CN102142727B - 电磁线圈及其制造方法和步进电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁线圈及其制造方法和步进电机。该电磁线圈包括成对设置的线圈骨架、漆包线、电磁极板和定子外壳，还包括：注塑体，延伸出定子外壳的两端，在注塑体的上端面外侧形成有第一连接部；外壳，上端内侧壁面形成有第二连接部，第二连接部的形状和位置与第一连接部相对应并固定相连；填充体，填注在注塑体和外壳之间以及定子外壳内部的空隙中，由流动性材料固化而成。本发明提供的电磁线圈实现了外包封结构，该结构实现的工艺较为简便，所需模具的结构简单，外壳的密封性更加可靠，提高了电磁线圈电气性能和绝缘性能，提高了产品可靠性。

Description

电磁线圈及其制造方法和步进电机

技术领域

本发明实施例涉及电磁线圈结构技术，尤其涉及一种电磁线圈及其制造方法和步进电机。

背景技术

电磁线圈是电机、马达等设备中的必要部件。电磁线圈的基本功能组件包括线圈骨架、绕制在线圈骨架上的漆包线以及设置在两个线圈骨架之间的电磁极板，定子外壳扣设在绕设有漆包线的线圈骨架外侧。上述电磁线圈的功能组件需要进行封装固定之后才能成为普遍使用的电磁线圈。现有技术主要提供有两种电磁线圈的封装形式。

第一种封装形式是整体式外壳结构，可参见文献号为特开2006-333664的日本专利申请。整体式外壳结构将定子外壳、电磁极板、漆包线和线圈骨架等零部件组成的功能组件全部放入外壳中。外壳通过与定子外壳顶部的椭圆形定位件定位，并通过与定子外壳的顶部过盈配合来进行固定。

整体式外壳结构的缺点在于：由于需要依靠定位件和过盈配合进行定位，所以导致外壳和定子外壳等内部功能组件上的定位结构复杂，一般需制备成迷宫结构；另外，依靠过盈配合进行定位，导致连接不牢固，外壳与功能组件之间的密封效果不佳。

第二种封装形式为外包注塑结构，如图1所示为现有外包注塑结构的局部剖视结构示意图，包括定子外壳4、电磁极板3、漆包线2和线圈骨架1等功能组件，插针7通过电缆部件13引出来连接外部电源，一般是对称设置的上下两个功能组件。通过塑料注塑将功能组件全部包封在包封层5的内部，再通过罩壳6与包封层5相焊接来保护线圈。

外包注塑结构的缺陷在于：由于需要配合罩壳的焊接处形状、电缆部件安装位置形状以及进行电磁线圈封装后的外部形状、注塑材料填充两对称定子外壳内部的间隙空间，所以注塑时所需模具的结构较复杂，注塑工艺复杂；另外由于包封层材料和定子外壳材料不同所以受热、受冷膨胀系数不同，在使用过程中可能出现包封层开裂现象，所以对注塑材料的性能要求较高。

可见，现有技术没有提供一种工艺结构简单且封装效果良好的电磁线圈。

发明内容

本发明实施例提供一种电磁线圈及其制造方法和步进电机，以简化电磁线圈的工艺结构，且实现良好的封装效果。

本发明实施例提供了一种电磁线圈，包括成对设置的线圈骨架、漆包线、电磁极板和定子外壳，在所述线圈骨架的一侧形成有与所述漆包线连接的用于连接电缆部件的插针，其中，还包括：

注塑体，注塑固定在所述定子外壳和电磁极板的爪极之间，且延伸出定子外壳的两端，在所述注塑体的上端面外侧形成有第一连接部；

外壳，套设在所述注塑体和插针的外侧，所述外壳的内侧壁面形成有第二连接部，所述第二连接部的形状和位置与所述第一连接部相对应并固定相连；

填充体，填注在所述注塑体和外壳之间以及定子外壳内部的空隙中，由流动性材料固化而成。

本发明实施例提供了一种电磁线圈制造方法，包括：

在线圈骨架上绕设漆包线，并装配电磁极板，在线圈骨架外侧扣设定子外壳，所述线圈骨架的一侧设有用于连接电缆部件的插针；

采用注塑工艺在成对的定子外壳和电磁极板的爪极之间注塑树脂材料，形成注塑体，所述注塑体延伸出所述定子外壳的两端，在所述注塑体的上端面外侧形成第一连接部；

通过注塑工艺注塑成型外壳，所述外壳的上端内侧壁面形成有第二连接部，所述第二连接部的形状和位置与所述第一连接部相对应；

将所述外壳套设在所述注塑体和插针外侧；

采用粘合或超声波塑料焊接工艺固定连接所述第一连接部和第二连接部，从而连接所述外壳和所述注塑体；

在所述外壳和注塑体之间填充流动性材料，并固化形成填充体。

本发明实施例所提供的电磁线圈，实现了外包封结构。注塑体采用树脂注塑的方式将定子外壳、电磁极板、线圈骨架固定连接，第一连接部与第二连接部相互固定该结构实现的工艺较为简便，所需模具的结构简单，外壳的密封性更加可靠，提高了电磁线圈电气性能和绝缘性能，提高了产品可靠性。

附图说明

图1为现有外包注塑结构的局部剖视结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的电磁线圈的局部剖视结构示意图；

图3为本发明实施例一中注塑体的剖视结构示意图；

图4为本发明实施例一中外壳的剖视结构示意图；

图5为图4中外壳的局部放大结构示意图；

图6为本发明实施例一中注塑体的外部结构示意图；

图7为本发明实施例一中外壳的外部结构示意图；

图8为本发明实施例一中电磁线圈的拆分结构示意图；

图9为本发明实施例一中电磁线圈在填充体填充前的仰视结构示意图；

图10为本发明实施例二提供的电磁线圈制造方法的流程图；

图11为本发明实施例提供的步进电机中阀体部分的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的步进电机中线圈部分与阀体的连接结构示意图。

附图标记：

线圈骨架1    漆包线2        电磁极板3

定子外壳4    包封层5        罩壳6

插针7        注塑体8b       卡扣固定板固定槽9

卡扣固定板10 卡扣11         外壳12

电缆部件13   焊接线熔接台14 焊接线15

第一定位部16 第二定位部17    熔纳槽18

固定架19

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

图2为本发明实施例一提供的电磁线圈的局部剖视结构示意图。该电磁线圈中包括基本的功能组件，至少包括上下成对设置的线圈骨架1、漆包线2、电磁极板3和定子外壳4。在线圈骨架1的一侧还形成有与漆包线2连接的用于连接电缆部件13的插针7。具体的，漆包线2绕制在线圈骨架1上形成线圈绕组，定子外壳4罩设在漆包线2和线圈骨架1的外侧，构成筒状的结构，电磁极板3形成在筒状结构之内，定子外壳4和电磁极板3的爪极间隔分布在线圈内孔的周壁。

在本实施例中，电磁线圈具体还包括：注塑体8、外壳12和填充体。

图3为本发明实施例一中注塑体的剖视结构示意图，注塑体8由热塑性树脂注塑成型，用于固定连接定子外壳4、电磁极板3和线圈骨架1，具体是在定子外壳4、电磁极板3的爪极之间，线圈骨架1的内孔部位注塑填充树脂材料，并将上下的定子外壳4、电磁极板3和线圈骨架1固定，且树脂材料延伸出定子外壳4的两端形成凸台。在注塑体8的上端面外侧形成有台阶状的焊接线熔接台14，即焊接线熔接台14低于注塑体8上端面所在的表面。

本实施例所制备的注塑体8相比于现有技术显著减少了树脂材料的用量，且注塑体8的外形结构简单。因此，本实施例所需的注塑模具和工艺的复杂性显著降低。形成之后的注塑体8可参见图6所示。

图4为本发明实施例一中外壳的剖视结构示意图，图5为图4中的局部放大结构示意图。外壳12套设在注塑体8和插针7的外侧，外壳12的上端内侧壁面形成有焊接线15，该焊接线15的形状和位置与焊接线熔接台14相对应并在组装后焊接相连，如图4所示。由于线圈整体需要配合阀体的装配，所以注塑体8和外壳12大体上也为圆筒状结构，焊接线15和焊接线熔接台14的形状为环形，在组装在一起时能够相互贴合以便焊接。实际设计中，还可以形成一熔纳槽18，设置在外壳12的内侧壁面，与焊接线15邻接设置，用于容置焊接线15熔融后形成的多余材料。如图5所示，熔纳槽18为围设在焊接线15外侧的环形凹槽。形成之后的外壳12可参见图7所示。

如图3所示，注塑体8的上端面上还形成有第一定位部16。如图5所示，外壳12的上端内侧壁面还形成有第二定位部17，该第二定位部17的位置与第一定位部16相对应，并与第一定位部16相互凹凸配合。第一定位部16和第二定位部17用于相互凹凸配合，从而在组装外壳12和注塑体8进行焊接之前进行定位。如图3所示，第一定位部16优选为形成在焊接线熔接台14上的方块状凹口，如图5所示，第二定位部17为形成在焊接线15上的方块状凸块，可以相互插接配合，从而避免在焊接时外壳12和注塑体8之间的相对转动。优选的是可以在焊接线15分别设置两个第二定位部17，在焊接线熔接台14上分别设置两个第一定位部16，相互间隔180度而对称设置。

如图8所示将外壳12和注塑体套接组装在一起，首先以第一定位部16和第二定位部17进行定位，限制外壳12和注塑体8在圆周方向的相对转动，此时焊接线15和焊接线熔接台14相互接触，可以采用超声波塑料焊接使焊接线15熔融从而与焊接线熔接台14固定连接在一起。多余的熔融材料可以容置在熔纳槽18中，避免溢出到注塑体8外部而影响电磁线圈的整体外观。焊接线15的截面形状优选为三角形，如图5所示。当熔接线15的尖角接触焊接线熔接台14时，接触面积较小，焊接的振动过程中更易将振动的能量集中，便于焊接线15在注塑体8的焊接线熔接台14上熔融、焊接。在焊接的过程中，外壳12的上端面在压力的作用下逐渐与注塑体8的上端面保持平齐，如图2所示，整个电磁线圈从外观上来看平整，美观。由于焊接线熔接台14低于注塑体8的上端面，有利于使焊接后保持外壳12与注塑体8的上端面平齐。

电磁线圈中的电缆部件13，通过电缆部件13上的端子连接插针7，以便连接外接电源。卡扣11与外壳12连接，并抵顶注塑体8的下端面，以便在阀体、线圈装配时进行定位。

具体的组装过程为：当外壳12和注塑体8焊接固定在一起之后，插入电缆部件13，用电缆部件13的端子连接插针7和外接电源，再将卡扣11连接在外壳12上，卡扣11的凸点抵触注塑体8的下端面。随后可以在注塑体8和外壳12之间的空隙中填注流动性材料，由流动性材料固化而成填注体，如图2所示。流动性材料可以为任意具有流动性能够在冷却固化的绝缘物质，典型的可以为环氧树脂。填注体可以密封、固定各零部件。

该电磁线圈中设置的卡扣11结构用来将线圈固定在阀体上。卡扣11与外壳12优选的通过卡扣固定板10连接。卡扣固定板固定槽9设置在外壳12的内侧壁面，如图4所示，与插针7的位置相对应；卡扣固定板10嵌设固定在卡扣固定板固定槽9中；卡扣11插设在卡扣固定板10上，卡扣11与卡扣固定板10弯折呈折线形，且卡扣11抵顶注塑体8的下端面，如图9所示为电磁线圈在填充体填充前的仰视结构示意图，注塑体8的下端面是卡扣11的定位面。卡扣11为嵌入式结构，通过卡扣固定板10直接插入外壳12内部并定位，在插入卡扣固定板10之后再填注流动性材料来形成填充体，对卡扣固定板10进行固定。

本发明实施例所提供的电磁线圈，实现了外包封结构。注塑体采用树脂注塑的方式将定子外壳、电磁极板、线圈骨架固定连接，其焊接线熔接台与外壳焊接，该结构实现的工艺较为简便，所需模具的结构简单，外壳的密封性更加可靠，提高了电磁线圈电气性能和绝缘性能，提高了产品可靠性。

实施例一为本发明电磁线圈的优选实施例，具体应用中，本发明的电磁线圈还可以有多种实现形式。

本发明电磁线圈中注塑体上的焊接线熔接台具体可以作为第一连接部，外壳上的焊接线可以作为第二连接部。即注塑体注塑固定在定子外壳和电磁极板的爪极之间，且延伸出定子外壳的两端，在注塑体的上端面外侧形成有第一连接部；外壳套设在注塑体和插针的外侧，外壳的上端内侧壁面形成有第二连接部，第二连接部的形状和位置与第一连接部相对应并固定相连；填充体填注在注塑体和外壳之间以及定子外壳内部的空隙中，由流动性材料固化而成。

第一连接部与第二连接部之间固定连接即可，并不限于上述图中所示的形状和位置以及焊接连接的方式。例如，第一连接部和第二连接部可以相互粘接固定或插接固定等。第一连接部和第二连接部可以不是凸台，而是注塑体和外壳的接触表面区域，能相互连接固定即可。

第一连接部可以与注塑体的上端面平齐，从而实现固定连接第二连接部的作用，但是第一连接部优选的是低于注塑体上端面所在表面，从而将与第二连接部的连接位置封固在外壳和注塑体的内侧。更为优选的是当第一连接部为焊接线熔接台，第二连接部为焊接线时；焊接线熔接台与焊接线相互焊接固定时外壳的上端面与注塑体的上端面保持平齐，如前述附图所示，以实现外表美观。在本发明的电磁线圈中，卡扣并不限于以上所述卡扣固定板固定槽和卡扣固定板的形式装配到外壳上，也可以将卡扣直接固定在外壳内壁上来实现连接。

第一定位部和第二定位部是在外壳和注塑体未固定连接时起到定位作用，以免粘接或焊接过程中发生轴向转动。第一定位部和第二定位部的结构形式并不限于为方块状，也可以为圆柱状等形状，能够凹凸配合进行定位即可。或者，实际应用中也可以依靠工装定位来达到防止外壳轴向转动的效果。在外壳和注塑体上省略定位结构可以简化模具和生产工艺。

实施例二

图10为本发明实施例二提供的电磁线圈制造方法的流程图，该方法包括如下步骤：

步骤110、在线圈骨架上绕设漆包线，并装配电磁极板，在线圈骨架外侧扣设定子外壳，线圈骨架的一侧设有用于连接电缆部件的插针，即绕设漆包线形成线圈绕组，成对的两个绕组通过与两个电磁极板和定子外壳配合形成定子功能组件；

步骤120、采用注塑工艺在成对的定子外壳和电磁极板的爪极之间注塑树脂材料，形成注塑体，该注塑材料延伸出定子外壳的两端，在注塑体的上端面外侧形成第一连接部；

步骤130、通过注塑工艺注塑成型外壳，外壳的上端内侧壁面形成有第二连接部，第二连接部的形状和位置与第一连接部相对应；

步骤140、将外壳套设在注塑体和插针外侧；

步骤150、采用粘合或超声波塑料焊接工艺固定连接第一连接部和第二连接部，从而连接外壳和注塑体；

步骤160、在外壳和注塑体之间填充流动性材料，并固化形成填充体。

在本实施例上述技术方案的基础上优选的是还形成定位结构，即：

在步骤120形成注塑体时还在注塑体的上端面形成第一定位部；在步骤130形成外壳时还在外壳的上端内侧壁面形成第二定位部，第二定位部的位置与第一定位部相对应，第一定位部和第二定位部用于在步骤140将外壳套设在注塑体和插针外侧时，相互凹凸配合进行定位。

当采用焊接手段连接第一连接部和第二连接部时，第一连接部可以称为焊接线熔接台，第二连接部可以称为焊接线，第一定位部优选是形成在焊接线熔接台上，第二定位部优选是形成在焊接线上。

在外壳和注塑体之间填充流动性材料之前，还可以包括：

插入电缆部件，电缆部件的端子与插针相配合连接，以连接外接电源；

将卡扣固定板插设在外壳内侧壁面上形成的卡扣固定板固定槽中；

将卡扣插设在卡扣固定板上，卡扣与卡扣固定板弯折呈折线形，插入卡扣固定板的卡扣，被一并插入外壳上的卡扣固定板固定槽中，且卡扣抵顶注塑体的下端面。

本发明实施例的技术方案可用于制造本发明的电磁线圈，实现了外包封结构。该方案实现的工艺较为简便，所需模具的结构简单，外壳的密封性更加可靠，提高了电磁线圈电气性能和绝缘性能，提高了产品可靠性。

本发明实施例还提供了一种步进电机，包括阀体部分和线圈部分，其中线圈部分由本发明任意实施例所提供的电磁线圈形成。如图11所示为阀体部分的结构，阀体上设置有固定架19。图12所示为线圈部分与阀体相连接的结构，电磁线圈的内孔套装在阀体上，通过卡扣11与固定架19相固定来实现电磁线圈与阀体的固定连接。

步进电机中的直动式电子膨胀阀分为线圈部分和阀体部分。本发明构造的外包封电磁线圈可以用作为步进电机直动式电子膨胀阀的电磁线圈，步进电机分为定子和转子两大部分，线圈部分相当于步进电机的定子部分，通过在线圈绕组上施加脉冲驱动信号，线圈导磁体的爪极上产生有规律的磁场，步进电机的转子在磁场驱动作用下按脉冲驱动信号可实现规定角度的转动。

本发明构造的外包封电磁线圈可广泛应用于家用及车用、商用的空调系统以及热泵热水器系统。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (13)

1.一种电磁线圈，包括成对设置的线圈骨架、漆包线、电磁极板和定子外壳，在所述线圈骨架的一侧形成有与所述漆包线连接的用于连接电缆部件的插针，其特征在于，还包括：

注塑体，注塑固定在所述定子外壳和电磁极板的爪极之间，且延伸出定子外壳的两端，在所述注塑体的上端面外侧形成有第一连接部；

外壳，套设在所述注塑体和插针的外侧，所述外壳的内侧壁面形成有第二连接部，所述第二连接部的形状和位置与所述第一连接部相对应并固定相连；

填充体，填注在所述注塑体和外壳之间以及定子外壳内部的空隙中，由流动性材料固化而成。

2.根据权利要求1所述的电磁线圈，其特征在于：所述第一连接部和第二连接部相互粘接固定或相互焊接固定。

3.根据权利要求2所述的电磁线圈，其特征在于：所述第一连接部低于所述注塑体上端面所在表面。

4.根据权利要求3所述的电磁线圈，其特征在于：所述第一连接部为焊接线熔接台，所述第二连接部为焊接线；所述焊接线熔接台与所述焊接线相互焊接固定时所述外壳的上端面与所述注塑体的上端面保持平齐。

5.根据权利要求4所述的电磁线圈，其特征在于，还包括：

熔纳槽，设置在所述外壳的内侧壁面，与所述焊接线邻接设置，用于容置所述焊接线熔融后形成的多余材料。

6.根据权利要求4所述的电磁线圈，其特征在于：所述焊接线的截面形状为三角形。

7.根据权利要求1～6任一所述的电磁线圈，其特征在于，还包括：

卡扣固定板固定槽，设置在所述外壳的内侧壁面，与所述插针的位置相对应；

卡扣固定板，嵌设固定在所述卡扣固定板固定槽中，卡扣插设在所述卡扣固定板上，所述卡扣与所述卡扣固定板弯折呈折线形，抵顶所述注塑体的下端面。

8.根据权利要求1～6任一所述的电磁线圈，其特征在于，还包括：

第一定位部，形成在所述注塑体的上端面；

第二定位部，形成在所述外壳的内侧壁面，所述第二定位部的位置与所述第一定位部相对应，并与所述第一定位部相互凹凸配合。

9.根据权利要求8所述的电磁线圈，其特征在于：所述第一定位部为形成在所述第一连接部上的方块状凹口；所述第二定位部为形成在所述第二连接部上的方块状凸块。

10.一种电磁线圈制造方法，其特征在于，包括：

在线圈骨架上绕设漆包线，并装配电磁极板，在线圈骨架外侧扣设定子外壳，所述线圈骨架的一侧设有用于连接电缆部件的插针；

采用注塑工艺在成对的定子外壳和电磁极板的爪极之间注塑树脂材料，形成注塑体，所述注塑体延伸出所述定子外壳的两端，在所述注塑体的上端面外侧形成第一连接部；

通过注塑工艺注塑成型外壳，所述外壳的上端内侧壁面形成有第二连接部，所述第二连接部的形状和位置与所述第一连接部相对应；

将所述外壳套设在所述注塑体和插针外侧；

采用粘合或超声波塑料焊接工艺固定连接所述第一连接部和第二连接部，从而连接所述外壳和所述注塑体；

在所述外壳和注塑体之间填充流动性材料，并固化形成填充体。

11.根据权利要求10所述的电磁线圈制造方法，其特征在于：

在形成所述注塑体时还在所述注塑体的上端面形成第一定位部；在形成所述外壳时还在所述外壳的内侧壁面形成第二定位部，所述第二定位部的位置与所述第一定位部相对应，所述第一定位部和第二定位部用于在将所述外壳套设在所述注塑体和插针外侧时，相互凹凸配合进行定位。

12.根据权利要求10所述的电磁线圈制造方法，其特征在于，在所述外壳和注塑体之间填充流动性材料之前，还包括：

插入电缆部件，所述电缆部件的端子与所述插针相配合连接；

将卡扣固定板插设在所述外壳内侧壁面上形成的卡扣固定板固定槽中；

将卡扣插设在所述卡扣固定板上，所述卡扣与所述卡扣固定板弯折呈折线形，且所述卡扣抵顶所述注塑体的下端面。

13.一种步进电机，包括阀体部分，其特征在于：还包括权利要求1～9任一所述的电磁线圈形成的线圈部分。

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