專利名稱：具有扁平線圈的組合式定子結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)，尤指電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)。
再者如附

圖1A-1H及圖2A-C所示，美國專利案US5866965公開一種“具有金屬薄片線圈的可變磁阻馬達(dá)(variable reluctance-motorhaving foil wire wound coils)，其中，該專利案內(nèi)容是提供一金屬薄片線圈(foil wire wound coil s)15也即不應(yīng)用于較大電流的工作環(huán)境，其線圈15主要借由滾筒卷繞機(jī)予以卷設(shè)并套接于定子線圈柱(stator poles)13上，該金屬薄片也具有相對應(yīng)的面部、相對應(yīng)的邊部、線頭端15b及線尾端15a；然該面部是套接于該定子線圈柱(statorpoles)13的表面，且該兩邊部之一設(shè)置于底側(cè)(flat)13a上，如是，該線頭端15b則內(nèi)藏于金屬薄片卷繞成為線圈后的內(nèi)部(如圖2A-2C所示)，故勢必予以二次加工引出線頭端15b(如圖1A-1H所示)該金屬薄片線圈15的“線頭端”必須利用三次折疊轉(zhuǎn)向方式才能引出，其過程如圖1A-1H所示，才能將該線頭端15b以及線尾端15a引出于外部，因而造成加工不易且浪費(fèi)加工成本的缺失，圖1H則可對照到US5866965專利案第一圖的線圈15；另外，假如該專利案的馬達(dá)欲應(yīng)用于高電流的場合，則意味該線圈必須是斷面積大者，也即須使用的扁平線邊部的厚度須較厚，是以該專利案的三次折疊轉(zhuǎn)向方式在制造工程的技術(shù)上勢必相當(dāng)困難，因?yàn)檩^厚且較硬的金屬薄片的線頭端不容易經(jīng)由多次折疊的方式引出外部(如圖1A-圖1D所示)，故該專利案難以應(yīng)用于高電流的場合。
又，該金屬薄片的面部的寬度必須略小于該定子線圈柱(statorpoles)13的寬度，否則該專利案線頭端15b必然無法三次折疊轉(zhuǎn)向引出(請參圖1A-1B所示)；同時(shí)，該專利案US5866965的線圈15應(yīng)用于可變磁阻馬達(dá)定子部11的定子線圈柱13的寬度大于深度(如該專利案第四圖所示)，因此該線圈15仍可取得一合理的線槽占積率，但該專利案的線圈制成方式如應(yīng)用于本專利申請案的定子部時(shí)，借由本專利申請案圖2A一圖2C所示可說明其占積率的降低以及扁平線圈的變薄的原因，線圈15是圖1G的線圈15套接到圖2的線槽座21的縱向垂直柱端211，因垂直柱端211的深度218大于寬度217，而線圈15的面寬度15e不得大于垂直柱端211的寬度217(否則線頭端15b無法壓折引出)，因此其線圈在線槽座的占積率將受到限制，如圖5A-5C是專利案US5866965線圈15、圓徑線圈311及本專利申請案線圈31各自在線槽座21的占積率剖面圖，因此如圖5A所示該專利案US5866965的線圈15其占積率將遠(yuǎn)低于如圖5C本專利申請案的線圈31的線槽座占積率，同時(shí)邊部15d厚度也遠(yuǎn)低于圖4的線圈31的邊部315。
上述線圈占積率的降低將導(dǎo)致銅線阻抗值上升，并因此令線圈銅線功率損失變大同時(shí)產(chǎn)生銅線工作時(shí)的高溫現(xiàn)象，銅線阻抗值是和銅線工作溫度成正比，工作溫度升高則銅線阻抗成正比例升高，因此充分提高線圈在線槽內(nèi)的占積率必可降低銅線阻抗，上述在高運(yùn)轉(zhuǎn)效率的電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)來講必然是非常的重要。
如下式所示E＝Ω·D·B·L·N/2＝Ω·KE，其中反電動(dòng)勢常數(shù)KE值和電樞轉(zhuǎn)速Ω成反比，又反電動(dòng)勢常數(shù)KE值和電樞外徑D、氣隙磁通密度B、疊積厚度L、總導(dǎo)體數(shù)N成正比，因此當(dāng)同一體積大小的電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)使用于不同的運(yùn)轉(zhuǎn)工作范圍時(shí)，其中線圈匝數(shù)N的改變將可反比于反電動(dòng)勢常數(shù)KE值，基于上述的理由本發(fā)明“具有扁平線圈的組合式定子結(jié)構(gòu)”的扁平線材厚度的改變，其是經(jīng)由線槽座的垂直柱端的線圈端總厚度值除以扁平線圈所需的匝數(shù)計(jì)算出扁平線圈邊部的厚度值(如圖4A到圖4C所示)，因此可靈活設(shè)計(jì)出各種匝數(shù)的線圈并準(zhǔn)確控制反電動(dòng)勢常數(shù)KE值，同時(shí)線材也沒有排列空隙的浪費(fèi)因此必然有較高的線槽占積率。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種具有扁平線圈的組合式定子結(jié)構(gòu)，其特征在于包含有定子環(huán)部，環(huán)部的內(nèi)緣或外緣依定子齒部數(shù)量劃分為相等數(shù)量的等距離圓周角度，并供定子齒部裝置其中；定子齒部，其齒面端對應(yīng)電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子部而電樞反應(yīng)，齒面端向后延伸一齒根端，齒根端是供扁平線圈裝置其中；扁平線圈，是一扁平線所形成，其具有相對應(yīng)的面部、相對應(yīng)的邊部、線頭端及線尾端，其中該面部是以水平方式向內(nèi)疊層穿套裝置于齒根端，且該內(nèi)邊部是絕緣套接于該齒根端，該線頭端及該線尾端皆可外露于齒根端外部；再者，上述的扁平線應(yīng)以邊部為底、面部為立式型態(tài)由線圈成型機(jī)予以單一層次及多匝數(shù)繞線折壓疊層成型。
經(jīng)由本發(fā)明“具有扁平線圈的組合式定子結(jié)構(gòu)”的技術(shù)手段，得以將電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)的線圈、線槽座、定子環(huán)部及定子齒部各自脫離定子部，其中線圈以扁平線為之，扁平線只以單一層次并預(yù)先在線圈成型機(jī)械上成型，因是單一層次壓折疊成型，因此可調(diào)整扁平線材的厚度而準(zhǔn)確控制線圈的匝數(shù)，進(jìn)而使電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)可視運(yùn)轉(zhuǎn)工作點(diǎn)的需求而靈活地調(diào)整出線圈匝數(shù)，并得到一精準(zhǔn)的反電動(dòng)勢常數(shù)KE值或扭力常數(shù)KT值，也就是可得一非常準(zhǔn)確的反電動(dòng)勢電壓或轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)范圍，
圖12A本發(fā)明第九實(shí)施例，定子齒面端不得大于齒根端，齒根端和外定子環(huán)部一體成形的整體外定子部的結(jié)構(gòu)剖面圖；圖12B本發(fā)明第九實(shí)施例，定子齒面端不得大于齒根端，齒根端和內(nèi)定子環(huán)部一體成形的整體內(nèi)定子部的結(jié)構(gòu)剖面圖請參閱圖1至圖11所示，本發(fā)明具有扁平線圈的組合式定子結(jié)構(gòu)10，包含有定子環(huán)部51、511，環(huán)部的內(nèi)緣或外緣依定子齒部411、415數(shù)量劃分為相等數(shù)量的等距離圓周角度，并供定子齒部411、415裝置于其中；定子齒部411、415，其齒面端413是對應(yīng)電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子部而電樞反應(yīng)，齒面端413向后延伸一齒根端412，齒根端412是供扁平線圈31裝置于其中；扁平線圈31，是一扁平線所形成，其具有相對應(yīng)的面部314、相對應(yīng)的邊部315、線頭端312及線尾端313，其中該面部314是以水平方式向內(nèi)疊層穿套裝置于齒根端412，且該內(nèi)邊部是絕緣套接于該齒根端412，以便令該線頭端312及該線尾端313皆可外露于齒根端412外部；再者，上述的扁平線應(yīng)以邊部315為底、面部314為立式型態(tài)由線圈成型機(jī)予以單一層次及多匝數(shù)繞線折壓疊層成型；
定子環(huán)部51、511的內(nèi)緣或外緣依定子齒部411、415數(shù)量劃分為相等數(shù)量的等距離圓周角度，并向另一環(huán)端方向凹陷多個(gè)嵌鑲槽512，嵌鑲槽512是供定子齒部411、415裝置于其中；定子齒部411、415的齒根端412未端向后延伸一齒根尾端414，該齒根尾端414不得大于齒根端412的最大寬度，齒根尾端414對應(yīng)定子環(huán)部的凹陷嵌鑲槽并可互相套接；定子齒部411、415的齒面端413寬度大于齒根端412的寬度，齒面端413呈一齒抱弧狀形態(tài)，但不局限弧狀齒抱端的寬度值或幾何結(jié)構(gòu)形狀；如圖12A、12B所示，定子齒部411、415的齒面端413寬度不得大于齒根端412的寬度，定子齒部411、415一體成形于定子環(huán)部51、511的內(nèi)緣或外緣；定子齒部411、415的齒面端413寬度不得大于齒根端412的寬度，并因此可供扁平線圈31穿套裝置于齒根端412；多支定子齒部411、415上、下方各設(shè)有齒抱閉合環(huán)418，該等位于上方及下方的齒抱閉合環(huán)418各利用相鄰齒抱端417連接為一體，使多個(gè)定子齒部411、415可利用齒抱閉合環(huán)418連接為一體，并令多個(gè)扁平線圈31可裝置于該一整體的定子齒部；定子環(huán)部可分解成多個(gè)單位個(gè)體，每一單位個(gè)體的左、右兩端皆和相鄰單位個(gè)體的左、右兩端以凹、凸?fàn)钋惰偠?13對應(yīng)成形，其中凹狀嵌鑲端的內(nèi)槽寬度必須大于槽口的寬度，并令相鄰單位個(gè)體的凸?fàn)钋惰偠藢?yīng)成形并和其扣嵌鑲接合513后不可橫向平移分離，如圖7A-7B所示；定子環(huán)部可分解成多個(gè)單位個(gè)體，每一單位個(gè)體的左、右兩端皆和相鄰單位個(gè)體的左、右兩端以凹、凸?fàn)铊偨佣?14對應(yīng)成形，其中凹狀鑲接端的內(nèi)槽寬度必須等于或小于槽口的寬度，并令相鄰單位個(gè)體的凸?fàn)铊偨佣藢?yīng)成形并和其平嵌鑲接合514后可以橫向平移分離，如圖8A-8B所示；定子環(huán)部也可是環(huán)閉合一體成形(如圖9A-9B的51、511所示)；定子齒部可以一種T型狀線槽座21為絕緣材料，T型線槽座21提供一縱向垂直柱211并供扁平線圈31穿套于該端，垂直柱端211應(yīng)于內(nèi)部形成一中空形態(tài)213，并和定子齒根端412互為穿套與脫離，該中空處為線槽座中空端213；定子齒部41也可以非特定形狀的線槽座為絕緣材料，線槽座提供一縱向垂直柱211并供扁平線圈31穿套于該端，垂直柱端211應(yīng)于內(nèi)部形成一中空形態(tài)213并和定子齒根端412可互為穿套與脫離，該中空處為線槽座中空端213；定子齒部的齒根端四周是以絕緣材料包覆，該絕緣材料是提供為定子齒部41、定子環(huán)部51、511和扁平線圈31之間的絕緣接口；本發(fā)明的定子環(huán)部51、511的內(nèi)環(huán)或外環(huán)并不局限于任何幾何結(jié)構(gòu)形狀；該定子環(huán)部可指電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)的外定子環(huán)部51或內(nèi)定子環(huán)部511；該定子齒部是指電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)的內(nèi)定子齒部411或外定子齒部415；電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)因運(yùn)轉(zhuǎn)條件需求，定子齒部41扁平線圈31并不局限為單一組的形態(tài)穿套裝置于定子齒根端412，定子齒根端412也可包含至少一組扁平線圈31以上的多套定子線圈穿套裝置于定子齒根端412，上述定子線圈可為扁平線圈31或圓徑線圈311；扁平線圈31是指電動(dòng)機(jī)的激磁線圈或發(fā)電機(jī)的發(fā)電感應(yīng)線圈。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳可行實(shí)施例，非因此局限本發(fā)明的專利范圍，故舉凡運(yùn)用本發(fā)明說明書及圖式內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變化，皆包含于本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有扁平線圈的組合式定子結(jié)構(gòu)，其特征在于包含有定子環(huán)部，環(huán)部的內(nèi)緣或外緣依定子齒部數(shù)量劃分為相等數(shù)量的等距離圓周角度，并供定子齒部裝置其中；定子齒部，其齒面端對應(yīng)電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子部而電樞反應(yīng)，齒面端向后延伸一齒根端，齒根端是供扁平線圈裝置其中；扁平線圈，是一扁平線所形成，其具有相對應(yīng)的面部、相對應(yīng)的邊部、線頭端及線尾端，其中該面部是以水平方式向內(nèi)疊層穿套裝置于齒根端，且該內(nèi)邊部是絕緣套接于該齒根端，以使該線頭端及該線尾端皆可外露于齒根端外部；再者，上述的扁平線應(yīng)以邊部為底、面部為立式型態(tài)由線圈成型機(jī)予以單一層次及多匝數(shù)繞線折壓疊層成型。
2.如權(quán)利要求1所述的具有扁平線圈的組合式定子結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的定子環(huán)部的內(nèi)緣或外緣依定子齒部數(shù)量劃分為相等數(shù)量的等距離圓周角度，并向另一環(huán)端方向凹陷多個(gè)嵌鑲槽，嵌鑲槽是供定子齒部裝置其中。
3.如權(quán)利要求1所述的具有扁平線圈的組合式定子結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的定子齒部的齒根端末端向后延伸一齒根尾端，該齒根尾端不得大于齒根端的最大寬度，該齒根尾端還對應(yīng)定子環(huán)部的凹陷嵌鑲槽并可互為套接。
4.如權(quán)利要求1所述的具有扁平線圈的組合式定子結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的定子齒部的齒面寬度大于齒根端的寬度，齒面端呈一齒抱弧狀形態(tài)，但不局限弧狀齒抱端的寬度值或幾何結(jié)構(gòu)形狀。
5.如權(quán)利要求1所述的具有扁平線圈的組合式定子結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的定子齒部的齒面端寬度不得大于齒根端的寬度，定子齒部一體成形于定子環(huán)部的內(nèi)緣或外緣。
6.如權(quán)利要求1所述的具有扁平線圈的組合式定子結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的定子齒部的齒面端寬度不大于齒根端的寬度，并因此可供扁平線圈穿套裝置于齒根端。
7.如權(quán)利要求1所述的具有扁平線圈的組合式定子結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的多支定子齒部上、下方各設(shè)有齒抱閉合環(huán)，所述位于上方及下方的齒抱閉合環(huán)各利用相鄰齒抱端連接為一體，使多個(gè)定子齒部可利用齒抱閉合環(huán)連接為一體，并令多個(gè)扁平線圈可裝置于該一整體的定子齒部。
8.如權(quán)利要求1所述的具有扁平線圈的組合式定子結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的定子環(huán)部可分解成多個(gè)單位個(gè)體，每一單位個(gè)體的左、右兩端皆和相鄰單位個(gè)體的左、右兩端以凹、凸?fàn)钋惰偠藢?yīng)成形，其中凹狀嵌鑲端的內(nèi)槽寬度必須大于槽口的寬度，并令相鄰單位個(gè)體的凸?fàn)钋惰偠藢?yīng)成形并和其扣嵌鑲接合后不可橫向平移分離。
9.如權(quán)利要求1所述的具有扁平線圈的組合式定子結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的定子環(huán)部可分解成多個(gè)單位個(gè)體，每一單位個(gè)體的左、右兩端皆和相鄰單位個(gè)體的左、右兩端以凹、凸?fàn)铊偨佣藢?yīng)成形，其中凹狀鑲接端的內(nèi)槽寬度必須等于或小于槽口的寬度，并令相鄰單位個(gè)體的凸?fàn)铊偨佣藢?yīng)成形并和其平嵌鑲接合后可以橫向平移分離。
10.如權(quán)利要求1所述的具有扁平線圈的組合式定子結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的定子環(huán)部是環(huán)閉合一體成形。
11.如權(quán)利要求1所述的具有扁平線圈的組合式定子結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的定子齒部是以一種T型狀線槽座為絕緣材料，T型線槽座提供一縱向垂直柱并供扁平線圈穿套于該端，垂直柱端應(yīng)于內(nèi)部形成一中空形態(tài)，并和定子齒根端可互相穿套與脫離，該中空處為線槽座中空端。
12.如權(quán)利要求1所述的具有扁平線圈的組合式定子結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的定子齒部是以非特定形狀的線槽座為絕緣材料，線槽座提供一縱向垂直柱并供扁平線圈穿套于該端，垂直柱端應(yīng)于內(nèi)部形成一中空形態(tài)，并和定子齒根端可互為穿套與脫離，該中空處為線槽座中空端。
13.如權(quán)利要求1所述的具有扁平線圈的組合式定子結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的定子齒部的齒根端四周是以絕緣材料包覆，該絕緣材料是作為定子齒部、定子環(huán)部和扁平線圈之間的絕緣接口。
14.如權(quán)利要求1所述的具有扁平線圈的組合式定子結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的定子環(huán)部的內(nèi)環(huán)或外環(huán)并不局限于任何幾何結(jié)構(gòu)形狀。
15.如權(quán)利要求1所述的具有扁平線圈的組合式定子結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的該定子環(huán)部是指電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)的外定子環(huán)部。
16.如權(quán)利要求1所述的具有扁平線圈的組合式定子結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的該定子環(huán)部是指電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)的內(nèi)定子環(huán)部。
17.如權(quán)利要求1所述的具有扁平線圈的組合式定子結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的該定子齒部是指電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)的內(nèi)定子齒部。
18.如權(quán)利要求1所述的具有扁平線圈的組合式定子結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的該定子齒部是指電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)的外定子齒部。
19.如權(quán)利要求1所述的具有扁平線圈的組合式定子結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)因運(yùn)轉(zhuǎn)條件需求，定子齒部扁平線圈并不局限為單一組的形態(tài)穿套裝置于定子齒根端，定子齒根端也可包含至少一組扁平線圈以上的多套定子線圈穿套裝置于定子齒根端，上述定子線圈可為扁平線圈或圓徑線圈。
20.如權(quán)利要求1所述的具有扁平線圈的組合式定子結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的扁平線圈是指電動(dòng)機(jī)的激磁線圈。
21.如權(quán)利要求1所述的具有扁平線圈的組合式定子結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的扁平線圈是指發(fā)電機(jī)的發(fā)電感應(yīng)線圈。
全文摘要
本發(fā)明公開一種“具有扁平線圈的組合式定子結(jié)構(gòu)”，在需要高電流的工作條件下，能提升定子線圈在定子線槽內(nèi)的占積率，以及提供較正確的線圈匝數(shù)，正確的線圈匝數(shù)對應(yīng)電源電壓和運(yùn)轉(zhuǎn)速度可令電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)的扭力常數(shù)K
文檔編號H02K3/28GK1469526SQ02126359
公開日2004年1月21日 申請日期2002年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月19日
發(fā)明者許俊甫 申請人:谷立志里科技有限公司