[发明专利]电机定子绕线方法

说明书

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。