TWI383561B - Injection molding of the bobbin and its manufacturing method - Google Patents

Description

射出成型之繞線架及其製造方法

本發明係有關於一種繞線架及其製造方法，尤指一種金屬射出成型(Metal Injection Molding，MIM)之繞線架及其製造方法。

一般馬達之定子結構，包含有繞線架以及纏繞於繞線架上之多組線圈，並使繞線架與線圈呈絕緣狀態配置，當電流通過線圈時，可使馬達產生所需之磁場，然而，影響馬達產生良好磁場之其中一項因素，為提供一較佳之繞線架設計，以避免線圈於纏繞之過程中發生刮傷或斷線；因此，本發明人則以繞線架的製作為本案之研究課題。

如習知的繞線架，其主要包括一矽鋼片組、一上絕緣架以及一下絕緣架；該矽鋼片組係由複數矽鋼片所疊設構成，該矽鋼片組具有一基部、從該基部外周緣所凸伸出的複數矩形條以及分別連接該等矩形條的一極爪，該矩形條之周面則形成有多數尖角；該上、下絕緣架則分別部分夾掣該矽鋼片組並包覆該等尖角，藉此，以構成此一繞線架。

此繞線架供纏繞多組線圈時，係將該等線圈分別對應該等矩形條纏繞並固定於相對應之該上、下絕緣架上，藉此，在繞線之過程中，以防止該矩形條所形成之該等尖角接觸該線圈並對該線圈造成刮傷或斷線。

然而，習知的繞線架，其為了避免該矩形條所形成之該等尖角對該線圈造成刮傷或斷線，故必須加裝該上、下絕緣架以包覆該等尖角，俾將造成其成本之增加，此外，會增加該上、下絕緣架之組裝時間，進而降低製造之產能。

有鑑於此，本發明人係為改善並解決上述之缺失，乃特潛心研究並配合學理之運用，終於提出一種設計合理且有效改善上述缺失之本發明。

本發明之一目的，在於可提供一種射出成型之繞線架及其製造方法，俾具有節省成本的效果。

本發明之另一目的，在於可提供一種射出成型之繞線架及其製造方法，其係以金屬粉末射出成型(MIM)法直接成型繞線架，俾可縮短製程之時間，進而提昇製造之產能。

本發明之又一目的，在於可提供一種射出成型之繞線架及其製造方法，其在以金屬射出成型法成型時，其臂部之斷面係呈多邊形，並在任二相鄰邊之接合處成型有一弧形表面，以供線圈直接捲繞，俾具有保護線圈的效果。

為了達成上述之目的，本發明係提供一種射出成型之繞線架，係由一基部、一臂部以及一絕緣層所構成；該臂部從該基部所延伸而出，該臂部之斷面係呈多邊形，在任二相鄰邊的接合處成型有一弧形表面；該絕緣層包覆該基 部與該臂部。

此外，本發明亦提供一種金屬粉末射出成型之繞線架的製造方法，包括下列步驟：提供一混煉粉末、將該混煉粉末以射出成型方式製成一胚料、將該胚料中之結合劑熔脫成一繞線架半成品、對經熔脫步驟後的該繞線架半成品進行燒結、以及於經燒結步驟後之該繞線架半成品披覆一絕緣層。

有關本發明之詳細說明及技術內容，配合圖式說明如下，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

請參閱第一圖及第二圖，本發明射出成型之繞線架1，係由一基部10、一臂部20以及一絕緣層30所構成。

該基部10可為一筒體，且其上端面與下端面分別凸伸出有複數護板11，該等護板11分別沿該基部10之端面圓周呈90度角排列並互相對應，所述該護板11係可為一矩形板者，但不限制。

該臂部20包含從該基部10之外周緣所凸伸出的複數矩形條21以及分別連接該等矩形條21之一極爪22，並在該矩形條21之周面成型有複數弧形表面23，另外，從該極爪22之兩側上分別凸伸出有一擋塊24，該等擋塊24則分別對應該等護板11設置，所述該基部10與該臂部20分別係以金屬粉末射出成型(MIM)一體成型者。

本發明繞線架1之材質可為矽鋼、碳鋼、合金鋼、不鏽鋼或硬質合金等，但不以此等為限制。

該絕緣層30係包覆該基部10與該臂部20。

本發明可供安裝有多組線圈2，如第三圖及第四圖所示，該絕緣層30則使該臂部20與該線圈2呈絕緣狀態，該等線圈2分別係纏繞於該等矩形條21上且其分別位在該擋塊24與該護板11之間，並相互對應，藉此，以構成例如馬達之定子結構，其中，該基部10可供馬達之轉子結構(圖中未示)穿設連接，然而本發明繞線架1亦可應用於一電磁閥之驅動機構(圖中未示)，而不限於僅能應用於馬達之定子結構者。

本發明在安裝線圈2之過程中，該導線架之該矩形條21周面處形成有該等弧形表面23，以提供該線圈2於捲繞過程中，可避免對線圈2造成刮傷或斷線，而具有保護線圈2的效果；另外，毋需增設如習知的上、下絕緣架，俾具有節省成本的效果。

請參閱第五圖，本發明金屬粉末射出成型之繞線架1的製造方法，包括下列步驟：a)提供一混煉粉末；b)將該混煉粉末以射出成型方式製成一胚料；c)將該胚料中之結合劑熔脫成一繞線架半成品；d)對經熔脫步驟後的該繞線架半成品進行燒結；以及e)於經燒結步驟後之該繞線架半成品披覆一絕緣層 30。

在上述流程中，於步驟a)中，該混煉粉末係由一金屬粉末與一結合劑混煉製成，其係將該金屬粉末及該結合劑進行混煉(Kneading)，即混合、加熱及攪拌，使該金屬粉末均勻地分布在該結合劑基地上，以獲得該混煉粉末，此過程稱之為餵料(Feedstock)；其中，該金屬粉末(Powder)之粒徑通常在20um以下，且選用之材質可為矽鋼粉末、碳鋼粉末、合金鋼粉末、不鏽鋼粉末、硬質合金粉末或預混合粉末，因金屬粉末之粒徑小於20um，故可獲得較佳之燒結密度，一般其燒結密度可達95%以上，而該結合劑(Binder)可為一塑膠原料者，但不限制。

在步驟b)中，將該混煉粉末加熱到易於流動溫度，再以金屬粉末射出成型(MIM)法注入於模穴內，並進行冷卻工作，以成型該胚料，此過程可週而復始進行，以產生多數該胚料，故又稱之為生胚(Green Parts)。

在步驟c)中，可利用溶劑淬取(Solvent Extraction)該胚料內之該結合劑或以熱脫脂方式去除該胚料內之該結合劑，加速該胚料熱脫脂速率，縮短生產之週期，所述熱脫脂方式可將該胚料置入一加熱爐內，以熱脫脂方式去除該結合劑。

在步驟d)中，可採用真空燒結(Vacuum Sintering)，即真空氣氛，高溫1100℃~1400℃，將該胚料內之該結合劑完全去除，完成該胚料緻密化作業，亦可採用還原氣氛，但真空及高溫之環境下，可獲得較佳成品密度及機械性 質。

在步驟e)中，最後披覆該絕緣層30於燒結後之該半成品表面，以製成本發明繞線架1。

本發明在製造過程中，係以金屬粉末射出成型法直接成型該繞線架1，俾可縮短製程之時間，進而提昇製造之產能。

請參閱第六圖至第八圖，係為本發明之另一實施例圖，本實施例與前述實施例之差別在於前述該護板11可替換為從該基部10兩端所分別凸伸出的一環牆12，該二環牆12則分別對應該等擋塊24設置，並在該環牆12外周緣開設有一固定槽13，該固定槽13係供一定位銷14穿接固定，而該定位銷14則可定位於一電路板(圖中未示)上，其為本發明之另一實施態樣。

於上一實施例中，可供安裝有多組線圈2，如第九圖所示，該等線圈2分別係纏繞於該等矩形條21上並分別位在該擋塊24與該環牆12之間，且彼此相互對應，並具有前述實施例中相同之效果。

請參閱第十圖，係為本發明之又一實施例圖，本實施例之該繞線架1係由基部10、從該基部10端面所延伸而出之二臂部20以及包覆該基部10與該臂部20之絕緣層30所構成，該臂部20之斷面係呈多邊形，在任二相鄰邊的接合處成型有一弧形表面23，而該二臂部20分別可供纏繞線圈2，所述該臂部20可為一矩形柱者，但不限制，本實施例為另一實施之態樣，並具有前述實施例中相同的效果。

綜上所述，應用本發明可達到縮短製程之時間，進而提昇製造之產能並具有節省成本的效果，以解決習知技術之種種缺失，實已具備高度產業利用價值。

1‧‧‧繞線架

10‧‧‧基部

11‧‧‧護板

12‧‧‧環牆

13‧‧‧固定槽

14‧‧‧定位銷

20‧‧‧臂部

21‧‧‧矩形條

22‧‧‧極爪

23‧‧‧弧形表面

24‧‧‧擋塊

30‧‧‧絕緣層

2‧‧‧線圈

a~e‧‧‧步驟

第一圖為本發明之立體示意圖。

第二圖為第一圖之2-2剖面的示意圖。

第三圖為本發明安裝線圈之示意圖。

第四圖為第三圖之4-4剖面的示意圖。

第五圖為本發明之步驟流程圖。

第六圖為本發明之另一實施例圖。

第七圖為第六圖之另一視角圖。

第八圖為第六圖之8-8剖面的示意圖。

第九圖為第六圖安裝線圈之示意圖。

第十圖為本發明之又一實施例圖。

1‧‧‧繞線架

10‧‧‧基部

11‧‧‧護板

20‧‧‧臂部

21‧‧‧矩形條

22‧‧‧極爪

23‧‧‧弧形表面

24‧‧‧擋塊

30‧‧‧絕緣層

Claims (19)

1. 一種射出成型之繞線架，包括：一基部；一臂部，從該基部所延伸而出，該臂部之斷面係呈多邊形，在任二相鄰邊的接合處成型有一弧形表面；以及一絕緣層，包覆該基部與該臂部。
2. 如請求項第1項所述之射出成型之繞線架，其中該基部係為一筒體。
3. 如請求項第2項所述之射出成型之繞線架，其中該臂部具有從該基部周緣所凸伸出之一矩形條，該弧形表面則形成於該矩形條上。
4. 如請求項第3項所述之射出成型之繞線架，其中該臂部具有連接該矩形條之一極爪。
5. 如請求項第4項所述之射出成型之繞線架，更包括從該極爪兩側所分別凸伸出的一擋塊。
6. 如請求項第5項所述之射出成型之繞線架，更包括從該基部兩端所分別凸伸出的一護板，該等護板分別對應該等擋塊設置。
7. 如請求項第5項所述之射出成型之繞線架，更包括從該基部兩端所分別凸伸出的一環牆，該二環牆則分別對應該等擋塊設置。
8. 如請求項第7項所述之射出成型之繞線架，更包括一定位銷，而該環牆則開設有供該定位銷穿固之一固定槽。
9. 如請求項第1項所述之射出成型之繞線架，其中該基部與該臂部係一體成型者。
10. 如請求項第1項所述之射出成型之繞線架，其中該臂部係為一矩形柱。
11. 如請求項第1項所述之射出成型之繞線架，其中該基部與該臂部係以金屬粉末射出成型(MIM)製成者。
12. 如請求項第1項所述之射出成型之繞線架，其中該基部與該臂部之材質為矽鋼、碳鋼、合金鋼、不鏽鋼或硬質合金。
13. 一種金屬粉末射出成型之繞線架的製造方法，包括下列步驟：a)提供一混煉粉末；b)將該混煉粉末以射出成型方式製成一胚料；c)將該胚料中之結合劑熔脫成一繞線架半成品；d)對經熔脫步驟後的該繞線架半成品進行燒結；以及e)於經燒結步驟後之該繞線架半成品披覆一絕緣層。
14. 如請求項第13項所述之金屬粉末射出成型之繞線架的製造方法，其中步驟c)中係以溶劑淬取該胚料內之該結合劑。
15. 如請求項第13項所述之金屬粉末射出成型之繞線架的製造方法，其中步驟c)中係以熱脫脂方式去除該胚料內之該結合劑。
16. 如請求項第13項所述之金屬粉末射出成型之繞線架的製造方法，其中混煉粉末係由一金屬粉末與一結合劑混煉製成。
17. 如請求項第16項所述之金屬粉末射出成型之繞線架的製造方法，其中該金屬粉末之材質為矽鋼、碳鋼、合金鋼、不鏽鋼或硬質合金。
18. 如請求項第16項所述之金屬粉末射出成型之繞線架的製造方法，其中該金屬粉末之粒徑小於20um。
19. 如請求項第16項所述之金屬粉末射出成型之繞線架的製造方法，其中該結合劑係為一塑膠原料。