旋转电机的定子的制作方法

本发明涉及一种旋转电机的定子。

背景技术：

现有技术中，已知一种涉及具有定子和转子的旋转电机的发明(参照下述专利文献1)。在该现有的旋转电机中，定子具有利用绝缘件将在径向层叠地填充于槽(slot)内的导电线圈彼此之间和槽与导电线圈之间绝缘的结构。转子与定子隔开规定的间隙可旋转地设置(参照该文献的权利要求1等)。

另外，定子中，绝缘件以夹在第1导电线圈与在相同槽内和第1导电线圈相邻的第2导电线圈之间的方式设置。该绝缘件围绕第1导电线圈，其端部在嵌入部以夹在绝缘件的一面与第1导电线圈之间的方式固定。而且，该绝缘件以与围绕在第1导电线圈的绝缘件部分相同的方向围绕在第2导电线圈的周围，其端部在嵌入部以夹在绝缘件的另一面与第2导电线圈之间的方式固定。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-195009号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

根据上述现有的发明，能够得到一种设有适于对导电线圈进行绝缘的绝缘件的旋转电机(参照专利文献1的0011段等)。然而，关于该现有的旋转电机的定子，在槽收纳绝缘件之后在槽中配置线圈的工序中，容易产生线圈与绝缘件的干扰，从提高生产率的观点出发，存在改善的余地。

本发明使鉴于所述技术问题而完成的，其目的在于提供一种与现有技术相比提高了生产率的旋转电机的定子。

用于解决课题的方法

为了达成上述目的，本发明的旋转电机的定子包括槽、配置于该槽的多个线圈和在上述槽内配置于上述线圈的周围的绝缘件，该旋转电机的定子的特征在于，上述绝缘件包括：包围上述多个线圈的外周部；和从该外周部延伸至上述线圈之间并在前端折返的弯折部。

发明效果

根据本发明的旋转电机的定子，通过在槽配置将片状的绝缘件折弯而成的简单结构的绝缘件，利用被折返且形状稳定的弯折部及其周围的外周部，能够划定形状稳定的多个筒状的空间。并且，能够使多个线圈容易插通该形状稳定的多个筒状的空间，使槽与线圈之间和线圈彼此之间容易绝缘。因此，根据本发明，能够提供一种与现有技术相比提高了生产率的旋转电机的定子。

附图说明

图1是本发明的实施方式1的具有定子的旋转电机的分解立体图。

图2是图1所示的旋转电机的定子的立体图。

图3是图2所示的iii部的放大图。

图4是图2所示的线圈和绝缘件的截面图。

图5是表示图4所示的绝缘件的变形例1的截面图。

图6是表示图4所示的绝缘件的变形例2的截面图。

图7是表示图4所示的绝缘件的变形例3的截面图。

图8是本发明的实施方式2的旋转电机的定子的相当于图4的截面图。

图9是本发明的实施方式3的旋转电机的定子的相当于图3的放大图。

图10是本发明的实施方式3的旋转电机的定子的相当于图4的截面图。

具体实施方式

以下，参照附图，说明本发明的旋转电机100的定子30的实施方式。

[实施方式1]

图1是本发明的实施方式1的具有定子30的旋转电机100的分解立体图。

旋转电机100例如包括轴10、固定于该轴10的转子20和配置于该转子20的周围的定子30。旋转电机100例如装载于混合动力汽车或者电动汽车等车辆，兼具作为供给电力以使轴10旋转的电机的功能和通过轴10的旋转来发电的发电机的功能这两种功能，能够以根据车辆的行驶状态来切换各功能的方式进行使用。

轴10为在转子20的轴线l方向贯通圆筒状的转子20的中心的棒状的部件，固定于转子20，以转子20的轴线l为中心与转子20一体地旋转。转子20包括由磁性体形成的圆筒状的铁芯21和固定于铁芯21的轴线l方向的两端部的由非磁性体形成的端环(endring)22。

转子20的铁芯21例如通过在轴线l方向层叠多个电磁钢板而构成。作为构成转子20的铁芯21的电磁钢板，例如能够使用对厚度为0.05mm至1mm左右的电磁钢板进行冲压加工或者蚀刻加工来加工为规定的形状而得的电磁钢板。转子20的铁芯21包括：以等角度间隔配置在周向且在轴线l方向延伸的多个磁铁插入孔23；和插入到该磁铁插入孔23的多个磁铁24。在磁铁插入孔23与磁铁24之间，填充有作为用于将磁铁24固定于磁铁插入孔23的粘接剂的树脂材料。

图2是图1所示的旋转电机100的定子30的立体图。图3是图2所示的被二点划线包围的iii部的放大图。此外，表示的是在图2所示的iii部及其周边，在铁芯31的径向和轴线l方向上与铁芯31的端面31a平行的平面上将线圈40和绝缘件50切断以使铁芯31的端面31a的一部分露出的状态。另外，图3中省略了线圈40的图示。

本实施方式的旋转电机100的定子30主要包括：圆筒状的铁芯31；设置于该铁芯31的多个槽32；配置于该槽32的多个线圈40；和在槽32内配置于线圈40的周围的绝缘件50。详情在后文记述，本实施方式的旋转电机100的定子30的特征在于：配置于线圈40的周围的绝缘件50包括：包围多个线圈40的外周部51；和从该外周部51延伸至线圈40之间并在前端52a折回的弯折部52。

定子30的铁芯31例如通过对厚度为0.05mm至1mm左右的电磁钢板进行冲压加工或者蚀刻加工来加工为大致圆环状的规定的形状，通过层叠加工为该规定的形状电磁钢板而构成。定子30的铁芯31具有中空圆筒状的形状，具有以等角度间隔设置于周向的多个槽32。定子30的铁芯31例如可以在周向设有72处槽32。

槽32设置为从铁芯31的内周面沿铁芯31的径向去的辐射状的槽状，在轴线l方向贯通铁芯31，具有沿轴线l方向在内周面从铁芯31的一端面31a至另一端面31b连续的开口部33。铁芯31的周向上的开口部33的宽度例如能够设定为能够插入线圈40的宽度，且能够设定为小于等于铁芯31的周向上的槽32的宽度。

定子30的铁芯31包括设置于槽32之间的多个齿(teeth)34和作为铁芯31的外周部51的环状的芯背(coreback)35。多个齿34与芯背35设置为一体，多个齿34从芯背35沿铁芯31的径向向铁芯31的中心延伸。图1所示的转子20以与定子30的铁芯31之间存在微小的间隙的方式可旋转地被支承在多个齿34的定子30的铁芯31的径向内侧、即圆筒状的定子30的铁芯31的内侧。

线圈40例如为具有矩形的截面形状的平角线，在外表面设有绝缘覆膜，在各槽32内沿铁芯31的径向配置有一列(参照图4)。在图示的例子中，线圈40具有长方形的截面形状，以截面的长边与铁芯31的径向大致平行的方式配置于槽32内。本实施方式的旋转电机100的定子30中，例如使三相线圈40成为8极、72槽32的分布绕组，各相线圈40通过星形联结连接在一起。

绝缘件50例如可以如图3所示的那样，逐个配置在各槽32中。绝缘件50例如通过将绝缘纸折弯成形来制作。作为绝缘纸，例如可以使用利用粘接剂将芳纶纸与绝缘树脂层叠而成的材料。作为绝缘树脂，例如可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)、聚醚酰亚胺(pei)、聚酰亚胺(pi)、聚丙烯(pp)等。绝缘件50的厚度例如为0.1mm至0.5mm左右。

图4是本实施方式的旋转电机100的定子30的配置于一个槽32的多个线圈40和绝缘件50的截面图，是图2所示的定子30的铁芯31的沿轴线l方向的端面31a截面图。

绝缘件50例如能够在定子30的铁芯31的轴线l方向上通过两端部具有从槽32突出的长度的一片绝缘纸来制作，保证定子30的铁芯31与线圈40之间的绝缘距离，能够使相邻的线圈40之间绝缘。绝缘件50例如将绝缘纸沿定子30的铁芯31的轴线l方向多次横跨而折弯，从而在整体上，与槽32的形状对应的截面呈长方形的较薄方筒状的形状，划定在定子30的铁芯31的径向排列的多个矩形的筒状的空间。在由该绝缘件50划定的筒状的空间分别插通线圈40。

更详细而言，在本实施方式的旋转电机100的定子30中，绝缘件50包括：包围多个线圈40的外周部51；和从该外周部51向线圈40之间延伸并在前端52a折返的弯折部52。再详细而言，外周部51的周向上的绝缘件50的一方的端部53，配置于在定子30的铁芯31的径向上配置在最内周的线圈40的与槽32的开口部33相对的内周侧的侧面。绝缘件50沿该最内周的线圈40的内周侧的侧面在铁芯31的周向延伸，在该线圈40的内周侧沿左侧的角部向径向外侧折弯。

绝缘件50进而从最内周的线圈40的内周侧的左侧的角部，向铁芯31的径向上配置于最外周的线圈40的外周侧的左侧的角部，沿多个线圈40的左侧的侧面向铁芯31的径向外侧延伸。绝缘件50进而沿最外周的线圈40的外周侧的左侧的角部在铁芯31的周向折弯，沿该最外周的线圈40的外周侧的侧面延伸，在该最外周的线圈40的外周侧沿右侧的角部向铁芯31的径向内侧折弯。

绝缘件50进而从铁芯31的径向上相邻的2个线圈40中的外周侧的线圈40的外周侧的右侧的角部，至该外周侧的线圈40的内周侧的右侧的角部，沿该外周侧的线圈40的右侧的侧面延伸。绝缘件50进而在该外周侧的线圈40的内周侧沿右侧的角部在铁芯31的周向折弯，在铁芯31的周向上横穿2个线圈40之间，向沿铁芯31的周向的反方向折返，在反方向上横穿2个线圈40之间。绝缘件50进而在内周侧的线圈40的外周侧沿右侧的角部，向铁芯31的径向内侧折返。

绝缘件50如上所述，分别折进到铁芯31的径向上相邻的2个线圈40之间。另外，绝缘件50在铁芯31的径向上，从最外周的线圈40的外周侧的右侧的角部至最内周的线圈40的内周侧的右侧的角部，沿多个线圈40的右侧的侧面向铁芯31的径向内侧延伸。绝缘件50进而在最内周的线圈40的内周侧沿右侧的角部，在铁芯31的周向上折弯。

绝缘件50进而沿最内周的线圈40的内周侧的侧面延伸，外周部51的周向上的绝缘件50的另一方的端部54与外周部51的周向上的绝缘件50的一方的端部53重叠。在本实施方式的旋转电机100的定子30中，绝缘件50的外周部51的周向上的两端部53、54，相对于定子30的铁芯31的周向上的槽32的开口部33的两侧的壁面32a，在铁芯31的径向上相对的位置重叠。由此，绝缘件50利用外周部51和弯折部52覆盖槽32内的全部线圈40的外周面的大致整个面。

绝缘件50的外周部51将例如在铁芯31的径向排列为一列的多个线圈40的外周包围。即，外周部51包括：沿最内周的线圈40的内周侧的侧面和最外周的线圈40的外周侧的侧面的一对周向延伸部51a；和沿多个线圈40的左侧和右侧的侧面的一对径向延伸部51b。换言之，外周部51包括：在铁芯31的周向上配置在多个线圈40的两侧，且在铁芯31的径向延伸的一对径向延伸部51b；和在铁芯31的径向上配置在多个线圈40的两侧，在铁芯31的周向延伸的一对周向延伸部51a。

绝缘件50的弯折部52从外周部51向线圈40之间弯折并在前端52a折返。另外，在本实施方式的旋转电机100的定子30中，弯折部52从外周部51的一对径向延伸部51b中的一方的径向延伸部51b至另一方的径向延伸部51b横穿线圈40之间。弯折部52从外周部51的一方的径向延伸部51b延伸，优选前端52a与另一方的径向延伸部51b接触，不过也可以前端52a与另一方的径向延伸部51b之间存在间隙。此情况下，优选弯折部52的前端52a横穿2个线圈40之间且到达2个线圈40的r形(圆角)的角部之间的间隙。

以下，对本实施方式的旋转电机100的定子30的作用进行说明。

如上所述，本实施方式的旋转电机100的定子30包括：槽32；配置于该槽32的多个线圈40；和在槽32内配置于线圈40的周围的绝缘件50。并且，绝缘件50包括：包围多个线圈40的外周部51；从该外周部51向线圈40之间延伸并在前端52a折返的弯折部52。因此，如图3和图4所示，例如通过在槽32配置将片状的绝缘纸折弯而成形的简单结构的绝缘件50，利用被折返且形状稳定的弯折部52及其周围的外周部51，能够划定形状稳定的多个筒状的空间。

更具体而言，绝缘件50包括：外周部51，其划定细长的长方形截面的平坦的筒状外形；和弯折部52，其将由外周部51划定的筒状的空间在定子30的铁芯31的径向上划分为多个矩形筒状的空间。而且，弯折部52以绝缘件50在前端52a折返并重叠二重的状态在定子30的铁芯31的周向延伸，成为二重的绝缘件50各自在弯折部52的基端与向铁芯31的径向内侧和外侧延伸的外周部51连续(相连)。

根据这样的结构，弯折部52能够提高对作用于定子30的铁芯31的径向、周向和轴线l方向的力的刚性，能够抑制定子30的铁芯31在径向、周向和轴线l方向的变形或位移。另外，外周部51由多个弯折部52增强，能够抑制定子30的铁芯31在径向和周向上的变形或位移。因此，利用绝缘件50的弯折部52及其周围的外周部51，能够划定形状稳定的多个筒状的空间。

并且，能够使多个线圈40从定子30的铁芯31的轴线l方向容易地插通该形状稳定的绝缘件50的多个筒状的空间。由此，能够利用绝缘件50覆盖槽32内的线圈40的外周面的大致整个面，能够利用绝缘件50使槽32与线圈40之间和线圈40彼此之间容易绝缘。因此，根据本实施方式的旋转电机100的定子30，与现有技术相比能够简化部件结构，能够提供一种容易制造且生产率提高的旋转电机100的定子30。

另外，在槽32中配置有绝缘件50的状态下，通过将线圈40配置于槽32，能够防止线圈40与槽32接触而损伤，能够更可靠地防止短路或者接地错误等不良状况。另外，绝缘件50在配置于线圈40之间的弯折部52的前端52a折返，绝缘件50在线圈40之间以二重重叠的状态配置，因此能够更可靠地使相邻的线圈40之间绝缘。另外，能够确保在槽32内相邻的不同相的线圈40之间的绝缘件50的爬电距离，提高绝缘性。此外，能够根据线圈40的电压来调整从弯折部52的基端至前端52a的长度。

另外，尽量避免配置于槽32的壁面与多个线圈40之间的绝缘件50的外周部51成为二重，能够提高线圈40的占空系数。并且，在配置于线圈40之间的弯折部52中使绝缘件50成为二重，能够提高线圈40之间的绝缘性。例如，装载于车辆的旋转电机100的使用电压多超过100v，根据不同情况也可以对线圈40施加600v以上的电压。因此，提高线圈40之间的绝缘性是极为重要的。

另外，在本实施方式的旋转电机100的定子30中，绝缘件50如图4所示，外周部51的周向上的两端部53、54在与槽32的壁面32a相对的位置重叠。由此，能够容易控制绝缘件50的端部53、54的朝向。因此，与绝缘件50的外周部51的周向上的两端部53、54位于线圈40之间的情况相比，能够使由绝缘件50划定的筒状的空间的形状稳定，从而更可靠地防止在线圈40的插入时绝缘件50与线圈40干扰。此外，绝缘件50的外周部51的周向上的两端部53、54的位置不限于与定子30的铁芯31的径向内侧的槽32的壁面32a相对的位置。

图5和图6分别是表示图4所示的绝缘件50的变形例1和变形例2的截面图。

在图5所示的变形例1中，绝缘件50的外周部51的周向上的两端部53、54，在与定子30的铁芯31的径向外侧的槽32的壁面32b相对的位置重叠。另外，在图6所示的变形例2中，绝缘件50的外周部51的周向上的两端部53、54，在定子30的铁芯31的周向上相对的槽32的壁面32c的一侧彼此相对的位置重叠。具有该变形例1和变形例2的绝缘件50的旋转电机100的定子30，也能够得到与本实施方式的旋转电机100的定子30同样的效果。

另外，本实施方式的旋转电机100的定子30包括圆筒状的铁芯31，从铁芯31的内周面沿铁芯31的径向设置有槽32。并且，线圈40具有矩形的截面形状，在槽32内沿铁芯31的径向配置为一列。由此，能够使线圈40容易配置于定子30的铁芯31，提高定子30的生产率。另外，将配置于相邻的槽32的同相的线圈40串联连接，将该串联连接的同相的线圈40作为单位绕组来进行线圈40的连接，由此能够改善线圈40的电气上的平衡。

另外，在本实施方式的旋转电机100的定子30中，弯折部52从一对径向延伸部51b中的一方的径向延伸部51b至另一方的径向延伸部51b横穿线圈40之间。由此，能够可靠地在与定子30的铁芯31的径向相邻的2个线圈40的彼此相对的侧面之间配置弯折部52，能够使它们之间更可靠地绝缘。此外，弯折部52不限于从一方的径向延伸部51b至另一方的径向延伸部51b按相同的朝向横穿线圈40之间的结构。

图7是表示图4所示的绝缘件50的变形例3的截面图。

在图7所示的变形例3中，绝缘件50交替地设有从一对径向延伸部51b中的一方的径向延伸部51b至另一方的径向延伸部51b横穿线圈40之间的弯折部52、和从另一方的径向延伸部51b至一方的径向延伸部51b横穿线圈40之间的弯折部52。即，弯折部52在定子30的铁芯31的径向上交替地以相反方向横穿线圈40之间。具有该变形例3的绝缘件50的旋转电机的定子30，也能够得到与本实施方式的旋转电机100的定子30相同的效果。

如以上说明的那样，根据本实施方式的旋转电机100的定子30，能够提供一种简化绝缘件50的结构，同时与现有技术相比提高了生产率的旋转电机100的定子30，能够削减旋转电机100的定子30的制造成本。

[实施方式2]

下面，援引图1至图3，使用图8，对本发明的旋转电机的定子的实施方式2进行说明。图8是本发明的实施方式2的旋转电机的定子的相当于图4的截面图。

本实施方式的旋转电机的定子中，绝缘件50的弯折部52从一对径向延伸部51b分别向线圈40之间延伸，前端52a在线圈40之间彼此相对，在这一点与上述的实施方式1的旋转电机100的定子30不同。本实施方式的旋转电机的定子的其他结构与上述的实施方式1的旋转电机100的定子30相同，因此对相同的部分标注相同的附图标记，并省略说明。

如图8所示，本实施方式的旋转电机的定子中，绝缘件50的弯折部52从一对径向延伸部51b分别向线圈40之间延伸，前端52a在线圈40之间彼此相对。彼此相对的弯折部52的前端52a优选相互接触，不过也可以稍有间隙。根据本实施方式的旋转电机的定子，不仅能够得到与上述的实施方式1的旋转电机100的定子30相同的效果，还能够更可靠地利用绝缘件50覆盖绝缘覆膜比较容易变薄的线圈40的角部，能够进一步提高绝缘性和可靠性。

[实施方式3]

最后，援引图1和图2，使用图9和图10，说明本发明的旋转电机的定子的实施方式3。图9是本发明的实施方式3的旋转电机的定子的相当于图3的放大图。图10是本发明的实施方式3的旋转电机的定子的相当于图4的截面图。

本实施方式的旋转电机的定子中，在铁芯31的径向上在槽32内配置有2个绝缘件50a、50b这一点，与上述的实施方式1的旋转电机100的定子30不同。本实施方式的旋转电机的定子的其他结构与上述的实施方式1的旋转电机100的定子30相同，因此对相同的部分标注相同的附图标记，并省略说明。

如图9和图10所示，本实施方式的旋转电机的定子中，在铁芯31的径向上在槽32内配置有2个绝缘件50a、50b。一方的绝缘件50b与铁芯31的径向上的内周侧的槽32的壁面32a接触，另一方的绝缘件50a与铁芯31的径向上的外周侧的槽32的壁面32b接触。

一方的绝缘件50b包括：外周部51，其包围铁芯31的径向上的内周侧的2个线圈40；和从该外周部51向线圈40之间延伸并在前端52a折返的弯折部52。另一方的绝缘件50a包括：外周部51，其包围铁芯31的径向上的外周侧的4个线圈40；和从该外周部51向线圈40之间延伸并在前端52a折返的弯折部52。

根据本实施方式的旋转电机的定子，能够得到与前述的实施方式1的旋转电机100的定子30相同的效果。另外，即使配置于定子的铁芯31的径向的线圈40的数量增加，通过将绝缘件50a、50b分为2个，也能够在制造绝缘件50a、50b时抑制增加折弯绝缘件50a、50b的工序，抑制生产率降低。另外，通过利用1个绝缘件50a、50b的外周部51包围2个以上的线圈40，能够在将绝缘件50a、50b配置在槽32的工序中抑制生产率降低。

另外，通过使一方的绝缘件50b与铁芯31的径向上的内周侧的槽32的壁面32a接触，使另一方的绝缘件50a与铁芯31的径向上的外周侧的槽32的壁面32b接触，能够使各绝缘件50a、50b被槽32的3个方向的壁面支承。由此，在绝缘件50a、50b的筒状的空间中插通线圈40的工序中，能够防止绝缘件50a、50b的铁芯31在轴线l方向偏离从而抑制生产率降低。

以上使用附图对本发明的实施方式进行了详细的说明，不过具体的结构不限于该实施方式，只要是不超出本发明的宗旨的范围内的设计改变等，既可以包含于本发明。

例如，在上述的实施方式中，对能够装载于混合动力汽车或者电动汽车等的车辆，作为电机或者发电机来使用的旋转电机的定子进行了说明。然而，本发明的旋转电机的定子例如也能够用于在启动停止中的车辆的引擎的驱动系统中使用的旋转电机。另外，在上述的实施方式中，使用卷线为平角线作为线圈的段线圈(segmentcoil)进行了说明，但是线圈的卷线不限于平角线。另外，本发明的旋转电机的定子不仅能够用于永磁铁式的旋转电机，也能够用于感应式的旋转电机。

另外，在上述的实施方式中，作为旋转电机，说明了这样的旋转电机，即：将线圈插入到以在定子铁芯的内周侧开口的方式设置的多个槽内，通过向定子的线圈供给交流电流，定子产生旋转磁场，利用该旋转磁场使转子产生旋转扭矩。作为这样的旋转电机，例如有使用笼形转子的感应电动机或转子中具有永磁铁的同步电动机，也能够将它们作为发电机来使用。在能够应用本发明的定子的旋转电机中，能够包含这样的感应电动机和同步电动机这两者。作为感应式的旋转电机的一个例子，例如有磁极数为8极的旋转电机。

附图标记的说明

30…定子

31…铁芯

32…槽

32a…壁面

32b……壁面

32c……壁面

40…线圈

50…绝缘件

50a…绝缘件

50b…绝缘件

51…外周部

51a…周向延伸部

51b…径向延伸部

52…弯折部

52a…前端

53…端部

54…端部

100…旋转电机。