CN112868164A - 线圈的安装构造 - Google Patents
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Abstract
在磁轭部(41)的内周面的从马达旋转周向两侧与齿部(42)突出设置部位相邻的相邻区域形成斜面部(41a)，该斜面部随着从齿部(42)突出设置部位沿着马达旋转周向离开而以朝向齿部(42)的突出方向的方式弯曲。另一方面，于第1～第6匝(T1～T6)的在齿部(42)的马达旋转轴向两侧沿着马达旋转周向延伸的导线(5a)形成有在导线(5a)的厚度方向上弯折的弯折部(5e)，该弯折部(5e)遍及导线(5a)的整个宽度方向且沿卷绕轴向重叠，并且使弯折部(5e)的马达周向两侧的导线(5a)随着从弯折部(5e)沿着马达旋转周向离开而以朝向齿部(42)的突出方向的方式倾斜。
Description
技术领域
本发明涉及一种线圈的安装构造，该线圈的安装构造具有：柱状的齿部，其突出设置于马达的定子的环状的磁轭部的内周面；以及线圈，其具有使呈带状延伸的板状的导线以沿着宽度方向弯曲并卷绕的形状在卷绕轴向上层叠而成的第1～第n匝(n为2以上的整数)，该线圈被安装于所述齿部。
背景技术
在专利文献1中公开了一种具有使呈带状延伸的板状的导线以沿着宽度方向弯曲并卷绕的形状在卷绕轴向上层叠而成的第1～第n匝(n为2以上的整数)的线圈。构成该线圈的各匝的导线大致平坦地形成。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：德国专利申请公开第102012212637号说明书
发明内容
发明要解决的问题
然而，在将专利文献1那样的线圈安装于在马达的定子的环状的磁轭部的内周面突出设置的柱状的齿部的情况下，考虑将磁轭部的内周面的从马达旋转周向两侧与齿部突出设置部位相邻的相邻区域设为与齿部突出方向垂直的平坦面。在这样的情况下，磁轭部的外周面通常以俯视时呈圆形的方式进行弯曲，因此，磁轭部的马达径向上的厚度随着从齿部突出设置部位沿着马达旋转周向离开而逐渐变薄。因此，为了将磁轭部整体的马达径向上的厚度设为用于防止磁饱和的所需最低限度的厚度以上，而需要在相邻区域的齿部突出设置部位侧的端部，将磁轭部的马达径向上的厚度设定得比所述所需最低限度的厚度大，无法实现马达的小型化。
本发明是鉴于这一方面而完成的，其目的在于实现马达的小型化。
用于解决问题的方案
为了实现上述目的，在此公开的技术中，对于线圈的安装构造而言，其特征在于，其具有：柱状的齿部，其突出设置于马达的定子的环状的磁轭部的内周面；以及线圈，其具有第1～第n匝(n为2以上的整数)，该第1～第n匝是使呈带状地延伸的板状的导线以沿着宽度方向弯曲并卷绕的形状在卷绕轴向上层叠而成的，所述线圈安装于所述齿部，在所述磁轭部的内周面的从马达旋转周向两侧与所述齿部突出设置部位相邻的相邻区域形成有斜面部，该斜面部随着从该齿部突出设置部位沿着马达旋转周向离开而以朝向所述齿部的突出方向的方式倾斜或弯曲，于所述线圈的第1～第n匝的在所述齿部的马达旋转轴向两侧沿着马达旋转周向延伸的导线形成有在该导线的厚度方向上弯折的弯折部，所述弯折部遍及导线的整个宽度方向且沿卷绕轴向重叠，所述线圈的第1～第n匝的所述弯折部的马达周向两侧的导线随着从所述弯折部沿着马达旋转周向离开而以朝向所述齿部的突出方向的方式倾斜。
发明的效果
根据本公开，在磁轭部的内周面的从马达旋转周向两侧与齿部突出设置部位相邻的相邻区域设有斜面部，因此，与将该相邻区域设成与齿部的突出方向垂直的平坦面的情况相比，在相邻区域的齿部突出设置部位侧的端部，能够将磁轭部的马达径向上的厚度设定为接近用于防止磁饱和的所需最低限度的厚度的值。因此，本公开能够实现马达的小型化。
附图说明
图1A是应用了实施方式的线圈的安装构造的马达的俯视图。
图1B是应用了实施方式的线圈的安装构造的马达的侧视图。
图1C是图1B的IC-IC线处的剖视图。
图2是表示在分割芯安装有线圈的状态的立体图。
图3是图2的俯视图。
图4是图2的IV-IV线处的剖视图。
图5是图2的V-V线处的剖视图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。
图1A～图1C分别为表示马达1的俯视图、侧视图、剖视图。不过，在任一图中均未对机壳等进行图示。该马达1在机壳(未图示)的内部具有轴2、转子3、定子4、线圈U11～W41、以及汇流条51～54。
此外，在图1A和图1C中，与纸面垂直的方向成为马达旋转轴向。
另外，“一体”或者“一体化”是指不仅通过螺栓紧固、铆接等机械的方式连接多个零件，还通过共价键、离子键、金属键等材料结合将零件电连接而得到的1个物体、或通过熔融等对零件整体进行材料结合并电连接而得到的1个物体的状态。
轴2在内部具有沿着马达旋转轴向延伸的中空部2a，在侧面设有多个贯通孔2b。中空部2a是用于对马达1的内部进行冷却的制冷剂C的通路，制冷剂C在中空部2a内沿着马达旋转轴向(轴2的长度方向)流动，并且在马达1的内部循环并进行流动。另外，流过中空部2a的制冷剂C的一部分从多个贯通孔2b流出，并且也从马达1的中心侧向外侧即也从转子3朝向定子4所在的方向流动，对转子3、定子4进行冷却。
转子3与轴2的外周相接触地设置，该转子3包括与定子4相对且N极、S极沿着轴2的外周方向交替配置的磁体31、31…。此外，在本实施方式1中，使用了钕磁体作为转子3所使用的磁体31，但对于其材料、形状、材质而言，能够根据马达1的输出等来适当变更。
定子4具有由12个(多个)图2～图5所示的分割芯40a构成的定子芯40。分割芯40a具有呈以马达旋转轴为中心的圆弧状地弯曲的板状的分割磁轭部40b。在各分割磁轭部40b的内周面，齿部42遍及马达旋转轴向整体地朝向马达1的旋转中心突出设置。以下，将与齿部42的突出方向垂直的两个方向中的、与马达旋转轴向垂直的方向称为马达旋转周向。齿部42的除了顶端部以外的部分呈以剖面四边形形状延伸的柱状，另一方面，齿部42的顶端部向马达旋转周向两侧突出。在齿部42的除了顶端部以外的部分，使构成其外周面的1对面朝向马达旋转轴向，并且使其余的1对面朝向马达旋转周向。并且，使环状的保持构件44嵌合在分割磁轭部40b的外周侧，由此这些分割芯40a相互连结。并且，由多个分割芯40a的分割磁轭部40b构成了大致圆环状的磁轭部41。因此，在磁轭部41的内周面等间隔地配置有齿部42。磁轭部41的外周面以俯视时呈圆形形状的方式进行弯曲，另一方面，磁轭部41的内周面的除了齿部42突出设置部位以外的区域以在俯视时与磁轭部41的外周面呈同心圆的方式进行弯曲。因此，在磁轭部41的内周面的从马达旋转周向两侧与齿部42突出设置部位相邻的相邻区域形成有斜面部41a，该斜面部41a随着从齿部42突出设置部位沿着马达旋转周向离开而以朝向所述齿部42的突出方向的方式弯曲。在齿部42、42…之间分别设有槽43、43…。从马达旋转轴向观察，定子4以与转子3分开一定的间隔的方式配置于转子3的外侧。
定子芯40的齿部42由层叠体构成，该层叠体是通过使由含有硅等的电磁钢板构成的多个芯片材沿着马达旋转轴向(与齿部42的延伸方向正交的方向)层叠而成的。
此外，在本实施方式中，转子3的磁极数是共计10极，其中，与定子4相对的N极为5个，S极为5个，槽43的数量为12个，但并不特别限定于此，也能够应用其他的磁极数和槽数的组合。
另外，定子4具有12个线圈U11～W41，这些线圈U11～W41应用本实施方式的安装构造并被安装于各齿部42、42…，并且在从马达旋转轴向观察时，这些线圈U11～W41配置于各槽43、43…内。即，线圈U11～W41相对于齿部42、42…成为集中绕组。再者，线圈U11～U41与汇流条51一体化而配置，线圈V12～V42与汇流条52一体化而配置，线圈W11～W41与汇流条53一体化而配置。
在此，表示线圈的符号UXY、VXY、WXY中的第1个字符表示马达1的各相(在本实施方式的情况下，为U相、V相、W相)，第2个字符表示同相内的线圈的排列顺序。第3个字符表示线圈的卷绕方向，在本实施方式中，1是顺时针方向，2是逆时针方向。因此，线圈U11表示U相的排列顺序为第1个的线圈，且卷绕方向为顺时针方向，线圈V42表示V相的排列顺序为第4个的线圈，且卷绕方向为逆时针方向。此外，顺时针是指从马达1的中心观察为右旋，“逆时针”是指从马达1的中心观察为左旋。
另外，严格来说，线圈U11、U41是U相的线圈，线圈U22、U32为U-bar相(产生的磁场的朝向与U相线圈相反)的线圈，但在以后的说明中，只要没有特别指出，则统称为U相的线圈。线圈V12～V42和线圈W11～W41也同样，分别统称为V相的线圈、W相的线圈。以下，将线圈U11～W41分别表示为线圈5。
线圈5具有卷绕的导线5a、设于导线5a的表面的绝缘覆膜5b、自导线5a的第1匝T1(后述)引出的引出部5c、以及自第6匝T6(后述)引出的引出部5d。
导线5a构成了匝列，该匝列由第1～第6匝T1～T6构成，该第1～第6匝T1～T6是通过使以剖面四边形形状呈带状延伸的板状的导线沿着宽度方向弯曲并以单层卷绕了6匝的形状在卷绕轴向上层叠而成的。此外，将从引出部5c的顶端卷绕到设有引出部5d的位置的下方的部分作为第1匝T1，将以后的每卷绕1周的部分按照顺序计数为第2～第6匝T2～T6。另外，各匝T1～T6的起点的选取方法能够任意确定。这些第1～第6匝T1～T6朝向所述齿部42的突出方向而逐渐变厚。另外，于第1～第6匝T1～T6的在所述齿部42的马达旋转轴向两侧沿着马达旋转周向延伸的导线5a的图1C中右旋方向(在图1C和图3中以箭头X表示的方向)侧端部(角部)附近形成为有在该导线5a的厚度方向上弯折的弯折部5e，所述弯折部5e遍及导线5a的整个宽度方向且沿卷绕轴向重叠，所述弯折部5e的马达周向两侧的导线5a随着从弯折部5e沿着马达旋转周向离开而以朝向齿部42的突出方向的方式倾斜。弯折部5e的马达周向两侧的导线5a相对于齿部42的突出方向所成的角度α被设定为锐角。因此，弯折部5e的马达周向两侧的导线5a沿着所述磁轭部41的斜面部41a。导线5a例如由铜、铝、锌、镁、黄铜、铁、SUS等形成。例如，能够将导线5a每半匝地从金属板进行冲裁并通过焊接等相互接合，从而制造导线5a。
绝缘覆膜5b设于导线5a的除了引出部5c、5d以外的整个表面，以使线圈5和外部的构件(未图示)绝缘。例如，在图1A～图1C所示的马达1中，利用绝缘覆膜5b和未图示的绝缘构件例如树脂、绝缘纸等，来使线圈5与定子芯40之间绝缘。另外，利用绝缘覆膜5b使线圈5的相邻的匝之间绝缘。绝缘覆膜5b例如由聚酰亚胺、尼龙、PEEK、丙烯酸、酰胺酰亚胺、酯酰亚胺、搪瓷、耐热树脂等形成。绝缘覆膜5b的厚度为数十μm左右，例如处于10μm至50μm之间。
引出部5c、5d均为导线5a的一部分，它们为了接收来自外部的电流供给、或者为了向外部供给电流，而从线圈5的侧面换言之从导线5a的与匝列交叉的平面向外侧延伸。另外，为了与外部的构件例如图1A、图1B所示的汇流条51～54中的任一者连接，在引出部5c、5d去除了绝缘覆膜5b。此外，不需要在引出部5c、5d的整个区域去除绝缘覆膜5b，例如，仅在与汇流条51～54进行连接所需的部分去除绝缘覆膜5b即可。
因此，根据本实施方式，在磁轭部41的内周面的从马达旋转周向两侧与齿部42突出设置部位相邻的相邻区域设有斜面部41a，因此，与将该相邻区域设为与齿部42的突出方向垂直的平坦面的情况相比，在相邻区域的齿部42突出设置部位侧的端部，能够将磁轭部41的马达径向上的厚度设定为接近用于防止磁饱和的所需最低限度的厚度的值。因此，能够实现马达1的小型化。
另外，使线圈5的第1～第6匝T1～T6的弯折部5e的马达周向两侧的导线5a随着从弯折部5e沿着马达旋转周向离开而以朝向齿部42的突出方向的方式倾斜，因此，即使不增大线圈5外形的马达旋转周向上的尺寸，与以各匝T1～T6的导线5a的板面与齿部42的突出方向垂直的方式配置线圈5的情况相比，也能够增大各匝T1～T6的导线5a的板面的面积。
另外，使线圈5的第1～第6匝T1～T6的弯折部5e的马达周向两侧的导线5a随着从弯折部5e沿着马达旋转周向离开而以朝向齿部42的突出方向的方式倾斜，因此，与以各匝T1～T6的导线5a的板面与齿部42的突出方向垂直的方式配置线圈5的情况相比，能够使形成于磁轭部41的内周面与线圈5之间的无用空间变窄。因此，能够提高线圈5的散热效率，能够提高定子4内的线圈5的槽满率，并且能够提高马达1的效率。
另外，由于使形成于磁轭部41的内周面与线圈5之间的无用空间减少，因此，通过使线圈5和齿部42在齿部42的突出方向上变小，能够使马达1在其径向上小型化。
此外，在上述实施方式中，将磁轭部41的斜面部41a设成了随着从齿部42突出设置部位沿着马达旋转周向离开而以朝向所述齿部42的突出方向的方式弯曲的弯曲面，但也可以如图4中以虚拟线所示，设成不弯曲而倾斜的平坦面。在该情况下，斜面部41a相对于齿部42的突出方向所成的角度β被设定为锐角。
另外，在上述实施方式中，将线圈5的匝数(n)设为6，但只要是2以上，就也可以设为6以外的匝数(整数)。
另外，在上述实施方式中，由剖面为四边形形状的线材构成了线圈5的导线5a，但也可以由剖面为梯形或菱形形状的线材构成该导线。
本公开的线圈的安装构造能够实现马达的小型化，并且在应用于马达、电力设备等方面是有用的。
附图标记说明
1、马达；4、定子；41、磁轭部；41a、斜面部；42、齿部；5、线圈；5a、导线；5e、弯折部；T1～T6、匝。
Claims (2)
1.一种线圈的安装构造，其特征在于，
所述线圈的安装构造具有：
柱状的齿部，其突出设置于马达的定子的环状的磁轭部的内周面；以及
线圈，其具有第1～第n匝，所述第1～第n匝是使呈带状地延伸的板状的导线以沿着宽度方向弯曲并卷绕的形状在卷绕轴向上层叠而成的，n为2以上的整数，所述线圈安装于所述齿部，
在所述磁轭部的内周面的从马达旋转周向两侧与所述齿部突出设置部位相邻的相邻区域形成有斜面部，该斜面部随着从该齿部突出设置部位沿着马达旋转周向离开而以朝向所述齿部的突出方向的方式倾斜或弯曲，
于所述线圈的第1～第n匝的在所述齿部的马达旋转轴向两侧沿着马达旋转周向延伸的导线形成有在该导线的厚度方向上弯折的弯折部，所述弯折部遍及导线的整个宽度方向且沿卷绕轴向重叠，所述线圈的第1～第n匝的所述弯折部的马达周向两侧的导线随着从所述弯折部沿着马达旋转周向离开而以朝向所述齿部的突出方向的方式倾斜。
2.根据权利要求1所述的线圈的安装构造，其特征在于，
所述线圈的第1～第n匝朝向所述齿部的突出方向而逐渐变厚。
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