CN104662779B - 电力机械 - Google Patents

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Abstract

本发明提供电力机械，能够确保绝缘性能并提高槽满率，从而能够实现品质的提高以及高输出化。在本发明的电力机械中，导体线(13)，以将导体部(13a)的长方形截面的短边的长度方向朝向槽深度方向的方式，在槽深度方向上彼此相接而排列成多层一列，被收纳在槽(11c)内，形成在导体部(13a)的朝向槽深度方向的面上的绝缘覆膜(13b)的部位的厚度(t1)比形成在导体部(13a)的朝向槽排列方向的面上的绝缘覆膜(13b)的部位的厚度(t2)薄。

Description

电力机械
技术领域
本发明涉及发电机、电动机等旋转电机、线性马达等直动机等电力机械，特别是涉及可得到高绝缘性能和高槽满率的电枢绕组的构造。
背景技术
近年来，对于装载于车辆的旋转电机，要求其实现车辆的发动机室伴随着旋转电机装载空间缩小的小型化、以及由于车辆载荷的增大而需要的发电输出的提高。并且，还要求其可靠性的提高。
鉴于这样的状况，为了实现小型高输出以及质量的提高，提出了各种各样的方案。例如，在专利文献1记载的电枢绕组中，将形成为截面鼓形状的绕组在安装有绝缘片的槽内收纳了多层。绕组被绝缘覆膜覆盖，截面鼓形状的圆弧面绝缘覆膜彼此相接，侧面绝缘覆膜经由绝缘片与电枢铁芯相接。而且，圆弧面绝缘覆膜形成为比侧面绝缘覆膜厚。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平6-189482号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1中，电枢绕组以将其截面鼓形状的侧面朝向周向的方式，在安装有绝缘片的槽内收纳了多层。因此，电枢绕组的导体部和电枢铁芯的铁芯背部之间的间隔距离，是侧面绝缘覆膜的厚度和绝缘片的厚度的总和。另一方面，电枢绕组的导体部和电枢铁芯的齿之间的间隔距离，是圆弧面绝缘覆膜的厚度和绝缘片的厚度的总和。但是，由于圆弧面绝缘覆膜的厚度比侧面绝缘覆膜的厚，所以即便能够将电枢绕组的导体部和电枢铁芯的铁芯背部之间的间隔距离设定为确保绝缘性能所需要的最小距离(绝缘距离)，电枢绕组的导体部和电枢铁芯的齿之间的间隔距离也不会为绝缘距离。结果，存在槽满率降低、无法实现高输出化的课题。
本发明是为了解决上述课题而作出的，其目的在于得到一种电力机械，使以沿着槽深度方向排列并相接的方式收纳在槽内的导体线在槽深度方向上的绝缘覆膜的厚度和在槽排列方向上的绝缘覆膜的厚度，能够分别根据导体部之间的绝缘距离以及导体部和电枢铁芯之间的绝缘距离来独立地设定，从而能够确保绝缘性能，提高槽满率，并能够实现品质的提高和高输出化。
用于解决问题的手段
本发明的旋转电机具备电枢，上述电枢具有电枢铁芯和电枢绕组，上述电枢铁芯的槽沿槽宽度方向排列有多个，上述电枢绕组是将上述导体线绕装在上述槽内而构成的。上述导体线具备导体部和绝缘覆膜，上述导体部具有长方形截面，上述绝缘覆膜是以覆盖上述导体部的外周的方式形成的，上述导体线，以将上述导体部的长方形截面的长边或短边的长度方向朝向槽深度方向的方式，沿槽排列方向至少排成1列，并在各列的槽深度方向上彼此相接而排列多层，被收纳在上述槽内，当设被形成在上述导体部的朝向槽深度方向的面上的上述绝缘覆膜的部位的厚度为t1、被形成在上述导体部的朝向槽排列方向的面上的上述绝缘覆膜的部位的厚度为t2时，上述绝缘覆膜被形成为满足t1＜t2。
发明的效果
根据本发明，形成在导体部的朝向槽深度方向的面上的绝缘覆膜的部位的厚度t1比形成在导体部的朝向槽排列方向的面的绝缘覆膜的部位的厚度t2薄。因此，t1和t2能够根据在槽深度方向上的导体部之间的绝缘距离、以及导体部和电枢铁芯之间的绝缘距离来独立地设定，所以能够确保绝缘性能并提高槽满率。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的旋转电机的半剖视图。
图2是表示本发明的实施方式1的旋转电机中的电枢绕组的剖视图。
图3是说明本发明的实施方式1的旋转电机中的电枢绕组的槽收纳状态的剖视图。
图4是说明比较例的旋转电机中的电枢绕组的槽收纳状态的剖视图。
图5是说明本发明的实施方式2的旋转电机中的电枢绕组的槽收纳状态的剖视图。
图6是表示构成本发明的实施方式3的旋转电机中的电枢绕组的导体线的剖视图。
图7是说明构成本发明的实施方式3的旋转电机中的电枢绕组的导体线的制造方法的剖视图。
具体实施方式
下面，用附图说明本发明的旋转电机的优选实施方式。
实施方式1
图1是表示本发明的实施方式1的旋转电机的半剖视图，图2是表示本发明的实施方式1的旋转电机中的电枢绕组的剖视图，图3是说明本发明的实施方式1的旋转电机中的电枢绕组的槽收纳状态的剖视图。
在图1中，旋转电机100具备：壳体1，该壳体1具有有底圆筒状的框架2和闭塞框架2的开口的端板3；电枢10，该电枢10以内嵌状态固定在框架2的圆筒部；以及转子5，该转子5固定在旋转轴6上并能够旋转地配设在电枢10的内周侧，该旋转轴6经由轴承4能够旋转地被支承于框架2的底部和端板3。
转子5具备转子铁芯7和永磁铁8，该转子铁芯7固定在插通了轴心位置的旋转轴6上，该永磁铁8以沿轴向贯穿的方式埋设在转子铁芯7的外周面侧，并以规定的间距沿周向排列。永磁铁8分别配置成磁极沿周向交替改变。
电枢10具备圆环状的电枢铁芯11、和电枢绕组12，该电枢铁芯11的槽向内周侧开口并以等角间距沿周向排列，该电枢绕组12安装于电枢铁芯11。电枢铁芯11是例如将冲裁成规定形状的电磁钢板层叠一体化而制成的，具有圆环状的铁芯背部11a、和齿11b，该齿11b分别从铁芯背部11a的内周面向径向内方延伸并以等角间距沿周向排列。而且，由铁芯背部11a和相邻的齿11b划出的空间形成槽11c。在此，电枢铁芯11的周向相当于槽宽度方向、即槽11c的排列方向。另外，电枢铁芯11的径向相当于槽深度方向。
构成电枢绕组12的导体线13，如图2所示，具备：具有长方形截面的铜制的导体部13a，以及以覆盖导体部13a的外周的方式包覆的绝缘覆膜13b。而且，包覆在由导体部13a的长方形截面的长边构成的平面上的绝缘覆膜13b的部位的厚度t1，比包覆在由导体部13a的长方形截面的短边构成的平面上的绝缘覆膜13b的部位的厚度t2薄。绝缘覆膜13b的材料采用例如聚酰胺、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚酰胺酰亚胺、聚酯、聚酰亚胺、聚缩醛等绝缘性树脂。此外，导体线13是例如通过在四边形截面的导体线的外周包覆绝缘性树脂并进行烧焊(日文：焼き付け)而制成的。
导体线13，如图3所示，以使长方形截面的短边长度方向与径向一致的方式，沿径向排成1列并在槽11c内收纳了5层。由导体部13a的长方形截面的长边构成的平面朝向径向。因此，使包覆在由导体部13a的长方形截面的长边构成的平面上的绝缘覆膜13b的部位为径向面绝缘覆膜。另外，由导体部13a的长方形截面的短边构成的平面朝向周向。因此，使包覆在由导体部13a的长方形截面的短边构成的平面上的绝缘覆膜13b的部位为周向面绝缘覆膜。导体线13以相互使厚度t1的径向面绝缘覆膜相接的方式，沿径向在槽11c内收纳了5层。另外，沿径向在槽11c内收纳了5层的各个导体线13，经由厚度t2的周向面绝缘覆膜，与槽11c的内周侧面相接。并且，在位于槽深度方向的最深部的导体线13和槽11c的底面之间，形成有空隙16。
下面，与比较例进行对比来说明实施方式1的效果。图4是说明比较例的旋转电机中的电枢绕组的槽收纳状态的剖视图。
在比较例中，如图4所示，导体线20具有长方形截面的导体部20a和以覆盖导体部20a的外周的方式包覆的绝缘覆膜20b。而且，包覆在由导体部20a的长方形截面的长边构成的平面上的绝缘覆膜20b的部位的厚度t3，与包覆在由导体部20a的长方形截面的短边构成的平面上的绝缘覆膜20b的部位的厚度t4相等。导体线20，以使长方形截面的短边长度方向与径向一致的方式，沿径向排成1列，并在安装了具有厚度t5的绝缘片21的槽11c内收纳了5层。
在此，由导体部20a的长方形截面的长边构成的平面朝向径向，由导体部20a的长方形截面的短边构成的平面朝向周向。因此，使包覆在由导体部20a的长方形截面的长边构成的平面上的绝缘覆膜20b的部位为径向面绝缘覆膜，使包覆在由导体部20a的长方形截面的短边构成的平面上的绝缘覆膜20b的部位为周向面绝缘覆膜。
导体线20，以相互使厚度t3的径向面绝缘覆膜相接的方式，沿径向在槽11c内收纳了5层。沿径向在槽11c内收纳了5层的各个导体线20，经由绝缘片21与槽11c的内周侧面(齿11b)相接。位于槽11c的最深部的导体部20a，经由绝缘片21与槽11c的底面(铁芯背部11a)相接。
在比较例中，需要在导体部20a之间确保绝缘距离L1(为了确保绝缘性能所需要的最小间隔距离)。因此，径向面绝缘覆膜的厚度t3设定为满足t3≥L1/2。另外，在导体部20a和电枢铁芯11之间、即在导体部20a和齿11b之间，需要确保绝缘距离L2。因此，周向面绝缘覆膜的厚度t4和绝缘片21的厚度t5设定为满足t4+t5≥L2。而且，在使t3＝L1/2、且t4+t5＝L2的情况下，槽满率最大。
位于槽11c的最深部的导体部20a和铁芯背部11a之间的间隔距离为(t3+t5)。而且，由于t3＝t4，所以(t3+t5)＝(t4+t5)＝L2。在此，在使导体部20a之间的间隔距离为绝缘距离L1的情况下，t3＝t4＝L1/2，仅靠绝缘覆膜20b无法确保导体部20a和电枢铁芯11之间的绝缘距离L2。因此，在比较例中，需要夹装绝缘片21来确保绝缘距离L2。
另外，在比较例中，在如专利文献1那样使t3＞t4的情况下，(t3+t5)＞(t4+t5)＝L2。因此，导体部20a和铁芯背部11a之间的间隔距离比导体部20a和电枢铁芯11之间的绝缘距离L2长，从而造成槽满率的降低。
在实施方式1中，也需要在导体部13a之间确保绝缘距离L1。因此，径向面绝缘覆膜的厚度t1设定为满足t1≥L1/2。
另外，在导体部13a和齿11b之间，需要确保绝缘距离L2。因此，周向面绝缘覆膜的厚度t2设定为满足t2≥L2。
并且，在位于槽11c的最深部的导体部13a和铁芯背部11a之间，需要确保绝缘距离L2。因此，空隙16的间隙d设定为满足d≥L2－t1。
导体部13a和铁芯背部11a之间的间隔距离为(t1+d)。在此，由于d≥L2－t1，所以t1+d≥t1+L2－t1＝L2。因此，能够在导体部13a和铁芯背部11a之间确保绝缘距离L2。
另外，由于t2＞t1，所以只要将t2设定为绝缘距离L2，就能够在导体部13a和齿11b之间确保绝缘距离L2。
这样，根据实施方式1，能够根据导体部13a之间的绝缘距离L1以及导体部13a和电枢铁芯11之间的绝缘距离L2，独立地设定径向面绝缘覆膜的厚度t1和周向面绝缘覆膜的厚度t2。也就是说，能够将径向面绝缘覆膜的厚度t1和周向面绝缘覆膜的厚度t2设定成可以确保绝缘距离L1和绝缘距离L2，所以能够确保绝缘性能并提高槽满率。因此，能够实现旋转电机100的品质提高和高输出化。
若使t1＝t2/2，则导体线13之间的绝缘耐压和对地的绝缘耐压(导体线和电枢铁芯11之间的绝缘耐压)相等，能够使槽满率为最大。
通过使空隙16的间隙d形成为(t2－t1)以上，能够不夹装绝缘纸就确保导体线13和铁芯背部11a之间的绝缘距离L2。因此，也不需要在槽11c内安装绝缘片21，所以能够简化电枢10的制造工序。
实施方式2
图5是说明本发明的实施方式2的旋转电机中的电枢绕组的槽收纳状态的剖视图。
在图5中，绝缘纸14仅夹装在位于槽11c的最深部的导体部13a和铁芯背部11a之间。
此外，其他的结构是与上述实施方式1一样地构成的。
在本实施方式2中，绝缘纸14夹装在位于槽11c的最深部的导体部13a和铁芯背部11a之间。因此，在使导体线13沿径向排成1列而收纳在槽11c内时，能够高精度地确保位于槽11c的最深部的导体部13a和铁芯背部11a之间的间隔距离。因此，通过将绝缘纸14的厚度设定为(t2－t1)，能够在位于槽11c的最深部的导体部13a和铁芯背部11a之间确保绝缘距离L2，从而确保绝缘性能。
根据本实施方式2，能够将绝缘纸14仅夹装在位于槽11c的最深部的导体部13a和铁芯背部11a之间，从而能够使绝缘纸14的使用量缩减到最小限度，并且不需要进行绝缘纸14的弯曲加工，提高了生产率。
实施方式3
图6是表示构成本发明的实施方式3的旋转电机中的电枢绕组的导体线的剖视图，图7是说明构成本发明的实施方式3的旋转电机中的电枢绕组的导体线的制造方法的剖视图。
在图6中，导体线13A具备导体部13a和包覆在导体部13a的外周的绝缘覆膜13c。
此外，其他的结构是与上述实施方式1一样地构成的。
为了制造导体线13A，首先，将长方形的长条的绝缘带15，贴附在由铜等金属材料制成的由导体部13a的长方形截面的一个长边构成的平面和由两个短边构成的平面上。由此，如图7所示，导体部13a的三个平面被绝缘带15覆盖。然后，将绝缘带15贴附在由导体部13a的长方形截面的另一个长边构成的平面和由两个短边构成的平面上。由此，如图6所示，制成了绝缘带15在由长方形截面的长边构成的平面上贴附了一层、在由长方形截面的短边构成的平面上贴附了两层的导体线13A。
根据本实施方式3，由于是将绝缘带15贴附在导体部13a上而制成了绝缘覆膜13c，所以，能够简便且高精度地构成被形成在由导体部13a的长方形截面的长边构成的平面上的绝缘覆膜13c的厚度、和被形成在由短边构成的平面上的绝缘覆膜13c的厚度，从而能够提高导体线13A的生产率。
此外，在上述各实施方式中，导体线是以将其长方形截面的短边长度方向朝向径向的方式，沿径向排成1列而收纳在槽内的，但是导体线也可以以将其长方形截面的长边长度方向朝向径向的方式，沿径向排成1列而收纳在槽内。在此情况下，使形成在由导体线的长方形截面的长边构成的平面上的绝缘覆膜的部位(周向面绝缘覆膜)的厚度，比形成在由导体线的长方形截面的短边构成的平面上的绝缘覆膜的部位(径向面绝缘覆膜)的厚度厚即可。
另外，在上述各实施方式中，导体线是沿径向排成1列而在槽内收纳多层的，但导体线也可以是分别沿径向排成多层1列并沿周向排列成多列而收纳在槽内的。
另外，在上述各实施方式中，对用于电动机、发电机的旋转电机进行了说明，但本发明即使应用于线性马达等直动机也会发挥一样的效果。

Claims (4)

1.一种电力机械，所述电力机械具备电枢，所述电枢具有电枢铁芯和电枢绕组，所述电枢铁芯的槽沿槽宽度方向排列有多个，所述电枢绕组是将一种导体线绕装在所述槽内而构成的，其特征在于，
所述导体线具备具有长方形截面的导体部、和以覆盖所述导体部的外周的方式形成的绝缘覆膜，所述导体线以将所述导体部的长方形截面的长边或短边的长度方向朝向槽深度方向的方式，沿槽深度方向排成1列，并在槽深度方向彼此直接接触而排列多层，被收纳在所述槽内，
被形成在所述导体部的朝向槽排列方向的面上的所述绝缘覆膜与所述槽直接接触，
当设被形成在所述导体部的朝向槽深度方向的面上的所述绝缘覆膜的部位的厚度为t1，设被形成在所述导体部的朝向槽排列方向的面上的所述绝缘覆膜的部位的厚度为t2，设被形成在槽深度方向上的最深位置的所述导体部的朝向槽深度方向的面上的所述绝缘覆膜和所述槽的底面之间的距离为d，设所述导体部的朝向槽排列方向的面和所述电枢铁芯的朝向槽排列方向的面之间的绝缘距离为L2时，所述绝缘覆膜被形成为满足L2－d≤t1＜t2、且L2≤t2。
2.根据权利要求1所述的电力机械，其特征在于，
t1＝t2/2。
3.根据权利要求1或2所述的电力机械，其特征在于，
绝缘纸仅被夹装在所述绝缘覆膜和所述槽的底面之间，所述绝缘覆膜被形成在槽深度方向上的最深位置的所述导体部的朝向槽深度方向的面上。
4.根据权利要求1或2所述的电力机械，其特征在于，
空隙被形成在所述绝缘覆膜和所述槽的底面之间，所述绝缘覆膜被形成在槽深度方向上的最深位置的所述导体部的朝向槽深度方向的面上，所述空隙具有(t2－t1)以上的间隙。
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