CN107846099A - 定子及制造定子的方法 - Google Patents

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Abstract

一种定子(10)包括：定子芯(11)、环形盘(15)、多个端子(16)以及树脂(17)；其中在该定子芯(11)中，线圈绞合线(13)绕形成于环形磁轭部(11a)内的多个齿部(11b)中的每个齿部缠绕；环形盘(15)被设置在沿定子芯的轴向中心X的方向与定子芯的环形部重叠的位置；多个端子(16)由该盘支撑，从定子芯伸出的多条线圈绞合线的端部(13a)分别连接至上述多个端子(16)；树脂(17)在上述多个端子的一部分外露的状态下包封定子芯和盘。

Description

定子及制造定子的方法
技术领域
本发明涉及树脂模制的定子及制造定子的方法。
背景技术
如具有上述结构的定子，日本专利申请JP-2016-82643A(参考文献1)中公开了一种方法，其中通过将线圈绞合线绕环形芯体的齿部缠绕形成定子芯，将该定子芯插入树脂中以制造处于如下状态的定子，即每条线圈绞合线的端部从设置在定子芯端面的环形盘的孔部伸出。
在参考文献1公开的方法中，为了将汇流条连接至线圈绞合线的外露部分，整个定子芯被插入树脂中，使得线圈绞合线从树脂中露出。
如参考文献1所公开，通过嵌件成型技术将定子芯模制在树脂中的结构对于提高防水性而言很重要。
但是，在参考文献1所公开的结构中，由于从齿部伸出的线圈绞合线穿过数量与齿部相对应的孔部，该过程趋于复杂。此外，在用树脂模制定子芯之后将汇流条连接至线圈绞合线的过程中，由于连接点数量的增加，急需改进。
因此，需要一种树脂模制的定子以及制造定子的方法。
发明内容
根据本发明的一个方面的定子的特征在于：该定子包括定子芯、环形盘、多个端子以及树脂；其中在定子芯中，线圈绞合线绕形成于环形磁轭部内的多个齿部中的每个齿部缠绕；环形盘被设置在沿定子芯的轴向中心方向与定子芯的环形部重叠的位置；多个端子由该盘支撑并且从定子芯伸出的多条线圈绞合线的端部分别连接至上述多个端子；树脂在多个端子的一部分外露的状态下包封定子芯和盘。
根据该结构，由于线圈绞合线端部所连接的端子暴露在树脂之外，所以可将端子直接连接至控制板的线圈。此外，由于端子中的绕多个磁轭部缠绕的多条线圈绞合线的多个端部，与所有绕齿部缠绕的线圈绞合线的端部从树脂中伸出的结构相比，因为多个端部被连接至端子，本发明可减少连接至板或汇流条的部分的数量。
因此，本发明设置了一种定子，其有利于电连接至线圈绞合线同时利用了树脂模塑的效果。
按照另一结构，在盘上与缠绕在多个在圆周方向彼此相邻的齿部上的线圈绞合线的中间位置重叠的位置开有通孔。
根据该结构，例如，当定子芯被安置在模具的腔中并由树脂填满，在树脂沿着与盘表面正交的方向(沿环形定子芯的中心轴方向)流动的情况下，流经缠绕在相邻的齿部上的线圈绞合线之间的空隙的树脂流经该盘上的通孔。因此，不可能通过减小作用在盘上的压力改变盘的位置。
按照另一结构，用于分别接合和保持多个端子的接合保持部由分别将多个端子分隔开的分隔凸起部分隔开。
根据该结构，可将多个端子保持在与接合保持部相接合的状态并且被保持的端子中相邻的端子被设置为由位于两者之间的分隔凸起部分隔开。因此，可抑制端子之间相的互接近以及保持端子的高绝缘性能。
按照另一结构，可沿磁轭部的外缘设置绝缘子并且盘的一部分可与该绝缘子接合。
根据该结构，盘的一部分与该绝缘子接合，因此可保持确定的相对位置关系的状态。
根据本发明的另一方面的制造定子的方法的特征在于：该方法包括形成定子芯的步骤，用于通过将线圈绞合线绕着形成于环形的磁轭部中的多个齿部中的每个齿部缠绕而形成定子芯；还包括将从定子芯伸出的线圈绞合线的多个端部连接至多个端子中的每个端子的步骤，其中多个端子被包括在环形盘中，该环形盘被设置在沿定子芯的轴向中心的方向与定子芯的环形部重叠的位置；并包括模塑的步骤，用于在多个端子的一部分外露的状态下包封定子芯和盘。
根据该结构，可制造处于以下状态的定子，其中与线圈绞合线的端部相连的端子暴露在树脂外并且可将端子直接连接至控制板的线圈。此外，端子中的多条绕多个齿部缠绕的线圈绞合线的多个端部与这些端子相连。因此，例如，与绕磁轭部缠绕的线圈绞合线的所有端部都从树脂中伸出的结构相比，本发明可减少连接至板或汇流条的部分的数量。
因此，本发明配置了一种定子，其有利于电连接至线圈绞合线同时利用了树脂模塑的效果。
附图说明
图1是水泵的剖视图；
图2是沿图1中的II-II线的剖视图；
图3是定子的透视图；
图4是定子芯和绝缘子的分解透视图；
图5是定子的分解透视图；
图6是示出了安置在模具内的定子的剖视图；以及
图7是制造定子的方法的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图对所公开的一个实施方式进行描述。
基本结构
如图1所示，通过连接构成电机部M的电机壳体1、构成泵部P的泵壳体2和用于通过电机部M控制泵转子6的转动的控制壳体3构成水泵100。
水泵100使冷却水在车辆(例如汽车)的引擎和散热器之间循环。如图1-3所示，电机部M包括与电机壳体1整体地形成的环形定子10和绕旋转轴向中心X受到可旋转支撑的电机转子20。
电机部M为无刷直流(DC)电机而定子10具有与三相电机相同的结构。
泵壳体2连接至电机壳体1的一端部，并且形成为包括吸入冷却水的吸入筒2a和排出冷却水的排放筒2d的离心型。提供了与旋转轴向中心X同轴、并从位于电机壳体1内并正交于旋转轴向中心X的分隔壁1a伸至泵壳体的吸入筒2a内部的支撑轴25。电机转子20相对于支撑轴25受到可旋转支撑。
控制壳体3由设置在电机壳体1内与泵壳体2对面一侧的盖组件构成。控制板4被设置在比控制壳体3更靠内的位置。另外，泵转子6与电机转子20整体地形成并且泵转子6在盘6a上形成多个叶轮6b。
电机部
如图1-5所示，电机部M包括与电机壳体1整体地形成的环形定子10和相对于支撑轴25受到可旋转支撑的电机转子20。电机转子20包括位于树脂转子体21的端部的具有六个永磁体22a的转子芯22。此外，泵转子6的盘6a形成于转子体21的另一端部。
定子10包括以旋转轴向中心X为中心的环形定子芯11、以旋转轴向中心X为中心的环形盘15，多个(三个)端子16、用于模塑定子芯11的树脂17，并且该盘15处于多个端子16的一部分外露的状态。盘15被设置在沿旋转轴向中心X方向与环形定子芯11重叠的位置。
定子芯11通过排列多个(九个)分离的芯体11S而形成，而这些分离的芯体通过在圆周方向层叠多个磁钢片形成。每个分离的芯体11S具有外缘侧磁轭部11a，中间齿部11b和内缘侧凸缘部11c，并且被由绝缘树脂制成的绝缘子12覆盖。
如图4所示，绝缘子12由设置于磁钢片的层叠方向上的两个组件构成以围绕每个分离芯体11S。也就是说，由两个组件组成的绝缘子12由设置在定子10内缘侧的内凸缘部12a和设置在外缘侧的外凸缘侧12b整体地形成，线圈绞合线13绕内凸缘部12a和外凸缘部12b之间的中间部缠绕。绝缘膜形成于线圈绞合线13上。通过加热至高于设定温度可以将绝缘膜移除，使用了一种具有暴露绞合线导体特性的材料。
在这种结构中，当多个(九个)分离芯体11S的磁轭部11a的圆周方向的端面彼此接合，端面受限并且由此形成环形定子芯11。
具体地，通过将一条线圈绞合线13绕多个同相的齿部11b缠绕(更准确地，绕绝缘子12缠绕)，共使用三条线圈绞合线13。绞合线末端13a从三个位置伸出，其中三条绞合线13中的两条绞合线13的末端13a(绞合线的端部)被束在一起。此外，通过将上述伸出的绞合线末端13a连接至端子16来实现Y连接或Δ连接。
如图3和5所示，三个端子16分别具有不同的形状，并且基部16a、线圈连接部16b和板连接部16c通过挤压良导体(例如铜合金)的材料板而形成。此外，在基部16a开有保持孔部16d。
基部16a是平坦的。线圈连接部16b在圆周方向从基部16a耸起并具有插入间隙，绕合线末端13a可穿过该插入间隙插入。板连接部16c为二分叉形。
如图3和5所示，盘15由树脂材料形成以形成环形从而在沿转动轴向中心X的方向与定子芯11的环形部重叠。接合保持部15a分别支撑多个(三个)端子16，盘15上具有多个通孔15d和一个通过切掉外缘的一部分形成的位置对齐部15f。
接合保持部15a为具有一定深度(深度等于基部16a的厚度)的凹陷，三个端子16的基部16a可配合至该接合保持部15a中，分隔凸起部15b以相邻的位置关系形成于该接合保持部15a的中间位置。穿过三个端子16的各个保持孔部16d的保持轴15g形成于各个接合保持部15a上。多个通孔15d的一部分位于在沿旋转轴向中心X的方向与绕相邻的齿部11b缠绕的线圈绕合线13的中部位置的空间重合的位置。
当组装定子10时，保持轴15g穿过端子16的保持孔部16d插入，从基部16a露出的保持轴15g的一部分用于热嵌缝以通过加热和挤压形成大直径。
此外，形成接合部(engaging portion)15e以使其在盘15面向定子芯11的表面突出。可与接合部15e相接合的凹陷的被接合部12e(engaged portion)在绝缘子12的外凸缘部12b的内缘部形成。
制造定子的方法
如图7所示，水泵100的定子10通过依次执行定子芯形成步骤S1、连接步骤S2和模塑步骤S3来制造。
在定子芯形成步骤S1中，绝缘子12被设置在九个分离的芯体11S中的每一个，线圈绞合线13绕绝缘子12缠绕，如图5所示，这九个分离的芯体11S被设置为环形，磁轭部11a的端面在圆周方向彼此对合，因此端面受限。此外，作为线圈绞合线13的缠绕对象，也可用未分离的环形定子芯11代替分离的芯体11S。
在定子芯形成步骤S1，环形定子芯11形成，在该环形定子芯11中线圈绞合线13绕齿部11b缠绕。此外，当缠绕线圈绞合线13时，一条线圈绞合线13绕三个齿部11b缠绕，这三个齿部11b与三相线圈同相。因此，使用了三条线圈绞合线。
具体地，当缠绕线圈绞合线13时，绞合线一端13a(缠绕开始端部)和绞合线另一端13a(缠绕结束端部)向定子芯11的一侧伸出(图3和5的上侧)。此外，三条绞合线13的两个绞合线末端13a被束在一起由此对应Y连接或Δ连接。
接下来，在连接步骤S2，如图3所示，盘15被设置在定子芯11的端部、绕合线端13a伸出的一侧，线圈绞合线13的端部以插入的状态连接至端子16的线圈连接部16b。
在连接步骤S2，将转动轴向中心X作为中心恰当地设置盘15的姿态，接合部(engaging portion)15e与外凸缘部12b的被接合部(engaged portion)12e接合，由此基于位置对齐部15f的位置，在沿旋转轴向中心X的方向恰当地设置盘15的位置。
此外，当设置盘15时，通过上述的热嵌缝，端子16提前被保持在三个接合保持部15a的每一个中，以及线圈绞合线13的两个绞合线末端13a被束在一起并穿过线圈连接部16b插入。此外，在设置了盘15之后，将进行将端子16支撑在三个接合保持部15a上的工作。
当使用连接工具加热线圈连接部16b时通过施加压力加热去除两个绞合线端13b的绝缘膜，并且这两个绞合线端13a以受挤压的状态穿过线圈连接部16b的内表面插入。
此外，在连接步骤S2，由于两个绞合线端13a和线圈连接部16b在盘15的上表面连接，例如，在除了端部以外的线圈绞合线13出现在连接位置附近的情况下，可以避免连接工具意外接触线圈绞合线13和绝缘膜熔化的不便。
在模塑步骤S3，如图6所示，定子芯11、盘15和一部分的端子16被安置在模具30的腔内，并执行将树脂注入该腔内的过程。
在模塑步骤S3，熔融态的树脂从与设置有盘15的端部相对的一侧沿In箭头所示方向注入设置有定子芯11的部分。树脂按照图6中箭头的指示流动，该腔通过树脂的注入被树脂填满。此外，当树脂流动时，树脂流经绕相邻的绝缘子12(齿部11b)缠绕的线圈绞合线13的中间位置的间隙然后到达盘15的位置。如上所述，如果树脂到达了盘15的位置，树脂流动以穿过通孔15d并且来自树脂的压力没有作用在盘15上。
通过执行模塑步骤S3，定子芯11、盘15和端子16的一部分形成由树脂17模塑的定子10。具体地，在模塑步骤S3，还同时执行了将支撑轴25插入分隔壁1a的过程，并由此形成了电机壳体1。
水泵的组装
通过该制造方法制造的定子10与电机壳体1整体地形成。因此，电子转子20被设置在定子10内(同时也设置了泵转子6)，连接泵壳体2，从树脂17中露出的端子16的板连接部16c用焊料或诸如此类连接至控制板4的印刷线圈，然后连接控制壳体3以完成水泵100的组装。
如上所述，形成了由树脂17模塑的定子10，这样一来，不仅可直接将控制板4上的印刷线圈连接至端子16，而且因为端子16的数目只有三个，所以可在很短的时间段内完成连接过程。
此外，在连接步骤S2中，可避免连接过程中的热量破坏线圈绞合线的缺点。而且，在用树脂17进行模塑的过程中，当树脂流经模具30的内部时，通过使用盘15可解决由于树脂压力导致的盘15的位置波动的缺点。
本发明可用于树脂模制定子和用于制造定子的方法。
前文的说明书描述了本发明的原理、优选实施方式和操作方法。但是，受保护的发明不能理解为限制在公开的具体实施方式。而且，本文中所描述的实施方式仅为示范性实施方式而非限制性实施方式。他人或在未脱离本发明精神的情况下可对本发明做出变更或改变以及等同物。因此，特别要求包含落入本发明精神和权利要求所定义的保护范围的变更、改变以及等同物。

Claims (5)

1.一种定子(10)，包括：
定子芯(11)，在所述定子芯(11)中，线圈绞合线(13)绕形成于环形磁轭部(11a)内的多个齿部(11b)中的每个齿部缠绕；
环形盘(15)，所述环形盘(15)被设置在沿所述定子芯的轴向中心X的方向与所述定子芯的环形部重叠的位置；
多个端子(16)，所述多个端子(16)由所述盘支撑，从所述定子芯伸出的多条所述线圈绞合线的端部(13a)分别连接至所述多个端子(16)；以及
树脂(17)，所述树脂(17)在多个端子的一部分外露的状态下包封所述定子芯和所述盘。
2.根据权利要求1所述的定子，其特征在于，在所述盘上与绕多个在圆周方向上彼此相邻的齿部缠绕的所述线圈绕合线的中部重叠的位置开有通孔(15d)。
3.根据权利要求1或2所述的定子，其特征在于，用于分别接合和保持所述多个端子的接合保持部(15a)由分别分隔所述端子的分隔凸起部(15b)分隔开。
4.根据权利要求1-3任一项所述的定子，其特征在于，绝缘子(12)沿磁轭部的外缘设置，以及所述盘的一部分与所述绝缘子接合。
5.一种制造定子(10)的方法，包括：
定子芯形成步骤(S1)，在所述定子芯形成步骤中，通过将线圈绞合线绕形成于环形磁轭部(11a)内的多个齿部(11b)中的每个齿部缠绕而形成定子芯(11)；
连接步骤(S2)，在所述连接步骤中，将从所述定子芯伸出的所述线圈绞合线的多个端部(13a)连接至包括在环形盘(15)中的多个端子(16)中的每个端子，所述环形盘(15)被设置于沿定子芯轴向中心的方向与定子芯的环形部重叠的位置；以及
模塑步骤(S3)，在所述模塑步骤中，用树脂(17)在多个端子的一部分外露的状态下包封所述定子芯和所述盘。
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