CN108141082A

CN108141082A - 旋转电机

Info

Publication number: CN108141082A
Application number: CN201580083924.5A
Authority: CN
Inventors: 北村隆二; 冈本省吾; 井上正哉
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-10-29
Filing date: 2015-10-29
Publication date: 2018-06-08
Anticipated expiration: 2035-10-29
Also published as: CN108141082B; JPWO2017072912A1; US10574111B2; WO2017072912A1; DE112015007072T5; JP6351866B2; US20180226852A1

Abstract

以获得能提高定子线圈的占空系数并且能抑制短边侧的定子线圈高度的旋转电机的定子为目的，其特征是，定子线圈(6)将第一层从定子(3)的外径侧向内径侧依次卷绕于定子铁芯(4)的极齿部，并且每层使卷绕方向反向来进行卷绕，当在最外层为n(其中n为3以上的奇数)、各层的最终匝为m(其中m为2以上)时，第n层的第m匝卷绕于定子(3)的外径侧，内径侧的定子线圈(6)在短边侧极齿部(4b)发生轨道改变，并且最外层的外径侧的定子线圈(6)的一部分在长边侧极齿部(4a)发生轨道改变。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的旋转电机，特别是涉及旋转电机的定子结构。

背景技术

在现有的旋转电机的定子中，出于绕线的容易性考虑，很多情况下在长边侧进行轨道改变(日文：レーンチェンジ)而构成线圈。但是，存在因线圈在周向上隆起而使线圈的占空系数变低这样的问题。因此，近年，在短边侧进行轨道改变，具有线圈不会在周向上隆起，能形成占空系数高的卷线这样的优点。(参照专利文献1)

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特许第5315743号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，在专利文献1所示的、在短边侧进行轨道改变的定子中，存在短边侧的线圈高度变大这样的问题。

本发明为解决上述技术问题而作，其目的在于提供一种旋转电机的定子，上述定子能使线圈的占空系数提高并且能抑制短边侧的线圈高度。

解决技术问题所采用的技术手段

本发明的旋转电机，其特征是，包括：外壳，上述外壳将旋转电机整体收容；转子，上述转子经由旋转轴能旋转地安装于上述外壳；以及定子，上述定子与转子的外周相对地安装于外壳，上述定子具有：环状的定子铁芯，上述定子铁芯固定于上述外壳，形成有用于形成多个切槽的极齿部；以及多个定子线圈，上述定子线圈隔着由树脂制的绝缘材料构成的绕线管卷绕于上述极齿部，

上述定子线圈将第一层从上述定子的外径侧向内径侧依次卷绕于上述极齿部，并且每层使卷绕方向反向来进行卷绕，当将最外层设为n，将各层的最终匝设为m，将第一层的第一匝设为(1，1)，将第一层的第二匝设为(1，2)，将第二层的第一匝设为(2，1)，将第二层的第二匝设为(2，2)、……、将第n层的第m匝设为(n，m)时，第n层的第m匝(n，m)卷绕于上述定子的外径侧，内径侧的上述定子线圈在短边侧极齿部发生轨道变化，并且外径侧的上述定子线圈的一部分在长边侧极齿部发生轨道变化，其中，n为3以上的奇数，m为2以上。

发明效果

根据本发明，由于使最外层的最终匝的定子线圈在长边侧发生轨道改变，并且使其它匝在短边侧发生轨道改变，因此，能够获得一种能提高定子线圈的占空系数并且能抑制短边侧的定子线圈高度的旋转电机的定子。

附图说明

图1是表示本发明实施方式一的旋转电机的整体结构的主要部分剖视图。

图2是表示图1的定子的主要部分结构的剖视图。

图3A是从图2的A方向观察到的定子的剖视图。

图3B是从图2的B方向观察到的定子的剖视图。

图4A是用于对本发明实施方式一的定子线圈的第一层的绕线工序进行说明的、从图2的A方向观察到的示意剖视图。

图4B是用于对本发明实施方式一的定子线圈的第一层的绕线工序进行说明的、从图2的B方向观察到的示意剖视图。

图5A是用于对本发明实施方式一的定子线圈的第二层的绕线工序进行说明的、从图2的A方向观察到的示意剖视图。

图5B是用于对本发明实施方式一的定子线圈的第二层的绕线工序进行说明的、从图2的B方向观察到的示意剖视图。

图6A是用于对本发明实施方式一的定子线圈的第三层的绕线工序进行说明的、从图2的A方向观察到的示意剖视图。

图6B是用于对本发明实施方式一的定子线圈的第三层的绕线工序进行说明的、从图2的B方向观察到的示意剖视图。

图7A是用于对本发明实施方式一的定子线圈的第三层的绕线工序进行说明的、从图2的A方向观察到的示意剖视图。

图7B是用于对本发明实施方式一的定子线圈的第三层的绕线工序进行说明的、从图2的B方向观察到的示意剖视图。

图8是表示本发明实施方式二的旋转电机的整体结构的主要部分剖视图。

图9是表示图8的定子的主要部分结构的剖视图。

图10A是从图9的A方向观察到的定子的剖视图。

图10B是从图9的B方向观察到的定子的剖视图。

图11是用于对定子线圈的绕线工序进行说明的剖视图。

具体实施方式

以下，基于表示实施方式一的图1～图7，对本发明进行说明。

实施方式一

图1是表示本发明实施方式一的旋转电机的整体结构的主要部分剖视图，图2是表示图1的定子的主要部分结构的剖视图，图3A、图3B是从图2的A、B方向观察到的定子的剖视图，图4A、图4B是用于对发明实施方式一的定子线圈的第一层的绕线工序进行说明的、从图2的A、B方向观察到的示意剖视图，图5A、图5B是用于对发明实施方式一的定子线圈的第二层的绕线工序进行说明的、从图2的A、B方向观察到的示意剖视图，图6A、图6B、图7A、图7b是用于对图2的定子线圈的第三层的绕线工序进行说明的、从图2的A、B方向观察到的示意剖视图。

在图1中，旋转电机是用于低电压、大电流用途的车载用旋转电机，包括：外壳1，上述外壳1将旋转电机整体收容；转子2，上述转子2经由旋转轴2a能旋转地安装于上述外壳1；以及定子3，上述定子3与转子2的外周相对地安装于外壳1。此外，定子3具有：环状的定子铁芯4，上述定子铁芯4固定于外壳1；以及多个定子线圈6，上述多个定子线圈6通过由树脂制的绝缘材料构成的绕线管5设于上述定子铁芯4。

在此，定子铁芯4是将薄的电磁钢板层叠并通过铆接或焊接一体组装而形成为圆筒状，并且定子线圈6因供大电流流过，而由粗直径的线材构成。

此外，如图2所示的细节那样，定子铁芯4具有极齿部4a，上述极齿部4a在周向形成多个切槽，在上述极齿部4a的侧面组装有绕线管5，另外，在上述绕线管5上卷绕有被绝缘覆膜覆盖的定子线圈6。上述定子线圈6的第一层的第一匝(1，1)卷绕于绕线管5的最外周侧，第一层的第二匝(1，2)卷绕于第一匝(1，1)的内径侧，依次卷绕第二层的第一匝(2，1)、第二层的第二匝(2，2)、……、第n层的第m匝(n，m)。其中，设n为3以上的奇数，m为2以上。

另外，在本实施方式一中，将第一层形成为共九匝，将第二层形成为共九匝，将最后的第三层形成为共三匝。此外，从定子线圈6的卷线开始匝和卷线最终匝引出用于与接线构件连接的末端线6a、6b。此外，定子铁芯4由长边侧极齿部4a和短边侧极齿部4b形成为长方形，其中，上述长边侧极齿部4a具有宽度Y的大小，将上述短边侧极齿部4b的周向的宽度X设置成比宽度Y小，从而如图3A、图3B所示形成多个切槽，并且上述定子铁芯4形成为短边侧极齿部4b的内径侧前端比外径侧小的梯形。

然后，对上述定子线圈6的绕线工序进行详细说明。

首先，如图4A、图4B所示，将卷绕开始匝的末端线6a从定子铁芯4的最外径侧向极齿部4b导入，并且从定子铁芯4的外径侧(1，1)向内径侧(1，9)依次卷绕第一匝。在此，在一方的短边侧极齿部4b，进行使卷线位置向内径侧移动的轨道改变。接着，如图5A、图5B所示，从定子铁芯4的内径侧(2，1)向外径侧(2，9)依次卷绕第二层的卷线，并且在上述第二层中，也在短边侧的一方的极齿部4b进行使卷线位置向外径侧移动的轨道改变。

接着，当从第二层的最终匝(2，9)卷绕第三层的最初匝(3，1)，而从长边侧极齿部4a向短边侧极齿部4b转移时，如图6A、图6B所示，在一方的短边侧极齿部4b的最外径侧以隔开一根线圈大小的间隙Z1的方式进行卷绕，当从另一方的短边侧极齿部4b卷绕至长边侧极齿部4a时，在最外径侧以隔开两根线圈大小的间隙Z2的方式进行卷绕。

此外，在从第三层的第二匝(3，2)向第三匝(3，3)卷绕时，从定子铁芯4的最外径侧向内径侧依次卷绕，在一方的短边侧极齿部4b进行轨道改变。然后，如图7A、图7B所示，在第三层的第三匝(3，3)中，在另一方的短边侧极齿部4b从最内径侧向相隔两根线圈大小的间隙Z2的外径侧进行轨道改变，以将线圈向长边侧极齿部4a卷绕。

然而，通常，在将粗线径的定子线圈卷绕于最外径侧的情况下，由于定子线圈的导入角度变大，定子线圈与定子铁芯4或绕线管5会发生干涉，因此，卷绕会变难，但是，在将线圈卷绕于相隔两根线圈大小的间隙Z2的内径侧之后，在长边侧极齿部4a从定子铁芯4的内径侧向外径侧进行轨道改变，从而能在不经过第二层的最终匝(2，9)的定子线圈上部的情况下卷绕于最外径侧，并且能将卷绕结束末端线6b从第三层的第三匝(3，3)引出。此外，在从第三层的第一匝(3，1)到第三层的第三匝(3，3)的卷绕过程中，将由同层内的匝构成的伴随着轨道改变而产生的交叉部6c仅形成于与引出末端线6a、6b的极齿部4b相反的另一方的短边侧极齿部4b，因此，如图7A、图7B可知，末端线6a、6b侧的定子线圈高度比相反侧的定子线圈高度低大约一根线圈的大小。

根据如上所述构成的本发明实施方式一，能起到如下效果。

(1)在成为奇数层的最外层卷绕多匝时，如图3A所示，通过将最外层的最终匝(m，n)配置于外径侧，从而能容易地将末端侧6a、6b引出。

(2)由于由极齿部形成的切槽为梯形形状，定子铁芯4的内径侧窄，外径侧宽，因此，通过在位于外径侧的间隙进行长边侧极齿部4a的轨道改变，从而与在内径侧极齿部4b的间隙较小的位置处进行长边侧的轨道改变相比，能使用更粗线径的线圈线，能够提高占空系数。

(3)在将粗线径的定子线圈6从内径侧卷绕于最外径侧的情况下，由于定子线圈6的导入角度变大，定子线圈6与定子铁芯4或绕线管5会发生干涉，因此，卷绕会变难，但如图11所示，通过在长边侧极齿部4a进行轨道改变而使卷绕成为可能。

(4)伴随着同层内的轨道改变而产生的交叉部仅形成于一方的短边侧极齿部，藉此，与在沿旋转轴2a的轴向的两端具有交叉部的情况相比，能减小定子线圈的轴向高度。

(5)通过在长边侧极齿部4a进行轨道改变，从而如图2、图3A所示，在将卷绕结束末端线6b从最外层的最终匝(3，3)引出时，能在不经过第二层的最终匝(2，9)的定子线圈上部的情况下将卷绕结束末端线6b从最外径侧引出，因此，定子线圈的高度变小，能减小旋转电机的沿旋转轴的方向的尺寸。

(6)在奇数层的最外层卷绕多匝时，如图6A、图7A所示，通过在外径侧设置间隙Z2，从而能够将最外层的最终匝(m，n)配置于外径侧的间隙，并能够容易地将卷线结束末端线6b引出。

(7)在奇数层的最外层卷绕多匝，并将最外层的最终匝(m，n)配置于外径侧时，由于将最终匝附近之外的轨道改变以一根定子线圈大小的轨道改变进行卷绕，因此，能够简化卷线。

(8)由于切槽是梯形形状，定子铁芯4的内径侧窄、外径侧宽，因此，通过在位于外径侧的间隙处进行长边侧的轨道改变，从而与在内径侧的间隙较小的位置处进行长边侧的轨道改变相比，能使用更大直径的卷线，能够提高定子线圈的占空系数。

(9)通过使最外层的第三层的最终三匝(3，3)在长边侧极齿部4a进行轨道改变，从而当将卷绕结束末端线6b从最终三匝(3，3)引出时，能在不经过第二层的最终匝(2，9)的定子线圈上部的情况下，将卷绕结束末端线6b从最外径侧引出，因此，能使定子线圈高度变小，并能减小旋转电机的沿旋转轴的方向的尺寸。

实施方式二

图8是表示本发明实施方式二的旋转电机的整体结构的主要部分剖视图，

图9是表示图8的定子的主要部分结构的剖视图，图10A是从图9的A方向观察到的定子的剖视图，图10B是从图9的B方向观察到的定子的剖视图。

在实施方式一中，构成为将卷线开始匝的末端线6a和最终匝的末端线6b从极齿部4b的相同方向引出，但在实施方式二中，如图8所示，构成为将末端线6a和末端线6b从沿旋转轴2a的轴向两端的极齿部4b(图8中的定子铁芯4的上下方向)引出。此外，与之相应地，构成为将最外层的第三层的最终匝多卷绕半圈。其它结构与实施方式一相同。

在此，在本实施方式二中，示出的是将第一层形成为共九匝，将第二层形成为共九匝，将最后的第三层形成为共3.5匝。

然后，对上述定子线圈6的绕线工序进行详细说明。

首先，如图10A、图10B所示，将卷绕开始匝的末端线6a从定子铁芯4的最外径侧向一方的短边侧极齿部4b导入，并且从定子铁芯4的外径侧(1，1)向内径侧(1，9)依次卷绕第一层的一匝。在此，在上述一方的短边侧极齿部4b处进行使卷线位置向内径侧移动的轨道改变。

接着，从定子铁芯4的内径侧(2，1)向外径侧(2，9)依次卷绕第二层的卷线，在上述第二层中，也在一方的短边侧的极齿部4b处进行使卷线位置向外径侧移动的轨道改变。

接着，当从第二层的最终匝(2，9)卷绕第三层的最初匝(3，1)而从长边侧极齿部4a向短边侧极齿部4b转移时，在一方的短边侧极齿部4b的最外径侧以隔开一根定子线圈大小的间隙的方式进行卷绕，当从另一方的短边侧极齿部4b卷绕于长边侧极齿部4a时，在最外径侧以隔开两根定子线圈大小的间隙的方式进行卷绕。

此外，在从第三层的第二匝(3，2)向第三匝(3，3)卷绕时，从定子铁芯4的最外径侧向内径侧依次卷绕，并在一方的短边侧极齿部4b进行轨道改变。然后，在第三层的第三匝(3，3)中，在另一方的短边侧极齿部4b从最内径侧向相隔两根线圈大小的间隙的外径侧进行轨道改变，以将定子线圈向长边侧极齿部4a卷绕。

然而，通常，在将粗线径的定子线圈卷绕于最外径侧的情况下，由于定子线圈的导入角度变大，定子线圈与定子铁芯4或绕线管5会发生干涉，因此，卷绕会变难，但是，在将线圈卷绕于相隔两根线圈大小的间隙Z2的内径侧后，在长边侧极齿部4a从定子铁芯4的内径侧向外径侧进行轨道改变，从而能在不经过第二层的最终匝(2，9)的线圈上部的情况下卷绕于最外径侧。

然后，从第三层的第三匝(3，3)到第3.5匝(3，3.5)，也能在不经过从第二层的最终匝(2，9)朝向第三层的第一匝(3，1)的轨道改变部的上部的情况下进行卷绕，从第3.5匝(3，3.5)将卷绕结束末端线6b从一方的短边侧极齿部4b引出。

此外，在从第三层的第一匝(3，1)向第三层的第三匝(3，3)的卷绕过程中，由同层内的匝构成的伴随着轨道改变而产生的交叉部6c仅形成于与引出末端线6a、6b的极齿部4b相反的另一方的短边侧极齿部4b，因此，末端线6a、6b侧的定子线圈高度比相反侧的定子线圈高度低大约一根线圈的大小。

根据如上所述构成的本发明实施方式二，除了上述实施方式一的效果以外，能起到如下效果。

(10)通过使从最外层的三匝(3，3)向3.5匝(3，3.5)的卷绕在长边侧极齿部4a进行轨道改变，从而能在不经过从第二层的最终匝(2，9)朝向最外层的一匝(3，1)的轨道改变部的上部的情况下进行卷绕，能减小定子线圈高度，并能减小旋转电机的轴向尺寸。

(11)通过将卷绕开始末端线6a、卷绕结束末端线6b从彼此相反的短边侧极齿部4b引出，从而与将末端线6a、6b从一个方向引出的情况相比，能减小定子3的外径尺寸。

(12)通过将末端线6a、6b从彼此相反的短边侧极齿部4b引出，从而即使在切槽多且末端线的间隔窄的情况下，也能充分地确保间隔，能提高末端线6a、6b间的绝缘性。

(13)此外，能够充分地确保间隔的结果是，能容易地将末端线6a、6b引出。

另外，在本发明的旋转电机的定子中，能使用粗线径的线圈作为定子线圈的卷线，因而作为低电压、大电流的车载用旋转电机的定子是理想的。

此外，本发明能在本发明的范围内对各实施方式进行适当变形、省略。

Claims

1.一种旋转电机，其特征在于，

包括：外壳，所述外壳将旋转电机整体收容；转子，所述转子经由旋转轴能旋转地安装于所述外壳；以及定子，所述定子与转子的外周相对地安装于外壳，所述定子具有：环状的定子铁芯，所述定子铁芯固定于所述外壳，形成有用于形成多个切槽的极齿部；以及多个定子线圈，所述定子线圈隔着由树脂制的绝缘材料构成的绕线管卷绕于所述极齿部，

所述定子线圈将第一层从所述定子的外径侧向内径侧依次卷绕于所述极齿部，并且每层使卷绕方向反向来进行卷绕，当将最外层设为n，将各层的最终匝设为m，将第一层的第一匝设为(1，1)，将第一层的第二匝设为(1，2)，将第二层的第一匝设为(2，1)，将第二层的第二匝设为(2，2)、……、将第n层的第m匝设为(n，m)时，第n层的第m匝(n，m)卷绕于所述定子的外径侧，内径侧的所述定子线圈在短边侧极齿部发生轨道改变，并且外径侧的所述定子线圈的一部分在长边侧极齿部发生轨道改变，其中，n为3以上的奇数，m为2以上。

2.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

从所述定子线圈的第(n－1)层的最终匝(n－1，m)向最外层的第一匝(n，1)的卷绕是从所述极齿部的一方的短边侧卷绕于长边侧的，从另一方的短边侧向长边侧的卷绕是在外径侧以至少隔开两根所述定子线圈大小的间隙的方式进行卷绕的。

3.如权利要求2所述的旋转电机，其特征在于，

从所述定子线圈的最外层的第二匝(n，2)向最外层的最终匝(n，m)的卷绕是从所述定子的外径侧向内径侧依次进行卷绕，从最内径侧进行轨道改变，以将所述定子线圈卷绕于所述间隙。

4.如权利要求3所述的旋转电机，其特征在于，

在所述间隙处进行长边侧极齿部的轨道改变。

5.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

在所述定子线圈的最外层的匝中，由同层内的匝构成的伴随着轨道改变而产生的交叉部仅配置于一方的短边侧极齿部。

6.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述定子线圈的开始匝(1，1)中的卷绕开始末端线和最终匝(n，m)中的卷绕结束末端线被从沿所述旋转轴的轴向上的所述短边侧极齿部的两端引出。