线圈组件和包括线圈组件的电机的制作方法

线圈组件和包括线圈组件的电机
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年8月31日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2020-0110279号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
3.本公开涉及一种电机，更具体地，涉及一种能够具有简单的结构并且通过简化的制造工艺来制造的线圈组件和包括该线圈组件的电机。


背景技术：

4.混合动力汽车或电动汽车被称为环境友好型汽车，其使用从电能获得旋转力的电机(以下称为“驱动电机”)来产生驱动力。
5.通常，驱动电机包括耦合到壳体的定子和可旋转地放置在定子中的转子，转子与定子间有预留的气隙。
6.定子包括由电钢板堆叠成的定子芯和围绕定子芯的插槽缠绕的定子线圈。
7.最近，提出了一种使用扁平线圈(也称为“边向线圈”)作为定子线圈的方法，作为实现电机的高输出和减小电机尺寸的方法。
8.与相关技术中具有圆形横截面的环形线圈不同，扁平线圈具有角形横截面(例如，四边形横截面)，这可以有利于最小化定子插槽中的死空间(死区)并最大化定子线圈的空间系数。
9.然而，在相关技术中使用扁平线圈的定子需要通过复杂的工艺制造，包括：矫直(线性化)覆盖有涂膜(例如，搪瓷涂膜)的线圈(环形线圈)的过程；形成(例如，压制)与定子的插槽的形状相对应的线圈的过程；将线圈插入插槽中的过程；从线圈端部去除(例如，激光剥离)涂膜的过程；切割线圈的过程；连接(扭绞)线圈端部然后焊接线圈端部的过程；以及对线圈的连接部分进行涂层(例如环氧树脂涂层)的过程。此外还需要执行将与线圈分开制造的绝缘片插入插槽中的过程。因此，存在定子的结构和定子的制造工序复杂、定子的制造效率降低的问题。
10.因此，最近进行了各种研究以简化定子的结构和制造定子的工艺，但研究结果仍然不足。因此，需要开发一种技术来简化定子的结构和制造定子的工艺。


技术实现要素：

11.本公开致力于提供一种能够具有简单的结构并且通过简化的制造工艺来制造的线圈组件和包括该线圈组件的电机。
12.本公开还致力于通过双注射成型将扁平线圈和成型体集成。
13.本公开还致力于简化组装过程和提高组装性能。
14.本公开还致力于在没有损坏涂膜的风险的情况下自由地形成扁平线圈，排除去除涂膜的过程，并省去制造单独绝缘板的过程。
15.本公开还致力于允许热处理(祛火)工艺来确保扁平线圈的可延展性。
16.实施例所要达到的目的不限于上述目的，还包括通过以下描述的方案或实施例可以理解的目的或效果。
17.本公开的实施例提供了一种线圈组件，包括：多个单元扁平线圈，其沿圆周方向设置并彼此间隔开；以及成型体，其包括通过双注射成型形成的结构，并被配置为部分地包围多个单元扁平线圈。
18.这是为了简化线圈组件的结构和制造线圈组件的过程。
19.即，在相关技术中使用扁平线圈的定子需要通过复杂的工艺制造，包括：矫直(线性化)覆盖有涂膜(例如，搪瓷涂膜)的线圈(环形线圈)的过程；形成(例如，压制)与定子的插槽的形状相对应的线圈的过程；将线圈插入插槽中的过程；从线圈端部去除(例如，激光剥离)涂膜的过程；切割线圈的过程；连接(扭绞)线圈端部然后焊接线圈端部的过程；以及对线圈的连接部分进行涂层(例如环氧树脂涂层)的过程。此外还需要执行将与线圈分开制造的绝缘片插入插槽中的过程。因此，存在定子的结构和定子的制造工序复杂、定子的制造效率降低的问题。
20.然而，根据本公开的实施例，通过双注射成型制造成型体，以部分地包围单元扁平线圈，无需在芯的插槽内插入用于使单元扁平线圈绝缘的单独的绝缘片。因此，可以获得简化结构和制造工艺以及提高组装性能的有益效果。
21.本公开的实施例中的单元扁平线圈可以定义为可以容纳在单个插槽中的扁平线圈(或扁平线圈结构)。
22.具体地，多个单元扁平线圈可以具有相同的结构。因此，可以共用一个成型机(成型条件)来制造多个单元扁平线圈。因此，可以获得简化制造工艺和降低制造成本的有益效果。
23.根据本公开的示例性实施例，多个单元扁平线圈中的每一者可以包括：第一扁平线圈，其具有第一横截面形状；以及第二扁平线圈，其具有与第一横截面形状不同的第二横截面形状，并且通过成型体与第一扁平线圈绝缘。
24.具体地，多个单元扁平线圈中的每一者可以由从表面排除涂膜的导体构成。
25.在本公开的实施例中，如上所述，由于单元扁平线圈是由表面无涂膜的导体构成，所以可以自由地形成扁平线圈而无损坏涂膜(因为没有涂膜)的风险，排除了去除涂膜的过程，并允许热处理(祛火)过程来确保扁平线圈的可延展性。
26.成型体可以根据所需条件和设计规格在结构上进行各种改变。
27.例如，所述成型体可以包括：多个单元成型部分，其设置在各自单元扁平线圈上并被配置为部分地包围单元扁平线圈；以及连接部分，其被配置为连接多个单元成型部分的相邻单元成型部分。
28.具体地，多个单元扁平线圈中的每一者的第一端和第二端在其纵向方向上可裸露于成型体的外部。
29.更具体地，多个单元成型部分中的每一者可以包括：第一容纳部分，其被配置为容纳第一扁平线圈；和第二容纳部分，其与第一容纳部分间隔开，并其被配置为容纳第二扁平线圈。
30.根据本公开的示例性实施例，连接部分可以将相邻单元成型部分的第一端彼此连
接，并且所述相邻单元成型部分的第二端可以设置为彼此间隔开。
31.如上所述，由于多个单元成型部分通过连接部分连续地连接，多个单元扁平线圈可以通过单元成型部分而彼此集成。因此多个单元扁平线圈可以同时插入到相应的插槽中，而不会造成在多个单元扁平线圈逐个插入到相应插槽时的不便。
32.此外，连接部分可以被支撑在齿的外表面上。如上所述，由于连接部分被支撑在齿的外表面上，因此连接部分可阻止(用作阻止的限位器)容纳在插槽中的单元扁平线圈通过插槽的一端开口朝向插槽的另一端开口抽出。因此，可以获得使线圈组件相对于芯排列的状态稳定保持的有益效果。
33.本公开的另一个实施例提供了一种电机，包括：芯，其包括多个齿，多个所述齿设置在芯的内圆周表面上，且彼此间隔开，齿之间设置有插槽；以及线圈组件，包括：多个单元扁平线圈，其分别容纳在插槽中；以及成型体，其包括通过双注射成型形成的结构，并被配置成部分地包围多个单元扁平线圈。
34.根据本公开的示例性实施例，多个单元扁平线圈中的每一者可以包括：第一扁平线圈，其具有第一横截面形状；以及第二扁平线圈，其具有与第一横截面形状不同的第二横截面形状，并且通过成型体与第一扁平线圈绝缘。
35.根据本公开的示例性实施例，所述成型体可以包括：多个单元成型部分，其设置在各自单元扁平线圈上，并被配置为部分地包围单元扁平线圈；以及连接部分，其被配置为连接相邻单元成型部分。
36.根据本公开的示例性实施例，多个单元成型部分中的每一者可以包括：第一容纳部分，其被配置为容纳第一扁平线圈；第二容纳部分，其与第一容纳部分间隔开并被配置为容纳第二扁平线圈。
37.根据本公开的示例性实施例，连接部分可以连接相邻单元成型部分的端部，并且所述连接部分被支撑在齿上。
38.根据本公开的示例性实施例，第一扁平线圈和第二扁平线圈各自可以由表面无涂膜的导体构成。
39.根据本公开的示例性实施例，多个单元扁平线圈中的每一者的第一端和第二端在其纵向方向上可裸露于成型体和芯的外部。
附图说明
40.图1是示出根据本公开实施例的电机的透视图。
41.图2是示出根据本公开实施例的电机的俯视图。
42.图3是示出根据本公开实施例的电机的仰视图。
43.图4是示出根据本公开实施例的电机芯的视图。
44.图5是示出根据本公开实施例的线圈组件的透视图。
45.图6是示出根据本公开实施例的线圈组件的侧视图。
46.图7是示出放置在根据本公开实施例的线圈组件中的单元扁平线圈的结构的视图。
47.图8和图9是示出根据本公开实施例的线圈组件的单元扁平线圈的视图。
48.图10和图11是示出根据本公开实施例的线圈组件的成型体的视图。
具体实施方式
49.在下文中，将参考附图详细描述本公开的实施例。
50.然而，本公开的技术精神不仅限于本文描述的实施例，而是可以以各种不同的形式实现。在本公开的技术精神的范畴内，可以选择性地组合和替换实施例中的一个或多个组成元件来应用。
51.此外，除非另有特别明确的定义和说明，否则本公开的实施例中使用的术语(包括技术和科学术语)可以被理解为本公开所属领域的普通技术人员可以普遍理解的含义。可以考虑相关技术的上下文含义来解释常用术语(例如字典中定义的术语)的含义。
52.另外，本公开实施例中所使用的术语用于解释实施例，而非用于限制本公开。
53.在本说明书中，除非另有特别说明，否则单数形式也可以包括复数形式。表述“a、b和c中的至少一个(或一个或多个)”可以包括通过组合a、b和c形成的所有组合中的一个或多个。
54.另外，可以使用诸如第一、第二、a、b、(a)和(b)等术语来描述本公开的实施例的构成元件。
55.这些术语仅用于将一个构成元件与另一构成元件区分开的目的，构成元件的性质、序列，或顺序不受这些术语的限制。
56.此外，当一个构成元件被描述为“连接”、“耦合”或“附接”到另一构成元件时，一个构成元件可以直接连接、耦合或附接到另一构成元件，或者通过插入其间的又一构成元件而连接、耦合或附接到另一构成元件。
57.此外，“一个构成元件在另一个构成元件之上(上面)或之下(下面)”的表述不仅包括两个构成元件彼此直接接触的情况，也包括一个或多个构成元件被提供或放置在两个构成元件之间的情况。“之上(上面)或之下(下面)”的表述可以表示基于一个构成元件的向上方向以及向下方向。
58.参考图1至图11，根据本公开实施例的线圈组件200包括：多个单元扁平线圈210，其沿圆周方向设置并彼此间隔开；以及成型体220，其通过双注射成型形成，并被配置为部分地包围单元扁平线圈210。
59.作为参考，根据本公开实施例的线圈组件200可根据所需条件和设计规格应用于各种类型的电机10。本公开不受电机10的类型和结构的制约或限制。
60.此外，应用了根据本公开实施例的线圈组件200的电机10可用作从环境友好型汽车的电能中获得驱动力的混合动力汽车和/或电动汽车的驱动电机10。本公开不受电机10所应用的对象类型的制约或限制。
61.例如，根据本公开实施例的电机10可以包括设置在壳体中的定子(未示出)和可旋转地安装在定子中的转子(未示出)，转子与定子之间有预留的气隙。
62.壳体中具有预留的接收空间，并且定子容纳在壳体中。例如，壳体可以安装在车辆中并将电机10密封。
63.壳体可以具有能够在其中容纳定子的各种形状和结构，本公开不受壳体的形状和结构的制约或限制。
64.参照图1至图3，定子可以包括：芯100，其具有中空圆柱形形状；和线圈组件200，定子设置在壳体中。
65.芯100可以具有各种结构，每个结构包括：多个齿110，其设置在芯100的内圆周表面上并且彼此间隔开；插槽120，其设置在齿110之间。本公开不受芯100的结构和尺寸(规格)的制约或限制。
66.例如，芯100可以通过在定子的轴向方向上堆叠多个电钢板而制成。根据本公开的另一个实施例，该芯可以使用共同限定环形形状的多个劈开的芯制成。
67.插槽120可以根据所需条件和设计规格在数量和结构上进行各种改变。本公开不受插槽120的数量和插槽120的结构的制约或限制。
68.特别地，参考图3，插槽120具有近似梯形的横截面形状，其宽度在芯100的径向上(朝向插槽开口的方向上)从芯100的内侧到外侧的方向上逐渐减小。
69.参照图5和图6，线圈组件200包括多个单元扁平线圈210和成型体220。
70.作为参考，本公开实施例中的单元扁平线圈210可以定义为可以容纳在单个插槽120中的扁平线圈(或扁平线圈结构)。另外，单元扁平线圈210可以在芯100的径向方向上设置为单层或多层。
71.单元扁平线圈210具有能够容纳在插槽120中的各种结构，并且本公开不受单元扁平线圈210的结构的制约或限制。
72.特别地，多个单元扁平线圈210可以具有相同的结构。因此，多个单元扁平线圈210可以共同使用一个成型机制造。因此，能够具有简化制造过程和降低制造成本的有益效果。
73.参照图7和图9，根据本公开的示例性实施例，单元扁平线圈210可以包括：第一扁平线圈210a，其具有第一横截面形状；和第二扁平线圈210b，其具有不同于第一横截面形状的第二横截面形状并通过成型体220与第一扁平线圈210a绝缘。
74.构成单元扁平线圈210的扁平线圈可以根据所需条件和设计规格在数量和结构上进行各种改变。本公开不受扁平线圈数量和扁平线圈结构的制约和限制。
75.下面，将描述单元扁平线圈210包括第一扁平线圈210a、第二扁平线圈210b、第三扁平线圈210c和第四扁平线圈210d的示例。根据本公开的另一实施例，单元扁平线圈可以包括三个或更多个扁平线圈，或五个或更多个扁平线圈。
76.例如，第三扁平线圈210c可以具有不同于第二横截面形状的第三横截面形状，第四扁平线圈210d可以具有不同于第三横截面形状的第四横截面形状。
77.第一扁平线圈210a、第二扁平线圈210b、第三扁平线圈210c和第四扁平线圈210d各自均可以由能够形成磁路的典型金属材料(例如，铜)制成，并以具有预定长度的杆的形式提供。
78.特别地，第一扁平线圈210a、第二扁平线圈210b、第三扁平线圈210c和第四扁平线圈210d各自可以通过形成(例如压制)表面去除涂膜的导体(例如螺旋线圈)来构成。
79.在本公开的实施例中，如上所述，由于单元扁平线圈210由表面去除涂膜的导体构成，因此可以自由形成扁平线圈而没有损坏涂膜(因为没有涂膜)的风险，排除了去除涂膜的过程，并允许热处理(退火)工艺以确保扁平线圈的延展性。
80.更具体地，第一扁平线圈210a、第二扁平线圈210b、第三扁平线圈210c和第四扁平线圈210d可以具有不同的梯形横截面形状。第一扁平线圈210a、第二扁平线圈210b、第三扁平线圈210c和第四扁平线圈210d可以在芯100的径向方向上设置成四层，以协同限定与插槽120相对应的梯形横截面形状。
81.由于具有对应于插槽120的梯形横截面形状的单元扁平线圈210使用具有如上所述不同横截面形状的多个扁平线圈(第一扁平线圈、第二扁平线圈、第三扁平线圈和第四扁平线圈)构成，因此可以具有形成单元扁平线圈210的均匀磁路并进一步提高空间系数的有益效果。
82.成型体220用于支撑多个单元扁平线圈210，同时使多个单元扁平线圈210绝缘。成型体220通过双注射成型与单元扁平线圈210集成，并部分地包围单元扁平线圈210。
83.例如，典型的插入过程可作为形成成型体220的方法。更具体地说，可以预先制造多个单元扁平线圈210，然后放置(例如，由夹具支撑)在模型(或模具)中，以便彼此间隔开并排列成圆形。此外，部分包围单元扁平线圈210的成型体220可以通过将熔融树脂注入模具中然后固化树脂来形成。
84.成型体220可以由具有绝缘性的典型绝缘材料(例如，塑料树脂)制成，本公开不受成型体220的材料和性质的制约或限制。
85.由于成型体220形成为如上所述部分地包围单元扁平线圈210，因此用于使单元扁平线圈210绝缘的单独的绝缘片不需要插入到芯100的插槽120中。因此，可以获得简化制造过程和提高组装性能的有益效果。
86.成型体220可以根据所需条件和设计规格在结构上进行各种改变，并且本公开不受成型体220的结构的制约或限制。
87.例如，参照图10和图11，成型体220可以包括：多个单元成型部分222，其设置用于各自单元扁平线圈210并被配置为部分地包围单元扁平线圈210；和连接部分224，其被配置为连接相邻的单元成型部分222。
88.特别地，单元成型部分222可以被配置为包围单元扁平线圈210的大致中央部分。单元扁平线圈210在纵向方向上的一端(基于图6的上端)和另一端(基于图6的下端)可裸露于成型体220的外部。
89.更具体地，单元成型部分222可以包括：第一容纳部分222a，其被配置为容纳第一扁平线圈210a；第二容纳部分222b，其与第一容纳部分222a间隔开，并被配置为容纳第二扁平线圈210b；第三容纳部分222c，其与第二容纳部分222b间隔开，并被配置为容纳第三扁平线圈210c；以及第四容纳部分，其与第三容纳部分222c间隔开，并被配置为容纳第四扁平线圈210d。第一至第四容纳部分222a、222b、222c和222d可以具有不同的梯形横截面形状。
90.连接部分224可以具有能够连接相邻单元成型部分222的各种结构，并且本公开不受连接部分224的结构的制约或限制。
91.例如，连接部分224可以连接相邻的单元成型部分222的第一端，相邻单元成型部分222的第二端可以设置为彼此间隔开。
92.具体地，连接部分224可以提供为环形以将相邻的单元成型部分222的第一端(图10的上端)连续地连接。
93.如上所述，由于多个单元成型部分222通过连接部分224连续地连接，多个单元扁平线圈210可以通过单元成型部分222而彼此集成。因此，多个单元扁平线圈210可以同时插入到相应的插槽120中，不会引起将多个单元扁平线圈210逐个单独插入到相应的插槽120时的不便。
94.此外，连接部分224可被支撑在齿110的外表面(基于图1的上表面)上。如上所述，
由于连接部分224可被支撑在齿110的外表面上，因此连接部分224可以阻止(用作阻止的限位器)容纳在插槽120中的单元扁平线圈210通过插槽120的一端开口朝向插槽120的另一端开口抽出。因此，可以获得使线圈组件200相对于芯100排列的状态稳定保持的有益效果。
95.同时，在线圈组件200设置在芯100中的状态下，单元扁平线圈210的裸露于芯100的外部(上侧和下侧)的一端和另一端可被扭曲成预定姿势，然后焊接。单元扁平线圈210的焊接部分可涂有涂层材料，例如环氧树脂。
96.根据如上所述的本公开的实施例，可以获得简化线圈组件的结构和制造线圈组件的过程的有益效果。
97.具体地，根据本公开的实施例，扁平线圈和成型体可以通过双注射成型而集成。
98.另外，根据本公开的实施例，可以获得简化组装过程，提高组装性能的有益效果。
99.另外，根据本公开的实施例，可以获得以下有益效果：自由形成扁平线圈而无损坏涂膜的风险，排除了去除涂膜的过程，并且省去了单独制造绝缘片的过程。
100.另外，根据本公开的实施例，可以获得允许热处理(退火)工艺以确保扁平线圈的可延展性的有益效果。
101.虽然上面已经描述了实施例，但是这些实施例仅是示例性的，并不旨在限制本公开。本领域技术人员可以理解，在不脱离本实施例的固有特征的情况下，可以对本实施例进行上面未描述的各种修改和应用。例如，可以修改实施例中具体描述的各个组成元件然后实施。此外，应当理解，与修改和应用相关的差异包括在由技术方案限定的本公开的范围内。