CN117242673A - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

一种旋转电机，包括定子及转子。所述定子具有：多个铁芯，所述多个铁芯呈圆环状配置；绕组，所述绕组分别卷绕于所述多个铁芯；接线端子，所述接线端子供所述绕组接线；以及模制构件，所述模制构件对所述多个铁芯及所述绕组部分地进行覆盖。所述转子绕与所述多个铁芯的圆环中心一致的中心旋转。所述模制构件具有：树脂部，所述树脂部对所述多个铁芯及所述绕组进行覆盖；以及多个端子露出部，所述多个端子露出部使所述接线端子露出。

Description

旋转电机

技术领域

本公开涉及一种旋转电机。

背景技术

以往，已知一种用于车辆用电动助力转向装置的旋转电机。

上述旋转电机从散热性、静稳性的观点来看，具有将定子及绕组的接线端子通过树脂等模制出的模制树脂部(例如，参照专利文献1、2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特许第4865704号公报

专利文献2：日本专利特开2005-348522号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

电动助力转向装置在车辆的内部配置于温度变化较大的部位。例如，电动助力转向装置有时配置于车辆的发动机舱内。在这种情况下，构成电动助力转向装置的一部分的旋转电机暴露于更大的温度变化。

由于这样的温度变化，由旋转电机的模制树脂部、绕组以及绕组的接线端子的构成材料的线性膨胀系数的差异导致的热应力会反复产生。存在因热应力的反复产生而发生疲劳现象导致旋转电机的耐用年数受限的问题。

本公开是为了解决上述技术问题而完成的，其目的在于提供一种能够使耐用年数增加的旋转电机。

解决技术问题所采用的技术方案

本公开的旋转电机包括定子及转子。所述定子具有：多个铁芯，所述多个铁芯呈圆环状配置；绕组，所述绕组分别卷绕于所述多个铁芯；接线端子，所述接线端子接线至所述绕组；以及模制构件，所述模制构件对所述多个铁芯及所述绕组部分地进行覆盖。所述转子绕与所述多个铁芯的圆环中心一致的中心旋转。所述模制构件具有：树脂部，所述树脂部对所述多个铁芯及所述绕组进行覆盖；以及多个端子露出部，所述端子露出部使所述接线端子露出。

发明效果

根据本公开的旋转电机，能够使旋转电机的耐用年数增加。

附图说明

图1是表示实施方式1的旋转电机的结构的示意剖视图。

图2是表示构成实施方式1的旋转电机的定子的结构的立体图。

图3是表示构成实施方式1的旋转电机的定子的结构的剖视图。

图4是表示构成实施方式1的旋转电机的定子的结构的剖视图。

图5是表示构成实施方式2的旋转电机的末端线的结构的局部剖视图。

图6是表示构成实施方式2的旋转电机的末端线的结构的局部剖视图。

图7是表示构成实施方式3的旋转电机的末端线的结构的局部剖视图。

具体实施方式

参照图1～图7，对实施方式的旋转电机进行说明。

在图1～图7中，对于彼此相同或同样的构成部分标注了相同的符号。

在以下的说明中使用的术语“周向”、“径向”以及“轴向”分别与旋转电机的定子中的“周向”、“径向”以及“轴向”对应。此外，术语“径向外侧”是指径向上从定子的中心朝向外侧的方向。术语“径向内侧”是指径向上从定子的外侧朝向中心的方向。

实施方式1

图1是表示实施方式1的旋转电机100的结构的示意剖视图。

旋转电机100例如适用于装设于车辆的电动助力转向装置。电动助力转向装置通过驱动控制装置等对旋转电机100进行驱动。驱动控制装置基于从旋转电机100输出的扭矩信号等输出信号，对旋转电机100的驱动进行控制。

＜旋转电机100的整体结构＞

旋转电机100包括框架11、定子1、转子12、轴13(旋转轴)以及轴承14、15。

旋转电机100例如是三相无刷电动机。

＜框架11＞

框架11例如由从旋转电机100产生的热量的散热性优异的铝等金属制构件构成。框架11的形状相当于旋转电机100的外形。从轴向观察时，框架11的形状例如呈圆筒状。框架11是将配置于旋转电机100内部的构件包围的壳体。定子1、转子12以及轴13的一部分配置于框架11的内部。

在框架11的内部，定子1配置于框架11的内表面。即，在框架11的内部，框架11将定子1机械地保持。由此，框架11构成为当旋转电机100在轴13上产生转矩的时候与该转矩对抗。

＜转子12、轴13、轴承14、15＞

转子12配置于框架11的内部并固定于轴13的周围。转子12由永磁铁构成。

轴13是棒状的构件。作为轴13的材料，可采用公知的金属材料。从轴向观察时，轴13的中心与转子12的中心一致。轴13以从框架11的内部朝向外部延伸的方式沿轴向延伸。

第一轴承14及第二轴承15位于框架11的两端。第一轴承14及第二轴承15将轴13支承成能够旋转。第一轴承14在框架11的内部将轴13支承成能够旋转。轴13贯穿第二轴承15。从第二轴承15朝向框架11的外部延伸的轴13是旋转电机100的输出轴。

＜定子1＞

图2是表示构成实施方式1的旋转电机100的定子1的结构的立体图。图3是表示构成实施方式1的旋转电机100的定子1的结构的立体图，并且是从轴向观察时的图。图4是表示构成实施方式1的旋转电机100的定子的结构的剖视图，并且是表示包括沿轴向的旋转电机100的中心线CL的剖面的图。

在图2及图4中省略框架11、转子12、轴13、第一轴承14以及第二轴承15。

如图1～图4所示，定子1包括：多个铁芯2，所述多个铁芯2呈圆环状配置；绕组3，所述绕组3分别卷绕于多个铁芯2；绕组保持件22；端子吊钩16；以及模制构件30。

由呈圆环状配置的多个铁芯2构成的圆环的中心与图4所示的中心线CL的位置对应。因此，在以下的说明中，有时将配置了多个铁芯2的圆环的中心称为“圆环中心CL”。

＜铁芯2＞

多个铁芯2分别具有背轭4和极齿5。作为铁芯2的材料，可采用公知的金属材料。

背轭4形成径向外侧的铁芯2的外周部。

极齿5从背轭4的内周面朝向径向内侧延伸。即，极齿5形成铁芯2的内侧部分。在周向上，极齿5的宽度(圆弧宽度)小于背轭4的宽度(圆弧宽度)。因此，在呈圆环状配置的多个铁芯2中，彼此相邻的两个极齿5之间形成有切槽6。在切槽6配置有如后文所述卷绕于极齿5的绕组3。

多个铁芯2沿定子1的周向例如呈圆环状配置。在多个铁芯2中，彼此相邻的两个铁芯2之间例如设有未图示的连结部。连结部将彼此相邻的两个铁芯2连结，并确定定子1整体的多个铁芯2的位置。

多个铁芯2的圆环中心CL与轴13及转子12的中心一致。因此，通过铁芯2与转子12之间产生的磁力的作用，轴13及转子12绕与圆环中心CL一致的中心旋转。

作为连结部的结构，例如能够列举彼此相邻的两个铁芯2通过焊接而接合的焊接结构。在这种情况下，在多个铁芯2呈圆环状配置的结构中，沿周向彼此相对的两个背轭4通过焊接而连结。并不局限于这种焊接结构，也可以采用凹部与凸部嵌合的嵌合结构。

对嵌合结构的一例进行说明。周向上的铁芯2的背轭4的两个端面中，一方的端面设有凹部而另一方的端面设有凸部。在嵌合结构中，彼此相邻的两个铁芯2以凹部与凸部彼此嵌合的方式连结。

另外，作为连结部的结构，也可以采用将上述焊接结构与嵌合结构组合的结构。

在实施方式1中，呈圆环状配置的铁芯2的数量是12。另外，只要旋转电机100构成三相无刷电动机，铁芯2的数量就不局限于12，可以是13以上，还可以是11以下。

多个铁芯2由与三相交流的U相、V相、W相分别相对的U相铁芯2U、V相铁芯2V以及W相铁芯2W构成。在以下的说明中，有时将U相铁芯2U、V相铁芯2V以及W相铁芯2W简称为铁芯2。

＜绕组3＞

作为绕组3的材料，可采用公知的配线材料。

绕组3卷绕于多个铁芯2各自的极齿5。绕组3是与绕组端部7及末端线8相连的配线。绕组端部7及末端线8相当于作为绕组3的一部分的引出配线。

绕组端部7从卷绕于极齿5的绕组3朝向轴向延伸。绕组端部7从铁芯2向铁芯2的外侧露出。换言之，从铁芯2露出的绕组3的露出部分为绕组端部7。

末端线8是从定子1向定子1的外部引出的部位。末端线8从后文所述的模制构件30露出。

绕组3由与三相交流的U相、V相、W相分别相对的U相绕组3U、V相绕组3V以及W相绕组3W构成。U相绕组3U、V相绕组3V以及W相绕组3W分别卷绕于U相铁芯2U的极齿5、V相铁芯2V的极齿5以及W相铁芯2W的极齿5。

在以下的说明中，有时将U相绕组3U、V相绕组3V以及W相绕组3W简称为绕组3。

U相绕组3U、V相绕组3V以及W相绕组3W通过三角形接线(德尔塔接线)或Y接线(星形接线)而接线。作为包括U相绕组3U、V相绕组3V、W相绕组3W以及中性点的电路，可采用公知的电路结构。

如图4所示，U相绕组3U、V相绕组3V以及W相绕组3W在接线端子21中接线。卷绕于铁芯2的极齿5的绕组3与接线端子21电连接并且机械连接。

＜绕组保持件22＞

绕组保持件22例如是安装于多个铁芯2各自的背轭4的构件。绕组保持件22在定子1中对未卷绕于极齿5的配线进行保持。换言之，绕组保持件22是对从卷绕于极齿5的绕组3朝向极齿5的外侧引出的引出线进行保持的保持件。

作为绕组保持件22的材料，例如可采用具有电绝缘性的公知的绝缘材料。

绕组保持件22，例如具有与三相交流的U相、V相、W相分别相对的U相槽22U、V相槽22V以及W相槽22W。在U相槽22U、V相槽22V以及W相槽22W分别配置有与U相绕组3U、V相绕组3V以及W相绕组3W对应的引出配线。

在一个铁芯2安装有一个绕组保持件22。设于该绕组保持件22的U相槽22U、V相槽22V以及W相槽22W分别为沿周向延伸的圆弧槽。通过如图3所示的那样将多个铁芯2呈圆环状配置，使彼此相邻的绕组保持件22接合，即，使彼此相邻的圆弧槽接合。因此，在定子1整体中，U相槽22U、V相槽22V以及W相槽22W沿周向延伸。

通过将引出配线配置于U相槽22U、V相槽22V以及W相槽22W，绕组保持件22对引出配线进行保持。

＜端子吊钩23＞

端子吊钩23例如是安装于铁芯2的背轭4的构件。作为端子吊钩23的材料，例如可采用具有电绝缘性的公知的绝缘材料。端子吊钩23可以与绕组保持件22一体形成，也可以与绕组保持件22分体。

端子吊钩23配置于与末端线8及接线端子21对应的位置。端子吊钩23作为确定末端线8及接线端子21的位置的定位构件发挥作用。作为端子吊钩23，例如能够列举利用弹性力对末端线8及接线端子21进行保持的夹具。另外，端子吊钩23的结构不局限于夹具。

＜模制构件30＞

如图4所示，模制构件30具有树脂部31及多个端子露出部32。模制构件30通过使用模具的公知的成型方法，以包围定子1大致整体的方式设置于定子1。不过，如后文所述的那样，模制构件30并未构成为完全覆盖定子1，而是具有通过端子露出部32使末端线8、接线端子21等构件露出的结构。

＜树脂部31＞

树脂部31对卷绕于极齿5的绕组3、绕组端部7以及绕组保持件22进行覆盖。树脂部31进入到彼此相邻的铁芯2的背轭4之间的间隙。即，树脂部31作为对呈圆环状配置的多个铁芯2进行固定的固定部发挥作用。

作为构成树脂部31的树脂材料，例如也可以使用PA66等尼龙树脂。由此，能够实现具有低价格和高线性膨胀率的树脂部31。作为树脂部31的材料，例如也可以使用环氧树脂等公知的树脂材料。

＜端子露出部32＞

端子露出部32使末端线8、接线端子21及端子吊钩23向模制构件30的外部露出。

多个端子露出部32各自形成的位置与末端线8的位置及接线端子21的位置对应。端子露出部32与树脂部31不同，是未形成有树脂的部位。因此，可以将端子露出部32称为“非模制部”。端子露出部32也可以称为形成于树脂部31的“凹部”或者“层差部”。多个端子露出部32沿定子1的周向并以均等的间隔形成于模制构件30。

模制构件30沿定子1的周向形成为部分地覆盖定子1的外周。在形成模制构件30时，在绕组3卷绕于极齿5的状态且接线端子21由端子吊钩23保持的状态下形成树脂部31及端子露出部32。

接着，与现有的旋转电机相比，对包括具有上述结构的定子1的旋转电机100的作用效果进行说明。

在现有的旋转电机中，为了抑制定子中产生的噪音、提高定子整体的机械刚性、抑制从旋转电机产生的噪声以及提高旋转电机的散热性而采用定子整体由树脂模制的结构。此外，在现有的旋转电机中，不仅定子整体由树脂模制，也可以采用用于将三相的绕组接线的接线端子由树脂模制的结构。

在上述现有的旋转电机的结构中，构成绕组及接线端子的金属材料与用于模制的树脂材料不同，因此，金属材料与树脂材料之间存在线性膨胀系数的差异。当旋转电机暴露于大的温度变化时，由于线性膨胀系数的差异导致在绕组与树脂之间或在接线端子与树脂之间反复产生热应力。存在在产生上述热应力的部位发生疲劳现象且旋转电机的耐用年数受限的问题。

针对上述现有的旋转电机，实施方式1的旋转电机100包括具有端子露出部32的模制构件30。在端子露出部32中，末端线8及接线端子21露出。换言之，末端线8及接线端子21不被树脂部31覆盖从而不与树脂部31接触。

因此，由于末端线8不与树脂部31接触，能够抑制末端线8与树脂部31之间的热应力的产生。同样地，由于接线端子21不与树脂部31接触，因此，能够抑制接线端子21与树脂部31之间的热应力的产生。即，在末端线8与树脂部31之间以及接线端子21与树脂部31之间不会产生在现有的旋转电机中发生的疲劳现象。根据实施方式1，能够增加旋转电机100的耐用年数。

实施方式1的旋转电机100包括确定末端线8及接线端子21的位置的端子吊钩23。因此，能够维持末端线8及接线端子21配置的位置精度。换言之，末端线8以及接线端子21通过端子吊钩23而高精度地定位，因此，即使在模制构件30成型时构件30伴随热收缩而变形，也能够抑制末端线8及接线端子21的位置偏离。因此，不需要对末端线8及接线端子21的位置进行调节，从而能够提高旋转电机100的生产率。

实施方式1的旋转电机100包括具有U相槽22U、V相槽22V以及W相槽22W的绕组保持件22。在定子1整体中，U相槽22U、V相槽22V以及W相槽22W沿周向延伸。因此，通过将绕组3的引出配线分别配置于U相槽22U、V相槽22V以及W相槽22W，能够提高绕组3及接线端子21的位置精度。此外，在由绕组保持件22维持绕组3及接线端子21的位置精度的状态下，通过对使用模具的模制构件30进行成型，能够容易地进行通过模具成型的模制构件30的形成。作为模具成型，例如可采用模具合模。

端子露出部32沿定子1的周向并以均等的间隔形成于模制构件30。因此，即使在模制构件30成型时模制构件30伴随热收缩而变形，在模制构件30的周向上多个端子露出部32的间隔也能被均等地维持。即，能够改善模制构件30的成型率，并能提高定子1的生产率。

此外，通过将多个端子露出部32沿模制构件30的周向并以均等的间隔设置，能够使在被树脂部31覆盖的构件与树脂部31之间产生的热应力均匀。其结果是，能够增加旋转电机100的耐用年数。

此外，通过将多个端子露出部32沿模制构件30的周向并以均等的间隔设置，能够使定子1的重心的位置与由呈圆环状配置的多个铁芯2构成的圆环中心CL的位置重合。其结果是，在轴13通过旋转电机100的驱动而旋转的状态下，能够得到抑制旋转电机100发生振动的效果(抗振动性)。

此外，通过模制构件30具有树脂部31及端子露出部32这两者，能够局部地减小径向上的树脂部31的厚度。其结果是，能够缓和在绕组3与树脂部31之间产生的应力。此外，端子露出部32是形成于树脂部31的凹部或是层差部，因此，减少构成模制构件30的树脂材料的使用量，并有助于定子1的轻量化。此外，从定子1产生的热量通过树脂部31散热，因此，能够确保定子1的散热性。

此外，在模制构件30中端子露出部32所形成的位置相当于在定子整体由树脂模制的现有结构中应力集中的部分。换言之，与现有的回转电机的结构相比，在实施方式1的旋转电机100中，树脂部31未形成于应力集中的部分，而端子露出部32位于应力集中的部分。因此，现有的旋转电机中出现的应力集中难以在旋转电机100中出现。因此，在端子露出部32中，能够缓和绕组3及接线端子21中产生的热应力。

实施方式2

参照图5，对实施方式2的旋转电机进行说明。

图5是表示构成实施方式2的旋转电机的末端线8的结构的局部剖视图。

对与实施方式1相同的实施方式2的结构省略说明。实施方式2在末端线8的结构这一点上与实施方式1不同。以下，主要对实施方式1与实施方式2的不同点进行说明。

如图5所示，在实施方式2的旋转电机中，配置于端子露出部不32的末端线8具有弯曲部9a。弯曲部9a形成于沿轴向延伸的末端线8的中途。弯曲部9a具有曲柄形状。弯曲部9a可以称为对末端线8中产生的应力进行吸收的“应力吸收部”。

在此，对在实施方式2的回转电机中末端线8中产生热应力的情况进行说明。末端线8具有弯曲部9a，因此，即使末端线8中产生使末端线8沿轴向缩短或延伸那样的应力，该应力也能由弯曲部9a吸收。因此，抑制了末端线8沿轴向变形。

同样地，即使末端线8中产生使末端线8朝向径向或轴向变形那样的应力，该应力也能由弯曲部9a吸收。因此，抑制了末端线8沿径向或轴向变形。

根据实施方式2的旋转电机，能够得到与上述实施方式1相同或类似的效果。此外，即使末端线8中产生了应力，弯曲部9a也能对末端线8的应力进行吸收，因此，能够缓和末端线8中的应力并能够提高旋转电机的耐用年数。

＜变形例＞

图6是表示构成实施方式2的变形例的旋转电机的末端线8的结构的局部剖视图。

在实施方式2中进行说明过的弯曲部的形状不局限于图5所示的曲柄形状。如图6所示，末端线8可以具有呈大致S字形状的弯曲部9b来代替图5所示的弯曲部9a。弯曲部9b可以称为对末端线8中产生的应力进行吸收的“应力吸收部”。

在这种情况下，也能得到与上述实施方式2相同或类似的效果。

实施方式3

参照图7，对实施方式3的旋转电机进行说明。

图7是表示构成实施方式3的旋转电机的末端线8的结构的局部剖视图。

对与实施方式1相同的实施方式3的结构省略说明。实施方式3在末端线8的结构这一点上与实施方式1不同。以下，主要对实施方式1与实施方式3的不同点进行说明。

如图7所示，在实施方式3的旋转电机中，配置于端子露出部32的末端线8包括具有比末端线8的直径小的细线部10。细线部10形成于沿轴向延伸的末端线8的中途。细线部10可以称作促进细线部10的变形的“变形促进部”。

在此，对在实施方式3的回转电机中末端线8中产生热应力的情况进行说明。末端线8具有细线部10，因此，细线部10随着末端线8中产生的应力而主动地变形。因此，通过细线部10的变形，缓和了具有大于细线部10的直径的部位中产生的应力。

根据实施方式3的旋转电机，能够得到与上述实施方式1相同或类似的效果。此外，即使末端线8中产生了应力，细线部10也会变形，因此能够缓和末端线8中的应力，并能够提高旋转电机的耐用年数。

(符号说明)

1定子；2铁芯；2U U相铁芯；2V V相铁芯；2W W相铁芯；3绕组；3U U相绕组；3V V相绕组；3W W相绕组；4背轭；5极齿；6切槽；7绕组端部；8末端线；9a、9b弯曲部；10细线部；11框架；12转子；13轴；14第一轴承(轴承)；15第二轴承(轴承)；21接线端子；22绕组保持件；22UU相槽；22V V相槽；22W W相槽；23端子吊钩；30模制构件；31树脂部；32端子露出部；100旋转电机。

Claims (6)

1.一种旋转电机，包括：

定子，所述定子具有多个铁芯、绕组、接线端子和模制构件，其中，所述多个铁芯呈圆环状配置，所述绕组分别卷绕于所述多个铁芯，所述接线端子供所述绕组接线，所述模制构件对所述多个铁芯及所述绕组部分地进行覆盖，以及

转子，所述转子绕与所述多个铁芯的圆环中心一致的中心旋转，

所述模制构件具有：树脂部，所述树脂部对所述多个铁芯及所述绕组进行覆盖；以及多个端子露出部，所述多个端子露出部使所述接线端子露出。

2.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述旋转电机包括绕组保持件，所述绕组保持件分别安装于所述多个铁芯，

所述绕组保持件具有圆弧槽，所述圆弧槽沿所述定子的周向延伸，

在所述圆弧槽供所述绕组的一部分配置。

3.如权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，

所述多个端子露出部沿所述定子的周向并以均等的间隔形成于所述模制构件。

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，

所述绕组具有末端线，所述末端线与所述绕组相连，

所述末端线分别位于所述多个端子露出部，

所述末端线具有应力吸收部，所述应力吸收部对所述末端线中产生的应力进行吸收。

5.如权利要求1至3中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

所述绕组具有末端线，所述末端线与所述绕组相连，

所述末端线分别位于所述多个端子露出部，

所述末端线具有变形促进部，所述变形促进部因所述末端线中产生的应力而变形。

6.如权利要求1至5中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

使用PA66作为所述树脂部的材料。