CN104782028B - 旋转电机的定子和旋转电机 - Google Patents

Abstract

在与定子铁芯的筒状部的内周面重合的筒状部重合部，沿定子铁芯的轴线方向设置有向定子铁芯的径向内侧开放的插入用槽。配置在多个定子线圈间的线圈间绝缘体具有槽插入部。槽插入部具有：第1插入部，其能够在绝缘膜弯折的状态下从插入用槽的长度方向端部插入到插入用槽内；和第2插入部，其在槽插入部被插入到插入用槽内的方向上与第1插入部连续，并且截面的外形线的形状与第1插入部不同。第2插入部在槽插入部插入到插入用槽内的状态下，产生比第1插入部强的弹性回复力。

Description

旋转电机的定子和旋转电机

技术领域

本发明涉及内转子型的旋转电机内包含的旋转电机的定子和旋转电机。

背景技术

以往，公知有这样的凸极集中绕组电动机：为了确保隔着绕线管分别卷绕在彼此相邻的定子齿部的2个绕组间的绝缘状态，在各绕线管的凸缘端部与定子铁芯主体的内周面之间设置间隙，将截面T字状的绝缘件的凸缘部夹入并保持在该间隙处。并将绝缘件的中央部配置在2个绕组间(参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002－171704号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，在以往的凸极集中绕组电动机中，当为了在绕线管和定子铁芯主体之间的间隙处可靠地夹住绝缘件的凸缘部而增大绝缘件的凸缘部的尺寸时，会导致绝缘件的凸缘部难以插入到绕线管和定子铁芯主体之间的间隙内。并且，当缩小绝缘件的凸缘部的尺寸而使绝缘件的凸缘部容易插入到绕线管和定子铁芯主体之间的间隙内时，会导致绕线管和定子铁芯主体之间的间隙处的绝缘件的凸缘部的保持力变弱。因此，绝缘件相对于定子铁芯主体容易偏离或者脱落，很有可能导致无法确保各绕组间的绝缘状态。

本发明是为了解决上述课题而作成的，本发明的目的是得到一种可以容易制造、并且可以更可靠地确保多个定子线圈间的绝缘状态的旋转电机的定子和旋转电机。

用于解决课题的手段

本发明的旋转电机的定子具有：定子铁芯，其具有筒状部、和从筒状部朝径向内侧分别突出且沿筒状部的周向相互隔开间隔地配置的多个磁极齿部，并包围转子的外周；多个定子线圈，其分别设置在磁极齿部；线圈铁芯间绝缘体，其具有与筒状部的内周面重合的筒状部重合部，并确保定子线圈和定子铁芯之间的绝缘状态；以及线圈间绝缘体，其是使绝缘膜弯曲而形成的，并且配置在定子线圈间，确保定子线圈间的绝缘状态，在筒状部重合部，沿定子铁芯的轴线方向设置有向定子铁芯的径向内侧开放的插入用槽，线圈间绝缘体具有槽插入部，槽插入部通过沿插入用槽的长度方向插入到插入用槽内而产生弹性回复力并被保持在插入用槽内，槽插入部具有：第1插入部，其能够在绝缘膜弯折的状态下从插入用槽的长度方向端部插入到插入用槽内；和第2插入部，其在槽插入部被插入到插入用槽内的方向上与第1插入部连续，并且截面的外形线的形状与第1插入部不同，第2插入部在槽插入部插入到插入用槽内的状态下，产生比第1插入部强的弹性回复力。

发明的效果

根据本发明的旋转电机的定子，可以将线圈间绝缘体容易地安装到定子铁芯上，可以容易地制造定子。并且，可以利用第2插入部的弹性回复力使插入用槽内的槽插入部的保持力增大，可以将线圈间绝缘体更可靠地安装于定子铁芯。由此，可以更可靠地确保多个定子线圈间的绝缘状态。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式1的旋转电机的主视图。

图2是示出图1的定子的要部的放大图。

图3是示出图2的线圈间绝缘体的立体图。

图4是沿图3的IV－IV线的剖视图。

图5是示出在使图4的第1插入部的状态为折叠状态的情况下第1插入部插入到图2的插入用槽内的状态的要部主视图。

图6是示出在图5的第1插入部插入到插入用槽内的状态下解除了第1插入部的折叠状态的状态的要部主视图。

图7是沿图3的VII－VII线的剖视图。

图8是示出图7的第2插入部从插入用槽脱开的状态的要部主视图。

图9是示出图8的第2插入部插入到插入用槽内的状态的要部主视图。

图10是在图2的线圈间绝缘体被安装于定子铁芯之前的状态下的沿图2的X－X线的剖视图。

图11是示出图10的第1插入部和第2插入部中仅第1插入部插入到插入用槽内的状态的剖视图。

图12是示出图11的第1插入部和第2插入部插入到插入用槽内的状态的剖视图。

图13是说明图3的线圈间绝缘体的制造方法的说明图。

图14是示出利用图13(d)的加热装置的热压而完成了弯曲部的成型的状态的立体图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。

实施方式1

图1是示出本发明的实施方式1的旋转电机的主视图。在图中，作为电动机和发电机使用的旋转电机1具有：转子2、和围绕转子2的外周的圆筒状的定子3。即，旋转电机1为内转子型的旋转电机。

转子2能够以旋转电机1的轴线为中心相对于定子3旋转。并且，转子2具有：圆柱状的转子铁芯4，其是使多块钢板沿轴线方向层叠而构成的；多个永久磁铁5，其固定在转子铁芯4的外周面，沿转子铁芯4的周向排列；以及转子轴6，其配置在旋转电机1的轴线上，在贯通转子铁芯4的中心的状态下被固定于转子铁芯4。

定子3与转子2同轴配置。并且，定子3具有：定子铁芯7，其包围转子2的外周；多个定子线圈8，其设置在定子铁芯7上，沿定子铁芯7的周向排列；树脂制的线圈铁芯间绝缘体9，其设置在定子铁芯7上，确保各定子线圈8和定子铁芯7之间的绝缘状态；以及多个树脂制的线圈间绝缘体10，其配置在各定子线圈8间，确保各定子线圈8间的绝缘状态。

图2是示出图1的定子3的要部的放大图。在图中，定子铁芯7具有：筒状部11，其形成为圆筒状；和多个磁极齿部12，其从筒状部11朝径向内侧分别突出，并沿筒状部11的周向相互隔开间隔地配置。定子铁芯7是使多块钢板沿轴线方向层叠得到的层叠体。

筒状部11具有多个铁芯背部片13，该多个铁芯背部片13在相互能够转动地连结的状态下沿定子铁芯7的周向排列。多个磁极齿部12逐一分别设置在各铁芯背部片13上。各磁极齿部12间存在的空间是供构成定子线圈8的导线配置的槽隙(线圈槽)14。各定子线圈8通过采用集中卷绕方式将导线卷绕在磁极齿部12而分别设置在各磁极齿部12。

线圈铁芯间绝缘体9介于各定子线圈8与定子铁芯7之间。并且，线圈铁芯间绝缘体9具有：筒状部重合部15，其与筒状部11的内周面重合；和多个齿重合部16，其与各磁极齿部12的侧面重合。筒状部重合部15由与各铁芯背部片13分别重合的多个铁芯背部片重合部17构成。

在筒状部重合部15，沿定子铁芯7的轴线方向设置有向定子铁芯7的径向内侧开放的多个插入用槽18。插入用槽18分别设置在各磁极齿部12间的中间位置。并且，插入用槽18分别形成在与彼此相邻的铁芯背部片13分别重合的铁芯背部片重合部17间。

铁芯背部片重合部17的一部分在使与插入用槽18的底面之间产生间隙的同时，从插入用槽18的侧面朝相互接近的方向作为限制部19突出。插入用槽18的开放部由彼此相邻的铁芯背部片重合部17的各自的限制部19夹住。由此，插入用槽18的开放部的宽度尺寸比插入用槽18内的宽度尺寸窄。在该例子中，由铁芯背部片13的内周面(筒状部11的内周面)形成插入用槽18的底面。并且，在该例子中，插入用槽18的截面形状为深度尺寸比宽度尺寸小的扁平状。

线圈间绝缘体10具有：槽插入部20，其沿插入用槽18的长度方向插入到插入用槽18内；和分隔部21，其从槽插入部20朝定子铁芯7的径向内侧延伸，分隔彼此相邻的定子线圈8间的空间。槽插入部20通过在产生弹性变形的同时插入到插入用槽18内而产生弹性回复力并被保持在插入用槽18内。在槽插入部20插入到插入用槽18内的状态下，分隔部21的宽度尺寸小于插入用槽18的开放部的宽度尺寸，槽插入部20的宽度尺寸大于插入用槽18的开放部的宽度尺寸。通过使插入用槽18内的槽插入部20与一对限制部19卡合，线圈间绝缘体10不会从插入用槽18朝定子铁芯7的径向内侧脱开。

图3是示出图2的线圈间绝缘体10的立体图。线圈间绝缘体10是通过以在内侧产生空间的方式使绝缘膜弯曲而形成的。在该例子中，通过使一张绝缘膜弯曲，将相互对置的一对对置部形成为分隔部21，将具有比一对对置部间的距离大的宽度尺寸的扩大部形成为槽插入部20。

槽插入部20具有第1插入部22和第2插入部23，第2插入部23在槽插入部20插入到插入用槽18内的方向(插入用槽18的长度方向)上与第1插入部22连续。第1插入部22的截面的外形线的形状和第2插入部23的截面的外形线的形状(即，相对于插入用槽18的长度方向垂直的截面中的第1插入部22和第2插入部23的各自的外形线的形状)相互不同。并且，在槽插入部20从插入用槽18内脱开的状态下，由第2插入部23的截面的外形线包围的区域随着沿插入用槽18的长度方向从第1插入部22离开而连续地扩大。在该例子中，在槽插入部20插入到插入用槽18内的方向上，第1插入部22的长度尺寸L1大于第2插入部23的长度尺寸L2。

图4是沿图3的IV－IV线的剖视图。第1插入部22是通过使绝缘膜沿折痕弯折而形成的。由此，第1插入部22的截面的外形线的形状被形成为具有底边和从底边的两端部分别倾斜地延伸且与分隔部21的一对对置部分别连接的2个斜边的大致三角形状。在第1插入部22内，分隔部21侧开放。第1插入部22的状态是通过朝2个斜边接近底边的方向使绝缘膜弹性变形的同时弯折而缩小了截面区域的折叠状态。

图5是示出在使图4的第1插入部22的状态为折叠状态的情况下第1插入部22插入到图2的插入用槽18内的状态的要部主视图。当第1插入部22的状态为折叠状态时，如图5所示，第1插入部22为收纳在插入用槽18的截面区域内的大小。因此，第1插入部22通过成为折叠状态，而能够从插入用槽18的长度方向端部(插入用槽18的插入口)插入到插入用槽18内。

图6是示出在图5的第1插入部22插入到插入用槽18内的状态下解除了第1插入部22的折叠状态的状态的要部主视图。当使绝缘膜弯折的力消失而解除了第1插入部22的折叠状态时，绝缘膜进行弹性回复，同时第1插入部22的截面区域扩大。因此，当在第1插入部22插入到插入用槽18内的状态下解除了第1插入部22的折叠状态时，如图6所示，由于绝缘膜的弹性回复力而使第1插入部22成为抵靠到插入用槽18的内表面上的状态。由此，在插入用槽18内解除了折叠状态后的第1插入部22借助绝缘膜的弹性回复力而保持在插入用槽18内。

图7是沿图3的VII－VII线的剖视图。第2插入部23是使绝缘膜弯曲而形成的。在槽插入部20从插入用槽18内脱开的状态下，第2插入部23的截面的外形线的形状为分隔部21侧开放的大致C字状。在第2插入部23中的绝缘膜上也可以形成有折痕，然而难以如第1插入部22那样使绝缘膜弯折而使第2插入部23成为折叠状态。在该例子中，在槽插入部20从插入用槽18脱开的状态下，第2插入部23沿插入用槽18的深度方向的最大尺寸大于第2插入部23沿插入用槽18的深度方向的最大尺寸。

图8是示出图7的第2插入部23从插入用槽18脱开的状态的要部主视图。在第2插入部23从插入用槽18脱开的状态下，第2插入部23的截面的外形线的至少一部分从插入用槽18的截面区域探出。第2插入部23以收纳在插入用槽18的截面区域内的方式产生弹性变形的同时被插入用槽18的内表面引导，从而被插入到插入用槽18内。

图9是示出图8的第2插入部23插入到插入用槽18内的状态的要部主视图。在第2插入部23插入到插入用槽18内的状态下，由于绝缘膜的弹性回复力而使第2插入部23成为抵靠到插入用槽18的内表面上的状态。由此，第2插入部23在抵靠到插入用槽18的内表面上的状态下，借助绝缘膜的弹性回复力而保持在插入用槽18内。在槽插入部20插入到插入用槽18内的状态下，第2插入部23被插入用槽18的内表面按压而比第1插入部22大幅弹性变形，从而第2插入部23产生比第1插入部22强的弹性回复力。槽插入部20借助第1插入部22和第2插入部23的各自的弹性回复力而保持在插入用槽18内。

旋转电机1是通过在分别制作了转子2和定子3之后将转子2插入到定子3的内侧来制造的。

下面，对定子3的制造方法进行说明。首先，通过使冲压成预定形状的多个钢板层叠，来制作在之后将成为定子铁芯7的铁芯未形成体。在铁芯未形成体中，在未连结成筒状的状态下多个铁芯背部片13连续地以能够转动的方式连结，磁极齿部12分别从各铁芯背部片13突出。

之后，朝各磁极齿部12间的距离扩大的方向展开铁芯未形成体，在各磁极齿部12的侧面和各铁芯背部片13的磁极齿部12侧的面上设置绝缘层，将线圈铁芯间绝缘体9设置在铁芯未形成体上。与磁极齿部12的侧面重合的绝缘层为齿重合部16，与铁芯背部片13重合的绝缘层为铁芯背部片重合部17。线圈铁芯间绝缘体9利用树脂模制成型而设置在铁芯未形成体上。

之后，通过利用卷绕器将导线卷绕在磁极齿部12，来隔着线圈铁芯间绝缘体9将定子线圈8设置在各磁极齿部12。

之后，通过使铁芯未形成体弯曲成圆并将铁芯未形成体的端部之间连结，从而将铁芯未形成体做成筒状的定子铁芯7。由此，在彼此相邻的铁芯背部片重合部17间形成有插入用槽18。另外，定子铁芯7可以通过使单一的铁芯未形成体弯曲而形成，也可以通过将由多个铁芯未形成体弯曲得到的铁芯未形成体组合而形成。

之后，将使绝缘膜弯曲而预先制作成的线圈间绝缘体10的槽插入部20插入到插入用槽18内，使槽插入部20保持在插入用槽18内。由此，将各线圈间绝缘体10安装到定子铁芯7上。这样，制作出定子3。

下面，对将线圈间绝缘体10安装到定子铁芯7上时的方法进行说明。图10是在图2的线圈间绝缘体10被安装于定子铁芯7之前的状态下的沿图2的X－X线的剖视图。并且，图11是示出图10的第1插入部22和第2插入部23中仅第1插入部22插入到插入用槽18内的状态的剖视图。而且，图12是示出图11的第1插入部22和第2插入部23插入到插入用槽18内的状态的剖视图。另外，在图10～图12中，为了简单起见而省略定子线圈8。

在将线圈间绝缘体10安装到定子铁芯7上时，首先，在保持分隔部21的一对对置部的同时，在插入用槽18的长度方向端部(插入用槽18的插入口)处，使第1插入部22的端部的底部压靠于插入用槽18的底面。由此，第1插入部22的绝缘膜在产生弹性变形的同时被弯折，第1插入部22的状态成为折叠状态。之后，如图10所示，将处于折叠状态的第1插入部22的端部从插入用槽18的插入口插入到插入用槽18内。之后，如图11所示，一边使线圈间绝缘体10沿插入用槽18的长度方向滑动，一边将第1插入部22插入到插入用槽18内。

之后，如图12所示，继第1插入部22之后将第2插入部23插入到插入用槽18内。由此，槽插入部20被插入到插入用槽18内。在将第2插入部23插入到插入用槽18内时，一边使插入用槽18的插入口的内表面引导第2插入部23，一边以收纳在插入用槽18的截面区域内的方式使第2插入部23弹性变形。由此，在第2插入部23产生强的弹性回复力。此时，由第2插入部23的截面的外形线包围的区域随着从第1插入部22离开而连续地扩大，因而将第2插入部23插入到插入用槽18内所需要的力(压入力)的大小随着第2插入部23相对于插入用槽18的插入量增加而连续地增大，在第2插入部23的整体插入到插入用槽18内之后保持恒定。因此，能够以第2插入部23的压入力的大小从连续地增大的状态切换为恒定时为目标(基准)，来确定槽插入部20相对于插入用槽18的插入位置。

在槽插入部20插入到插入用槽18内的状态下，解除第1插入部22的折叠状态，利用第1和第2插入部22、23的各自的弹性回复力将槽插入部20保持在插入用槽18内。线圈间绝缘体10是通过将槽插入部20保持在插入用槽18内而被安装在定子铁芯7上的。

下面，对线圈间绝缘体10的制造方法进行说明。图13是说明图3的线圈间绝缘体10的制造方法的说明图，图13(a)是示出从卷绕带状的绝缘膜而构成的绝缘膜卷绕体上切取所需要的绝缘膜的状态的立体图，图13(b)是示出使在图13(a)中切取的绝缘膜弯曲的状态的立体图，图13(c)是示出从两侧使用模具按压图13(b)的绝缘膜而使绝缘膜的弯曲部的形状为环状的状态的立体图，图13(d)是示出使图13(c)的绝缘膜的弯曲部处的预定部分通过热压而弯折的状态的立体图。

当制造线圈间绝缘体10时，首先，如图13(a)所示，从卷绕带状的绝缘膜而构成的绝缘膜卷绕体31上切取所需要的绝缘膜作为绝缘膜片32。在该例子中，绝缘膜片32的形状为四边形状(矩形状)。

之后，如图13(b)所示，通过使绝缘膜片32弯曲，而形成弯曲部32a和一对对置部32b。

之后，如图13(c)所示，使用从两侧夹住一对对置部32b的模具按压一对对置部32b，由此使弯曲部32a的形状为环状。

之后，如图13(d)所示，在保持从两侧使用模具按压一对对置部32b的状态的情况下，使加热装置33按压弯曲部32a的一部分，对弯曲部32a的一部分进行热压。这里，加热装置33具有：加热器34、和由加热器34加热的铁制的热组块35。由加热器34加热的热组块35按压弯曲部32a的一部分。

图14是示出利用图13(d)的加热装置33的热压而完成了弯曲部32a的成型的状态的立体图。在保持从两侧使用模具压住一对对置部32b的状态的情况下，通过对弯曲部32a的一部分进行热压，如图14所示，弯曲部32a的进行了热压的部分被弯折而形成为第1插入部22，弯曲部32a的未热压的部分不被弯折而作为第2插入部23保留。并且，一对对置部32b形成为分隔部21。之后，通过将按压一对对置部32b的模具和加热装置33从绝缘膜片32卸下，制造出线圈间绝缘体10。

在这样的旋转电机1及其定子3中，相互连续的第1和第2插入部22、23的各自的截面的外形线的形状相互不同，第1插入部22在折叠状态下能够插入到插入用槽18内，并且在槽插入部20插入到插入用槽18内的状态下，第2插入部23产生比第1插入部22强的弹性回复力，因而通过按照第1插入部22和第2插入部23的顺序连续地插入到插入用槽18内，可以使槽插入部20容易插入到插入用槽18内。由此，可以将线圈间绝缘体10容易地安装到定子铁芯7上，可以容易地制造定子3和旋转电机1。并且，可以利用第2插入部23的弹性回复力使插入用槽18内的槽插入部20的保持力增大，可以将线圈间绝缘体10更可靠地安装于定子铁芯7。由此，可以更可靠地防止线圈间绝缘体10相对于定子铁芯7偏离或者脱开，可以更可靠地确保多个定子线圈8间的绝缘状态。

并且，在槽插入部20从插入用槽18脱开的状态下，第2插入部23的截面的外形线的形状是大致C字状，因而只需使绝缘膜弯曲就可以容易地形成第2插入部23，并且可以使插入用槽18内的第2插入部23的弹性变形变大。由此，可以容易地增强当插入到插入用槽18内时的第2插入部23的弹性回复力。

并且，在槽插入部20从插入用槽18脱开的状态下，由第2插入部23的截面的外形线的形状包围的区域随着从第1插入部22离开而连续地扩大，因而通过与第1插入部22连续地将第2插入部23插入到插入用槽18内，可以在使插入用槽18的内表面引导第2插入部23的同时，使第2插入部23收纳在插入用槽18内。由此，可以将槽插入部20更容易地插入到插入用槽18内。

并且，在槽插入部20从插入用槽18脱开的状态下，在插入用槽18的深度方向，第2插入部23的最大尺寸大于第1插入部22的最大尺寸，因而可以比第1插入部22更容易地增强当插入到插入用槽18内时的第2插入部23的弹性回复力。

并且，线圈间绝缘体10是使四边形状的绝缘膜弯曲而形成的，因而可以使绝缘膜的形状不复杂，可以容易地进行线圈间绝缘体10的制造。

并且，第1插入部22是通过利用热压使绝缘膜弯折而形成的，因而可以使绝缘膜片短时间且更可靠地弯折，并且可以减少绝缘膜的由回弹引起的时效变形量。由此，可以容易地制造形状稳定的线圈间绝缘体10。

另外，在上述例子中，线圈铁芯间绝缘体9通过模制成型直接形成在定子铁芯7上，然而也可以通过使预先成型的线圈绕线架分别嵌合到各磁极齿部12，而将各线圈绕线架作为线圈铁芯间绝缘体设置于定子铁芯7。

并且，在上述例子中，第1插入部22的长度尺寸L1大于第2插入部23的长度尺寸L2，然而不限定于此，第1插入部22和第2插入部23的各自的长度尺寸L1、L2也可以相同，第1插入部22的长度尺寸L1也可以小于第2插入部23的长度尺寸L2。

Claims (7)

1.一种旋转电机的定子，其中，上述定子具有：

定子铁芯，其具有筒状部、和从上述筒状部朝径向内侧分别突出且沿上述筒状部的周向相互隔开间隔地配置的多个磁极齿部，并包围转子的外周；

多个定子线圈，其分别设置在上述磁极齿部；

线圈铁芯间绝缘体，其具有与上述筒状部的内周面重合的筒状部重合部，并确保上述定子线圈和上述定子铁芯之间的绝缘状态；以及

线圈间绝缘体，其是使绝缘膜弯曲而形成的，并且配置在上述定子线圈间，确保上述定子线圈间的绝缘状态，

在上述筒状部重合部，沿上述定子铁芯的轴线方向设置有向上述定子铁芯的径向内侧开放的插入用槽，

上述线圈间绝缘体具有槽插入部，上述槽插入部通过沿上述插入用槽的长度方向插入到上述插入用槽内而产生弹性回复力并被保持在上述插入用槽内，

上述槽插入部具有：第1插入部，其能够在上述绝缘膜弯折的状态下从上述插入用槽的长度方向端部插入到上述插入用槽内；和第2插入部，其在上述槽插入部被插入到上述插入用槽内的方向上与上述第1插入部连续，并且截面的外形线的形状与上述第1插入部不同，

上述第2插入部在上述槽插入部插入到上述插入用槽内的状态下，产生比上述第1插入部强的弹性回复力。

2.根据权利要求1所述的旋转电机的定子，其中，在上述槽插入部从上述插入用槽脱开的状态下，上述第2插入部的截面的外形线的形状是大致C字状。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的旋转电机的定子，其中，在上述槽插入部从上述插入用槽脱开的状态下，由上述第2插入部的截面的外形线包围的区域向着从上述第1插入部离开的方向而连续地扩大。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的旋转电机的定子，其中，在上述槽插入部从上述插入用槽脱开的状态下，在上述插入用槽的深度方向，上述第2插入部的最大尺寸大于第1插入部的最大尺寸。

5.根据权利要求1或权利要求2所述的旋转电机的定子，其中，上述线圈间绝缘体是使四边形状的上述绝缘膜弯曲而形成的。

6.根据权利要求1或权利要求2所述的旋转电机的定子，其中，上述第1插入部是通过利用热压使上述绝缘膜弯折而形成的。

7.一种旋转电机，其中，上述旋转电机具有：

转子；和

权利要求1或权利要求2所述的定子，其包围上述转子的外周。