TW201717526A - 馬達之定子組件及其繞線結構 - Google Patents
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Abstract
本案關於一種馬達之定子組件，包含定子芯、至少一繞線線圈、線路板組、金屬柱體及套設部。定子芯包括複數個極。至少一繞線線圈繞設於定子芯之複數個極上，且繞線線圈包含至少一出線部。金屬柱體包括第一端面與第二端面，其中第二端面貼合於線路板組。套設部，部份地包覆金屬柱體且包括複數個瓣部，其中兩相鄰之瓣部間形成溝槽，且溝槽底部所在平面不高於第一端面，瓣部頂部所在平面不低於第一端面。當繞線線圈的出線部穿過至少兩個溝槽時，繞線線圈的出線部跨過金屬柱體之第一端面且固定於第一端面。藉此，可避免虛焊及提升定位焊接精確度。
Description
本案係關於一種定子組件，尤指一種馬達之定子組件及其繞線結構。
隨著科學技術的快速發展，可攜式電子裝置例如筆記型電腦、平板電腦、手機係朝著機構緊湊、功能齊全、待機更長、散熱更快的方向發展。一般而言，馬達係為電子裝置中不可或缺之元件，為使電子裝置能進一步小型化與薄化，馬達驅動電路所使用之電路板係由硬板改爲軟板（FPC），使用軟板能有效節省空間，進而使馬達能夠進一步地小型化與薄化。此外，為了產品的耐壓及產線的製程優化，一般係以手工方式將軟板與馬達的銅線於馬達外部進行焊接，但是目前在馬達繼續縮小體積的情況下，此方法難以滿足需求，為解決此問題遂衍生出將軟板與馬達的銅線焊接點集成於馬達內部之作法。
第1圖顯示傳統馬達之定子組件利用治具進行銅線焊接的結構示意圖，以及第2圖顯示第1圖之治具進行繞線線圈之出線部與銅柱焊接定位之局部結構放大圖。如第1及2圖所示，傳統馬達之定子組件1包含定子芯10、至少一繞線線圈11(即銅線)、電路板12以及複數個銅柱13，其中定子芯10係與電路板12相組接，且包含複數個極100，其中繞線線圈11繞設於複數個極100上。複數個銅柱13係設置在電路板12上且分別位於定子芯10之任兩相鄰極100之間。於繞線線圈11繞設於定子芯10之複數個極100之後，可將治具2套設於定子芯10外，並透過治具2之定位部21對位套設於銅柱13。由於治具2之定位部21具有線槽22，因此線槽22可使繞線線圈11之出線部穿過線槽22並跨越銅柱11之端面的中心區域，接著使用熱壓焊或微電流焊將繞線線圈11之出線部與銅柱13焊接，藉此使電路板12能經由銅柱13之導電路徑來控制各極的線圈導通，以使馬達驅動運轉。
然而，在傳統設計中，在進行治具2的取放時會耗費大量時間，且由於馬達內部的空間很小，設計便於操作的治具2更加困難。更甚者，治具2在取放過程中容易刮傷定子芯10的絕緣層以及繞線線圈11的漆包層，若刮傷繞線線圈11的漆包層也會造成耐壓不良的問題。此外，由於傳統設計中，繞線線圈11之出線部的定位效果並不好，在使用自動焊接的方式來焊接時，若繞線線圈11之出線部的定位發生偏差則會產生虛焊的問題，影響產品之可靠度。
本案之目的在於提供一種馬達之定子組件及其繞線結構，其無須利用傳統治具之輔助即可將繞線線圈之出線部與金屬柱體相導接，藉此可大幅減少作業時間，並且可以避免治具在取放過程中容易刮傷定子芯的絕緣層以及繞線線圈的漆包層之問題，並可提升定位焊接之精確度，避免產生虛焊斷路之問題，且可有效提升產品之可靠度。
為達前述目的，本案之一較佳實施態樣為提供一種馬達之定子組件，包含定子芯、至少一繞線線圈、線路板組、金屬柱體及套設部。定子芯包括複數個極。至少一繞線線圈繞設於定子芯之複數個極上，且繞線線圈包含至少一出線部。金屬柱體包括第一端面與第二端面，其中第二端面貼合於線路板組。套設部，部份地包覆金屬柱體且包括複數個瓣部，其中兩相鄰之瓣部間形成溝槽，且溝槽底部所在平面不高於第一端面，瓣部頂部所在平面不低於第一端面。當繞線線圈的出線部穿過至少兩個溝槽時，繞線線圈的出線部跨過金屬柱體之第一端面且固定於第一端面。藉此，可避免虛焊及提升定位焊接精確度。
為達上述目的，本案之另一較佳實施態樣為提供一種用於馬達之定子組件的繞線結構，其中定子組件包括線路板組和定子芯，繞線結構包括金屬柱體及套設部。金屬柱體包括第一端面與第二端面，其中第二端面貼合於線路板組。套設部部份地包覆金屬柱體，且套設部包括複數個瓣部，其中兩相鄰之瓣部間形成一溝槽，且溝槽底部所在平面不高於第一端面，瓣部頂部所在平面不低於第一端面。
體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖式在本質上係當作說明之用，而非用於限制本案。
第3圖係為本案較佳實施例之馬達之定子組件之結構示意圖，第4圖係為第3圖所示之繞線結構之第一示範例之結構示意圖，第5圖係為第3圖所示之線路板組與繞線結構相組接之結構示意圖，以及第6圖係為圖4所示之繞線結構與繞線線圈之出線部進行定位焊接之示意圖。如第3、4、5及6圖所示，本實施例之馬達之定子組件3包含定子芯31、至少一繞線線圈32、線路板組33以及至少一個繞線結構30，其中繞線結構30包括金屬柱體34以及套設部35。定子芯31包括複數個極310以及一環部311，其中該複數個極310係連接於環部311，且分別由環部311徑向地向外延伸，並且彼此以相等間距分隔排列。然定子芯的結構並不局限於此，例如該複數個極亦可由環部311徑向地向內延伸。定子芯31可由一到多層片狀材料堆疊而成，且定子芯的材料可為矽鋼材質。於本實施例中，馬達之定子組件3包括複數個繞線線圈32，複數個繞線線圈32係繞設於定子芯31之複數個極310上。每一個繞線線圈32具有繞線部321及出線部322，其中繞線部321係係繞設於一對應極310上。
線路板組33以軟板為較佳，且線路板組33係與定子芯31相組接。金屬柱體34，包括第一端面341與第二端面342，其中第二端面342貼合於該線路板組33。每一個金屬柱體34可位於任兩個相鄰極310之間。於本實施例中，定子芯31之極310的數量以6個為較佳，且金屬柱體34之數量以4個為較佳。應注意的是，定子芯31之極310的數量以及金屬柱體34之數量並不以此為限，其可依實際應用需求而調整與變化。例如馬達相數與金屬柱體34個數存在當馬達為n相，則金屬柱體為n+1個或n個之相對關係。於本實施例中，馬達可為三相星型連接，金屬柱體34之數量可為4個，其可分別連接對應之各相及三相公共端之繞線線圈32。於一些實施例中，馬達可為三相三角形連接，金屬柱體34之數量亦可為3個。
於本實施例中，套設部35係至少部份地包覆金屬柱體34，且具有複數個瓣部353以及複數個溝槽354，其中複數個瓣部353以及複數個溝槽354係鄰近於金屬柱體34之第一端面341。複數個瓣部353係彼此相間隔地排列，且任兩個相鄰之瓣部353定義形成一溝槽354，其中複數個溝槽354係用以容置一對應的繞線線圈32的出線部322。當繞線線圈32的出線部322穿過任兩個溝槽354時，繞線線圈32的出線部322可跨過金屬柱體34之第一端面341且固定於金屬柱體34之第一端面341上。此外，為了使出線部322能更輕易與金屬柱體34導接，該溝槽354底部所在平面不高於金屬柱體34之第一端面341，使出線部322在穿過任兩個溝槽354時，由於金屬柱體34之第一端面341水平高度較溝槽354底部水平高度為高，出線部322會易與第一端面341相觸與連接，另外，為使出線部322能容置於溝槽354內，該瓣部353頂部所在平面不低於金屬柱體34第一端面341。於一些實施例中，當繞線線圈32的出線部322係穿過相對位設置的兩溝槽354時，其中相對位設置之該兩溝槽354係位於同一延伸線上，且該延伸線係通過金屬柱體34之第一端面341之中心，藉此繞線線圈32的出線部322可跨過金屬柱體34之第一端面341且固定於金屬柱體34之第一端面341，並且通過金屬柱體34之第一端面341的中心，以利於精確地進行定位焊接作業。
於一些實施例中，套設部35之複數個瓣部353以及複數個溝槽354之數量係以偶數為較佳，且該偶數個瓣部353係以相等間距分隔排列，藉此可以使出線部322在通過兩位置相對的溝槽354時可以被固定在金屬柱體34之第一端面341的中心。此外，金屬柱體34於鄰近其第二端面342之部分更包括一外延部343，其中該外延部343係便於金屬柱體34與線路板組33進行連接作業。於一些實施例中，金屬柱體34係由銅或其他導電良好之材質所構成，套設部35係由絕緣材料透過塑模成型或低壓射出成型等工藝方法來形成且包覆於金屬柱體34之部分，透過絕緣材質之套設部35來包覆金屬柱體34之部分，可有效地隔絕定子芯31與金屬柱體34由於距離過近而產生耐壓不良的問題。
第7圖係為第4圖之繞線結構之剖面結構圖。如第7圖所示，於一些實施例中，若套設部35以例如塑模成型或低壓射出成型等工藝方法成型時，金屬柱體34之側壁面具有至少一個凹陷部344，套設部35係為一套筒狀且其內壁面具有至少一凸起部355，其中凹陷部344與凸起部355係相對設置且彼此相卡合，藉此可增強套設部35與金屬柱體34間的咬合，使套設部35不易脫離金屬柱體34，然凸起部355與凹陷部344之設置關係並不局限於此，金屬柱體34之側壁面亦可具有至少一個凸起部，套設部35其內壁面亦可具有至少一凹陷部，且凸起部與凹陷部係相對設置且彼此相卡合。此外，金屬柱體34可為但不限於圓柱體，其輪廓與尺寸可根據馬達之設計需求而任施調整。
於一些實施例中，瓣部353之數量可根據金屬柱體34的粗細來相應調整，例如金屬柱體34越粗則可設置更多的瓣部353。此外，溝槽354的寬度與深度亦也可依據繞線線圈32的出線部322的線徑粗細來相應調整，例如繞線線圈32的線徑越粗則溝槽354之寬度與深度可越寬與越深。藉由套設部35之複數個瓣部353與複數個溝槽354之設計，可以提高繞線線圈32之出線部322的定位焊接的精確度，且可以方便調整理線的角度，便於焊接作業之進行，且可以避免虛焊而可提升產品之可靠度。於一些實施例中，每一個瓣部353之複數個側緣部356係形成一弧面。
第8圖係為第3圖所示之繞線結構之第二示範例之結構示意圖。如第8圖所示，相較於第4圖所示之繞線結構30，本實施例之繞線結構30’之金屬柱體以及套設部可由相同材質且彼此一體成型地構成。於此實施例中，金屬柱體以及套設部可利用冶金技術使其一體成形，例如使用導電粉末與其他配方混合，並於高溫的環境下將其燒結成型等相關工藝技術將金屬柱體以及套設部一體成型製成。該作法透過使用成本較低的導電粉末燒結成型之技術，可以大幅降低產品生產之成本。於另一些實施例中，繞線結構30’之金屬柱體以及套設部也可利用衝壓成型技術，使用延展性和導電性良好的材料，例如但不限於銅、鋁、鋅等金屬，透過壓力衝壓，使金屬柱體以及套設部一體成型製成。
綜上所述，本案提供一種馬達之定子組件及其繞線結構，其無須利用傳統治具之輔助即可將繞線線圈之出線部與金屬柱體相導接，藉此可大幅減少作業時間，並且可以避免治具在取放過程中容易刮傷定子芯的絕緣層以及繞線線圈的漆包層之問題，並可提升定位焊接之精確度，避免產生虛焊斷路之問題，可有效提升產品之可靠度。
本案得由熟習此技術之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。
1‧‧‧馬達之定子組件
10‧‧‧定子芯
11‧‧‧繞線線圈
12‧‧‧電路板
13‧‧‧銅柱
100‧‧‧極
2‧‧‧治具
21‧‧‧定位部
22‧‧‧線槽
3‧‧‧馬達之定子組件
30、30’‧‧‧繞線結構
31‧‧‧定子芯
32‧‧‧繞線線圈
33‧‧‧線路板組
34‧‧‧金屬柱體
35‧‧‧套設部
310‧‧‧極
311‧‧‧環部
321‧‧‧纏繞部
322‧‧‧出線部
341‧‧‧第一端面
342‧‧‧第二端面
343‧‧‧外延部
344‧‧‧凹陷部
353‧‧‧瓣部
354‧‧‧溝槽
355‧‧‧凸起部
356‧‧‧側緣部
10‧‧‧定子芯
11‧‧‧繞線線圈
12‧‧‧電路板
13‧‧‧銅柱
100‧‧‧極
2‧‧‧治具
21‧‧‧定位部
22‧‧‧線槽
3‧‧‧馬達之定子組件
30、30’‧‧‧繞線結構
31‧‧‧定子芯
32‧‧‧繞線線圈
33‧‧‧線路板組
34‧‧‧金屬柱體
35‧‧‧套設部
310‧‧‧極
311‧‧‧環部
321‧‧‧纏繞部
322‧‧‧出線部
341‧‧‧第一端面
342‧‧‧第二端面
343‧‧‧外延部
344‧‧‧凹陷部
353‧‧‧瓣部
354‧‧‧溝槽
355‧‧‧凸起部
356‧‧‧側緣部
第1圖顯示傳統馬達之定子組件利用治具進行銅線焊接的結構示意圖。 第2圖顯示第1圖之治具進行繞線線圈之出線部與銅柱焊接定位之局部結構放大圖。 第3圖係為本案較佳實施例之馬達之定子組件之結構示意圖。 第4圖係為第3圖所示之繞線結構之第一示範例之結構示意圖。 第5圖係為第3圖所示之線路板組與繞線結構相組接之結構示意圖。 第6圖係為圖4所示之繞線結構與繞線線圈之出線部進行定位焊接之示意圖。 第7圖係為圖4之繞線結構之剖面結構圖。 第8圖係為第3圖所示之繞線結構之第二示範例之結構示意圖。
3‧‧‧馬達之定子組件
30‧‧‧繞線結構
31‧‧‧定子芯
32‧‧‧繞線線圈
33‧‧‧線路板組
34‧‧‧金屬柱體
35‧‧‧套設部
310‧‧‧極
311‧‧‧環部
321‧‧‧纏繞部
322‧‧‧出線部
Claims (15)
- 一種馬達之定子組件，包含： 一定子芯，包括複數個極； 至少一繞線線圈，繞設於該定子芯之該複數個極上，且該繞線線圈包含至少一出線部； 一線路板組； 一金屬柱體，包括一第一端面與一第二端面，其中該第二端面貼合於該線路板組；以及 一套設部，部份地包覆該金屬柱體，且該套設部包括複數個瓣部，其中兩相鄰之該瓣部間形成一溝槽，且該溝槽底部所在平面不高於該第一端面，該瓣部頂部所在平面不低於該第一端面； 其中，當該繞線線圈的該出線部穿過至少兩個該溝槽時，該繞線線圈的該出線部跨過該金屬柱體之該第一端面且固定於該金屬柱體之該第一端面。
- 如申請專利範圍第1項所述之馬達之定子組件，其中該金屬柱體位於任兩個相鄰之該極之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之馬達之定子組件，其中該定子芯係設置於該線路板組上。
- 如申請專利範圍第1項所述之馬達之定子組件，其中該定子芯更包括一環部，該複數個極係連接於該環部且分別由該環部徑向地向外或向內延伸，並且彼此以相等間距分隔排列。
- 如申請專利範圍第1項所述之馬達之定子組件，其中該馬達為n相，且該金屬柱體為n+1個或n個。
- 如申請專利範圍第1項所述之馬達之定子組件，其中該定子芯的材料為矽鋼材質。
- 如申請專利範圍第1項所述之馬達之定子組件，其中該線路板組為一軟板。
- 如申請專利範圍第1項所述之馬達之定子組件，其中該出線部係穿過相對位設置的兩個該溝槽，其中相對位設置之兩個該溝槽與該第一端面之中心係位於同一直線上。
- 如申請專利範圍第1項所述之馬達之定子組件，其中每一個該瓣部之複數個側緣部係形成一弧面。
- 如申請專利範圍第1項所述之馬達之定子組件，其中該套設部係由一絕緣材料透過塑模成型或射出成型製成。
- 如申請專利範圍第10項所述之馬達之定子組件，其中該金屬柱體之側壁面具有至少一凹陷部，該套設部係為一套筒且其內壁面具有至少一凸起部，其中該凹陷部與該凸起部係相對設置且彼此相卡合。
- 如申請專利範圍第10項所述之馬達之定子組件，其中該金屬柱體之側壁面具有至少一凸起部，該套設部係為一套筒且其內壁面具有至少一凹陷部，其中該凸起部與該凹陷部係相對設置且彼此相卡合。
- 如申請專利範圍第1項所述之馬達之定子組件，其中該金屬柱體以及該套設部係一體成型。
- 如申請專利範圍第13項所述之馬達之定子組件，其中該金屬柱體以及該套設部係由一導電粉末燒結或衝壓成型。
- 一種用於馬達之定子組件的繞線結構，其中該定子組件包括一線路板組和一定子芯，該繞線結構包括： 一金屬柱體，包括一第一端面與一第二端面，其中該第二端面貼合於該線路板組；以及 一套設部，部份地包覆該金屬柱體，且該套設部包括複數個瓣部，其中兩相鄰之該瓣部間形成一溝槽，且該溝槽底部所在平面不高於該第一端面，該瓣部頂部所在平面不低於該第一端面。
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