CN103026590A - 绝缘体和马达、以及具备绝缘体和线圈的定子的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供绝缘体以及具备该绝缘体和线圈的定子的制造方法，涉及具有防止线圈脱落的凸缘的绝缘体，当将线圈嵌合于该绝缘体时，凸缘和线圈不会发生干涉，并且在该嵌合时，不会在绝缘体发生破损。一种绝缘体（3），上述绝缘体嵌合于定子（5）的齿（51），且在该绝缘体的外周形成有线圈（4），绝缘体（3）包括：第一分割体（1），在上述绝缘体（3）嵌合于齿（51）时，第一分割体配置在齿（51）的根部侧；以及第二分割体（2），其配置在齿的顶端侧，并与第一分割体（1）嵌合而形成绝缘体（3），第二分割体（2）在齿的顶端侧的端面具备防止线圈（4）脱落的凸缘（21）。

Description

绝缘体和马达、以及具备绝缘体和线圈的定子的制造方法

技术领域

本发明涉及嵌合于构成马达的定子铁芯的齿的绝缘体、包含定子和转子的马达、以及具备绝缘体和线圈的定子的制造方法，其中，上述定子具备包含线圈的绝缘体。

背景技术

在汽车产业中，以进一步提高混合动力汽车、电动汽车的行驶性能为目标，针对驱动用马达的高输出化、轻型化、小型化的开发日益进步。并且，即便是家电产品制造商也专心致力于针对内置在各种家电产品中的马达的进一步小型化、高性能化的开发。

构成马达的定子包括层叠钢板而形成的定子铁芯，该定子铁芯具备圆环状的磁轭、从该磁轭向径向内侧突出的多个齿、以及形成在邻接的齿间的槽，通过将线圈插入到上述槽内并卷装在齿间来制造定子。

从确保齿和线圈之间的绝缘性的观点出发，在它们之间夹装有绝缘纸，但是，在通过该绝缘纸实现线圈和铁芯之间的绝缘的情况下，容易在绝缘纸和铁芯之间形成空气层，由于该空气层使热阻增大，因此存在马达驱动时无法将在线圈产生的焦耳热充分地向铁芯散热的问题。

因此，采取了以下对策：例如在齿周围一体地成形作为绝缘材料的树脂而形成绝缘体，由此来确保绝缘体和铁芯的紧贴性，以使双方之间不形成空气层。

当在齿周围一体地成形有绝缘体的情况下，从散热性的观点出发，优选该绝缘体尽可能薄，但存在以下问题：例如为了提高散热性而使绝缘体的厚度变薄时，在注塑成形时容易导致填充不良，此外，由于与铁芯相比树脂制绝缘体的线膨胀系数格外高，因此，根据使用环境不同，容易产生因温度应力引起的开裂。

因此，应用以下的制造方法：预先成形绝缘体，并将在该绝缘体的周围嵌入预先形成的线圈而得的部件嵌合于齿，在将绝缘体嵌合于齿之后，例如根据需要对树脂进行塑型，由此能够消除在绝缘体和齿之间可能形成的间隙，从而能够解决上述的在齿周围一体地成形绝缘体的情况下的课题。

这里，作为以往的绝缘体的形态能够例举图5、图6所示的绝缘体。

图5所示的绝缘体I是利用绝缘树脂材料一体地成形筒状的主体T3、凸缘T2以及凸缘T1而形成的，上述主体T3嵌合于未图示的定子铁芯的齿，上述凸缘T2对线圈C的磁轭侧端部进行固定，上述凸缘T1对线圈C的齿顶端侧的端部进行固定。

在图示的绝缘体I中，齿顶端侧的凸缘T1是为了防止在线圈C嵌合于绝缘体I的周围之后该线圈C从绝缘体的顶端脱落而设置的。

此外，能够借助该凸缘T1将线圈C距齿顶端的距离保持为固定的长度（或者能够将线圈的端部和转子的间隔保持为预定长度），由此，也具有抑制马达驱动时可能在线圈产生的铜损的作用。即，在没有凸缘T1的情况下，线圈C移动到齿的顶端，且根据情况不同存在线圈C脱落的情况，但当线圈C在齿的顶端被卡止的状态下，由于易于伴随马达驱动时的磁通变动的磁场的变化而在线圈C产生铜损，因此能够期待凸缘T1起到防止线圈C脱落和抑制铜损这两个较大的作用效果，如图示例那样，在齿顶端侧具备凸缘的绝缘体被普遍应用。

但是，当在薄绝缘体上直接卷装刚性高的扁平线时，绝缘体破裂的可能性非常高，因此，为了避免该情况，需要将预先卷装好的线圈嵌入于绝缘体。但是，由于在绝缘体I的顶端存在用于防止线圈C脱落的凸缘T1，因此，当如图5所示那样将预先卷装导线（图示例为扁平线）而形成的线圈C嵌入于绝缘体I时（Z1方向），存在此时凸缘T1与线圈C干涉、在嵌入时凸缘T1破损这样的其他问题。

因此，取代如图5所示的绝缘体I那样具有筒状的主体T3的构造，提出了如图6所示的俯视观察呈U字状的绝缘体I’，该绝缘体I’包括磁轭侧的基部T4、从该基部T4伸出的两个臂部T5、T5、以及设置在该臂部T5的顶端的凸缘T6。

根据该绝缘体I’，在将线圈C嵌入于绝缘体I’时，通过使两个臂部T5、T5向内侧挠曲（Z2方向），能够使线圈C不与凸缘T6干涉而嵌入于臂部T5（Z1方向）。

但是，在该绝缘体I’的情况下，挠曲时产生的弯矩集中地作用于基部T4和臂部T5的结合部、即臂部T5的根部T5a，为了对抗该外力，需要将根部T5a的壁厚成形地相对地较厚以便提高其刚性。

虽然能够通过加厚根部T5a的壁厚来提高其刚性，但由于其形成材料是杨氏模量并不高的树脂，因此无法完全消除因弯矩集中于该树脂制的绝缘体的根部T5a而该区域塑性变形、开裂的情况。

如此，至此为止的将已形成的线圈嵌入于在齿顶端侧具备用于防止线圈脱落的凸缘的绝缘体的技术均存在绝缘体的某一部位发生破损的可能性。

这里，作为以往的公开技术，在专利文献1、2中公开了由两个分割体构成的绝缘体。更具体地说，在专利文献1中公开了将绝缘体在周方向（定子的周方向）、即左右分割成两部分而成的分割体，在专利文献2中公开了将绝缘体在齿的高度方向的中途在上下方向分割成两部分而成的分割体。

为了清楚地理解专利文献1、2中公开的绝缘体的构造，在图7的（a）、（b）中示意性地示出其构造。在专利文献1中公开的绝缘体由在周方向被分割成两部分的两个分割体Ia、Ia构成，在专利文献2中公开的绝缘体由在上下方向被分割成两部分的两个分割体Ib、Ib构成。

但是，即便应用上述由分割体构成的绝缘体的任一个，当绝缘体在顶端具备凸缘的情况下，当想要使预先形成的线圈不与凸缘干涉而嵌合于绝缘体时，依然有可能在绝缘体的某一位置发生破损，这点并未改变。

专利文献1：日本特开2006－340581号公报

专利文献2：日本特开2007－244065号公报

发明内容

本发明就是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种如下构造的绝缘体、包括转子以及具备该绝缘体和线圈的定子的马达、以及具备该绝缘体和线圈的定子的制造方法，上述绝缘体在其顶端具备防止线圈脱落的凸缘，在将线圈嵌合于该绝缘体时，该凸缘和线圈不发生干涉，并且在该嵌合时绝缘体不会发生破损。

为了实现上述目的，基于本发明的绝缘体嵌合于定子的齿、且在其外周形成有线圈，上述绝缘体包括：第一分割体，在上述绝缘体嵌合于齿时，上述第一分割体配置在齿的根部侧；以及第二分割体，该第二分割体配置在齿的顶端侧，并与上述第一分割体嵌合而形成绝缘体，第二分割体在上述齿的顶端侧的端面具备防止线圈脱落的凸缘。

本发明的绝缘体是两个分割体嵌合而构成其整体的绝缘体，但并非如图7的（a）和（b）所示那样在周方向（左右方向）被分割成两部分的分割体或在上下方向被分割成两部分的分割体，而是在定子的齿的伸出方向亦即径向被分割、且至少在一个分割体（第二分割体）具备齿顶端侧的用于防止线圈脱落的凸缘的整体。

在嵌合于齿时配置在齿的根部侧（磁轭侧）的第一分割体包括：嵌合于齿的筒状的主体，以及例如固定线圈的磁轭侧端部的另外的凸缘。

这里，该筒状的主体的侧面的一部分被切口，具备具有与该切口的形状互补的形状的侧面（侧片）和用于防止线圈脱落的凸缘的第二分割体能够通过使上述切口与侧片彼此嵌合来形成绝缘体。

设置在上述的第一分割体的主体侧面的切口的形状（以及与其互补的第二分割体的侧片的形状）是多样的，例如能够举出梯形的切口、细长带状的切口、三角形状的切口、半椭圆形的切口，以及与之对应的侧片等。

并且，在第二分割体的上述侧片的顶端形成有当该第二分割体与第一分割体嵌合时例如与形成在定子铁芯的磁轭的凹槽或者贯通孔卡合的爪部，通过使该爪部与定子铁芯的凹槽等嵌合，能够将绝缘体嵌合固定于齿。

根据上述的本发明的绝缘体，绝缘体的齿顶端侧的凸缘不会成为当在绝缘体周围配设预先卷装导线而形成的线圈时的障碍，此外，当将线圈配设于绝缘体周围时，绝缘体的任一位置均不会发生破损。

并且，本发明涉及一种马达，该马达包括定子和配置在定子的内侧的转子，上述定子将上述的具有线圈的绝缘体嵌合于齿而形成。

此外，本发明还涉及具有绝缘体和线圈的定子的制造方法，上述制造方法包括：第一工序，准备绝缘体，该绝缘体包括：第一分割体，在上述绝缘体嵌合于齿时，上述第一分割体配置在齿的根部侧；以及第二分割体，该第二分割体配置在齿的顶端侧，并与上述第一分割体嵌合而形成绝缘体，第二分割体在齿的顶端侧的端面具备防止线圈脱落的凸缘；以及第二工序，使预先形成的线圈与第二分割体卡合，并将第二分割体嵌合于配置在齿的根部侧的第一分割体，从而在齿的周围形成绝缘体、并且在绝缘体的周围形成线圈。

该制造方法是如下的制造方法：预先使线圈与第二分割体的例如凸缘卡合，预先将第一分割体嵌合于定子的齿，通过将卡合有线圈的第二分割体嵌合于齿周围的第一分割体而在齿的周围一气地形成绝缘体以及线圈。

并且，作为本发明的具有绝缘体和线圈的定子的制造方法的其他实施方式，也存在以下方法：首先，使预先形成的线圈与第二分割体卡合，并将第二分割体嵌合于第一分割体而构成在周围形成有线圈的绝缘体，其次，将该绝缘体嵌入于齿。

无论是哪种制造方法，绝缘体的齿顶端侧的凸缘均不会成为在绝缘体周围形成线圈时的障碍，能够将具备线圈的带凸缘的绝缘体高效地配设在齿的周围。

根据以上的说明能够理解，根据本发明的绝缘体、以及具备该绝缘体和线圈的定子的制造方法，绝缘体构成为包括嵌入于齿的根部的第一分割体、以及至少具备用于防止线圈脱落的凸缘并与第一分割体嵌合的第二分割体，由此，能够在不使预先形成的线圈与凸缘干涉、且不使第一分割体、第二分割体破损的情况下将线圈配设在第一分割体和第二分割体嵌合而构成的绝缘体周围。

附图说明

图1是本发明的绝缘体的分解立体图，是示意性地示出该绝缘体嵌合于定子的齿的状态的图。

图2是示出通过图1所示的嵌合而在齿周围形成的具备线圈的绝缘体的一个实施方式的立体图。

图3是按照（a）～（c）的顺序说明具备本发明的绝缘体和线圈的定子的制造方法的一个实施方式的流程图。

图4是示出绝缘体的其他实施方式的立体图。

图5是说明现有的绝缘体的一个实施方式和将线圈嵌入于该绝缘体时的课题的图。

图6是说明现有的绝缘体的其他实施方式和将线圈嵌入于该绝缘体时的课题的图。

图7的（a）和（b）均是示出现有的绝缘体的又一其他实施方式的立体图。

标号说明：

1、1A…第一分割体；11、11A…齿根部侧的凸缘；11a…开口；12、12A…筒状的主体；12a、12Aa…切口；2、2A…第二分割体；21、21A…齿顶端侧的凸缘；21a…开口；22、22A…侧片；22a…爪部；3、3A…绝缘体；4…线圈；5…定子；51…齿；52…磁轭；52a…凹槽。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外，形成在第一分割体的筒状的主体的切口的形状以及第二分割体的侧片的形状并不限定于图示例，只要是相互互补的形状即可，能够应用多种形状。并且，图示例示出将绝缘体嵌合于圆环状的定子的齿的形态，但定子也可以由分割定子（由圆弧状的磁轭和一个齿构成的定子）构成，将具备线圈的绝缘体嵌合于各分割定子铁芯的齿，并将该分割定子铁芯在周方向组装在一起。

图1是本发明的绝缘体的分解立体图，是说明在定子的齿嵌合有绝缘体的状态的图，图2是示出通过图1所示的嵌合而在齿周围形成的具备线圈的绝缘体的一个实施方式的立体图。

图1是俯视观察呈圆环状的定子5的一部分的齿51、以及与该齿51嵌合且具备线圈4的绝缘体3的分解立体图。另外，为了清楚地目视确认第二分割体2和绝缘体3，线圈4由单点划线示出。

构成未图示的马达的定子5构成为包括圆环状的磁轭52、以及从该磁轭52向径向内侧突出的多个齿51、…，例如通过层积预定基数的、将电磁钢板冲裁成磁轭和齿的平面形状而得的环状片并进行凿紧等来形成。

绝缘体3构成为包括配置在该齿51的根部侧的绝缘树脂制的第一分割体1、以及嵌合于该第一分割体1的绝缘树脂制的第二分割体2。

第一分割体1构成为包括对配设在其周围的线圈4的磁轭侧端部进行固定的齿根部侧的凸缘11、以及与该凸缘11连续并供齿51贯通的筒状的主体12，在凸缘11开设有供齿51贯通的开口11a，在主体12的上侧和下侧开设有梯形状的切口12a。

另一方面，第二分割体2构成为包括齿顶端侧的凸缘21、以及与该凸缘21连续并具有与上述梯形状的切口12a、12a互补的形状的侧片22、22，在凸缘21开设有齿51能够贯通的开口21a，在侧片22的顶端具备向定子侧突出的爪部22a。

当将绝缘体3嵌入于齿51时，首先，将预先卷装扁平线等而形成的线圈4带有间隙地嵌合于第二分割体的侧片22，并以该侧片22与第一分割体1的切口12a嵌合的方式将第一分割体1和第二分割体2嵌合（X2方向），由此一气地形成在周围配设有线圈的绝缘体3。

并且，通过将绝缘体3嵌合于齿51（X1方向），形成具有绝缘体的定子，该绝缘体具备线圈。

另外，在磁轭52中的不影响磁通流动的位置设置有凹槽52a（或者也可以是贯通孔），嵌合于第一分割体1的第二分割体2的侧片22的顶端向凸缘11的后方延伸，并且爪部22a卡合于凹槽52a，由此，如图2所示，完成绝缘体3相对于齿51的嵌合固定。

更具体地，参考图3的（a）、（b）、（c）的顺序所示的流程图对该定子的制造方法进行说明。

首先，准备第一分割体1、第二分割体2以及线圈4，如图3的（a）所示，将卷装扁平线而形成的线圈4带有间隙地嵌合于第二分割体2的侧片22（Y1方向），并在凸缘21使线圈4卡合。

接着，如图3的（b）所示，将在凸缘21形成有线圈4的状态的第二分割体2的侧片22和第一分割体1的主体12的切口12a嵌合（Y2方向）而形成绝缘体，在形成该绝缘体的同时，线圈4配设在其周围。

在图3的（b）所示的向绝缘体周围配设线圈4时，构成该绝缘体的凸缘21和线圈4完全不相干涉。

此外，在配设该线圈4时，在绝缘体不产生任何的破损部位。

在形成了在周围配设有线圈4的绝缘体3后，如图3的（c）所示，将绝缘体3嵌合于定子5的齿51（Y3方向），并使该第二分割体2的侧片22所具备的爪部22a卡合于磁轭52的凹槽52a，由此制造具备线圈4以及绝缘体3的定子5。

另外，在定子由分割定子构成的情况下，能够通过在各分割定子铁芯的齿如图示例那样嵌合配设有线圈的绝缘体，并将嵌合有绝缘体的分割定子铁芯在周方向进行组装来制造分割定子。

另外，除图3所示的制造方法、即在形成绝缘体之后将该绝缘体嵌入于齿的方法以外，也可以采用以下方法：预先将第一分割体嵌合于齿，并将预嵌合有线圈的第二分割体嵌合于第一分割体。

无论是哪种制造方法，在将预先卷装导线而形成的线圈配设于在齿顶端侧具备用于防止该线圈脱落的凸缘的绝缘体周围时，能够在不使该凸缘和线圈干涉、且不在绝缘体发生破损位置的情况下高效地将线圈配设于绝缘体。

另外，也可以在将具备线圈的绝缘体嵌合于齿之后，对用于封闭在该齿和绝缘体之间可能形成的间隙的树脂进行塑型。

图4是示出绝缘体的其他实施方式的立体图。

对于该图所示的绝缘体3A，第一分割体1A的开设于与齿根部侧的凸缘11A连续的筒状主体12A的切口的12Aa呈细长的带状，第二分割体2A的与用于防止线圈脱落的凸缘21A连续的侧片22A也呈与切口12Aa互补的细长的带状。

另外，虽然省略了图示，但除了像图1、图4那样在第二分割体的上侧以及下侧设置侧片的方式之外，也可以是在第二分割体的左侧以及右侧设置侧片、且在第一分割体的主体的左右侧面设置供这些侧片嵌合的切口的方式。并且，也可以是在第二分割体的上侧、下侧、左侧、右侧分别设置侧片、且在第一分割体的主体的上下左右的各侧面设置供这些侧片嵌合的切口的方式。

以上，使用附图对本发明的实施方式进行了详细叙述，但是，具体结构并不限于该实施方式，在不脱离本发明主旨的范围进行的设计变更等也包含于本发明。

Claims (4)

1.一种绝缘体，所述绝缘体嵌合于定子的齿，且在该绝缘体的外周形成有线圈，其中，

所述绝缘体包括：第一分割体，在所述绝缘体嵌合于齿时，所述第一分割体配置在齿的根部侧；以及第二分割体，该第二分割体配置在齿的顶端侧，并与所述第一分割体嵌合而形成绝缘体，

第二分割体在所述齿的顶端侧的端面具备防止线圈脱落的凸缘。

2.一种马达，其中，

所述马达包括：

定子，该定子通过在定子铁芯的齿的周围嵌合具备线圈的权利要求1所述的绝缘体而形成；以及位于所述定子的内侧的转子。

3.一种定子的制造方法，其中，

所述定子具备绝缘体和线圈，所述定子的制造方法包括：

第一工序，准备绝缘体，所述绝缘体包括：第一分割体，在所述绝缘体嵌合于齿时，所述第一分割体配置在齿的根部侧；以及第二分割体，该第二分割体配置在齿的顶端侧，并与所述第一分割体嵌合而形成绝缘体，第二分割体在齿的顶端侧的端面具备防止线圈脱落的凸缘；以及

第二工序，使预先形成的线圈与第二分割体卡合，并将第二分割体嵌合于配置在齿的根部侧的第一分割体，从而在齿的周围形成绝缘体、并且在绝缘体的周围形成线圈。

4.一种定子的制造方法，其中，

所述定子具备绝缘体和线圈，所述定子的制造方法包括：

第一工序，准备绝缘体，所述绝缘体包括：第一分割体，在所述绝缘体嵌合于齿时，所述第一分割体配置在齿的根部侧；以及第二分割体，该第二分割体配置在齿的顶端侧，并与所述第一分割体嵌合而形成绝缘体，第二分割体在齿的顶端侧的端面具备防止线圈脱落的凸缘；以及

第二工序，使预先形成的线圈与第二分割体卡合，并将第二分割体嵌合于第一分割体而构成在周围形成有线圈的绝缘体，并将该绝缘体嵌入于齿。

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