专利名称：旋转电机的转子及其制造方法
技术领域：
本发明涉及将导体卷绕成多列、多层的旋转电机的转子及其制造方法，尤其涉及搭载在车辆等上的交流发电机的转子绕组及其制造方法。
背景技术：
在车辆用交流发电机的转子中，因车辆的电气负载增大等而要求更大的发电机输出功率。因此，就采用将导体卷绕成多列、多层以提高空间效率的结构，并在将导线卷绕规定圈数后，对从绕架露出的部位即最外层外周侧滴上树脂进行涂布等，保护导线不受热量或异物影响。此外，为对付旋转所产生的离心力的影响，在最外层的全周上卷绕保护带，来确保耐离心性(例如参照日本特许第3383143号公报)。
另外，在现有的卷绕多层的线圈中，有如下一种结构在筒状部设有许多贯通孔，通过浸涂清漆或滴下含浸清漆，使清漆浸透到线圈的较深的部位，并使其稳定化(例如参照日本实开昭61-20020号公报)。
但是，在这种现有的转子的制造方法中，即使例如对从绕架露出的外周面涂布树脂，在多层的场合，树脂也不会随着其后的加热而渗透到最内层，线圈相互间夹着空气被固定，存在着面临受热或摩擦等的缺点。另外，通过浸涂或滴下含浸使导体相互间浸透树脂的方法，必须在绕架上设置多个浸渍用孔，不能确保作为用于旋转体的绕架的强度，有变形、破损之虞。此外，多列、多层的导体排列状态因这种绕架的变形而变化，一般认为因导体损伤会使发电机自身产生不良情况。另外，在较密地卷绕数十层等甚至更多层线圈的场合，即使从含浸用孔进行浸渍，要使线圈相互间同样程度地浸透清漆，实际上是相当困难的。其原因是，在高密度排列成多层的绕组中，大半部分纵横交错而成为邻接、密接状态的所谓叠绕，难以形成粘性树脂浸入到深层部(在卷绕结束的状态下，用绕组将周围围绕得较厚的绕组范围)的通路。另外，对于多列，只要是非常多，则必须在绕架的筒状部上设置与其相应的孔，在内周侧配置铁心的场合，也有绝缘性之忧。
发明内容
本发明是为解决上述问题而作成的，其目的在于，提供这样一种旋转电机的转子即使在将卷绕有多列、多层绕组的转子搭载于车辆进行连续旋转驱动的场合，也可抑制多层导体的散开、损坏等，以确保可靠性。
本发明的另一目的在于，可获得提高绕组的冷却性能和每个匝数输出功率的旋转电机的转子。
在本发明的车辆用交流发电机的转子中，具有旋转轴；枢装在该旋转轴上与其一体旋转的励磁铁心；配设在该励磁铁心上的圆环状的导体绕架；在该导体绕架上卷绕成多列、多层的导体，其特点是，从多层的最内层到最外层的整列导体相互间的间隙中至少深层部的导体相互间隙，由均匀的树脂层充填。
在本发明的车辆用交流发电机的转子的制造方法中，其特点是，具有在将导线卷绕在绕架上之前对所述导线涂布流动性树脂材料的工序；将涂布了所述流动性树脂材料的导线在所述绕架上卷绕成多列、多层后，将整体加热使所述树脂硬化的工序。
由此，可抑制因附加持续旋转振动所引起的多层导体的散开、损伤，大大提高热传导率，具有增大每个匝数输出功率的效果。
图1是表示本发明实施例1的车辆用交流发电机的转子的剖视图。
图2(a)是表示本发明实施例1的绕架部分的主要部分放大剖视图。
图2(b)是图2(a)的导线周围的放大图。
图3(a)是表示本发明转子的绕组制造方法的卷绕工序图。
图3(b)是表示该绕组制造方法的加热硬化工序的概念图。
图4是表示本发明实施例2的绕架部分的主要部分放大剖视图。
图5(a)是表示本发明实施例3的绕架部分的主要部分放大剖视图。
图5(b)是图4(a)的导线周围的放大图。
具体实施例方式
实施例1图1是用来实施本发明的实施例1的旋转电机的转子，图2是其绕架部分的主要部分放大图。在该实施例1中，作为旋转电机，使用车辆用交流发电机。图1、图2中，转子1具有旋转轴2，其从车辆的内燃机等通过未图示的皮带而被旋转驱动。还具有嵌装在旋转轴2上的一对爪状磁极形励磁铁心3。该一对励磁铁心3具有沿外周互相向对方侧弯曲延伸的许多磁极爪3a和与其形成一体的铁心筒状部3b，并使互相的磁极爪3a交替啮合地相对配置。在相对的磁极爪3a的内侧夹持有励磁绕组4。励磁绕组4包括截面为コ字形的圆环状的绕架5和卷绕在该绕架5上的导线6，导线6例如是直径为0.8mm的圆线导体，以二十列、十几层那种状态较密地卷绕成多列、多层。导线6与树脂7一起较密地收纳在由绕架5的中空筒体部51和从该中空筒体部51的轴两端向径向延伸的圆盘状的侧面部52所围成的空间中。在所述中空简体部51的内周侧，以压入的状态设有励磁铁心3的铁心筒状部3b。
在如此构成的车辆用交流发电机的转子中，如前所述，转子利用未图示的内燃机等通过皮带而作持续旋转，产生离心力。另外，通过进行导通、发电，由导线6、励磁铁心3等发热。
接着，说明所述转子的励磁绕组的制造方法的一例子。
图3表示将导线6与树脂7一起较密地卷绕在绕架5中的制造工序，且由下面工序构成。
(A)第一工序(参照图3(a))图3(a)是为实施本发明用的绕线装置的概要图，图中，5是上述的绕架，6是导线，通过所述绕架5的逆时针方向旋转，从未图示的送出骨架具有规定张力地进行卷绕。11是绕线喷嘴，其前端部设有内藏了树脂7的漏斗13。
在将导线6卷绕在由绝缘树脂成形所制成的绕架5上之前，从漏斗13对向中空筒体部51的切线方向延伸的导线6的单体实施环氧树脂等的有流动性的绝缘树脂材料7，并使绕架5旋转，卷绕导线6。图3(a)中，绕架5是轴笔直方向剖面，表示从最内层卷绕导线6的状态。
(B)第二工序(参照图3(b))在将所述导线6与树脂7一起卷绕在绕架5上后，将整体放在加热炉9内进行加热，使实施了的树脂7硬化。
采用如上所述的旋转电机的转子的制造方法，在绕架5内沿轴向邻接的导线相互间及与其外周侧邻接作为上层的导线之间等可分配适量的树脂7，并可均匀遍布于多列、多层的绕架内。
另外，由于每次卷绕对导体涂布树脂，故可在所需的卷绕部位自由地增减树脂，当然，至少可均匀地涂布在深层部，而且可价廉地制造各种式样。
另外，上述是在卷绕在绕架上的阶段中进行加热的，但加热硬化也可是组装在铁心上之后。
另外，与以往技术不同，由于树脂7均匀遍布在导体相互间克服离心力，作为最后工序，除特别场合外，不必在导体最外层外周侧卷绕保护带等。
如上所述，采用本发明的实施例1，由于树脂7可均匀地遍布于绕在绕架5上的导线6相互间的间隙，故可克服离心力而将导线6可靠地维持在规定位置。另外，也无导线6相互间摩擦产生断线的不良情况。并且，由于收纳在绕架5中的导线6周围的空气基本消失，因此热传导率飞跃性提高，且因进行以树脂(具有空气的约10倍的热传导率)为主的热传导率，故可使绕架内导体温度下降，可提高每个匝数的发电机的输出功率。
而这里，导体周围的多余空气被置换成树脂是重要的，不一定100％塞满树脂。
另外，采用本发明，由于可促进由绕线较厚地围绕周围的绕组范围即励磁绕组深层部22的热传导率，故可排出充满内部而不是出口处的热量。由此，可缩小因旋转所产生的移动空气而冷却的非深层部(卷绕结束后的状态下，在相近的周边有绕架或外界的绕组范围)23与所述深层部之间的热量差异，提高冷却的均衡化、甚至整体绕组的冷却效率。
另外，卷绕的绕组是一持续的连续体，因某个高热部位的存在，故整体冷却效率有下降的趋势，从这一点看，上述冷却效率的均衡化影响到冷却效率的显著提高。
均匀设置的树脂所占整列导体相互间间隙的范围，最好较密地设成比整列导体相互间间隙即除了树脂外的导体相互间小的范围，由此，被充填的树脂7可调整为必要最低限度的量，不会使制造成本、热效率和空间效率恶化。
另外，上述实施例中，虽然导线6是直径0.8mm的圆线，但只要是直径0.5mm以上的线，就可获得大致同样的效果。这可从分别设在导体相互间的树脂要有一定的截面积来推导。而层数若是10层以上，则难以散热，含浸树脂就不会遍布到整个面的深层部22，但采用本发明，即使在这种深层部22，也能可靠地获得绕线导体的可靠性和改善温度。
实施例2图4表示本发明的实施例2。图4中，中空筒体部51的外周面上(与铁心筒状部3b相反侧)设有波状连续的凸部55，并嵌满卷绕在其上的导线6。该凸部55与成型绕架5时所使用的导线6的大小(直径)一致，同时通过树脂成形来形成。
采用本发明的实施例2，可预先将所述中空筒体部51的外周面与导线6最内层(第一层)之间的间隙做小(通常成为比第2层以后的导体相互间的间隙大的间隙)，可相应减少所实施的树脂的量而作成适当的量。另外，由于在靠近铁心附近未夹有多余的树脂，故热量适当，还可降低成本。
实施例3上述实施例中，导体6都是圆线的例子，它是基于制作容易、具有通用性的理由。但是，如图5所示，即使截面为六角形等的非圆形线、多边形状，在将其较密地卷绕在绕架内的结构中，也不会改变成导体相互间产生任何间隙的状况，通过使用它，也可实现所期望的目的。另外，在用截面为矩形等导线排列卷绕成面与面互相相对的场合，该面的相互间空间较小，但无论是现实还是电气绝缘性，由于绕组表面角必须构成圆弧形状，故该部位结构与圆线相互间相同，另外，即使是该截面为多边形状的导体，只要是相当于圆线截面直径0.5mm以上的大小，则效果相同。
实用性如上所述，本发明的旋转电机的转子，不仅用于车辆用交流发电机的转子，而且可广泛用于导体卷绕成多列、多层的其它所谓的旋转电机的转子。
权利要求
1.一种旋转电机的转子，具有旋转轴；枢装在该旋转轴上与其一体旋转的励磁铁心；配设在该励磁铁心上的圆环状的导体绕架；在该导体绕架上卷绕成多列、多层的导体，其特征在于，从多层的最内层到最外层的整列导体相互间的间隙中至少深层部的导体相互间隙，由均匀的树脂层充填。
2.如权利要求1所述的旋转电机的转子，其特征在于，均匀设置的树脂所占整列导体相互间间隙的范围，比整列导体相互间间隙小。
3.如权利要求1或2所述的旋转电机的转子，其特征在于，收纳在绕架中的多层导体是10层以上。
4.如权利要求1或2所述的旋转电机的转子，其特征在于，收纳在绕架中的多层导体由直径0.5mm以上的线构成。
5.如权利要求1或2所述的旋转电机的转子，其特征在于，绕架的中空筒体部外周围设有位于导体相互间的凸部。
6.如权利要求1或2所述的旋转电机的转子，其特征在于，收纳在绕架中的多层导体，其截面具有多边形状。
7.一种旋转电机的转子的制造方法，其特征在于，具有在将导线卷绕在绕架上之前对所述导线涂布流动性树脂材料的工序；将涂布了所述流动性树脂材料的导线在所述绕架上卷绕成多列、多层后，将整体加热使所述树脂硬化的工序。
8.如权利要求7所述的旋转电机的转子的制造方法，其特征在于，涂布在导线上的树脂的量被调整成其所占整列导体相互间间隙的范围小于整列导体相互间间隙。
全文摘要
一种车辆用交流发电机的转子，在绕架上将导体卷绕多列、多层，从最内层到最外层的导体相互的间隙中，至少深层部的导体相互间隙由均匀的树脂层充填。而本发明的车辆用交流电机的转子的制造方法中，具有如下工序在将导线卷绕在绕架上之前，对所述导线涂布流动性树脂材料的工序；将涂布了所述流动性树脂的导线在所述绕架上卷绕成多列、多层后，将整体加热使所述树脂硬化的工序。
文档编号H01F7/02GK1781233SQ20048001135
公开日2006年5月31日 申请日期2004年5月6日 优先权日2004年5月6日
发明者田中和德 申请人:三菱电机株式会社