旋轉電機裝置的電樞的製作方法
2023-08-01 03:28:41
專利名稱：旋轉電機裝置的電樞的製作方法
技術領域：
本發明涉及一旋轉電機，具體來說，涉及這種電機的一改進的電樞結構。
背景技術：
眾所周知，用於旋轉電機(它們不是電動機就是發電機)的大多數電樞由一鐵磁性材料製成，並一般由成疊結構的鐵心組成。鐵心形成多個徑向延伸的極齒，電磁線圈繞在極齒的周圍。一般來說，這些繞組包圍一絕緣的繞線筒結構。此外，電樞包括一布線底板，諸線圈繞組的端頭連接到該布線底板，以對電機提供外部的電氣連接。因此，有許多單獨的部件，它們必須固定在一起。
除了建立各種元件的連接，重要的還要確保它們正確的軸向、徑向和周向的關係。2003年5月20日發表的受讓於本受讓人的美國專利6,566,779，以及日本公開的申請，公開號為2002-58228，後者描述了該專利中所示結構的改進以及其在日本的優先權申請，上述兩個專利示出一種結構，其中，一三層構造的布線底板設置在一旋轉電機的電樞的軸向端部上。與其它的和上述的現有技術相同，電樞包括一成疊的鐵心，其包括一圓形部分，多個磁極齒從該圓形部分沿徑向延伸。由絕緣樹脂製成的兩個部分的繞線筒附連在鐵心，並具有多個圍繞各磁極齒的部分。
根據該專利和公開的日本申請，繞線筒設置有用來附連布線底板的阻擋塊。阻擋塊由一金屬板製成，它從繞線筒向外突出，並朝向布線底板彎曲而形成一L形。布線底板包括三層用於三個相位U、V和W，並形成一環形。它還具有布置在靠近接納阻擋塊的周緣的一圓形排列中的多個接合孔。阻擋塊的部分突出在接合孔的外面。通過將釺焊料質量沉積在阻擋塊的突出端上，布線底板固定在電樞的其餘部分。
儘管有效，但這種附連方法勞動強度大。此外，形狀、尺寸，以及軸向、周向和徑向的定位的變化可能不能接受。
因此，本發明的一主要目的是提供一改進的電樞結構。
本發明的另一目的是提供一用於布線底板的改進的附連方法，它更為簡單、勞動強度更低，以及更精確。
發明內容
本發明適於實施為一用於旋轉電機的電樞結構，該旋轉電機包括一由多個成疊板組成的鐵心，該成疊板具有一多個磁極齒從其中沿徑向延伸的圓形件。一對絕緣體定位在鐵心的相對的軸向側上，並具有圍繞磁極齒的齒接合部分，以便接納線圈繞組。一布線底板定位在其中一個絕緣體的一軸向側上。布線底板由一絕緣材料製成，並適於接納諸線圈繞組的線端。互連件形成在一個絕緣體和布線底板上，用來將布線底板連接在預定的軸向、徑向和周向的位置內。
附圖的簡要說明
圖1是根據本發明構造的一電樞的分解的立體圖。
圖2是布線底板的放大的立體圖。
圖3是圖2中圓圈3圈出的區域的放大圖。
圖4是圖2中圓圈4圈出的區域的放大圖。
圖5是一個繞線筒半部的放大的立體圖。
圖6是圖5中圓圈6圈出的區域的放大圖。
圖7是布線底板的側視圖。
圖8是示出圖7所示一側的相對側的布線底板的側視圖。
圖9是布線底板的截面圖。
圖10是沿圖9中箭頭10的方向觀察的放大圖，並示出附連的鉤子。
圖11是鉤子的截面圖。
圖12是示出諸終端之一的放大圖。
圖13是沿圖12中箭頭13的方向觀察的視圖。
圖14是沿圖12中箭頭14的方向觀察的視圖。
圖15是一個繞線筒半部的側視圖。
圖16是一個繞線筒半部的另一側的側視圖。
圖17是一個繞線筒半部的部分的放大的側視圖，示出其附連的部分。
圖18是沿圖17中的線18-18截取的放大的截面圖。
圖19是纏繞電樞的側視圖。
圖20是纏繞電樞和模製在電機殼內的附連的線路板的截面圖。
圖21是模製殼的端視圖。
圖22是實施本發明的一完成的電機的截面圖。
圖23是電機的端視圖。
圖24是示出電機布線的視圖。
圖25是電機的布線圖。
具體實施例方式
現詳細參照諸附圖，首先參照圖1，標號31一般表示實施本發明的一旋轉電機的電樞。如圖所示，電樞31確定地用作一三相電動機的電樞，但本技術領域內的技術人員將會容易地理解到，它可用於其它類型的電動機或發電機。它包括一纏繞的鐵心32，以及一起作線圈端頭線路的布線底板33，它以下文中將描述的方式固定到纏繞鐵心32的一軸向端上(圖1中的頂端側)。
纏繞鐵心32包括一鐵心軛34，其構造為由薄板片堆疊的軛體，上和下繞線筒半部絕緣體35，以及圍繞絕緣體35纏繞在纏繞鐵心軛34上的多個線圈36(見圖19)。鐵心軛34具有一環形部分37，在此實施例中，多個周向間隔的磁極齒38從環形部分徑向向內地延伸，以包圍一轉子36的周緣(圖22和23)。
槽39形成在相鄰的磁極齒38之間。絕緣體35的諸面與插入突耳41一體地形成，突耳的數量與槽39相同，這樣，當環形絕緣體35向上和向下插入到槽39內時，兩個絕緣體35沿周向以要求的周向關係固定和保持在鐵心軛34內。如下文將會描述的，線圈線通過位於各磁極齒38的兩側上的槽39上下地纏繞在絕緣體35上，這樣，多個線圈36(圖19)布置在一圓形的排列中。
布線底板33以下文中將會描述的方式附連到纏繞鐵心32的頂表面，並在圖2-4中清晰地示出。布線底板33是一三層的結構，它由環形的相位特有的終端件42組成(見圖9)，它們對應於三個相位U、V和W，沿軸向方向一個放置在另一個上，並彼此絕緣。通過用樹脂材料插入模製成形，相位特有的終端件42形成為一單一體。如圖2所示，布線底板33是一用模製的樹脂43製成一單一體的環形(C形)。
各個相位特有的終端件42具有多個徑向向外地突出的終端突耳44，以便連接各相線圈36的各繞線端部33的繞線頭或繞線尾。終端突耳44具有其如圖4的放大圖中所示的末端彎曲，這樣，當線圈繞線端被連接時，工人可容易地將繞線端部綁紮和固定在終端突耳44的周圍。繼續參照圖4，並如將在下文中更詳細地描述的，標號45表示一為了釺焊的目的用來扭牢和釺焊繞線端的彎形，以及一用來保持繞線端以免脫開的彎形46。
各相位特有的終端件42還具有一體地形成的對應於各個三個相位U、V和W的外部連接終端47。如圖2所示，通過彎曲相位特有的終端件的部分，或通過初步地在終端件形成時從終端件的主要部分衝切突出，外部連接終端47形成為沿軸向從布線底板33的一側表面朝向纏繞鐵心32的相對側突出。
布線底板33的周緣具有一體地形成的多個(在所示實例中，在直徑方向相對的位置處兩個)用作固定裝置的鉤子48，當布線底板33裝配入纏繞鐵心32並將布線底板33固定到纏繞鐵心32時，諸鉤子相對於絕緣體35合適地定位布線底板33。鉤子的形狀最清晰地顯示在圖3的立體圖中。如圖所示，鉤子48形成三角形，從布線底板33的端面向下突出，以便可沿徑向彈性地變形。鉤子48的末端形成有一徑向向內突出的倒鉤49。
現將主要參照圖5和6，描述適應於和連接到布線底板33的絕緣體35的外形和結構。絕緣體35如鐵心軛34那樣形成一環形。形成在其軸向的周緣上的是多個繞組的接納件51，具有與磁極齒38相同的數量(18)，以便接合-阻擋線圈繞線端。各個繞組接納件51形成有一切口52，線圈的繞線端通過切口徑向地引導到絕緣體35的外面。
絕緣體35還與多個從繞組接納件51徑向向內地延伸的繞組部分53一體地形成。通過磁極齒38配裝入形成在鄰近包圍磁極齒38的鐵心軛的絕緣體35的側邊上的凹陷54內，繞組部分53與鐵心軛34的磁極齒38(圖1)對齊。槽39形成在鄰近的繞組部分53之間。上述插入突耳41形成在上述兩者之間的區域內的繞組部分53下面。各繞組部分53在其徑向內側上具有一用來支承和保持各線圈內部的弧形突緣55。
線圈36的繞組通過突緣55的內圓部分保持在一端上。順便提及的是，繞組包括線圈36的部分，其由一線通過槽39(圖1)上下地纏繞在磁極齒38周圍而形成。線圈繞組保持和支承在形成在上和下絕緣體35的內圓表面側上的突緣55與繞組接納件51之間。在布線底板33底側上的一環形突出56(圖2)與支承線圈端的突緣55的背表面55a接合。這樣，絕緣體35和布線底板33保持在相同的徑向位置上。
絕緣體35的圓的周緣還與多個周向間隔的鉤子接納件57一體地形成，鉤子接納件57在數量上和間距上與鉤子48的數量和間距相等，以便接納布線底板33的鉤子48。因此，在此實施例中，鉤子接納件57沿直徑方向定位。
這些鉤接納件57示於圖6中。鉤接納件57如繞組接納件51那樣從絕緣體35的端面向上突出。鉤接納件具有一形成有一凹陷58的圓形周緣側，以便接納鉤子48。凹陷58呈三角形，以便大致地與鉤子48互補。凹陷58的端部形成有一突出59，以便接合形成在鉤子48的末端上的倒刺49。鉤接納件57還設置有一鄰近凹陷58的切口61，以便通過線圈36的布線端。各鉤子48能夠繞一中心，特別是介於鉤子48和模製樹脂43的主體部分之間的連接點彈性地彎曲。當鉤子48與鉤接納件57接合時，鉤子48的末端徑向向外地略微撓曲，然後，倒刺49與鉤接納件57的突出59搭鎖卡入地接合。
現參照圖7和8，它們分別示出布線底板33的外面和內面。如圖所示，終端突耳44形成為從布線底板的模製樹脂43的圓形周緣徑向向外突出，並沿其周緣間隔。三個外連接終端47從布線底板33上的徑向和周向部位的不同位置突出。
模製的樹脂43的內圓表面設置有多個沿周向間隔的軸向槽62。這些槽62是由形成在金屬模具側上的突出形成的凹陷，用來徑向地定位所有環形的相位特有的終端件42，如圖6所示，它們定位在三個不同的水平上。模製的樹脂43設置有一開口63，以清出一磁極位置探測器75(圖23)，該探測器由霍爾(Hall)元件和其它部件組成，用來探測合作的轉子的轉動位置。
如上所述，和圖2和8中清晰地所示，環形(在此實施例中為C形)突出56沿布線底板33的底側的內圓表面形成。當環形突出56與各突緣55的背表面55a(徑向外側)緊密接觸地配裝時，環形突出56用來將布線底板33和絕緣體35定位在一公共軸線上，同時，在將布線底板33附連到與纏繞鐵心32一體形成的絕緣體35時，鉤子48與鉤接納件57接合。
現參照圖9，三個環形的相位特有的終端件42嵌入在模製的樹脂43內，沿軸向方向在布線底板33內的三個水平上，對應於三個相位U、V和W。如圖所示，最頂上的相位特有的終端件42的部分向上彎曲，並伸出模製的樹脂43，用作外部連接的終端47。儘管未予示出，但相位特有的終端件42的其它部分也同樣地彎曲，起作外部連接終端47的其餘部分，順便提及的是，終端突耳44未在圖中示出。
圖12-14示出在布線底板33周緣上突出的終端突耳44的外貌。如從這些視圖和圖4中可以清楚的，終端44通過衝切一金屬薄板隨後彎曲而製成，使其末端具有兩個彎形45和46。彎形45由彎回成V形而形成，以起作一釺焊的終端，用來扭牢和融合線圈繞線端部分65。另一彎形46通過向上彎曲一端部而形成，起作一保持突耳，用來防止用融合終端(彎形45)扭牢的繞線端部分65與彎形45的V形開口脫開。這樣，在將繞線端部分連接到終端突耳44之前，一工人通過在彎形45上纏繞繞線端部分即可容易地將繞線端部分與終端突耳44接合-停止。換句話說，參照圖12，首先，繞線端部分65處於在終端突耳44的未見側上突出的狀態中，然後向上拉(如圖中所示)，通過模製樹脂43的凹陷66，並繼續到終端突耳44的可見側，通過模製樹脂42和彎形45之間的間隙，朝向V開口走向，深入到V空間內，並出來被保持彎形46的頂端側絆住(如圖13所示)。在扭牢和保持在釺焊的彎形45的狀態中，繞線端部分施加釺焊，這樣，繞線端65連接到終端突耳44上。
現參照圖15和16，圖15示出繞組部分53(在所示實施例中為18個)沿周向等距離間隔。它還示出插入突耳41形成在絕緣體35的反向側上，與形成在繞組部分53中的槽39沿周向上對齊。還示出，如上所述，兩個鉤接納件57在直徑上間隔。
圖17和18還以放大圖示出絕緣體35的鉤接納件57部分。如圖17所示，插入突耳41的外壁底部邊緣67與水平向略成錐度。這樣，插入突耳41的形狀從絕緣體的端面沿一個方向(在圖17中向下)突出，使一個角68起作一前導末端，以便容易地插入到鐵心軛34的槽39內。
如圖18所示，絕緣體35的鉤接納件57具有用來接合-阻擋鉤子48的倒刺49的突出59。突出59形成為橫截面為三角形的楔形的形狀，以便阻擋布線底板33的軸向運動，一旦突出59與布線底板33的鉤子48接合，用來防止其與絕緣體35的脫開。
如上所述，該實施例布置成當布線底板33裝配入絕緣體35內，形成一均勻體時，隨著鉤子48配裝入兩個鉤接納件57，布線底板33相對於絕緣體35沿軸向自動地定位，且布線底板33還沿周向方向自動地定位。此外，因為鉤子48和鉤接納件57的存在，所以，兩個部件的軸向對齊(對中)同時實現，這樣，布線底板33相對於絕緣體35也沿徑向方向自動地定位。如上所述，徑向定位的實現，主要通過將設置在布線底板33的底側上的環形突出56(圖2)配裝在絕緣體35的內圓表面突緣55的背表面55a上。這樣，分別用鉤子48和鉤接納件57提供給絕緣體35和布線底板33，這可便於至今尚為複雜的定位工作，提高其精確度，而無需其它的定位夾具。
現參照圖19，圖中示出附連到纏繞鐵心32的布線底板33。從圖中可見，線圈36纏繞在纏繞鐵心32的18個磁極齒38上。這些線圈36通過布線底板33互連，如上所述，布線底板33起作線圈端的線路。交叉線69互連要求的線圈36，而沒有布線底板33的終端突耳44的幹擾。因此，按下文中參照圖24和25所描述的，諸線圈互連。
線將參照圖20-24來描述上述的組裝如何容納到諸如一電動機的旋轉電機中。首先，參照圖20和21，使用一模製的樹脂71將布線底板33和連接的纏繞鐵心32做成單一體，以形成一單一體的電動機殼72。為了實施該模製成形，纏繞的鐵心32連同布線底板33一起放置在模具內(未示出)。當樹脂材料倒入模具凹腔內時，單一體，即，包括纏繞鐵心的電動機殼形成。如上所述，形成在模具內的電動機殼72具有三個外連接終端47，如圖21所示，它們從底側上突出。
螺釘接納件73用來附連電動機端板(未示出)。如上所述，突出74也設置在開口63的側邊上，用來附連如圖23所示的磁極位置檢測底板75。
現參照圖22和23，它們示出一轉子單元76安裝在電動機殼72內。使作為電動機輸出軸的轉子軸77從電動機殼72中突出，轉子單元76則安裝在電動機殼72上。磁極位置檢測底板75使一用於檢測轉子單元76的旋轉磁極位置的霍爾元件76安裝在其上。最後，永久磁體78附連在轉子單元76的外表面上。
現參照圖24中的電樞31的布線圖，其示出相位U、V和W的線圈的繞線頭和繞線尾。特定線圈的繞線端65連接到布線底板33的終端突耳44上。連接到對應的終端突耳44的諸線圈的繞線端，通過嵌入在布線底板33內的三層內的相位特有的終端件42而連接。
圖25是示於圖24中的連接結構的線路的簡化圖。該實施例示出一三線圈串聯，兩線圈並聯的連接，各相形成有六個線圈，兩個線圈組為並聯，各組具有三個串聯的線圈。示於圖中的相位U、V和W連接到布線底板33的外連接終端47。
因此，從以上的描述可以明白到，提供限定布線底板相對於布線底板配裝的纏繞鐵心的絕緣體沿軸向、徑向和周向方向的位置的裝置，可使通過絕緣體將布線底板附連和固定到纏繞鐵心成為可能，而同時在布線底板和絕緣體之間實現合適的定位關係，無需使用諸如定位夾具之類的輔助設備。當然，本技術領域內的技術人員將會容易地理解的，上述的實施例只是本發明可採取的示範的形式，在不脫離由附後的權利要求書所定義的本發明的精神和範圍的前提下，可作出各種變化和改型。
權利要求
1.一用於旋轉電機的電樞結構，該旋轉電機包括一由多個成疊板組成的鐵心，該成疊板具有一多個磁極齒從其中沿徑向延伸的圓形件，一對絕緣體定位在所述鐵心的相對的軸向側上，並具有圍繞所述磁極齒的齒接合部分，以便接納線圈繞組，一布線底板定位在所述絕緣體中的一個絕緣體的一軸向側上，所述布線底板由一絕緣材料製成，並適於接納諸線圈繞組的線端，以及互連件形成在所述一個絕緣體和所述布線底板上，用來將所述布線底板連接在預定的軸向、徑向和周向的位置內。
2.如權利要求1所述的電樞結構，其特徵在於，互連件包括一對互連元件，在一個絕緣體和布線底板的各一個上有一個互連元件。
3.如權利要求1所述的電樞結構，其特徵在於，有多個沿周向間隔的互連件。
4.如權利要求3所述的電樞結構，其特徵在於，各互連件包括一對互連元件，在一個絕緣體和布線底板的各一個上有一個互連元件。
5.如權利要求2所述的電樞結構，其特徵在於，在布線底板和絕緣體沿一個方向的相對軸向運動後，互連元件接合，一旦接合，防止沿與所述一個方向相對的方向的相對運動。
6.如權利要求5所述的電樞結構，其特徵在於，互連元件包括一倒刺的鉤子和一接納件。
7.如權利要求6所述的電樞結構，其特徵在於，有多個沿周向間隔的互連件。
8.如權利要求1所述的電樞結構，其特徵在於，在布線板和絕緣體上還設置有合作的圓柱形突緣和沿周向間隔的互相接合的臺肩，以幫助徑向的定位。
9.如權利要求8所述的電樞結構，其特徵在於，互連件包括一對互連元件，在一個絕緣體和布線底板的各一個上有一個互連元件。
10.如權利要求8所述的電樞結構，其特徵在於，有多個沿周向間隔的互連件。
11.如權利要求10所述的電樞結構，其特徵在於，各互連件包括一對互連元件，在一個絕緣體和布線底板的各一個上有一個互連元件。
12.如權利要求9所述的電樞結構，其特徵在於，在布線底板和絕緣體沿一個方向的相對軸向運動後，互連元件接合，一旦接合，防止沿與所述一個方向相對的方向的相對運動。
13.如權利要求12所述的電樞結構，其特徵在於，互連元件包括一倒刺的鉤子和一接納件。
14.如權利要求13所述的電樞結構，其特徵在於，有多個沿周向間隔的互連件。
全文摘要
一改進的電樞結構，其中，有線圈繞組的布線板和線圈至少部分地圍繞的合作的絕緣體，其中，絕緣體和布線板通過一附連結構進行互連，該結構自動地將諸部件定位和保持在要求的周向、軸向和徑向的位置內。
文檔編號H02K1/12GK1551451SQ20041004560
公開日2004年12月1日 申請日期2004年5月8日 優先權日2003年5月8日
發明者高橋秀明, 安藤勸, 東久順, 近藤浩章, 章 申請人:株式會社萌力克