CN112840540A - 旋转电机的定子的制造方法和旋转电机 - Google Patents

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平田雄也
岩城源三
西滨和雄
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Abstract

本发明提供能够对磁性楔的内周面进行平整使其容易地与定子铁心的内周面成为同一圆筒侧面，来提高旋转电机的效率的旋转电机的定子的制造方法和旋转电机。在旋转电机的定子(3)的制造方法中，包括：在定子铁心(7)的槽(8)的开口部(11)填充含有磁性粉末(15)和未固化状态或半固化状态的树脂(16)的混合物(17)的第一步骤；使用沿定子铁心(7)的内周面配置的具有柔性的片材(18)，对混合物(17)的内周面进行平整使其与定子铁心(7)的内周面成为同一圆筒侧面的第二步骤；和在混合物(17)的内周面已被平整的状态下将树脂(16)固化而成形为磁性楔(14)的第三步骤。

Description

旋转电机的定子的制造方法和旋转电机
技术领域
本发明涉及旋转电机的定子的制造方法和旋转电机。
背景技术
旋转电机包括旋转轴、固定于旋转轴的外周侧的转子和在转子的外周侧与转子隔开间隔地配置的定子。定子包括定子铁心和插入在形成于定子铁心的内周侧的多个槽的线圈。各槽大体上区分为具有收纳线圈的保存部和在定子铁心的内周面开口的开口部。历来已知，在各槽的开口部设置有由含有磁性粉末和树脂的混合物构成的磁性楔。由此，沿定子铁心的内周面和磁性楔的内周面流动高频磁通，因此抑制高频磁通从定子侧向转子侧泄漏。因此，能够提高旋转电机的效率。
专利文献1公开了上述的旋转电机的定子的制造方法。在该制造方法中，使用具有比定子铁心的内径尺寸稍小的外径尺寸的注射缸，向多个槽的开口部填充含有磁性粉末和半固化状态的树脂的混合物。之后，将树脂固化而成形磁性楔。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭61-026453号公报
发明内容
发明所要解决的问题
但是，上述现有技术中存在以下那样的问题。在专利文献1的旋转电机的定子的制造方法中，存在定子铁心的内径尺寸与注射缸的外径尺寸的差，因此磁性楔的内周面不与定子铁心的内周面成为同一圆周面。因此，不能充分抑制高频磁通从定子侧向转子侧泄漏。此外，需要根据定子铁心的内径尺寸改变注射缸的外径尺寸。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的之一在于，容易地对磁性楔的内周面进行平整使其与定子铁心的内周面成为同一圆筒侧面，提高旋转电机的效率。
用于解决问题的技术方案
为了解决上述问题，使用要求的权利范围内记载的结构。本发明包含多个上述用于解决问题的技术方案，列举其一例为：一种旋转电机的定子的制造方法，其中所述旋转电机的定子包括：定子铁心；插入于形成在所述定子铁心的内周侧的多个槽的线圈；和由含有磁性粉末和树脂的混合物构成的多个磁性楔，其分别设置于在所述定子铁心的内周面开口的所述多个槽的开口部，所述旋转电机的定子的制造方法包括：在所述多个槽的开口部填充含有所述磁性粉末和未固化状态或半固化状态的所述树脂的所述混合物的第一步骤；第二步骤，使用沿所述定子铁心的内周面配置的具有柔性的片材，对填充至所述多个槽的开口部的、含有所述磁性粉末和未固化状态或半固化状态的所述树脂的所述混合物的内周面进行平整使其与所述定子铁心的内周面成为同一圆筒侧面；和在所述混合物的内周面已被平整的状态下将所述树脂固化而成形为所述磁性楔的第三步骤。
发明的效果
根据本发明，能够容易地对磁性楔的内周面进行平整使其与定子铁心的内周面成为同一圆筒侧面，提高旋转电机的效率。
另外，上述以外的问题、结构和效果通过以下的说明而明了。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的旋转电机的结构的径向截面图。
图2是表示本发明的一个实施方式的旋转电机的定子的结构的局部放大截面图。
图3是表示本发明的一个实施方式的旋转电机的定子的制造方法的顺序的流程图。
图4是表示本发明的一个实施方式的在定子铁心的槽插入了绝缘材料和线圈的状态的截面图。
图5是表示本发明的一个实施方式的沿定子铁心的内周面配置的片材的径向截面图。
图6是表示本发明的一个实施方式的片材的卷绕方式的立体图。
图7是表示本发明的一个实施方式的使用片材将填充于定子铁心的槽的混合物的内周面平整后的状态的截面图。
图8是表示本发明的第一变形例的使用片材将填充于定子铁心的槽的混合物的内周面平整后的状态且磁性粉末被吸引至混合物的内周面侧状态的截面图。
图9是表示本发明的第二变形例的沿定子铁心的内周面配置的片材的径向截面图。
图10是表示本发明的第三变形例的沿定子铁心的内周面配置的片材的径向截面图。
图11是表示本发明的第四变形例的沿定子铁心的内周面配置的片材的径向截面图。
图12是表示本发明的第五变形例的沿定子铁心的内周面配置的片材的径向截面图。
图13是表示本发明的第六变形例的片材的卷绕方式的立体图。
图14是表示本发明的第七变形例的旋转电机的定子的制造方法的顺序的流程图。
图15是表示本发明的第七变形例的在定子铁心的轴向一侧和另一侧配置的夹具的侧视图。
具体实施方式
参照附图说明本发明的一个实施方式。
图1是表示本实施方式的旋转电机的结构的径向截面图。图2是表示本实施方式的旋转电机的定子的结构的局部放大截面图。
本实施方式的旋转电机为笼型感应电动机，包括旋转轴1、固定在旋转轴1的外周侧的转子2和在转子2的外周侧与转子2隔开间隔地配置的定子3。
转子2包括：转子铁心4；分别插入至在转子铁心4的外周侧形成的多个槽5的、沿转子铁心4的轴向(与图1中纸面垂直的方向)延伸的多个导体条6；在转子铁心4的轴向一侧配置的、连结多个导体条6的一侧端部的端环(未图示)；和在转子铁心4的轴向另一侧配置的、连结多个导体条6的另一侧端部的端环(未图示)。转子铁心4由在轴向上层叠的多个电磁钢板构成。
定子3包括定子铁心7和插入至在定子铁心7的内周侧形成的多个槽8的线圈9。定子铁心7由在轴向上层叠的多个电磁钢板构成。线圈9具有插入到槽8的部分和从槽8向定子铁心7的轴向一侧和另一侧突出的部分(参照后述的图15)。而且，当向线圈9供电时，定子3产生旋转磁场，使转子2和旋转轴1旋转。
各槽8大体上分为具有收纳线圈9的保存部10和在定子铁心7的内周面开口的开口部11。各槽8为半开放型，以定子铁心7的周向(图2中左右方向)上的开口部11的宽度尺寸比保存部10的宽度尺寸小的方式形成。在各槽8的保存部10的内壁设置有绝缘材料12A(槽内衬)，绝缘材料12B(插条)与该绝缘材料12A一起覆盖线圈9。
在定子铁心7的多个槽8之间形成有多个齿部13。如果不在各槽8的开口部11设置后述的磁性楔14，则会由于在槽8的开口部11存在的空气与齿部13的透磁率的差异，产生磁通密度的参差不齐。因此，从定子3侧向转子2侧泄漏高频磁通，成为损失。因此，为了抑制这样的损失而提高旋转电机的效率，在各槽8的开口部11设置有磁性楔14。磁性楔14由含有磁性粉末15(详细而言例如为铁粉)和树脂16的混合物17构成，磁性粉末15的体积率例如为60％。
另外，在本实施方式中，磁性楔14在各槽8的开口部11和保存部10的一部分设置。换言之，磁性楔14成为与开口部11的内壁、保存部10的内壁和绝缘材料12A、12B接触的形状。由此，即使转子2的磁吸引力起作用，磁性楔14也不会从定子铁心7的槽8脱离。
接着，说明本实施方式的旋转电机的定子的制造方法。图3是表示本实施方式的旋转电机的定子的制造方法的顺序的流程图。
在步骤S1中，在定子铁心7的各槽8依次插入绝缘材料12A、线圈9和绝缘材料12B，用漆(varnish)等将它们固定(参照图4)。
之后，在步骤S2中，将具有柔性和耐水性的树脂制的片材18，沿定子铁心7的整个内周面配置(参照图5)。片材18为四边形，以卷绕成圆筒状的状态(详细而言，例如如图6所示那样，以相对的2个边接触并且第一角与第二角接触，且第三角与第四角接触的方式卷绕的状态)配置。
之后，在步骤S3中，将含有磁性粉末15和未固化状态或半固化状态的树脂16的混合物17，从定子铁心7的轴向一侧填充至各槽8的开口部11和保存部10的一部分。此时，如果混合物17从各槽8溢出至定子铁心7的轴向另一侧，则将该溢出的混合物17除去。
之后，在步骤S4中，使用片材18(详细而言，以沿定子铁心7的内周面的方式对片材18施加力)，对填充于各槽8的混合物17的内周面进行平整使其与定子铁心7的内周面成为同一圆筒侧面(参照图7)。此时，如果混合物17从各槽8溢出至定子铁心7的轴向一侧或另一侧，则将该溢出的混合物17除去。
之后，在步骤S5中，通过对树脂16进行加热而固化，来成形磁性楔14。另外，如果片材18为不具有耐热性的材料，则在树脂16固化前取下片材18。另一方面，如果片材18为具有耐热性的材料，则在树脂16固化后取下片材18。
如以上那样，在本实施方式中，能够对磁性楔14的内周面进行平整使其与定子铁心7的内周面成为同一圆筒侧面。由此，能够抑制高频磁通从定子3侧向转子2侧泄漏，提高旋转电机的效率。此外，通过使用具有柔性的片材18，能够容易地使磁性楔14的内周面平整。此外，即使定子铁心7的内径尺寸改变，也能够容易地应对。
另外，在上述一个实施方式中，以树脂16为加热固化型的情况为例进行了说明，不过并不限定于此，能够在不脱离本发明的主旨和技术思想的范围内进行变形。例如，树脂16也可以为热熔型(即通过冷却来固化的树脂)。
此外，在上述一个实施方式中，以磁性楔14在槽8的开口部11和保存部10的一部分设置的情况为例进行了说明，不过并不限定于此，磁性楔14也可以仅在槽8的开口部11设置。此外，在上述一个实施方式中，以各槽8为半开放型，以开口部11的宽度尺寸比保存部10的宽度尺寸小的方式形成的情况为例进行了说明，不过并不限定于此，各槽8也可以为开放型，以开口部11的宽度尺寸与保存部10的宽度尺寸相同的方式形成。
此外，在上述一个实施方式中，虽然并未特别说明，但是也可以在对各槽8的开口部11填充混合物17之前，在定子铁心7的内周面(换言之，齿部13的内周面)涂敷脱模剂。之后，也可以使用粘接剂，在定子铁心7的内周面粘贴树脂制的片材18。在这种情况下，能够通过取下片材18，将附着在定子铁心7的内周面的混合物容易地除去。
此外，在上述一个实施方式中，以使用树脂制的片材18，使填充于多个槽8的开口部11的混合物17的内周面平整的情况为例进行了说明，不过并不限定于此，能够在不脱离本发明的主旨和技术思想的范围内进行变形。例如，也可以如图8所示的第一变形例那样，使用具有柔性的磁铁片18A，使填充于多个槽8的开口部11的混合物17的内周面平整。在该变形例中，不使用粘接剂，也能够将磁铁片18A粘贴在定子铁心7的内周面。此外，能够利用磁铁片18A的磁力，将磁性粉末15吸引至混合物17的内周面侧。而且，能够在混合物17的内周面被平整且磁性粉末15被吸引至混合物17的内周面侧的状态，将树脂16固化而成形磁性楔14。由此，能够抑制磁性楔14的内周面的磁导率的参差不齐。因此，能够进一步抑制高频磁通从定子3侧向转子2侧泄漏，进一步提高旋转电机的效率。另外，虽然与上述一个实施方式一样，使用树脂制的片材18，但是为了实现与上述的第一变形例同样的目，也可以在片材18的内侧配置电磁铁等。
此外，在上述一个实施方式中，以沿定子铁心7的整个内周面配置片材18的情况为例进行了说明，不过并不限定于此，能够在不脱离本发明的主旨和技术思想的范围内进行变形。只要能够以覆盖至少1个槽8的方式，即，以沿着至少2个齿部13的内周面的方式配置片材18或18A即可。具体而言，例如也可以如图9所示的第二变形例那样，以覆盖2个槽8的方式，即，以沿着3个齿部13的内周面的方式配置片材18或18A。此外，例如也可以如图10所示的第三变形例那样，以着沿定子铁心7的内周面的四分之一的方式配置片材18或18A。此外，例如也可以如图11所示的第四变形例那样，以沿着定子铁心7的内周面的一半的方式配置片材18或18A。此外，例如也可以如图12所示的第五变形例那样，以沿着定子铁心7的内周面的四分之三的方式配置片材18或18A。而且，只要一边使片材18或18A移动一边使填充于各槽8的开口部11的混合物17的内周面平整即可。在这些变形例中，即使定子铁心7的内径尺寸改变也能够容易地应对。
此外，在上述一个实施方式中，以作为四边形的片材18的卷绕方式，以使相对的2个边接触并且使第一角与第二角接触、且第三角与第四角接触的方式卷绕的情况为例进行了说明，不过并不限定于此，能够在不脱离本发明的主旨和技术思想的范围内进行变形。例如也可以如图13所示的第六变形例那样，以虽然相对的2个边接触但是第一角与第二角不接触、且第三角与第四角不接触的方式，将片材18或18A倾斜卷绕。由此，即使定子铁心7的内径尺寸改变也能够容易地应对。
此外，在上述一个实施方式中，以在沿定子铁心7的内周面配置片材18后，从定子铁心7的轴向一侧向各槽8填充混合物17，将从各槽8溢出至定子铁心7的轴向另一侧的混合物17除去的情况为例进行了说明，不过并不限定于此，能够在不脱离本发明的主旨和技术思想的范围内进行变形。使用图14和图15说明这样的变形例。
图14是表示本变形例的旋转电机的定子的制造方法的顺序的流程图。
在步骤S1中，在定子铁心7的各槽8依次插入绝缘材料12A、线圈9和绝缘材料12B，用漆等将它们固定。之后，在步骤S6中，在定子铁心7的轴向一侧和另一侧配置例如圆筒形的夹具19，以这些夹具19覆盖槽8(参照图15)。
之后，在步骤S3中，将含有磁性粉末15和未固化状态或半固化状态的树脂16的混合物17，从定子铁心7的内周侧填充至各槽8。此时，如果混合物17从各槽8溢出至定子铁心7的内周侧，则将溢出的混合物17除去。
之后，在步骤S2中，沿定子铁心7的内周面配置片材18或18A。之后，在步骤S4中，使用片材18或18A，对填充于各槽8的混合物17的内周面进行平整使其与定子铁心7的内周面成为同一圆筒侧面。之后，将树脂16通过加热而固化，成形磁性楔14。
在本变形例中，也能够对磁性楔14的内周面进行平整使其与定子铁心7的内周面成为同一圆筒侧面。由此，能够抑制高频磁通从定子3侧向转子2侧泄漏，提高旋转电机的效率。此外，通过使用具有柔软性的片材18或18A，能够容易地平整磁性楔14的内周面。此外，即使定子铁心7的内径尺寸改变，也能够容易地应对。
另外，在以上说明中，作为本发明的应用对象的旋转电机，以笼型感应电动机(详细而言，包括具有导体条6和端环的转子2的电动机)为例进行了说明，不过并不限定于此。即，本发明也可以应用于例如永久磁铁同步电动机(详细而言，包括具有永久磁铁的转子的电动机)，或者还可以应用于发电机。
附图标记的说明
1…旋转轴、2…转子、3…定子、7…定子铁心、8…槽、9…线圈、10…保存部、11…开口部、14…磁性楔、15…磁性粉末、16…树脂、17…混合物、18…片材、18A…磁铁片。

Claims (6)

1.一种旋转电机的定子的制造方法，其中所述旋转电机的定子包括：
定子铁心；
插入于形成在所述定子铁心的内周侧的多个槽的线圈；和
由含有磁性粉末和树脂的混合物构成的多个磁性楔，其分别设置于在所述定子铁心的内周面开口的所述多个槽的开口部，
所述旋转电机的定子的制造方法的特征在于，包括：
在所述多个槽的开口部填充含有所述磁性粉末和未固化状态或半固化状态的所述树脂的所述混合物的第一步骤；
第二步骤，使用沿所述定子铁心的内周面配置的具有柔性的片材，对填充至所述多个槽的开口部的、含有所述磁性粉末和未固化状态或半固化状态的所述树脂的所述混合物的内周面进行平整使其与所述定子铁心的内周面成为同一圆筒侧面；和
在所述混合物的内周面已被平整的状态下将所述树脂固化而成形为所述磁性楔的第三步骤。
2.如权利要求1所述的旋转电机的定子的制造方法，其特征在于：
在所述第二步骤中，使用沿所述定子铁心的内周面配置的具有柔性的磁铁片，对填充至所述多个槽的开口部的、含有所述磁性粉末和未固化状态或半固化状态的所述树脂的所述混合物的内周面进行平整使其与所述定子铁心的内周面成为同一圆筒侧面，并将所述磁性粉末吸引至所述混合物的内周面侧，
在所述第三步骤中，在所述混合物的内周面已被平整且所述磁性粉末已被吸引至所述混合物的内周面侧的状态下，将所述树脂固化而成形为所述磁性楔。
3.如权利要求1所述的旋转电机的定子的制造方法，其特征在于：
所述片材沿所述定子铁心的整个内周面或一部分内周面配置。
4.如权利要求1所述的旋转电机的定子的制造方法，其特征在于：
所述片材使用粘接剂粘贴在所述定子铁心的内周面。
5.一种旋转电机，其包括旋转轴、固定在所述旋转轴的外周侧的转子和在所述转子的外周侧与所述转子隔开间隔地配置的定子，
其中所述定子包括：
定子铁心；
插入于形成在所述定子铁心的内周侧的多个槽的线圈；和
由含有磁性粉末和树脂的混合物构成的多个磁性楔，其分别设置于在所述定子铁心的内周面开口的所述多个槽的开口部，
所述旋转电机的特征在于：
所述磁性楔是以如下方式成形的：使用沿所述定子铁心的内周面配置的具有柔性的片材，在对填充至所述多个槽的开口部的、含有所述磁性粉末和未固化状态或半固化状态的所述树脂的所述混合物的内周面进行平整使其与所述定子铁心的内周面成为同一圆筒侧面后的状态下，所述树脂被固化而成形为所述磁性楔。
6.如权利要求5所述的旋转电机，其特征在于：
所述磁性楔是以如下方式成形的：使用沿所述定子铁心的内周面配置的具有柔软性的磁铁片，在对填充至所述多个槽的开口部的、含有所述磁性粉末和未固化状态或半固化状态的所述树脂的所述混合物的内周面进行平整使其与所述定子铁心的内周面成为同一圆筒侧面、且所述磁性粉末已被吸引至所述混合物的内周面侧的状态下，所述树脂被固化而成形为所述磁性楔。
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