用於車輛薄型無電刷電動機的集中式配電裝置的製作方法
2023-05-06 12:30:21
專利名稱：用於車輛薄型無電刷電動機的集中式配電裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於車輛上薄型無刷電機的集中式配電裝置。
相關技術介紹近來，對於具有優良燃燒效率的汽車有很大的需求。為滿足這種需求，汽車製造商做出了許多努力，其中的一個例子是，開發了具有燃料消耗極低的混合汽車。特別是，最近提出一種混合汽車，能夠提供輔助的電力裝置(電機輔助裝置)。在這種汽車中，發動機提供主要的動力，而直流無刷電機輔助發動機進行加速或者完成類似功能。
電機輔助裝置在安裝過程中受到很多條件的限制，這是因為要把組成電機輔助裝置的無刷電機安放在一個有限的空間內，例如，安放在發動機艙的發動機和變速器之間，因此，這種無刷電機需要具有薄的結構。
用於車輛電機輔助裝置的薄型無刷電機包括一個直接連接在發動機曲柄軸上的轉子，和一個包圍轉子的環狀定子。定子包括許多磁極，以及一個集中式配電裝置，用於將電流集中分配到各個繞組。
傳統工藝中，生產用於薄型無刷電機的集中式配電裝置時，U相、V相和W相這三相的匯流條在不同壓力的作用下分別被壓成類於環的形狀。
由於在這種電機中會通過非常大的電流，要求用於這種電機的集中式配電裝置具有相當高的絕緣強度。因此，為了保證絕緣距離，與電機各相對應配置的匯流條必須通過樹脂絕緣層內的預定間隙而相互隔絕。
發明概述本發明的發明者對構成集中式配電裝置的傳統結構進行了改進將匯流條壓製成帶狀，然後在其厚度方向進行彎曲，形成完全環形，並通過夾物模壓使匯流條形成樹脂絕緣層。
在夾物模壓的工序中，用於形成樹脂絕緣層的樹脂在壓力的作用下覆蓋在匯流條上。因此，匯流條的相對位置通常是變化的，在某種情形下會出現不能保證預定間隙的情況。在這種完全環形的匯流條中，這個問題是非常明顯的。
當彎曲成完全環形的匯流條進行夾物模壓成型時，在夾物模壓工序中加熱可能會導致匯流條恢復為其初始的形狀，即直線形狀，此時匯流條發生了變形。因此，存在不能獲得高尺寸精度產品的可能性。在這種情況下，樹脂絕緣層部分可能會變薄。這可能導致難以獲得高的絕緣強度。
曾經有人提出一種對直線匯流條進行兩次成型的技術，可能嘗試在夾物模壓中採用這種技術。然而，即使使用了這種技術，由於必須進行兩次成型工序，並且在兩個成型工序中必須使用不同的壓模，因而其最終產品因成本高而存在不足。
考慮到上述問題，因而提出本發明。本發明的一個目標是提供一種集中式配電裝置，用在車輛薄型無刷電機中，這種裝置的生產較為簡單，成本低，而且具有較高的絕緣強度。
為了達到這些目標，本發明提供一種集中式配電裝置，用在車輛上的薄型無刷電機中。它包括許多匯流條，每根匯流條上具有連接在電池上的接線端部分，和分別連接在定子繞組上的接頭。匯流條在厚度方向上進行彎曲，形成完全環形，對應於轉子上的各相安裝。通過夾物模壓形成的樹脂絕緣層覆蓋在匯流條上，能夠把電流集中分配到各繞組，它具有圓環形狀。集中式配電裝置進一步包括一個絕緣夾持器，夾持器上加工有許多沿集中式配電裝置圓周方向延伸的平行夾持槽，匯流條分別插入夾持槽中，並在集中式配電裝置的徑向層疊起來，彼此之間通過預定的間隙相互分開。絕緣夾持器和匯流條上都覆蓋有樹脂絕緣層。
按照這種結構，甚至當形成樹脂絕緣層的樹脂在夾物模壓工序中，在壓力作用下壓制到匯流條上時，匯流條的相對位置也是不變的。這是因為匯流條分別插入加工在絕緣夾持器上的夾持槽中，以保持匯流條之間的間隙。由於匯流條受到絕緣夾持器的固定，所以能夠可靠地防止彎曲成完全環形的匯流條在夾物模壓工序中加熱工藝的影響下，恢復成初始形狀。因此，匯流條之間的尺寸非常精確，有可能保證高的絕緣強度。進一步，能夠可靠地防止樹脂絕緣層形成較薄部分。再者，不同於兩次成型工藝，只需要一種夾物模壓壓模，因此本發明避免了成本的增加。
絕緣夾持器可能由許多弓形的樹脂模製產品構成，匯流條可能使用弓形樹脂模製產品進行固定。
與通過樹脂成型、以樹脂模壓的方式把絕緣夾持器加工成一個真正的環形相比，在這種情況下絕緣夾持器的生產更為容易，也更精確。
另一種情況下，絕緣夾持器可能形成一個連續的環形。
與使用分離結構的許多絕緣夾持器相比，在這種情況下，零件的數量會減少。由於消除了這些絕緣夾持器之間的間隙，因而在夾物模壓工序中能夠減少孔隙的產生。特別是，絕緣夾持器的夾持槽完全被樹脂淹沒以形成樹脂絕緣層。因此，提高了集中式配電裝置的水密性和氣密性，從而增加了絕緣強度。
絕緣夾持器可能完全掩埋在樹脂絕緣層中。
與絕緣夾持器暴露在樹脂絕緣層外的結構相比，在這種情況下，外部潮氣或者類似物質進入集中式配電裝置的可能性是非常低的。因此，集中式配電裝置的水密性和氣密性進一步得到提高。
絕緣夾持器可能由，例如加入無機纖維的聚苯撐硫製成。
當用於製造絕緣夾持器的物質為聚苯撐硫時，可以提高耐熱性和機械強度。進一步，在用於製造絕緣夾持器的物質中加入無機纖維，使得絕緣強度進一步提高。
附圖簡述參照附圖對本發明進行考慮，對於熟悉本發明所涉及的工藝的人來說，本發明以上以及其它特徵會更加清楚，其中
圖1為薄型無刷電機的側面示意視圖。
圖2為薄型無刷電機的示意性布線圖。
圖3為集中式配電裝置的透視圖。
圖4為集中式配電裝置的正視圖。
圖5為集中式配電裝置的後視圖。
圖6A為集中式配電裝置的橫截面視圖。
圖6B為裝置的接線端部分的放大橫截面視圖。
圖6C為圖6B中所示裝置接線端部分的放大透視圖。
圖7為集中式配電裝置接線端部分的平面正視圖。
圖8為一個絕緣夾持器的透視圖。
圖9為插入匯流條的絕緣夾持器的主視圖。
圖10為絕緣夾持器一部分的放大主視圖。
圖11為忽略絕緣夾持器的匯流條的主視圖。
圖12為絕緣夾持器一部分的放大主視圖，圖中顯示夾持器中匯流條未被包容的部分。
圖13A為沿圖9中13a-13a線剖分的絕緣夾持器的橫截面視圖。
圖13B為沿圖9中13b-13b線剖分的絕緣夾持器的橫截面視圖。
圖13C為沿圖9中13c-13c線剖分的絕緣夾持器的橫截面視圖。
圖14A為沿圖4中14a-14a線剖分的集中式配電裝置的橫截面視圖。
圖14B為圖14A中所示的集中式配電裝置的透視圖。
圖15A為沿圖4中15a-15a線剖分的集中式配電裝置的橫截面視圖。
圖15B為圖15A中所示的集中式配電裝置的透視圖。
圖16A為沿圖4中16a-16a線剖分的集中式配電裝置的橫截面視圖。
圖16B為圖16A中所示的集中式配電裝置的透視圖。
圖17A為沿圖4中17a-17a線剖分的集中式配電裝置的橫截面視圖。
圖17B為圖17A中所示的集中式配電裝置的透視圖。
圖18A為第一壓力裝置的橫截面視圖，圖示裝置處於分開狀態。
圖18B為由圖18A所示的第一壓力裝置壓下的帶狀板一部分的透視圖。
圖19A為第一壓力裝置的橫截面視圖，圖示裝置處於閉合狀態。
圖19B為已經被圖19A所示的第一壓力裝置壓下的帶狀板的透視圖。
圖20A為第二壓力裝置的橫截面視圖，圖示裝置處於分開狀態。
圖20B為已經被圖20A所示的第二壓力裝置壓下的帶狀板的透視圖。
圖21A為帶狀板的平面主視圖，顯示平板處於匯流條接線端部分彎曲之前的狀態。
圖21B為沿圖21A中21b-21b線剖分的平板的縱向截面視圖。
圖22為絕緣夾持器的後視圖。
圖23A為支撐凹槽的放大平面主視圖。
圖23B為圖23A所示支撐凹槽的放大透視圖。
圖24為夾物模壓壓模的橫截面視圖，顯示其中放入絕緣夾持器後的壓模。
圖25為類似於圖24中的夾物模壓壓模的橫截面視圖，顯示已經注入熔化樹脂材料的壓模。
圖26為類似於圖25中的夾物模壓壓模的橫截面視圖，顯示夾持器支撐銷和上壓模部件支架被取出後的壓模。
圖27為類似於圖26中的夾物模壓壓模的橫截面視圖，顯示壓模處於分開狀態。
圖28為將要壓入帶狀板的導電金屬板的平面視圖，顯示用於加工集中式配電裝置的工序。
圖29為圖28中所示的平板的透視圖，顯示被彎曲的每個匯流條的接線端。
圖30為通過彎曲圖29所示的平板形成的帶狀板的平面視圖，顯示插入絕緣夾持器中的匯流條。
圖31為圖30所示平板的透視圖，顯示向內彎曲的匯流條接頭。
圖32為圖31所示平板的透視圖，顯示已經被密封材料密封的接線端的一部分。
圖33為第二種結構的正視圖，其中匯流條插入絕緣夾持器中。
圖34為組成絕緣夾持器的弓形樹脂模製產品的透視圖。
優選實施例詳述如圖1所示，用在混合汽車中的三相薄型無刷直流電機11安裝在發動機12和變速器13之間。薄型直流無刷電機包括連接在，例如直接連接在發動機12的曲柄軸上的轉子14，和包圍轉子14的環形定子15。定子15包括許多磁極，其鐵心上具有繞組16，一個包含磁極的定子固定器18，和環形集中式配電裝置17，裝置17能夠將電流集中分配到各繞組16。
圖2顯示定子15的示意性接線圖。如圖2所示，繞組16每一相的一端連接在匯流條22a、22b和22c中的一個上，這些匯流條在集中式配電裝置17中；其另一端連接在環形導電元件上(圖中未顯示)。
如圖3到6所示，連續環形絕緣夾持器21(圖6A和6B)由合成樹脂製成，鑲嵌在集中式配電裝置17中。絕緣夾持器21可能由，例如聚丁烯對酞酸鹽(PBT)、聚苯撐硫(PPS)或者類似物質製成。
在這種結構中，絕緣夾持器21由含有重量佔40％的玻璃纖維的聚苯撐硫製成。用這種物質來製造絕緣夾持器21的原因在於其優越的電特性(絕緣強度)。特別是，在本結構的薄型直流無刷電機中，由於加在各相匯流條22a、22b和22c上的電壓很高，保持每根匯流條22a、22b和22c的絕緣強度就很重要。在這種情況下絕緣強度需要達到2000伏以上。除此之外，與普通樹脂例如聚丙烯或類似材料相比，聚苯撐硫具有很高的機械強度和耐熱性。
如圖8、9和10所示，絕緣夾持器21同時具有沿圓周方向伸展的夾持槽23a、23b和23c。夾持槽23a、23b和23c按照給定的距離平行地布置在絕緣夾持器21的徑向上。對應每一相的匯流條22a、22b和22c分別插入各個夾持槽23a、23b和23c中。各個匯流條22a、22b和22c在集中式配電裝置17的半徑方向上相互層疊，同時匯流條按照給定的距離彼此隔開。因此，各個夾持槽匯流條23a、23b和23c用來將各個匯流條22a、22b和22c固定在精確的位置上。絕緣夾持器21和匯流條22a、22b和22c完全被樹脂絕緣層25覆蓋。這種覆蓋使得各個匯流條22a、22b和22c之間相互絕緣。
與絕緣夾持器相同，樹脂絕緣層25由含有玻璃纖維的聚苯撐硫製成。在樹脂絕緣層中使用這種材料的原因是這種材料具有優越的電特性(絕緣強度)、耐熱性和機械強度，與在絕緣夾持器中使用這種材料的原因相同。樹脂絕緣層內的材料使用合成樹脂。
在這種結構中，在內層的匯流條22a對應w相，在中間層的匯流條22b對應U相，在外層的匯流條22c對應V相。為了便於解釋，w相的匯流條22a在下文中稱作「內層匯流條22a」，U相的匯流條22b在下文中稱作「中間層匯流條22b」，V相的匯流條22c在下文中稱作「外層匯流條22c」。
以下將對各個匯流條22a、22b和22c進行解釋。每根匯流條22a、22b和22c事先通過壓力裝置，對由銅或者銅合金製成的導電金屬板進行衝壓，形成一塊帶狀平板，然後在厚度方向上彎曲平板，形成不連續的環形構件，從該構件上去掉圓弧的一部分(完全C形)。按照從內層到外層的順序，使每根匯流條22a、22b和22c的直徑略大一些。成型後的每根匯流條22a、22b和22c插入各自的夾持槽23a、23b和23c中。這使得在絕緣夾持器21中安裝各個匯流條22a、22b和22c容易一些。
如圖8到11所示，每根匯流條22a、22b和22c同時提供許多突起接頭41a、41b和41c，這些接頭連接各自的繞組。每個接頭41a、41b和41c都是當每根匯流條22a、22b和22c通過壓力裝置從金屬板上衝壓成形時，同時從導電金屬板上衝壓形成的。這樣，每根匯流條22a、22b和22c和每個接頭41a、41b和41c通過一個衝壓工序在一起成形。這樣，與每個接頭41a、41b和41c通過焊接與各自的匯流條連接在一起的工藝相比，簡化了生產工藝。
在每個匯流條22a、22b和22c上都提供6個接頭41a、41b和41c。每相中各個接頭41a、41b和41c按照相等的距離(即相對中心60度)在各自匯流條22a、22b和22c的圓周方向上排列。各個匯流條22a、22b和22c上被去掉的部分42在圓周方向上相互間隔20度的角度。因此，接頭41a到41c中共有18個在集中式配電裝置17的圓周方向上相對中心按照相等的角度間隔20度排列。如圖11所示，在本結構中，在外層匯流條22c的去掉部分42被作為參照的情況下，中間層匯流條22b在順時針方向上偏離參照+20度排列。同時，內層匯流條22a在逆時針方向上偏離參照-20度排列。
每根匯流條22a、22b和22c的每個接頭41a、41b和41c都在橫截面方向上彎曲成L形，其遠端指向集中式配電裝置的中心。
每個接頭41a、41b和41c的遠端從集中式配電裝置17的內圓周沿徑向向內突出。每個繞組16連接在各自的突起部分上。各個接頭41a、41b和41c都具有不同的長度。每個接頭41a、41b和41c的遠端按照離集中式配電裝置17的中心相等的距離排列。因此，每個匯流條22a、22b和22c的各個接頭41a、41b和41c都按照從內層匯流條22a到外層匯流條22c的順序，沿集中式配電裝置17半徑方向長度逐漸變長。
如圖15A和15B所示，中間匯流條22b的接頭41b位於被樹脂絕緣層25覆蓋的部分，具有一個在壁43a、43b、43c和43d高度方向上升起的彎曲部分44，形成夾持槽23a、23b和23c。彎曲部分44在樹脂絕緣層25內越過內層匯流條22a(即另一根匯流條)頂面。彎曲部分44能夠在接頭41b和臨近的匯流條之間提供增大的距離。
如圖16A和16B所示，外層匯流條22c的接頭41c位於被樹脂絕緣層25覆蓋的部分，具有一個在壁43a到43d的高度方向上升起的彎曲部分45。彎曲部分45在樹脂絕緣層25內越過中間層匯流條22b(即另一根匯流條)頂面。彎曲部分44能夠在接頭41c和臨近的匯流條之間提供增大的距離。由於彎曲部分45越過兩個匯流條22a和22b，彎曲部分45比中間層匯流條22b上的接頭41b的彎曲部分44長。
如圖14A和14B所示，內層匯流條22a的近端上沒有彎曲部分，但是有一個直角部分。由於沒有相鄰的匯流條妨礙接頭接地，接頭41a不需要一個增大的距離。
如圖14A和14B所示，內部突起部件47與壁43b一起成形，位於內層匯流條22a的接頭成形部分和臨近內層匯流條22a的中間層匯流條22b的接頭未成形部分之間。內部突起部件47在內層匯流條22a和臨近內層匯流條22a的中間層匯流條22b之間提供增大的漏電距離。總共有六個內部突起部件47，由合成樹脂製成，都位於壁43b上，按照相等的間隔在絕緣夾持器21的圓周方向上排列。每個內突起部件47的位置與形成在內層匯流條22a上的各個接頭41a對應。壁43b上具有內突起部件47的部分高於壁43b上的其它部分，這些部分用來隔開內層匯流條22a和中間層匯流條22b的接頭未成形部分。
如圖15A和15B所示，外部突起部件48與壁43c一起成形，將中間層匯流條22b的接頭成形部分和臨近中間層匯流條22b的外層匯流條22c的接頭未成形部分隔開。外部突起部件48在中間層匯流條22b和臨近中間層匯流條22b的外層匯流條22c之間提供增大的漏電距離。總共有六個外部突起部件48，由合成樹脂製成，都位於壁43c上，按照相等的間隔在絕緣夾持器21的圓周方向上排列。每個外部突起部件48的位置與形成在中間層匯流條22b上的各個接頭41b對應。壁43c上具有內突起部件48的部分高於壁43c上的其它部分，這些部分用來隔開中間層匯流條22b和外層匯流條22c的接頭未成形部分。
如圖3到7所示，每個匯流條22a、22b和22c的側面上都有接線端部分50w、50u和50v，它們與各自的匯流條整體成形。各個接線端部分50w、50u和50v從樹脂絕緣層25上向外突出。各個接線端部分50w、50u和50v都通過圖1中所示的電源電纜51連接到薄型直流無刷電機11使用的電池(圖中未顯示)上。各個接線端部分50w、50u和50v，在用壓力裝置從導電金屬板上衝壓成形匯流條22a、22b和22c的同時衝壓成形。因此，通過一個衝壓工序，各個接線端50w、50u和50v和匯流條22a、22b和22c作為一個整體一起成形。與各個接線端線50w、50u和50v通過焊接與匯流條22a、22b和22c連接在一起的工藝相比，這樣做簡化了生產工藝。
如圖6和7所示，在端部上提供的各個接線端50w、50u和50v具有螺栓通孔，允許電源電纜51上的連接螺栓(圖中未顯示)通過。容納樹脂部分53與樹脂絕緣層25的外圓周一起集中成形，將各個接線端部分50w、50u和50v的近端到中心部分的外圓周全部覆蓋起來。容納樹脂部分53內由絕緣熱硬化樹脂製成的密封材料填充。密封材料54嵌入部分放置在靠近近端的部分，遠離螺栓通孔52，從每個接線端部分50w、50u和50v的樹脂絕緣層25中露出來。通過在各個接線端部分50w、50u和50v的部件中嵌入密封材料54，可以提高水密性和氣密性。在本結構中，密封材料54優選使用基於矽酮的熱硬化樹脂。在另一種情況下，熱硬化樹脂可能是除基於矽酮樹脂外的其它任何樹脂。
圖28是匯流條22a、22b和22c的一個展開視圖。如圖28所示，每個接線端部分50w、50u和50v布置在各個匯流條22a、22b和22c的縱向中心位置上。優選結構中，在每個接線端50w、50u和50v相對兩側的接頭41a、41b和41c的數量相同。更為詳細地說，在每個接線端50w、50u和50v的一側提供三個接頭41a、41b和41c，而在每個接線端50w、50u和50v的另一側提供另三個接頭41a、41b和41c。在每個接線端50w、50u和50v相對的兩側提供相同數量的接頭41a、41b和41c的原因是，以便相等的電流流入接頭41a、41b和41c中。
如圖6和8所示，每個接線端部分50w、50u和50v包括在其近端由密封材料54包圍的嵌入部分55，和在其遠端具有螺栓通孔52的暴露部分56，該部分不被密封材料54覆蓋。嵌入部分受壓形成中心斜面55a。與中心直角部分相比，這些中心斜面部分55a可以節省材料，並減小了匯流條22a、22b和22c的質量。
在每個接線端50w、50u和50v嵌入部分的相對兩側上有切口57a和57b。切口57a和57b都沿每個接線端部分50w、50u和50v的縱向伸展。兩個切口57a和57b減小了嵌入部分55的一部分，因而減小部分的寬度要小於未減小部分。當樹脂絕緣層在夾物模壓工序中覆蓋絕緣夾持器25時，這種結構可以使得樹脂絕緣層25和匯流條之間的減小熱攣縮有所差異。切口57a和57b的數量和寬度可能會發生變化，但不能降低每個接線端部分50w、50u和50v的機械強度。例如，可能在嵌入部分55的相對兩側上分別加工切口57a和57b。
如圖8中的剖面線所示，接線端部分上的暴露部分56和嵌入部分55的一些地方覆蓋有鍍錫層。更為詳細地，鍍錫層覆蓋了從暴露部分56近端到嵌入部分55的中心斜面部分55a。這些鍍錫層能夠防止匯流條22a、22b和22c受到氧化而被腐蝕。
通過圖18和19中所示的第一壓力裝置60對每個接線端部分50w、50u和50v彎曲後，顯示在圖20中的第二壓力裝置61對其進行進一步的彎曲。
下文中將參照圖18和19對第一壓力裝置60進行描述。如圖18和19所示，第一壓力裝置60對每個接線端部分50w、50u和50v進行彎曲。第一壓力裝置60包括一個靜止的下模部件62和一個可移動的上模部件63。當上模部件63向下以向下模部件62時，上下模閉合在一起。相反，當上模部件63向上移動離開下模部件62時，上下模分開。
下模部件62的上表面上有一個下成形V形凹槽62a和一個鄰近凹槽62a的下成形V形突起62b。在下成形突起62b的頂部加工有一個導向銷釘64。當導向銷釘64穿過加工在每個接線端部分50w、50u和50v的中心斜面部分上的導向孔65後，每個接線端部分50w、50u和50v的位置就確定了。
另一方面，上模部件63的下表面上有一個上成形V形突起63a和一個鄰近突起63a的上成形V形凹槽63b。上成形突起63a和下成形凹槽62a相對，而上成形凹槽63b與下成形突起62b相對。當上模部件63向下移向下模部件到達閉合位置時，上成形突起63a與下成形凹槽62a接觸。在底面上的上成形凹槽63b具有一個出口槽66。當上下模部件62和63受驅動到達閉合位置時，導向銷釘64進入出口槽66，可以防止導向銷釘64和上模部件63相互幹涉。
接下來，將參照圖20，對第二壓力裝置61進行解釋。如圖20所示，第二壓力裝置61對在各個接線端部分50u、50v和50w與各個匯流條22a、22b和22c之間的分界部分進行彎曲。第二壓力裝置61包括一個固定的下模部件67和一個可移動的上模部件68。當上模部件68向下朝著下模部件67移動時，兩個壓模閉合。相反，當上模部件68向上移動離開下模部件67時，兩個壓模分開。
下模部件67的上表面上有一個下成形突起67a，它和每個接線端部分50u、50v和50w上的嵌入部分55接觸。在下模部件67上鄰近下成形突起67a的位置有一個插入銷釘69，用來定位接線端部分50u、50v和50w。當每個接線端部分50u、50v和50w安裝在下模部件67上時，插入銷釘69穿過各個螺栓通孔52。當插入銷釘69穿過螺栓通孔後，可以阻止每個接線端部分50u、50v和50w移動。
上模部件68的下表面上有一個與下成形突起67a相對的上成形凹槽68a。當上下模部件67和68進入閉合狀態時，上成形凹槽68a和下成形突起67a接觸。上模部件68其它部分的厚度設計成與加工有上成形凹槽68a的部分厚度不同，這樣當上下模部件進入閉合狀態時，下模部件67上的插入銷釘69不會與上模部件68發生幹涉。
如圖18a和圖21A、21B所示，在各個接線端部分50u、50v和50w上，被第一和第二壓力裝置60和61彎曲的表面上有許多在側向(寬度方向)上延伸的缺口59。每個缺口59都加工在帶狀板92的表面上，這些板是在加工各個接線端部分50u、50v和50w之前，從導電金屬板上衝壓下來的。在本結構中，在對應於每個接線端部分50u、50v和50w的帶狀板92的一個表面上，加工有一個缺口，而在板92的其它表面上，加工有三個缺口。帶狀板92在缺口59處向內彎曲。
接下來，將對上面提及的使用第一和第二壓力裝置60和61對各個接線端50u、50v和50w進行彎曲的工藝進行解釋。
如圖18A和18B所示，當第一壓力裝置的上下模部件63和62處於分開狀態時，從導電金屬板上衝壓下來的帶狀板92放置在下模部件62上。下模部件62上的導向銷釘64穿過加工在各個帶狀板92上的導向孔65，阻止或者減小板92的移動。
如圖19A和19B所示，當上下模部件63和62進入閉合狀態時，帶狀板92被夾在下成形凹槽62a和上成形突起63a之間，以及下成形凹槽62b和上成形突起63b之間。因此，各個帶狀板92在對應於各個接線端部分50u、50v和50w的部分彎曲，形成各個接線端部分50u、50v和50w。此後，上下模部件進入分開狀態，上面已經加工有各個接線端50u、50v和50w的帶狀條92從下模上移走。
如圖20A和20B所示，當第二壓力裝置61的上下模部件68和67進入分開狀態時，由第一壓力裝置加工而成的各個接線端部分50u、50v和50w與下模62接觸。插入銷釘69穿過加工在各個接線段部分50u、50v和50w上的螺栓通孔52，阻止或者減小板92的移動。
當上下模部件67和68進入閉合狀態時，帶狀板92的一端，即對應於各個匯流條22a、22b和22c的部分，被夾在下成形突起67a和上形成凹槽68a之間，將各個匯流條22a、22b和22c和各個接線端50u、50v和50w之間的分界面積彎成直角。此後，上下模部件68和67進入分開狀態，加工有各個接線端部分50u、50v和50w的帶狀板92從下模67上移走。
如圖24到27所示，用來覆蓋絕緣夾持器21的樹脂絕緣層25通過夾物模壓壓模70加工成形。夾物模壓壓模70包括一個固定的下模部件71和一個可移動的上模部件72。上模部件72可以移向或者離開下模部件71。當上模部件72向下移向下模部件71時，壓模70處於閉合狀態。當上模部件72移動離開下模部件71時，壓模70處於分開狀態。
下模部件71上的成形凹槽71a與上模部件72上的成形凹槽72a相對。當上下模部件72和71進入閉合狀態時，成形凹槽72a和71a形成一個環形空腔73。熔化的樹脂材料90通過澆口(圖中未顯示)注入空腔73中，形成樹脂絕緣層25。在下模部件71的內圓周表面(圖24到27中左側的表面)上加工有許多澆口。澆口沿著下模部件71的內圓周面有規律地排列。因此，熔化樹脂材料90的壓力均勻覆蓋在空腔73內的絕緣夾持器21上。
上模部件72上有一個上模部件支架80，可以推動絕緣夾持器21的上表面使其進入空腔73。上模部件支架80能夠移出或者移入上模凹槽72a的內部頂面。儘管圖中沒有顯示，在上模部件72上有許多上模部件支架80(本結構中有18個)。上模部件支架80在絕緣夾持器21的圓周上按照相等的間隔排列，加工接線端部分50u、50v和50w的部分除外。當上模部件支架80從上模凹槽72a中移出時，在支架80端部上的許多鎖槽81與隔開內層匯流條22a與中間層匯流條22b的壁43b接觸，同時也和隔開中間層匯流條22b和外層匯流條22c的壁43c接觸。在這種接觸的情況下，上模部件支架80的遠端表面與各個匯流條22a、22b和22c的上端邊緣接觸。因此，上模部件支架80推動絕緣夾持器21(圖24中夾持器21的上端部分)。
下模部件71具有一個夾持器支架銷釘74，對絕緣夾持器21進行支撐使其包含在空腔73內。夾持器支架銷釘74能夠從下成形凹槽71的下表面上移出來，進入空腔73，也能從空腔73中進入下表面。儘管沒有在圖中顯示，在下模部件71上有許多夾持器支架銷釘74(本結構中有36個銷釘)。夾持器支架銷釘74在絕緣夾持器21的圓周上按照相等的間隔排列。優選結構中，每個夾持器支架銷釘加工成具有錐形端部的杆狀外形。優選結構中，每個夾持器支架銷釘74的錐形端部具有大約30到150度的錐度。
如圖22和圖23A、23B所示，當夾持器支架銷釘74從下成形凹槽71a的底面移出進入空腔73時，銷釘74的遠端與絕緣夾持器21的下表面上的承載凹槽75接觸。當絕緣夾持器21包含在空腔73內時，這種接觸能夠阻止絕緣夾持器21在空腔73的半徑方向上的移動。絕緣夾持器21通過夾持器支架銷釘74和上模部件支架80固定在空腔73內恰當的位置上。因此，樹脂絕緣層25在絕緣夾持器21周圍形成均勻的厚度。
每個支撐凹槽75具有在朝著內部頂端部分的方向上減小凹槽直徑的錐度。因此，當銷釘74沿著支撐凹槽75的內圓周插入時，夾持器支架銷釘74最終會與支撐凹槽75接觸。因此，當絕緣夾持器21進入下模部件71的下成形凹槽71a中時，夾持器支架銷釘74一定與支撐凹槽75接觸。
在絕緣夾持器21的底面上、夾持器支架銷釘74的周圍加工有兩個弓形加強筋76a和76b。筋76a和76b使得支撐凹槽75事實上的深度增加了。這就降低了夾持器支架銷釘74從支撐凹槽75中偶然脫離的機會，也降低了絕緣夾持器21在空腔73中移動的機會。
在加強筋76a和76b之間加工有許多缺口77a和77b。缺口77a和77b的形成，便於在夾物模壓生成樹脂絕緣層25的工序中，當夾持器支架銷釘74從支撐凹槽75中抽出後，通過缺口76a和76b，用來形成樹脂絕緣層25的樹脂很容易地向支撐凹槽75移動。在最後生產工序的集中式配電裝置中，支撐凹槽75內填滿了樹脂絕緣層25。加強筋76a和76b以及缺口77a和77b的數量可以隨意改變。例如，當加強筋76a和76b加工成一條C形加強筋時，缺口77a和77b可以加工成一個缺口。
如圖22、23和圖14到16中所示，絕緣夾持器21的底面上有許多連通孔78，可以連通夾持槽23a、23b和23c。連通孔78便於用來形成樹脂絕緣層25的樹脂在夾物模壓過程中流入各個夾持槽23a、23b和23c。許多連通孔78都位於絕緣夾持器21的圓周上。更為詳細地，各個連通孔78都沿著夾持槽23a、23b和23c排列。除此之外，如圖10所示，各個連通孔78在絕緣夾持器21的圓周方向上相互偏移。這意味著只有一個連通孔78布置在絕緣夾持器21徑向上的同一條線上。
如圖22和24所示，絕緣夾持器21的內表面上有一個定位突出物82，其遠端與預下成形凹槽71a的內表面接觸。在絕緣夾持器21的圓周方向上按照相等的間隔布置著許多定位突出物82。當所有定位突出物與下成形凹槽71a內表面接觸時，可以大幅減小絕緣夾持器21在其圓周方向的移動。
如圖9、12和13所示，絕緣夾持器21上的各個夾持槽23a、23b和23c分成放置匯流條22a、22b和22c的包含匯流條部分83和不用來放置匯流條的不包含匯流條部分84。在不包含匯流條部分84的夾持槽23a、23b和23c上，沿絕緣夾持器21圓周方向的一個給定距離上加工有第一加強筋85。各個第一加強筋85和壁43a到43d的底面和內側面一起集中成形，這些壁用來分開各個夾持槽23a、23b和23c。
為便於熔化的樹脂材料90流入各個夾持槽23a、23b和23c中而加工的連通孔78，加工在各個部分83和84的各個夾持槽23a、23b和23c的底面上。因此，熔化的樹脂材料90能夠很容易地流入各個夾持槽23a、23b和23c中。
在絕緣夾持器21的包含匯流條部分83上加工有三個夾持槽23a、23b和23c，而在絕緣夾持器21的不包含匯流條部分84上加工有兩個夾持槽23a和3b。就是說，在不包含匯流條部分84的最外側沒有夾持槽23c。絕緣夾持器21上的不包含匯流條部分84較包含匯流條部分83窄。
進一步，絕緣夾持器21上的不包含匯流條部分84的外圓周壁(具體地，確定中間夾持槽23b的外圓周壁)上有一個第二加強筋86，加強筋沿著絕緣夾持器21的圓周方向延伸。第二加強筋86形成一個弓形，加強筋86的曲線半徑與絕緣夾持器21的半徑相同。
接下來，對使用上面描述的夾物模壓壓模70對集中使配電裝置17進行夾物模壓的工序進行解釋。
當壓模70進入分開狀態時，絕緣夾持器21放入下模部件71的下成形凹槽71a中。從下成形凹槽71a中伸出的夾持器支架銷釘74在末端與絕緣夾持器21內的支撐凹槽75接觸。因此，絕緣夾持器21支撐在下模部件71上，並且與下成形凹槽71a的底面間隔一定的距離。此時，絕緣夾持器21上的各個定位突出物82在末端表面上與下成形凹槽71a的內圓周接觸。這就充分阻止了絕緣夾持器21在徑向的位移。
如圖24所示，當上模部件72向下移向下模部件71以閉合壓模70時，壓模70中的空腔73是確定的。當壓模閉合後，上模部件支架80的遠端表面從上成形凹槽72a中伸出，與匯流條22a、22b和22c的上端接觸。進一步，上模部件支架80遠端表面上的鎖槽81與分割開各個夾持槽23a、23b和23c的壁43b和43c接觸。因此，上模部件支撐80推動絕緣夾持器21和匯流條22a、22b和22c。如上所述，絕緣夾持器21向上和向下的運動受到許多夾持器支架銷釘74和許多上模部件支架80的限制。
如圖25所示，用來形成樹脂絕緣層25的熔化樹脂材料90通過澆口(圖中未顯示)注入一個壓模部件中，例如，下模部件71，進入空腔73。此時，注入後覆蓋絕緣夾持器21的熔化樹脂材料90流經各個夾持槽23a、23b和23c的開口進入其內部。即使熔化的樹脂材料90是在壓力的作用下進入絕緣夾持器21的不包含匯流條部分84(見圖12)的夾持槽23a、23b和23c中，第一和第二加強筋85和86也能阻止或者減小壁43a到43c的變形。
當熔化的樹脂材料90完全填滿空腔73後，如圖26所示，夾持器支架銷釘74縮回下模部件71中，而上模部件支架80縮回上模部件72中。儘管絕緣夾持器21完全漂浮在空腔73內而不受任何支撐，絕緣夾持器21也不會在空腔73內傾斜，因為熔化的樹脂材料90已經注入空腔73內。除此之外，熔化的樹脂材料90將充滿由於夾持器支架銷釘74和上模部件支架80縮回後導致的孔。進一步，熔化的樹脂材料90流入夾持器支架銷釘接觸的支撐凹槽75中、支撐凹槽75周圍的空間中，以及壁43b和43c之間及周圍的空間中。因此，熔化的樹脂材料90能夠覆蓋絕緣夾持器21。
如圖27所示，經過給定的時間周期，熔化的樹脂材料90冷卻並凝固，絕緣層25形成了。此後，上模部件72和下模部件71分開置於分開狀態，集中式配電裝置17被從壓模上移走，其內部有一起成形的絕緣夾持器21和絕緣層25。
下面解釋一個生產集中式配電裝置17的典型工序。
(衝壓導電金屬板工序)如圖29所示，通過壓力裝置(圖中未顯示)，對導電金屬板91進行衝壓、彎曲，形成各個匯流條22a到22c和一個帶狀板92。由於各個匯流條22a、22b和22c的帶狀板92具有平直的形狀，可能將其衝壓成平行形狀。與將帶狀板衝壓成環形形狀相比，這能大幅提高產量。
(對匯流條進行第一次彎曲)如圖29所示，上面提到的第一和第二壓力裝置60和61對帶狀板92上對應於接線端部分50u、50v和50w的部分進行彎曲。
(匯流條第二次彎曲)如圖29所示，對帶狀板92上對應於匯流條22a、22b和22c的部分(此處形成接線端部分50u、50v和50w)在厚度方向上進行彎曲，形成環狀。彎曲的工作通過彎曲設備(圖中未顯示)來完成。因此，在將匯流條連接到絕緣夾持器21上之前，匯流條22a、22b和22c事先形成完全環形。
(插入匯流條工序)如圖30所示，各個匯流條22a、22b和22c插入已經製造好的絕緣夾持器21中。此時，匯流條是按照從最外的位置到最內的位置依次插入絕緣夾持器21中的。就是說，按照外層匯流條22a、中間層匯流條22b和內層匯流條22c的順序插入絕緣夾持器21中。如果內層匯流條22c在插入中間層匯流條22b之前插入絕緣夾持器21中，以前的匯流條會妨礙後來匯流條的插入。
(匯流條的第三次彎曲)如圖31所示，對各個接頭41a、41b和41c進行彎曲，以便各個匯流條22a到22c連接在絕緣夾持器21上時，其遠端指向絕緣夾持器21的中心。彎曲部分44和45分別加工在中間層匯流條22b和外層匯流條22c的接頭的近端上。
(插入壓模)如圖32所示，樹脂絕緣層25加工在絕緣夾持器21的外圓周上，在該處已經連接上匯流條22a、22b和22c。這個加工工序可能用上面提到的夾物模壓壓模70來完成。此後，從夾物模壓壓模70中取出集中式配電裝置17。最後，用密封材料54將在樹脂絕緣層25上形成的容納樹脂部分53填滿。
(第二種結構)接下來，將描述第二種結構。在這種結構中，只對與上面結構不同的部分進行描述。
在上面的結構中，絕緣夾持器21由單一的部件構成。與之形成對照的是，如圖33和34所示，絕緣夾持器21由許多弓形樹脂模製產品95構成。按照與構造絕緣夾持器21同樣的方式，由壁43a到43d確定的夾持槽23a到23c加工在每個弓形樹脂模製產品95上。弓形樹脂模製產品95沿著匯流條22a、22b和22c的圓周方向排列，以便每個模製產品95的兩端分別與相鄰弓形樹脂模製產品95的端面連接在一起。其結果是，絕緣夾持器21形成連續的環形。
當夾物模壓完成後，匯流條22a、22b和22c分別插入夾持槽23a、23b和23c內，使絕緣夾持器21形成環形。正如在第一種結構中所述，此後，絕緣夾持器放置在夾物模壓壓模70的下模部件71上，在空腔73內注入熔化的樹脂材料90，在絕緣夾持器周圍形成模製的樹脂絕緣層25。
在這種結構中，由於絕緣夾持器21由許多弓形樹脂模製產品95構成，與通過樹脂模製將絕緣夾持器21樹脂模製成真正的圓環形相比，絕緣夾持器可以相對容易而精確地製造出來。進一步，可以以較低的成本生產出絕緣夾持器21。
因此，根據上面描述的結構，可能會獲得包含以下結果的一些效果。
(1)匯流條22a、22b和22c插入加工在絕緣夾持器21上的夾持槽23a、23b和23c中，這樣可以保持匯流條22a、22b和22c之間的間隙。因此，當用於生成樹脂絕緣層25的熔化樹脂材料90，在夾物模壓工序中受到壓力的作用加在匯流條22a、22b和22c上時，能夠減小甚至阻止匯流條22a、22b和22c相對位置的改變。
(2)由於匯流條22a、22b和22c由絕緣夾持器21固定，可以可靠地防止彎曲成完全環形的匯流條22a、22b和22c，在夾物模壓工序中熔化樹脂材料90加熱影響的作用下，恢復到初始的直線形狀。因此，可能阻止或者減小在匯流條22a、22b和22c之間的尺寸精度受到損害，而且可以獲得高絕緣強度的結果。再者，可能可靠地阻止或者減小樹脂絕緣層25出現薄的部分。
通過使用夾物模壓壓模70，可以在絕緣夾持器21和匯流條22a、22b和22c的周圍形成樹脂絕緣層25。按照上面描述的製造方法，與兩次模製不同，只需一種壓模。因此，可以防止或者減輕集中式配電裝置成本的增加。
當絕緣夾持器21形成連續的環形後，與絕緣夾持器由分離結構的許多通行部件構成的情況不同，絕緣夾持器21沒有熔化的樹脂材料90可以進入的間隙。因此，對於這樣一種絕緣夾持器21，在夾物模壓工序中，沒有用來形成樹脂絕緣層25的熔化樹脂材料90可以進入的空間。這可以阻止或者減少模製樹脂絕緣層25的工序中孔隙的產生，其結果是能夠保證集中式配電裝置的水密性、氣密性和絕緣強度。因此，可能提供一種高度可靠的集中式配電裝置17。
絕緣夾持器21完全由樹脂絕緣層25覆蓋。因此，與絕緣夾持器21部分暴露的結構相比，外部潮氣或者類似物進入樹脂絕緣層25的可能性非常低。因此，可以阻止或者減輕集中式配電裝置17的水密性和氣密性的降低，而可靠性可以進一步提高。
優選結構中使用聚苯撐硫PPS作為形成絕緣夾持器21和絕緣層25的材料。由於聚苯撐硫PPS具有優良的機械性能，集中式配電裝置17足可以承受由於設備震動或類似原因導致的衝擊。由於聚苯撐硫PPS與玻璃纖維混合在一起，樹脂絕緣層能夠獲得足夠的絕緣強度，甚至對於有大電流通過的匯流條22a、22b和22c也是如此。
各相的匯流條22a、22b和22c之間的絕緣通過絕緣夾持器21和絕緣層25來實現。因此，不需要昂貴的絕緣塗層，如聚四氟乙烯。這樣就可以以相對容易的方式的較低的成本來生產集中式配電裝置17。
當每一相的匯流條22a、22b和22c由單獨部件構成的絕緣夾持器21固定，並且整個裝置由樹脂絕緣層25覆蓋時，與匯流條由許多弓形樹脂模製產品構成的絕緣夾持器固定，而且整個裝置由樹脂絕緣層25覆蓋的情況相比，可以大幅減少零件的數量，同時降低成本。
(其它結構)可能會對本發明上面描述的結構作一定改動，例如，按照如下的方式改動。
·在上面描述的結構中，本發明應用於三相薄型無刷電機11中。該發明不限於這種應用，可能會用在單相電機中。根據在單相電機中的應用，匯流條和夾持槽的數量可能會設置為兩個。
·在上面描述的結構中，使用薄型直流無刷電機11。另一種情況中，本發明可能應用於交流無刷電機中。
根據前面的描述，可能會對包括如下的一些技術概念進行評價。
(1)加工樹脂絕緣層的材料可能是聚苯撐硫PPS，這與用來製造絕緣夾持器的材料相同。按照這種結構，在絕緣夾持器和樹脂絕緣層中使用相同的材料，與把不同種類的材料連接在一起的情況相比，能夠增強它們之間的親和性。其結果是，絕緣夾持器和樹脂絕緣層能夠很好地粘接在一起。
(2)集中式配電裝置包括許多匯流條；一個固定匯流條並且使匯流條處於不接觸的狀態的絕緣夾持器；一個覆蓋在匯流條和絕緣夾持器上的樹脂絕緣層。按照這種構造，可以保持匯流條之間的間隙，而且能夠可靠地實現匯流條之間相互絕緣。
(3)集中式配電裝置包括許多匯流條，其配置與電機的相數對應；一個絕緣夾持器，上面加工有用於安裝匯流條的許多夾持槽；一個樹脂絕緣層，覆蓋在匯流條和絕緣夾持器上，同時電流可以集中分配到定子的繞組上。按照這種構造，可以保證用於電機定子的匯流條之間的間隙，而且可以可靠地實現匯流條之間的絕緣。
根據本發明，生產相對較為簡單。生產成本可以降低，絕緣強度可以提高。
根據本發明，與通過樹脂模製形成一個真正的環形絕緣夾持器相比，可以相對容易而精確地製造出絕緣夾持器來。
根據本發明，可以阻止或者減少在夾物模壓工序中產生孔隙。因此，集中式配電裝置的水密性和氣密性可以提高，因而可以提高其絕緣強度。
根據本發明，與絕緣夾持器暴露在樹脂絕緣層表面之外的構造相比，外部潮氣或者類似物進入構件的可能性非常低。
根據本發明，可以提高絕緣夾持器的耐熱性、機械強度和絕緣強度。
儘管上文參照特定結構對本發明進行了描述，然而，將此處所公開的內容交給那些熟悉本工藝者，很明顯可以做許多替換、修改和變動。因此，上面所描述的本發明的示例結構被認為只是作為圖示，而不是限制。對描述的結構作各種改動不會偏離本發明的精神和範圍。
2001年10月26日申請的申請號為2001-330034的日本專利，其全部公開內容包括規範、權利要求、附圖和概述，都通過整體參照合併在本文中。
權利要求
1.一種用於車輛薄型無刷電機的集中式配電裝置，其特徵在於，集中式配電裝置加工成環形結構，能夠集中向電機定子繞組分配電流，集中式配電裝置包括許多匯流條，每個都具有連接在電源上的接線端部分，一個或者多個匯流條分別連接到一個或者多個定子繞組上，匯流條在厚度方向上彎曲，形成完全環形，每個匯流條對應於電機的某一相；一個覆蓋匯流條的樹脂絕緣層；一個絕緣夾持器，具有許多固定匯流條的夾持槽，夾持槽沿著集中式配電裝置的圓周方向平行延伸；其特徵在於匯流條分別插入夾持槽中，從而在集中式配電裝置的徑向堆疊在一起，匯流條相互之間按照預定的距離隔開；絕緣夾持器和匯流條上覆蓋有樹脂絕緣層。
2.根據權利要求1所述的集中式配電裝置，其特徵在於，絕緣夾持器由許多弓形樹脂模製產品構成。
3.根據權利要求1所述的集中式配電裝置，其特徵在於，絕緣夾持器加工成連續的環形。
4.根據權利要求1所述的集中式配電裝置，其特徵在於，絕緣夾持器由樹脂絕緣層覆蓋。
5.根據權利要求1所述的集中式配電裝置，其特徵在於，樹脂絕緣層通過夾物模壓形成。
6.根據權利要求1所述的集中式配電裝置，其特徵在於，至少有一個接線端包括沿第一方向延伸的第一部分，第一方向實際上是集中式配電裝置的徑向方向；一個沿著第二方向延伸的第二部分，第二方向實際上垂直於第一方向；和一個沿著第三方向延伸並連接第一和第二部分的斜坡部分，第三方向與第一和第二方向不同。
7.根據權利要求1所述的集中式配電裝置，其特徵在於，至少在一個接線端部分上提供至少一個切口。
8.根據權利要求7所述的集中式配電裝置，其特徵在於，至少一個接線端部分的一個區域上覆蓋著密封材料，在覆蓋著密封材料的區域上至少有一個切口。
9.根據權利要求7所述的集中式配電裝置，其特徵在於，至少有一個切口沿著接線端部分的縱向延伸。
10.根據權利要求1所述的集中式配電裝置，其特徵在於，進一步包括許多位於夾持槽上不被匯流條佔據的部分上的加強筋。
11.根據權利要求10所述的集中式配電裝置，其特徵在於，加強筋與夾持槽的底面和壁表面結合成一個整體。
12.根據權利要求1所述的集中式配電裝置，其特徵在於，進一步包括位於不被匯流條佔據的夾持槽壁的外圓周上的加強筋，這些筋沿絕緣夾持器的圓周方向延伸。
13.根據權利要求1所述的集中式配電裝置，其特徵在於，絕緣夾持器包括許多限定大量夾持槽的壁，進一步包括許多突出物部件，這些部件從至少一個壁的頂部對應於一個匯流條的接頭位置處延伸。
全文摘要
一種用於車輛薄型無刷電機的集中式配電裝置，包括許多匯流條；一個覆蓋匯流條的樹脂絕緣層；一個絕緣夾持器，其上具有許多固定匯流條的夾持槽。匯流條預先在厚度方向上彎曲，形成完全環形。每個匯流條對應於電機的某一相。夾持槽相互平行，沿著集中式配電裝置的圓周方向延伸；匯流條分別插入夾持槽中，從而在集中式配電裝置的徑向堆疊在一起。絕緣夾持器和匯流條由樹脂絕緣層覆蓋。
文檔編號B60L11/14GK1414673SQ0214791
公開日2003年4月30日 申請日期2002年10月28日 優先權日2001年10月26日
發明者小林誠實, 鈴木泉, 堀江達郎, 福田健兒, 竹內和夫 申請人:住友電裝株式會社, 本田技研工業株式會社