本发明涉及一种定子、旋转电机以及定子的制造方法。
背景技术：
在搭载于电动汽车、混合动力汽车等车辆的电动机、发电机等旋转电机中，将卷绕安装于定子铁芯的绕组的引出导体连接到整流器。引出导体向绕组的端部侧延长地设置，通过焊接等将金属端子接合到其顶端。金属端子通过构件螺钉等连结构件，安装到例如整流器等外部装置。旋转电机设置于发动机室内或者其附近等在高温下振动大的地方，所以，在焊接中热劣化推进，具有引出导体与金属端子的接合部的接合电阻增大，或者发生断线的可能性。
因此，已知设为如下结构：在金属端子上设置向其宽度方向的两侧延伸出的接合片，通过该接合片从两侧抱住引出导体并进行铆接固定，并且在接合片之间，通过电弧焊来固定接合片与引出导体(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2001-231209号公报
技术实现要素：
发明要解决的技术问题
在专利文献1所记载的结构中，金属端子的接合片与引出导体在一处进行铆接，金属端子的接合片与引出导体仅在金属端子的接合片之间的一侧进行电弧焊。即，对接合片与引出导体进行电弧焊的部位存在成为金属端子的接合片间侧这样的偏斜。因此，针对以焊接部位为中心而在与焊接面平行的面进行振动那样的规定方向的振动的固定强度不足，难以确保连接的可靠性。
解决技术问题的技术手段
根据本发明的第1方式，定子具备：绕组，其卷绕安装于定子铁芯，在端部具有引出导体；以及端子构件，其具有与所述绕组的所述引出导体的连接连接部，所述端子构件的所述连接部具有：绕组部侧连接部，其固定所述引出导体；以及顶端侧连接部，其对所述引出导体的相比于所述绕组部侧连接部更靠近顶端侧的部分进行固定。
根据本发明的第2方式，旋转电机具备上述第1方式的定子。
根据本发明的第3方式，一种定子的制造方法，所述定子具备：绕组，其卷绕安装于定子铁芯，在端部具有引出导体；以及端子构件，其具有与所述绕组的所述引出导体的连接部，所述端子构件的所述连接部具有：绕组部侧连接部，其固定所述引出导体；以及顶端侧连接部，其对所述引出导体的相比于所述绕组部侧连接部更靠近顶端侧的部分进行固定，其中，所述定子的制造方法具有：第1工序，其通过金属熔融接合而固定所述引出导体与所述顶端侧连接部；以及第2工序，其通过与金属熔融接合不同的接合或者机械结合而固定所述引出导体与所述绕组部侧连接部。
发明效果
根据本发明，引出导体通过端子构件的绕组部侧连接部和顶端侧连接部来固定，所以，能够提高引出导体与端子构件的连接的可靠性。
附图说明
图1是混合动力电动汽车的框图。
图2是本发明的第1实施方式的旋转电机的剖视图。
图3是图2所图示出的旋转电机的定子的详细立体图。
图4是图3所图示出的包括端子结构部的区域IV的放大图。
图5是图4所图示出的端子构件的展开图。
图6是示出引出导体与端子构件的接合工序的示意图。
图7是示出本发明的第2实施方式、并示出固定有端子构件和引出导体的端子结构部的主视图。
图8是图7所图示出的端子构件的展开图。
图9是本发明的第3实施方式的端子构件的展开图。
具体实施方式
下面，与附图一起说明本发明的实施方式。
在以下说明中，作为旋转电机的一个例子，使用混合动力电动汽车用的旋转电机。另外，在以下说明中，在以下说明中，“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”是指其反方向、即径向外侧(外径侧)。
首先，说明实施方式的概要。
在这里说明的实施方式涉及一种旋转电机定子中的引出导体与端子构件的固定结构。旋转电机包括电动机、发电机以及电动机/发电机等，具备呈圆筒状的定子以及隔着规定的间隙而配置于该定子的内周侧的转子等。
定子具有配置成在旋转方向上极性交替不同的多个磁极，并具有呈圆筒状的定子铁芯以及卷绕安装于该定子铁芯而构成相绕组的多个定子线圈。例如，在三相交流型的旋转电机中，沿着定子铁芯的周向而设置成圆环状的U相、V相、W相等的各定子线圈在定子铁芯的径向上排列。
在定子铁芯处，用于收容定子线圈的、在轴向上贯通的多个槽在定子铁芯的周向上排列地形成。各相的定子线圈通过将收容配置于各槽内的大量的导体电连接而构成。即，各相的定子线圈具有在槽内在轴向上延伸的多个导体以及从槽的轴向的一侧端引出的引出线部，引出线部跨越以规定的周向间距间隔开的多个槽地延伸。
根据本发明的实施方式，各相的定子线圈具有外部连接用的引出导体，在该引出导体的端部，设置有接合端子构件的端子结构部，该端子构件由金属等导电性构件形成。端子构件具有连接到引出导体的绕组侧的绕组部侧连接部以及连接到引出导体的相比于绕组部侧连接部更靠近顶端侧的部分的顶端侧连接部。引出导体通过端子构件的绕组部侧连接部以及与绕组部侧连接部相独立地设置的顶端侧连接部的多个部位的连接部而连接，所以，引出导体与端子构件的固定强度得以增强，连接的可靠性提高。
－第1实施方式－
参照图1～图6，说明本发明的第1实施方式。
图1是搭载有本发明实施方式所涉及的旋转电机的混合动力电动汽车的框图。
在车辆1中，搭载有作为车辆动力源的发动机2和旋转电机3。在图1中，图示出1个旋转电机3。但是，也可以将多个旋转电机3搭载于车辆1。多个旋转电机3例如可以是电动机、发电机或者电动机/发电机等具有不同功能的电机。另外，也可以像一方的旋转电机进行发电以及车辆的驱动这两者、另一方的旋转电机承担车辆的驱动那样，各旋转电机的作用不同。
由发动机2以及旋转电机3产生的旋转转矩经由无级变速器、有级自动变速器等变速器4以及差动齿轮5传递到作为驱动轮的车轮6。旋转电机3搭载于发动机2与变速器4之间或者变速器4中。旋转电机3要求是小型高输出的，以便能够尽可能地减小车辆1中的空间。
图2是本发明第1实施方式所涉及的旋转电机的剖视图。此外，在图2中，以截面示出夹着旋转电机3的驱动轴即旋转轴201的左侧的区域，将右侧的区域示为侧视图。
旋转电机3收容配置于壳体7的内部。如图1所示，在旋转电机3配置于发动机2与变速器4之间的结构中，壳体7利用发动机2的壳体、变速器4的壳体而构成。另外，在旋转电机3搭载于变速器4内的结构中，壳体7利用变速器4的壳体而构成。
旋转电机3具备定子100和转子200。转子200隔着间隙8地配置于定子100的内周侧。转子200通过压入等而固定于旋转轴201，与旋转轴201一体地旋转。旋转轴201的两端由轴承202A、202B以能够旋转的方式支撑。轴承202A、202B支撑于壳体7。定子100的外周侧利用螺栓9等固定于壳体7的内周侧。也可以通过热压配合而将定子100与壳体7结合。图2所图示出的旋转电机3是在转子200处具有永磁铁(未图示)的三相同步型的电动机，通过将大电流(例如，300A左右)的三相交流供给到定子100，从而作为电动机进行工作。
图3是图2所图示出的旋转电机的定子的详细立体图。
定子100具有在内周侧形成有多个槽105的定子铁芯(也称为定子铁心)101以及卷绕安装于定子铁芯101的、作为构成U相、V相以及W相的相绕组的3相的定子线圈102。定子线圈102由无氧铜、有氧铜形成。在有氧铜的情况下，例如氧含有率为大约10ppm以上至1000ppm左右。在无氧铜的情况下，通常由6N(六个九)等级的铜形成。定子铁芯101的内周侧的槽105以规定的周向间距在周向上隔出等间隔地排列。各槽105分别在定子铁芯101的轴向上贯通地形成。在定子铁芯101的内周侧，形成有在轴向上延伸的多个狭缝108。
各相的定子线圈102具有插入到槽105内而保持的大量的导体106。各导体106的端部从定子铁芯101的轴向的一侧端面(在图3中是背面侧的一侧端面)导出。各导体106的导出部通过用焊接部104焊接而与在同一槽105内相邻的导体106的导出部连接。这样各导体的导出部连接而得到的各相的定子线圈102分别环状地卷绕安装于定子铁芯101的大致整周。将绝缘纸103插入到各槽105内，通过该绝缘纸103，使在槽105内插通的导体106的部分与定子铁芯101绝缘。
各定子线圈102具有从槽105的轴向的另一侧端(在图3中是表面侧的一侧端面)引出的呈大致U字形或者大致V字形的引出线部107。引出线部107跨越以规定的周向间距间隔开的多个槽105间地延伸。然后，通过多个定子线圈102，生成以在旋转方向上极性交替不同的方式配置的多个磁极。
在定子线圈102的端部，针对U相、V相以及W相的每个相，设置有外部连接用的端子结构部120。各相的定子线圈102能够经由端子结构部120与外部连接设备进行电力授受。
图4是图3所图示出的包括端子结构部120的区域IV的放大图。
如图4所图示的那样，端子结构部120由引出导体109以及固定引出导体109的端子构件110构成。引出导体109例如由无氧铜、有氧铜形成，具有主体部109a、顶端部109b以及主体部109a与顶端部109b的边界部109c。引出导体109既可以是圆线，也可以是方形线。主体部109a在未图示的另一端侧连接到定子线圈102。顶端部109b形成为与主体部109a相比直径更小或者宽度更窄。边界部109c形成为从主体部109a侧向顶端部109b侧变尖的倾斜状。
端子构件110具有由绕组部侧连接部111和顶端侧连接部112构成的连接部113、外部连接部114、以及将外部连接部114与连接部113连接的基部115。端子构件110例如由铜等金属等导电性构件形成。外部连接部114在俯视时具有矩形形状，在中央部设置有开口部114a。外部连接部114在由插通于开口部114a的螺钉、螺栓等固定的状态下，连接到外部设备、例如整流器等。
绕组部侧连接部111在基部115的左方侧具有折回部111b。绕组部侧连接部111在折回部111b处折回，在夹入有引出导体109的主体部109a的状态下，电连接到该引出导体109的主体部109a，并且，固定该引出导体109的主体部109a。
顶端侧连接部112在基部115的右方侧具有折回部112b。顶端侧连接部112在折回部112b处折回，在夹入有引出导体109的顶端部109b的状态下，电连接到该引出导体109的顶端部109b，并且，固定该引出导体109的顶端部109b。即，端子构件110的顶端侧连接部112与引出导体109的顶端部109b接合。
即，端子构件110在绕组部侧连接部111以及顶端侧连接部112这2个部位的连接部，固定引出导体109。
图5示出图4所图示出的端子构件的展开图、即固定引出导体109之前的端子构件110的形状。
端子构件110的绕组部侧连接部111具有从基部115向基部115的左方侧在与基部115大致正交的方向上延伸的绕组部侧夹持片111a。端子构件110的顶端侧连接部112具有从基部115向基部115的右方侧在与基部115大致正交的方向上延伸的顶端侧夹持片112a。
端子构件110的顶端侧连接部112具有向基部115的右方侧在与基部115大致正交的方向上延伸的顶端侧夹持片112a。在端子构件110的顶端侧夹持片112a的一面，设置有由熔点比作为被连接构件的引出导体109低的材料形成的接合构件116。接合构件116遍及顶端侧夹持片112a所延伸的长度的全长地设置，并且延伸至基部115的侧边缘部地设置。在引出导体109由铜形成的情况下，接合构件116例如由焊料、磷铜钎料等形成。引出导体109也可以设为接合构件116进行轧制并接合而得到的包层材料。
图6是示出引出导体109与端子构件110的接合工序的示意图。
参照图6，说明将端子构件110的顶端侧连接部112与引出导体109的顶端部109b接合的方法。
将接合构件116侧设为内侧，将端子构件110的顶端侧夹持片112a在延伸方向的大致中间部弯曲并折回，夹入引出导体109的顶端部109b，并接触到该顶端部109b的上下两面。从夹入有引出导体109的顶端部109b的顶端侧夹持片112a的上部侧以及下部侧以规定的压力对电阻焊接器40的电极401进行加压，在该状态下使电流流过电极401之间。由此，接合构件116以及引出导体109的顶端部109b的表面发热并熔融。在接合构件116与引出导体109的顶端部109b的表面之间生成合金层，将引出导体109的顶端部109b与端子构件110的顶端侧连接部112接合。电阻焊接器40的电极401的材料能够使用钨(W)系或者钼(Mo)系。
为了将端子构件110的绕组部侧连接部111与引出导体109的主体部109a接合，通过将端子构件110的绕组部侧夹持片111a在延伸方向的中间部弯曲并折回，夹入引出导体109的主体部109a并进行铆接，从而进行。在进行该铆接工序时，也可以使用将端子构件110的顶端侧连接部112与引出导体109的顶端部109b接合的电阻焊接器40。但是，不需要使电流流过电阻焊接器40的电极401之间。
端子构件110的顶端侧连接部112与引出导体109的顶端部109b的连接是金属熔融接合，端子构件110的绕组部侧连接部111与引出导体109的主体部109a的连接是不伴随着金属熔融的铆接。因此，如果先进行金属熔融接合，则能够与经金属熔融接合的端子构件110的顶端侧连接部112与引出导体109的顶端部109b的位置以及状态相匹配地调整端子构件110的绕组部侧连接部111的折回部111b的位置。因此，能够高效地进行端子构件110的绕组部侧连接部111与引出导体109的主体部109a的铆接。相反地，如果先进行端子构件110的绕组部侧连接部111与引出导体109的主体部109a的铆接，则在进行端子构件110的顶端侧连接部112与引出导体109的顶端部109b的金属熔融接合时，有可能难以得到接合构件116与引出导体109的顶端部109b的对位、全面一致的接触状态。但是，对该顺序没有限制，也可以按相反的顺序进行。
根据本发明的第1实施方式，实现了下述的效果。
(1)端子构件110的连接部113具有连接引出导体109的绕组部侧连接部111以及对引出导体109的相比于绕组部侧连接部111更靠近顶端侧的部分进行固定的顶端侧连接部112。即，端子构件110在引出导体109的延伸方向上的不同的2个位置对引出导体109进行电连接并固定。因此，由于振动等外力而作用于连接部113的应力分散而变小，并且能够增大连接部113处的连接强度，由此，能够提高连接的可靠性。
(2)端子构件110的顶端侧连接部112通过金属熔融接合而与引出导体109接合，所述端子构件110的绕组部侧连接部111通过作为机械连接的铆接而固定引出导体109。即，伴随着由来自外部的热输入引起的被接合部的组成变化的金属熔融接合仅在顶端侧连接部112侧进行。因此，能够抑制伴随着引出导体109的组成变化的电气特性的变化。而且，在绕组部侧连接部111处，通过作为机械结合的铆接而进行固定，所以，能够提高连接针对振动等外力的可靠性。
(3)从引出导体109传热到端子构件110的绕组部侧连接部111的热量小于从引出导体109传热到端子构件110的顶端侧连接部112的热量。换言之，作为从引出导体109传热到顶端侧连接部112的热量大的金属熔融接合的顶端侧连接部112与作为机械结合的绕组部侧连接部111相比，位于引出导体109的顶端部侧。因此，能够以使得伴随着引出导体109的组成变化的电气特性的变化最小的方式进行抑制。
(4)另外，根据第1实施方式的定子的制造方法，具有通过金属熔融接合而将引出导体109与端子构件110的顶端侧连接部112连接的第1工序以及通过机械结合而固定引出导体109与端子构件110的绕组部侧连接部111的第2工序。即，引出导体109与端子构件110通过伴随着由来自外部的热输入引起的被接合部的组成变化的金属熔融接合以及不伴随着金属熔融接合的其他结合而进行固定。因此，能够以使得伴随着引出导体109的组成变化的电气特性的变化最小的方式进行抑制，并且，能够提高连接针对振动等外力的可靠性。
－第2实施方式－
图7是示出本发明的第2实施方式、并示出固定有端子构件110A和引出导体109的端子结构部120A的主视图，图8是图7所图示出的端子构件110A的展开图。
在第2实施方式中，具有在引出导体109的主体部109a的表面设置有绝缘膜117的结构。但是，绝缘膜117未设置于引出导体109的顶端部109b。另外，在第2实施方式中，端子构件110A的绕组部侧连接部111以及顶端侧连接部112分别在基部115的左右两侧具有折回部111b、112b。
绝缘膜117例如由耐逆变器电涌性塘瓷树脂等的、热导率比引出导体109以及端子构件110都低的绝缘材料形成。作为绝缘膜117，使用耐逆变器电涌性塘瓷树脂，从而即使在定子100暴露于过大的电涌电压下的情况下，也能够在绕组间确保足够的绝缘性，能够防止绝缘膜117的绝缘性的劣化。此外，代替绝缘膜117，也可以使用导电性的材料。
如图8所图示的那样，端子构件110A具有绕组部侧连接部111的绕组部侧夹持片111a以及顶端侧连接部112的顶端侧夹持片112a分别向与基部115的延伸方向正交的方向的左右两侧延伸的结构。
绕组部侧连接部111以及顶端侧连接部112分别如图7所图示的那样，在基部115的左右两侧的折回部111b或者折回部112b处折回，在基部115的大致中央部固定引出导体109的主体部109a或者顶端部109b。关于引出导体109与端子构件110A的接合方法，在对引出导体109的主体部109a与端子构件110A的绕组部侧连接部111进行铆接时使绝缘膜117介于其间地进行，除此以外与第1实施方式相同。另外，第2实施方式中的端子结构部120A的其他结构与第1实施方式的端子结构部120相同。
因此，在第2实施方式中，也起到第1实施方式的效果(1)～(4)。
另外，在第2实施方式中，在引出导体109的主体部109a与端子构件110A的绕组部侧连接部111之间，介入安装有热导率比引出导体109以及端子构件110A都低的绝缘材料。因此，在将端子构件110A的顶端部109b与引出导体109的顶端部109b接合时，能够进一步地抑制从外部向引出导体109的热输入，能够进一步提高效果(4)。
－第3实施方式－
图9是本发明的第3实施方式的端子构件的展开图。
在第3实施方式中，端子构件110B具有绕组部侧连接部111的绕组部侧夹持片111a以及顶端侧连接部112的顶端侧夹持片112a这两个构件向与基部115的延伸方向正交的方向的同一侧延伸的结构。
在顶端侧连接部112的顶端侧夹持片112a处，与第1实施方式同样地，设置有接合构件116。第3实施方式中的端子构件110B的其他结构与第1实施方式的端子构件110相同。
因此，在第3实施方式中，也起到第1实施方式的效果(1)～(4)。
另外，在第3实施方式中，也与第2实施方式同样地，能够将绝缘膜117(参照图7)设置于引出导体109的表面。
在上述各实施方式中，例示为将端子构件110、110A、110B的顶端侧连接部112与引出导体109的顶端部109b设为金属熔融接合、通过铆接来固定端子构件110、110A、110B的绕组部侧连接部111与引出导体109的主体部109a的结构。但是，与此相反地，也可以将端子构件110、110A、110B的顶端侧连接部112与引出导体109的顶端部109b设为基于铆接的固定，将端子构件110、110A、110B的绕组部侧连接部111与引出导体109的主体部109a设为金属熔融接合。或者，也可以将任一方都设为仅基于金属熔融接合或者铆接中的一方的结合。另外，代替基于铆接的结合，也可以设为使用粘接材料的结合结构，或者设为基于弹性构件的压接或者基于用连结构件连结的端子板的压接等其他机械结合结构。
在上述各实施方式中，例示为端子构件110、110A、110B与引出导体109在引出导体109的卷部侧以及顶端侧这2个部位进行连接的结构。但是，端子构件110、110A、110B与引出导体109的连接也可以在3处以上进行。
上述各实施方式所示的端子构件110、110A、110B的结构只不过是例示出一个例子，端子构件110、110A、110B的结构能够适当变形来应用。
在上面说明了各种实施方式以及变形例，但本发明不限定于这些内容。也可以将上述各实施方式组合或者适当变形，在本发明的技术思想的范围内考虑的其他方式也包括在本发明的范围内。
符号说明
100 定子
101 定子铁芯
102 定子线圈
106 导体
107 引出线部
109 引出导体
109a 主体部
109b 顶端部
110、100A、100B 端子构件
111 绕组部侧连接部
111a 绕组部侧夹持片
111b 折回部
112 顶端侧连接部
112a 顶端侧夹持片
112b 折回部
113 连接部
114 外部连接部
116 接合构件
117 绝缘膜
120、120A 端子结构部。