CN115548707A - 用于无刷电机的连接结构和无刷电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于无刷电机的连接结构，无刷电机包括定子组件和转子组件，定子组件包括定子和缠绕在定子上的三相绕组，三相绕组之间采用星形连接，连接结构包括三个接线端和用于桥接三个接线端的连接条；每个接线端旨在与相应相的绕组的线圈电接触，以便经由连接条将各相绕组的一端连接在一起以形成公共端；其中，每个接线端包括用于刺破线圈的绝缘外皮的破线部和用^于夹紧并保持线圈的金属导线的夹持部。本发明还涉及一种包括上述连接结构的无刷电机。在尺寸较小的电机结构中，根据本发明的连接结构解决了电机在因空间有限而无法或不方便实施公共端焊接工序的情况下的公共端连接问题，节省了工序和人力，更易于自动化生产。

Description

用于无刷电机的连接结构和无刷电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体地涉及一种用于无刷电机的连接结构以及包括这种连接结构的无刷电机。

背景技术

随着科学技术的发展，为了尽可能地满足汽车用户的需要且提高用户的使用舒适度，在汽车中集成有越来越多的功能。为了实现这些功能，电机、尤其是无刷直流电机在汽车领域中被广泛地应用。

无刷电机通常包括定子组件和转子组件，其中定子组件包括定子和缠绕在定子上的定子绕组。定子绕组通常采用三相绕组的形式，其可以采用星形连接和三角形连接。在现有的无刷电机设计中，为了实现绕组的星形连接，常常需要将各相绕组的一端焊接在一起以形成公共端，或者通过使单相绕组与PCB板锡焊，然后在PCB板上通过金属导体件来桥接三个单相绕组线圈。

然而，当要求电机被设计成具有非常小的尺寸时，常常会存在如下的问题：受限于电机的紧凑尺寸设计，往往没有空间供烙铁进入以实施焊锡或者无法便利地操作焊锡工序，导致无法实现三相绕组公共端焊接的需求；或者，当电机工作电流比较大时，利用PCB板的布线方式来代替三相绕组公共端焊接的需求难于实现。另外，由于现有技术中常常需要人工焊锡，人力资源占比重，且可操作性比较差，工艺相对复杂，生产效率较低，难以实现自动化生产。

因而，需要提出一种新的无刷电机结构，使其能够克服上述一个或多个问题和/或现有技术中存在的其它缺陷。

发明内容

本发明便是基于这样的背景而提出的。根据本发明的一个方面，其提供了一种用于无刷电机的连接结构，所述无刷电机包括定子组件和转子组件，所述定子组件包括定子和缠绕在定子上的三相绕组，所述三相绕组之间采用星形连接，所述连接结构包括三个接线端和用于桥接三个接线端的连接条；每个所述接线端旨在与相应相的绕组的线圈电接触，以便经由所述连接条将各相绕组的一端连接在一起以形成公共端；其中，每个所述接线端包括用于刺破线圈的绝缘外皮的破线部和用于夹紧并保持线圈的金属导线的夹持部。

有利地，每个所述接线端包括彼此间隔开地设置的两个接触臂，在所述两个接触臂之间界定有供相应相的绕组的线圈穿过其中的空间。

有利地，在所述两个接触臂的彼此面对的内边缘上相对地设置有一对第一凸起，在所述一对第一凸起之间限定有第一宽度，该第一宽度小于所述线圈的外径，使得在所述线圈进入至所述空间中时由所述一对第一凸起刺破所述绝缘外皮。

有利地，在所述两个接触臂的彼此面对的内边缘上相对地设置有一对第二凸起，在所述一对第二凸起之间限定有第二宽度，该第二宽度小于所述第一宽度，使得由所述一对第二凸起夹紧并保持线圈的金属导线。

有利地，在所述接线端上设置有一对第三凸起，所述第三凸起旨在与用于接纳所述接线端的接纳槽过盈配合。

有利地，所述连接条沿定子的周向方向延伸且跨占一角度，该角度不超过180°。

有利地，所述连接结构包括自所述连接条朝向远离接线端的方向延伸的鱼眼插针，该鱼眼插针适于与布置在所述三相绕组的一轴向端处的PCB板上预留的镀锡孔压配合。

根据本发明的另一方面，其还提供了一种无刷电机，所述无刷电机包括上述连接结构。

有利地，所述无刷电机包括设置在所述三相绕组的一轴向端处的多个绝缘套，在每个绝缘套上开设有接纳槽，所述三相绕组的各相绕组的线圈的一部分穿过其中一个接纳槽。

有利地，所述连接结构的接线端旨在被压配合在所述接纳槽中，使得在压入过程中通过所述破线部刺破线圈的绝缘外皮且通过所述夹持部夹紧并保持线圈的金属导线。

与现有技术相比，采用根据本发明的用于无刷电机的连接结构和包括该连接结构的无刷电机，能够至少实现以下技术效果之一：可以在因电机尺寸空间受限导致公共端焊接工序无法实施或者PCB板布线方式不易实现的情况下解决三相绕组的公共端连接问题；可以在实现电路可靠连接的同时适应不同工作电流大小的结构需求；省去了公共端焊接工序或者绕组线圈与PCB板之间的焊锡工序，可操作性比较好，工艺相对简单，易于自动化生产。

附图说明

通过以下参照附图的描述，本发明的上述和其它特征和优点将变得更加容易理解，其中：

图1示出根据本发明的用于无刷电机的连接结构的立体示意图；

图2a示出图1中的连接结构的主视示意图；图2b示出图2a中圈出部分的细节放大图；

图3a示出根据本发明的无刷电机(其上未安装PCB板)的立体示意图；图3b示出根据本发明的无刷电机(其上安装有PCB板)的立体示意图；

图4a以截面图部分地示出在图3a和3b中所示的无刷电机的绕组的一轴向端处设置的绝缘套；图4b示出图1所示的连接结构的其中一个接线端被压配合在绝缘套中时的示意图；以及

图5示出绕组线圈与连接结构(局部地示出其中一个接线端)之间的夹持关系。

所有附图都只是示意性的，而且并不一定按比例绘制，此外它们仅示出为了阐明本发明而必需的那些部分，其他部分被省略或仅仅提及。即，除附图中所示出的部件外，本发明还可以包括其他部件。

具体实施方式

在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解本发明。但是，对于所属技术领域内的技术人员明显的是，本发明的实现可不具有这些具体细节中的一些。下面的各个方面、特征、实施例和优点仅作说明之用而不应被看作是权利要求的要素或限定，除非在权利要求中明确提出。在下文中使用了例如“第一”、“第二”等术语来描述本申请的元件，这些术语仅用于区分各个元件，而无欲限制这些元件的本质、序列、顺序或数目。另外，需指出，在本说明书中，相同的和/或功能相同的技术特征采用相同或相似的附图标记。

电机按工作电源种类可以分类为直流电机和交流电机，其中直流电机通常包括有刷直流电机和无刷直流电机，其中，有刷直流电机是采用机械换向，外部磁极不动而内部线圈动，电机工作时，换向器和线圈一起旋转，碳刷与磁钢都不动，于是换向器和碳刷产生摩擦，完成电流方向切换；而无刷直流电机是采用电子换向，没有换向器和碳刷，而是使用的位置传感器，其主要由永磁体转子、多极绕组定子和位置传感器等组成，位置传感器根据转子的磁极位置，给相邻的定子线圈通电，让定子产生与转子相吸的磁极，就能吸引转子转动，如此重复以推动电机转动。

根据本发明的连接结构(将在下文中详细讨论)主要应用于无刷电机中。无刷电机的定子绕组通常为三相绕组，其可以采用星形连接和三角形连接。为了实现绕组的星形连接，常常需要将各相绕组的一端焊接在一起以形成公共端。如背景技术部分中提及的，由于电机尺寸空间受限，常常存在公共端焊接工序无法实施或者不方便实施的情况，这使得需要一种可靠有效的方式来实现采用星形连接的绕组的公共端连接。

为此，本发明提出了一种改进的结构，其涉及一种尤其用于无刷电机的绕组的连接结构，其能够在公共端焊接工序无法实施或者不方便实施的情况下可靠地实现三相绕组的公共端连接。

具体地，如图1所示，该连接结构100可形成为金属连接片(例如C19010或者类似的锡青铜等的铜片材料)的形式，其包括三个接线端110和用于桥接三个接线端110的连接条120。每个所述接线端110旨在与相应相的绕组的线圈400电接触，以便经由所述连接条120将各相绕组的一端连接在一起以形成公共端。连接条120沿定子的周向方向延伸且跨占一角度(见图3a)。该角度优选地被设计成不超过180°，使得可以有效地避免该连接结构100与电机内的其他零部件之间发生不必要的干涉。

与现有技术中的方案不同的是，采用本发明的连接结构100，可以省去绕组线圈公共端部分的焊接工序。具体地，每个所述接线端110包括用于刺破线圈的绝缘外皮的破线部和用于夹紧并保持线圈的金属导线的夹持部。如此，在将连接结构100的各个接线端110压入至例如形成在定子绕组的轴向端处的多个绝缘套300(其开设有接纳槽301，见图4a)内的过程中，线圈的绝缘外皮将首先由破线部刺破，露出的金属导线(如铜线)最后由夹持部夹紧并保持。破线部和夹持部可以有多种不同的结构形式，只要能够实现上述功能即可。

根据如图1所示的示例性实施例，每个接线端110包括彼此间隔开且优选对称地设置的两个接触臂111，这两个接触臂111自连接条120朝向远离该连接条120的方向延伸，且在所述两个接触臂111之间界定有供绕组线圈穿过其中的空间112。在所述两个接触臂111的彼此面对的内边缘上相对地或对称地设置有一对第一凸起111a，在所述一对第一凸起111a之间限定有第一宽度W1，该第一宽度W1小于所述线圈的外径，使得在相应的线圈最初被压入至所述空间112中时由所述一对第一凸起111a刺破所述线圈的绝缘外皮。

另外，随着绕组的线圈持续相对于两个接触臂111被压入至空间112中时，已被刺破的线圈的金属导线将由在两个接触臂111的彼此面对的内边缘上相对地或对称地设置的一对第二凸起111b夹紧。具体地，在所述一对第二凸起111b之间限定有第二宽度W2，该第二宽度W2小于所述线圈的外径和所述第一宽度W1，从而允许由所述一对第二凸起111b夹紧并保持线圈的金属导线(见图2b和图5)。

为了实现电机的电力传输，在定子绕组的其中一个轴向端处，各相绕组的线圈与PCB板200电连接。具体地，在如图3a-3b中所示的具有星形连接的绕组的无刷电机中，除了设置有根据本发明的用于实现公共端连接的连接结构100外，还设置有三个用于将各相绕组的线圈与PCB板200电连接的连接结构100’。这种连接结构100’如前述的连接结构100中的接线端110一样包括类似的破线部和夹持部，使得能够省去绕组线圈与PCB板之间的焊锡工序。

应知晓的是，根据本发明的连接结构100可以选择与PCB板200配合使用或者仅仅单独使用。例如，在需要取用三相绕组的公共端的电流信号的情况下，所述连接结构100可包括自所述连接条120朝向远离接线端110的方向延伸的鱼眼插针130，该鱼眼插针130适于与布置在所述三相绕组的一轴向端处的PCB板200上预留的镀锡孔201压配合(见图3b)。根据本发明的连接结构中的鱼眼插针130的宽度A(见图2a)可根据电机的工作电流的大小来选择，从而允许适应不同工作电流大小的结构需求。相应地，PCB板200上预留的旨在与鱼眼插针130配合的镀锡孔201的尺寸可根据宽度A来选择，以确保两者之间的压配合关系。

然而，例如在不需要取用公共端的电流信号的情况下，该鱼眼插针的结构也可以省去。

继续参见图3a-3b，无刷电机可包括设置在定子绕组的一轴向端处的多个绝缘套300，这些绝缘套300可一体成型或单独成型。在每个绝缘套300上开设有接纳槽301，定子绕组的相应相绕组的线圈的一部分穿过其中一个接纳槽301。

连接结构的每个接线端110旨在被压配合在相应绝缘套300的接纳槽301中。随着接线端110朝向接纳槽301中压入时，线圈400的绝缘外皮将由破线部(第一凸起111a)刺破，裸露的金属导线随后通过夹持部(第一凸起111b)夹紧并保持(参见图5)。

当接线端110的压入过程结束时，该连接条120的下侧边缘121将止挡在绝缘套300上。

为了使连接结构100能够被稳定地保持在接纳槽301中，在每个接线端110上还可以设置有一对第三凸起111c。具体地，在两个接触臂111的彼此远离的外边缘上设置有一对倒钩部形式的第三凸起，该倒钩部限定了第三宽度W3，其大于接纳槽301的内孔直径(见图4b)，如此，确保该连接结构能够利用所述第三凸起而过盈配合在该接纳槽中。

如此，上述连接结构不仅能够借由压入动作刺破绝缘外皮，而且能够在确保连接结构与裸露的金属导线之间电接触的情况下被稳定地保持在接纳槽中，使得以简单的操作步骤替代了公共端焊接工序，解决了在公共端焊接工序无法实施或者不方便实施的情况下的公共端连接问题。

作为本发明的一个改进点，由于本发明的连接结构无需依赖于焊接工序来实现三相绕组的公共端连接，因此可以使用多种大小的电机工作电流。例如，在现有技术中利用PCB板布线(即，通过使单相绕组与PCB板锡焊，然后在PCB板上通过金属导体件来桥接三个单相绕组线圈)来实现公共端连接时，常常无法适应大工作电流。由于大工作电流会导致需要尺寸较大的金属导体件来实现绕组线圈的桥接，这对于在尺寸空间尤为受限的小尺寸电机中无法或难以通过在PCB板上焊接来实现公共端连接的。然而，根据本发明的连接结构则解决或避开了这一技术问题。

在将根据本发明的连接结构压入到绝缘套的接纳槽内时，通过破线部刺破线圈的绝缘外皮且通过夹持部夹持且稳定保持线圈的金属导线，使得能够替代无刷电机的三相绕组线圈的公共端焊接工序，这在尺寸较小的紧凑型电机结构中，解决了电机在因空间有限而无法或不方便实施焊接工序的情况下的公共端连接问题，由于其省去了碰焊或焊锡工序，具有很好的可操作性，节省了工序、人力，更易于自动化生产。

应当指出，上面说明的实施例仅应被视为示例性的，本发明不限于这些实施例。通过考虑本说明书的内容，本领域技术人员可在不偏离本发明的范围或精神的情况下做出多种改变和变型。本发明的真实范围由所附权利要求以及等同方案限定。

Claims (10)

1.一种用于无刷电机的连接结构(100)，所述无刷电机包括定子组件和转子组件，所述定子组件包括定子和缠绕在定子上的三相绕组，所述三相绕组之间采用星形连接，其特征在于，所述连接结构包括三个接线端(110)和用于桥接三个接线端(110)的连接条(120)；每个所述接线端(110)旨在与相应相的绕组的线圈电接触，使得能够经由所述连接条将各相绕组的一端连接在一起以形成公共端；其中，每个所述接线端(110)包括用于刺破线圈的绝缘外皮的破线部和用于夹紧并保持线圈的金属导线的夹持部。

2.根据权利要求1所述的连接结构(100)，其特征在于，每个所述接线端(110)包括彼此间隔开地设置的两个接触臂(111)，在所述两个接触臂(111)之间界定有供相应相的绕组的线圈穿过其中的空间(112)。

3.根据权利要求2所述的连接结构(100)，其特征在于，在所述两个接触臂(111)的彼此面对的内边缘上相对地设置有一对第一凸起(111a)，在所述一对第一凸起(111a)之间限定有第一宽度(W1)，该第一宽度(W1)小于所述线圈的外径，使得在所述线圈进入至所述空间(112)中时由所述一对第一凸起(111a)刺破所述绝缘外皮。

4.根据权利要求3所述的连接结构(100)，其特征在于，在所述两个接触臂(111)的彼此面对的内边缘上相对地设置有一对第二凸起(111b)，在所述一对第二凸起(111b)之间限定有第二宽度(W2)，该第二宽度(W2)小于所述第一宽度(W1)，使得由所述一对第二凸起(111b)夹紧并保持线圈的金属导线。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的连接结构(100)，其特征在于，在所述接线端(110)上设置有一对第三凸起(111c)，所述第三凸起旨在与用于接纳所述接线端的接纳槽(301)过盈配合。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的连接结构(100)，其特征在于，所述连接条(120)沿定子的周向方向延伸且跨占一角度，该角度不超过180°。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的连接结构(100)，其特征在于，所述连接结构(100)包括自所述连接条(120)朝向远离接线端的方向延伸的鱼眼插针(130)，该鱼眼插针适于与布置在所述三相绕组的一轴向端处的PCB板(200)上预留的镀锡孔(201)压配合。

8.一种无刷电机，其特征在于，所述无刷电机包括根据权利要求1至7中任一项所述的连接结构(100)。

9.根据权利要求8所述的无刷电机，其特征在于，所述无刷电机包括设置在所述三相绕组的一轴向端处的多个绝缘套(300)，在每个绝缘套上开设有接纳槽(301)，所述三相绕组的各相绕组的线圈的一部分穿过其中一个接纳槽(301)。

10.根据权利要求9所述的无刷电机，其特征在于，所述连接结构(100)的接线端(110)旨在被压配合在所述接纳槽(301)中，使得在压入过程中通过所述破线部刺破线圈的绝缘外皮且通过所述夹持部夹紧并保持线圈的金属导线。

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