分割定子、电动机和分割定子的制造方法

专利名称：分割定子、电动机和分割定子的制造方法
技术领域：
本发明涉及易于制造的用于电动机的分割定子以及制造该分割定子的方法。
背景技术：
到目前为止，有一种通过将由冲压形成的钢板进行层叠以形成定子芯体并随后在 其上巻绕有线圈的芯体上将树脂进行注模成型来制造定子芯体的方法。 另一方面，还有一种通过组装多个分割芯体(每个分割芯体上安装有线圈)来制 造定子芯体的方法。在这种使用分割芯体的情况下，通过使用冷縮装配环来将它们组装为一体。 此外，JP2007-143324A中公开了通过用树脂使每个分割芯体成型来制造分割定子 的方法。具体地，通过将线圈绕分割芯体的单个齿巻绕、使用压模将巻绕的线圈朝向该齿的 中心线向内按压并且同时将树脂注入到还用作为注入成型模具的该压模内，以使每个芯体 与线圈一体地成型，来实现该方法。 该技术能够提高线圈的空间因子。此外，仅每个线圈的外周需要通过成型工艺而 覆盖有树脂，从而减小了用于成型所必需的树脂的量。

发明内容
本发明要解决的问题 然而，JP2007-143324A中的技术将带来以下问题。 (1)在通过压模进行按压时，使线圈保持与压模接触，压模和线圈之间没有间隙。 因此，不允许树脂进入压模和线圈的接触部分之间。在成型之后，线圈因此直接暴露。该暴 露的状态将引起绝缘方面的一些问题。在绝缘体设置在线圈的外周以确保绝缘性的情况 下，将引起成本增加的问题。 (2)另一方面，在用于驱动混合动力电动车辆的电动机中，采用树脂成型工艺以实 现从线圈导热并散热，而不是确保绝缘。因此，暴露的线圈本身将不会引起绝缘方面的任何 问题。 然而，线圈的暴露部分周围的树脂层非常薄，其可能在以后脱落并粘附到转子的 外周。 在JP2007-143324A中的技术中，具体地，按压和树脂注入成型同时地执行。然而， 在按压中，当压模打开时，由于线圈中的残余应力，线圈趋于通过回弹而向外扩张，使树脂 层破裂并从而引起破碎的树脂片剥落。在这方面，JP2007-143324A中的技术在其实际应用 中需要改进。 (3)此外，为了在通过使用压模从外侧向齿的中心轴线均匀地按压线圈的同时执 行树脂成型，需要将压制技术和注入成型技术结合的先进制造技术。这使得制造设备较昂 贵，导致制造成本增加。 鉴于上述情况提出本发明，并且本发明的一个目的是提供能够以低成本并通过实
4用的制造技术来制造的分割定子以及其制造方法。
解决问题的手段 (1)为了实现上述目的，本发明的一个方面提供了一种分割定子，包括分割芯 体，其具有齿；绝缘体，其装配在所述齿上；以及成形的线圈，其通过所述绝缘体安装在所 述齿上，所述线圈具有端子部分；其中，除所述线圈的所述端子部分外，用树脂将所述线圈 成型。 (2)在上述的分割定子(1)中，优选地，所述绝缘体通过树脂成型工艺一体地装配 在所述分割芯体上。
(3)根据另一个方面，本发明提供了一种包括分割定子(1)的电动机。
(4)根据另一个方面，本发明提供了一种分割定子的制造方法，包括以下步骤使
用成型模具通过树脂成型工艺在分割芯体上形成绝缘体；将成形的线圈插入在所述成型模
具中，以及用树脂将所述线圈的绕组部分成型。
(5)在分割定子的制造方法(4)中，优选地，所述成型模具包括选择性地使用的用
于所述绝缘体的第一上模具和用于树脂成型的第二上模具，所述成型模具还包括下模具，
并且所述方法包括以下步骤在闭合所述成型模具前，将树脂供应到所述分割芯体的齿的
周围，并且随后闭合并夹紧所述成型模具，以由树脂形成所述绝缘体；打开所述成型模具；
将所述第一上模具改变为所述第二上模具；在闭合所述成型模具前，将所述成形的线圈插
入所述成型模具中，并将树脂供应到所述成型模具中；闭合并夹紧所述成型模具，以用树脂
将所述成形的线圈成型。 (6)在分割定子的制造方法(4)中，优选地，所述成型模具包括选择性地使用的用 于所述绝缘体的第一上模具和用于树脂成型的第二上模具，所述成型模具还包括下模具， 并且所述方法还包括以下步骤在闭合所述成型模具前，将形成为环形的固态的第一树脂 元件插入在所述下模具中，以围绕设置在所述成型模具中的所述分割芯体的齿；闭合并夹 紧所述成型模具，以加热并压縮所述第一树脂元件来形成所述绝缘体；打开所述成型模具； 将所述第一上模具改变为所述第二上模具；在闭合所述成型模具前，在压縮所述成形的线 圈的同时将所述线圈插入在所述下模具中，并将形成为环形的固态的第二树脂元件插入在 所述下模具中；闭合并夹紧所述成型模具，以加热并压縮所述第二树脂元件来用树脂将所 述成形的线圈成型。 (7)在分割定子的制造方法(4)中，优选地，所述成型模具包括都布置在第一可动 模具基体上的、用于所述绝缘体的可动模具和用于树脂成型的可动模具，所述成型模具还 包括设置在第二可动模具基体上的共用模具，所述可动模具基体中的一个可动模基体可以 朝向和远离另一个可动模基体移动，并且另一个可动模具基体可转动；通过一次闭合并夹 紧所述成型模具，同时地形成所述绝缘体和将所述绕组部分成型；以及通过转动可转动的 所述模具基体使得可转动的所述模具基体上的模具的位置互换，以再次同时地形成所述绝 缘体和用树脂将所述绕组部分成型。 将对根据本发明的具有上述结构的分割定子及其制造方法的工作和优点进行说 明。 本发明的分割定子被配置为使得成形的线圈通过绝缘体安装在分割芯体的齿上， 并且除线圈的端子部分外用树脂来成型。与传统技术中的不同，线圈将引起较小的回弹。这使得可以控制成型的树脂的厚度(涂覆线圈的树脂成型部分或层)并能够确保线圈的绝缘性。 线圈是其外部尺寸在设计值范围(公差)内并具有理想的成品形状的成形的线圈。因此，可以用设计值控制成型模具与线圈之间的、允许树脂在其中流动的间隙，从而适当地控制树脂成型部分的厚度。因此可以防止树脂成型部分破裂并防止破损的树脂片的飞溅。此外，因为线圈是成形的线圈，所以不容易引起回弹而造成薄树脂成型部分的破裂。
此外，上述的分割定子在制造的同时不需要压模。相应地能够实现制造成本的降低。 成形的线圈通过绝缘体安装在分割芯体的齿上而不受按压。从而可以防止来自线圈的过量的载荷使绝缘体破损，并且因此可以确保绝缘体的绝缘性。绝缘体由厚度例如为0. 2mm至0. 3mm的树脂制成，并且需要避免诸如划痕、裂缝、气孔等的任何缺陷。
还可以将树脂仅成型到用于线圈的绕组部分的空间内，而不用将树脂成型到母线保持器的上部，并且从而减小了用于树脂成型所需的树脂量。线圈和芯体之间的距离或分割定子芯体和母线之间的距离被确定为足以确保绝缘。基本上，线圈的两端和母线不需要用树脂来成型。在传统的方法中，通过将成型模具放置为与整个定子芯体(具体地，包括十八个线圈绕组部分)接触来形成型腔。为了仅在用于线圈绕组部分的空间中使树脂成型，三十六个线圈端子需要被遮罩或被保护以避免树脂成型。这需要技术上较难生产的具有复杂形状的成型模具。换言之，十八个绕组部分中的每个绕组部分的两个端子，即三十六个线圈端子中的每个线圈端子的外周需要被遮罩。因此，设备的形状将复杂化，技术上难于生产。 本发明中的分割定子可以通过用树脂将十八个绕组部分中的每个分别成型来制造。仅需要简单地将成型模具设置为与分割定子接触以形成型腔，同时分别遮罩两个线圈端子。由此，可以相对自由地设计成型模具。因此可以仅在用于绕组部分的空间内使树脂成型，并且从而使用于树脂成型所需的树脂量减少了超过40%。 在包括对整个定子芯体进行树脂成型的传统制造方法中，定子芯体由于较大的外部尺寸将易于产生径向成型收縮。由于根据线膨胀系数的变形，应力残留在树脂成型部分中，这可能引起裂缝等，负面地影响电动机的性能。 另一方面，根据本发明的分割定子，相邻的分割定子不是连续的。因此，每个分割定子将一致地引起成型收縮，其收縮量对应于每个分割定子的较小的外部尺寸，因而每个分割定子将根据相应的线膨胀系数产生变形，带来更小的残余应力。 与传统的单次成型整个定子芯体的方法相比，本发明能够以较低的模具成本来提供成型模具的更大的设计自由度。 同时，每一次树脂成型中的型腔的体积较小，从而能够按其本身的状态来使用流动性较低的树脂。需要高转矩的用于混合动力电动车辆的电动机将被施以较高的电压，从而产生大量的热。因此，树脂成型部分需要具有较高的热导率。鉴于此，将添加剂添加到树脂中。这可能降低树脂的流动性，引起技术上难以将树脂充填到型腔的每个角落(具体而言，线圈的绕组部分的内部空间(间隙))。 根据本发明的分割定子，可以通过注入浇口的位置来縮短树脂的流动长度，从而将树脂可靠地充填到线圈的绕组部分中的每个间隙内。
通过树脂成型使绝缘体一体化地形成在分割芯体上。S卩，由树脂将绝缘体成型在分割芯体上，成形的线圈插入在模具中并随后用树脂成型。通过将分割定子芯体装载在成型模具中之后的一系列处理，能够连续地制造分割定子。 此外，在本发明的方法中，成型模具包括选择性地使用的、用于绝缘体的第一上模具和用于树脂成型的第二上模具，所述成型模具还包括下模具。所述方法还包括以下步骤在闭合所述成型模具前，将树脂供应到所述分割芯体的齿的周围，并且随后闭合并夹紧所述成型模具，以由树脂形成所述绝缘体；打开所述成型模具；将所述第一上模具改变为所述第二上模具；在闭合所述成型模具前，将所述成形的线圈插入所述成型模具中，并将树脂供应到所述成型模具中；闭合并夹紧所述成型模具，以用树脂将所述成形的线圈成型。因此，可以使用共同的下模具来执行绝缘体的形成和树脂成型，不需要进行工件( 一体化地形成有绝缘体的分割芯体)的传送，从而提高了制造效率。 具体地，例如预先加热的分割定子芯体在四个侧方向上由滑动下芯体保持，所述下芯体由被配置为在两个、三个或四个侧方向上保持工件的各种滑动芯中选取。在该状态下，在形成分割芯体的绝缘体形成区域的底部周围供应液态树脂，并且上模具中可竖直地移动的滑动上芯体向下移动以通过压制成型工艺来形成绝缘体。之后，将上模具切换为用于树脂成型的另一个上模具。在模具闭合前向成型模具中供应树脂，并且在将成形的线圈插入在模具中的同时进行按压。滑动上芯体向下移动以按压所供应的树脂，以将树脂充填到线圈空间中。 此外，在本发明的方法中，所述成型模具包括选择性地使用的、用于所述绝缘体的第一上模具和用于树脂成型的第二上模具，所述成型模具还包括下模具。所述方法还包括以下步骤在闭合所述成型模具前，将形成为环形的固态的第一树脂元件插入在所述下模具中，以围绕设置在所述成型模具中的所述分割芯体的齿；闭合并夹紧所述成型模具，以加热并压縮所述第一树脂元件来形成所述绝缘体；打开所述成型模具；将所述第一上模具改变为所述第二上模具；在闭合所述成型模具前，在压縮所述成形的线圈的同时将所述线圈插入在所述下模具中，并将形成为环形的固态的第二树脂元件插入在所述下模具中；闭合并夹紧所述成型模具，以加热并压縮所述第二树脂元件来用树脂将所述成形的线圈成型。因此，每个固态的树脂元件仅需要简单地插入，而不需要注入成型单元。由于树脂元件受热并受压，上模具不需要很大的用于按压的动力，从而使制造设备的成本降低。
用于绝缘体和树脂成型部分的材料被配置为可以简便地插入的环形固态树脂元件的形式。因此，上述方法不需要任何注入和按压装置以及用于供应树脂的树脂排出装置。材料分别受热熔化，因此上模具不需要很大的用于按压材料的动力。 绝缘体形成模具和树脂成型模具中的每一者均包括成对模具，成对模具中的一个形状不同，另一个形状相同。形状不同的模具设置在第一和第二可动模基体中的一者上，相同的模具设置在另一个可动模基体上。在一次闭合并夹紧成型模具中，绝缘体的形成和树脂成型同时地进行。此后，通过转动可转动的模具基体，使该模具基体上的模具的位置互换。执行在另一个分割芯体上形成绝缘体，并同时在已经形成有绝缘体的分割芯体上形成树脂成型部分执行树脂成型。上述制造方法适于大批量生产。与使用更大的设备且用时更多的通过单次树脂成型来制造的传统定子相比，本发明的制造方法能够使用较小的设备在短周期内进行分割芯体的高效批量生产。这有效地用于需要多于十个分割定子的电动机。


图1是示出发明的第一实施例中制造分割定子的工序的视图； 图2是示出由十八个分割定子构成并通过冷縮装配工艺装配在外环中的定子的
视图； 图3是分割定子的截面图； 图4是示出用于形成绝缘体的成型模具的结构的视 图5是示出用于形成树脂成型部分的成型模具的结构的视图； 图6是示出第二实施例中用于同时执行绝缘体形成处理以及树脂成型处理的系统的结构的视图； 图7是示出图6中的系统的操作方法的流程图； 图8是示出在树脂成型处理中使用多个用于供应树脂的浇口的示例的视 图9是示出使用多个浇口的另一个示例的视 图10是示出长端的遮罩结构的截面 图11是示出长端的另一种遮罩结构的截面图； 图12是示出第三实施例中用于同时执行绝缘体形成处理以及树脂成型处理的系统的结构的视图； 图13是示出第三实施例中的绝缘体形成处理的视 图14是示出第三实施例中的树脂成型处理的视图；并且
图15是传统定子的截面图。
具体实施例方式
现在将参照附图对实施本发明的分割定子和分割定子制造方法的优选实施例进行详细描述。 图1示出了制造分割定子的工序。分割定子芯体(以下称为"分割芯体")10包括弧形基部10a和从弧形基部10a突出的齿ll，从而成形的线圈将围绕齿11安装。该分割芯体10通过将由冲压形成的钢板层叠制成。此处，十八个分割芯体10将被组装在一起以形成环形的定子芯体，使得弧形基部10a布置成圆环形，齿11每个径向向内突伸。该分割芯体10在图1的状态(a)中示出。在图l的状态(b)中，绝缘体12装配到分割芯体10的齿11上。绝缘体12包括覆盖在齿11上的矩形套筒部分12b、覆盖基部10a的除齿11外的内表面并竖直地延伸超出基部10a的凸缘12a、和从套筒部分12b向上和向下突伸的两个棱部12c。具体地，绝缘体12的每个侧壁的厚度在本实施例中为0. 2mm至0. 3mm。
图1中的状态(c)示出了成形的沿边巻绕线圈(edgewise coil) 13隔着绝缘体12的套筒部分12b安装到齿11。沿边巻绕线圈13由具有平角矩形横截面的线圈导线制成，所述线圈导线被沿边巻绕成为中空形状，该中空形状具有沿着齿11的形状的内径。
沿边巻绕线圈13被布置为隔着凸缘12a与分割芯体10紧密接触。沿边巻绕线圈13在侧向上通过齿11隔着套筒部分12b进行定位，并且在竖直方向上通过绝缘体12的棱部12c进行定位。因此，将沿边巻绕线圈13保持在相对于分割芯体10固定的位置上。沿边巻绕线圈13包括从靠近凸缘12a的位置向上延伸的长端13a和从靠近齿11的末端面的位置向上延伸的长端13b。长端13a和13b用作为线圈端子。 在本实施例中，沿边巻绕线圈13是成形的线圈。然而只要线圈具有完整的成形形状，也可以采用例如具有圆形截面、矩形截面等的其它类型的线圈。 图1的状态(d)示出了用树脂进行成型的分割定子18。在该图中，沿边巻绕线圈13覆盖有树脂成型部分(层)14。以下将详细描述其树脂成型技术。 一对长端13a和13b从分割定子18的树脂成型部分14中突伸出。图3是树脂成型分割定子18的截面图，示出了沿边巻绕线圈13和树脂成型部分14之间的位置关系。 在绝缘体12夹置于沿边巻绕线圈13与分割芯体10之间的状态下，沿边巻绕线圈13安装在分割芯体10上，并且随后将树脂成型部分14形成为仅覆盖沿边巻绕线圈13的绕组部分。图3示出了其中用于保持母线17(17A，17B，17C)的树脂制的母线保持器16 (16A，16B， 16C)固定在分割芯体10上的状态。长端13a或13b以弯曲的形式连接到该母线17。
图2示出了其中十八个分割定子18组装在一定的定子19。图3示出了每个分割定子18的截面图。 十八个分割定子18以环形的形式组装，并且将受热且内径膨胀的外环15绕分割
定子18布置。然后，将该组件冷却到常温，使外环15收縮，减小其内径。十八个分割定子
18随后整体地受到压縮以形成定子19。该技术就是所谓的外环冷縮装配。 在未图示的下一个步骤， 一个分割定子18的长端13a跳过左边的两个分割定子18
而通过保持器16中的母线17与第三个分割定子18的长端13b连接。十八个分割定子18
的长端13a和13b以该方式通过保持器16中的母线17适当地连接以构成具有U、V和W三
相的电动机线圈。 以下将描述制造分割定子18的方法。图4示出了用于形成绝缘体12的成型模具的结构。图5示出了用于形成树脂成型部分14的成型模具的结构。为了容易观察，这些图中没有绘制表示剖面的阴影线。 如图4所示，使用适当的滑动芯体(slide core)在四个侧方向(只示出其中的两个方向)由下模具21保持分割芯体10，所述滑动芯体从被配置为在两个、三个或四个侧方向上保持工件的各种滑动芯体中选取。具体地，在该图中，芯体10被固定地保持在一对之间下滑动芯体21a和21b之间。在该状态下，上模具(第一上模具)22向下移动。该上模具22包括引导芯体22a和被引导芯22a引导以竖直地滑动的导行滑动芯体22b。由弹簧等对滑动芯体22b向下施力。供应装置24布置在上模具22和下模具21之间从而可移动到待用位置。 以下将描述绝缘体形成过程。 (1)在下滑动芯体21a和21b通过彼此离开地移动而打开的状态下，将分割芯体10装载到两者之间。然而下滑动芯体21a和21b通过彼此接近地移动而闭合，以从分割芯体10的两侧将分割芯体10保持到位。分割芯体10预先受热。 (2)上模具22停留在打开位置，并且供应装置24绕过齿ll移动一周以将所需量的诸如环氧树脂之类的高热导率的材料(作为绝缘体材料25)供应到型腔Kl中。图4示出了供应了绝缘体材料25之后的状态。在供应了树脂之后，供应装置24移到其待用位置。
(3)接着，上模具22向下移动，直到导行滑动芯体22b与齿ll的末端面发生接触。在该状态下，分割芯体10、下滑动芯体21a和21b、引导芯体22a和导行滑动芯体22b限定了型腔K1。 (4)随后，引导芯22a进一步向下移动，提供用于形成绝缘体12的型腔。绝缘体材
料25被成型为图l(b)中所示的绝缘体12。 (5)在绝缘体材料25固化后，上模具22向上移动。 接下来，以下将描述用于使沿边巻绕线圈13树脂成型的成型模具的结构。如图5所示，下模具21和下滑动芯体21a和21b的结构与图4中的结构相同。上模具(第二上模具)26的引导芯体26a与图4中的引导芯体22a相同。由引导芯体26a引导来竖直地滑动的导行滑动芯体26b具有用于形成型腔的下表面，并具有与图4中的滑动芯体22b不同的形状。由弹簧等对滑动芯体26b向下施力。供应装置27设置在下模具21和上模具26之间从而可移动到待用位置。 在用树脂来使线圈13成型的树脂成型处理中(这里也称为"线圈树脂成型"处理)，在将沿边巻绕线圈13布置在型腔K2中之后执行成型。因此，沿边巻绕线圈13的长端13a和13b需要以适当的方式得到遮罩。图10中示出了遮护结构。在该实施例中，为了允许沿边巻绕线圈13自动地被设定在树脂成型模具中，成型模具被设计为将用作为线圈端子的长端13a和13b遮罩至各自的根部。 下模具21在用于接收沿边巻绕线圈13的长端13a的位置处形成有从下模具21的型腔延伸的深槽21d。相应地，上模具26形成有长突出26e。该深槽21d和长突出26e对长端13a的外周进行遮罩。 下模具21还在用于接收沿边巻绕线圈13的长端13b的位置处形成有从型腔延伸的浅槽21c。上模具26相应地形成有短突出26d。该浅槽21c和短突出26d对长端13b的外周进行遮罩。为了防止对线圈的表面层的损坏，在模具的接触表面上根据需要设置如弹性体之类的缓冲构件。 图11示出了另一种遮护结构，对应于图10中仅由点划线表示的圆圈部分A。在该方法中，上模具26和下模具21之间的分型线29被界定在位于截面中的不同高度处的长端13a和13b之间为倾斜(台阶)面，而不是平坦面。因此，该方法可以不用形成长突出26e就可以遮罩长端13a、13b每个的外周。
以下描述线圈树脂成型处理。 (1)在下滑动芯体21a和21b通过彼此离开地移动而打开的状态下，将具有成型绝缘体12的分割芯体10装载在两者之间。然而通过彼此接近地移动而使下滑动芯体21a和21b闭合，以从分割芯体10的两侧保持分割芯体10。分割芯体10预先受热。随后将成形的沿边巻绕线圈13插入在下模具21中并设定在芯体10上。 (2)上模具26停留在打开位置，并且供应装置27绕齿11(线圈13)移动一周以将
所需量的形成树脂成型部分14的树脂成型材料28供应到型腔K2中。图5示出已经供应
了树脂成型材料28的状态。在供应了树脂之后，供应装置27移到其待用位置。 (3)然后，上模具26向下移动，直到导行滑动芯体26b与齿11的末端面发生接触。
在该状态下，分割芯体10、下滑动芯体21a和21b、引导芯体26a和导行滑动芯体26b限定
了型腔K2。 (4)随后，上模具26的引导芯体26a进一步向下移动，提供了用于形成树脂成型部分14的型腔。型腔K2包括沿边巻绕线圈13并大于型腔K1。将树脂成型材料28供应到型腔K2中并成型为图1(d)中所示的树脂成型部分14的形状。
(5)当树脂成型材料28固化后，上模具26向上移动。 如以上的详细描述，本实施例中的分割定子18的制造方法以成形的沿边巻绕线圈13通过绝缘体12装配到分割芯体10的齿11上，并且由成型有树脂成型部分14将沿边巻绕线圈13除沿边巻绕线圈13的长端13a和13b外的部分成型。因此，可以提高线圈沿边巻绕线圈13的绝缘性。 沿边巻绕线圈13预先成形为其外径(尺寸)在设计值范围(公差)内的期望形状。因此，可以用设计值控制在成型模具和线圈之间用于用于树脂流动的间隙。这使得可以防止成型模具和线圈之间的接触，并防止形成极薄的树脂成型部分，并且进一步防止树脂成型层或树脂成型部分的破损以及破损的树脂片的飞溅。 沿边巻绕线圈13是已经通过热处理等将由成形为预定形状所导致的残余应力去除的成形的线圈。因此，这样的成形的线圈不太可能产生回弹而损坏较薄的树脂成型部分或树脂成型层。 此外，上述方法可能简单地实现，而不会同时地需要按压。相应地可以实现制造成本的降低。 成形的线圈隔着绝缘体安装在分割芯体的齿上，而不受到按压。从而可以防止来自线圈的过量的载荷使绝缘体被损坏，并且从而确保绝缘体的绝缘性。 还可以使树脂仅在用于线圈13的绕组部分的空间(型腔)中成型，从而减少了线圈树脂成型所需的树脂量。 传统地，每个线圈的两端和母线间隔开足够的距离以确保绝缘性，因此不需要对用于线圈的端部和总线两者均进行树脂成型(树脂成型部分)。此外，此前，通过将成型模具放置为与整个定子芯体(具体地包括十八个绕组部分)接触来形成成型型腔。然而，仅在用于绕组部分的空间内成型树脂，所以要遮罩三十六个线圈端子。这需要技术上难于形成的具有复杂形状的成型模具。 另一方面，本实施例中的分割芯体的制造是通过在分别遮护仅两个线圈端子的情况下用树脂来成型或涂覆十八个绕组部分中的每一个。因此可以仅在用于绕组部分的空间内可靠地成型树脂，并且从而使用于线圈树脂成型所需的树脂量减少了多于40%。
图15是示出传统的树脂成型状态的截面图。传统的树脂成型部分14不仅用于充填用于沿边巻绕线圈13的绕组部分的空间，还用于一起覆盖母线17。与图15相比，图3中的结构示出了可以使树脂成型材料减少多于40%。 在本实施例中，用于每一次树脂成型的成型型腔较小，因此可以使用流动性较低的树脂。 需要高转矩的用于混合动力电动车辆的电动机被施以较高的电压，从而产生大量的热。因此，树脂成型部分需要较高的热导率。鉴于此，向树脂添加添加齐U。这将降低树脂的流动性，使得技术上难于将树脂充填在成型型腔中的每个角落，特别是线圈的绕组部分的内部空间(间隙)。 根据本实施例中的分割芯体的制造方法，成型型腔在体积方面比传统的成型型腔更小，从而树脂可以可靠地充填在线圈的绕组部分的每个间隙中。因而，线圈中产生的热量能够高效地通过树脂成型部分释放到外界。
相比用树脂同时对整个定子芯体成型的方法，本实施例中的方法可以通过只遮罩 两个线圈端子来实现。这可以简化成型模具的设计并降低模具的成本。
绝缘体12通过树脂成型工艺一体化地形成在分割芯体10上。通过将分割芯体 10装载到下模具21中之后的一系列处理，可以连续地制造分割定子18，所述一系列处理包 括由树脂在分割芯体10上成型绝缘体12 ;将沿边巻绕线圈13安装在齿11上；以及用树 脂对线圈13成型以形成树脂成型部分14。 以下将描述第二实施例，以示出用于同时执行绝缘体形成(成型)处理和线圈树 脂成型处理的系统。图6示出了第二实施例中的系统的结构。 在上模具基体30上，布置了用于形成绝缘体的多个上模具组33 (每个均包括上模 具22)和用于树脂成型的多个上模具组34(每个均包括上模具26)，以提供多个型腔。上模 具基体30可以朝向和远离可转动的台板37移动。 出于方便，未示出用于供应绝缘体的形成材料的供应装置24和用于供应树脂成 型部分的形成材料的供应装置27。 在图4中所示的绝缘体形成(成型)处理以及图5中所示的线圈树脂成型处理中，
共同使用了相同的下模具21以及下部滑动芯体21a和21b(其被称为下模具组)。因此，一
对下模具组31和32关于可180度转动的工作台37的中心轴线对称地布置。 此外，设置运载装置36来夹持并运载分割芯体10以将其提供到下模具组31中。
还设置运载装置35来将成形的沿边巻绕线圈13夹持并运载到下模具组32中、以及从下模
具组32中夹持并取出分割定子18。运载装置36和35分别与下模具组31和31 —一对应
地设置。 图7示出了图6中的系统操作的流程图。 当上模具基体30位于与台板37分离的位置时(即在模具打开位置)，驱动运载装 置36将分割芯体10装载到下模具组31中(Sl)。同时，驱动运载装置35将沿边巻绕线圈 13插入在下模具组32中(S2)。 上模具基体30朝向工作台37移动到模具闭合位置(S3)。通过下模具组31和上 模具组33，如参照图4所描述的执行绝缘体的形成(S4)。与此同时，通过下模具组32和上 模具组34，如参照图5所描述的执行树脂成型(S5)。在两个处理都完成后，上模具基体30 远离可动工作台37移动到模具打开位置(S6)。运载装置35从下模具组32中取出成品的 分割定子18(S7)。 工作台37然后转动180度(S8)，从而将下模具组31和32的位置互换，即，将下模 具组31移动到面对上模具组34的位置并将下模具组32移动到面对上模具组33的位置。
此时，下模具组31仍保持着一体地形成有绝缘体12的分割芯体IO，但下模具组 32是空的。因此，分别地，由运载装置35将新一个沿边巻绕线圈13插入到下模具组31中， 并且由运载装置36将新一个分割芯体10装载到下模具组32中。重复上述的相同操作。
如以上的详细描述，根据第二实施例，通过以下步骤来制造分割定子18 :在模具 闭合前，在围绕下模具21中的分割芯体10的齿11供应树脂；闭合并夹紧上模具22(上模 具基体30)，以通过用于形成绝缘体的上模具22来将树脂成型为绝缘体12 ;打开上模具基 体30 ;通过转动工作台37将相关芯体10的位置改变到面对树脂成型上模具26的另一个 位置；将沿边巻绕线圈13插入在下模具21中并向其中供应树脂；以及闭合并夹紧上模具26(上模具基体30)，以将树脂成型为树脂成型部分14的形状。因此，可以使用相同的下模 具21来形成绝缘体12和树脂成型部分14，消除了对工件( 一体地形成有绝缘体12的分割 芯体IO)本身传送的需要，从而提高了制造效率。 具体地，预先受热的分割芯体10由一对下部滑动芯21a和21b从分割芯体10的 两侧保持。液态树脂被供应到型腔K1中，以用于相对于分割芯体10形成绝缘体12。然后 引导芯体22a和滑动芯体22b向下移动以使绝缘体12成型。 随后，将沿边巻绕线圈13装配在绝缘体12上，将液态树脂提供到沿边巻绕线圈13 周围，并且上模具26向下移动以使所供应的树脂成型材料在用于绕组部分的空间中成型。 上述过程带来了制造效率的提高。 此外，在相同的可转动工作台37上设置一对下模具组31和32。通过上模具基体 30单次闭合和夹紧操作，同时地分别执行绝缘体形成和线圈树脂成型。随后，下模具组31 和32在位置上彼此交换，以同时地进行用保持有一体地形成有绝缘体的分割芯体的一个 下模具组执行的线圈树脂成型、和用保持新一个分割芯体的另一个下模具组执行的绝缘体 形成。该制造方法适于大批量生产。具体地，因为一个电动机需要十八个分割定子，所以需 要高效地制造大量的分割定子。因此相比通过单次树脂成型操作完成的传统的定子，本发 明的制造方法有效地用于这种情况。 以下将描述第三实施例。该实施例基本上与第一实施例相同，因此将主要描述其 不同之处，而不重复相同的说明。 图13示出了绝缘体形成过程。与第一实施例不同的是不使用供应装置24，并且在
分割芯体10的基部10a的内表面上设置用于形成绝缘体的环形固态树脂元件51。固态树
脂元件51是形状为矩形环的形式的、由绝缘体形成材料制成的材料片。 固态树脂元件51在放置到预先受热的分割芯体10上时熔化。同时，向下移动以
形成绝缘体型腔Kl的引导芯体22a和导行滑动芯体22b对熔化的树脂进行按压并使其成
型为绝缘体12的形状。 图14示出了线圈树脂成型处理。与第一实施例不同的是不使用供应装置27，并且 在形成于分割芯体10上的绝缘体12上放置用于树脂成型的环形固态树脂元件52。另一个 不同是在线圈13安装在分割芯体10上后将环形固态树脂元件52置于沿边巻绕线圈13周 围。固态树脂元件52是形状为矩形环的形式的、由树脂成型材料制成的材料片。
这里，在安装到芯体10上之前预先受热的沿边巻绕线圈13在装配的同时被按压 到齿11 (绝缘体12)上。因此，固态树脂元件52在插入到下模具21中以围绕线圈13时受 热并通过线圈13的热量而熔化。 之后，引导芯体26a和滑动芯体26b向下移动以形成用于树脂成型的型腔K2，将熔 化的树脂按压到用于线圈13的绕组部分的空间中，以将树脂成型为树脂成型部分14的形 状。 第三实施例也可以采用同时执行绝缘体形成处理和树脂成型处理的系统。图12 是示出该系统的结构的视图。 该结构基本上与图6中的相同，并且将主要描述不同之处。 由运载装置36将用于绝缘体的固态树脂元件51插入以围绕分割芯体10。由运 载装置35将用于树脂成型的固态树脂元件52插入以围绕其上安装有线圈13的分割芯体10。 第三实施例中可以获得以下的优点。 根据第三实施例中的分割定子的制造方法，在模具闭合前将固态树脂元件51装 配在分割芯体10的齿11上，并且树脂元件51受热并受压以形成绝缘体12。在模具打开之 后，在模具闭合之前将沿边巻绕线圈13设置在下模具21中并且继而将固态树脂元件52插 入，树脂元件52受热并受压以用树脂成型或覆盖沿边巻绕线圈13。如上述，只需要简单地 插入并按压固态树脂元件51和52，并且从而不需要供应装置24和27。此外，固态树脂元 件51和52分别由预先受热的分割芯体10和沿边巻绕线圈13加热，并且随后被上模具和 下模具21按压。不需要较大的动力来驱动上模具22和26，使得制造设备成本降低。
换言之，分别通过简单地插入环形固态树脂元件51和52来提供用于绝缘体12的 材料和用于树脂成型部分14的材料。该方法不需要提供装置24和27以及用于对要供应 的树脂材料加压的任何压力装置等。 以下将描述第四实施例。该实施例与第一实施例不同之处在于树脂成型材料28 是热塑性树脂。以下将对使用传统的注入成型装置的方法进行说明。 在传统的树脂成型过程中，使用热固树脂材料。与热固树脂相比，热塑树脂一般在 成型粘度上高了约10至1000倍，但在流动性方面更低。因此，在传统的用于以树脂来成型 整个定子芯体的方法中，从未考虑使用热塑树脂。 另一方面，根据本实施例中的分割定子的制造方法，型腔的体积减小到传统的十 分之一或更小，并且从而可以使用热塑树脂。发明人进一步研究并设计了热塑树脂的使用。
图8示出了在树脂成型处理中使用多个用于树脂注入的浇口 (gate)的示例。在 该示例中，总共设置了十二个浇口 41，S卩，沿着沿边巻绕线圈13的外周的八个浇口 41和位 于内侧角部处的四个浇口 41。该实施例中每个浇口 41直径为2mm。这是满足0. 3mm或更 小的较薄厚度以及30Mpa的较低成型压力两者的基本的技术，这在传统的注入成型中是较 困难的。通过增加浇口的数量，可以縮短每个浇口 41的流动长度，从而降低流动阻力以降 低模内部的压力。 根据以上的结构，可以在30Mpa或更低的型腔内部压力的情况下供应树脂成型材 料。因此，可以降低模具所需要的压力，带来成型装置的小型化。 本发明中要使用的热塑树脂可以从PPS、 LCP、 PBT、 PEN、 PEEK、氟烃树脂、芳香族聚 酰胺树脂等中选取。具体地，可以考虑热阻、热导率、成型性、抗裂性等来选取适当的一种。
图9示出了在树脂成型过程中使用多个用于树脂注入的浇口的另一个示例。在图 9中，沿着沿边巻绕线圈13的外边缘设置四个浇口 41。该结构是采用注入压制成型以满足 树脂成型部分的较薄厚度和树脂成型中的较低成型压力两者的技术。 一般而言，注入位置 是要成型的产品的大致的中心处的一个浇口，以均匀地减小型腔中的材料流动距离。然而， 在分割定子芯体的成型中，树脂材料要供应到其中的型腔的形状在围绕分割芯体的环形区 域内。因此，为了沿四个侧方向和四个垂直方向可靠地供应树脂材料，模具被配置为在四个 侧方向中的每个具有至少一个浇口 。 在该示例中，与图8相比，更难将热塑树脂供应到型腔中。然而，只要在树脂注入 过程中将上模具打开以更多地降低模的内部压力，能够仅通过该四个浇口注入热塑树脂。 该模在注入后以高速关闭以按压树脂成型材料，形成树脂成型部分。或者，浇口的数量可以
14是四侧中位于相对两侧位置处的两个。在这种情况下，该模具只需要更宽地打开来确保材 料的流动性。 根据第四个实施例，可以由热塑树脂制造电动机定子，该热塑树脂不像热固树脂 那样在模具中需要反作用固化(reaction-curing)时间，并且允许极高频率的成型，从而 实现高产量。 本发明不限于上述实施例，只要不背离其本质特征，本发明可以实施为其它具体 形式。 例如，上述实施例描述了包括单个沿边巻绕线圈13的分割定子芯体10。作为可选 方案，可以通过如下方式使用具有两个齿11的分割定子芯体，该方式为使得两个沿边巻绕 线圈13分别安装在两个齿11上并用树脂整体地成型或覆盖。作为另一种可选方案，可以 通过如下方式使用具有三个齿11的分割定子芯体，该方式为使得三个沿边巻绕线圈13分 别安装在三个齿11上并用树脂整体地成型或覆盖。 所上述实施例中所描述，本发明可以用于由具有圆形、正方形或不同形状的截面
的线圈制成的任意线圈以及沿边巻绕线圈，只要其被完成为成形的线圈即可。 在上述实施例中，保持用于绝缘体的上模具22和用于树脂成型的上模具26的上
模具基体30被配置为可朝向或远离保持下模具21的可转动工作台37进行移动。可选地，
可以配置为使得上模具基体30可转动并且工作台37可朝向或远离上模具基体30移动。 虽然已经示出并描述了本发明的优选实施例，但应当理解本公开只出出于说明的
目的，并且只要不背离所附权利要求中提出的本发明的范围，可以做出各种改变和修改。
权利要求
一种分割定子，包括分割芯体，其具有齿；绝缘体，其装配在所述齿上；以及成形的线圈，其通过所述绝缘体安装在所述齿上，所述线圈具有端子部分；其中，除所述线圈的所述端子部分外，用树脂将所述线圈成型。
2. 根据权利要求l所述的分割定子，其中，所述绝缘体通过树脂成型工艺来一体地装配在所述分割芯体上。
3. —种包括根据权利要求1所述的分割定子的电动机。
4. 一种分割定子的制造方法，包括以下步骤使用成型模具通过树脂成型工艺在分割芯体上形成绝缘体；将成形的线圈插入所述成型模具中，以及用树脂将所述线圈的绕组部分成型。
5. 根据权利要求4所述的分割定子的制造方法，其中，所述成型模具包括选择性地使用的用于所述绝缘体的第一上模具和用于树脂成型的第二上模具，所述成型模具还包括下模具，并且所述方法包括以下步骤在闭合所述成型模具前，将树脂供应到所述分割芯体的齿的周围，并且随后闭合并夹紧所述成型模具，以由树脂形成所述绝缘体；打开所述成型模具；将所述第一上模具改变为所述第二上模具；在闭合所述成型模具前，将所述成形的线圈插入所述成型模具中，并将树脂供应到所述成型模具中；闭合并夹紧所述成型模具，以用树脂将所述成形的线圈成型。
6. 根据权利要求4所述的分割定子的制造方法，其中，所述成型模具包括选择性地使用的用于所述绝缘体的第一上模具和用于树脂成型的第二上模具，所述成型模具还包括下模具，并且所述方法还包括以下步骤在闭合所述成型模具前，将形成为环形的固态的第一树脂元件插入在所述下模具中，以围绕设置在所述成型模具中的所述分割芯体的齿；闭合并夹紧所述成型模具，以加热并压縮所述第一树脂元件来形成所述绝缘体；打开所述成型模具；将所述第一上模具改变为所述第二上模具；在闭合所述成型模具前，在压縮所述成形的线圈的同时将所述线圈插入在所述下模具中，并将形成为环形的固态的第二树脂元件插入在所述下模具中；闭合并夹紧所述成型模具，以加热并压縮所述第二树脂元件来用树脂将所述成形的线圈成型。
7. 根据权利要求4所述的分割定子的制造方法，其中，所述成型模具包括都布置在第一可动模具基体上的用于所述绝缘体的可动模具和用于树脂成型的可动模具，所述成型模具还包括设置在第二可动模具基体上的共用模具，所述可动模具基体中的一个可动模基体可以朝向和远离另一个可动模基体移动，并且 所述另一个可动模具基体可转动；通过一次闭合并夹紧所述成型模具，同时地形成所述绝缘体和将所述绕组部分成型；以及通过转动可转动的所述模具基体使得可转动的所述模具基体上的模具的位置互换，以 再次同时地形成所述绝缘体和用树脂将所述绕组部分成型。
全文摘要
分割定子(18)被配置为使得成形的沿边卷绕线圈(13)通过绝缘体(12)安装在分割定子芯体(10)的齿(11)上，并且除沿边卷绕线圈(13)的长端(13a，13b)外，形成树脂成型部分(14)。
文档编号H02K3/52GK101785166SQ200880103788
公开日2010年7月21日 申请日期2008年7月7日 优先权日2007年8月21日
发明者中西浩二, 清野誉晃, 高桥秀昭 申请人:丰田自动车株式会社