直流電機用的線圈繞組的製作方法
2023-05-29 02:38:26 1
專利名稱：直流電機用的線圈繞組的製作方法
技術領域：
本發明涉及直流電機用的線圈繞組，具體涉及一種用於這類機械的、改進的、簡化的、低成本的線圈繞組組件。
已有實施提供一種直流電機用的線圈繞組，該繞組中的鐵芯系由徑向間隔的環形內側元件和外側元件所構成。其電樞鐵芯做成為在這些元件中的一個或另一個上延伸的齒。眾所周知，鐵芯最好採用多塊諸如矽鋼之類的疊層電磁鋼板來做。將內側元件的外周通過熱壓配合安裝到外側元件的內周邊中以形成一個完整的組件。
然而，在此之前，線圈繞組是做在鐵芯齒上的。通常這是通過在該兩元件被熱壓配合在一起之前，先將其上已繞好線圈的絕緣繞線管置於鐵芯齒上來完成的。
儘管這種做法可做成一個很好的組件，但還會產生一些困難。例如，熱壓配合會引起這二個元件之間軸向位置不精確。這個問題由於元件的疊層而變得更加嚴重。
為了將兩個元件保持在它們的位置上，有建議一旦將該兩元件熱壓配合後就將它們粘結住。這通常是通過將它們埋入樹脂材料之中來實現的。然而，這仍然不能提供一個足夠剛性的連接。例如，這種類型的機構經常用作一個驅動車輛輪子的直流電動機。而與這種應用場合相關的振動會引起元件間的滑動，並影響到繞線管和磁極之間的耦合的精確性。
另外，常用的做法是將電動機埋入或浸入油中以加強冷卻。不過，所用的潤滑油會侵害到用來粘結的樹脂，並使其連接變弱。
因此，本發明的主要目的在於提供一種改進的電機用線圈繞組，其線圈繞組可由徑向相互連結的環形內側件和外側件所構成，且其中之一具有延伸的鐵芯齒。
本發明另一個目的在於提供一種用於將內側和外側件相對相互定位的、具有更高剛性的定位結構，它並不需要用粘結劑來粘結。
採用上述結構，必須以一預定的方式來將線圈繞組相互連接，並在採用相位繞組時還要對它們以定時的順序通電或斷電。這就需要有一塊用於連接線圈端線的連接板或接線板。以前，這些繞組接線板是分開安裝的，還會使接線接頭結構複雜化。
因此，本發明的又一個目的在於提供一種改進的電機用線圈繞組，其中接線板可方便且牢固地相對於繞組安裝，並因此改善元件相互間的實際結合牢度。
與從線圈繞組中抽出導線以及將其連接到控制電路中去相關連，還存在著線圈端頭會變得鬆動的危險。這將導致整個繞組鬆動，且會造成電氣連接的斷開。
因此，本發明的再一個目的在於提供一種用於這種類型之線圈繞組的改進的繞線管結構，該繞線管具有一個用於將線圈繞組的導線端夾持住的夾持器組件。
本發明的第一個特點適用於旋轉電機用的電氣線圈繞組組件。該繞組組件包括一個鐵芯，該鐵芯系由形成為多個徑向延伸的電樞鐵芯的環形徑向內側件和外側件所構成的。多個繞線管中的每一個均圍繞相應的電樞鐵芯。電氣線圈圍繞每個繞線管。繞線管和各自的電氣線圈通過夾持器可拆卸地連接於形成各電樞鐵芯的鐵芯元件。至少一些保持夾的端部在軸向上延伸超出鐵芯元件，一接線板是由這樣的保持夾端部來承載的。
本發明的另一個特點也適用於旋轉電機用的電氣線圈繞組。該組件包括一鐵芯，所述鐵芯系由形成多個徑向延伸的電樞鐵芯的環形內側徑向件和外側徑向件所構成。多個繞線管中的每一個繞線管都圍繞著各自的一個電樞鐵芯。繞線管具有形成用於制止各自的電氣線圈的導線端移動的夾持器的部分。
圖1是用按照本發明的一實施例所構造的電機驅動的車輪的橫截面圖；圖2是表示用於圖1所示結構中的電機的繞組組件的端面圖；圖3是從圖2的相反方向看的繞組組件的端面圖；圖4是沿圖2的線4-4所截取的繞組組件的橫截面圖；圖5是用於說明安裝狀態和順序的、繞組組件的某些元件的立體分解圖；圖6是表示繞線管及其相關的夾持結構的放大立體圖。
請詳細參見各附圖，特別是圖1，按照本發明的一實施例所構成的電機總的以標號11來表示。該電機11系用作說明用於給驅動地面上的車輛(未圖示)的車輪12提供動力的實施例的示例。雖然本發明是結合一電動機來描述的，但應容易理解的是，本發明也能被用於諸如發電機之類的其他旋轉電機。然而，所述的具體實施例可以用來避免和解決上述背景技術部分已提及的一系列問題。
電動機11包容於一個以標號13所示的電動機殼組件之中，該機殼組件以合適的方式固定於上述相關的車輛。電動機殼包括一個內殼件14和一個外殼件15，它們以一個合適的方式相互固定成並包封住該電動機11。一種合適的潤滑劑灌注於該電動機殼組件13中。
電動機11包括一個用標號16表示的、構成一個繞組組件的定子，以及一個用標號17表示的轉子。轉子17固定在一根短軸18上，該短軸18接著又通過第一耐摩軸承19而軸頸支承於內殼14之中。一第二耐摩軸承21通過軸頸支承將短軸18和轉子17支承在轉軸22上。轉軸22接著又通過一對軸承23和24軸頸支承於外殼件15中。一個油封25封住了軸承和電動機殼組件13的內部，用以防止其內所含潤滑油發生洩漏。
輪子12包括一個安裝有一合適的輪胎(未圖示)且又固定於圓盤部分27的輪緣部分26。圓盤部分27接著又藉由緊固件28連接到輪轂29上。輪轂29具有一個連接到轉軸22上的花鍵連接部，藉以使該輪子12隨轉軸22而轉動。
一個減速的行星齒輪傳動裝置將電動機轉子17與輪軸22相互連接以便驅動輪軸22和輪子12。行星齒輪型的減速傳動裝置總的用標號31來表示，它包含一個中心齒輪32，該中心齒輪32固定成與短軸18一起轉動，並且與藉由一個支架34支承的多個行星齒輪33相嚙合。支架34部分地與轉軸22連成一體。
這些行星齒輪33藉由多個短軸35軸頸支承於支架34上。這些行星齒輪33的外周邊嚙合於一環形齒輪36，該環形齒輪通過一支架板37相對固定於電動機外殼件15，而支架板37則通過螺紋緊固件38固定於外殼件15。
輪子12也形成一個整體的圓鼓形制動組件。為此，輪轂29被做成帶有一個鼓形制動內表面39，該內表面與其成一整體，並且通過由致動件42支承的制動靴41來嚙合。這些致動件42通過一個用於使制動靴41進入與鼓形制動內表面39相嚙合狀態的制動致動器來運作，以便輪子12停止旋轉。
應該知道，上述的說明系主要用來提供一個可以利用本發明的應用環境。本發明主要涉及電機11的結構，尤其是形成為多個電樞鐵芯的定子或電樞繞組組件16。這些電樞鐵芯系由包括一個以上述方式固定在一起的外側件43和內側件44的疊層板所構成。內側件44形成多個磁極，其上的線圈繞組45是以某種方式形成，這種方式將緊接著參照圖2-6來詳細說明的。
這些線圈繞組45與通過一個疊層的電磁鋼板環形磁性墊圈50固定到電動機轉子17的周邊上的永磁鐵46一起協配工作。應該注意到，轉子17主要由鋁或鋁合金做成。這些永磁鐵46被配置成具有沿著環繞電動機11之轉子17的圓周方向交替變換的交替磁極，在一個較佳的實施例中有12個永磁鐵46。永磁鐵46由具有高磁通密度的材料(例如釹-鐵-硼)製成的。
另外再參見其餘的附圖並主要參照圖4和圖5，電樞繞組組件16包括一對環形元件，其中包括用標號47表示的外側件以及用標號48表示的內側件。這二個元件47和48都是由具有高磁特性的材料及層疊板(例如電磁鋼板)所做成。
內側件48具有一個轂部49，它形成為一個讓磁極齒51徑向向外延伸的連續的圓環。在一個較佳的實施例中，有18個這種磁極齒51。磁極齒51的外徑最好稍大於外側件47的內徑52，以便用熱壓配合來連接安裝。
外側件47具有形成於其上的多個凸耳53，每個凸耳均具有一個開口54，以便穿設一螺紋緊固件55(圖1)來將之固定到電動機殼內殼件14上而不致轉動。
最詳細地表示在圖6中、並用標號56來表示的繞線管設置成包套住齒51，圍繞繞線管卷繞著各個線圈繞組45，其卷繞方式將在下文詳細描述。按照本發明，繞線管56系用諸如樹脂之類的合適的絕緣材料製成，它們通常包括包圍住各個齒51的矩形管部57以及內、外凸緣58和59。內凸緣58與內側件48的轂部49相接觸，而外凸緣59則在齒51的外周邊緣向外。
矩形管部57的內周邊形成為具有多個彈性鎖齒61，它們將貼配於磁極齒51的外周邊，以提供良好的固連。另外，一個鍵或齒6形成在繞線管56的一個軸向端部，且被設計成沿徑向向外延伸超出磁極齒51的外周邊，並進入到外側件47的附近，用以與其一邊相接合(清楚地示於圖4)，並在內側和外側件47和48之間提供軸向對齊。
在磁極齒51的另一軸側，某些繞線管56形成為帶有可接納L形夾持器鍵65的一腿部64的凹槽63。該夾持器鍵65具有倒鉤狀的邊緣66，這樣，當將夾持器鍵65壓入到凹槽63中時，夾持器鍵65將被永久地保持在繞線管56中。在所示的實施例中有七個繞線管56接納有這種夾持器鍵65，其原因在下面馬上就會清楚的。
腿部64經向向外延伸超出磁齒53的外周邊，如在圖4中的67處所示，並與外側件47的與接觸鍵或齒62的那一側相對的另一側相接觸。這樣，在元件47和48間的精確且牢固的定位可確保具有良好的電磁性能。
夾持器鍵65的其餘腿部設有細長突起68，其原因將在下面馬上作出說明。可以看到，細長突起68沿一軸向延伸，徑向超出線圈繞組45且穿過許多形成於接線板71上的槽形開口69。接線板71通過釺焊焊到細長突起68的凸出端上來剛性地固定，用以完成該組件。
線圈組件的組裝步驟參照圖5即可最清楚地理解。首先，第一步將內側件48安裝到位並將繞線管56滑配到齒51上。然後，第二步將外側件滑套到內側件上並進行熱壓配合。這既可以通過冷卻內側元件48或加熱另一個外側件48來完成，也可以通過同時進行這兩者來完成。然後，在將外環47熱壓配合到內側件48上面後，第三步是將夾持器鍵65插入以完成軸向鎖定。再後，第四步是將接線板插入進去，通過上述的釺焊步驟將接線板焊牢。
主要參見圖2-4和圖6來說明接線板71的結構及其與線圈繞組45的關係，除了那些將留在後面說明的以外。
首先參照圖6，可以看到，繞線管凸緣59在相對著接納夾持器鍵65的一側形成有一個其中有一彈性小薄片73延伸穿過的槽形開口72。用標號74表示的繞組端可以通過外邊緣75提升上來而環繞在該小薄片下。這樣，線圈繞組45將在安裝過程和安裝以後都相對於繞線管牢固地夾持在位。這就避免了在使用中繞組會鬆開的可能性。
然後，再將這些繞組端74連接到接線板71上，其連接方式主要可參照以下結合圖2-4的描述。
首先參見圖2-4，應該注意到，線圈繞組45被相互連接以應用於具有表示為彼此的相差為120°的「U」、「V」和「W」三個相的三相電路中。這樣，在接線板71的絕緣表面上固連有三個分別與相應的相「U」、「V」和「W」相連的金屬導體76、77和78。這些導體的一端分別有一個相應的接線端子79、81和82，它們分別具有用於連接外部導體的諸槽，外部導體包括安裝在電動機殼組件13(具體為其內殼件14)中的並且被連接到各個導體76、77和78的內接線裝置(wiring harness)上的一個接線盒83(圖1)。
在接線板71的絕緣板上形成有周邊缺口84，各導線端可從各個線圈端74穿過這些缺口。如圖2的虛線所示，它表示各個線圈繞組是如何通過與絕緣基底形成整體或分開並與絕緣基底相連的導體而與各個接線板相連接的。
為了清楚地表示如何來形成此連接，從圖2中的虛線所示，可以看到每三個線圈成一組。線圈繞組45的其餘各端編成組並穿過絕緣板上的開口，且用密封膠85密封，如圖3所示。圖6中所示的夾持結構有助於完成此導線的組裝。
另外，還設有一個角度傳感器，如圖1中的標號86所示，該傳感器與在轉子17上形成為與各磁極對準的定時突起87協配工作以有效地切換電流，從而獲得所需要的電動機運作情況。可通過控制「U」、「V」和「W」相的電流來控制驅動扭矩。
最後，接線板71還具有一對接線端子88和89(圖2和3)，它們也可通過接線裝置連接到接線盒83中。這些可被用於檢測定子電樞組件的溫度的溫度傳感器(未圖示)。
這樣，從上述描述中可以容易地理解到，所述的結構提供了一種可以組裝和形成繞組的非常精確的方法，以及該電氣連接如何會被做成可確保長的使用壽命和優良的性能。當然，上述的說明只是本發明的一個較佳的實施例，在不脫離由所附權利要求書確定的本發明的精神實質和內容範圍的情況下，還可以對此作多種變化和變型。
權利要求
1.一種用於旋轉電機的電氣線圈繞組組件，包括一鐵芯，所述鐵芯系由形成多個徑向延伸的電樞鐵芯的環形內側徑向件和外側徑向件所構成；環繞所述周向間隔的電樞鐵芯來卷繞的電氣線圈；以及在所述鐵芯元件上的、用於保持所述各鐵芯元件之間的軸向位置關係的徑向延伸的相互配合部分。
2.權利要求1所述的電氣線圈繞組組件，其特徵在於，相互配合部分包括在所述鐵芯元件之一上的、與所述鐵芯元件中的另一個的外周面相配合的多個徑向延伸突起。
3.權利要求1所述的電氣線圈繞組組件，其特徵在於，它還包括多個繞線管，每個繞線管都圍繞著各自的一個電樞鐵芯，且圍繞著每個繞線管卷繞著各自的電氣線圈。
4.權利要求3所述的電氣線圈繞組組件，其特徵在於，所述徑向延伸的相互配合部分部分地由繞線管來形成。
5.權利要求4所述的電氣線圈繞組組件，其特徵在於，繞線管不可轉動地固定於電樞鐵芯上。
6.權利要求1所述的電氣線圈繞組組件，其特徵在於，還包括多個繞線管，每個繞線管都圍繞著各自的一個電樞鐵芯，且圍繞著每個繞線管卷繞著各自的電氣線圈，各繞線管及其電氣線圈藉由保持夾可拆卸地連接到構成電樞鐵芯的鐵芯元件上。
7.權利要求6所述的電氣線圈繞組組件，其特徵在於，保持夾還部分地形成徑向延伸的相互配合部分。
8.權利要求1所述的電氣線圈繞組組件，其特徵在於，保持夾中的至少幾個具有在軸向延伸超出鐵芯元件的端部，還包括有一由所述保持夾端部承載的接線板。
9.權利要求8所述的電氣線圈繞組組件，其特徵在於，接線板包括一其上固連有多個導體的絕緣板。
10.權利要求9所述的電氣線圈繞組組件，其特徵在於，各組線圈繞組具有電氣連接於各自的導體的各自的連接端。
11.權利要求10所述的電氣線圈繞組組件，其特徵在於，各個線圈繞組的連接端均穿過形成在絕緣板的周邊上的定位槽。
12.權利要求11所述的電氣線圈繞組組件，其特徵在於，接線板的形狀為圓形。
13.權利要求12所述的電氣線圈繞組組件，其特徵在於，繞線管具有形成用於制止各自的電氣線圈的導線端運動的夾持器的部分。
14.權利要求13所述的電氣線圈繞組組件，其特徵在於，形成夾持器的繞線管部分包括一個在繞線管周邊上的、用於接納導線端的槽，以及一個用於將導線端制約於所述槽中的彈性夾。
15.權利要求6所述的電氣線圈繞組組件，其特徵在於，所述繞線管具有形成用於制止多個電氣線圈的導線端運動的夾持器的部分。
16.權利要求15所述的電氣線圈繞組組件，其特徵在於，形成夾持器的繞線管部分包括一個在繞線管周邊上的、用於按納導線端的槽，以及一個用於將導線端制約於所述槽中的彈性夾。
17.一種用於旋轉電機的電氣線圈繞組組件，它包括一鐵芯，所述鐵芯系由形成多個徑向延伸的電樞鐵芯的環形內側徑向件和外側徑向件所構成；多個繞線管，每個繞線管都圍繞著各自的一個電樞鐵芯，且圍繞著每個繞線管卷繞著各自的電氣線圈，所述繞線管及相應的電氣線圈藉由保持夾可拆卸地連接到構成電樞鐵芯的鐵芯元件上，所述保持夾中的至少幾個具有在軸向延伸超出鐵芯元件的端部；以及一由所述保持夾端部承載的接線板。
18.權利要求17所述的電氣線圈繞組組件，其特徵在於，接線板包括一其上固連有多個導體的絕緣板。
19.權利要求18所述的電氣線圈繞組組件，其特徵在於，各個線圈繞組具有電氣連接於各自的導體的各自的連接端。
20.權利要求19所述的電氣線圈繞組組件，其特徵在於，各個線圈繞組的連接端均穿過形成在絕緣板的周邊上的定位槽。
21.權利要求20所述的電氣線圈繞組組件，其特徵在於，接線板的形狀為圓形。
22.一種用於旋轉電機的電氣線圈繞組組件，它包括一鐵芯，所述鐵芯系由形成多個徑向延伸的電樞鐵芯的環形內側徑向件和外側徑向件所構成；多個繞線管，每個繞線管都圍繞著各自的一個電樞鐵芯，且圍繞著每個繞線管卷繞著各自的電氣線圈，所述繞線管具有形成用於制止各自的電氣線圈的導線端移動的夾持器的部分。
23.權利要求22所述的電氣線圈繞組組件，其特徵在於，形成夾持器的繞線管部分包括一個在繞線管周邊上的、用於接納導線端的槽，以及一個用於將導線端制約於所述槽中的彈性夾。
全文摘要
一種用於諸如驅動車輪用的(具體為直流電動機之類)旋轉電機的、改進的電樞繞組結構。該組件的電樞鐵芯可用兩個相互剛性連接而保持軸向不會運動的疊層板件來構成。這樣就不必再用粘接劑。另外,還採用了一種改進的繞線管結構,它既可將一接線板直接固定到鐵芯上,又能將各個繞組的連接端夾持住,從而防止它們在組裝和動作過程中變得鬆動。
文檔編號H02K3/52GK1332509SQ0112116
公開日2002年1月23日 申請日期2001年6月4日 優先權日2000年6月2日
發明者高野正, 高橋秀明 申請人:株式會社萌利克