CN102217169B - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具备降低用于使所分解的构造再次成为一体构造的成本，排除由于利用树脂等模制成形而引起的废弃时的分离、再利用的困难性，不会对环境造成影响的定子的旋转电机。使用具有适当的压缩保持力的热收缩性管子，沿轴向层叠多个定子芯，将这些多个定子芯的外周集中用热收缩性管子覆盖，对该热收缩了的管子进行加热，其中所述多个定子芯在圆周方向上隔开间隔具有多个磁极。通过利用加热而热收缩了的管子，使多个定子芯成为一体构造。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及具有如下这样的定子的旋转电机，该定子是在定子芯的里面卷绕线圈，并分割了形成磁极的定子而成的定子。

背景技术

以往，为了使保养作业变得容易，尝试分割旋转电机的定子，并在线圈绕组作业之后将分割了的定子再次组装而做成一体构造。

作为爪齿型旋转电机的例子，例如在专利文献1、2中被公开。即，一边使磁极相位电气地错开，一边在轴向上层叠多相的各相盘状定子芯，形成多相的定子芯，其中各相盘状定子芯是在对置的具有爪磁极的2个盘状芯之间放入环状地卷绕的线圈而制作出的定子芯。

另外，作为通常的与定子芯的分割构造相关的以往技术，例如在专利文献3等多个文献中公开了如下例子：将磁轭部和齿部进行分割而使线圈的组装变得容易，在线圈组装后将齿顶端连结。

进而，还在所述专利文献3等中公开了如下技术：在周方向上按齿数量大小对磁轭进行分割，分割成具有磁轭部和齿部的1极的部份。

另一方面，在专利文献4中公开了如下例子：圆筒状地组合多个分割芯，并在其外周卷绕使电磁钢线和热硬化性树脂浸渍而成的预制片，并进行加热硬化而容纳于外壳中，其中上述分割芯是层叠在圆周方向上按照极数数量大小进行分割而成的电磁钢板进行一体化而成的。

专利文献1：日本特开2008-29141号公报

专利文献2：日本特开2008-29142号公报

专利文献3：日本特开2001-218429号公报

专利文献4：日本特开2007-295740号公报

发明内容

但是，在上述以往技术中，存在如下课题：用于使分割或者分解后的构造再次成为一体构造的成本增加、由于利用树脂等模制成形或者粘接而在废弃时分离再利用的困难性以及对环境造成的恶劣影响等课题。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种具备如下那样定子的旋转电机，即、用于使所分割了的构造再次成为一体构造的成本少；废弃时的分离和再利用容易；对环境造成的影响小。

在本发明的具备层叠了定子芯的定子的旋转电机中，在层叠了各定子芯之后，用热收缩性管子来覆盖其外周，通过进行加热而热收缩了的管子，使定子芯成为一体构造。

此处，热收缩性管子是指，以“热收缩性管子”、“热收缩管子”或者“热缩管子”这样的商品名在市面销售的管子(管)。如果将其按照所需的宽度切成圆片，盖到定子芯的外周，并加热到115℃以上，则由于内径方向的热收缩率是35％以上，可以牢固地保持定子芯的外周。在市面销售的聚氯乙烯类热收缩性管子(商品名：ヒシチュ一ブ；制造商：三菱树脂)的机械特性优良。另一方面，电子束交联聚烯烃树脂(商品名：スミチュ一ブ；住友电工精细高分子)或者乙丙橡胶(商品名：ニシチュ一ブ；制造商：西日本电线)等除了满足机械特性以外，废弃时的环境性上也优良。

本发明的优选的实施方式中使用的热收缩性管子如上所述，内径方向的热收缩率是35％以上。该热收缩性管子通过收缩而紧贴在定子芯外周的圆筒状表面，从而对在圆周方向上分离并在轴向上层叠的多个定子构成单位，发挥充分的保持力，但不会如模制或粘接剂那样与定子芯的表面接合。因此，在产品的保养时、废弃时，通过切断热收缩性管子，可以容易地分解定子。

另外，作为所述定子芯，在对置的具有爪磁极的2张定子芯之间放入环状地卷绕的线圈之后，用热收缩性管子覆盖定子芯的外周，通过加热收缩了的管子，使定子芯成为一体构造。

另外，像具有所述爪磁极的2张定子芯那样的复杂的形状通过设成磁性粉的粉末压接成形体，可以容易地制作具有爪磁极的复杂的形状。

进而，作为所述定子芯，在对置的爪磁极的外周放入了非磁性体的环和环状地卷绕的线圈之后，用热收缩性管子覆盖定子芯的外周，利用加热收缩了的管子，使定子芯成为一体构造。

进而，作为所述定子芯，在对置的爪磁极的内周插入非磁性体的环，在外周放入了热收缩性管子和环状地卷绕的线圈之后，用热收缩性管子覆盖定子芯的外周，针对内外的2个部位利用收缩管子和非磁性体的环使定子芯成为一体构造。

进而，作为所述定子芯，在对置的爪磁极的内周插入以通过加热而扩大的方式记忆形状的形状记忆树脂或者非磁性的形状记忆合金的环，在外周放入了非磁性体的环和环状地卷绕的线圈之后，用热收缩性管子覆盖外周，针对内外的2个部位利用收缩管子和形状记忆树脂或者形状记忆合金使定子芯成为一体构造。在形状记忆合金中，在进行加热而形状恢复时发生硬化，但在形状记忆树脂中，在低温下发生硬化(玻璃状态)，通过加热而软化(橡胶状态)，这两者存在特性上的差异。

作为在当前市面销售的形状记忆树脂，有聚降冰片烯类树脂(商品名：ノ一ソレツクス、制造商：日本ZENON)、反式聚异戊二烯类树脂(商品名：クラレTPI、制造商：KURARAY)、丁苯共聚物类树脂(商品名：アスマ一、制造商：旭化成)、以及聚氨酯类树脂(商品名：ディアプレツクス、制造商：三菱重工业)。作为形状记忆合金，以镍和钛为成分的NT合金被广泛地实用化，材料、材料特性数据的取得容易。

本发明在另一方面中，在具有分割了通常型的定子构造的圆筒状的定子芯的定子的旋转电机中，在将所分割的定子芯组装之后用热收缩性管子覆盖定子芯的外周，通过进行加热而热收缩了的管子，使定子芯成为一体构造。

另外，也从定子芯分割齿，在齿的内周侧插入以通过加热扩大的方式记忆了的形状记忆树脂或者非磁性的形状记忆合金的环，并进行加热，对齿提供径向的压缩应力，使所分割的定子芯和齿成为一体构造。

根据本发明的优选的实施方式，可以提供一种大幅削减制造成本、具有废弃时的分离与再利用容易的层叠以及使分割定子芯成为一体化的旋转电机。

根据本发明的优选的实施方式，降低用于分解旋转电机的定子并再次设成一体构造的成本；能排除由于利用树脂等模制成形、粘接而引起的废弃时的分离、再利用的困难性；可以解决对环境造成的影响等课题。

本发明的其他目的和特征在以下叙述的实施例中进行明确。

附图说明

图1是示出本发明的实施例1的旋转电机的1相的定子构造的分解立体图。

图2是本发明的实施例1的旋转电机的1相的定子剖面构造图。

图3是示出利用热收缩性管子使本发明的实施例1的旋转电机的定子成为一体构造的准备阶段的包括组装夹具的部分分解立体图。

图4是示出利用热收缩性管子使本发明的实施例1的旋转电机的定子成为一体构造的加热前的阶段的包括组装夹具的部分分解立体图。

图5是通过本发明的实施例1利用热收缩性管子做成一体构造的旋转电机的定子的立体图。

图6是说明在通过本发明的实施例1利用热收缩性管子做成一体构造之前或者之后，在热收缩性管子上开出了多个小孔的状态的立体图，其中所述多个小孔在两根直线上连续。

图7是说明在通过本发明的实施例1利用热收缩性管子做成一体构造之后，在热收缩性管子上开出了多个小孔的功能的立体图，其中所述多个小孔在两根直线上连续。

图8是说明在通过本发明的实施例1利用热收缩性管子做成一体构造之后，为了使定子的分解容易而在热收缩性管子的端部中设置的切槽的立体图。

图9是本发明的实施例1的爪齿型旋转电机的纵剖面构造图。

图10是示出本发明的实施例2的旋转电机的1相的定子构造的分解立体图。

图11是本发明的实施例2的旋转电机的1相的定子的剖面构造图。

图12是本发明的实施例3的旋转电机的定子的剖面构造图。

图13是本发明的实施例4的旋转电机的定子的剖面构造图。

图14是从本发明的实施例5的旋转电机的定子拆下齿而示出的磁轭的立体图。

(符号说明)

11、12：定子芯；111、121：爪磁极；2：线圈；3：非磁性合金制或者硬质橡胶类树脂制的环；4、5、6、61：热收缩性管子；100：组装夹具；101：基台；102：圆柱；103：管子用支撑圆板；104：下部支撑圆板；105：上部支撑圆板；106：保持用螺母；62、63：小孔；64、65：切槽；7：转子；81、82：支架；9：支架安装螺栓；10：螺母；13：非磁性合金制或者硬质橡胶类树脂制的环；14：形状记忆树脂或者非磁性的形状记忆合金制的环；15：定子芯；16：齿；17：定子；18：齿支撑环；181：环部；182：突出部；19：热收缩性管子。

具体实施方式

以下，依照附图说明本发明的实施例。

实施例1

图1是示出本发明的实施例1的爪齿型旋转电机的1相的定子构造的分解立体图。使具有大的中空部的盘状的一对芯11、12在同轴上相对置，从它们的内径部附近，朝向相互对置的芯侧，沿轴向直立设置了多个爪磁极(爪齿)111、121。这些多个爪磁极111、121在圆周方向以一定间隔配置，并配置成在使两个盘状芯11、12抵接了时，相互的爪磁极位于对方的爪磁极的间隔内。另外，在两个盘状芯的最外周，设置轴向剖面成为L字型的外缘部112、122，其高度是所述爪磁极111、121的一半。因此，在使两个盘状芯11、12抵接了时，在两个盘状芯之间，形成被爪磁极111、121群、和外缘部112、122所夹的环状的空间。在该环状空间中，放入环状地卷绕的线圈2。

以上是在该实施例的爪齿型旋转电机的1相的定子中必需的基本构成要素，如果是3相的旋转电机，则准备同一构造的3相的定子，使爪磁极的相位一边电气地依次错开120度一边在同轴上层叠，而形成3相定子。

此处，在本发明的实施例1中，使一对盘状芯11和12成为通过磁性粉的压缩形成的非烧结粉末压接成形体，从而磁特性优良，并且可以容易地制作具有爪的复杂的形状。但是，利用非烧结粉末压接成形体得到的爪磁极111、121群比较脆弱。因此，插入与所组合的爪磁极111、121群的内周抵接、具有机械强度的非磁性合金制或者硬质橡胶类树脂制的环3，支撑爪磁极111、121群。然后，用热收缩性管子4覆盖爪磁极111、121群的外周，利用通过进行加热而收缩的管子4，用具有机械强度的环3来支撑比较脆弱的爪磁极111、121群。

另一方面，对将一对盘状芯11和12收容线圈2地进行抵接、并成为圆筒状的外缘部112、122用热收缩性管子5覆盖，并通过进行加热，利用热收缩性管子5的收缩而牢固地固定。

图2是图1中说明的本发明的实施例1的爪齿型旋转电机的1相的定子的组装后的从轴向观察的剖面图。

在图的内侧，插入具有机械强度的非磁性合金制或者硬质橡胶类树脂制的环3，支撑爪磁极111、121群。然后，从爪磁极111、121群的外周，通过热收缩性管子4的收缩，使具有机械强度的环3支撑比较脆弱的爪磁极111、121群。

另外，可知在将一对盘状芯收容线圈2地进行抵接、并成为圆筒状的外缘部112、122的外周，通过热收缩性管子5的收缩而牢固地固定。

这样，在热收缩性管子4和5的2个部位固定一对盘状芯11和12而做成一体构造。

图3是示出利用热收缩性管子使本发明的实施例1的爪齿型3相旋转电机的定子成为一体构造的准备阶段的包括组装夹具的部分分解立体图。

在组装夹具100的基台101中，直立设置了带螺纹的圆柱102。从该圆柱102的顶点侧，首先，插入管子用支撑圆板103，定位到适合的位置。接下来，插入下部支撑圆板104，以与管子用支撑圆板103保持适合的间隔的方式，同样地进行定位。

此处，将3个在图2中说明的1相的定子重叠，载置在下部支撑圆板104上。此时，一边相互电气地依次错开120度一边放置磁极位置。然后，隔着上部支撑圆板105，用保持用的螺母106拧紧固定。

图4是示出利用热收缩性管子使本发明的实施例1的爪齿型3相旋转电机的定子成为一体构造的加热前的阶段的包括组装夹具的部分分解立体图。

示出固定有3相的定子，并用热收缩性管子6覆盖了它们的周围的状态。在该图中，将热收缩性管子6的一部分剪下来图示，以使得能够观察到内部。另外，考虑宽度方向的收缩量、和覆盖定子芯的两端面的外周部分的面积来决定热收缩性管子6的宽度(图的上下方向)。因此，以使热收缩性管子6的从定子芯的上下端露出的长度相同的方式，决定从下部支撑圆板104的位置至热收缩性管子6用支撑圆板103的位置的距离(高度方向)。

在这样进行了定位的状态下，对热收缩性管子6进行加热而使得热收缩。

图5是通过本发明的实施例1利用热收缩性管子做成一体构造的爪齿型3相旋转电机的定子的立体图。

如图所示，关于3相旋转电机的定子，不仅用其圆筒状外周部的热收缩性管子6，而且还根据在图4中从定子芯的上下端使热收缩性管子6露出的长度，针对图5的用符号61表示的部分，用热收缩性管子61完全地牢固地覆盖。

通过这样用热收缩性管子6、61覆盖具有爪磁极111、121群的3相的定子的外周，形成一体构造的定子。

因此，在该实施例中，具备：将热收缩性管子6切出比3相的定子芯的外周的宽度更宽的宽度的步骤；以及以向3相的定子芯的外周的两端露出的方式盖上热收缩性管子6的(图4)步骤。然后，通过追加对保持向定子芯的外周的两端露出的状态的热收缩性管子6加热的步骤，可以提供不仅是图5所示的定子芯的圆周部6，而且连圆周部6的两侧部的一部分61也紧密地覆盖了的旋转电机的定子。

另外，在图3以及图4中，说明了将作为1相的定子的已经用热收缩性管子5覆盖了的定子层叠3相、进而再用热收缩性管子6对其覆盖的情况，但不限于此。可以省略图1的热收缩性管子5，使它们重叠并保持该状态地载置到图3的夹具100中，而在没有图4的热收缩性管子5的状态下用热收缩性管子6一起覆盖3相。可以按照其操作性与完成品所需的强度之间的关系对上述情况适当地进行选择。

图6是说明在通过本发明的实施例1利用热收缩性管子6做成一体构造之后，在热收缩性管子6、61上开出了多个小孔62、63的状态的立体图，其中所述多个小孔在两根直线上连续。预先在长度方向的两根直线上开出大量的小孔62、63，而在废弃等需要分解时，使热收缩性管子6、61能够容易地断裂。

在该情况下，热收缩性管子6、61的强度大幅减少，而需要预先通过试验等评估在实际使用的条件下没有强度上的问题。

图7是说明在通过本发明的实施例1利用热收缩性管子做成一体构造之后，在热收缩性管子上设置的在两根直线上连续的多个小孔的功能的立体图。在图中示出了在分解时从上端开始解除的状态。

图8是说明在通过本发明的实施例1利用热收缩性管子做成一体构造之前或之后，为了使定子的分解容易而在热收缩性管子的端部中设置的切槽的立体图。

如图所示，在热收缩性管子61的端部中预先加上切槽64、65，在实际分解的情况下，在用虚线表示的位置处用刀具等浅浅地加入切槽，从而可以容易地使热收缩性管子6断裂。

图9是本发明的实施例1的爪齿型旋转电机的纵剖面构造图。

使对置的具有爪磁极111、121的2张定子芯11、12的爪磁极111、121交替组合，使环3与这些爪磁极111、121群的内周抵接，从爪磁极111、121群的外周用热收缩性管子4固定。在该热收缩性管子4的外周，放入环状地卷绕了的线圈2，进行加热而使2张定子芯11、12结合。其是1相的定子芯，在同轴上层叠3相的定子芯，以使3相成为一体的方式，用热收缩性管子6固定它们的外周。

该3相定子芯与转子7一起嵌入到两个支架81、82之间，通过利用支架安装螺栓9和螺母10，将两个支架81、82连结来固定。此时，如图所示，3相的定子芯的外周部通过热收缩性管子6固定，在其外侧没有外壳。

根据该实施例，可以实现图示那样的构造，可以提供能够省略外皮的旋转电机。

实施例2

图10是示出本发明的实施例2的旋转电机的1相的定子构造的分解立体图。与图1的实施例同样的部分省略说明，以不同的部分为中心进行说明。

在上述本发明的实施例1中，根据在使具有机械强度的环3与爪磁极111、121群的内周抵接的基础上，从爪磁极111、121群的外周用热收缩性管子4来勒紧这样的要点，用环3支撑了比较脆弱的爪磁极111、121群。

另一方面，在图10的实施例2中，相反地，在用具有机械强度的非磁性合金制或者硬质橡胶类树脂制的环13固定了爪磁极111、121群的外周侧的基础上，在爪磁极111、121群的内周配置形状记忆树脂或者非磁性的形状记忆合金制的环14。然后，利用加热，通过形状记忆环14的扩大，用具有机械强度的环13来保持比较脆弱的爪磁极111、121群。另外，该实施例中的非磁性合金制或者硬质橡胶类树脂制的环13还可以发挥保护的功能，以不使配置在其外侧的线圈受损。

图11是在图10中说明的本发明的实施例2的爪齿型旋转电机的1相的定子的组装后的从轴向观察的剖面图。

在图的内侧，由于形状记忆树脂或者非磁性的形状记忆合金制的环14的扩大，将比较脆弱的爪磁极111、121群按压到与其外周侧抵接的具有机械强度的环13上，根据上述要点来实现支撑。成为圆筒状的外缘部112、122的外周与实施例1同样地，通过热收缩性管子5的收缩牢固地被固定。

这样，在形状记忆树脂或者非磁性的形状记忆合金制的环14和热收缩性管子5的2个部位，固定一对盘状芯11和12而做成一体构造。

实施例3

图12是本发明的实施例3的具有一般的定子构造的旋转电机的定子的剖面构造图。

在该实施例3中，首先，以对圆筒状的定子芯15和齿16进行了6分割的定子17为对象。虽然省略了图示，但在各齿16中，卷绕了线圈。在这样的定子17中，在齿16的内周侧，插入了形状记忆树脂或者非磁性的形状记忆合金制的齿支撑环18。齿支撑环18具有环部181和突出部182，通过加热而扩大。在将分割后的定子芯15和齿16组装之后，用热收缩性管子19覆盖定子芯15的外周，并进行加热，对定子芯15通过热收缩性管子19在周方向上提供压缩应力。另一方面，对齿16，通过齿支撑环18的环部181在径向上提供压缩应力，并且通过突出部182提供周方向的压缩应力，而使所分割的定子芯15和齿16成为一体构造。

实施例4

图13是本发明的实施例4的具有一般的定子构造的旋转电机的定子的剖面构造图。

在该实施例4中，也以对圆筒状的定子芯15和齿16进行了分割的定子17为对象。虽然省略了图示，但在各齿16中，卷绕了线圈。在这样的定子17中，在将所分割的定子芯15和齿16组装之后，用热收缩性管子19覆盖定子芯15的外周，并且在齿16的内周侧插入形状记忆树脂或者非磁性的形状记忆合金制的齿支撑环18。之后，对热收缩性管子19进行加热，而对定子芯15通过热收缩性管子19提供周方向的压缩应力，并且对齿16提供径向的压缩应力，而使所分割的定子芯15和齿16成为一体构造。在该情况下，通过在齿16的内周侧的两端中设置的突出部161来决定各齿的位置。

实施例5

图14是从本发明的实施例5的旋转电机的定子拆下齿而示出的定子芯的立体图。示出了在如图12和图13那样将圆筒状定子芯15和齿16在周方向上进行了6分割的定子17中，还在轴向上进行了4分割的例子。另外，以使周方向的分割位置依次错开30°的方式重叠4分割的各个环状定子芯15而设成层叠构造。之后，用热收缩性管子19覆盖整体的圆筒状定子芯15的外周面。

产业上的可利用性

本发明可以应用于小型·低负载的旋转电机的组装、特别是轴向层叠形和/或圆周方向分割形的定子芯的一体化。

Claims (11)

1.一种旋转电机，具备在轴向层叠定子芯，并在其圆周方向上按照规定间隔配置了多个磁极的定子，其特征在于，所述旋转电机具备：

多个相的每一相的单位定子，具有从所述定子芯的同一圆周上沿轴向直立设置的多个爪磁极、以及以卷绕在多个所述爪磁极的外周侧的方式配置的定子线圈；以及

热收缩性管子，对于多个相的所述单位定子使各相磁极的电气相位错开地沿轴向层叠，以跨越所层叠的多个相的方式被覆所述定子芯的外周部的热收缩性管子。

2.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

被覆所述定子芯的外周部的热收缩性管子具备：

第1热收缩性管子，被覆1相的定子芯的外周部；以及

第2热收缩性管子，一起被覆多个相的定子芯的外周部。

3.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述热收缩性管子的内径收缩率是35％以上。

4.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述多个相的每一相的单位定子，具有：

第1定子芯，具有在径向上具有规定的宽度，从其内周附近朝向轴向并且在圆周方向上隔开规定的间隔而直立设置的多个爪磁极；

第2定子芯，具有与该第1定子芯相同的形状，且在同轴上与该第1定子芯相面对并抵接配置，从而使隔开所述间隔而直立设置的多个爪磁极交替地进入对置的另一侧的爪磁极的所述间隔；以及

在多个所述爪磁极的外周侧卷绕的定子线圈。

5.根据权利要求4所述的旋转电机，其特征在于，

所述第1、第2定子芯是通过磁性粉的压缩而形成的非烧结粉末压接成形体。

6.根据权利要求4所述的旋转电机，其特征在于，

具备在所述爪磁极的外周、与环状地卷绕的所述定子线圈之间配置的橡胶类树脂或者非磁性合金制的环。

7.根据权利要求4所述的旋转电机，其特征在于，

具备：与对置的多个所述爪磁极的内周抵接配置的橡胶类树脂或者非磁性合金制的环；以及在多个所述爪磁极的外周配置的热收缩性管子。

8.根据权利要求4所述的旋转电机，其特征在于，

具备：与对置的多个所述爪磁极的外周抵接配置的橡胶类树脂或者非磁性合金制的环；以及在多个所述爪磁极的内周配置的形状记忆树脂或者非磁性的形状记忆合金制的环。

9.一种旋转电机的定子的制造方法，其特征在于，具备：

沿轴向面对面地重叠2个定子芯单位的步骤，所述定子芯单位在内部容纳定子线圈，同时在圆周方向上按照规定间隔具有多个爪磁极；

以跨越2个所述定子芯单位的外周的方式，被覆热收缩性管子的步骤；以及

对所述热收缩性管子进行加热的步骤。

10.根据权利要求9所述的旋转电机的定子的制造方法，其特征在于，

所述定子芯单位是1相的定子芯，

所述旋转电机的定子的制造方法具备：

沿轴向层叠多相的所述定子芯的步骤；

以跨越多相的所述定子芯的外周的方式，盖上热收缩性管子的步骤；以及

对所述热收缩性管子进行加热的步骤。

11.根据权利要求10所述的旋转电机的定子的制造方法，其特征在于，具备：

将所述热收缩性管子切出比多相的所述定子芯的外周的宽度更宽的宽度的步骤；

以从多相的所述定子芯的外周的两端露出的方式被覆热收缩性管子的步骤；以及

对保持向所述定子芯的外周的两端露出的状态的所述热收缩性管子加热的步骤。

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