TW201501451A - 環形定子結構及其製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明係製造一環形定子結構之方法包括形成一長形定子本體，該長形定子本體係沿一縱軸延伸，該長形定子本體包括第一與第二端及複數個凹槽。將導線嵌入該長形定子本體之凹槽中，其中各導線均包括一第一端及一第二端。然後使該長形定子本體形成一環形。將該環形定子本體之第一端連接至該環形定子本體之第二端，並將各導線之第一端連接至其第二端。

Description

環形定子結構及其製造方法

本發明係關於一種定子結構及其製造方法。詳言之，本發明係關於一種環形定子結構，其原為一長形定子結構，而後經整形為一環形定子結構。

定子結構係用於發電及供電用之電氣設備及機器。例如，定子結構可用於汽車之交流發電機，藉以提供電力，使汽車零件得以運作。定子亦可用於諸如風力機與蒸汽渦輪機等其他機器，及其他多種因不同目的而使用電動機之機器。

定子向來均製成一體式之單一環形元件，並套設於一中央轉子周圍，俾透過兩者間之相互感應而發電。此環形定子具有以機械加工方式製成之凹槽，且凹槽間繞設導線以利透過感應而發電。由於定子為環形，各凹槽內之間距乃隨著槽壁朝定子圓心延伸而漸縮，致使銅線難以在各凹槽內整齊緊密排列。因此，定子上所纏繞之銅線圈數往往不足，銅線總面積亦無法增加，從而導致交流發電機之操作溫度上升，而定子圈之電阻損耗亦偏高。故，習知定子結構不僅限縮交流發電機之整體效能，亦限縮其他須使用定子結構之構件之整體效能。

為克服先前技術之上述缺點，在此說明一種環形定子結構及其製造方法。在一實施例中，該製造一環形定子結構之方法包括形成一長形定子本體，該長形定子本體係沿 一縱軸延伸，且具有第一與第二端及複數個凹槽。將導線嵌入該長形定子本體之凹槽中，各導線均包括一第一端及一第二端。然後使該長形定子本體形成一環形。將該環形定子本體之第一端連接至該環形定子本體之第二端，並將各導線之第一端連接至其第二端。

在參閱以下之詳細說明及附圖後，當可進一步瞭解本發明之前述及其他態樣。

100‧‧‧方法

112‧‧‧形成一長形定子本體，該長形定子本體具有第一與第二端及複數個凹槽

114‧‧‧將導線嵌入該長形定子本體之凹槽中，各導線均具有第一與第二端

116‧‧‧使該長形定子本體形成一環形

118‧‧‧將該環形定子本體之第一端連接至該環形定子本體之第二端，並將各導線之第一端連接至其第二端

200‧‧‧長形定子結構

210‧‧‧長形定子本體

210a‧‧‧第一端

210b‧‧‧第二端

212‧‧‧凹槽

212a‧‧‧槽壁

212b‧‧‧表面

220‧‧‧電性絕緣板/片

230‧‧‧導線

230a‧‧‧第一端

230b‧‧‧第二端

232、234、236‧‧‧導線群組

232a、234a、236a‧‧‧第一端

232b、234b、236b‧‧‧第二端

300‧‧‧工具

500‧‧‧環形定子結構

510‧‧‧環形定子本體

720‧‧‧焊接接頭

730‧‧‧焊接設備

800‧‧‧環形定子結構

第1圖繪示本發明之一實施例中用以製造環形定子結構之方法。

第2圖為本發明一實施例中之長形定子結構之立體分解圖。

第3圖繪示本發明之一實施例如何在長形定子本體形成環形前先將導線嵌入定子本體之凹槽中。

第4圖繪示本發明之一實施例如何使內嵌導線之長形定子本體形成環形。

第5圖為本發明一實施例中之定子結構經整形為環形後之俯視圖。

第6圖為第5圖所示環形定子之立體分解圖。

第7圖繪示本發明之一實施例如何焊接環形定子本體之兩端。

第8圖係依第1圖所示方法製成之環形定子結構之立體組合圖。

為求簡明，凡先前描述過之結構特徵，於後續圖式中均沿用其既有之參考標號。

以下將參照附圖並透過本發明之實施例詳細說明本發明之內容、技術特徵及優點。該等圖式僅供示例及輔助本說明書之用，未必按比例或完全依照構件之實際排列方式繪製。因此，在實作時，附圖所示之比例及排列方式對本 發明之範圍並不具有限制性。

第1圖繪示本發明之一實施例中用以製造一環形定子結構之方法。方法100包括形成一長形定子本體，該長形定子本體具有第一與第二端及複數個凹槽(步驟112)。將導線嵌入該長形定子本體之凹槽中，各導線均具有第一與第二端(步驟114)。使該長形定子本體形成一環形(步驟116)。將該環形定子本體之第一端連接至該環形定子本體之第二端，並將各導線之第一端連接至其第二端(步驟118)，藉此完成該環形定子結構。

第2圖為本發明之一實施例中之一長形定子結構之立體分解圖。此長形定子結構200包括一長形定子本體210，其係沿一縱軸延伸且具有一第一端210a、一第二端210b及複數個凹槽212。各凹槽212係由彼此隔開之槽壁212a(在一實施例中為T形爪)及一表面212b所形成，其中表面212b形成可容置導線230之凹槽212內部。該等凹槽212具有均一之長度、寬度及深度，此一設計可提高各凹槽212內所填裝或嵌入之導線230之密度，進而提供前述之部分優點。

在示例用之實施例中，長形定子本體210係由一改變形狀後仍可維持其電性及磁場性質之材料所形成，例如冷軋鋼板(SPCC)、矽鋼或類似之材料。

較佳者，長形定子本體210尚包括一或多片沿著凹槽212其表面212b設置電性絶緣體之電性絕緣板/片220。在一實施例中，各凹槽212均設有一獨立電性絶緣體之電性絕緣板/片220。一替選實施例則使用一塊連續之片狀/板狀電性絕緣材料，其中該電性絕緣材料之一部分係沿二或多個凹槽212之表面212b設置。較佳者，該(該等)電性絶緣體係由諸如壓製紙板、塑膠薄膜、聚酯薄膜、芳綸紙、環氧樹脂或類似之非導電材料製成。

長形定子結構200尚包括複數條導線230，該等 導線230係嵌入長形定子本體210之凹槽212中。各導線230均具有一第一端230a及一第二端230b。在一示例用之特定實施例中，導線230係分為導線群組232、234、236，各群組中之各條導線分別具有一第一端232a、234a、236a及一第二端232b、234b、236b。例如，第一導線群組232經排列後係嵌入長形定子本體210之第一、第四、第七及第十凹槽212中；第二導線群組234經排列後係嵌入長形定子本體210之第二、第五、第八及第十一凹槽212中；第三導線群組236經排列後係嵌入長形定子本體210之第三、第六、第九及第十二凹槽212中。雖然圖中繪示三個導線群組232、234及236，本發明之替選實施例實可採用任一數量之導線群組。較佳者，所述導線為銅線，但在替選實施例中亦可使用他種導電材料。

第3圖繪示本發明之一實施例如何在長形定子本體210形成環形前先將導線230嵌入該長形定子本體210之凹槽212中。如圖所示，第一、第二及第三導線群組232、234及236係分別嵌入對應之凹槽212並予以壓實，致使電性絕緣板/片220位於導線230與凹槽212其表面212b之間。較佳者，所用工具300為一液壓機構，但在本發明之替選實施例中亦可使用他種機器。

第4圖繪示本發明之一實施例如何使內嵌導線230之長形定子本體210形成環形。詳言之，將電性絕緣板/片220及導線230裝設於長形定子本體210後，即可將長形定子本體210輥軋成環形。如第4圖所示，在將長形定子本體210輥軋成環形之過程中，其第二端210b係逐漸接近第一端210a。較佳者係對長形定子本體210施以冷軋。

第5及第6圖分別為本發明一實施例中之定子結構經整形為環形後之俯視圖及分解圖。此時，該環形定子結構500包括一環形定子本體510，以及前述設置於導線230與凹槽212其表面212b間之電性絕緣板/片220。環形定子本體 510尚包括相鄰之第一端210a與第二端210b。雖然圖中並未繪出，但各導線230之第一與第二端230a、230b亦彼此相鄰。

第7圖繪示本發明之一實施例如何焊接環形定子本體之兩端。較佳者係利用一焊接設備730於環形定子本體510之第一端210a與第二端210b之間形成一焊接接頭720，藉以連接第一端210a與第二端210b。雖然圖中並未繪出，但各導線230之第一與第二端230a、230b亦須予以連接，較佳者係於各導線230之第一與第二端230a、230b之間形成一焊接接頭。

第8圖係以第1圖所示方法製成之一環形定子結構800之立體圖。在此環形定子結構800中，導線230係緊密排列，且其密度大於習知定子結構中之導線密度。此一構型不僅可有效降低一使用此環形定子結構800之交流發電機之溫度，更可降低該環形定子結構800之電阻損耗。

本發明之實施例包括：一種製造一定子結構之方法，其中一長形定子本體210係沿一縱軸形成，且其中該長形定子本體210包括第一與第二端210a、210b及複數個凹槽212。將複數條分別具有一第一端230a及一第二端230b之導線230嵌入該等凹槽212，並使該長形定子本體210形成一環形。連接環形定子本體510之第一與第二端210a、210b，並連接各導線230之第一與第二端230a、230b。

在此製造方法中，較佳者係令各凹槽212包括一可容置導線230之表面212b，並將電性絶緣體之一電性絕緣板/片220嵌入該長形定子本體210之一或多個凹槽212中，其中電性絕緣板/片220係設於凹槽212其表面212b與設於其內之複數條導線230之間。

較佳者，長形定子本體210係以SPCC或矽鋼製成，電性絕緣體係以壓製紙板、塑膠薄膜、聚酯薄膜、芳綸 紙或環氧樹脂製成，而導線230則為銅製。

較佳者，該環形定子本體510之第一與第二端210a、210b係以一焊接接頭720相連接。

較佳者，各導線230之第一與第二端230a、230b係以一焊接接頭相連接。

本發明尚包括以上述製造方法製成之一環形定子結構500。

本發明尚包括一環形定子結構800，其具有一環形定子本體510，且該環形定子本體510具有第一與第二端210a、210b及複數個凹槽212。環形定子結構800尚包括複數條設於該環形定子本體510其凹槽212內之導線230，其中各導線230均包含一第一端230a及一第二端230b。該環形定子本體510之第一端210a係連接至該環形定子本體510之第二端210b，且各導線230之第一端230a與第二端230b相連接。

較佳者，環形定子結構800之各凹槽212包括一可容置導線230之表面212b，且環形定子結構800尚包括一電性絶緣體之電性絕緣板/片220，該電性絕緣板/片220係設於該凹槽212其表面212b與容置其中之複數條導線230之間。

較佳者，長形定子本體210係以SPCC或矽鋼製成，電性絕緣體係以壓製紙板、塑膠薄膜、聚酯薄膜、芳綸紙或環氧樹脂製成，而導線230則為銅製。

較佳者，該環形定子本體510之第一與第二端210a、210b係以一焊接接頭720相連接。

較佳者，各導線230之第一與第二端230a、230b係以一焊接接頭相連接。

本發明之環形定子結構800適用於交流發電機系統，例如發電系統及車輛之交流發電機系統。本發明尤其適合作為汽車用交流發電機之定子結構。

上述實施例之功用僅為闡釋本發明之技術概念 及特徵，俾利熟習此項技藝之人士瞭解本發明之內容並據以實施本發明，但上述實施例並未限制本發明之範圍。所有依本文所揭示之概念而作之等效變化或修改，均未脫離後附之申請專利範圍。

100‧‧‧方法

112‧‧‧形成一長形定子本體，該長形定子本體具有第一與第二端及複數個凹槽

114‧‧‧將導線嵌入該長形定子本體之凹槽中，各導線均具有第一與第二端

116‧‧‧使該長形定子本體形成一環形

118‧‧‧將該環形定子本體之第一端連接至該環形定子本體之第二端，並將各導線之第一端連接至其第二端

210a‧‧‧第一端

210b‧‧‧第二端

212‧‧‧凹槽

220‧‧‧電性絕緣板/片

230‧‧‧導線

510‧‧‧環形定子本體

720‧‧‧焊接接頭

800‧‧‧環形定子結構

Claims (17)

1. 一種環形定子結構製造方法，該方法包含：沿一縱軸形成一長形定子本體，該長形定子本體包含第一與第二端及複數個凹槽；將複數條導線嵌入該長形定子本體之該等凹槽中，各該導線包含一第一端及一第二端；使該長形定子本體形成一環形；及將該環形定子本體之該第一端連接至該環形定子本體之該第二端，並針對各該導線，將一所述導線之該第一端連接至該導線之該第二端。
2. 如申請專利範圍第1項所述之環形定子結構製造方法，其中該長形定子本體包含一材料，該材料係由冷軋鋼板(SPCC)與矽鋼組成之群中選出。
3. 如申請專利範圍第1項所述之環形定子結構製造方法，其中該等導線包含銅。
4. 如申請專利範圍第1項所述之環形定子結構製造方法，其中使該長形定子本體形成一環形包含使設有該等導線之該長形定子本體形成一環形。
5. 如申請專利範圍第1項所述之環形定子結構製造方法，其中連接包含將該環形定子本體之該第一端焊接至該環形定子本體之該第二端，並針對各該導線，將一所述導線之該第一端焊接至該導線之該第二端。
6. 如申請專利範圍第1項所述之環形定子結構製造方法，其中各該凹槽包含一用以容置該等導線之表面，且該方法尚包含將一電性絕緣體嵌入該長形定子本體之各該凹槽中，其中該電性絕緣體係設於各該凹槽之該表面與設於其內之該等導線之間。
7. 如申請專利範圍第6項所述之環形定子結構製造方法，其中該電性絕緣體包含一材料，該材料係由壓製紙板、塑膠薄膜、聚酯薄膜、芳綸紙及環氧樹脂組成之群中選出。
8. 一種環形定子結構，包含：一環形定子本體，其包含第一與第二端及複數個凹槽；複數條導線，其係設於該環形定子本體之該等凹槽內，各該導線包含一第一端及一第二端；其中該環形定子本體之該第一端係連接至該環形定子本體之該第二端；且其中已針對各該導線，將一所述導線之該第一端連接至該導線之該第二端。
9. 如申請專利範圍第8項所述之環形定子結構，其中各該凹槽包含一用以容置該等導線之表面，該定子結構尚包含一電性絕緣體，該電性絕緣體係設於各該凹槽之該表面與設於其內之該等導線之間。
10. 如申請專利範圍第8項所述之環形定子結構，其中該環形定子本體之該第一與第二端之間所形成之連接包含一焊接接頭。
11. 如申請專利範圍第8項所述之環形定子結構，其中各該導線之該第一與第二端之間所形成之連接包含一焊接接頭。
12. 如申請專利範圍第8項所述之環形定子結構，其中該環形定子本體包含一材料，該材料係由冷軋鋼板(SPCC)與矽鋼組成之群中選出，且其中該環形定子本體係由一長形整形為一環形。
13. 如申請專利範圍第8項所述之環形定子結構，其中該等導線包含銅。
14. 如申請專利範圍第9項所述之環形定子結構，其中該電性絕緣體包含一材料，該材料係由壓製紙板、塑膠薄膜、聚酯薄膜、芳綸紙及環氧樹脂組成之群中選出。
15. 一種交流發電機，包含一環形定子結構，該環形定子結構則包含：一環形定子本體，其包含第一與第二端及複數個凹槽；複數條導線，其係設於該環形定子本體之該等凹槽內，各該 導線包含一第一端及一第二端；其中該環形定子本體之該第一端係磁性連接至該環形定子本體之該第二端；且其中已針對各該導線，將一所述導線之該第一端電性連接至該導線之該第二端。
16. 如申請專利範圍第15項所述之交流發電機，其中該交流發電機為一車用交流發電機。
17. 如申請專利範圍第16項所述之交流發電機，其中該交流發電機為一汽車用交流發電機。