CN103078432B

CN103078432B - 定子和旋转电机

Info

Publication number: CN103078432B
Application number: CN201210413079.1A
Authority: CN
Inventors: 高崎哲; 小池昭仁
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-10-25
Filing date: 2012-10-25
Publication date: 2015-07-22
Anticipated expiration: 2032-10-25
Also published as: US9312735B2; JP5833885B2; CN103078432A; US20130099620A1; JP2013093968A

Abstract

本发明涉及定子和旋转电机。在旋转电机（10）的定子（17）的线圈端部处设置有多个绕组线圈中预定被接合到一起的两个绕组线圈的接合部（22）。接合部（22）的绝缘涂层（50）是通过利用作为绝缘材料的树脂粉末涂覆该两个绕组线圈中的一根导线和另一根导线的周边而形成的绝缘体。通过利用树脂粉末涂覆接合部（22）从而树脂粉末物质在填充在接合部（22）中的该两个绕组线圈的近侧部形成锐角的楔形空间的同时完全地在该一个绕组线圈沿着它的周向方向的周边之上并且完全地在该另一个绕组线圈沿着它的周向方向的周边之上延伸而形成绝缘涂层（50）。

Description

定子和旋转电机

技术领域

本发明涉及一种用于旋转电机的定子和一种旋转电机。更加具体地，本发明涉及一种定子和一种旋转电机，其中绕组线圈的端部在此处接合的接合部被设置在线圈端部处。

背景技术

旋转电机的定子具有其中在定子芯上缠绕绕组线圈的构造。被缠绕的绕组线圈在此处沿着定子芯的轴线方向突出的部分被称作线圈端部。在很多构造中，多个绕组线圈在这种线圈端部处相互连接。

例如，日本专利申请公报No.2010-166803（JP 2010-166803A）示出在线圈端部处绕组线圈的端部如何沿着定子的轴线方向突出。

在其中绕组线圈的端部通过在旋转电机定子的线圈端部处接合而被相互连接的情形中，有必要在接合部和旋转电机外壳之间确保电绝缘。为此，例如树脂涂层被设置在接合部上。

然而，在其中接合部设置有树脂涂层的情形中，根据树脂涂层的粘附力，存在树脂涂层可以由于振动或者加热循环而从接合部脱落的可能性。涂层由于加热循环而从接合部脱落能够可能地由于显然由不同的材料制成的在接合部中的导线和用于电绝缘的树脂涂层的不同的热膨胀系数而发生。

发明内容

本发明提供一种用于旋转电机的定子和一种旋转电机，其能够更加确定地防止绝缘性涂层从绕组线圈的接合部脱落。

根据本发明的第一方面的用于旋转电机的定子包括：被固定到旋转电机的外壳的定子芯，和包括导线和绝缘套的多个绕组线圈。每一根导线被绝缘套覆盖。绕组线圈缠绕在定子芯上，并且形成沿着定子芯的轴向方向突出的线圈端部。绕组线圈包括预定的两个绕组线圈。该两个绕组线圈中的一个绕组线圈包括第一导线，第一导线通过从该一个绕组线圈的远端部移除绝缘套而被暴露。该两个绕组线圈中的另一个绕组线圈包括第二导线，第二导线通过从该另一个绕组线圈的远端部移除绝缘套而被暴露。根据本发明的第一方面的定子进一步包括：接合部，在该接合部中，第一导线和第二导线在线圈端部处被接合到一起，并且在该接合部中，该一个绕组线圈的近侧部和该另一个绕组线圈的近侧部在该一个绕组线圈的近侧部和该另一个绕组线圈的近侧部之间成锐角的情况下相互接近，从而第一导线和第二导线彼此叠置；和绝缘涂层，绝缘涂层被形成为利用绝缘材料封装该接合部。在该绝缘材料填充接合部中的该两个绕组线圈的近侧部形成锐角的空间的同时，该绝缘材料沿着该一个绕组线圈的周向方向完全地涂覆在该一个绕组线圈的周边之上并且沿着该另一个绕组线圈的周向方向完全地涂覆在该另一个绕组线圈的周边之上。

在根据本发明的第一方面的定子中，该绝缘涂层可以在距外壳内壁的表面预定距离的范围中全部地封装接合部。

进而，在根据本发明的第一方面的定子中，可以通过利用树脂粉末涂抹而形成绝缘涂层。

进而，在根据本发明的第一方面的定子中，该两个绕组线圈中的该一个绕组线圈的近侧部可以与该一个绕组线圈的远端部邻接，并且该两个绕组线圈中的该另一个绕组线圈的近侧部可以与该另一个绕组线圈的远端部邻接。

由于前面的构造，该定子包括绝缘涂层，该绝缘涂层被形成为在线圈端部处封装绕组线圈的接合部并且该绝缘涂层通过涂覆绝缘材料形成，从而在填充该接合部中的该两个绕组线圈的近侧部形成锐角的空间时，该材料沿着该一个绕组线圈的周向方向完全地在该一个绕组线圈的周边之上延伸并且沿着该另一个绕组线圈的周向方向完全地在该另一个绕组线圈的周边之上延伸。

因此，通过设置绝缘涂层从而在填充该两个绕组线圈的近侧部形成锐角的空间时该绝缘涂层沿着该两个绕组线圈的周向方向在该两个绕组线圈的全部周边之上封装该接合部，绝缘涂层围绕该两个绕组线圈被以物理和机械方式牢固地紧固。这个物理或者机械的紧固作用力被添加到在绝缘涂层和该两个绕组线圈之间的粘附力，从而能够更加确定地防止绝缘涂层从绕组线圈的接合部脱落。

进而，在该定子中，绝缘涂层在距外壳内壁的表面预定距离的范围中封装整个接合部。通过使得该距离适合于对于旋转电机要求的绝缘性能，能够更加可靠地确保在绕组线圈的接合部和外壳之间的绝缘。

进而，在该定子中，通过利用树脂粉末涂抹而形成绝缘涂层。关于根据现有技术的树脂粉末涂抹，通过执行涂抹从而在填充该两个绕组线圈的近侧部形成锐角的空间时被涂抹的树脂粉末沿着该两个绕组线圈的周向方向完全地在该两个绕组线圈的周边之上封装接合部，更加可靠地防止绝缘涂层从绕组线圈的接合部脱落是可能的。

根据本发明的第二方面的旋转电机包括：上述定子；该定子被固定于此的外壳；和包括磁体的转子。

附图说明

将在下面参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点，以及技术和工业意义，其中类似的附图标记表示类似的元件，并且其中：

图1是示出旋转电机的构造和在线圈端部处的接合部的细节的图表，该旋转电机使用根据本发明的实施例的旋转电机定子；

图2是图1所示接合部的三视图图表；

图3是示出不同于图1和2所示接合部的、在本发明的实施例中的接合部的实例的图表；

图4是示出不同于图1到3所示接合部的接合部的实例的图表；并且

图5是示出不同于图1到4所示接合部的接合部的实例的图表。

具体实施方式

将在下文中参考附图详细描述本发明的实施例。在下文中，旋转电机的转子芯将被描述为通过堆叠磁性钢板而形成并且设置有在其中包含的永久磁体的转子芯。然而，这仅仅是示意性的。该转子芯还可以是其中永久磁体被置放在磁性钢板的表面上的转子芯，或者还可以是并不使用永久磁体的磁阻式转子芯。该转子芯还可以是通过堆叠除了磁性钢板之外的芯板片而形成的转子芯，或者还可以是一体式转子芯。类似地，虽然旋转电机的定子芯将被描述为通过堆叠磁性钢板而形成的定子芯，但是该定子芯可以替代地是通过堆叠除了磁性钢板之外的芯板片而形成的定子芯，或者还可以是一体式定子芯。

虽然将在下面描述其中两个绕组线圈被接合的四个具体结构实例，但是还可以采用该四个具体结构实例的任何修改，只要存在确保在旋转电机外壳本体（外壳）和接合部（接头）之间的电绝缘的需要。

在以下说明中，在所有的图中相同或者相当的元件由相同的附图标记表示，并且省略了其重复说明。此外，在以下说明中，将为相同或者相当的元件反复地使用相同的附图标记。

图1是示出旋转电机10的构造的图表，该旋转电机10包括具有线圈端部20的旋转电机定子（定子）17。旋转电机10包括旋转电机外壳本体12、在旋转电机外壳本体12上以可自由旋转方式支撑的旋转轴14、被联结到旋转轴14的旋转电机转子（转子）16、和旋转电机定子17。

旋转电机外壳本体12是用于整个旋转电机10的外壳，并且由金属制成。旋转电机外壳本体12在其中容纳旋转电机转子16和旋转电机定子17，并且因此具有沿着在内侧容纳的这些构件的外周边延伸的形状。

在图1所示实例中，因为旋转电机定子17设置有沿着轴线方向突出的线圈端部20，所以旋转电机外壳本体12的内壁形状被如此设定，使得在旋转电机外壳本体12和线圈端部20之间设置了适当的间隙空间。进而，因为旋转电机转子16设置有沿着转子16的中心轴线延伸的旋转轴14并且旋转轴14的两端被轴承15支撑，所以旋转电机外壳本体12的形状被设定为延伸到在旋转电机转子16的两端处的轴承15的位置。在这里应该注意，图1所示旋转电机外壳本体12的形状仅仅是一个实例，并且能够是除了这个实例的形状之外的形状。

通过将永久磁体置放在通过堆叠磁性钢板制成的转子芯中而形成旋转电机转子16。旋转电机转子16被联结到旋转轴14，并且旋转轴14的两端被轴承15支撑。由于旋转电机转子16的永久磁体和通过对旋转电机定子17的绕组线圈通电而产生的旋转磁场的配合，使得旋转电机转子16相对于旋转电机定子17旋转的驱动作用力得以产生，从而旋转电机10旋转，即，运行。

旋转电机定子17包括：通过堆叠多个磁性钢板制成的定子芯18；和在定子芯18上缠绕的多个绕组线圈。图1示出线圈端部20，该线圈端部20是多个绕组线圈的某些部分从定子芯18沿着它的轴线方向的两端突出的部分。

在线圈端部20处，设置有多个绕组线圈中被预先确定为接合到一起的两个绕组线圈的接合部22。图1示出接合部22的放大详细视图。图2是接合部22的三视图图表。

在每一个接合部22中，通过从两个绕组线圈30中的一个绕组线圈30的远端部（端部的远端）移除绝缘套32而被暴露的一根导线（第一导线）34和通过从另一个绕组线圈40的远端部（端部的远端）移除绝缘套42而被暴露的另一根导线（第二导线）44被接合到一起。关于该接合，能够使用激光焊接技术等，由此通过该一根导线34和该另一根导线44的熔化并且熔合而形成焊球46。

为了形成焊球46，有必要使得该一根导线34和该另一根导线44相互交迭。为此，该一个绕组线圈30的近侧部和该另一个绕组线圈40的近侧部被成形为在其间形成锐角的情况下相互接近。在图1中，楔形空间48是该两个绕组线圈30和40的近侧部越过此在其间形成锐角的空间。该两个绕组线圈30和40的近侧部分别地与绕组线圈30和40的远端邻接。

接合部22的绝缘涂覆部（绝缘涂层）50是通过利用作为绝缘材料的树脂粉末涂覆该一根导线34和该另一根导线44的周边而形成的绝缘体。用于这里的树脂粉末可以是例如环氧树脂粉末，并且涂覆方法可以是涂抹技术。通过利用树脂粉末涂覆接合部22从而在填充该两个绕组线圈30和40的近侧部形成锐角的楔形空间48的同时树脂粉末物质在该一个绕组线圈30沿着它的周向方向的全部周边之上并且在该另一个绕组线圈40沿着它的周向方向的全部周边之上延伸而形成绝缘涂覆部50。通过在图2的三视图图表中的前视图示出树脂粉末如何填充楔形空间48。图2的三视图图表中的左右侧视图示出如何在该一个绕组线圈30沿着它的周向方向的全部周边之上并且在该另一个绕组线圈40沿着它的周向方向的全部周边之上涂覆树脂粉末。

因此，通过设置绝缘涂覆部50、从而在填充该两个绕组线圈30和40的近侧部形成锐角的楔形空间48的同时、绝缘涂覆部50在该两个绕组线圈30和40沿着它们的周向方向的全部周边之上封装接合部22，绝缘涂覆部50的后侧部围绕该两个绕组线圈30和40被以物理和机械方式牢固地紧固。这个物理或者机械紧固作用力在绝缘涂覆部50的远端侧处被添加到在该两个绕组线圈30和40之间的粘附力，从而能够更加可靠地防止绝缘涂覆部50从绕组线圈30和40的接合部22脱落。

通过对于关于旋转电机10的绝缘特性的规格加以考虑地确定绝缘涂覆部50的尺寸。例如，让我们考虑其中旋转电机10的规定绝缘特性由在电力在此处输入和输出的导体部分和旋转电机外壳本体12之间的间隔距离（距离）L₀确定的情形。在此情形中，绝缘涂覆部50的尺寸被设为用于在距旋转电机外壳本体12的内壁部分（内壁）的表面13间隔距离L₀的范围中全部地封装接合部22的尺寸。

当旋转电机定子17被合并到旋转电机外壳本体12中时，优选的是绝缘涂覆部50不接触旋转电机外壳本体12。如果边际空间ΔL适当地设置在绝缘涂覆部50和旋转电机外壳本体12的内壁部分的表面13之间，则在到旋转电机外壳本体12的内壁部分的表面13的方向上测量的、绝缘涂覆部50的长度为（L₀-ΔL）。

在图2所示实例中，焊球46、该一根导线34和该另一根导线44全部被包含在绝缘涂覆部50的长度，即，长度（L₀-ΔL）中。只要绝缘涂覆部的长度（L₀-ΔL）得以确保，该一根导线34或者该另一根导线44便可以根据情况等部分地位于绝缘涂覆部50外侧。例如，在其中树脂涂覆部50的树脂粉末与该一根导线34和该另一根导线44的粘附性比树脂粉末与绝缘套32和42的粘附性更好的情形中，通过移除绝缘套32和42的大的区域而提供树脂粉末与该一根导线34和该另一根导线44的、增加的接触面积是理想的。

在此意义上，设置绝缘涂覆部50的主要意图不在于利用电绝缘体覆盖该一根导线34和该另一根导线44的、被暴露的导电部分，而是在于可靠地在距旋转电机外壳本体12的间隔距离L₀内绝缘电力在此处输入和输出的导体部分并且维持该绝缘状态。

图1和2示出其中接合部22置放在旋转电机外壳本体12的外径侧内壁部分的表面13附近的构造。因为旋转电机外壳本体12具有沿着容纳在旋转电机外壳本体12内的构件的外周边延伸的形状，所以在某些构造中，接合部22能够置放在除了图1和2所示内壁部分之外的、旋转电机外壳本体12的内壁部分的表面13附近。这种构造在图3到5中示出。

图3示出其中接合部22置放在旋转电机外壳本体12的内径侧内壁部分的表面13附近的构造。除了每一个接合部22的配置从图1所示每一个接合部22的配置沿着左右方向反转之外，图3所示构造基本与图1所示构造相同。即，在这个构造中，同样，通过利用树脂粉末涂覆接合部22从而在填充在接合部22中的绕组线圈30和40的近侧部形成锐角的楔形空间48的同时树脂粉末物质在该一个绕组线圈30沿着它的周向方向的全部周边之上并且还在该另一个绕组线圈40沿着它的周向方向的全部周边之上延伸而形成每一个绝缘涂覆部50。然后，每一个绝缘涂覆部50的尺寸被设为用于在距旋转电机外壳本体12的内壁部分的表面13的间隔距离L₀的范围中全部地封装接合部22的尺寸。

图4和5示出其中接合部22置放在旋转电机外壳本体12的轴向远端侧内壁部分的表面13附近的构造。特别地，图5所示构造不同于其它构造实例之处在于，该一个绕组线圈30和该另一个绕组线圈40这两者均在近侧中弯曲。

除了接合部22替代径向方向沿着轴线方向延伸之外，图4和5所示构造基本与图1和3所示构造相同。即，在图4和5所示构造中，同样，通过利用树脂粉末涂覆接合部22从而在填充在接合部22中的绕组线圈30和40的近侧部形成锐角的楔形空间48的同时树脂粉末物质在该一个绕组线圈30沿着它的周向方向的全部周边之上并且还在该另一个绕组线圈40沿着它的周向方向的全部周边之上延伸而形成每一个绝缘涂覆部50。然后，每一个绝缘涂覆部50的尺寸被设为用于在距旋转电机外壳本体12的内壁部分的表面13的间隔距离L₀的范围中全部地封装接合部22的尺寸。

能够在被安装在车辆等中的旋转电机中使用本发明的旋转电机定子。

Claims

1.一种用于旋转电机的定子，其特征在于包括：

定子芯(18)，所述定子芯(18)被固定到所述旋转电机的外壳；

多个绕组线圈，所述绕组线圈包括导线和绝缘套，所述导线每个均用所述绝缘套覆盖，所述绕组线圈被缠绕在所述定子芯(18)上并且形成沿着所述定子芯(18)的轴向方向突出的线圈端部，所述绕组线圈包括预定的两个绕组线圈，所述两个绕组线圈中的一个绕组线圈包括第一导线，所述第一导线通过从所述一个绕组线圈的远端部移除所述绝缘套而暴露出来，并且，所述两个绕组线圈中的另一个绕组线圈包括第二导线，所述第二导线通过从所述另一个绕组线圈的远端部移除所述绝缘套而暴露出来；

接合部(22)，在所述接合部(22)中，所述第一导线和所述第二导线在所述线圈端部处被接合到一起，并且在所述接合部(22)中，所述一个绕组线圈的近侧部和所述另一个绕组线圈的近侧部在所述一个绕组线圈的近侧部和所述另一个绕组线圈的近侧部之间成锐角的情况下相互接近，使得所述第一导线和所述第二导线彼此叠置；

绝缘涂层(50)，所述绝缘涂层(50)被形成为利用绝缘材料封装所述接合部(22)，在所述绝缘材料填充在所述接合部(22)中的所述两个绕组线圈的近侧部形成所述锐角的空间的同时，所述绝缘材料沿着所述一个绕组线圈的周向方向被完全涂覆在所述一个绕组线圈的周边上，并且沿着所述另一个绕组线圈的周向方向被完全涂覆在所述另一个绕组线圈的周边上，

其中，所述一个绕组线圈的近侧部和所述另一个绕组线圈的近侧部在其间限定楔形空间，并且所述绝缘材料填充所述楔形空间，

其中，所述第一导线和所述第二导线在第一方向上在所述接合部中相互交迭，并且所述一个绕组线圈的近侧部和所述另一个绕组线圈的近侧部中的至少一个近侧部在所述第一方向上弯曲。

2.根据权利要求1所述的定子，其中：

所述绝缘涂层(50)在距所述外壳的内壁表面预定距离的范围中全部封装所述接合部(22)。

3.根据权利要求1所述的定子，其中：

通过利用树脂粉末进行涂抹，形成所述绝缘涂层(50)。

4.根据权利要求1所述的定子，其中：

所述两个绕组线圈中的所述一个绕组线圈的近侧部与所述一个绕组线圈的远端部邻接，并且，所述两个绕组线圈中的所述另一个绕组线圈的近侧部与所述另一个绕组线圈的远端部邻接。

5.一种旋转电机，其特征在于包括：

根据权利要求1到4中的任一项所述的定子(17)；

所述外壳(12)，所述定子(17)被固定到所述外壳(12)；以及

包括磁体的转子(16)。