旋转电机用定子以及旋转电机用定子的制造方法
技术领域
本发明涉及旋转电机用定子以及旋转电机用定子的制造方法。
背景技术
例如,在下述的专利文献1(日本特开2013-31254号公报)中公开了利用清漆进行线圈3相对于定子铁芯2的固定的定子的制造方法。在专利文献1中,在将线圈3组装在定子铁芯2后,利用热使浸渍在该线圈3的清漆固化,从而进行线圈3相对于定子铁芯2的固定。
专利文献1:日本特开2013-31254号公报
然而,在专利文献1那样的技术中,利用热使已浸渍的清漆固化,从而进行相对于定子铁芯的固定,所以需要用于固化的专用的工序,存在生产率恶化之类的问题。
因此,期望实现生产率高的旋转电机用定子以及旋转电机用定子的制造方法。
发明内容
本发明的旋转电机用定子的制造方法的特征结构是具备具有插槽的定子铁芯、以及具有脚部的线圈的旋转电机用定子的制造方法,其中,所述脚部包含收纳于上述插槽的插槽收纳部和从上述插槽收纳部延伸的部分,
上述线圈接合多个分段导体而构成,在多个上述分段导体的上述脚部设置利用通过加热接合的导电性接合材料而与其它上述分段导体接合的接合部,该旋转电机用定子的制造方法具有以下工序:在上述插槽的内表面以及与上述插槽的上述内表面对置的上述插槽收纳部的外表面中的至少一方,配置发泡前的发泡树脂的树脂配置工序;以成为相互接合的一对上述接合部对置并且在对置的一对上述接合部之间配置有上述导电性接合材料的状态的方式,将多个上述插槽收纳部配置于上述插槽的内部的插槽收纳部配置工序;以及在上述插槽收纳部配置工序之后,加热上述发泡树脂以及上述导电性接合材料,使上述发泡树脂发泡,并且通过上述导电性接合材料使一对上述接合部接合的加热工序。
根据本方法,能够在用于加热发泡树脂而使其发泡的加热工序中进行用于接合多个分段导体的由一对接合部的利用导电性接合材料执行的接合。因此,能够将旋转电机用定子的制造工序的增加抑制得较少,能够实现生产率高的旋转电机用定子。
本发明的旋转电机用定子的特征结构是以下方面:
是具备:具有插槽的定子铁芯、以及具有脚部的线圈,其中上述脚部包含收纳于上述插槽的插槽收纳部和从上述插槽收纳部延伸的部分,在上述插槽的内表面、与对置于上述插槽的上述内表面的上述插槽收纳部的外表面之间设置有包含热膨胀性材料的发泡树脂,上述线圈接合多个分段导体而构成,在多个上述分段导体的上述脚部设置与其它上述分段导体接合的接合部,在对置的一对上述接合部之间配置有包含金属粒子的导电性接合材料。
根据本结构,能够利用用于使发泡树脂发泡的加热来进行用于接合多个分段导体的由一对接合部的利用导电性接合材料进行的接合。因此,能够将旋转电机用定子的制造工序的增加抑制得较少,能够实现生产率高的旋转电机用定子。
本发明的技术的进一步特征和优点通过参照附图而记述的以下的例示性且非限定性的实施方式的说明将变得更加明确。
附图说明
图1是旋转电机用定子的一部分的立体图。
图2是旋转电机用定子的一部分的剖视图。
图3是表示发泡树脂的构造的一个例子的说明图。
图4是概念性表示胶囊体的因加热引起的膨胀的前后的状态的图。
图5是表示发泡树脂的发泡前与发泡后的图。
图6是从径向内侧向径向外侧观察旋转电机用定子的局部剖面的图。
图7是表示旋转电机用定子的制造工序的流程图。
图8是第二实施方式的旋转电机用定子的一部分的轴向剖视图。
图9是第二实施方式的旋转电机用定子的一部分的径向剖视图。
图10是表示在第二实施方式的旋转电机用定子中使用的一对分段导体的图。
图11是表示第二实施方式的旋转电机用定子的制造工序的流程图。
图12是表示第二实施方式的树脂配置工序的图。
图13是表示第二实施方式的插槽收纳部配置工序的图。
图14是表示第二实施方式的插槽收纳部配置工序的图。
图15是表示第二实施方式的按压工序的图。
图16是表示第二实施方式的按压工序的图。
图17是表示在第二实施方式的加热工序中,加热时间与温度的关系的图。
图18是表示第三实施方式的旋转电机用定子的一部分的轴向剖视图。
图19是表示在其它实施方式中,树脂配置工序与树脂发泡工序的图。
图20是表示在其它实施方式中,发泡树脂的发泡前的图。
图21是表示在其它实施方式中,发泡树脂的发泡后的图。
图22是表示其它实施方式的对置面的结构的图。
图23是其它实施方式的旋转电机用定子的一部分的轴向剖视图。
具体实施方式
1.第一实施方式
1-1.旋转电机用定子的结构
参照附图来进行说明第一实施方式的旋转电机用定子1(以下,简称为定子1)。这里以将定子1应用于内转子型的旋转电机100的情况为例来进行说明。
在以下的说明中,除非是特别区别并记明的情况,“轴向X”、“径向Y”以及“周向Z”以圆筒状的铁芯基准面S(参照图1,参照图2)的轴心为基准来定义。“径向第一侧Y1”表示径向Y的内侧,“径向第二侧Y2”表示径向Y的外侧。“周向第一侧Z1”表示周向Z的一侧(在图2所示的例子中是逆时针侧),“周向第二侧Z2”表示周向Z的另一侧(在图2所示的例子中是顺时针侧)。
在本说明书中,关于构成定子1的各部的配置方向,假设该定子1配置于旋转电机100的状态,使用轴向X、径向Y以及周向Z的各方向来进行说明。另外,在本说明书中,与各部件的尺寸、配置方向、配置位置等相关的用语作为包含具有由误差(能够在制造上被允许的程度的误差)导致的差异的状态的概念而使用。
如图1以及图2所示,旋转电机100具备:定子1、和以能够旋转的方式设置于定子1的径向第一侧Y1(在本例中是径向Y的内侧)的旋转电机用转子2(以下,简称为转子2)。
定子1具备:具有插槽30的定子铁芯3、以及具有收纳于插槽30的插槽收纳部40的线圈4。定子铁芯3在轴向X层叠磁性体的电磁钢板而构成。线圈4使用具有导电性的材料(例如,铜、铝等金属)而形成。在图1中,由于简化,所以在切除了从定子铁芯3向轴向X突出的线圈端部45的大部分的状态下省略地示出了线圈4。旋转电机100例如设为被三相交流电驱动的旋转电机100。
插槽30在定子铁芯3中,沿着周向Z以恒定间隔分散配置多个。插槽30形成为沿轴向X以及径向Y(放射状)延伸,在轴向X贯通定子铁芯3。在周向Z上邻接的两个插槽30之间形成有齿36。
在本实施方式中,插槽30具有朝向与转子2对置的一侧(在本例中是径向第一侧Y1)开口的开口部38。在图示的例子中,开口部38形成于插槽30的径向第一侧Y1的端部区域,且形成于周向Z上邻接的两个齿36的前端部(径向第一侧Y1的端部)之间。
此外,上述的“圆筒状的铁芯基准面S”是与插槽30的配置、结构相关并成为基准的假想的面。在本实施方式中,将包含多个(与插槽30的数目相同)齿36的径向第一侧Y1的端面37的圆筒状的假想面(铁芯内周面)作为铁芯基准面S。其中,并不局限于此,也可以将定子铁芯3的径向第二侧Y2的面(铁芯外周面)等作为铁芯基准面S。
线圈4由多个导体线4A构成,局部插入插槽30并卷装于定子铁芯3。在本实施方式中,在插槽30内以在径向Y上排列的状态配置多个导体线4A(在本例中是六根导体线4A)。这里插槽30内的多个导体线4A相互在径向Y接触。此外,也可以是将截面积比图示的例子小的多个导体线4A不规则地配置于插槽30内的线圈4。
如图1所示,线圈4具有配置于插槽30内的插槽收纳部40、以及配置于插槽30外的线圈端部45。在本实施方式中,将形成于定子铁芯3的轴向X的端部的面亦即轴向端面34F作为基准,在轴向X上配置于比轴向端面34F靠内侧的部分是插槽收纳部40,在轴向X上配置于比轴向端面34F靠外侧的部分是线圈端部45。插槽收纳部40由配置于插槽30内的多个导体线4A构成,线圈端部45由配置于插槽30外的多个导体线4A构成。
如图2所示,在插槽30的内表面30F与插槽收纳部40的外表面40F对置的状态下,插槽收纳部40配置于插槽30的内部。在本实施方式中,插槽30的内表面30F与插槽收纳部40的外表面40F在插槽30存在的轴向X的整个区域内对置。
插槽30的内表面30F包含:沿径向Y延伸的第一内表面部31F以及第二内表面部32F、以及连结这些第一内表面部31F与第二内表面部32F并且沿周向Z延伸的连结内表面部33F。第一内表面部31F与第二内表面部32F在周向Z对置。这些周向Z对置的内表面部31F、32F中的第一内表面部31F配置于周向第一侧Z1,第二内表面部32F配置于周向第二侧Z2。连结内表面部33F配置于插槽30的径向第二侧Y2的端部区域,连结第一内表面部31F以及第二内表面部32F各自的径向第二侧Y2的端部。
插槽收纳部40的外表面40F包含:沿径向Y延伸的第一外表面部41F以及第二外表面部42F、以及连结这些第一外表面部41F与第二外表面部42F并且沿周向Z延伸的连结外表面部43F以及转子侧外表面部44F。第一外表面部41F与第二外表面部42F沿周向Z排列。这些沿周向Z排列的外表面部41F、42F中的第一外表面部41F配置于周向第一侧Z1,第二外表面部42F配置于周向第二侧Z2。连结外表面部43F与转子侧外表面部44F沿径向Y排列。这些沿径向Y排列的外表面部43F、44F中的连结外表面部43F配置于径向第二侧Y2,并且连结第一外表面部41F与第二外表面部42F各自的径向第二侧Y2的端部。转子侧外表面部44F配置于径向第一侧Y1,并且连结第一外表面部41F与第二外表面部42F各自的径向第一侧Y1的端部。在本例中,转子侧外表面部44F夹着开口部38而与转子2对置配置。
如图2所示,第一内表面部31F与第一外表面部41F在其间夹着发泡树脂5的层而在周向Z对置配置。同样,第二内表面部32F与第二外表面部42F在其间夹着发泡树脂5的层而在周向Z对置配置。另外,连结内表面部33F与连结外表面部43F在其间夹着发泡树脂5的层而在径向Y对置配置。
此外,插槽30具有的各内表面部31F~33F包含凹凸形状。
具体而言,插槽30的各内表面部31F~33F由在轴向X层叠的多张电磁钢板的端面的集合构成。因此,与各电磁钢板的端面的形状对应的凹凸形成于插槽30的内表面30F(各内表面部31F~33F)。另外,插槽收纳部40具有的各外表面部41F~44F也包含凹凸形状。具体而言,插槽收纳部40由构成线圈4的多个导体线4A的集合构成。因此,这样的构成插槽收纳部40的多个导体线4A各自的凹凸呈现在插槽收纳部40的外表面40F(各外表面部41F~44F)。
然而,以往在将线圈4组装在定子铁芯3之后,将清漆浸渍在插槽30与插槽收纳部40之间,使其固化,从而进行线圈4对定子铁芯3的固定。然而,在该情况下,难以使清漆对线圈4的浸渍状态均匀,在清漆的浸渍不充分的部分,成为线圈4相对于定子铁芯3的固定力低的状态。因此,线圈4相对于定子铁芯3的固定力往往因位置不同而变得不均衡。
因此,如图1以及图2所示,在该旋转电机用定子1中,在插槽30的内表面30F、与对置于插槽30的内表面30F的插槽收纳部40的外表面40F之间设置有发泡树脂5。发泡树脂5包含热膨胀性材料。发泡树脂5能够在加热等发泡工序中进行发泡而膨胀。
在本实施方式中,发泡树脂5使用在预先决定的条件下膨胀的材料。例如,如图3以及4所示,发泡树脂5由混合有通过加热而膨胀的材料并且具有粘合性的树脂构成。此外,图3是发泡树脂5的构造的说明图,是概念性表示加热前的发泡树脂5的立体图。图4是概念性表示作为通过加热而膨胀的材料的一个例子的胶囊体99的、由加热导致的膨胀的前后的状态的图。
在图3所示的例子中,发泡树脂5是混合了多个通过加热而膨胀的胶囊体99的环氧树脂98。胶囊体99从图4的左侧所示的加热前的状态,通过被加热而以图4的右侧所示的方式膨胀。其结果是,发泡树脂5通过加热而整体膨胀。此外,胶囊体99在加热后发泡树脂5固化之后,也以膨胀后的状态下残留在发泡树脂5内。
例如,使用这样结构的发泡树脂5,将发泡前的发泡树脂5设置于插槽30的内表面30F与插槽收纳部40的外表面40F之间之后使其发泡,从而能够使发泡树脂5遍及在插槽30的内表面30F与插槽收纳部40的外表面40F之间的需要部位,能够以均等地接近需要部位的状态设置发泡树脂5。
即,发泡树脂5与清漆浸渍相比容易进行状态管理。由此,能够抑制线圈4相对于定子铁芯3的固定力因位置而变得不均衡的情况。
另外,使用这样的发泡树脂5,由此能够在使插槽30与插槽收纳部40相互分离的状态下,相对于定子铁芯3固定线圈4。因此,还能够确保定子铁芯3与线圈4之间的电绝缘性。此外,图5示出了插槽30的内部的发泡树脂5的发泡前(左侧的状态)以及发泡后(右侧的状态)的状态。
在本实施方式中,插槽收纳部40的外表面40F的、与插槽30的内表面30F对置的区域的整体被发泡树脂5覆盖。在图2所示的例子中,发泡树脂5具有:形成于第一内表面部31F与第一外表面部41F之间的第一树脂部51、形成于第二内表面部32F与第二外表面部42F之间的第二树脂部52、以及形成于连结内表面部33F与连结外表面部43F之间的连结树脂部53。而且,第一树脂部51、第二树脂部52以及连结树脂部53遍及插槽30存在的轴向X的区域整体而形成。由此,能够可靠地确保线圈4相对于定子铁芯3的固定力以及电绝缘性。
如图5所示,在本实施方式中,被发泡树脂5分离的插槽30的内表面30F与插槽收纳部40的外表面40F的距离设为规定的绝缘距离SD以上(参照图5的右侧的状态)。这里,“绝缘距离”是指为了确保插槽30的内表面30F与插槽收纳部40的外表面40F之间所需的电绝缘性而设定的最低限度的距离。在本实施方式中,如图5所示,插槽30的内表面30F与插槽收纳部40的外表面40F的设计上的距离设定为对该绝缘距离SD加上插槽收纳部40的允许位置偏移量AD而得到的距离。这里,“允许位置偏移量”优选设定为比插槽收纳部40相对于插槽30的配置误差的最大值大的值。若这样的话,则无论插槽收纳部40的配置误差如何,都能够确保所需的绝缘距离SD。此外,作为插槽收纳部40的配置误差产生的原因例如有用于将插槽收纳部40配置于插槽30内的夹具的定位误差、发泡前的发泡树脂5的涂覆厚度的误差、发泡树脂5的发泡倍率的误差等。
另外,在本实施方式中,插槽30的内表面30F与插槽收纳部40的外表面40F的距离设计为从轴向X观察的、遍及除了插槽收纳部40的径向第一侧Y1的整周而相同。换言之,第一树脂部51、第二树脂部52以及连结树脂部53在设计上,厚度设为相同。由此,能够与插槽收纳部40相对于插槽30的配置位置的偏差方向无关地确保规定的绝缘距离SD。据此,能够可靠地确保插槽30的内表面30F与插槽收纳部40的外表面40F之间的电绝缘性。此外,优选绝缘距离SD根据施加于线圈4的电压的最大值、发泡树脂5的绝缘特性等而决定。作为发泡树脂5使用电绝缘性能高的材质,由此能够减小绝缘距离SD,能够提高线圈4的占空系数。
而且,在本实施方式中,如图6所示,还在线圈端部45的从插槽30突出的突出部分45A的外表面45AF、与对置于该突出部分45A的定子铁芯3的端面34F之间设置有发泡树脂5。在本实施方式中,由于将定子1应用于径向间隙型的旋转电机100,所以线圈端部45从插槽30的轴向X的端部区域,换言之,从定子铁芯3的轴向X的端部向外侧突出。另外,与线圈端部45的突出部分45A对置的定子铁芯3的端面34F是定子铁芯3的朝向轴向X的端面(以下,称为轴向端面34F)。这里“线圈端部的突出部分”是指线圈端部45的轴向端面34F的附近的部分(距轴向端面34F规定距离内的范围的部分)。
即在本实施方式中,发泡树脂5具有形成于定子铁芯3的插槽30的外侧的外侧树脂部55。在图1以及图6所示的例子中,外侧树脂部55设置为包围轴向端面34F的插槽30的边缘部。由此,即使在插槽30外在线圈端部45的突出部分45A与定子铁芯3的轴向端面34F接近配置的区域也能够确保电绝缘性。
这里,外侧树脂部55的周向Z、径向Y以及轴向X的设计上的厚度与插槽30内相同,定子铁芯3的轴向端面34F与线圈端部45的突出部分45A的距离优选是绝缘距离SD以上,更优选是对绝缘距离SD加上允许位置偏移量AD而得到的距离。此外,外侧树脂部55也可以遍及比包含插槽30的边缘部附近的轴向端面34F宽的范围(例如,整体)而设置。
1-2.旋转电机用定子的制造方法
接下来,对第一实施方式的旋转电机用定子1的制造方法进行说明。
在本实施方式的定子1的制造方法中,如图7所示,按以下顺序执行作为树脂配置工序的树脂涂覆工序S1、厚度调整工序S2、树脂干燥工序S3、插槽收纳部配置工序S4以及由加热工序进行的树脂发泡工序S5。
在树脂涂覆工序S1中,将发泡前的发泡树脂5配置于插槽30的内表面30F、以及与插槽30的内表面30F对置的插槽收纳部40的外表面40F的至少一方。在本实施方式中,通过涂覆发泡前的发泡树脂5而将其配置于内表面30F以及外表面40F的至少一方。由此,在将插槽收纳部40配置于插槽30的内部时,能够在插槽30的内表面30F与插槽收纳部40的外表面40F之间设置发泡树脂5。
在本实施方式中,树脂涂覆工序S1通过将发泡前的发泡树脂5涂覆在插槽30的内表面30F而进行(参照图5的左侧的图)。由此,在形状被固定的插槽30的内表面30F涂覆发泡树脂5,所以与在多个导体线4A相互没有被固定的插槽收纳部40的外表面40F涂覆发泡树脂5的情况相比,能够容易进行树脂涂覆工序S1的作业。但是,并不局限于此,在树脂涂覆工序S1中,也可以在插槽收纳部40的外表面40F涂覆发泡树脂5,也可以在插槽收纳部40的外表面40F以及插槽30的内表面30F双方涂覆发泡树脂5。
另外,优选树脂涂覆工序S1包含在线圈端部45的从插槽30突出的突出部分45A的外表面45AF以及与该突出部分45A对置的定子铁芯3的轴向端面34F的至少一方涂覆发泡前的发泡树脂5的工序(参照图6)。在本实施方式中,以包围定子铁芯3的轴向端面34F的插槽30的边缘部的方式涂覆发泡前的发泡树脂5。由此,在进行树脂发泡工序S5之后,如图6所示,能够在线圈端部45的突出部分45A的外表面45AF、与对置于该突出部分45A的定子铁芯3的端面34F之间设置外侧树脂部55。此外,也可以代替在定子铁芯3的轴向端面34F涂覆发泡树脂5,例如,在线圈端部45的突出部分45A的外表面45AF涂覆发泡树脂5,也可以在线圈端部45的突出部分45A的外表面45AF以及定子铁芯3的轴向端面34F双方涂覆发泡树脂5。
在本实施方式中,在树脂涂覆工序S1之后,进行厚度调整工序S2。在厚度调整工序S2中,如图5的左侧的图所示,将通过树脂涂覆工序S1而涂覆的发泡前的发泡树脂5的厚度调整为预先规定的厚度SL。“预先规定的厚度”以发泡后的发泡树脂5的厚度成为所希望的厚度的方式设定。在图5所示的例子中,预先规定的厚度SL设定为发泡后的发泡树脂5的厚度成为与将插槽收纳部40配置于插槽30的内部的状态下的、该插槽收纳部40的外表面40F与该插槽30的内表面30F之间的设计上的距离(在本例中是绝缘距离SD+允许位置偏移量AD)对应的厚度。例如,该“预先规定的厚度”根据插槽收纳部40的外表面40F与插槽30的内表面30F之间的设计上的距离、发泡树脂5的膨胀率以及厚度调整工序S2的厚度调整的误差等而设定。
在本实施方式中,厚度调整工序S2例如通过使用工具等从涂覆于插槽30的内表面30F的发泡前的发泡树脂5除去比规定的厚度SL厚的部分等而进行。此外,在厚度调整工序S2前进行的树脂涂覆工序S1中,若以规定厚度SL厚的方式涂覆发泡树脂5,则优选进行这样的发泡树脂5的除去。在插槽收纳部配置工序S4之前进行厚度调整工序S2,从而能够在插槽30的外部具有插槽收纳部40的状态(没有配置于插槽30的内部的状态)下,容易地进行发泡树脂5的厚度调整。此外,该厚度调整工序S2也可以与树脂涂覆工序S1同时进行。在这种情况下,例如,也可以覆盖模具,该模具覆盖从插槽30的内表面30F离开规定厚度SL的位置,向该模具内注入发泡树脂5,然后,取下模具,由此在插槽30的内表面30F设置规定厚度SL的发泡树脂5。
在本实施方式中,在厚度调整工序S2之后,插槽收纳部配置工序S4之前,进行树脂干燥工序S3。在树脂干燥工序S3中,使通过树脂涂覆工序S1而涂覆的发泡前的发泡树脂5干燥。在本例中,在树脂干燥工序S3中,以发泡树脂5不发泡的程度的温度亦即非发泡温度进行加热,由此使该发泡树脂5干燥。发泡树脂5在干燥前是具有粘性的柔软的状态,通过非发泡温度下的加热,溶剂成分挥发而进行一次固化。由此,在进行后述的插槽收纳部配置工序S4时,即使在插槽收纳部40与涂覆于插槽30的内表面30F的发泡树脂5接触的情况下,也能够抑制该发泡树脂5的剥离或磨损。此外,厚度调整工序S2和树脂干燥工序S3也可以以相反的顺序进行。在这种情况下,在厚度调整工序S2中,例如,优选使用以按压模具按压发泡树脂5的表面等方法,以便通过树脂干燥工序S3进行了一次固化的发泡树脂5成为规定厚度SL。
在本实施方式中,在树脂干燥工序S3之后,进行插槽收纳部配置工序S4。在插槽收纳部配置工序S4中,在插槽30的内表面30F涂覆有发泡前的发泡树脂5的状态下,将插槽收纳部40配置于插槽30的内部。这样在插槽收纳部配置工序S4之前进行树脂涂覆工序S1,所以与在将插槽收纳部40收纳于插槽30之后在这些插槽收纳部40与插槽30之间流入发泡前的发泡树脂5的情况相比,容易在需要部位均匀地设置发泡树脂5。
而且,在插槽收纳部配置工序S4之后,进行通过加热发泡树脂5的加热工序使该发泡树脂5发泡的树脂发泡工序S5。在本实施方式中,以发泡树脂5的发泡材发泡的发泡温度进行加热由此使发泡树脂5膨胀。由此,能够利用发泡后的发泡树脂5填满插槽30的内表面与插槽收纳部40的外表面40F之间,在该发泡树脂5存在的区域中,能够确保线圈4相对于定子铁芯3的固定力。而且,能够使插槽30的内表面30F与插槽收纳部40的外表面40F之间电绝缘。这样,在插槽收纳部配置工序S4之后进行树脂发泡工序S5,所以能够使发泡树脂5遍布于插槽30的内表面30F与插槽收纳部40的外表面40F之间的需要部位,能够将由发泡树脂5存在状态的位置不同所引起的不均衡等抑制为较少。因此,能够减少由线圈4相对于定子铁芯3的固定力的位置不同所引起的不均衡等。而且,在使发泡树脂5发泡之后,进而以固化温度加热该发泡树脂5由此使其固化(正式固化)。在本实施方式中,树脂发泡工序S5利用炉来加热定子铁芯3的整体,逐渐地使发泡树脂5的温度上升,由此进行发泡以及正式固化。
2.第二实施方式
接下来,对旋转电机用定子1以及旋转电机用定子1的制造方法的第二实施方式进行说明。在第二实施方式中,与上述第一实施方式比较,主要是线圈4的结构以及发泡树脂5的结构不同。另外,由于上述结构的不同,而旋转电机用定子1的制造方法也不同。以下,关于第二实施方式,以与第一实施方式不同的点为中心进行说明。没有特别说明的方面与上述第一实施方式相同。
2-1.线圈的结构
对本实施方式的线圈4的结构进行说明。如图8以及9所示,在插槽30内以沿径向Y排列的状态配置有多个导体线4A(在本例中是八个导体线4A)。而且,在插槽30内配置有多个插槽收纳部40。线圈4具有:包含收纳于插槽30的插槽收纳部40、以及从该插槽收纳部40延伸的部分(以下,称为延伸部41。)的脚部400。构成脚部400的插槽收纳部40和延伸部41相互连续并且沿相同的方向延伸。在本例中,脚部400形成为沿着插槽30延伸的方向(这里是轴向X)的直线状。
在本实施方式中,线圈4接合多个分段导体4B而构成。分段导体4B由与延伸方向正交的面的剖面形状例如是矩形的线状导体构成。
这里,使用图10对分段导体4B的结构进行说明。图10是表示在径向Y视图、轴向X视图以及周向Z视图的、相互接合的一对分段导体4B的图,为了便于说明,省略表示后述的导电性接合材料8。
图10的左下、上以及右分别示出了径向Y视图,轴向X视图以及周向Z视图的一对分段导体4B。
此外,在以下的说明中,将轴向X的一侧(在图10所示的例子中为上侧)设为轴向第一侧X1,将其它方侧(在图10所示的例子中为下侧)设为轴向第二侧X2。而且,将线圈端部45相对于定子铁芯3配置于轴向第一侧X1的分段导体4B设为第一分段导体4C,将线圈端部45相对于定子铁芯3配置于轴向第二侧X2的分段导体4B设为第二分段导体4D。此外,在以下中,在记载为分段导体4B的情况下,是不区别地表示第一分段导体4C以及第二分段导体4D双方的意思。
如图10所示,分段导体4B在径向Y视图中形成为U字形。
分段导体4B具有一对插槽收纳部40、和连接一对插槽收纳部40的线圈端部45。在本例中,上述脚部400包含插槽收纳部40的全部和线圈端部45的一部分。另外,脚部400不包含线圈端部45的弯曲部分,设为分段导体4B的直线状部分。在本实施方式中,一对插槽收纳部40的轴向X的长度相互不同。因此,在以下的说明中,将一对插槽收纳部40中的一个且轴向X的长度比另一个长的插槽收纳部40设为第一插槽收纳部401,将轴向X的长度比第一插槽收纳部401短的插槽收纳部40设为第二插槽收纳部402。此外,在以下中,在记载为插槽收纳部40的情况下,是不区别地表示第一插槽收纳部401以及第二插槽收纳部402双方的意思。
在多个分段导体4B的脚部400设置有利用通过加热接合的导电性接合材料8与其它分段导体4B接合的接合部43。在本实施方式中,在多个分段导体4B各自的插槽收纳部40设置有与其它分段导体4B接合的接合部43。在本例中,在第一分段导体4C的插槽收纳部40设置有与第二分段导体4D接合的接合部43,在第二分段导体4D的插槽收纳部40设置有与第一分段导体4C接合的接合部43。
如图8以及10所示,插槽收纳部40与插槽30平行地沿轴向X延伸,在其前端部、即插槽收纳部40的与线圈端部45连接的连接部的相反侧的端部形成有与其它的插槽收纳部40接合的接合部43。关于接合部43的详细结构将在后述。
线圈端部45连接一对插槽收纳部40。在本实施方式中,第一分段导体4C的线圈端部45连接第一分段导体4C的一对插槽收纳部40的轴向第一侧X1的端部彼此,第二分段导体4D的插槽收纳部40连接第二分段导体4D的一对插槽收纳部40的轴向第二侧X2的端部彼此。在线圈端部45形成有使一对插槽收纳部40沿径向Y偏移的偏移部451。在本实施方式中,偏移部451形成于线圈端部45的周向Z的中央部,以使一对插槽收纳部40沿径向Y偏移一层的方式形成。
通过具有该偏移部451,由此分段导体4B的一对插槽收纳部40彼此在周向Z视图中不重复地邻接。
这里,“重复”是指关于两个部件的配置,在使与视线方向平行的假想直线向与该假想直线正交的各方向移动的情况下,该假想直线存在于与两个部件双方相交的区域。
在本实施方式中,线圈4通过重叠卷绕而卷装在定子铁芯3。因此,如图10所示,在抽出一个第一分段导体4C与一个第二分段导体4D的情况下,第一分段导体4C的第一插槽收纳部401的接合部43与第二分段导体4D的第二插槽收纳部402的接合部43以接合的方式构成。而且,第一分段导体4C的第二插槽收纳部402、与第二分段导体4D的第一插槽收纳部401,使周向Z的位置对齐配置,并且相互配置于径向Y的不同的位置。另外,第一分段导体4C的第二插槽收纳部402的接合部43、与未图示的其它的第二分段导体4D的第一插槽收纳部401的接合部43以接合的方式构成。同样,第二分段导体4D的第一插槽收纳部401的接合部43、与未图示的其它的第一分段导体4C的第二插槽收纳部402的接合部43以接合的方式构成。
如图8所示,插槽收纳部40配置于插槽30内,线圈端部45配置于定子铁芯3的轴向X的外侧。而且,第一分段导体4C的接合部43与第二分段导体4D的接合部43在插槽30内相互对置并且被接合。
接合部43具有对置面44,形成为相互接合的一对接合部43的对置面44彼此对置。而且,在一对对置面44彼此对置而接合了接合部43彼此的状态下,以它们形成的一对插槽收纳部40(第一插槽收纳部401以及第二插槽收纳部402)沿着轴向X直线状地延伸的方式,形成有接合部43以及对置面44。
在本实施方式中,对置面44遍及插槽收纳部40的前端部的轴向端面的整体而形成,成为沿相对于轴向X倾斜的方向延伸的平面。另外,在本实施方式中,对置面44与周向Z平行地配置。各对置面44设为适合于对置的其它对置面44的形状的形状。在本实施方式中,相互对置的对置面44相互具有相同的形状,相互平行地配置。
在对置的一对接合部43之间配置有含有金属粒子的导电性接合材料8。如图8所示,在本实施方式中,在插槽30中在对置的一对接合部43之间配置有导电性接合材料8。导电性接合材料8通过涂覆在对置的一对接合部43的对置面44中的至少一方等而配置。导电性接合材料8是通过加热接合对象物的接合材料,在接合后也具有导电性。分段导体4B的接合部43利用通过加热而接合的导电性接合材料8,与其它分段导体4B的接合部43接合。作为导电性接合材料8例如能够采用含有银纳米粒子的糊状的接合材料。在该情况下,加热由银纳米焊膏构成的导电性接合材料8,由此溶剂气化,并且残留的银纳米粒子彼此相互金属结合。导电性接合材料8构成为伴随着其金属结合而接合对象物。
2-2.发泡树脂的结构
接下来,对本实施方式的发泡树脂5的结构进行说明。
在本实施方式中,作为发泡树脂5,使用沿着片部件50S的至少一个面与该片部件50S一体地设置的片状发泡树脂50。如图9所示,在插槽30的内表面30F、与对置于插槽30的内表面30F的插槽收纳部40的外表面40F之间配置片部件50S,片状发泡树脂50(发泡树脂5)沿着片部件50S的至少一个面而设置。在图示的例子中,片状发泡树脂50沿着片部件50S的两面的各个而设置。片状发泡树脂50构成为通过加热而发泡(膨胀)。图8以及9示出了发泡后的片状发泡树脂50。
如图9所示,片状发泡树脂50设置为包围插槽收纳部40的外表面40F的整个面。在本例中,片状发泡树脂50具有包围插槽收纳部40的外表面40F的整个面的部分的两端部相互重叠由此形成的重复部50A。在图示的例子中,重复部50A配置于比插槽收纳部40靠径向第一侧Y1(径向内侧)。换言之,重复部50A配置于插槽30的径向第一侧Y1的区域。但是,并不限于这样的结构,只要重复部50A相对于插槽收纳部40,配置于径向第二侧Y2(径向外侧)、周向第一侧Z1以及周向第二侧Z2中的至少任一侧即可。此外,在本例中,重复部50A遍及插槽30的轴向X的整个区域而形成。
如图9所示,在本实施方式中,插槽30的各个是半开放插槽。具体而言,在插槽30的径向第一侧Y1开口的开口部38的周向Z的宽度比插槽30的供插槽收纳部40配置的区域的周向Z的宽度小。换言之,与比齿36的前端部36a靠背轭侧(这里是径向第二侧Y2)的部分的周向Z的宽度相比,齿36的前端部36a(这里是径向第一侧Y1的端部)的周向Z的宽度大。在本实施方式中,片状发泡树脂50沿着这样的一对齿36而配置。而且,片状发泡树脂50的包围插槽收纳部40的部分的两端部在比齿36的前端部36a靠插槽收纳部40侧,沿着插槽收纳部40的径向第一侧Y1的面折弯,由此片状发泡树脂50的两端部在插槽30的径向第一侧Y1的区域(比插槽收纳部40靠径向第一侧Y1的区域)重叠。由此,形成了片状发泡树脂50的重复部50A。
2-3.旋转电机用定子的制造方法
接下来,对本实施方式的旋转电机用定子1的制造方法进行说明。
如图11所示,在本实施方式的定子1的制造方法中,按准备工序S11、树脂配置工序S12、插槽收纳部配置工序S13、按压工序S14、加热工序S15的顺序执行这些工序。
准备工序S11是准备构成线圈4的多个分段导体4B、和定子铁芯3的工序。在准备工序S11中,作为分段导体4B准备多个第一分段导体4C、和与第一分段导体4C的数量对应的数量的第二分段导体4D。
图12示出了树脂配置工序S12的情形。树脂配置工序S12是在插槽30的内表面30F以及与插槽30的内表面30F对置的插槽收纳部40的外表面40F(参照图14)的至少一方,配置发泡前的发泡树脂5的工序。在本实施方式中,如上所述,作为发泡前的发泡树脂5使用片状发泡树脂50。而且,如图12所示,在本例中,树脂配置工序S12在插槽收纳部配置工序S13之前,通过将发泡前的片状发泡树脂50沿着插槽30的内表面30F配置来进行。此外,在本实施方式中,在结束树脂配置工序S12的阶段中,片状发泡树脂50的包围插槽收纳部40的部分的两端部,这里是片状发泡树脂50的径向第一侧Y1的两端部以朝向插槽30的开口部38侧(径向第一侧Y1)延伸的状态配置。
图13以及14示出了插槽收纳部配置工序S13的情形,特别是图13示出了工序中途的状态,图14示出了工序结束后的状态。如图14所示,插槽收纳部配置工序S13是将多个分段导体4B的插槽收纳部40配置于插槽30内的工序。在该插槽收纳部配置工序S13中,以成为相互接合的一对接合部43对置并且在对置的一对接合部43之间配置有导电性接合材料8的状态的方式,将多个插槽收纳部40配置于插槽30的内部。在本实施方式中,如图13所示,在插槽收纳部配置工序S13中,从轴向X的两侧将多个分段导体4B插入插槽30内,由此将多个分段导体4B的插槽收纳部40配置于插槽30内。更具体而言,从轴向第一侧X1将多个第一分段导体4C插入插槽30,并且从轴向第二侧X2将多个第二分段导体4D插入插槽30,由此将多个插槽收纳部40配置于插槽30内。在本实施方式中,在插槽收纳部配置工序S13中,以成为相互接合的一对接合部43对置并且在对置的一对接合部43之间配置有导电性接合材料8的状态的方式,配置多个插槽收纳部40。更具体而言,在插槽收纳部配置工序S13中,在多个插槽30的各个中,以第一分段导体4C的第一插槽收纳部401的对置面44、与第二分段导体4D的第二插槽收纳部402的对置面44对置,并且第一分段导体4C的第二插槽收纳部402的对置面44、与其它的第二分段导体4D的第一插槽收纳部401的对置面44对置的方式,将多个第一分段导体4C和多个第二分段导体4D配置于插槽30内。
在插槽收纳部配置工序S13之后,如图14所示,使片状发泡树脂50的包围插槽收纳部40的部分的两端部,这里是片状发泡树脂50的径向第一侧Y1的两端部相互重叠。由此,片状发泡树脂50以包围插槽收纳部40的外表面40F的整周的方式形成。而且,在片状发泡树脂50的两端部被相互重叠的部分形成重复部50A。由此,在插槽30的径向第一侧Y1的区域形成重复部50A。此外,虽省略了图示,但在本实施方式中,在插槽收纳部配置工序S13之前,进行在相互接合的一对接合部43的对置面44的至少一方配置导电性接合材料8的工序(接合材料配置工序S131)。
图15以及16示出了按压工序S14的情形。按压工序S14是按压片状发泡树脂50的重复部50A的至少一部分的工序。如图15以及16所示,在本实施方式中,将沿着轴向X形成的重复部50A的轴向X的一部分从径向第一侧Y1朝向径向第二侧Y2按压。另外,优选从开口部38按压多个分段导体4B的、与相互接合的一对接合部43对应的部分。换言之,在按压工序S14中,也可以从开口部38按压与接合对象的一对接合部43的一对对置面44相互对置的位置对应的区域。此外,如图示的例子所示,在接合对象的一对接合部43的一对对置面44形成为在径向Y视图中具有相互重复的部分的情况下,更优选在按压工序S14中,将在该径向Y视图相互重复的部分向径向Y按压。如图15所示,在本实施方式中,使用按压装置9进行按压工序S14。按压装置9具备固定部件91、多个可动部件92以及插入部件93。
固定部件91形成为圆筒状,具有能够配置于比配置于插槽30内的多个分段导体4B靠径向第一侧Y1的外径。而且,固定部件91以与定子铁芯3同轴的方式,配置于定子铁芯3的、比铁芯内周面(铁芯基准面S;参照图1以及2)靠径向第一侧Y1,并且相对于定子铁芯3固定。固定部件91具有遍及周向Z的整个区域而沿着轴向X延伸的外周面91a、以及从外周面91a的轴向第二侧X2的端部向径向第二侧Y2延伸的底面91b。在本实施方式中,固定部件91的外周面91a形成为圆筒状,底面91b形成为圆板状。
按压装置9具备与定子铁芯3的插槽30相同数目的可动部件92。各可动部件92形成为板状。而且,全部的可动部件92与定子铁芯3的插槽30对应,配置为以定子铁芯3的轴心为基准的放射状。另外,各可动部件92从各插槽30的开口部38插入插槽30内。此时,可动部件92的径向第一侧Y1的一部分配置为与插槽30的开口部38相比向径向第一侧Y1突出。另外,各可动部件92载置于固定部件91的底面91b。而且,可动部件92具有内周侧倾斜面92a。内周侧倾斜面92a形成在可动部件92的径向第一侧Y1的面上,随着从轴向第一侧X1朝向轴向第二侧X2而成为朝向径向第一侧Y1的倾斜面。
另外,可动部件92具有第一按压部921、以及第二按压部922。第一按压部921以及第二按压部922形成在可动部件92的径向第二侧Y2的面上。第一按压部921形成为与轴向X的两侧的部分相比向径向第二侧Y2突出,与第一分段导体4C的第二插槽收纳部402的接合部43、与第二分段导体4D的第一插槽收纳部401的接合部43在径向Y视图中重复的部分的轴向X的位置一致地配置。第二按压部922与轴向X的两侧的部分相比向径向第二侧Y2突出,与第一分段导体4C的第一插槽收纳部401的接合部43、与第二分段导体4D的第二插槽收纳部402的接合部43在径向Y视图中重复的部分的轴向X的位置一致地配置。在本实施方式中,第一按压部921以及第二按压部922的最向径向第二侧Y2突出的部分均成为与轴向X平行的平面状。
插入部件93形成为圆筒状,插入固定部件91与可动部件92的径向Y之间。插入部件93具有内周面93a和外周侧倾斜面93b。
插入部件93的内周面93a沿着固定部件91的外周面91a形成,这里设为具有稍大于固定部件91的外周面91a的直径的内径的圆筒面。另外,插入部件93的外周侧倾斜面93b设为相对于轴向X的倾斜角度形成为与可动部件92的内周侧倾斜面92a相同的角度的圆锥台面。另外,插入部件93的径向Y的厚度设定为在各可动部件92向可动范围内的最径向第二侧Y2移动的状态下,与该可动部件92的内周侧倾斜面92a接触的插入部件93的下端部不与固定部件91的底面91b抵接。
在按压工序S14中,从轴向第一侧X1,将插入部件93插入固定部件91与以放射状配置的多个可动部件92的径向Y之间,由此使各可动部件92沿着固定部件91的底面91b向径向第二侧Y2移动。由此,可动部件92的第一按压部921以及第二按压部922在插槽30内,从径向第一侧Y1(即从插槽30的开口部38)按压位于最径向第一侧Y1的一对插槽收纳部40。而且,可动部件92向径向第二侧Y2移动,由此配置于各插槽30内的多个分段导体4B的全部在可动部件92与插槽30的径向第二侧Y2的内表面30F之间被按压。这样,在本实施方式的按压工序S14中,能够使用按压装置9按压全部的插槽30内的所有分段导体4B的接合部43。此时,相互接合的一对插槽收纳部40沿着轴向X以直线状配置,所以由第一按压部921施加的按压力与由第二按压部922施加的按压力很难不均匀。
加热工序S15是在插槽收纳部配置工序S13之后,加热片状发泡树脂50而使其发泡的工序。在该加热工序S15中,加热发泡树脂5(这里是片状发泡树脂50)以及导电性接合材料8,使发泡树脂5发泡,并且通过导电性接合材料8使一对接合部43接合。换言之,通过加热工序S15,进行使片状发泡树脂50发泡的树脂发泡工序S151;和接合对置的一对接合部43彼此、这里是插槽30内对置的一对接合部43彼此的接合工序S152。在加热工序S15中,以重复适合于片状发泡树脂50的温度范围亦即发泡温度范围、和适合于导电性接合材料8的接合的温度范围亦即接合温度范围双方的温度范围内的温度进行加热。这样的温度范围例如是100℃~400℃,更优选是200℃~300℃。在本实施方式中,导电性接合材料8构成为以比发泡树脂5发泡的发泡温度T1高的接合温度T2,接合一对接合部43(参照图17)。而且,如图17所示,在加热工序S15中,使用一个加热装置(未图示),升温到接合温度T2,由此加热发泡树脂5和导电性接合材料8。在本例中,在到达接合温度T2之前,通过加热装置持续升温。此时,在到达接合温度T2以前,到达比该接合温度T2低的发泡温度T1。因此,在到达接合温度T2之前持续升温,由此能够利用导电性接合材料8接合一对接合部43,并且能够使发泡树脂5发泡。在图示的例子中,在加热工序S15中,在到达接合温度T2之后,维持比该接合温度T2高的高设定温度的温度,并且加热发泡树脂5以及导电性接合材料8。由此,能够可靠地性高地升温到接合温度T2,能够适当地进行由导电性接合材料8进行的一对接合部43的接合。此外,在本实施方式中,发泡温度T1是发泡树脂5开始发泡的温度,接合温度T2是导电性接合材料8开始接合的温度。另外,作为在加热工序S15中使用的加热装置例如能够使用能够加热定子1的整体的炉等。
另外,加热工序S15在限制了一对接合部43的、该一对接合部43对置的方向(在本例中是径向Y)的移动的状态下进行。在本实施方式中,加热工序S15维持按压工序S14的按压状态而进行。由此,在限制了一对接合部43的移动的状态下,以它们适当的位置关系进行接合。另外,这样维持按压状态而进行加热工序S15,由此能够在按压片状发泡树脂50的重复部50A的状态下,使片状发泡树脂50发泡,利用片状发泡树脂50本身使重复部50A接合。因此,不需要另外设置接合重复部50A的工序。
3.第三实施方式
接下来,对旋转电机用定子1以及旋转电机用定子1的制造方法的第三实施方式进行说明。以下,关于第三实施方式,以与第一实施方式以及第二实施方式不同的点为中心进行说明。没有特别说明的方面与第一实施方式或者第二实施方式相同。
如图18所示,在插槽30的内表面30F与插槽收纳部40的外表面40F之间设置有相对于定子铁芯3固定线圈4的固定层FL以及使定子铁芯3与线圈4电绝缘的绝缘层IL。在本例中,一对固定层FL、与配置于这些一对固定层FL之间的绝缘层IL形成三层构造。
在本实施方式中,片状发泡树脂50构成固定层FL。固定层FL构成为在被加热时,片状发泡树脂50固化,由此粘合并固定定子铁芯3与线圈4。固定层FL优选作为包含粘合剂的粘合层而构成。
如图18所示,在插槽30的内部配置有接合多个分段导体4B彼此的接合部43。在图示的例子中,多个接合部43各自具有的对置面44朝向径向Y。作为相互接合对象的一对接合部43各自具有的对置面44的一方朝向径向第一侧Y1,另一方朝向径向第二侧Y2。
在本实施方式中,片部件50S构成绝缘层IL。绝缘层IL例如由聚苯硫醚树脂(PPS:Poly Phenylene Sulfide Resin)构成。另外,绝缘层IL也可以形成为芳纶纸等无纺布状。
这里,固定层FL构成为覆盖插槽收纳部40(更详细而言,插槽收纳部40的外表面40F)。在本例中,固定层FL构成为除了接合部43之外,局部覆盖插槽收纳部40。换言之,固定层FL配置于比配置接合部43的轴向X的位置靠插槽收纳部40的轴向X的中央侧。而且,固定层FL配置为在径向Y视图以及周向Z视图(参照图1等)中,不与接合部43重复。
另外,在本实施方式中,绝缘层IL构成为覆盖插槽收纳部40的整体、和与该插槽收纳部40连续并且从插槽30向轴向X的外侧突出的延伸部41的一部分。在本例中,绝缘层IL构成为覆盖接合部43。换言之,绝缘层IL的轴向X的端部配置于比配置于插槽30的内部的接合部43靠轴向X的外侧。而且,绝缘层IL配置为在径向Y视图以及周向Z视图(参照图1等)中,与接合部43重复。
以上,虽说明了第三实施方式,但接合部43并不限于配置于插槽30的内部的情况,也可以配置于插槽30的外部。即在该情况下,接合部43不形成于插槽收纳部40,而形成于从插槽30向轴向X的外侧突出的延伸部41。在该情况下,固定层FL也可以构成为覆盖插槽收纳部40的整体。即使在该情况下,固定层FL也不覆盖接合部43。
4.其它实施方式
接下来,对旋转电机用定子1以及旋转电机用定子1的制造方法的其它实施方式进行说明。
(1)在上述第一实施方式中,虽以在插槽收纳部40的外表面40F的转子侧外表面部44F以外的面设置发泡树脂5的结构为例进行了说明。然而,并不限于这样的结构,例如,也可以是插槽收纳部40的外表面40F中的朝向开口部38的面(转子侧外表面部44F)被发泡树脂5覆盖的结构。若是这样的结构,则能够限制异物从插槽30的开口部38向插槽30的内部的侵入。因此,能够抑制定子铁芯3与线圈4之间的电绝缘性因这样的异物而降低的情况。在该情况下,树脂涂覆工序S1还包含在插槽收纳部40的转子侧外表面部44F涂覆发泡前的发泡树脂5的工序。例如,首先如图19的左侧的图所示,在插槽30的内表面30F涂覆发泡前的发泡树脂5,然后,在插槽30的内部配置插槽收纳部40。而且,如图19的中央的图所示,也在插槽收纳部40的转子侧外表面部44F涂覆发泡前的发泡树脂5。此外,在图示的例子中,虽在插槽收纳部配置工序S4之后进行发泡树脂5向转子侧外表面部44F的涂覆,但发泡树脂5向转子侧外表面部44F的涂覆也可以在插槽收纳部配置工序S4之前进行。然后,如图19的右侧的图所示,利用树脂发泡工序S5使发泡前的发泡树脂5发泡。此外,厚度调整工序S2和树脂干燥工序S3也可以在树脂发泡工序S5之前,以适当的时刻进行。
(2)在上述第一实施方式中,在树脂涂覆工序S1中,说明了将发泡前的发泡树脂5涂覆在插槽30的内表面30F的例子。然而,并不局限于此,在树脂涂覆工序S1中,如图20所示,也可以在插槽收纳部40的外表面40F涂覆发泡前的发泡树脂5。而且此时,优选在转子侧外表面部44F也涂覆发泡树脂5。由此,能够在包含转子侧外表面部44F的插槽收纳部40的外表面40F的全部设置发泡树脂5。换言之,能够在插槽30的内表面30F与插槽收纳部40的外表面40F之间形成第一树脂部51、第二树脂部52、连结树脂部53以及转子侧树脂部54(还参照图19的右侧的图)。
(3)在上述第一实施方式中,以插槽收纳部40的外表面40F的、与插槽30的内表面30F对置的区域的整体被发泡树脂5覆盖的结构为例进行了说明。然而,并不限于这样的结构,也可以构成为该对置的区域的一部分被发泡树脂5覆盖。例如,如图21所示,也可以在连结内表面部33F与连结外表面部43F之间配置绝缘片材6而使两者之间电绝缘,并卷入绝缘片材6的周向Z的两端部的状态下,以覆盖插槽收纳部40的第一外表面部41F以及第二外表面部42F的方式设置发泡树脂5。
(4)在上述第一实施方式中,以将发泡树脂5的外侧树脂部55设置于定子铁芯3的轴向端面34F的结构为例进行了说明。然而,并不限于这样的结构,外侧树脂部55只要设置于定子铁芯3的轴向端面34F与线圈端部45之间且定子铁芯3的外侧即可。例如,外侧树脂部55也可以设置于线圈端部45的突出部分45A的外表面45AF。其它,也可以以从插槽30向轴向X突出的方式形成第一树脂部51、第二树脂部52以及连结树脂部53,将这些树脂部51~53的该突出的部分作为外侧树脂部55。
(5)在上述第一实施方式中,对作为树脂配置工序的树脂涂覆工序S1、厚度调整工序S2、树脂干燥工序S3、插槽收纳部配置工序S4以及基于加热工序的树脂发泡工序S5按记载的顺序而进行,从而制造旋转电机用定子1的例子进行了说明。然而,旋转电机用定子1的制造方法只要至少包含树脂涂覆工序S1、插槽收纳部配置工序S4以及树脂发泡工序S5即可。例如,优选旋转电机用定子1的制造方法包含这些三个工序(S1、S4、S5)并且组合上述厚度调整工序S2与树脂干燥工序S3由此来进行。具体而言,树脂涂覆工序S1、厚度调整工序S2、插槽收纳部配置工序S4以及树脂发泡工序S5也可以按记载的顺序来进行。或树脂涂覆工序S1、树脂干燥工序S3、插槽收纳部配置工序S4以及树脂发泡工序S5也可以按记载的顺序来进行。
(6)在上述第二实施方式中,以接合部43的对置面44设为沿相对于轴向X倾斜的方向延伸的一个平面的结构为例进行了说明。然而,并不限于这样的结构,对置面44也可以通过多个面(平面、曲面)的组合而构成,例如,如图22所示,也可以由相对于轴向X的倾斜方向不同的多个面构成。在图22所示的例子中,对置面44构成为包含第一倾斜面441、沿与该第一倾斜面441交叉的方向延伸的第二倾斜面442、以及沿与该第二倾斜面442交叉的方向且与第一倾斜面441平行的方向延伸的第三倾斜面443。
(7)在上述第二实施方式中,以在按压工序S14中,使用按压装置9按压并接合全部的插槽30内的所有分段导体4B的接合部43的结构为例进行了说明。然而,并不限于这样的结构,例如也可以是以插槽30为单位进行分段导体4B的按压工序S14,以插槽30为单位进行接合工序S152的结构。在这种情况下,接合工序S152也可以与加热工序S15(树脂发泡工序)独立地进行。
(8)在上述第二实施方式中,以线圈4具备构成为通过重叠卷绕而卷装在定子铁芯3的多个分段导体4B的结构为例进行了说明。然而,并不限于这样的结构,例如也可以是线圈4具备构成为通过波状卷绕而卷装在定子铁芯3的多个分段导体4B的结构。
(9)在上述第二实施方式中,以分段导体4B的与延伸方向正交的面的剖面形状是矩形的结构为例进行了说明。然而,并不限于这样的结构,线状导体的剖面形状也可以是矩形以外的形状,例如也可以是圆形、椭圆形,也可以是三角形、五角形以上的多边形等。
(10)在上述第二实施方式中,以插槽30与轴向X平行地延伸的结构为例进行了说明。然而,并不限于这样的结构,优选插槽30的整体或者一部分是相对于轴向X倾斜延伸的结构。即使在该情况下,插槽30也沿轴向X延伸。
(11)在上述第二实施方式中,以在一对分段导体4B的相互对置的对置面44的至少一方配置导电性接合材料8,使用该导电性接合材料8来接合一对接合部43(对置面44)的结构为例进行了说明。然而,并不限于这样的结构,例如也可以是通过焊接等而不使用接合材料来接合一对接合部43(对置面44)的结构。在这种情况下,接合工序S152与加热工序S15(树脂发泡工序)独立地进行。
(12)在上述第二实施方式中,以设为分段导体4B在径向Y视图中形成为U字形,具有一对插槽收纳部40和连接一对插槽收纳部40的线圈端部45的结构的情况为例进行了说明。然而,分段导体4B的形状并不局限于此,例如也可以设为分段导体4B形成为J字形,具有一个插槽收纳部40和与该插槽收纳部40连接的线圈端部45的结构。
(13)在上述第二实施方式中,说明了在多个分段导体4B各自的脚部400中的插槽收纳部40设置有与其它分段导体4B接合的接合部43的例子。然而,并不限于这样的例子。例如,如图23所示,接合部43也可以配置于脚部400的延伸部41。即接合部43也可以配置于插槽30的外部。
(14)上述各实施方式中,说明了应用旋转电机用定子1的旋转电机100作为径向间隙的内转子型而构成的例子。然而,并不限于这样的结构,例如,旋转电机100也可以是外转子型,而且,并不限于径向间隙型,也可以是轴向间隙型。此外,在径向间隙型的情况下,上述定子铁芯3的端面34F是定子铁芯3的轴向X的端面,但在轴向间隙型的情况下,定子铁芯3的端面34F成为定子铁芯3的径向Y的端面。
(15)上述各实施方式中,以定子1应用于被三相交流电驱动的旋转电机100的情况为例进行了说明。作为这样的旋转电机100例如可以是埋入磁铁构造的同步电动机(发电机),也可以是表面磁铁构造的同步电动机(发电机)。或除同步电动机(发电机)以外,也可以是感应电动机(发电机)等。另外,作为向这样的旋转电机100供给的电源,能够使用三相以外的单相、两相或者四相以上的多相交流电。
(16)此外,在上述各实施方式中公开的结构只要不产生矛盾,则能够与其它实施方式所公开的结构组合来应用。关于其它的结构,在本说明书中公开的实施方式在所有方面只不过是例示。因此,在不脱离本发明的宗旨的范围内,能够适当地进行各种改变。
5.上述实施方式的概要
以下,对上述实施方式的概要进行说明。
一种旋转电机用定子(1)的制造方法,该旋转电机用定子(1)具备:具有插槽(30)的定子铁芯(3)、以及具有脚部(400)的线圈(4),其中,所述脚部包含收纳于上述插槽(30)的插槽收纳部(40)和从上述插槽收纳部(40)延伸的部分(41),
上述线圈(4)接合多个分段导体(4B)而构成,
在多个上述分段导体(4B)的上述脚部(400)设置利用通过加热接合的导电性接合材料(8)而与其它上述分段导体(4B)接合的接合部(43),
该旋转电机用定子(1)的制造方法具有以下工序:
在上述插槽(30)的内表面(30F)、以及与上述插槽(30)的上述内表面(30F)对置的上述插槽收纳部(40)的外表面(40F)中的至少一方,配置发泡前的发泡树脂(5)的树脂配置工序(S12);
以成为在相互接合的一对上述接合部(43)对置并且在对置的一对上述接合部(43)之间配置有上述导电性接合材料(8)的状态的方式,将多个上述插槽收纳部(40)配置于上述插槽(30)的内部的插槽收纳部配置工序(S4、S13);以及
在上述插槽收纳部配置工序(S4、S13)之后,加热上述发泡树脂(5)以及上述导电性接合材料(8),使上述发泡树脂(5)发泡,并且通过上述导电性接合材料(8)使一对上述接合部(43)接合的加热工序(S15)。
根据本方法,能够在用于加热发泡树脂(5)而使其发泡加热工序(S15)中进行用于接合多个分段导体(4B)的由一对接合部(43)的导电性接合材料(8)进行的接合。因此,能够将旋转电机用定子(1)的制造工序的增加抑制等较少,能够实现生产率高的旋转电机用定子(1)。
另外,优选上述导电性接合材料(8)构成为以比上述发泡树脂(5)发泡的发泡温度(T1)高的接合温度(T2),接合一对上述接合部(43),在上述加热工序(S15)中,使用一个加热装置,升温到上述接合温度(T2),由此加热上述发泡树脂(5)和上述导电性接合材料(8)。
根据本方法,通过一个加热装置升温到接合温度(T2),从而在到达接合温度(T2)以前,到达比该接合温度(T2)低的发泡温度(T1)。因此,不需要利用其它的加热装置加热作为相互不同的材料的发泡树脂(5)和导电性接合材料(8)各自,能够通过一个加热装置进行加热,进行发泡树脂(5)的发泡与由导电性接合材料(8)执行的一对接合部(43)的接合。
另外,优选上述线圈(4)具有配置于上述插槽(30)外的线圈端部(45),
优选上述树脂配置工序(S1、S12)包含在上述线圈端部(45)的从上述插槽(30)突出的突出部分(45A)的外表面(45AF)以及与该突出部分(45A)对置的上述定子铁芯(3)的端面(34F)中的至少一方,配置发泡前的上述发泡树脂(5)的工序。
根据本方法,能够适当地确保插槽(30)外的、线圈端部(45)的突出部分(45A)与对置于该突出部分(45A)的定子铁芯(3)的端面(34F)接近地配置的区域中的电绝缘性。
另外,优选上述加热工序(S15)在限制了一对上述接合部(43)的、该一对接合部(43)对置的方向的移动的状态下进行。
根据本方法,能够以不偏移的方式适当地接合一对接合部(43)彼此。
另外,优选作为发泡前的上述发泡树脂(5),使用沿着片部件(50S)的至少一个面与上述片部件(50S)一体地设置的片状发泡树脂(50),
优选上述树脂配置工序(S12)通过在上述插槽收纳部配置工序(S13)之前,将发泡前的上述片状发泡树脂(50)沿着上述插槽(30)的上述内表面(30F)配置而进行。
根据本方法,能够容易地沿插槽(30)的内表面(30F)配置发泡树脂(5、50)。因此,实现树脂配置工序(S12)的工时减少变得容易。
另外,优选在上述插槽收纳部配置工序(S13)之后,进行以下工序,即以包围上述插槽收纳部(40)的上述外表面(40F)的整周的方式形成上述片状发泡树脂(50),并且使包围上述片状发泡树脂(50)的上述外表面(40F)的整周的部分的两端部相互重叠,按压该重叠部分(50A)的至少一部分的按压工序(S14),
优选上述加热工序(S15)维持由上述按压工序(S14)执行的按压状态来进行。
根据本方法,能够通过在按压状态下发泡的发泡树脂(5、50)接合片状发泡树脂(50)的重叠部分(50A)。因此,根据本方法,不需要另外设置使重叠部分(50A)接合的工序。而且,能够设为通过发泡后的片状发泡树脂(50)包围插槽收纳部(40)的外表面(40F)的整周的状态,能够实现容易适当地确保插槽(30)的内表面(30F)与插槽收纳部(40)的外表面(40F)之间的电绝缘性的结构。
另外,优选上述树脂配置工序(S1)通过在插槽(30)的内表面(30F)以及与插槽(30)的内表面(30F)对置的插槽收纳部40的外表面(40F)中的至少一方,涂覆发泡前的上述发泡树脂(5)而进行。
根据本方法,能够以需要的厚度容易地将发泡树脂(5)配置于需要部位。因此,容易适当地进行线圈(4)相对于定子铁芯(3)的固定。
另外,还具有优选在上述插槽收纳部配置工序(S4)之前,将通过上述树脂配置工序(S1)涂覆的发泡前的上述发泡树脂(5)的厚度调整为预先规定的厚度(SL)的厚度调整工序(S2)。
根据本方法,能够使设置于插槽(30)的内表面(30F)与插槽收纳部(40)的外表面(40F)之间的发泡树脂(5)的厚度更接近均衡。因此,能够进一步减少由线圈(4)相对于定子铁芯(3)的固定力的位置不同所导致的不均衡等。另外,能够在将插槽收纳部(40)收纳于插槽(30)之前的状态下容易地进行用于使发泡后的发泡树脂(5)的厚度成为适当的调整。
优选具有在上述插槽收纳部配置工序(S4)之前,使通过上述树脂配置工序(S1)涂覆的发泡前的上述发泡树脂(5)干燥的树脂干燥工序(S3)。
根据本方法,在使通过树脂配置工序(S1)涂覆的发泡树脂(5)干燥之后将插槽收纳部(40)收纳于插槽(30),所以在将插槽收纳部(40)收纳于插槽(30)时,能够抑制发泡树脂(5)因与其它的接触而剥离或磨损。因此,能够进一步将插槽(30)的内表面(30F)与插槽收纳部(40)的外表面(40F)之间的由发泡树脂(5)的厚度的位置不同所导致的不均衡等抑制为较少。
一种旋转电机用定子(1),其具备:具有插槽(30)的定子铁芯(3)、以及具有脚部(400)的线圈(4),所述脚部包含收纳于上述插槽(30)的插槽收纳部(40)和从上述插槽收纳部(40)延伸的部分(41),
在上述插槽(30)的内表面(30F)、与对置于上述插槽(30)的上述内表面(30F)的上述插槽收纳部(40)的外表面(40F)之间设置有包含热膨胀性材料的发泡树脂(5),
上述线圈(4)接合多个分段导体(4B)而构成,
在多个上述分段导体(4B)的上述脚部(400)设置与其它上述分段导体(4B)接合的接合部(43),
在对置的一对上述接合部(43)之间配置有包含金属粒子的导电性接合材料(8)。
根据本结构,接合多个分段导体(4B)而构成线圈(4),所以能够利用用于使发泡树脂(5)发泡的加热来进行由一对接合部(43)的利用导电性接合材料(8)进行的接合。因此,能够将旋转电机用定子(1)的制造工序的增加抑制得较少,能够实现生产率高的旋转电机用定子(1)。
另外,优选被上述发泡树脂(5)分离的上述插槽(30)的内表面(30F)与上述插槽收纳部(40)的上述外表面(40F)之间的距离是规定的绝缘距离(SD)以上。
根据本结构,除了线圈(4)相对于定子铁芯(3)的固定之外,还能够使用发泡树脂(5)进行插槽(30)的内表面(30F)与插槽收纳部(40)的外表面(40F)之间的电绝缘性的确保。由此,不需要配置于插槽(30)的内表面(30F)与插槽收纳部(40)的外表面(40F)之间的常见的绝缘片。而且在没有了绝缘片的情况下,相应地使旋转电机用定子(1)的部件数的减少、成本减少成为可能。
另外,优选上述插槽收纳部(40)的上述外表面(40F)的、与上述插槽(30)的上述内表面(30F)对置的区域的整体被上述发泡树脂(5)覆盖。
根据本结构,能够可靠地性更高进行线圈(4)相对于定子铁芯(3)的固定以及电绝缘性的确保。
另外,优选上述插槽(30)具有朝向与旋转电机用转子(2)对置的一侧开口的开口部(38),上述插槽收纳部(40)的上述外表面(40F)中的朝向上述开口部(38)的面被上述发泡树脂(5)覆盖。
根据本结构,能够限制异物从插槽(30)的开口部(38)向插槽(30)内部的侵入。因此,能够抑制定子铁芯(3)与线圈(4)之间的电绝缘性因这样的异物而降低的情况。
另外,优选上述线圈(4)具有配置于上述插槽(30)外的线圈端部(45),
优选在上述线圈端部(45)的从上述插槽(30)突出的突出部分(45A)的外表面(45AF)、与对置于该突出部分(45A)的上述定子铁芯(3)的端面(34F)之间设置有上述发泡树脂(5)。
即使在插槽(30)之外,在线圈端部(45)的突出部分(45A)与对置于该突出部分(45A)的定子铁芯(3)的端面(34F)接近配置的区域中,往往也需要确保电绝缘性。根据本结构,能够适当地确保这样的区域中的电绝缘性。
另外,优选在上述插槽(30)的上述内表面(30F)、与对置于上述插槽(30)的上述内表面(30F)的上述插槽收纳部(40)的上述外表面(40F)之间配置片部件(50S),
优选上述发泡树脂(5、50)沿着上述片部件(50S)的至少一个面而设置。
根据本结构,在旋转电机用定子(1)的制造时,能够与片部件(50S)一起配置发泡树脂(5、50),所以成为能够容易地将发泡树脂(5、50)配置于插槽(30)的内表面(30F)与插槽收纳部(40)的外表面(40F)之间的结构。
工业上利用的可能性
本发明的技术能够用于旋转电机用定子以及旋转电机用定子的制造方法。
附图标记的说明
1:旋转电机用定子、2:旋转电机用转子、3:定子铁芯、4:线圈、4B:分段导体、5:发泡树脂(片状发泡树脂5S)、8:导电性接合材料、30:插槽、30F:内表面(插槽的内表面)、34F:轴向端面(定子铁芯的端面)、38:开口部、40:插槽收纳部、41:延伸部(插槽收纳部延伸的部分)、40F:外表面(插槽收纳部的外表面)、43:接合部、45:线圈端部、45A:突出部分(线圈端部的突出部分)、45AF:外表面(突出部分的外表面)、50S:片部件、50A:重复部(重叠部分)、400:脚部、S1、S12:树脂配置工序、S2:厚度调整工序、S3:树脂干燥工序、S4、S13:插槽收纳部配置工序、S14:按压工序、S5、S15:加热工序、SD:绝缘距离、T1:发泡温度、T2:接合温度、X:轴向、Y:径向、Y1:径向第一侧、Y2:径向第二侧、Z:周向、Z1:周向第一侧、Z2:周向第二侧。