专利名称：旋转电机装置的电枢的制作方法
技术领域：
本发明涉及一旋转电机，具体来说，涉及这种电机的一改进的电枢结构。
背景技术：
众所周知，用于旋转电机(它们不是电动机就是发电机)的大多数电枢由一铁磁性材料制成，并一般由成叠结构的铁心组成。铁心形成多个径向延伸的极齿，电磁线圈绕在极齿的周围。一般来说，这些绕组包围一绝缘的绕线筒结构。此外，电枢包括一布线底板，诸线圈绕组的端头连接到该布线底板，以对电机提供外部的电气连接。因此，有许多单独的部件，它们必须固定在一起。
除了建立各种元件的连接，重要的还要确保它们正确的轴向、径向和周向的关系。2003年5月20日发表的受让于本受让人的美国专利6,566,779，以及日本公开的申请，公开号为2002-58228，后者描述了该专利中所示结构的改进以及其在日本的优先权申请，上述两个专利示出一种结构，其中，一三层构造的布线底板设置在一旋转电机的电枢的轴向端部上。与其它的和上述的现有技术相同，电枢包括一成叠的铁心，其包括一圆形部分，多个磁极齿从该圆形部分沿径向延伸。由绝缘树脂制成的两个部分的绕线筒附连在铁心，并具有多个围绕各磁极齿的部分。
根据该专利和公开的日本申请，绕线筒设置有用来附连布线底板的阻挡块。阻挡块由一金属板制成，它从绕线筒向外突出，并朝向布线底板弯曲而形成一L形。布线底板包括三层用于三个相位U、V和W，并形成一环形。它还具有布置在靠近接纳阻挡块的周缘的一圆形排列中的多个接合孔。阻挡块的部分突出在接合孔的外面。通过将钎焊料质量沉积在阻挡块的突出端上，布线底板固定在电枢的其余部分。
尽管有效，但这种附连方法劳动强度大。此外，形状、尺寸，以及轴向、周向和径向的定位的变化可能不能接受。
因此，本发明的一主要目的是提供一改进的电枢结构。
本发明的另一目的是提供一用于布线底板的改进的附连方法，它更为简单、劳动强度更低，以及更精确。
发明内容
本发明适于实施为一用于旋转电机的电枢结构，该旋转电机包括一由多个成叠板组成的铁心，该成叠板具有一多个磁极齿从其中沿径向延伸的圆形件。一对绝缘体定位在铁心的相对的轴向侧上，并具有围绕磁极齿的齿接合部分，以便接纳线圈绕组。一布线底板定位在其中一个绝缘体的一轴向侧上。布线底板由一绝缘材料制成，并适于接纳诸线圈绕组的线端。互连件形成在一个绝缘体和布线底板上，用来将布线底板连接在预定的轴向、径向和周向的位置内。
附图的简要说明
图1是根据本发明构造的一电枢的分解的立体图。
图2是布线底板的放大的立体图。
图3是图2中圆圈3圈出的区域的放大图。
图4是图2中圆圈4圈出的区域的放大图。
图5是一个绕线筒半部的放大的立体图。
图6是图5中圆圈6圈出的区域的放大图。
图7是布线底板的侧视图。
图8是示出图7所示一侧的相对侧的布线底板的侧视图。
图9是布线底板的截面图。
图10是沿图9中箭头10的方向观察的放大图，并示出附连的钩子。
图11是钩子的截面图。
图12是示出诸终端之一的放大图。
图13是沿图12中箭头13的方向观察的视图。
图14是沿图12中箭头14的方向观察的视图。
图15是一个绕线筒半部的侧视图。
图16是一个绕线筒半部的另一侧的侧视图。
图17是一个绕线筒半部的部分的放大的侧视图，示出其附连的部分。
图18是沿图17中的线18-18截取的放大的截面图。
图19是缠绕电枢的侧视图。
图20是缠绕电枢和模制在电机壳内的附连的线路板的截面图。
图21是模制壳的端视图。
图22是实施本发明的一完成的电机的截面图。
图23是电机的端视图。
图24是示出电机布线的视图。
图25是电机的布线图。
具体实施例方式
现详细参照诸附图，首先参照图1，标号31一般表示实施本发明的一旋转电机的电枢。如图所示，电枢31确定地用作一三相电动机的电枢，但本技术领域内的技术人员将会容易地理解到，它可用于其它类型的电动机或发电机。它包括一缠绕的铁心32，以及一起作线圈端头线路的布线底板33，它以下文中将描述的方式固定到缠绕铁心32的一轴向端上(图1中的顶端侧)。
缠绕铁心32包括一铁心轭34，其构造为由薄板片堆叠的轭体，上和下绕线筒半部绝缘体35，以及围绕绝缘体35缠绕在缠绕铁心轭34上的多个线圈36(见图19)。铁心轭34具有一环形部分37，在此实施例中，多个周向间隔的磁极齿38从环形部分径向向内地延伸，以包围一转子36的周缘(图22和23)。
槽39形成在相邻的磁极齿38之间。绝缘体35的诸面与插入突耳41一体地形成，突耳的数量与槽39相同，这样，当环形绝缘体35向上和向下插入到槽39内时，两个绝缘体35沿周向以要求的周向关系固定和保持在铁心轭34内。如下文将会描述的，线圈线通过位于各磁极齿38的两侧上的槽39上下地缠绕在绝缘体35上，这样，多个线圈36(图19)布置在一圆形的排列中。
布线底板33以下文中将会描述的方式附连到缠绕铁心32的顶表面，并在图2-4中清晰地示出。布线底板33是一三层的结构，它由环形的相位特有的终端件42组成(见图9)，它们对应于三个相位U、V和W，沿轴向方向一个放置在另一个上，并彼此绝缘。通过用树脂材料插入模制成形，相位特有的终端件42形成为一单一体。如图2所示，布线底板33是一用模制的树脂43制成一单一体的环形(C形)。
各个相位特有的终端件42具有多个径向向外地突出的终端突耳44，以便连接各相线圈36的各绕线端部33的绕线头或绕线尾。终端突耳44具有其如图4的放大图中所示的末端弯曲，这样，当线圈绕线端被连接时，工人可容易地将绕线端部绑扎和固定在终端突耳44的周围。继续参照图4，并如将在下文中更详细地描述的，标号45表示一为了钎焊的目的用来扭牢和钎焊绕线端的弯形，以及一用来保持绕线端以免脱开的弯形46。
各相位特有的终端件42还具有一体地形成的对应于各个三个相位U、V和W的外部连接终端47。如图2所示，通过弯曲相位特有的终端件的部分，或通过初步地在终端件形成时从终端件的主要部分冲切突出，外部连接终端47形成为沿轴向从布线底板33的一侧表面朝向缠绕铁心32的相对侧突出。
布线底板33的周缘具有一体地形成的多个(在所示实例中，在直径方向相对的位置处两个)用作固定装置的钩子48，当布线底板33装配入缠绕铁心32并将布线底板33固定到缠绕铁心32时，诸钩子相对于绝缘体35合适地定位布线底板33。钩子的形状最清晰地显示在图3的立体图中。如图所示，钩子48形成三角形，从布线底板33的端面向下突出，以便可沿径向弹性地变形。钩子48的末端形成有一径向向内突出的倒钩49。
现将主要参照图5和6，描述适应于和连接到布线底板33的绝缘体35的外形和结构。绝缘体35如铁心轭34那样形成一环形。形成在其轴向的周缘上的是多个绕组的接纳件51，具有与磁极齿38相同的数量(18)，以便接合-阻挡线圈绕线端。各个绕组接纳件51形成有一切口52，线圈的绕线端通过切口径向地引导到绝缘体35的外面。
绝缘体35还与多个从绕组接纳件51径向向内地延伸的绕组部分53一体地形成。通过磁极齿38配装入形成在邻近包围磁极齿38的铁心轭的绝缘体35的侧边上的凹陷54内，绕组部分53与铁心轭34的磁极齿38(图1)对齐。槽39形成在邻近的绕组部分53之间。上述插入突耳41形成在上述两者之间的区域内的绕组部分53下面。各绕组部分53在其径向内侧上具有一用来支承和保持各线圈内部的弧形突缘55。
线圈36的绕组通过突缘55的内圆部分保持在一端上。顺便提及的是，绕组包括线圈36的部分，其由一线通过槽39(图1)上下地缠绕在磁极齿38周围而形成。线圈绕组保持和支承在形成在上和下绝缘体35的内圆表面侧上的突缘55与绕组接纳件51之间。在布线底板33底侧上的一环形突出56(图2)与支承线圈端的突缘55的背表面55a接合。这样，绝缘体35和布线底板33保持在相同的径向位置上。
绝缘体35的圆的周缘还与多个周向间隔的钩子接纳件57一体地形成，钩子接纳件57在数量上和间距上与钩子48的数量和间距相等，以便接纳布线底板33的钩子48。因此，在此实施例中，钩子接纳件57沿直径方向定位。
这些钩接纳件57示于图6中。钩接纳件57如绕组接纳件51那样从绝缘体35的端面向上突出。钩接纳件具有一形成有一凹陷58的圆形周缘侧，以便接纳钩子48。凹陷58呈三角形，以便大致地与钩子48互补。凹陷58的端部形成有一突出59，以便接合形成在钩子48的末端上的倒刺49。钩接纳件57还设置有一邻近凹陷58的切口61，以便通过线圈36的布线端。各钩子48能够绕一中心，特别是介于钩子48和模制树脂43的主体部分之间的连接点弹性地弯曲。当钩子48与钩接纳件57接合时，钩子48的末端径向向外地略微挠曲，然后，倒刺49与钩接纳件57的突出59搭锁卡入地接合。
现参照图7和8，它们分别示出布线底板33的外面和内面。如图所示，终端突耳44形成为从布线底板的模制树脂43的圆形周缘径向向外突出，并沿其周缘间隔。三个外连接终端47从布线底板33上的径向和周向部位的不同位置突出。
模制的树脂43的内圆表面设置有多个沿周向间隔的轴向槽62。这些槽62是由形成在金属模具侧上的突出形成的凹陷，用来径向地定位所有环形的相位特有的终端件42，如图6所示，它们定位在三个不同的水平上。模制的树脂43设置有一开口63，以清出一磁极位置探测器75(图23)，该探测器由霍尔(Hall)元件和其它部件组成，用来探测合作的转子的转动位置。
如上所述，和图2和8中清晰地所示，环形(在此实施例中为C形)突出56沿布线底板33的底侧的内圆表面形成。当环形突出56与各突缘55的背表面55a(径向外侧)紧密接触地配装时，环形突出56用来将布线底板33和绝缘体35定位在一公共轴线上，同时，在将布线底板33附连到与缠绕铁心32一体形成的绝缘体35时，钩子48与钩接纳件57接合。
现参照图9，三个环形的相位特有的终端件42嵌入在模制的树脂43内，沿轴向方向在布线底板33内的三个水平上，对应于三个相位U、V和W。如图所示，最顶上的相位特有的终端件42的部分向上弯曲，并伸出模制的树脂43，用作外部连接的终端47。尽管未予示出，但相位特有的终端件42的其它部分也同样地弯曲，起作外部连接终端47的其余部分，顺便提及的是，终端突耳44未在图中示出。
图12-14示出在布线底板33周缘上突出的终端突耳44的外貌。如从这些视图和图4中可以清楚的，终端44通过冲切一金属薄板随后弯曲而制成，使其末端具有两个弯形45和46。弯形45由弯回成V形而形成，以起作一钎焊的终端，用来扭牢和融合线圈绕线端部分65。另一弯形46通过向上弯曲一端部而形成，起作一保持突耳，用来防止用融合终端(弯形45)扭牢的绕线端部分65与弯形45的V形开口脱开。这样，在将绕线端部分连接到终端突耳44之前，一工人通过在弯形45上缠绕绕线端部分即可容易地将绕线端部分与终端突耳44接合-停止。换句话说，参照图12，首先，绕线端部分65处于在终端突耳44的未见侧上突出的状态中，然后向上拉(如图中所示)，通过模制树脂43的凹陷66，并继续到终端突耳44的可见侧，通过模制树脂42和弯形45之间的间隙，朝向V开口走向，深入到V空间内，并出来被保持弯形46的顶端侧绊住(如图13所示)。在扭牢和保持在钎焊的弯形45的状态中，绕线端部分施加钎焊，这样，绕线端65连接到终端突耳44上。
现参照图15和16，图15示出绕组部分53(在所示实施例中为18个)沿周向等距离间隔。它还示出插入突耳41形成在绝缘体35的反向侧上，与形成在绕组部分53中的槽39沿周向上对齐。还示出，如上所述，两个钩接纳件57在直径上间隔。
图17和18还以放大图示出绝缘体35的钩接纳件57部分。如图17所示，插入突耳41的外壁底部边缘67与水平向略成锥度。这样，插入突耳41的形状从绝缘体的端面沿一个方向(在图17中向下)突出，使一个角68起作一前导末端，以便容易地插入到铁心轭34的槽39内。
如图18所示，绝缘体35的钩接纳件57具有用来接合-阻挡钩子48的倒刺49的突出59。突出59形成为横截面为三角形的楔形的形状，以便阻挡布线底板33的轴向运动，一旦突出59与布线底板33的钩子48接合，用来防止其与绝缘体35的脱开。
如上所述，该实施例布置成当布线底板33装配入绝缘体35内，形成一均匀体时，随着钩子48配装入两个钩接纳件57，布线底板33相对于绝缘体35沿轴向自动地定位，且布线底板33还沿周向方向自动地定位。此外，因为钩子48和钩接纳件57的存在，所以，两个部件的轴向对齐(对中)同时实现，这样，布线底板33相对于绝缘体35也沿径向方向自动地定位。如上所述，径向定位的实现，主要通过将设置在布线底板33的底侧上的环形突出56(图2)配装在绝缘体35的内圆表面突缘55的背表面55a上。这样，分别用钩子48和钩接纳件57提供给绝缘体35和布线底板33，这可便于至今尚为复杂的定位工作，提高其精确度，而无需其它的定位夹具。
现参照图19，图中示出附连到缠绕铁心32的布线底板33。从图中可见，线圈36缠绕在缠绕铁心32的18个磁极齿38上。这些线圈36通过布线底板33互连，如上所述，布线底板33起作线圈端的线路。交叉线69互连要求的线圈36，而没有布线底板33的终端突耳44的干扰。因此，按下文中参照图24和25所描述的，诸线圈互连。
线将参照图20-24来描述上述的组装如何容纳到诸如一电动机的旋转电机中。首先，参照图20和21，使用一模制的树脂71将布线底板33和连接的缠绕铁心32做成单一体，以形成一单一体的电动机壳72。为了实施该模制成形，缠绕的铁心32连同布线底板33一起放置在模具内(未示出)。当树脂材料倒入模具凹腔内时，单一体，即，包括缠绕铁心的电动机壳形成。如上所述，形成在模具内的电动机壳72具有三个外连接终端47，如图21所示，它们从底侧上突出。
螺钉接纳件73用来附连电动机端板(未示出)。如上所述，突出74也设置在开口63的侧边上，用来附连如图23所示的磁极位置检测底板75。
现参照图22和23，它们示出一转子单元76安装在电动机壳72内。使作为电动机输出轴的转子轴77从电动机壳72中突出，转子单元76则安装在电动机壳72上。磁极位置检测底板75使一用于检测转子单元76的旋转磁极位置的霍尔元件76安装在其上。最后，永久磁体78附连在转子单元76的外表面上。
现参照图24中的电枢31的布线图，其示出相位U、V和W的线圈的绕线头和绕线尾。特定线圈的绕线端65连接到布线底板33的终端突耳44上。连接到对应的终端突耳44的诸线圈的绕线端，通过嵌入在布线底板33内的三层内的相位特有的终端件42而连接。
图25是示于图24中的连接结构的线路的简化图。该实施例示出一三线圈串联，两线圈并联的连接，各相形成有六个线圈，两个线圈组为并联，各组具有三个串联的线圈。示于图中的相位U、V和W连接到布线底板33的外连接终端47。
因此，从以上的描述可以明白到，提供限定布线底板相对于布线底板配装的缠绕铁心的绝缘体沿轴向、径向和周向方向的位置的装置，可使通过绝缘体将布线底板附连和固定到缠绕铁心成为可能，而同时在布线底板和绝缘体之间实现合适的定位关系，无需使用诸如定位夹具之类的辅助设备。当然，本技术领域内的技术人员将会容易地理解的，上述的实施例只是本发明可采取的示范的形式，在不脱离由附后的权利要求书所定义的本发明的精神和范围的前提下，可作出各种变化和改型。
权利要求
1.一用于旋转电机的电枢结构，该旋转电机包括一由多个成叠板组成的铁心，该成叠板具有一多个磁极齿从其中沿径向延伸的圆形件，一对绝缘体定位在所述铁心的相对的轴向侧上，并具有围绕所述磁极齿的齿接合部分，以便接纳线圈绕组，一布线底板定位在所述绝缘体中的一个绝缘体的一轴向侧上，所述布线底板由一绝缘材料制成，并适于接纳诸线圈绕组的线端，以及互连件形成在所述一个绝缘体和所述布线底板上，用来将所述布线底板连接在预定的轴向、径向和周向的位置内。
2.如权利要求1所述的电枢结构，其特征在于，互连件包括一对互连元件，在一个绝缘体和布线底板的各一个上有一个互连元件。
3.如权利要求1所述的电枢结构，其特征在于，有多个沿周向间隔的互连件。
4.如权利要求3所述的电枢结构，其特征在于，各互连件包括一对互连元件，在一个绝缘体和布线底板的各一个上有一个互连元件。
5.如权利要求2所述的电枢结构，其特征在于，在布线底板和绝缘体沿一个方向的相对轴向运动后，互连元件接合，一旦接合，防止沿与所述一个方向相对的方向的相对运动。
6.如权利要求5所述的电枢结构，其特征在于，互连元件包括一倒刺的钩子和一接纳件。
7.如权利要求6所述的电枢结构，其特征在于，有多个沿周向间隔的互连件。
8.如权利要求1所述的电枢结构，其特征在于，在布线板和绝缘体上还设置有合作的圆柱形突缘和沿周向间隔的互相接合的台肩，以帮助径向的定位。
9.如权利要求8所述的电枢结构，其特征在于，互连件包括一对互连元件，在一个绝缘体和布线底板的各一个上有一个互连元件。
10.如权利要求8所述的电枢结构，其特征在于，有多个沿周向间隔的互连件。
11.如权利要求10所述的电枢结构，其特征在于，各互连件包括一对互连元件，在一个绝缘体和布线底板的各一个上有一个互连元件。
12.如权利要求9所述的电枢结构，其特征在于，在布线底板和绝缘体沿一个方向的相对轴向运动后，互连元件接合，一旦接合，防止沿与所述一个方向相对的方向的相对运动。
13.如权利要求12所述的电枢结构，其特征在于，互连元件包括一倒刺的钩子和一接纳件。
14.如权利要求13所述的电枢结构，其特征在于，有多个沿周向间隔的互连件。
全文摘要
一改进的电枢结构，其中，有线圈绕组的布线板和线圈至少部分地围绕的合作的绝缘体，其中，绝缘体和布线板通过一附连结构进行互连，该结构自动地将诸部件定位和保持在要求的周向、轴向和径向的位置内。
文档编号H02K1/12GK1551451SQ20041004560
公开日2004年12月1日 申请日期2004年5月8日 优先权日2003年5月8日
发明者高桥秀明, 安藤劝, 东久顺, 近藤浩章, 章 申请人:株式会社萌力克