CN110086280B - 定子及具备该定子的旋转电机 - Google Patents

Abstract

提供一种可以降低定子绕线的线圈末端高度的固定子及具备该定子的旋转电机。旋转电机(3)的定子(100)具备具有中性线(300a、b)和输出线(108U1‑108W2)的定子绕线(102)，中性线(300a、b)构成为具有在线圈末端(13)的线圈上部沿周向延伸的蜿蜒部，蜿蜒部在轴向上具有台阶(402)。另外，输出线(108U1‑108W2)构成为在三相中的至少一处以上通过台阶(402)的轴向下部。

Description

定子及具备该定子的旋转电机

本申请是国际申请号为PCT/JP2014/077769，国际申请日为2014年10月20日，进入国家阶段申请号为201480060800.0，名称为“定子及具备该定子的旋转电机”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及定子及具备该定子的旋转电机。

背景技术

作为本技术领域的背景技术，具有日本特开2007-259577号公报(专利文献1)。在该公报中，作为提供能够降低定子绕线的线圈末端高度的旋转电机的解决方案，记载了“一种旋转电机，其具有转子和在该转子的径向外侧对置配置的定子，其特征在于，定子具备：定子芯体，其形成有沿周向配置的多个切槽；以及由多个线圈构成的作为多相绕线的定子绕线，该线圈通过将一部分配置在切槽内、剩余部分接合从定子芯体的轴向端面突出的分段导体而形成，在切槽内配置有6根以上的偶数根分段导体的直线部，多个线圈的接合侧相反侧线圈边间隔即后间距混合存在比磁极间距大的后间距和比磁极间距小的后间距，在对具有比磁极间距小的后间距的分段导体的线匝部进行覆盖的位置配置有具有比磁极间距大的后间距的分段导体的线匝部”(参照摘要)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-259577号公报

发明内容

发明所要解决的课题

专利文献1中记载了降低了线圈末端高度的旋转电机。然而，专利文献1的旋转电机是将中性线连接部在沿轴向延伸后进行焊接的结构。

在这种旋转电机中，有时因为不能避免线圈焊接部的高度量增高，所以难以实现进一步降低的线圈末端。

因此，本发明提供一种能够降低定子绕线的线圈末端高度的定子及具备该定子的旋转电机。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，本申请包括了多种解决上述课题的方案，若列举其中一例，则为一种旋转电机的定子，其具备：定子绕线，该定子绕线由U相、V相以及W相的三相构成并具有中性线和输出线；以及定子铁芯，该定子铁芯具有切槽且上述定子绕线插入并卷绕在上述切槽上，上述旋转电机的定子的特征在于，上述中性线具有在线圈末端的线圈上部沿周向延伸的蜿蜒部，在上述蜿蜒部具备在轴向上具有台阶的台阶部，上述输出线在至少一处以上以潜入方式通过在上述台阶部的轴向下部形成的空间部。

发明效果

根据本发明，能够提供一种可降低定子绕线的线圈末端高度的定子及具备该定子的旋转电机。

对于上述之外的课题、结构以及效果，通过以下实施例的说明将明了。

附图说明

图1是表示混合动力电动车的方框图的图。

图2是本发明的一个实施例的旋转电机的剖视图。

图3是表示旋转电机的定子的外观图的图。

图4是表示一个切槽中的绕线的概况的图。

图5是从内径侧观察将线圈插入到定子芯体后的状态的图。

图6是表示本发明的一个实施例的接线结构的图。

图7是说明中性线的结构的图。

图8是表示中性线和输出线的蜿蜒的图。

具体实施方式

下面，使用附图对本发明的实施例进行说明。

本文进行说明的实施例涉及旋转电机的定子的中性线及输出线的蜿蜒构造。旋转电机大致由形成为圆筒状的定子和在该定子的内周侧隔开预定的间隙而配置的转子构成。定子是具有在旋转方向上以极性相互不同的方式配置的多个磁极的部件，其具有形成为圆筒状的定子芯体和卷绕于该定子芯体的多根定子绕线。在上述定子芯体上形成有多个切槽，这些切槽沿轴向贯通且沿周向排列。各定子绕线通过将收纳配置于各切槽内的多个导体进行电连接而构成，其在切槽内沿轴向延伸并通过从切槽的轴向一端引出的引出线部以与多个磁极对应的方式跨越以预定的周向间距分离的多个切槽而延伸。在各定子绕线的两端设置外部连接用输出线部和中性线部，中性线部通过例如2Y接线与多个相的定子绕线(线圈)连接。

而且，在本实施例中，在沿上述多个相的定子绕线的中性线周向延伸的蜿蜒部设置轴向台阶。使至少一相的输出线潜入在上述台阶与成形为U字或V字的分段线圈的连接部相反侧上部产生的空间之间，从而能够实现降低线圈末端，并能够确保与变速箱部等其它设备的间隙。

以下参照图1至图8对本发明的实施例进行说明。

图1示出了搭载有本发明的实施例的旋转电机的混合动力电动车的方框图。在车辆1中，搭载了作为车辆动力源的发动机2和旋转电机3。此外，也可以同时使用发挥不同功能的两个旋转电机，在该情况下，一个旋转电机进行发电及车辆驱动两项，另一个旋转电机承担车辆的驱动。

发动机2及旋转电机3的转矩经由无级变速器及有级自动变速器等变速器4和差速齿轮5而传递至车轮(驱动轮)6。旋转电机3搭载于发动机2和变速器4之间、或者变速器4中。因此，为了使对车辆1的速度的影响最小，要求旋转电机3小型高输出。

图2是示意性表示上述旋转电机3的局部剖视图，夹着旋转轴201，以剖面表示右侧的区域，将左侧的区域作为侧视图进行表示。旋转电机3收纳配置于外壳7的内部。在此，在如图1所示地将旋转电机3配置于发动机2与变速器4之间的结构的情况下，外壳7利用发动机2的外壳、变速器4的外壳构成。另外，在将旋转电机3搭载于变速器4中的情况下，外壳7利用变速器4的外壳构成。

众所周知，旋转电机3具备定子100和转子200。转子200隔着间隙11配置于定子100的内周侧。转子200固定于旋转轴201，与该旋转轴201一体旋转。旋转轴201的两端利用轴承202A、202B能够旋转地支承于外壳7。在定子100的外周侧使用螺栓12等将其固定于外壳7的内周侧。该旋转电机3为在转子200具有永久磁铁的三相同步型电动机，通过向定子100供给大电流(例如，300A左右)的三相交流而作为电动机工作。

图3是以单体表示旋转电机3的定子100的立体图，图4是表示各切槽105的内部的剖面对应图。

如图3及图4所示，该定子100具有在内周侧形成有多个切槽105的定子芯体(也称为定子铁芯)101和卷绕于该定子芯体101的与U相、V相以及W相对应的三根定子绕线102。切槽105沿轴向贯通形成，并以预定的周向间距沿周向等间隔排列配置，在切槽105的内周侧，开口形成有沿轴向延伸的缝隙109。

如后文所述，各定子绕线102具有插入切槽105进行保持多个导体106。而且，在同一切槽105内将相邻的导体106彼此之间通过设于定子芯体101的轴向一端侧(图3的下端侧)的焊接部104相互焊接，由此构成了将多个导体106通过焊接部104电连接的长条形的定子绕线102。在各切槽105内插入绝缘纸103，通过该绝缘纸103将在导体106的切槽105内插通的直线部110与定子芯体101之间绝缘。如图4所示，绝缘纸103设置为将在各切槽105内排列的四个导体106中的相邻的两个导体106进行捆扎，也就是在各切槽105中设有两个绝缘纸103。

各定子绕线102利用从切槽105的轴向一端引出的形成为大致U字状或大致V字状的引出线部107，跨越以预定的周向间距分离的多个切槽105而延伸。并且，通过多个定子绕线102生成在旋转方向上配置为极性互相不同的多个磁极。

如图4所示，插入切槽105的四根导体106a、106b、106c、106d以形成为同心圆状的层的方式沿定子芯体101的径向配置成一列。从内径方向开始，将插入各切槽105的导体106a、106b、106c、106d依次设为第一层、第二层、第三层、第四层。也就是，导体部106a插入配置于第一层，导体部106b插入配置于第二层，导体部106c插入配置于第三层，导体部106d插入配置于第四层。

图5是从内径侧观察将线圈插入到定子芯体后的状态的图。

如图4、图5所示，构成定子绕线102的各导体106为剖面呈长方形的平角分段线圈，除了设有中性线部及输出线部的定子绕线102的两端的导体106以外，其余各导体106形成为基本相同的形状。各导体106由铜线构成，该铜线具有在切槽105内沿轴向贯通的直线部110，并且从切槽105的轴向一端(图3的左端)引出的一方的引出线部107形成为U字状或V字状并在两端具有焊接部104。

此外，也可以使用分段线圈，在该情况下，能够在将分段线圈插通切槽105前，预先成形位于相比定子芯体101的端部更靠轴向两端的线圈末端，从而能够在异相间或同相间容易地设置适当的绝缘距离。

在位于各定子绕线102的一端的导体106的引出线部107设有用于与外部设备连接的输出线部108(108U1、108U2、108V1、108V2、108W1、108W2)和连接各相的端部的中性线部300。在本实施例的方式中，在上述中性线部300a、300b的构造上具有特征。

图6是表示本实施例的接线结构的图。在本实施例中为2Y接线的绕阻。

图7是说明中性线部300a的图。中性线部300a、300b除了从外径侧的切槽和内径侧的切槽蜿蜒以外，其余为相同的结构，所以，在本实施例中以中性线部300a为例进行说明。对于构成线圈末端13(参照图2)的绕线，省略了图示。中性线部300a由从第一切槽和第二切槽引出的中性线301、以及从位于第一切槽和第二切槽中间的间距的第三切槽引出的中性线302构成。特征在于，上述的中性线301及302在图4示出的层中从同一层引出。中性线301由U相绕线的中性线和W相绕线的中性线构成，并由连续的一根平角导体构成，在上述中性线上连接V相绕线的中性线302。其特征在于，中性线301在轴向上具有锐角的折回部401，在上述锐角的折回部的附近具有轴向弯曲台阶部402。上述中性线301和中性线302的第一至第三切槽配置为等间距。连接部303以沿定子芯体101的径向排列的方式进行连接，以抑制线圈末端高度。

根据图3和图7，在所有的导体106的引出线部107上，在从切槽105的轴向一端引出的部分形成有倾斜线部111，该倾斜线部111相对在切槽105内插通的直线部向预定方向倾斜并沿周向延伸。而且，未设置中性线部300a的通常的导体106的引出线部107形成为设置了相对该倾斜线部111倾斜为钝角的其它倾斜线部的U字状或V字状。

与之相对，在中性线部300a上，弯折形成相对倾斜线部111的引出方向反转90度以上的锐角的折回部401。也就是，通过折回部401，设置从倾斜线部111向在周向上大致相反的方向折回的轴向弯曲台阶部402。

特别是在本实施例中，将折回部401形成为平行于与定子100的周向正交的面，且与线圈末端组同样地沿着周向，以缩小配置从线圈末端部突出的输出线部和中性线部的凸部区域。

另外，在中性线部300除了具有上述折回部401，还具有包含轴向弯曲台阶部402的多个弯曲部。通过这样设置多个弯曲部，能够提高其刚性而抑制振动，并提高耐久性、可靠性。

另外，虽然未图示，但是中性线部300a、300b被环氧树脂等绝缘性环氧系覆膜覆盖。这样，通过由绝缘性覆膜覆盖中性线部300a、300b的周围，不会损害导体的冷却性能，能够容易地确保绝缘性。

在本实施例中，不去除绝缘覆膜而将中性线301、302的连接部303进行连接，但是，为了易于连接，也使用剥离绝缘覆膜的方法。例如，也有通过模具及激光仅将连接部的某一定的面积剥离的方法、使用熔融来使绝缘覆膜碳化并施加压力，从而间接地将绝缘覆膜去除的方法。

而且，中性线301、中性线302的连接部302通过钎焊、TIG焊接、超声波焊接等接合为一体。

此外，中性线301、302的连接可以按照将上述中性线向定子芯体101的切槽105插入后、插入前的任何顺序进行连接。

在本实施例中为2Y接线，因此，从定子芯体101的径向观察，上述中性线部300也可以与配置在切槽最外列同样地配置在最内列，但在1Y接线、Δ接线的情况下，也可以仅将其配置在最外列或仅配置在最内列。

图8是表示中性线和输出线的蜿蜒的图。

W相输出线108W2以潜入方式通过空间部403，该空间部403产生于在中性线301设置的与轴向成锐角的折回部401和在上述锐角的弯曲部的附近设置的轴向弯曲台阶部402的下部。此时，其特征在于，在W相输出线108W2也具有与中性线部300相同的锐角的折回部501和设置于其附近的轴向弯曲台阶部502。根据该结构，中性线可以抑制组装时的输出线的活动，不再需要线等的固定，能够容易地进行定位。

在车辆用旋转电机的定子中的中性线和输出线的蜿蜒中，在从中性线的锐角折回部引出后，在轴向上设置台阶并使输出线潜入中性线之下，从而能够避免对在成形为U字或V字的分段线圈的连接部相反侧上部蜿蜒的线圈的干涉，实现降低线圈末端，而且，由于是将输出线夹入中性线的构造，因此，能够提供一种旋转电机的定子构造，其特征在于无需通过线等进行的固定。

此外，本发明不限于上述的实施例，包含有各种变形例。例如，上述的实施例是为了易于理解地对本发明进行说明而详细进行了说明的示例，并非限定于具备所说明的全部结构。另外，对于实施例的结构的一部分，能够进行其它结构的追加、删除、置换。

符号的说明

1—车辆，2—发动机，3—旋转电机，4—变速器，5—差速齿轮，6—车轮，7—外壳，100—定子，101—定子芯体，102—定子绕线，103—绝缘纸，104—导体焊接部，105—切槽，106a～d—绕线导体部，107—成形为U字或V字的导体引出部，108U1、U2、V1、V2、W1、W2—各相输出线部，109—设于切槽的缝隙部，110—切槽内的导体直线部，111—从切槽引出的导体倾斜线部，200—转子，201—旋转轴，202A、202B—轴承，300—中性线部，301、302—中性线，303—中性线连接部，401—在中性线的引出方向上成锐角的折回部，402—中性线的轴向弯曲台阶部，403—利用中性线轴向弯曲部产生的空间部，403a～c—曲轴部，501—在输出线的引出方向上成锐角的折回部，502—输出线的轴向弯曲台阶部。

Claims (8)

1.一种旋转电机的定子，其具备：定子绕线，该定子绕线由U相、V相以及W相的三相构成并具有中性线和输出线；以及定子铁芯，该定子铁芯具有切槽且上述定子绕线插入并卷绕在上述切槽上，

上述旋转电机的定子的特征在于，

上述中性线具有在线圈末端的线圈上部沿周向延伸的蜿蜒部，

在上述蜿蜒部具备在轴向上具有台阶的台阶部，

上述输出线在至少一处以上以潜入方式通过在上述台阶部的轴向下部形成的空间部。

2.根据权利要求1所述的旋转电机的定子，其特征在于，

具备多个上述输出线，

至少一个输出线从上述切槽的最内列引出。

3.根据权利要求2所述的旋转电机的定子，其特征在于，

该一个输出线通过在上述台阶部的轴向下部形成的空间部。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的旋转电机的定子，其特征在于，

上述中性线从上述切槽的最内列引出。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的旋转电机的定子，其特征在于，

上述中性线由第一中性线和第二中性线构成。

6.根据权利要求5所述的旋转电机的定子，其特征在于，

上述第一中性线以及上述第二中性线具备彼此在上述旋转电机的径向上重叠的部分。

7.根据权利要求5所述的旋转电机的定子，其特征在于，

上述第一中性线和上述第二中性线的端部去除了上述第一中性线的绝缘覆膜和上述第二中性线的绝缘覆膜。

8.一种旋转电机，其特征在于，具备：

权利要求1～7中任一项所述的旋转电机的定子；以及

转子。

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