CN114759692A - 具有注射成型的定子的电动机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有注射成型的定子的电动机。电动机(18)具有转子，转子安装成能绕旋转轴线旋转并且转子在周向上围绕定子(1)，其中，所述定子(1)具有定子齿和卷绕在所述定子齿上的线圈，并且其中，所述绕组由具有绕组线端部(3)的绕组线形成；并且电动机具有印刷电路板(21)，所述定子(1)是通过注射成型而包覆成型的，并且通过注射成型在上侧形成有插头组件(14)，所述插头组件具有通过注射成型而包覆成型的接触件(15)，并在一侧形成用于外部电源连接的插头连接件(16)而在另一侧直接电接触所述印刷电路板(21)。

Description

具有注射成型的定子的电动机
技术领域
本发明涉及电动机，并涉及使定子与印刷电路板电接触的方法。
背景技术
这里相关类型的无刷DC电动机被称为外转子电动机，并具有连接到电动机轴并可旋转地安装在壳体中的转子。转子设置有永磁体。在转子内部有定子，定子在铁芯上承载多个绕组。当绕组被适当控制时，绕组产生驱动转子旋转的磁场。绕组通常绕成三相并相应地设置有三个电连接件，绕组可以经由该三个电连接件连接到控制单元(ECU)。
出于对电动机进行几何描述的目的，假定电动机的旋转轴线为中心轴线和对称轴线。定子与旋转轴线和转子同心地布置。旋转轴线同时限定了定子组的厚度和电动机的轴向长度所指定的轴向方向。此外，相对于中心轴线，谈及指示与中心轴线的距离的径向方向，并谈及与布置在径向方向上的一定半径相切地限定的周向方向。定子的连接侧(在该连接侧，绕组线连接到控制单元)被描述为定子的顶侧。
控制单元连接到外部电力连接件。通常，为此需要附加的部件。
发明内容
本发明的目的是公开一种组装过程尽可能自动化和成本低的电动机，在该组装过程中，控制单元的通电紧凑且简单。
该目的是由如下的电动机以及如下的使定子与印刷电路板电接触的方法来实现的。
因此，提供了一种电动机，电动机具有转子，转子安装成能绕旋转轴线旋转并且转子在周向上围绕定子，其中，该定子具有定子齿和卷绕在定子齿上的线圈，并且其中，绕组由具有绕组线端部的绕组线形成，并且电动机具有印刷电路板。定子是通过注射成型而包覆成型的，其中，通过注射成型在上侧共形成有连接器组件，连接器组件具有通过注射成型而包覆成型的接触件，并在一侧形成用于外部电源连接的连接器连接件而在另一侧直接电接触印刷电路板(PCB)。通过在定子被包覆成型时形成连接器组件，不需要附加的部件。因在注射成型中形成连接器组件，因为存在较高的热导率，所以电动机的效率提高。另外，与印刷电路板的连接特别简单。为此目的，印刷电路板优选地具有贯穿的凹陷，接触件的自由端接合在每个凹陷中。
对组装过程有利的是，接触件近似为矩形并在相对于纵向轴线的径向方向上彼此平行地延伸。
为了连接到外部电源连接器，优选地，接触件径向伸出到定子外并从包覆成型区域径向伸出以形成连接器连接件。
因此，连接器组件可以被布置为向控制单元供应电流。
优选地，接触件的其他自由端从包覆成型区域向上伸出并接触印刷电路板，自由端具有用于轴向限制插入到电路板中的深度的肩部。
优选地规定，在注射成型过程中在上侧另外形成有插座，至少一个绕组线端部插入到每个插座中并且绝缘位移接触件插入到每个插座中，所述绝缘位移接触件与所述至少一个绕组线端部电接触并具有与印刷电路板直接电接触的插入引脚。因通过注射成型形而成插座，因为存在较高的热导率，所以效率提高。
优选地，定子在上侧和下侧被完全包覆成型，并且在圆周表面的区域中被至少部分包覆成型。
由于绝缘位移接触件在组装期间已经附接到定子并具有插入引脚，因此定子可以容易地被电接触，而不占用PCB上的太多空间。另外，因为不需要附加的部件，所以制造成本低。
优选地规定，在磁体的区域中，定子没有被包覆成型并具有凹陷以增加电动机的功率传输。
优选地，印刷电路板具有贯穿的凹陷，插入引脚接合在每个凹陷中。这使接触特别容易。
优选地，绕组线端部在径向方向上向外弯曲并插入到对应的插座中。因此，插座在径向方向上位于定子表面的外侧，从而使它们可被容易地触及。
在有利的实施方式中，插座在其纵向轴线平行于定子的纵向轴线的情况下延伸，呈袋状并且横截面上基本上呈矩形，插座具有两个纵向侧和两个横向侧，每个袋具有位于远离定子的一侧的开口，其中，纵向侧在纵向轴线的周向方向上切向地延伸，并且其中，在远离定子的端面上，插座均在内部纵向侧上具有切口，该切口平行于纵向轴线延伸并且至少一个绕组线端部插入到该切口中。这种插座特别容易通过注射成型来形成。另外，它们可以以安全且限定的方式容纳绝缘位移接触件。
优选地，插座在周向方向上彼此均匀地间隔开，总共设置了三个插座，所有插座在小于120°的角度范围内延伸。由于该间隔，可以分开地引导各个相的线。然而，由于该间隔小，因此压入印刷电路板中得以简化。
优选地，电动机具有三个相组，每个相组具有两个绕组线端部，所述两个绕组线端部插入到总共三个插座中的同一个插座中并被同一个绝缘位移接触件电接触。
有利的是，电动机具有10个极和12个定子齿。
优选地规定，绕组线端部借助在注射成型过程中被包覆成型的线保持器而被保持在定子的上侧，使得线保持器的位置得以保证。
优选地，注射成型过程是用塑料或塑料执行的。
此外，提供了一种具有前面描述的电动机的电动泵。
还提供了一种使电动机的定子与印刷电路板电接触的方法，其中，定子具有定子齿和卷绕在定子齿上的线圈，并且其中，绕组由具有绕组线端部的绕组线形成并且绕组线端部平行于定子的纵向轴线延伸，并且所述方法包括以下步骤：
a)对定子进行包覆成型，由此在定子的顶表面上形成连接器组件，连接器组件包括包覆成型的接触件，接触件均具有第一自由端和第二自由端；
b)将定子相对于印刷电路板定位，印刷电路板和定子对准，使得它们的上侧和下侧彼此平行并且纵向轴线叠合。
c)同时将接触件的第一自由端在纵向方向上压入印刷电路板的凹陷中；
d)使外部电源端子与接触件的第二自由端接触，以给布置在印刷电路板上的控制单元通电。
该过程特别简单并具有成本效益。
优选地，在步骤a)中，在定子的包覆成型期间，在定子的上表面上另外形成插座，所述方法包括以下步骤：
e)将绕组线端部在相对于纵向轴线的径向方向上向外弯曲并将绕组线端部插入到插座中；
f)将一个绝缘位移接触件插入到每个插座中，以在绕组线端部和绝缘位移接触件之间实现电接触，每个绝缘位移接触件具有插入引脚，然后，在步骤b)之后，在步骤c)中将绝缘位移接触件的插入引脚在纵向方向上压入印刷电路板的凹陷中，以在印刷电路板和绕组线之间实现电接触。
在组装步骤中，绕组线端部与印刷电路板接触并且连接器组件连接到印刷电路板，从而允许电流被供应到位于印刷电路板上的控制单元。
优选地，电动机可以具有以上特征。
附图说明
以下将参考附图更详细地说明本发明的优选实施方式。在图中用相同的参考符号指定类似的或类似作用的部件。
图1示出定子的空间视图；
图2示出图1的定子的绕组方案的示意图；
图3示出图1的定子的截面图；
图4示出具有定子的电动机的空间表示；以及
图5示出将定子安装在印刷电路板上的图示。
具体实施方式
图1和图3示出了与纵向轴线100同轴延伸并具有多个定子齿的定子1，该多个定子齿仅示意性地示出，相应的线圈(未示出)卷绕到定子齿上。定子齿在定子1的周向方向上顺序地布置。定子齿由叠片形成。定子1固定地安装在电动机的壳体内，并适于借助于线圈产生时变磁场。由此，未示出的磁化外转子安装在定子1的中心开口2内。磁化外转子被布置成通过与线圈产生的时变磁场的相互作用而旋转。未示出的线保持器适于定位定子1的卷绕线圈的绕组线端部部分。线保持器布置在定子1的上侧。在这方面，线圈被分组为三个相组U、V、W。对于每个相组，在定子1的上侧看到两个绕组线端部3。示例性的电动机具有10个极和12个定子齿。在图2中示出绕组图。
在注射成型过程中，用塑料或树脂对具有线保持器的定子1进行包覆成型。所得的定子单元4在图1和图3中示出。在注射成型过程中，在定子单元4的上表面上形成三个插座5，使插座5的纵向轴线6平行于纵向轴线100延伸。插座5是袋状的并且横截面基本上呈矩形，插座具有两个纵向侧7和两个横向侧8。袋9的开口位于远离定子的一侧，在顶部。纵向侧7在纵向轴线100的周向方向上切向地延伸。在远离定子的端侧，插座5均在内部纵向侧7上具有槽形式的切口10。槽10平行于纵向轴线100延伸，并被设置用于接纳绕组线端部3。插座5在周向方向上彼此均匀地间隔开。所有三个插座一起总共在小于120°的角度范围内延伸。在已通过注射成型对定子1进行包覆成型并且已形成插座5之后，从定子单元的端面伸出的绕组线端部3在径向方向上向外弯曲并插入到插座5的相应槽10中。此后，一个绝缘位移接触件(IDC)11从上方插入到每个插座5中的开口9中。绝缘位移接触件11具有未示出的夹持槽，一个或更多个绕组线端部3可以按需要被接纳在夹持槽中。当绝缘位移接触件11插入到插座5的袋中时，夹持槽被推到位于插座中并与插座连接的绕组线端部3上。通过夹紧槽中的尖锐接触，绕组线端部3的绝缘材料被切断并实现了绕组线的线芯的电接触。绝缘位移接触件11具有与夹持槽区域相邻的两个凸起12，该两个凸起12限制了插入路径，并且在插入状态下，均保持与插座5的端面接触。在组装状态下，只有夹持槽区域位于插座5的袋中。在远离夹持槽的一侧，插入引脚13连接到每个凸起12。插入引脚13被设置用于在绝缘位移接触件11和印刷电路板之间实现电接触。
除了插座5之外，在定子1的周边区域中，在上侧通过注射成型形成插头组件14。因此，插头组件14是定子单元4的部分并具有包覆成型的接触件15，接触件15近似为矩形并在纵向轴线100的径向方向上彼此平行地延伸。接触件15径向伸出到定子单元4的主体之外并从包覆成型区域突出，使得形成用于外部电源连接的插头连接件16。接触件15的其他自由端从包覆成型部分向上伸出，并被设置用于连接到印刷电路板并向设置在印刷电路板上的控制单元供应电力。接触件15的这些自由端具有肩部17，肩部17被设置为限制接触件15插入到印刷电路板中。
图4示出了电动机18。在插头连接件16的区域中，电动机的壳体19具有开口20，外部电源连接件可以插入到开口20中并连接到内部的插头连接件16。
图5示意性示出了将定子单元4安装在印刷电路板21上。印刷电路板21在对应位置处具有用于接纳插入引脚13和连接器组件15的接触件的贯通凹陷22。定子单元4被居中地放置在印刷电路板21的上方，使得定子单元的纵向轴线100与印刷电路板的对称轴线叠合。定子单元4被在纵向方向上供给到印刷电路板21上，直到插入引脚13和接触件15放置在对应凹陷22的正上方。然后，插头引脚13和接触件15被压入凹陷22中。插入引脚的绝缘位移接触件11的凸起12也限制了在该方向上的压配合操作。接触件15具有用于在轴向方向上限制压配合操作的凸起17。由于绝缘位移接触件被装入定子组件中，印刷电路板21与相绕组的电连接特别简单，并且需要最小的安装空间。插头组件14的接触件在同一操作中与印刷电路板21接触，并可以用于将控制单元通电。由于当定子被包覆成型时连接器组件16是一体形成的，因此不需要附加的部件。
所描述的定子单元4优选地是无刷DC电动机的一部分，该无刷DC电动机进而优选地是泵的一部分，特别地是低功率辅助泵的一部分。

Claims (24)

1.一种电动机(18)，所述电动机具有
-转子，所述转子安装成能绕旋转轴线旋转并且所述转子在周向上围绕定子(1)，其中，所述定子(1)具有定子齿和卷绕在所述定子齿上的线圈，并且其中，所述绕组由具有绕组线端部(3)的绕组线形成，并且所述电动机具有印刷电路板(21)，其特征在于，
-所述定子(1)是通过注射成型而包覆成型的，通过注射成型在上侧形成有插头组件(14)，所述插头组件(14)具有通过注射成型而包覆成型的接触件(15)，并在一侧形成用于外部电源连接的插头连接件(16)而在另一侧直接电接触所述印刷电路板(21)。
2.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，所述印刷电路板(21)具有贯穿的凹陷(22)，所述接触件(15)的自由端接合在每个凹陷(22)中。
3.根据权利要求1或2所述的电动机，其特征在于，所述接触件(15)近似为矩形并在相对于所述纵向轴线(100)的径向方向上彼此平行地延伸。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电动机，其特征在于，所述接触件(15)径向伸出到所述定子外并从包覆成型区域径向伸出以形成所述插头连接件(16)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的电动机，其特征在于，所述连接器组件(14)被布置为向布置在所述印刷电路板(21)上的控制单元供应电流。
6.根据前述权利要求中任一项所述的电动机，其特征在于，所述接触件(15)的自由端从包覆成型区域向上突出并且这些自由端接触所述印刷电路板(21)，所述自由端具有用于轴向限制插入到所述印刷电路板(21)中的深度的肩部(17)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的电动机，其特征在于，通过注射成型在上侧形成有插座(5)，至少一个绕组线端部(3)插入到每个插座中并且绝缘位移接触件(11)插入到每个插座中，所述绝缘位移接触件与所述至少一个绕组线端部(3)电接触并具有与所述印刷电路板(21)直接电接触的插入引脚(13)。
8.根据权利要求7所述的电动机，其特征在于，所述印刷电路板(21)具有贯穿的凹陷(22)，插入引脚(13)接合在每个凹陷(22)中。
9.根据权利要求7或8所述的电动机，其特征在于，所述绕组线端部(3)在径向方向上向外弯曲并插入到对应的所述插座(5)中。
10.根据前述权利要求7至9中任一项所述的电动机，其特征在于，所述插座(5)在其纵向轴线(6)平行于所述定子的纵向轴线(100)的情况下延伸，呈袋状并且横截面上基本上呈矩形，所述插座具有两个纵向侧(7)和两个横向侧(8)，每个袋(9)具有位于远离所述定子的一侧的开口，其中，所述纵向侧(7)在所述纵向轴线(100)的周向方向上切向地延伸，并且其中，在远离所述定子的端面上，所述插座(5)均在位于径向方向上的内侧的所述纵向侧(7)上具有切口(10)，所述切口(10)平行于所述纵向轴线(100)延伸并且所述至少一个绕线组端部(3)插入所述切口(10)中。
11.根据前述权利要求7至10中任一项所述的电动机，其特征在于，所述插座(5)在周向方向上彼此均匀地间隔开，并且所有三个插座全体在小于120°的角度范围内延伸。
12.根据前述权利要求7至11中任一项所述的电动机，其特征在于，所述电动机具有三个相组(U，V，W)，并且所述相组(U，V，W)均具有两个绕组线端部(3)，所述两个绕组线端部(3)插入到总共三个插座(5)中的同一个插座中并被同一个绝缘位移接触件(11)电接触。
13.根据前述权利要求中任一项所述的电动机，其特征在于，所述电动机具有10个极和12个定子齿。
14.根据前述权利要求中任一项所述的电动机，其特征在于，所述绕组线端部(3)借助线保持器被保持在所述定子(1)的上侧，所述线保持器是通过注射成型而包覆成型的。
15.根据前述权利要求中任一项所述的电动机，其特征在于，所述注射成型是用塑料或树脂执行的。
16.一种电动泵，该电动泵具有根据前述权利要求中任一项所述的电动机。
17.一种使电动机的定子(1)与印刷电路板(21)电接触的方法，其中，所述定子(1)具有定子齿和卷绕在所述定子齿上的线圈，并且其中，所述绕组由具有绕组线端部(3)的绕组线形成并且所述绕组线端部(3)平行于所述定子的纵向轴线(100)延伸，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
a)通过注射成型对所述定子(1)进行包覆成型，由此在所述定子的顶部上形成连接器组件(14)，所述连接器组件(14)包括包覆成型的接触件(15)，所述接触件(15)均具有第一自由端和第二自由端；
b)将所述定子(1)相对于所述印刷电路板(21)定位，所述印刷电路板(21)和所述定子(1)对准，使得它们的上侧和下侧彼此平行并且所述纵向轴线(100)叠合；
c)同时将所述接触件(15)的第一自由端在所述纵向方向上压入所述印刷电路板(22)的凹陷中；
d)使外部电源端子与所述接触件(15)的第二自由端接触，以给布置在所述印刷电路板(21)上的控制单元通电。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，在步骤a)中，在所述定子的包覆成型期间，在所述定子的上侧另外形成插座(5)，并且所述方法包括以下步骤：
e)将所述绕组线端部(3)在相对于所述纵向轴线(100)的径向方向上向外弯曲并将所述绕组线端部(3)插入到所述插座(5)中；
f)将一个绝缘位移接触件(11)插入到每个插座(5)中，以使所述绕组线端部(3)与所述绝缘位移接触件(11)电接触，每个绝缘位移接触件(11)具有插入引脚(13)，其中，在步骤c)中将所述绝缘位移接触件(11)的所述插入引脚(13)在纵向方向上压入所述印刷电路板(22)的凹陷中，以使所述印刷电路板(21)与所述绕组线电接触。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述插座(5)在其纵向轴线(6)平行于所述定子的纵向轴线(100)的情况下延伸，被设计为袋状并且横截面基本上呈矩形，所述插座具有两个纵向侧(7)和两个横向侧(8)，所述袋(9)的开口位于远离所述定子的一侧并且所述纵向侧(7)在所述纵向轴线(100)的周向方向上切向地延伸，并且其中，在远离所述定子的端侧，所述插座(5)均在位于径向方向上的内侧的所述纵向侧(7)上具有呈槽的形式的切口(10)，所述槽(10)平行于所述纵向轴线(100)延伸并且所述至少一个绕线组端部(3)插入到所述槽(10)中。
20.根据权利要求18或19所述的方法，其特征在于，所述插座(5)在周向方向上彼此均匀地间隔开，并且所有三个插座一起在小于120°的角度范围内延伸。
21.根据权利要求17至20中任一项所述的方法，其特征在于，所述电动机包括三个相组(U，V，W)，并且所述相组(U，V，W)均具有两个绕组线端部(3)，所述两个绕组线端部(3)插入到总共三个插座(5)中的同一个插座中并被同一个绝缘位移接触件(11)电接触。
22.根据权利要求17至21中任一项所述的方法，其特征在于，所述电动机具有10个极和12个定子齿。
23.根据权利要求17至22中任一项所述的方法，其特征在于，所述绕组线端部(3)借助线保持器被保持在所述定子的上侧，所述线保持器是在过程步骤a)的注射成型过程中被同时包覆成型的。
24.根据权利要求17至23中任一项所述的方法，其特征在于，过程步骤a)中的注射成型过程是用塑料或树脂执行的。
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