专利名称：旋转电机的定子的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种旋转电机的定子，尤其涉及与其线圈导线的连接有关的部分的结构。
背景技术：
公知有将电能转换为旋转动能的电动机、将旋转动能转换为电能的发电机、以及能够发挥电动机和发电机的任一方的作用的电气设备。以下将上述电气设备记为旋转电机。旋转电机具有同轴配置而相对旋转的两个部件。通常情况下，一方被固定，另一方旋转。在被固定的部件(定子)上配置线圈，向该线圈供给电力，从而形成旋转的磁场。通过与该磁场的相互作用，另一个部件(转子)旋转。定子上所配置的线圈例如通过将成型为预定的形状的线圈导线安装在定子上，之后将该线圈导线彼此连接而形成。在下述专利文献I中记载有将平板形状的母线与构成线圈的漆包线并行配置而焊接的技术。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2008-193767号公报
发明内容
发明要解决的课题在将平板形状的母线的端部与线圈导线的端部并行配置并将上述端面焊接的情况下，焊接区域减小，或由于端面彼此偏移而导致焊接区域偏倚，存在焊接部分的强度降低的情况。本发明的目的在于，在焊接端面的情况下确保焊接强度。用于解决课题的手段本发明的旋转电机的定子，包括:多个线圈导线，安装在定子铁芯上；和至少一个母线，与至少一个上述线圈导线连接且由宽度比上述线圈导线的宽度宽的平板部件构成。多个线圈导线通过将线圈导线彼此直接连接，或经由母线连接，或将上述两种方式组合起来进行连接而形成定子线圈。此外，母线可以包括将3相的定子线圈的中性点彼此连接的母线，此外也可以包括将定子线圈和向定子线圈供给电力的动力线连接的母线。线圈导线与母线通过焊接而连接。线圈导线在至少一个端部具有线圈导线端延伸部，母线在至少一个端部具有母线端延伸部。这些线圈导线端延伸部与母线端延伸部并列地延伸，两者的端彼此被焊接。线圈导线端延伸部以与由平板部件构成的母线的宽度宽的侧面邻接的方式配置。母线端延伸部的前端在宽度方向上形成为锥形形状。母线端延伸部的前端的宽度可以大于线圈导线的前端的宽度。此外，可以将线圈导线的剖面设置为长方形，该长方形的长边与母线相对。
在两个端部设置了母线端延伸部的母线可以在这两个端部上焊接有线圈导线，由此这些线圈导线彼此被连接。此外，仅在一个端部设置了母线端延伸部的母线可以在形成有锥形形状的一个端部上焊接线圈导线，在另一个端部上连接动力线。由此，线圈导线与动力线被连接。此外，也可以在母线的与动力线连接的一侧的端部设置锥形，与和线圈导线的焊接同样地进行与动力线的焊接。在两个端部具有锥形形状的母线能够用于按旋转电机的每相分别将线圈导线彼此连接而分别形成定子线圈的相线圈母线。此外，在两个端部具有锥形形状的母线能够用于将各相的定子线圈的一端连接而形成中性点的中性点母线。在用于中性点母线的情况下，在两端的中间设置分支的部分，在该分支的部分的端部也设置母线端延伸部，能够在三个端延伸部分别焊接3相的定子线圈的一端。能够形成按每相将至少一个的相线圈母线通过树脂等绝缘材料进行模制成型而被一体化的母线模块。此外，该母线模块也可以是将一个中性点母线也一起通过模制成型而一体化的模块。此外，该母线模块也可以是将在一端连接有动力线的母线即动力线母线也通过模制成型而一体化的模块。在动力线母线的与线圈导线连接的一侧的端部形成有锥形形状。母线模块可以在旋转电机的旋转轴线方向上与定子线圈相邻而配置。并且，线圈导线端延伸部和母线端延伸部被配置为沿旋转电机的旋转轴线方向且朝着远离定子铁芯的方向延伸。发明效果通过锥形形状，焊接时的热量传递至距前端深的位置，焊接区域扩大。此外，焊接时熔融的材料沿着锥形形状流动，焊接区域扩大。
图1是表示旋转电机的定子的立体图。图2是表示母线模块安装在定子上的状态的图。图3是以单体表示母线模块的立体图。图4是母线模块在图3的A-A线处的剖视图。图5是用于说明容纳母线的区域38的图。图6是表示母线的形状及母线模块内的配置的图。图7是表示母线端延伸部和线圈导线端延伸部的详细形状的立体图。图8是表示母线端延伸部的详细形状的图。图9是表示使用前端没有锥形形状的母线的情况下的焊接状态的图。图10是表示使用前端具有锥形形状的母线的情况下的焊接状态的图。图11是表示焊接状态的与母线的长边方向正交的剖视图。图12是用于说明线圈导线相对于母线偏移的情况下的焊接状态的图。标号说明10 定子16 线圈导线20 线圈导线端延伸部22 动力线
26母线模块30母线端延伸部32连接板(动力线母线)36母线44锥形部46斜面48母线前端面50线圈导线前端面
具体实施例方式以下，参照
本发明的实施方式。图1是表示旋转电机的定子10的外观的立体图。但是，省略了后述的母线模块。定子10具有大致形状为圆环或圆筒状的定子铁芯12，在定子铁芯12的内周，沿周向排列有作为磁极的齿14。在齿14上缠绕线圈导线16，从而在定子铁芯上安装定子线圈18。在本实施方式中，将成型为预定的形状的多个线圈导线16插入齿14之间的空间即插槽内，将线圈导线16彼此焊接或经由母线等导体连接，从而形成定子线圈18。更具体而言，将线圈导线16彼此焊接而直接连接，从而形成作为定子线圈18的一部分的部分线圈，并使用母线等与线圈导线不同的导体连接该部分线圈的线圈导线16的端,从而形成定子线圈18。定子10在圆环或圆筒状的定子铁芯12上安装有定子线圈18的状态下也具有圆环或圆筒形状。以下，关于定子等的形状，简单起见，将圆环及圆筒表述为圆环。在圆环形状的定子10的内侧，配置有转子(不图示)。通过向定子线圈18供给电力，在定子10的圆环的内侧的空间形成旋转磁场，通过与该磁场的相互作用，转子旋转。该转子的旋转的轴线为旋转电机的旋转轴线，该轴线与定子10的圆环的中心轴线一致。在以下说明中，将该旋转电机的旋转轴线即定子10的圆环的中心轴线延伸的方向表述为旋转轴线方向。如图1所示线圈导线的端从定子线圈18向图1中的上方即旋转轴线方向突出。将从该定子线圈18延伸的线圈导线的端部表述为线圈导线端延伸部20。在定子10中，按U相、V相、W相的每相设置有2组部分线圈，各部分线圈的端即线圈导线端延伸部20共计有12个。线圈导线端延伸部20按每相在中性点侧的端彼此电气连接。此外，U相、V相、W相各自的每一个线圈导线端延伸部20上连接有用于供给三相交流电力的动力线22。动力线22还具有在通过旋转电机发电的情况下将该发电的电力向外部送出的功能。图2及图3是表示使按每相将线圈导线16彼此连接用的由电导性材料构成的多个母线一体化而成的母线模块26的图。图2是表示安装在定子10上的状态的图，图3是表示母线模块26的单体的状态的概略图。母线模块26在旋转轴线方向上与定子10的侧部尤其与定子线圈18相邻地配置。母线模块26包括沿着定子10的圆环形状延伸为圆弧形状的母线模块主体28、以及从该主体28突出且与线圈导线端延伸部20连接的端子30。在母线模块主体28内，配置有沿着该主体28的圆弧延伸的多个母线，该母线的端部从母线模块主体28突出而形成端子30。将该端子30表述为母线端延伸部30。母线端延伸部30比母线模块主体28的侧面即朝向与母线模块主体28的长边方向交叉的方向的面突出。在定子10中，向背对背的侧面尤其是母线模块主体28的圆弧形状的外周侧的侧面和内周侧的侧面突出。此外，保持通过焊接等与动力线22连接的连接板32的保持部34从母线模块主体28突出而设置(参照图3)。连接板32设置有与相数相同的三个。母线模块主体28的径向的尺寸即宽度为定子线圈18的径向的宽度以下，包括保持部34的母线模块26整体的宽度也容纳在定子铁芯12的宽度中。定子线圈18是按每相用母线将两个部分线圈连接而形成的。两个部分线圈各自的线圈导线的一个端与母线连接，一个部分线圈的其余线圈导线的端与中性点连接，另一个部分线圈的其余线圈导线的端与动力线连接。用图3更具体地说明母线与线圈导线的连接关系。母线端延伸部30中与U相的线圈导线连接的用标号30U1、30U2表示，与V相的线圈导线连接的用标号30V1、30V2表示，与W相的线圈导线连接的用标号30W1、30W2表示，与各相的线圈导线的中性点侧的端连接的端子用标号30N1、30N2、30N3表示。关于U相的两个部分线圈中的一个部分线圈，该部分线圈的线圈导线的一端与母线端延伸部30U1连接,另一端与中性点侧的母线端延伸部30N1连接。另一个部分线圈的线圈导线的一端与母线端延伸部30U2连接，另一端与连接板32连接。V相、W相也是同样的。在母线模块的外周侧，设置有保持连接板32的保持部34。连接板32上连接有线圈导线16的一个端。连接板32为例如大致J字形，将J字的短边的部分保持为朝向周向外侧。该短边与动力线22连接，长边与各相的线圈导线16的其余一根连接。图4是与U、V、W相、中性点对应的4个母线36并行而配置的位置处的母线模块26的剖视图，例如是用图3的A-A线表示的剖视图。母线36均为平板形状，为了将预定的线圈导线彼此连接而形成为细长的形状。4个母线36排列为上下2层、左右2列的2X 2配置。另外，在本说明书中，将上下方向设为旋转电机的旋转轴线方向，将接近定子的一侧设为下，将远离的一侧设为上来进行说明。此外，将左右方向设为与旋转轴线正交的方向即旋转电机的径向，将左设为旋转电机的内侧，将右设为外侧来进行说明。对于这些方向，是为了便于说明而导入的，与实际的装置配置中的方向及朝向没有关系。此外，在需要区别4个母线36的情况下，对U、V、W相的母线(相线圈母线)分别标以36U、36V、36W的标号，此外对中性点的母线(中性点母线)标以36N的标号来进行说明。如图所示，U相母线36U配置于下层左列，V相母线36V配置于上层右列，W相母线36W配置于上层左列，中性点的母线36N配置于下层右列。此外，将2X2配置的4个区域分别记为区域38来进行说明。如图5所示，关于4个区域，将上层左列记为区域38-1，将上层右列记为区域38-2，将下层左列记为区域38-3，将下层左列记为区域38-4。母线模块26为了将母线36彼此绝缘，并且覆盖母线36而与外部绝缘，包含绝缘部件40。绝缘部件40例如为树脂成型品，通过模制成型将母线36U、36V、36W、36N —体化。在图中，绝缘部件40被一体地表示，但根据成型的情况也可以分割为两个或两个以上的部分。例如，可以先成型绝缘部件40的“田”字形中央的十字部分，对该十字型的部件配置母线，并对此进一步进行树脂模制，从而成型外侧的方形部分。绝缘部件40的材料可以是通用的塑料，也可以根据使用环境等采用工程塑料、超级工程塑料。图6是表示母线36U、36V、36W、36N各个的形状的图。图6(a)表示上层即区域38-1、38-2所属的层，图6(b)表示下层即区域38-3、38-4所属的层。各母线36U、36V、36W、36N是将平板形状的部件细长地、尤其是大致圆弧形状地设置而成的，板面位于形成圆弧的平面内。并且，在圆弧的两端或两端和中间位置设置有母线端延伸部30。如后文所述，母线端延伸部30为锥形形状，U、V、W相的母线36U、36V、36W成为在两端形成有锥形形状的两端锥形母线。中性点的母线36N也是在两端形成有锥形形状的两端锥形母线，但是还从两端之间的位置产生分支，在此也设置有具有锥形形状的母线端延伸部30。U相的母线36U配置在下层的左侧的区域38-3。V相的母线36V配置在上侧的层，从端子30V1横切左侧的区域38-1，穿过右侧的区域38-2，再次横切左侧的区域38_1而到达端子30V2。W相的母线36W从端子30W1沿着区域38_1延伸，在超过端子30U2的位置从上层移至下层，穿过区域38-3到达端子30W2。中性点的母线36在下侧穿过右侧的区域38-4而延伸。这样，4个母线36在母线模块主体28内配置为每2个重叠为上下2层，且左右平行。将线圈导线16与动力线22连接的连接板32也可以视为由平板形状的导体构成的母线。在以下说明中，将连接板32记为动力线母线32。动力线母线32的一端为与线圈导线16焊接的母线端延伸部，其在图3中用标号30C表示。在说明母线32、36的形状时，将母线延伸的方向记为长边方向。此外，将与长边方向交叉且沿着平板形状的板面的方向记为宽度方向，将该方向的尺寸记为宽度。此外，将与长边方向交叉且贯穿板面的方向记为厚度方向，将其尺寸记为厚度。图7为表示母线端延伸部30和线圈导线端延伸部20的细节的形状的图。图8是表示母线端延伸部30的细节的形状的图。在母线端延伸部30中，长边方向为图7、8中上下的方向，左右的方向为宽度方向，纵深方向为厚度方向。如图所示，母线端延伸部30和线圈导线端延伸部20相互并列而向相同方向延伸，两者的前端朝向上方即远离定子线圈18的方向。此外，线圈导线端延伸部20被配置为与母线36的宽度宽的侧面42相邻。线圈导线16为长方形剖面的所谓矩形线，被配置为长方形的长边与母线36的宽度宽的侧面42相对。母线36的宽度大于线圈导线16的宽度。在母线端延伸部30的前端设置有在宽度方向上前端变细的形状的锥形部44。形成锥形形状的斜面46形成于两侧，优选对称地形成。关于锥形形状的尺寸，相对于图8所示的宽度方向的尺寸a，长边方向的尺寸b长。此夕卜，长边方向尺寸b比为去除部件的棱边及毛刺而制作的倒角的长度长。若是宽度尺寸为数毫米的母线，那么由于通常去除棱边用的倒角的尺寸小于I毫米，因此锥形形状的长边方向尺寸b具有其以上的尺寸。线圈导线16具有一定的剖面形状，在线圈导线端延伸部20中，被覆52被去除，导体露出。母线36的前端面48的宽度即锥形部44的前端的宽度，即使为锥形形状也大于线圈导线16的前端面50的宽度。从定子线圈18的线圈末端部分延伸的线圈导线16的位置在制作过程中无法高精度地确定，产生一些偏移。为了允许该偏移，母线的前端面48比线圈导线的前端面50宽度宽。图7例示相线圈母线36U、36V、36W及中性点母线36N的两端部的母线端延伸部30，但中性点母线36N的中间的母线端延伸部30N2也设置有同样的锥形形状(参照图3)。此外，三个动力线母线32的母线端延伸部30C也设置有同样的锥形形状(参照图3)。另夕卜，在图2中省略了母线端延伸部30的锥形形状。
图9及图10是表示由锥形部44的有无而形成的焊接部分的形状差的图。图9表示使用没有锥形部44的母线54的情况的图，图10是表示使用本实施方式的具有锥形部44的母线36的情况的图。在进行焊接时，在线圈导线16与母线54的焊接的端朝向上方的状态下，从上方进行加热。没有锥形部的母线54的顶面宽度宽。因此，熔解的材料由于表面张力而留在母线54的顶面，熔解的材料固化而成的焊珠56仅形成在非常接近母线54及线圈导线16的前端面的附近。而在图10所示的使用具有锥形部44的母线36的情况下，母线的前端面48狭窄，因此焊接热被传递到深的位置即从母线的前端面48传递到向母线的长边方向远离的位置，母线36熔解的区域变深。此外，熔解的材料还沿着锥形部44的斜面46流向下方，焊珠58形成到更深的位置。此外，如图11所示，由流到下方的材料形成的焊珠58还形成在由于线圈导线端延伸部20与母线端延伸部30的宽度不同而形成的阶梯部分59，切实地结合线圈导线16与母线36。由于这些作用，在线圈导线和母线上，能够在更宽的区域形成焊接部分，能够牢固地进行结合。图12是表示没有锥形部的母线54与线圈导线16在宽度方向上偏移的状态下焊接的例子的图。若线圈导线36偏移，则母线54的宽度宽的侧面60偏倚而露出，由于表面张力，熔解的材料向大幅露出的一侧流动。因此，焊珠62偏倚，在相反侧的侧面64将不形成焊接区域。与此相对，通过设置锥形部44，熔解的材料沿着斜面46流动，因此即使在产生了上述偏移的情况下，也能够抑制焊珠即焊接区域偏倚。
权利要求
1.一种旋转电机的定子，其中，包括: 多个线圈导线，安装在定子铁芯上；和 至少一个母线，与至少一个上述线圈导线连接，且由宽度比上述线圈导线的宽度宽的平板部件构成， 上述母线的至少一个端部具有母线端延伸部，上述线圈导线的至少一个端部具有线圈导线端延伸部，所述母线端延伸部和所述线圈导线端延伸部相互并列而延伸， 上述线圈导线端延伸部被配置为与由平板部件构成的上述母线的宽度较宽的侧面相邻， 上述母线端延伸部的前端在宽度方向上形成为锥形形状， 上述线圈导线端延伸部的端部与上述母线端延伸部的端部彼此焊接。
2.根据权利要求1的旋转电机的定子，其中， 上述母线端延伸部的前端的宽度大于线圈导线的前端的宽度。
3.根据权利要求1或2的旋转电机的定子，其中， 上述线圈导线的剖面为长方形，长方形的长边与上述母线相对。
4.根据权利要求3所述的旋转电机的定子，其中， 上述母线包括对应于旋转电机的每相将线圈导线彼此连接而分别形成定子线圈的、每相至少一个的相线圈母线， 所述旋转电机的定子包括母线模块，所述母线模块通过利用绝缘材料对相线圈母线进行模制成型而一体化形成。
5.根据权利要求4所述的旋转电机的定子，其中， 上述母线还包括将3相的上述定子线圈各自的一端彼此连接而形成中性点的一个中性点母线， 上述母线模块中，上述中性点母线也通过模制成型一体化形成。
6.根据权利要求4或5所述的旋转电机的定子，其中， 上述母线还包括动力线母线，该动力线母线在一端连接有线圈导线，在另一端连接有动力线， 上述母线模块中，动力线母线也通过模制成型一体化形成。
7.根据权利要求4 6中任一项所述的旋转电机的定子，其中， 上述母线模块在旋转电机的旋转轴线方向上与上述定子线圈相邻而配置。
8.根据权利要求7所述的旋转电机的定子，其中， 上述线圈导线端延伸部和上述母线端延伸部沿着旋转电机的旋转轴线方向朝向远离上述定子铁芯的方向延伸。
9.根据权利要求1 3中任一项所述的旋转电机的定子，其中， 上述母线在一个端部设置有上述母线延设部，在该母线延设部连接有线圈导线，在另一端连接有动力线。
全文摘要
线圈导线(16)的端延伸部(20)与平板形状的母线(36)的端延伸部(30)并列且相邻地配置。母线(36)的宽度比线圈导线(16)的宽度宽。在母线端延伸部(30)的端部形成有锥形部(44)。线圈导线端延伸部(20)与母线端延伸部(30)的前端被焊接。由于母线端延伸部的前端细，因此焊接时的热量在母线的长边方向上到达深的位置，焊接区域扩大。此外，熔解的材料沿着锥形部(44)的斜面流动，焊接区域扩大。
文档编号H02K3/52GK103119834SQ201180044249
公开日2013年5月22日 申请日期2011年9月22日 优先权日2011年9月22日
发明者高崎哲 申请人:丰田自动车株式会社