CN103715788A

CN103715788A - 电动机的定子及电动机

Info

Publication number: CN103715788A
Application number: CN201310446838.9A
Authority: CN
Inventors: 小野洵一; 加藤丈晴
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-10-04
Filing date: 2013-09-26
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2033-09-26
Also published as: JP5773963B2; EP2717440A2; EP2717440A3; JP2014075922A; CN203481937U; CN103715788B; EP2717440B1

Abstract

本发明的目的是提供一种电动机的定子及电动机，电动机的定子具有能够保持绕线槽的占空系数并且防止搭载在基板上的IC和在定子上绕线的线圈的干涉的线圈形状，该基板组装在定子上。电动机的定子具备：具有多个齿的定子铁芯；在各个齿上绕线的线圈；和基板，搭载有用于驱动电动机的IC，与线圈之间隔着间隙地被组装。线圈由横截面形状形成为大致长方形和大致梯形的线圈构成，在以便齿成为内侧以圆环状形成定子铁芯的状态下，横截面形状形成为大致长方形的线圈和横截面形状形成为大致梯形的线圈沿周向交替地配置，横截面形状形成为大致梯形的线圈的外周侧的边比内周侧的边长，IC在组装了基板时位于横截面形状形成为大致长方形的线圈上。

Description

电动机的定子及电动机

技术领域

本发明涉及电动机的定子及电动机，尤其是涉及其线圈形状。

背景技术

一般来说，电动机的定子为了实现低损失化和小型化，优选提高收容线圈的绕线槽的占空系数。从这样的观点出发，作为现有技术，变更相邻的线圈形状，防止线圈彼此的干涉，并且尽可能没有间隙地在特定部位大量绕线，来提高绕线槽的占空系数（参照专利文献1～7）。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开2005-117821号公报（例如，参照［0009］、［0010］、图1）

【专利文献2】日本特开平03-3625号公报（例如，参照第2页、第3页、图1～图5）

【专利文献3】日本特开平10-174331号公报（例如，参照［0030］～［0032］、图1）

【专利文献4】日本特开平11-032457号公报（例如，参照［0014］～［0018］、图1、图2）

【专利文献5】日本特开平10-174331号公报（例如，参照［0015］～［0023］、图1）

【专利文献6】日本特开平04-150749号公报（例如，参照第3页、图1）

【专利文献7】WO2007/141830号（例如，参照［0010］～［0014］、图1、图2）

但是，在专利文献1～7记载的技术中，成为相邻的线圈彼此不干涉的线圈形状，但没有考虑搭载在基板上的IC（集成电路）和线圈的干涉，该基板组装在定子上。由此，如上所述地在一个绕线线圈中，在特定部位大量绕线时，在该部位，不仅在定子的周向，还在定子上的基板方向上，线圈也鼓起。其结果，若成为线材的线径粗且匝数多的线圈，则线圈和基板的间隙消失，存在线圈与搭载在基板上的IC干涉的课题。

发明内容

发明要解决的课题

本发明是为解决上述课题而做出的，其目的是提供具有如下线圈形状的电动机的定子及电动机，即，能够保持绕线槽的占空系数，并且防止搭载在基板上的IC和在定子上绕线的线圈的干涉的线圈形状，该基板组装在定子上。

用于解决课题的技术方案

本发明的电动机的定子，具有：定子铁芯，其具有多个齿；线圈，其缠绕在各个齿上；和基板，其搭载有用于驱动电动机的集成电路，并且与线圈之间隔着间隙地被组装，线圈由横截面形状形成为大致长方形的线圈和横截面形状形成为大致梯形的线圈构成，在将定子铁芯形成为圆环状以便齿成为内侧的状态下，横截面形状形成为大致长方形的线圈和横截面形状形成为大致梯形的线圈沿周向交替地配置，横截面形状形成为大致梯形的线圈的外周侧的边比内周侧的边长，集成电路，在组装了基板时，位于横截面形状形成为大致长方形的线圈上。

发明的效果

根据本发明的电动机的定子，能够保持绕线槽的占空系数，并且防止搭载在基板上的IC和在定子上绕线的线圈的干涉，该基板组装在定子上。

附图说明

图1是表示在本发明的实施方式的电动机的定子铁芯上绕线之后而将定子铁芯正弯的定子的立体图。

图2是表示将本发明的实施方式的电动机的定子铁芯反弯而进行绕线的定子的立体图。

图3是本发明的实施方式的电动机的带状定子铁芯的立体图。

图4是使用本发明的实施方式的电动机的定子的12槽/8极的同步电动机（无刷DC马达）的横剖视图。

图5是本发明的实施方式的电动机的定子绕线的接线图。

图6是表示本发明的实施方式的反弯的绕线前的电动机的定子铁芯的图。

图7是表示在本发明的实施方式的电动机的定子铁芯上绕线的绕线机的图。

图8是从定子侧面观察在本发明的实施方式的电动机的定子铁芯上绕线的线圈形状的概要图。

图9是表示在本发明的实施方式的电动机的定子中，正弯后组装了基板的状态的侧视图。

图10是表示本发明的实施方式的电动机的定子的、相邻的线圈彼此的干涉的横剖视图。

图11是表示本发明的实施方式的电动机的定子的、消除了相邻的线圈彼此的干涉的线圈形状及其配置的横剖视图。

具体实施方式

以下，基于附图说明本发明的实施方式。

实施方式

图1是表示在本发明的实施方式的电动机的定子铁芯上绕线之后而将定子铁芯正弯的定子的立体图，图2是表示将本发明的实施方式的电动机的定子铁芯反弯而进行绕线的定子的立体图，图3是本发明的实施方式的电动机的带状定子铁芯的立体图。此外，正弯是指弯曲定子100，以便齿1a成为内侧，反弯是指弯曲定子100，以便齿1a成为外侧。

本实施方式的电动机的定子100与使用永磁铁的转子组合而构成同步电动机（无刷DC马达）。

定子100将线圈2绕线在定子铁芯1上，并且如图1所示，弯曲定子铁芯1的薄壁连结部1c，对定子铁芯对接部63进行焊接并在焊接部64进行固定，而形成为圆环状。设置有从铁芯背部1b分别向内侧沿半径方向延伸的齿1a。在齿1a的前端部两侧具有沿周向延伸的前端部1a-1，在由铁芯背部1b、齿1a和前端部1a-1包围的部分形成有绕线槽1e。覆盖绕线槽1e的内表面地一体成形绝缘部3，经由该绝缘部3将线圈2缠绕在齿1a上而构成定子100。

在本实施方式中，对12槽/8极的电动机的定子100进行说明。该电动机的定子100具有以下所示的特征。此外，关于各附图标记在后面说明。

（1）定子铁芯1的槽数是12（定子铁芯1具有12个齿1a）。

（2）线圈2是三相的单Y接线，极数是8极。线圈2是分别缠绕在12个齿1a上的集中绕组方式。

（3）定子铁芯1是将厚度为0.1～0.7mm左右的电磁钢板冲压成带状，通过将它们铆接（かしめ）、焊接、粘接等层叠而形成的。带状的定子铁芯1具有12个齿1a。

（4）在带状的定子铁芯1上，设置有实施线圈2和定子铁芯1之间的绝缘的绝缘部3。绝缘部3使用例如PBT（聚对苯二甲酸丁二醇酯）等热塑性树脂与定子铁芯1一体地成形。绝缘部3按每个齿1a设置。因此，这里，具有12个绝缘部3。

（5）若在带状的定子铁芯1上设置了绝缘部3，则将三个电源端子4和一个中性点端子5插入绝缘部3的一个轴向端部（接线侧）的规定部位。

（6）将带状的定子铁芯1向与完成后的电动机的定子100相反的方向弯曲，齿1a彼此之间的开口部扩大。由此，容易将线圈2缠绕在齿1a上。

（7）在绕线后，将定子铁芯1正弯（向规定方向弯曲而成为大致环状），以便齿1a成为内侧。

（8）焊接定子铁芯1的定子铁芯对接部63，并在焊接部64固定。

（9）电源端子4和中性点端子5被熔融。

（10）而且，将与外部连接的省略图示的接线零件组装到电动机的定子100，而机械地且电气地接合。

如图2所示，在将薄壁连结部1c弯曲以便定子铁芯1的齿1a成为外侧，并扩大地形成了由铁芯背部1b、齿1a和前端部1a-1包围的绕线槽1e空间的状态下，线圈2被卷绕在齿1a上。

在与定子铁芯1一体成形的绝缘部3的一端（轴向上侧），三个电源端子4（U端子4a、V端子4b、W端子4c）和一个中性点端子5分别被插入图2所示的部位，并被熔融。此外，熔融是指通过加热使线圈2的涂层熔化，通过铆接的方法机械地及电气地连接该熔化的端部和电源端子4、以及该熔化的端部和中性点端子5。

另外，在供中性点端子5插入的绝缘部3的一端（轴向上侧），设置有中性点端子5的布线用突起（引き回し用突起）7。

而且，在绝缘部3的一端（轴向上侧），具备将各相的连接线从定子铁芯1的轴向端面起的高度保持在规定位置的突起8。

因为本实施方式的电动机的定子100是12槽，所以齿1a也是12个。

定子铁芯1是将厚度为0.1～0.7mm左右的电磁钢板冲压成带状，并通过将它们铆接、焊接、粘接等层叠而形成的。

如图3所示，定子铁芯1由齿1a、前端部1a-1、铁芯背部1b、薄壁连结部1c、铁芯端面1d和绕线槽1e构成。

设置有从铁芯背部1b分别向内侧沿半径方向延伸的齿1a，铁芯背部1b和齿1a在俯视观察时呈大致T字形。另外，在齿1a的前端部具有前端部1a-1，正面观察时呈大致四边形。邻接的铁芯背部1b彼此经由薄壁连结部1c被连结了共计12个。由此，定子铁芯1能够自由地进行反弯、正弯。

在两端的铁芯背部1b，在与其他的铁芯背部1b不邻接的一侧的端面上设置有铁芯端面1d。

在由铁芯背部1b、齿1a和前端部1a-1包围的部分形成有绕线槽1e，连结两端的铁芯端面1d彼此时，具有12个绕线槽1e。另外，绝缘部3覆盖绕线槽1e的内表面地成形。此时，虽然未图示，但在转子和电动机的定子100之间需要径向尺寸为1mm以下的空隙，因而在前端部1a-1不设置绝缘部3。

图4是使用了本发明的实施方式的电动机的定子的12槽/8极的同步电动机（无刷DC马达）的横剖视图。

如图4所示，本实施方式的同步电动机（无刷DC马达）是12槽/8极，齿1a的数量与转子的磁极的数量之比是3：2。

该定子100的线圈的配置是将各相的绕线按照U、V、W的顺序排列地配置，分别流动120°相位差的交流电流，由此驱动同步电动机（无刷DC马达）。

U相的线圈由线圈U1、线圈U2、线圈U3、线圈U4构成。线圈U1的缠绕始端被连接在电源端子4之一的U端子4a上。而且，线圈U4的缠绕终端被连接在中性点端子5上。

V相的线圈由线圈V1、线圈V2、线圈V3、线圈V4构成。线圈V1的缠绕始端被连接在电源端子4之一的V端子4b上。而且，线圈V4的缠绕终端被连接在中性点端子5上。如图1所示，V端子4b被设置在成形于设有U端子4a的铁芯背部1b的邻近的铁芯背部1b上的绝缘部3的一端（轴向上侧）。

W相的线圈由线圈W1、线圈W2、线圈W3、线圈W4构成。线圈W1的缠绕始端被连接在电源端子4之一的W端子4c上。而且，线圈W4的缠绕终端被连接在中性点端子5上。如图1所示，W端子4c被设置在成形于设有V端子4b的铁芯背部1b的邻近的铁芯背部1b上的绝缘部3的一端（轴向上侧）。

此外，缠绕在各齿1a上的线圈2的缠绕方向全部是相同的方向。

图5是本发明的实施方式的电动机的定子绕线的接线图。

如图5所示，电动机的定子100的定子绕线被接线成单Y。即，U相的线圈U1（+）、线圈U2（-）、线圈U3（-）、线圈U4（+）被串联连接。另外，V相的线圈V1（-）、线圈V2（+）、线圈V3（+）、线圈V4（-）被串联连接。而且，W相的线圈W1（+）、线圈W2（-）、线圈W3（-）、线圈W4（+）被串联连接。而且，线圈U4（+）、线圈V4（-）、线圈W4（+）的缠绕终端被连接在中性点N上。

图6是表示本发明的实施方式的反弯的绕线前的电动机的定子铁芯的图，图7是表示向本发明的实施方式的电动机的定子铁芯绕线的绕线机的图。

向电动机的定子铁芯1的绕线通过绕线机进行。在图7中，绕线机具有线嘴71、快转件（フライヤ）72、成型机（フォーマ）73、引导部74、轴76、支柱75。

线嘴71被安装在快转件72上。线嘴71形成为中空的筒状，放出线材70。快转件72能够向旋转方向77动作。成型机73被设置在配置于快转件72的旋转轴上的支柱75的上方。成型机73通过引导部74及轴76能够向快转件72的进给方向（旋转轴上）78移动。该成型机73沿进给方向78推压线材70，进行绕线位置的定位。

以下，对向电动机的定子铁芯1的绕线动作进行说明。

线材70的绕线是将从围绕齿1a的轴旋转的快转件72供给的线材70通过沿进给方向78移动的成型机73引导地进行绕线。

成型机73朝向进给方向78，即定子铁芯1的连接线侧的方向，推压线材70，由此进行绕线位置的定位。

而且，快转件72旋转，经由绝缘部3将从线嘴71放出的线材70卷绕在齿1a上。

此时，相邻的齿1a的前端部1a-1间的距离81比快转件72的宽度窄，在快转件72朝向进给方向78时，不能进入到齿1a的里侧。由此，以即使是相邻的齿1a的前端部1a-1间的距离81也能够进入的尺寸制作的成型机73被设置在快转件72上。该成型机73代替快转件72进入到齿1a的里侧，由此，从线嘴71供给的线材70沿着成型机73的侧面到达齿1a的里侧，从而能够绕线到齿1a的里侧。

此外，在快转件72在进给方向78动作时，快转件72和成型机73的相互的位置关系不变。另外，在绕线时，快转件72进行旋转动作，而成型机73不进行旋转动作。

以上，通过反复进行快转件72在旋转方向77的动作及快转件72和成型机73在进给方向78的动作，能够得到在齿1a上绕线的线圈2。

图8是从定子侧面观察在本发明的实施方式的电动机的定子铁芯上绕线的线圈形状的概要图，图9是表示在本发明的实施方式的电动机的定子中，在正弯之后组装了基板的状态的侧视图。

在由绕线机进行了电动机的定子绕线之后，如图9所示，将定子100正弯，从其轴向上侧组装基板87。此时，进行绕线以便间隙86如图8所示地形成于搭载在定子100侧的基板87上的IC88和在定子100的齿1a上绕线的线圈2这两者之间，因此，避免IC88和线圈2相互干涉。

但是，为了保持绕线槽1e的占空系数，线圈2的匝数不减少，而将在与IC88干涉的部分绕线的线材70转移到有空间余量的部分，由此消除干涉。

如上所述地进行绕线而形成后述的图10所示的横截面形状为大致长方形的线圈A91，使IC88位于其上方，由此能够防止两者的干涉。

图10是表示本发明的实施方式的电动机的定子的、相邻的线圈彼此的干涉的横剖视图。图11是表示本发明的实施方式的电动机的定子的、消除了相邻的线圈彼此的干涉的线圈形状及其配置的横剖视图。

如图10所示，横截面形状为大致长方形的线圈A91和横截面形状为大致梯形的线圈B92沿周向交替地配置。

横截面形状为大致长方形的线圈A91如上所述地不与IC88干涉，但如图10所示，在增加了线圈2的匝数的干涉部分89，与相邻的横截面形状为大致梯形的线圈B92干涉。因此，将在处于内周侧的干涉部分89上绕线的横截面形状为大致梯形的线圈B92的线材70转移到有空间余量的外周侧，由此消除干涉。

此时的横截面形状为大致梯形的线圈B92是如图11所示的横截面形状为大致梯形的线圈B93，与横截面形状为大致梯形的线圈B92相比，成为外周侧的边比内周侧的边长的形状。

由此，如图11所示，在横截面形状为大致长方形的线圈A91和横截面形状为大致梯形的线圈B93中，相互相邻的边分别大致平行，如消除干涉的部分90所示地，能够消除横截面形状为大致长方形的线圈A91和横截面形状为大致梯形的线圈B93的干涉。

此外，这里所谓的边是指在绕线于各齿1a的线圈2的横截面中，将在最外侧绕线的部分彼此连结的线，因此严格地来说不是直线。

另外，在横截面形状为大致梯形的线圈B93中，通过使外周侧的匝数比减少了的内周侧的匝数多，由此，不仅能够保持绕线槽1e的占空系数，还提高绕线槽1e的占空系数。

以上，能够得到具有如下线圈形状的电动机的定子，即，能够保持绕线槽1e的占空系数，并且防止搭载在基板87上的IC和在定子上绕线的线圈的干涉，该基板87组装在定子上。

此外，在本实施方式中，对12槽/8极的电动机的定子100进行了说明，但也可以是其他的槽数及极数。

附图标记的说明

1定子铁芯，1a齿，1a-1前端部，1b铁芯背部，1c薄壁连结部，1d铁芯端面，1e绕线槽，2线圈，3绝缘部，4电源端子，4aU端子，4bV端子，4cW端子，5中性点端子，7布线用突起，8突起，63定子铁芯对接部，64焊接部，70线材，71线嘴，72快转件，73成型机，74引导部，75支柱，76轴，77旋转方向，78进给方向，81相邻的齿的前端部间的距离，86间隙，87基板，88IC，89干涉部分，90消除干涉的部分，91横截面形状为大致长方形的线圈A，92横截面形状为大致梯形的线圈B，93消除了与线圈A的干涉的横截面形状为大致梯形的线圈B，100定子。

Claims

1.一种电动机的定子，具有：

定子铁芯，其具有多个齿；

线圈，其缠绕在各个所述齿上；和

基板，其搭载有用于驱动电动机的集成电路，并且与所述线圈之间隔着间隙地被组装，

所述电动机的定子的特征在于，

所述线圈由横截面形状形成为大致长方形的线圈和横截面形状形成为大致梯形的线圈构成，

在将所述定子铁芯形成为圆环状以便所述齿成为内侧的状态下，

横截面形状形成为大致长方形的线圈和横截面形状形成为大致梯形的线圈沿周向交替地配置，

所述横截面形状形成为大致梯形的线圈的外周侧的边比内周侧的边长，

所述集成电路，在组装了所述基板时，位于所述横截面形状形成为大致长方形的线圈上。

2.如权利要求1所述的电动机的定子，其特征在于，在所述横截面形状形成为大致长方形的线圈和所述横截面形状形成为大致梯形的线圈中，相互相邻的边分别大致平行。

3.一种电动机，其特征在于，具有权利要求1或2所述的电动机的定子。