旋转电机的线圈以及旋转电的制造方法
【专利摘要】本发明能消除旋转电机所使用的扁立型线圈的线圈端部侧以及非线圈端部侧所形成的因弯曲而导致的内周的隆起的重叠。对于扁立型线圈的弯曲位置，在线圈端部一侧，卷绕为第奇数个的导体与卷绕为第偶数个的导体不同，并且在非线圈端部侧，也使在线圈的层叠方向上相邻的线圈彼此的弯曲位置错开，从而防止伴随着弯曲加工而产生的线圈内周部的隆起的重叠。
【专利说明】旋转电机的线圈以及旋转电机
【技术领域】
[0001]本发明涉及旋转电机,尤其涉及构成其定子的扁立(edgewise)型线圈的改良。
【背景技术】
[0002]在以往的扁立型线圈中，已知仅通过改变所卷绕的扁立型线圈的线圈端部侧的高度，从而配置成不会因弯曲而导致内周侧的隆起在线圈彼此之间重叠。(例如，参照专利文献I)
现有技术文献专利文献
[0003]专利文献1:日本专利第4583798号公报
【发明内容】
发明所要解决的技术问题
[0004]然而，在专利文献I所示的现有的扁立型线圈的配置中，无法避免形成在扁立型线圈的非线圈端部侧的因弯曲而导致的内周隆起的重叠，从而使得线圈的层叠方向的厚度增大。
[0005]本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于，不仅在扁立型线圈的线圈端部侧，而且在非线圈端部侧也使线圈弯曲位置错开，从而消除形成于线圈弯曲部内侧的隆起部的重叠，其结果是能实现扁立型线圈的小型化和线圈散热性的提高。
解决技术问题所采用的技术方案
[0006]在本发明的旋转电机中，对于扁立型线圈的弯曲位置，在线圈端部一侧，卷绕为第奇数个的导体与卷绕为第偶数个的导体不同，并且在非线圈端部侧，也使在线圈的层叠方向上相邻的线圈彼此的弯曲位置发生改变。
发明效果
[0007]根据本发明，不仅在线圈端部侧，而且在非线圈端部侧也改变扁立型线圈的弯曲位置，从而能更可靠地避免因扁立弯曲而导致的导体内周的隆起部的重叠，能实现绕组的小型化并提高散热性。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是表示应用了本发明的旋转电机的概要的剖视图。
图2是表示本发明实施方式I的旋转电机的定子的一部分结构的示意图，图2(a)是俯视图，图2(b)是主视图，图2(c)是侧视图。
图3是对本发明的实施方式I所涉及的扁立型线圈的卷绕工序进行说明的示意图。
图4是表示沿图2的X-X线以及Y-Y线的剖面的示意图。
图5是表示应用了本发明实施方式I的线圈的旋转电机的示意图。
图6是表示本发明实施方式2的旋转电机的线圈的示意图，图6(a)是俯视图，图6(b)是主视图，图6(c)是侧视图。
图7是表示应用了本发明实施方式2的线圈的旋转电机的示意图。
图8是表示本发明实施方式3的旋转电机的线圈的示意图，图8(a)是俯视图，图8(b)是主视图，图8(c)是侧视图。
【具体实施方式】
[0009]实施方式1.下面，参照实施方式I的附图对本发明进行说明。
图1是表示应用了本发明的旋转电机的概要的剖视图。
图中，旋转电机具有筒状的中心框1、安装在该中心框I的负载侧以及反负载侧的两个侧面上的前框2以及后框3，形成为圆环状的定子4与中心框I的内周面相嵌合。向UVW各相进行供电的汇流条5经由汇流条托架安装在定子4的反负载侧的端面。另外，前框2及后框3上设置有负载侧轴承6以及反负载侧轴承7，利用上述轴承6、7对转轴8进行支承，且对固定在该转轴8上的转子9进行支承，使得该转子9与定子4相对配置且可进行旋转。
[0010]图2是表示应用于这种旋转电机的本发明实施方式I的定子4的一部分结构的示意图。
图中，定子4的铁心10通过将电磁钢板等具有磁性的薄钢板进行层叠而形成，定子线圈13经由线圈架11以及绝缘纸12卷绕安装在该铁心10上。该定子线圈13的线材使用宽度与厚度的比率较大的带状铜线，且其表面被绝缘体包覆，通过在宽度方向上将该带状的线材弯曲从而形成了所谓的扁立型线圈。该线圈13在四个隅角上具有弯曲部，且大致卷绕成四边形，具有与旋转电机的转轴8垂直相交的线圈端部13A以及与转轴平行的非线圈端部13B。
通过将这种卷绕成扁立型的多个线圈13呈圆环状地嵌入到铁心10中从而形成了定子4。
[0011]扁立型线圈通常利用以下那样的工序来加工得到。
即，如图3 (a)所示，使带状的线材20抵接在被固定的支承构件21与可动构件22之间并进行移动，且在规定位置如图3(b)所示，在一端被固定构件23固定保持的状态下，使可动构件22沿着轨迹A移动，从而卷绕于支承构件21而形成弯曲部。接着，如图3(c)所示，使可动构件22恢复到原来的位置，解除固定构件23的固定，沿图中箭头方向将线材20送出，之后，在下一弯曲点到达支承构件21时，停止搬送并进行上述弯曲加工，通过重复上述工序来形成规定卷绕数的扁立型线圈13。
[0012]已知在这种扁立型线圈13中，通常将带状线材20的一侧固定来进行弯曲，因此构件会产生偏离，该偏离如图3(c)的20A所示，弯曲结束时的隆起比弯曲开始时要大。
[0013]因此，在本发明的实施方式I中，在扁立型线圈13的线圈端部13A—侧，改变导体的弯曲位置，使得第一弯曲部以及与该第一弯曲部相邻层叠的第二弯曲部上，每一匝的绕组高度互不相同，并且在绕组的非线圈端部13B—侧，使得弯曲位置以从转子9中心向径向外侧呈锥形地扩大的方式进行变化。
即，线圈端部13A侧的卷绕结束时的形状(图2的X-X剖面)如图4(a)所示，卷绕为第奇数个的各匝的高度大致相同，同样，卷绕为第偶数个的各匝卷绕成与第奇数个的高度不同的大致相同的高度，另一方面，非线圈端部13B侧的形状(图2的Y-Y剖面)如图4(b)所示依次扩大。
[0014]通过采用上述结构，能避免出现在线圈端部13A—侧的弯曲隆起部的重叠、以及出现在非线圈端部13B —侧的弯曲隆起部的重叠，对于绕组厚度的减少能获得足够的效果O
此外，通过使非线圈端部13B —侧的线圈弯曲位置错位成从转轴8的中心向半径方向外侧扩大的锥形，并且使铁心10同样地形成为锥形，从而由图4(b)明确可知，能使绕组的内周面经由绝缘纸12与铁心10相抵接，能有效减少线圈13的厚度而不会损失线圈13的散热性。
[0015]此外，在上述那样的扁立型线圈13中，如图5所示在中心框I中设置使冷却水循环的通路1A，从而适用于利用线圈13、定子铁心10、框架1、冷却水的导热路径将线圈13的发热释放到外部的水冷结构的旋转电机。
即，通过将非线圈端部13B形成为锥形，来使锥形的线圈内周嵌入到锥形的定子铁心10中，因此能可靠地使线圈13与定子铁心10相抵接，并且由于避免了弯曲隆起部的重叠从而提高了线圈彼此的密接性，因此能进一步提高线圈冷却性。
[0016]另外，在现有的扁立型线圈中，以非线圈端部侧对齐的状态预先对线圈进行卷绕，并嵌入到定子铁心中，因此需要在线圈内径与定子铁心之间设定间隙，向定子铁心的导热性会下降。
[0017]实施方式2.图6示出了本发明实施方式2的旋转电机的线圈。
在该实施方式2中，除了线圈端部13A以外，非线圈端部13B也构成为卷绕为第奇数个的各匝的高度大致相同，卷绕为第偶数个的各匝也具有大致相同的高度，该高度与第奇数个的高度不同。
采用这种结构也能避免弯曲隆起部的重叠，能获得与实施方式I相同的效果。
[0018]此外，实施方式2适用于电动汽车、混合动力电动汽车所使用的油冷结构。
图7示出这种旋转电机的简要结构，图中，在前框2上设有油配管14，并从线圈端部13A—侧向旋转电机的轴向喷出作为制冷剂的油。通过采用上述结构，从而如图6(C)的箭头所示，油沿着形成在旋转电机的轴向上的线圈端部13B的间隙流动，从而能更主动地使油流入多个线圈13之间。特别是在旋转电机的转轴方向上较长的定子4中，能获得较大的与油的接触面积，且能在相邻的定子的线圈13之间设置沿旋转电机的转轴方向贯穿的间隙,能避免绕组的弯曲隆起部的重叠,并能兼顾高体积占有率和高散热性。
另外，油配管14也可以设置在后框3 —侧或前框2以及后框3的两侧。
另外，也可以不采用油配管14，取而代之构成为将油预先储存在旋转电机的内部，利用转子使该油流动来提供给线圈端部，在该情况下，也同样能使油通过线圈间的间隙来提供到线圈深处，从而能确保高散热性。
[0019]实施方式3
图8是表示本发明实施方式3的旋转电机的线圈的概要结构图。
图8中，非线圈端部13B的线圈高度构成为第奇数个和第偶数个分别呈从转轴中心向半径方向外侧扩大的不同的锥形，利用该结构也能避免弯曲隆起部的重叠，能获得与实施方式1、2相同的效果。
另外，仅将第奇数个与第偶数个中的一方形成为锥形也能获得同样的效果。
[0020]此外，若采用这种结构，则能在相邻的定子的线圈之间设置沿旋转电机的转轴方向贯穿的间隙，适用于具有油冷结构的旋转电机。
即，通过将非线圈端部13B —侧的绕组的外形形成为锥形，从而能实现体积占有率比实施方式2更高的绕组。
[0021]实施方式4
在利用上述实施方式I?3中说明的扁立型线圈13，并用导热性优异的树脂对该线圈部进行模塑并固定，并进一步成形为与定子铁心10相嵌合的形状的情况下，在线圈的层叠方向上的小型化、增加散热面积方面也能获得同样的效果。
[0022]另外，本发明在其发明范围内可对各实施方式进行适当变形、省略。
工业上的实用性
[0023]本发明能提高扁立型线圈的小型化和散热性，适用于汽车等所使用的旋转电机。 标号说明
[0024]I 中心框 2前框
3后框 4 定子 5汇流条 6负载侧轴承 7非负载侧轴承 8转轴 9转子 10定子铁心 11线圈架 12绝缘纸 13线圈 13A线圈端部 13B非线圈端部 20线材 20A弯曲隆起部 21支承构件 22可动构件
【权利要求】
1.一种旋转电机的线圈，在宽度方向上将被绝缘材料包覆的平板导体弯曲来构成四边形的扁立型线圈，其特征在于，具有: 第一弯曲部,通过所述弯曲来构成线圈端部和非线圈端部；以及第二弯曲部，该第二弯曲部与所述第一弯曲部相邻并层叠，构成线圈端部以及非线圈端部， 将所述第一弯曲部与所述第二弯曲部的内侧部分的位置配置成使得在线圈端部和非线圈端部，在平板导体的平面方向上相互错开，从而使得在所述各内侧部分产生的隆起部分在相邻的平板导体彼此之间不相对。
2.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，包括:将所述第一弯曲部以及所述第二弯曲部依次层叠而得到的多个绕组部， 在所述非线圈端部，所述绕组的弯曲位置形成为从旋转电机中心向半径方向外侧呈锥形地扩大。
3.一种旋转电机，包括:权利要求2所述的旋转电机的线圈；对该线圈进行固定的铁心；以及对该铁心进行保持的中心框，在所述中心框上设有冷却水通路。
4.如权利要求1所述的旋转电机的线圈，其特征在于，在所述线圈的非线圈端部， 第奇数个绕组部与第偶数个绕组部的弯曲位置不同，并且至少一部分外周的位置不同。
5.一种旋转电机，其特征在于，包括:权利要求4所述的旋转电机的线圈；对该线圈进行固定的铁心；对该铁心进行保持的中心框；以及与该中心框相结合的前框和后中心框，在由所述中心框、前框以及后中心框构成的框架内部设有供冷却油流通的通路。
6.如权利要求1所述的旋转电机的线圈，其特征在于，在所述线圈的非线圈端部， 第奇数个绕组部与第偶数个绕组部的至少一部分外周的位置不同，并且第奇数个绕组与第偶数个绕组双方或至少一方的弯曲位置从旋转电机的转轴向半径方向外侧呈锥形地扩大。
7.如权利要求2或4所述的旋转电机的线圈，其特征在于，在所述线圈的线圈端部， 第奇数个绕组部与第偶数个绕组部的弯曲位置不同，并且所述第奇数个绕组与第偶数个绕组的至少一部分的外周的位置不同。
8.一种旋转电机，其特征在于，包括权利要求1、2、4、6、7中任一项所述的线圈。
9.如权利要求1至8的任一项所述的旋转电机，其特征在于，所述线圈的表面由导热性优异的树脂模塑并覆盖，模塑内周侧与定子铁心相抵接。
【文档编号】H02K3/34GK104412494SQ201280074430
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2012年10月31日 优先权日:2012年10月31日
【发明者】橘田佳明, 坂上笃史, 白井祐太郎 申请人:三菱电机株式会社