CN101223683A - 交流旋转电机的定子和对其定子绕组进行绝缘的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种中性点端子(50#)，其通过将多相交流旋转电机所包括的多相线圈绕组(40u、40v、40w)彼此电连接而形成。中性点端子插入到预先制成袋子形状的绝缘盖子(100#)中以配合到其中，由此与周围绝缘。结果，通过简单的组装工作就能确保中性点端子(50#)的绝缘距离(L1、L2)，同时减小了该工作引起的振动。
Description
技术领域
本发明涉及交流旋转电机的定子和对交流旋转电机的定子绕组进行绝缘的方法，更具体而言，涉及对具有多相的交流旋转电机的中性点进行绝缘的技术。
背景技术
多相定子绕组围绕具有多个相的交流旋转电机的定子铁心缠绕，并且一般在中性点对金属端子(中性点端子)进行成形(swage)，然后封闭在定子绕组束线中(线圈端)。此后，形成封闭了中性点的线圈端。因而，这样组装的中性点端子需要确保与周围绝缘的结构。
例如，日本发明协会公开的技术杂志No.2004-503402(以下，称为“非专利文献1”)公开一种结构，其通过用绝缘管、带子等覆盖电动机线圈的中性点连接部分(中性点端子)，并将其端面弯曲以将其与自身紧密接触，来确保中性点端子和线圈端之间的绝缘。根据该绝缘结构，中性点端子在其圆周方向和轴向上整个设置有绝缘涂层。因而，不需要在绝缘管等处提供用于确保中性点端子和线圈之间的绝缘距离(空间距离、沿面距离(creepage distance))的部分，使得可以在小的空间对中性点连接部分进行绝缘。由此能够减小线圈端的尺寸，使得可以减小电动机的尺寸。
然而，在以上文献中公开的用于中性点连接部分(中性点端子)的绝缘结构中，需要将绝缘管等的端面弯曲以覆盖中性点端子，并将该端面与自身紧密接触。因而，组装工作变得复杂。
尤其是，对于用作混合动力车辆等的车辆驱动电动机的交流旋转电机，以上所述的组装工作由于将交流旋转电机安装在车辆上时受到的布置限制(例如，布置位置、布置空间)而困难。
而且，当交流旋转电机安装在车辆上时，其布置在受到高温和振动影响的环境下。因而，当组装中性点端子时，需要通过降低由组装工作引起的变动来以更可靠的方式确保绝缘。因而，鉴于以上布置限制，用作车辆驱动电动机的交流旋转电机的中性点端子需要这样的绝缘结构：其组装工作简单，还要确保绝缘性(绝缘距离)的变动较小。
发明内容
本发明的一个目的是通过对具有多相定子绕组的交流旋转电机的中性点进行简单组装工作，来可靠地确保绝缘距离。
根据本发明的交流旋转电机的定子包括：多相定子绕组；中性点端子；以及绝缘盖，其确保中性点端子的绝缘。中性点端子通过将多相定子绕组的一端彼此电连接而形成。绝缘盖具有能使所述中性点端子插入通过的开口，并且绝缘盖由绝缘体加工成袋子形状来形成，所述袋子形状能使插入通过开口的中性点端子配合到其中。
在以上所述的交流旋转电机的定子中，通过将中性点端子配合到预先制成袋子形状的绝缘盖的比较简单的工作即可确保中性点端子的绝缘，而没有诸如缠绕或者弯曲绝缘体的任何复杂的工作。而且，这种简单的组装工作就能够减小中性点端子的绝缘距离的变化，该绝缘距离是组装工作后确保的。因而，即使交流旋转电机组装在受到布置限制的空间中，也可以提高组装工作的可工作性，并确保组装工作之后中性点的绝缘。
优选地，在根据本发明的交流旋转电机的定子中，绝缘盖的尺寸和形状设计成：确保处于配合状态的中性点端子和绝缘盖的端部之间的距离至少为预定的绝缘距离。
在以上所述的交流旋转电机的定子中，简单的组装工作即可降低由人工工作引起的绝缘距离的变化。因而，可允许组装之后确保的绝缘距离与绝缘盖的尺寸和形状确定的设计值大致一致。因而，能够根据JIS(日本工业标准)等确定的所需绝缘距离将绝缘盖的尺寸设计得尽可能小，使得可以减小绝缘盖的制造成本。
更优选地，在根据本发明的交流旋转电机的定子中，通过将管状自熔接绝缘板部分地固定到自身来形成绝缘盖。
在以上交流旋转电机的定子中，通过将有关部分进行压配合可以容易地形成用于形成绝缘盖的袋子形状的固定点。因而，可以容易地制造绝缘盖。
根据本发明对交流旋转电机的定子绕组进行绝缘的方法是对旋转电机的多相定子绕组进行绝缘的方法，并且包括以下步骤：将绝缘体加工成袋子形状以制造绝缘盖；以及将通过将多相定子绕组的一端彼此电连接而形成的中性点端子插入通过绝缘盖的开口，并将所插入的中性点端子配合到其中来进行组装。
在以上所述的对交流旋转电机的定子绕组进行绝缘的方法中，通过将中性点端子配合到预先制成袋子形状的绝缘盖的比较简单的工作即可确保中性点端子的绝缘，而没有诸如缠绕或者弯曲绝缘体的任何复杂的工作。而且，这种简单的组装工作就能够减小中性点端子的绝缘距离的变化，该绝缘距离是组装工作后确保的。因而，即使交流旋转电机组装在受到布置限制的空间中，也可以提高组装工作的可工作性，并确保组装工作之后中性点的绝缘。
因而，本发明的主要优点是，通过简单的组装工作，就能可靠地确保用于具有多相定子绕组的交流旋转电机的中性点的绝缘距离。
附图说明
图1是用于描述交流旋转电机的总体驱动系统的构造的框图。
图2是描述用于对根据本发明实施例的交流旋转电机的中性点进行绝缘的绝缘盖示例的示意图。
图3是用于描述中性点如何组装到图2所示的绝缘盖的横截面图。
图4是示出用于根据本发明实施例的交流旋转电机的中性点的组装过程的流程图。
图5是描述用于对根据本发明实施例的交流旋转电机的中性点进行绝缘的绝缘盖的另一示例的示意图。
图6是示出安装在混合动力车辆上的混合动力系统的构造的示例的框图。
图7是示出图6所示的混合动力系统的主要部件如何布置在混合动力车辆中的示意图。
具体实施方式
以下将参照附图详细描述本发明的实施例。在下面，附图中相同或者相应部分用相同的参考符号表示，并且其描述原则上不再重复。
图1是用于描述交流旋转电机的一般的驱动系统构造的框图。
参照图1，电动机驱动系统5包括直流电源10、三相逆变器20和三相AC(交流)电动机30，该电动机被示出作为“交流旋转电机”的典型示例。
直流电源10例如由二次电池形成，二次电池的典型示例是锂离子二次电池或者镍金属氢化物二次电池。
三相逆变器20形成为包括多个未示出的半导体电力切换装置，并将直流电源10的输出电压(直流电压：DC电压)转换成三相交流电压(AC电压)以将其输出。直流电源10还可以由二次电池等和DC/DC转换器组合形成，使得直流电源10的输出电压可以根据情况而变化。
三相AC电动机30包括缠绕定子铁心(未示出)的U相线圈绕组40u、V相线圈绕组40v和W相线圈绕组40w。各相线圈绕组40u、40v和40w的一端在中性点50处彼此电连接。如上所述，在将三相AC电动机30组装到壳体的组装工作过程中，中性点50固定成由绝缘盖100#确保其与周围的绝缘。这样，三相AC电动机30的定子形成为包括定子铁心(未示出)、U相线圈绕组40u、V相线圈绕组40v和W相线圈绕组40w、中性点50和绝缘盖100#。
U相线圈绕组40u、V相线圈绕组40v和W相线圈绕组40w的另一端分别电连接到输出三相逆变器20的各相(U相、V相和W相)电压的节点。因而，根据通过将三相AC电压施加到三相AC电动机30的各线圈绕组而在定子处产生旋转磁场，来驱动转子(未示出)旋转。
图2是描述用于对根据本发明实施例的交流旋转电机的中性点进行绝缘的绝缘盖的示意图。
参照图2，板状绝缘体100(以下还称为绝缘板100)形成管子，并适当地设置固定点101、102，使得形成袋状绝缘盖100#。绝缘盖100#具有中性点端子插入时通过的开口105，和由固定点101形成的底部106。
任何材料可以用于绝缘袋100，只要绝缘板100是能够形成袋子形状的绝缘体即可。尤其是，如果自熔接(self-welding)板(其典型示例是自熔接硅板)用作绝缘板100，通过将相关部分进行压配合可以容易地形成用于形成袋子形状的固定点101、102(图2)，使得能够容易制造绝缘盖100#。固定点101、102可以适当地设置在绝缘板(自熔接板)与自身接触的点处。可选地，固定点可以以连续的方式设置在整个接触部分(即，在接触部分的整面或者整侧)处。
图3示出用于描述中性点端子50如何组装成图2所示的绝缘盖100#的剖面图。
参照图3，中性点端子50#通常通过将图1所示的U相线圈绕组40u、V相线圈绕组40v和W相线圈绕组40w的端部用压配合型端子进行成形而形成。中性点端子50#通过开口105插入袋状绝缘盖100#，直到其抵靠底部106，以配合在其中。
换言之，如图4所示，用于根据本发明实施例的电动机中性点的组装工作是这样进行的：在组装工作之前预制袋状绝缘盖100#(步骤S1)，然后将中性点端子50#插入袋状绝缘盖100#中以配合在其中(步骤S2)。
如上所述，根据本发明实施例的中性点端子50#的组装工作不会伴随有如以上所述的非专利文献1中那样的绝缘板缠绕或者弯曲等的复杂工作。相反，组装工作会是比较简单的工作：将中性点端子50#插入绝缘盖100#中(即，将中性点端子50#配合在绝缘盖100#中)直到其停止在其中。因而，在组装工作过程中的可工作性得到提高。而且，将组装工作从人工进行的组装工作转换到自动进行的组装工作也是可行的。
而且，容易的组装工作能够降低中性点端子50#和绝缘盖100#的各端之间的距离L1和L2(即，绝缘距离)变动，此距离是在组装工作之后确保的，变动由组装工作引起。换言之，组装工作之后确保的绝缘距离主要由绝缘盖100#的尺寸和形状(底部106的位置)确定，因而，使得根据本发明的实施例的中性点的绝缘基本上与由设计值确定的一致。
结果，中性点端子50#的绝缘能够以更可靠的方式实现。由此，与以上所述的非专利文献1所示的绝缘结构相比较，可以提高可工作性并减小所确保的绝缘距离的变动。因而，绝缘盖100#的尺寸能够根据由JIS等确定的所需绝缘距离设计成尽可能小。因而，能够降低绝缘盖100#的生产成本。
尽管未示出，但可以采用这样的结构：进一步用固定夹具来固定中性点端子50#和绝缘盖100#，以更牢固地将中性点端子50#固定到绝缘盖100#。通过从柔性部件(其典型示例是自熔接硅板)形成绝缘板100，减轻了在组装工作过程中施加到中性点端子50#的应力。因而，还可以防止每个线圈绕组中与中性点相邻的部分受损。
如图5所示，还可以通过在硅基或者氟基管状绝缘体150的一端处设置固定点151而形成袋子形状的绝缘盖150#。固定点151还可以在袋子形状的一端处以连续的方式设置以占据其整个圆周。
如图3所示的绝缘盖100#那样，图5中所示的绝缘盖150#也可用于根据本发明实施例的中性点的绝缘。固定点151可以通过超声波的施加等所提供的振动焊接来实现。
对于应用根据本发明实施例的中性点绝缘的绝缘盖，可以使用任何材料和形状，只要绝缘盖由绝缘体制成，并具有使插入的中性点端子能够配合到其中的形状。
以下将参照图6和图7描述适合于安装交流电动机的混合动力车辆的构造，其中该交流电动机具有根据本发明实施例的用于中性点的绝缘结构。
参照图6，混合动力系统200产生用于混合动力车辆的车辆驱动力，并且除了包括用作内燃机的发动机240之外，还包括电池210、转换器215、逆变器220、动力分割装置245、电动机250、发电机255、减速器260、驱动轴270和驱动车轮280。
电池210由可充电的二次电池(例如，锂离子二次电池、镍金属氢化物二次电池等)形成。转换器215对由电池210供应的DC电压进行升压。逆变器220对应于图1中的三相逆变器20，并将从转换器215获得的输出电压转换成用于驱动电动机250的AC电压。通过设置转换器215来提供DC电压的电平转换，与电池210供应的电压相比，可以以更高电压幅度的AC电压驱动电动机250，这可以提高驱动电动机的效率。
转换器215和逆变器220各自形成为可以提供双向电力转换，并具有将电动机250的再生制动操作产生的电力(AC电压)和发电机55产生的电力(AC电压)转换成用于对电池210充电的DC电压的功能。
发动机240的形式不受具体的限制，燃料燃烧产生的输出被输入到动力分割装置245。动力分割装置245可对由发动机240获得的驱动力进行划分，以输出到将驱动力通过减速器260传递到驱动车轮280的驱动轴270的路径，和将驱动力传递到发电机255的路径。
发电机255由从发动机240获得并通过动力分割装置245传递的驱动力旋转，以产生电力。由发电机255产生的电力用作通过转换器215和逆变器220对电池210进行充电的电力，或者用作驱动电动机250的电力。
电动机250由从逆变器220供应AC电压驱动旋转，并且其驱动力通过减速器260传递到驱动轴270以用作车辆驱动力。
混合动力系统200通过组合由发动机240产生的驱动力和由使用电能作为来源的电动机250产生的驱动力来产生车辆驱动力。因而，可以在发动机240的运行点限制在高效运行范围内的情况下输出车辆所需的总驱动力。而且，在车辆减速时等由电动机250产生再生电力所恢复的电力可用来对用作电动机250的驱动源的电池210进行充电。因而，通过根据运行的情况适合地控制发动机240和电动机250的运行，燃料效率可以在混合动力系统200中得到提高。
图7示出了图6所示的混合动力系统200的主要部件在安装在混合动力车辆上时如何布置的示例。
参照图7，根据本发明实施例的中性点的绝缘应用到各用作交流旋转电机的电动机250和发电机255。电动机250和发电机255必须与发动机40一起安装在难以进行组装工作的比较小的空间中。而且，电动机250和发电机255定位在发动机240附近，因而受到高温和振动的影响。
因而，通过采用根据本发明实施例的中性点绝缘，可以提高组装工作的可工作性，允许交流旋转电机(电动机250、发电机255)组装在受到布置限制的空间中，并且减小组装工作后中性点的绝缘距离的变化。因而，即使在振动、热等引起的恶劣环境下也可以可靠地绝缘交流旋转电机的中性点。
这样，根据本发明实施例的用于中性点的绝缘结构适于用作混合动力车辆等用的车辆驱动电动机的交流旋转电机。
尽管已经详细描述和图示了本发明，但是可以明显地理解到该描述仅仅是图示和示例性的，而不应采取限制性理解，本发明的精神和范围仅仅由权利要求项限制。
Claims (4)
1.一种交流旋转电机(30)的定子，包括：
多相定子绕组(40u，40v，40w)；
中性点端子(50)，其通过将所述多相定子绕组的一端彼此电连接而形成；以及
绝缘盖(100#，150#)，其确保所述中性点端子的绝缘，
所述绝缘盖设置有能使所述中性点端子插入通过的开(105)，并且所述绝缘盖由绝缘体(100，150)加工成袋子形状来形成，所述袋子形状能使插入通过所述开口的所述中性点端子配合到其中。
2.根据权利要求1所述的交流旋转电机的定子，其中，所述绝缘盖(100#，150#)的尺寸和形状设计成确保处于配合状态的所述中性点端子(50)和所述绝缘盖的端部之间的距离(L1，L2)至少为预定的绝缘距离。
3.根据权利要求1或2所述的交流旋转电机的定子，其中，通过将管状自熔接绝缘板(150)部分地固定到自身来形成所述绝缘盖(150#)。
4.一种对旋转电机(30)的多相定子绕组(40u，40v，40w)进行绝缘的方法，包括以下步骤：
将绝缘体(100，150)加工成袋子形状以制造绝缘盖(100，150#)(S1)；以及
将通过将所述多相定子绕组的一端彼此电连接而形成的中性点端子(50)插入通过所述绝缘盖的开口(105)，并将所插入的中性点端子配合到其中来进行组装(S2)。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20080716 |