旋轉電機的定子，以及具備該定子的旋轉電機的制作方法

文檔序號：11161824閱讀：951來源：國知局

本發明涉及馬達、發電機等旋轉電機的定子，以及具備該定子的旋轉電機。

背景技術：

作為本技術領域的背景技術，有日本特開2011-234482號公報(專利文獻1)。該公報記載有：“提供一種旋轉電機的定子，其既抑制了定子線圈的線圈端部的大型化，又可以減輕對構成定子線圈的導線的絕緣保護膜的損壞。導線的轉向部包括：突出部，其從第1槽向與定子芯的軸向平行的方向突出；傾斜部，其經由從突出部的頂端向周向彎曲的第1彎曲部以未滿90度的角度向第k槽(另一槽)傾斜地延伸，所述第k槽以規定的間隔(1磁極間距)與第1槽分離；以及第2彎曲部，其從傾斜部的頂端朝與定子芯的軸向平行的方向彎曲，并與容納于第k槽的槽容納部連接。由此，轉向部形成有2個彎曲部，并被設為在周向非對稱的形狀”(參照摘要)。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2011-234482號公報

技術實現要素：

發明要解決的課題

但是，在專利文獻1所示的技術中，如果定子線圈的線徑變大的話，在從第1槽向第2槽過渡時，相鄰的線圈彼此容易干涉到。為了避免干涉，需要在槽的過渡時使導線多彎曲，但也有容易損壞包覆線圈表面的絕緣覆膜的擔憂。如果作為其對策而使絕緣膜變厚的話，存在有不僅槽內的導體占空系數變小，效率下降，而且由于相鄰導體間的干涉而難以實現低線圈端化的問題。

因此，本發明的目的在于，提供一種旋轉電機的定子，以及具備該定子的旋轉電機，所述旋轉電機的定子既避免了定子線圈的線圈端部的相鄰導體間的干涉，又抑制了線圈端部的高度。

解決課題的技術手段

為了解決上述課題，采用例如權利要求書所記載的結構。

本申請包含解決上述課題的多個手段，但如果列舉其中一例，則是一種旋轉電機的定子，其包括：具備多個槽的定子芯；以及插入至所述槽的定子線圈，所述旋轉電機的定子的特征在于，所述定子線圈具備與第1導體配置在同一層的、且插入至與該第1導體相鄰的槽的兩個以上的導體，朝向外徑的線圈突出部的形狀以描繪圓弧的形態構成。

發明的效果

根據本發明，能夠提供一種旋轉電機的定子，以及具備該定子的旋轉電機，所述旋轉電機的定子既避免了定子線圈的線圈端部的相鄰導體間的干涉，又抑制了線圈端部的高度。

通過以下的實施例的說明來明確上述以外的課題、構成以及效果。

附圖說明

圖1是混合動力電動汽車的框圖。

圖2是本發明的實施例所涉及的旋轉電機的截面圖。

圖3是示出旋轉電機的定子的外觀圖的圖。

圖4是示出進入一個槽的線圈的概略的圖。

圖5是從內徑側觀察將線圈插入至定子芯的狀態的圖。

圖6是示出本發明的一實施例中的旋轉電機的定子的外觀的圖。

圖7是示出現有的旋轉電機的定子的外觀的圖。

圖8是與軸向垂直地觀察本實施例的定子的圖。

圖9是示出現有的定子線圈的圖。

圖10是示出實施例的定子線圈的立體圖。

圖11是示出實施例的定子線圈的圖。

圖12是示出組合實施例的定子線圈的狀態的圖。

具體實施方式

以下，說明本發明的實施例。

在以下的說明中，使用混合動力電動汽車用的旋轉電機作為旋轉電機的一例。此外，在以下的說明中，“軸向”是指沿著旋轉電機的旋轉軸的方向。“周向”是指沿著旋轉電機的旋轉方向的方向。“徑向”是指以旋轉電機的旋轉軸為中心時的矢徑方向(半徑方向)。“內周側”是指徑向內側(內徑側)，“外周側”是其反方向，也就是指徑向外側(外徑側)。

首先，說明實施例的概要。

此處說明的實施例與旋轉電機的定子的線圈結構有關。旋轉電機大致通過設為圓筒狀的定子，以及在該定子的內周側隔著規定的間隙而配置的轉子構成。

定子具有多個磁極，所述多個磁極被配置為在旋轉方向上極性交替不同，該定子包括：呈圓筒狀的定子芯，以及卷繞于該定子芯的多個定子線圈。定子芯內形成有用于容納定子線圈的、在軸向上貫通且在周向上排列的多個槽。各定子線圈通過與容納配置于各槽內的多個導體電連接而構成，沿著軸向在槽內延伸，并且利用從槽的軸向一端引出的引出線部，以與多個磁極對應的方式，跨越以規定的周向間距分離的多個槽而延伸。各定子線圈構成為，具有在以規定的周向間距分離時用于在層中過渡的曲柄部，以使得從相鄰的槽引出的線圈彼此不干涉。

并且，在本實施例中，除了設有用于在上述多相的定子線圈的層中過渡的曲柄部，還設有從徑向外側朝向徑向內側折彎返回的彎曲部。由于上述折彎返回的彎曲部能夠擴大避免相鄰的線圈間的干涉的距離，由此能夠降低軸向高度，因此能夠實現低線圈端化，從而確保和變速器等其他設備的空隙。

接著，使用附圖詳細描述實施例。

圖1是搭載有本發明的實施例所涉及的旋轉電機的混合動力電動汽車的框圖。車輛1搭載有作為車輛動力源的發動機2和旋轉電機3。另外，也可以并用作用不同的兩個旋轉電機，在該情況下，一個旋轉電機進行發電以及車輛的驅動兩者，另一個旋轉電機負責車輛的驅動。

發動機2以及旋轉電機3產生的轉矩經由無極變速器、有級式自動變速器等變速器4，和差速裝置5被傳達至車輪(驅動輪)6。旋轉電機3搭載于發動機2和變速器4之間，或者搭載于變速器4中。因此，為了使對與車輛1的空間的影響為最小限度，要求旋轉電機3小型高輸出。

圖2是簡略示出上述的旋轉電機3的局部截面圖，隔著旋轉軸201，用截面表示左邊的區域，將右側的區域作為側視圖來表示。旋轉電機3容納配置于殼體7的內部。在此，在如圖1所示旋轉電機3配置于發動機2和變速器4之間的結構的情況下，殼體7利用發動機2的殼體、變速器4的殼體而構成。此外，在旋轉電機3搭載于變速器4中的情況下，殼體7利用變速器4的殼體而構成。

旋轉電機3包括定子100和轉子200。轉子200隔著間隙11配置于定子100的內周側。轉子200固定于旋轉軸201，與該旋轉軸201一體地旋轉。旋轉軸201的兩端利用軸承202A、202B可旋轉地支承于殼體7。定子100的外周側使用螺栓12等固定于殼體7的內周側。該旋轉電機3是轉子200內具有永久磁鐵的3相同步型電動機，并通過將大電流(例如300A程度)的3相交流電提供至定子100來作為電動機而工作。

圖3是以單體表示旋轉電機1的定子100的立體圖，圖4是示出各槽105的內部的截面圖。

如圖3及圖4所示，該定子100包括：在內周側形成有多個槽105的定子芯(也稱為定子鐵心)101；以及卷繞于該定子芯101的、與U相、V相以及W相對應的3個定子線圈102。槽105在軸向上貫通形成，并且以規定的周向間距在周向上等間隔地排列，并在內周側開口形成在軸向上延伸的狹縫108。

如下文所述，各定子線圈102具備插入并保持于槽105的多個導體106。并且，相同的槽105內相鄰的導體106彼此利用設置于定子芯101的軸向一端側(圖3的下端側)的焊接部104來相互焊接，由此構成為多個導體106通過焊接部104電連接的長條形的定子線圈102。在各槽105內插入絕緣紙103，通過該絕緣紙103使得導體106的插入槽105內的直線部與定子芯101之間絕緣。如圖4所示，絕緣紙103以捆綁排列于各槽105內的4個導體106中的相鄰兩個導體106的方式設置，即在各槽105內設置有兩個絕緣紙103。

各定子線圈102利用從槽105的軸向一端引出的設為大致U字形狀或者大致V字形狀的引出線部107，跨越以規定的周向間距分離的多個槽105地延伸。并且，通過多個定子線圈102產生多個磁極，所述多個磁極被配置為在旋轉方向上極性交替不同。

如圖4所示，插入至槽105的4個導體106a、106b、106c、106d以成為同心圓狀的層的方式在定子芯101的徑向配置為一列。從內徑方向起將導體106a、106b、106c、106d插入至各槽105的位置依次設為第1層、第2層、第3層、第4層。即，導體106a配置插入于第1層，導體106b配置插入于第2層，導體106c配置插入于第3層，導體106d配置插入于第4層。

在如圖3、圖4所示的本實施例中，具有在定子線圈102從第1層過渡至第2層以及從第3層過渡至第4層時伴有扭轉的曲柄部109。但是，在該層間過渡時的扭轉不是必須的。

圖5是從內徑側觀察將線圈插入至定子芯的狀態的圖。

如圖4、圖5所示，構成定子線圈102的各導體106是矩形截面型線圈。各導體106具備在軸向上貫通于槽105內的直線部110，并且從槽105的軸向一端(圖3的上端)引出的一方的引出線部107形成為U字形狀或者V字形狀，并利用兩端具備接合部104的銅線而構成。在此，將導體106中從槽105引出的、構成線圈端部的部位被稱為線圈端導體部300。線圈端導體部300的詳細結構在下文敘述。

也可以使用分段線圈作為導體106。在該情況下，在將分段線圈插入至槽104內之前，能夠將與定子芯101的端部相比位于軸向兩端的線圈端預先成形，并能夠容易地在異相間或者同相間設置合適的絕緣距離。

圖6是示出本實施例的定子的外觀的圖，圖7是示出現有的定子的外觀的圖。

在從軸向觀察定子100的情況下的導體106配置于某個固定半徑R的圓周上。如圖6所示，本實施例中的導體106的外徑是具有描出光滑圓弧的成形形狀的結構，如圖7所示，現有的導體106的外徑是相對于外徑線具有波狀的成形形狀W的結構。進而，由于導體106形成為在相鄰的導體間交叉時產生的間隙111為平行四邊形，因此即使在線徑大的情況下，也能使相鄰導體間的間隙較大，從而可以確保合適的絕緣距離。

圖8是與軸向垂直地觀察本實施例的定子100的圖。從定子芯引出的導體106形成朝外徑方向(圖8的左右方向)擴展，且與軸向(圖8的上下方向)平行那樣的大致梯形形狀。其結果是，能夠將線圈端部的朝向外徑方向的突出抑制為最小限度，從而能夠實現旋轉電機的小型以及節省空間化。進而，在冷卻電動機時，進行使用變送器油的直接冷卻、或者在安裝于定子外側的外殼上使用水路、空氣的流動進行間接冷卻，但通過在線圈端外徑方向上設置平面形狀112，能夠優化上述冷卻構件的流動，從而提高冷卻效果。

圖9是示出構成定子線圈102的導體106的、線圈端導體部300中的現有結構的圖，圖10-圖12是示出本實施例中的線圈端導體部300的圖。形狀如圖9、10所示，各自的線圈端導體部300在兩端具有從槽開始向軸向延伸的直線部110，并分別形成用于與軸向的斜行部301連接的彎曲部302，在斜行部頂點形成用于在層中過渡的曲柄部303。在圖9中，是從斜行部301到曲柄部302之間雖為線徑的寬度、或者線徑寬度以上但沒有向外徑突出的形狀。在示出本實施例的圖10中，以具有彎曲部305的形狀構成，所述彎曲部305在從斜行部301到曲柄部303之間從外徑到內徑、或者從內徑到外徑、在徑向上僅過渡線徑的寬度并折彎返回。

如圖11所示，是以曲柄部303為中心時，從導體106的在軸向上貫通的直線部110至斜行部301的軸向連接角度304在兩端為相同的形狀，線圈端導體部300是在從斜行部301至斜行部頂點的曲柄部303之間軸向上不具有彎曲部的形狀。

如圖12所示，線圈端導體部300具有軸向高度變化的斜行部301，在斜行部301中途設置的徑向彎曲部305是與相鄰的其他線圈端導體部300的斜行部301徑向相鄰的結構。

其結果是，由于將去往定子芯外徑方向的線圈端部的突出抑制為最小限度，且避免與相鄰的定子線圈的干涉的，所以取得了能夠與線徑無關地降低線圈端高度的效果。

如以上所說明的，根據本發明，在車輛用旋轉電機的定子中的分段線圈中，沿軸向設置的彎曲部有1個頂點部和2個槽根部，且不僅有在定子芯外徑方向設置的向外徑方向彎曲的第1段的彎曲部，還具有從外徑朝向內徑方向折彎返回的2段以上的彎曲部。通過該構成，將去往定子芯外徑方向的線圈端部的突出抑制為最小限度，進而避免與相鄰的線圈的干涉，所以能夠提供具有如下特征的旋轉電機的定子結構，其能夠與線徑無關地降低線圈端高度。

另外，本發明并不限定于上述的實施例，包含各種各樣的變形例。例如，上述的實施例是為了易于理解地說明本發明而進行的詳細說明，但未必限定于包括所說明的全部的構成。此外，對于實施例的結構的一部分，可以追加、刪除、替換其他的結構。

符號說明

1：車輛

2：發動機

3：旋轉電機

4：變速器

5：差速裝置

6：車輪

7：殼體

100：定子

101：定子芯

102：定子線圈