CN101675572B - 电动机用分瓣定子及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动机用分瓣定子及其制造方法，该电动机用分瓣定子具有：铁心(3)，其具有齿部；绕线体(7)，其形成在齿部的周围；绝缘性隔板部件(5A，5B)，其配置在齿部的表面和绕线体(7)的内周部之间，以相对于齿部的表面隔着间隙(10)的方式对绕线体(7)的内周部进行保持；以及高热传导性的树脂填充材料，其被填充在间隙(10)中。树脂填充材料构成为可以从绕线体(7)的内周部向铁心(3)进行散热。

Description

电动机用分瓣定子及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种电动机用分瓣定子以及使用它的电动机用定子。特别地，涉及一种可以高效地将电动机的绕线体上产生的热量释放至铁心的电动机用分瓣定子以及电动机用定子。

背景技术

在混合动力车辆或电动车上，为了驱动车辆而使用电动机。该驱动用电动机当然要求高输出·高效率化，而且还要求小型化及轻量化。因此，要求不降低输出，而实现克单位及毫米单位的重量减小以及小型化。

电动机所具有的绕线体(线圈)是通过将绕线卷绕在定子的铁心上而形成的。为了在高输出的条件下实现进一步小型化，要求将定子等的绕线体的占空因数提高至极限。另外，为了通过提高磁力来得到较大的输出，使绕线中流过较大的电流。

由于流过较大的电流，所以由绕线的电阻产生的热量也变大。另外，在单位绕线截面积的电流值固定的情况下，上述占空因数越大，则每单位体积的发热量也越大。由绕线产生的热量在相邻的各绕线之间横向传递，一部分从绕线体的外层部被释放，一部分经由绝缘子(insulator)传递至铁心，并从设置在定子的外周部上的散热部等被释放。另外，热量的一部分向绕线的轴向传递，从绕线的导入部(线圈端部)被释放。

绕线体的外层部及铁心的外周部以通过冷却介质进行冷却的方式构成。但是，如果无法有效地使绕线体内部产生的热量向绕线体的外周部及铁心释放，则绕线体内部的温度将上升。另一方面，必须确保铁心与绕线体内周部之间的电气绝缘性或绕线的保护机能。为了该目的，在铁心上贴附筒状的树脂制绝缘子。但是，该树脂制绝缘子虽然电气绝缘性高，但热传导率低。由此，由于妨碍了向铁心的散热，所以绕线体的内部温度容易上升。绕线体内部温度的上升对绕线的绝缘包层产生恶劣影响，由此存在下述问题，即，使绝缘性能降低，进而导致电动机的输出降低或寿命缩短。

为了解决该问题，提出了使用高热传导性的材料形成上述绝缘子。

专利文献1：日本特开2001-128402号公报

发明内容

在上述专利文件所记载的发明中，将绝缘子的一部分置换为高热传导体。即，在该绝缘子上设置用于配置高热传导体的孔部，在该孔部中嵌入热传导率较高的金属板或树脂板。根据该文献，金属板或树脂板通过从绕线内周部作用的压力，被按压在从该孔部露出的铁心表面上，由此可靠地与铁心接触。由此提高热传导。

但是，该文献中所述的结构中，高热传导体在从绕线体的内周部作用的压力下可以变形的量有限。因此，很明显，在绕线体内周部与上述高热传导体之间形成沿绕线的间隙。因此，与绕线体的内周部的绕线对应的凹凸面的绝大部分不与高热传导体接触。因此，无法高效地从绕线体向高热传导体传导热量。

另外，该文献中所述的结构通过使高热传导体的一部分从孔部向绝缘子的外侧露出，由此从绕线体的内周部向该露出部作用压力。但是，并不能认为是从绕线体的内周部向高热传导体作用均匀的压力。因此，无法以充分的压力均匀地将高热传导体压紧在铁心的表面上，所以无法高效地从高热传导体向铁心表面传导热量。

另外，在该结构中，由于在绝缘子上形成孔部，而且必须将高热传导体嵌入该孔部中，所以很显然使制造作业变得非常繁琐。

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种电动机用分瓣定子以及使用它的电动机用定子，该电动机用分瓣定子可以提高从卷绕绕线而形成的绕线体的内周部向铁心表面的热传导性，可以防止绕线体内部的温度上升。

本发明的电动机用分瓣定子具有铁心、绕线体、绝缘性隔板部件、以及树脂填充材料。铁心具有齿部。绕线体通过将绕线卷绕在齿部的周围而形成。绝缘性隔板部件配置在齿部的表面与绕线体的内周部之间，以相对于齿部的表面隔着间隙的方式对绕线体的内周部进行保持。树脂填充材料被填充在间隙中，具有高热传导性。即，本发明构成为具有：铁心；绕线体，其将绕线卷绕在铁心的齿部上而形成；绝缘性隔板部件，其配置在齿部的表面和绕线体的内周部之间，以相对于齿部的表面隔着间隙的方式对绕线体的内周部进行保持；以及高热传导性的树脂填充材料，其被填充在间隙中。

根据上述结构，由于通过电气绝缘性的隔板部件，以相对于铁心的表面隔着间隙的方式对绕线体的内周部进行保持，所以可以确保绕线体的内周部与铁心的表面之间的绝缘性。另外，在间隙中填充高热传导性的树脂填充材料。由于将树脂填充材料以对绕线体内周部的沿绕线的凹凸进行填埋的方式填充，所以可以使绕线体的内周部的整个面与高热传导性的树脂接触。因此，可以高效地将绕线体上产生的热量从绕线体的内周部经由上述树脂填充剂向上述铁心散热。而且，树脂填充材料也作为将绕线体固定在铁心上的粘接材料起作用。因此，也可以期待下述效果，即，防止绕线体或隔板与铁心分离、或者发生移动、或者发生变形。

不对上述间隙的形态进行限定，但优选如技术方案2中记载的发明所示，使间隙形成为在与绕线的卷绕方向正交的方向上延伸的长方形状。另外，为了提高散热性，优选使上述间隙形成与绕线体的轴向尺寸对应的长度。换言之，优选形成沿柱状的齿部的母线的长方形状间隙。另外，在该间隙中填充高热传导性的树脂。

隔板部件的材质及形态不特别地限定。在本发明中，由于可以增加从绕线体的内周部经由树脂填充材料的散热量，所以只要电气绝缘性能高，则可以采用各种材质的隔板部件。另外，由于不要求如现有的绝缘子那样的复杂形状，所以也可以采用成型性较差的无机类材料的隔板部件。另外，由于在对绕线进行卷绕后，通过树脂填充材料将绕线体相对于铁心进行粘接固定，所以只要是可以确保卷绕绕线时的强度的材质·形态的隔板部件即可。此外，为了使卷绕绕线的工序容易进行，优选预先使用粘接材料将隔板部件与铁心一体化。

如技术方案4中记载的发明所示，分瓣定子可以构成为设置具有沿成型为柱状的齿部的母线配置的多个棒状部的隔板部件，并在由绕线体的内周部和齿部的表面围成的间隙中填充树脂填充剂。如果将多个棒状部在周方向上隔着一定距离地进行配置，则绕线体的内周部被保持在具有帘状的形态的隔板部件上。多个棒状部也可以在隔板部件上一体地形成，也可以将多个棒状部件进行组合而构成隔板部件。

无论在对绕线进行卷绕前或者对绕线进行卷绕后，均可以将上述树脂填充材料向间隙中填充。如果是在对绕线进行卷绕前，则可以通过喷嘴、填料辊或喷射装置，将树脂填充材料向间隙中填充。

另一方面，在填充树脂填充材料的情况下，如技术方案3中的记载所示，优选设置可以将树脂填充材料向间隙中填充的开口部。通过使开口部以向分瓣定子的外表面开口的方式形成，由此即使在对绕线进行卷绕而生成绕线体后，也可以经由开口部将高热传导性树脂向间隙中填充。另外，也可以在形成绕线的卷绕层的第1层后填充该树脂。

高热传导性的树脂填充材料也不特别地限定。可以采用例如将聚酰胺类树脂溶于溶剂中后得到的材料。具体地说，可以采用“住友スリ一エム社”制造的“ジエツト·メルト”(商标)粘接剂中的“ハイメルトシリ一ズ7375”，并在其中混合热传导性的填料，从而构成高热传导性的树脂填充材料。对于该填料，为了提高绝缘性能而优选采用二氧化硅或氧化铝等无机类填料。

技术方案5中记载的发明构成为具有：隔板部件，其由将筒状部件的与筒的轴向平行的多个截面之间切去而形成的多个部件构成；以及树脂填充材料，其被填充在形成于该多个部件之间的间隙中。换言之，通过由隔着间隙配置的多个部件构成的隔板部件，确保现有的绝缘子的功能。

通过采用该形态，可以以与安装现有的绝缘子相同的方法形成隔板部件，并且可以进行安装。不对各隔板部件之间形成的间隙的宽度或分割数量进行限定。例如可以在现有的筒状的绝缘子上，以较大的宽度切去绕线以直线状卷绕的部分，从而分割成2个隔板部件。另外，也可以在剖面形成为大致矩形的齿部的4个角部上设置与现有的绝缘子的形状对应的隔板。

不对铁心的形态进行限定，可以采用将金属压粉烧结而形成的，或将电磁钢板层叠而形成的。在将电磁钢板层叠而形成的铁心中，在铁心的表面形成由钢板层叠造成的凹凸。由于通过应用本发明，可以形成与该凹凸紧贴的树脂填充材料，所以可以期待高散热效果。

本申请的技术方案6所记载的发明中设置有隔板部件，其至少覆盖用于卷绕绕线的齿部的角部，并且，设置有可以卷绕绕线的外周曲面。

对于齿部的角部，为了不使绕线损伤则必须以较大的曲率半径卷绕绕线。因此，通过设置具有可以卷绕绕线的外周曲面的隔板部件，可以防止绕线的损伤，并且可以以相对于铁心的表面隔着间隙的方式对绕线进行保持。不对上述曲面的曲率半径进行限定，但期望设定为大于或等于绕线的半径的2倍的曲率半径。

另外，如技术方案7中记载的发明所示，优选将隔板部件通过热传导性的粘接材料粘接在铁心的表面上。由此，可以在将多个隔板部件一体地保持在铁心上的状态下，进行绕线的卷绕作业。另外，可以经由隔板部件进行向铁心的散热。

特别地，在具有将电磁钢板层叠而构成的铁心部的定子中，为了确保角部的绕线的曲率半径而产生阶梯状的台阶部，因此，大多在与隔板部件的内周部之间形成间隙。通过使用高热传导性的粘接剂将设置在角部上的隔板部件固定在铁心上，从而利用高热传导性的粘接剂将上述间隙填充，可以使绕线上产生的热量经由隔板部件的底面向铁心传导。

本发明的电动机用定子是具有以形成环状形状的方式彼此组装在一起的多个部分的电动机用定子，该多个部分分别具有上述电动机用分瓣定子。即，电动机用定子构成为将多个分瓣定子组装成环状。

本发明的电动机用分瓣定子的制造方法是具有铁心和绕线体的电动机用分瓣定子的制造方法，其中，该铁心具有齿部，该绕线体是通过将绕线卷绕在该齿部的周围而形成的。在该制造方法中，首先在齿部表面的一部分上设置绝缘性隔板部件。通过在该隔板部件上卷绕绕线，从而形成绕线体，该绕线体的内周部以相对于齿部表面的一部分隔着间隙的方式被保持。在该间隙中填充高热传导性的树脂填充材料。

对于进行上述各工序的方法不特别地限定。另外，对于卷绕绕线的工序和填充树脂填充材料的工序，先进行哪个均可以。

发明的效果

根据本发明，可以确保绝缘性，并且提高从绕线体的内周部向铁心表面的热传导性，可以防止绕线体内部的温度上升。

附图说明

图1是概略地表示本发明的定子的结构的剖面图。

图2是概略地表示构成图1所示的定子的分瓣定子的结构的剖面图。

图3是表示图2所示的分瓣定子所具有的隔板部件的第1实施例的整体形状的斜视图。

图4是表示将图3所示的隔板部件安装在铁心上的状态的正视图。

图5是表示将绕线卷绕在安装有图3所示的隔板部件的铁心上的状态的图，是对应于沿图2中的V-V线的剖面的剖面图。

图6是沿图5中的VI-VI线的剖面图。

图7是表示将绕线卷绕在安装有第2实施例所涉及的隔板部件的铁心上的状态的图，是与图5对应的剖面图。

图8是表示将绕线卷绕在安装有第3实施例所涉及的隔板部件的铁心上的状态的图，是与图5对应的剖面图。

符号的说明

1定子、2分瓣定子、3铁心、4齿部、5A隔板部件、5B隔板部件、6绕线、7绕线体、10间隙、12树脂填充材料。

具体实施方式

如图1所示，在本实施方式中，本发明被应用于将设置有绕线体的多个分瓣定子组合成环状而构成的电动机用集中卷绕定子1的各分瓣定子2。

定子1是在将多个分瓣定子2组合成环状后，使用未图示的环部件等，以从外侧包围的方式进行固定并组装的。即，定子1是具有以形成环状的形状的方式彼此连接的多个部分的电动机用定子，该多个部分各自具有分瓣定子2。在定子1的内部配置设置有永久磁体的未图示的转子，从而形成电动机。另外，在图1中，为了可以理解由分瓣定子2构成的定子1的整体构造，示出与定子1的环状的形状的轴成直角的剖面。

图2至图6表示本发明所涉及的分瓣定子的第1实施例。如这些图所示，分瓣定子2具有铁心3、绕线体7、绝缘性隔板部件5A、5B、以及树脂填充材料12。铁心3具有齿部4。绕线体7通过将绕线6卷绕在齿部4的周围而形成。绝缘性隔板部件5A、5B配置在齿部4的表面和绕线体7的内周部之间，以相对于齿部4的表面隔着间隙的方式对绕线体7的内周部进行保持。树脂填充材料12被填充在间隙中，具有高热传导性。下面，对该分瓣定子2的结构进行详细说明。

如图2所示，分瓣定子2具有：强磁性体的铁心3，其是将粉体金属在压缩成形等后进行烧结而形成的；树脂制的隔板部件5A、5B，其贴附在该铁心3的齿部4上；以及绕线体7，其是将绕线6卷绕在该隔板部件5A、5B的外周上而形成的。

图3表示图2所示的隔板部件5A、5B的整体形状。

隔板部件5A、5B是利用贴附在图2所示的齿部4的整个圆周上的现有的筒状绝缘子的形态而形成的。即，如图3所示，隔板部件5A、5B是通过下述方式形成的，即，使贴附在铁心3上的筒状形态的树脂制绝缘子的侧壁与绕线的卷绕方向正交，并将设定为以尺寸H分离的截面8、9之间(与筒状体的轴向平行的截面之间)切去。

图4是表示将上述一对隔板部件5A、5B安装在铁心3上的状态的正视图。如该图所示，铁心3的表面11从截面8和截面9之间形成的间隙10露出。铁心3的露出表面11是绕线6(在图4中未图示)以直线状卷绕的部分，即使将该部分切去，也不影响绕线6的卷绕作业。通过在铁心3上卷绕绕线6，从而在绕线体7的内周部、铁心3的表面11、一对截面8、9之间形成与上述隔板部件5A、5B的厚度对应的间隙10。

图5是表示将绕线6卷绕在安装有图4所示的隔板部件5A、5B的铁心3上的状态的图，其对应于沿图2中的V-V线的剖面。如该图所示，形成由绕线体7的内周部、隔板部件5A、5B的各截面部8、9、以及铁心3的露出表面11围成的间隙10。

在本实施例中，向间隙10中填充高热传导性的树脂填充材料12，在该树脂填充材料12硬化前，将绕线6进行卷绕而形成绕线体7。绕线体7的内周部经由隔板部件5A、5B，以相对于铁心3的露出表面11隔着与隔板部件5A、5B的厚度对应的间隙10的方式被保持。而且，向间隙10中无间隙地填充树脂填充材料12。

图6表示沿图5中的VI-VI线的剖面。该图表示绕线体7完成后的状态。如图6所示，绕线体7的内周部以相对于铁心3的齿部4的表面隔着间隙10的方式被保持。另外，向间隙10中填充树脂填充材料12。本实施例中，通过使铁心3的齿部4的表面形成为阶梯状，从而提高绕线的占空因数。隔板部件5A、5B也形成为与上述剖面对应的阶梯状。由此，可以将隔板部件5A、5B自身的厚度设定得较小，也可以将间隙10的厚度设定得较小。另外，也可以提高树脂填充材料12的热传导性。

由于通过采用上述结构，使绕线体7的内周面与铁心3的露出表面11之间形成的间隙10被树脂填充材料12填埋，所以可以经由该树脂填充材料12将热量释放至铁心3。而且，树脂填充材料12还作为将绕线体7的内周部和隔板部件5A、5B固定在铁心3的表面上的粘接材料起作用。因此，也可以防止绕线体7产生变形或偏移。

对于树脂填充材料12不特别地限定，只要是具有高热传导性和电气绝缘性的树脂填充材料即可。只要至少与现有的树脂制绝缘子相比具有较高的热传导性，就可以期待充分的效果。例如，可以在将聚酰胺类树脂溶于溶剂中后得到的溶液中混合氧化铝、二氧化硅等无机填料，而构成上述树脂填充材料。具体地说，作为树脂材料，可以采用“住友スリ一エム社”制造的“ジエツト·メルト”(商标)粘接剂中的“ハイメルトシリ一ズ7375”，并在其中混合氧化铝、二氧化硅等填料，从而构成上述树脂填充材料。

图7表示本发明所涉及的分瓣定子的第2实施例。此外，图7也表示与沿图2中的V-V线的剖面对应的剖面。

在本实施例中，将保持绕线体7的4个隔板部件13A、13B、13C、13D设置在大致矩形的铁心3的4个角部上。隔板部件13A、13B、13C、13D可以采用将图3所示的一对隔板部件5A、5B进一步分割为两半的形态，也可以采用其他的形态。优选将上述隔板部件预先粘接在铁心3的表面上。

通过采用图7所示的结构，可以在绕线体7的内周部和铁心3之间的较宽的范围内设置间隙10，并填充树脂填充材料12。因此，可以得到相对于铁心3的高散热性。

图8表示隔板部件的第3实施例。图8也表示与沿图2中的V-V线的剖面对应的剖面。

在图8所示的实施例中，为了将间隙10的宽度进一步扩大，并隔着间隙10可靠地对绕线体7进行保持，除了角部的隔板部件14A、14B、14C、14D以外，在长度方向面的中央部追加棒状的隔板部件14E、14F。通过追加上述隔板部件14E、14F，可以高精度地设定绕线体7的内周部与铁心3的露出表面之间的间隙10的大小，也可以设定厚度非常小的间隙10。另外，也可以在铁心3上设置较大的露出表面。棒状的隔板部件14E、14F也可以与角部的隔板部件14A、14B、14C、14D一体地形成，也可以各自分体地形成。

此外，在上述实施方式中，利用现有的绝缘子的形态构成隔板部件，但只要可以将绕线6进行卷绕，并且可以以相对于铁心3的表面隔着间隙10的方式对绕线体7的内周部进行保持，则可以采用各种形态的隔板部件。

另外，在上述实施方式中，在对绕线6进行卷绕前，向间隙10中填充树脂填充材料12，但本发明并不限定于此。可以在铁心3主体或隔板部件上设置从分瓣定子2的外表面通向间隙10的开口部，经由该开口部，在对绕线6进行卷绕后或者卷绕作业的中途将树脂填充材料12向间隙10中填充。

应理解为此次公开的实施方式中所有的技术方案均为例示且不被限制于此。本发明的范围是通过权利要求书表示的，而非上述的说明，并意味着包含与权利请求书等同的意思、以及范围内的所有变更。

Claims (2)

1.一种电动机用分瓣定子(2)，其具有：

铁心(3)，其具有齿部(4)；

绕线体(7)，其通过将绕线(6)卷绕在所述齿部(4)的周围而形成；

绝缘性隔板部件(5A，5B)，其配置在所述齿部(4)的表面和所述绕线体(7)的内周部之间，以相对于所述齿部(4)的表面隔着间隙(10)的方式对所述绕线体(7)的内周部进行保持；以及

高热传导性的树脂填充材料，其被填充在所述间隙(10)中，

所述齿部(4)成型为具有母线的柱状形状，

所述隔板部件(14A，14B，14C，14D，14E，14F)具有沿所述母线配置的多个棒状部(14E，14F)。

2.一种电动机用分瓣定子(2)，其具有：

铁心(3)，其具有齿部(4)；

绕线体(7)，其通过将绕线(6)卷绕在所述齿部(4)的周围而形成；

绝缘性隔板部件(5A，5B)，其配置在所述齿部(4)的表面和所述绕线体(7)的内周部之间，以相对于所述齿部(4)的表面隔着间隙(10)的方式对所述绕线体(7)的内周部进行保持；以及

高热传导性的树脂填充材料，其被填充在所述间隙(10)中，

所述隔板部件具有将筒状部件的与筒的轴向平行的多个截面(8，9)之间切去而形成的多个部件(5A，5B)，

所述间隙(10)形成于所述多个部件(5A，5B)之间。

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