CN1805242A - 往复式电机定子及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种用于往复式电机的定子包括：线圈绕组，线圈多次缠绕在其中，并通过分布在绕组线圈间的粘合材料固定和绝缘；绝缘带，沿线圈绕组的外圆表面形成呈圆形带形状；环形绕线管，与线圈绕组的两侧表面相连结，并覆盖线圈绕组和绝缘带；多个铁心块，其沿圆周方向连接到绕线管上；和内部铁心，插入并与由绕线管及多个铁心块组成的环形内圆面间保持一定的间距。

Description

往复式电机定子及其制造方法

技术领域

本发明涉及往复式电机，特别的，涉及一种往复式电机的定子及其制造方法，该方法能够简化制造工艺和在使用注入模制时防止尺寸误差。

背景技术

电机将电能转变为动能。电机分为将电能转变为转动力的旋转式电机和将电能转化为线性动力的往复式电机等。

图1是一个横截面视图，其示出了一个现有往复式电机的例子。如其所示，往复式电机包括一个定子S，其具有外部铁心100和位于外部铁心100内侧的内部铁心200；和一个动子300，其可在定子S的外部铁心100及内部铁心200间的空隙中移动。动子300包括一个永久磁体310和一个用于保持永久磁体310的磁体保持器320。在外部铁心100中，线圈绕组400与绕线管50相结合，线圈线组400缠绕在绕线管50中。

外部铁心100是通过层叠多个层叠片而形成的。每个层叠片都形成为一种“∏”的形状(即，“c”或“u”形)，具有在其腿部间形成向内侧开口的开口部110，以便配置线圈绕组400及其绕线管50；一个基础部120位于开口部110外侧，磁通通过它流动；和磁极部130，其从基础部120的两内侧端伸出并形成磁极。

内部铁心200与外部铁心100的内表面间以一定间隔隔开，内部铁心200是由矩形的叠层片形成的。

绕线管50形成为环形，线圈绕组400是通过将线圈多次缠绕在绕线管50周围而形成的。

图2是一个端视图，示出了配备有根据现有技术的定子的往复式电机。

如图中所示，定子的外部铁心是通过沿周向把铁心块LU1连接到环形绕线管50而形成的，其中铁心块LU1是通过层叠多个径向叠层片L1到一定厚度而形成的。

每个铁心块LU1的内表面和外表面分别由多个层叠片L1的内部和外部边形成。与绕线管50相连接的铁心块LU1的内表面形成一个圆柱，而其外表面之间保持一定的间隔。

绕线管50包括：环形体51，其中沿周向形成有环形的绕组沟槽(未示出)，和盖住环形体51的绕组沟槽的环形盖52。线圈绕组400位于环形体51的绕组沟槽中。

绕线管50的连接固定部55具有一定厚度并以与环形盖52相同宽度的带状形成。该连接固定部55盖住铁心块LU1的外表面和两侧表面的一部分，以及绕线管的外表面在铁心块LU1间暴露于外部的一部分。铁心块LU1的两侧表面和外表面紧紧地与连接固定部55相粘结，因而连接固定部55向外伸出(突出)。即，多个铁心块LU1通过连接固定部55与绕线管50固定连接。

绕线管50的环形体部51配备有多个排放口54，通过它排放湿气。

下面说明这样的往复式电机定子的制造工艺。通过例如注入模制(injection molding)工艺的工艺制造绕线管50，它包括环形体51，该环形体51在外圆表面配备有绕组沟槽53，并如图3所示制造可盖住环形体51的盖52。

接下来，绕线管50的绕组沟槽53被涂层线圈400多次缠绕，然后用盖52盖住绕线管50的外圆表面。

然后，通过层叠多个片层L1而制成的铁心块LU1和LU2彼此相连，这样其内表面形成一个圆柱，而其外表面保持预定的间距布置。

上面布置有铁心块LU1的线圈绕组被置入模子502，然后使用压模铸造方法或注入模制方法通过绝热入口503执行包覆模制(over-molding)。这样，在完成外部铁心100后，将内部铁心200与外部铁心100的内圆表面相间隔地布置，从而获得一个定子。

然而，在这种往复式电机的现有结构定子中，绕线管50用塑料材料铸造，因而具有相对低的强度。结果，在缠绕绕线管50的绕组沟槽53中的线圈时，绕线管50会出现变形，并且必须适当调整缠绕线圈的缠绕张力，这使组装过程变得困难。

而且，现有往复式电机的定子是通过这样的工艺制造的，即将线圈400缠绕在绕线管50上，用盖53覆盖在它上面，再将它置于模子502中。结果，制造工艺变的复杂且增加了制造步骤，这导致制造费用的增加和生产率的降低。

另外，由于在包覆模制工艺中使用注入模制方法，其中线圈绕组涂有绝缘材料，被模制的物体在冷却中收缩从而导致尺寸误差，和由于模子的温度变化而导致产品的不一致性，这增加了废品率。还有，在最初模制设定中要设定模子的温度和压力条件。因而具有例如制造工艺复杂和制造费用高的问题。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于往复式电机的定子及其制造方法，通过该制造方法可简化制作工艺并防止由注入模制所造成的尺寸误差。

根据本发明的目的，为实现这些及其它优点，如在此所广泛说明的，提供一种用于往复式电机的定子，包括：环形线圈绕组，线圈在其中多次缠绕并通过分布在线圈间的粘合材料固定和绝缘；绝缘带，沿线圈绕组的外圆表面形成圆形带形状；环形绕线管，与线圈绕组的两外侧表面相连结，用于覆盖线圈绕组和绝缘带；多个铁心块，其沿圆周方向连接到绕线管上；和内部铁心，插入并在其自身与绕线管及多个铁心块形成的环形内圆表面间保持一定的间距。

根据本发明，还提供一种用于制造往复式电机定子的方法，其包括：第一步，沿模具缠绕线圈；第二步，加热绕组线圈并熔化位于其外部的粘合材料和覆盖线圈绕组的外圆表面的绝缘带，从而使其连接至线圈；第三步，插入环形绕线管以覆盖环形线圈绕组；第四步，形成预定形状的层叠片层；第五步，通过层叠在第四步中形成的片层形成第一和第二铁心块半；第六步，通过将第一和第二半个铁心块分别连接至绕线管的两侧面而形成铁心块；和第七步，插入内部铁心并在内部铁心与通过沿绕线管圆周方向布置多个铁心块而形成的内圆表面间保持一定的距离，沿线圈绕组的轴向将第一盖和第二盖分别连接至铁心块。

结合附图，从本发明的以下详细说明，本发明的前述和其它的目的，特征，方面和优点将变的更加明显。

附图说明

附图提供对本发明一部分更进一步理解，并入以及组成本申请的一部分。本发明示出的具体实施方式与说明书一起用以阐明本发明的原理。

图中：

图1是现有往复式电机的横截面视图；

图2是现有往复式电机的端视图；

图3是一系列透视图，示出了用于制造往复式电机现有定子的工艺步骤；

图4是根据本发明的往复式电机的横截面视图；

图5、6、7、8和9各图示出了根据本发明的往复式电机定子的制造工艺；其中，

图5是截面图，示出了线圈缠绕在模具(jig)周围的状态；

图6是局部分解透视图，示出了绝缘带与环形线圈相结合前的状态；

图7是局部分解透视图，示出了绝缘带与环形线圈相结合后的状态；

图8是截面图，示出了将线圈绕组绕结合到线管中的工艺；和

图9是截面图，示出了将铁心块结合到绕线管上的工艺。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的优选实施例，附图中示出了本发明的实例。

图4是一个横截面视图，示出了一个具有根据本发明的定子的往复式电机。

如其中所示，往复式电机包括定子S，其具有外部铁心100和设置在外部铁心100中的内部铁心200，和动子300，其可移动地插入在定子S的外部铁心100与内部铁心200间的空隙中。动子300包括一个或多个永久磁体310和用于保持永久磁体310的磁体保持器320。

外部铁心100包括一个环形线圈绕组400，线圈多次缠绕在其中，并被分布在线圈绕组间的粘合材料710紧固和绝缘；一个绝缘带410，其沿线圈绕组400的外圆表面形成为圆形带形状，用于形成绝缘层；一个环形绕线管500，其包含与绕组线圈400的相应侧面相连接的两半510和520，用于同绝缘带410一起封闭线圈绕组400；和多个在绕线管500上沿圆周方向相互连接的铁心块600。

线圈绕组400是通过多次缠绕线圈而形成的具有固定厚度和宽度的环形。粘合材料710填充线圈绕组间的空隙从而绝缘其间的空隙并保持其形状。

绝缘带410形成在线圈绕组400的外圆周面上，以覆盖其外圆周表面。

绝缘带410为环形，具有一定的宽度和厚度。其宽度可等于或大于线圈绕组400的外圆周面宽度。如在图4的局部放大详图所示，优选的，绝缘带410的宽度大于线圈绕组400外圆周表面的宽度，以便其甚至可以包围线圈绕组400两侧面的一部分及其外圆表面。

绝缘带410优选的由一种可收缩的管形成，其受热可收缩(例如，热缩管)。

绕线管500由两半510和520形成，从而可分离成环形的两部分，并允许每半个分开的绕线管可以与另外半个相结合。当半个绕线管与另半个绕线管相结合时，它们封闭线圈绕组400的两侧表面及其内圆表面。每半个绕线管510和520的每一侧表面与绝缘带410在线圈绕组400两相应侧表面的一部分重叠。绕线管500优选由绝缘材料制成。

每个铁心块600包括一个与线圈绕组400的一侧表面相连接并由预定形状层叠片层形成的第一半个铁心块601和一个与第一半个铁心块601一样形成的第二半个铁心块602，其与线圈绕组400的另一侧表面相连接，并与每一半个铁心块601接合。

形成第一和第二半个铁心块601和602的片层在其相应的外侧具有连接沟槽621和622，用于分别与第一和第二盖的连接突起701和801相连接，这些将在后面解释。

相应的，铁心块600的内表面和外表面由多个层叠片层的内边缘和外边缘形成曲面，且结合到线圈绕组400的多个铁心块600的内表面形成一个圆筒，而它们的外表面之间保持预定的间距，这与现有技术是一样的。

铁心块600的外侧表面分别与第一盖700和第二盖800相连接。

第一盖700和第二盖800为环形，在其中心具有通孔750和850，且在其一侧分别具有连接突起701和801，以便与相对应的铁心块600的连接沟槽621和622相连接。第一和第二盖700和800允许动子300相应地穿过位于其中心的通孔750和850。另外，第一和第二盖700和800分别与片层的连接沟槽621和622通过连接突起701和801相连接，从而固定其位置。

在下文中，将说明一种根据本发明的往复式电机的定子的制造方法。根据本发明的往复式电机的定子的制造工艺如图5，6，7，8和9所示，其中图5是截面图，示出了线圈缠绕在模具周围的状态，图6是局部分解透视图，示出了绝缘带与环形线圈相结合前的状态，图7是局部分解透视图，示出了绝缘带与环形线圈相结合后的状态，图8是截面图，示出了将线圈绕组结合到绕线管中的工艺；和图9是截面图，示出了将铁心块结合到绕线管上的工艺。

首先，如图5中所示，准备好可分离的两部分模具900(即，线圈模子)，其具有中央沟槽，线圈400可沿圆周方向缠绕在其中，然后围绕模具900的沟槽缠绕期望圈数的线圈400。这里，模具900具有足够的强度，这样可以调节线圈400的缠绕张力且易于指定线圈400的缠绕圈数和形状。

下一步，为加热线圈绕组400，使缠绕在模具900周围的线圈400通电或采用其它方法，以便熔化位于线圈400的最外层的粘合材料710。结果，线圈400间的间隙被邻接和充满。换句话说，在加热线圈绕组400时，位于线圈400最外层(在外部)的粘合材料710熔化以填充线圈间的间隙。然后，模具900的两部分分开，线圈绕组400从模具900上分离出。就是说，因为线圈绕组400被粘合材料710所固定，因此它可从模具900上分离并仍保持其环形形状。然后，如图6所示，环形的绝缘带410嵌到如此分离出的环形线圈绕组400的外圆面上。如图7所示，当线圈绕组400暴露于高温时，绝缘带410收缩从而与线圈绕组的外圆表面和每一侧表面的一部分紧密粘结和结合。高温暴露指一个区域可加热到一定温度以上，在该温度绝缘带可收缩和变形(例如，高温炉)。

在这一步中还可使用另一方法。即，第二步可如下实施，包括将绝缘带缠绕在围绕模具的线圈外表面周围的连接步骤；和加热线圈绕组从而熔化位于线圈最外层的粘合材料和绝缘带，从而邻接其间的绕组并将绝缘带与线圈相结合的步骤。

下一步，如图8所示，环形绕线管500的两个分离的部分510和520相应地与其间的线圈绕组400的两侧面连接在一起。此时，每半个绕线管510和520的一侧部分地与在线圈绕组400的两侧的绝缘带410相重叠。

此后，通过形成预定形状的片层并将形成的片层层叠起来制造多个第一和第二半个铁心块601和602，使其内表面和外表面具有预定的曲率。

每个第一半个铁心块601与第一盖700通过连接沟槽621和连接突起701相连接，且每个第二半个铁心块602与第二盖800相连接。如上所述，多个第一和第二半个铁心块的内表面形成圆柱而其外表面保持一定的间距。

与第一盖700相连接的第一半个铁心块601与绕线管500的一个外侧面相连接，内部铁心200插入其中，而与第二盖800相连接的第二半个铁心块602与绕线管500的另一外侧面相连接。这样通过如螺栓的紧固件将第一盖700和第二盖800连接到一起，而第一和第二半个铁心块601和602的邻接内侧表面可通过连接技术例如焊接结合起来。

在本发明的方法中，首先将第一和第二半个铁心块连接至盖，然后布置在绕线管的外圆面。然而，也可以使用另一种方法，其中第一和第二半个铁心块布置在绕线管外圆面，而内部铁心插入其中，然后连接第一个第二盖。

至此所述，根据本发明的往复式电机的定子不需要缠绕线圈的绕线管和盖子。结果，由于元件数量的减少，其制造成本可有效减少，制造工艺被简化。

另外，与现有工艺不同，现有工艺中使用注入模制方法，由于模具的温度变化增加缺陷率，导致模制物体冷却收缩时造成尺寸误差和产品的不一致性。在本发明中，前述在注入模制中发生的几个问题可通过从用于在线圈绕组上覆盖绝缘材料的包覆模制操作中取消注入模制工艺而避免。

在不脱离本发明的思想或范围的情况下，本发明可以几种形式实施，应当理解，除非特殊说明，上述实施例不限于前述任何细节，而是应广泛的受所附权利要求所规定的精神和范围所约束，从而所有限于权利要求范围内的任何修改和变更，受所附得权利要求书的内容涵盖。

Claims (9)

1.一种用于往复式电机的定子，包括：

环形线圈绕组，线圈在其中多次缠绕并通过分布在绕组间的粘合材料固定和绝缘；

绝缘带，沿线圈绕组的外圆表面形成圆形带形状；

环形绕线管，与线圈绕组的两外侧表面相连结，用于覆盖线圈绕组和绝缘带；

多个铁心块，其沿圆周方向连接到绕线管上；和

内部铁心，布置成在其外圆面与绕线管及多个铁心块的内圆表面间保持一定的间距。

2.根据权利要求1所述的定子，其中每个铁心块包括：

第一半个铁心块，其由层叠的片层所形成并与绕线管的一侧表面相连结；和

第二半个铁心块，其与第一半个铁心块同样形成，并与绕线管的另一侧表面相连结并与第一半个铁心块相邻接。

3.根据权利要求1所述的定子，其中绕线管由两部分构成，且两独立部分分别与线圈绕组的相应侧表面相连结。

4.根据权利要求1所述的定子，其中绝缘带由受热收缩的可收缩管构成。

5.根据权利要求1所述的定子，其中绝缘带宽度大于线圈绕组的外圆表面宽度，以便覆盖线圈绕组两侧表面的一部分及其外圆表面。

6.一种往复式电机的定子，包括：

线圈绕组，线圈在其中多次缠绕并通过分布在绕组线圈间隙中的粘合材料固定和绝缘；

绝缘带，沿线圈绕组的外圆表面形成圆形带形状；

环形绕线管，与线圈绕组的两侧表面相连结，并覆盖线圈绕组和绝缘带；以及

多个铁心块，其沿圆周方向连接到绕线管上。

7.一种往复式电机定子的制造方法，包括：

第一步，围绕模具缠绕线圈；

第二步，加热绕组线圈并熔化位于其外部的粘合材料和覆盖线圈绕组外圆表面的绝缘带，从而使其连接至线圈；

第三步，插入环形绕线管以覆盖环形线圈绕组的内圆面及两侧面；

第四步，形成预定形状的层叠片层；

第五步，通过层叠在第四步中形成的片层形成第一和第二半个铁心块；

第六步，通过将第一和第二半个铁心块分别连接至绕线管的两侧面而形成铁心块；和

第七步，插入内部铁心并在内部铁心与通过沿绕线管圆周方向布置多个铁心块而形成的内圆表面间保持一定的距离，沿线圈绕组的轴向将第一盖和第二盖分别连接至铁心块的外侧。

8.根据权利要求7，其中第二步包括：

在围绕模具的线圈的外圆面周围缠绕绝缘带的连接步骤；和

加热线圈绕组，从而熔化位于线圈外部的粘合材料和绝缘带，以使线圈绕组间相粘结并将绝缘带连接到线圈的加热步骤。

9.根据权利要求7，其中第二步包括：

加热线圈绕组和熔化位于线圈外的粘合材料，从而通过填充绕组间的间隙而固定线圈的粘合步骤；

从模具上分离在粘合步骤中固定的线圈，并在其外圆表面布置环形绝缘带的分离步骤；和

将线圈绕组暴露在高温下使其上的绝缘带收缩以便于连接至线圈绕组的再加热步骤。

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