定子和定子制造方法
【专利摘要】一种定子包括定子芯和绝缘体。所述绝缘体包括本体部和壁部。粘接剂附接在所述绝缘体的所述壁部和所述定子芯的轭部之间的三角形间隙的一部分上。所述粘接剂是可膨胀的，并且通过利用被加热而膨胀成填塞所述间隙来将所述绝缘体附着并固定在所述定子芯上。另外，一种定子制造方法包括将粘接剂附接在所述绝缘体的所述壁部或所述轭部的内侧壁上、将所述绝缘体安装在齿上以及加热所述定子芯和所述绝缘体。
【专利说明】
定子和定子制造方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种用于旋转电机中的定子和该定子的制造方法。
【背景技术】
[0002]通常，旋转电机的定子设置有导电的定子芯和使导电的定子芯与卷绕在定子芯的齿周围的线圈绝缘的绝缘体。
[0003]例如，日本专利申请公报N0.2008-160938(JP 2008-160938 A)记载了一种构成电动机的定子芯的分割芯，其中绝缘体通过使热塑性树脂在具有恒定宽度的齿和与齿连接的轭部的表面上嵌件成型而与分割芯一体形成。
[0004]在JP 2008-160938 A中，绝缘体通过嵌件成型而形成，因此绝缘体的外径侧壁部以与定子芯的轭部一致的形状形成。
[0005]与此相反，如果将齿的外径侧壁部的形状与轭部的形状不一致的绝缘体从齿的末端侧插入并通过粘接剂固定，则需要用于将绝缘体稳定地固定在齿上的方法。
【发明内容】
[0006]本发明因而提供了一种能够将形状与轭部不一致的绝缘体稳定地固定在定子芯上的定子以及该定子的制造方法。
[0007]本发明的一方面涉及一种定子，所述定子包括:1)定子芯，所述定子芯包括沿周向延伸的轭部、从所述轭部沿径向突出的齿，并且在彼此相邻的所述齿之间限定有槽；ii)绝缘体，所述绝缘体从所述齿的末端组装在每个齿上，所述绝缘体包括将所述齿收纳在其中的本体部和从所述本体部的端部沿与径向正交的方向突出的壁部，所述壁部的周向端部构造成与所述槽内的所述轭部的内表面靠接；iii)线圈，所述线圈卷绕在所述绝缘体的所述本体部周围；以及iV)粘接剂，所述粘接剂附接在所述轭部和所述绝缘体的所述壁部之间的三角形间隙的一部分上，所述粘接剂是可膨胀的，所述粘接剂构造成通过利用被加热而膨胀成填塞所述间隙来将所述绝缘体附着并固定在所述定子芯上。
[0008]本发明的另一方面涉及一种用于定子的制造方法，所述定子包括定子芯和绝缘体，所述定子芯包括沿周向延伸的轭部和从所述轭部沿径向突出的齿，在彼此相邻的所述齿之间限定有槽，所述绝缘体包括壁部和本体部，在所述本体部周围卷绕有线圈，所述壁部从所述本体部的端部沿与径向大致正交的方向突出。所述制造方法包括:准备所述定子芯和所述绝缘体;将粘接剂附接在所述绝缘体的所述壁部上或附接在所述轭部的内表面上；将所述绝缘体在所述齿上安装成通过使所述绝缘体的所述壁部的周向端部与所述槽内的所述轭部的内表面靠接而在所述壁部和所述轭部之间形成三角形间隙；以及加热所述定子芯和所述绝缘体以通过使所述粘接剂膨胀成填塞所述间隙而将所述绝缘体附着并固定在所述定子芯上。
[0009]利用根据本发明的定子和定子制造方法，绝缘体通过粘接剂膨胀成填塞在轭部和形状与轭部不一致的绝缘体的壁部之间形成的间隙而被固定。因而，即使粘接剂的附接位置或粘接剂的用量存在一定变动，绝缘体也仍能被稳定地固定。
[0010]此外，膨胀的粘接剂仅被设置在形成于轭部和绝缘体的壁部之间的间隙中，而未设置在齿和绝缘体的本体部之间。因此，当绝缘体插入并配置在齿周围时，粘接剂不会与齿的表面或绝缘体的本体部的内表面接触并剥离。此外，能减少用于固定绝缘体的粘接剂的量，因此能降低成本。
【附图说明】
[0011]下面将参照【附图说明】本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中相似的附图标记表示相似的要素，并且其中:
[0012]图1是沿与包括根据本发明的一个示例性实施方式的定子的旋转电机的轴向正交的方向截取的该旋转电机的剖视图；
[0013]图2是绝缘体的透视图；
[0014]图3是图1中的定子的单个齿的放大视图；
[0015]图4A是示出粘接剂设置在齿和具有与轭部一致的壁部的绝缘体之间的情形的视图；
[0016]图4B是示出粘接剂设置在轭部和具有与轭部一致的壁部的绝缘体之间的情形的视图；
[0017]图5是示出定子的制造方法的流程图；以及
[0018]图6是齿具有大致梯形截面的修改例的视图。
【具体实施方式】
[0019]下文将参照附图详细说明本发明的示例性实施方式。在以下说明中，具体的形状、材料、数值和方向等仅为便于理解本发明的示例，并且可根据用途、目的和规格等适当变更。此外，当以下说明包括多个示例性实施方式或修改例等时，首先预期其特征部分以适当组合的方式使用。
[0020]图1是沿与包括根据本发明的一个示例性实施方式的定子的旋转电机I的轴向正交的方向截取的旋转电机I的剖视图。在图1中，以箭头R表示径向，并以箭头C表示周向。此夕卜，轴向是与绘制图1的纸面垂直的方向。
[0021]旋转电机I包括大体圆筒状的定子2和经由间隙3设置在定子2的径向内侧的转子4 ο转子4由未示出的外壳经由中心固定的轴4b可旋转地支承，旋转电机I收纳在所述外壳内。图1所示的转子4具有内置的永磁体4a，但该转子也可以是不具有永磁体的类型。
[0022]定子2包括定子芯5、卷绕在定子芯5周围的线圈6和使定子芯5与线圈6绝缘的绝缘体7 0
[0023]定子芯5是由例如大量磁性钢板构成的磁性板材的层叠体，所述磁性钢板已被冲压成大体圆环形，被层叠在一起，然后通过压接或焊接等一体地连接。定子芯5具有大体圆环形的轭部8和从轭部8的径向内侧突出并以预定间隔形成在周向上的多个齿9。结果，沟状的槽10在沿周向相邻的齿9之间形成为在轴向两侧和径向内侧开口。此外，在本示例性实施方式中，齿9形成为在与径向正交的方向上具有恒定宽度Wt。在本示例性实施方式中，这些齿9可用单数形式提及以便于理解本发明。
[0024]在本示例性实施方式中，定子芯5—体地形成为环形的磁性板材层叠体，但定子芯5可替换地为由其中轭部8在齿9的两侧在周向上以预定间隔被分割的各分割芯块构成的分割芯。这种情况下，分割芯块由于大体圆弧形的轭部和所述齿而在平面图中呈大体T形。可通过将这些分割芯块呈圆形排列并通过将圆筒状外壳冷缩配合在这些分割芯块的外周侧周围或将它们压配合在圆筒状外壳中等来将它们一体地连接而构成定子芯。此外，定子芯5可形成为压粉磁芯，其中涂有树脂的磁性粉末已在成型模中压缩成型。
[0025]线圈6例如由卷绕在绝缘体7周围的由涂有绝缘层的铜线制成的绕组构成。在本示例性实施方式中，线圈6以集中卷绕在各齿9周围的方式卷绕。此外，构成线圈6的绕组的截面可以是圆形或角形。
[0026]绝缘体7用于使定子芯5与线圈6电绝缘。在本示例性实施方式中，绝缘体7还用于将线圈6固定在定子芯5上。绝缘体7由绝缘树脂制成。更具体地，例如，绝缘体7优选由诸如聚苯硫醚(PPS)的热塑性树脂制成。
[0027]图2是绝缘体7的透视图。在图2中，轴向用箭头A表示。绝缘体7具有呈矩形筒状的本体部、径向内侧壁部16和径向外侧壁部18。径向内侧壁部16从本体部14的位于径向内侧的端部呈凸缘形状突出，而径向外侧壁部18从本体部14的位于径向外侧的端部呈凸缘形状突出。绝缘体7可利用热塑性树脂由成型模一体地形成。
[0028]绝缘体7的本体部14形成用于将处于绝缘状态的线圈6卷绕在齿9周围的绕线筒。绝缘体7的本体部14的内侧空间15形成为具有使得齿9能够在基本上不具有间隙的情况下被收纳的大小和形状。因此，当绝缘体7配置在齿9周围时，本体部14的内周面配置成与齿9的外周面紧密接触，从而确定绝缘体7的周向位置。
[0029]绝缘体7的径向内侧壁部16和径向外侧壁部18均形成为形成矩形框架。此外，在本示例性实施方式中，径向内侧壁部16和径向外侧壁部18形成为沿与径向大致正交的方向延伸。这里，“大致正交”不必刚好是90°，并且可被设定为包含90°的角度范围内的特定角度。此外，径向内侧壁部16形成为比径向外侧壁部18小以便不干涉周向上邻接的绝缘体7。
[0030]图3是图1中的定子2的单个齿9的放大视图。绝缘体7的径向外侧壁部18从本体部14呈L形弯曲并直线地延伸，其中周向上的端部与轭部内表面接触。结果，确定了绝缘体7的周向位置。轭部内表面是轭部的面朝径向内侧的面。
[0031]相比而言，与齿9连接的轭部内表面(S卩，与槽10的径向外侧底面对应的面)沿周向延伸，从而与齿9的侧面形成小于90°的角度。该轭部内表面8a可以是直线状的平面或它可以是圆弧形的弯曲面。
[0032]这样，绝缘体7的径向外侧壁部18具有与轭部内表面8a不一致的形状。因此，例如，在绝缘体7的径向外侧壁部18和轭部内表面8a之间形成三角形间隙。
[0033]在本示例性实施方式中，轭部8的与齿9的基端侧对应的径向宽度Wyl大于轭部8a在与槽10的周向中央区域(S卩，槽10在周向上的中央区域)对应的位置处的径向宽度Wy2。周向区域可以是包含槽1的中央并在径向上具有预定宽度的区域。此外，可在槽10的中央处、即在与邻接的齿等距离的位置处测量径向宽度Wy2。可在齿9的基端与槽的交点处测量径向宽度Wyl。结果，能在不影响磁通从齿9流过轭部8的情况下确保用于粘接剂的间隙。
[0034]粘接剂20被充填在绝缘体7的径向外侧壁部18和轭部内表面8a之间的间隙中。绝缘体7通过该粘接剂20固定在定子芯5上。此外，可以说线圈6也经由绝缘体7固定在定子芯5上。
[0035]使用膨胀粘接剂作为粘接剂20。更具体地，优选使用通过加热而发泡并膨胀的发泡性粘接剂。通过使用以此方式膨胀的粘接剂20，绝缘体7通过粘接剂20膨胀成填塞绝缘体7和轭部8之间的间隙而被固定，因此即使粘接剂20的附接位置或粘接剂20的用量发生一定变动，绝缘体7也能被稳定地固定。
[0036]粘接剂20如后面将说明的那样在绝缘体7被组装在齿9上之前附接到绝缘体7的径向外侧壁部18的表面上。然而，并不限于此。即，粘接剂20也可附接到定子芯5的轭部内表面8a上。
[0037]此外，优选使用在常态下呈板片状并通过被预热而呈现粘接特性的粘接剂板片作为发泡性粘接剂20。这种粘接剂板片的有利之处在于，它容易操作并且能在粘接剂量不变化的情况下使用。然而，粘接剂20不限于此，S卩，也可使用在常态下呈凝胶状的发泡性粘接剂。
[0038]在本示例性实施方式中，粘接剂20仅设置在形成于轭部8和绝缘体7的径向外侧壁部18之间的间隙中。齿9和绝缘体7的本体部14之间未设置粘接剂。如图4A所示，如果沿轭部8在齿9和具有径向外侧壁部18的绝缘体7之间设置有粘接剂22，则粘接剂22在它被附接到齿9的侧面或绝缘体7的本体部14的内表面上并且绝缘体7被组装时最终可能会剥离。结果，绝缘体7的固定强度可能下降。另一方面，当粘接剂22沿轭部8设置在轭部8和具有径向外侧壁部18的绝缘体7之间时，考虑到粘接剂22的厚度，本体部14的径向长度必须被设计得较短。结果，占据槽10内的空间的线圈6的占空系数将下降。
[0039]相比而言，在本示例性实施方式中，在齿9和绝缘体7的本体部14之间未设置粘接剂，从而当绝缘体7插入并配置在齿9周围时，粘接剂将与齿面或绝缘体7的本体部14的内表面接触并且不会剥离。另外，能够减少用于固定绝缘体7的粘接剂的量，因此能降低成本。此夕卜，槽10内的线圈占空系数不会下降。
[0040]接下来，将参照图5说明具有上述结构的定子2的制造方法。
[0041]首先，准备定子芯5和线圈6卷绕在其周围的绝缘体7(步骤S10)。
[0042]接下来，将粘接剂20附接到绝缘体7的径向外侧壁部18上(步骤S12)。此时，粘接剂20在首先被预热以使得它呈现粘接特性之后正如上述那样附接到绝缘体7上。
[0043]然后将绝缘体7附接到齿上(步骤S14)。此时，通过从齿9的末端插入绝缘体7的本体部14来组装绝缘体7。所述末端是齿的位于径向内侧的端部。齿的基端是齿的位于径向外侧的端部，并且是与轭部连接的部分。
[0044]最后，将包括定子芯5、线圈6和绝缘体7的整体加热至预定温度(步骤S16)。结果，粘接剂20发泡，从而膨胀并填塞绝缘体7和轭部8之间的间隙，使得绝缘体7附着并固定在定子芯5上。此时，优选使用限制绝缘体7从粘接剂20膨胀时朝径向内侧移动的夹具等。
[0045]如上所述，对于本示例性实施方式的定子2，绝缘体7通过粘接剂20膨胀成填塞形成于轭部8和形状与轭部8不一致的绝缘体7的径向外侧壁部18之间的间隙而被固定，因此即使粘接剂20的附接位置或粘接剂20的用量发生一定变动，绝缘体7也能被稳定地固定。
[0046]此外，齿9和绝缘体7的本体部14之间未设置粘接剂20，因此当绝缘体7插入并配置在齿9周围时，粘接剂不会与齿面(或绝缘体本体部的内侧面)接触和剥离。此外，能够降低用于固定绝缘体7的粘接剂的量，因此能降低成本。
[0047]根据本发明的定子和定子制造方法不限于上述示例性实施方式及其修改例，而是可以在与专利权利要求的范围相当的范围和含义内采用任意各种方式进行改良或变更。
[0048]例如，在以上说明中，齿9以恒定宽度沿径向突出，但它并不限于此。例如，齿也可呈梯形形成，其中宽度从基端侧到末端侧呈锥形变窄，如图6所示。
[0049]在根据本发明的定子中，定子芯在周向上相邻的两个齿之间具有槽，并且绝缘体可通过绝缘体的壁部的周向端部与位于槽的周向中央区域中的轭部内表面靠接而在径向上定位。
[0050]此外，在根据本发明的定子中，轭部的与齿的基端侧对应的径向宽度可形成为在轭部的与槽的周向中央区域对应的径向宽度以上。
[0051]此外，在根据本发明的定子中，粘接剂可以是通过热而发泡和膨胀的发泡性粘接剂。
【主权项】
1.一种定子，包括: 定子芯，所述定子芯包括: 轭部，所述轭部沿周向延伸;和 齿，所述齿从所述轭部沿径向突出，在彼此相邻的所述齿之间限定有槽； 绝缘体，所述绝缘体从所述齿的末端组装在每个齿上， 所述绝缘体包括: 本体部，所述齿收纳在所述本体部内；和 壁部，所述壁部从所述本体部的端部沿与径向正交的方向突出，所述壁部的周向端部构造成与所述槽内的所述轭部的内表面靠接； 线圈，所述线圈卷绕在所述绝缘体的所述本体部周围；以及 粘接剂，所述粘接剂附接在所述轭部和所述绝缘体的所述壁部之间的三角形间隙的一部分上，所述粘接剂是可膨胀的，所述粘接剂构造成通过利用被加热而膨胀成填塞所述间隙来将所述绝缘体附着并固定在所述定子芯上。2.根据权利要求1所述的定子，其中 所述粘接剂是在所述绝缘体被组装之前附接在所述绝缘体的所述壁部上或所述轭部的与所述间隙对应的内表面上的板片状的粘接剂。3.根据权利要求1或2所述的定子，其中 所述轭部的与所述齿的基端侧对应的径向宽度大于所述轭部的与所述槽的周向中央区域对应的径向宽度。4.根据权利要求1至3中任一项所述的定子，其中 所述粘接剂是通过被加热而发泡并膨胀的发泡性粘接剂。5.根据权利要求1所述的定子，其中 所述内表面是所述轭部的在所述槽处面朝径向内侧的面，并且所述端部是所述本体部的位于径向外侧的一端。6.—种用于定子的制造方法，所述定子包括定子芯和绝缘体，所述定子芯包括沿周向延伸的轭部和从所述轭部沿径向突出的齿，在彼此相邻的所述齿之间限定有槽，所述绝缘体包括壁部和本体部，在所述本体部周围卷绕有线圈，所述壁部从所述本体部的端部沿与径向大致正交的方向突出，所述制造方法包括: 准备所述定子芯和所述绝缘体； 将粘接剂附接在所述绝缘体的所述壁部上或附接在所述轭部的内表面上； 将所述绝缘体在所述齿上安装成通过使所述绝缘体的所述壁部的周向端部与所述槽内的所述轭部的内表面靠接而在所述壁部和所述轭部之间形成三角形间隙；以及 加热所述定子芯和所述绝缘体以通过使所述粘接剂膨胀成填塞所述间隙而将所述绝缘体附着并固定在所述定子芯上。
【文档编号】H02K1/12GK105850008SQ201480070934
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2014年12月22日
【发明人】土屋侑生, 服部宏之
【申请人】丰田自动车株式会社