CN110176813B - 旋转电机的定子 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种旋转电机的定子，其能够可靠地将通过激光焊接而接合的电导体的端部彼此对接，且能够防止焊接中使用的激光所引起的构件的损伤。旋转电机的定子(10)具有定子铁芯(11)和包括多个线圈段的线圈(15)。多个线圈段具备多个第一线圈段(20)和多个第二线圈段(30)，第一线圈段(20)的突出部(22a)的端部(23a)在与第二线圈段(30)的突出部(32a)的端部(33a)对接的状态下通过激光焊接而与该端部(33a)接合。突出部(22a、32a)中的相互对接的对接部(24a、34a)具有相互接合的接合面(25a、35a)、以及与接合面(25a、35a)正交且相互卡合的卡合面(26a、36a)。

Description

旋转电机的定子
技术领域
本发明涉及一种例如搭载于电动机动车或混合动力机动车等的旋转电机的定子。
背景技术
已知有一种旋转电机的定子，其具有定子铁芯和由卷绕在定子铁芯的齿上的绕组构成的线圈。该绕组方式的定子为一边夹着绝缘纸一边卷绕绕组的结构，因此该卷绕处理复杂，难以进行绕组的整形。
于是，在专利文献1中提出了一种旋转电机的线圈制造方法，其通过用环形形状的保持件的槽保持线圈段的前端部分的导线，该线圈段插入到定子铁芯中，并将保持件旋转，由此将线圈段的导线弯曲成规定形状，且对线圈段的端部彼此进行焊接。
另外，在专利文献2中提出了一种旋转电机的绕组接合方法，其在各电导体的接合端部受到约束的状态下，将接合端部彼此进行TIG焊接。
在先技术文献
专利文献1：日本特开2003-125564号公报
专利文献2：日本特开2003-219614号公报
然而，在专利文献1及专利文献2中记载的旋转电机的绕组接合方法中，需要确保与覆膜剥离部位的充分距离，且过渡高度会变高。于是，可考虑到在将两个电导体的端部彼此对接来代替TIG焊接的状态下，用激光将对接部激光焊接。
激光焊接在接合电导体的端部彼此时需要大功率，但施工时间较短，因此能够抑制电导体的热量上升，且能够减小过渡高度。然而，若试图利用激光将两个电导体的端部彼此激光焊接，则激光有可能在端部彼此之间跑出而损伤其他导体的绝缘覆膜等。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的，就在于提供一种旋转电机的定子，其能够可靠地将通过激光焊接而接合的电导体的端部彼此对接，且能够防止焊接中使用的激光所引起的构件的损伤。
本发明为一种旋转电机的定子，其具有定子铁芯和线圈，该线圈包括多个线圈段，该多个线圈段分别插入到在该定子铁芯上形成的多个插槽中，且从所述插槽突出到所述定子铁芯的轴向的外侧，
所述旋转电机的定子的特征在于，
多个所述线圈段具备多个第一线圈段和多个第二线圈段，
所述第一线圈段具备插入到所述插槽中的插入部和突出到比所述定子铁芯的所述轴向的端面靠所述轴向的外侧的位置的突出部，
所述第二线圈段具备插入到所述插槽中的插入部和突出到比所述端面靠所述轴向的外侧的位置的突出部，
所述第一线圈段的所述突出部的端部在与所述第二线圈段的所述突出部的端部对接的状态下通过激光焊接而与所述第二线圈段的所述突出部的该端部接合，
所述第一线圈段的所述突出部和所述第二线圈段的所述突出部中的相互对接的对接部具有相互接合的接合面、以及与所述接合面正交且相互卡合的卡合面。
发明效果
根据本发明，第一线圈段的突出部和第二线圈段的突出部中的相互对接的对接部具有相互接合的接合面、以及与接合面正交且相互卡合的卡合面，因此能够以将第一线圈段与第二线圈段定位的状态接合。另外，第一线圈段及第二线圈段中的任一方的卡合面还发挥将接合面激光焊接时的激光的防脱部的功能，因此能够避免激光所引起的对其他部位的不利影响。
附图说明
图1是本发明的一实施方式的旋转电机的定子的立体图。
图2是图1的A-A剖视图。
图3是图2的B-B剖视图。
图4A是图1所示的定子中的第一线圈段的立体图。
图4B是图1所示的定子中的第二线圈段的立体图。
图5是从定子铁芯的径向外侧观察图1所示的定子的一部分而得到的展开图。
图6是将图1所示的定子中的第一线圈段与第二线圈段的端部彼此接合的状态的立体图。
图7是图6的C向视图。
图8是表示第一线圈段的制造步骤的制造工序图。
附图标记说明：
10 旋转电机的定子；
11 定子铁芯；
12 插槽；
15 线圈；
20 第一线圈段(线圈段)；
21、31 插入部；
22a、22b、32a、32b 突出部；
23a、23b、33a、33b 端部；
24a、24b、34a、34b 对接部；
25a、25b、35a、35b 接合面；
26a、26b、36a、36b 卡合面；
30 第二线圈段(线圈段)；
H 径向宽度；
L1 径向宽度；
L2 径向宽度；
W 周向宽度。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的旋转电机的定子的一实施方式进行说明。需要说明的是，图中，附图标记RD表示定子的径向，附图标记AD表示定子的轴向，附图标记CD表示定子的周向。
如图1所示，旋转电机的定子10具备定子铁芯11和线圈15。
定子铁芯11为例如层叠多个圆环状的电磁钢板而构成的圆环状的构件。定子铁芯11具有在其内周面沿着定子铁芯11的周向CD等间隔地排列的多个插槽12。
插槽12由从定子铁芯11的轴向AD的一侧的端面13a延伸至定子铁芯11的轴向AD的另一侧的端面13b的槽构成。
线圈15具备多个线圈段，该多个线圈段分别插入到在定子铁芯11上形成的多个插槽12中，且从各插槽12向定子铁芯11的轴向AD的外侧突出。
该多个线圈段包括多个第一线圈段20和多个第二线圈段30。
如图2及图3所示，第一线圈段20及第二线圈段30分别从定子铁芯11的各插槽12的外径侧每四个交替地插入，共计插入八个。即，在定子铁芯11的各插槽12中插入有由彼此相邻的第一线圈段20及第二线圈段30构成的四组线圈段。
如图3及图4A所示，第一线圈段20例如为通过对铜线进行线材加工而成形的截面为大致矩形且大致曲轴状的构件。第一线圈段20中，在截面上周向宽度W长于径向宽度H。第一线圈段20为所谓的磁导线，且包括导体和包覆该导体的绝缘覆膜。
第一线圈段20具备插入到插槽12中的直线状的插入部21、从该插入部21的一端突出到比定子铁芯11的端面13a靠定子铁芯11的轴向AD的外侧的位置的第一突出部22a、以及从该插入部21的另一端突出到比定子铁芯11的端面13b靠该轴向AD的外侧的位置的第二突出部22b。
第一突出部22a的端部23a以与插入部21大致平行的方式向与第一突出部22a延伸的方向交叉的方向折弯。第一突出部22a的端部23a通过冲压成形而成为朝向定子铁芯11的径向外侧偏移成形的台阶形状(参照图6及图7)。
第二突出部22b的端部23b以与插入部21大致平行的方式向与第二突出部22b延伸的方向交叉的方向折弯。第二突出部22b的端部23b与第一突出部22a的端部23a同样地通过冲压成形而成为朝向定子铁芯11的径向外侧偏移成形的台阶形状。(参照图6及图7)。
如图3及图4B所示，第二线圈段30例如为通过对铜线进行线材加工而成形的截面为大致矩形且大致曲轴状的构件。第二线圈段30中，在截面上周向宽度W长于径向宽度H。第二线圈段30为所谓的磁导线，且包括导体和包覆该导体的绝缘覆膜。
第二线圈段30具备插入到插槽12中的插入部31、突出到比定子铁芯11的端面13a靠定子铁芯11的轴向AD的外侧的位置的第三突出部32a、以及突出到比定子铁芯11的端面13b靠该轴向AD的外侧的位置的第四突出部32b。
第三突出部32a的端部33a以与插入部31大致平行的方式向与第三突出部32a延伸的方向交叉的方向折弯。第三突出部32a的端部33a通过冲压成形而成为朝向定子铁芯11的径向外侧偏移成形的台阶形状(参照图6及图7)。
第四突出部32b的端部33b以与插入部31大致平行的方式向与第四突出部32b延伸的方向交叉的方向折弯。第四突出部32b的端部33b与第三突出部32a的端部33a同样地通过冲压成形而成为朝向定子铁芯11的径向外侧偏移成形的台阶形状。(参照图6及图7)。
如图5所示，插入部21插入到插槽12中的第一线圈段20的第一突出部22a沿定子铁芯11的周向CD朝向右方向延伸。第二突出部22b沿定子铁芯11的周向CD朝向与第一突出部22a相反的方向(左方向)延伸。
同样地，插入部31插入到插槽12中的第二线圈段30的第三突出部32a沿定子铁芯11的周向CD朝向左方向延伸。第四突出部32b沿定子铁芯11的周向CD朝向与第三突出部32a相反的方向(右方向)延伸。
需要说明的是，在图5中，为了易于理解，对于线圈15，仅将一根第二线圈段30和与该第二线圈段30电连接的两根第一线圈段20提取出来进行图示。
第一线圈段20的端部23a与插入到另一插槽12中的第二线圈段30的端部33a接合，该另一插槽12处于相对于插入有该第一线圈段20的插槽12(以下也称为插入插槽)向定子铁芯11的周向CD的一方向分离开的位置(从端面13a侧观察时的顺时针移动的位置)。需要说明的是，接合是指导体彼此电连接。
另外，该第一线圈段20的端部23b与插入到又一插槽12中的第二线圈段30的端部33b接合，该又一插槽12处于相对于插入插槽向定子铁芯11的周向CD的另一方向分离开的位置(从端面13a侧观察时的逆时针移动的位置)。
这样，通过反复进行第一线圈段20的端部23a与第二线圈段30的端部33a的接合、以及第一线圈段20的端部23b与第二线圈段30的端部33b的接合，从而形成线圈环。
线圈15具有多个该线圈环，并且通过选择性地连接该多个线圈环，从而构成多相(例如为U相、V相、W相)的电力线。
如图6及图7所示，第一线圈段20的端部23a在与第二线圈段30的端部33a对接的状态下通过激光焊接与该端部33a接合。
需要说明的是，插入到定子铁芯11的各插槽12中的四组线圈段的结构相同，因此在以下说明中，对插入到各插槽12的外周侧上的一组线圈段进行说明，并省略说明其他三组线圈段。
具体而言，在第一线圈段20的端部23a和第二线圈段30的端部33a中，第一线圈段20的端部23a的对接部24a与第二线圈段30的端部33a的对接部34a在定子铁芯11的径向RD上重叠，且在该状态下，对接部24a、34a彼此以对接的状态通过激光焊接而接合。
同样地，第一线圈段20的端部23b在对接部24b、34b彼此对接的状态下通过激光焊接与第二线圈段30的端部33b接合。
如图6及图7所示，第一线圈段20的端部23a(23b)中的与第二线圈段30的端部33a(33b)对接的对接部24a(24b)包括朝向径向内侧的接合面25a(25b)、以及与接合面25a(25b)正交的卡合面26a(26b)。对接部24a(24b)是朝向定子铁芯11的外径侧而形成的凹部，在与第二线圈段30的端部33a的对置面上形成。
接合面25a(25b)为沿周向CD及轴向AD延伸设置且通过激光焊接与后述的第二线圈段30的接合面35a(35b)接合的面。
卡合面26a(26b)为与接合面25a(25b)正交且沿定子铁芯11的周向CD及径向RD延伸的面，并与后述的第二线圈段30的卡合面36a(36b)卡合。
另外，第二线圈段30的端部33a(33b)中的与第一线圈段20的端部23a(23b)对接的对接部34a(34b)包括朝向径向外侧的接合面35a(35b)、以及与接合面35a(35b)正交的卡合面36a(36b)。对接部34a(34b)是朝向定子铁芯11的外径侧而形成的凸部，在与第一线圈段20的端部23a(23b)的对置面上形成。
接合面35a(35b)为沿周向CD及轴向AD延伸设置且通过激光焊接与第一线圈段20的接合面25a(25b)接合的面。
卡合面36a(36b)为与接合面35a(35b)正交且沿定子铁芯11的周向CD及径向RD延伸的面，并与第一线圈段20的卡合面26a(26b)卡合。
第一及第二线圈段20、30的对接部24a(24b)、34a(34b)分别具有相互接合的接合面25a(25b)、35a(35b)、以及与接合面25a(25b)、35a(35b)正交且相互卡合的卡合面26a(26b)、36a(36b)，因此能够将第一线圈段20与第二线圈段30以定位的状态接合。
如图7所示，第一线圈段20的卡合面26a(26b)的径向宽度L1短于第二线圈段30的卡合面36a(36b)的径向宽度L2。由此，第一线圈段20的对接部24a(24b)与第二线圈段30的对接部34a(34b)重叠时，能够可靠地使接合面25a(25b)、35a(35b)彼此抵接。
在如以上方式构成的定子10中，在第一线圈段20的端部23a(23b)与第二线圈段30的端部33a(33b)重合且卡合面26a(26b)与卡合面36a(36b)卡合的状态下，接合面25a(25b)与接合面35a(35b)成为在平面上彼此接触的状态。
激光焊接时，例如仅通过将环状夹具配置于第一及第二线圈段20、30的端部23a(23b)、33a(33b)的最内径部(图6的左方)上，且将第一及第二线圈段20、30的端部23a(23b)、33a(33b)向外径方向(图6的右方)按压，就会使卡合面26a(26b)与卡合面36a(36b)卡合，并且接合面25a(25b)与接合面35a(35b)接触而定位。需要说明的是，端部23a(23b)与端部33a(33b)发生一定程度的周向偏离，实质上不会影响定子10的性能。
这样利用未图示的激光照射装置沿接合面25a(25b)与接合面35a(35b)的界面朝向定子铁芯11的端面13a照射激光，从而将接合面25a(25b)与接合面35a(35b)焊接，所述激光照射装置将第一及第二线圈段20、30的端部23a(23b)、33a(33b)向外径方向按压的状态下，配置在隔着第一线圈段20的端部23a(23b)及第二线圈段30的端部33a(33b)而与定子铁芯11的端面13a(13b)相反的一侧(图7的上方)。
此时，在定子10中，卡合面26a(26b)与接合面25a(25b)正交，且卡合面36a(36b)与接合面35a(35b)正交，因此从激光照射装置照射而通过接合面25a(25b)与接合面35a(35b)的界面后的激光被卡合面26a(26b)遮挡，并不会到达比对接部24a(24b)、34a(34b)靠定子铁芯11侧的位置。
如上所述，根据定子10，在对第一线圈段20与第二线圈段30的对接部24a(24b)、34a(34b)进行激光焊接时，能够防止激光照射到作为焊接对象部的对接部24a(24b)、34a(34b)以外的部分。因此，能够防止定子10的性能因激光焊接而降低。
另外，根据定子10，仅通过将第一线圈段20和第二线圈段30插入到定子铁芯11的插槽12中且向外径方向按压，就成为第一线圈段20的对接部24a(24b)与第二线圈段30的对接部34a(34b)在径向RD上重合的状态。
因此，在将线圈段安装在定子铁芯11之后，仅通过激光焊接就能够完成线圈15。由此，不需要线圈段的扭转弯曲加工等专用设备，能够降低制造成本。
另外，根据定子10，使第一线圈段20及第二线圈段30分别在部件的阶段预先通过冲压加工而成形，能够简化将线圈段安装于定子铁芯11之后的工序，能够降低制造成本。
接着，参照图8对第一及第二线圈段的制造步骤进行说明。需要说明的是，第一线圈段20及第二线圈段30的制造步骤相同，因此以下仅对第一线圈段20进行说明。
如图8所示，第一线圈段20将截面为矩形的导体切割成规定长度来制备原材料20a(步骤S1)。
接着，将原材料20a的两个前端部分沿彼此相反的方向弯曲成形来制备第一中间原材料20b(步骤S2)。由此，形成第一线圈段20的端部23a、23b。
而且，将第一中间原材料20b在插入部21的两侧沿彼此相反的方向弯曲成形来制备第二中间原材料20c(步骤S3)。通过该成形，形成有第一突出部22a、及第二突出部22b，并且端部23a、23b平行于插入部21。
然后，将端部23a、23b进行偏移冲压加工来在端部23a、23b上成形作为对接部24a、24b的台阶部分(接合面25a、25b，卡合面26a、26b)，而制备第三中间原材料20d(步骤S4)。
最后，对端部23a和23b的端面进行面修整加工(步骤S5)。通过最后进行面修整加工，由此吸收了伴随原材料20a的弯曲和拉伸的尺寸变化，且容易进行下一工序的作业。
需要说明的是，前述实施方式能够适当地进行变形、改良等。例如，在上述实施方式中，将对接部24a、34a设为朝向定子铁芯11的外径侧形成的凹部及凸部，但与此相反地还可以设为朝向定子铁芯11的内径侧形成的凸部及凹部。
另外，在本说明书中至少记载了以下事项。需要说明的是，尽管在括号内示出了上述实施方式中相对应的构成要件等，但并不限定于此。
(1)一种旋转电机的定子(定子10)，其具有定子铁芯(定子铁芯11)和线圈(线圈15)，该线圈(线圈15)包括多个线圈段，该多个线圈段分别插入到在该定子铁芯上形成的多个插槽(插槽12)中，且从所述插槽突出到所述定子铁芯的轴向(轴向AD)的外侧，
多个所述线圈段具备多个第一线圈段(第一线圈段20)和多个第二线圈段(第二线圈段30)，
所述第一线圈段具备插入到所述插槽中的插入部(插入部21)和突出到比所述定子铁芯的所述轴向的端面(端面13a)靠所述轴向的外侧的位置的突出部(突出部22a)，
所述第二线圈段具备插入到所述插槽中的插入部(插入部31)和突出到比所述端面靠所述轴向的外侧的位置的突出部(突出部32a)，
所述第一线圈段的所述突出部的端部(端部23a)在与所述第二线圈段的所述突出部的端部(端部33a)对接的状态下通过激光焊接而与所述第二线圈段的所述突出部的该端部接合，
所述第一线圈段的所述突出部和所述第二线圈段的所述突出部中的相互对接的对接部(对接部24a、34a)具有相互接合的接合面(接合面25a、35a)、以及与所述接合面正交且相互卡合的卡合面(卡合面26a、36a)。
根据(1)，第一线圈段的突出部和第二线圈段的突出部中的相互对接的对接部具有相互接合的接合面、以及与接合面正交且相互卡合的卡合面，因此能够以将第一线圈段与第二线圈段定位的状态接合。另外，第一线圈段及第二线圈段中的任一方的卡合面还发挥将接合面激光焊接时的激光的防脱部的功能，因此能够避免激光所引起的不利影响。
(2)根据(1)所述的旋转电机的定子，其中，
所述第一线圈段的所述突出部的所述端部和所述第二线圈段的所述突出部的所述端部以在所述定子铁芯的径向(径向RD)上重叠的状态接合，
所述第一线圈段及所述第二线圈段的周向宽度(周向宽度W)长于径向宽度(径向宽度H)，
所述接合面是沿所述定子铁芯的周向(周向CD)及轴向延伸的面，
所述卡合面是沿所述定子铁芯的周向及径向延伸的面。
根据(2)，在周向宽度长于径向宽度的第一线圈段及第二线圈段中，通过将接合面设为沿定子铁芯的周向及轴向延伸的面，由此能够确保较宽的接合面积。另外，通过将卡合面设为沿定子铁芯的周向及径向延伸的面，由此能够确保较宽的卡合面。
(3)根据(2)所述的旋转电机的定子，其中，
所述第一线圈段的所述接合面及所述卡合面是在与所述第二线圈段对置的对置面上形成的凹部，
所述第二线圈段的所述接合面及所述卡合面是在与所述第一线圈段对置的对置面上形成的凸部，
所述第一线圈段的所述卡合面的径向宽度(径向宽度L1)短于所述第二线圈段的所述卡合面的径向宽度(径向宽度L2)。
根据(3)，通过将第一线圈段的卡合面的径向宽度设为短于第二线圈段的卡合面的径向宽度，由此能够可靠地使接合面彼此抵接。
(4)根据(3)所述的旋转电机的定子，其中，
所述第二线圈段以按压在所述第一线圈段上的状态进行接合。
根据(4)，通过将第二线圈段按压在第一线圈段上，由此使卡合面卡合，并且使接合面接触，因此能够容易地进行接合处理。

Claims (3)

1.一种旋转电机的定子，其具有定子铁芯和线圈，该线圈包括多个线圈段，该多个线圈段分别插入到在该定子铁芯上形成的多个插槽中，且从所述插槽突出到所述定子铁芯的轴向的外侧，
所述旋转电机的定子的特征在于，
多个所述线圈段具备多个第一线圈段和多个第二线圈段，
所述第一线圈段具备插入到所述插槽中的插入部和突出到比所述定子铁芯的所述轴向的端面靠所述轴向的外侧的位置的突出部，
所述第二线圈段具备插入到所述插槽中的插入部和突出到比所述端面靠所述轴向的外侧的位置的突出部，
所述第一线圈段的所述突出部的端部在与所述第二线圈段的所述突出部的端部对接的状态下通过激光焊接而与所述第二线圈段的所述突出部的该端部接合，
所述第一线圈段的所述突出部和所述第二线圈段的所述突出部中的相互对接的对接部具有相互接合的接合面、以及与所述接合面正交且相互卡合的卡合面，
所述第一线圈段的所述突出部的所述端部和所述第二线圈段的所述突出部的所述端部以在所述定子铁芯的径向上重叠的状态接合，
所述第一线圈段及所述第二线圈段的周向宽度长于径向宽度，
所述接合面是沿所述定子铁芯的周向及轴向延伸的面，
所述卡合面是沿所述定子铁芯的周向及径向延伸的面。
2.根据权利要求1所述的旋转电机的定子，其中，
所述第一线圈段的所述接合面及所述卡合面是在与所述第二线圈段对置的对置面上形成的凹部，
所述第二线圈段的所述接合面及所述卡合面是在与所述第一线圈段对置的对置面上形成的凸部，
所述第一线圈段的所述卡合面的径向宽度短于所述第二线圈段的所述卡合面的径向宽度。
3.根据权利要求2所述的旋转电机的定子，其中，
所述第二线圈段以按压在所述第一线圈段上的状态进行接合。
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