TWI865036B

TWI865036B - 髮夾式定子繞組之製造方法以及定子組件之製造方法

Info

Publication number: TWI865036B
Application number: TW112134930A
Authority: TW
Inventors: 何昆耀; 林榮斌
Original assignee: 東元電機股份有限公司
Priority date: 2023-09-13
Filing date: 2023-09-13
Publication date: 2024-12-01
Also published as: TW202512633A

Abstract

一種髮夾式定子繞組之製造方法，首先是製備一髮夾式裸線繞組，接著在髮夾式裸線繞組外包覆一絕緣膜而形成一髮夾式定子繞組，並使髮夾式裸線繞組之兩端保持外露於絕緣膜而形成二金屬裸接端部。此外，本發明還提供一種定子組件之製造方法，是將上述之髮夾式定子繞組安裝於一定子本體而形成一定子組件。

Description

髮夾式定子繞組之製造方法以及定子組件之製造方法

本發明係關於一種定子繞組與定子組件之製造方法，尤其是指一種髮夾式定子繞組之製造方法以及定子組件之製造方法。

一般來說，馬達定子的構造主要是由鐵芯本體以及安裝於鐵芯本體上的繞組所組成，而製造方式通常是先將含有絕緣膜的扁銅線拉直至所需的長度，並將兩端的絕緣膜去除，進而露出兩個用於焊接連結的裸線端，之後再透過機械設備彎折成單叉型髮夾（single hairpin）繞組或連續型髮夾（Continuous Hairpin）繞組。

單叉型髮夾繞組與連續型髮夾繞組在安裝於鐵芯本體時的步驟略有不同，單叉型髮夾繞組的安裝方式是先在鐵芯本體上插滿一圈的單叉型髮夾繞組，然後再將兩兩相鄰之單叉型髮夾繞組串接起來；另一方面，連續型髮夾繞組則是在利用機械設備成型後，再將連續型髮夾繞組置入鐵芯本體之齒槽中。

承上所述，由於單叉型髮夾繞組與連續型髮夾繞組在製作時都是將包覆有絕緣膜的扁銅線彎折形成髮夾式的構造，因此絕緣膜很容易因為隨著扁銅線之彎折而拉伸變形，導致形成於轉彎處的絕緣膜變得較薄，且由於扁銅線在彎折時是受到治具夾持彎折，因此也會因為接觸到絕緣膜而有可能因為摩擦而破損、剝離或龜裂，進而影響到繞組的絕緣耐壓性能。

有鑒於在先前技術中，現有的單叉型髮夾繞組與連續型髮夾繞組都是將包覆有絕緣膜的扁銅線利用機械設備彎折形成髮夾式的構造，因此在彎折的過程中，絕緣膜很容易因為拉伸而變形受損，影響到絕緣耐壓的性能；緣此，本發明的主要目的在於提供一種髮夾式定子繞組之製造方法以及定子組件之製造方法，藉以製造出有可靠絕緣能力的定子繞組。

本發明為解決先前技術之問題，所採用的必要技術手段是提供一種髮夾式定子繞組之製造方法，包含以下步驟(A)與步驟(B)，首先步驟(A)是製備一髮夾式裸線繞組，接著步驟(B)是在該髮夾式裸線繞組外包覆一絕緣膜而形成一髮夾式定子繞組，並使該髮夾式定子繞組中之該髮夾式裸線繞組之兩端保持外露於該絕緣膜而形成二金屬裸接端部。

在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，該步驟(A)係利用一鑄造成型設備將一金屬原料鑄造成該髮夾式裸線繞組。

在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，該步驟(A)係利用一3D列印設備將一金屬原料經由3D列印成該髮夾式裸線繞組。

在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，該步驟(A)係利用一電鍍設備將一金屬原料經由增層法（Build Up）製成該髮夾式裸線繞組。

在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，該步驟(A)係利用一彎折成型設備將一金屬裸線彎折成該髮夾式裸線繞組。

在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，該步驟(B)係將該髮夾式裸線繞組浸入一液態絕緣材料後，使該液態絕緣材料固化形成該絕緣膜。

在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，該步驟(B)係對該髮夾式裸線繞組噴塗一液態絕緣材料後，使該液態絕緣材料固化形成該絕緣膜。

在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，該髮夾式裸線繞組之截面為一扁型截面。

在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，該髮夾式裸線繞組之材質包含銅、鋁或超性銅。

本發明所採用之另一必要技術手段是提供一種定子組件之製造方法，包含以下步驟(C)至步驟(F)。

步驟(C)是利用上述之髮夾式定子繞組之製造方法製造出髮夾式定子繞組，且髮夾式定子繞組為一單叉型髮夾式（single hairpin）定子繞組。

步驟(D)是將複數個上述之單叉型髮夾式定子繞組插入一定子本體之複數個繞組插孔。

步驟(E)是在該些單叉型髮夾式定子繞組中選定其中二者作為二出線繞組，將其餘該些單叉型髮夾式定子繞組定義為複數個連接繞組，並將兩相鄰之該些連接繞組之該二金屬裸接端部中彼此相鄰者加以焊接連結。

步驟(F)是在彼此焊接連結之該些連接繞組之該二金屬裸接端部外包覆該絕緣膜，使該些單叉型髮夾式定子繞組安裝於該定子本體而形成一定子組件。

本發明還提供了一種定子組件之製造方法，包含以下步驟步驟(G)與步驟(H)。

步驟(G)是利用上述之髮夾式定子繞組之製造方法製造出髮夾式定子繞組，且髮夾式定子繞組係為一連續型髮夾式（continuous hairpin）定子繞組。

步驟(H)是將連續型髮夾式定子繞組插入一定子本體之複數個定子齒間間隙，使該連續型髮夾式定子繞組安裝於該定子本體而形成一定子組件。

如上所述，由於本發明之髮夾式定子繞組之製造方法是先製造出髮夾式裸線繞組，然後再形成絕緣膜，因此可以有效避免絕緣膜因為隨著金屬裸線彎折而變形毀損，進而提升絕緣與耐壓的性能，相對的使利用本發明之髮夾式定子組繞組製造方法製成的定子組件在運作時更加穩定。

本發明所採用的具體實施例，將藉由以下之實施例及圖式作進一步之說明。

請參閱第一圖與第二圖，第一圖係顯示利用本發明第一較佳實施例所提供之髮夾式定子繞組之製造方法所製備之金屬裸線之立體示意圖；第二圖係顯示利用本發明第一較佳實施例所提供之髮夾式定子繞組之製造方法所形成之髮夾式裸線繞組之立體示意圖。

如第一圖與第二圖所示，本發明之第一較佳實施例提供了一種髮夾式定子繞組之製造方法，包含以下步驟S110與步驟S120。

首先步驟S110是製備一金屬裸線10，並將金屬裸線10拉直，然後再利用一彎折成型設備（圖未示）將金屬裸線10彎折成一髮夾式裸線繞組11。其中，金屬裸線10之材質包含銅、鋁或超性銅，也因此其所製得之髮夾式裸線繞組11的材質也包含銅、鋁或超性銅。

在上述步驟S110中，金屬裸線10例如是透過複數個滾輪RL（圖中僅標示一個）拉直與壓扁成扁型截面之結構，且彎折成型設備為本發明技術領域中常見的機械設備，故在此不多加贅述。

此外，在本實施例中，例如是同時製備出三組髮夾式裸線繞組11（圖中僅標示一個），主要是因為髮夾式裸線繞組11在實際的馬達裝置中，大都分為三相的供電運作模式，因此實務上會同時製作出三組髮夾式裸線繞組11，但並不限於此，亦可一次製作一組髮夾式裸線繞組11，然後再加以組裝，但卻會造成組裝的難度大為提升，故實務上通常較不會採用這種方式進行製作。

請繼續參閱第三圖，第三圖係顯示利用本發明第一較佳實施例所提供之髮夾式定子繞組之製造方法將髮夾式裸線繞組浸入液態絕緣材料之立體示意圖。

如第三圖所示，在上述步驟S110將髮夾式裸線繞組11製作完成後，接著步驟S120是將髮夾式裸線繞組11浸入一液態絕緣材料20後，使液態絕緣材料20固化而在髮夾式裸線繞組11外包覆形成一絕緣膜12，進而形成一髮夾式定子繞組100，並使髮夾式定子繞組100中之髮夾式裸線繞組11之兩端保持外露於絕緣膜12而形成二金屬裸接端部111與112。其中，雖然在本實施例中，步驟S120是將髮夾式裸線繞組11浸入液態絕緣材料20後來形成絕緣膜12，但在其他實施例中則不限於此，亦可是以噴塗的方式來形成絕緣膜12。

承上所述，本發明還提供了一種定子組件之製造方法，主要是先利用上述步驟S110與步驟S120製備出髮夾式定子繞組100，且髮夾式定子繞組100為一連續型髮夾式（continuous hairpin）定子繞組，然後再接著步驟S130將連續型髮夾式定子繞組插入一定子本體200之複數個定子齒間間隙201，使連續型髮夾式定子繞組安裝於定子本體200而形成一定子組件（相當於髮夾式定子繞組100與定子本體200之組合，亦相當於現有的定子組件之結構，故圖省略未示）。

需特別說明的是，雖然在本實施例中，步驟S110是透過彎折成型設備將金屬裸線10彎折成髮夾式裸線繞組11，但在其他實施例中則不限於此，亦可是利用鑄造成型設備將一金屬原料鑄造成髮夾式裸線繞組11，或者是利用一3D列印設備將金屬原料經由3D列印成髮夾式裸線繞組11，也可以是利用一電鍍設備將金屬原料經由增層法（Build Up）製成髮夾式裸線繞組11。

請繼續參閱第六圖與第七圖，第六圖係顯示利用本發明第三較佳實施例所提供之髮夾式定子繞組之製造方法所製備之髮夾式裸線繞組之立體示意圖；第七圖係顯示利用本發明第三較佳實施例所提供之髮夾式定子繞組之製造方法所製造出之髮夾式定子繞組之立體示意圖。

如第六圖與第七圖所示，本發明第三較佳實施例提供了一種髮夾式定子繞組之製造方法，包含以下步驟S210至步驟S220。

首先，步驟S210是利用一鑄造成型設備（圖未示）將一金屬原料鑄造成一髮夾式裸線繞組31。在步驟S210將髮夾式裸線繞組31製作完成後，接著步驟S220是對髮夾式裸線繞組31噴塗一液態絕緣材料（圖未示），使液態絕緣材料固化形成包覆髮夾式裸線繞組31之一絕緣膜32，藉以製造出一髮夾式定子繞組300，並使髮夾式定子繞組300中之髮夾式裸線繞組31之兩端保持外露於絕緣膜32而形成二金屬裸接端部311與312。其中，金屬原料之材質包含銅、鋁或超性銅，其所製得之髮夾式裸線繞組31之材質也包含銅、鋁或超性銅。此外，雖然在本實施例中，步驟S220是對髮夾式裸線繞組31噴塗液態絕緣材料來形成絕緣膜32，但在其他實施例中則不限於此，亦可是以浸泡液態絕緣材料的方式來形成絕緣膜32。

需特別說明的是，雖然在本實施例中，步驟S210是利用鑄造成型設備將金屬原料鑄造成髮夾式裸線繞組31，但在其他實施例中則不限於此，亦可是透過彎折成型設備將金屬裸線（圖未示）彎折成髮夾式裸線繞組31，或者是利用3D列印設備將金屬原料經由3D列印成髮夾式裸線繞組31，也可以是利用電鍍設備將金屬原料經由增層法（Build Up）製成髮夾式裸線繞組31。

請繼續參閱第八圖至第十一圖，第八圖為本發明第三較佳實施例所提供之髮夾式定子繞組之平面示意圖；第九圖係顯示本發明第三較佳實施例所提供之髮夾式定子繞組插設於定子本體而形成一圈彼此交錯排列結構之立體示意圖；第十圖係顯示本發明第三較佳實施例所提供之髮夾式定子繞組插設於定子本體而形成一圈彼此交錯排列結構之平面示意圖；第十一圖為第九圖之A-A剖面示意圖。

如第八圖至第十一圖所示，在本實施例中，髮夾式定子繞組300大致分成在半徑方向上錯位的兩段結構，藉此多個髮夾式定子繞組300可以彼此交錯排列地插入一定子本體400之複數個繞組插孔401（圖中僅標示一個）。此外，雖然在第八圖與第十一圖中，多個髮夾式定子繞組300彼此交疊的排列雖然僅繞成一圈，但實際上可以插滿所有的繞組插孔401而形成多圈排列的結構。

請繼續參閱第十二圖與第十三圖，第十二圖係顯示多個髮夾式定子繞組在定子本體上插成三圈時的剖面示意圖；第十三圖係顯示多個髮夾式定子繞組在定子本體上插成三圈後，每個相交疊之金屬裸接端部透過焊接進行連結之剖面示意圖。如第七圖至第十三圖所示，本發明還提供了一種定子組件之製造方法，主要是利用上述步驟S210與步驟S220製備出髮夾式定子繞組300，且髮夾式定子繞組300為一單叉型髮夾式（single hairpin）定子繞組時，再接著進行以下步驟S230至步驟S250。

步驟S230是將複數個上述之髮夾式定子繞組300插入一定子本體400之複數個繞組插孔401（圖中僅標示一個）。需特別說明的是，為了便於說明與辨識，本實施例在第九圖至第十一圖中僅將複數個髮夾式定子繞組300排成一圈，而在第十二圖與第十三圖中則將複數個髮夾式定子繞組300排成三圈，然而在實際運用時，複數個髮夾式定子繞組300都是插滿所有的繞組插孔401。

然後步驟S240是在多個髮夾式定子繞組300中選定其中二者作為二出線繞組，將其餘髮夾式定子繞組300定義為複數個連接繞組，並將兩相鄰之連接繞組之二金屬裸接端部311與312中彼此相鄰者加以焊接連結；需特別說明的是，髮夾式定子繞組300之金屬裸接端部311是焊接連結另一髮夾式定子繞組300a之金屬裸接端部312a。在實務運用上，步驟S240主要是將每一圈的髮夾式定子繞組300其中彼此相鄰而在徑向上彼此交疊的二金屬裸接端部311與312進行焊接連結，也因此為了避免不同圈的金屬裸接端部311與312電性接觸而造成短路，實務上還會將不同圈的髮夾式定子繞組300扳動拉開，然後才進行焊接。

最後步驟S250是在彼此焊接連結之連接繞組之二金屬裸接端部311與312外包覆絕緣膜32，使多個髮夾式定子繞組300安裝於定子本體400而形成一定子組件（相當於髮夾式定子繞組100與定子本體200之組合，亦相當於現有的定子組件之結構，故圖省略未示）。

綜上所述，相較於先前技術之髮夾繞組主要是將包覆有絕緣膜的扁銅線利用機械設備彎折形成髮夾式的構造，導致絕緣膜很容易在加工時受損，影響到絕緣耐壓的性能，本發明主要是先將金屬裸線加工成髮夾式裸線繞組，然後在髮夾式裸線繞組外形成絕緣膜，藉此使絕緣膜不會因為加工的過程而受損，有效的使髮夾式定子繞組的絕緣與耐壓性能更加穩定。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。

100:髮夾式定子繞組 10:金屬裸線 11:髮夾式裸線繞組 12:絕緣膜 20:液態絕緣材料 200:定子本體 300,300a:髮夾式定子繞組 31:髮夾式裸線繞組 311,312,312a:金屬裸接端部 32:絕緣膜 400:定子本體 401:繞組插孔 RL:滾輪

第一圖係顯示利用本發明第一較佳實施例所提供之髮夾式定子繞組之製造方法所製備之金屬裸線之立體示意圖；第二圖係顯示利用本發明第一較佳實施例所提供之髮夾式定子繞組之製造方法所形成之髮夾式裸線繞組之立體示意圖；第三圖係顯示利用本發明第一較佳實施例所提供之髮夾式定子繞組之製造方法將髮夾式裸線繞組浸入液態絕緣材料之立體示意圖；第四圖係顯示利用本發明第一較佳實施例所提供之髮夾式定子繞組之製造方法所製造出之髮夾式定子繞組之立體示意圖；第五圖係顯示本發明第二較佳實施例所提供之定子組件之製造方法將髮夾式定子繞組置入定子本體以製造出定子組件之立體示意圖；第六圖係顯示利用本發明第三較佳實施例所提供之髮夾式定子繞組之製造方法所製備之髮夾式裸線繞組之立體示意圖；第七圖係顯示利用本發明第三較佳實施例所提供之髮夾式定子繞組之製造方法所製造出之髮夾式定子繞組之立體示意圖；第八圖為本發明第三較佳實施例所提供之髮夾式定子繞組之平面示意圖；第九圖係顯示本發明第三較佳實施例所提供之髮夾式定子繞組插設於定子本體而形成一圈彼此交錯排列結構之立體示意圖；第十圖係顯示本發明第三較佳實施例所提供之髮夾式定子繞組插設於定子本體而形成一圈彼此交錯排列結構之平面示意圖；第十一圖為第九圖之A-A剖面示意圖；第十二圖係顯示多個髮夾式定子繞組在定子本體上插成三圈時的剖面示意圖；以及第十三圖係顯示多個髮夾式定子繞組在定子本體上插成三圈後，每個相交疊之金屬裸接端部透過焊接進行連結之剖面示意圖。

11:髮夾式裸線繞組

20:液態絕緣材料

Claims

一種髮夾式定子繞組之製造方法，包含以下步驟： (A) 製備一髮夾式裸線繞組；以及 (B) 在該髮夾式裸線繞組外包覆一絕緣膜而形成一髮夾式定子繞組，並使該髮夾式定子繞組中之該髮夾式裸線繞組之兩端保持外露於該絕緣膜而形成二金屬裸接端部。
如請求項1所述之髮夾式定子繞組之製造方法，其中，該步驟(A)係利用一鑄造成型設備將一金屬原料鑄造成該髮夾式裸線繞組。
如請求項1所述之髮夾式定子繞組之製造方法，其中，該步驟(A)係利用一3D列印設備將一金屬原料經由3D列印成該髮夾式裸線繞組。
如請求項1所述之髮夾式定子繞組之製造方法，其中，該步驟(A)係利用一電鍍設備將一金屬原料經由增層法（Build Up）製成該髮夾式裸線繞組。
如請求項1所述之髮夾式定子繞組之製造方法，其中，該步驟(A)係利用一彎折成型設備將一金屬裸線彎折成該髮夾式裸線繞組。
如請求項1所述之髮夾式定子繞組之製造方法，其中，該步驟(B)係將該髮夾式裸線繞組浸入一液態絕緣材料後，使該液態絕緣材料固化形成該絕緣膜。
如請求項1所述之髮夾式定子繞組之製造方法，其中，該步驟(B)係對該髮夾式裸線繞組噴塗一液態絕緣材料後，使該液態絕緣材料固化形成該絕緣膜。
如請求項1所述之髮夾式定子繞組之製造方法，其中，該髮夾式裸線繞組之截面為一扁型截面。
如請求項1所述之髮夾式定子繞組之製造方法，其中，該髮夾式裸線繞組之材質包含銅、鋁或超性銅。
一種定子組件之製造方法，包含以下步驟︰ (C) 利用如請求項1所述之該髮夾式定子繞組之製造方法製造出該髮夾式定子繞組，且該髮夾式定子繞組係為一單叉型髮夾式（single hairpin）定子繞組； (D) 將複數個上述之單叉型髮夾式定子繞組插入一定子本體之複數個繞組插孔； (E) 在該些單叉型髮夾式定子繞組中選定其中二者作為二出線繞組，將其餘該些單叉型髮夾式定子繞組定義為複數個連接繞組，並將兩相鄰之該些連接繞組之該二金屬裸接端部中彼此相鄰者加以焊接連結；以及 (F) 在彼此焊接連結之該些連接繞組之該二金屬裸接端部外包覆該絕緣膜，使該些單叉型髮夾式定子繞組安裝於該定子本體而形成一定子組件。
一種定子組件之製造方法，包含以下步驟： (G) 利用如請求項1所述之該髮夾式定子繞組之製造方法製造出該髮夾式定子繞組，且該髮夾式定子繞組係為一連續型髮夾式（continuous hairpin）定子繞組；以及 (H) 將該連續型髮夾式定子繞組插入一定子本體之複數個定子齒間間隙，使該連續型髮夾式子繞組安裝於該定子本體而形成一定子組件。