CN103296791A - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

旋转电机具备：转子（38）；定子铁芯（1），该定子铁芯（1）具备多个铁芯背部（1b）和齿部（1a），该铁芯背部（1b）的横截面分别具有弯曲的形状，并且围绕转子（38）地连结成环状，该齿部（1a）从铁芯背部（1b）的转子（38）侧的面竖立地形成；绝缘部（3），该绝缘部（3）的横截面具有弯曲的形状，并且被设置在铁芯背部（1b）的转子（38）侧的面上；线圈，该线圈通过包括以下区域在内地在齿部（1a）上缠绕绕组而构成，该区域是由绝缘部（3）的定子侧的面、绝缘部（3）的转子（38）侧的面和连结了绝缘部（3）的两端的线段围成的区域。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及旋转电机，尤其是涉及防止定子绕组的缠绕坍塌或缠绕鼓起的旋转电机。

背景技术

现有的旋转电机在将绕线缠绕在齿部上时，在缠绕了线圈的最终层之后，还在由绝缘部、齿部及绝缘部侧的线圈端面围成的间隙部中缠绕追加的绕线。通过这样，填充间隙部，从而防止了线圈的缠绕坍塌（例如参考专利文献1）。

另外，现有的旋转电机在将绕线缠绕在齿部上时，从齿部的两端部开始缠绕，然后对着缠绕在齿部的一方端部上的线圈的峰部进行缠绕，通过这样，用新缠绕的绕线和坍塌的绕线形成中央部的线圈层，针对每一层都重复这样的一系列操作。通过这样，防止了线圈的缠绕坍塌（例如参考专利文献2）。

专利文献1：日本特开平10-304604号公报（段落0030和图5（b））

专利文献2：日本特开昭61-030942号公报（第204页左下栏至第205页右上栏、图1和图3）

但是，在现有的旋转电机（参考专利文献1）中，作为在间隙部缠绕追加绕线的前提，是直到最终层都不发生缠绕坍塌地形成线圈。即，在缠绕了最终层之后，在由绝缘部、齿部和绝缘部侧的线圈端面围成的间隙部中进一步缠绕绕线。因此，具有以下问题：如果在缠绕追加的绕线之前，在中间层就已经向间隙部发生了缠绕坍塌，则在这种情况下即使在最终层缠绕了追加的绕线，也不能应对中间层的缠绕坍塌。

另外，如果在中间层已经向间隙部发生了缠绕坍塌的情况下，缠绕坍塌了的绕线位于铁芯近前。因此，无法确保不发生绝缘破坏的铁芯与绕线之间的距离。因此，在进行绝缘耐压试验时会发生绝缘破坏，出现耐压次品。

另外，在现有的旋转电机（参考专利文献2）中，缠绕在齿部两端部上的线圈的峰部发生缠绕坍塌，从而整体形成线圈。因此，绕线的排列性不是最好的。另外，由于线圈的峰部发生了缠绕坍塌，故缠绕了绕线之后的线圈会出现缠绕鼓起。因此，例如当绕线缠绕在被反向弯曲的定子铁芯上之后，通过正向弯曲该定子铁芯而形成Poki-Poki马达（ポキポキモータ），在该情况下，没有正确地完成正向弯曲。具体来讲，在绕线的缠绕结束之后进行定子铁芯的正向弯曲时，有时相邻的线圈彼此的间隙变窄。此时，假如线圈的排列性变差或发生缠绕坍塌而造成线圈的缠绕鼓起，在该情况下，正向弯曲时相邻的线圈彼此的间隙消失，彼此干扰。因此，存在未正确完成正向弯曲这样的问题。

换句话说，现有的旋转电机（专利文献1、2）存在不能防止定子绕组的缠绕坍塌和缠绕鼓起这样的问题。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而做出的，其目的是提供可以防止定子绕组的缠绕坍塌和缠绕鼓起的旋转电机。

本发明的旋转电机具备：转子；定子铁芯，所述定子铁芯具备多个铁芯背部和齿部，所述铁芯背部的横截面分别具有弯曲的形状，并且围绕所述转子地连结成环状，所述齿部从所述铁芯背部的转子侧的面竖立地形成；绝缘部，所述绝缘部的横截面具有弯曲的形状，并且设置在所述铁芯背部的转子侧的面上；以及线圈，所述线圈通过包括以下区域在内地在所述齿部上缠绕绕组而构成，该区域是由所述绝缘部的定子侧的面、所述绝缘部的转子侧的面和连结了所述绝缘部的两端的线段围成的区域。

本发明具有以下效果，即：通过在缠绕期间的定子绕组上产生的间隙中缠绕绕线，可以防止定子绕组的缠绕坍塌和缠绕鼓起。

附图说明

图1是本发明的实施方式的电动机300的示意图。

图2是表示本发明的实施方式的将电动机300的定子100反向弯曲后进行了缠绕的状态的立体图。

图3是本发明的实施方式的定子铁芯1（带状）的立体图。

图4是表示本发明的实施方式的对电动机300的定子100进行了缠绕之后进行正向弯曲的状态的立体图。

图5是利用本发明的实施方式的电动机300的定子100的12槽8极的同步电动机的剖视图。

图6是本发明的实施方式的电动机300的定子100的定子绕组400的接线图。

图7是表示本发明的实施方式的在缠绕之前进行了反向弯曲的状态的定子铁芯1的示意图。

图8是表示在本发明的实施方式的定子铁芯1上缠绕绕线70的绕线机200的示意结构的剖视图。

图9是本发明的实施方式的将在由绝缘部3、齿部1a和绝缘部3侧的线圈端面围成的区域在缠绕绕线70期间产生的间隙部填充之前的线圈的放大图。

图10是本发明的实施方式的被图9的A所示的虚线包围的区域的放大图。

图11是本发明的实施方式的将在由绝缘部3、齿部1a和绝缘部侧的线圈端面84围成的区域在缠绕绕线70期间产生的间隙部填充之后的线圈的放大图。

图12是表示本实施方式的绕线之后的反向弯曲的状态的定子铁芯1的示意图。

具体实施方式

以下利用附图就本发明的实施方式进行具体说明。

实施方式

首先，就本发明的实施方式的电动机300（之后将就附图标记与图的对应关系进行说明）的定子100（之后将就附图标记与图的对应关系进行说明）的概要进行说明。电动机300的定子100例如通过与使用永久磁铁的转子38（之后将就附图标记与图的对应关系进行说明）组合而构成无刷直流电机（以下称为同步电动机）。

在本发明的实施方式中，就12槽8极的电动机300的定子100进行说明。电动机300的定子100具有以下所示的特征。之后将就各附图标记与图的对应关系进行说明。

（1）定子铁芯1的槽数为12（定子铁芯1具有12个齿部1a）。

（2）线圈2是三相的单Y形接线，极数是8极。线圈2是缠绕在12个齿部1a的每一个上的集中缠绕方式。

（3）定子铁芯1，是将厚度为0.1~0.7mm左右的电磁钢板冲裁成带状，利用铆接、焊接、熔敷等将这些电磁钢板进行层压而形成的。带状的定子铁芯1具有12个齿部1a。

（4）在带状的定子铁芯1上施加使线圈2和定子铁芯1之间绝缘的绝缘部3。绝缘部3例如使用PBT（聚对苯二甲酸丁二醇酯）等热塑性树脂，与定子铁芯1一体成形。每个齿部1a都设置绝缘部3。因此，这里具有12个绝缘部3。

（5）在带状的定子铁芯1上施加了绝缘部3之后，在绝缘部3的一方的轴向端部（接线侧）的规定部位插入3个电源端子4和1个中性点端子5。

（6）使带状的定子铁芯1向着与完成后的电动机300的定子100相反的方向弯曲，扩大齿部1a彼此之间的开口部。这样，将会容易将线圈2缠绕在齿部1a上。

（7）使齿部1a成为内侧地将缠绕后的定子铁芯1正向弯曲（向规定方向弯曲，形成大致环状）。

（8）焊接定子铁芯1的定子铁芯对接部63，利用焊接部64进行固定。

（9）进行电源端子4、中性点端子5的熔融。

（10）将与外部连接的接线部件41组装在电动机300的定子100上，进行机械连接和电连接。

以下，就本发明的实施方式的结构进行具体说明。图1是本发明的实施方式的电动机300的示意图。图2是表示本发明的实施方式的将电动机300的定子100反向弯曲后进行缠绕的状态的立体图。图3是本发明的实施方式的定子铁芯1（带状）的立体图。图4是表示本发明的实施方式的对电动机300的定子100进行缠绕之后进行正向弯曲的状态的立体图。图5是利用本发明的实施方式的电动机300的定子100的12槽8极的同步电动机的剖视图。图6是本发明的实施方式的电动机300的定子100的定子绕组400的接线图。

如图1所示，电动机300具备转子38、托架39和模塑定子40等。

在后述的定子100上安装接线部件41，内包了转子38的定子100被模塑后形成模塑定子40。

如图2所示，电动机300的定子100的后述的定子铁芯1被反向弯曲。因此，齿部1a向着外侧。另外，邻接的齿部1a之间形成大的空间，可以容易地将磁导线（以下称为绕线70，在图8中具体描述）缠绕在齿部1a上。绕线70由在表面进行了绝缘加工在内部可以通电的原材料形成。

在后述的与定子铁芯1一体成形的绝缘部3的外壁的接线侧（图2的轴向上侧）的规定部位，插入3个电源端子4。

另外，在后述的与定子铁芯1一体成形的绝缘部3的外壁的接线侧（图2的轴向上侧）的规定部位，插入1个中性点端子5。

另外，在组装中性点端子5的绝缘部3的外壁的接线侧设置中性点端子5的拉绕用突起7。后面将具体说明拉绕用突起7。

另外，在绝缘部3的外壁的接线侧，具备将U相、V相和W相的各相的连接线保持在规定位置的突起8。在这里所说的规定位置，是从后述的定子铁芯1的轴向的端面起的高度。之后将就突起8进行具体说明。

另外，图2是从接线侧的斜上方俯视电动机300的定子100的图，省略了线圈2的缠绕起始终端、缠绕结束终端和连接线等的图示。

如图3所示，定子铁芯1具有12个齿部1a，本发明的实施方式的电动机300的定子100设想有12个槽。

带状的定子铁芯1是通过冲压等将厚度为0.1~0.7mm左右的电磁钢板冲裁成带状之后，利用铆接、焊接和粘着等进行层压而形成的。

齿部1a从铁芯背部1b起大致垂直延伸地形成，各齿部1a的形状在俯视观看时形成大致T字形。

隔着齿部1a位于铁芯背部1b的相反侧的、齿部1a的前端部1a-1在正视观看时形成大致四角形。齿部1a的前端部1a-1成为在将绝缘部3与定子铁芯1一体成形之后也露出的状态。另外，如图3所示，形成由齿部1a、前端部1a-1和铁芯背部1b组成的单元定子铁芯10，如后所述，各单元定子铁芯10彼此通过薄壁连结部1c连结。另外，齿部1a成为相对于前端部1a-1和铁芯背部1b分别竖立地形成的形状，如后所述，铁芯背部1b被以规定的曲率弯曲形成。

在这里，图1所示的转子38和后述的图5所示的定子100之间的距离必需是径向的尺寸为1mm以下的空隙。因此，在齿部1a的前端部1a-1不设置绝缘部3。

邻接的齿部1a的铁芯背部1b通过薄壁连结部1c连结。通过这样，带状的定子铁芯1可以自由地进行反向弯曲和正向弯曲。

在带状的定子铁芯1中的两端的齿部1a的铁芯背部1b的外侧的端面，形成铁芯端面1d。

如图4所示，使齿部1a为内侧地进行了缠绕后的定子铁芯1被正向弯曲，然后铁芯端面1d相互抵接。在该状态下，由铁芯端面1d形成的定子铁芯对接部63被在焊接部64焊接。另外，将各线圈2的集合体称为定子绕组400。即，在称为定子绕组400时，是指所有缠绕在定子铁芯1上的各个线圈2。

如图5所示，12槽8极的同步电动机，是齿部1a的数量与转子38的磁极数的比为3：2的同步电动机。

定子100的线圈2按照U、V、W的顺序来排列配置各相的绕组，通过在各相的绕组接通错开120°相位的交流电来驱动同步电动机。

缠绕在各齿部1a上的线圈2的缠绕方向全都是相同的方向。

U相的线圈由线圈U1、线圈U2、线圈U3和线圈U4构成。线圈U1的缠绕起始的绕线70与一个电源端子4（参考图2）即U端子（参考图5）连接。线圈U4的缠绕结束的绕线70与中性点端子5（中性点，参考图2、图5）连接。

V相的线圈由线圈V1、线圈V2、线圈V3和线圈V4构成。线圈V1的缠绕起始的绕线70与一个电源端子4（参考图2）即V端子（参考图5）连接。线圈V4的缠绕结束的绕线70与中性点端子5（中性点，参考图2、图5）连接。V端子设置在与设置了U端子的齿部1a相邻的齿部1a的绝缘部上。例如，在图5的一个例子中，V端子设置在与设置了U端子的齿部1a在逆时针方向相邻的齿部1a的绝缘部上。

W相的线圈由线圈W1、线圈W2、线圈W3和线圈W4构成。线圈W1的缠绕起始的绕线70与一个电源端子4（参考图2）即W端子（参考图5）连接。线圈W4的缠绕结束的绕线70与中性点端子5（中性点，参考图2、图5）连接。W端子设置在与设置了V端子的齿部1a相邻的齿部1a的绝缘部上。例如，在图5的一个例子中，W端子设置在与设置了V端子的齿部1a在逆时针方向相邻的齿部1a的绝缘部上。

如图6所示，在电动机300的定子100的定子绕组400的接线图中，电动机300的定子100的定子绕组400按单Y形进行接线。即，U相的线圈U1、线圈U2、线圈U3和线圈U4被串联连接。另外，V相的线圈V1、线圈V2、线圈V3和线圈V4被串联连接。另外，W相的线圈W1、线圈W2、线圈W3和线圈W4被串联连接。并且，线圈U4、线圈V4和线圈W4的缠绕结束的绕线70与中性点N连接。

另外，在本发明的实施方式中就电动机的一个例子进行了说明，但不受其限制。例如也可以是发电机。

图7是表示本发明的实施方式的在缠绕之前进行了反向弯曲的状态的定子铁芯1的示意图。图8是表示在本发明的实施方式的定子铁芯1上缠绕绕线70的绕线机200的示意结构的剖视图。图9是本发明的实施方式的将在由绝缘部3、齿部1a和绝缘部3侧的线圈端面围成的区域在缠绕绕线70期间产生的间隙部填充之前的线圈放大图。图10是本发明的实施方式的被图9的A所示的虚线围成的区域的放大图。图11是本发明的实施方式的将在由绝缘部3、齿部1a和绝缘部侧的线圈端面84围成的区域在缠绕绕线70期间产生的间隙部填充之后的线圈的放大图。图12是表示本实施方式的在绕线之后进行了反向弯曲的状态的定子铁芯1的示意图。

以下，就本发明的实施方式的动作的概要进行说明。首先，一面保持排列性一面进行缠绕。此时，在缠绕期间，在产生了间隙部79（后面将进行具体说明）的阶段也在间隙部79进行缠绕。填充了间隙部79之后重新一面保持排列性一面进行缠绕。如此这样反复地进行一面保持排列性一面进行缠绕的动作和对间隙部79进行缠绕的动作。通过这样，填充了间隙部79。因此，可以防止在中间层向缠绕坍塌方向85发生缠绕坍塌。因此，可以在保持良好的排列性的状态下既防止缠绕鼓起，又防止在中间层的缠绕坍塌。后面将就每个附图标记与图的对应关系进行说明。

以下，在对本发明的实施方式的动作进行具体说明之前，先就动作主体即绕线机200的大体结构进行说明，然后就动作进行具体说明。如图8所示，绕线机200的锭翼72形成为由底部和从底部起大致直立的两根大致多边形体组成的大致U字形，在其中一方的大致多边形体上安装空心的喷嘴71。绕线机200从喷嘴71输出绕线70，利用型模73进行定位，然后向定子铁芯1上进行缠绕。型模部90由型模73、导向件74、圆柱75以及轴76等构成，可进行圆柱75轴上的箭头78方向的运动（以下称为前后方向）。另外，锭翼72可将箭头77所示的轴76的中心轴作为旋转轴方向进行运转（以下称为旋转方向），也可以进行前后方向的运动。另外，型模部90形成为位于锭翼72内侧的位置关系。

如图8所示，绕线机200通过锭翼72的旋转方向的动作和前后方向的动作，将从安装在锭翼72上的喷嘴71的前端供给来的绕线70缠绕在齿部1a上。相邻的前端部1a-1之间的距离81小于锭翼72的大致U字形的一部分即两根大致多边形体间的距离，因此，若锭翼72试图向着定子铁芯1进行前进行程，则锭翼72就不会进到齿部1a的深处。于是，在锭翼72上安装上述说明的型模73，该型模73是按照即使在相邻的前端部1a-1间的距离81的间隙中也可以向着定子铁芯1前进的尺寸制成的。即，型模73的一部分的形状的长度在距离81以内。型模73代替锭翼72向着定子铁芯1前进到前端部1a-1的深处。通过这样，即使锭翼72向着定子铁芯1前进但不能到齿部1a的深处，绕线机200也可以使从喷嘴71供给的绕线70沿着型模73的侧面到达齿部1a的深处。因此，绕线机200可以进行缠绕直至齿部1a的深处。

当锭翼72进行前后方向的动作时，锭翼72与型模73相互的位置关系不变，一体地进行前后方向的动作。另外，当锭翼72进行旋转方向的动作时，仅锭翼72进行旋转。即，在进行缠绕时，锭翼72进行旋转，但型模73不进行旋转方向的运动。

这样，绕线机200反复进行锭翼72和型模73的旋转方向的动作及前后方向的动作，从而可以形成规定的线圈2。

在锭翼72的前后方向的行程之中的、向着定子铁芯1行进的前进行程中，前端部1a-1的端部与图9所示的型模前进端83之间成为工作范围。另一方面，在锭翼72的前后方向的行程之中的、向着定子铁芯1的反方向行进的后退行程中，直到前端部1a-1的端部为止都成为工作范围。作为前进行程直到型模前进端83的理由，是因为绝缘部3成为向前端部1a-1侧弯曲的形状。即，图3所示的铁芯背部1b成为按照规定的曲率弯曲的形状，由于绝缘部3与其接合地形成，因此绝缘部3也按照规定的曲率弯曲。因此，型模73一旦试图移动到绝缘部3侧的齿部1a的端部，型模73就会受到绝缘部3的干扰。

另外，必需在绝缘部3与型模73之间确保绕线70可进入的区域。为此，如图9所示，型模73只能移动到型模前进端83。因此，绕线机200在型模73不能移动到绝缘部3侧的齿部1a的端部的状态下进行锭翼72的前后方向的动作及旋转方向的动作。其结果，绕线70到达不了绝缘部3侧的齿部1a的端部，如图9所示会产生间隙部79。所说的间隙部79，具体是指由绝缘部3、齿部1a、绝缘部3侧的线圈端面84形成的空间。更具体地说，所说的间隙部79，是指由绝缘部3向前端部1a-1侧弯曲的曲面、齿部1a的表面侧的曲面和绝缘部3侧的线圈端面84的各绕线70的表面所形成的空间。

在此，利用曲面等就各个部件进行了说明，但结构不受其限制。

而且，在产生了间隙部79的状态下，如图9所示，绕线70向缠绕坍塌方向85坍塌。通过这样，如图10所示，坍塌后的绕线86将位于靠近定子铁芯1的部位。在该状态下，定子铁芯1和绕线70的距离80极短。因此，在耐压试验等中会发生绝缘破坏。

因此，在本发明的实施方式中，在间隙部79变大时，从事先设定的第一缠绕路径向相对间隙部79的第二缠绕路径改变缠绕路径，使得型模73在前后方向往复的动作在从线圈顶部82的位置到型模前进端83的位置为止的行程中进行多次。通过这样，向间隙部79追加绕线70。即，在第二缠绕路径中缠绕在线圈顶部82附近的绕线70进入间隙部79，如图11所示地填充间隙部79。此时，在间隙部79变大到某种程度之前，都不进行型模73的前后方向的动作。即，绕线机200在间隙部79变大到某种程度之前，照常在第一缠绕路径通过锭翼72的前后方向的动作一面保持绕线70的排列性一面进行绕线70的缠绕。因此，不会像现有技术那样在各个层发生线圈峰部的缠绕坍塌。因此，在本发明的实施方式中，可以确保绕线70的排列性，可以防止各线圈2的缠绕坍塌和缠绕鼓起，从而可以防止定子绕组400的缠绕坍塌和缠绕鼓起。

换句话说，通过填充间隙部79，可以防止在绕线期间向缠绕坍塌方向85的方向发生缠绕坍塌，并且通过确保绕线70的排列性，可以防止定子绕组400的缠绕坍塌和缠绕鼓起。

另外，关于间隙部79的产生部位，试着预先将绕线70缠绕在齿部1a上，通过实际测量来事先确认从哪里到哪里形成了间隙部。

另外，同样也通过实际测量来确认线圈顶部82和绝缘部3侧的线圈端面84的位置。

另外，由于绕线70的匝数是事先确定的，因此不使用绕线70之外的绕线来填充间隙部79。即，在通常的缠绕路径缠绕的绕线70的匝数与经由间隙部70在缠绕路径缠绕的绕线70的匝数的合计匝数，成为了缠绕在定子铁芯1上的绕线70的匝数。

另外，绕线70相当于本发明的绕组。

另外，在本发明的实施方式中，就单层缠绕的一个例子进行了说明，但不受此限制。也可以是例如二相缠绕。

如上所述，在本发明的实施方式中，旋转电极具备：转子38；定子铁芯1，所述定子铁芯1具备多个铁芯背部1b和齿部1a，所述铁芯背部1b的横截面分别具有弯曲的形状，并且围绕转子38地连结成环状，所述齿部1a从铁芯背部1b的转子38侧的面竖立地形成；绝缘部3，所述绝缘部3的横截面具有弯曲的形状，并且设置在铁芯背部1b的转子38侧的面上；线圈，所述线圈通过包括由绝缘部3的定子侧的面、绝缘部3的转子38侧的面和连结了绝缘部3的两端的线段围成的区域在内地、在齿部1a上缠绕绕组而构成，由此，可以防止定子绕组400的缠绕坍塌和缠绕鼓起。

附图标记说明

1定子铁芯，1a齿部，1a-1前端部，1b铁芯背部，1c薄壁连结部，1d铁芯端面，2线圈，3绝缘部，4电源端子，5中性点端子，7拉绕用突起，8突起，10单元定子铁芯，38转子，39托架，40模塑定子，41接线部件，63定子铁芯对接部，64焊接部，70绕线，71喷嘴，72锭翼，73型模，74导向件，75支柱，76轴，77锭翼旋转方向，78型模输送方向，79间隙部，80定子铁芯与绕线的距离，81相邻的齿部的距离，82线圈顶部，83型模前进端，84绝缘部侧的线圈端面，85缠绕坍塌方向，86坍塌后的绕线，90型模部，100定子，200绕线机，300电动机，400定子绕组。

Claims (2)

1.一种旋转电机，其特征在于，具备：

转子；

定子铁芯，所述定子铁芯具备多个铁芯背部和齿部，所述铁芯背部的横截面分别具有弯曲的形状，并且围绕所述转子地连结成环状，所述齿部从所述铁芯背部的转子侧的面竖立地形成；

绝缘部，所述绝缘部的横截面具有弯曲的形状，并且设置在所述铁芯背部的转子侧的面上；以及

线圈，所述线圈通过包括以下区域在内地在所述齿部上缠绕绕组而构成，该区域是由所述绝缘部的定子侧的面、所述绝缘部的转子侧的面和连结了所述绝缘部的两端的线段围成的区域。

2.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，所述定子铁芯具备所述铁芯背部和所述齿部，而且具备形成于所述齿部的前端且横截面为弯曲状的前端部。

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