CN110504780A - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

一种旋转电机，在确保定子的线圈的末端与集电环之间的绝缘性的同时实现小型化。配置于集电环保持部的多个集电环具有线圈连接部，该线圈连接部比集电环保持部朝定子铁心的轴向外侧突出，定子的线圈的末端以绕线管的壁部的端面为基点朝定子铁心的径向外侧弯曲并连接到连接对象的集电环的线圈连接部，绕线管的壁部的端面比集电环的端面朝定子铁心的轴向外侧突出，且位于比集电环的线圈连接部的端面更靠定子铁心的轴向内侧的位置。

Description

旋转电机

技术领域

本申请涉及发电机、电动机、电动发电机等旋转电机。

背景技术

在现有的旋转电机中，在分割铁心上分别设置树脂制的绕线管，并在各绕线管的线圈卷绕部卷绕U相、V相和W相的线圈，并将U相、V相和W相的各线圈分别连接于三个集电环(日文：バスリング)，并且将各线圈的共用侧连接于中性集电环，以将各线圈星形接线。此外，各集电环制作成平板状，插入并保持在设于各绕线管的槽状的集电环保持部的每一个中。各集电环的沿周向的一部分朝轴向突出而成为线圈连接部，各线圈连接于各集电环的线圈连接部。全部的分割铁心和绕线管呈环状排列并嵌入到轭铁的内周(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4847727号公报

在专利文献1的旋转电机中，由于在绕线管中不存在用于从径向外侧成型线圈的末端的弯曲基点存在于绕线管，因此，需要供用于成型的工具进入的空间，旋转电机变得大型化。此外，沿线圈的轴向延伸出的线圈的末端在朝线圈的径向外侧歪斜时与位于线圈的径向内侧的异相的集电环之间的距离变近，从而无法确保绝缘距离。

发明内容

本申请公开了一种用于解决上述这种技术问题的技术，其目的在于获得一种在确保线圈的末端与集电环之间的绝缘性的同时实现小型的旋转电机。

本申请公开的旋转电机包括：定子，上述定子具有定子铁心、绕线管和线圈，其中，上述定子铁心具有圆弧状的芯部支撑部和从芯部支撑部的内周壁面向芯部支撑部的径向内侧突出的极齿，上述绕线管配设于定子铁心轴向的两个端面并具有电绝缘性，上述线圈经由绕线管卷绕于极齿；以及转子，上述转子同轴地配设于定子的内周，绕线管包括：线圈卷绕部，上述线圈卷绕部配置于极齿轴向的端面，并供线圈卷绕；凸缘部，上述凸缘部配置于芯部支撑部轴向的端面，并在芯部支撑部的径向上隔开间隔地形成有多个集电环保持部，上述集电环保持部以槽深度方向为芯部支撑部的轴向，以槽方向为芯部支撑部的周向；以及壁部，上述壁部配置于集电环保持部中的芯部支撑部的径向内侧，呈同心状配置于集电环保持部的多个集电环具有线圈连接部，上述线圈连接部比集电环保持部朝定子铁心的轴向外侧突出，线圈的末端以壁部的端面为基点朝定子铁心的径向外侧弯曲并连接于连接对象的集电环的线圈连接部，壁部的端面比集电环的端面朝定子铁心的轴向外侧突出，且位于比集电环的线圈连接部的端面更靠定子铁心的轴向内侧的位置。

根据本申请公开的旋转电机，由于能以绕线管的壁部为基点设为线圈末端的弯曲基点，因此，无需特殊工具，能削减设备费用，并简化工序，此外，由于无需供成为弯曲基点的工具进入的空间，因此，能使旋转电机小型化。另外，通过使绕线管的壁部的高度比集电环的端面高，能确保以壁部为基点弯曲的线圈的末端与集电环之间的空间绝缘距离，此外，通过使绕线管的壁部的高度比集电环的端面高，能增加从线圈的末端的与壁部接触的部分至集电环的爬电距离，使得绝缘性提高。

附图说明

图1是表示实施方式1的旋转电机的单侧剖视图。

图2是从轴向一端侧观察实施方式1的旋转电机的定子的立体图。

图3是表示实施方式1的旋转电机的定子的剖视图。

图4是从轴向一端侧观察实施方式1的旋转电机的定子的端视图。

图5是从轴向另一端侧观察实施方式1的旋转电机的定子的立体图。

图6是表示适用于实施方式1的旋转电机的定子的绕线管的立体图。

图7是表示实施方式1的旋转电机的定子中的卷绕有线圈的分割铁心的立体图。

图8是实施方式1的旋转电机的定子的主要部分剖视图。

图9是实施方式2的旋转电机的定子的主要部分剖视图。

图10是实施方式3的旋转电机的定子的主要部分剖视图。

图11是实施方式4的旋转电机的定子的主要部分立体图。

(符号说明)

10 定子；

11 定子铁心；

12 分割铁心；

12a 芯部支撑部；

12b 极齿；

14 绕线管；

14a 线圈卷绕部；

14b 凸缘部；

14c 壁部；

14d 突起部；

16 线圈；

16a 末端；

20、21、22 集电环保持部；

25、26、27 集电环；

25b、26b、27b 线圈连接部。

具体实施方式

实施方式1

图1是表示实施方式1的旋转电机的结构的单侧剖视图。图2是从轴向一端侧观察旋转电机的定子的立体图。图3是表示旋转电机的定子的剖视图。图4是从轴向一端侧观察旋转电机的定子的端视图。图5是从轴向另一端侧观察旋转电机的定子的立体图。图6是表示适用于旋转电机的定子的绕线管的立体图。图7是表示旋转电机的定子中的卷绕有线圈的分割铁心的立体图。图8是表示定子的线圈的末端与集电环的连接部的主要部分剖视图。

在图1中，旋转电机100包括：外壳1，该外壳1具有框架2和端板3，其中，上述框架2构成为由圆筒部2a和底部2b形成的有底圆筒状，并由铝材料等制成，上述端板3将框架2的开口堵塞；定子10，该定子10被插入并固定到框架2的圆筒部2a内；以及转子5，该转子5固接于经由轴承4以能旋转的方式支承于框架2的底部2b和端板3的转轴6，并以能旋转的方式配设于定子10的内周侧。

转子5是包括转子铁心7和永磁体8的永磁体型转子，其中，上述转子铁心7固接在插通到轴心位置的转轴6上，上述永磁体8埋设在转子铁心7的外周面侧且在周向上以一定的间隔排列，并构成磁极。另外，转子5不限定于永磁体型转子，也可以使用笼型转子或绕线型转子，其中，上述笼型转子是将未绝缘的转子导体收纳在转子铁心的切槽中并使用短路环将两侧短路而形成的，上述绕线型转子是将绝缘后的导体线安装于转子铁心的切槽中而形成的。

接着，参照图2至图7，对定子10的结构进行具体说明。

定子10包括：定子铁心11，该定子铁心11是将分割铁心12呈环状排列而成的；U相、V相和W相的线圈16，该U相、V相和W相的线圈16经由绕线管14、15卷绕于各个分割铁心12；以及将U相、V相、W相的线圈16接线的U相、V相和W相的相邻配置的集电环25、26、27。

分割铁心12是通过将圆环状的定子铁心11在周向上十八等分地分割而成的，其是通过将规定块数的电磁钢板层叠一体化制作成的，包括截面呈圆弧形的芯部支撑部12a和从芯部支撑部12a的内周壁面朝芯部支撑部的径向内侧突出的极齿12b。

如图6所示，绕线管14由PBT树脂、PPS树脂等树脂材料制作而成，并具有电绝缘性，包括：线圈卷绕部14a；凸缘部14b，该凸缘部14b设于线圈卷绕部14a的外径侧；以及壁部14c，该壁部14c配置于集电环保持部20、21、22的芯部支撑部的径向内侧。绕线管14配置于分割铁心12的轴向一端面上。此时，如图3、图4所示，线圈卷绕部14a配置于极齿12b的轴向一端面上，凸缘部14b配置于芯部支撑部12a的轴向一端面上。在凸缘部14b同心状形成有U相、V相和W相的槽状的集电环保持部20、21、22。

此外，绕线管15由PBT树脂、PPS树脂等树脂材料制作而成，设有线圈卷绕部15a。绕线管15配置于分割铁心12的轴向另一端面上。此时，如图3、图7所示，线圈卷绕部15a配置于极齿12b的轴向另一端面上。

另外，从线圈的卷绕的容易性的观点出发，绕线管14、15也可以固定于分割铁心12。例如，绕线管14、15也可以通过嵌合固定于分割铁心12，还可以通过粘接剂等固定于分割铁心12。此外，也可以将绕线管14、15一体地模塑成型于分割铁心12。

如图7所示，线圈16构成为将被绝缘覆盖的铜的圆线制成的导体线在极齿12b和配置于极齿12b轴向的两个端面的绕线管14、15的线圈卷绕部14a、15a的周围卷绕规定圈数。另外，绝缘体(未图示)配设于极齿12b周向的两个侧面，以确保线圈16与分割铁心12之间的绝缘性。

卷绕有线圈16的十八个分割铁心12如图2至图5所示那样使极齿12b朝向径向内侧，并在使芯部支撑部12a周向的侧面彼此对接，以在排列成环状的状态下，通过压入、热压配合等方式插入并固定到圆筒状的轭铁13内。轭铁13是通过对铁等单一金属材料进行切削加工或拉深加工制作而成的，但也可以将电磁钢板等钢板层叠一体化制作而成。

卷绕于分割铁心12并排列成环状的线圈16以U相、V相和W相的顺序沿定子铁心周向重复排列。各线圈16一方的末端16a朝绕线管14侧拉出。此外，各线圈16另一方的末端16b朝绕线管15侧拉出。

U相、V相和W相的集电环25、26、27分别构成为将无氧铜、脱氧铜、韧炼铜(日文：タフピッチ銅)等带状平板弯曲成型成局部开放的圆筒状。U相、V相和W相的集电环25、26、27如图2和图4所示那样嵌入到图6所示的集电环保持部20、21、22的每一个，并根据需要通过粘接剂等被固定，从而保持于集电环保持部20、21、22。如图2和图4所示，U相的线圈16的末端16a沿轴向朝绕线管14侧拉出，并以弯曲成直角的方式朝定子铁心11的径向外侧拉出，从而连接于U相的集电环25的线圈连接部。V相的线圈16的末端16a沿轴向朝绕线管14侧拉出，并以弯曲成直角的方式朝径向外侧拉出，从而连接于V相的集电环26的线圈连接部。W相的线圈16的末端16a沿轴向朝绕线管14侧拉出，并以弯曲成直角的方式朝径向外侧拉出，从而连接于W相的集电环27的线圈连接部。在此，U相、V相和W相的线圈16的末端16a和集电环25、26、27的线圈连接部通过TIG焊接、激光焊接、电阻焊接、锡焊、电阻钎焊等电连接。

如图5所示，U相、V相和W相的线圈16的末端16b、即共用侧沿轴向朝绕线管15侧拉出并汇集成一束，通过TIG焊接、激光焊接等电连接。U相、V相和W相的线圈16的共用侧的接合部被绝缘管17覆盖。另外，也可以用树脂模塑件、绝缘胶带等将共用侧的接合部覆盖，以代替用绝缘管17。此外，共用侧汇集成一束并通过焊接等接合，但也可以在绕线管15形成用于共用的集电环保持部，并将U相、V相和W相的线圈16的共用侧连接到保持于该集电环保持部的用于共用的集电环。

在以上述方式构成的定子10中，分别构成有将U相、V相和W相的线圈16进行星形接线而成的六个三相交流绕线。

在旋转电机100中，交流电流经由外部的逆变器(未图示)供给至U相、V相和W相的集电环25、26、27。由此，在定子10产生旋转磁场。转子5被由上述旋转磁场引起的吸引力或反作用力驱动而旋转。上述旋转电机100能适用于装设于家庭用电器产品的马达、装设于工业用机械的马达等电动马达。

在图8中，线圈16的末端16a以绕线管14的壁部14c的端部为基点朝径向外侧弯曲，并与集电环26的线圈连接部26b接合。绕线管14的壁部14c的端面比集电环25、26、27的端面朝轴向外侧突出，且位于比集电环26的线圈连接部26b的端面更靠轴向内侧的位置。

如上所述，在实施方式1中，绕线管包括：线圈卷绕部，该线圈卷绕部配置于极齿的轴向的端面，并供线圈卷绕；凸缘部，该凸缘部配置于芯部支撑部的轴向的端面，并在芯部支撑部的径向上隔开间隔地形成有多个集电环保持部，该集电环保持部以槽深度方向为芯部支撑部的轴向，以槽方向为芯部支撑部的周向；以及壁部，该壁部配置于集电环保持部的芯部支撑部的径向内侧，呈同心状配置于集电环保持部的多个集电环具有线圈连接部，该线圈连接部比集电环保持部朝定子铁心的轴向外侧突出，线圈的末端以壁部的端面为基点朝定子铁心的径向外侧弯曲并连接于连接对象的集电环的线圈连接部，壁部的端面比集电环的端面朝定子铁心的轴向外侧突出，且位于比集电环的线圈连接部的端面更靠定子铁心的轴向内侧的位置。

根据实施方式1，能获得以下这种效果。

(1)能以绕线管的壁部为基点设为线圈的末端的弯曲基点，由于无需专门的特殊工具，因此，能削减设备费用，简化工序。

(2)无需供作为弯曲基点的工具进入的空间，因此能使旋转电机小型化。

(3)通过使绕线管的壁部的端面比集电环的端面朝轴向外侧突出，能确保以绕线管的壁部为基点弯曲的末端与其他相的集电环之间的空间绝缘距离。

(4)通过使绕线管的壁部的端面比集电环的端面朝轴向外侧突出，能增加从线圈的末端的与壁部接触的部分至集电环的爬电距离Dc(参照图8)，从而使绝缘性得到提高。

实施方式2

图9是实施方式2的旋转电机的定子的主要部分剖视图。图9的(a)是表示定子的线圈的末端与集电环的连接部分的主要部分剖视图，图9的(b)是将图9的(a)的主要部分放大表示的剖视图。

在图9中，线圈16的末端16a以绕线管14的壁部14c的端部为基点朝径向外侧弯曲，并与集电环26的线圈连接部26b接合。线圈16的末端16a的皮膜剥离的边界Bs位于比壁部14c的端面更靠轴向外侧的位置。此外，较为理想的是，确保爬电的路径不发生桥接的程度的皮膜剥离的边界Bs和壁部14c的端面的爬电距离Dc。例如，在用于不发生桥接的必要空间距离Dr小于3mm且污染度为3的情况下，所需的爬电距离Dc为0.5mm以上。(IEC规格：IEC60664-1：2007年开始)

如上所述，在实施方式2中，线圈的末端的皮膜剥离的边界位于比绕线管的壁部的端面更靠定子铁心的轴向外侧的位置。

根据实施方式2，能获得以下这种效果。

(1)由于与实施方式1相比，能增长爬电距离Dc，因此，使得绝缘性进一步提高。

(2)由于在线圈的末端的、成为弯曲的基点的部分存在皮膜，因此，能防止因振动导致的末端的断线。

实施方式3

图10是实施方式3的旋转电机的定子的主要部分剖视图，其是将定子的线圈的末端与集电环的连接部分放大表示的剖视图。

在图10中，线圈16的末端16a以绕线管14的壁部14c的端部为基点朝径向外侧弯曲，并与集电环26的线圈连接部26b接合。绕线管14的壁部14c的端面位于比集电环25、26、27的端面更靠轴向外侧的位置。在将线圈16的末端16a的弯曲半径设为Rc，将绝缘的必要空间距离、即用于保持线圈16的末端16a与不同于线圈16的末端16a所连接的集电环26的、其他(其他相)的集电环25、27之间的绝缘的空间距离设为Dv时，绕线管14的壁部14c的端面和集电环25、27的端面的轴向距离Ds设定为Ds≥Dv－Rc。

所需要的空间距离Dv因电压不同而不同。即，确定用于耐受稳态电压、瞬时过电压或反复峰值电压的空间距离。(IEC规格：IEC60664-1、2007年)例如，在电压的峰值为2kV时，所需要的空间距离为1.27mm以上。在将末端的弯曲半径Rc设为0.5mm的情况下，需要将绕线管14的壁部14c的端面与集电环25、27的端面的轴向距离Ds设为0.77mm以上。

如上所述，在实施方式3中，在将线圈的末端的弯曲半径设为Rc，将用于保持线圈的末端与不同于线圈的末端所连接的集电环的其他集电环之间的绝缘的空间距离设为Dv时，绕线管的壁部的端面与集电环的端面的轴向距离Ds为Ds≥Dv－Rc。

根据实施方式3，能获得以下这种效果。

(1)由于线圈的末端与集电环之间的距离为最小的所需距离，因此，能使旋转电机小型化。

(2)由于线圈的末端的路径变短，因此，末端不易振动，耐振性得到提高。

实施方式4

图11是实施方式4的旋转电机的定子的主要部分立体图。

在图11中，在安装于铁心的绕线管14插入有各集电环25、26、27。此外，形成突起部14d，该突起部14d使成为线圈的末端16a的弯曲基点的部分的仅壁部14c朝轴向突出。由此，集电环25露出在相邻的壁部14c之间。另外，集电环25具有集电环端部25a和线圈连接部25b，集电环26具有集电环端部26a和线圈连接部26b，集电环27具有集电环端部27a和线圈连接部27b。

如上所述，在实施方式4中，在绕线管的壁部具有突起部，该突起部与成为线圈的末端的弯曲基点的部分相对地朝上述定子铁心的轴向突出。

根据实施方式4，能获得以下这种效果。

(1)通过增加配置于定子铁心的径向内侧的集电环的露出部分，从而能提高散热性，并使得旋转电机的性能提高。

(2)由于能削减与线圈的末端接触的部位之外的材料，因此，能削减成本。

本申请记载有各种各样的例示的实施方式和实施例，但一个或多个实施方式所记载的各种各样的特征、方式以及功能并不局限于应用于特定的实施方式，能单独或以各种组合的方式应用于实施方式。

因此，未被例示的无数的变形例被设想在本申请说明书所公开的技术范围内。例如，包含对至少一个结构要素进行变形的情况、追加的情况或省略的情况，另外包含将至少一个结构要素抽出并与其他实施方式的结构要素组合的情况。

Claims (4)

1.一种旋转电机，包括：定子，该定子具有定子铁心、绕线管和线圈，其中，所述定子铁心具有圆弧状的芯部支撑部和从所述芯部支撑部的内周壁面向所述芯部支撑部的径向内侧突出的极齿，所述绕线管配设于所述定子铁心的轴向的两个端面并具有电绝缘性，所述线圈经由所述绕线管卷绕于所述极齿；以及转子，所述转子同轴配设于所述定子的内周，

其特征在于，

所述绕线管包括：线圈卷绕部，所述线圈卷绕部配置于所述极齿的轴向的端面，并供所述线圈卷绕；凸缘部，所述凸缘部配置于所述芯部支撑部的轴向的端面，并在所述芯部支撑部的径向上隔开间隔地形成有多个集电环保持部，所述集电环保持部以槽深度方向为所述芯部支撑部的轴向，以槽方向为所述芯部支撑部的周向；以及壁部，所述壁部配置于所述集电环保持部的所述芯部支撑部的径向内侧，

呈同心状配置于所述集电环保持部的多个集电环具有线圈连接部，所述线圈连接部比所述集电环保持部朝所述定子铁心的轴向外侧突出，

所述线圈的末端以所述壁部的端面为基点朝所述定子铁心的径向外侧弯曲并连接到连接对象的所述集电环的所述线圈连接部，

所述壁部的端面比所述集电环的端面朝所述定子铁心的轴向外侧突出，且位于比所述集电环的所述线圈连接部的端面更靠所述定子铁心的轴向内侧的位置。

2.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述线圈的末端的皮膜剥离的边界位于比所述绕线管的壁部的端面更靠所述定子铁心的轴向外侧的位置。

3.如权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，

在将所述线圈的末端的弯曲半径设为Rc，将用于保持所述线圈的末端与不同于所述线圈的末端所连接的集电环的其他集电环之间的绝缘的空间距离设为Dv时，所述绕线管的壁部的端面与所述集电环的端面的轴向距离Ds为Ds≥Dv－Rc。

4.如权利要求1至3中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

在所述绕线管的壁部具有突起部，所述突起部与成为所述线圈的末端的弯曲基点的部分相对地朝所述定子铁心的轴向突出。