CN101989777B - 电机及电机的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电机及电机的制造方法。一种电机包括轴、转子、定子和壳体。所述定子包括：包括多个齿的芯、多个线圈和电绝缘管。所述芯由多个单位芯的联合体所限定，各单位芯具有所述多个齿中的单个齿；所述多个线圈包括由单根导线限定的两个或更多个连续线圈。各管被设置为包覆导线的从一个连续线圈过渡到另一个连续线圈的部分。

Description

电机及电机的制造方法

技术领域

本发明涉及电机及电机的制造方法。特别地，本发明涉及用于导线中通过线圈之间的部分的电绝缘结构。

背景技术

关于导线的绝缘结构，例如，日本专利申请公开特开平JP-A 5-30695描述了在线圈导体（即导线）的表面上缠绕带随后用热固型树脂浸渍以形成绝缘层的技术。

同时，日本专利申请公开特开平JP-A 10-136601描述了用绝缘管包覆引线（即导线）的技术。该绝缘管是通过将绝缘膜卷成螺旋形状并对卷好的膜进行超声焊接处理等使得该膜成为管状而形成的。

发明内容

根据本发明的优选实施方式的电机包括：轴、转子、定子和壳体。所述定子包括：包括多个齿的芯、多个线圈和电绝缘管。所述芯由多个单位芯的联合体所限定，各单位芯具有所述多个齿中单个齿。所述多个线圈包括由单根导线限定的两个或更多个连续线圈。各管被设置为包覆导线的从一个连续线圈过渡到另一个连续线圈的部分。

根据本发明的优选实施方式的电机，可以高可靠性地保证导线中的在连续线圈之间经过的部分与电机的任何其他部件之间的电绝缘性。

附图说明

图1为根据本发明的优选实施方式的电机的示意性截面图。

图2为从图1中箭头I所指示的方向观察时电机定子的示意图。

图3为根据本发明的优选实施方式的单位芯的示意性透视图。

图4为根据本发明的优选实施方式的线圈组的示意性透视图。

图5为绕线系统的示意图。

图6为从图5中箭头II所指示的方向观察时绕线系统的示意图。

图7A为管限制部的示意性正视图。

图7B为管限制部的示意性侧视图。

图8为处于与图7A不同的状态下的管限制部的示意图。

图9为例示了缠绕处理的一个步骤的图。

图10为例示了缠绕处理的另一步骤的图。

图11为例示了缠绕处理的又一步骤的图。

图12为例示了缠绕处理的再一步骤的图。以及

图13为例示了缠绕处理的变型例的图。

具体实施方式

下文，将参照附图对本发明的优选实施方式进行详细描述。注意的是，如下的描述在各方面都是示例性的而非限制性的，因此不能以任何方式解释为限制本发明的适用性或用途。

图1和图2为根据本发明优选实施方式的电机的示意图。该电机为无刷电机，被用作电动转向机构的驱动源。该电机包括轴1、转子2、定子3和壳体4。

壳体4包括容器状托架41和盖状罩42。托架41为大致筒状且具有底部。罩42被设置为安装到托架41以覆盖托架41的开口。转子2和定子3容纳在壳体4中。托架41的底面在大致中央处具有轴开口43。设置为面向托架41的底面的罩42的顶面在大致中央处也具有轴开口43。轴1设置为穿过轴开口43，并由壳体4通过轴承44支撑以能够相对于壳体4转动。

转子2为大致圆柱状，并固定在轴1的轴向中部，使得转子2与轴1同轴。转子2的外周面上设置有多个磁体21，使得在周向北极和南极彼此交替。定子3为大致筒状，并且绕转子2设置，同时在定子3的内周面和转子2的外周面之间具有小间隙。

参照图2，定子3包括芯31、多个线圈32（在本优选实施方式中为12个）和管5。芯31包括大致筒状的芯基33和从芯基33向中央突出的多个齿34（在本优选实施方式中为12个）。芯31由多个单位芯35（在本优选实施方式中为12个）的联合体限定。

图3为各个单位芯35的示意图。如图3中所示，单位芯35由截面大致成字母“T”形状的层叠的金属片限定。单位芯35包括：限定了芯基33的一部分的单位芯基36、和一个齿34。

通过集中绕线法，导线37绕各个齿34缠绕同时在各齿34和导线37之间设置有电绝缘的绝缘体39，以限定12个线圈32。在该优选实施方式中，12个线圈32由6个线圈组38组成。参照图4，各线圈组38由单根导线37所限定的两个线圈32（连续线圈32a）组成。下面将详细描述线圈组38。

由单根导线37限定的各对连续线圈32a之间沿周向设置有构成另一个线圈组38的一个连续线圈32a和构成又一个线圈组38的一个连续线圈32a。虽然没有示出，但是导线37从各个连续线圈32a引出的一端连接至母线的预定端子。对于各线圈组38，一个管5被设置为包覆导线37中的从一个连续线圈32a过渡到另一个连续线圈32a的部分（下文中也称为“过渡部分”）37a。在该优选实施方式中，管5的数目为6。

各管5例如由具有良好的耐热性和电绝缘性的软材料（如碳氟聚合物或玻璃纤维）制成。可以通过普通的挤压成形或通过编织玻璃纤维使得管5在整体上是连续的，来制作管5。管5可以在不需要绝缘的端部具有断开，只要管5在需要绝缘的地方没有断开或没有接缝（单件制品）。在该优选实施方式中，管5在整体上是连续的并被设置为包覆过渡部分37a中需要绝缘的部分。

管5的内直径大于导线37的外直径，使得当导线37穿过管5时导线37可以在管5内移动而阻力很小。管5优选地具有50mm至100mm范围内的长度，但可以根据需要而具有任何适当的长度。

各管5由在整体上均匀且连续的单体来限定，因此除非管5受到磨损或断裂等，否则管5不会未能防止露出相应的过渡部分37a。此外，由于导线37被设置为穿在管5内，因此防止了管5从导线37移开。因此，高可靠性地保证了在各过渡部分37a和任何其他部件之间的电绝缘。

在根据该优选实施方式的电机中，所有的管5被设置在定子3的一个轴向侧上，即在沿轴1的轴向的一侧上。更具体地，参照图1，在该优选实施方式中，所有的管5被设置在靠近壳体4的罩42的一侧上，以防止管5妨碍电机的任何其他部件。

当管5被设置为包覆各个过渡部分37a时，容纳管5所需要的空间可能导致定子3的轴向尺寸相应地增加。因此，为了防止定子3在轴向尺寸的增加，所有的管5被专门设置在定子3的一个轴向侧上，以获得对管5的高效容纳。

接着，下面将描述根据该优选实施方式的电机的制造方法。如上所述，电机的定子3由6个线圈组38的组合来限定，各线圈组是通过绕两个单位芯35中各单位芯的齿34连续地缠绕单根导线37形成的。

图4例示了一个线圈组38。在形成根据该优选实施方式的线圈组38时，首先将导线37绕两个单位芯35中的一个单位芯的齿34顺时针地（从齿34的顶端所面对的方向观看时）缠绕预定圈数，从而形成连续线圈32a中的第一个连续线圈（下文中称为“第一连续线圈”32a），随后以类似的方式绕另一单位芯35的齿34缠绕导线37，使得在两个连续线圈32a之间形成过渡部分37a，从而形成连续线圈32a中的第二个连续线圈（下文中称为“第二连续线圈”32a）。管5被设置在第一连续线圈32a和第二连续线圈32a之间的过渡部分37a处。

在缠绕处理期间，执行绕两个连续线圈32a之间的过渡部分37a设置管5的处理，该缠绕处理包括以下的步骤1）至步骤4）。

步骤1）：将两个单位芯35安装到绕线机，使得单位芯35并排设置（单位芯支撑步骤）。

步骤2）：从导线37的一端开始，将从导线进给装置53抽出的导线37插入管5中，并临时支撑管5使得导线37能够穿过管5（管支撑步骤）。

步骤3）：将通过管5供给的导线37绕两个单位芯35中的各单位芯的齿34进行缠绕，以连续地形成两个连续线圈32a（缠绕步骤）。

步骤4）：在缠绕步骤期间，在形成两个连续线圈32a的中途供给管5（管供给步骤）。

图5和图6例示了用于执行上述步骤的绕线系统50。绕线系统50包括：用于支撑两个单位芯35的夹具51、用于协同夹具51支撑单位芯35并控制单位芯35的转动的绕线机52、以及用于根据绕线机52的转动供给导线37的导线进给装置53。

夹具51包括两个安装部51a，两个单位芯35分别安装于该两个安装部51a。将两个单位芯35安装到夹具51，使得两单位芯35并排设置并且各个齿34被设置在转动轴线S上。此外，夹具51还包括钩部51b，导线37的一端固定到该钩部51b。

绕线机52包括一对支撑轴54。各个支撑轴54在顶端具有支撑面54a，并且该对支撑轴54被设置为使各支撑轴54的支撑面54a彼此面对。可以控制各支撑轴54沿着转动轴线S的位置，以及还控制各支撑轴54绕转动轴线S的转动。

导线进给装置53包括：用于供给导线37的进给机构55、用于夹持导线37的夹持装置56以及用于控制管5的供给的管进给控制装置57。进给机构55被设置为从缠绕有导线37的卷轴抽取导线37，并与绕线机52协作供给导线37。

图7A、图7B和图8示出了管进给控制装置57。该管进给控制装置57包括一对管限制部58。各管限制部58包括从顶端伸出的栓58a。两个管限制部58被设置为使得其顶端彼此面对。可以控制两个管限制部58的相对位置，使得管限制部58具有如图7A和图7B所示的、管限制部58的顶端被设置为彼此靠近的管支撑位置关系，或者具有如图8所示的、管限制部58的顶端被设置为彼此远离的管进给位置关系。当管限制部58具有管支撑位置关系时，两个栓58a被设置为彼此靠近且其间具有小的间隙（下文称为“通过口”）59。该通过口59比导线37的外直径宽而比管5的外直径窄。在另一方面，当管限制部58具有管进给位置关系时，控制两个栓58a之间的距离，以防止管5与任何一个管限制部58接触。

接下来，下面将参照制造一个线圈组38的情况来具体描述上述步骤。

参照图9，从导线进给装置53中抽出导线37，夹持装置56夹持该导线37，以防止导线37松弛，并且从导线37的一端开始将导线37插入管5。当两个管限制部58被设置为具有管进给位置关系时，管5被供给到管进给控制装置57和夹持装置56之间的位置，此后两个管限制部58被设置为具有管支撑位置关系（管支撑步骤）。如图7A所示，当两个管限制部58具有管支撑位置关系时，导线37可以穿过该通过口59。同时，由于管5的外直径大于通过口59的宽度，因此管5由于管5的端面5a和栓58a接触而不能穿过该通过口59。

参照图5，在上述处理之前或之后，将两个单位芯35安装到夹具51，随后将夹具51和两个单位芯51夹持在一对支撑轴54之间并由该对支撑轴54支撑（单位芯支撑步骤）。

参照图5和图10，接下来，进一步抽取导线37，并将导线37的端部绕夹具51的钩部51b缠绕以固定在钩部51b。在此，由于管限制部58被设置为支撑管5并由此防止管5的供给，因此可以仅抽取导线37。并且，由于管5的内直径大于导线37的外直径，并且栓58a被设置为仅接收管5的端面5a，使得没有多余的外力施加到管5，因此可以仅抽取导线37，同时阻力很小。

接下来，驱动绕线机52来转动支撑轴54，使得导线37绕一个单位芯35的齿34自动缠绕预定的圈数，从而形成第一连续线圈32a（缠绕步骤）。此时，管限制部58同时还起到用于使供给导线37的位置稳定的管口的作用。

参照图11，在形成第二连续线圈32a之前，管限制部58被重新定位以具有管进给位置关系。结果，如图8所示，两个管限制部58都被从管5的端面5a移开，使得管5被供给到第一连续线圈32a的绕线端部附近的位置（管进给步骤）。在供给管5之后，管限制部58被重新定位为具有管支撑位置关系，以重新起管口的作用。

参照图12，接下来，导线37绕另一单位芯35的齿34缠绕预定的圈数，从而形成第二连续线圈32a（缠绕步骤）。在形成第二连续线圈32a之后，在第二连续线圈32a和导线进给装置53之间的预定位置断开导线37，并将导线37的固定在钩部51b的另一端从钩部51b移开。现在就完成了包括上述一系列步骤的缠绕处理。此后，可以重复缠绕处理来制造所需要的数目的线圈组38。省略对制造电机的过程中其他步骤（如组装线圈组38的步骤）的描述。

从前面的描述中很明显的是，在高可靠性地保证过渡部分37a处的电绝缘的同时，可以容易地大批量生产根据该优选实施方式的电机。

注意的是，本发明并不限于根据上述优选实施方式的电机及该电机的制造方法，而是本发明还可以应用于具有各种其他结构的电机和这类电机的制造方法。

例如，在本发明的其他优选实施方式中，单位芯35的数目并不限于12。并且，在其他优选实施方式中，构成线圈组38的连续线圈32a的数目可以为3个或更多个。在这种情况下，可以通过使用两个或更多个夹具51并增加单位芯35的数目，来容易地实现构成线圈组38的增加了数目的连续线圈32a。此外，参照图13，还可以设置为在管支撑步骤中，将两个或更多个管5供给到管进给控制装置57和夹持装置56之间的位置，并且在管进给步骤中的适当时间分别供给各管5。

Claims (6)

1.一种电机，该电机包括：

轴；

转子，该转子固定于所述轴；

筒状定子，该筒状定子被设置为围绕所述转子；以及

壳体，该壳体被设置为容纳所述转子和所述定子，并且可转动地支撑所述轴，其中，

所述定子包括：

包括多个齿的芯；

多个线圈，各线圈由绕所述多个齿中的单个齿缠绕的导线所限定；以及

多个电绝缘管，其中该多个电绝缘管分成两组，每组包括三个电绝缘管，一组中所包括的三个电绝缘管中的一个电绝缘管与该组中另外两个电绝缘管交叠；

所述芯由多个单位芯的联合体所限定，各单位芯具有所述多个齿中的单个齿；

所述多个线圈包括由单根所述导线限定的两个或更多个连续线圈；并且

各所述管被设置为包覆所述导线的从一个连续线圈过渡到另一个连续线圈的部分。

2.根据权利要求1所述的电机，其中，所述多个线圈是通过集中绕线法形成的。

3.根据权利要求1所述的电机，其中，所有所述管被设置在所述定子的一侧上。

4.根据权利要求1所述的电机，其中，各所述管在整体上是连续的。

5.一种根据权利要求1所述的电机的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：

a）将所述多个单位芯中的两个或更多个单位芯安装到绕线机；

b）将从导线进给装置抽出的所述导线，从所述导线的一端开始插入一个或更多个所述管中，并且临时支撑所述一个或更多个管，使得所述导线能够穿过所述一个或更多个管；以及

c）绕所述多个单位芯中的所述两个或更多个单位芯中的各个单位芯的所述齿，缠绕通过所述一个或更多个管供给的所述导线，以连续地形成所述连续线圈；其中，

步骤c）包括：d）在形成所述连续线圈中的每两个相继的连续线圈的中途供给所述一个或更多个管中的各管。

6.根据权利要求5所述的制造方法，其中，

所述导线进给装置包括管限制部，该管限制部能够与插入有所述导线的所述管的端面接触；

在步骤b）中，所述管限制部被设置为与所述管的所述端面接触，以临时支撑所述管；并且

在步骤d）中，所述管限制部被从所述管的所述端面移开，以允许供给所述管。

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