TWI751474B - 馬達 - Google Patents

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TWI751474B
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南韓商Ｌｇ電子股份有限公司
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Abstract

各種實施例涉及一種改進其絕緣體結構的馬達。該馬達包括一上絕緣體，耦合到一定子芯的一頂面。該上絕緣體包含：一電源端子單元，連接到複數條三相電源導線中的每一條；以及一上絕緣體主體，用於使該電源端子單元與該定子芯絕緣。該上絕緣體包含從該上絕緣體主體徑向突出的複數個突起。每個突起具有界定在其中的一引導孔，用於容納該些三相電源導線中的每一條。

Description

馬達
本發明的各種實施例涉及一種改進其絕緣體結構的馬達。
一般馬達通過定子與轉子之間的相互作用實現驅動力。定子和轉子的結構基本相同。
然而，由於定子與轉子之間的相互作用，基於轉子的旋轉原理來劃分馬達的類型。另外，可以基於施加到定子線圈的電源的類型或相位來劃分馬達的類型。另外，可以根據用於纏繞定子線圈的架構來劃分馬達的類型。在一示例中，可變電壓馬達是直流電型，而三相感應馬達(3-phase induction motor)是交流電型。
馬達的一般結構包括：旋轉軸、耦合至該軸的轉子、以及固定地設置在殼體內部的定子。此外，定子圍繞轉子並且與轉子以預定間隔隔開。
另外，定子具有齒(teeth)，以在其周圍纏繞線圈以產生旋轉磁場，從而在轉子與定子之間引起電性相互作用以引起轉子的旋轉。
用於纏繞線圈的架構可以包含集中繞組架構和分佈式繞組架構。在集中繞組架構中，線圈以集中方式纏繞在一個槽中。此外，在分佈式繞組架構中，線圈以分開的方式纏繞在至少兩個槽中。
在集中繞組架構中，與分佈式繞組架構相比，可以藉由減少纏繞量來減少銅耗(copper loss)。然而，線圈過度集中在槽中，導致磁通密度的大變化並增加芯損耗(或鐵耗)，也就是說，鐵芯的功率損耗。因此，集中繞組架構通常用於小型馬達中。
近來，由於對最小化和性能改進的需求，已經開發出用於各種家用電器(例如，吹風機、清掃機等)中的馬達，以克服空間限制並提高絕緣性能。
為了提高馬達的性能，需要增加纏繞空間中的線圈的匝數或增大線圈的直徑。然而，界定在定子的齒之間的纏繞空間的尺寸受到限制。當減小定子的尺寸以順應馬達輕量化的趨勢時，不能確保線圈的絕緣。這可能會對馬達的性能產生不利影響。
在專利文獻1(2015年3月25日公開的KR 10-2015-0031634)中，藉由以相同形狀佈置端子來簡化絕緣體的結構，使得藉由延伸其內圓周表面而形成的假想圓的中心軸彼此不同。此外，專利文獻2(2017年5月15日公開的KR 10-2017-0052986)揭露了一種結構，其中，從匯流條(bus-bar)突出的固定部分插入到界定在絕緣體中的槽部分中，以將匯流條與定子彼此耦合。此外，專利文獻3(2016年12月07日公開的KR 10-2016-0139824)揭露了一種結構，其中，改進了匯流條的端子的結構，使得端子以環形結構裝配到定子的頂面。此外，專利文獻4(2016年3月21日公開的KR 10-2016-0030924)揭露了一種結構，其中，匯流條的輸入/輸出端子在垂直方向上交替地佈置在外圓周上。
但是，在上述專利文獻中應用的匯流條和絕緣體的結構中，在馬達的外徑的內側佈置有複數根匯流條，並且在將導線纏繞在絕緣體上的同時實現了導線的連接。這在需要大量徑向上的空間。
尤其是，當端子位於與專利文獻1的結構相同的平面上時，雖然增加了空間的利用率，但是如上所述，為了確保端子之間的絕緣，在徑向上需要大量空間。此外，當徑向上的空間減小時，難以確保絕緣。
因此，需要對結構進行改進，以實現馬達的最小化並同時確保絕緣性能。
[先前技術文獻]
[專利文件]
專利文獻1：KR 10-2015-0031634(於2015年3月25日公開)；
專利文獻2：KR 10-2017-0052986(於2017年5月15日公開)；
專利文獻3：KR 10-2016-0139824(於2016年12月7日公開)；
專利文獻4：KR 10-2016-0030924(於2016年3月21日公開)。
本發明的一個目的是提供一種具有改進的匯流條和絕緣體的結構的馬達，藉此可以克服因馬達的最小化所引起的空間限制。
此外，本發明的另一個目的是提供一種具有改進的匯流條和絕緣體結構的馬達，藉此確保定子芯與線圈的導線之間的絕緣距離，以改進絕緣性能。
此外，本發明的另一個目的是提供一種馬達，其中，複數條三相電源導線中的每一條與直接連接至變流器的匯流條之間的間隙最小，從而使作為電阻器的部分最小化。
此外，本發明的另一個目的是提供一種高速三相馬達，該高速三相馬達具有一齒分割芯和一集中繞組，以確保性能改進和最小化。
此外，本發明的另一個目的是提供一種馬達，其中，在克服定子的外徑和後軛的徑向上的空間限制的同時，可以實現U、V、和W相導線和中性點導線與端子的連接。
此外，本發明的另一個目的是提供一種馬達，其中，線圈可以纏繞在齒上，然後，U、V、和W相導線中的每一條都可以連接到每個電源端子，無需彎曲U、V、和W相導線，而是使用絕緣體的結構特性。
此外，本發明的另一個目的是提供一種具有改進的絕緣體結構的馬達，從而可以確保U、V、和W相導線和中性點導線中的每一條的絕緣距離，同時克服在後軛的徑向上的空間限制。
此外，本發明的另一個目的是提供一種馬達，其中，在定子芯的徑向區域內實現匯流條與絕緣體的連接，以使馬達最小化。
此外，本發明的另一個目的是提供一種馬達，其中，將齒分割芯在軸向方向上耦合至定子芯，以將導線連接至端子。
本發明的目的不限於上述目的。從以下的描述中可以理解本發明的未提及的其他目的和優點，並且從本發明的實施例可以更清楚地理解本發明的其他目的和優點。此外，將容易地意識到，可以通過如請求項中所揭露的性能及其組合來實現本發明的目的和優點。
為了實現本發明的各種目的，本發明的示例性實施例提供了一種馬達，其中，絕緣體的形狀不基於定子的外徑和後軛的厚度而受到限制，並且絕緣體沿馬達的軸向方向設置在定子的內部空間中。
本發明的一示例性實施例提供一種馬達，其中，U、V、和W相導線透過絕緣體和端子之間的連接結構與變流器直接耦接。
本發明的一示例性實施例提供一種馬達，其中，U、V、和W相導線與端子的連接以及中性點導線與端子的連接可以在定子芯的相對面中實現。
本發明的一示例性實施例提供一種馬達，其中，可以藉由確保定子芯、匯流條(U、V、和W相導線)和中性點導線連接環之間的絕緣距離來改進絕緣性能。
在第一種態樣中，本發明提供一種馬達，包括：一定子；以及一轉子，相對於該定子可旋轉，其中，該定子包含：一定子芯，界定一後軛；複數個齒，從該後軛徑向延伸；複數個線圈，每個線圈纏繞每個齒，其中，該些線圈分別從該些齒向上拉出，以界定該些線圈的複數條三相電源導線；以及一上絕緣體，耦合到該定子芯的一頂面，其中，該上絕緣體包含：一電源端子單元，連接到該些三相電源導線中的每一條；以及一上絕緣體主體，用於使該電源端子單元與該定子芯絕緣，其中，該上絕緣體包含從該上絕緣體主體徑向突出一預定長度的複數個突起，其中，每個突起具有界定在其中的一引導孔，用於容納該些三相電源導線中的每一條。
在第一種態樣的一個實施方式中，該引導孔的截面的面積向上減小。在第一種態樣的一個實施方式中，該引導孔垂直穿過該突起，其中，該引導孔的截面的圓周尺寸向上減小。
在第一種態樣的一個實施方式中，每個電源端子單元包括一電源端子，設置在該突起的一頂面上，並連接到穿過該引導孔的該線圈的每條三相電源導線。在第一種態樣的一個實施方式中，該電源端子設置在該引導孔上方並直接與該引導孔接觸。
在第一種態樣的一個實施方式中，該電源端子單元進一步包含一連接端子，連接至該電源端子並因此連接至該些三相電源導線的每一條，其中，該連接端子設置在該突起的一頂面上。
在第一種態樣的一個實施方式中，該些三相電源導線中的每一條從每個齒向該引導孔中拉出並穿過該孔，然後連接到每個電源端子。
在第一種態樣的一個實施方式中，該定子進一步包含耦合到該定子芯的一底面的一下絕緣體，其中，該些線圈分別從從該些齒拉出，以界定該些線圈的複數條中性點導線；以及其中，該下絕緣體包含：一中性端子單元，連接到該些中性點導線；以及一下絕緣體主體，用於使每個中性端子單元與該定子芯絕緣。
在第一種態樣的一個實施方式中，該中性端子單元包含：複數個中性端子，每個中性端子在該後軛的徑向上突出，並連接到每條中性點導線；以及一中性連接構件，用於將該些中性端子彼此連接。
在第一種態樣的一個實施方式中，該中性連接構件界定該下絕緣體的一內表面的一部分。在第一種態樣的一個實施方式中，該些中性端子具有相同的垂直高度。
在第一種態樣的一個實施方式中，每條中性點導線連接至該下絕緣體內部的每個中性端子。
在第二種態樣中，本發明提供一種馬達，包括：一定子；以及一轉子，相對於該定子可旋轉，其中，該定子包含：一定子芯，具有界定一後軛的一內圓周表面以及沿著該內圓周表面界定的一凹槽；複數個齒，每個齒包含容納在該凹槽中的一耦合部分以及從該耦合部分在該後軛的徑向內側延伸的一纏繞部分；複數個線圈，每個線圈纏繞每個齒，其中，該些線圈分別從該些齒向上拉出，以界定該些線圈的複數條三相電源導線；一上絕緣體，耦合到該定子芯的一頂面；以及一下絕緣體，耦合到該定子芯的一底面，其中，該上絕緣體包含：複數個電源端子單元，每個電源端子單元連接到該些三相電源導線的每一條；以及一上絕緣體主體，用於使該電源端子單元與該定子芯絕緣，其中，該些線圈分別從該些齒向下拉出，以界定該些線圈的複數條中性點導線；以及其中，該下絕緣體包含：一中性端子單元，連接到該些中性點導線；以及一下絕緣體主體，用於使每個中性端子單元與該定子芯絕緣。
在第二種態樣的一個實施方式中，每個電源端子單元包含一電源端子，連接到該些三相電源導線中的每一條，並設置在該後軛的徑向內側，其 中，該中性端子單元包含連接到每條中性點導線並設置在該後軛的徑向內側的每個中性端子。
在第二種態樣的一個實施方式中，該上絕緣體包含複數個突起，從該上絕緣體的徑向內側突出一預定長度，其中，每個電源端子接觸每個突起。
在第二種態樣的一個實施方式中，每個突起具有穿過其中的一引導孔，用於容納該些線圈的該些三相電源導線中的每一條，其中，該電源端子設置在該引導孔上方並直接接觸該引導孔。
在第二種態樣的一個實施方式中，該中性端子單元包含：複數個中性端子，每個中性端子從該後軛徑向內側突出；以及一中性連接構件，用於將該些中性端子彼此連接。
在第二種態樣的一個實施方式中，將該中性端子單元插入該下絕緣體主體中，以形成該下絕緣體。
在第二種態樣的一個實施方式中，該些中性端子具有相同的垂直高度。
在第二種態樣的一個實施方式中，該些三相電源導線從該些齒向上延伸，以及其中，該些中性點導線從該些齒向下延伸。
上述實施例的性能可以在其他實施例中以組合方式實現，只要其與其他實施例不矛盾即可。
本發明的效果如下，但不限於此。
根據本發明，可以減小定子的外徑並可以減小後軛的徑向厚度，從而實現馬達的最小化和輕量化。
另外，可以實現三相電源(U、V、和W)和中性點導線到端子的連接，而不受基於後軛的徑向厚度的限制。如本發明中所揭露，由於三相電源(U、V、W)導線到端子的連接結構，可以使可以用作抵抗磁通的電阻器的部分最小化。
另外，絕緣體模組在軸向方向上耦合至定子芯。如此可以使定子芯的徑向厚度最小化，從而可以使馬達最小化。
此外，確保了定子芯與匯流條(U、V、和W相導線)和中性點導線連接環之間的絕緣距離，以確保提高絕緣性。
另外，電源端子和中性端子通過定子芯在垂直方向上彼此分離。 因此，可以確保端子之間的絕緣強度。此外，由於本發明中所揭露的絕緣體結構，可以確保每個端子與定子芯之間的絕緣強度。
另外，為了加速和最小化馬達，可以應用圍繞齒分割芯的集中繞組架構。齒分割芯可軸向地耦合至定子芯，以促進導線與端子的連接。
1:清掃機主體
2:集塵容器
3:手柄
4:電池容納部
5:延長管
6:吸嘴
10:馬達殼體
11:馬達安裝部
12:軸承支架
14:連接臂
15:主體耦合部分
20:馬達
21:定子
22:轉子
23:軸
24:軸承
30:氣流產生器
31:葉輪
33:葉輪蓋
40:擴散器
42:葉片
43:冷卻流動路徑出口
44:孔
50:支架
51:支撐件
52:緊固部
53:連接部分
54:中央部分
60:彈性網
70:軸承座
82:定子芯
83:齒、第一齒
84:絕緣體
85u:u相線圈
85v:v相線圈
85w:w相線圈
86u:線圈連接線
86v:連接線
86w:連接線
87:中性點導線
100:絕緣體模組
100L:下絕緣體
100U:上絕緣體
110:電源端子單元
111:連接端子
112:電源連接構件
113:電源端子
130:中性端子單元
131:中性端子
132:中性連接構件
132u:頂面
132s:內側面
151:上絕緣體主體
151a:平面
152:容納槽
153:突起
155:下絕緣體主體
155a:平面
300:定子芯
310:外圓周表面
310a:平面
311:轂
312:軸孔
313:徑向葉片
330:內圓周表面
330a:平面
331:進氣口(圖3)
331:凹槽(圖4)
332:蓋耦合部
412:圓筒部
500:分割芯
510:線圈
511:三相電源導線
513:中性點導線
520:齒
521:耦合部
523:纏繞部分
525:極屐
530:絕緣體
1131:空間
1311:鉤
1313:延伸部
1531:引導孔
D:預定距離
D1:第一方向
D2:第二方向
H1:第一高度
H2:第二高度
H3:第三高度
H4:第四高度
i:方向
T:厚度
T1:第一厚度
所附圖式被包含在內以提供對本發明的進一步理解並且併入本發明並構成本申請的一部分，所附圖式示出了本發明的實施例，並且與說明書一起用於解釋本發明的原理。在圖式中：
圖1是傳統清掃機的立體圖。
圖2是示出傳統線圈的繞組的平面圖。
圖3是顯示根據本發明一實施例之馬達的整體構造。
圖4是根據本發明一實施例之馬達的分解立體圖。
圖5A是圖4之分割芯的立體圖。
圖5B是沿圖5A的a-a’線所截取的剖面圖。
圖6A是圖4之上絕緣體的立體圖。
圖6B是根據本發明另一實施例之上絕緣體的立體圖。
圖7是圖6A的剖面圖。
圖8是圖4之下絕緣體的分解圖和剖面圖。
為了圖示的簡單和清楚起見，圖中的元件不一定按比例繪製。不同圖式中的相同元件編號記表示相同或相似的元件，並且因此執行相似的功能。此外，為了描述的簡單，省略了眾所周知的步驟和元件的描述和細節。此外，在本發明的以下詳細描述中，闡述了許多具體細節以便提供對本發明的透徹理解。然而，將理解的是，可以在沒有這些具體細節的情況下實踐本發明。在其他情況下，未詳細描述公知的方法、過程、組件、和電路，以免不必要地使本發明的各態樣不清楚。
各種實施例的示例在下面被示出和描述。將理解的是，本文的描述並非旨在將請求項限制為所描述的特定實施例。相反地，其意圖是覆蓋可以包括在由所附請求項界定的本發明的精神和範疇內的替代、修改、和等同物。
將理解的是，儘管「第一」、「第二」、「第三」等術語在本文中可用於描述各種元件、組件、區域、層、及/或部分，但是元件、組件、區域、層、及/或部分不應受到這些術語的限制。這些術語用於將一個元件、組件、區域、層、或部分與另一個元件、組件、區域、層、或部分區分開。因此，在不脫離本發明的精神和範疇的情況下，以下描述的第一元件、第一組件、第一區域、第一層、或第一部分可以稱為第二元件、第二組件、第二區域、第二層、或第二部分。
本文中使用的術語僅出於描述特定實施例的目的，並且不旨在限制本發明。如本文所使用的，單數形式「一個」和「一種」也意圖包括複數形式，除非上下文另外明確指出。將進一步理解的是，當在本說明書中使用時，「包括」、「包含」、「包括有」、和「包含有」的術語指定存在所述性能、整數、運算、元件、及/或組件，但是不排除存在或增加一個以上的其他性能、整數、運算、元件、組件、及/或其部分。如本文所使用的，「及/或」的術語包括一個以上的相關聯的所列項目的任何和所有組合。當在元件列表之前時，諸如「至少一個」的表達可以修改元件的整個列表，並且可以不修改列表的各個元件。
除非另有定義，否則本文所使用之包含技術和科學術語在內的所有術語具有與本發明所屬技術領域中具有通常知識者通常所理解的相同含義。還將理解的是，諸如在常用詞典中定義的含義，應解釋為具有與相關技術上下文中的含義一致的含義，並且除非在本文中明確定義，否則將不會以理想化或過於正式的意義來解釋。
圖1是傳統清掃機的立體圖。
參照圖1，真空清掃機可以包括：清掃機主體1，具有用於產生吸力的馬達；吸嘴6，用於抽吸包含灰塵的空氣；以及延長管5，用於將清掃機主體1與吸嘴6彼此連接。
儘管圖中未顯示，但是吸嘴6可以直接與清掃機主體1連接，而無需延伸管5。
清掃機主體1可以包含集塵容器2，與空氣分離的灰塵儲存在該集塵容器2中。因此，通過吸嘴6引入的灰塵可以通過延伸管5儲存在灰塵容器2中。
清掃機主體1可以設置有供使用者抓握的手柄3。使用者可以在握住手柄3的同時進行清潔。清掃機主體1可以包括電池(圖中未顯示)，並且清掃機主體1可以包括電池容納部4，電池(圖中未顯示)容納在該電池容納部中。電池容納部4可以設置在手柄3的下方。電池(圖中未顯示)可以連接至吸嘴6以向吸嘴6供電。
圖2是示出傳統線圈的繞組的平面圖。
參照圖2，將描述傳統的內轉子型馬達的結構及其線圈繞組。在傳統的內轉子型馬達中，齒83從定子芯82在定子芯82的徑向內側延伸。傳統的內轉子型馬達可以包含用於使定子芯82與線圈絕緣的絕緣體84。
在傳統的線圈繞組中，將u相(u-phase)線圈85u順時針(沿箭頭方向)纏繞在第一齒83上。線圈不一定必須順時針纏繞。在任何一種情況下，各個相的線圈必須沿相同方向纏繞。
當完成圍繞齒83的線圈繞組時，將u相線圈85u從絕緣體84拉出，然後在與將線圈纏繞在第一齒上的方向相同的方向上依次纏繞在第四齒和第七齒上。因此，可以在絕緣體84的外部形成兩條線圈連接線86u。類似地，以與u相線圈的纏繞方式相同的方式，將v相(v-phase)線圈85v依次纏繞在第二齒、第五齒、和第八齒上。因此，可以形成兩條連接線86v。此外，w相(w-phase)線圈85w依次纏繞在第三齒、第六齒、和第九齒上。因此，可以形成兩條連接線86w。三相功率線圈分別纏繞在第九齒、第八齒、和第七齒上，然後從絕緣體84中拉出並相互接合，以在絕緣體84的外部形成中性點導線87。
連接線86沿著絕緣體的外圓周表面延伸。此外，藉由利用界定定子芯82的後軛(yoke)的徑向厚度來進行連接線86的佈置和絕緣。
也就是說，在傳統的馬達中，使用後軛的徑向厚度執行線圈的導線的佈置和絕緣。這導致難以最小化和減小馬達的整體尺寸。另外，儘管圖中未顯示，但是應當將連接到每一條三相電源導線和中性點導線的端子設置在後軛的徑向厚度內，以確保絕緣距離。
如上所述的圖1和圖2已經描述了在清掃機中使用的小型馬達和內轉子型馬達的示意性構造。將在本發明的以下實施例中描述的馬達也是在清 掃機等中使用的小型馬達。馬達包含絕緣體結構，該絕緣體結構允許在減小馬達的尺寸和重量的同時確保馬達的絕緣性能。
在下文中，將參照圖3至圖10描述根據本發明一實施例的馬達。
圖3是顯示根據本發明一實施例之馬達的整體構造。
圖3顯示本發明實施例的整體馬達結構。在圖3中將省略線圈的連接和絕緣結構以及絕緣體的結構。下面將在圖4至圖8中描述在本發明圖中省略的那些。將理解的是，圖4至圖8的特徵被應用於圖3的整體配置。
根據本實施例的馬達組件包括：馬達20；殼體，用於將馬達20容納在其中並界定馬達的整體框架；氣流產生器30，安裝在殼體的頂部以產生氣流；以及擴散器40，用於擴散由氣流產生器30產生的氣流。
馬達20包括：環狀的定子21；貫穿定子21的中心的軸23；以及安裝有軸23的轉子22。轉子22通過與定子21的相互作用產生旋轉力。此外，軸23由軸承24可旋轉地支撐。
本實施例的馬達20示出為無刷直流電馬達(brushless direct current motor,BLDC馬達)。在關於BLDC馬達的本發明圖式中，示出了其中定子21設置在轉子22的外部的結構。然而，本發明不限於此。不排除具有其中定子21設置在轉子22內部的結構的馬達。
在圖式中，馬達殼體10顯示在馬達20下方，並在其中界定有用於將馬達20容納在其中的空間。馬達殼體10包含：圓筒形的馬達安裝部11，具有開放的頂部；連接臂14，從馬達安裝部11的上端徑向外側延伸；以及環形的主體耦合部分15，設置在連接臂14的一端，並具有比馬達安裝部分11的直徑大的直徑。馬達安裝部分11的底部中央部分可以包含軸承支架12，該軸承支架12用於將軸承24固定和支撐在馬達20的下部。
軸承24可以以軸承組件的形式安裝，其中，軸承座70和彈性網60依序地纏繞在軸承24的外圓周表面上。
支架50、擴散器40、和氣流產生器30可以設置在馬達20上方，並且氣流產生器30可以包含葉輪31和葉輪蓋33。
支架50可以包含：中央部分54，與界定在擴散器的中央部分中的孔44對準；以及支撐件51，形成為環形，並且具有比中央部分54的半徑大的半徑。此外，可以形成用於將中央部分54與支撐件51彼此連接的連接部分53。
另外，支撐件51可以包含沿徑向突出以緊固到馬達殼體10的緊固部52，從而支撐馬達20的上部。
擴散器40在其中央部分具有孔44。
此外，沿著孔44的外圓周表面設置有複數個冷卻流動路徑出口43，以界定通過其將由馬達20產生的熱量排出的流動路徑。
在一個示例中，形成圓筒部412，用於沿著擴散板40的徑向形成與馬達安裝部11的側壁的外徑相對應的外徑，並且沿著圓筒部412的外圓周表面形成複數個葉片42，從而引導由葉輪31加壓的空氣流。
葉輪31安裝在擴散器40上方，在葉輪31的中央設有供軸23插入的軸孔312。葉輪31可以是對流式葉輪(diagonal flow type impeller)，其中，軸孔312界定在支撐葉輪31以確保其整體剛度的轂(hub)311中，轂311具有從旋轉中心沿徑向向下傾斜的一面，並包含徑向葉片313。
葉輪蓋33包含界定在其上部中央部分的進氣口331，該進氣口331是空氣移動通過的通道，並且以相對於進氣口331向下傾斜的形式設置。在葉輪蓋33的下端設有蓋耦合部332。蓋耦合部332可以設置成階梯狀，並且主體耦合部15可以裝配到階梯狀的蓋耦合部332中。
在下文中，將參照圖4至圖8描述根據本發明各種實施例的馬達。
參照圖4，本實施例的馬達包括定子和配置以相對於定子旋轉的轉子。定子可以包含：定子芯300，界定後軛；齒520，從後軛在徑向方向上延伸；線圈510；絕緣體模組100，耦合到定子芯300的上部和下部；以及分割芯500，在軸向方向上插入定子芯300中。
在本實施例中，齒520從後軛的徑向內側(內部類型)延伸。然而，本發明不必限於此。齒520可以從後軛的徑向外側(外部類型)延伸。
另外，在本實施例中，描述了以下配置：採用圍繞齒520的集中繞組架構以及齒分割芯在定子芯300的軸向方向(長度方向)上插入定子芯300中。之所以採用這種結構，是因為由於馬達的最小化而使定子芯300的尺寸變小，產生空間限制，因此，難以在馬達的徑向上將齒分割芯與定子的後軛耦合。
絕緣體模組100可以包含耦合到定子芯300的頂面的上絕緣體100U以及耦合到定子芯300的底面的下絕緣體100L。上絕緣體100U可以包含： 電源端子單元110，連接到構成線圈510的複數條三相電源導線的每一條；以及上絕緣體主體151，用於將電源端子單元110與定子芯300絕緣。
上絕緣體主體151可以包含突起153，在徑向方向上以一預定長度突出並具有界定在其中的引導孔1531，用於從線圈510接收三相電源導線511中的每一條。
上絕緣體100U可以耦合至定子芯300的頂面。絕緣體100U包含電源端子單元110，以與作為從分割芯500拉出的線圈的三相電源導線511中的每一條相連接。此外，上絕緣體主體151可以具有用於在三相電源導線511、電源端子單元110、和定子芯300之間絕緣的第一高度H1。
電源端子單元110可以設置在第一高度H1上方的垂直高度處，以確保對應於第一高度H1的絕緣距離。在本實施例中，電源端子單元110位於上絕緣體主體151的頂面上。
然而，本發明內容不必限於上述實施例。電源端子單元110可以位於上絕緣體主體151的內表面上並且在第一高度H1內。在這種情況下，上絕緣體100U可以通過上絕緣體主體151和電源端子單元110的埋入射出成型(insert injection molding)來形成。
也就是說，第一高度H1是指從上絕緣體主體151的底端到頂端的垂直尺寸。如本實施例，當電源端子單元110位於上絕緣體主體151的頂面上時，電源端子單元110的垂直高度不包含在第一高度H1中。然而，當電源端子單元110位於上絕緣體主體151的內表面上時，電源端子單元110的電源端子113和電源連接構件112的垂直高度可存在於第一高度H1內。即使當電源端子單元110位於上絕緣體主體151的內表面上時，連接端子111的垂直高度也不包含在第一高度H1中。
另外，如本實施例，當電源端子單元110位於上絕緣體主體151的頂面上時，電源端子單元110可以以各種方式固定到上絕緣體主體151。
在一個示例中，在上絕緣體主體151的頂面上界定凹槽，同時在電源端子單元110的底面上形成突起。該突起可以壓入配合到該凹槽中。可替代地，上絕緣體主體151和電源端子單元110可以通過其間的黏合劑彼此固定。
上絕緣體主體151可以形成為與定子芯300的形狀相對應的中空圓柱形狀，並可以具有與後軛的厚度T相對應的預定厚度T。較佳地，在本實施 例中的預定厚度T可以表示從定子芯300的內圓周表面330到外圓周表面310的水平尺寸。此外，耦合到定子芯300的頂面和底面的每個絕緣體的厚度可以與定子芯的徑向厚度相同。
定子芯300可以形成為中空的圓柱形狀，並具有在其中界定的空間，分割芯500插入該空間中。定子芯300的內圓周表面330和外圓周表面310中的每一個可以部分地變平。
也就是說，平面310a和330a可以分別形成在定子芯300的內圓周表面330和外圓周表面310上。
由於平面310a和330a，定子芯300的徑向厚度可以減小以減小馬達的整體尺寸。此外，由於平面310a和330a，可以減小可用作抵抗流過定子芯300的磁通量的部分，以改進馬達的性能。
在一個示例中，絕緣體模組100的每一個主體的形狀可以是空心圓柱形，其對應於定子芯300的形狀。平面151a可以形成在絕緣體主體151的外圓周表面和內圓周表面分別與平面310a和330a接觸的部分處。
另外，至少一個凹槽331可以沿著內圓周表面330的圓周界定在定子芯300的內圓周表面330的一部分中。分割芯500的齒520可以在軸向方向(定子芯的縱向方向)上與凹槽331接合。
在一個示例中，上絕緣體主體151可以包含突起153。在本實施例中，突起153可以在絕緣體的徑向內側突出。
上絕緣體主體151形成為中空圓筒狀。因此，該徑向內側方向是指上絕緣體主體151的內表面的弧的徑向內側的方向。如本文所使用的，該徑向內側方向可以指後軛的徑向內側方向。
突起153可以從上絕緣體主體151的徑向內側延伸。可替代地，突起153的一端和上絕緣體主體151的內表面可以分別具有突起和凹槽。當突起容納在凹槽中時，突起153可以在軸向方向或徑向方向上耦合至上絕緣體主體151。
另外，突起153可以在上絕緣體主體151上以120度的角間隔間隔地佈置。可以在每個突起153中界定用於容納每條三相電源導線511的每個引導孔1531。引導孔1531將在下面描述。
在一個示例中，下絕緣體100L耦合至定子芯300的底面。下絕緣體100L可以包含：中性端子單元130，連接到線圈510的中性電源線；以及下絕緣體主體155，用於將中性端子單元130與定子芯300絕緣。
中性端子單元130可以包含：中性端子131，從後軛徑向內側突出以連接至線圈510的中性點導線；以及中性連接構件132，用於將中性端子131彼此連接。
中性端子131可以從後軛徑向內側突出，並可以設置在下絕緣體的內部，且可以通過中性連接構件132彼此電性和物理耦合。
中性連接構件132可以彎曲成與下絕緣體主體155的形狀相對應的形狀，從而形成下絕緣體100L的內部。
圖5A是圖4之分割芯的立體圖；以及圖5B是沿著圖5A之a-a’線所截取的剖面圖。
參照圖5A和圖5B，本實施例的分割芯500是齒分割芯。此外，分割芯500可以沿著垂直於定子芯300的徑向方向的軸向方向插入定子芯300中。
芯500可以包含絕緣體530，圍繞齒520並使線圈510與齒520絕緣。絕緣體530圍繞齒520的纏繞部分523和極屐(pole shoe)525的外表面，並界定纏繞線圈510的部分。
如上所述，線圈510可以以集中繞組的方式纏繞在齒520上。此外，三相電源導線511可以從分割芯500向上拉出。此外，中性點導線513可以從分割芯500向下拉出。
本實施例的馬達具有以下結構：分割芯500從定子芯300下方的位置在軸向方向上插入定子芯300中，並且上絕緣體100U在軸向方向上與定子芯300的頂面接觸，而下絕緣體100L沿著軸向方向與定子芯300的底面接觸。因此，三相電源導線511應該連接到上絕緣體100U的頂面上的端子，同時中性點導線513應該連接到下絕緣體100L的端子。因此，來自線圈510的導線可以較佳地在不同方向上，即從分割芯500向上和向下拉出。
此外，導線可以在後軛的徑向距離內分別連接到絕緣體模組100上的端子。
在一個示例中，當線圈510在第一方向D1上纏繞時，線圈510從齒520徑向內側纏繞。繞組可以從齒520向下沿順時針或逆時針方向開始。然後，線圈520可以從齒520向上纏繞，然後連接到端子。
當線圈510在第二方向D2上纏繞時，線圈510從齒520徑向外側纏繞。繞組可以從齒520向下沿順時針或逆時針方向開始。然後，線圈520可以從齒520向上纏繞，然後連接到端子。
齒520的頂部可以指的是靠近上絕緣體100U的部分，而齒520的底部可以指的是與頂部相對的部分。
因此，即使當線圈510在第一方向D1和第二方向D2中的一個方向纏繞時，三相電源導線511也可以在後軛的徑向區域中從齒520向上拉出，同時中性點導線513可以在後軛的徑向區域中從齒520向下拉出。
另外，較佳地，從靠近極屐525的位置拉出三相電源導線511中的每一條。因此，因為電源端子113設置在上絕緣體100U的突起153的頂面上，藉由將每條三相電源導線511直接插入到引導孔中而無需彎曲每條三相電源導線511，可以容易地將每條三相電源導線511連接到電源端子113。
中性端子131可以設置在下絕緣體主體155的內表面上，因此中性點導線513可以在後軛的徑向區域中，即在定子芯300的徑向區域中，連接至端子。
在一個示例中，齒520可以包含：耦合部521，耦合到定子芯300的凹槽331；纏繞部523，在後軛的徑向方向上從耦合部521延伸；以及極屐525，從纏繞部分523分支並構成磁路。
極屐525從纏繞部分523分支，並沿著定子芯300內部的虛擬圓周表面具有彎曲的內表面。此外，每條中性點導線513可以在定子芯300的內圓周表面330與虛擬圓周表面之間的位置處連接至端子，以確保絕緣性能。
圖6A是圖4之上絕緣體的立體圖。此外，圖6B是根據本發明另一實施例之上絕緣體的立體圖。此外，圖7是圖6A的剖面圖。
參照圖6A和圖6B，如上所述，上絕緣體100U可以包含上絕緣體主體151和每個電源端子單元110。每個平面151a可以形成在其外圓周表面上。主體151可以形成為中空圓柱形狀。
上絕緣體可以具有從下端到上端的第一高度H1。此外，每個突起153可以從上絕緣體主體151的徑向內側延伸。較佳地，突起153可以佈置為以120度的角度間隔彼此間隔開。每個突起153可以從上絕緣體主體151的外圓周表面延伸一預定距離D。
突起153可以具有第三高度H3。此外，從突起153的下端到上絕緣體主體151的下端的高度可以是第四高度H4。較佳地，第三高度H3和第四高度H4的總和可以對應於作為上絕緣體主體151的高度的第一高度H1。因此，上絕緣體100U可以確保電源端子單元110的絕緣距離。否則，當第三高度H3和第四高度H4的總和小於第一高度H1時，絕緣性能會降低。
突起153可以從上絕緣體100U的外圓周表面延伸該預定距離D。預定距離D可以對應於從定子芯300的外圓周表面到極屐525從纏繞部分523延伸到的位置的距離。詳細地說，三相電源導線511中的每一條可以從靠近極屐525的位置拉出。因此，預定距離D可以表示從定子芯300到每條三相電源導線511被拉出的位置的距離。
因此，每條三相電源導線511可以直接從齒520向上拉出並直接連接到電源端子113而無需彎曲。
電源端子113具有界定在其中的空間1131，用於在其中容納每條三相電源導線511。空間1131可以是指如圖6A中所示在鉤形(hook shape)的電源端子113內部界定的空間。可替代地，空間1131可以表示如圖6B所示在叉形(fork shape)的電源端子113內部界定的空間。位於空間1131中的導線511可以以各種方式連接到鉤形或叉形電源端子113。
例如，可以壓縮電源端子113以去除空間1131，或者可以彎曲導線511，然後將其連接到電源端子113。
也就是說，圖6A和圖6B表示具有各種形狀的電源端子113。圖6A的電源端子可以形成為鉤形，同時圖6B的電源端子可以形成為叉形。三相電源導線511中的每一條可以位於電源端子113的空間1131中，接著可以壓縮電源端子113，從而在每條三相電源導線511與電源端子113之間建立電性和物理連接。
在一個示例中，電源端子單元110可以包含：連接至每條三相電源導線的每個電源端子113；連接至每條三相電源導線的連接端子111；以及用 於將連接端子111與電源端子113物理和電性連接的電源連接構件112。儘管圖中未顯示，但是連接端子111連接至印刷電路板(PCB)。
電源端子單元110可以形成為使得電源端子113和電源連接構件112被射出成型在一起，並且連接端子111固定到電源連接構件112。在這種情況下，可以在電源連接構件112中界定孔。此外，可以在形成預定間隙之後將連接端子111壓入配合到該孔中。或者，可以將連接端子111焊接並固定到電源連接構件112。
也就是說，為了易於製造電源端子單元110，隨著形成電源端子113，可以形成固定有連接端子111的邊緣部分。該邊緣部分可以對應於本實施例中的電源連接構件112。
然而，用於製造電源端子單元110的方法不限於如上所述的方法。此外，將理解的是，用於製造電源端子單元110的方法包含用於實現在本實施例中所示之電源端子單元110的各種製造方法。
在一個示例中，參考圖7，引導孔1531可以界定在突起153中。此外，引導孔1531可以從其下端到上端穿過突起153。此外，電源端子113可以設置在引導孔1531上方。
引導孔1531的截面可以被界定為使得該截面的寬度沿著將每條三相電源導線511插入其中的方向i減小。可替代地，引導孔1531可以形成為穿透突起153的孔的形狀，並且孔的截面的直徑可沿著每條三相電源導線511插入其中的方向減小。
由於電源端子113設置在引導孔1531上方，因此引導孔1531的形狀可以具有各種形狀，使得每條三相電源導線511由該孔引導然後連接到電源端子113。此外，各種形狀不僅可以包含上述形狀，還可以包含具有中空部分的孔形狀，該中空部分與每條三相電源導線511的直徑相對應。
在一個示例中，為了便於對每條三相電源導線511進行引導，可以將電源端子113形成在引導孔1531的正上方。此外，電源連接構件112和連接端子111可以位於不與每條三相電源導線511的插入方向i重疊的位置處的突起153上。也就是說，電源端子113的空間1131可以與引導孔1531直接連通，並且空間1131的底面可以界定引導孔1531的頂面。
圖8是圖4之下絕緣體的分解圖和剖面圖。
參照圖8，本實施例的下絕緣體100L可以與定子芯300的底面連接，具有確保與定子芯300的絕緣距離的第二高度H2，並且具有沿徑向的預定厚度T。
另外，下絕緣體100L可以形成為與定子芯300的形狀相對應的中空圓柱形狀。類似於上絕緣體100U，平面155a可以形成在下絕緣體100L的外圓周表面上。
每個中性端子131可以形成為鉤形，並可以包含：延伸部1313，從中性連接構件132向下絕緣體100L的內側突出；以及鉤1311，從延伸部1313的一端朝向下絕緣體主體155的內圓周表面彎曲。
然而，中性端子131的形狀不限於僅包含有延伸部1313和鉤1311的結構。這裡可以包含其各種形狀，使得中性端子131形成在下絕緣體主體155的內部並連接到每條中性點導線513。
中性連接構件的頂面132u可以具有第一厚度T1，並且第一厚度T1小於下絕緣體的厚度T。因此，中性連接構件132可以容納在界定在下絕緣體主體155的內表面中的容納槽152內。
容納槽152可以具有與第一厚度T1相對應的厚度並且小於下絕緣體主體155的高度H2的深度，使得中性連接構件132可以被下絕緣體主體155圍繞。
在本實施例中，中性連接構件131的內側面132s界定下絕緣體100L的內表面的一部分。然而，本發明不必限於此。內側面132s可以被下絕緣體主體155圍繞。
因此，下絕緣體100L可以形成為中性端子單元130和下絕緣體主體155的組合。下絕緣體主體155界定下絕緣體100L的最下層和最上層。中性端子單元130可以界定下絕緣體100L的中間層。在一個示例中，由於在中間層中界定其中容納有中性端子單元130的容納槽152，所以中間層中除中性端子單元130之外的其餘部分可以由下絕緣體主體155界定。
下絕緣體100L可以以埋入射出成型的方式生產，或者可以藉由堆疊分別形成下絕緣體100L的層的構件來生產。
此外，關於絕緣體模組100、定子芯300、和分割芯500之間的連接構造，可以將來自線圈510的每條三相電源導線511在軸向方向上從齒520向上拉出，然後可以連接至電源端子113。
來自線圈510的每條中性點導線513從齒520向下拉出並彎曲，然後可以連接至中性端子131。中性端子131可以包含：延伸部1313，從中性連接構件132在後軛的徑向內側延伸；以及鉤1311，從延伸部1313彎曲。延伸部1313可以從確保與線圈510的絕緣距離的位置在後軛的徑向內側延伸。鉤1311較佳地在與分割齒的相鄰齒相對應的區域中彎曲。因此，每條中性點導線513可以連接到鉤1311，以確保與位於定子芯300內部的線圈510的絕緣距離。
因此，三相電源導線511中的每一條可以連接到在後軛的徑向區域內的每個端子。詳細地說，當突起153從上絕緣體主體151的徑向內側延伸時，可以將位於突起153的頂面上的每個電源端子113和每條三相電源導線511在後軛的徑向區域內彼此連接。
此外，中性點導線513中的每一條也可以在後軛的徑向區域內與每個端子連接。詳細地說，由於下絕緣體100L具有第二高度H2並存在於定子芯300的下方且形成為與定子芯300的圓柱形狀相對應的形狀，因此每條中性點導線513可以連接下絕緣體100L內部的每個端子，即，可以連接到存在於第二高度H2中的每個中性端子131。
也就是說，兩條導線511和513與端子之間的連接點可以存在於後軛的徑向區域內。因此，可以確保絕緣性能。此外，同時，絕緣體模組100的結構性能可以改進絕緣性能。因此，可以減小定子的外徑，從而可以減小後軛的徑向厚度，因此可以實現馬達的最小化和輕量化，並且同時可以確保絕緣性能。
儘管已經參考本發明的較佳實施例描述本發明，但是所屬技術領域中具有通常知識者可以理解的是，在不脫離如以下請求項中所描述的本發明的精神和範圍的情況下，可以對本發明進行各種修改和改變。
100:絕緣體模組
100L:下絕緣體
100U:上絕緣體
110:電源端子單元
111:連接端子
112:電源連接構件
113:電源端子
131:中性端子
132:中性連接構件
151:上絕緣體主體
153:突起
155:下絕緣體主體
300:定子芯
310:外圓周表面
310a:平面
330:內圓周表面
330a:平面
331:凹槽
500:分割芯
510:線圈
511:三相電源導線
513:中性點導線
520:齒
530:絕緣體
H1:第一高度
H2:第二高度
T:厚度

Claims (18)

  1. 一種馬達，包括：一定子；以及一轉子，被配置以相對於該定子旋轉，其中，該定子包括：一定子芯，界定該馬達的一後軛；複數個齒，從該定子芯的一內圓周表面徑向內側延伸；複數個線圈，該些線圈中的每一個纏繞在該些齒中的一個，其中，該些線圈中的第一端從該些齒中的一個向上拉出並被配置以向該定子供電；以及一上絕緣體，設置在該定子芯的一上側，其中，該上絕緣體包括：複數個電源端子單元，包括一電源端子，連接到該些線圈的第一端中的一個；一上絕緣體主體，耦合到該定子芯的上表面並被配置以將該些電源端子單元與該定子芯絕緣；複數個突起，從該上絕緣體主體徑向突出，其中，該電源端子設置在該些突起上；以及一引導孔，設置成穿透該些突起並被配置成接收該些線圈的第一端，其中，該些突起從該上絕緣體主體的一內圓周表面徑向內側延伸，並且面對該些線圈，以及其中，該電源端子設置在該些突起的上表面上與該引導孔相對應的位置處，並且配置成限定一空間以容納穿過該引導孔的該些線圈的第一端。
  2. 如請求項1之馬達，其中，隨著界定該引導孔的該些突起中的一個從該上絕緣體主體向上延伸，該引導孔的截面積減小。
  3. 如請求項1之馬達，其中，該引導孔垂直延伸穿過界定該引導孔的該些突起中的一個的內部，以及其中，該引導孔的截面寬度隨著該些突起中的一個從該上絕緣體主體向上延伸而減小。
  4. 如請求項2之馬達，其中，該電源端子垂直地設置在該引導孔的上方，並與該引導孔直接接觸。
  5. 如請求項2之馬達，其中，該些電源端子單元中的每一個進一步包括一連接端子，該連接端子連接至該電源端子和該些線圈的第一端中的一個，以及其中，該連接端子設置在該些突起中的一個的一頂面上。
  6. 如請求項2之馬達，其中，該些線圈的第一端中的每一個從該些齒中的一個拉出，穿過該引導孔，並連接到該電源端子。
  7. 如請求項1之馬達，其中，該定子進一步包括一下絕緣體，該下絕緣體耦合到該定子芯的一底面，其中，該些線圈中的每一個的第二端從該些齒中的一個向下拉出並連接到複數條中性點導線中的一條，以及其中，該下絕緣體包括：複數個中性端子單元，該些中性端子單元中的每一個連接到該些線圈的每一個的第二端中的一個；以及一下絕緣體主體，將該些中性端子單元與該定子芯絕緣。
  8. 如請求項7之馬達，其中，該些中性端子單元包括：複數個中性端子，該些中性端子中的每一個在該後軛的徑向方向上突出並連接到該些線圈的每一個的第二端中的一個；以及一中性連接構件，將該些中性端子彼此連接。
  9. 如請求項8之馬達，其中，該中性連接構件界定該下絕緣體的一內表面的一部分。
  10. 如請求項8之馬達，其中，該些中性端子的垂直高度相同。
  11. 如請求項8之馬達，其中，該些線圈的每一個的第二端中的每一個連接至該些中性端子中的一個，並設置在該下絕緣體的內部。
  12. 一種馬達，包括：一定子；以及一轉子，被配置以相對於該定子旋轉，其中，該定子包括：一定子芯，具有界定該馬達的一後軛的一內圓周表面，該定子芯界定沿著該內圓周表面延伸的複數個凹槽；複數個齒，該些齒中的每一個包括一耦合部分，容納在該些凹槽中的一個內、以及一纏繞部分，從該耦合部分在該後軛的徑向內側延伸；複數個線圈，該些線圈中的每一個纏繞在該些齒中的一個，其中，該些線圈中的第一端從該些齒中的一個向上拉出並被配置以向該定子供電，以及該些線圈中的第二端從該些齒中的一個向下拉出；一上絕緣體，設置在該定子芯的一上側；以及一下絕緣體，耦合到該定子芯的一底面，其中，該上絕緣體包括：複數個電源端子單元，包括一電源端子，連接到該些線圈的第一端中的一個；一上絕緣體主體，耦合到該定子芯的上表面並被配置以將該些電源端子單元與該定子芯絕緣； 複數個突起，從該上絕緣體主體徑向突出，其中，該電源端子設置在該些突起上；以及一引導孔，設置成穿透該些突起並被配置成接收該些線圈的第一端，其中，該下絕緣體包括：複數個中性端子單元，該些中性端子單元中的每一個連接到該些線圈的第二端中的一個；以及一下絕緣體主體，將該些中性端子單元與該定子芯絕緣，其中，該些突起從該上絕緣體主體的一內圓周表面徑向內側延伸，並且面對該些線圈，以及其中，該電源端子設置在該些突起的上表面上與該引導孔相對應的位置處，並且配置成限定一空間以容納穿過該引導孔的該些線圈的第一端。
  13. 如請求項12之馬達，其中，該電源端子連接到該些線圈的第一端中的一個，並設置在該後軛的徑向內側，以及其中，該些中性端子單元中的每一個包括一中性端子，該中性端子連接到該些線圈的第二端中的一個，並設置在該後軛的徑向內側。
  14. 如請求項13之馬達，其中，該電源端子垂直地設置在該引導孔上方，並與該引導孔直接接觸。
  15. 如請求項13之馬達，其中，該些中性端子單元包括：複數個中性端子，該些中性端子中的每一個從該後軛徑向內側突出；以及一中性連接構件，將該些中性端子彼此連接。
  16. 如請求項15之馬達，其中，該些中性端子單元中的每一個插入該下絕緣體主體中，從而界定該下絕緣體主體的一部分。
  17. 如請求項16之馬達，其中，該些中性端子的垂直高度相同。
  18. 如請求項12之馬達，其中，該些線圈的第一端中的每一個從該些齒中的一個向上延伸，以及其中，該些線圈的第二端中的每一個從該些齒中的一個向下延伸。
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