CN104823364A

CN104823364A - 旋转机

Info

Publication number: CN104823364A
Application number: CN201380061519.4A
Authority: CN
Inventors: 鹤冈宏一郎; 藤井直起; 朝仓裕明; 宇野公; 川端昭广; 滝本亨
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2013-12-18
Publication date: 2015-08-05
Anticipated expiration: 2033-12-18
Also published as: EP2940836A4; WO2014103247A1; EP2940836A1; JP2014131438A; EP2940836B1; CN104823364B; JP6041670B2

Abstract

本发明提供一种具有可小型化的构造的定子的旋转机。被树脂模制的旋转机的定子(20)具有定子芯(21)、线圈、端子(50)及模制部(60)。定子芯(21)将钢板层积而形成。线圈设于定子芯(21)。在端子(50)上连接有形成线圈的导线的端部即引出线部、和引线。模制部(60)在层积方向上的定子芯(21)的一端面侧将线圈端部覆盖。端子(50)在定子芯(21)的一端面侧，将连接引出线部的部分设置在模制部(60)的内部，连接引线的外部连接部(51)从模制部(60)向旋转机的转子(12)的旋转轴(轴)(18)侧突出设置。

Description

旋转机

技术领域

本发明涉及电动机或发电机这样的旋转机。

背景技术

提出有关于旋转机的技术。例如，在专利文献1中公开有旋转电机的端子构造。该旋转电机将线圈端树脂模制而形成树脂模制部，具有与树脂模制部一体型的端子部。端子部设置在设于将电磁钢板层积而形成的定子芯的两面的树脂模制部的一方。在旋转电机，端子部以在电磁钢板层积的方向上，在树脂模制部的端面侧的位置，端子部的端子向径向外侧突出的状态设置。

专利文献1：(日本)特开2010－75010号公报

电动机或发电机那样的旋转机除了家庭用或产业用的电气设备之外，也搭载于电动车等。在这样的旋转机中，在定子上设置用于与连接电源、蓄电池或规定的电路等外部设备的引线连接的端子(连接端子)。在旋转机为电动机的情况下，从电源供给的电力流过引线并经由端子向旋转机输入。在旋转机为发电机的情况下，由旋转机产生的电力从端子向引线输出。这样地设于旋转机的端子成为电力的输入口或输出口，与引线连接。因此，具有成为在旋转机的外表面露出的状态的情况。例如，若将端子从旋转机的外表面向规定方向突出而设置，则对应于突出量而使旋转机的尺寸相应地增大，不能形成紧凑的旋转机。

设于定子的端子和引线的连接具有，在成为定子的端子侧的引线的端部设置与该端子成对的端子，将引线的端子嵌入定子的端子的外部连接部的情况、和在定子的端子的外部连接部接合上述的引线的端部(例如，焊接)的情况。关于定子的端子和引线的连接，发明者就可对应多个连接方法的端子的构造也一并进行了探讨。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有可小型化的构造的定子的旋转机。

本发明的旋转机，具有自如旋转地设置的转子、和被树脂模制的定子，所述定子具有：定子芯，其将钢板层积而形成；线圈，其设于所述定子芯；端子，其连接与形成所述线圈的导线的端部连续相连的引出线部，并且连接引线；模制部，其在所述定子芯层积有所述钢板的层积方向上的所述定子芯的一端面侧，覆盖所述线圈的线圈端部，所述端子在所述定子芯的一端面侧，将连接所述引出线部的部分设置在所述模制部的内部，连接所述引线的外部连接部从所述模制部向所述转子的旋转轴侧突出设置。

根据该方面，端子的外部连接部适当地配置在定子的内周侧，不从旋转机的外表面突出，能够形成紧凑的定子。“旋转机”是包含电动机或发电机的概念。旋转机经由引线与外部设备(例如，电源、蓄电池或规定的电路)连接。

在该旋转机中，在所述端子的所述外部连接部形成用于所述引线的连接的第一孔部及第二孔部，所述第二孔部在以所述旋转轴为中心的规定方向上比所述第一孔部宽。

根据该方面，由一种端子能够对应多种连接方法、多个线径的引线并进行合适的连接。作为引线的连接方法，示例在引线的端部设置与设于定子的端子成对的端子，将引线的端子嵌入外部连接部的方法、及基于焊接等的接合。

本发明另一方面的旋转机，具有自如旋转地设置的转子、和定子，所述定子具有：定子芯，其将钢板层积而形成；线圈，其设于所述定子芯；端子，其连接与形成所述线圈的导线的端部连续相连的引出线部，并且连接引线，在所述端子，在连接所述引线的外部连接部形成用于所述引线的连接的第一孔部及第二孔部，所述第二孔部在以所述转子的旋转轴为中心的规定方向上比所述第一孔部宽。

根据该方面，由一种端子能够对应多种连接方法和多个线径的引线并进行适当的连接。对于“旋转机”而言，与上述同样。

根据本发明，能够得到具有可小型化的构造的定子的旋转机。

附图说明

图1是表示旋转机的一例的平面图；

图2是表示旋转机的一例的立体图；

图3是表示定子芯的一例的立体图；

图4是接线图的一例；

图5(A)是表示接线构造的一例的立体图，图5(B)是将引线的端子嵌入图5(A)所示的外部连接部的状态在与图5(A)所示的I－I线对应的位置剖切的剖面图；

图6(A)是表示接线构造的另一例的立体图，图6(B)是将引线的端子嵌入图6(A)所示的外部连接部的状态在与图6(A)所示的J－J线对应的位置剖切的剖面图。

具体实施方式

使用附图对用于实施本发明的实施方式进行说明。本发明不限于以下记载的构成，在同一技术思想下可采用各种构成。例如，以下所示的构成的一部分也可以省略或置换成其他构成等。也可以包含其他构成。

＜旋转机＞

旋转机10例如为电动机或发电机。电动机或发电机那样的旋转机10搭载于各种设备上。例如，旋转机10搭载于电动车上。作为电动车，例如示例电动自行车。在旋转机10为电动机的情况下，旋转机10例如作为用于使电动车移动的动力源而利用。如图1所示，旋转机10具备转子12、定子20。本实施方式以转子12的极数为14极，定子20的槽数为12个的情况(参照图1)为例进行说明。

转子12具有转子芯14、14个永久磁石16及轴(旋转轴)18。转子芯14例如通过压力机对电磁钢板进行冲裁并层积而形成。在转子芯14形成用于分别收纳14个永久磁石16的空间、和用于将轴18固定的贯通孔。这样的空间及贯通孔在电磁钢板层积的方向上延伸。永久磁石16以收纳于上述空间的状态设置在转子芯14的内部。在旋转机10为电动机的情况下，具有这样的转子12的电动机被成为IPM(Interior Permanent Magnet)电动机。

轴18固定在形成于转子芯14的中心部的贯通孔。在轴18上，在转子芯14的两侧安装有轴承(未图示)。轴承被设于定子20的支承部(未图示)支承。轴18为旋转轴，转子12以轴18为旋转中心而旋转。转子12与已实用化的电动机或发电机具备的转子同样。因此，省略关于转子12的其他说明。在本实施方式中，将与转子12旋转的方向(称为“旋转方向”。参照图1中在轴18的附近表示的“箭头标记”)对应的方向称为“周向”。周向为以成为旋转轴的轴18为中心，包含旋转方向及其相反方向的两方向的概念。在旋转机10，将以成为旋转轴的轴18为中心的放射方向称为“径向”。

定子20被树脂模制。如图1及图2所示，定子20具有定子芯21、线圈30、端子50U、50V、50W、模制部60。在图1中，省略模制部60的图示，成为对卷绕在多个齿部23上的多个线圈30进行图示的状态。另外，在图1中，省略了端子50U、50V、50W的图示。在图2中，省略关于被层积的电磁钢板的层积的图示(在图3中也同样)，关于转子12，省略关于永久磁石16的图示。如图3所示，定子芯21具备多个齿部23、磁轭部25。在定子20的槽数设为12个的本实施方式中，齿部23的数量为12个。12个齿部23从磁轭部25向转子12(轴18)侧突出。

如图3所示，定子芯21将多个定子芯扇形块(以下，称为“扇形块”)22环状地配置而形成。在本实施方式中，1个扇形块22的齿部23的数量设为1个，故而定子芯21将12个扇形块22环状地配置而形成。扇形块22如图3所示地由齿部23和磁轭部分251形成。磁轭部分251为形成环状的磁轭部25的一部分的部分。在以将扇形块22环状配置的状态邻接的两个齿部23之间形成槽部26。扇形块22例如通过压力机将电磁钢板冲裁成图3所示那样的形状并层积而形成。

线圈30将导线集中卷绕在齿部23而形成。线圈30的形成使用规定的绕线机。绕线机对线圈30的形成(绕线)将形成环状前的扇形块22分别作为对象，在对象的扇形块22的齿部23卷绕导线而进行。在进行绕线时，在扇形块22上安装绝缘体34(参照图1)。通过绝缘体34能够确保扇形块22(定子芯21)与线圈30之间的绝缘。

利用被分割的多个扇形块22形成定子芯21的技术、和在齿部23形成线圈30的技术能够采用已实用化的技术。因此，省略与其相关的其他说明。

定子20所具备的12个线圈30分别分类成U相、V相及W相的任一相的线圈30，如图4所示，进行星状接线。12个线圈30中的规定的4个线圈U1、U2、U3、U4形成U相的连接线圈32U。12个线圈30中的其他4个线圈V1、V2、V3、V4形成V相的连接线圈32V。12个线圈30中的另外4个线圈W1、W2、W3、W4形成W相的连接线圈32W。

在形成连接线圈32U的情况，在图4所示的“JU”部的第一引出线部41U和第二引出线部42U的连接(接线)使用端子50U(关于整体构成，参照图5，端子50V、50W相同)。在形成连接线圈32V的情况下，图4所示的“JV”部的第一引出线部41V和第二引出线部42V的连接(接线)使用端子50V。在形成连接线圈32W的情况下，图4所示的“JW”部的第一引出线部41W和第二引出线部42W的连接(接线)使用端子50W。第一引出线部41U是在端子50U侧与形成线圈U1的导线的端部连续相连的导线。第二引出线部42U为在端子50U侧与形成线圈U2的导线的端部连续相连的导线。第一引出线部41V为在端子50V侧与形成线圈V1的导线的端部连续相连的导线。第二引出线部42V为在端子50V侧与形成线圈V2的导线的端部连续相连的导线。第一引出线部41W为在端子50W侧与形成线圈W1的导线的端部连续相连的导线。第二引出线部42W为在端子50W侧与形成线圈W2的导线的端部连续相连的导线。

在本实施方式中，在不区别第一引出线部41U、41V、41W，或者将其统称的情况下，称为“第一引出线部41”，在不区别第二引出线部42U、42V、42W，或者将其统称的情况下，称为“第二引出线部42”。在不区别端子50U、50V、50W，或者将其总称的情况下，称为“端子50”。

参照图5(A)、(B)对端子50进行说明。使用了端子50U的第一引出线部41U及第二引出线部42U的连接、使用了端子50V的第一引出线部41V及第二引出线部42V的连接、使用了端子50W的第一引出线部41W及第二引出线部42W的连接均如图5(A)所示地进行。

端子50包含外部连接部51、基部54、第一保持部56及第二保持部58，将其一体形成。端子50与公知的端子同样地，由电气导电材料形成。外部连接部51为在与端子50成对的引线70设置的端子72连接的部分(参照图5(B))。引线70在设有端子72的端部的相反侧的端部与外部设备相连。作为外部设备，示例了电源、蓄电池或规定的电路。在旋转机10为电动机的情况下，来自电源的电力经由引线70及外部连接部51向定子20输入。在旋转机10为发电机的情况下，由旋转机10发电的电力经由外部连接部51及引线70对蓄电池充电，或者向电路供给。

如图2所示，端子50U、50V、50W以外部连接部51U、51V、51W在定子20(后述的第一模制部61)的内周侧且在层积方向上在转子芯14的上方(基于图2，轴18的前端侧方向)的位置向轴18侧突出的方式设置。除了外部连接部51U之外的端子50U的部分(包含基部54、第一保持部56及第二保持部58的部分，对端子50V、50W而言也同样)、除了外部连接部51V之外的端子50V的部分、除了外部连接部51W之外的端子50W的部分设置在第一模制部61的内部。层积方向为在扇形块22(定子芯21)，电磁钢板层积的方向。在本实施方式中，“外部连接部51”不区别端子50U、50V、50W各自的外部连接部51U、51V、51W，或者将其统称。

在外部连接部51形成孔部52。孔部52由第一孔部521、第二孔部522形成。在图5(A)所示的例中，孔部52例如为与将直径的圆和直径的圆的一部分在径向上重合而配置形成的形状对应的外周形状的贯通孔。换言之，孔部52为外周形状形成“8”字状的贯通孔。第一孔部521为与直径的圆对应的孔部，第二孔部522为与直径的圆对应的孔部。第二孔部522为周向上的尺寸比第一孔部521宽。

在引线70上设置端子72，在外部连接部51安装端子72而进行端子50和引线70的连接的情况下，若将端子72嵌入外部连接部51，则第一孔部521在其外缘部与设于端子72的凸部74卡合(参照图5(B))。即，第一孔部521具有用于防止端子72脱离的功能。在本实施方式中，端子72嵌入的方向为使径向从内侧朝向外侧的方向。与端子72的凸部74卡合的第一孔部521的位置为成为径向内侧的外缘部分(参照图5(B))。在图5(B)中，省略了模制部60(第一模制部61)的图示(在后述的图6(B)中相同)。

在外部连接部51接合引线70而进行端子50和引线70的连接的情况下(未图示)，在第一孔部521或第二孔部522插入引线70的端部。端部被插入第一孔部521或第二孔部522的引线70例如焊接在外部连接部51。在第一孔部521或第二孔部522插入引线70的端部，或者根据引线70的线径适当选择。在为细径的引线70的情况下，使用第一孔部521，在为粗径的引线70的情况下，使用第二孔部522。

基部54与外部连接部51连接，与第一保持部56和第二保持部58构成一体。如图5(A)所示，第一保持部56在基部54的一侧端部，以在相对于基部54正交的方向上立起的状态形成。在第一保持部56形成第一槽部57。图5(A)所示，第二保持部58在基部54的另一侧端部，相对于基部54以在与第一保持部56同一方向上立起的状态形成。在第二保持部58形成第二槽部59。

在定子20，端子50设置在定子芯21的第一端面211侧。例如，端子50设置在安装于扇形块22的第一端面211侧的绝缘体34上的规定位置。此时，端子50使第一保持部56及第二保持部58立起的方向与层积方向一致，在将层积方向中的从定子芯21的第二端面(未图示)朝向第一端面211的方向作为基准时，第一槽部57及第二槽部59的底为第二端面侧，第一槽部57及第二槽部59的开口为第一端面211侧。

在第一槽部57及第二槽部59以第一引出线部41及第二引出线部42重合的状态进行安装(参照图5(A))。例如，第一引出线部41及第二引出线部42如图5(A)所示地，第一引出线部41成为第一槽部57及第二槽部59的底侧，第二引出线部42成为第一槽部57及第二槽部59的开口侧，以此安装在第一槽部57及第二槽部59。重合顺序也可以为与图5(A)的顺序不同的顺序。

第一保持部56及第二保持部58以在第一槽部57及第二槽部59安装有第一引出线部41及第二引出线部42的状态进行铆接等，保持第一引出线部41及第二引出线部42。作为将第一保持部56及第二保持部58铆接的具体方法，示例熔融。熔融是已经实用化的技术，故而省略关于其的说明。

关于各相的连接线圈32U、32V、32W的连接，中性点侧的连接(参照图4所示的两个“黑点”)利用与已实用化的旋转机的定子同样的构成及方法进行。例如，中性点侧的连接使用规定的压接端子，或者利用焊接等进行。省略关于中性点侧的连接的其他说明。

模制部60通过树脂模制而形成。作为形成模制部60的树脂，示例了热固化性树脂。例如，模制部60通过BMC(Bulk Molding Compound)形成。树脂模制将全部的扇形块22作为对象而形成线圈30，之后，形成环状，另外，将线圈30的接线等完成的12个扇形块22设置在设于树脂模制用的成形机的成形金型模具中而进行。

如图2所示，模制部60具有第一模制部61、第二模制部62。形成模制部60的树脂也填充在收纳有线圈30的槽部26，确保在收纳于同一槽部26的邻接的齿部23集中卷绕的各线圈30的绝缘。这样的具有各部分的模制部60通过树脂模制而一体形成。

第一模制部61设置在层积方向上的定子芯21的第一端面211侧，在第一端面211侧将线圈30的线圈端部(参照图1所示的“线圈30的部分”)覆盖。如上所述，在第一模制部61的内周侧，外部连接部51U、51V、51W向轴18侧突出。在端子50U、50V、50W，除了外部连接部51U、51V、51W之外的各部分在第一模制部61的内部以在层积方向上与线圈端部重合的状态设置。第二模制部62设置在层积方向上的定子芯21的第二端面侧，在第二端面侧将线圈30的线圈端部(未图示)覆盖。

＜本实施方式的效果＞

根据本实施方式，能够得到如下的效果。

(1)使端子50的外部连接部51从第一模制部61向轴18侧突出，在定子20的内周侧配置于在层积方向上形成于转子芯14上方的空隙(参照图2)。因此，与引线70连接的外部连接部51不从旋转机10的外表面突出，能够形成紧凑的定子20。因此，能够形成小型化的旋转机10。能够有效地利用旋转机10内部的空隙。引线70例如通过在对安装于轴18的轴承进行支承的支承部设置的贯通孔并向旋转机10的外部引出。

(2)在外部连接部51形成有包含第一孔部521和第二孔部522的孔部52(参照图5(A))。在孔部52，第二孔部522在周向上比第一孔部521宽地设定。因此，能够由一种端子50对应多种连接方法。能够由一种端子50对应多个线径的引线70。能够适当地进行端子50和引线70的连接。

＜变形例＞

本实施方式也能够如下地形成。如下所示的变形例也可以与其他变形例适当组合而采用。

(1)以上，以转子12的极数为14极，定子20的槽数为12个的旋转机10(参照图1)为例进行了说明。转子的极数及/或定子的槽数也可以为与其不同的数量。转子的极数及/或定子的槽数考虑要求的性能等诸条件而适当设定。转子也可以形成为将永久磁石设于转子芯的外周侧的方式的转子，或不具有永久磁石的方式的转子。在旋转机为电动机的情况下，具有将永久磁石设于转子芯的外周侧面的转子的电动机被称为SPM(Surface Permanent Magnet)电动机。

(2)以上，以将定子芯21及扇形块22环状配置而形成，在齿部23集中卷绕线圈30的定子20(参照图1及图3)为例进行了说明。定子芯也可以为一体型的定子芯。另外，也可以形成为具有以与集中卷绕不同的方法绕线的线圈的定子。例如，还可以具有基于分布卷绕或全节卷绕的线圈的定子。

(3)以上，以第一孔部521和第二孔部522在径向上相连的一体的孔部52(参照图5(A))为例进行了说明。形成于外部连接部51的孔部例如也可以是图6(A)所示的孔部53。孔部53包含第一孔部531和第二孔部532。第一孔部531及第二孔部532以独立的状态形成在外部连接部51。第一孔部531为直径的贯通孔。第二孔部532为直径的贯通孔。另外，第二孔部532为周向及径向的角方向上的尺寸比第一孔部531宽。

第一孔部531与孔部52的第一孔部521对应，第二孔部532与孔部52的第二孔部522对应，在引线70设置端子72的情况下，在第一孔部531的外缘部卡合端子72的凸部74，由此，防止端子72的脱离(参照图6(B))。在引线70与外部连接部51接合的情况下(未图示)，将引线的端部插入第一孔部531或第二孔部532并接合(例如，焊接)在外部连接部51。

孔部52中的第一孔部521和第二孔部522的配置、或者孔部53中的第一孔部531和第二孔部532的配置也可以考虑诸条件而适当设定。例如，在孔部52，第一孔部521和第二孔部522也可以在周向配置。在孔部53，第一孔部531和第二孔部532也可以在周向配置。在径向配置的情况下，第二孔部522也成为第一孔部521的内侧，第二孔部532也成为第一孔部531的内侧。

关于孔部52中的第一孔部521及第二孔部522的形状、孔部53中的第一孔部531及第二孔部532的形状，也可以形成为与圆形不同的形状。在为任意形状的情况下，在包含周向及/或径向在内的以作为旋转轴的轴18为中心的规定方向，第二孔部522、532具有比第一孔部521、531宽的部分。具有形成有包含第一孔部521及第二孔部522的孔部52或形成有包含第一孔部531及び第二孔部532的孔部53的外部连接部51的端子50除了具有被树脂模制的定子20的旋转机10之外，也可在具有不被树脂模制的定子的旋转机中采用。

(4)以上，以转子12在定子20的内周侧被旋转自如地支承的内转型的旋转机10(参照图1)为例进行了说明。旋转机可以是外转型的旋转机。在外转型的旋转机的定子中，多个齿部从磁轭部向径向外侧突出。外转型的旋转机的转子在定子外侧与多个齿部相对。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种旋转机，其具有自如旋转地设置的转子、和被树脂模制的定子，

所述定子具有：

定子芯，其将钢板层积而形成；

线圈，其设于所述定子芯；

端子，其连接与形成所述线圈的导线的端部连续相连的引出线部，并且连接引线；

模制部，其在所述定子芯层积有所述钢板的层积方向上的所述定子芯的一端面侧，覆盖所述线圈的线圈端部，

所述端子在所述定子芯的一端面侧，将连接所述引出线部的部分设置在所述模制部的内部，连接所述引线的外部连接部从所述模制部向所述转子的旋转轴侧突出设置。

2.如权利要求1所述的旋转机，其中，

在所述端子的所述外部连接部形成用于所述引线的连接的第一孔部及第二孔部，

所述第二孔部在以所述旋转轴为中心的规定方向上比所述第一孔部宽。

Claims

所述定子具有：

定子芯，其将钢板层积而形成；

线圈，其设于所述定子芯；

2.如权利要求1所述的旋转机，其中，

3.一种旋转机，其具有自如旋转地设置的转子、和定子，

所述定子具有：

定子芯，其将钢板层积而形成；

线圈，其设于所述定子芯；

端子，其连接与形成所述线圈的导线的端部连续相连的引出线部，并且连接引线，

在所述端子，在连接所述引线的外部连接部形成用于所述引线的连接的第一孔部及第二孔部，

所述第二孔部在以所述转子的旋转轴为中心的规定方向上比所述第一孔部宽。