用于车辆的驱动电机的线圈布线单元及其制造方法与流程

相关申请的引证

本申请要求于2018年7月17日提交的韩国专利申请第10-2018-0082987的优先权，该专利申请的全部内容通过引证并入本文。

本公开涉及车辆驱动电机的线圈布线单元(coilwiringunit)及其制造方法，更具体地，涉及车辆驱动电机的线圈布线单元及其制造方法，以通过在同心绕组型驱动电机中，针对每相形成和堆叠基于同心轴具有相同内径/外径的环形汇流条，并在每个汇流条之间插入并附接绝缘片之后，通过嵌件成型形成集成模块，来简化部件的数量和制造过程。

背景技术：

通常，将线圈卷绕在驱动电机中的方法可分为分布绕组和集中绕组。分布绕组是通过将线圈分成两个或更多个槽来卷绕线圈的方法，而集中绕组是将线圈集中在一个槽上并将其卷绕的方法。然而，集中绕组型三相驱动电机需要单独的线圈布线结构，该结构将从每个分裂铁芯引出的线圈连接到三相(即，u相、v相、w相)和中性点(即，n相)。

关于线圈布线结构，相关技术中开发的技术教导了一种结构，其中形成由环形导体制成的u/v/w/n相汇流条并将其插入环形保持器中以用于包覆成型。特别地，由于施加高电压的特性，每相的汇流条应彼此电绝缘，使得在汇流条之间单独提供绝缘材料的间隔件。特别地，注射和成型的工艺特性可能导致绝缘性能的弱化，因为可能存在由于未成形或外来材料等导致的未填充部分。施加高电压的驱动电机可能导致相间短路和电机烧毁。

绝缘性能的弱化可通过内部电压击穿试验从极限耐受电压水平来证实。例如，在正常产品的情况下，极限耐受电压水平是3.5-3.7kv，而当存在非成型或未填充的部件时，其是2.4-2.7kv，因此绝缘性能相比正常产品减少高达37.2％。

传统的环形汇流条沿径向(即，横向)布置在同心圆上，以固定间隔组件并应用包覆成型。特别地，汇流条的尺寸(即，内径/外径)对于每个相是不同的，因此每个相需要每个汇流条模具。进一步地，汇流条的厚度也由驱动电机的输出确定。然而，如果任意一个汇流条的厚度改变，则其余汇流条的内径和外径也需要改变，因此每次需要为新的驱动电机生产新的汇流条模具。

此外，在横向上布置相同横截面积的汇流条的结构要求最内部分的u相汇流条的厚度应满足电流规格(实际u/v/w相上的相同电流)，并且v相和w相汇流条的直径应增加，同时保持相同的厚度，因此出现了不必要的成本增加。因为汇流条材料是铜，所以随着长度的增加，电阻增加。因此，线圈布线结构需要采取措施来解决由于每相的汇流条提供绝缘结构并且每相上的汇流条的尺寸因相而异而引起的问题。

前述内容仅旨在帮助理解本公开的背景，并不旨在表示本公开落入本领域技术人员已知的相关技术的范围内。

技术实现要素：

本公开提供一种用于车辆的驱动电机的线圈布线单元及其制造方法，以通过在同心绕组型驱动电机中，针对每相形成和堆叠基于同心轴具有相同内径/外径的环形汇流条，并在每个汇流条之间插入并附接绝缘片之后，通过嵌件成型形成集成模块，来简化部件的数量和制造过程。

根据本公开示例性实施例的用于车辆的驱动电机的线圈布线单元可包括：汇流条组件，汇流条组件的多个汇流条将驱动电机的线圈连接到每个相，并且沿纵向方向堆叠；和多个绝缘片，对应于汇流条组件的汇流条中的每个汇流条的形状，并且布置在汇流条组件的汇流条中的每个汇流条之间。

汇流条组件的汇流条中的每个可以是基于同心轴具有相同内径/外径的环形结构。汇流条组件的汇流条中的每个可以是通过压制工艺制成的铜材料的导电板。汇流条组件的汇流条中的每个可包括将驱动电机的线圈连接到每个相的连接件。连接件可以包括：沿纵向从汇流条组件的汇流条中的每个突出的突出部分；沿横向方向从突出部分的端部弯曲的弯曲部分；以及在弯曲部分处具有“u”形凹槽的凹槽部分。

突出部分可具有基于每个相连接到汇流条组件的汇流条中的每个的不同位置，以及基于汇流条组件的汇流条中的每个的不同的突出长度。多个绝缘片中的每个的面积可大于或等于汇流条组件的汇流条中的每个的面积。多个绝缘片中的每个可以是nomex、peek(聚醚醚酮)、npn(nomex-聚酯-nomex)系列膜。

汇流条组件和多个绝缘片可全部堆叠，然后通过嵌件成型整体地成型。汇流条组件的汇流条中的每个和多个绝缘片中的每个可单独地堆叠，然后通过嵌件成型形成为单独的成型产品；并且单独的成型产品中的每个可堆叠成一个部件以进行组装。可使用粘合剂将多个绝缘片中的每个附接到汇流条组件的汇流条中的每个。

根据本公开示例性实施例的用于车辆的驱动电机的线圈布线单元的制造方法可包括：形成汇流条组件和多个绝缘片，汇流条组件的多个汇流条将驱动电机的线圈连接到每个相并沿纵向方向堆叠，多个绝缘片对应于汇流条组件的汇流条中的每个的形状，并且布置在汇流条组件的汇流条中的每个之间；堆叠汇流条组件和多个绝缘片；以及堆叠汇流条组件和多个绝缘片，然后通过嵌件成型将其整体地成型。

根据本公开示例性实施例的用于车辆的驱动电机的线圈布线单元的制造方法可包括：形成汇流条组件和多个绝缘片，汇流条组件的多个汇流条将驱动电机的线圈连接到每个相并沿纵向方向堆叠，多个绝缘片对应于汇流条组件的汇流条中的每个的形状，并且布置在汇流条组件的汇流条中的每个之间；单独堆叠汇流条组件和多个绝缘片，然后通过嵌件成型形成单独的成型产品；以及将单独的成型产品中的每个堆叠成一个部件以进行组装。堆叠汇流条组件和多个绝缘片可包括使用粘合剂将多个绝缘片中的每个附接到汇流条组件的汇流条中的每个。

本公开可通过在同心绕组型驱动电机中，针对每相形成和堆叠基于同心轴具有相同内径/外径的环形汇流条，并在每个汇流条之间插入并附接绝缘片之后，通过嵌件成型形成集成模块，来减少和简化部件的数量和制造过程。进一步地，本公开可通过减少原始材料体积来降低成本，这是通过使由于间隔件和包覆成型移除而导致的注射体积最小化来实现的。

此外，本公开可以通过消除制造过程诸如汇流条和间隔组件的手持过程以及保持器压配合等过程以及检测注射成型产品缺陷的检查过程来降低制造成本。另外，本公开可用一个模具生产四种类型的部件，因为每个汇流条的横截面是相同的。如果电机规格不同，则可通过改变输入材料的厚度来改变线圈布线单元的厚度，以使得即使对于大量的车辆类型也最小化模具的生产。

换言之，本公开可通过组件共享来降低投资成本。另外，本公开可使用绝缘片减轻注射成型产品的重量。本公开可通过使用绝缘片替换用于汇流条之间的绝缘的注射成型产品(即，间隔件)来减小驱动电机的尺寸(总长度)。另外，本公开可使用绝缘片提高每个汇流条之间的绝缘性能，并且通过消除在注射过程中发生的注入缺陷(孔隙/未填充等)来提高驱动电机的绝缘耐久性特性。

附图说明

通过以下结合附图的详细描述，将更清楚地理解本公开的上述和其他目的、特征和优点，其中：

图1是示出根据本公开示例性实施例的用于车辆的驱动电机的线圈布线单元的图；

图2至图5是根据本公开示例性实施例的沿图1所示线圈布线单元中的a-a’截取的横截面图；

图6是根据本公开示例性实施例的在将图1的线圈布线单元安装在驱动电机上的状态下的横截面图；以及

图7是示出根据本公开示例性实施例的用于车辆的驱动电机的线圈布线单元的制造方法的图。

具体实施方式

应当理解，术语“车辆”或“车辆的”或如在本文中使用的其他类似术语一般包括机动车辆，诸如包括运动型多用途车辆(suv)的乘用车、公共汽车、卡车、各种商用车辆、包括各种船只和船舶的水运工具船、飞行器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、燃烧、插入式混合动力电动车辆、氢动力车辆、以及其他代用燃料车辆(例如，得自除石油之外的资源的燃料)。

在本文中使用的术语仅用于描述特别实施例并且不旨在限制本公开。如在本文中所使用的，单数形式“一个(a)”、“一只(an)”和“该(the)”旨在同样包括复数形式，除上下文以其他方式明确表明之外。应当进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包括(comprises)”和/或“包括的(comprising)”指定所述特征、整数、步骤、操作、要素和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、要素、部件和/或其集合的存在或添加。如在本文中所使用的，术语“和/或”包括相关联的列出项目中的一个或多个的任何和全部组合。

除非特别说明或从上下文显而易见，否则如本文所使用的，术语“大约”理解为在本领域中的正常公差范围内，例如，在平均值的2个标准偏差内。“大约”可以理解为在设定值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％之内。除非另外从上下文中清楚得知，否则本文中提供的所有数值均由术语“大约”来修饰。

在下文中，将参考附图更加详细地描述本公开的示例性实施例。然而，将省略在以下描述和附图中可能模糊本公开主旨的已知功能或配置的详细描述。进一步地，还应当注意，在整个附图中，相同的组成元件尽可能由相同的附图标记表示。本说明书和以下权利要求范围中使用的术语和词语不应被解释为限于普通或词典含义，并且发明人应基于可适当地将其自身的发明定义为以最佳方式描述它的术语的原则，根据与本公开的技术思想一致的含义和概念来解释本发明。因此，在本说明书中描述的示例性实施例和附图中示出的配置仅是本公开的最优选实施例，并不代表本公开的技术思想，因此应当理解，各种等同物和修改可替代提交本申请时的那些。

在附图中，一些组成元件被放大、省略或示意性示出，并且每个组成元件的尺寸并不完全反映实际尺寸。本公开不受附图中绘制的相对尺寸或间距的限制。此外，当一个部件“连接”到另一个部件时，该元件可“直接连接”到另一个部件，也可“电连接”到另一个部件，其间具有其他元件。

在下文中，将详细描述本公开，使得本领域技术人员可通过参考附图容易地执行本公开的示例性实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不限于本文描述的实施例。为了清楚地说明本发明，省略了与描述无关的部分，并且在整个说明书中，相同的部件由相同的附图标记表示。在下文中，参考附图，将描述本公开的优选示例性实施例。

图1是示出根据本公开示例性实施例的用于车辆的驱动电机的线圈布线单元的图。如图1所示，根据本公开示例性实施例的用于车辆的驱动电机的线圈布线单元30(在下文中，称为“线圈布线单元”)是线圈布线结构，其将从分裂铁芯引出的线圈连接到集中绕组型的三相驱动电机中的每相(即，u/v/w/n相)，并且通过每相形成基于同心轴具有相同内径/外径的环形汇流条，以沿纵向(轴向)堆叠它们。

线圈连接单元30可包括汇流条组件10和多个绝缘片20，汇流条组件10作为将从分裂铁芯引出的线圈连接到每相(即，u/v/w/n相)的多个汇流条的组装结构，并且插入多个绝缘片20以在汇流条组件的汇流条之间进行绝缘。汇流条组件10可分别包括可单独制造的环形结构的第一汇流条11、第二汇流条12、第三汇流条13和第四汇流条14，并且第一至第四汇流条11、12、13、14可相对于同心轴具有相同的内径/外径。这里，第一汇流条11可以是u相汇流条，第二汇流条12可以是v相汇流条，第三汇流条13可以是w相汇流条，而第四汇流条14可以是n相汇流条。

第一至第四汇流条11、12、13和14可由铜(cu)材料制成，并通过压制工艺制造。每相上的汇流条的形状是相同的，因此可用一个模具生产产品。进一步地，第一至第四汇流条11、12、13和14的厚度可根据电机规格(连续电流等)与压制工艺的材料厚度相匹配。第一至第四汇流条11、12、13和14各自具有连接件15，以用于连接从分裂铁芯(splitcore)引出的线圈的每个相。

这里，连接件15中的每个可包括从第一至第四汇流条11、12、13和14沿纵向(轴向)突出的突出部分15a，在突出部分15a的端部处沿横向(径向)弯曲的弯曲部分15b，以及在弯曲部分15b中具有“u”形凹槽的凹槽部分15c。突出部分15a可布置在不同的位置以基于每个相连接到第一至第四汇流条11、12、13和14，并且可基于第一至第四汇流条11、12、13和14以不同的长度突出。换言之，每个突出部分可基于相布置在不同的位置。

可插入多个绝缘片20以在汇流条组件10的第一至第四汇流条11、12、13和14之间进行绝缘。换言之，多个绝缘片20中的每个可布置在第一汇流条11与第二汇流条12之间、第二汇流条12与第三汇流条13之间、第三汇流条13与第四汇流条14之间以及第一汇流条11的下部。这里，绝缘片20可选择性地插入第一汇流条11的下部。绝缘片20可在汇流条组件10的注射成型期间附接到第一至第四汇流条11、12、13和14中的每个，然后布置在纵向注射模具中或者布置在不附接到第一至第四汇流条11、12、13和14中的每个的纵向注射模具中。这将在后面参考图2至图5进行描述。

进一步地，绝缘片20可形成为与汇流条组件10的汇流条中的每个对应的环形形状。绝缘片20的面积可等于或大于每个汇流条的面积。聚合物系列膜诸如pps(聚苯硫醚)、ppa(聚邻苯二甲酰胺)或pa66(聚酰胺66)可应用于绝缘片20。特别地，nomex(诺美克斯)、peek(聚醚醚酮)、npn(诺美克斯-聚酯-诺美克斯(nomex-polyester-nomex))系列膜可应用于绝缘片20。当基于iec60250比较这些材料的绝缘性能时，在绝缘击穿电压(kv/mm)的情况下，pps为16、nomex为63，在体积电阻(ω·cm)的情况下，pps为1×1016、nomex为6×1016。常规间隔件可包括聚合物系列材料。换言之，当考虑绝缘击穿电压作为标准时，与使用pps的间隔件相比，使用nomex系列膜的绝缘片20提高绝缘性能超过3倍。

另外，绝缘片20的厚度可基于工作电压而改变。例如，当工作电压为约300v时，绝缘片20可具有约0.2-0.3mm水平的厚度。考虑到常规间隔件的厚度为1.5mm水平，可将绝缘片20的总长度减小约3-4mm。然而，由于汇流条组件10沿纵向(轴向)设置，因此一种类型的绝缘片20就足够了。然而，当汇流条组件10沿横向(径向)设置时，第一至第四汇流条的内径/外径不同，因此绝缘片20的尺寸也应当改变。换言之，需要绝缘片20的三种类型的规格。当然，当汇流条组件10沿横向(径向)布置时，可使用三种类型的绝缘片20来构造线圈布线单元30。

类似地，线圈布线单元30可通过堆叠汇流条组件10和绝缘片20然后通过嵌件成型(insertmolding)整体地成型而形成。结果，线圈布线单元30可通过嵌件成型而成型而没有未成形或未填充的部分。这里，嵌件成型可利用聚合物系列的成型材料或块状模塑料(bmc)。因此，线圈布线单元30可通过嵌件成型与汇流条组件10和绝缘片20的堆叠结构集成，从而减少部件的数量并简化制造过程。

图2至图5是沿图1的线圈布线单元中的线a-a’截取的横截面图。当堆叠第一至第四汇流条11、12、13和14并将绝缘片20布置在注射模具中时，通过在每个汇流条之间插入绝缘片20，图2和图3所示的线圈布线单元30可通过嵌件成型一次成型为整个注射成型产品。

此外，图4和图5所示的线圈布线单元30可通过在堆叠第一至第四汇流条11、12、13和14时将绝缘片20插入每个汇流条中，并将绝缘片20布置在注射模具中以通过嵌件成型将其成型为单独的注射成型产品，然后组装单独的注射成型产品而成型为整个注射成型产品。

特别地，由于第一至第四汇流条11、12、13和14中的每个可经由嵌件成型而单独地绝缘，因此绝缘片20可不单独地附接到第一至第四汇流条11、12、13和14中的每个。然而，图2和图4所示的绝缘片20可使用粘合剂21附接到第一至第四汇流条11、12、13和14中的每个，并且图3至图5所示的绝缘片20不附接到第一至第四汇流条11、12、13和14中的每个，并且可布置在相关的位置处。

另外，可通过堆叠第一至第三汇流条11、12和13并通过嵌件成型一次成型所有的第一至第三汇流条，通过嵌件成型单独地成型第四汇流条14，然后通过整体地堆叠第一至第三汇流条11、12和13的成型产品和第四汇流条14的成型产品来成型线圈布线单元30。类似地，可通过彼此混合来使用上述嵌件成型方法。换言之，可改变如上所述的汇流条的精确组合。

图6示出安装于驱动电机的图1的线圈布线单元的横截面图。参照图6，在集中绕组型三相驱动电机中，每相的线圈51可卷绕在线轴52上，线轴52沿内部的横向(径向)围绕分裂铁芯。这里，线圈51的端部51a可耦接到形成在线圈布线单元30的连接件15中的凹槽部分15c。换言之，线圈51的端部51a的周缘表面可由“u”形凹槽部分15c的内表面包围并通过熔焊耦接到该内表面上。

另外，线圈布线单元30可通过嵌件成型适配并安装到驱动电机的外框60上。因此，即使不考虑将线圈布线单元30与线圈51的端部51a分开对准的过程，形成在连接件15中的凹槽部15c也可耦接到线圈51的端部51a。进一步地，线圈布线单元30可安装在驱动电机上，因为绝缘片20可插入并附接在第一至第四汇流条11、12、13和14之间，以通过嵌件成型进行堆叠和模块化。线圈布线单元30可与驱动电机的其他部件附接和分离，因此可由操作者更容易地维护和修理。

图7是示出根据本公开示例性实施例的用于车辆的驱动电机的线圈布线单元的制造方法的图。在步骤s101中，应用于集中绕组型三相驱动电机的线圈布线单元30的汇流条组件10可通过压制工艺制造，并且绝缘片20可通过对应于汇流条组件10的形状制造。这里，由于每个汇流条组件10可具有相同的内径/外径，因此可用一个模具生产产品。

绝缘片20中的每个可形成为与汇流条组件10对应的形状。绝缘片20的面积可大于或等于汇流条组件10的面积。在步骤s102中，可堆叠汇流条组件10和绝缘片20。换言之，绝缘片20可插入每个汇流条组件10之间，以确保绝缘性能。在步骤s103中，汇流条组件10和绝缘片20的堆叠结构可通过嵌件成型整体地形成。这里，汇流条组件10和绝缘片20中的每个可单独地经受嵌件成型，然后组装成一个模块，或者可通过整体执行嵌件成型而形成为单个模块。

虽描述了关于本公开的应用于各种示例性实施例的新颖特征的描述，但本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可对上述装置和方法的形式和细节，进行各种删除、替换和改变。因此，本公开的范围由所附权利要求而不是说明书来限定。权利要求范围的均匀范围内的所有变型都包括在本公开的范围内。