專利名稱：封裝的電樞組件及封裝電樞組件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動(dòng)機(jī)，特別是涉及可以封裝的電樞組件及例如在注射成型的材料中封裝電動(dòng)機(jī)的方法。
背景技術(shù)：
各種類型的電動(dòng)機(jī)被部分地或整個(gè)地封裝在某種材料中以幫助將其零件結(jié)合在一起。用于封裝電動(dòng)機(jī)的特定材料可以依據(jù)電動(dòng)機(jī)的預(yù)期的應(yīng)用而不同。另外，還可以將不同的封裝技術(shù)用于不同類型的電動(dòng)機(jī)。
一種特定類型的電動(dòng)機(jī)是線性電動(dòng)機(jī)，例如可包括包含繞組的固定電樞和包含磁鐵的活動(dòng)級(jí)。另選地，線性電動(dòng)機(jī)可以具有固定磁鐵和活動(dòng)繞組。當(dāng)繞組通電時(shí)，發(fā)生電樞加熱。電樞繞組的最大可允許溫度例如限制了可從線性電動(dòng)機(jī)獲得的最大力。
線性電動(dòng)機(jī)正在越來(lái)越多地被用于制造設(shè)備。在這種設(shè)備中，運(yùn)行速度的標(biāo)稱增加轉(zhuǎn)化成制造成本的大大節(jié)省。因此，常希望在給定的線性電動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生盡可能大的力和加速度。然而，力的增加要求增加磁場(chǎng)強(qiáng)度或增加施加于電樞的繞組的電流。例如在永久磁鐵線性電動(dòng)機(jī)中，可獲取的磁場(chǎng)強(qiáng)度受限于可獲取的電動(dòng)機(jī)磁鐵的場(chǎng)強(qiáng)。在繞組中耗散的的功率通常以與電流的平方相等的速率增加。伴隨生成的熱趨向于不超過(guò)最大可允許電樞溫度地限制可以實(shí)現(xiàn)的力。
在典型的線性電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中，電樞組件包括放置在鐵芯中的繞組，例如，可以由導(dǎo)電材料的迭片結(jié)構(gòu)形成。通過(guò)環(huán)氧樹脂模具將例如環(huán)氧樹脂塊用于封裝包括繞組和迭片結(jié)構(gòu)的電樞組件。通過(guò)示例，環(huán)氧樹脂被模制在模具中的電樞組件周圍，該過(guò)程可花超過(guò)45分鐘來(lái)充分固化。封裝的電樞組件被從模具中去除并被修整，該修整可包括磨光部分環(huán)氧樹脂。然后，在準(zhǔn)備下一模制操作中清潔該模具。因此，典型的環(huán)氧樹脂模制過(guò)程需要大量時(shí)間和處理，易于增加制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
下面呈現(xiàn)本發(fā)明的簡(jiǎn)單概述以提供本發(fā)明的某些方面的基本理解。此總概述是本發(fā)明廣泛的綜述，也既不旨在確定本發(fā)明的關(guān)鍵或必需元件也不限制本發(fā)明的范圍。它只是為了以簡(jiǎn)化的形式呈現(xiàn)本發(fā)明的概念，作為后續(xù)詳細(xì)的說(shuō)明的序言。
本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種電樞組件。該電樞組件包括具有定義相鄰齒之間的槽的多個(gè)分隔開的齒。繞組設(shè)置在一個(gè)或多個(gè)齒周圍的槽中。保持結(jié)構(gòu)有效地與齒相關(guān)聯(lián)以將繞組保持在槽中。該保持結(jié)構(gòu)包括一個(gè)或多個(gè)允許封裝材料流入位于部分保持結(jié)構(gòu)和繞組之間的空間的不平的表面。
本發(fā)明的另一方面提供一個(gè)基本上封裝的電樞組件。該電樞組件包括一個(gè)具有定義相鄰齒之間的槽的齒的鐵芯。一個(gè)或多個(gè)繞組設(shè)置在齒周圍的槽中。保持系統(tǒng)被用于幫助將繞組保持在槽中。在一個(gè)特定方面，保持系統(tǒng)配置成允許封裝材料流入位于部分保持系統(tǒng)和繞組之間的空間。封裝材料的外殼至少覆蓋電樞組件的主要部分。例如，一些封裝材料可延伸到與保持系統(tǒng)相鄰的空間和/或槽中以阻止繞組相對(duì)于與其相關(guān)聯(lián)的槽的移動(dòng)和/或膨脹。
本發(fā)明的又一方面提供一種線性電動(dòng)機(jī)的電樞組件。該電樞組件包括具有定義相鄰齒之間的槽的多個(gè)分隔開的齒的細(xì)長(zhǎng)的鐵芯。鐵芯設(shè)置在一個(gè)或多個(gè)齒周圍的槽中。熱塑性注射成型的材料的外殼至少覆蓋電樞組件的主要部分。根據(jù)特定方面，熱塑性材料具有高導(dǎo)電性(例如大于約0.5W/mK)以在例如繞組通電時(shí)方便從組件傳送熱量。
本發(fā)明的另一方面提供一種用于封裝電動(dòng)機(jī)的方法。該方法包括組裝電動(dòng)機(jī)的零件。該電動(dòng)機(jī)例如可包括其中包括具有齒和設(shè)置在一些齒周圍的繞組的鐵芯的電樞組件。加熱電動(dòng)機(jī)。將電動(dòng)機(jī)設(shè)置在加熱的模具中，然后將加熱的封裝材料注入模具中以至少封裝電動(dòng)機(jī)的主要部分。作為示例，封裝材料是導(dǎo)熱的熱塑性材料，例如它具有大于或等于或0.7W/mK的導(dǎo)性系數(shù)。在模具中發(fā)生初始固化后，可以將電動(dòng)機(jī)取出。
為了實(shí)現(xiàn)上述和相關(guān)目的，這里結(jié)合下列說(shuō)明書和


本發(fā)明的某些示例方面。然而，這些方面僅指出其中可以運(yùn)用本發(fā)明的原理的各種方式中的少數(shù)幾種且本發(fā)明旨在包括所有這些方面及它們的等效物。當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)本從發(fā)明的下列詳細(xì)說(shuō)明中，本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)的新穎特征將變得明顯。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明圖1為根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)組件的一個(gè)例子的分解等距視圖；圖2為圖1的電動(dòng)機(jī)的一部分的部分截面圖，示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成電動(dòng)機(jī)的過(guò)程的一部分；圖3為圖1的電動(dòng)機(jī)的一部分的部分截面圖，示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成電動(dòng)機(jī)的過(guò)程的另一部分；圖4為圖1的電動(dòng)機(jī)的一部分的部分截面圖，示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成電動(dòng)機(jī)的過(guò)程的一部分；圖5為圖4的電動(dòng)機(jī)部分的頂視圖；圖6為根據(jù)本發(fā)明的固定板的一個(gè)例子的側(cè)視圖；圖7為圖1的電動(dòng)機(jī)的一部分的部分截面圖，示出根據(jù)本發(fā)明的應(yīng)用于圖4的電動(dòng)機(jī)部分的封裝材料；圖8為根據(jù)本發(fā)明的封裝的電動(dòng)機(jī)組件的一個(gè)例子；圖9為圖1的電動(dòng)機(jī)部分的部分截面圖，示出根據(jù)本發(fā)明的可采用的另一保持系統(tǒng)；圖10為根據(jù)本發(fā)明的部分電動(dòng)機(jī)鐵芯的一個(gè)例子的分解等距視圖；圖11為類似于圖10的分解等距視圖，示出根據(jù)本發(fā)明的具有繞組的部分電動(dòng)機(jī)組件的一個(gè)例子；圖12為示出根據(jù)本發(fā)明用于封裝電動(dòng)機(jī)的方法的流程圖；
圖13為時(shí)間與溫度的圖，示出不同類型的封裝電動(dòng)機(jī)的溫度特性。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供一種電樞組件和相應(yīng)的可用于封裝電動(dòng)機(jī)組件的方法。電樞組件包括具有其中設(shè)置了一個(gè)或多個(gè)繞組的槽的鐵芯。外殼至少封裝電樞組件的主要部分。在一個(gè)特定方面中，一些封裝材料可在槽中延伸以阻止繞組相對(duì)于與其相關(guān)聯(lián)的槽的移動(dòng)和/或膨脹。也可以提供保持結(jié)構(gòu)以幫助將繞組保持在槽中并方便將外殼安裝于組件上。
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的電樞組件10的分解等距視圖。電樞組件10包括諸如鐵或另一適合材料之類的導(dǎo)電材料的鐵芯12。該鐵芯可以由導(dǎo)電材料的多個(gè)疊加的迭片結(jié)構(gòu)形成和/或由粉末狀的金屬材料形成。
鐵芯12包括具有由細(xì)長(zhǎng)的兩側(cè)20和22分隔開的端部16和18的底座14。共同表示成24和26的多個(gè)從底座14的公共側(cè)伸出并在與底座隔開的各遠(yuǎn)端28和30終止的多個(gè)齒。齒24和26在底座14的側(cè)20和22之間進(jìn)一步縱向延伸。作為示例，齒24和26定義以平行關(guān)系延伸通過(guò)齒的平面，且每對(duì)相鄰齒以大致相等的距離相互隔開。
在圖1的例子中，一些齒24具有比其它齒26大的厚度，但應(yīng)理解可以利用其它厚度關(guān)系。齒24和齒26分隔開并在底座26的端部16和18之間以交替的關(guān)系排列，從而厚度細(xì)長(zhǎng)的齒24位于每對(duì)相鄰的較薄的齒26之間。每對(duì)相鄰的齒24和26之間的空間形成一狹長(zhǎng)的槽32。
細(xì)長(zhǎng)的孔34可以橫向通過(guò)鐵芯12而形成，例如包括由各較厚的齒24一部分和底座14形成的交界面?？赏耆由焱ㄟ^(guò)鐵芯12的各孔34的尺寸和結(jié)構(gòu)要能接收適合的磁材料的棒36。在圖1的例子中，孔34和相應(yīng)的棒36被成形成細(xì)長(zhǎng)的矩形筒(例如具有矩形橫截面)。應(yīng)了解和理解可以將其它橫截面形狀用于孔34和棒36。
電樞組件10還包括具有多個(gè)導(dǎo)電線匝的電樞繞組40。通常，導(dǎo)線包括圍在電線外面的絕緣材料。繞組40設(shè)置在槽32中以圍繞相關(guān)聯(lián)的齒24。在圖1的例子中，各繞組40是預(yù)先繞上的束縛的環(huán)形組件，該組件包括通過(guò)端部46和48連接的分隔開的細(xì)長(zhǎng)的側(cè)面部分42和44。側(cè)面部分42和44具有大致與側(cè)20和22之間的齒24的長(zhǎng)度基本共延的長(zhǎng)度并相互隔開近似于齒24的厚度的距離。如圖1所示，繞組40設(shè)置在較厚的齒24周圍，而其它齒26放置在各組繞組之間。
應(yīng)理解作為預(yù)先繞上的繞組組件的代替，可以在制造時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)將繞組40繞在齒24和/或26周圍。繞組也可以是非交錯(cuò)的。繞組40的數(shù)量可根據(jù)應(yīng)用而變化，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)可隨設(shè)計(jì)選擇而變化。
為了進(jìn)一步提高電動(dòng)機(jī)的傳熱能力，在注射成型的材料中封裝電動(dòng)機(jī)之前涂覆電絕緣清漆材料可能是希望的。作為示例，電動(dòng)機(jī)被預(yù)加熱(例如在爐中)，然后被允許冷卻到約150的溫度。然后將電絕緣清漆材料施加到電動(dòng)機(jī)組件上，例如通過(guò)浸入大量合適的清漆材料中?？山邮艿那迤崛軇┦牵?，DOLPHON CC-1305清漆，它可以從美國(guó)新澤西州的JohnC.Dolph Company of Monmouth Junction購(gòu)得，盡管根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面還可以采用其它相似類型的材料。然后將包含電動(dòng)機(jī)組件和清漆的容器在低壓(例如，1托)下放置一段時(shí)間，例如從約30分鐘至約1小時(shí)。然后可以從該容器移除電動(dòng)機(jī)并排出剩余的清漆。然后加熱電動(dòng)機(jī)組件以充分地將清漆固化至電動(dòng)機(jī)，例如加熱至約375約兩至三小時(shí)。在將注射成型的材料施加至電動(dòng)機(jī)上之后，清漆方便將熱傳送至迭層。另外，清漆材料易于滲透空隙，例如繞組內(nèi)部和繞組、槽絕緣襯與封裝之間的空間。清漆還緩解電動(dòng)機(jī)部件的振動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，槽絕緣襯50被用于相對(duì)于鐵芯12分隔電樞繞組12。根據(jù)槽32的尺寸及結(jié)構(gòu)設(shè)定槽絕緣襯50的尺寸和形狀。在圖1所示的例子中，槽絕緣襯50延伸到稍超過(guò)槽32的長(zhǎng)度的長(zhǎng)度(例如槽絕緣襯可以比鐵芯12的側(cè)20和22之間的距離長(zhǎng))。各槽絕緣襯50將相應(yīng)繞組40的一部分從由槽32定義的鐵芯的內(nèi)表面分開，例如如圖2所示。作為示例，槽絕緣襯可以由柔性絕緣材料形成，例如可包括紙和/或紙板的襯質(zhì)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解和理解根據(jù)本發(fā)明的能用于襯槽32的其它合適材料或涂層。
參見圖2的部分截面圖，槽絕緣襯50可以位于各槽中作為具有分離的端部52和54的細(xì)長(zhǎng)的大致U形的元件。繞組40設(shè)置在位于槽32內(nèi)部的U形絕緣襯50中。端部52和54可以從相關(guān)聯(lián)的槽32在相應(yīng)的齒24和26的端部28和30上和繞組40的相鄰側(cè)56上伸出一定距離。如圖3中所示，槽絕緣襯50的端部52和54可以彼此相對(duì)地折疊到繞組40的表面上。這樣，槽絕緣襯50至少圍繞位于槽32中的繞組40的側(cè)面部分42、44。重疊的端部52和54可進(jìn)一步允許繞組40膨脹而不犧牲由絕緣襯50提供的包裝。
雖然相對(duì)圖2和3示出和描述的例子示出在被插入槽32之后將槽絕緣襯50包在繞組40周圍，但是應(yīng)理解可以在被定位于槽中之前將合適的槽絕緣襯或涂覆材料施加于繞組周圍。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，電樞組件10包括可用于將繞組保持在槽32以緩解繞組40相對(duì)于槽的移動(dòng)和/或膨脹的支持系統(tǒng)。
作為示例，圖1、4和5示出位于各相關(guān)聯(lián)的槽32中分別靠近相應(yīng)的齒24和26的遠(yuǎn)端28和30的固定板60。各板60包括由細(xì)長(zhǎng)的側(cè)邊66和68隔開的端部63和64。側(cè)邊66和68之間的距離(例如其寬度)大于槽寬度并可以近似于凹槽之間的橫向距離。細(xì)長(zhǎng)的凹槽62縱向延伸通過(guò)齒24、26靠近它們各自遠(yuǎn)端28、30的各側(cè)，所述遠(yuǎn)端可以與齒在側(cè)邊之間的長(zhǎng)度同延。因此，凹槽62被設(shè)定尺寸并成形以允許將板插入與給定槽相關(guān)聯(lián)的各凹槽中。例如如圖1和6中所示，板60還具有與位于一對(duì)相鄰凹槽62中相鄰的齒的長(zhǎng)度的近似的長(zhǎng)度。板60可由諸如不銹鋼之類的任何足夠硬的材料形成。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，各板60的至少一個(gè)表面70或74是不平的。如圖1和6所示，各個(gè)板被示為具有大致鋸齒形或正弦縱向載面的波形板，這樣兩個(gè)表面均不平。不平的或波形的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步增加了板60的硬度，從而更好地阻止繞組通過(guò)槽32處的開口移動(dòng)和/或膨脹。各個(gè)板60的上下表面74和70之間的距離的尺寸和形狀設(shè)定成允許將其插入與各槽32相關(guān)聯(lián)的一對(duì)凹槽62中。另外，各個(gè)板60包括通過(guò)板從其下表面70延伸至其上表面74的孔72。如下所述，波形便于封裝材料通過(guò)孔72流入位于板60和繞組40之間的空間(或空隙)76。另外，板60的波形特性還允許封裝材料流入在板和凹槽62之間形成的空隙，從而增強(qiáng)封裝材料和組件10之間的附著。
雖然在圖1、5和6中所示的例子中板60被示為具有三個(gè)孔72，但應(yīng)理解可以使用0至以上中任何數(shù)目的孔。例如，即使該板不包括孔，也可以在不平的上表面74和凹槽62的側(cè)壁之間形成空隙，該空隙允許封裝材料流入空隙。作為封裝材料駐留在空隙中的結(jié)果，封裝材料和組件之間的附著在材料固化時(shí)增加。另外，雖然板60被顯示和描述成具有變化的縱向截面，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解和理解可以將其它保持機(jī)構(gòu)用于將繞組40保持在槽32中并方便材料在繞組上流動(dòng)。例如，可以相對(duì)于齒或其它會(huì)提供封裝材料能固定的結(jié)構(gòu)的相關(guān)聯(lián)的裝置，實(shí)現(xiàn)定位槽或空隙的設(shè)置。
圖7示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面施加在部分電樞組件10上的封裝材料78。如上所述，固定板60中的孔72(圖6)方便封裝材料78流入板和繞組40之間的空間76。
作為示例，封裝材料78是可用于方便從電樞組件傳熱(例如可以在繞組通電時(shí)產(chǎn)生)的導(dǎo)熱材料。這種材料當(dāng)在電樞組件周圍被固化時(shí)還提供基本剛性的外殼。材料78例如可具有大于或等于約0.5W/mK，例如從約1.0W/mK至約10W/mK或更大的導(dǎo)熱系數(shù)。
根據(jù)一特定方面，封裝材料78為電樞組件10周圍注射成型的導(dǎo)熱熱塑性材料。例如，存在各種熱塑性塑料配混料，包括諸如碳粉、碳化纖維、不銹鋼、導(dǎo)電聚合物和涂覆金屬的石墨等導(dǎo)熱填充物。合適的導(dǎo)熱塑料(例如KonduitTM塑料)可以從美國(guó)賓州Exton的LNP Engineering PlasticsInc.和從羅得島的Warwick的Cool Polymer購(gòu)得。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解和理解根據(jù)本發(fā)明可利用的其它可接受的導(dǎo)熱混合物。
圖8中示出封裝的電樞組件80的一個(gè)例子。封裝的組件80例如可以在其中將組裝的電樞組件10放置在相應(yīng)的模具(未示出)的注射成型過(guò)程中制成。該模具可包括兩個(gè)連接的配偶件以提供有大致矩形的容積。該模具還包括可用于方便注射成型過(guò)程的加熱棒、熱電偶和水冷通道。還可以將傳感器和/或其它電子元件82放置在模具中以形成所產(chǎn)生的封裝組件80的一部分。另外，可以將諸如波紋或散熱片之類的一個(gè)或多個(gè)突起84模制到外殼78中以增加其曝露的表面積并在繞組通電時(shí)進(jìn)一步方便散熱。
作為示例，可以用加熱棒或其它加熱元件將電動(dòng)機(jī)預(yù)熱至約250并將模具預(yù)熱至約275。熔化的熱塑性材料被加熱至約600的溫度并例如通過(guò)注射成型施加到模具中。熱塑性材料78在注塑期間迅速散熱以因傳熱將其溫度減少至稍高于模具的溫度。作為散熱的結(jié)果，緩解了對(duì)圍繞繞組的導(dǎo)體的絕緣的損害。在將足夠量的材料施加到模具中之后，保持模具封閉以允許注入的封裝材料初始固化，這花去約3至約10分鐘。然后將封裝的組件保持在上升的溫度以方便合適的固化。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解和理解可以根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面將導(dǎo)熱封裝材料施加到組件上的其它方法。
圖9示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的固定板90的另選版本，其中相同的標(biāo)號(hào)指先前標(biāo)識(shí)的部分。在本例中，凹的固定板90位于繞組40上方靠近相應(yīng)齒24和26的遠(yuǎn)端28和30的槽32中。凹的固定板90例如是由諸如彈簧鋼之類的彈性材料形成的彎曲部分。板90具有稍大于在齒24和26之間延伸的槽的寬度。因此，當(dāng)插入槽中時(shí)，板90的側(cè)邊相對(duì)于其縱軸彎曲或折曲以近似槽32的尺寸和結(jié)構(gòu)。因此板90的側(cè)邊與齒24和26的側(cè)壁接合以維持所期望的位置。作為從鐵芯14的一側(cè)插入槽32的代替，可以從上方插入凹的板90。因?yàn)榘嫉陌蹇梢耘c側(cè)壁摩擦接合以維持其期望的位置，不需要凹槽。然而，分別在齒24和26中靠近上端28和30形成的小凹槽與相對(duì)圖1-5顯示和描述的相似，以便于相對(duì)于齒24和26鎖定板90的側(cè)邊。
圖10和11示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的可用于提供另一種保持系統(tǒng)的電樞組件的鐵芯100的一部分的一個(gè)例子。鐵芯100包括底座102，例如可以由大致平坦的迭層和/或粉末狀導(dǎo)電材料(例如鐵或其合金)形成。底座102具有在端部(未示出)之間延伸的側(cè)邊104和106。在圖10和11的例子中，細(xì)長(zhǎng)的容槽108在底座102的側(cè)邊104和106之間延伸。容槽108提供可用于接收相關(guān)聯(lián)的齒(或頂條)112和114的相應(yīng)凸出部分110的凹入部分。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解和理解可用于將齒112和114連接至底座102的其它設(shè)置。還應(yīng)理解凸出和凹入配合件的位置可以與所示的不同而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。例如，底座102可包括凹入部分而齒112和114可包括相應(yīng)的凸出部分。
參見圖10，齒112和114的尺寸和形狀設(shè)置成可在側(cè)邊104和106之間同延地延伸。齒112和114可以由粉末狀金屬材料形成。在圖10和11的例子中，齒112具有大于另一齒114的截面寬度并可包括類似于鐵芯36(圖1)的磁鐵芯。齒112的較大寬度使它們能提供大的導(dǎo)電襯底，在其周圍可設(shè)置繞組115如圖11所示。繞組115可以是預(yù)先繞好的組件或可以是在它們附于底座102之前(或之后)將它們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)繞在齒112周圍。另一齒114置于各組繞組115之間。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，橫向延伸的凸緣116和118從相應(yīng)的齒112和114的中心底座部分120和122的遠(yuǎn)端伸出。各凸緣116和118面向底座102的部分124和126包括不平的表面，該表面的一部分在處于組裝的條件下(例如圖11所示)可與繞組115(可相應(yīng)的槽絕緣襯(未示出))接合。作為示例，不平的部分124和126通常可以是鋸齒形、正弦形、階梯狀的或其它可用于形成繞組115與凸緣部分124和126之間的空間(或空隙)的形狀。因此該空間128允許封裝材料流入凸緣116和118的接合部分和繞組115之間。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解和理解允許封裝材料的期望流動(dòng)的其它結(jié)構(gòu)和設(shè)置。例如，可以在齒112和114的一部分中形成定位槽或孔以為封裝材料的流動(dòng)提供相應(yīng)的地方從而方便其附著于電樞組件。
考慮到上述結(jié)構(gòu)和上述功能特征，根據(jù)本發(fā)明的用于構(gòu)成封裝的電樞繞組組件的方法將參照?qǐng)D12得以更好的理解。雖然為了簡(jiǎn)化說(shuō)明，將圖12的方法顯示和描述成順序執(zhí)行的，但是應(yīng)理解和了解本發(fā)明不限于所示的次序，因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明，一些方面可以與所示和所描述的不同的次序發(fā)生和/或與其它方面同時(shí)發(fā)生。另外，實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面方法并不需要所有示出的特征。
該方法始于198，其中構(gòu)成電樞和/或電動(dòng)機(jī)組件。電樞組件例如包括導(dǎo)電材料的鐵芯和設(shè)置在鐵芯的所選擇的齒(或頂條)周圍的繞組。根據(jù)該方法可以封裝其它類型的電動(dòng)機(jī)(例如線性或回轉(zhuǎn)的)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，電樞組件包括將繞組保持在相對(duì)于齒的想要的位置上的結(jié)構(gòu)。能用于將繞組保持在想要的位置上的不同機(jī)構(gòu)的例子在圖1、9和11中被顯示和描述。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解能用于實(shí)現(xiàn)類似功能的其它保持系統(tǒng)。根據(jù)一個(gè)特定方面，保持系統(tǒng)包括提供在固化時(shí)封裝材料可以固定的空隙或結(jié)構(gòu)的波形或其它裝置(例如波紋、孔、散熱片等)。例如與大致剛性材料的固件板相關(guān)聯(lián)的波形進(jìn)一步增加板的強(qiáng)度，從而幫助阻止繞組移動(dòng)和/或膨脹出槽，例如在通電時(shí)易于發(fā)生。還可以執(zhí)行各種診斷檢查以幫助在完成裝配前確保合適的裝配及結(jié)構(gòu)。
在200，可以將一層清漆材料施加于組件。作為例子，可以將電動(dòng)機(jī)預(yù)熱至約200至約250的溫度約1小時(shí)。然后將組件冷卻至約150。然后例如通過(guò)浸入包含清漆的容器將電絕緣清漆施加于組件上。該容器被抽真空以幫助將清漆附著于組件上。在將多余的清漆從電動(dòng)機(jī)組件去除后，清漆被合適地固化，例如在爐中以升高的溫度加熱合適的時(shí)間段。
接著在202，將組件預(yù)熱至約150的溫度。還將模具加熱(204)至合適的溫度，例如加熱至約275。如上所述，模具可包含熱電偶或其它感溫設(shè)備以在注射成型過(guò)程期間監(jiān)控和調(diào)節(jié)模具的溫度。較高的溫度方便封裝材料繞組件流動(dòng)并流入與組件相關(guān)聯(lián)的開口空間和空隙內(nèi)。在206中將預(yù)熱的組件放置在預(yù)熱的模具中。作為示例，模具由兩個(gè)主要部分形成，它們壓在一起以形成具有用于封裝組件的想要的尺寸和結(jié)構(gòu)的模腔?？梢蕴峁┖线m的機(jī)構(gòu)用于將組件定位在由模具形成的模腔中的想要的中心位置上。模具還可包括加工成進(jìn)入模具的通道以將部分電動(dòng)機(jī)電力電纜封裝在和其余組件相同的封裝中。另外或另選地，模具可包括其中注射的材料可流入的空隙以在組件上形成突出以進(jìn)一步方便熱從其外殼散發(fā)。
在模具圍繞組件封閉之后，方法進(jìn)入208，其中將導(dǎo)熱封裝材料注射到模具中。作為示例，可以在注射筒內(nèi)將封裝材料加熱至合適的溫度(例如約600)以液化該材料。封裝材料例如可以是諸如如上所述的具有高導(dǎo)熱系數(shù)(例如大于約0.5W/mK)的熱塑性材料。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解和理解根據(jù)本發(fā)明可利用的各種其它可接受封裝混合物。根據(jù)一個(gè)特定方面，熔化的材料流入空間或空隙，例如與保持系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)。因?yàn)樽⑷氲牟牧吓c模具和組件之間的溫差，注入的材料在接觸繞組之前易于大量散熱。結(jié)果，繞組的導(dǎo)線周圍的絕緣應(yīng)該不被損壞。即使注入的材料在冷卻時(shí)有所收縮，材料流入該空間緩解繞組相對(duì)于齒的運(yùn)動(dòng)。
接著，在210，注入的材料開始其初始固化，該固化可發(fā)生在大約2至約10分鐘內(nèi)(例如3分鐘)。在已充分固化后，方法進(jìn)入212，其中模具被打開且封裝的組件從模具中脫出。封裝的組件在冷卻期間可以保持在略高的溫度以合適地固化注入的材料，該固化可發(fā)生在約24小時(shí)內(nèi)。
考慮到上述，將理解注射成型(與環(huán)氧封裝相反)方便各組件的制造。例如，環(huán)氧封裝可花約45分鐘，而注射成型可花約3-10分鐘。另外，注射成型使制造者能將名字和/或標(biāo)記直接模制在封裝上。值得注意的是導(dǎo)熱塑料與傳統(tǒng)的環(huán)氧相比還可顯示優(yōu)越的傳熱特性。
作為示例，圖13為將時(shí)間繪制在一個(gè)軸222上而將攝氏溫度繪制在另一個(gè)軸224上的圖220。圖220包括用5安培的輸入電流工作的環(huán)氧中封裝的電樞組件的溫度特性的曲線226。該圖還包括也用5安培輸入電流工作的在導(dǎo)熱塑料中封裝的電樞組件的溫度特性曲線228。如圖220所示，熱塑性封裝為約1小時(shí)的工作時(shí)間段提供約30℃更低的工作溫度。結(jié)果，可以用根據(jù)本發(fā)明的由熱塑性材料封裝的給定電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)更大的力量和/或加速度。
上述已描述的包括本發(fā)明的示例實(shí)施例。因?yàn)椴豢赡転榱苏f(shuō)明本發(fā)明而描述可以想到的每一種組件和方法的組合，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)可本發(fā)明可以有多得多的組合和變換。因此，本發(fā)明旨在包括所有落在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的變化、修改和變形。
權(quán)利要求
1.一種用于封裝線性電動(dòng)機(jī)組件的方法，包括組裝所述電動(dòng)機(jī)組件的零件；預(yù)熱所述組裝電動(dòng)機(jī)；預(yù)熱模具；將所述已預(yù)熱的電動(dòng)機(jī)定位在已預(yù)熱的模具中；并將加熱的封裝材料注入到所述模具中以至少封裝所述電動(dòng)機(jī)的主要部分。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述電動(dòng)機(jī)還包括線性電動(dòng)機(jī)的電樞組件。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述組裝還包括提供一個(gè)鐵芯，所述鐵芯具有限定相鄰齒之間的槽的大致線性間隔的多個(gè)齒；將繞組設(shè)置在與至少一些齒周圍的相關(guān)聯(lián)的槽中；并將所述繞組保持在相關(guān)聯(lián)的槽中以允許注入的封裝材料流入與槽的遠(yuǎn)端相鄰的空隙中以便于所述封裝材料與組件的附著。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述封裝材料是具有大于或等于約0.5W/mK的導(dǎo)熱系數(shù)的導(dǎo)熱熱塑性材料。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在預(yù)熱所述模具之前，所述方法還包括將清漆應(yīng)用于所述電動(dòng)機(jī)組件上，在所述清漆材料上應(yīng)用注射成型的材料。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，在應(yīng)用所述清漆材料之前，先預(yù)熱所述電動(dòng)機(jī)組件。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在應(yīng)用所述清漆材料之前，將所述電動(dòng)機(jī)組件預(yù)熱至約150的溫度。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在應(yīng)用清漆材料之前，將所述電動(dòng)機(jī)組件預(yù)熱至約200和約250之間的溫度，然后將其冷卻至約150的溫度。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括將所述電動(dòng)機(jī)保持在模具中約2分鐘至約10分鐘的初始固化時(shí)間段。
10.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，還包括將所述電動(dòng)機(jī)保持在模具中約3分鐘的初始固化時(shí)間段。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述預(yù)熱電動(dòng)機(jī)包括將所述電動(dòng)機(jī)加熱至約250。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，預(yù)熱所述模具包括將所述模具加熱至約275。
13.一種便于封裝電動(dòng)機(jī)組件的系統(tǒng)，包括加熱元件，用于將電動(dòng)機(jī)組件加熱至預(yù)定溫度；模具，用于接收所述已加熱的電動(dòng)機(jī)組件和已加熱的封裝材料，并將所述電動(dòng)機(jī)組件保持預(yù)定固化時(shí)間段，在該時(shí)間段所述封裝材料冷卻并變硬。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱元件將所述模具預(yù)熱至約275，并將所述電動(dòng)機(jī)組件預(yù)熱至約250。
15.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電動(dòng)機(jī)組件被保持在模具中約2分鐘和約10分鐘之間的固化時(shí)間段。
16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電動(dòng)機(jī)組件被保持在所述模具中約3分鐘的固化時(shí)間段。
17.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述封裝材料在由所述模具接收之前被加熱至約600的溫度。
18.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述封裝材料是導(dǎo)熱的熱塑性材料。
19.一種便于封裝電動(dòng)機(jī)組件的全部或部分的系統(tǒng)，包括用于加熱所述電動(dòng)機(jī)組件和模具的裝置，所述已加熱的電動(dòng)機(jī)組件被定位于已加熱的模具中；以及用于將已加熱的封裝材料注入所述模具并封裝所述電動(dòng)機(jī)組件的裝置。
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于在應(yīng)用所述封裝材料之前，將清漆材料應(yīng)用至所述已預(yù)熱的電動(dòng)機(jī)組件的裝置。
全文摘要
公開了一種可以被封裝的電樞組件和封裝電動(dòng)機(jī)組件的相應(yīng)方法。電樞組件包括具有其中設(shè)置了一個(gè)或多個(gè)繞組的槽的鐵芯。諸如導(dǎo)熱的熱塑性材料之類的外殼至少封裝電樞組件的主要部分。一些封裝材料在槽中延伸以方便附著到組件和/或阻止繞組相對(duì)于與其相關(guān)聯(lián)的槽的移動(dòng)。
文檔編號(hào)H02K41/02GK1893232SQ20061009566
公開日2007年1月10日 申請(qǐng)日期2006年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月30日
發(fā)明者F·A·小索莫豪特, G·L·斯威弗特, R·A·賽司科弗斯基 申請(qǐng)人:阿諾拉德股份有限公司