CN107710557A - 电动机的定子 - Google Patents

Abstract

具有多个绝缘片材(1)，该多个绝缘片材(1)是与在铁心(2)的两侧设置的凹状的狭槽部(2a)的形状匹配地弯折而成的，通过在卷绕于齿的线圈与铁心(2)之间插入多个绝缘片材(1)而使铁心(2)和线圈绝缘，并且通过将层叠有多个铁心2的层叠铁心接合为环状从而构成定子(8)，由此，减小绝缘部材在狭槽内所占的区域而增大绕线区域，使绕线匝数增加，并且减小将绝缘片材(1)弯折所需的力。

Description

电动机的定子

技术领域

本发明涉及一种电动机的定子，特别是涉及在齿部实施了集中绕线的定子的绝缘构造。

背景技术

近年来，为了实现电动机的小型化以及高输出，使用下述方法，即，通过对定子进行分割并在齿部进行集中绕线，从而提高绕线的狭槽占空率，将它们嵌合而制作定子。需要将层叠铁心与绕线体之间进行绝缘，通过将绝缘树脂部件插入至狭槽而进行绝缘处理。通常，绝缘树脂部件是通过使用模具的树脂成型而制作的。如果层叠铁心的层叠高度变高，则对狭槽内进行覆盖的部分的绝缘树脂部件变长。在该情况下，存在无法进行绝缘树脂部件的成型，成本增高的问题。

在专利文献1的定子中，公开了绝缘片材具有将层叠铁心的狭槽部的线圈绕装部内侧进行绝缘的部位、将绕线体的侧部覆盖的部位，并且在上述部位一体地具有比层叠铁心的层叠厚度凸出的耳片。而且，将覆盖上述侧部的部位弯折而将绕装后的绕线体覆盖，然后，对设置于左右及上下两端部的上述耳片进行弯折而将线圈末端部(处于层叠方向的端部的线圈)绝缘(例如，专利文献1)。

专利文献1：日本特开2003-61286号公报

发明内容

在现有的定子的绝缘构造中，由于在绝缘片材的弯折部相应于绝缘片材的厚度具有弯曲半径部，在该部位无法进行绕线，因此，存在绕线区域减小、狭槽占空率降低的问题点。另外，在绝缘端板存在用于对绝缘片材进行按压而与层叠铁心的狭槽部匹配的凸起，但由于绝缘片材越厚则回弹力越强，因此，需要增加凸起的厚度而使强度变强。在该情况下，也存在绕线区域减小、狭槽占空率降低的问题。并且，存在绝缘片材越厚则将绝缘片材弯折所需的力越需要增大，作业性变差的问题。另外，由绝缘片材的厚度需要根据所要求的每个绝缘性能而变更，因此，还存在绝缘片材的种类增加的问题。

本发明就是为了解决如上述的问题点而提出的，目的在于得到一种定子的绝缘构造，该定子的绝缘构造通过减小绝缘部材在狭槽内所占的区域而增大绕线区域，由此，能够增加绕线匝数，并且减小对绝缘片材进行弯折所需的力。

本发明涉及的电动机的定子是将按各齿分割的多个铁心层叠得到的层叠铁心配置为环状的电动机的定子，具有多个绝缘片材，该多个绝缘片材是与在铁心的两侧设置的凹状的狭槽部的形状匹配地弯折而成的，在卷绕于齿的线圈与铁心之间插入多个绝缘片材，由此使铁心和线圈绝缘。

发明的效果

根据上述的电动机的定子，每1张的绝缘片材的厚度变薄，最内层的绝缘片材的弯折部的弯曲半径变小，因此，绝缘片材整体的弯曲半径也变小，绕线区域增加，狭槽占空率增加。另外，绝缘片材的回弹力变小，能够将绝缘端板中的用于对绝缘片材进行按压的凸起形成得薄，因此，绕线区域增加，狭槽占空率增加。并且，绝缘片材的弯折所需的力减小，作业性提高。另外，通过将多张绝缘片材重叠，能够实现与绝缘性能高的绝缘片材相同的绝缘性能，能够削减绝缘片材的种类。

附图说明

图1是表示实施方式1涉及的层叠铁心的斜视图

图2是表示实施方式1涉及的层叠铁心的分解斜视图。

图3是表示实施方式1涉及的绝缘片材的平面剖视图。

图4是表示实施方式1涉及的定子的斜视图。

图5是表示实施方式1涉及的将两端熔接后的绝缘片材的侧视剖视图，且是表示弯折前的状态的侧视剖视图以及表示弯折后的状态的侧视剖视图。

图6是表示实施方式1涉及的将中央部熔接后的绝缘片材的侧视剖视图，且是表示弯折前的状态的侧视剖视图以及表示弯折后的状态的侧视剖视图。

图7是表示通常的定子的齿部的平面剖视图以及X部放大图。

图8是表示实施方式1涉及的定子的齿部的平面剖视图以及Y部放大图。

图9是表示实施方式2涉及的弯折后的绝缘片材的主视图以及侧视图。

图10是表示实施方式2涉及的弯折前的绝缘片材的主视图以及侧视图。

图11是表示实施方式2涉及的弯折前的绝缘片材的主视图。

图12是表示实施方式3涉及的绝缘工序后的层叠铁心的平面图。

图13是表示实施方式3涉及的绝缘工序后的层叠铁心的斜视图。

图14是表示将实施方式3涉及的绝缘片材弯折后的状态的平面剖视图。

图15是表示实施方式4涉及的弯折后的绝缘片材的主视图以及侧视图。

图16是表示实施方式4涉及的弯折前的绝缘片材的主视图以及侧视图。

图17是表示实施方式4涉及的弯折后的绝缘片材的主视图以及侧视图。

图18是表示实施方式4涉及的弯折前的绝缘片材的主视图以及侧视图。

图19是表示实施方式5涉及的绝缘工序后的定子的齿部的平面剖视图。

图20是表示通常的定子的齿部的平面剖视图。

图21是表示实施方式6涉及的弯折后的绝缘片材的主视图以及侧视图。

图22是表示实施方式6涉及的弯折前的绝缘片材的主视图以及侧视图。

图23是表示将实施方式6涉及的绝缘片材弯折后的状态的平面剖视图。

图24是表示将实施方式6涉及的绝缘片材弯折后的状态的平面剖视图。

图25是表示实施方式7涉及的绝缘工序后的定子的齿部的平面剖视图。

具体实施方式

实施方式1.

下面，参照附图对实施方式1进行说明。图1是表示实施方式1涉及的绝缘工序后的层叠铁心的斜视图，图2是该层叠铁心的分解斜视图。层叠铁心由绝缘片材1、按各齿而分割的铁心2、及绝缘端板3构成，该绝缘片材1由PET(聚乙烯对苯二甲酸酯)等树脂形成。铁心2在两侧具有凹状的狭槽部2a，狭槽部2a形成于铁心2的外径部与内径部之间。绝缘片材1是将内侧绝缘片材1a和外侧绝缘片材1b这两张片材重叠得到的构造，在从母材剪切而重叠之后，与狭槽部2a的形状匹配地用手进行弯折、或者通过模具进行加压而成型。

图3是表示绝缘片材1的平面剖视图。弯折后的绝缘片材1如图3所示，具有狭槽内径侧绝缘部4、狭槽外径侧绝缘部5、狭槽周向绝缘部6、弯折部7。在将绝缘片材1插入至层叠铁心的狭槽部2a之后，在层叠铁心的层叠方向的两端部安装绝缘端板3，通过绝缘端板3的绝缘片材保持部3a夹持绝缘片材1，由此，将铁心2和绕线进行绝缘。然后，将线圈绕线于齿而将层叠铁心接合为环状，得到图4所示的定子8。图4是表示完成后的定子8的斜视图。

另外，绝缘片材1也可以直接插入狭槽部2a，但为了防止输送时、中途未完成时的偏移，也可以对绝缘片材1的一部分进行熔接而固定。下面，对中途未完成时说明如下。在进行绕线作业之前，进行将绝缘片材1安装于铁心的作业。而且，在该安装的状态(未进行绕线的状态)下有时作为中途未完成品而保管。将该情况称作“中途未完成时”。

在弯折时，内侧绝缘片材1a与外侧绝缘片材1b的弯折部7的弯曲半径的大小不同。因此，如图5(A)、(B)所示，如果将绝缘片材1的两端熔接而进行弯折，则内侧绝缘片材1a会膨胀。因此，对于进行熔接的部位，可以仅设为任一部位，或者在设为多个部位的情况下在铁心2的层叠方向上配置多个部位。例如，如图6(A)、(B)所示，也可以设置于狭槽周向绝缘部6。或者，通过在以与狭槽部2a的形状匹配的方式进行成型之后进行熔接，能够防止膨胀。绝缘片材1的固定方法可以采用铆接、粘接剂、胶带等。对于图6(A)、(B)中的熔接部位，如果与绝缘片材1的弯折部7相比处于内侧，则熔接部可以为多个。

图7(A)是表示通常的定子的齿部的平面剖视图，图7(B)是图7(A)的X部放大图。在图7(A)、(B)中，在绝缘片材1的弯折时，为了不在绝缘片材1处产生裂痕，如图7(B)所示，需要对绝缘片材1的弯折部7设置弯曲半径。绝缘片材1越厚，则需要增加弯曲半径以使得不产生裂痕。因此，在弯折部7不进行绕线，从而绝缘片材1越厚越减小绕线区域9。

图8(A)是表示实施方式1涉及的定子的齿部的平面剖视图，图8(B)是图8(A)的Y部放大图。如图8(A)、(B)所示，通过将绝缘片材1分为2张，从而能够减薄每1张的厚度，减小内侧绝缘片材1a的弯曲半径，因此，能够减小整体的弯曲半径，增加绕线区域9(省略绕线体本身的图示)。另外，在本实施方式中，采用分割后的层叠铁心构造，能够在狭槽内配置大量线圈，因此，能够实现高效的电动机。

绝缘端板3的绝缘片材保持部3a需要具有使得即使受到绝缘片材1的回弹力也不折断的强度。因此，如果绝缘片材1变厚、回弹力变大，则绝缘片材保持部3a也需要变厚，会减小绕线区域9。在本实施方式中，通过将绝缘片材1分为2张，从而能够使得回弹力的总和小于现有的1张绝缘片材的回弹力。为了简化绝缘片材1的回弹力，假定为长方形截面的梁的弯折问题而进行如下计算。

如果将绝缘片材1的厚度设为h，则回弹力P根据梁的基础式而存在：

P＝Eδbh³/4L³∝h³。

这里，E:杨氏模量、δ：挠曲量、h：厚度、b：厚度、L：长度。因此，可知回弹力P与绝缘片材1的厚度h的立方成正比。在绝缘片材1将分为n张的情况下，每1张绝缘片材的厚度为h/n，因此，每1张绝缘片材1的回弹力P₁为P₁＝P/n³。因此，n张绝缘片材的回弹力的总和P₂为：

P₂＝P₁×n＝P/n²。

即，通过将多张绝缘片材重合，从而与使用1张绝缘片材相比能够降低回弹力。因此，绝缘端板3的绝缘片材保持部3a所受到的回弹力变小，能够减薄绝缘片材保持部3a，因此，能够增加绕线区域9。

另外，在上述中，对重叠了2张绝缘片材得到的构造进行了说明，但绝缘片材的张数可以为任意张，分割张数越多，则上述效果越大。但是，如果张数增加，则输送、弯折变得困难，因此，通常使用2片或3片。另外，绝缘片材的厚度全部设为相同具有能够减小绝缘片材的回弹力的总和，并且还能够削减绝缘片材的种类的效果，因此为优选，由于在各个绝缘片材的厚度不同的情况下，也具有降低回弹力的效果，因此厚度可以不同。

根据本实施方式，除了上述以外还具有以下效果。即，由于绝缘片材的弯折所需的力减小，因此，弯折时或将层叠铁心接合为环状的所谓的圆环作业时的作业性提高。另外，通过将多张绝缘片材重叠，能够实现与绝缘性能高的绝缘片材相同的绝缘性能，因此，能够以1种绝缘片材应对绝缘性能的要求低的定子和绝缘性能的要求高的定子这两者。因此，无需准备不同厚度的绝缘片材，能够削减绝缘片材的种类。

实施方式2.

图9(A)是表示实施方式2涉及的绝缘片材的主视图，图9(B)是该绝缘片材的侧视图，图9(A)、(B)中示出将绝缘片材弯折后的状态。另外，图10(A)、(B)是表示将绝缘片材弯折之前的状态的主视图以及侧视图。绝缘片材21的形状如图9(A)、(B)所示，可以将由薄壁连结部10连结的1张绝缘片材21弯折而重叠。首先，如图10(A)、(B)所示，将1张绝缘片材21剪切为由薄壁连结部10连结的形状。

然后，在薄壁连结部10处进行弯折而变为如图9所示2张重叠的方式。之后，沿着狭槽部2a进行弯折而插入至狭槽部2a，并且将绝缘端板3插入，对线圈进行卷绕，然后将层叠铁心配置为圆环状而得到定子。此外，薄壁连结部10优选设置在与绕线区域不接触的位置处且比弯折部7靠外侧，适于设置于绝缘片材21的狭槽内径侧绝缘部4或者狭槽外径侧绝缘部5。

这样，设为通过将由薄壁连结部10连结的绝缘片材21弯折而重叠的构造，由此，在实施方式1中说明的效果的基础上，能够省略对多张绝缘片材进行固定的工序。在本说明中，对2张绝缘片材的情况进行了说明，但也可以由大于或等于3张的多张绝缘片材构成。图11示出将薄壁连结部10设置于2个部位而将3张绝缘片材重叠的情况。此外，在如图9所示的将绝缘片材21弯折时，绝缘片材21的端由薄壁连结部10连结，因此，重叠的2张绝缘片材彼此不会发生偏移，因此，与图3所示的构造的偏移方式不同。在本实施方式中，从薄壁连结部10侧按顺序进行弯折，因此，随着从薄壁连结部10逐渐远离，偏移不断蓄积。另外，对由薄壁连结部10连结的绝缘片材21进行弯折，由此，在对绝缘端板3的绝缘片材保持部3a进行安装时，具有绝缘片材保持部3a中的避让部仅由薄壁连结部10实现就可以的优点。即，在设为通过将不存在薄壁连结部10的1张连续的细长的绝缘片材进行弯折而重叠的构造的情况下，绝缘片材保持部3a中的避让部会变大，与仅由薄壁连结部10实现即可的情况相比，作业会变得繁杂。

实施方式3.

图12是表示实施方式3涉及的层叠铁心的平面图，图13是该层叠铁心的斜视图。另外，图14是表示将绝缘片材弯折后的状态的平面剖视图。在本实施方式中，如图12所示，使用具有绕线体侧部绝缘部11的绝缘片材，该绕线体侧部绝缘部11在对层叠铁心的狭槽部2a进行绝缘的部分的基础上还将由卷绕的线圈构成的绕线体的侧部覆盖。在将多张绝缘片材重叠而沿着狭槽部2a进行弯折之后，插入至层叠铁心的狭槽部2a，在层叠铁心的层叠方向的端部安装绝缘端板3，由绝缘端板3的绝缘片材保持部3a对绝缘片材进行挟持。绕线后如图13所示，将绝缘片材的绕线体侧部绝缘部11弯折而包覆绕线体。然后，将多个层叠铁心接合为环状而得到定子。

通过以上述方式构成，即使绕线的方式产生波动也能够防止相邻的绕线体间的接触，因此，能够增加卷绕的线圈的数量，能够提高狭槽占空率。另外，对于绝缘片材，为了防止输送中、未完成中途时的偏移，还可以如实施方式1所示，以熔接等固定方法对多个绝缘片材进行固定。如图13所示，在绕线体侧部绝缘部11中，如果在直至绕线体的线圈末端的高度为止延伸而将线圈末端覆盖的端部12将绝缘片材彼此固定，则在绝缘片材的固定部产生了膨胀的情况下，也能够使得不会影响绕线体。通过以上述方式构成，具有与实施方式1中说明的效果相同的效果。

并且，如实施方式1中叙述的那样，通过设为多张绝缘片材的构造，与使用1张绝缘片材相比，能够降低回弹力，因此，实现能够减小绕线体侧部绝缘部11的弯折力的效果。另外，在将层叠铁心接合为环状时所产生的绕线体侧部绝缘部11的回弹力降低，因此，实现作业性提高的效果。即，在将层叠铁心接合为环状时，在将绕线体侧部绝缘部11弯折后的状态配置为圆环状。而且，在配置为圆环状时，在受到绕线体侧部绝缘部11的回弹力的状态下进行作业，因此，如果该力大，则作业性变差。通过以实施方式3的方式构成，与以一张构成绝缘片材的情况相比，能够在降低了该力的状态下进行作业。

实施方式4.

图15(A)是表示实施方式4涉及的绝缘片材的主视图，图15(B)是该绝缘片材的侧视图，图15(A)、(B)中示出将绝缘片材弯折后的状态。另外，图16(A)、(B)是表示将绝缘片材弯折之前的状态的主视图以及侧视图。实施方式4涉及的绝缘片材41如图15所示，是将由绕线体侧部绝缘部11的端部12连结的1张绝缘片材弯折后的形式。如图16所示，对绝缘片材41进行剪切，弯折而重叠为2张，然后沿着狭槽部2a进行弯折而安装于狭槽部。以后的工序与上述实施方式1相同。

通过使用这种方式的绝缘片材41，从而在实施方式3中说明的效果的基础上，具有省略对绝缘片材彼此进行固定的工序的效果。在本实施方式中，对将2张绝缘片材重叠的情况进行了说明，但也可以应用于将大于或等于2张的多张绝缘片材连结的情况(参照图11)。

图17(A)是表示其他方式涉及的绝缘片材的主视图、图17(B)是该绝缘片材的侧视图，图17(A)、(B)中示出将绝缘片材弯折后的状态。另外，图18(A)、(B)是表示将绝缘片材弯折前的状态的主视图以及侧视图。如图17(A)、(B)、图18(A)、(B)所示，通过将连结部设为薄壁连结形状42，能够减小在将绝缘片材41弯折时施加的力。

实施方式5.

图19是表示实施方式5涉及的定子的齿部的平面剖视图。在实施方式5涉及的绝缘片材形状中，2张绝缘片材中的内侧绝缘片材1a具有绕线体侧部绝缘部11，外侧绝缘片材1b为仅将狭槽部2a绝缘的形状。将2张内侧绝缘片材1a、外侧绝缘片材1b重叠，沿着狭槽部2a的形状进行弯折，安装到狭槽部2a，然后对绝缘端板3进行安装，由绝缘端板3的绝缘片材保持部3a对绝缘片材进行挟持。然后，在绕线后，将内侧绝缘片材1a的绕线体侧部绝缘部11弯折而将绕线区域9的侧部覆盖，之后将层叠铁心接合为环状而得到定子。对于绝缘片材1，为了防止输送中、未完成中途时的偏移，可以如实施方式1所示以熔接等固定方法进行固定。

在下面说明本实施方式的效果。图20是表示通常的定子的齿部的平面剖视图。如图20所示，在为1张绝缘片材的形状的情况下，在绕线体之间重叠有4张绝缘片材，因此如果将绝缘片材的厚度设为t，在绕线体间的绝缘片材的厚度的和为4t，与其相应地绕线区域9减小。另一方面，在本实施方式的绝缘片材的情况下，在将2张绝缘片材重叠的情况下，由于每1张的厚度为t/2，因此，绕线体间的绝缘片材的厚度的合计为t/2×4＝2t，与图20所示的方式相比能够减薄。此外，层叠铁心与绕线体间的厚度为t/2×2＝t，因此能够确保与图20所示的形状相同的厚度。

通过以上述方式构成，绕线体间的绝缘片材的厚度变薄，绕线区域9增加，因此，能够增加绕线的数量，提高狭槽占空率。在上述说明中，对作为绝缘片材的张数而分为2张的情况进行了说明，也可以由大于或等于3张构成。在将绝缘片材分为n张、将具有绕线体侧部绝缘部11的绝缘片材设为1张的情况下，绕线体间的绝缘片材的厚度的合计能够减薄至t/n×4＝4t/n。此外，层叠铁心与绕线体之间的厚度的总和为t/n×n＝t，因此，能够确保与现有形状相同的厚度。

另外，在图19中，对在内侧绝缘片材1a设置了绕线体侧部绝缘部11的情况进行了说明，但也可以在外侧绝缘片材1b设置绕线体侧部绝缘部。在使用更多的绝缘片材的情况下，可以在任意位置的绝缘片材设置绕线体侧部绝缘部。总而言之，在使用多个绝缘片材的情况下，可以在多个绝缘片材中的至少一个绝缘片材设置绕线体侧部绝缘部。

实施方式6.

图21(A)是表示实施方式6涉及的绝缘片材的主视图，图21(B)是该绝缘片材的侧视图，图21(A)、(B)中示出将绝缘片材弯折后的状态。另外，图22(A)、(B)是表示将绝缘片材弯折前的状态的主视图以及侧视图。如图21(A)、(B)、图22(A)、(B)所示，使得具有绕线体侧部绝缘部11的绝缘片材和仅将狭槽部2a绝缘的绝缘片材由薄壁连结部60连结。在薄壁连结部60进行弯折而将2张重叠之后，如图23所示以与狭槽部2a匹配的方式弯折而安装于狭槽部2a。以后的工序与上述实施方式5相同。

如果在卷绕了绕线体的位置设置连结部，则为了与绕线体接触而需要进行切断，但如图21、22所示，如果在狭槽内径侧绝缘部4或狭槽外径侧绝缘部5设置薄壁连结部60，则能够不与绕线体接触。如果在2个部位设置薄壁连结部，则在与狭槽匹配的方式进行弯折时，内侧绝缘片材会弯曲，因此，优选如图21、22所示设为1个部位。此外，通过改变弯折的方向，能够既在内侧又在外侧配置具有绕线体侧部绝缘部11的部分。图23是将绕线体侧部绝缘部11配置于内侧的绝缘片材的例子，图24是将绕线体侧部绝缘部11配置于外侧的绝缘片材的例子。

通过使用这种方式的绝缘片材，在实施方式5中说明的效果的基础上，能够省略对绝缘片材进行固定的工序。另外，在这里对2张进行重叠的情况进行了说明，但连结张数也可以大于或等于3张。

实施方式7.

图25是表示实施方式7涉及的定子的齿部的平面剖视图。在本实施方式中，改变了2张绝缘片材的厚度。例如，如图25所示，能够将内侧绝缘片材1a形成得薄，并且将外侧绝缘片材1b形成得厚。而且，仅内侧绝缘片材1a具有绕线体侧部绝缘部11。通过以上述方式形成，能够减薄绕线体间的绝缘片材的厚度，因此，能够增加绕线区域。但是，与使用相同厚度的2张绝缘片材的情况相比，外侧绝缘片材1b的厚度变厚，因此，绝缘片材的回弹力的降低效果变小。此外，以上述方式改变绝缘片材的厚度可以在上述实施方式1～6的全部方式中应用。

另外，本发明在其发明范围内，可以将各实施方式自由组合，或者对各实施方式适当进行变形、省略。

Claims (8)

1.一种电动机的定子，其是将按各齿而分割的多个铁心层叠得到的层叠铁心配置为环状的电动机的定子，

该电动机的定子具有多个绝缘片材，该多个绝缘片材是与在上述铁心的两侧设置的凹状的狭槽部的形状匹配地弯折而成的，

在卷绕于上述齿的线圈与上述铁心之间插入上述多个绝缘片材，由此使上述铁心和上述线圈绝缘。

2.根据权利要求1所述的电动机的定子，其中，

将绕线体侧部绝缘部设置于上述多个绝缘片材中的至少1个绝缘片，该绕线体侧部绝缘部将由卷绕后的上述线圈构成的绕线体的侧部覆盖。

3.根据权利要求2所述的电动机的定子，其中，

在上述绕线体侧部绝缘部设置有将上述绕线体的线圈末端覆盖的端部。

4.根据权利要求3所述的电动机的定子，其中，

上述多个绝缘片材的由上述端部连结的1张片材在上述端部处弯折并重叠。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的电动机的定子，其中，

上述多个绝缘片材的由薄壁连结部连结的1张片材在上述薄壁连结部处弯折并重叠。

6.根据权利要求5所述的电动机的定子，其中，

上述薄壁连结部设置于不与由上述线圈构成的绕线区域接触的位置即上述绝缘片材的狭槽内径侧绝缘部或者狭槽外径侧绝缘部。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的电动机的定子，其中，

上述多个绝缘片材的厚度全部相同。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的电动机的定子，其中，

在上述多个绝缘片材之间，改变了绝缘片材的厚度。