TW202008692A

TW202008692A - 馬達定子結構及定子組件

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Publication number: TW202008692A
Application number: TW107127700A
Authority: TW
Inventors: 徐偉珉
Original assignee: 群光電能科技股份有限公司
Priority date: 2018-08-08
Filing date: 2018-08-08
Publication date: 2020-02-16
Also published as: CN110829666A; DE102018122891A1; CN110829666B; US11043869B2; US20200052539A1; JP6749982B2; TWI671976B; JP2020025428A

Abstract

一種定子組件包括定子鐵芯、絕緣線架、線圈以及環狀絕緣結構。定子鐵芯包括磁軛部與徑向齒部，徑向齒部延伸自磁軛部。絕緣線架設置於定子鐵芯之徑向齒部外，絕緣線架具有一繞線槽。線圈環狀繞設於絕緣線架之繞線槽中。環狀絕緣結構以射出成型的方式形成並包覆於線圈露出絕緣線架的區域，使線圈封裝於絕緣線架與環狀絕緣結構之間。

Description

馬達定子結構及定子組件

本發明是關於一種馬達零組件，特別是指一種馬達定子結構及定子組件。

一般來說，電動機（又稱馬達）主要的結構是由一定子結構與一轉子結構所組成，定子結構是設置在電動機內部且靜止不動，轉子則可繞軸轉動，以與定子結構產生的磁場互相作用而產生動力。

目前已知的定子結構大多是在環形鐵芯上繞設多組線圈而形成定子結構，並將定子結構裝設於馬達框架內部，再透過灌膠製程（Potting）或真空含浸處理（Vacuum Pressure Impregnation）使定子結構與馬達框架之間的空隙填滿絕緣膠（漆），使定子結構與外部機構絕緣。然而，無論是上述灌膠製程或真空含浸處理都必須等待絕緣膠（漆）固化，導致在製程上耗費大量時間（至少2小時以上）而降低製造效率。

有鑑於此，於一實施例中，提供一種定子組件包括定子鐵芯、絕緣線架、線圈以及環狀絕緣結構。定子鐵芯包括磁軛部與徑向齒部，徑向齒部延伸自磁軛部。絕緣線架設置於定子鐵芯之徑向齒部外，絕緣線架具有一繞線槽。線圈環狀繞設於絕緣線架之繞線槽中。環狀絕緣結構以射出成型的方式形成並包覆於線圈露出絕緣線架的區域，使線圈封裝於絕緣線架與環狀絕緣結構之間。

於一實施例中，提供一種馬達定子結構包括複數個上述定子組件，這些定子組件環繞組接成環形結構。

綜上，本發明實施例之定子組件透過射出成型的方式形成環狀絕緣結構以包覆線圈，可使線圈快速封裝於絕緣線架與環狀絕緣結構之間而達到與外部絕緣的作用，相較於過去採用灌膠製程（Potting）或真空含浸處理（Vacuum Pressure Impregnation）的方式來說，可大幅節省時間成本。此外，由於各定子組件皆已個別完成線圈絕緣製程，因此，僅需將定子組件環繞組接成環形結構即可形成馬達定子結構，並可直接將馬達定子結構組配於馬達外框內而不需再進行絕緣製程，達到簡化馬達製程並提高生產良率。

圖1至圖5為本發明定子組件一實施例之立體圖、定子鐵芯立體圖、絕緣線架組裝圖、絕緣線架立體圖以及線圈繞設圖。如圖1至圖5所示，定子組件2包括定子鐵芯10、絕緣線架20、線圈30以及環狀絕緣結構40。其中絕緣線架20設置在定子鐵芯10外，線圈30繞設在絕緣線架20上，環狀絕緣結構40則是以射出成型（Injection moulding）的方式形成並包覆於線圈30露出絕緣線架20的區域，使線圈30封裝於絕緣線架20與環狀絕緣結構40之間而達到與外部絕緣的作用。以下即配合圖式詳細說明定子組件2的結構與製造流程。

如圖2所示，首先提供一定子鐵芯10，其中定子鐵芯10為一體製造成型（例如射出成型或鑄造成型）之長條模塊，例如在本實施例中，定子鐵芯10為朝Z軸方向延伸之長條模塊，其中定子鐵芯10可由鐵、鈷、鎳或矽鋼等軟磁材料所一體製成而具有導磁性，但此並不局限。在其他實施例中，定子鐵芯10也可由多個軟磁片（例如鐵、鈷、鎳或矽鋼片體）所疊合而成，例如多個軟磁片之間可藉由黏膠黏合或相互鉚合而形成長條模塊。

如圖2所示，在本實施例中，定子鐵芯10包括磁軛部11與徑向齒部15，磁軛部11的橫斷面呈長條狀，徑向齒部15是由磁軛部11的中間區段沿伸而出，徑向齒部15的末端可具有朝Y軸方向凸出的靴部12，構成定子鐵芯10整體橫斷面呈T字形。在其他實施例中，定子鐵芯10的橫斷面也可呈其他形狀，例如徑向齒部15可從磁軛部11的一端沿伸而出，構成定子鐵芯10整體橫斷面呈L字形，或者定子鐵芯10也可根據實際需求而設計成其他形狀，本實施例並不限制。

接著，再配合圖2與圖3所示，將絕緣線架20設置於定子鐵芯10外。在本實施例中，絕緣線架20包括第一U型架21與第二U型架22，第一U型架21套設於徑向齒部15的第一端16，第二U型架22套設於徑向齒部15的第二端17。在一些實施例中，第一U型架21與第二U型架22可為絕緣材料所製成，例如第一U型架21與第二U型架22可透過塑料射出成型（Injection moulding）而具有絕緣效果。

如圖2與圖3所示，定子鐵芯10的徑向齒部15包括相對的二側壁18，第一U型架21包括一第一橫板211與分別連接於第一橫板211二側的二第一側板212，當第一U型架21套設於徑向齒部15的第一端16後，第一橫板211抵靠於徑向齒部15的第一端16，二第一側板212分別抵靠於二側壁18。第二U型架22的結構可與第一U型架21相同或相似而包括一第二橫板221與分別連接於第二橫板221二側的二第二側板222，當第二U型架22套設於徑向齒部15的第二端17後，第二橫板221抵靠於徑向齒部15的第二端17，二第二側板222則分別抵靠於二側壁18。其中，透過第一U型架21與第二U型架22的結構相同或相似並分別套設於徑向齒部15之相對兩端的方式，可使絕緣線架20適用於各種不同長度的定子鐵芯10。

如圖3與圖4所示，在本實施例中，第一U型架21具有二隔板219，其中第一橫板211與二第一側板212連接於二隔板219之間，使第一橫板211、二第一側板212及二隔板219之間可形成一繞線槽25。第二U型架22的結構可與第一U型架21相同或相似而同樣可形成繞線槽25，在此則不多加贅述。

請對照圖3與圖5所示，在將第一U型架21與第二U型架22分別套設於徑向齒部15的相對二端後，接著將線圈30環狀繞設於絕緣線架20之繞線槽25中，以避免線圈30與定子鐵芯10直接接觸而達到絕緣的作用。在一實施例中，絕緣線架20可具有繞線固定部26以供線圈30固定。例如在圖5的實施例中，繞線固定部26為一倒勾部並設於第一U型架21之隔板219上，在線圈30的繞設過程中，可先將線圈30的一端勾設固定於繞線固定部26，以方便後續施力將線圈30纏繞於絕緣線架20之繞線槽25中。在其他實施例中，繞線固定部26也可為其他固定結構（例如凹槽或孔洞），本實施例並不侷限。

再對照圖5與圖6所示，其中圖6為圖5之6-6剖視圖，由於第一U型架21與第二U型架22僅套設於徑向齒部15的相對二端，故當線圈30環狀繞設於絕緣線架20之繞線槽25後，第一U型架21、第二U型架22、線圈30及定子鐵芯10的徑向齒部15之間會形成二間隙G。因此在線圈30環狀繞設於絕緣線架20之繞線槽25後，接著即以射出成型的方式形成環狀絕緣結構40，以對應包覆於線圈30露出絕緣線架20的區域（如線圈30外周與二間隙G），使線圈30封裝於絕緣線架20與環狀絕緣結構40之間而與外界絕緣，此詳述如下。

請對照圖3、圖4與圖5所示，第一U型架21包括第一注料口213與第一進料槽214，第一進料槽214連通於第一注料口213與二間隙G之間。在本實施例中，第一注料口213開設於第一橫板211的一側（在此是開設於隔板219），第一進料槽214包括一導槽215與二鏤空槽216，導槽215設於第一橫板211內表面且連通於第一注料口213，二鏤空槽216分別開設於二第一側板212且分別連通於導槽215與二間隙G之間。在另一實施例中，如圖8所示，絕緣線架20的第一U型架21’也可具有複數個導槽215以分別連通於二鏤空槽216，本實施例並不限制。第二U型架22的結構可與第一U型架21相同或相似而包括第二注料口223與第二進料槽224，第二進料槽224連通於第二注料口223與二間隙G之間。

請對照圖5與圖6所示，於環狀絕緣結構40的射出成型製程中，可將繞設完線圈30的定子組件2置入治具中（此圖面省略繪示）並露出第一注料口213與第二注料口223，再藉由射出成型機將熔融塑料（例如熱塑性塑膠或熱固性塑膠）從第一U型架21的第一注料口213與第二U型架22的第二注料口223注入（如圖5之箭號L1所示），如圖6所示，熔融塑料即可經由第一進料槽214與第二進料槽224流入（如圖6之箭號L2所示）並逐漸填滿二間隙G，此外，熔融塑料也會經由絕緣線架20與定子鐵芯10之間的縫隙以及線圈30之間的縫隙向外流出，而使熔融塑料更包覆於線圈30的外周。接著，如圖1與圖7所示，經過一段時間冷卻（約1～2分鐘）後，熔融塑料即可固化而形成硬質的環狀絕緣結構40而完成定子組件2的製程，例如在本實施例中，環狀絕緣結構40具有包覆在線圈30外周的外層環框41以及填滿二間隙G之內層填隙片42，其中外層環框41可使線圈30與定子組件2的外部機構絕緣，而內層填隙片42則可使線圈30與內部的徑向齒部15絕緣。

綜上所述，本發明實施例之定子組件2透過射出成型的方式形成環狀絕緣結構40以填滿二間隙G與包覆於線圈30外周，可使線圈30快速封裝於絕緣線架20與環狀絕緣結構40之間而達到與外界絕緣的作用，除了不需要另外使用絕緣紙包覆於二間隙G中，且相較於過去採用灌膠製程（Potting）或真空含浸處理（Vacuum Pressure Impregnation）的方式來說，可大幅節省時間成本。具體來說，本發明實施例之定子組件2透過塑料射出成型製程（從注入熔融塑料到冷卻形成環狀絕緣結構40）的時間可控制在大約2分鐘內，過去灌膠製程或真空含浸處理的製程都需要耗費至少2小時以上。

請對照圖4與圖6所示，在一實施例中，第一U型架21的各鏤空槽216可包括第一端口217與第二端口218，第一端口217連通於導槽215，第二端口218則分別連通於二間隙G，且各鏤空槽216的第二端口218大於第一端口217，也就是說，第一U型架21的各鏤空槽216是朝間隙G逐漸擴大，以減少熔融塑料流至各鏤空槽216時發生堵塞的情事，並能加速熔融塑料的流速而進一步減少射出成型製程的時間。在一實施例中，第二U型架22的結構可與第一U型架21相同或相似，在此則不多加贅述。

如圖9所示，為本發明定子組件又一實施例之絕緣線架立體圖。本實施例之絕緣線架20’與圖3之絕緣線架20的差異在於，本實施例之絕緣線架20’是以嵌入成型（ Insert Molding ）的方式環繞形成於定子鐵芯10的徑向齒部15外，達到減省組裝絕緣線架20’的製程。此外，當線圈30環狀繞設於絕緣線架20’後，僅需藉由射出成型機由線圈30外部注入熔融塑料，而直接在線圈30外周形成環狀絕緣結構40（也就是環狀絕緣結構40僅具有外層環框41以包覆於線圈30外周），可減省在絕緣線架20’開設注料口與進料槽的製程。

如圖10與圖11所示，為本發明馬達定子結構一實施例之立體圖與俯視圖。馬達定子結構2可由多個上述各實施例之定子組件2組接成環形結構而形成，例如在本實施例中，馬達定子結構2是由12個定子組件2組接而成。由於各定子組件2皆已個別完成線圈30絕緣製程，也就是說，每個定子組件2的線圈30外都獨立包覆有環狀絕緣結構40，因此，將多個定子組件2環繞組接形成馬達定子結構2後，可將馬達定子結構2直接組配於馬達外框內，而不需再進行馬達外框與馬達定子結構2之間的絕緣製程（如灌膠製程或真空含浸處理），達到簡化馬達製程並提高生產良率之優點。

再如圖10與圖11所示，每個定子組件2之定子鐵芯10的磁軛部11可具有相對的第一組接部111與第二組接部112，其中相鄰的二定子組件2間的相鄰之第一組接部111與第二組接部112相互接合而形成馬達定子結構2。如圖11所示，在本實施例中，每個定子組件2的第一組接部111為位於磁軛部11一端的凸塊，第二組接部112為位於磁軛部11另一端的凹槽，其中相鄰的二定子組件2的相對之第一組接部111與第二組接部112可透過相互緊配嵌合定位（例如可藉由第一組接部111強制壓入第二組接部112中而形成緊配嵌合定位）以形成環形結構，藉此，達到能夠不須組接外來治具或框架來防止各定子組件2脫離而進一步降低成本。在其他實施例中，每個定子組件2之間也可透過焊接或黏合等方式達成接合定位，本實施例並不侷限。

雖然本發明的技術內容已經以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神所作些許之更動與潤飾，皆應涵蓋於本發明的範疇內，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧馬達定子結構2‧‧‧定子組件10‧‧‧定子鐵芯11‧‧‧磁軛部111‧‧‧第一組接部112‧‧‧第二組接部12‧‧‧靴部15‧‧‧徑向齒部16‧‧‧第一端17‧‧‧第二端18‧‧‧側壁20、20’‧‧‧絕緣線架21、21’‧‧‧第一U型架211‧‧‧第一橫板212‧‧‧第一側板213‧‧‧第一注料口214‧‧‧第一進料槽215‧‧‧導槽216‧‧‧鏤空槽217‧‧‧第一端口218‧‧‧第二端口219‧‧‧隔板22‧‧‧第二U型架221‧‧‧第二橫板222‧‧‧第二側板223‧‧‧第二注料口224‧‧‧第二進料槽25‧‧‧繞線槽26‧‧‧繞線固定部30‧‧‧線圈40‧‧‧環狀絕緣結構41‧‧‧外層環框42‧‧‧內層填隙片G‧‧‧間隙L1、L2‧‧‧箭號

[圖1] 係本發明定子組件一實施例之立體圖。 [圖2] 係本發明定子組件一實施例之定子鐵芯立體圖。 [圖3] 係本發明定子組件一實施例之絕緣線架組裝圖。 [圖4] 係本發明定子組件一實施例之絕緣線架立體圖。 [圖5] 係本發明定子組件一實施例之線圈繞設圖。 [圖6] 係圖5之6-6剖視圖。 [圖7] 係本發明定子組件一實施例之剖視圖。 [圖8] 係本發明定子組件另一實施例之絕緣線架立體圖。 [圖9] 係本發明定子組件又一實施例之絕緣線架立體圖。 [圖10] 係本發明馬達定子結構一實施例之立體圖。 [圖11] 係本發明馬達定子結構一實施例之俯視圖。

2‧‧‧定子組件

10‧‧‧定子鐵芯

11‧‧‧磁軛部

111‧‧‧第一組接部

20‧‧‧絕緣線架

21‧‧‧第一U型架

213‧‧‧第一注料口

22‧‧‧第二U型架

223‧‧‧第二注料口

40‧‧‧環狀絕緣結構

Claims

一種定子組件，包括：一定子鐵芯，包括一磁軛部與一徑向齒部，該徑向齒部延伸自該磁軛部；一絕緣線架，設置於該定子鐵芯之該徑向齒部外，該絕緣線架具有一繞線槽；一線圈，環狀繞設於該絕緣線架之該繞線槽中；以及一環狀絕緣結構，以一射出成型的方式形成並包覆於該線圈露出該絕緣線架的區域，使該線圈封裝於該絕緣線架與該環狀絕緣結構之間。
如請求項1所述之定子組件，其中該絕緣線架係以嵌入成型（ Insert Molding ）的方式環繞形成於該徑向齒部外，該環狀絕緣結構包覆於該線圈外部。
如請求項1所述之定子組件，其中該徑向齒部包括軸向之一第一端與一第二端，該絕緣線架包括一第一U型架與一第二U型架，該第一U型架套設於該徑向齒部的該第一端，該第二U型架套設於該徑向齒部的該第二端。
如請求項3所述之定子組件，其中該第一U型架、該第二U型架、該線圈以及該徑向齒部之間係形成二間隙，該環狀絕緣結構包括一外層環框與二內層填隙片，該外層環框包覆於該線圈外部，該二內層填隙片分別容設於該二間隙中。
如請求項4所述之定子組件，其中該第一U型架包括一第一注料口與一第一進料槽，該第一進料槽連通於該第一注料口與該二間隙之間。
如請求項5所述之定子組件，其中該徑向齒部包括相對的二側壁，該第一U型架包括一第一橫板與分別連接於該第一橫板二側之二第一側板，該第一橫板抵靠於該徑向齒部的該第一端，該二第一側板抵靠於該二側壁，該第一注料口開設於該第一橫板的一側，該第一進料槽包括至少一導槽與二鏤空槽，該至少一導槽設於該第一橫板內表面且連通於該第一注料口，該二鏤空槽分別開設於該二第一側板且分別連通於該至少一導槽與該二間隙之間。
如請求項6所述之定子組件，其中各該鏤空槽包括一第一端口與一第二端口，該第一端口連通於該至少一導槽，該第二端口連通於該二間隙的其中一者，且該第二端口大於該第一端口。
如請求項5所述之定子組件，其中該射出成型的方式係由該第一注料口注入塑料而形成該環狀絕緣結構。
如請求項5所述之定子組件，其中該第二U型架包括一第二注料口與一第二進料槽，該第二進料槽連通於該第二注料口與該二間隙之間。
如請求項1所述之定子組件，其中該絕緣線架更具有一繞線固定部。
一種馬達定子結構，包括：複數個如請求項1至10任一項所述之定子組件，該些定子組件環繞組接成一環形結構。
如請求項11所述之馬達定子結構，其中各該定子組件之該定子鐵芯的該磁軛部包括相對的一第一組接部與一第二組接部，其中相鄰的二定子組件間的相鄰之該第一組接部與該第二組接部係相互接合。