旋转电机以及其制造方法

专利名称：旋转电机以及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种具有圆筒形转子与安装有定子线圈的定子的旋转电机。
背景技术：
以往，具有圆筒形转子与安装有定子线圈的定子的旋转电机多为巻绕于 定子铁心齿部的定子线圈中产生的热经过设置于定子外周的框架及与所述框架 连接的负载侧托架而散热到旋转电机的外部(例如，参考专利文献l)。
图12是表示第1现有技术的侧视剖视图，是具备圆筒形转子、及具有巻绕 于定子铁心的齿部而安装的定子线圈的定子的旋转电机，例如感应电动机的结 构例。
在图12中，旋转电机21的构成为，具备定子22;嵌合固定于所述定子
22外周面的框架35;安装于所述框架35的旋转轴方向的两端的负载侧托架23 及负载相反侧托架24;及具有通过轴承25、 26而旋转自如地被支承于所述负载 侧托架23及负载相反侧托架24上的旋转轴27a，且隔着空隙而配置于所述定子 22内部的转子27。
所述定子22具有具有轭部与齿部的定子铁心28;及巻装于所述齿部28b 的定子线圈29。
所述转子27具有被所述轴承25、 26所支承的旋转轴27a;嵌合于所述旋 转轴27a的转子铁心27b;形成于所述转子铁心27b的旋转轴方向的两端部的端 环27c;及形成于所述端环27c的叶片27d。
由于所述旋转电机21由所述负载侧托架23安装于未图示的外部装置上， 因此，由所述定子线圈29产生的热不仅如箭头31所示地从设置于所述定子22 外周的框架30散热到大气中等旋转电机21的外部，而且经过与所述框架30连 接的所述负载侧托架23，如箭头32所示地传热到外部装置。图13是表示第2现有技术的侧视剖视图，是具备圆筒形转子、及具有巻绕 于定子铁心的齿部而安装的定子线圈的定子的旋转电机，例如永久磁铁电动机
的结构例。图14是表示在图13中的旋转电机径向截面的主视剖视图。
在图13及图14中，旋转电机33的构成为，具备定子34;嵌合固定于所 述定子34外周面的框架35;安装于所述框架35的旋转轴方向的两端的负载侧 托架36及负载相反侧托架37;通过轴承38、 39而旋转自如地被支承于所述负 载侧托架36及负载相反侧托架37上，且隔着空隙而配置于所述定子34内部的 转子40，及比所述负载相反侧托架37更向负载相反侧配置的编码器等检测器4 1。
所述定子34具有具有轭部42a与齿部42b的定子铁心42;及由具有绝缘 皮膜的铜圆线43所构成并以集中线圈而巻装于绕线管44的同时安装于所述齿 部42b的定子线圈45。
巻装有所述定子线圈45的定子铁心42的齿部42b，在配置于所述定子铁心 42的轭部42a内周的状态下，将树脂46模制成形而一体化，形成定子34。在 定子铁心42的轭部42a外侧，通过热压配合等嵌合固定框架35，成为散热路径。
所述转子40具有被所述轴承38、 39所支承的旋转轴40a;嵌合于所述旋 转轴40a的转子铁心40b;及安装于所述转子铁心40b外周面的永久磁铁40c。
由于所述旋转电机33由所述负载侧托架36安装于外部装置上，因此，由 所述定子线圈45产生的热不仅从设置于所述定子34外周的框架35散热到旋转 电机33的外部，而且从所述框架35经过与所述框架35连接的负载侧托架36 而传热到外部装置。
该第2现有技术与专利文献1的不同点在于不是感应电动机，而是所述定 子线圈45被集中巻绕于1个齿部42b的永久磁铁电动机。
所述定子线圈45在巻绕于绕线管44，把绕线管44整体安装在定子铁心42 的齿部42b之后，模制成形作为绝缘体的树脂46来一体成形而制作定子34。模 制成形的树脂46在固定彼此的定子线圈45以及其他零件确保绝缘性的同时， 还具有使由定子线圈45产生的热容易传导到其他零件的作用。
图15是表示第3现有技术的局部侧视剖视图，是具备圆筒形转子、及具有 巻绕于定子铁心的齿部而安装的定子线圈的定子的旋转电机的其他结构例，是专利文献2的图1所示的电动机。
旋转电机47的构成为，具备定子48;嵌合固定于所述定子48外周面的 框架49;安装于所述框架49的旋转轴方向的两端的负载侧托架50及负载相反 侧托架(未图示)；及通过负载侧轴承51与负载相反侧轴承(未图示)旋转自 如地被支承于所述负载侧托架50及负载相反侧托架，且隔着空隙配置于所述定 子48内部的转子52。
所述定子48具有具有轭部53a与齿部53b的定子铁心53;及巻装于所述 齿部53b的定子线圈54。
由于所述旋转电机47由所述负载侧托架50安装于外部装置上，因此，通 过作为导热性好的绝缘体树脂55，使负载侧线圈端部54a与所述负载侧托架50 直接接触，主要通过所述负载侧托架50把由所述定子线圈54产生的热传热到 外部装置M。而且，使由所述定子线圈54产生的热从所述框架49传导到与所 述框架49连接的负载侧托架50之后传导到外部装置。
图16是表示第4现有技术的侧视剖视图，是具备圆筒形转子、及在只具有 轭部而不具有齿部的定子铁心的内周面具有定子线圈的旋转电机，例如是无槽 电机型的交流伺服电机的结构例。该结构例为专利文献3的图1所示的内容。
所述旋转电机56的构成为，具备定子57;嵌合固定于所述定子57外周 面的框架58;安装于所述框架58的旋转轴方向的两端的负载侧托架59及负载 相反侧托架60;及通过轴承61、 62旋转自如地被支承于所述负载侧托架59及 负载相反侧托架60，且隔着空隙配置于所述定子57内部的转子63。
所述定子57如前所述，在只具有轭部64a而不具有齿部的定子铁心64的 内周面具有定子线圈65。
在所述旋转电机56中，由所述定子线圈65产生的热如箭头66所示地从设 置于所述定子57外周的框架58散热到旋转电机56外部。另外，由于所述旋转 电机56由所述负载侧托架59安装于外部装置上，因此经过与所述框架58连接 的负载侧托架59而传热到外部装置。而且，负载侧线圈端部65a的热如箭头6 7所示地传导到与该负载侧线圈端部65a直接连接的负载侧托架59，再传导到 外部装置。
由此，现有的具有圆筒形转子及安装有定子线圈的定子的旋转电机多为由定子线圈产生的热从设置在定子外周的框架散热的同时，经过与所述框架连 接的负载侧托架而传热到外部装置。
另外，图17是表示第5现有技术的图，是通过专利文献4的图l所示的特 殊的制造方法所制作的线圈的截面图。
所述专利文献4的高密度线圈的制造方法不局限于涉及具备圆筒形转子及 具有定子线圈的定子的旋转电机的发明，而且是涉及提高线圈的占空系数的发 明。该第5现有技术为巻绕铜圆线后按压垂直、水平两方向，如图17所示，例 如变形为方形形状的截面变形铜线68，在相同线圈尺寸下得到低电阻的线圈。
如此，也存在并非通过提高散热能力，而通过降低线圈电阻减少发热来有 利于提高旋转电机的额定输出的技术。
专利文献l:日本国特开平10-98844号公报(图2)
专利文献2:日本国特开2002-369449号公报(图l)
专利文献3:日本国特开2001-309595号公报(图l)
专利文献4:日本国特开2005-72428号公报(图1)

发明内容
但是，在这样的现有技术中存在如下的问题。
(1) 在作为第1、第2现有技术而表示的图12或者图13以及图14的旋转 电机中，由定子线圈产生的热经过设置在定子外周的框架、与所述框架连接的 负载侧托架而散热到旋转电机外部或者旋转电机。具体而讲，由定子线圈产生 的热经过槽内衬等绝缘体与定子铁心而从框架及负载侧托架散热到外部。因此， 虽然导热的路径多为导热好的金属零件，但是路径变长，而且即使尝试进一步 改进也很难提高散热性能。
(2) 作为第3现有技术而表示的图15的从负载侧线圈端部端面直接向负 载侧托架导热的结构的旋转电机，即使作为绝缘体的树脂使用导热好的特殊树 脂材料，也因为导热性远不如金属，因此很难得到良好的散热性能。另外，定 子线圈负载侧线圈端部的端面形状不平坦，如果针对突出于旋转轴方向的部分 确保与负载侧托架之间的绝缘性，则负载侧线圈端部的端面与负载侧托架内侧 面之间的平均距离变长。因此，很难得到良好的散热性能，对于从框架经过负载侧托架而散热到旋转电机外部的路径只能得到辅助性效果。
(3) 作为第4现有技术而表示的图16的使定子线圈的负载侧线圈端部与
负载侧托架的内周面接触，使由定子线圈产生的热直接引向负载侧托架的结构 的旋转电机虽然非常有效，但是在具有巻绕于齿部的定子线圈的旋转电机中， 一般地讲，由于定子线圈巻绕于绕线管等，或者定子线圈的负载侧线圈端部为 非圆筒形状，因此以现状则难以实现。
(4) 作为第5现有技术而表示的图17的在巻绕铜圆线后按压垂直、水平 两方向使铜线截面变形的高密度线圈制造方法的发明中，虽然是通过降低旋转 电机中的定子线圈电阻减少发热来有利于提高旋转电机的额定输出的技术，但 是未说到通过提高散热性能有利于提高旋转电机的额定输出。
本发明是基于上述问题而进行的，其目的在于提供一种能够从负载侧线圈 端部向负载侧托架良好地导热，使由定子线圈产生的热经过负载侧托架而有效 地向旋转电机外部散热的旋转电机。另外，目的在于提供一种随着冷却性能的 提高而额定输出提高的旋转电机。
为了解决上述问题，本发明如以下构成。
技术方案1所述的发明为一种旋转电机，具备圆筒形转子；及具有巻绕 于定子铁心的齿部安装于槽里的定子线圈的定子，其特征为，在所述负载侧托 架的定子侧的面上，设置在周向上环状形成的凹部，所述定子线圈的负载侧线 圈端部在线圈端部的内周面、外周面及端面的至少2个面上通过绝缘体紧贴于 所述负载侧托架的凹部。
技术方案2所述的发明的特征为，具有把所述定子嵌合保持于内周面的框 架，使所述框架的负载侧端部紧贴于所述负载侧托架。
技术方案3所述的发明的特征为，所述旋转电机的定子线圈通过巻绕具有 绝缘皮膜的铜圆线而形成，具有在负载侧线圈端部的内周面、外周面及端面的 至少2个面上通过绝缘体紧贴于负载侧托架的外形形状。
技术方案4所述的发明的特征为，所述定子线圈为具有除负载相反侧线圈 端部的负载相反侧端面之外而3维加压成形的外形形状的空芯线圈。
技术方案5所述的发明的特征为，所述定子线圈巻绕成完全整齐排列，铜 线的交叉全部在负载相反侧线圈端部进行。技术方案6所述的发明的特征为，所述旋转电机的定子为把用模具加压而 使外形形状成形的定子线圈不使用绕线管而安装于定子铁心上，并用粘结剂或 者模制树脂进行一体化。
技术方案7所述的发明为一种旋转电机的制造方法，旋转电机具备圆筒
形转子；及具有巻绕于定子铁心的齿部安装于槽里的定子线圈的定子，其特征
为，在所述负载侧托架的定子侧的面上设置凹部，所述定子线圈在巻绕具有绝 缘皮膜的铜圆线之后，用模具加压而使外形形状成形，定子线圈的负载侧线圈
端部在线圈端部的内周面、外周面及侧面等至少2个面上通过绝缘体紧贴于负
载侧托架的凹部。
技术方案8所述的发明的特征为，所述定子线圈为在巻绕具有绝缘皮膜的 铜圆线之后，在用模具加压成形之前或之后，使用清漆等粘结剂或者通过加热 使绝缘皮膜热粘接而固定形状。
技术方案9所述的发明的特征为，所述定子线圈为使用具有除负载相反侧 线圈端部的负载相反侧端面之外的精加工外形形状的模具，3维加压成形除所述 负载相反侧端面之外的外形形状。
技术方案IO所述的发明的特征为，所述旋转电机的定子通过把用模具加压 使外形形状成形的定子线圈安装于用绝缘纸或者粉末涂料等实施过绝缘处理的 定子铁心，并用粘结剂或者模制树脂进行一体化而构成。
根据本发明，有如下效果。
根据技术方案1所述的旋转电机的发明，由于定子线圈的负载侧线圈端部 在线圈端部的内周面、外周面及轴向端面的至少2个面上通过绝缘体紧贴于所 述负载侧托架，因此由定子线圈产生的热能够更有效地散热到外部，可以提供 额定输出提高的旋转电机。另外，由于负载侧线圈端部插入到凹部内，因此， 例如与只有负载侧线圈端部的端面接触于负载侧托架的方案相比较，负载侧线 圈端部的固定更牢固，定子线圈与负载侧托架的接触更稳定。
根据技术方案2所述的发明，由于定子线圈的负载侧线圈端部在线圈端部 的内周面、外周面及端面等至少2个面上通过绝缘体紧贴于负载侧托架，同时 保持定子的框架的负载侧端部也紧贴于负载侧托架，因此，由定子线圈产生的 热能够更有效地散热到旋转电机的外部，可以提供额定输出提高的旋转电机。根据技术方案3所述的发明，由于定子线圈通过巻绕具有绝缘皮膜的铜圆
线而形成，具有负载侧线圈端部在线圈端部的内周面、外周面及端面等至少2
个面上通过绝缘体紧贴于负载侧托架的外形形状，因此，可以构成使用价廉的 现有铜圆线巻线使由定子线圈产生的热更有效地散热到外部的旋转电机。
根据技术方案4所述的发明，由于定子线圈为具有除负载相反侧线圈端部 端面之外而3维加压成形的外形形状的空芯线圈，因此，负载侧线圈端部的端 面被加压成形呈现几乎没有凹凸的平面形状，可以通过能确保绝缘程度的薄的 树脂紧贴于负载侧托架。通过采用薄的树脂，可以提高从定子线圈到负载侧托 架的导热效率，使由定子线圈产生的热更有效地传导到负载侧托架。由此，可 以良好地从负载侧托架向旋转电机外部散热，可以有效地冷却旋转电机。
另外，由于所述定子线圈为在安装于定子铁心的齿部之前已经巻绕的空芯 线圈，因此不需要在定子铁心的齿部巻绕线圈的绕线作业，所以不需要使用绕 线管。因此，可以使定子线圈的负载侧为无绕线管仅仅是线圈端部的构成，绕 线管不构成縮短负载侧线圈端部与负载侧托架之间的间隙的障碍。
根据技术方案5所述的发明，由于定子线圈巻绕成完全整齐排列，铜线的 交叉全部在负载相反侧线圈端部进行，因此可以使加压成形的表面成为没有铜 线交叉的比较平坦的面，可以容易得到所希望的形状。
根据技术方案6所述的发明，由于定子是不使用绕线管而把用模具加压使 外形形状成形的定子线圈安装于定子铁心上，并用粘结剂或者模制树脂进行一 体化，因此，可以不通过绕线管而以稳定的形状紧贴于负载侧托架。
根据技术方案7所述的旋转电机的制造方法的发明，由于定子线圈通过在 巻绕具有绝缘皮膜的铜圆线之后用模具加压使外形形状成形而构成，因此可以 应用现有的巻线技术与冲压成形技术，不需要特殊的铜线或特殊的线圈成形装 置等。
根据技术方案8所述的发明，由于定子线圈在巻绕具有绝缘皮膜的铜圆线 之后，在用模具加压成形之前或之后，使用清漆等粘结剂或者通过加热使绝缘 皮膜热粘接而固定形状，因此，在安装于定子铁心上并用粘结剂或模制树脂进 行一体化而构成时容易操作。
根据技术方案9所述的发明，由于定子线圈通过使用具有除负载相反侧线圈端部端面之外的精加工外形形状的模具，3维加压成形除所述负载相反侧端面
之外的外形形状而构成，因此整个加压面上无铜线的交叉，可以使对于加压的 不良率最小化。
根据技术方案io所述的发明，由于定子通过把用模具加压使外形形状成形
的定子线圈安装于用绝缘纸或粉末涂料等实施过绝缘处理的定子铁心上，并用 粘结剂或模制树脂进行一体化而构成，因此在操作工序中，不会因定子铁心的 角划伤定子线圈的皮膜，可以使不良率最小化。


图1是表示在本发明的第1实施例中的永久磁铁电动机等旋转电机的侧视 剖视图。
图2是图1中的旋转电机的主视剖视图，省略了转子的图示。
图3是模制成形所述树脂而形成的定子与所述负载侧托架的分解立体图。
图4是表示定子线圈的巻绕方式的示意图，(a)为从垂直于旋转轴方向的
方向观察定子线圈的图，图右边为负载侧方向，图左边为负载相反侧方向。(b)
为从负载相反侧观察的图，(c)为从负载侧观察的图。(d)为从上方观察的图。 图5是表示定子线圈部的图，(a)为表示本发明的定子线圈部的要部的主
视剖视图，(b)为表示图ll所示的现有结构的永久磁铁电动机中的定子线圈部
的要部的主视剖视图。
图6是表示本发明的实施例中的加压成形定子线圈的加压成形夹具的要部
的剖视图。
图7是使用所述加压成形夹具而加压成形定子线圈的示意图，(a)表示上 压头加压前，(b)表示上压头加压后。
图8是根据使用所述加压成形夹具而加压成形定子线圈的轴向剖视图的示 意图。
图9是表示制造定子的处理顺序的流程图。
图10 (a)至(c)是图13所示的现有结构的永久磁铁电动机与图1所示的 本发明的实施例所涉及的结构的永久磁铁电动机的散热性能对比图。
图11是表示本发明的第2实施例中的永久磁铁电动机等旋转电机的侧视剖视图。
图12是表示第1现有技术的侧视剖视图，是具备圆筒形转子及具有巻绕于 定子铁心的齿部而安装的定子线圈的定子的旋转电机，例如感应电动机的结构 例。
图13是表示第2现有技术的侧视剖视图，是具备圆筒形转子及具有巻绕于 定子铁心的齿部而安装的定子线圈的定子的旋转电机，例如永久磁铁电动机的 结构例。
图14是表示图13中的旋转电机径向截面的主视剖视图。
图15是表示第3现有技术的局部侧视剖视图，是具备圆筒形转子及具有巻 绕于定子铁心的齿部而安装的定子线圈的定子的旋转电机的其他结构例，是专 利文献2的图l所示的电动机。
图16是表示第4现有技术的侧视剖视图，是具备圆筒形转子及在只具有轭 部而不具有齿部的定子铁心的内周面具有定子线圈的旋转电机，例如不具有槽 的无槽电机型的交流伺服电机的结构例。
图17是表示第5现有技术的图，是用专利文献4的图l所示的特殊的制造
方法制造的线圈的截面图。 符号说明
l-旋转电机；2-定子；3-负载侧托架；3a-凹部；4-负载相反侧托架；5-轴承； 6-轴承；7-转子；7a-旋转轴；7b-转子铁心；7c-永久磁铁；8-旋转检测器；9画定 子铁心；9a-轭部；9b-齿部；10-定子线圈；10a-负载侧线圈端部；10aa-内周面； 10ab-外周面;10ac-端面;10b-负载相反侧线圈端部;10ba-内周面;10bb-外周 面；10bc-端面；10c-相邻面；10d-相邻面；ll-树脂；12-铜圆线；13-加压成形夹 具；13a-上压头；13b-下压头；13c-模；14-线圈安装空间；15-框架；15a-负载侧 端部；21-第l现有技术中的旋转电机；22-定子；23-负载侧托架；24-负载相反 侧托架；25-轴承;26-轴承;27-转子;27a-旋转轴;27b-转子铁心;27c-端环;2 7d-叶片;28-定子铁心;29-定子线圈;30-框架;31-箭头;32-箭头;33-第2现 有技术中的旋转电机；34-定子；35-框架；36-负载侧托架；37-负载相反侧托架； 38-轴承;39-轴承;40-转子;40a-旋转轴;40b-转子铁心;40c-永久磁铁;41-检测器；42-定子铁心;42a-轭部;42b-齿部;43-铜圆线；44-绕线管;45-定子 线圈；46-树脂；47-第3现有技术中的旋转电机；48-定子；49-框架；50-负载侧 托架；51-轴承；52-转子；53-定子铁心；53a-轭部；53b-齿部；54-定子线圈；5 4a-负载侧线圈端部；55-树脂；56-第4现有技术中的旋转电机；57-定子；58-框架；59-负载侧托架；60-负载相反侧托架；61-轴承；62-轴承；63-转子；64-定子铁心；64a-轭部；65-定子线圈；65a-负载侧线圈端部；66-箭头；67-箭头； 68-截面变形铜线；M-外部装置。
具体实施例方式
以下参照附图对本发明的实施方式进行说明。 实施例l
图1是表示本发明的第1实施例中的例如永久磁铁电动机等旋转电机的侧 试剖视图。图2是图1中的旋转电机的主视剖视图，省略了转子的图示。
在图1及图2中，1为例如永久磁铁电动机等的旋转电机，具备定子2;
配置于所述定子2的负载侧的同时，在所述定子侧设置周向上环状形成的凹部3 a的负载侧托架3;配置于负载相反侧的负载相反侧托架4;具有通过轴承5、 6 而旋转自如地被支承于所述负载侧托架3及负载相反侧托架4上的旋转轴7a的 圆筒形转子7;及比所述负载相反侧托架4更向负载相反侧配置的编码器等旋转 检测器8等而构成。7b为嵌合于所述旋转轴40a上的转子铁心，7c为安装于所 述转子铁心7b外周面的永久磁铁。并且，并非必须有转子铁心7b，也可以使旋 转轴7a的直径变大，在其外周面安装永久磁铁7c。
所述定子2在具备轭部(外侧定子铁心)9a、具有嵌合固定于所述轭部9a的 齿部(内侧定子铁心)9b的定子铁心9、及巻装于所述定子铁心9的齿部9b的定 子线圈10的同时，用树脂ll模制成形所述齿部9b之间、负载侧线圈端部10a和负 载相反侧线圈端部10b。所述定子线圈10的所述负载侧线圈端部10a为在其内周 面10aa、外周面10ab、以及旋转轴方向的端面(以下简称端面)10ac3个面上， 通过作为绝缘体的所述树脂ll而紧贴于所述负载侧托架3的凹部3a。并且，在图l 中，10ba为所述负载相反侧线圈端部10b的内周面，10bb为所述负载相反侧线圈 端部10b的外周面，10bc为所述负载相反侧线圈端部10b的端面。另外，所述定子线圈10是在巻绕具有绝缘皮膜的铜圆线12之后，用模具对
所述负载侧线圈端部10a加压而使外形形状成形。由此，在安装于所述定子铁心 9的齿部9b的状态下，所述负载侧线圈端部10a的内周面10aa与外周面10ab为高精 度的圆柱面，所述负载侧线圈端部的端面10ac为高精度的圆锥面。因此，所述3 个面为正对紧密嵌合的所述负载侧托架3的凹部3a的面的凹凸极少的面，也就是 说，扩大最接近于所述负载侧托架3的凹部3a的平坦的面积，可以在确保绝缘的 程度上尽量变薄模制成形于所述负载侧线圈端部10a的树脂ll的厚度。由此，尽 可能地縮短所述负载侧线圈端部10a与所述负载侧托架3之间的距离，可以使从 所述负载侧线圈端部10a到所述负载侧托架3的导热良好。
并且，所述定子线圈10的相邻的面10c、 10d在彼此接近的同时保持正确的 绝缘距离，由作为绝缘体的所述树脂ll固定。
在本实施例中，虽然通过所述树脂11使所述负载侧线圈端部10a紧贴于负载侧 托架10a，但是对于低电压的旋转电机，也可以通过使铜圆线12的绝缘皮膜兼 作绝缘体，使所述负载侧线圈端部10a直接紧密嵌合于负载侧托架3的凹部3a。 另外，所述定子线圈10的负载侧线圈端部10a在其内周面10aa、外周面10ab 及端面10ac3个面上，虽然通过作为绝缘体的所述树脂ll而紧贴于所述负载侧托 架3的凹部3a，但是也可以使任意2个面紧贴于所述负载侧托架3的凹部3a。所述3 个面没必要分别为理想的平面，由于巻绕铜圆线12，因此理所当然产生一些凹 凸。
所述定子铁心9为组合轭部(外侧定子铁心)9a与齿部9b (内侧定子铁心) 而构成。把用模具加压使外形形状成形的定子线圈10安装于用绝缘纸或者粉末 涂料等实施过绝缘处理的齿部9b，在把所述齿部9b配置于所述轭部9a的内周的 状态下，将树脂ll模制成形而一体化，制作定子2。
图3是将所述树脂11模制成形而形成的定子2与所述负载侧托架3的分解 立体图。
在把所述负载侧托架3安装于所述定子2上时(省略转子的记载)，在所述 内周面10aa、所述外周面10ab以及所述端面10ac3个面上，通过作为绝缘体的 所述树脂11而把所述定子线圈10的所述负载侧线圈端部10a紧密嵌合于所述负 载侧托架3的凹部3a。由此，由所述定子线圈10产生的热从负载侧线圈端部1Oa直接更有效地传导到所述负载侧托架3而散热到外部。
图4是表示所述定子线圈IO的巻绕方式的示意图，(a)为从垂直于旋转轴 方向的方向观察所述定子线圈IO的图，图右边为负载侧方向，图左边为负载相 反侧方向。(b)为从负载相反侧观察的图，(c)为从负载侧观察的图。(d)为 从上方观察的图。
在图4中，所述定子线圈10为把具有绝缘皮膜的铜圆线12从负载相反侧 端部巻绕成完全整齐排列。在所述负载侧线圈端部10a的所述端面10ac以及有 2个面的定子线圈10的相邻面10c、 10d的合计3个面上，把所述铜圆线12全 部平行地巻绕，也不进行用于使巻线向前巻绕的引导。线圈的引导在负载相反 侧线圈端部10b处进行。在第1层巻绕结束而巻绕第2层时，线圈的引导也同 样在负载相反侧线圈端部10b处进行。因此，上下层之间的铜线交叉也全部在 负载相反侧线圈端部10b的端面10ac处进行，除负载相反侧线圈端部10b的端 面10bc之外的所述3个面比较平坦，使后工序的加压成形容易。
把结束巻绕的定子线圈IO安装于作为模具的下压头13b上，与后面所示的 其他模具共同3维加压成形除所述负载相反侧线圈端部10b的端面10bc之外的 外形形状。通过加压成形负载侧线圈端部10a的端面10ac，如前所述，所述定 子线圈10的负载侧线圈端部10a可以大致平坦地成形其内周面10aa、外周面1 0ab及端面10ac3个面，通过作为绝缘体的所述树脂11而紧贴于所述负载侧托 架3的凹部3a。
因此，所述3个面为正对紧密嵌合的所述负载侧托架3的凹部3a的面的凹凸 极少的面，也就是说，扩大最接近的平坦的面的面积，尽量变薄模制成形于负 载侧线圈端部10a的树脂ll的厚度，尽可能地縮短负载侧线圈端部10a与负载侧托 架3之间的距离，可以使从负载侧线圈端部10a到负载侧托架3的导热良好。
另外，通过加压成形定子线圈10的相邻面10c、 10d，定子线圈10的相邻 面10c、 10d彼此接近的同时保持正确的绝缘距离，同时达到空间的有效利用与 相间绝缘性的确保，通过从加压成形中除去负载相反侧线圈端部10b的端面10 bc，可以消除损伤在负载相反侧线圈端部10b处交叉的铜圆线12的担忧。
图5是表示定子线圈部的图，(a)为表示本发明的定子线圏部的要部的主 视剖视图，(b)为表示图ll所示的现有结构的永久磁铁电动机中的定子线圈部的要部的主视剖视图。
如图5 (b)所示，现有结构的定子线圈为把具有绝缘皮膜的铜圆线巻绕于 绕线管后安装于定子铁心的齿部，在配置于定子铁心的轭部的状态下，将树脂 模制成形而一体化，形成定子。
因此，所述绕线管需要可以承受巻线加压的强度，成为具有绝缘性能所需 的以上厚度的形状。由于巻绕成相应于绕线管的形状，因此定子线圈的截面形 状成为如图5 (b)所示的大致的梯形形状。
对此，本发明的定子线圈10如图5 (a)所示，在巻绕具有绝缘皮膜的铜圆 线之后用模具加压使外形形状成形，安装于用绝缘纸或者粉末涂料等实施过绝 缘处理的齿部9b上，在配置于所述轭部9a的内周的状态下，用树脂ll模制成 形而一体化，形成定子2。由于定子线圈10的截面形状通过用具有除负载相反 侧线圈端部10b的端面10bc之外的精加工外形形状的模具3维加压成形除所述 负载相反侧线圈端部10b的端面10bc之外的外形形状，因此可以最大限度地利 用无定子铁心9的空间，相对现有结构具有140%左右的截面面积。
图6是表示本发明的实施例中加压成形定子线圈10的加压成形夹具13的 要部的剖视图。
如图6所示，加压成形夹具13由上压头13a、下压头13b、模13c所构成， 具有在这3者之间形成的线圈安装空间14。巻绕有具有绝缘皮膜的铜圆线12的 定子线圈IO安装于所述线圈安装空间14内。
图7是使用所述加压成形夹具13而加压成形定子线圈10的示意图，(a) 表示上压头13a加压之前，(b)表示上压头13a加压之后。
如图7 (a)所示，通过把定子线圈10安装于所述线圈安装空间14，把上 压头13a向下方移动到图7 (b)所示的上压头加压后的状态为止，所述定子线 圈IO的外形被加压成形。
在本实施例中，虽然通过加压成形清漆浸渍来固定形状，但是也可以使用 热粘线圈等来固定形状。
图8是根据使用所述加压成形夹具13而加压成形定子线圈10的轴向剖视 图的示意图。
由于上压头13a、下压头13b、模13c3个模具具有除负载相反侧线圈端部10b的端面10bc之外的精加工外形形状，因此可以瞬间3维加压成形除所述负载 相反侧线圈端部10b的端面10bc之外的外形形状。
图9是表示制造以上说明的定子2的处理顺序的流程图。表示从定子铁心9 的制造到定子2的完成为止。
图10的(a)至(c)为图13所示的现有结构的永久磁铁电动机(以下称为 现有结构)与图1所示的本发明的实施例所涉及的结构的永久磁铁电动机(以 下称新结构)的散热性能对比图，表示以在环境为6(TC的室内把额定值为800 W的电动机安装于较宽的散热板上的状态为例的导热计算的结果。
图10 (a)表示在定子线圈内部产生的82.5W的热从框架经过负载侧托架而 散热到电动机外部时，现有结构中的处于散热路径上的零件的热的入口与出口 的温度，例如，绕线管的入口为与定子线圈连接的绕线管的外周面，出口为与 定子铁心连接的绕线管的内周面。计算的结果为定子线圈的内部温度达到10 5°C。在此状态下，定子线圈的温度以小的温度差到达绕线管表面，在绕线管处 经过近2(TC的温度差导热到定子铁心。之后，经过框架、负载侧托架而散热到 电动机外部。
另一方面，在图10 (b)所示的新结构中，由于由定子线圈IO产生的热经 过模制成形的树脂11而直接导热到负载侧托架3并散热到电机外部，因此在与 (a)相同的82.5W的发热时，定子线圈10的内部温度停止于75。C。 由于图10 (c)把新结构的定子线圈10的内部温度达到与现有结构相同的 105'C的状态判断为新结构的额定输出状态，因此增加定子线圈10的发热直至 达到该温度为止，其结果为251W。
也就是说，结果是相对于现有结构的82.5W，在新结构中可以容许251W为 止的发热，从该结果进行判断，则能得到在相同外形尺寸的电动机的情况下可 以把额定输出增加近2倍的结论。
在图1所示的本发明的实施例中，虽然是未使用框架的结构，但是如图11 所示，也可以采用定子线圈IO的负载侧线圈端部10a在内周面10aa、外周面1
0ab及端面10ac 3个面上通过作为绝缘体的模制成形的树脂11而紧贴于所述负 载侧托架3的同时，把定子2嵌合保持于内周面的框架15的负载侧端部15a也 紧贴于所述负载侧托架3的结构。在此情况下，由于设置嵌合于所述定子2的外周面的框架15，因此使尺寸变大，但是由定子线圈IO产生的热能够更有效地 散热到外部，因此可以提供额定输出提高的旋转电机。
本发明与专利文献1及专利文献2等现有的具备圆筒形转子及具有巻绕于
所述齿部的定子线圈的定子的旋转电机的不同点为，本发明的旋转电机的特征
是，定子线圈10的负载侧线圈端部10a在负载侧线圈端部10a的内周面10aa、 外周面10ab及端面10bc等至少2个面上通过作为绝缘体的树脂11而紧贴于所 述负载侧托架3。
另外，本发明与专利文献4的不同点为，不是为了改变定子线圈10的铜圆线 12的截面，而是为了使定子线圈10的负载侧线圈端部10a的外形形状成形为所需 要的形状而加压。
权利要求
1.一种旋转电机，其具备具有旋转轴的圆筒形转子；及具有配置于所述转子的径向外侧的同时卷绕于定子铁心的齿部，具有从所述转子铁心的旋转轴方向的端部突出的负载侧线圈端部与负载相反侧线圈的定子线圈的定子，其特征为，在所述负载侧托架的定子侧的面上，设置在周向上环状形成的凹部，所述定子线圈的负载侧线圈端部在线圈端部的内周面、外周面及端面的至少2个面上通过绝缘体紧贴于所述负载侧托架的凹部。
2. 根据权利要求1所述的旋转电机，其特征为，具有把所述定子嵌合保持 于内周面的框架，所述框架的负载侧端部紧贴于所述负载侧托架。
3. 根据权利要求1或2所述的旋转电机，其特征为，所述旋转电机的定子 线圈通过巻绕具有绝缘皮膜的铜圆线而形成，负载侧线圈端部具有在线圈端部 的内周面、外周面及端面的至少2个面上通过绝缘体紧贴于负载侧托架的外形 形状。
4. 根据权利要求1或2所述的旋转电机，其特征为，所述定子线圈为具有 除负载相反侧线圈端部的端面之外的3维加压成形的外形形状的空芯线圈。
5. 根据权利要求1或2所述的旋转电机，其特征为，所述定子线圈巻绕成 完全整齐排列，铜线的交叉全部在负载相反侧线圈端部进行。
6. 根据权利要求1或2所述的旋转电机，其特征为，所述旋转电机的定子 把用模具加压使外形形状成形的定子线圈不使用绕线管而安装于定子铁心的齿 上，并用粘结剂或者模制树脂进行一体化。
7. —种旋转电机的制造方法，旋转电机具备圆筒形转子；及具有巻绕于 定子铁心的齿部而安装于槽里的定子线圈的定子，其特征为，在所述负载侧托架的定子侧的面上设置凹部，所述定子线圈在巻绕具有绝缘皮膜的铜圆线之后用模具加压使外形形状成形，使定子线圈的负载侧线圈端部在线圈端部的内周面、外周面及端面等至少2 个面上通过绝缘体紧贴于负载侧托架的凹部。
8. 根据权利要求7所述的旋转电机的制造方法，其特征为，所述定子线圈在巻绕具有绝缘皮膜的铜圆线之后，在用模具加压成形之前或之后，使用清漆 等粘结剂或者通过加热使绝缘皮膜热粘接而固定形状。
9. 根据权利要求7所述的旋转电机的制造方法，其特征为，所述定子线圈 用具有除负载相反侧线圈端部的负载相反侧端面之外的精加工外形形状的模 具，3维加压成形除所述负载相反侧端面之外的外形形状。
10. 根据权利要求7所述的旋转电机的制造方法，其特征为，所述旋转电 机的定子通过把用模具加压使外形形状成形而构成的定子线圈安装于用绝缘纸 或者粉末涂料等实施过绝缘处理的定子铁心上，并用粘结剂或者模制树脂进行 一体化而构成。
全文摘要
本发明提供一种旋转电机，其可以使从负载侧线圈端部到负载侧托架的传热良好，可以把由定子线圈产生的热通过负载侧托架有效地散热到旋转电机外部的同时，伴随冷却性能的提高而额定输出提高。构成为在具备圆筒形转子(7)及具有卷绕于定子铁心(9)的齿部(9b)而安装于槽里的定子线圈(10)的定子(2)的旋转电机(1)中，在负载侧托架(3)的定子侧的面上设置在周向上环状形成的凹部(3a)，定子线圈(10)的负载侧线圈端部(10a)在线圈端部的内周面、外周面及端面的至少2个面上通过绝缘体紧贴于负载侧托架的凹部(3a)。
文档编号H02K3/04GK101669267SQ200880013279
公开日2010年3月10日 申请日期2008年5月15日 优先权日2007年6月6日
发明者野中刚 申请人:株式会社安川电机