专利名称：电机定子绕线方法
技术领域：
本发明属于电机部件的制造方法，特别是一种电机定子绕线方法。
无论在日常生活或在科技领域中的制造设备或各类仪器，电机通常扮演了极为重要的角色。诸如工业上驱动大型涡轮转动的装置或是驱动各种电脑周边的装置，都需要藉由电机来完成，而为了适应各种不同的使用环境，常常需要对电机的结构进行一些不同的设计及改良才能符合其特殊需求。如在选取应用于电脑通讯相关的周边产品的电机时，由于步进电机(Step Motor)具有容易控制输出角度的特性，因此也常被应用在这类产品中。
如
图1所示，常用于电脑周边设备的步进电机100包括定子(Stator)118、转子(Rotator)115及覆罩102。定子118系有多重金属线圈缠绕于特定结构之上，以提供驱电机100转动时所需要的磁场。定子118包括用以容纳转子115的中空区域123、极爪(Claw)122、极爪元件120、124、125、126及由塑性材料构成用以结构极爪元件120、124、125、126的固定结构128。极爪122系为突起于极爪元件120上的爪状结构，并以一体成型的方式延设于极爪元件120、124、125、126中环形区域相垂直的平面。藉由极爪元件120、124、125、126相互交错排列的方式，使得其间可形成犬牙交错式的排列形状，即如图中所示的极爪122所组成的结构。接着藉由塑性材料填充于极爪元件120、124、125、126之间，以固定这些极爪元件120、124、125、126，并同时形成中空区域123以容纳转子115。接着，以外表绝缘的金属导线缠绕于极爪元件120、124、125、126各层之间区域，以提供驱动转子115旋转时所需要的磁场。最后将所缠绕的线圈端点连接于固定结构128上所预留的两排导线接头130、132上，以使外部的电流可流入定子118线圈中，以提供电机100所需要的电能及控制讯号。
转子115系由中空筒状磁石112构成，通常为一些选定的材料经过充磁步骤而得到，图中所示的磁石112则由中空状的塑性材料充磁而得。此外，磁石112的内部则具有环状衬环116，而转轴114则固定于衬环116的轴心。欲组合电机100时，仅需将转子115置于定子中空区域123内时，再将衬垫111置于转子115上方，而后再以覆罩102包覆。当驱动电机100时，经导线接头130、132输入电流，造成栅栏状极爪122内所形成的磁场变化，便可驱动转子115步进方式旋转。
覆罩102系用于覆盖转子115与定子118，以保护其内部的元件不受外界环境各种变因的伤害。覆罩102一侧为设有中央圆孔110及固定导孔110a、110b的椭圆状覆盖板104，其一侧延设为圆柱状的电机壳体108，于电机壳体108上设有用于容纳导线接头130、132的呈凹形开口的契合区域106。中央圆孔110用以与衬垫111组合，并使转子115上的转轴114可延伸至覆罩102覆盖板104外侧。呈凹形开口的契合区域106与导线130、132相契合，使覆罩102内中的定子118仍能与外界电路相互通连。最后全部由覆罩102所覆盖的整个电机100，并藉由穿过固定导孔110a、110b的螺丝或铆钉固定于各电子设备的机壳(Case)中，此一相类似结构可见于已有的专利技术中。
如图2所示，传统的电机定子118包含分别由极爪元件120、124及125、126所组成的第一及第二组极爪总成202、204。极爪元件120、124、125、126则藉由充塞于其空隙间的塑性材料所构成的固定结构128而结合。用以产生磁场的导线线圈则分别缠绕于第一及第二极爪总成202、204上。缠绕于第一极爪总成202上时，首先将两条相互绝缘的第一、第二导线201、203的端点分别固定于第一、第二导线接头130a、130b上。接着将第一、第二导线201、203向左以顺时针或向右以逆时针方向缠绕于第一组极爪总成202上；当第一、第二导线201、203缠绕了所需的圈数后，将此两条导线201、203由绕线机上切断，并将第一导线201末端固定于第二导线接头130b上，将第二导线203末端固定于第三导线接头130c上。当第一组极爪总成202上的线圈缠绕完毕后，接着将线圈缠绕于第二组极爪总成204上。首先分别将两条相互绝缘的第三、第四导线205、207的端点固定于第四导线接头132a与第五导线接头132b上。以类似前述的方法将第三、第四导线205、207缠绕于第二组极爪总成204上，并将第三导线205的末端固定于第五导线接头132b上，将第四导线207的末端固定于第六导线接头132c上。
定子118作用时，必须将第二、第五导线接头130b、132b短接，再将导线接头130b、132b与外部回路连接。传统上，为了连接导线接头130b、132b，常利用一块电路板焊接于导线接头130a、130b、130c、132a、132b、132c上。而电路板上连接导线接头130b、132b的节点处，则预先以一条埋设于电路板上的导线短接。故，当电路板焊接于导线接头后将可导通导线接头130b、132b。接着，再将电路板上的电路接点与外部的回路相连接，使电机定子118的磁场可藉由外界电场加以控制。
然而，这种线圈缠绕方式将必须配合外部电路板的使用才能发挥效果。电机使用时，常因为外力的作用而使得电路板与导线接头的连接处断裂，即由于电路板的设置，不仅使电机的制造过程复杂，增加了制造成本，而且造成了制造过程中产品合格率的降低。
综上所述，极需要发展一种新的电机定子绕线方法，使线圈可在不设置电路板的条件下，直接与外部回路连接，以藉由外部电场变化控制定子磁场。
本发明的目的是提供一种工序简单、成本低、产品合格率及使用可靠性高的电机定子绕线方法。
本发明用于具有两组极爪总成的电机定子；于两组极爪总成之间及一组极爪总成分别设有为三个导线接头的导线接头组；为两根导线的两导线组分别缠绕于两组极爪总成上；缠绕于一组极爪总成的一导线组中的一导线于其导线组的一个导线接头处绕圈后，拉到另一组极爪总成上再绕一定圈数后，将末端固定于另一导线组的导线接头上。
其中两组极爪总成之间及一组极爪总成设有为第一、第二、第三导线接头及第四、第五、第六导线接头的导线接头组；为一组导线组的两条相互绝缘的第三、第四导线的端点分别固定于第四、第五导线接头上；并将第三、第四导线缠绕于第二组极爪总成上；当第三、第四导线缠绕了所需的圈数后，将此两条导线切断，并将第三导线末端固定于第五导线接头上，将第四导线末端固定于第六导线接头上；为一组导线组的两条相互绝缘的第一、第二导线的端点固定于第一、第二导线接头上；将第一、第二导线缠绕于第一组极爪总成上；当第一、第二导线缠绕了所需的圈数后，将第二导线切断，并将第二导线的末端固定于第三导线接头上；第一导线于第二导线接头处绕圈后，拉到第二极爪总成上再绕一定圈数后，将末端固定于第五导线接头上。
两组极爪总成之间及一组极爪总成设有为第一、第二、第三导线接头及第四、第五、第六导线接头的导线接头组；为一组导线组的两条相互绝缘的第一、第二导线的端点分别固定于第一、第二导线接头上；并将第一、第二导线缠绕于第一组极爪总成上；当第一、第二导线缠绕了所需的圈数后，将此两条导线切断，并将第一导线末端固定于第二导线接头上，将第二导线末端固定于第三导线接头上；为一组导线组的两条相互绝缘的第三、第四导线的端点固定于第四、第五导线接头上；将第三、第四导线缠绕于第二组极爪总成上；当第三、第四导线缠绕了所需的圈数后，将第四导线切断，并将第四导线的末端固定于第六导线接头上；第三导线于第五导线接头处绕圈后，拉到第一极爪总成上再绕一定圈数后，将末端固定于第二导线接头上。
由于本发明为两根导线的两导线组分别缠绕于两组极爪总成上；缠绕于一组极爪总成的一导线组中的一导线于其导线组的一个导线接头处绕圈后，拉到另一组极爪总成上再绕一定圈数后，将末端固定于另一导线组的导线接头上。第二、第五导线接头不需要以一块额外的电路板而可以直接导通。因此，本发明所提供电机定子将具有较习知技术更为简单的制造工序，减少了导线接头与外部电路连接时的焊接点，提高了产品合格率及使用的可靠性，同时降低了制造成本，从而达到本发明的目的。
图1、为习用的电机分解结构示意立体图。
图2、为传统的电机定子绕线示意图。
图3、为以本发明制造的电机定子结构示意剖视图。
图4、为以本发明制造的电机定子结构示意正视图。
图5、为以本发明制造的电机定子结构示意俯视图。
图6、为以本发明制造的电机定子绕线示意图。
下面结合附图对本发明进一步详细阐述。
本发明系为针对具有极爪结构的电机定子绕线方法的改良，使得电机定子的制造过程及结构得以简化，以降低制造成本，并进而提高使用时的可靠度。本发明用于缠绕如图1所示的与传统电机类似的电机。
如图3所示，以本发明制造的电机定子118包括呈环状并构成中空区域的极爪元件120、124、125、126。沿中空区域边缘设有复数个向同侧折弯成约呈90°的极爪。极爪元件120、124及125、126彼此以其上极爪相向的方向组合成第一、第二极爪总成202、204。极爪总成202推叠于极爪总成204上，并将塑性材料以射出成型的方式射入极爪元件120、124、125、126之间预留的间隙形成固定极爪元件120、124、125、126的固定结构。接着，以金属导线，如漆包线缠绕于第一、第二组极爪总成202、204上，形成线圈302、304。电机定子118中可容纳电机转子115，转子115上则覆盖有衬垫111。当线圈302、304电场改变时，由于电磁效应的作用，转子115将相应而旋转并经转轴114输出扭矩。
如图4所示，以本发明制造的电机定子118包括呈环状并构成中空区域的极爪元件120、124、125、126。并将塑性材料以射出成型的方式射入极爪元件120、124、125、126之间预留的间隙形成固定极爪元件120、124、125、126的固定结构128。导线接头130a、130b、130c及132a、132b、132c固定于由塑性材料构成的固定结构128上，导线线圈302、304的端点则固定于其上。
如图5所示，在极爪元件120表面环绕中空区域123的剖面线位置及导线接头130a、130b、130c根部的剖面线位置为由塑性材料以射出成型的固定结构128。中空区域123系用以容纳转子，其内侧中央的轴孔504则用以与转子115的转轴尾端结合。经导线接头130a、130b、130c，定子118中导线线圈302、304的磁场可随外界电流的改变而变化，以驱动置于其中空区域123内的转子115旋转。
如图6所示，本发明包括下述步骤首先，将导线602、604的线头固定于导线接头132a、132b上。一般而言，此处用以缠绕的导线为相互绝缘的铜质漆包线。而导线接头130a、130b、130c、132a、132b、132c则为固定于由塑性材料构成的固定结构128上的金属突起物。接着，将导线602、604缠绕于由极爪125与126所组成极爪总成204上。当线圈缠绕一定的圈数后，将导线602、604末端分别固定于导线接头132b、132c。接着缠绕极爪总成202，首先，将导线601的线头固定于导线接头130a上，同时将导线603的线头固定于导线接头130b上，再将导线601、603缠绕于极爪总成202。当导线601、603缠绕一定圈数后，将导线603的末端固定于导线接头130c上，并将导线自绕线机上截断，而导线601则于导线接头130b处绕圈后，拉到极爪总成204上再绕一定圈数后将末端固定于导线接头132b上。
一般而言，当导线缠绕完毕后会进行一道焊接程序，以将各导线的末端连接于导线接头上。此外，以本发明所提供的绕线方式，导线接头130b、132b将不需要以一块额外的电路板而可以直接导通。因此，本发明所提供电机定子将具有较习知技术更为简单的制造工序，减少了导线接头与外部电路连接时的焊接点，增加了电机使用的可靠性，同时降低了制造成本。
权利要求
1.一种电机定子绕线方法，它用于具有两组极爪总成的电机定子；于两组极爪总成之间及一组极爪总成分别设有为三个导线接头的导线接头组；为两根导线的两导线组分别缠绕于两组极爪总成上，其特征在于所述的缠绕于一组极爪总成的一导线组中的一导线于其导线组的一个导线接头处绕圈后，拉到另一组极爪总成上再绕一定圈数后，将末端固定于另一导线组的导线接头上。
2.根据权利要求1所述的电机定子绕线方法，其特征在于两组极爪总成之间及一组极爪总成设有为第一、第二、第三导线接头及第四、第五、第六导线接头的导线接头组；为一组导线组的两条相互绝缘的第三、第四导线的端点分别固定于第四、第五导线接头上；并将第三、第四导线缠绕于第二组极爪总成上；当第三、第四导线缠绕了所需的圈数后，将此两条导线切断，并将第三导线末端固定于第五导线接头上，将第四导线末端固定于第六导线接头上；为一组导线组的两条相互绝缘的第一、第二导线的端点固定于第一、第二导线接头上；将第一、第二导线缠绕于第一组极爪总成上；当第一、第二导线缠绕了所需的圈数后，将第二导线切断，并将第二导线的末端固定于第三导线接头上；其特征在于所述的第一导线于第二导线接头处绕圈后，拉到第二极爪总成上再绕一定圈数后，将末端固定于第五导线接头上。
3.根据权利要求1所述的电机定子绕线方法，其特征在于两组极爪总成之间及一组极爪总成设有为第一、第二、第三导线接头及第四、第五、第六导线接头的导线接头组；为一组导线组的两条相互绝缘的第一、第二导线的端点分别固定于第一、第二导线接头上；并将第一、第二导线缠绕于第一组极爪总成上；当第一、第二导线缠绕了所需的圈数后，将此两条导线切断，并将第一导线末端固定于第二导线接头上，将第二导线末端固定于第三导线接头上；为一组导线组的两条相互绝缘的第三、第四导线的端点固定于第四、第五导线接头上；将第三、第四导线缠绕于第二组极爪总成上；当第三、第四导线缠绕了所需的圈数后，将第四导线切断，并将第四导线的末端固定于第六导线接头上；其特征在于所述的第三导线于第五导线接头处绕圈后，拉到第一极爪总成上再绕一定圈数后，将末端固定于第二导线接头上。
全文摘要
一种电机定子绕线方法。为提供一种工序简单、成本低、产品合格率及可靠性高的电机定子绕线方法,提出本发明,它为两根导线的两导线组分别缠绕于两组极爪总成上;缠绕于一组极爪总成的一导线组中的一导线于其导线组的一个导线接头处绕圈后,拉到另一组极爪总成上再绕一定圈数后,将末端固定于另一导线组的导线接头上。
文档编号H02K15/08GK1287400SQ9911898
公开日2001年3月14日 申请日期1999年9月6日 优先权日1999年9月6日
发明者萧呈方, 赖俊男 申请人:兴建东科技精密工业股份有限公司