绕线架、电机、制动器和电机的组装方法与流程

本发明涉及到一种电机，特别地但不是唯一地，涉及星形步进电机。本发明还涉及一种用于这种电机的绕线架、设有这种电机的制动器及一种电机的组装方法。

背景技术：

步进电机是以逐步方式旋转的电机，通过电机输出的旋转角度提供精确控制。这种电机传统上主要分为两种形式。

圆柱形步进电机具有同轴的定子和转子，所述定子包括环绕所述转子的定子线圈绕组，所述转子能够相对于定子旋转并且依此实现输出。这样的电机的制造相对简单，但体积也相当大。

星形电机具有中心转子和多个等角度设置于所述转子周围的绕组。通常，在所述绕组周围收容一单一的磁芯元件。这种布局通常具有相对较大的深度，但是相比于圆柱形电机，能够得到相对较小的占地空间。这在某些应用中可能是具有优势的。

在两种步进电机装置中，一旦所述电机已经插入其电机壳体中，所述绕组必须分别连接到电连接器，以便能够连接到其它电子部件和/或电源。所述电连接器为单独的元件，其通常由塑胶材料制成，具有至少一个穿过其中的导体。所述电连接器必须使用电线连接或直接焊接到所述电机，以便与所述绕组电连通，从而驱动和控制所述电机。如果连接不正确，连接过程会耗费人力，并且容易发生故障。

此外，为了将所述电机容纳在其壳体中，首先需要插入所述电机部件，以便正确地将所述转子和所述定子放置在对应位置，然后在原位连接所述电连接器。通常，这是实现所述电机物理插入所述电机壳体的唯一方法，因为成品电机的尺寸通常是潜在效用中最关键的因素之一。

技术实现要素：

本发明旨在通过提供一种改进的电连接器结构和一种电机的组装方法，提供解决以上问题的解决方案。

根据本发明的第一方面，提供一种电机，包括：转子及环绕所述转子设置的定子；所述定子包括绕线架、若干绕置于所述绕线架的绕组及安装于所述绕线架并对应所述绕组设置的若干磁芯元件；所述绕线架包括用于收容所述转子的转子收容部、从所述转子收容部延伸出来的多个绕线部及具有连接器主体和具有至少一个与所述连接器主体连接的导电部件的电连接器；所述连接器主体与所述绕线架的绕线部一体成型。

通过设置与所述电机的绕线架一体成型的电连接器，可以避免将所述绕组电连接到外部电源以操作所述电机。从而可以在安装到电机壳体之前先组装电机的电连接，显着地简化所述电机的组装。此外，组装所述电机所需的部件的总数以及所需的连接数量减少，进而减少了所述电机的制造成本，并降低了由于连接中断引起的电机故障的可能性。

优选地，所述电连接器的连接器主体可以沿着所述转子的一旋转轴线与所述转子收容部相互错开。

所述电连接器与所述转子的轴向间距不仅允许与相应的绕线部相连接磁芯元件容易配合，而且还允许所述连接器主体可以用作所述电机壳体内的整个电机的支撑件，可以降低用于支撑所述转子和所述定子的独立框架的需求。

可选地，所述绕线部可以包括从所述转子收纳部延伸出的一构件本体及设置在所述绕线部的末端处的一端盖。所述绕组安装在所述构件本体周围，在这种情况下，所述构件本体包括穿过其中的收容槽，所述磁芯元件至少部分的收容于所述收容槽。

所述定子以所述多个磁芯元件的形式与所述绕线架的配合相对于具有整体定子的现有星型电机是一种改进。这种设计允许在所述定子装配之前先将所述绕组缠绕于所述绕线架周围，从而使得所述绕组在所述电机安装到其壳体中之前连接到所述电连接器。

所述电连接器可以设置于所述绕线部的远离所述转子收容部的一端。此外，在一个实施例中，所述电连接器沿转子径向凸出并超过所述绕线部。可选地，所述电连接器延伸出的至少一个导电部件平行于转子径向设置。

所述电连接器设置于所述绕线部的最末端处，可以使得所述电机的轮廓为十字架的外观，且所述电连接器能够相对远离所述转子，从而简化所述电连接器与所述电机壳体的可以耦合到前向电气部件部分的配合。

优选地，所述绕线部围绕所述转子收容部成等角度地设置。

优选地，所述电机为一星型电机，所述电机具有多个不与其它电连接器连接的磁芯元件。从而可以使得最终组装的电机具有相对较小的占地面积，可以广泛应用于特定环境，尤其是在例如机动车辆中的加热、通风和空调系统。

根据本发明的第二方面，本发明提供了一种制动器，其包括一本发明第一方面的电机和一至少支撑所述绕线架的电机壳体，所述电机壳体还可以包括至少一个安装在所述电机壳体内的输出齿轮。此外，所述电机外壳可以是两部分的外壳。

所述电机易于安装到所述电机壳体中，体积可以相对较小，从而形成一紧凑的制动器。所述电连接器在所述绕线架上预成型，以便可以在安装至所述电机壳体之前线组装所述电连接，避免所述电机收容在所述电机壳体内后执行任何连接或焊接。同时使得所述电机壳体更为紧凑。

根据本发明的第三方面，本发明提供了一种用于一电机的绕线架，所述绕线架具有一转子收容部、从所述转子收容部延伸出来的多个绕线部以及一具有连接器主体和与所述连接器主体相连的至少一导电部件的电连接器，所述连接器主体与所述绕线部一体形成。

本发明提供的特定绕线架包括一体成型的电连接器，使得甚至在组装所述定子之前，可以组装所述电机的框架及电气功能。在电连接完成之前，连接到所述绕线架的元件越少越好，因为在所述定子装配之前，与所述绕线架无阻碍地相互作用的自由度更大。

根据本发明的第四方面，提供了一种电机的组装方法，所述方法包括以下步骤：a)提供一绕线架，优选地，根据本发明第二方面提供所述绕线架；b)在所述绕线部的外表面缠绕一绕组；c)将所述绕组连接到所述电连接器的导电部件以形成电气绕线架单元；及d)将一磁芯元件与所述绕线部配合，并将一转子与所述转子收容部配合以形成一电机。

本方法能够组装一电机，使得将一用于密封的完整电气单元引入到所述电机壳体中，否则一旦所述电机部件已经被安装到所述电机壳体中就需要提供单独的连接。

附图说明

现在将参考附图更具体地描述本发明，其中：

图1为根据本发明第一方面一实施例提供的电机的立体示意图；

图2为如图1所示的电机中绕线架的立体示意图；以及

图3为根据本发明第二方面一实施例提供的制动器的立体分解示意图。

具体实施方式

首先请参阅图1，图1中显示的电机整体以10标示，其为一星形电机。所述星形电机包括转子16(参见图3)及环绕所述转子16设置的定子12。磁芯元件为了清楚起见，所述转子16在图1中省略了。本实施例中以星形电机为例进行说明，显然，以下发明可以采用各种各样的电机，特别对于步进电机，并特别是使用步进致动器明显有益的情况下，例如用于机动车辆中应用的加热、通风和空调系统。

所述定子12包括绕线架18、若干绕置于所述绕线架18的绕组30及安装于所述绕线架18并对应这些绕组18设置的若干磁芯元件14。为了清楚起见，所述绕组30在图1中只示出了三个，省略了一个。

请一并参阅图2，所述绕线架18具有一中心转子收容部20以及多个绕线部22a、22b，所述转子16可收容于所述转子收容部20并且能够在使用中转动，所述绕线部22a、22b从所述转子收容部20延伸出来，这些绕线部22a、22b围绕所述转子收容部20成等角度地设置。所述绕组30分别绕置于这些绕线部22a、22b。

每个绕线部22a、22b包括一构件本体24，所述构件本体24优选为长条形，其沿径向远离所述转子收纳部20延伸并终止于一端盖26。所述端盖26从所述构件本体24上至少部分地沿横向延伸，以便相对于所述构件本体24的外表面28形成一个肩部。绕组30能够缠绕于每个绕线部22a、22b的外表面28，所述端盖26阻止所述绕组30从所述绕线部22a、22b的外表面28滑落。所述端盖26的精确形状可以通过所述绕线架18在一电机壳体32中的容纳部配合的需要来确定，如图3所示，其示出了一结合了所述电机10的制动器100。

请再次参阅图2，在本实施例中，每个所述构件本体24由两个平行间隔设置的主体部分34组成，每一绕线部22a、22b的两个平行间隔的主体部分34之间形成收容槽36，所述端盖26的中心与所述收容槽36贯通。所述收容槽36用以收容所述磁芯元件14的至少一部分。

请再次参阅图1，优选地，所述磁芯元件14形成三个联合臂：两个外部磁芯臂40以及一中心磁芯臂42。优选地，每个外部磁芯臂40的端部匹配所述转子收容部20的曲率；所述中心磁芯臂42能够收容于所述收容槽36内，以将所述磁芯元件14固定在所述绕线部22a、22b上的对应的位置。

其中一个所述绕线部22a上设置有电连接器44。所述电连接器44具有连接器主体46及从所述连接器主体46延伸出的至少一个导电部件48。至少一个所述导电部件48平行于所述转子16径向设置。这里，所述电连接器44为公头装配连接器，其中所述导电部件48由6个凸出引脚50组成，所述凸出引脚50穿过连接器主体46延伸到相应的连接器端子52。任何适当形式的电连接器均可适用，当然也包括母头装配连接器。

所述电连接器44与所述绕线架18一体地形成，在这种情况下，所述电连接器44从所述绕线部22a的端盖26延伸。即所述电连接器44设置于所述绕线部22a远离所述转子收容部20的一端，所述电连接器44与所述转子收容部20不仅在所述绕线部22a、22b的平面中间隔设置，而且在平行于所述转子16的旋转轴线的方向上相互错开。这增加了绕线架18的高度，并且使得所述电连接器44作为所述电机壳体32内部的绕线架18的一底座或支撑件。

所述电连接器44位于所述收容槽36的上方，使得其中一个所述磁芯元件14能够与所述绕线部22a无障碍配合。所述电连接器44也可沿所述绕线部22a的长度方向凸出超过所述端盖26的最末端部分，可以理解，所述电连接器44沿转子径向凸出并超过所述绕线部22a。例如，所述引脚50从端盖26向外凸出，使得从上方观察时，所述绕线架18的整体呈现细长的十字形轮廓。

在一典型的设备中，所述电机10及构成齿轮组的多个齿轮58被封装在具有上部壳体部分54和下部壳体部分56的两部分的电机壳体32内，所述齿轮组与一连接到所述电机10中转子16的输出齿轮60啮合。所述电机壳体32具有一个开口62及另一开口66，所述齿轮系的输出端64可以穿过所述开口62伸出，通过所述开口66能够取放所述电连接器44。

为了组装电机10，用户首先必须将所述绕组30绕置于所述绕线架18上，即将所述绕组30缠绕于所述绕线部22a、22b的对应外表面28。然后可以根据需要将所述绕组30电连接到所述连接器端子52，以便连接到控制电路或电源，例如在适当的时候经由所述电连接器44与外部控制电路或电源电连接。一旦所述绕组30连接到所述电连接器44，则形成一个电力线圈单元。因此，这种组装方法消除了在插入到电机壳体32中之后将电气元件焊接或连接到所述电机10的需求，因为所有必要的功能模块都内置到所述电力线圈单元中。

一旦形成了所述电力线圈单元，就可以将所述磁芯元件14安装于所述绕线架18并对应这些绕组18设置。具体地，通过将所述中心磁芯臂42插入所述绕线部22a、22b的收容孔36，所述外部磁芯臂40置于所述绕组30周围。为此，所述磁芯元件14沿所述绕线部22a、22b的长度方向被插入至所述绕线部22a、22b。所述转子16可以插入到所述转子收容部20内，以形成所述电机10的核心部件。

然后，所述电机10能够插入到所述电机壳体32中，在这种情况下，所述绕线架18可以安置在所述电机壳体32基座上。然后可以插入所述多个齿轮58，所述电机壳体32闭合并将内部组件密封就位。假设所述电机壳体32与所述绕线架18形状相配合，则所述电连接器44将设置于与所述电机10的外部组件向前连接的位置。

这种布局有利地确保了在插入所述电机壳体32之前可以预先组装所述电机10的电气功能模块，大大简化了构建步进致动器100时所述电机10的导电部分的组装。

同时，上述电机使用四个绕线部，但是应当理解，如果所述定子部分具有旋转对称性，则可以设置所述定子部分的任何合适的星形布置；具有三个定子部分的布局是相对常见的，并且可以得到更为紧凑的电机。

因此，本发明提供一种具有绕线架的电机，所述绕线架包括电连接器，所述电连接器与所述绕线架一体成型。这种布局显著地简化了所述电机的组装，特别是对于一星形电机设备，因为在将所述绕线架插入一电机壳体之前能够组装所有的电连接。此外，通过在所述绕线架与电连接器一体成型，可以提供一更为简单、性能稳定的电机，从而降低与其它部件之间互连故障的可能性。

在本文中使用的“包括/包含”和“具有”这些词用于说明所述特征、整体、步骤或组件的存在，但不排除存在或添加一个或更多其他特征整体、步骤、组件或其组合。

应当理解，为了清楚起见，在不同实施例中描述的本发明的某些特征也可以在一单一实施例中组合。相反，为了简洁起见，在单个实施例中描述的本发明的各种特征也可以单独提供或以任何恰当的子组合形式提供。

上述实施例仅为本发明一部分实施例，并且对于本领域技术人员显而易见的其它各种修改，亦属于本申请定义的保护范围。