CN102668334B - 旋转电机及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的旋转电机具有按规定个数将多个定子分割体呈环状接合而成的定子，该多个定子分割体在按极齿单位在圆周方向受到分割的、层叠电磁钢板而成的定子段上分别卷装电线而形成有绕组；其中：电线具有第一绝缘被覆，上述多个定子分割体中的、相互邻接的定子分割体的绕组以各最外层电线部相对，形成上述各最外层电线部的至少任一方的上述电线的规定部位由设于上述第一绝缘被覆上的第二绝缘被覆覆盖，第二绝缘被覆覆盖上述相对的一侧的面。

Description

旋转电机及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种具有将规定个数的定子分割体呈环状接合而成的定子的旋转电机及其制造方法，该定子分割体通过在定子段上卷装电线而成。
背景技术
在以往的旋转电机中，在一体成形于由层叠电磁钢板构成的定子段的绝缘体上设置对地绝缘层，在该对地绝缘层上卷装被覆有瓷漆的电线，制作定子分割体，将规定个数的定子分割体接合，从而构成环状的定子（例如，参照专利文献1）。另外，邻接的定子分割体的绕组成为不同的相，因此，由插入在邻接的绕组之间的绝缘片及充填由该绝缘片、绕组、绝缘体围住的间隙的树脂部，构成相间的绝缘层（例如，参照专利文献2）。
专利文献1:日本特开2000－333388号公报
专利文献2:日本特开2000－333399号公报
发明内容
发明要解决的问题
在以往的旋转电机的定子中，邻接的不同相的绕组间的绝缘由绝缘片和树脂部确保，因此，存在与绝缘片和树脂部的厚度对应地使能够配置绕组的空间变窄、绕组的占空系数受到制限的问题。
另外，若为了提高绕组的占空系数而使绝缘片和树脂部的厚度变薄，则存在树脂部的绝缘上的弱点部例如空隙及剥离等的影响变得显著，因浪涌等的高电压产生绝缘破坏的问题。
本发明就是为了解决上述那样的问题而作出的，其目的在于提供一种在维持了绝缘的可靠性的同时提高了绕组的占空系数的高效率的旋转电机。
用于解决问题的手段
本发明的旋转电机具有按规定个数将多个定子分割体呈环状接合而成的定子，该多个定子分割体在按极齿单位在圆周方向受到分割的、层叠电磁钢板而成的定子段上分别卷装电线而形成有绕组；其中：电线具有第一绝缘被覆，多个定子分割体中的、相互邻接的定子分割体的绕组以各最外层电线部相对，形成上述各最外层电线部的至少任一方的电线的规定部位由设于第一绝缘被覆上的第二绝缘被覆覆盖，第二绝缘被覆覆盖上述相对的一侧的面，且与邻接的电线的相对的凹凸表面没有间隙地紧密接触。
另外，旋转电机的制造方法具有卷装工序、定子分割体制作工序、定子形成工序、以及插入组装工序；该卷装工序将具有第一绝缘被覆的电线卷装在覆盖有绝缘体的定子段的绕线槽中；该定子分割体制作工序在具有第一绝缘被覆的电线的最外层电线部通过粉体涂装或电沉积涂装进行第二绝缘被覆的形成处理，制作定子分割体；该定子形成工序将规定个数的定子分割体接合成环状，形成定子；该插入组装工序在定子中插入组装转子。
此外，旋转电机的制造方法具有第二绝缘被覆形成处理工序、定子分割体制作工序、定子形成工序、以及插入组装工序；该第二绝缘被覆形成处理工序在具有第一绝缘被覆的电线的规定部位通过粉体涂装或电沉积涂装进行第二绝缘被覆的形成处理；该定子分割体制作工序按规定部位覆盖绕组的最外层的方式将受到了形成处理的电线卷装在覆盖有绝缘体的定子段的绕线槽中，制作定子分割体；该定子形成工序将规定个数的定子分割体接合成环状，形成定子；该插入组装工序在定子中插入组装转子。
发明的效果 
本发明能够获得在维持了绝缘的可靠性同时提高了定子绕组的占空系数的高效率的旋转电机。
附图说明
图1为将本发明的实施方式1的旋转电机的一部分分解了的立体图。
图2为将本发明的实施方式1的旋转电机的定子的一部分切去了的立体图。
图3为用于说明本发明的实施方式1的定子分割体的构成的立体图。
图4为表示图3（c）的截面S的剖视图。
图5为用于说明本发明的实施方式1的在电线上设置第二绝缘被覆的方法的示意图。
图6为将本发明的实施方式1的设置有第二绝缘被覆的电线卷绕在卷线筒上的正视图。
图7为表示本发明的实施方式1的相互邻接的定子分割体的接合状态的剖视图。
图8为表示图7的截面A－A的剖视图。
图9为表示本发明的实施方式2的相互邻接的定子分割体的接合状态的剖视图。
图10为表示本发明的实施方式3的相互邻接的定子分割体的接合状态的剖视图。
图11为用于说明本发明的实施方式1的第二绝缘被覆的空隙率的影响的说明图。
图12为表示本发明的实施方式4的相互邻接的定子分割体的接合状态的剖视图。
具体实施方式
实施方式1．
图1为表示用于实施本发明的实施方式1的旋转电机1的图。在图1中，定子2按围绕转子3的方式保持在机座4上。转子2与旋转轴5一体地构成，旋转轴5由轴承6保持为转动自如。
图2为表示定子2的立体图，该定子2通过将多个定子分割体11按规定个数接合成环状而构成，该多个定子分割体11在按极齿单位在圆周方向受到分割的、层叠电磁钢板而成的定子段7上分别卷装电线9而形成有绕组10，图2为了看清定子分割体11的内部结构，将一部分切去。图3为用于说明定子分割体11的构成的立体图。定子分割体11具有绕组10，如图3（a）所示，层叠电磁钢板后冲裁成大致Ｔ状，获得定子段7，如图3（b）所示，用绝缘体13对获得了的定子段7 进行覆盖，构成与定子段7绝缘了的绕线槽12，如图3（c）所示，在此绕线槽12中卷装电线9而形成绕组10。绝缘体13确保定子段7与绕组10的绝缘，并且起到防止按施加张力的状态卷装的电线9破损的作用。另外，一般定子段7成为对地电位，所以，绝缘体13承担与绕组10的对地绝缘。
图4表示从图中的箭头的方向观看图3（c）的截面S的剖视图，电线9为在导线8a上形成了第一绝缘被覆8b例如瓷漆被覆的被覆电线，从定子段7的中心轴侧依次卷装。位于定子分割体11的绕组10的最外层的最外层电线部9a与邻接的别的定子分割体11的绕组10相对（未图示）。在该最外层电线部9a上，除了第一绝缘被覆8b外还设置第二绝缘被覆14。
图5为用于说明本发明的实施方式1的在电线上设置第二绝缘被覆14的方法的示意图。图5（a）表示图5（b）的截面B－B，图5（b）表示图5（a）的截面A－A。
如图5所示，通过由喷枪15等从卷装前的作为最外层电线部9a的电线9的规定部位9aa的第一绝缘被覆8b上涂布以树脂作为主成分的绝缘材料，例如以环氧树脂、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酯、PPS（聚苯硫醚）等热固性或热塑性的树脂为主剂的绝缘膜，能够容易地改变为任意的厚度地形成第二绝缘被覆14。而且，通过使用粉体涂装、电沉积涂装等，与注射成形、向已卷装了的电线间隙充填树脂等相比，可获得基本上没有空隙的优质的绝缘膜。另外，第二绝缘被覆14在该最外层电线部9a上的形成，预先在卷装的电线9的规定部位9aa进行，所以，能够在最佳的环境下进行涂布处理，获得稳定的膜质。
图11为用于说明本发明的实施方式1的第二绝缘被覆14的空隙率的影响的说明图，表示空隙含有率α分别为1％、2％、3％、4％的场合的绝缘耐压Ｖα与没有空隙的场合的第二绝缘被覆14的绝缘耐压Ｖ0之比。从该图可以得知，若空隙含有率α变得比2％大，则绝缘耐压急剧下降。即，通过将空隙含有率α抑制在2％以下，能够获得与没有空隙的场合相当的绝缘耐压。
如图6所示，形成有第二绝缘被覆14的最外层电线部9a与仅有第一绝缘被覆8b的未处理电线部9c连续地连接而成的电线9按卷绕在1个卷线筒16上的状态供给到卷装的工序，卷装在覆盖有绝缘体13的定子段7的绕线槽12中而制作定子分割体11。
将规定个数的这样制作了的定子分割体11接合成环状，形成定子2，再将转子3插入定子2中，装入机座4中，获得在维持了绝缘的可靠性的同时提高了绕组的占空系数的高效率的旋转电机1。
图7为表示相互邻接的定子分割体11a、11b的接合状态的剖视图。图8表示图7的截面A－A。在位于各绕组10a、10b的最外层的最外层电线部9a、9b，除了第一绝缘被覆8b外还设置了第二绝缘被覆14。相互邻接的定子分割体11a、11b的各绕组10a与绕组10b成为不同的相，由定子分割体11a、11b的相互相对的第二绝缘被覆14确保相间的绝缘。具体地说，定子分割体11a、11b的各第二绝缘被覆14按分别覆盖绕组10a、10b相对的一侧（相间侧）的面的方式构成。
通过这样配置绝缘层，相比各定子分割体11a、11b的最外层电线部9a、9b处于绕线槽12a、12b侧即内侧的未处理电线部9c不会与不同相的绕组10a或10b直接相对，即使在这些未处理电线部9c的被覆中存在针孔等绝缘缺陷，相间的耐电压也不会下降。因此，也不需要为了维持绝缘的可靠性而扩大相互邻接的定子分割体11a、11b的绕组10a、10b之间的距离，另外，也不需要增大未处理电线部9c的被覆的厚度，能够相应地提高绕组的占空系数。
另外，若由在外力下能够变形的材料构成第二绝缘被覆14，则卷装时的张力及接合定子分割体11a、11b时的相互邻接的定子分割体11a、11b相互推压的力使第二绝缘被覆14变形，所以，能够充分地确保构成最外层电线部9a、9b的电线相互间的接触面、最外层电线部9a与绝缘体13的接触面、以及最外层电线部9b与绝缘体13的接触面。这样，如图8所示，可按第二绝缘被覆14完全没有隙间地分别地覆盖绕组10a、10b相对的一侧的面的方式构成，可进一步提高绝缘的可靠性和提高绕组的占空系数。
另外，在该实施方式中，由于不为了成为不同的相的绕组10a、10b之间的绝缘而使用绝缘纸，因此，不需要以往那样的绝缘纸的插入工序，能够简便地组装旋转电机的定子。
从以上可知，在该实施方式中，使相互邻接的定子分割体11a、11b的绕组10a、10b以各最外层电线部9a、9b相对，在分别形成最外层电线部9a、9b的电线9的规定部位9aa，在卷装之前从第一绝缘被膜8b上形成第二绝缘被覆14，使得由第二绝缘被覆14分别覆盖绕组10a、10b相互相对的一侧，所以，能够在维持相间的绝缘的可靠性的同时提高定子绕组的占空系数，获得能够实现高效率的旋转电机1的效果。
另外，由于经过第二绝缘被覆形成处理工序、定子分割体制作工序、定子形成工序、以及插入组装工序制造旋转电机1，所以，能够获得在维持了相间的绝缘的可靠性的同时提高了定子绕组的占空系数的高效率的旋转电机1，该第二绝缘被覆形成处理工序通过粉体涂装或电沉积涂装在具有第一绝缘被覆8b的电线9的规定部位9aa进行第二绝缘被覆14的形成处理；该定子分割体制作工序按规定部位9aa覆盖绕组10的最外层的方式将上述受到了形成处理的上述电线9卷装在覆盖有绝缘体13的定子段7的绕线槽12中，制作定子分割体11；该定子形成工序将规定个数的定子分割体11接合成环状，形成定子2；该插入组装工序在定子2中插入组装转子3。
而且，在该实施方式中，作为第二绝缘被覆14的形成方法，表示了粉体涂装及电沉积涂装等，但也可为使用了静电引力的喷雾及流动浸渍等。
另外，在该实施方式的旋转电机的制造方法中，一时将形成有第二绝缘被覆14的最外层电线部9a与仅有第一绝缘被覆8b的未处理电线部9c连续地连接而成的电线9卷绕在卷线筒16上，但通过连续地进行在电线9的规定部位9aa实施第二绝缘被覆14的形成处理的工序和将上述受到了形成处理的电线9卷装在绕线槽12中的工序，当然也可省略将上述受到了形成处理的电线9卷绕在卷线筒16上的工序。
实施方式2．
在实施方式1中，按由第二绝缘被覆14分别覆盖或完全没有间隙地覆盖相对的一侧的绕组10的面的方式构成，但也可如图9所示那样，作为第二绝缘被覆14使用具有直链的长分子结构的低弹性环氧树脂、低弹性聚酰亚胺、低弹性聚酰胺、聚酯、或硅橡胶、聚氨酯等在外力作用下能够产生大的变形的绝缘材料，从而按使邻接的最外层电线部9a、9b相互紧密接触，并且用第二绝缘被覆14使成为未处理电线部9c的最外层的电线9的凹凸表面紧密接触的方式构成。这样，按第二绝缘被覆14与邻接该第二绝缘被覆14的电线9的相对的凹凸表面没有空隙地紧密接触的方式构成第二绝缘被覆14，能够消除成为绝缘的弱点部的电线9间的凹凸状的空隙，能够进一步提高绝缘可靠性。
而且，在该实施方式中，表示了第二绝缘被覆14由在外力作用下能够产生大的变形的绝缘材料形成的场合，但也可将由半固化状态的树脂材料形成了第二绝缘被覆14的电线9分别卷装在覆盖有绝缘体13的定子段7a、7b的绕线槽12a、12b中，将规定个数的相互邻接的定子分割体11a、11b接合成环状，构成定子2，然后，最终使上述的半固化状态的树脂材料固化。
实施方式3．
在实施方式1及2中，在相互邻接的定子分割体11a、11b的最外层电线部9a、9b双方设置了第二绝缘被覆14，但如图10所示那样，在要求的相间的绝缘性能能够得到确保的场合，也可仅在一方的定子分割体11a的最外层电线部9a设置第二绝缘被覆14。通过这样构成，能够进一步提高绕组的占空系数。
而且，在图10中，表示了仅在定子分割体11a的最外层电线部9a设置第二绝缘被覆14的例子，但当然相反地仅在定子分割体11b的最外层电线部9b设置第二绝缘被覆14也同样。
另外，在实施方式1～3中，在最外层电线部9a、9b双方或任一方的整周设置了第二绝缘被覆14，但也可将第二绝缘被覆14仅设置在最外层电线部9a、9b双方或任一方的相互邻接的定子分割体11a 或11b的一侧的面（相间的一侧的面），或使相互邻接的定子分割体11a或11b侧的面比其相反侧的面（未处理电线部9c侧的面）厚。通过这样构成，能够进一步提高绕组10a、10b的占空系数。
而且，在如上述那样在电线的周向形成厚度不同的第二绝缘被覆14的场合，由于例如在电线9的第一绝缘被覆8b的表面为了提高耐磨性而涂敷润滑剂，所以，只要仅在单侧消除该润滑剂，在该部分由喷枪15等涂布绝缘层即可。
实施方式4．
在实施方式1～3中，按极齿单位在圆周方向被分割的、层叠电磁钢板而成的定子段7由绝缘体13覆盖，在与定子段7绝缘了的绕线槽12中卷装被覆有第二绝缘层14的电线9，形成定子分割体11，但在该实施方式中，如图12所示，在相邻的定子段7的绕线槽12a、12b中分别卷装了在导线8a上具有第一绝缘被覆8b的电线9后，在最外层电线部9a、9b上通过粉体涂装、电沉积涂装或由喷枪15进行的涂布等形成第二绝缘被覆14，此后将相邻的定子分割体11a与11b接合。其它的构成与实施方式1相同，所以，省略说明。
这样，在卷装了电线9后，仅在最外层电线部9a、9b的相互相对的相间侧实施第二绝缘被覆14，能够进一步提高绕组的占空系数。
可是，在图12中，虽然表示了在最外层电线部9a、9b双方形成第二绝缘被覆14的场合，但在能够确保相间的绝缘性能的场合，也可从某一方仅对一方实施。
而且，在实施方式1～3中，虽然使用了在绝缘体13上存在绕线槽12的结构，但即使为没有绕线槽12的结构，从绝缘耐压的观点出发，当然也能够获得同样的的效果。
附图标记的说明
1旋转电机，2定子，3转子，4机座，5旋转轴，6轴承，7、7a、7b定子段，8a导线，8b第一绝缘被覆，9电线，9a、9b最外层电线部，9aa规定部位，9c未处理电线部，10、10a、10b绕组，11、11a、11b定子分割体，12、12a、12b绕线槽， 13绝缘体，14第二绝缘被覆，15喷枪，16卷线筒。

Claims (6)

1.一种旋转电机，该旋转电机(1)具有按规定个数将多个定子分割体(11)呈环状接合而成的定子(2)，该多个定子分割体(11)在按极齿单位在圆周方向受到分割的、层叠电磁钢板而成的定子段(7)上分别卷装电线(9)而形成有绕组(10)；其特征在于：
上述多个定子分割体(11)中的、相互邻接的定子分割体(11)的绕组(10)以各最外层电线部(9a、9b)相对，
上述电线(9)中的上述最外层电线部(9a、9b)以外的内部的电线仅具有第一绝缘被覆(8b)，在该最外层电线部(9a、9b)中，具有上述第一绝缘被覆(8b)，而且形成上述各最外层电线部(9a、9b)的至少任一方的上述电线(9)的规定部位(9aa)在上述第一绝缘被覆(8b)上还具备第二绝缘被覆(14)，
上述第二绝缘被覆(14)覆盖上述绕组(10)的上述相对的一侧的面，且与邻接该第二绝缘被覆(14)的电线(9)的上述相对的凹凸表面没有间隙地紧密接触。
2.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于：
上述第二绝缘被覆(14)的空隙含有率为2％以下。
3.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于：
上述第二绝缘被覆(14)由在外力作用下能够产生大的变形的绝缘材料形成。
4.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于：
上述第二绝缘被覆(14)为将以树脂为主成分的绝缘材料被覆形成在电线(9)的规定部位(9aa)上的绝缘被覆。
5.一种旋转电机的制造方法，其特征在于：
该旋转电机的制造方法具有卷装工序、定子分割体制作工序、定子形成工序、以及插入组装工序；该卷装工序将具有第一绝缘被覆(8b)的电线(9)卷装在覆盖有绝缘体(13)的定子段(7)的绕线槽(12)中；该定子分割体制作工序在具有上述第一绝缘被覆(8b)的电线(9)的最外层电线部(9a、9b)通过粉体涂装或电沉积涂装进行第二绝缘被覆(14)的形成处理，制作定子分割体(11)；该定子形成工序将规定个数的上述定子分割体(11)接合成环状，形成定子(2)；该插入组装工序在上述定子(2)中插入组装转子(3)。
6.一种旋转电机的制造方法，其特征在于：
该旋转电机的制造方法具有第二绝缘被覆形成处理工序、定子分割体制作工序、定子形成工序、以及插入组装工序；该第二绝缘被覆形成处理工序在具有第一绝缘被覆(8b)的电线(9)的规定部位(9aa)通过粉体涂装或电沉积涂装进行第二绝缘被覆(14)的形成处理；该定子分割体制作工序按上述规定部位(9aa)覆盖绕组(10)的最外层的方式将受到了上述形成处理的上述电线(9)卷装在覆盖有绝缘体(13)的定子段(7)的绕线槽(12)中，制作定子分割体(11)；该定子形成工序将规定个数的上述定子分割体(11)接合成环状，形成定子(2)；该插入组装工序在上述定子(2)中插入组装转子(3)。
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