CN105743259A - 旋转电机定子及其制造方法 - Google Patents

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CN105743259A CN201510988582.3A CN201510988582A CN105743259A CN 105743259 A CN105743259 A CN 105743259A CN 201510988582 A CN201510988582 A CN 201510988582A CN 105743259 A CN105743259 A CN 105743259A
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Abstract

本发明涉及一种旋转电机定子及其制造方法，所述旋转电机定子包括：包括多个槽的定子芯；定子线圈，所述定子线圈通过使配置成插入到各个所述槽中的多个分段导体的端部接合而卷绕在所述定子芯周围；和绝缘层(54)，所述绝缘层设置在所述多个分段导体的端部周围，所述端部包含位于所述端部处的接合部。所述分段导体由电导体(44)和覆盖电导体(44)的绝缘覆层(46)构成。在所述分段导体的彼此接合的各个端部(38)中形成有去除了所述绝缘覆层(46)的导体露出部(50)。所述绝缘层(54)形成为附着在绝缘部件(52)上，所述绝缘部件覆盖形成在所述绝缘覆层(46)和所述导体露出部(50)之间的边界中的台阶部(48)。

Description

旋转电机定子及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种旋转电机定子及其制造方法，所述旋转电机定子构造成使得配置成插入到定子芯的槽中的分段导体的端部彼此接合以便形成定子线圈。
背景技术
作为本发明的相关技术，例如，日本专利申请公报No.2012-161153(JP2012-161153A)记载了：在旋转电机的定子——该定子包括在周向上具有多个槽的环形的定子芯和构造成使得配置成插入到槽中的多个分段导体的端子部通过焊接彼此连接并卷绕在定子芯周围的定子绕组——中，多个分段导体的端子部接合之处的接合部被覆盖以由粉末树脂或具有高粘度的树脂制成的第一绝缘覆层，且然后第一绝缘覆层的表面被覆盖以由粘度比第一绝缘覆层的树脂低的树脂制成的第二绝缘覆层。该公报记载了这使得既能确保高的覆盖范围，又能抑制气孔。
此外，日本专利申请公报No.2004-137903(JP2004-137903A)记载了一种密闭型电动压缩机，其中定子的线圈的线圈端部包括通过涂布粉末环氧树脂并使其硬化以使得粉末环氧树脂覆盖被覆导体(其为分段导体)的接合端部而形成的绝缘层和通过涂布耐致冷剂涂料并使其硬化以便覆盖绝缘层而形成的保护材料层。该公报记载了线圈端部由此被绝缘层以绝缘的方式固定并且绝缘层受保护材料层的保护而与致冷剂或冷冻机油隔离，从而能防止绝缘层中的成分的溶出。
如JP2012-161153A和JP2004-137903A中所记载的，在各自都由绝缘被覆导体形成的多个大致U形的分段导体配置成插入到槽中且导体露出之处的相应端部彼此连接且然后通过在端部周围涂布并附着粉末树脂来形成绝缘覆层或绝缘层的情况下，粉末树脂由于形成在绝缘覆层和通过从分段导体的端部去除绝缘覆层而形成的导体露出部之间的边界中的近似方形的台阶部或由于毛刺的出现而难以附着在其上。这可能导致绝缘覆层的厚度在与台阶部的角部对应的位置变薄，使得无法确保绝缘性。此外，如JP2012-161153A和JP2004-137903A中所记载的，如果增加一通过使用别的树脂材料进行涂覆来进一步形成绝缘层的工序，则定子的制造过程变得复杂且其成本升高。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种旋转电机定子及其制造方法，所述旋转电机定子能够以能确保充分的绝缘性的程度在一个绝缘材料附着工序中形成绝缘层，该绝缘层设置成覆盖由分段导体构成的定子线圈的接合端部及其附近。
根据本发明的一个方面的旋转电机定子是这样一种旋转电机定子，所述旋转电机定子包括：环形的定子芯，所述环形的定子芯具有设置在所述环形的定子芯的周向上的多个槽；定子线圈，所述定子线圈由配置成插入到各个所述槽中的多个分段导体构成，所述定子线圈卷绕在所述定子芯周围，所述多个分段导体的端部彼此接合，并且所述分段导体各自都由电导体构成；覆盖所述电导体的绝缘覆层；和设置在所述分段导体的包含接合部的端部周围的绝缘层，所述多个分段导体的端部在所述接合部处接合。在所述旋转电机定子中，在所述分段导体的彼此接合的各个端部中形成有去除了所述绝缘覆层的导体露出部；在所述分段导体的外周上遍及所述绝缘覆层和所述导体露出部设置有绝缘部件；并且所述绝缘层形成为附着在所述绝缘部件上。
在根据本发明的所述一个方面的旋转电机定子中，所述绝缘部件可覆盖形成在所述绝缘覆层和所述导体露出部之间的边界中的台阶部。所述绝缘部件可以是覆盖所述绝缘覆层的一部分和所述导体露出部的环形部件。
此外，在根据本发明的所述一个方面的旋转电机定子中，所述绝缘部件可以是具有热收缩性或弹性的管。
此外，在根据本发明的所述一个方面的旋转电机定子中，所述定子线圈可包括多相的线圈部，并且包括用于将各相的线圈部的一个端部在与所述定子线圈的线圈端部分离开的位置处彼此连接的中性线；并且所述绝缘部件和所述绝缘层可被施用于用以将所述各相的线圈部的各端部与所述中性线连接的连接部。
根据本发明的另一方面的旋转电机定子的制造方法包括：将多个分段导体的腿部配置成插入到定子芯的槽中以使得所述腿部沿径向排布的第一步骤，所述多个分段导体各自都呈大体U形并且各自都具有腿部，所述腿部构造成使得在所述腿部的端部中形成有去除了绝缘覆层的导体露出部；使形成在所述分段导体的腿部的端部中的所述导体露出部接合并形成卷绕在所述定子芯周围的定子线圈的第二步骤；将绝缘管装配成覆盖形成在彼此接合的各个所述分段导体的所述导体露出部和所述绝缘覆层之间的边界中的台阶部的第三步骤；和将绝缘层形成为附着在包含接合部的所述端部周围的第四步骤，所述多个分段导体的端部在所述接合部处彼此接合。
在根据本发明的另一方面的旋转电机定子的制造方法中，所述第三步骤可包括：将所述绝缘管装配在所述台阶部周围的第一子步骤，和通过热收缩将所述绝缘管紧密地安装在所述导体露出部和所述绝缘覆层上的第二子步骤。
根据本发明的另一方面的旋转电机定子是这样一种旋转电机定子，所述旋转电机定子包括：环形的定子芯，所述环形的定子芯在周向上具有多个槽；通过使配置成插入到各个所述槽中的多个分段导体的端部接合而卷绕在所述定子芯周围的定子线圈，所述分段导体各自都包括电导体和用于除所述电导体的端部以外覆盖所述电导体的绝缘覆层；遍及导体露出部和所述绝缘覆层设置的绝缘部件，所述导体露出部是所述电导体的端部的未被所述绝缘覆层覆盖的部分；和绝缘层，所述绝缘层在所述导体的包含接合部的端部周围附着在所述绝缘部件的表面上，所述接合部位于所述多个分段导体的端部处。
按照根据本发明的上述方面的旋转电机定子及其制造方法，由于形成在绝缘覆层和分段导体的端部中的导体露出部之间的边界中的台阶部被绝缘部件覆盖，所以能在一个绝缘材料附着工序中形成能确保绝缘部件上的充分绝缘性的绝缘层。
附图说明
下面将参照附图说明本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中相似的附图标记表示相似的要素，并且其中：
图1是根据本发明的一个实施例的旋转电机定子的局部透视图；
图2是构成定子线圈的分段导体的透视图；
图3A是示出分段导体的端部以绝缘方式接合和被覆盖的状态的视图；
图3B是示出分段导体的端部以绝缘方式接合和被覆盖的状态的视图；
图3C是示出分段导体的端部以绝缘方式接合和被覆盖的状态的视图；
图3D是示出分段导体的端部以绝缘方式接合和被覆盖的状态的视图；
图3E是示出分段导体的端部以绝缘方式接合和被覆盖的状态的视图；
图4A是示出本实施例的定子中以分割方式被绝缘层覆盖的分段导体的端部的放大剖视图；
图4B是示出比较例的定子中以分割方式被绝缘层覆盖的分段导体的端部的放大剖视图；
图5是示出在定子线圈的线圈端部将粉末树脂附着在分段导体的端部上的状态的视图；
图6是示出在定子线圈的线圈端部将高粘度树脂附着在分段导体的端部上的状态的视图；
图7A是示出绝缘部件的两个其它示例的视图；
图7B是示出绝缘部件的两个其它示例的视图；以及
图8是示出绝缘部件的又两个其它示例的视图。
具体实施方式
下面参照附图详细说明本发明的实施方式。在此说明中，具体的形状、材料、值、方向等是便于理解本发明的示例，并且可根据用途、目的、规格等适当地进行修改。此外，在以下说明包含多个实施例或改型的情况下，从一开始就假设它们的特征被适当地组合使用。
图1是根据本发明的一个实施例的旋转电机定子(下文视情况仅称作“定子”)10的局部透视图。此外，图2是构成定子线圈的分段导体30的透视图。
如图1所示，定子10包括定子芯12和定子线圈14。定子芯12例如是构造成使得呈环形冲裁出的多个电磁钢板被层叠并连接在一起的大体筒状部件。
定子芯12包括呈环形延伸的轭部16和朝轭部16的内侧突出的齿18。在周向上等间隔地以突出方式设置有多个齿18。在各齿18之间形成有槽20。槽20形成在定子10的轴向两端及其内周侧开口的沟槽。注意，旋转电机构造成使得转子经由转子和定子10之间的间隙可旋转地设置在定子10的内周侧。
定子线圈14是卷绕在定子芯12的齿18周围的磁场绕组。本实施例示出定子线圈14以分布卷绕状态卷绕在定子芯12周围的示例。更具体地，如图2所示，定子线圈14构造成使得各自都呈大体U形的多个分段导体30根据预定规则配置在槽20中，并且多个分段导体30的端部根据预定规则电连接。
U形的分段导体30例如由包含电导体44(参见图3A-3E)的导线如铜线和通过以搪瓷树脂等覆盖电导体44而形成的绝缘覆层46(参见图3A-3E)构成。在本实施例中，分段导体30由截面为矩形形状(例如长方形形状)的方形导线形成。此外，如图2所示，分段导体30包括通过呈山形弯曲而形成的折弯部32和从折弯部32的两侧延伸的腿部34。
U形的分段导体30的两个腿部34配置成从图1所示的定子芯12的轴向一端侧插入到槽20中。在定子芯12的轴向另一端侧从槽20伸出的腿部34各自都根据预定规则弯曲，从而如图2所示形成倾斜部36和端部38。注意，在图2中的分段导体30的腿部34中，沿着图2中的上下方向延伸的部分33用作配置在定子芯12的槽20中的部分。
分段导体30的通过弯曲而形成的腿部34之一的端部38与另一分段导体30a的配置成径向向内插入到同一槽20中并通过弯曲而形成的腿部的端部38接合。此外，分段导体30的另一腿部34的端部38通过例如焊接等与又一分段导体30b的径向向内插入到同一槽20中并通过弯曲而形成的腿部的端部38接合。在以下说明中，将分段导体30的腿部的端部接合之处的部分称作接合部40。
定子线圈14形成为使得分段导体30如上所述地连接。在使用定子10的旋转电机是三相交流同步旋转电机的情况下，定子线圈14由U相、V相和W相的线圈构成。各个相线圈的一端部与输入端子部(未示出)连接并且各个相线圈的另一端部通过中性线(稍后说明)彼此连接。
现在参照图1，在根据本实施例的定子10中，六个分段导体30的腿部34插入并排布在各槽20中。分段导体30的从各槽20伸出的这些相应腿部34的端部38沿着定子10的径向排布，并且每两个端部38通过焊接等连接。因此，在本实施例中，三个接合部40沿着定子10的径向配置并且在其周向上间隔地配置。注意，能根据其中使用定子10的旋转电机的规格来适当地修改分段导体30的配置成插入到各槽20中的腿部34的数量。
在定子线圈14中，各分段导体30的腿部34的倾斜部36和端部38构成从定子芯12的轴向一端侧呈环形突出的线圈端部15。同时，构成定子线圈14的各个相线圈的另一端部14U、14V、14W配置成与定子线圈14的线圈端部15分离开，如图1所示。
更具体地，各个相线圈的另一端部14U、14V、14W从线圈端部15径向向外伸出一次，然后呈L形弯曲。U相线圈的另一端部14U和V相线圈的另一端部14V通过第一中性线17电连接并且V相线圈的另一端部14V和W相线圈的另一端部14W通过第二中性线19电连接。与分段导体30相似，第一中性线17和第二中性线19由被绝缘覆层覆盖并且在两端具有导体露出部的方形导线形成。各个相线圈的另一端部14U、14V、14W通过例如焊接等与第一中性线17和第二中性线19的相应端部连接。因而，各个相线圈的另一端部14U、14V、14W与第一中性线17和第二中性线19之间的连接部41配置成在径向外侧与线圈端部15分隔开。注意，在本发明中，分段导体的端部中的接合部包含连接部41。
现在参照图3A至3E和图4，下面描述分段导体30的腿部34的端部中的接合和绝缘覆层。图3A至3E是示出分段导体30的端部按图3A至3E的顺序以绝缘方式接合和被覆盖的状态的视图。
如图3A所示，在分段导体30的配置成插入到定子芯12的槽20中的腿部34的端部38中形成有去除了绝缘覆层46以露出电导体44的导体露出部50。因此，在绝缘覆层46和导体露出部50之间的边界中形成有台阶部48。台阶部48的宽度(亦即，绝缘覆层46的表面和导体露出部50的表面之间的尺寸)可仅对应于绝缘覆层46的厚度或可由绝缘覆层46和去除了导体44的部分构成。台阶部48在腿部34周围具有成角的边缘。
其中各自都形成有导体露出部50的分段导体30的腿部34配置成在腿部34沿定子芯12的径向排布的状态下插入到定子芯12的槽12中，并且通过弯曲形成来如图3A所示地排布彼此连接的两个腿部34的端部38(第一步骤)。在此状态下，通过焊接等使端部38的末端接合，从而如图3B所示形成接合部40(第二步骤)。由此，分段导体30的端部38电连接，从而形成卷绕在定子芯12周围的定子线圈14。
随后，如图3C所示，从接合部40侧将呈管状的绝缘部件52装配成安置在台阶部48周围(第三步骤)。此时，绝缘部件52遍及导体露出部50和绝缘覆层46配置。作为绝缘部件52，例如，能优选地使用由诸如氟化树脂的绝缘材料制成并具有适度弹性的管。此外，本实施例的绝缘部件52由具有热收缩性的树脂材料制成。通过这样安置绝缘部件52，成角的台阶部48被覆盖为呈曲面状。
随后，如图3D所示，对装配了管状绝缘部件52的两个端部48进行预热，以便使绝缘部件52热收缩。由此，绝缘部件52紧密地附着在位于绝缘覆层46和导体露出部50之间的边界中的台阶部48上。
随后，如图3E所示，使绝缘层54以附着方式形成在接合部40、绝缘部件52和绝缘覆层46周围(第四步骤)。例如，通过附着主要包含环氧树脂等的粉末树脂来形成绝缘层54。粉末树脂可被使用成使得适量的增稠剂(例如，熔融石英等)与其混合。
例如，以如下方式形成绝缘层54。在绝缘部件52如图3D所示安置在各接合部40上的状态下，利用例如电磁加热装置等将定子线圈14的线圈端部15(参见图1)加热至预定温度。如图5所示，将定子10保持成使得线圈端部15面向下方，并且将线圈端部15浸入在容纳于收纳罐60中的粉末树脂P1中。此时，通过向收纳罐60中送入干燥空气以便使粉末树脂P1浮起，粉末树脂P1能有效地附着在被加热的端部38(接合部40、绝缘部件52、导体露出部50和绝缘覆层46)周围。由此，粉末树脂P1在这样被加热的接合部40、绝缘部件52和绝缘覆层46上熔融和硬化。结果，绝缘层54形成为附着在通过接合部40彼此接合的两个端部38周围。
注意，本实施例针对于绝缘层54由粉末树脂P1制成的示例，但本发明不限于本实施例。如图6所示，绝缘层54可形成为附着成使得例如主要包含环氧树脂等的高粘度树脂材料P2在熔融状态下被容纳在收纳罐60中，并且线圈端部15向下浸入到树脂材料P2中。
图4A是以分割方式示出本实施例的定子10中被绝缘层54覆盖的分段导体30的端部48的放大剖视图，而图4B是以分割方式示出比较例的定子中被绝缘层54a覆盖的分段导体的端部的放大剖视图。
参照图4B，在由粉末树脂P1制成的绝缘层54a在分段导体30的腿部34中形成为附着在包含接合部40、导体露出部50和绝缘覆层46的端部38周围而未在其上安置绝缘部件52的情况下，形成在绝缘覆层46和导体露出部50之间的边界中的台阶部48的边缘49是近似方形的，故而粉末树脂P1难以附着在其上。因此，绝缘层54a的厚度在与边缘49对应的部分变得比其它部分薄，这会导致可能无法充分地确保绝缘性。
在这方面，如图4A所示，根据本实施例的定子10，粉末树脂的覆盖在台阶部48被遍及导体露出部50和绝缘覆层46装配的管状绝缘部件52覆盖为呈曲面状的状态下进行。这使得粉末树脂P1能均匀地附着到接合部40、绝缘部件52和绝缘覆层46上，由此能在一个绝缘材料附着工序中形成具有充分绝缘性的绝缘层54。
此外，特别优选地，对将定子线圈14的各个相线圈的端部14U、14V、14W与第一中性线17和第二中性线19连接的连接部41施用其中绝缘层54形成为在台阶部48的边缘49被绝缘部件52覆盖的状态下进行附着的构型。其原因如下：在构造成使得分段导体30的端部38和接合部40分组配置的线圈端部15中，粉末树脂附着工序中的温度下降在它们通过例如电磁加热装置等加热之后相对比较适度，而连接部41配置成与线圈端部15分离开，使得连接部41容易与外部空气接触，由此导致比较早的温度下降，使得粉末树脂往往更难以附着在台阶部48的边缘49上。
注意，本发明不限于上述实施例及其改型，而是能在不超出本申请的权利要求中记载的内容的范围内及其等同范围内作出各种变更和改良。
例如，上述实施例涉及的用于覆盖台阶部48的绝缘部件52是管的示例，但本发明不限于该实施例。例如，如图7A所示，台阶部48可通过例如向其施用诸如粘接剂的绝缘树脂材料(绝缘部件)52a以便形成曲面而被覆盖。此外，如图7B所示，台阶部48可通过将树脂粘合带(绝缘部件)52b在台阶部48周围卷绕成附着在其上而呈曲面状地被覆盖。
此外，如图8所示，可例如仅向导体露出部的侧面和台阶部48施用诸如粘接剂的绝缘树脂材料(绝缘部件)52c，使得绝缘树脂材料52c的曲面从导体露出部50(或接合部40)延伸成与绝缘覆层46的表面齐平。亦即，绝缘树脂材料52c可配置成仅以与台阶部48对向的绝缘覆层46的厚度来覆盖台阶部48。即使通过这样用绝缘树脂材料52c覆盖台阶部48，也能消除边缘49，从而能获得与上述实施例中相同的效果。
此外，在上述实施例中，在将绝缘管52装配在分段导体30的端部38周围之后(第一子步骤)，通过预热来使绝缘管52热收缩，使得绝缘管52紧密地附着在导体露出部50和绝缘覆层46上(第二子步骤)。然而，本发明不限于此实施例。如果绝缘管52通过其自身的弹性在台阶部48周围的装配状态即使线圈端部15面向下方也能被保持且不落下，则可省略参照图3D所述的热收缩步骤。在这种情况下，绝缘管52可以不具有热收缩性。

Claims (8)

1.一种旋转电机定子，其特征在于包括：
环形的定子芯(12)，所述环形的定子芯具有设置在所述环形的定子芯的周向上的多个槽；
定子线圈(14)，所述定子线圈由配置成插入到各个所述槽中的多个分段导体(30)构成，所述定子线圈(14)卷绕在所述环形的定子芯(12)周围，所述多个分段导体(30)的端部(38)彼此接合，并且所述分段导体(30)各自都由电导体(44)和覆盖所述电导体的绝缘覆层(46)构成；和
设置在所述分段导体的包含接合部(40)的端部(38)周围的绝缘层(54)，所述多个分段导体(30)的端部(38)在所述接合部处接合，其中
在所述分段导体(30)的彼此接合的各个端部(38)中形成有去除了所述绝缘覆层(46)的导体露出部(50)；
在所述分段导体的外周上遍及所述绝缘覆层(46)和所述导体露出部(50)设置有绝缘部件(52)；并且
所述绝缘层(54)形成为附着在所述绝缘部件(52)上。
2.根据权利要求1所述的旋转电机定子，其中：
所述绝缘部件(52)设置成覆盖形成在所述绝缘覆层(46)和所述导体露出部(50)之间的边界中的台阶部。
3.根据权利要求1或2所述的旋转电机定子，其中：
所述绝缘部件(52)是覆盖所述绝缘覆层(46)的一部分和所述导体露出部(50)的环形部件；并且
所述接合部(40)的上端从所述环形部件露出。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的旋转电机定子，其中
所述绝缘部件(52)是具有热收缩性或弹性的管。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的旋转电机定子，其中：
所述定子线圈(14)包括多相的线圈部，并且包括用于将各相的线圈部的一个端部在与所述定子线圈的线圈端部(15)分离开的位置处彼此连接的中性线(17，19)；并且
所述绝缘部件和所述绝缘层被施用于用以将所述各相的线圈部的各端部与所述中性线连接的连接部(41)。
6.一种旋转电机定子的制造方法，所述制造方法的特征在于包括：
将多个分段导体(30)的腿部(34)配置成插入到定子芯(12)的槽中以使得所述腿部沿径向排布的第一步骤，所述多个分段导体(30)各自都呈大体U形并且各自都具有腿部(34)，所述腿部构造成使得在所述腿部的端部中形成有去除了绝缘覆层的导体露出部(50)；
使形成在所述分段导体的腿部(34)的端部(38)中的所述导体露出部(50)接合并形成卷绕在所述定子芯(12)周围的定子线圈(14)的第二步骤；
将绝缘管(52)装配成覆盖形成在彼此接合的各个所述分段导体(30)的所述导体露出部(50)和所述绝缘覆层(46)之间的边界中的台阶部(48)的第三步骤；和
将绝缘层(54)形成为附着在包含接合部(41)的所述端部周围的第四步骤，所述多个分段导体的端部(38)在所述接合部处彼此接合。
7.根据权利要求6所述的旋转电机定子的制造方法，其中
所述第三步骤包括
将所述绝缘管装配在所述台阶部周围的第一子步骤，和
通过热收缩将所述绝缘管紧密地安装在所述导体露出部和所述绝缘覆层上的第二子步骤。
8.一种旋转电机定子，其特征在于包括：
环形的定子芯(12)，所述环形的定子芯在所述环形的定子芯的周向上具有多个槽；
定子线圈(14)，所述定子线圈由配置成插入到各个所述槽中的多个分段导体(30)构成，所述定子线圈(14)卷绕在所述环形的定子芯(12)周围，所述分段导体(30)各自都包括电导体(44)和用于除所述电导体的端部(38)以外覆盖所述电导体的绝缘覆层(46)；
遍及导体露出部和所述绝缘覆层(46)设置的绝缘部件(52)，所述导体露出部是所述电导体的未被所述绝缘覆层(46)覆盖的端部(38)；和
绝缘层(54)，所述绝缘层在所述导体的包含接合部的端部周围附着在所述绝缘部件(52)的表面上，所述多个分段导体(30)的端部(38)在所述接合部处接合。
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