旋转电机的定子，以及具备该定子的旋转电机的制作方法

本发明涉及马达、发电机等旋转电机的定子，以及具备该定子的旋转电机。

背景技术：

作为本技术领域的背景技术，有日本特开2011-234482号公报(专利文献1)。该公报记载有：“提供一种旋转电机的定子，其既抑制了定子线圈的线圈端部的大型化，又可以减轻对构成定子线圈的导线的绝缘保护膜的损坏。导线的转向部包括：突出部，其从第1槽向与定子芯的轴向平行的方向突出；倾斜部，其经由从突出部的顶端向周向弯曲的第1弯曲部以未满90度的角度向第k槽(另一槽)倾斜地延伸，所述第k槽以规定的间隔(1磁极间距)与第1槽分离；以及第2弯曲部，其从倾斜部的顶端朝与定子芯的轴向平行的方向弯曲，并与容纳于第k槽的槽容纳部连接。由此，转向部形成有2个弯曲部，并被设为在周向非对称的形状”(参照摘要)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-234482号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

但是，在专利文献1所示的技术中，如果定子线圈的线径变大的话，在从第1槽向第2槽过渡时，相邻的线圈彼此容易干涉到。为了避免干涉，需要在槽的过渡时使导线多弯曲，但也有容易损坏包覆线圈表面的绝缘覆膜的担忧。如果作为其对策而使绝缘膜变厚的话，存在有不仅槽内的导体占空系数变小，效率下降，而且由于相邻导体间的干涉而难以实现低线圈端化的问题。

因此，本发明的目的在于，提供一种旋转电机的定子，以及具备该定子的旋转电机，所述旋转电机的定子既避免了定子线圈的线圈端部的相邻导体间的干涉，又抑制了线圈端部的高度。

解决课题的技术手段

为了解决上述课题，采用例如权利要求书所记载的结构。

本申请包含解决上述课题的多个手段，但如果列举其中一例，则是一种旋转电机的定子，其包括：具备多个槽的定子芯；以及插入至所述槽的定子线圈，所述旋转电机的定子的特征在于，所述定子线圈具备与第1导体配置在同一层的、且插入至与该第1导体相邻的槽的两个以上的导体，朝向外径的线圈突出部的形状以描绘圆弧的形态构成。

发明的效果

根据本发明，能够提供一种旋转电机的定子，以及具备该定子的旋转电机，所述旋转电机的定子既避免了定子线圈的线圈端部的相邻导体间的干涉，又抑制了线圈端部的高度。

通过以下的实施例的说明来明确上述以外的课题、构成以及效果。

附图说明

图1是混合动力电动汽车的框图。

图2是本发明的实施例所涉及的旋转电机的截面图。

图3是示出旋转电机的定子的外观图的图。

图4是示出进入一个槽的线圈的概略的图。

图5是从内径侧观察将线圈插入至定子芯的状态的图。

图6是示出本发明的一实施例中的旋转电机的定子的外观的图。

图7是示出现有的旋转电机的定子的外观的图。

图8是与轴向垂直地观察本实施例的定子的图。

图9是示出现有的定子线圈的图。

图10是示出实施例的定子线圈的立体图。

图11是示出实施例的定子线圈的图。

图12是示出组合实施例的定子线圈的状态的图。

具体实施方式

以下，说明本发明的实施例。

在以下的说明中，使用混合动力电动汽车用的旋转电机作为旋转电机的一例。此外，在以下的说明中，“轴向”是指沿着旋转电机的旋转轴的方向。“周向”是指沿着旋转电机的旋转方向的方向。“径向”是指以旋转电机的旋转轴为中心时的矢径方向(半径方向)。“内周侧”是指径向内侧(内径侧)，“外周侧”是其反方向，也就是指径向外侧(外径侧)。

首先，说明实施例的概要。

此处说明的实施例与旋转电机的定子的线圈结构有关。旋转电机大致通过设为圆筒状的定子，以及在该定子的内周侧隔着规定的间隙而配置的转子构成。

定子具有多个磁极，所述多个磁极被配置为在旋转方向上极性交替不同，该定子包括：呈圆筒状的定子芯，以及卷绕于该定子芯的多个定子线圈。定子芯内形成有用于容纳定子线圈的、在轴向上贯通且在周向上排列的多个槽。各定子线圈通过与容纳配置于各槽内的多个导体电连接而构成，沿着轴向在槽内延伸，并且利用从槽的轴向一端引出的引出线部，以与多个磁极对应的方式，跨越以规定的周向间距分离的多个槽而延伸。各定子线圈构成为，具有在以规定的周向间距分离时用于在层中过渡的曲柄部，以使得从相邻的槽引出的线圈彼此不干涉。

并且，在本实施例中，除了设有用于在上述多相的定子线圈的层中过渡的曲柄部，还设有从径向外侧朝向径向内侧折弯返回的弯曲部。由于上述折弯返回的弯曲部能够扩大避免相邻的线圈间的干涉的距离，由此能够降低轴向高度，因此能够实现低线圈端化，从而确保和变速器等其他设备的空隙。

接着，使用附图详细描述实施例。

图1是搭载有本发明的实施例所涉及的旋转电机的混合动力电动汽车的框图。车辆1搭载有作为车辆动力源的发动机2和旋转电机3。另外，也可以并用作用不同的两个旋转电机，在该情况下，一个旋转电机进行发电以及车辆的驱动两者，另一个旋转电机负责车辆的驱动。

发动机2以及旋转电机3产生的转矩经由无极变速器、有级式自动变速器等变速器4，和差速装置5被传达至车轮(驱动轮)6。旋转电机3搭载于发动机2和变速器4之间，或者搭载于变速器4中。因此，为了使对与车辆1的空间的影响为最小限度，要求旋转电机3小型高输出。

图2是简略示出上述的旋转电机3的局部截面图，隔着旋转轴201，用截面表示左边的区域，将右侧的区域作为侧视图来表示。旋转电机3容纳配置于壳体7的内部。在此，在如图1所示旋转电机3配置于发动机2和变速器4之间的结构的情况下，壳体7利用发动机2的壳体、变速器4的壳体而构成。此外，在旋转电机3搭载于变速器4中的情况下，壳体7利用变速器4的壳体而构成。

旋转电机3包括定子100和转子200。转子200隔着间隙11配置于定子100的内周侧。转子200固定于旋转轴201，与该旋转轴201一体地旋转。旋转轴201的两端利用轴承202A、202B可旋转地支承于壳体7。定子100的外周侧使用螺栓12等固定于壳体7的内周侧。该旋转电机3是转子200内具有永久磁铁的3相同步型电动机，并通过将大电流(例如300A程度)的3相交流电提供至定子100来作为电动机而工作。

图3是以单体表示旋转电机1的定子100的立体图，图4是示出各槽105的内部的截面图。

如图3及图4所示，该定子100包括：在内周侧形成有多个槽105的定子芯(也称为定子铁心)101；以及卷绕于该定子芯101的、与U相、V相以及W相对应的3个定子线圈102。槽105在轴向上贯通形成，并且以规定的周向间距在周向上等间隔地排列，并在内周侧开口形成在轴向上延伸的狭缝108。

如下文所述，各定子线圈102具备插入并保持于槽105的多个导体106。并且，相同的槽105内相邻的导体106彼此利用设置于定子芯101的轴向一端侧(图3的下端侧)的焊接部104来相互焊接，由此构成为多个导体106通过焊接部104电连接的长条形的定子线圈102。在各槽105内插入绝缘纸103，通过该绝缘纸103使得导体106的插入槽105内的直线部与定子芯101之间绝缘。如图4所示，绝缘纸103以捆绑排列于各槽105内的4个导体106中的相邻两个导体106的方式设置，即在各槽105内设置有两个绝缘纸103。

各定子线圈102利用从槽105的轴向一端引出的设为大致U字形状或者大致V字形状的引出线部107，跨越以规定的周向间距分离的多个槽105地延伸。并且，通过多个定子线圈102产生多个磁极，所述多个磁极被配置为在旋转方向上极性交替不同。

如图4所示，插入至槽105的4个导体106a、106b、106c、106d以成为同心圆状的层的方式在定子芯101的径向配置为一列。从内径方向起将导体106a、106b、106c、106d插入至各槽105的位置依次设为第1层、第2层、第3层、第4层。即，导体106a配置插入于第1层，导体106b配置插入于第2层，导体106c配置插入于第3层，导体106d配置插入于第4层。

在如图3、图4所示的本实施例中，具有在定子线圈102从第1层过渡至第2层以及从第3层过渡至第4层时伴有扭转的曲柄部109。但是，在该层间过渡时的扭转不是必须的。

图5是从内径侧观察将线圈插入至定子芯的状态的图。

如图4、图5所示，构成定子线圈102的各导体106是矩形截面型线圈。各导体106具备在轴向上贯通于槽105内的直线部110，并且从槽105的轴向一端(图3的上端)引出的一方的引出线部107形成为U字形状或者V字形状，并利用两端具备接合部104的铜线而构成。在此，将导体106中从槽105引出的、构成线圈端部的部位被称为线圈端导体部300。线圈端导体部300的详细结构在下文叙述。

也可以使用分段线圈作为导体106。在该情况下，在将分段线圈插入至槽104内之前，能够将与定子芯101的端部相比位于轴向两端的线圈端预先成形，并能够容易地在异相间或者同相间设置合适的绝缘距离。

图6是示出本实施例的定子的外观的图，图7是示出现有的定子的外观的图。

在从轴向观察定子100的情况下的导体106配置于某个固定半径R的圆周上。如图6所示，本实施例中的导体106的外径是具有描出光滑圆弧的成形形状的结构，如图7所示，现有的导体106的外径是相对于外径线具有波状的成形形状W的结构。进而，由于导体106形成为在相邻的导体间交叉时产生的间隙111为平行四边形，因此即使在线径大的情况下，也能使相邻导体间的间隙较大，从而可以确保合适的绝缘距离。

图8是与轴向垂直地观察本实施例的定子100的图。从定子芯引出的导体106形成朝外径方向(图8的左右方向)扩展，且与轴向(图8的上下方向)平行那样的大致梯形形状。其结果是，能够将线圈端部的朝向外径方向的突出抑制为最小限度，从而能够实现旋转电机的小型以及节省空间化。进而，在冷却电动机时，进行使用变送器油的直接冷却、或者在安装于定子外侧的外壳上使用水路、空气的流动进行间接冷却，但通过在线圈端外径方向上设置平面形状112，能够优化上述冷却构件的流动，从而提高冷却效果。

图9是示出构成定子线圈102的导体106的、线圈端导体部300中的现有结构的图，图10-图12是示出本实施例中的线圈端导体部300的图。形状如图9、10所示，各自的线圈端导体部300在两端具有从槽开始向轴向延伸的直线部110，并分别形成用于与轴向的斜行部301连接的弯曲部302，在斜行部顶点形成用于在层中过渡的曲柄部303。在图9中，是从斜行部301到曲柄部302之间虽为线径的宽度、或者线径宽度以上但没有向外径突出的形状。在示出本实施例的图10中，以具有弯曲部305的形状构成，所述弯曲部305在从斜行部301到曲柄部303之间从外径到内径、或者从内径到外径、在径向上仅过渡线径的宽度并折弯返回。

如图11所示，是以曲柄部303为中心时，从导体106的在轴向上贯通的直线部110至斜行部301的轴向连接角度304在两端为相同的形状，线圈端导体部300是在从斜行部301至斜行部顶点的曲柄部303之间轴向上不具有弯曲部的形状。

如图12所示，线圈端导体部300具有轴向高度变化的斜行部301，在斜行部301中途设置的径向弯曲部305是与相邻的其他线圈端导体部300的斜行部301径向相邻的结构。

其结果是，由于将去往定子芯外径方向的线圈端部的突出抑制为最小限度，且避免与相邻的定子线圈的干涉的，所以取得了能够与线径无关地降低线圈端高度的效果。

如以上所说明的，根据本发明，在车辆用旋转电机的定子中的分段线圈中，沿轴向设置的弯曲部有1个顶点部和2个槽根部，且不仅有在定子芯外径方向设置的向外径方向弯曲的第1段的弯曲部，还具有从外径朝向内径方向折弯返回的2段以上的弯曲部。通过该构成，将去往定子芯外径方向的线圈端部的突出抑制为最小限度，进而避免与相邻的线圈的干涉，所以能够提供具有如下特征的旋转电机的定子结构，其能够与线径无关地降低线圈端高度。

另外，本发明并不限定于上述的实施例，包含各种各样的变形例。例如，上述的实施例是为了易于理解地说明本发明而进行的详细说明，但未必限定于包括所说明的全部的构成。此外，对于实施例的结构的一部分，可以追加、删除、替换其他的结构。

符号说明

1：车辆

2：发动机

3：旋转电机

4：变速器

5：差速装置

6：车轮

7：壳体

100：定子

101：定子芯

102：定子线圈

103：绝缘纸

104：导体焊接部

105：槽

106、106a～d：导体

107：成形为U字或者V字的导体引出部

108：设置于槽的狭缝部

109：曲柄部

110：槽内的导体直线部

111：导体间交叉时产生的间隙

112：线圈端外径的平面形状

200：转子

201：旋转轴

202A、202B：轴承

300：线圈端导体部

301：斜行部

302：导体斜行部与直线部的弯曲部

303：用于在定子线圈层中过渡的曲柄部

304：导体斜行部与直线部的弯曲部的连接角度

305：设置于斜行部的径向弯曲部。