CN106663978A - 旋转电机的转子 - Google Patents

Abstract

在具有转子线圈(11)的旋转电机的转子(10)中，上述转子线圈(11)由卷绕在绕线管(16)的卷绕主体部(17)的外周的下部的线圈段(A)和卷绕在上述下部的线圈段(A)的外周的山型绕组的线圈段(B)构成，通过将山型绕组的线圈段(B)中的交叉点(C)与下部的线圈段(A)的交叉点(C)在圆周方向上相互错开地配设，即使在不改变绕线管(16)的卷绕主体部(17)的壁厚、且不使用胶带等的情况下，也能将交叉点的位置错开。

Description

旋转电机的转子

技术领域

本发明涉及装设于乘用车、卡车、电车等车辆的旋转电机的转子，特别地涉及卷绕于绕线管的卷绕主体部的转子线圈的卷绕结构。

背景技术

在现有的旋转电机的转子线圈中，将线圈线的交叉点配置在圆周方向上40度至80度处，且以互相在径向上不重叠的方式构成(例如参照专利文献1)。

此外，采用如下结构：使线圈线的交叉点的位置在圆周方向的整周依次错开、分散(例如参照专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特许第4347219号公报

发明文献2：日本专利特公平5-72731号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在专利文献1的现有的转子线圈中，将线圈线呈7列4层地卷绕于绕线管而构成线圈段A后，进一步卷绕4列1层，在此基础上卷绕一圈而构成线圈段山型绕组部，虽然线圈段A中的线圈线的各层的交叉点不会在径向上重叠，但对线圈段A中的交叉点与山型绕组部中的交叉点之间的关系没有作任何设定，因此，若线圈段A与山型绕组部的交叉点设定于大致相同的位置，则各交差点处的外径变大，从而需要进一步改变所述卷绕主体部的壁厚。此外，若层增加，则会存在即便改变壁厚也无法完全吸收的问题。

此外，若交叉点相互在大致相同的位置沿同一方向固定，则平衡会变差，存在对转子产生不良影响的问题。

此外，在专利文献2中，虽然将交叉点形成于整周，但需要将交叉点朝圆周方向靠前的位置错开，在该情况下，在下层的线圈段会产生没有线圈线的部位。例如，在上述下层的线圈段的外周卷绕多列、多层的山型绕组部的情况下，下层的线圈段的交叉点像专利文献2中那样8等分，且产生1/8圈没有线圈的部位。(如专利文献2的图2的第二层那样的没有线圈线的部分产生在1/8圈处。)因此，在专利文献2中，为了防止包括山型绕组部的上层的线圈线的塌陷，需要在将交叉点错开的全部层上卷绕胶带等。

本发明是为解决上述技术问题而作的，其目的在于提供一种不改变上述卷绕主体部的壁厚，且不使用胶带等也能使交叉点位置错开的旋转电机的转子。

解决技术问题所采用的技术方案

在本发明的旋转电机的转子中，其特征是，包括：

一对磁极铁芯，所述一对磁极铁芯分别以使爪状磁极的尖细方向与轴向一致的方式在圆柱状的基部的外周缘部沿周向以等角间距形成多个呈尖细形状的所述爪状磁极，且所述一对磁极铁芯以将所述爪状磁极啮合的方式构成；

绕线管，所述绕线管形成为第一凸缘部及第二凸缘部从圆筒状的卷绕主体部的轴向的两端部朝径向的外周延伸的截面呈コ字状的环状，所述绕线管被所述一对磁极铁芯的所述爪状磁极的根部夹持并安装于所述基部；以及

转子线圈，所述转子线圈由下部的线圈段和山型绕组的线圈段构成，所述下部的线圈段是将线圈线在所述绕线管的卷绕主体部的外周沿轴向卷绕多列多层，且具有由在径向上相邻的层的所述线圈线形成的交叉点，所述山型绕组的线圈段配设在所述下部的线圈段的外周与所述爪状磁极的内周之间的空出空间内，且以比所述下部的线圈段的列数少的列数、以具有多层的方式卷绕于所述下部的线圈段的外周，且具有由在径向上相邻的层的所述线圈线形成的交叉点，

所述山型绕组的线圈段中的交叉点与所述下部的线圈段的交叉点在圆周方向上相互错开地配设。

发明效果

根据本发明的旋转电机的转子，能在不改变上述卷绕主体部的交叉点部的壁厚的情况下，或者减少壁厚的改变来抑制平衡，能使卷绕主体部整体形成为小径，因此，能提高与外周部处的磁极之间的绝缘性，通过形成为小径，在相同匝数下能使线圈线长变短，因此能增大起磁力。此外，能在线圈线间的层处不使用胶带等。

附图说明

图1是表示本发明实施方式1的旋转电机的转子的主要部分的剖视图。

图2是表示本发明实施方式1的旋转电机的转子中使用的绕线管的立体图。

图3是表示本发明实施方式1的旋转电机的转子中的绕线管的转子线圈的卷绕状态的立体图。

图4是对本发明实施方式1的旋转电机的转子中的转子线圈的卷绕方法进行说明的立体图。

图5是对本发明实施方式1的旋转电机的转子中的转子线圈的卷绕方法进行说明的工序图。

图6是对本发明实施方式1的旋转电机的转子中的转子线圈的卷绕方法进行说明的工序图。

图7是表示本发明实施方式1的旋转电机的转子中的转子线圈的卷绕状态的剖视图。

图8是图7的VIII－VIII线剖视图。

图9是本发明实施方式1的旋转电机的转子的立体图。

图10是表示本发明实施方式2的旋转电机的转子的主要部分的剖视图。

具体实施方式

实施方式1

图1是表示本发明实施方式1的旋转电机的转子的主要部分的剖视图，图2是表示本发明实施方式1的旋转电机的转子中使用的绕线管的立体图，图3是对本发明实施方式1的旋转电机的转子中的转子线圈的卷绕方法进行说明的立体图，图4至图6分别是对本发明实施方式1的旋转电机的转子中的转子线圈的卷绕方法进行说明的工序图，图7是表示本发明实施方式1的旋转电机的转子中的转子线圈的卷绕状态的剖视图，图8是图7的VIII－VIII线剖视图，图9是表示本发明实施方式1的旋转电机的转子的立体图。

如图1所示，旋转电机的转子10由转子线圈11和一对磁极铁芯12构成，上述转子线圈11通电后产生磁通，上述一对磁极铁芯12设置为覆盖上述转子线圈11且通过由转子线圈11产生的磁通来形成磁极。

各磁极铁芯12由铁制成，以使尖细形状的爪状磁极13各自的尖细方向与轴心方向一致的方式，在圆柱状的基部14的外周缘部在周向上以等角间距形成有多个尖细形状的爪状磁极13。此外，一对磁极铁芯12以将爪状磁极啮合的方式相对且使基部14的端面彼此抵接而固接于轴(未图示)。另外，虽未图示，但轴插通孔穿设于基部14的轴心位置。

如图2所示，绕线管16是第一凸缘部18及第二凸缘部19从卷绕主体部17的轴向的两端部朝径向外方延伸且构成为截面呈コ字状的环状体。此外，绝缘用的舌片18a、19a在第一凸缘部18及第二凸缘部19的外周端沿周向以等角间距设置，当绕线管16安装于一对磁极铁芯12时，舌片18a、19a以沿着爪状磁极13的内周壁面的方式弯曲，防止转子线圈11与爪状磁极13的直接接触。此外，一对卡定部21a、21b立设在第一凸缘部18的外周端，且以从卡定部21a附近的第一凸缘部18的外周端至卷绕主体部17的方式在第一凸缘部18的内周壁面上凹设后述的槽22。

将卷绕主体部17安装于基部14，从两侧(图1的左右)利用爪状磁极13的根部13a夹持上述绕线管16，从而将上述绕线管16收纳在由一对磁极铁芯12的爪状磁极13和基部14构成的空间内。此外，转子线圈11通过将线圈线15在卷绕主体部17的外周以使各层的轴向的列数相同的方式卷绕多层而构成。在此，线圈线15卷绕有12列4层的线圈段A及轴向的列数减少的4层的山型绕组即线圈段B。

在此，对转子线圈11的卷绕方法进行说明。

线圈线15是通过在截面呈圆形的铜等的芯材的表面覆盖聚酰亚胺树脂等绝缘覆膜而制作的。上述线圈线15从管嘴23抽出，将线圈线15的前端卷绕在安装于心轴(未图示)等的绕线管16的卡定部21a，且通过槽22内引导至卷绕主体部17。

此外，如图3所示，一边从管嘴23抽出线圈线15，一边使绕线管16旋转，将线圈线15卷绕于卷绕主体部17。此时，使管嘴23沿绕线管16的轴向移动，使线圈线15的第一层卷绕于卷绕主体部17。如图4所示，上述第一层的线圈线15从槽22延伸至卷绕主体部17后，一边与第一凸缘部18的内周壁面接触，一边围绕卷绕主体部17卷绕大致一圈，接着以相当于一根线圈线15的量向第二凸缘部19侧移位，且一边与第一圈的线圈线15接触，一边围绕卷绕主体部17卷绕大致一周，以相同的方式围绕卷绕主体部17共卷绕12圈。此时，在第一层的第十二圈的线圈线15与第二凸缘部19的内周壁面之间形成有间隙S。

接着，线圈线15的第二层卷绕在第一层的线圈线15上。首先，如图5所示，线圈线15以绕在第十二圈的线圈线15之上且与第二凸缘部19的内周壁面接触的方式卷绕大致一圈。此外，如图6所示，以相当于一根线圈线15的量向第一凸缘部18侧移位，一边与第一层的第一圈的线圈线15接触，且与第一层的第十一圈和第十二圈的线圈线15接触，一边围绕卷绕主体部17卷绕大致一周，以相同的方式围绕卷绕主体部17共卷绕12圈。

反复进行上述线圈线15的卷绕工序，使线圈线15在卷绕主体部17上卷绕至与爪状磁极13的根部13a的高度相同的高度，从而构成下部的线圈段A。如图7所示，上述线圈段A中的线圈线15向各层移位时的交叉点C_1-2、C_2-3、C_3-4是在绕线管17的圆周方向上各错开角度10度而进行卷绕。之后，为了构成线圈段B，线圈线在相对于线圈段A的交叉点位于180度周向前方的位置跃上下一层，藉此，线圈段B的交叉点部构成为相对于线圈段A部的交叉点部位于180度相反侧。因此，进一步卷绕9列1层，再在其上卷绕7列1层，再在其上卷绕4列1层，再在其上卷绕一圈，从而构成山型绕组的线圈段B部。如图7所示，上述线圈段B中的线圈线15向各层移位时的交叉点C_4-5、C_5-6、C_6-7、C_7-8是在绕线管17的圆周方向上各错开角度10度而进行卷绕。然后，切断从管嘴23延伸出的线圈线15，将线圈线15的切断侧卷绕于卡定部21b，获得图3所示的转子线圈11。

在上述转子10中，在线圈段A的上部形成有线圈段B，因此，能利用线圈段A的外周与磁极铁芯12的爪状磁极13内周之间的空出空间增加线圈线15的卷绕数。藉此，转子线圈11的起磁力变大，能提高旋转电机的输出。

此外，线圈段B以比线圈段A的各层的列数少的列数构成，因此，能避免与爪状磁极13的接触并配设在线圈段A与磁极铁芯12的爪状磁极13之间的空出空间中。

在此，线圈段B只要以比线圈段A的各层的列数少的列数构成为多层即可。此外，线圈段B的各层的列数对应于线圈段A与磁极铁芯12的爪状磁极13之间的空出空间形状，以朝上层方向逐渐减少的方式形成山型绕组。

若在线圈段A中将交叉点部移动180度，则会出现之前的交叉点部为止的180度部没有线圈的部位，因此，在下一层不能整齐排列卷绕，在其上方卷绕的所有的线圈都不能整齐排列卷绕。但是，在向随后的层的轴向列数减少的线圈段B移位时，就能使交叉点移动。无论使上述交叉点部在上部没有线圈段B的线圈段A的最终层的哪个位置移动均没有问题。此外，在移位至线圈段B时，即便使上述交叉点部在线圈段B上移动也没有问题。

如图1所示，在这样制作的转子线圈11中，在绕线管16的卷绕主体部17卷绕安装有12列4层的线圈段A部和在其上方的线圈段B部。此外，在下部的线圈段A部中，在奇数层中，线圈线15以如下方式卷绕：第一圈与第一凸缘部18的内周壁面接触地卷绕，然后以互相接触的方式卷绕共12圈，第十二圈的线圈线15与第二凸缘部19内周壁面之间具有间隙S。另一方面，在偶数层中，线圈线15以如下方式卷绕：第一圈与第二凸缘部19的内周壁面接触地卷绕，然后以互相接触的方式共卷绕12圈，第十二圈的线圈线15与第一凸缘部18内周壁面之间具有间隙S。此外，例如，第二层的第一圈的线圈线15以与第二凸缘部19的内周壁面接触的方式卷绕，因此，第二层的第一圈的线圈线15将第一层的第十二圈的线圈线15朝第一凸缘部18侧按压，起到使第一层的12圈的线圈线15互相紧密接触的作用。因此，即便是在第二层中将线圈线15依次卷绕第二圈、第三圈，也能确保卷绕在第一层的线圈线15的紧密状态。另外，即便是在第三层及第四层中卷绕线圈线15的情况下，也可同样地确保卷绕于下层的线圈线15的紧密状态。也就是说，能确保下部整齐排列绕组部A中的各层的线圈线15的整齐排列状态。

图1中的间隙S优选如专利文献1所记载的那样设定为D/4以上且D/2以下(D是线圈线15的直径)。特别地，若将将间隙S设定为D/2，则能将线圈线15以稳定的状态卷绕，因此，能抑制卷绕工序中的卷绕混乱的发生，从而能将线圈线15卷绕为整齐排列状态。其结果是，既能简易地制作出外径在轴向上整齐的线圈段A，又能实现不易发生崩塌的线圈段A及线圈段B。此外，线圈线15的卷绕数变多，能增大转子线圈11产生的起磁力。

图7是表示本发明实施方式1的旋转电机的转子中的转子线圈的卷绕状态的剖视图。另外，图8是图7的VIII-VIII线剖视图，是经过将线圈线15卷绕于第二层时产生的交叉点C_1-2的剖视图。

在上述图7中，转子线圈11的下部整齐排列绕组部即线圈段A如图7所示构成为：线圈线15以12列4层的方式卷绕于绕线管16的卷绕主体部17，且交叉点C_1-2、C_2-3、C_3-4互相在圆周方向上各错开角度10度且在径向上不重叠。使线圈段A、B的线圈线15在轴向上移位相当于配置间距P的量的位移开始位置按各层沿周向错开。也就是说，将线圈线15卷绕于第二层、第三层及第四层时发生的各交叉点C_1-2、C_2-3、C_3-4沿周向分散，在径向上互相不重叠。

此外，在线圈段B中，交叉点C_4-5、C_5-6、C_6-7、C_7-8也构成为互相在圆周方向上各错开角度10度，在径向上不重叠。此外，交叉点C_4-5与C_1-2、交叉点C_5-6与C_2-3、交差点C_6-7与C_3-4分别构成为在圆周方向上错开角度180度。

另外，在各层(除第一层以外)中卷绕线圈线15的情况下，当线圈线15从第n1圈以相当于配置间距P的量沿轴向移位而卷绕于第(n1+1)圈时，会越过下层的线圈线15的顶部。上述交叉点C是指线圈线15越过下层的线圈线15的顶部的点。

在转子线圈11中，若以交叉点C在径向上重叠的方式构成线圈段A及线圈段B，会导致交叉点C的重叠部分处的线圈段A及线圈段B的外径变大。此外，交叉点C重叠越多，交叉点C的重叠部分处的线圈段A及线圈段B的外径变得越大。其结果是，在将转子线圈安装于磁极铁芯12来制作转子的情况下，位于交叉点C的重叠部分处的线圈段A及线圈段B的最外径部的位置的线圈线15与爪状磁极13的内周壁面接触，会导致损伤线圈线15的绝缘覆膜。此外，为了避免位于交叉点C的重叠部分处的线圈段A、线圈段B的最外径部的位置的线圈线15与爪状磁极13的内周壁面接触，需要减少线圈段A及线圈段B的层数，会导致线圈线15的卷绕数变少。

虽然使交叉点C在径向上分散来构成线圈段，但存在伴随交叉点C的形成而产生的线圈段的外径的增大部分。在专利文献1中，通过在卷绕主体部17中设置厚度的变化来进行抵消，获得一种具有均匀外径的线圈段。

与此相对，在本发明中，通过将线圈段B的交叉点与线圈段A的交叉点错开180度，形成对称的形状，能获得平衡良好的线圈段，所以无需使卷绕主体部17的厚度变化。其结果是，可增加能避免线圈线15与爪状磁极13的内周壁面接触的线圈段A及线圈段B的层数，因此，抑制了线圈线15的绝缘覆膜的损伤的发生，能获得线圈线15的卷绕数多的旋转电机。此外，由于绕线管16的模具也变得简单，因此能抑制飞边等的产生。

此外，即便如专利文献1那样使卷绕主体部17厚度变化，由于线圈段A与线圈段B的交叉点部错开了180度，因此，也能将使卷绕主体部17的厚度变化的量及范围减小。

另外，在图8中，将线圈线15卷绕于第二层时产生的交叉点C在轴向上重叠，但交叉点C在轴向上的重叠不牵涉线圈段A及线圈段B的外径增大。

图9是表示转子整体的立体图。箭头24表示除了线圈段以外的转子10的重心偏移方向。箭头25表示线圈段的重心偏移方向。根据线圈段A与线圈段B，通过使交叉点位置朝任意位置偏移，来控制线圈段的重心偏移方向，且有意地使线圈段的重心位置朝抵消箭头24的方向偏移，能获得重心位置偏移少的转子10，因此，能使旋转平衡良好，能期待轴的挠曲、旋转噪音等的改善及轴承的耐久性提高的效果。

实施方式2

另外，在图1、图4、图5、图6中，对线圈段A部的奇数层与偶数层是相同列数的情况进行了说明，但如图10所示，在偶数层的列数相对于奇数层的列数少一列的情况下，也能达到与上述实施方式1相同的作用效果。

此外，在上述各实施方式中，为了方便说明，线圈段A形成为12列4层，线圈段B以比线圈段A少的列形成4层，但线圈段A及线圈段B的列数、层数不限于此。与此同时，在如上述这样仅存在上部和下部的情况下，在180度位置错开即可，但随着层数增多，在列数相对于下部减少的层(上部)变多的情况下，也可以在90度位置在四处等多个部位错开。

此外，在上述各实施方式中，例示了形成于下部的线圈段A的各层的线圈线15的交叉点C互相以角度10度的范围在圆周方向上错开的结构，但在以旋转线圈的小径化及小型化为目的的情况下，优选角度3度至10度的范围。此外，在线圈段A及线圈段B中的径向的层数少的情况下，圆周方向错开的角度至少某一方为0度也可以，只要在线圈段A与山型绕组的线圈段B的交叉点之间构成在圆周方向上的错开，就能期待平衡的效果。

此外，在上述各实施方式中，例示了一对磁极铁芯12一体形成有构成基部14的圆筒部的结构，上述圆筒部安装转子线圈11的卷绕主体部17，但上述圆筒部也可以是分体结构。

此外，本发明的转子能应用于例如装设于乘用车、卡车、电车等车辆的交流发电机、交流电动机、交流发电电动机等旋转电机中。

符号说明

10 转子

11 转子线圈

12 磁极铁芯

13 爪状磁极

13a 根部

14 基部

15 线圈线

16 绕线管

17 卷绕主体部

18 第一凸缘部

18a 舌片

19 第二凸缘部

19a 舌片

21a 卡定片

21b 卡定片

22 槽

23 管嘴

A 下部的线圈段

B 上部(山型绕组)的线圈段

C 交叉点

D 线圈线外径

P 配置间距

S 间隙

Claims (6)

1.一种旋转电机的转子，其特征在于，包括：

一对磁极铁芯，所述一对磁极铁芯分别以使爪状磁极的尖细方向与轴向一致的方式，在圆柱状的基部的外周缘部沿周向以等角间距形成多个呈尖细形状的所述爪状磁极，且所述一对磁极铁芯以将所述爪状磁极啮合的方式构成；

绕线管，所述绕线管形成为第一凸缘部及第二凸缘部从圆筒状的卷绕主体部的轴向的两端部朝径向的外周延伸的截面呈コ字状的环状，所述绕线管被所述一对磁极铁芯的所述爪状磁极的根部夹持并安装于所述基部；以及

转子线圈，所述转子线圈由下部的线圈段和山型绕组的线圈段构成，所述下部的线圈段是将线圈线在所述绕线管的卷绕主体部的外周沿轴向卷绕多列多层，且具有由在径向上相邻的层的所述线圈线形成的交叉点，所述山型绕组的线圈段配设在所述下部的线圈段的外周与所述爪状磁极的内周之间的空出空间内，且以比所述下部的线圈段的列数少的列数、以具有多层的方式卷绕于所述下部的线圈段的外周，且具有由在径向上相邻的层的所述线圈线形成的交叉点，

所述山型绕组的线圈段中的交叉点与所述下部的线圈段的交叉点在圆周方向上相互错开地配设。

2.如权利要求1所述的旋转电机的转子，其特征在于，

所述山型绕组的交叉点和所述下部的交叉点配设在所述绕线管的圆周方向上呈180度对称的位置。

3.如权利要求1或2所述的旋转电机的转子，其特征在于，

所述下部的线圈段中的各层所形成的线圈线的交叉点构成为在圆周方向上相互以角度3度至10度的范围错开。

4.如权利要求1至3中任一项所述的旋转电机的转子，其特征在于，

所述山型绕组的线圈段中的各层所形成的线圈线的交叉点构成为在圆周方向上相互以角度3度至10度的范围错开。

5.如权利要求1至4中任一项所述的旋转电机的转子，其特征在于，

所述绕线管的卷绕主体部构成为遍及整周具有均匀的壁厚。

6.如权利要求1至5中任一项所述的旋转电机的转子，其特征在于，

所述山型绕组的线圈段以与所述下部的线圈段的层数相同的多层构成。