CN106505757A - 旋转电机的定子 - Google Patents

Abstract

本发明提供将多个引出线部的前端集中配置在一个部位且对振动的耐久性、可靠性优良、且容易实现多个转子绕组的线间电阻的均匀化的新旋转电机的定子。卷绕于呈圆筒状的定子铁心(101)上的多个定子绕组(102)各自借助于从槽的轴向一端引出的引出线部跨多个槽延伸。将设置在各定子绕组(102)的一端的引线部(300)以其前端指向相同方向的姿态集中配置在一个部位。设置有各引线部(300)的引出线部设置有从自槽起在规定方向上倾斜引出的倾斜线部(113)以90度以上的角度折返的折返部(400)。

Description

旋转电机的定子

技术领域

本发明涉及旋转电机的定子，特别涉及与外部设备连接的定子绕组的引出线部的改良。

背景技术

专利文献1记载有现有的旋转电机的定子的一个例子。该定子中，在卷绕在定子铁心的多个定子绕组的一端设置的与外部设备连接用的引出线部从排列在定子铁心的槽的定子绕组的多个导体中的位于最靠径向内侧的导体被引出。另外，在引出线部形成有振动吸收用的折弯部，使得吸收作用于引出线部的张力或压缩力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的旋转电机的定子，其能够将多个引出线部的前端集中配置在一个部位并且对于振动的耐久性、可靠性优良、且在多个定子绕组之间容易实现线间电阻的均匀化。

用于解决技术问题的技术方案

于是，本发明为一种旋转电机的定子，其特征在于，包括：呈圆筒状的定子铁心；和卷绕在该定子铁心上的多个定子绕组，在上述定子铁心上形成有轴向贯通且周向排列的多个槽，各定子绕组在上述槽内轴向延伸，并且借助于从上述槽的轴向一端引出的引出线部，跨隔开规定的周向节距的多个槽延伸，各引出线部具有相对于轴向在规定方向上倾斜地从上述槽的轴向一端引出的倾斜线部，在构成上述各定子绕组的一端的引出线部设置有用于与外部设备连接的引线部，上述多个定子绕组的所有的引线部以其前端指向相同方向的姿态集中配置在一个部位，并且，在各引线部设置有从上述倾斜线部以90度以上的角度折返的折返部。

发明效果

根据本发明，能够将多个引线部的前端集中配置在一个部位并且对于振动的耐久性、可靠性优良且在多个转子绕组之间容易实现线间电阻的均匀化。

附图说明

图1是表示应用本发明的实施例1所涉及的旋转电机的定子的混合动力电动汽车的框图。

图2是表示上述旋转电机的局部截面图。

图3是表示上述旋转电机的定子的立体图。

图4是表示进入上述定子的定子铁心的各槽的定子绕组的导体的截面对应图。

图5是表示上述定子绕组的导出部的侧面对应图。

图6同样是表示上述定子绕组的导出部的立体图。

图7是表示上述导出部的配置的上表面图。

图8是表示U相引线部的立体图。

图9是说明引线部的线圈成形(coilforming)加工的说明图。

图10同样是说明引线部的线圈成形加工的说明图。

图11是表示本发明的实施例2所涉及的旋转电机的定子的定子绕组的说明图。

具体实施方式

以下说明本发明的实施方式。旋转电机大致包括：呈圆筒状的定子；和在该定子的内周侧隔着规定的间隙配置的转子。定子具有以在旋转方向上极性交替不同的方式配置的多个磁极，该定子包括呈圆筒状的定子铁心和卷绕在该定子铁心上的多根定子绕组。在上述定子铁心形成有轴向贯通且周向排列的多个槽。各定子绕组通过将收纳配置在各槽内的多个导体电连接而构成，在槽内沿着轴向延伸并且借助于从槽的轴向一端引出的引出线部，以与多个磁极对应的方式跨隔开规定的周向节距的多个槽延伸。在各引出线部设置有相对于轴向在规定方向上倾斜地从上述槽的轴向一端引出的倾斜线部。

在各定子绕组的两端设置有外部连接用的引线部和中性线部，在中性线部，多个相的定子绕组(线圈)例如通过Y形接线被连接。

而且，本实施方式中，上述多个定子绕组的所有的引线部以其前端指向相同方向的姿态集中配置在一个部位。例如，多个引线部设置在排列在槽中的多个导体中的位于最靠径向外侧的位置的导体的引出线部，在定子铁心的外周部分、沿着大致径向对齐配置。

在各引线部设置有从上述倾斜线部以90度以上的角度折返的折返部。如上述所述，在各引线部设置从倾斜线部以90度以上的角度折返的折返部，由此，能够使多个引线部的前端集中在一个部位，并且提高引线部的刚性，抑制振动的发生。另外，在各引线部设置适当的折弯部，通过适当地调整其长度，能够将多个引线部的前端集中配置在一个部位，并且在多个转子绕组之间容易实现线间电阻的均匀化，并且通过使作为设置引线部的空间的凸部区域狭窄，能够确保变速(transmission)部等的其它的设备的间隙。

实施例1

以下，参照图1～10说明本发明的实施例1。图1是表示搭载有本发明的实施例1的旋转电机的混合动力电动汽车的框图。车辆1搭载有作为车辆动力源的发动机2和旋转电机3。此外，可以兼做作用不停的2个旋转电机，在该情况下，一方的旋转电机进行发电和车辆的驱动两者，另一方的旋转电机负责车辆的驱动。

发动机2和旋转电机3的旋转扭矩经由无级变速器、有级自动变速器等变速器4和差速齿轮5传递至车轮(驱动轮)6。旋转电机3搭载于发动机2和变速器4之间、或者变速器4中。所以，旋转电机3为了使对车辆1的空间的影响为最小限度，因此要求小型高输出。

图2是简略表示上述的旋转电机3的局部截面图，隔着轴201，用截面表示右侧的区域，用侧视图表示左侧的区域。旋转电机3收纳配置在壳体7的内部。在此，在如图1所示旋转电机3配置在发动机2和变速器4之间的结构的情况下，壳体7利用发动机2的壳体、变速器4的壳体构成。另外，旋转电机3搭载于变速器4中的情况下，壳体7利用变速器4的壳体构成。

旋转电机3如公知的那样，包括定子100和转子200。转子200在定子100的内周侧隔着间隙11配置。转子200固定在轴201，与该轴201一体地旋转。轴201的两端由轴承202A、202B可旋转地支承于壳体7。定子100其外周侧使用螺栓12等固定在壳体7的内周侧。该旋转电机3为在转子200具有永磁铁的3相同步型的电动机，定子100被供给大电流(例如300A左右)的3相交流而作为电动机工作。另外，在本实施例中使用的旋转电机3为旋转轴方向的厚度比外径(径向尺寸)小的偏平型的旋转电机。

图3是用单体表示旋转电机1的定子100的立体图，图4是表示各槽105的内部的截面对应图。此外，定子100的基本的结构为本申请人在先申请的日本特开2011-15459号公报中也记载那样是公知的，因此，在此仅作简单的说明。

如图3和图4所示，该定子100包括：在内周侧形成有多个槽105的定子铁心(也称为定子铁心)101；和卷绕在该定子铁心101上的与V相、W相、和U相对应的3个定子绕组102。槽105形成为轴向贯通且以规定的周向节距在周向上等间隔地配置，在内周侧开口形成有轴向延伸的狭缝109。

如后文所述，各定子绕组102具有插入并保持于槽105的多个导体106。而且，在相同的槽105内相邻的导体106彼此通过在设置于定子铁心101的轴向一端侧(图3的下端侧)的焊接部104彼此焊接，构成多个导体106通过焊接部104电连接的长条的定子绕组102。在各槽105内插入绝缘纸103，通过该绝缘纸103，将插入到导体106的槽105内的直线部112和定子铁心101之间绝缘。如图4所示，绝缘纸103设置成将排列在各槽105内的4个导体106中的相邻的2个导体106捆扎，即在各槽105设置有2个绝缘纸103。

各定子绕组102借助于从槽105的轴向一端引出的呈大致U字状或者大致V字状的引出线部107，跨隔开规定的周向节距的多个槽105延伸。而且，通过多个定子绕组102，生成以极性在旋转方向上交替不同的方式配置的多个磁极。

在位于各定子绕组102的一端的导体106的引出线部107设置有用于与外部设备(电线)连接的引线部300(301、302、303)。在各引线部300的前端例如如图6所示固定有连接用的端子110。而且，多个定子绕组102的所有的引线部300被引出至作为定子100的轴向一端的线圈端的上部，以其前端指向相同方向的姿态集中配置在一个部位。该实施例中，与V相、W相、和U相的3个定子绕组102对应地各自设置有V相引线部301、W相引线部302、和U相引线部303。引线部300与在槽105内径向排列成一列的多个定子绕组102的导体106中的在径向上位于最外侧的导体106形成为一体，即从槽105的最靠径向外侧的导体106引出。因此，如本实施例所示为了避免与其它的设备的干渉而将引线部300配置在比定子铁心101靠径向外侧的情况下，与如上述的现有例那样从径向内侧引出引线部的情况相比，能够缩短引线部300的长度。也如图5所示，UVW的3相的引线部300(301、302、303)在周向上以固定的间隔401(4槽)引出。

另一方面，设置在3个定子绕组102的另一端的中性线部虽然未图示，但是例如以Y形接线或者Δ形接线等被接线。

如图4所示，插入到槽105的导体106a、106b、106c、106d这4个导体以呈同心圆状的层的方式在定子铁心101的径向上配置成一列。令插入到各槽105的导体106a、106b、106c、106d从内径方向依次为第1层、第2层、第3层、第4层。即，导体部106a配置、插入到第1层，导体部106b配置、插入到第2层，导体部106c配置、插入到第3层，导体部106d配置、插入到第4层。

构成定子绕组102的各导体106，如图4～图6所示，截面呈长方形状的平角分段(segment)线圈，除了设置有引线部300和中性线部的定子绕组102的两端的导体106之外，形成为大致同样的形状。各导体106由这样的铜线构成：其具有在轴向上贯通槽105内的直线部112(参照图5)，并且从槽105的轴向一端(图3的上端)引出的一方的引出线部107形成为U字状或者V字状，连接隔开规定的周向节距的2个直线部112，且在两端具有接合部104。

此外，也能够使用分段线圈，在该情况下，在将分段线圈插入到槽104前，能够预先成形位于比定子铁心101的端部靠轴向两端的位置的线圈端(coilend)，能够在异相间或者同相间容易设置适当的绝缘距离。

如图3～图7所示，3个引线部300(301、302、303)，为了使作为外部连接设备的电线(图示省略)与电动汽车用电动机的定子100容易连接，以其前端指向相同方向的姿态集中配置在一个部位。换言之，如图6所示，3个引线部300均以固定端子110的面成为同一侧(图6的下侧)的方式，各引线部300的前端的截面形状也对齐为相同的姿态。另外，如图7所示，3个引线部300排列在比定子铁心101靠外周侧的位置并且以大致沿径向的直线状排列配置。并且，在车辆用电动机中，因为需要将外部连接用的电缆和引线部300的位置尽可能配置在附近，所以，3个引线部300集中配置在从来自槽105的引出部分107A起60度以内的角度范围108。

在所有的导体106的引出线部107，在从槽105的轴向一端引出的部分，形成有相对于插入到槽105内的直线部112向规定方向倾斜且沿着周向延伸的倾斜线部113。而且，未设置引线部300的通常的导体106的引出线部107形成设置有相对于该倾斜线部113呈钝角地倾斜的其它的倾斜线部的U字状或V字状，如上所述，成为连接隔开规定的周向节距的2个直线部112的结构。

与此不同，在设置有引线部300的引出线部107，折弯形成有相对于倾斜线部113的引出方向反转90度以上的折返部400。即，设置有通过折返部400从倾斜线部113关于周向向大致相反方向折返的折返线部402。

尤其在本实施例中，折返线部402平行于与定子100的轴向正交的面且与线圈端组同样沿周向形成，使得配置从端线圈(endcoil)组突出的引线部300的凸部区域缩小。

另外，在各引线部300，除了上述的折返部400之外，还包括具有后述的曲柄部403a、403b、403c的多个折弯部。通过如上所述那样设置多个折弯部，能够形成将多个引线部300的前端以相同的姿态集中配置在一个部位的结构，并且能够通过设置折弯部来提高其刚性并抑制振动，提高耐久性、可靠性。并且，通过适当设置折弯部，能够调整引线部300的长度，因此，通过使各引线部300的长度优化，能够在多个引线部300之间使电阻值均匀化。

尤其是，在车辆用交流电动机中，U、V、W各相的电阻值不同时，电流波形、电压波形不同，对扭矩、感应电压、输出等诸特性产生不良影响。本实施例中，各引线部300中设置适当的折弯部来调整线圈长度，由此能够在各相的定子绕组之间使电阻值相等。

并且，虽然未图示，但是，各引线部300被环氧树脂等绝缘性的环氧树脂类的覆膜覆盖。这样，通过利用绝缘性的覆膜覆盖引线部300的周围，能够不损失导体的冷却性地容易地确保绝缘性。

图8是以单体表示U相的引线部303的立体图。此外，基本的结构也与V相引线部301、W相引线部304相同，因此，在此省略说明。U相引线303具有在定子铁心周向上缓慢弯曲的弯曲部404、405并且具有较大地折弯的折弯部406、407，通过该折弯部406、407构成在轴向和径向的各自的方向上在一个部位以上弯曲的曲柄部。通过如上述方式设置曲柄部406、407，能够使引线部300的形成范围构成得紧凑，并且确保用于使电阻值固定的适当的长度，且，能够提高刚性而提高耐久性、可靠性。此外，在该实施例1中，在径向和轴向各自设置曲柄部，但是，也可以为仅在径向或者轴向的任一方设置折弯的一处以上的曲柄部的结构。

图9和图10是说明引线部300的线圈成形加工的图。图9是从定子铁心101的中心侧看到的图，图10是从线圈端的上方沿着轴向看到的图。也如图6所示，引线303的形状成形为立体，因此，为了实现这样的形状，需要利用成形加工(formingprocess)进行的成形。

在这些图9和图10中，利用成形加工进行的折弯加工，以图中的P1～P10的顺序进行。此外，P1～P9也表示进行成形加工时的成形销的位置。图9的P1～P3中，使销抵接平角线的宽度狭窄的面进行折弯加工。按销位置P1、P2、P3的顺序将导体的线圈501折弯，形成第1导体部502、第2导体部503和端子部504。

在图10的P4～P9中，使销抵接平角线的宽度宽的面进行折弯加工。利用销位置P4、P5折弯，由此形成第1导体部502的最终形状。第1导体部502向线圈端径向弯曲。在下一工序中在销位置P7、P8折弯，由此形成第2导体部503的最终形状。最后，在销位置P9折弯90度，成形端子部504的部分。

如这些的图9、图10所示，通过成形加工将导体的线圈501折弯，由此如图10所示，能够容易形成成形销抵接的多个曲柄部C和与曲柄部C相邻的曲柄部C之间的直线部S。在曲柄部C的销抵接部分形成成形销的压痕。通过如上述方式进行多次折弯加工，即使为折弯部分多的复杂的曲线形状，也能够精度良好地容易对引线部进行加工。

实施例2

图11表示实施例2所涉及的定子绕组的引线部的附近。从定子铁心的槽105引出的引线部300与上述实施例1同样，配置成从槽105的最外径部引出，相对于初始的引出线部的引出方向、在折返部400反转90度以上的方向上折返配置。

而且，在实施例2中，如图11所示，在引线部300设置有在上述反转90度的方向上折返的折返线部402，并且，设置有在定子铁心轴向上折弯的2个曲柄部406、407，并且，设置有轴向延伸的轴向线圈长度调整部408a、408b和径向延伸的径向线圈长度调整部409。像这样，通过采用设置多个轴向线圈长度调整部408a、408b和径向线圈长度调整部409的结构，能够使线圈长度在U相、V相、W相的3相各自容易地调整。所以，与上述的实施例1同样，将3相的引线部300的前端以相同的姿态集中配置在一个部位并且设置折弯部，由此能够提高刚性而抑制振动，且通过在各引线部300调整线圈长度，能够在多个定子绕组之间使全长均匀、能够使电阻值均匀化。

如上所述基于具体的实施例说明了本发明，但是本发明不限于上述实施例，包含各种变形、变更。例如，在上述实施例中，定子绕组为3个，但也可以为其它的个数。另外，在本实施例中，仅从槽的径向最外侧的层将引出线部引出，但是可以从径向外侧的层和径向内侧的层两者将引出线部引出。

附图标记说明

3…旋转电机，100…定子，101…定子铁心，102…定子绕组，105…槽，106…导体，107…引出线部，113…倾斜线部，200…转子，300(301、302、303)…引线部，400…折返部，402…折返线部，406、407…折弯部(曲柄部)。

Claims (9)

1.一种旋转电机的定子，其特征在于，包括：呈圆筒状的定子铁心；和卷绕在该定子铁心上的多个定子绕组，在所述定子铁心上形成有轴向贯通且周向排列的多个槽，各定子绕组在所述槽内轴向延伸，并且借助于从所述槽的轴向一端引出的引出线部，跨隔开规定的周向节距的多个槽延伸，各引出线部具有相对于轴向在规定方向上倾斜地从所述槽的轴向一端引出的倾斜线部，在构成所述各定子绕组的一端的引出线部设置有用于与外部设备连接的引线部，所述多个定子绕组的所有的引线部以其前端指向相同方向的姿态集中配置在一个部位，并且，在各引线部设置有从所述倾斜线部以90度以上的角度折返的折返部。

2.如权利要求1所述的旋转电机的定子，其特征在于：所述引线部与在所述槽内径向排列成一列的多个定子绕组中的在径向上位于最外侧的定子绕组的引出线部形成为一体。

3.如权利要求1或2所述的旋转电机的定子，其特征在于：所述引线部具有从所述倾斜线部在所述折返部折返并沿着周向向与所述倾斜线部相反方向延伸的折返线部。

4.如权利要求1～3中任一项所述的旋转电机的定子，其特征在于：

所述引线部形成有折弯成曲柄状的振动吸收用的曲柄部。

5.如权利要求1～4中任一项所述的旋转电机的定子，其特征在于：

在所述引线部，除了所述折返部之外还设置有在轴向或径向折弯的折弯部。

6.如权利要求1～5中任一项所述的旋转电机的定子，其特征在于：

所述多个定子绕组的所有的引线部在轴向上看时配置在60度以内的角度范围内。

7.如权利要求1～6中任一项所述的旋转电机的定子，其特征在于：

所述各定子绕组包括多个导体，该多个导体包括：插入到隔开规定的周向节距的2个槽的2个直线部；从所述槽的一方的轴向端部引出并连接所述2个直线部的引出线部；和从所述槽的另一方的轴向端部引出并通过焊接与相邻的其它的导体电连接的焊接部，构成所述各定子绕组的端部的导体的引出线部形成有所述引线部。

8.如权利要求1～7中任一项所述的旋转电机的定子，其特征在于：

各引线部的长度以所述多个定子绕组成为均匀的电阻值的方式设定。

9.如权利要求1～8中任一项所述的旋转电机的定子，其特征在于：

所述多个定子绕组在与设置有所述引线部的端部相反侧的端部设置的中性线部处接线。