CN103283123A - 旋转电机 - Google Patents

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Abstract

旋转电机具备：定子，其包括具有多个槽的定子铁芯，和将由具有端部与绝缘膜的扁线构成的多个分段导体连接而构成的定子绕组；转子，其隔着空隙与定子相对，其中，分段导体具有被绝缘膜覆盖的覆盖部和剥离了绝缘膜、截面积比覆盖部小的剥离部，分段导体与其它分段导体以各自的接合面的剥离部的至少一部分相互抵接的方式在槽外接合，被接合的分段导体中的至少一个分段导体的端部具有在轴向形成为直线状的平直部和与平直部连接的圆弧部，接合面由平直部和圆弧部或者平直部和圆弧部在平直部一侧的一部分构成。

Description

旋转电机
技术领域
本发明涉及旋转电机，特别是涉及旋转电机的定子的分段导体。
背景技术
用于车辆驱动用的旋转电机追求小型、高输出。以提高旋转电动机的槽满率(占空因数)、输出为目的而使用扁线，并使用采用扁线分段的绕组方式。
本绕组方式中，将成型为U字状的扁线分段导体插入到定子铁芯中，通过将从定子铁芯突起的分段导体的平直部分别在圆周方向捻捏，来将不同槽的分段导体彼此连接。此时，成型为U字状的分段导体的两端部预先剥离搪瓷(enamel)膜等绝缘体，使用焊接等接合不同的槽的分段导体。
在专利文献1中，通过在倾斜部设置端部和剥离部，由于绝缘体被剥离到靠近定子铁芯的位置，所以散热面积变大，并且能够降低线圈端的高度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本国特开2008-199751号公报
发明内容
发明要解决的课题
例如在专利文献1公开的方法中，需要将进行接合的线圈的剥离部的角部彼此对齐，并且，由于顶点上没有面，所以在进行TIG焊接等时存在焊接部偏离、难以获得高稳定性的问题。因此，本发明以提高线圈的焊接部的稳定性、提高旋转电机的可靠性为目的。
根据本发明的第一实施方式，旋转电机包括：定子，其包括具有多个槽的定子铁芯、和将由具有端部与绝缘膜的扁线构成的多个分段导体连接而构成的定子绕组；转子，其隔着空隙与定子相对，其中，分段导体具有被绝缘膜覆盖的覆盖部和剥离了绝缘膜、截面积比覆盖部小的剥离部，分段导体与其它分段导体以各自的接合面的剥离部的至少一部分相互抵接的方式在槽外接合，被接合的两个分段导体中的至少一个分段导体在端部具有在轴向形成为直线状的平直部和与平直部相连地形成为圆弧状的圆弧部，接合面的上述剥离部由平直部和圆弧部或者平直部和圆弧部在平直部一侧的一部分构成。
本发明的第二实施方式，在第一实施方式的旋转电机中，具有圆弧部的分段导体具备形成为与圆弧部相连并在与平直部不同的方向延伸的倾斜部，接合面的上述剥离部优选由平直部、圆弧部和倾斜部或者平直部、圆弧部和倾斜部在圆弧部一侧的一部分构成。
本发明的第三实施方式，在第一或第二实施方式的旋转电机中，与具有圆弧部的分段导体相接合的分段导体优选在焊接侧线圈端将覆盖部和剥离部沿轴向形成为直线状。
本发明的第四实施方式，在第二实施方式的旋转电机中，配备有倾斜部的分段导体为连接线，其连接与该分段导体不同的两个分段导体。
本发明的第五实施方式，在第一至第四实施方式中任一个旋转电机中，接合面之外的面的剥离长度优选比接合面的剥离长度更短。
本发明的第六实施方式，在第五实施方式的旋转电机中，剥离部优选设有剥离部彼此相对的接合面以及与其平行的另一面。
发明的效果
根据本发明，能够提高分段导体间的接合的稳定性、提高旋转电机的可靠性。
附图说明
图1是表示安装有旋转电机的混合型电动车的概要结构的图。
图2是图1的旋转电机的截面图。
图3是图2的定子和转子的截面图。
图4是图2的定子的立体图。
图5是表示扁线的端部剥离方法的图。
图6是表示剥离形状的图。
图7是表示现有技术的剥离形状的图。
图8是表示一侧的线圈没有捻捏的情况下的剥离形状的图。
图9是表示中性线与连接线的接合的图。
具体实施方式
针对本发明的实施方式，以将基于本发明的旋转电机用于混合动力汽车的情况为例进行说明。
【实施例1】
如图1所示，在混合动力汽车的车辆100上安装有发动机120、第一、第二旋转电机200、202和高电压电池180(battery)。
电池180由锂离子电池或镍氢电池等二次电池构成，输出250伏特至600伏特或者更高电压的直流电力。在需要旋转电机200、202的驱动力的情况下，电池180向旋转电机200、202供给直流电力。再生行驶时直流电力从旋转电机200、202供给到电池180。电池180与旋转电机200、202之间的直流电力的输入输出是通过电力转换装置600进行的。
此外，虽然未图示，但是在车辆上还安装有供给低压电力(例如14伏特电力)的电池。
发动机120和旋转电机200、202产生的转矩通过变速器130、差动齿轮(Differential gear)160传递到前轮110。
由于旋转电机200、202大致相同地构成，作为代表，以下以旋转电机200为中心进行说明。
如图2所示，旋转电机200具有壳体212和保持在壳体212内部的定子230。定子230具备定子铁芯232和定子绕组238。转子250隔着空隙222以可旋转的方式被保持在定子铁芯232的内侧。转子250具备转子铁芯252、永磁铁254和非磁性体的盖板226。转子铁芯252固定在圆柱状的轴(旋转轴体)218上。此外，将沿着该旋转轴的方向称为“轴向”、将以旋转轴为中心的旋转方向称为“圆周方向”、从旋转轴向周围的辐射方向(例如在图3中从旋转轴朝向永磁铁254的方向)称为“径向”。
壳体212具有设有轴承216的一对端支架214，轴218被这些轴承216以可旋转的方式保持。在轴218上设有检测转子250的磁极位置和转速的旋转变压器(resolver)224。
图3为图2的A-A截面图。图3中省略了壳体212、定子绕组238的图示。在图3中，在定子铁芯232的内周侧上，遍及整个圆周均匀地配置有多个槽24和齿236。在槽24内设有槽绝缘部件(省略图示)，安装有构成定子绕组238的u相～w相的多个相绕组。本实施例中，采用分布绕组作为定子绕组238的卷绕方法。
此外，在图3中，不对所有的槽和齿标记符号，作为代表，仅对一部分齿和槽标以符号。
分布绕组为以在跨多个槽24分离的两个槽中收纳相绕组的方式在定子铁芯232上卷绕相绕组的卷绕方式。在本实施例中，由于采用分布绕组作为卷绕方式，所以形成的磁通分布接近正弦波状，容易获得磁阻转矩。因此，利用弱励磁控制和磁阻转矩，可以不仅对低转速而且对于到高转速的较大转速范围进行控制，适合于获得电动车等的电机特性。
在转子铁芯252上穿设有矩形的孔253，在孔253中埋入有永磁铁254a、254b(作为代表以下称为254)并利用粘合剂等固定。孔253的圆周方向的宽度设定得比永磁铁254的圆周方向的宽度大。在孔253的圆周方向的两端部上，在与永磁铁254的圆周方向的两端部相对的位置上形成有磁性的空隙256。磁性的空隙256中也可以埋入粘合剂，也可以利用成型树脂与永磁铁254固定为一体。永磁铁254起到转子250的磁极的作用。
永磁铁254的磁化方向朝向径向，按每个磁极磁化方向反转。即，如果永磁铁254a的定子侧的面为N极、轴侧的面为S极，则相邻的永磁铁254b的定子侧的面为S极、轴侧的面为N极。而且，这些永磁铁254a、254b在圆周方向上交替地配置。在本实施例中，各永磁铁254等间距地配置有8个，转子250为8极。
在转子铁芯252的内周面上按照规定间隔突起地设置有楔形部(key，突起部)255。另一方面，在轴218的外周面上凹陷地设置有楔形槽261。楔形部255以间隙配合的方式嵌合在楔形槽261中，将转矩从转子250传递到轴218。
可以将永磁铁254磁化后埋入到转子铁芯252中。或者也可以将磁化前的永磁铁254插入到转子铁芯252中，在插入后给予强磁场进行磁化。磁化后的永磁铁254为强磁铁，如果在将永磁铁254固定在转子250之前使磁铁磁化，则在永磁铁254的固定时与转子铁芯252之间产生强吸引力，该吸引力成为作业的妨碍。此外，有可能因强吸引力而在永磁铁254上附着铁粉等异物。因此，在将永磁铁254插入到转子铁芯252后进行磁化提高了旋转电机的生产率。
此外，上述说明中旋转电机200、202两者都基于第一实施例，但也可仅其中一个旋转电机200或202为第一实施例(的结构)，另一个采用其它结构。
图4为图2、图3所示的定子230的立体图。定子绕组238为扁线，对于本实施例的扁线，预先利用模具等成型为U字部(拐弯部)240，从轴向插入到配备有槽绝缘部件235的定子铁芯232。此时，在跨多个槽24分离的两个槽中分别插入两个直线部。此外，图4为焊接侧线圈端组239(b)捻捏成型后的图，引线和中性线未图示而省略了。
上述实施例为一个例子，而有其它的方法。例如，在将扁线成型为单纯的U字状后，以一侧的直线部为基准将另一方的直线部沿轴向展开规定的间距实施捻捏成型。成型后，与上述同样地将直线部从轴向插入到定子铁芯232的槽24中。此时，定子绕组238的U字部240不通过模具成型，而通过捻捏成型。
在插入后，上述的任一方法都是在定子铁芯232的两端形成线圈端组239(a)(b)，线圈端组239(a)为U字部240(拐弯部)，线圈端组239(b)为焊接侧成直线状。在本实施例中，通过将线圈端组239(b)沿圆周方向分别捻捏，形成如图4所示的线圈端组239(b)。此时，线圈端部241形成为沿轴向大致直线状。
线圈端部241具有两端部的绝缘膜被剥离的剥离部242。两端部的绝缘膜在线圈端部241被插入定子铁芯232之前预先剥离。本实施例中，作为剥离的方法，如图5所示通过使用刀刃的模具来剥离绝缘膜，但也可通过切刀等其它剥离方法。但是，为了可靠地剥离绝缘膜，包含绝缘部在内地剥离绝缘膜。作为剥离长度，在使用任一剥离方法的情况下都比线圈端部241的平直部244长。
在本实施例的图5中，使成型为U字的扁线273或者成型前的扁线273通过在剥离时固定位置的导轨270。导轨270的前端设有上模271和下模272，通过将上模271向下方按压，扁线273的包括剥离部的绝缘膜被除去，形成剥离部242。此时，剥离部比具有绝缘膜的覆盖部细。
图6表示在线圈端组239(b)接合的一组线圈在捻捏成型后的状态。在各线圈的端部上设有剥离部242。
剥离部242除了接合部243和平直部244之外还由绝缘膜剥离后的圆弧部245(a)或者绝缘膜剥离后的圆弧部245(a)的一部分构成。接合部243通过TIG焊接等与作为接合对象的分段导体的接合部243相接合。此时，两个分段导体以扁线的四个面中朝向接合对象的面(接合面)的剥离部的至少一部分相抵接的方式接合。
平直部244沿轴向延伸。圆弧部245(a)连接平直部244和作为覆盖部的倾斜部246(b)。此外，也可以构成为圆弧部245(a)连接平直部244和绝缘膜剥离后的倾斜部246(a)。此时，剥离部242由接合部243、平直部244、圆弧部245(a)以及绝缘膜剥离后的倾斜部246(a)构成。倾斜部246(a)、倾斜部246(b)在与平直部244不同的方向延伸，连接圆弧部245(a)和从槽24向轴向突出的突出部。剥离部242的长度主要由上述剥离工序决定。此处所说的剥离部242的长度为从接合部243到覆盖部的线长方向(沿着线圈方向)的长度。
进行线圈接合时，由于使剥离部242彼此接触更容易确保接合部243的稳定性和可靠性，因此需要使剥离部242彼此尽量靠近或者接触。例如，如图7所示仅剥离了平直部244的绝缘膜的情况下，剥离部242比具有绝缘膜的覆盖部247细。由此，因为作为覆盖部247的一部分的圆弧部245(b)彼此干扰，所以在接合部243产生间隙248。因此，难以使剥离部242彼此接触，需要使其变形来接触或者使剥离部彼此靠近。在该状态下进行接合时，由于在接合部243产生较大的残余应力，所以可靠性降低。在扁线较粗的情况下，由于难以变形，因此也难以靠近。
除了上述问题点，由于在利用TIG焊接等焊接时的热量非常大，所以剥离距离较短的情况下存在绝缘膜受损的可能性。为了避免受损，需要达到足够的剥离距离，因此平直部244的线长方向的长度变长，线圈端的高度也变高。
图6所示的本实施例的剥离形状中，通过剥离上述所示的作为干扰部的圆弧部245(b)的绝缘膜，使得在接合部243不产生间隙的情况下能够使剥离部242彼此紧密靠近。由此，能够实现接合的稳定性和可靠性。此外，由于剥离到圆弧部的绝缘膜，因此易于确保线长方向上足够的剥离长度。其结果是，能够防止焊接引起的绝缘膜的损伤，并且由于能够使平直部244变短，所以线圈端变低。进一步，相对于剥离部242彼此相向的面，邻接的面(垂直的侧面)与干扰无关，因此能够缩短剥离距离，实现绝缘性的提高。
图6的剥离部242中，剥离部彼此相向的面、与其平行的面，另外与剥离部242彼此相向的面垂直的侧面的剥离形状都相同，但为了避免干扰，也可仅对剥离部彼此相向的面适用本实施例的剥离形状。此时，其它面的剥离形状由接合方法而定，接合时剥离到不损伤绝缘膜的程度即可。
在上述说明中，针对仅以相同间距(pitch)分别捻捏的线圈进行了说明，而根据线圈不同，对于不同间距的线圈之间也可适用本发明。此外，对于一方捻捏成型的线圈，另一方没有捻捏成型的直线状的线圈也可适用。此时如图8所示，对捻捏成型一方的线圈适用本实施例的剥离形状。该情况下，图8的纸面里侧的分段导体，即焊接侧的线圈端组239(b)形成为直线状，不具有圆弧部245(a)的分段导体的剥离部242在接合时剥离到不损伤绝缘膜的程度即可。
【实施例2】
针对本发明其它实施例进行说明。
图9是中性线之间使用大致相同直径的扁线进行连接的图。图示的连接可以设于图4的线圈端组239(a)、(b)的任意之上。
图9所示的例子中，为了连接中性线280与从不同槽突出的同样的中性线，与定子绕组238相同的扁线作为连接线281连接。此时，连接线281的端部的剥离形状如上述实施例1所示，具有平直部244、连接平直部244与过渡部282的圆弧部245(a)、或者绝缘膜被剥离到圆弧部245(a)的一部分的剥离部242。此外，剥离部242也可以包括过渡部282的一部分。
在连接线281上也设有上述剥离部242。其结果是，如果中性线280的剥离部242的长度设置得足够，则覆盖部247彼此不相互干扰，能够使剥离部242彼此紧密接触。
这样，通过将连接线281用于中性线280彼此的连接中，在剥离部242设置接合部243，利用TIG焊接等进行接合，使得稳定性、可靠性高的连接变得可能。
此外，本实施方式中，剥离部242中，剥离部彼此相向的面、与其平行的面、另外与剥离部242彼此相向的面垂直的侧面的剥离形状都相同，但为了避免干扰，也可仅对剥离部彼此相向的面使用本实施例的剥离形状。此时，其它面的剥离形状由接合方法而定，接合时剥离到不损伤绝缘膜的程度即可。
以上的说明中以各个中性线之间的连接为例，但也能够适用于为了连接从不同槽突出的线圈彼此而使用大致相同直径的扁线的情况。此外，本实施例中将中性线280图示为直线状，但对中性线280的形状并无任何限定。
通过上述结构，第二实施例与第一实施例同样地能够提高导体接合部的稳定性。进一步，本实施例中能够提高中性线的连接可靠性，能够抑制中性线的连接部分的断裂。在中性线断裂的情况下，可能发生旋转电机本身无法运行的情况，而本实施例中能够抑制中性线的断裂，大幅度地提高旋转电机的可靠性。
基于各实施例的旋转电机通过使用可高输出、小型化的扁线，适合于例如电动车的行驶用电动机。此外，也能够适用于仅通过旋转电机行驶的纯电动车或通过发动机和旋转电机两者驱动的混合动力汽车。
以上，以车辆驱动用电动机为例进行说明，但本发明不局限于车辆驱动用，而能够适用于各种电动机。进而，不仅电动机，也可适用于发电机等各种旋转电机。此外，只要不破坏本发明的特征，本发明并不限定于上述实施例。
上面说明了各种实施方式和变形例，但本发明并不限定于这些内容。在本发明的技术思想范围内思考的其它方式也包含在本发明的范围内。
下述优先权基础申请的公开内容作为引文包含于此。
日本国专利申请2010年第291549号(2010年12月28日申请)。

Claims (6)

1.一种旋转电机，其特征在于，包括：
定子，其包括具有多个槽的定子铁芯，和将由具有端部与绝缘膜的扁线构成的多个分段导体连接而构成的定子绕组；和
转子，其隔着空隙与所述定子相对，其中，
所述分段导体具有被所述绝缘膜覆盖的覆盖部和剥离了所述绝缘膜、截面积比所述覆盖部小的剥离部，
所述分段导体与其它分段导体以各自的接合面的所述剥离部的至少一部分相互抵接的方式在槽外接合，
被接合的两个所述分段导体中的至少一个所述分段导体在端部具有在轴向形成为直线状的平直部和与所述平直部相连地形成为圆弧状的圆弧部，
所述接合面的所述剥离部由所述平直部和所述圆弧部或者所述平直部和所述圆弧部在所述平直部一侧的一部分构成。
2.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于：
具有所述圆弧部的所述分段导体具备形成为与所述圆弧部相连并在与所述平直部不同的方向延伸的倾斜部，
所述接合面的所述剥离部由所述平直部、所述圆弧部和所述倾斜部或者所述平直部、所述圆弧部和所述倾斜部在所述圆弧部一侧的一部分构成。
3.如权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于：
与具有所述圆弧部的所述分段导体相接合的分段导体在焊接侧线圈端将所述覆盖部和所述剥离部沿轴向形成为直线状。
4.如权利要求2所述的旋转电机，其特征在于：
配备有所述倾斜部的所述分段导体为连接线，其连接与该分段导体不同的两个分段导体。
5.如权利要求1至4任一项所述的旋转电机，其特征在于：
所述接合面之外的面的剥离长度比所述接合面的剥离长度短。
6.如权利要求5所述的旋转电机，其特征在于：
所述剥离部设有剥离部之间相对的接合面和与其平行的另一面。
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PB01 Publication
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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