CN108141083A - 旋转电机及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的旋转电机做到能够进行TIG焊接、能够防止因线圈导体的接合材料而导致定子绕组短路。本发明的旋转电机具备转子和具有定子铁心和定子绕组的定子，定子绕组具有多个线圈导体和将从定子铁心的端面突出的多个线圈导体的端部相接合的接合部，在线圈导体的端部形成有阻止接合部的金属的流动的拦阻部。

Description

旋转电机及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种旋转电机及其制造方法。

背景技术

搭载于车辆加以使用的电动机、发电机等旋转电机具备转子和具有定子铁心及定子绕组的定子，所述定子铁心具有多个槽缝，所述定子绕组卷绕安装在各槽缝中。定子绕组沿定子铁心的周向以相绕组的形式卷绕安装，多个相绕组沿定子铁心的径向也就是从内周侧向外周侧排列。

各定子绕组是将形成为大致U字形的导体段的各端部从定子铁心的轴向的一端面侧插入至槽缝内，例如通过TIG焊接将在定子铁心的另一端面侧从槽缝导出的端部彼此接合而形成。

当通过TIG焊接将导体段的端部彼此接合时，接合部因接合用熔融金属而形成为滴状。该滴状的接合部使得导体径变大，因此，在定子铁心的径向上相邻的定子绕组彼此有可能发生短路。

因此，采用有通过激光焊接将导体段的端部彼此接合的方法。在激光焊接中，在各导体段的一侧面设置切口，在使切口彼此相对的状态下照射激光，从而对接合面进行焊接(例如，参考专利文献1)。该方法记载了如下内容：由于在导体段的相对侧形成接合部，因此能够防止在定子铁心的径向上相邻的定子绕组彼此发生短路这一情况。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2003-116242号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，通过激光焊接来接合导体段的方法设备大、价格高。此外，导体段的接合部的加工以及接合时的接合面的密接需要较高精度，导致生产率较低。

解决问题的技术手段

本发明的一形态的旋转电机具备转子和具有定子铁心和定子绕组的定子，所述定子绕组具有多个线圈导体和将从所述定子铁心的端面突出的所述多个线圈导体的端部相接合的接合部，在所述线圈导体的端部形成有阻止所述接合部的金属的流动的拦阻部。

本发明的另一形态的旋转电机的制造方法是在所述端部通过TIG焊接或TIG钎焊来接合上述旋转电机的一对所述线圈导体。

发明的效果

根据本发明，能够防止由线圈导体的端部的接合部形状所引起的定子绕组的短路。

附图说明

图1为表示混合动力汽车的框图的图。

图2为本发明的实施方式1中的旋转电机的剖视图。

图3为旋转电机的定子的外观立体图。

图4为表示图3中图示的旋转电机的定子绕组的接合部附近的放大立体图。

图5为从线圈导体端面侧观察图4中图示的线圈导体的接合部的放大俯视图。

图6为表示从与定子铁心的径向垂直的方向观察图4中图示的线圈导体的端部附近的焊接前的结构的放大侧视图。

图7为表示本发明的实施方式2、表示旋转电机的定子的接合部附近的放大立体图。

图8为从线圈导体端面侧观察图7中图示的线圈导体的接合部的放大俯视图。

图9为表示从与定子铁心的径向垂直的方向观察图7中图示的最外周或最内周的线圈导体的端部附近的焊接前的结构的放大侧视图。

图10为表示本发明的实施方式3、表示从与定子铁心的径向垂直的方向观察线圈导体的端部附近的焊接前的结构的放大侧视图。

图11为图10中图示的线圈导体的端部附近的结构的变形例。

具体实施方式

下面，参考附图，对本发明的实施方式进行说明。

在以下的说明中，作为旋转电机的一例，使用混合动力汽车用旋转电机。此外，在以下的说明中，“轴向”是指沿着旋转电机的转轴的方向，“周向”是指沿着旋转电机的旋转方向的方向。此外，“径向”是指以旋转电机的转轴为中心时的向径方向(半径方向)。

-实施方式1-

下面，参考图1～图6，对本发明的旋转电机的实施方式1进行说明。图1为搭载有本发明的实施例的旋转电机的混合动力汽车的框图。车辆1中搭载有作为车辆动力源的发动机2和旋转电机3。再者，也可并用作用不同的2个旋转电机，在该情况下，一旋转电机承担发电及车辆驱动两方，另一旋转电机承担车辆的驱动。由发动机2及旋转电机3产生的转矩经由无级变速器、有级自动变速器等变速器4和差速器5而传递至车轮(驱动轮)6。旋转电机3搭载于发动机2与变速器4之间或者变速器4中。因而，为了使空间对车辆1的影响达到最小，旋转电机3要求小型高输出化。

图2为简略地表示图1中图示的旋转电机3的剖视图，以剖面展示隔着轴201在上侧的区域，以侧视图展示下侧的区域。旋转电机3收纳在由前轴承架70及后轴承架71、壳体72构成的外壳7内部。外壳7通常设为由前轴承架70和壳体72构成的一体型或者由后轴承架71和壳体72构成的一体型。此外，在像图1所示那样将旋转电机3配置在发动机2与变速器4之间的情况下，外壳7是利用发动机2的外壳或者变速器4的外壳来构成。也能将旋转电机3搭载于变速器4中、利用变速器4的外壳来构成外壳7。

旋转电机3具备定子100和转子200。定子100的外周侧固定在壳体72的内周侧。转子200以留有些许空隙的方式配置在定子100的内周侧。转子200固定在作为转轴的轴201上，与轴201一体旋转。轴201的两端通过轴承202a、202b而分别可旋转地支承在前轴承架70、后轴承架71上。

图3为旋转电机的定子的外观立体图。定子100具备沿周向排列有多个槽缝105的定子铁心101以及具有线圈导体102a～102f(参考图4)的定子绕组103。槽缝105以规定间距等间隔地排列在定子铁心101的内周面。各槽缝105是从定子铁心101的一端面101a贯通至另一端面101b而形成。在定子铁心101的内表面形成有连通各槽缝105与定子铁心101的内周侧空间的狭缝部108。

定子铁心101由将电磁钢板层叠而构成的层叠钢板构成。虽未图示，但定子绕组103例如是以星形接线将三相的相绕组的绕组端相连接。U相、V相、W相三相交流电流流至定子绕组103，旋转电机3作为电动机或发电机/电动机工作。

图4为表示图3中图示的旋转电机的定子绕组的接合部附近的放大立体图。定子绕组103是针对各相而分别连接整体形成为U字形的多个分段线圈导体102a～102f而构成。分段线圈导体具有图4中以符号130表示端部的一对直线状的脚部，如图3所示，在呈U字形连接一对直线状的脚部的导体引出部106上利用搭接线连接有每一相的引出端子106U、106V、106W。各线圈导体102a～102f例如由铜等导电性金属形成。U字形的各线圈导体102a～102f的一对脚部从定子铁心101的一端面101a侧插入至槽缝105内并从定子铁心101的另一端面101b突出。分段线圈导体各自的一对脚部插入至不同槽缝并从不同槽缝突出的同相的一组端部130像图4所示那样加以焊接，形成图5所示的接合部104。

槽缝105的剖面形状形成为在定子铁心101的径向上较长的矩形形状。在各槽缝105内沿径向排列插入有6个线圈导体102a～102f。在各线圈导体102a～102f的插入至槽缝105的部分缠绕有槽缝绝缘纸107(参考图4)。槽缝绝缘纸107使定子铁心101与各线圈导体102a～102f绝缘。此外，槽缝绝缘纸107使插入在相同槽缝105内的相邻的线圈导体102a～102f绝缘。也可在各线圈导体102a～102f的外周设置清漆等绝缘层代替槽缝绝缘纸107。

除了从定子铁心101的另一端面101b突出的端部130以外，各线圈导体102a～102f被珐琅、清漆等绝缘覆膜131被覆。线圈导体102a和102b例如构成U相绕组，线圈导体102c和102d例如构成V相绕组，线圈导体102e和102f例如构成W相绕组。线圈导体102a～102f的各脚部分别与同相的另一线圈导体102a～102f的各脚部焊接而接合，形成圆环形状的定子绕组103。

图5为从线圈导体端面侧观察图4中图示的线圈导体的接合部的放大俯视图。图6为从与定子铁心的径向垂直的方向观察图4中图示的线圈导体的焊接前的端部附近的放大侧视图。再者，所谓与定子铁心的径向垂直的方向，是表示焊接后的图5中以VI-VI线切断端部130进行观察的方向。线圈导体102a～102f是称为扁平线的、剖面形状为大致矩形的构件。

以线圈导体102a与102b的接合部104a为一例对线圈导体的接合部104的结构进行说明。

例如，U相的线圈导体102a的脚部像图4所示那样配置在定子铁心101的槽缝的最深部，从定子铁心的一端面101a突出并沿周向弯折。虽未图示，但U相的线圈导体102b的脚部配置在较定子铁心101的槽缝的最深部而言靠内周侧，从定子铁心的一端面101a突出并沿周向弯折。线圈导体102b相邻于槽缝的最深部的线圈导体102a的内侧而配置。

如图6所示，在线圈导体102a、102b的端部130，绝缘覆膜131分别被剥离。在线圈导体102a的端部130形成有定子铁心内周侧的平坦的端面121a和从该端面121a以上向坡度朝定子铁心外周侧倾斜的拦阻部122a。在线圈导体102b的端部130形成有定子铁心外周侧的平坦的端面121b和从该端面121b以上向坡度朝定子铁心内周侧倾斜的拦阻部122b。即，在相接合的一对线圈导体102a、102b中的定子铁心外侧的线圈导体102a上，在其定子外周侧长边形成有拦阻部122a，在定子铁心内侧的线圈导体102b上，在其定子内周侧长边形成有拦阻部122b。在线圈导体102c、102d的端部130、线圈导体102e、102f的端部130也分别形成有端面121a～121f和拦阻部122c～122f。如此，在线圈导体120a～120f的端部130形成了从其端面121a～121f沿轴向突出的拦阻部122a～122f。并且，线圈导体102a的面向定子铁心内侧的侧面121s与线圈导体102b的面向定子铁心外侧的侧面121s以相互以面接近的方式配置。由此，拦阻部122a与拦阻部122b相对，从而在它们之间的沟谷中形成了熔融金属的积聚空间部WS。积聚空间部WS的底部为平坦的端面121a、121b。

线圈导体102a、102b通过TIG(Tungsten Inert Gas，钨极气体保护焊)焊接或TIG钎焊加以接合。

如图5所示，线圈导体102a、102b在线圈导体102a、102b的端面121a、121b进行焊接，通过熔融金属在积聚空间部WS(参考图6)凝固而成的接合材料110而相接合。熔融金属固化而成的接合材料110形成为从线圈导体102a、102b的端面121的侧面沿周向突出。但是，在定子铁心的径向上，熔融金属被线圈导体102a、102b的拦阻部122a、122b拦阻。因此，在焊接时，熔融金属不会流出至线圈导体102a的拦阻部122a的外周侧以及线圈导体102b的拦阻部122b的内周侧。即，接合材料110在定子铁心半径方向上不会露出至外周侧也不会露出至内周侧。

线圈导体102c与102d的接合部104b、线圈导体102e与102f的接合部104c的结构与接合部104a相同。即，在接合部104b，通过设置在线圈导体102c、102d各方的拦阻部122c、122d，能够在焊接时防止熔融金属沿定子铁心101的径向流出。在接合部104c，通过设置在线圈导体102e、102f各方的拦阻部122e、122f，能够在焊接时防止熔融金属沿定子铁心101的径向流出。即，在线圈导体102c与102d的接合部104b、线圈导体102e与102f的接合部104c也一样，接合材料110在定子铁心半径方向上不会露出至外周侧也不会露出至内周侧。

接合部104a位于定子铁心101的最外周侧，接合部104c位于定子铁心101的最内周侧，接合部104b位于接合部104a与接合部104c的中间。即，接合部104a～104c配置成在定子铁心101的径向上相邻。但是，在各接合部104a～104c，通过设置在线圈导体102a～103f上的拦阻部122a～122f，能够在焊接时拦阻接合材料110流出至在定子铁心101的径向上相邻的接合部104侧。因此，能够防止因接合材料110而导致定子绕组103短路。

根据上述实施方式1，取得下述效果。再者，在以下的效果的说明中，分别称作线圈导体102、拦阻部122来代表线圈导体102a～102f、拦阻部122a～122b。(1)在线圈导体102的各端部130设置有由接合材料110加以接合的平坦的端面121和从该端面121沿轴向突出的拦阻部122。因此，接合用的熔融金属的流动被各拦阻部122拦阻，使得接合材料110不会以形成滴状的珠形状的方式变为较大的块。由此，能够防止相邻的定子绕组103彼此发生短路。

(2)在接合部104，将接合材料110熔融而将一对线圈导体102彼此接合。因此，可以通过TIG焊接、TIG钎焊等不依赖激光焊接的焊接来进行接合，从而能够避免设备的大型化及高成本化。

(3)各拦阻部122以沿与定子铁心101的径向垂直的方向跨及端部130的周向的长度的全长的方式延伸。此外，一对线圈导体102的端部130在定子铁心101的周向上重叠的位置沿径向相邻配置，拦阻部122形成于一对线圈导体102的端部相对那一侧的相反侧。因此，能够在焊接时拦阻接合材料110流出至在径向上相邻的接合部104侧。由此，能够防止定子绕组103发生短路。

(4)以仅从线圈导体102的端部130的端面121的一边侧立起的方式设置拦阻部122。因此，接合材料110能以朝未形成有拦阻部122的端面121的侧方突出的方式流动，从而能够增大接合面积。

-实施方式2-

图7为表示本发明的实施方式2、表示旋转电机的定子的接合部附近的放大立体图。图8为从线圈导体端面侧观察图7中图示的线圈导体的端部附近的放大俯视图，图9为从与定子铁心的径向垂直的方向观察图7中图示的最外周或最内周的线圈导体的焊接前的端部附近的放大侧视图。在实施方式2中，在最外周的线圈导体102a以及最内周的线圈导体102f上未形成有拦阻部122a、122f。如图9所示，最外周的线圈导体102a的端部130的整个端面121是平坦地形成的。在相邻于线圈导体102a的内周侧的线圈导体102b的端部130，在内周侧的侧部形成有拦阻部122b。同样地，最内周的线圈导体102f的端部130的整个端面121是平坦地形成的，在相邻于线圈导体102f的外周侧的线圈导体102e的端部130，在外周侧的侧部形成有拦阻部122e。

线圈导体102c、102d的接合部104b的结构与实施方式1相同。也就是说，如图8所示，在线圈导体102c的端部130的外周侧的侧部以及线圈导体102d的端部130的内周侧的侧部分别形成有拦阻部122c、122d。

因而，在接合部104b，接合材料110被拦阻部122c、122d拦阻，不会露出至拦阻部122c的外周侧以及拦阻部122d的内周侧。由此，接合部104b不会与外周侧的接合部104a以及内周侧的接合部104c发生短路。

在接合部104a，接合材料110在线圈导体102a的外周侧露出。但是，在接合部104a的外周侧并未配置构成定子绕组103的线圈导体102。此外，在接合部104c，接合材料110在线圈导体102f的内周侧露出。但是，在接合部104a的内周侧并未配置构成定子绕组103的线圈导体102。因而，不会因接合部104a、104c而导致定子绕组103发生短路。实施方式2的其他构成与实施方式1相同。在实施方式2中，也取得与实施方式1的效果(1)～(4)相同的效果。

-实施方式3-

图10为表示本发明的实施方式3、表示从与定子铁心的径向垂直的方向观察线圈导体的端部附近的焊接前的结构的放大侧视图。实施方式3具有如下结构：在相接合的一对线圈导体102a、102b各自的相对那一侧的侧部形成有高度比拦阻部122a、122b小的突起123a、123b。在最外周的线圈导体102a的端部130的上部，在外周侧的侧部形成有拦阻部122a，在内周侧的侧部形成有突起123a。在拦阻部122a与突起122a的交界形成有平坦的端面121。在线圈导体102a的内周侧的线圈导体102b的端部130的上部，在内周侧的侧部形成有拦阻部122b，在内周侧的侧部形成有突起123b。在拦阻部122b与突起123b的交界形成有平坦的端面121。

突起123a、123b的高度比拦阻部122a、122b小，此外，底面的面积也比拦阻部122a、122b小。也就是说，突起123a、123b的体积比拦阻部122a、122b小。突起123a与突起123b在定子铁心101的周向上重叠的位置沿径向相邻配置。拦阻部122a、122b分别配置在突起123a与突起123b相对那一侧的相反侧。突起123a、123b形成为在焊接时主动使其熔融的线圈导体102a、102b的部位。通过使突起123a、123b熔融，对拦阻部122a、122b的热影响得到缓和。由此，能够提高拦阻部122a、122b对熔融金属的拦阻能力。

实施方式3的其他构成与实施方式1相同。实施方式3取得实施方式1的效果(1)～(3)。此外，在实施方式3中，能够提高拦阻部122的拦阻能力。再者，与实施方式2一样，在最外周的线圈导体102a以及最内周的线圈导体102f上也可不形成拦阻部122a、122f。

图11为图10中图示的线圈导体的端部附近的结构的变形例。在图11中图示的实施方式3的变形例中，在线圈导体102a、102b的端部130的上部未形成有平坦的端面121。在线圈导体102a、102b的端部130的上部分别形成有拦阻部122a、122b和突起123a、123b。但是，在拦阻部122a、122b与突起123a、123b的交界部未形成有平坦的端面121。在这种结构中，也取得与实施方式3相同的效果。

再者，在上述各实施方式中，例示的是在1个槽缝105内插入6个线圈导体102的结构。但本发明并不限定于此，可以运用于插入至1个槽缝105内的线圈导体102的数量为4个以上的定子100。

在上述实施方式中，线圈导体102例示的是称为扁平线的、剖面形状为大致矩形的构件。但线圈导体102也可设为圆线型。

上文中，对各种实施方式及变形例进行了说明，但本发明并不限定于这些内容。也能将上述各实施方式加以组合，在本发明的技术思想的范围内考虑的其他形态也包含在本发明的范围内。总而言之，本发明可以运用于具备以下构成的各种旋转电机。本发明的旋转电机具备转子和具有定子铁心和定子绕组的定子。并且，定子绕组具有多个线圈导体和将从定子铁心的端面突出的多个线圈导体的端部相接合的接合部，在线圈导体的端部形成有阻止接合部的金属的流动的拦阻部(熔融金属流动阻止堰)。

符号说明

100 定子

101 定子铁心

101a 一面

101b 另一端面

102a～102f 线圈导体

103 定子绕组

104、104a～104c 接合部

105 槽缝

110 接合材料

122、122a～122f 拦阻部

121、121a～121f 端面

123a、123b 突起

130 端部

131 绝缘覆膜

200 转子

201 轴。

Claims (8)

1.一种旋转电机，其特征在于，具备转子、以及具有定子铁心和定子绕组的定子，

所述定子绕组具有多个线圈导体、以及将从所述定子铁心的端面突出的所述多个线圈导体的端部相接合的接合部，

在所述线圈导体的端部形成有阻止所述接合部的金属的流动的拦阻部。

2.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述线圈导体的所述端部具有平坦的端面，所述拦阻部是从所述端面沿所述定子铁心的轴向突出的熔融金属流动阻止堰，一对所述线圈导体的所述端部的所述端面设为所述接合部。

3.根据权利要求2所述的旋转电机，其特征在于，

所述拦阻部沿与所述线圈导体的径向垂直的方向延伸。

4.根据权利要求3所述的旋转电机，其特征在于，

所述相接合的一对所述线圈导体的所述端部在所述定子铁心的周向上重叠的位置沿径向相邻配置，

所述拦阻部形成于一对所述线圈导体的所述端部相对那一侧的相反侧。

5.根据权利要求4所述的旋转电机，其特征在于，

所述拦阻部形成于所述相接合的一对所述线圈导体中的所述端部各方。

6.根据权利要求5所述的旋转电机，其特征在于，

在所述相接合的一对所述线圈导体中的所述端部各自的相重叠那一侧设置有高度比所述拦阻部低的突起部。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

在插入至所述槽缝内的所述线圈导体的外周侧面设置有绝缘覆膜，在所述线圈导体的所述端部，所述绝缘覆膜被剥离。

8.一种旋转电机的制造方法，制造根据权利要求1至7中任一项所述的旋转电机，该制造方法的特征在于，

在所述一对线圈导体的所述端部通过TIG焊接或TIG钎焊进行接合。