CN108352748A - 电动机 - Google Patents

Abstract

提供一种能够提高相邻的齿状部间的最内径侧的绕组的电绝缘性能的新颖的电动机。达到3层地将绕组环绕于齿状部，第1绕组层(L1)的绕组从铁芯背部(4B)向凸缘部(4A)环绕，第2绕组层(L2)的绕组从凸缘部(4A)向铁芯背部(4B)环绕，并且，将环绕于齿状部(4C)的第1绕组层(L1)的绕组的起始端配置于第2绕组层(L2)的铁芯背部侧，以形成配置第2绕组层的绕组的起始端的第2绕组层起始端配置空间(SPco)的方式、将第1绕组层(L1)的绕组的终端附近配置于第1绕组层的凸缘部侧，将第2绕组层(L2)的绕组的起始端配置于位于第1绕组层(L1)的凸缘部(4A)侧的第2绕组层起始端配置空间(SPco)，将第2绕组层的终端配置于铁芯背部(5B)侧。

Description

电动机

技术领域

本发明涉及一种电动机，特别涉及一种将绕组环绕于分割式铁芯的电动机。

背景技术

一般来说，在由设置有永磁铁的转子以及具备环绕有绕组的电磁绕组的定子构成的无电刷方式的电动机中，环绕于该定子的齿状部的绕组的密度(占空因数)越高，则越能够提高性能。例如，在日本特开2014－166102号公报(专利文献1)中，记载了以形成一根扁线相当量的空间的方式，多层地环绕扁线而形成电磁绕组。

在该专利文献1中，奇数层的扁线从铁芯背部向凸缘部环绕，并且偶数层的扁线从凸缘部向铁芯背部环绕，在将扁线开始卷绕到各层的槽的位置分别设为起始线位置、将以各层的卷筒部为中心而与起始线位置线对称的位置分别设为终线位置时，以在奇数层的终线位置处形成一根扁线相当量的可用空间的方式，多层地环绕扁线而形成电磁绕组。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014－166102号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

在上述专利文献1中，为了提高环绕于定子的齿状部的绕组的密度，在将扁线开始卷绕到各层的槽的位置分别设为起始线位置、将以各层的卷筒部为中心而与起始线位置线对称的位置分别设为终线位置时，以在奇数层的终线位置处形成一根扁线相当量的可用空间的方式，多层地环绕扁线。

但是，不限于扁线，在具备使用圆线的电磁绕组的定子的情况下，也由于定子的齿状部间的剖面形状(槽形状)是扇形形状，所以，如果以提高绕组的密度的方式进行绕线，则1个齿状部的内周侧的绕组与环绕于相邻的齿状部的绕组接近，所以，存在难以良好地保持电绝缘状态这样的技术问题。例如，还能够设想如下情形：在齿状部之间相邻的绕组相接触，由于振动而摩擦，从而绕组的绝缘被膜损伤而发生短路。此外，针对这些技术问题的详细情况进行叙述。

本发明的目的在于，提供一种能够提高相邻的齿状部间的内周侧的绕组的电绝缘性能的新颖的电动机。

解决技术问题的技术手段

本发明的特征在于，至少达到3层地将绕组环绕于齿状部，第1绕组层的绕组从铁芯背部向凸缘部环绕，第2绕组层的绕组在第1绕组层之上从凸缘部向铁芯背部环绕，并且，将环绕于齿状部的第1绕组层的绕组的起始端配置于第2绕组层的铁芯背部侧，以形成配置第2绕组层的绕组的起始端的第2绕组层起始端配置空间的方式、将第1绕组层的绕组的终端附近配置于第1绕组层的凸缘部侧，将第2绕组层的绕组的起始端配置于位于第1绕组层的凸缘部侧的第2绕组层起始端配置空间，将第2绕组层的绕组的终端配置于铁芯背部侧。

发明效果

根据本发明，能够在环绕于相邻的齿状部的内周侧的绕组之间设置1根绕组相当量的绝缘空间，由此，能够使绕组间的距离变长，提高电绝缘性能。

附图说明

图1是说明应用本发明的电动机的结构的剖视图。

图2是拿出图1所示的电动机的转子和定子的立体图。

图3是说明作为本发明的实施方式的齿状部和绕组的构造的剖视图。

图4是说明图3所示的相邻的齿状部与绕组的关系的剖视图。

图5是将第1层的绕组的起始端规定为第2层的位置的结构的剖视图。

图6是说明图5的变形例的结构的剖视图。

图7是说明以往的齿状部和绕组的绕组构造的剖视图。

图8是说明以往的相邻的齿状部与绕组的关系的剖视图。

具体实施方式

下面，使用附图，详细说明本发明的实施方式，但本发明不限定于以下的实施方式，在本发明的技术概念中将各种变形例、应用例也包含于其范围内。

在说明本发明的实施方式之前，使用图1、图2来简单说明应用本发明的电动机的结构。另外，其后，说明以往的齿状部和绕组的绕组构造的结构以及作为本实施方式的齿状部和绕组的绕组构造的结构。

图1示出电动机与控制装置一体地构成的机电一体型的电动动力转向装置的电动机的结构。另外，图2示出从电动机拿出定子和转子的结构。

在图1、图2中，电动机M基本上由收容于外壳2中的定子S和转子R构成。将皮带轮1固定于构成电动机M的转子R的输出轴6，经由未图示的皮带，驱动动力转向装置的齿轮。

另外，未图示的控制装置配置于图1的右侧，将电力供给到电动机M。从控制装置向电动机M的电力经由设置于电动机M侧的3相端子20u、20v、20w供给到电动机M的绕组。另外，在电动机M的转子R的输出轴6的端部(与皮带轮1相反的一侧)，设置有用于检测转子R的磁极位置的磁极传感器用磁铁14。

以与该磁极传感器用磁铁14对应的方式，在控制装置侧，设置有由GMR传感器元件构成的检测部。磁极传感器能够通过磁极传感器用磁铁14和GMR传感器元件来检测转子R的磁极位置。

将输出轴6配置于转子R的中心部，将前侧转子铁芯12和后侧转子铁芯13固定于输出轴6。将前侧永磁铁13a和后侧永磁铁13b安装于各个转子铁芯12、13，用磁罩覆盖其外周部。

转子R的输出轴6的一端部由固定于外壳2的前侧轴承7支撑，输出轴6的另一端部经由在安装于外壳2的轴承壳体9上固定的后侧轴承8进行支撑。轴承壳体9针对外壳2，用斜挡圈10安装于外壳2。

另外，在外壳2的内部，将绕组5卷绕安装于定子铁芯4，绕组5由3相绕组构成。该绕组5的输入端电连接于3相端子20u、20v、20w。

如图2所示，将定子铁芯4配置于定子S的最外周。定子铁芯4由“T”字形状的分割式铁芯构成，是将1个相的绕组5集中地环绕于相邻的2个齿状部的集中卷绕构造。各定子铁芯4具有沿着周向延伸的铁芯背部，在铁芯背部的外周部进行焊接或者通过热压配合固定于外壳2。

此外，1个定子铁芯4(单位定子铁芯)在内周侧具备凸缘部，在外周侧具备铁芯背部，凸缘部与铁芯背部用齿状部连接。另外，构成为将合成树脂制的线圈骨架3设置于齿状部的外周面和铁芯背部的内周面，使绕组5与定子铁芯4电绝缘。

以上的结构的电动机是已知的，所以，省略进一步的说明。

但是，如上所述，定子铁芯的齿状部间的剖面形状(槽形状)是扇形形状，所以，如果以提高绕组的密度的方式将绕组进行环绕，则齿状部的内周侧的绕组与环绕于相邻的齿状部的绕组接近，所以，存在难以保持良好的电绝缘状态这样的技术问题。使用图7、图8来说明这样的技术问题。

在图7中，单位定子铁芯4在内周侧形成有凸缘部4A，在外周侧形成有铁芯背部4B。凸缘部4A形成为沿着周向的形状。并且，在凸缘部4A与铁芯背部4B之间，形成有齿状部4C，整体的剖面形状为“T”字形状。将合成树脂制的线圈骨架3设置于齿状部4C的外周面以及连接到齿状部4C的铁芯背部4B的内侧面。众所周知，线圈骨架3具备实现单位定子铁芯4与绕组的电绝缘的功能。

绕组达到多层地环绕于线圈骨架3的外周，在图7中，至少达到3层地将绕组进行环绕。第1绕组层L1从铁芯背部4B侧向凸缘部4A侧缠绕，第1绕组层L1以紧贴于线圈骨架3的表面的方式进行卷绕。因此，在绕组的层叠方向上观察，第1绕组层L1的起始端201a在第1绕组层L1的位置处，位于齿状部4C与铁芯背部4B的连结区域。

第1绕组层L1的绕组从起始端201a起开始卷绕，按进行卷绕。在这里，处于绕组201g与201i以及绕组201h与201j之间的、接近凸缘部4A侧地形成的线圈骨架3的突状部3A具备防止绕组201i、绕组201j向绕组201g、201h侧移动的功能。因此，在由该突状部3A形成的空间中，能够可靠地配置第2绕组层L2的起始端。

第2绕组层L2从凸缘部4A侧向铁芯背部4B侧缠绕，以重叠于第1绕组层L1之上的方式进行卷绕。因此，第2绕组层L2的起始端202a位于与凸缘部4A接近的区域。并且，第2绕组层L2的绕组从位于突状部3A附近的起始端202a开始卷绕，叠合于第1绕组层L1之上，按进行卷绕。并且，第2绕组层L2的绕组的终端202h以重叠于第2绕组层L2之上的方式进行卷绕，做成第3绕组层L3，将该终端203拉出到定子铁芯4的外部。

这样，第1绕组层L1的绕组201a的起始端在第1绕组层L1的位置，位于齿状部4C与铁芯背部4B的连结区域部3B，所以，第2绕组层L2的起始端202a从位于与凸缘部4A接近的区域的突状部3A附近起开始卷绕，叠合于第1绕组层L1之上，向铁芯背部4B侧环绕。

因此，如图8的P部所示，齿状部4C的内周侧的相邻的第2绕组层L2的绕组202a与绕组202b接近，所以，难以良好地保持电绝缘状态。

因此，在本发明的实施方式中，提出一种良好地保持齿状部4C的内周侧的相邻的第2绕组层L2的绕组202a与绕组202b之间的电绝缘状态的构造。

在本实施方式中，构成为将环绕于齿状部的第1绕组层的绕组的起始端配置于第2绕组层的铁芯背部侧，以形成配置第2绕组层的绕组的起始端的第2绕组层起始端配置空间的方式、将第1绕组层的绕组的终端附近配置于第1绕组层的凸缘部侧，将第2绕组层的绕组的起始端配置于位于第1绕组层的凸缘部侧的第2绕组层起始端配置空间，将第2绕组层的终端配置于铁芯背部侧。

根据该结构，在环绕于相邻的齿状部的内周侧的绕组间，能够设置1根绕组相当量的绝缘空间，由此，能够使绕组间的距离变长，提高电绝缘性能。

下面，使用图3至图6来详细说明本发明的实施方式。在这里，与图7、图8所示的附图标记相同的附图标记是具备相同功能或者类似的功能的部件或者结构要素，由于是重复的说明，所以在不必要的情况下，也有时省略。此外，在本实施方式中使用的定子铁芯4是分割式铁芯，绕组通过集中卷绕而环绕于定子铁芯4的齿状部4C，做成电磁绕组。

从轴向将线圈骨架3以插入的状态配置于定子铁芯4。隔着线圈骨架3，通过集中卷绕而将绕组环绕于齿状部4C。将配置于与齿状部4C最近的一侧的绕组定义为第1绕组层L1，将第1绕组层L1的外侧的绕组定义为第2绕组层L2，进一步地将第2绕组层L2的外侧的绕组定义为第3绕组层(最终绕组层)L3。

与图7同样地，第1绕组层L1从铁芯背部4B侧向凸缘部4A侧缠绕，第1绕组层L1以紧贴于线圈骨架3的表面的方式卷绕。并且，在绕组的层叠方向上观察，第1绕组层L1的起始端201a在第2绕组层L2的位置，位于齿状部4C与铁芯背部4B的连结区域部3B。

在绕组的层叠方向上从第2绕组层L2的位置起，第1绕组层L1的绕组从起始端201a缠绕到线圈骨架3，如在层叠方向上处于第1绕组层L1的位置的绕组201b那样进行卷绕，其后，按进行卷绕。进一步地，绕组201h超过突状部3A而缠绕到凸缘部4A与突状部3A之间，绕组按进行卷绕，绕组201j成为第1绕组层L1的终端。

在这里重要的是，在绕组201g与突状部3A之间，不缠绕第1绕组层L1的绕组，而形成有配置第2绕组层L2的绕组的起始端202a的第2绕组层起始端配置空间SPco。

因此，第1绕组层L1的绕组的终端201j应该接着形成第2绕组层L2，但如上所述，第2绕组层L2的起始端以配置于第1绕组层L1存在的第2绕组层起始端配置空间SPco的方式进行缠绕。

然后，第2绕组层L2从凸缘部4A侧向铁芯背部4B侧缠绕，以重叠于第1绕组层L1之上的方式进行卷绕。因此，第2绕组层L2的起始端202a在与凸缘部4A接近的区域，配置于第1绕组层L1存在的位置。这样，第2绕组层L2的绕组从配置于第2绕组层起始端配置空间SPco的起始端202a起开始卷绕，叠合于第1绕组层L1之上，按进行卷绕。然后，第2绕组层L2的绕组的终端202h以重叠于第2绕组层L2之上的方式进行卷绕，成为作为第3绕组层L3的绕组203而被拉出到定子铁芯4的外部。

这样，第1绕组层L1的绕组201a的起始端在第2绕组层L2的位置，位于齿状部4C与铁芯背部4B的连结区域部3B，所以，第2绕组层L2的起始端202a构成为在与凸缘部4A接近的区域，配置于作为第1绕组层L1的位置的第2绕组层起始端配置空间SPco。因此，第2绕组层L2的绕组的起始端202a移动到第1绕组层L1，所以，至此为止第2绕组层L2的绕组的起始端202a所位于的部分的空间形成为1根绕组相当量的绝缘空间SPins。

因此，如图4所示，齿状部4C的内周侧的相邻的第2绕组层L2的绕组202a与绕组202b的间隙由于绝缘空间Spins而扩展，所以，能够提高电绝缘性能。

接下来，在下面说明将第1绕组层L1的绕组的起始端201a保持于第2绕组层L2的位置的保持机构的结构。

图5示出用于说明第1保持机构的、铁芯背部4B与齿状部4C的连结区域的局部剖面。如图5所示，针对第1绕组层L1的绕组，由环绕作业产生的拉伸力作用于齿状部4C侧。因此，如果位于铁芯背部4B与齿状部4C的连结区域的线圈骨架3的连结区域部3B的半径小，则第1绕组层L1的绕组的起始端201a接近于齿状部4C侧，成为图7所示的环绕状态。

与此相对地，如果位于铁芯背部4B与齿状部4C的连结区域的线圈骨架3的连结区域部3B的半径大，则第1绕组层L1的绕组的起始端201a被抑制接近于齿状部4C侧，能够成为图3所示的环绕状态。期望的是，在本实施方式中，与第1绕组层L1的绕组的起始端201a的半径Rc相比，将线圈骨架3的连结区域部3B的半径Rb设定得较大。

由此，能够将第1绕组层L1的绕组的起始端201a保持于第2绕组层L2的位置。根据该结构，不需要将附加结构追加到线圈骨架3，所以，存在能够简化线圈骨架3的结构的效果。

图6示出用于说明第2保持机构的、铁芯背部4B与齿状部4C的连结区域的局部剖面。如图6所示，在位于铁芯背部4B与齿状部4C的连结区域的线圈骨架3的连结区域3B中，形成有定位突起部3C。该定位突起部3C具备挡住第1绕组层L1的绕组的起始端201a、并将绕组的起始端201a定位到该定位突起部3C的位置的功能。

因此，第1绕组层L1的绕组的起始端201a被抑制接近于齿状部4C侧，能够成为图3所示的环绕状态。根据该结构，存在能够可靠地确定第1绕组层L1的绕组的起始端201a的位置的效果。

这样，在本发明中，构成为至少达到3层地将绕组环绕于齿状部，第1绕组层的绕组从铁芯背部向凸缘部环绕，第2绕组层的绕组从凸缘部向铁芯背部环绕，并且，将环绕于齿状部的第1绕组层的绕组的起始端配置于第2绕组层的铁芯背部侧，以形成配置第2绕组层的绕组的起始端的第2绕组层起始端配置空间的方式、将第1绕组层的绕组的终端附近配置于第1绕组层的凸缘部侧，将第2绕组层的绕组的起始端配置于位于第1绕组层的凸缘部侧的第2绕组层起始端配置空间，将第2绕组层的绕组的终端配置于铁芯背部侧。

根据本发明，在环绕于相邻的齿状部的内周侧的绕组间，能够设置1根绕组相当量的绝缘空间，由此，能够使绕组间的距离变长，提高电绝缘性能。

此外，本发明不限定于上述实施例，包括各种变形例。例如，上述实施例是为了以容易理解本发明的方式进行说明而详细说明的，不一定限定于具备所说明的全部结构。另外，能够将某个实施例的结构的一部分置换成其他实施例的结构，另外，还能够将其他实施例的结构添加到某个实施例的结构。

符号说明

1…皮带轮；2…外壳；3…线圈骨架；3A…突状部；3B…连结区域部；3C…定位突起部；4…定子铁芯；4A…凸缘部；4B…铁芯背部；4C…齿状部；5…绕组；6…输出轴；7…前侧轴承；8…后侧轴承；9…轴承壳体；10…斜挡圈；12…转子铁芯；12a…前侧转子铁芯；12b…后侧转子铁芯；13a…前侧永磁铁；13b…后侧永磁铁；14…磁极传感器的永磁铁；20u2、20v、20w…三相端子；201a～201j…第1绕组层的绕组；202a～202g…第2绕组层的绕组；203…第3绕组层的绕组；L1…第1绕组层；L2…第2绕组层；L3…第3绕组层；SPco…第2绕组层起始端配置空间；SPins…绝缘空间。

Claims (3)

1.一种电动机，具备：

铁芯背部，其沿着周向延伸；

齿状部，其从所述铁芯背部在径向上向内周侧地形成；以及

凸缘部，其从所述齿状部的顶端沿着周向地形成，

将绕组多层地环绕于由所述铁芯背部、所述齿状部和所述凸缘部包围而形成的槽，形成电磁绕组，

所述电动机的特征在于，

所述电磁绕组至少达到3层地将绕组环绕于所述齿状部，第1绕组层的所述绕组从所述铁芯背部向所述凸缘部环绕，第2绕组层的所述绕组在所述第1绕组层之上从所述凸缘部向所述铁芯背部环绕，并且，

将环绕于所述齿状部的所述第1绕组层的所述绕组的起始端配置于所述第2绕组层的所述铁芯背部侧，以形成配置所述第2绕组层的绕组的起始端的第2绕组层起始端配置空间的方式、将所述第1绕组层的所述绕组的终端附近配置于第1绕组层的凸缘部侧，

将所述第2绕组层的所述绕组的起始端配置于位于所述第1绕组层的所述凸缘部侧的所述第2绕组层起始端配置空间，将所述第2绕组层的所述绕组的终端配置于所述铁芯背部侧。

2.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，

在所述齿状部的外周面和所述铁芯背部的内侧面，设置有由合成树脂构成的线圈骨架，将所述线圈骨架的所述齿状部与所述铁芯背部的连结区域部的半径Rb设定为大于所述绕组的半径。

3.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，

在所述齿状部的外周面和所述铁芯背部的内侧面，设置有由合成树脂构成的线圈骨架，在所述线圈骨架的所述齿状部与所述铁芯背部的连结区域部的一部分，形成有确定所述第1绕组层的所述绕组的起始端位置的定位突起部。