专利名称：直流电机用的线圈绕组的制作方法
技术领域：
本发明涉及直流电机用的线圈绕组，具体涉及一种用于这类机械的、改进的、简化的、低成本的线圈绕组组件。
已有实施提供一种直流电机用的线圈绕组，该绕组中的铁芯系由径向间隔的环形内侧元件和外侧元件所构成。其电枢铁芯做成为在这些元件中的一个或另一个上延伸的齿。众所周知，铁芯最好采用多块诸如矽钢之类的叠层电磁钢板来做。将内侧元件的外周通过热压配合安装到外侧元件的内周边中以形成一个完整的组件。
然而，在此之前，线圈绕组是做在铁芯齿上的。通常这是通过在该两元件被热压配合在一起之前，先将其上已绕好线圈的绝缘绕线管置于铁芯齿上来完成的。
尽管这种做法可做成一个很好的组件，但还会产生一些困难。例如，热压配合会引起这二个元件之间轴向位置不精确。这个问题由于元件的叠层而变得更加严重。
为了将两个元件保持在它们的位置上，有建议一旦将该两元件热压配合后就将它们粘结住。这通常是通过将它们埋入树脂材料之中来实现的。然而，这仍然不能提供一个足够刚性的连接。例如，这种类型的机构经常用作一个驱动车辆轮子的直流电动机。而与这种应用场合相关的振动会引起元件间的滑动，并影响到绕线管和磁极之间的耦合的精确性。
另外，常用的做法是将电动机埋入或浸入油中以加强冷却。不过，所用的润滑油会侵害到用来粘结的树脂，并使其连接变弱。
因此，本发明的主要目的在于提供一种改进的电机用线圈绕组，其线圈绕组可由径向相互连结的环形内侧件和外侧件所构成，且其中之一具有延伸的铁芯齿。
本发明另一个目的在于提供一种用于将内侧和外侧件相对相互定位的、具有更高刚性的定位结构，它并不需要用粘结剂来粘结。
采用上述结构，必须以一预定的方式来将线圈绕组相互连接，并在采用相位绕组时还要对它们以定时的顺序通电或断电。这就需要有一块用于连接线圈端线的连接板或接线板。以前，这些绕组接线板是分开安装的，还会使接线接头结构复杂化。
因此，本发明的又一个目的在于提供一种改进的电机用线圈绕组，其中接线板可方便且牢固地相对于绕组安装，并因此改善元件相互间的实际结合牢度。
与从线圈绕组中抽出导线以及将其连接到控制电路中去相关连，还存在着线圈端头会变得松动的危险。这将导致整个绕组松动，且会造成电气连接的断开。
因此，本发明的再一个目的在于提供一种用于这种类型之线圈绕组的改进的绕线管结构，该绕线管具有一个用于将线圈绕组的导线端夹持住的夹持器组件。
本发明的第一个特点适用于旋转电机用的电气线圈绕组组件。该绕组组件包括一个铁芯，该铁芯系由形成为多个径向延伸的电枢铁芯的环形径向内侧件和外侧件所构成的。多个绕线管中的每一个均围绕相应的电枢铁芯。电气线圈围绕每个绕线管。绕线管和各自的电气线圈通过夹持器可拆卸地连接于形成各电枢铁芯的铁芯元件。至少一些保持夹的端部在轴向上延伸超出铁芯元件，一接线板是由这样的保持夹端部来承载的。
本发明的另一个特点也适用于旋转电机用的电气线圈绕组。该组件包括一铁芯，所述铁芯系由形成多个径向延伸的电枢铁芯的环形内侧径向件和外侧径向件所构成。多个绕线管中的每一个绕线管都围绕着各自的一个电枢铁芯。绕线管具有形成用于制止各自的电气线圈的导线端移动的夹持器的部分。
图1是用按照本发明的一实施例所构造的电机驱动的车轮的横截面图；图2是表示用于图1所示结构中的电机的绕组组件的端面图；图3是从图2的相反方向看的绕组组件的端面图；图4是沿图2的线4-4所截取的绕组组件的横截面图；图5是用于说明安装状态和顺序的、绕组组件的某些元件的立体分解图；图6是表示绕线管及其相关的夹持结构的放大立体图。
请详细参见各附图，特别是图1，按照本发明的一实施例所构成的电机总的以标号11来表示。该电机11系用作说明用于给驱动地面上的车辆(未图示)的车轮12提供动力的实施例的示例。虽然本发明是结合一电动机来描述的，但应容易理解的是，本发明也能被用于诸如发电机之类的其他旋转电机。然而，所述的具体实施例可以用来避免和解决上述背景技术部分已提及的一系列问题。
电动机11包容于一个以标号13所示的电动机壳组件之中，该机壳组件以合适的方式固定于上述相关的车辆。电动机壳包括一个内壳件14和一个外壳件15，它们以一个合适的方式相互固定成并包封住该电动机11。一种合适的润滑剂灌注于该电动机壳组件13中。
电动机11包括一个用标号16表示的、构成一个绕组组件的定子，以及一个用标号17表示的转子。转子17固定在一根短轴18上，该短轴18接着又通过第一耐摩轴承19而轴颈支承于内壳14之中。一第二耐摩轴承21通过轴颈支承将短轴18和转子17支承在转轴22上。转轴22接着又通过一对轴承23和24轴颈支承于外壳件15中。一个油封25封住了轴承和电动机壳组件13的内部，用以防止其内所含润滑油发生泄漏。
轮子12包括一个安装有一合适的轮胎(未图示)且又固定于圆盘部分27的轮缘部分26。圆盘部分27接着又藉由紧固件28连接到轮毂29上。轮毂29具有一个连接到转轴22上的花键连接部，藉以使该轮子12随转轴22而转动。
一个减速的行星齿轮传动装置将电动机转子17与轮轴22相互连接以便驱动轮轴22和轮子12。行星齿轮型的减速传动装置总的用标号31来表示，它包含一个中心齿轮32，该中心齿轮32固定成与短轴18一起转动，并且与藉由一个支架34支承的多个行星齿轮33相啮合。支架34部分地与转轴22连成一体。
这些行星齿轮33藉由多个短轴35轴颈支承于支架34上。这些行星齿轮33的外周边啮合于一环形齿轮36，该环形齿轮通过一支架板37相对固定于电动机外壳件15，而支架板37则通过螺纹紧固件38固定于外壳件15。
轮子12也形成一个整体的圆鼓形制动组件。为此，轮毂29被做成带有一个鼓形制动内表面39，该内表面与其成一整体，并且通过由致动件42支承的制动靴41来啮合。这些致动件42通过一个用于使制动靴41进入与鼓形制动内表面39相啮合状态的制动致动器来运作，以便轮子12停止旋转。
应该知道，上述的说明系主要用来提供一个可以利用本发明的应用环境。本发明主要涉及电机11的结构，尤其是形成为多个电枢铁芯的定子或电枢绕组组件16。这些电枢铁芯系由包括一个以上述方式固定在一起的外侧件43和内侧件44的叠层板所构成。内侧件44形成多个磁极，其上的线圈绕组45是以某种方式形成，这种方式将紧接着参照图2-6来详细说明的。
这些线圈绕组45与通过一个叠层的电磁钢板环形磁性垫圈50固定到电动机转子17的周边上的永磁铁46一起协配工作。应该注意到，转子17主要由铝或铝合金做成。这些永磁铁46被配置成具有沿着环绕电动机11之转子17的圆周方向交替变换的交替磁极，在一个较佳的实施例中有12个永磁铁46。永磁铁46由具有高磁通密度的材料(例如钕-铁-硼)制成的。
另外再参见其余的附图并主要参照图4和图5，电枢绕组组件16包括一对环形元件，其中包括用标号47表示的外侧件以及用标号48表示的内侧件。这二个元件47和48都是由具有高磁特性的材料及层叠板(例如电磁钢板)所做成。
内侧件48具有一个毂部49，它形成为一个让磁极齿51径向向外延伸的连续的圆环。在一个较佳的实施例中，有18个这种磁极齿51。磁极齿51的外径最好稍大于外侧件47的内径52，以便用热压配合来连接安装。
外侧件47具有形成于其上的多个凸耳53，每个凸耳均具有一个开口54，以便穿设一螺纹紧固件55(图1)来将之固定到电动机壳内壳件14上而不致转动。
最详细地表示在图6中、并用标号56来表示的绕线管设置成包套住齿51，围绕绕线管卷绕着各个线圈绕组45，其卷绕方式将在下文详细描述。按照本发明，绕线管56系用诸如树脂之类的合适的绝缘材料制成，它们通常包括包围住各个齿51的矩形管部57以及内、外凸缘58和59。内凸缘58与内侧件48的毂部49相接触，而外凸缘59则在齿51的外周边缘向外。
矩形管部57的内周边形成为具有多个弹性锁齿61，它们将贴配于磁极齿51的外周边，以提供良好的固连。另外，一个键或齿6形成在绕线管56的一个轴向端部，且被设计成沿径向向外延伸超出磁极齿51的外周边，并进入到外侧件47的附近，用以与其一边相接合(清楚地示于图4)，并在内侧和外侧件47和48之间提供轴向对齐。
在磁极齿51的另一轴侧，某些绕线管56形成为带有可接纳L形夹持器键65的一腿部64的凹槽63。该夹持器键65具有倒钩状的边缘66，这样，当将夹持器键65压入到凹槽63中时，夹持器键65将被永久地保持在绕线管56中。在所示的实施例中有七个绕线管56接纳有这种夹持器键65，其原因在下面马上就会清楚的。
腿部64经向向外延伸超出磁齿53的外周边，如在图4中的67处所示，并与外侧件47的与接触键或齿62的那一侧相对的另一侧相接触。这样，在元件47和48间的精确且牢固的定位可确保具有良好的电磁性能。
夹持器键65的其余腿部设有细长突起68，其原因将在下面马上作出说明。可以看到，细长突起68沿一轴向延伸，径向超出线圈绕组45且穿过许多形成于接线板71上的槽形开口69。接线板71通过钎焊焊到细长突起68的凸出端上来刚性地固定，用以完成该组件。
线圈组件的组装步骤参照图5即可最清楚地理解。首先，第一步将内侧件48安装到位并将绕线管56滑配到齿51上。然后，第二步将外侧件滑套到内侧件上并进行热压配合。这既可以通过冷却内侧元件48或加热另一个外侧件48来完成，也可以通过同时进行这两者来完成。然后，在将外环47热压配合到内侧件48上面后，第三步是将夹持器键65插入以完成轴向锁定。再后，第四步是将接线板插入进去，通过上述的钎焊步骤将接线板焊牢。
主要参见图2-4和图6来说明接线板71的结构及其与线圈绕组45的关系，除了那些将留在后面说明的以外。
首先参照图6，可以看到，绕线管凸缘59在相对着接纳夹持器键65的一侧形成有一个其中有一弹性小薄片73延伸穿过的槽形开口72。用标号74表示的绕组端可以通过外边缘75提升上来而环绕在该小薄片下。这样，线圈绕组45将在安装过程和安装以后都相对于绕线管牢固地夹持在位。这就避免了在使用中绕组会松开的可能性。
然后，再将这些绕组端74连接到接线板71上，其连接方式主要可参照以下结合图2-4的描述。
首先参见图2-4，应该注意到，线圈绕组45被相互连接以应用于具有表示为彼此的相差为120°的“U”、“V”和“W”三个相的三相电路中。这样，在接线板71的绝缘表面上固连有三个分别与相应的相“U”、“V”和“W”相连的金属导体76、77和78。这些导体的一端分别有一个相应的接线端子79、81和82，它们分别具有用于连接外部导体的诸槽，外部导体包括安装在电动机壳组件13(具体为其内壳件14)中的并且被连接到各个导体76、77和78的内接线装置(wiring harness)上的一个接线盒83(图1)。
在接线板71的绝缘板上形成有周边缺口84，各导线端可从各个线圈端74穿过这些缺口。如图2的虚线所示，它表示各个线圈绕组是如何通过与绝缘基底形成整体或分开并与绝缘基底相连的导体而与各个接线板相连接的。
为了清楚地表示如何来形成此连接，从图2中的虚线所示，可以看到每三个线圈成一组。线圈绕组45的其余各端编成组并穿过绝缘板上的开口，且用密封胶85密封，如图3所示。图6中所示的夹持结构有助于完成此导线的组装。
另外，还设有一个角度传感器，如图1中的标号86所示，该传感器与在转子17上形成为与各磁极对准的定时突起87协配工作以有效地切换电流，从而获得所需要的电动机运作情况。可通过控制“U”、“V”和“W”相的电流来控制驱动扭矩。
最后，接线板71还具有一对接线端子88和89(图2和3)，它们也可通过接线装置连接到接线盒83中。这些可被用于检测定子电枢组件的温度的温度传感器(未图示)。
这样，从上述描述中可以容易地理解到，所述的结构提供了一种可以组装和形成绕组的非常精确的方法，以及该电气连接如何会被做成可确保长的使用寿命和优良的性能。当然，上述的说明只是本发明的一个较佳的实施例，在不脱离由所附权利要求书确定的本发明的精神实质和内容范围的情况下，还可以对此作多种变化和变型。
权利要求
1.一种用于旋转电机的电气线圈绕组组件，包括一铁芯，所述铁芯系由形成多个径向延伸的电枢铁芯的环形内侧径向件和外侧径向件所构成；环绕所述周向间隔的电枢铁芯来卷绕的电气线圈；以及在所述铁芯元件上的、用于保持所述各铁芯元件之间的轴向位置关系的径向延伸的相互配合部分。
2.权利要求1所述的电气线圈绕组组件，其特征在于，相互配合部分包括在所述铁芯元件之一上的、与所述铁芯元件中的另一个的外周面相配合的多个径向延伸突起。
3.权利要求1所述的电气线圈绕组组件，其特征在于，它还包括多个绕线管，每个绕线管都围绕着各自的一个电枢铁芯，且围绕着每个绕线管卷绕着各自的电气线圈。
4.权利要求3所述的电气线圈绕组组件，其特征在于，所述径向延伸的相互配合部分部分地由绕线管来形成。
5.权利要求4所述的电气线圈绕组组件，其特征在于，绕线管不可转动地固定于电枢铁芯上。
6.权利要求1所述的电气线圈绕组组件，其特征在于，还包括多个绕线管，每个绕线管都围绕着各自的一个电枢铁芯，且围绕着每个绕线管卷绕着各自的电气线圈，各绕线管及其电气线圈藉由保持夹可拆卸地连接到构成电枢铁芯的铁芯元件上。
7.权利要求6所述的电气线圈绕组组件，其特征在于，保持夹还部分地形成径向延伸的相互配合部分。
8.权利要求1所述的电气线圈绕组组件，其特征在于，保持夹中的至少几个具有在轴向延伸超出铁芯元件的端部，还包括有一由所述保持夹端部承载的接线板。
9.权利要求8所述的电气线圈绕组组件，其特征在于，接线板包括一其上固连有多个导体的绝缘板。
10.权利要求9所述的电气线圈绕组组件，其特征在于，各组线圈绕组具有电气连接于各自的导体的各自的连接端。
11.权利要求10所述的电气线圈绕组组件，其特征在于，各个线圈绕组的连接端均穿过形成在绝缘板的周边上的定位槽。
12.权利要求11所述的电气线圈绕组组件，其特征在于，接线板的形状为圆形。
13.权利要求12所述的电气线圈绕组组件，其特征在于，绕线管具有形成用于制止各自的电气线圈的导线端运动的夹持器的部分。
14.权利要求13所述的电气线圈绕组组件，其特征在于，形成夹持器的绕线管部分包括一个在绕线管周边上的、用于接纳导线端的槽，以及一个用于将导线端制约于所述槽中的弹性夹。
15.权利要求6所述的电气线圈绕组组件，其特征在于，所述绕线管具有形成用于制止多个电气线圈的导线端运动的夹持器的部分。
16.权利要求15所述的电气线圈绕组组件，其特征在于，形成夹持器的绕线管部分包括一个在绕线管周边上的、用于按纳导线端的槽，以及一个用于将导线端制约于所述槽中的弹性夹。
17.一种用于旋转电机的电气线圈绕组组件，它包括一铁芯，所述铁芯系由形成多个径向延伸的电枢铁芯的环形内侧径向件和外侧径向件所构成；多个绕线管，每个绕线管都围绕着各自的一个电枢铁芯，且围绕着每个绕线管卷绕着各自的电气线圈，所述绕线管及相应的电气线圈藉由保持夹可拆卸地连接到构成电枢铁芯的铁芯元件上，所述保持夹中的至少几个具有在轴向延伸超出铁芯元件的端部；以及一由所述保持夹端部承载的接线板。
18.权利要求17所述的电气线圈绕组组件，其特征在于，接线板包括一其上固连有多个导体的绝缘板。
19.权利要求18所述的电气线圈绕组组件，其特征在于，各个线圈绕组具有电气连接于各自的导体的各自的连接端。
20.权利要求19所述的电气线圈绕组组件，其特征在于，各个线圈绕组的连接端均穿过形成在绝缘板的周边上的定位槽。
21.权利要求20所述的电气线圈绕组组件，其特征在于，接线板的形状为圆形。
22.一种用于旋转电机的电气线圈绕组组件，它包括一铁芯，所述铁芯系由形成多个径向延伸的电枢铁芯的环形内侧径向件和外侧径向件所构成；多个绕线管，每个绕线管都围绕着各自的一个电枢铁芯，且围绕着每个绕线管卷绕着各自的电气线圈，所述绕线管具有形成用于制止各自的电气线圈的导线端移动的夹持器的部分。
23.权利要求22所述的电气线圈绕组组件，其特征在于，形成夹持器的绕线管部分包括一个在绕线管周边上的、用于接纳导线端的槽，以及一个用于将导线端制约于所述槽中的弹性夹。
全文摘要
一种用于诸如驱动车轮用的(具体为直流电动机之类)旋转电机的、改进的电枢绕组结构。该组件的电枢铁芯可用两个相互刚性连接而保持轴向不会运动的叠层板件来构成。这样就不必再用粘接剂。另外,还采用了一种改进的绕线管结构,它既可将一接线板直接固定到铁芯上,又能将各个绕组的连接端夹持住,从而防止它们在组装和动作过程中变得松动。
文档编号H02K3/52GK1332509SQ0112116
公开日2002年1月23日 申请日期2001年6月4日 优先权日2000年6月2日
发明者高野正, 高桥秀明 申请人:株式会社萌利克