专利名称：集中式配电装置以及汇流条的加工方法
技术领域：
本发明涉及一种集中式配电装置，用于对车辆薄型无刷电机的定子绕组进行集中配电。
背景技术：
近来，对于具有优良燃烧效率的汽车有很大的需求。为满足这种需求，汽车制造商做出了许多努力，其中的一个例子是，开发了具有极低燃料消耗的混合汽车。特别是，最近提出一种混合汽车，能够提供辅助的电力装置(电机辅助装置)。在这种汽车中，发动机提供主要的动力，而直流无刷电机辅助发动机进行加速或者完成类似功能。
电机辅助装置在安装过程中受到很多条件的限制，这是因为要把组成电机辅助装置的无刷电机安放在一个有限的空间内，例如，安放在发动机舱的发动机和变速器之间，因此，这种无刷电机需要具有薄的结构。
用于车辆电机辅助装置的薄型无刷电机包括一个直接连接在发动机曲柄轴上的转子，和一个包围转子的环状定子。定子包括许多磁极，以及一个集中式配电装置，将电流集中分配到各个绕组。
如图34A所示，使用在三相直流无刷电机中的传统集中式配电装置包括三个环形汇流条101、102和103。每个环形汇流条101、102和103包括一个环形体104，一个在环形体104的外圆周上沿径向向外突出的接线端部分105，许多在环形体104的内圆周上沿径向向内突出的接头106。每个接线端部分105通过电线与电池连接通电，同时每个接头106通过各自的电线通电连接到各个绕组上。当三个环形汇流条101、102和103通电后，电流集中分配到对应于U相、V相和W相的绕组上。因此，电机被驱动。
发明概述当生产传统的集中式配电装置时，必须用平板压模冲压导电金属板107，而压模将使用不同的模具，以便加工出用于图34B所示三相的环状汇流条101、102和103。
为了获得环状汇流条101、102和103，导电金属板107必须具有至少大于汇流条101、102和103外直径的尺寸。除了压成环形形状的部分外，金属板的多数部分将被浪费。因此，传统上，正如可以从以上看到的一样，导电金属板107包括一个非常大的无用部分，因而造成巨大浪费。这就是集中式配电装置成本增加的一个原因。
考虑到上面所讨论的问题，因而提出本发明。本发明的一个目的就是提供一种用于车辆薄型无刷电机的集中式配电装置，能够以少量的金属材料浪费和低成本加工成形。本发明的另一个目的是提供一种制造汇流条的方法，在优选结构中，汇流条作为集中式配电装置的一种非常好的部件来使用。
为了实现这些目的，在本发明中，一种用于车辆薄型无刷电机的集中式配电装置包括许多汇流条，每根汇流条上具有连接在电池上的接线端部分，和分别连接在定子绕组上的接头，汇流条的配置对应于电机的各相；覆盖汇流条的树脂绝缘层。集中式配电装置可以集中地将电流分配到个绕组上，并且具有类似于环的形状。通过对模制材料进行弯曲，每个汇流条形成完全环形。模制材料是通过简单地对导电金属板进行冲压形成类似于带的形状而获得的。在厚度方向上，根据不同的相，将汇流条的直径加工成彼此各不相同，汇流条在集中式配电装置的径向层叠在一起，彼此之间通过一个预定的间隙隔开。
因此，按照本发明，汇流条能够由冲压成带状的材料构成，这样不需要使用相当大的导电金属板就能得到汇流条，降低了材料的浪费。因此，能够减小汇流条的材料成本，其结果是能够以低成本生产出集中式配电装置来。
在本发明中，采用一种用于生产汇流条的方法——使用压模进行压力成形，可以从一块导电金属板上同时冲压出分别对应于各相的汇流条，汇流条使用在上面提到的发明的集中式配电装置中。
因此，按照本发明，与传统的方法相比，材料的损失大幅降低。因此，可以减少汇流条的材料成本，并且降低模制的费用。其结果是，能够以较低的成本生产集中式配电装置。
优选结构中，当使用压力成形方法冲压下一个平直的汇流条主体后，接线端部分和接头也同时成形，并且接线端部分和接头连接在汇流条体上。在这种情况下，就不需要焊接或者类似的工序，因此与先行生产接线端部分和接头，然后将其连接在汇流条体上的情况相比，可以进一步降低生产成本。因此，使用这种汇流条使的能够以较低的成本生产集中式配电装置。
优选结构中，汇流条冲压成形后，汇流条体处于平行放置的状态，而且处于汇流条体的两端彼此完全对齐的状态。按照这种构造，冲压工序中的材料损失被降低了，这样可以进一步降低成本。
优选结构中，当汇流条被设计成导电金属板上平行的一排，以便从导电金属板上冲压时，放置在最外侧的某(几)个汇流条的接线端部分和接头指向汇流条行列的中心。在这种情况下，与汇流条最外面的某(几)个的接线端部分和接头指向汇流条行列外侧的情况相比，可以使用较小宽度的导电金属板。因此，进一步降低了冲压工序的材料损失，这样可以达到进一步降低成本。
附图简述参照附图对本发明进行考虑，对于熟悉本发明所涉及的工艺的人来说，本发明以上以及其它特征会更加清楚，其中
图1为薄型无刷电机的侧面示意视图。
图2为薄型无刷电机的示意性布线图。
图3为集中式配电装置的透视图。
图4为集中式配电装置的正视图。
图5为集中式配电装置的后视图。
图6A为集中式配电装置的横截面视图。
图6B为装置的接线端部分的放大横截面视图。
图6C为图6B中所示装置接线端部分的放大透视图。
图7为集中式配电装置接线端部分的平面正视图。
图8为一个绝缘夹持器的透视图。
图9为插入汇流条的绝缘夹持器的主视图。
图10为绝缘夹持器一部分的放大主视图。
图11为忽略绝缘夹持器的汇流条的主视图。
图12为绝缘夹持器一部分的放大主视图，图中显示夹持器中汇流条未被包容的部分。
图13A为沿图9中13a-13a线剖分的绝缘夹持器的横截面视图。
图13B为沿图9中13b-13b线剖分的绝缘夹持器的横截面视图。
图13C为沿图9中13c-13c线剖分的绝缘夹持器的横截面视图。
图14A为沿图4中14a-14a线剖分的集中式配电装置的横截面视图。
图14B为图14A中所示的集中式配电装置的透视图。
图15A为沿图4中15a-15a线剖分的集中式配电装置的横截面视图。
图15B为图15A中所示的集中式配电装置的透视图。
图16A为沿图4中16a-16a线剖分的集中式配电装置的横截面视图。
图16B为图16A中所示的集中式配电装置的透视图。
图17A为沿图4中17a-17a线剖分的集中式配电装置的横截面视图。
图17B为图17A中所示的集中式配电装置的透视图。
图18A为第一压力装置的横截面视图，图示装置处于分开状态。
图18B为由图18A所示的第一压力装置压下的带状板一部分的透视图。
图19A为第一压力装置的横截面视图，图示装置处于闭合状态。
图19B为已经被图19A所示的第一压力装置压下的带状板的透视图。
图20A为第二压力装置的横截面视图，图示装置处于分开状态。
图20B为已经被图20A所示的第二压力装置压下的带状板的透视图。
图21A为带状板的平面主视图，显示平板处于汇流条接线端部分弯曲之前的状态。
图21B为沿图21A中21b-21b线剖分的平板的纵向截面视图。
图22为绝缘夹持器的后视图。
图23A为支撑凹槽的放大平面主视图。
图23B为图23A所示支撑凹槽的放大透视图。
图24为夹物模压压模的横截面视图，显示其中放入绝缘夹持器后的压模。
图25为类似于图24中的夹物模压压模的横截面视图，显示已经注入熔化树脂材料的压模。
图26为类似于图25中的夹物模压压模的横截面视图，显示夹持器支撑销和上压模部件支架被取出后的压模。
图27为类似于图26中的夹物模压压模的横截面视图，显示压模处于分开状态。
图28为将要压入带状板的导电金属板的平面视图，显示用于加工集中式配电装置的工序。
图29为图28中所示的平板的透视图，显示被弯曲的每个汇流条的接线端。
图30为通过弯曲图29所示的平板形成的带状板的平面视图，显示插入绝缘夹持器中的汇流条。
图31为图30所示平板的透视图，显示向内弯曲的汇流条接头。
图32为图31所示平板的透视图，显示已经被密封材料密封的接线端的一部分。
图33为显示从导电金属板上冲压带状模制材料工序的另一个例子的视图。
图34A为传统带状汇流条的透视图。
图34B为导电金属板的平面视图，从该金属板上可以冲压下传统的带状汇流条。
优选实施例详述如图1所示，用在混合汽车中的三相薄型无刷直流电机11安装在发动机12和变速器13之间。薄型直流无刷电机包括连接在，例如直接连接在发动机12的曲柄轴上的转子14，和包围转子14的环形定子15。定子15包括许多磁极，其铁心上具有绕组16，一个包含磁极的定子固定器18，和环形集中式配电装置17，装置17能够将电流集中分配到各绕组16。
图2显示定子15的示意性接线图。如图2所示，绕组16每一相的一端连接在汇流条22a、22b和22c中的一个上，这些汇流条在集中式配电装置17中；其另一端连接在环形导电元件上(图中未显示)。
如图3到6所示，连续环形绝缘夹持器21(图6A和6B)由合成树脂制成，镶嵌在集中式配电装置17中。绝缘夹持器21可能由，例如聚丁烯对酞酸盐(PBT)、聚苯撑硫(PPS)或者类似物质制成。
在这种结构中，绝缘夹持器21有含有重量占40％的玻璃纤维的聚苯撑硫制成。用这种物质来制造绝缘夹持器21的原因在于其优越的电特性(绝缘强度)。特别是，在本结构的薄型直流无刷电机中，由于加在各相汇流条22a、22b和22c上的电压很高，保持每根汇流条22a、22b和22c的绝缘强度就很重要。在这种情况下绝缘强度需要达到2000伏以上。除此之外，与普通树脂例如聚丙烯或类似材料相比，聚苯撑硫具有很高的机械强度和耐热性。
如图8、9和10所示，绝缘夹持器21同时具有沿圆周方向伸展的夹持槽23a、23b和23c。夹持槽23a、23b和23c按照给定的距离平行地布置在绝缘夹持器21的径向上。对应每一相的汇流条22a、22b和22c分别插入各个夹持槽23a、23b和23c中。各个汇流条22a、22b和22c在集中式配电装置17的半径方向上相互层叠，同时汇流条按照给定的距离彼此隔开。因此，各个夹持槽汇流条23a、23b和23c用来将各个汇流条22a、22b和22c固定在精确的位置上。绝缘夹持器21和汇流条22a、22b和22c完全被树脂绝缘层25覆盖。这种覆盖使得各个汇流条22a、22b和22c之间相互绝缘。
与绝缘夹持器相同，树脂绝缘层25由含有玻璃纤维的聚苯撑硫制成。在树脂绝缘层中使用这种材料的原因是这种材料具有优越的电特性(绝缘强度)、耐热性和机械强度，与在绝缘夹持器中使用这种材料的原因相同。树脂绝缘层内的材料使用合成树脂。
在这种结构中，在内层的汇流条22a对应W相，在中间层的汇流条22b对应U相，在外层的汇流条22c对应V相。为了便于解释，W相的汇流条22a在下文中称作“内层汇流条22a”，U相的汇流条22b在下文中称作“中间层汇流条22b”，V相的汇流条22c在下文中称作“外层汇流条22c”。
以下将对各个汇流条22a、22b和22c进行解释。每根汇流条22a、22b和22c事先通过压力装置，对由铜或者铜合金制成的导电金属板进行冲压，形成一块带状平板，然后在厚度方向上弯曲平板，形成不连续的环形构件，从该构件上去掉圆弧的一部分(完全C形)。按照从内层到外层的顺序，使每根汇流条22a、22b和22c的直径略大一些。成型后的每根汇流条22a、22b和22c插入各自的夹持槽23a、23b和23c中。这使得在绝缘夹持器21中安装各个汇流条22a、22b和22c容易一些。
如图8到11所示，每根汇流条22a、22b和22c同时提供许多突起接头41a、41b和41c，这些接头连接各自的绕组。每个接头41a、41b和41c都是当每根汇流条22a、22b和22c通过压力装置从金属板上冲压成形时，同时从导电金属板上冲压形成的。这样，每根汇流条22a、22b和22c和每个接头41a、41b和41c通过一个冲压工序在一起成形。这样，与每个接头41a、41b和41c通过焊接与各自的汇流条连接在一起的工艺相比，简化了生产工艺。
在每个汇流条22a、22b和22c上都提供6个接头41a、41b和41c。每相中各个接头41a、41b和41c按照相等的距离(即相对中心60度)在各自汇流条22a、22b和22c的圆周方向上排列。各个汇流条22a、22b和22c上被去掉的部分42在圆周方向上相互间隔20度的角度。因此，接头41a到41c中共有18个在集中式配电装置17的圆周方向上相对中心按照相等的角度间隔20度排列。如图11所示，在本结构中，在外层汇流条22c的去掉部分42被作为参照的情况下，中间层汇流条22b在顺时针方向上偏离参照+20度排列。同时，内层汇流条22a在逆时针方向上偏离参照-20度排列。
每根汇流条22a、22b和22c的每个接头41a、41b和41c都在横截面方向上弯曲成L形，其远端指向集中式配电装置的中心。
每个接头41a、41b和41c的远端从集中式配电装置17的内圆周沿径向向内突出。每个绕组16连接在各自的突起部分上。各个接头41a、41b和41c都具有不同的长度。每个接头41a、41b和41c的远端按照离集中式配电装置17的中心相等的距离排列。因此，每个汇流条22a、22b和22c的各个接头41a、41b和41c都按照从内层汇流条22a到外层汇流条22c的顺序，沿集中式配电装置17半径方向长度逐渐变长。
如图15A和15B所示，中间汇流条22b的接头41b位于被树脂绝缘层25覆盖的部分，具有一个在壁43a、43b、43c和43d高度方向上升起的弯曲部分44，形成夹持槽23a、23b和23c。弯曲部分44在树脂绝缘层25内越过内层汇流条22a(即另一根汇流条)顶面。弯曲部分44能够在接头41b和临近的汇流条之间提供增大的距离。
如图1 6A和16B所示，外层汇流条22c的接头41c位于被树脂绝缘层25覆盖的部分，具有一个在壁43a到43d的高度方向上升起的弯曲部分45。弯曲部分45在树脂绝缘层25内越过中间层汇流条22b(即另一根汇流条)顶面。弯曲部分44能够在接头41c和临近的汇流条之间提供增大的距离。由于弯曲部分45越过两个汇流条22a和22b，弯曲部分45比中间层汇流条22b上的接头41b的弯曲部分44长。
如图14A和14B所示，内层汇流条22a的近端上没有弯曲部分，但是有一个直角部分。由于没有相邻的汇流条妨碍接头接地，接头41a不需要一个增大的距离。
如图14A和14B所示，内部突起部件47与壁43b一起成形，位于内层汇流条22a的接头成形部分和临近内层汇流条22a的中间层汇流条22b的接头未成形部分之间。内部突起部件47在内层汇流条22a和临近内层汇流条22a的中间层汇流条22b之间提供增大的漏电距离。总共有六个内部突起部件47，由合成树脂制成，都位于壁43b上，按照相等的间隔在绝缘夹持器21的圆周方向上排列。每个内突起部件47的位置与形成在内层汇流条22a上的各个接头41a对应。壁43b上具有内突起部件47的部分高于壁43b上的其它部分，这些部分用来隔开内层汇流条22a和中间层汇流条22b的接头未成形部分。
如图15A和15B所示，外部突起部件48与壁43c一起成形，将中间层汇流条22b的接头成形部分和临近中间层汇流条22b的外层汇流条22c的接头未成形部分隔开。外部突起部件48在中间层汇流条22b和临近中间层汇流条22b的外层汇流条22c之间提供增大的漏电距离。总共有六个外部突起部件48，由合成树脂制成，都位于壁43c上，按照相等的间隔在绝缘夹持器21的圆周方向上排列。每个外部突起部件48的位置与形成在中间层汇流条22b上的各个接头41b对应。壁43c上具有内突起部件48的部分高于壁43c上的其它部分，这些部分用来隔开中间层汇流条22b和外层汇流条22c的接头未成形部分。
如图3到7所示，每个汇流条22a、22b和22c的侧面上都有接线端部分50w、50u和50v，它们与各自的汇流条整体成形。各个接线端部分50w、50u和50v从树脂绝缘层25上向外突出。各个接线端部分50w、50u和50v都通过图1中所示的电源电缆51连接到薄型直流无刷电机11使用的电池(图中未显示)上。各个接线端部分50w、50u和50v，在用压力装置从导电金属板上冲压成形汇流条22a、22b和22c的同时冲压成形。因此，通过一个冲压工序，各个接线端50w、50u和50v和汇流条22a、22b和22c作为一个整体一起成形。与各个接线端线50w、50u和50v通过焊接与汇流条22a、22b和22c连接在一起的工艺相比，这样做简化了生产工艺。
如图6和7所示，在端部上提供的各个接线端50w、50u和50v具有螺栓通孔，允许电源电缆51上的连接螺栓(图中未显示)通过。容纳树脂部分53与树脂绝缘层25的外圆周一起集中成形，将各个接线端部分50w、50u和50v的近端到中心部分的外圆周全部覆盖起来。容纳树脂部分53内由绝缘热硬化树脂制成的密封材料填充。密封材料54嵌入部分放置在靠近近端的部分，远离螺栓通孔52，从每个接线端部分50w、50u和50v的树脂绝缘层25中露出来。通过在各个接线端部分50w、50u和50v的部件中嵌入密封材料54，可以提高水密性和气密性。在本结构中，密封材料54优选使用基于硅酮的热硬化树脂。在另一种情况下，热硬化树脂可能是除基于硅酮树脂外的其它任何树脂。
图28是汇流条22a、22b和22c的一个展开视图。如图28所示，每个接线端部分50w、50u和50v布置在各个汇流条22a、22b和22c的纵向中心位置上。优选结构中，在每个接线端50w、50u和50v相对两侧的接头41a、41b和41 c的数量相同。更为详细地说，在每个接线端50w、50u和50v的一侧提供三个接头41a、41b和41c，而在每个接线端50w、50u和50v的另一侧提供另三个接头41a、41b和41c。在每个接线端50w、50u和50v相对的两侧提供相同数量的接头41a、41b和41 c的原因是，以便相等的电流流入接头41a、41b和41c中。
如图6和8所示，每个接线端部分50w、50u和50v包括在其近端由密封材料54包围的嵌入部分55，和在其远端具有螺栓通孔52的暴露部分56，该部分不被密封材料54覆盖。嵌入部分受压形成中心斜面55a。与中心直角部分相比，这些中心斜面部分55a可以节省材料，并减小了汇流条22a、22b和22c的质量。
在每个接线端50w、50u和50v嵌入部分的相对两侧上有切口57a和57b。切口57a和57b都沿每个接线端部分50w、50u和50v的纵向伸展。两个切口57a和57b减小了嵌入部分55的一部分，因而减小部分的宽度要小于未减小部分。当树脂绝缘层在夹物模压工序中覆盖绝缘夹持器25时，这种结构可以使得树脂绝缘层25和汇流条之间的减小热挛缩有所差异。切口57a和57b的数量和宽度可能会发生变化，但不能降低每个接线端部分50w、50u和50v的机械强度。例如，可能在嵌入部分55的相对两侧上分别加工切口57a和57b。
如图8中的剖面线所示，接线端部分上的暴露部分56和嵌入部分55的一些地方覆盖有镀锡层。更为详细地，镀锡层覆盖了从暴露部分56近端到嵌入部分55的中心斜面部分55a。这些镀锡层能够防止汇流条22a、22b和22c受到氧化而被腐蚀。
通过图18和19中所示的第一压力装置60对每个接线端部分50w、50u和50v弯曲后，显示在图20中的第二压力装置61对其进行进一步的弯曲。
下文中将参照图18和19对第一压力装置60进行描述。如图18和19所示，第一压力装置60对每个接线端部分50w、50u和50v进行弯曲。第一压力装置60包括一个静止的下模部件62和一个可移动的上模部件63。当上模部件63向下以向下模部件62时，上下模闭合在一起。相反，当上模部件63向上移动离开下模部件62时，上下模分开。
下模部件62的上表面上有一个下成形V形凹槽62a和一个邻近凹槽62a的下成形V形突起62b。在下成形突起62b的顶部加工有一个导向销钉64。当导向销钉64穿过加工在每个接线端部分50w、50u和50v的中心斜面部分上的导向孔65后，每个接线端部分50w、50u和50v的位置就确定了。
另一方面，上模部件63的下表面上有一个上成形V形突起63a和一个邻近突起63a的上成形V形凹槽63b。上成形突起63a和下成形凹槽62a相对，而上成形凹槽63b与下成形突起62b相对。当上模部件63向下移向下模部件到达闭合位置时，上成形突起63a与下成形凹槽62a接触。在底面上的上成形凹槽63b具有一个出口槽66。当上下模部件62和63受驱动到达闭合位置时，导向销钉64进入出口槽66，可以防止导向销钉64和上模部件63相互干涉。
接下来，将参照图20，对第二压力装置61进行解释。如图20所示，第二压力装置61对在各个接线端部分50u、50v和50w与各个汇流条22a、22b和22c之间的分界部分进行弯曲。第二压力装置61包括一个固定的下模部件67和一个可移动的上模部件68。当上模部件68向下朝着下模部件67移动时，两个压模闭合。相反，当上模部件68向上移动离开下模部件67时，两个压模分开。
下模部件67的上表面上有一个下成形突起67a，它和每个接线端部分50u、50v和50w上的嵌入部分55接触。在下模部件67上邻近下成形突起67a的位置有一个插入销钉69，用来定位接线端部分50u、50v和50w。当每个接线端部分50u、50v和50w安装在下模部件67上时，插入销钉69穿过各个螺栓通孔52。当插入销钉69穿过螺栓通孔后，可以阻止每个接线端部分50u、50v和50w移动。
上模部件68的下表面上有一个与下成形突起67a相对的上成形凹槽68a。当上下模部件67和68进入闭合状态时，上成形凹槽68a和下成形突起67a接触。上模部件68其它部分的厚度设计成与加工有上成形凹槽68a的部分厚度不同，这样当上下模部件进入闭合状态时，下模部件67上的插入销钉69不会与上模部件68发生干涉。
如图18a和图21A、21B所示，在各个接线端部分50u、50v和50w上，被第一和第二压力装置60和61弯曲的表面上有许多在侧向(宽度方向)上延伸的缺口59。每个缺口59都加工在带状板92的表面上，这些板是在加工各个接线端部分50u、50v和50w之前，从导电金属板上冲压下来的。在本结构中，在对应于每个接线端部分50u、50v和50w的带状板92的一个表面上，加工有一个缺口，而在板92的其它表面上，加工有三个缺口。带状板92在缺口59处向内弯曲。
接下来，将对上面提及的使用第一和第二压力装置60和61对各个接线端50u、50v和50w进行弯曲的工艺进行解释。
如图18A和18B所示，当第一压力装置的上下模部件63和62处于分开状态时，从导电金属板上冲压下来的带状板92放置在下模部件62上。下模部件62上的导向销钉64穿过加工在各个带状板92上的导向孔65，阻止或者减小板92的移动。
如图19A和19B所示，当上下模部件63和62进入闭合状态时，带状板92被夹在下成形凹槽62a和上成形突起63a之间，以及下成形凹槽62b和上成形突起63b之间。因此，各个带状板92在对应于各个接线端部分50u、50v和50w的部分弯曲，形成各个接线端部分50u、50v和50w。此后，上下模部件进入分开状态，上面已经加工有各个接线端50u、50v和50w的带状条92从下模上移走。
如图20A和20B所示，当第二压力装置61的上下模部件68和67进入分开状态时，由第一压力装置加工而成的各个接线端部分50u、50v和50w与下模62接触。插入销钉69穿过加工在各个接线段部分50u、50v和50w上的螺栓通孔52，阻止或者减小板92的移动。
当上下模部件67和68进入闭合状态时，带状板92的一端，即对应于各个汇流条22a、22b和22c的部分，被夹在下成形突起67a和上形成凹槽68a之间，将各个汇流条22a、22b和22c和各个接线端50u、50v和50w之间的分界面积弯成直角。此后，上下模部件68和67进入分开状态，加工有各个接线端部分50u、50v和50w的带状板92从下模67上移走。
如图24到27所示，用来覆盖绝缘夹持器21的树脂绝缘层25通过夹物模压压模70加工成形。夹物模压压模70包括一个固定的下模部件71和一个可移动的上模部件72。上模部件72可以移向或者离开下模部件71。当上模部件72向下移向下模部件71时，压模70处于闭合状态。当上模部件72移动离开下模部件71时，压模70处于分开状态。
下模部件71上的成形凹槽71a与上模部件72上的成形凹槽72a相对。当上下模部件72和71进入闭合状态时，成形凹槽72a和71a形成一个环形空腔73。熔化的树脂材料90通过浇口(图中未显示)注入空腔73中，形成树脂绝缘层25。
上模部件72上有一个上模部件支架80，可以推动绝缘夹持器21的上表面使其进入空腔73。上模部件支架80能够移出或者移入上模凹槽72a的内部顶面。尽管图中没有显示，在上模部件72上有许多上模部件支架80(本结构中有18个)。上模部件支架80在绝缘夹持器21的圆周上按照相等的间隔排列，加工接线端部分50u、50v和50w的部分除外。当上模部件支架80从上模凹槽72a中移出时，在支架80端部上的许多锁槽81与隔开内层汇流条22a与中间层汇流条22b的壁43b接触，同时也和隔开中间层汇流条22b和外层汇流条22c的壁43c接触。在这种接触的情况下，上模部件支架80的远端表面与各个汇流条22a、22b和22c的上端边缘接触。因此，上模部件支架80推动绝缘夹持器21(图24中夹持器21的上端部分)。
下模部件71具有一个夹持器支架销钉74，对绝缘夹持器21进行支撑使其包含在空腔73内。夹持器支架销钉74能够从下成形凹槽71的下表面上移出来，进入空腔73，也能从空腔73中进入下表面。尽管没有在图中显示，在下模部件71上有许多夹持器支架销钉74(本结构中有36个销钉)。夹持器支架销钉74在绝缘夹持器21的圆周上按照相等的间隔排列。优选结构中，每个夹持器支架销钉加工成具有锥形端部的杆状外形。优选结构中，每个夹持器支架销钉74的锥形端部具有大约30到150度的锥度。
如图22和图23A、23B所示，当夹持器支架销钉74从下成形凹槽71a的底面移出进入空腔73时，销钉74的远端与绝缘夹持器21的下表面上的承载凹槽75接触。当绝缘夹持器21包含在空腔73内时，这种接触能够阻止绝缘夹持器21在空腔73的半径方向上的移动。绝缘夹持器21通过夹持器支架销钉74和上模部件支架80固定在空腔73内恰当的位置上。因此，树脂绝缘层25在绝缘夹持器21周围形成均匀的厚度。
每个支撑凹槽75具有在朝着内部顶端部分的方向上减小凹槽直径的锥度。因此，当销钉74沿着支撑凹槽75的内圆周插入时，夹持器支架销钉74最终会与支撑凹槽75接触。因此，当绝缘夹持器21进入下模部件71的下成形凹槽71a中时，夹持器支架销钉74一定与支撑凹槽75接触。
在绝缘夹持器21的底面上、夹持器支架销钉74的周围加工有两个弓形加强筋76a和76b。筋76a和76b使得支撑凹槽75事实上的深度增加了。这就降低了夹持器支架销钉74从支撑凹槽75中偶然脱离的机会，也降低了绝缘夹持器21在空腔73中移动的机会。
在加强筋76a和76b之间加工有许多缺口77a和77b。缺口77a和77b的形成，便于在夹物模压生成树脂绝缘层25的工序中，当夹持器支架销钉74从支撑凹槽75中抽出后，通过缺口76a和76b，用来形成树脂绝缘层25的树脂很容易地向支撑凹槽75移动。在最后生产工序的集中式配电装置中，支撑凹槽75内填满了树脂绝缘层25。加强筋76a和76b以及缺口77a和77b的数量可以随意改变。例如，当加强筋76a和76b加工成一条C形加强筋时，缺口77a和77b可以加工成一个缺口。
如图22、23和图14到16中所示，绝缘夹持器21的底面上有许多连通孔78，可以连通夹持槽23a、23b和23c。连通孔78便于用来形成树脂绝缘层25的树脂在夹物模压过程中流入各个夹持槽23a、23b和23c。许多连通孔78都位于绝缘夹持器21的圆周上。更为详细地，各个连通孔78都沿着夹持槽23a、23b和23c排列。除此之外，如图10所示，各个连通孔78在绝缘夹持器21的圆周方向上相互偏移。这意味着只有一个连通孔78布置在绝缘夹持器21径向上的同一条线上。
如图22和24所示，绝缘夹持器21的内表面上有一个定位突出物82，其远端与预下成形凹槽71a的内表面接触。在绝缘夹持器21的圆周方向上按照相等的间隔布置着许多定位突出物82。当所有定位突出物与下成形凹槽71a内表面接触时，可以大幅减小绝缘夹持器21在其圆周方向的移动。
如图9、12和13所示，绝缘夹持器21上的各个夹持槽23a、23b和23c分成放置汇流条22a、22b和22c的包含汇流条部分83和不用来放置汇流条的不包含汇流条部分84。在不包含汇流条部分84的夹持槽23a、23b和23c上，沿绝缘夹持器21圆周方向的一个给定距离上加工有第一加强筋85。各个第一加强筋85和壁43a到43d的底面和内侧面一起集中成形，这些壁用来分开各个夹持槽23a、23b和23c。
为便于熔化的树脂材料90流入各个夹持槽23a、23b和23c中而加工的连通孔78，加工在各个部分83和84的各个夹持槽23a、23b和23c的底面上。因此，熔化的树脂材料90能够很容易地流入各个夹持槽23a、23b和23c中。
在绝缘夹持器21的包含汇流条部分83上加工有三个夹持槽23a、23b和23c，而在绝缘夹持器21的不包含汇流条部分84上加工有两个夹持槽23a和3b。就是说，在不包含汇流条部分84的最外侧没有夹持槽23c。绝缘夹持器21上的不包含汇流条部分84较包含汇流条部分83窄。
进一步，绝缘夹持器21上的不包含汇流条部分84的外圆周上有一个第二加强筋86，加强筋沿着绝缘夹持器21的圆周方向延伸。第二加强筋86形成一个弓形，加强筋86的曲线半径与绝缘夹持器21的半径相同。
接下来，对使用上面描述的夹物模压压模70对集中使配电装置17进行夹物模压的工序进行解释。
当压模70进入分开状态时，绝缘夹持器21放入下模部件71的下成形凹槽71a中。从下成形凹槽71a中伸出的夹持器支架销钉74在末端与绝缘夹持器21内的支撑凹槽75接触。因此，绝缘夹持器21支撑在下模部件71上，并且与下成形凹槽71a的底面间隔一定的距离。此时，绝缘夹持器21上的各个定位突出物82在末端表面上与下成形凹槽71a的内圆周接触。这就充分阻止了绝缘夹持器21在径向的位移。
如图24所示，当上模部件72向下移向下模部件71以闭合压模70时，压模70中的空腔73是确定的。当压模闭合后，上模部件支架80的远端表面从上成形凹槽72a中伸出，与汇流条22a、22b和22c的上端接触。进一步，上模部件支架80远端表面上的锁槽81与分割开各个夹持槽23a、23b和23c的壁43b和43c接触。因此，上模部件支撑80推动绝缘夹持器21和汇流条22a、22b和22c。如上所述，绝缘夹持器21向上和向下的运动受到许多夹持器支架销钉74和许多上模部件支架80的限制。
如图25所示，用来形成树脂绝缘层25的熔化树脂材料90通过浇口(图中未显示)注入一个压模部件中，例如，下模部件71，进入空腔73。此时，注入后覆盖绝缘夹持器21的熔化树脂材料90流经各个夹持槽23a、23b和23c的开口进入其内部。即使熔化的树脂材料90是在压力的作用下进入绝缘夹持器21的不包含汇流条部分84(见图12)的夹持槽23a、23b和23c中，第一和第二加强筋85和86也能阻止或者减小壁43a到43c的变形。
当熔化的树脂材料90完全填满空腔73后，如图26所示，夹持器支架销钉74缩回下模部件71中，而上模部件支架80缩回上模部件72中。尽管绝缘夹持器21完全漂浮在空腔73内而不受任何支撑，绝缘夹持器21也不会在空腔73内倾斜，因为熔化的树脂材料90已经注入空腔73内。除此之外，熔化的树脂材料90将充满由于夹持器支架销钉74和上模部件支架80缩回后导致的孔。进一步，熔化的树脂材料90流入夹持器支架销钉接触的支撑凹槽75中、支撑凹槽75周围的空间中，以及壁43b和43c之间及周围的空间中。因此，熔化的树脂材料90能够覆盖绝缘夹持器21。
如图27所示，经过给定的时间周期，熔化的树脂材料90冷却并凝固，绝缘层25形成了。此后，上模部件72和下模部件71分开置于分开状态，集中式配电装置17被从压模上移走，其内部有一起成形的绝缘夹持器21和绝缘层25。
下面解释一个生产集中式配电装置17的典型工序。
(冲压导电金属板工序)如图28所示，为了形成用于三相电机的汇流条22a、22b和22c，从一块导电金属板91上加工出三个带状平板92。在这种情况下，接头41a、41b和41c，以及接线端部分50u、50v和50w通过一个图中没有显示的压力机冲压成形，并且保持着连接在各自的带状平板92上的状态。
如图28所示，从导电金属板91上冲压下来的带状平板92沿着导电金属板91的纵向放置，以便其彼此平行。放置在最外侧的两个带状平板92放置时要便于接头41a和41c以及接线端部分50v和50w指向汇流条行列的中心。按照这种形状，三个带状平板92在一块导电金属板92上能够紧密排列(放置时不会留下大的间隙)。因此，材料浪费量降低了，而获得带状平板92所需的导电金属板91的宽度可以缩短。
三个带状平板92形成后具有近似相同的长度。在一块导电金属板91上，带状平板的布置应该使其两端彼此完全对齐。按照这种形状，在一块导电金属板上，在三个带状板92两端附近形成的无用区域可以缩小。其结果是，废品材料量降低，而获得带状平板92所需的导电金属板91的长度可以缩短。在从每个带状板92上伸出的接头中，位于对外端部分的两个接头分别和带状板92的端部一起集中成形。因此，与其它情况，例如使用完全环形的汇流条结构相比，带状板92的长度可以缩短。这也会导致获得带状平板92所需的导电金属板91的长度缩短。按照这种方式，在对汇流条22a、22b和22c施加弯曲工艺之前，先从导电金属板91上加工出带状板92。由于用来形成汇流条22a、22b和22c的带状板92具有如图29所示的完全平直的形状，可以平行地将其冲压成形。这导致材料成本的大幅降低，并且与带状板92冲压形成环形的情况相比，可以使产量提高。
(对汇流条进行第一次弯曲)如图29所示，上面提到的第一和第二压力装置60和61对带状板92上对应于接线端部分50u、50v和50w的部分进行弯曲。
(汇流条第二次弯曲)如图29所示，对带状板92上对应于汇流条22a、22b和22c的部分(此处形成接线端部分50u、50v和50w)在厚度方向上进行弯曲，形成环状。弯曲的工作通过弯曲设备(图中未显示)来完成。因此，在将汇流条连接到绝缘夹持器21上之前，汇流条22a、22b和22c事先形成完全环形。
(插入汇流条工序)
如图30所示，各个汇流条22a、22b和22c插入已经制造好的绝缘夹持器21中。此时，汇流条是按照从最外的位置到最内的位置依次插入绝缘夹持器21中的。就是说，按照外层汇流条22a、中间层汇流条22b和内层汇流条22c的顺序插入绝缘夹持器21中。如果内层汇流条22c在插入中间层汇流条22b之前插入绝缘夹持器21中，以前的汇流条会妨碍后来汇流条的插入。
(汇流条的第三次弯曲)如图31所示，对各个接头41a、41b和41c进行弯曲，以便各个汇流条22a到22c连接在绝缘夹持器21上时，其远端指向绝缘夹持器21的中心。弯曲部分44和45分别加工在中间层汇流条22b和外层汇流条22c的接头的近端上。
(插入压模)如图32所示，树脂绝缘层25加工在绝缘夹持器21的外圆周上，在该处已经连接上汇流条22a、22b和22c。这个加工工序可能用上面提到的夹物模压压模70来完成。此后，从夹物模压压模70中取出集中式配电装置17。最后，用密封材料54将在树脂绝缘层25上形成的容纳树脂部分53填满。
因此，按照上面描述的结构，可能会获得包含以下效果的结果。
(1)通过从一块导电金属板91上冲压下类似于带的形状，形成汇流条22a、22b和22c。在这种情况下，汇流条22a、22b和22c从导电金属板上冲压下来，其中汇流条处于紧密排列的状态。因此，所需的导电金属板91的面积可以小于汇流条22a、22b和22c冲压成类似于环形的情况。因此，与传统方法相比，从来损失得以降低，从而能够降低汇流条22a、22b和22c的材料成本。其结果是，可以经济地生产出集中式配电装置17。
(2)使用一个压模同时从一块共用的导电金属板91上冲压形成汇流条22a、22b和22c。在这种情况下，共用导电金属板的使用面积可以减少到汇流条22a、22b和22c冲压成类似于带的形状这种情况下的一半，因而可靠地降低了材料损失。与传统工艺不同，各个环形物不需要使用不同的压模。因此，能够降低压模的费用。其结果是，可以更加经济地生产出集中式配电装置17。
(3)接头41a、41b和41c与接线端部分50u、50v和50w一起集中成形，并且分别和汇流条22a、22b和22c主体连接在一起。在这种情况下，不必在随后的工序中通过焊接或者其它工艺再次连接接头41a、41b和41c和接线端部分50u、50v和50w。因此，可以减少生产汇流条22a、22b和22c的工序数量。其结果是，可以更为经济地生产集中式配电装置17。
汇流条22a、22b和22c从导电金属板91上冲压下来时，保持着汇流条的两端彼此完全对齐的状态，而且保持着汇流条平行放置的状态。因此，在导电金属板91上，可以降低汇流条22a、22b和22c的纵向端部面积和宽度方向的两侧面积的材料损失。因此，可以进一步降低汇流条22a、22b和22c的材料成本，这样还可以更为经济地生产集中式配电装置17。
在汇流条22a、22b和22c之中，汇流条22a和22c位于最外侧，平行放置，这样接线端50w和50v与接头41a和41b指向汇流条行列的中心。按照这种构造，在导电金属板91上，汇流条22a、22b和22c长度方向的端部面积材料损失可以降低。因此，能进一步降低汇流条的材料损失。其结果是，仍然可以更为经济地生产出集中式配电装置17。
上面所描述的结构，可以按照例如如下的方式进行修改。
·在上面描述的结构中，接线端部分50u、50v和50w和接头41a、41b和41c分别和汇流条22a、22b和22c的主体一起集中成形。另一种情况中，接线端部分50u、50v和50w和/或接头41a、41b和41c可能作为从汇流条22a、22b和22c主体上分离下来的元件冲压成形。例如，如图33所示，汇流条22a、22b和22c平行布置。接线端部分50u、50v和50w在配置于汇流条22a、22b和22c主体上的接头41a、41b和41c之间，平行于汇流条22a、22b和22c主体放置。按照这种形状，能够更为紧密地布置汇流条22a、22b和22c，因而可以进一步减少导电金属板在宽度方向上的材料浪费量。因此，可以将冲压汇流条22a、22b和22c所需的导电金属板91加工得比上面描述的结构小。在这种情况下，接线端部分50u、50v和50w与接头41a、41b和41c稍后连接在汇流条22a、22b和22c上。作为完成稍后连接的一种方法，可能会特别采用焊接、硬焊、软焊、螺栓固定或者类似工艺。
·在上面描述的结构中，接线端部分50u、50v和50w与接头41a、41b和41c加工在其所对应的某个汇流条22a、22b和22c的同侧边缘上。另一种情况下，接线端部分50u、50v和50w与接头41a、41b和41c可能加工在不同侧边缘上。
·在上面描述的结构中，本发明使用在用于三相薄型直流无刷电机的集中式配电装置中。本发明不限于此，而是可能用在相数大于三相(或者小于三相)的电机的集中式配电装置中。根据具体的相数，增加或者减少汇流条和夹持槽的数量。
在这种情况下，例如，可能从一块共用的导电金属板91上冲压出用于四相电机的四个汇流条，或者可能从一块共用的导电金属板91上冲压出用于五相电机的五个汇流条。
除了上面明确描述的技术概念，从上面描述的结构中还可以掌握几个技术概念。以下将结合其影响对这些概念进行描述。
(1)在生产用于集中式配电装置的汇流条的方法中，接线端部分和接头加工在汇流条主体的同侧。按照这种形状，可以对其进行冲压以便某(几)个位于平行布置的汇流条外侧的汇流条的接线端部分和接头指向汇流条行列的中心。因此，可以降低从导电金属板上冲压汇流条工序中的材料损失，这样可以以低成本生产用于车辆薄型无刷电机的集中式配电装置。
正如以上的详细叙述，按照本发明，有可能提供一种用于车辆薄型无刷电机的集中式配电装置，该装置可以以相对简单的方式生产，并且具有高的可靠性。
按照本发明，汇流条的材料损失和模制成本可以降低，因此可以以低成本生产用于车辆薄型无刷电机的集中式配电装置。
按照本发明，生产汇流条的工序可以减少，因此可以以低成本生产用于车辆薄型无刷电机的集中式配电装置。
按照本发明，可以进一步降低生产汇流条的材料损失，因此可以以低成本生产用于车辆薄型无刷电机的集中式配电装置。
尽管上文参照上述的特定结构对本发明进行了描述，然而，将此处所公开的内容交给那些熟悉本工艺者，很明显可以做许多替换、修改和变动。因此，上面所描述的本发明的示例结构被认为只是作为图示，而不是限制。对描述的结构作各种改动不会偏离本发明的精神和范围。
2001年10月26日申请的申请号为2001-330034的日本专利，其全部公开内容包括规范、权利要求、附图和概述，都通过整体参照合并在本文中。
权利要求
1.一种用于车辆薄型无刷电机的集中式配电装置，其特征在于，集中式配电装置加工成环形结构，能够集中向电机定子绕组分配电流，集中式配电装置包括许多汇流条，每个都具有一个连接在电源上的接线端，一个或者多个分别连接到一个或者多个定子绕组上的接头，汇流条对应于电机的各相；一个覆盖汇流条的树脂绝缘层；其特征在于，每个汇流条包括一个金属带，它在金属带的厚度方向上弯曲形成一个完全环形，汇流条环形的直径按照其所对应的电机的不同相而彼此不同；汇流条在集中式配电装置的径向堆叠在一起，相互之间由预定的间隙隔开。
2.根据权利要求1所述的集中式配电装置，其特征在于，至少有一个接线端包括沿第一方向延伸的第一部分，第一方向实际上是集中式配电装置的径向方向；一个沿着第二方向延伸的第二部分，第二方向实际上垂直于第一方向；和一个沿着第三方向延伸并连接第一和第二部分的斜坡部分，第三方向与第一和第二方向不同。
3.根据权利要求1所述的集中式配电装置，其特征在于，至少在一个接线端部分上提供至少一个切口。
4.根据权利要求3所述的集中式配电装置，其特征在于，至少一个接线端部分的一个区域上覆盖着密封材料，在覆盖着密封材料的区域上至少有一个切口。
5.根据权利要求3所述的集中式配电装置，其特征在于，至少有一个切口沿着接线端部分的纵向延伸。
6.一种生产用于车辆薄型无刷电机的集中式配电装置的方法，其特征在于，集中式配电装置形成一个环形结构，并且能够集中向定子绕组分配电流，这种方法包括将导电金属板冲压成许多带状物，带状物可以由压模同时冲出；在厚度方向上将带状物弯曲成完全环形，获得许多环形的汇流条，环的直径彼此不同，每个汇流条具有一个连接在电池上的接线端部分和一个或者多个分别连接在一个或多个定子绕组上的接头；提供对应于电机各相的汇流条；将带状物层叠在集中式配电装置的半径方向上，相互间由预定间隔分开；在汇流条上覆盖树脂绝缘层。
7.一种生产汇流条的方法，包括将导电金属板冲压成许多带状物，带状物通过压模同时冲压生成；在厚度方向上弯曲带状物以获得许多环，环具有不同的直径。
8.根据权利要求7所述的汇流条的生产方法，其特征在于，在冲压工序中，至少(a)一个接线端部分和(b)一个或者多个接头和汇流条主体一起集中冲压成形。
9.根据权利要求8所述的生产汇流条的方法，其特征在于，在冲压工序中，汇流条冲压时保持主体平行放置的状态，而且保持其主体的两端相互完全对齐的状态。
10.根据权利要求7所述的生产汇流条的方法，其特征在于，在冲压工序中，一个接线端部分和一个或者多个接头以及汇流条主体一起集中冲压成形。
11.根据权利要求10所述的生产汇流条的方法，其特征在于，在冲压工序中，布置预定汇流条的接线端部分和一个或者多个接头指向汇流条行列的中心，预定的一个汇流条位于平行放置的汇流条的最外侧。
12.一种生产集中式配电装置的方法，其特征在于，集中式配电装置形成环形形状，能够集中向定子绕组分配电流，这种方法包括将导电金属板冲压成许多带状物，带状物可以由压模同时冲出；在厚度方向上将带状物弯曲成完全环形，获得许多环形的汇流条，环的直径彼此不同；将带状物层叠在集中式配电装置的半径方向上，相互间由预定间隔分开；
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，每个汇流条包括一个连接在电源上的接线端部分，进一步包括将接线端部分弯曲成弯曲钢形状。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，对至少一个接线端部分进行弯曲包括弯曲接线端部分，这样至少一个接线端部分包括沿第一方向延伸的第一部分，第一方向实际上是集中式配电装置的径向方向；一个沿着第二方向延伸的第二部分，第二方向实际上垂直于第一方向；和一个沿着第三方向延伸并连接第一和第二部分的斜坡部分，第三方向与第一和第二方向不同。
15.根据权利要求13所述的方法，进一步包括在至少一个接线端部分上提供至少一个切口。
16.根据权利要求13所述的方法，进一步包括由密封材料覆盖的至少一个接线端部分的一个区域，其特征在于，在覆盖着密封材料的区域上至少有一个切口。
17.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，至少有一个切口沿着接线端部分的纵向延伸。
全文摘要
一种用于车辆薄型无刷电机的集中式配电装置，包括许多汇流条和一个覆盖汇流条的树脂绝缘层。汇流条的配置对应于电机的各相。每个汇流条具有一个连接在电池上的接线端部分和一个或者多个分别连接在一个或多个定子绕组上的接头。通过对模制成型材料在其厚度方向上弯曲，使每个汇流条形成完全环形。通过从导电金属板上冲压出类似于带的形状而获得模制材料。汇流条环形的直径按照其所对应的电机各相而彼此不同。汇流条在集中式配电装置的径向层叠起来，相互之间以预定间隙隔开。
文档编号H02K29/00GK1414672SQ0214791
公开日2003年4月30日 申请日期2002年10月28日 优先权日2001年10月26日
发明者小林诚实, 铃木泉, 堀江达郎, 福田健儿 申请人:住友电装株式会社, 本田技研工业株式会社