柱分開，每個單獨的端柱與隔開的邊柱在其外自由端連接。
12.如權(quán)利要求11所述的兩極電動機，其特征在于，互補的緊固件設(shè)置在所述隔開的邊柱的外自由端用以連接所述單獨的端柱上的互補緊固件。
13.如權(quán)利要求8所述的兩極電動機，其特征在于，每個鐵心片的一個端柱與和端柱為一體的隔開的邊柱分開，在所述鐵心片加工過程中，確定每個單獨的端柱鐵心片的形狀、位置和尺寸，使其位于隔開的邊柱之間。
14.如權(quán)利要求8所述的兩極電動機，其特征在于，一個帶有纏好的線圈的絕緣線管位于每個線圈纏繞區(qū)，該線圈多排并列、緊密疊壓。
15.如權(quán)利要求8所述的兩極電動機，其特征在于，每個所述導電線圈分別繞緊在疊壓邊柱的所述線圈纏繞區(qū)，其位置緊靠所述對齊的轉(zhuǎn)子開口和轉(zhuǎn)子。
16.如權(quán)利要求15所述的兩極電動機，其特征在于，極屏蔽件位于所述對齊的轉(zhuǎn)子開口周圍的缺口內(nèi)，并與所述電動機磁極相鄰，所述對齊的轉(zhuǎn)子開口一邊上的極屏蔽件的至少一部分大致斜向疊壓邊柱之間。
17.如權(quán)利要求8所述的兩極電動機，其特征在于，形成至少一導電線圈的電線在相同的磁感應回路下比形成單一導電線圈的電線短二分之一。
18.如權(quán)利要求17所述的兩極電動機，其特征在于，纏繞在每個絕緣線管以形成一導電線圈的電線在相同的磁感應回路下比用于單一線圈的相同的電線具有預定的更小的直徑。
19.如權(quán)利要求8所述的兩極電動機，其特征在于，每個所述疊壓邊柱的線圈纏繞區(qū)的組合的給定外橫截面形狀大致為四邊形，并且繞緊在疊壓邊柱上的導電線圈具有相應的形狀。
20.如權(quán)利要求8所述的兩極電動機，其特征在于，每個所述疊壓邊柱的線圈纏繞區(qū)的組合的給定外橫截面具有大于四邊的較高階次的橫截面形狀，并且每個繞緊在所述疊壓邊柱的導電線圈具有相應的形狀。
21.一種用細長的導磁材料片加工帶有一端柱和隔開的邊柱的C形框架鐵心片的方法，包括從所述細長片壓制出相鄰C形框架鐵心片，每個鐵心片具有連為一體的端柱和隔開的邊柱，并大致成鏡像地相互對置；在每個C形框架鐵心片的隔開的邊柱形成一組合的給定外橫截面形狀的線圈纏繞區(qū)；和加工兩個用于連接每對隔開邊柱的外自由端的單獨的端柱，至少一個所述端柱由所述細長片加工。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，至少一些單獨的端柱鐵心片由所述C形框架鐵心片的隔開的邊柱之間的細長片形成。
23.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，至少一些單獨的端柱鐵心片是由單獨的細長導磁材料片加工。
24.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，至少兩個單獨的端柱鐵心片是由相鄰C形框架鐵心片的對置的隔開的邊柱之間的細長片制成。
25.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，包括在相鄰C形框架鐵心片的對置隔開的邊柱之間加工互補的緊固件，用以連接所述單獨的端柱鐵心片上形成的互補緊固件。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，包括在相鄰成對的大致為對置鏡像的C形框架鐵心片的不同的相關(guān)位置處交替地加工凸和凹緊固件。
27.一種四極電動機，包括導磁疊壓鐵心片，具有帶有轉(zhuǎn)子開口的四極中心區(qū)和兩對隔開的邊柱，每對隔開的邊柱大致相互鏡像地連接到中心區(qū)的對邊，又由此伸出，每對隔開的邊柱在所述中心區(qū)相對的一端與端柱連接，組合的疊壓鐵心片產(chǎn)生隔開的成對的疊壓邊柱，并與帶有用于安裝轉(zhuǎn)子的對齊的轉(zhuǎn)子開口的疊壓中心區(qū)對邊上的疊壓端柱相連；具有組合的給定外橫截面形狀的每個疊壓邊柱和疊壓端柱；和繞緊在至少一個位于所述中心區(qū)的每邊上的所述疊壓邊柱或疊壓端柱上的導電線圈。
28.如權(quán)利要求27所述的四極電動機，其特征在于，每個所述疊壓邊柱或疊壓端柱的組合的給定外橫截面形狀為四邊形，安裝于其上的導電線圈具有相應的形狀。
29.如權(quán)利要求27所述的四極電動機，其特征在于，每個所述疊壓邊柱或疊壓端柱的組合的給定外橫截面形狀為大于四邊形的更高階的形狀，安裝于其上的導電線圈具有相應的形狀。
30.如權(quán)利要求27所述的四極電動機，其特征在于，每個所述隔開的成對的邊柱與所述中心區(qū)連為整體。
31.如權(quán)利要求27所述的四極電動機，其特征在于，每個所述隔開的成對的邊柱與一端柱連為整體。
32.一種四極電動機，包括導磁疊壓鐵心片，具有帶有轉(zhuǎn)子開口的四極中心區(qū)和兩對隔開的邊柱，每一對隔開的邊柱大致相互成鏡像地從中心區(qū)的對邊伸出，其另一端為外自由端，組合的疊壓鐵心片在帶有用于安裝一轉(zhuǎn)子的對齊的轉(zhuǎn)子開口的疊壓中心區(qū)的對邊上形成隔開的成對的疊壓邊柱；每個所述隔開的成對的疊壓邊柱上的具有一組合的給定外橫截面形狀的線圈纏繞區(qū)；一繞緊在每個疊壓邊柱上的線圈纏繞區(qū)上的導電線圈；和用于連接疊壓中心區(qū)對邊上的每對疊壓邊柱的外自由端的單獨的導磁疊壓鐵心片。
33.如權(quán)利要求32所述的四極電動機，其特征在于，每個疊壓邊柱的組合的給定外橫截面形狀的線圈纏繞區(qū)具有四邊形的橫截面形狀，繞緊在每個疊壓邊柱上的導電線圈具有相應的形狀。
34.如權(quán)利要求32所述的四極電動機，其特征在于，每個所述疊壓邊柱上的線圈纏繞區(qū)的組合的給定外橫截面為大于四邊的較高階次的橫截面形狀，每個所述繞緊在每個疊壓邊柱上的導電線圈具有相應的形狀。
35.如權(quán)利要求32所述的四極電動機，其特征在于，單獨的導磁疊壓鐵心片是端柱鐵心片，用于通過形狀互補的緊固件連接到每對疊壓邊柱的外自由端。
36.如權(quán)利要求35所述的四極電動機，其特征在于，在加工所述鐵心片時，確定至少一個端柱鐵心片的形狀、位置和尺寸使其位于隔開的邊柱之內(nèi)。
37.如權(quán)利要求35所述的四極電動機，其特征在于，凸緊固件被設(shè)置在一對隔開的邊柱的外自由端，凹緊固件被設(shè)置在另外一對隔開的邊柱的外自由端，用以連接相應的單獨端柱鐵心片上的互補緊固件。
38.如權(quán)利要求32所述的四極電動機，其特征在于，每個線圈纏繞區(qū)緊靠對齊的轉(zhuǎn)子開口和轉(zhuǎn)子。
39.如權(quán)利要求32所述的四極電動機，其特征在于，一形成繞在所述至少一個疊壓邊柱上的導電線圈的電線在相同的磁感應回路下比用于單一導電線圈的電線長度短二分之一。
40.如權(quán)利要求32所述的四極電動機，其特征在于，一電線纏繞在每個絕緣線管上以形成繞緊在每個所述疊壓邊柱上的導電線圈，所述電線在相同的磁感應回路下具有比單一線圈所需的電線更短的長度和更小的直徑。
41.如權(quán)利要求32所述的四極電動機，其特征在于，單獨的導磁鐵心片為帶有隔開的柱的U形，用于連接中心區(qū)各邊上每一對隔開的邊柱。
42.一種用細長的導磁材料片加工四極電動機的鐵心片的方法，包括從所述細長片壓制成帶有一轉(zhuǎn)子開口的中心區(qū)和兩對大致相互成鏡像地從中心區(qū)對邊處伸出的隔開的兩對邊柱；在兩對隔開的邊柱上形成組合的給定外橫截面形狀；和加工兩個用于連接所述隔開成對的邊柱的外自由端的單獨的端柱鐵心片，至少一個所述單獨的端柱鐵心片是由在成對的隔開的邊柱之間的細長片制成。
43.如權(quán)利要求42所述的方法，其特征在于，至少一些單獨的端柱鐵心片是由在成對的隔開的邊柱之間的細長片制成。
44.如權(quán)利要求42所述的方法，其特征在于，至少兩個單獨的端柱是由在成對的隔開的邊柱之間的細長片制成。
45.如權(quán)利要求42所述的方法，其特征在于，加工時，相鄰鐵心片用一對隔開的邊柱互相連接，然后再分開，而形成所述各鐵心片。
46.如權(quán)利要求45所述的方法，其特征在于，包括在相互分離之前，在相鄰鐵心片之間隔開的邊柱的外自由端上加工互補緊固件，用以連接所述單獨的端柱上形成的互補緊固件。
47.如權(quán)利要求46所述的方法，其特征在于，包括在一對隔開的邊柱外自由端上加工凸緊固件，在另一對隔開的邊柱的自由端上加工凹形緊固件，用以分別連接相應的單獨的端柱上的用于互補連接的緊固件。
全文摘要
一種低成本電動機,具體地包括兩極(1,51和101)和四極(201,251,278和301)的電動機,帶有一含有轉(zhuǎn)子開口(9和209)的多極區(qū)和從所述多極區(qū)沿周向隔開的區(qū)伸出的隔開的相鄰邊柱(7,7和207,207)。每個邊柱(7,7和207,207)有一外自由端。組合的疊壓鐵心片(3和203)在上有用于安裝轉(zhuǎn)子(22和211)的對齊的轉(zhuǎn)子開口(9和209)的疊壓多極區(qū)上沿周向隔開的區(qū)形成疊壓相鄰邊柱(7,7和207,207)。每個疊壓邊柱(7,7和207,207)有一組合的給定外橫截面形狀的線圈纏繞區(qū)(27,27和227,227),一導電線圈(35和335)繞緊在疊壓邊柱(7,7和207,207)的線圈纏繞區(qū)(27,27和227,227)上。單獨的導磁疊壓鐵心片(37和237)用以連接隔開的相鄰疊壓邊柱(7,7和207,207)的外自由端。在加工過程中,確定至少一個單獨的導磁疊壓鐵心片(37和237)的形狀、位置和尺寸,使其可位于隔開的相鄰邊柱(7,7和207,207)之間。
文檔編號H02K37/04GK1172556SQ96191683
公開日1998年2月4日 申請日期1996年1月26日 優(yōu)先權(quán)日1995年1月31日
發(fā)明者羅伯特·E·斯坦納 申請人:羅伯特·E.斯坦納