CN111384807A - 旋转电机的定子及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及旋转电机的定子及其制造方法。本公开的旋转电机的定子包括相互电连接的第1导电部件以及第2导电部件，第1导电部件的端部与第2导电部件的端部相邻配置并且被从端部的端面侧焊接，在第1导电部件以及第2导电部件的端部的非焊接部分卷绕有线材。由此，既能够抑制与周边的部件的干涉，又能够进一步提高第1导电部件以及第2导电部件的连接部的耐久性。

Description

旋转电机的定子及其制造方法

技术领域

本公开涉及旋转电机的定子及其制造方法。

背景技术

以往，公知有一种旋转电机的定子，包括：定子铁芯、卷绕于该定子铁芯的定子线圈、设置于定子铁芯的相环(phase ring)、使定子线圈的线圈电线终端部的芯线与相环的相环电线终端部的芯线通过锡焊或者压接套筒而相互连接的连接部、以及通过由电绝缘性物质构成的多孔性材料形成为一侧开口的帽状(有底筒状)的绝缘件(例如，参照专利文献1)。在该定子中，线圈电线终端部以及相环电线终端部相互平行地配置，并且以连接部位于底部侧(与开口相反侧)的方式被嵌合在绝缘件内。而且，对绝缘件涂覆清漆等热固化性树脂并且实施加热处理。

专利文献1(PTL1):JP2004-364378A

通过使用上述那样的绝缘件，能够使线圈电线终端部的芯线与相环电线终端部的芯线的连接部良好地绝缘。然而，在使用旋转电机时各种的振动会向线圈电线终端部、相环电线终端部传递，在热固化性树脂未充分浸透于绝缘件的情况下，线圈电线终端部以及相环电线终端部会在绝缘件内产生振动，也存在上述连接部的强度降低的担忧。另外，为了配置绝缘件而要求某一程度的空间，若该绝缘件与周边的部件发生干涉，则线圈电线终端部以及相环电线终端部发生变形，由此导致连接部的强度降低。

发明内容

鉴于此，本公开的主要目的在于，在包含相互电连接的第1导电部件以及第2导电部件的旋转电机的定子中既能够抑制与周边的部件的干涉又能够使第1以及第2导电部件的连接部的耐久性更加提高。

本公开的旋转电机的定子包含相互电连接的第1导电部件以及第2导电部件，其中，上述第1导电部件的端部与上述第2导电部件的端部相邻配置并且被从上述端部的端面侧焊接，在上述第1以及第2导电部件的上述端部的非焊接部分卷绕有线材。

这样，通过在被从端面侧焊接在一起的第1以及第2导电部件的端部的非焊接部分卷绕线材，即使在旋转电机的使用时向第1以及第2导电部件传递振动，也能够抑制第1以及第2导电部件的端部的非焊接部分彼此相互分离。并且，能够根据第1以及第2导电部件的端部的位置、端部彼此的焊接部的形状等以不与周边的部件产生干涉的方式将线材卷绕于上述非焊接部分。其结果是，在本公开的旋转电机的定子中，既能够抑制与周边的部件的干涉，又能够更加提高第1以及第2导电部件的连接部即两者的焊接部的耐久性。

另外，上述线材可以由树脂覆盖。由此，能够利用线材和浸透于该线材彼此的缝隙等或保持于线材的表面的树脂来将第1以及第2导电部件的端部的非焊接部分牢牢地包围。

并且，上述线材可以是捻线。由此，由于能够使树脂浸透于线材本身，所以能够利用线材以及树脂来将第1以及第2导电部件的端部的非焊接部分更加稳固地包围。

另外，上述第1导电部件可以是被组装于定子铁芯而形成定子线圈的分段线圈，上述第2导电部件是被固定于上述旋转电机的壳体的动力线。即，根据本公开的结构，能够进一步提高被组装于定子铁芯的分段线圈的端部与被固定于旋转电机的壳体的动力线的端部的连接部即焊接部的耐久性。

并且，上述第1导电部件可以包含被组装于定子铁芯而形成定子线圈的分段线圈，上述第2导电部件包含汇流条。即，本公开的结构也可以应用于形成定子线圈的分段线圈的端部与汇流条的端部的连接部。

另外，上述第1导电部件可以包含上述汇流条，上述第2导电部件可以包含被固定于上述旋转电机的壳体的动力线。即，本公开的结构也可以应用于一方的端部和形成定子线圈的分段线圈的端部连接的汇流条的另一方的端部、与被固定于旋转电机的壳体的动力线的端部的连接部。

在本公开的旋转电机的定子的制造方法中，旋转电机的定子包括相互电连接的第1导电部件以及第2导电部件，在上述旋转电机的定子的制造方法中，将上述第1导电部件的端部与上述第2导电部件的端部相邻配置并从上述端部的端面侧进行焊接，在上述第1以及第2导电部件的上述端部的非焊接部分卷绕线材。

根据本公开的方法，既能够抑制与周边的部件的干涉，又能够进一步提高第1以及第2导电部件的连接部即两者的焊接部的耐久性。

另外，在本公开的方法中，可以利用树脂将卷绕于上述第1以及第2导电部件的上述端部的上述线材覆盖。

附图说明

图1是表示本公开的旋转电机的定子的简要结构图。

图2是表示图1的定子的俯视图。

图3是用于对将第1导电部件的端部与第2导电部件的端部电连接的步骤进行说明的说明图。

图4是用于对将第1导电部件的端部与第2导电部件的端部电连接的步骤进行说明的说明图。

图5是用于对将第1导电部件的端部与第2导电部件的端部电连接的步骤进行说明的说明图。

图6是表示本公开的定子的主要部分的放大图。

图7是表示本公开的其他定子所包含的定子线圈的示意图。

图8是表示与图7的定子线圈一同使用的汇流条(busbar)模块的俯视图。

图9是表示图7的定子线圈与图8的汇流条模块的连接部的放大图。

图10是表示图8的汇流条模块与动力线的连接部的放大图。

具体实施方式

接下来，参照附图对用于实施本公开的发明的方式进行说明。

图1是表示本公开的旋转电机的定子1的简要结构图，图2是表示定子1的俯视图。这些附图所示的定子1与未图示的转子一同构成例如在电动汽车、混合动力车辆中作为行驶驱动源或者发电机而搭载的作为旋转电机的三相交流电动机。本实施方式的定子1包含环状的定子铁芯2、多个定子线圈3u(U相线圈)、定子线圈3v(V相线圈)以及定子线圈3w(W相线圈)。

定子铁芯2例如通过将借助冲压加工形成为大致圆环状的电磁钢板21(参照图2)层叠多个并借助凿密在层叠方向上连结而形成。另外，定子铁芯2包括：供转子配置的中心孔2o；从环状的外周部(磁轭部)朝向轴心(定子铁芯2的中心)沿径向延伸并且在周向上隔着恒定的间隔相邻的未图示的多个齿部；以及在相互相邻的齿部之间形成的多个插槽(省略图示)。多个插槽分别在定子铁芯2的径向上延伸并隔着恒定的间隔沿周向排列，且在中心孔2o开口。另外，在定子铁芯2的各插槽内配置有未图示的绝缘体(绝缘纸)。此外，定子铁芯2例如也可以通过对强磁性粉体进行加压成形并且烧结而形成为环状。

各定子线圈3u、3v、3w通过将插入于定子铁芯2的多个插槽(绝缘体内)的多个分段线圈(segment coil)4电连接而形成。在本实施方式中，定子线圈3u、3v、3w通过单星形接线(1Y接线)而连接，分别包括：包含引出线的第1线圈、和包含中性线且与该第1线圈串联连接的第2线圈。

分段线圈4例如通过将在表面成膜有由珐琅树脂等构成的绝缘被膜的扁平线(导电体)弯曲加工成大致U字状而形成，包括具有分别被除去了绝缘被膜的前端部(导体露出部)的一对脚部40(参照图1)。多个分段线圈4以脚部40的长边侧的侧面相互对置的方式重叠，并且以从多个插槽分别突出相同数目且为偶数个(例如6-10个)脚部40的方式被组装于定子铁芯2。各分段线圈4的一对脚部40分别插通于定子铁芯2的相互不同的插槽，对各脚部40的从定子铁芯2的端面(图1中的上端面)突出的部分，使用未图示的扭转加工装置实施了扭转加工。

从定子铁芯2的外周侧起第奇数个(奇数层上)的脚部40通过扭转加工装置被围绕定子铁芯2的轴心扭转并倒向周向的一侧，第偶数个(偶数层上)的脚部40通过该扭转加工装置被围绕定子铁芯2的轴心扭转并倒向周向的另一侧。并且，各脚部40通过扭转加工装置被弯曲成前端部沿定子铁芯2的轴向延伸。而且，各脚部40的前端部通过焊接(在本实施方式中例如为TIG焊接)与对应的其他分段线圈4(脚部40)的前端部电连接。由此，多个定子线圈3u、3v、3w相对于定子铁芯2卷绕，各定子线圈3u、3v、3w分别具有从定子铁芯2的轴向上的端面朝向外侧突出的两个环状的线圈端部3a、3b。

另外，在本实施方式中，插通于定子铁芯2的插槽的多个分段线圈4中的3个分段线圈4u、4v、4w的一方的脚部40不与其他的分段线圈4连接(焊接)，如图1以及图2所示，通过未图示的弯曲加工装置朝向定子铁芯2的外周弯折，并且朝向图1中上方弯折。以下，将如此朝向定子铁芯2的外周侧引出的3个分段线圈4u、4v、4w的一方的脚部40称为引出线(第1导电部件)40u、40v、40w。引出线40u包含于U相的定子线圈3u的第1线圈，引出线40v包含于V相的定子线圈3v的第1线圈，引出线40w包含于W相的定子线圈3w的第1线圈。

定子线圈3u的引出线40u的前端部(导体露出部)41沿定子铁芯2的轴向延伸，如图2所示，通过焊接(在本实施方式中，例如TIG焊接)与电连接于U相的端子5u的动力线(第2导电部件)50u的前端部51(除去了绝缘包覆层的导体露出部，参照图3)电连接。另外，定子线圈3v的引出线40v的前端部41也沿定子铁芯2的轴向延伸，并通过焊接与电连接于V相的端子5v的动力线50v的前端部51电连接。并且，定子线圈3w的引出线40w的前端部41也沿定子铁芯2的轴向延伸，并通过焊接与电连接于W相的端子5w的动力线50w的前端部51电连接。动力线50u、50v、50w例如由在表面成膜有绝缘被膜的圆线(导电体)形成，并分别被固定于树脂制的保持部件6。各动力线50u-50w的端子5u-5w在定子1被组装于未图示的旋转电机的壳体时固定于在该壳体设置(固定)的未图示的端子台，经由电力线与逆变器(省略图示)连接。

另外，在对定子铁芯2卷绕了定子线圈3u、3v、3w之后，从直流电源对各定子线圈3u、3v、3w施加电流，由此对定子线圈3u、3v、3w进行加热。在各定子线圈3u、3v、3w被加热至规定温度后，以线圈端部3b为上的状态朝向线圈端部3a侧涂覆热固化性树脂(在本实施方式中，例如为清漆)，接着以线圈端部3a为上的状态朝向线圈端部3b侧涂覆热固化性树脂。热固化性树脂浸透于相互相邻的分段线圈4(脚部40)彼此的缝隙、分段线圈4与绝缘体的缝隙、以及绝缘体与定子铁芯2的缝隙。若热固化性树脂固化，则相互相邻的分段线圈4彼此、相互相邻的分段线圈4以及绝缘体、各绝缘体以及定子铁芯2被稳固地固定。另外，在分段线圈4的前端部彼此的连接部、引出线40u-40w与动力线50u-50w的连接部这些导电体的露出部涂覆有绝缘用的粉体。不过，也可以代替对导体的露出部涂覆绝缘用的粉体而对于定子1形成将线圈端部3a覆盖的环状的树脂模制部。

接下来，参照图3～图6对将定子线圈3u、3v、3w的引出线40u、40v、40w的前端部41与动力线50u、50v、50w的前端部51电连接的步骤进行说明。

在将引出线40u-40w与动力线50u-50w电连接时，如图3所示，使分别在定子铁芯2的轴向上延伸的前端部41以及51以端面对齐的方式相邻并利用作为焊接电极发挥功能的夹具200进行夹持。并且，从前端部41以及51的端面侧(图3中上侧)，利用包含未图示的钨电极(阳极)在内的焊枪201向该前端部41以及51喷吹非活性气体，同时通过因钨电极与前端部41以及51的接触而产生的电弧来使两者熔融。由此，前端部41以及51经由球状的焊接部45而相互接合，前端部41、51的非焊接部分(未熔融的部分)41x、51x在比焊接部45靠绝缘被膜C侧的位置相互对置。

接着，如图4所示，针对引出线40u和动力线50u、引出线40v和动力线50v、以及引出线40w和动力线50w的每一对，将线材100卷绕于被从端面侧焊接的前端部41、51的非焊接部分41x、51x。在本实施方式中，线材100可以是束线，也可以是捻线。线材100的两端部以能够维持该线材100和非焊接部分41x、51x的表面接触的状态的方式联接或者被固定于适当的位置。不过，只要能够维持线材100与非焊接部分41x、51x的表面接触的状态即可，不必一定需要将线材100的两端部联接或固定于适当的位置。另外，线材100可以通过未图示的卷绕装置被卷绕于非焊接部分41x、51x，也可以通过手工作业而卷绕于非焊接部分41x、51x。

在对引出线40u及动力线50u、引出线40v及动力线50v、以及引出线40w及动力线50w的前端部41、51的非焊接部分41x、51x卷绕了线材100后，例如从直流电源对各定子线圈3u、3v、3w施加直流电流而将引出线40u-40w以及动力线50u-50w加热至预先决定的温度。进而，如图5所示，从配置于上侧的喷嘴对于引出线40u及动力线50u、引出线40v及动力线50v、以及引出线40w及动力线50w的焊接部45滴下熔融的树脂R。在本实施方式中，树脂R是环氧树脂或者不饱和聚酯树脂等热固化性树脂。从喷嘴滴下的树脂R在焊接部45、非焊接部分41x、51x的表面传递而向线材100与非焊接部分41x、51x的缝隙、相邻的线材100彼此的缝隙浸透，并且通过表面张力而保持于线材100的表面。然后，树脂R通过预先赋予给引出线40u-40w以及动力线50u-50w的热而固化。

由此，在引出线40u及动力线50u、引出线40v及动力线50v、以及引出线40w及动力线50w的连接部中，前端部41、51的非焊接部分41x、51x如图6所示那样被由树脂R覆盖(固化)的线材100包围。因此，即使在使用包含定子1的旋转电机时向引出线40u-40w与动力线50u-50w传递例如来自车辆侧的振动，也能够抑制前端部41、51的非焊接部分41x、51x彼此相互分离的情况。另外，能够根据前端部41、51的位置、焊接部45的形状、焊接高度等以不与周边的部件发生干涉的方式将线材100卷绕于非焊接部分41x、51x。其结果是，在定子1中，既能够抑制与周边的部件的干涉，又能够更加提高被组装于定子铁芯2的引出线40u-40w与被固定于上述壳体的动力线50u-50w的连接部即焊接部45的耐久性。

另外，通过用树脂R将线材100覆盖(固定)，能够利用该线材100和浸透于线材100彼此的缝隙等或保持于线材100的表面的树脂R来将前端部41、51的非焊接部分41x、51x牢牢地包围。并且，在采用捻线作为线材100的情况下，能够使树脂R浸透于线材100本身。由此，能够利用线材100以及树脂R将前端部41、51的非焊接部分41x、51x更加稳固地包围。此外，线材100也可以是束线材以外的线材。另外，只要能够持续维持为将线材100与非焊接部分41x、51x的表面接触的状态，则也可以省略树脂R的涂覆。并且，树脂R也可以是热塑性树脂，该情况下，能够省略上述的加热处理。

另外，本公开的定子也可以包括：图7所示那样的通过双星形接线(2Y接线)而连接的定子线圈3u′、3v′、3w′、和图8所示那样的汇流条模块BM。定子线圈3u′、3v′、3w′也通过将分别具有一对脚部的分段线圈4电连接而形成。汇流条模块BM形成定子线圈3u′、3v′、3w′的中性点，并将该定子线圈3u′、3v′、3w′与动力线50u、50v、50w连接，被配置于未图示的定子铁芯的一方的端面上。

如图7所示，定子线圈3u′包含相互并联连接的第1线圈U1以及第2线圈U2，第1以及第2线圈U1、U2分别包括由规定的分段线圈的一方的脚部形成的引出线40u以及中性线40n。另外，定子线圈3v′包括相互并联连接的第1线圈V1以及第2线圈V2，第1以及第2线圈V1、V2分别包括由规定的分段线圈的一方的脚部形成的引出线40v以及中性线40n。并且，定子线圈3w′包括相互并联连接的第1线圈W1以及第2线圈W2，第1以及第2线圈W1、W2分别包括由规定的分段线圈的一方的脚部形成的引出线40w以及中性线40n。

汇流条模块BM如图8所示那样包括与U相的定子线圈3u′对应的汇流条Bu、与V相的定子线圈3v′对应的汇流条Bv、与W相的定子线圈3w′对应的汇流条Bw、形成中性点的汇流条Bn、由树脂等绝缘体形成并且以不使作为第1以及第2导电部件的汇流条Bu、Bv、Bw以及Bn相互接触的方式对其进行保持(内置)的模块主体BB。

汇流条Bu包括：分别与定子线圈3u′的第1或者第2线圈U1、U2的引出线40u电连接的两个端部(端子)Tu、以及与动力线50u的前端部51电连接的一个端部(端子)Tp。另外，汇流条Bv包括分别与定子线圈3v′的第1或者第2线圈V1、V2的引出线40v电连接的两个端部(端子)Tv、以及与动力线50v的前端部51电连接的一个端部(端子)Tp。并且，汇流条Bw包括分别与定子线圈3w′的第1或者第2线圈W1、W2的引出线40w电连接的两个端部(端子)Tw、以及与动力线50w的前端部51电连接的一个端部(端子)Tp。另外，汇流条Bn包括3个端部(端子)Tn，在各端部Tn电连接定子线圈3u′的第1以及第2线圈U1、U2的中性线40n、定子线圈3v′的第1以及第2线圈V1、V2的中性线40n、以及定子线圈3w′的第1以及第2线圈W1、W2的中性线40n的对应的任一个。如图8所示，汇流条Bu-Bn的各端部Tn、Tp、Tu、Tv、Tw从模块主体BB向外部露出。

在包含上述那样的定子线圈3u′、3v′、3w′与汇流条模块BM的定子中，如图9所示，引出线40u、40v、40w以及中性线40n的前端部41与汇流条模块BM的汇流条Bu、Bv、Bw、Bn的对应的端部Tu、Tv、Tw、Tn被从端面侧焊接，前端部41的非焊接部分41x以及与其对应的端部Tu-Tn的非焊接部分Tux、Tvx、Twx、Tnx被由树脂R覆盖(固定)的线材100包围。并且，如图10所示，汇流条模块BM的汇流条Bu、Bv、Bw的端部Tp与对应的动力线50u、50v、50w的前端部51被从端面侧焊接，端部Tp的非焊接部分Tpx以及与其对应的前端部51的非焊接部分51x被由树脂R覆盖(固定)的线材100包围。

由此，即使在使用旋转电机时向引出线40u-40w、中性线40n、汇流条模块M以及动力线50u-50w传递例如来自车辆侧的振动，也能够抑制非焊接部分41x与和之对应的非焊接部分Tux-Tnx的相互分离、或非焊接部分Tpx与和之对应的非焊接部分51x的相互分离。并且，线材100能够根据前端部41、51、汇流条模块BM的端部Tu-Tn、Tp的位置、焊接部45的形状、焊接高度等而以不与周边的部件发生干涉的方式卷绕于非焊接部分41x、Tux-Tnx、51x。其结果是，既能够抑制与周边的部件的干涉，又能够进一步提高定子线圈3u′、3v′、3w′与汇流条模块BM的连接部、汇流条模块BM与动力线50u-50w的连接部即焊接部45的耐久性。

此外，本公开的发明并不限定于上述实施方式，当然能够在本公开的外延范围内进行各种变更。并且，上述实施方式终究只不过是发明内容一栏所记载的发明的具体的一个方式，并不限定发明内容一栏所记载的发明的要素。

工业上的可利用性

本公开的发明能够在旋转电机的定子的制造领域中加以利用。

Claims (8)

1.一种旋转电机的定子，包括相互电连接的第1导电部件以及第2导电部件，其中，

所述第1导电部件的端部与所述第2导电部件的端部相邻配置并且被从所述端部的端面侧焊接，在所述第1导电部件以及第2导电部件的所述端部的非焊接部分卷绕有线材。

2.根据权利要求1所述的旋转电机的定子，其中，

所述线材由树脂覆盖。

3.根据权利要求2所述的旋转电机的定子，其中，

所述线材是捻线。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的旋转电机的定子，其中，

所述第1导电部件是被组装于定子铁芯而形成定子线圈的分段线圈，所述第2导电部件是被固定于所述旋转电机的壳体的动力线。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的旋转电机的定子，其中，

所述第1导电部件包含被组装于定子铁芯而形成定子线圈的分段线圈，所述第2导电部件包含汇流条。

6.根据权利要求5所述的旋转电机的定子，其中，

所述第1导电部件包含所述汇流条，所述第2导电部件包含被固定于所述旋转电机的壳体的动力线。

7.一种旋转电机的定子的制造方法，该旋转电机的定子包括相互电连接的第1导电部件以及第2导电部件，在该旋转电机的定子的制造方法中，

将所述第1导电部件的端部与所述第2导电部件的端部相邻配置并从所述端部的端面侧进行焊接，

在所述第1导电部件以及第2导电部件的所述端部的非焊接部分卷绕线材。

8.根据权利要求7所述的旋转电机的定子的制造方法，其中，

利用树脂将卷绕于所述第1导电部件以及第2导电部件的所述端部的所述线材覆盖。

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