旋转电机的定子的制作方法

本发明涉及一种搭载于电动机动车等的旋转电机的定子。

背景技术：

旋转电机的定子具备定子铁芯和安装在定子铁芯上的线圈。近年来，已知有一种所谓的分段导体型旋转电机，其作为线圈，通过接合多个线圈段来形成线圈环(例如，专利文献1)。在专利文献1中记载的旋转电机中记载有如下内容：将线圈段组从定子铁芯的一端侧顺次插入到插槽中，该线圈段组为将大致u字形状的多根线圈段拧在一起而成，且将从定子铁芯的另一端侧突出的脚部弯曲来使同相的线圈彼此接合。

这种分段导体方式中，线圈的占空系数较高，且具有非常优异的性能，但在高速旋转(高频)中使用的旋转电机中，与使用了线束的以往的线圈相比，存在涡流损耗较大的问题。

涡流损耗受频率和漏磁通的量的影响较大。由于漏磁通最强烈地作用在线圈的内径侧部分(靠近转子的部分)上，因此提出有如下定子：在线圈的内径侧部分使用线束，而在除此以外的部分(外径侧部分)使用线圈段的定子(例如，参照专利文献2)、以及使线圈的位置远离转子而减小漏磁通的影响的定子(例如，参照专利文献3)。

另外，已尝试利用如下对策来减小涡流损耗本身：通过所谓的称为绞合线的被细分的导体来形成线圈等(例如，参照专利文献4、5。)。

在先技术文献

专利文献1：日本特开2014-225974号公报

专利文献2：日本特开2011-147312号公报

专利文献3：日本专利第5331160号公报

专利文献4：日本特开2006-100077号公报

专利文献5：日本特开2009-199749号公报

然而，专利文献2的定子中，由于线束和线圈段共存，因此制造方法变得复杂且成本增加。另外，在作为细线的集合体的线束中会发生循环损失，在减小涡流损耗方面留有改善的余地。另外，在专利文献3的定子中，线圈相对靠近外径侧，因此背轭(backyoke)会变窄。

而且，若所有的分段线圈都由专利文献4、5中记载的绞合线构成，则与单线导体相比，操作性差且成本增加。作为旋转电机的定子，要求能够发挥分段导体型的优点的同时减小涡流损耗。

技术实现要素：

本发明提供一种能够抑制涡流损耗的分段导体型旋转电机的定子。

本发明为一种旋转电机的定子，其具有定子铁芯和线圈，该线圈包括多个线圈段，该多个线圈段分别插入到在该定子铁芯上形成的多个插槽中，

所述旋转电机的定子的特征在于，

在插入到各插槽中的多个所述线圈段中，位于内径侧的线圈段为绞合线、其他线圈段为单线。

发明效果

根据本发明，在插入到各插槽中的多个线圈段中，位于内径侧的线圈段容易发生涡电流，因此将位于内径侧的线圈段设为绞合线，由此能够减小涡流损耗。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的旋转电机的定子的立体图。

图2是图1的a-a剖视图。

图3是图2的b-b剖视图。

图4a是表示单线的结构的剖视图。

图4b是表示绞合线的结构的剖视图。

图5a是图1所示的定子中的第一线圈段的立体图。

图5b是图1所示的定子中的第二线圈段的立体图。

图6是将图1所示的定子的一部分沿周向展开的展开图。

图7是表示图1所示的定子中的第一线圈段与第二线圈段的端部彼此接合的状态的立体图。

附图标记说明：

10旋转电机的定子；

11定子铁芯；

12插槽；

12a开口部；

15线圈；

20第一线圈段(线圈段)；

20a第一单线线圈段；

20b第一绞合线线圈段；

21、31插入部；

22a、32a第一突出部；

22b、32b第二突出部；

23a、33a、23b、33b端部；

30第二线圈段(线圈段)；

30a第二单线线圈段；

30b第二绞合线线圈段；

40单线；

50绞合线；

41、51素线；

42、52、53绝缘覆膜。

具体实施方式

以下，根据附图对本发明的旋转电机的定子的一实施方式进行说明。需要说明的是，图中，附图标记rd表示定子的径向，附图标记ad表示定子的轴向，附图标记cd表示定子的周向。

如图1～图3所示，旋转电机的定子10具备定子铁芯11和线圈15。

定子铁芯11为例如层叠多个圆环状的电磁钢板而构成的圆环状的构件。定子铁芯11具有在其内周面沿着定子铁芯11的周向cd等间隔地排列的多个插槽12。

插槽12由从定子铁芯11的轴向ad的一侧的端面13a延伸至定子铁芯11的轴向ad的另一侧的端面13b的槽构成，开口部12a在定子铁芯11的内周面上开口。

线圈15具备多个线圈段，该多个线圈段分别插入到在定子铁芯11上形成的多个插槽12中，且从各插槽12向定子铁芯11的轴向ad的外侧突出。

该多个线圈段包括多个第一线圈段20和多个第二线圈段30。

第一线圈段20具有：第一单线线圈段20a，其如图4a所示，单线40(扁平线)形成为大致曲轴状，所述单线40通过被绝缘覆膜42覆盖的截面为大致长方形的素线41而构成；以及第一绞合线线圈段20b，其如图4b所示，绞合线50形成为大致曲轴状，所述绞合线50通过被绝缘覆膜52覆盖的截面为大致长方形的素线51被捻合并进一步被绝缘覆膜53覆盖而构成。

第二线圈段30具有：第二单线线圈段30a，其如图4a所示，单线40(扁平线)形成为大致曲轴状，所述单线40通过被绝缘覆膜42覆盖的截面为大致长方形的素线41而构成；以及第二绞合线线圈段30b，其如图4b所示，绞合线50形成为大致曲轴状，所述绞合线50通过被绝缘覆膜52覆盖的截面为大致长方形的素线51被捻合并进一步被绝缘覆膜53覆盖而构成。

单线线圈段20a、30a及绞合线线圈段20b、30b均为同一形状(长方形)，具有大致同一的截面面积。另外，在截面中，周向宽度w比径向宽度h长。与未被细分的具有相同的截面面积的单线相比，绞合线有效地起到减小在线圈15中发生的涡流损耗的作用。若导体的频率变高，则电流会偏于导体的表面流动，但通过将导体作为绞合线(将多根绞合线进行汇集的线)进行细分而能够减小涡流损耗。另外，在绞合线中，由于通过素线51被捻合而在各素线51中引起的电位差被跃迁效应抵消，因此能够减小循环损失。

如图4b所示，本实施方式的绞合线50通过集合截面为长方形的六根素线51来形成为截面为大致长方形。各素线51用绝缘覆膜52绝缘。绝缘覆膜53将被绝缘覆膜52覆盖的各素线51汇集而进行覆盖。为了减小占空系数，绝缘覆膜52、53优选在能够分割涡电流的范围内变薄。

需要说明的是，在以下说明中，在不需要对第一单线线圈段20a与第一绞合线线圈段20b进行区分的情况下，作为第一线圈段20进行说明，在不需要对第二单线线圈段30a与第二绞合线线圈段30b进行区分的情况下，作为第二线圈段30进行说明。

如图2及图3所示，第一单线线圈段20a及第二单线线圈段30a分别从定子铁芯11的各插槽12的外径侧每三个交替地插入，共计插入六个。

另外，在由第一单线线圈段20a及第二单线线圈段30a构成的三组线圈段的径向内侧上，第一绞合线线圈段20b及第二绞合线线圈段30b分别从外径侧每一个交替地插入，共计插入两个。

由此，在定子铁芯11的各插槽12中，从外径侧插入有由第一单线线圈段20a及第二单线线圈段30a构成的三组线圈段和由第一绞合线线圈段20b及第二绞合线线圈段30b构成的一组线圈段。

如图5a所示，第一线圈段20具备插入到插槽12中的直线状的插入部21、从该捅入部21的一端突出到比定子铁芯11的端面13a靠定子铁芯11的轴向ad的外侧的位置的第一突出部22a、以及从该插入部21的另一端突出到比定子铁芯11的端面13b靠该轴向的外侧的位置的第二突出部22b。

第一突出部22a的端部23a以与插入部21大致平行的方式向与第一突出部22a延伸的方向交叉的方向折弯。第一突出部22a的端部23a通过冲压成形而成为朝向定子铁芯11的径向外侧偏移成形的台阶形状(参照图7)。

第二突出部22b的端部23b以与插入部21大致平行的方式向与第二突出部22b延伸的方向交叉的方向折弯。第二突出部22b的端部23b与第一突出部22a的端部23a同样地通过冲压成形而成为朝向定子铁芯11的径向外侧偏移成形的台阶形状(参照图7)。

如图5b所示，第二线圈段30具备插入到插槽12中的插入部31、突出到比定子铁芯11的端面13a靠定子铁芯11的轴向ad的外侧的位置的第三突出部32a、以及突出到比定子铁芯11的端面13b靠该轴向ad的外侧的位置的第二突出部32b。

第一突出部32a的端部33a以与插入部31大致平行的方式向与第一突出部32a延伸的方向交叉的方向折弯。第一突出部32a的端部33a通过冲压成形而成为朝向定子铁芯11的径向外侧偏移成形的台阶形状(参照图7)。

第二突出部32b的端部33b以与插入部31大致平行的方式向与第二突出部32b延伸的方向交叉的方向折弯。第二突出部32b的端部33b与第一突出部32a的端部33a同样地通过冲压成形而成为朝向定子铁芯11的径向外侧偏移成形的台阶形状(参照图7)。

由于第一线圈段20及第二线圈段30预先弯曲成形为大致曲轴形状且该弯曲角度(例如，100°～130°)是平缓的，因此即使是绞合线线圈段20b、30b，也能够防止在成形时损伤绝缘覆膜52、53。

如在专利文献1中记载的以往的旋转电机所示，若在u字形状的线圈段中使用绞合线圈段，则在成形为u字形状时或扭转成形时，绝缘覆膜会被损伤。另一方面，若试图防止绝缘覆膜的损伤，则必须增加绝缘覆膜的厚度且占空系数会变差。在本实施方式中，由于使用弯曲成形为曲轴形状的第一线圈段20及第二线圈段30，因此抑制了对绝缘覆膜成形时的负载，在不增加绝缘覆膜厚度的情况下能够防止绝缘覆膜的损伤。

这样形成的第一线圈段20及第二线圈段30在预先成形为规定的形状，即曲轴形状的状态下，直线形状的插入部21、31从在插槽12的内径侧上形成的开口部12a插入并组装到定子铁芯11中。由于直线形状的插入部21、31从开口部12a插入，因此防止了由于组装引起的对绝缘覆膜52、53的损伤。另外，由于在插入之后不需要将第一线圈段20及第二线圈段30弯曲成形(二次形成)，因此变得容易制造。

由于第一线圈段20及第二线圈段30容易组装到定子铁芯11中，并且能够逐个独立地插入到任意插槽12中，因此能够仅将插槽12内的特定位置处的线圈设为绞合线圈段20b、30b。即，在专利文献1中记载的以往的旋转电机中，由于u字形状的线圈段的一个腿部和另一个腿部在插槽内的位置不同，因此无法仅将特定位置处的线圈设为绞合线。

根据本实施方式，由于能够仅将特定位置处的线圈设为绞合线，因此能够将具有最大效果的最内径部的一组第一线圈段20及第二线圈段30设为绞合线线圈段20b、30b。由此，能够抑制制造成本的增加，而且还能够通过使用绞合线线圈段20b、30b来将占空系数的减小控制在最小限度。需要说明的是，可以仅将最内径侧的一层设为绞合线线圈段，还可以将从最内径侧的一层～三层或1层～4层的线圈段设为绞合线线圈段，因此能够根据规格选择最佳配置。

如图6所示，插入部21插入到插槽12中的第一线圈段20的第一突出部22a沿定子铁芯11的周向cd朝向右方向延伸。第二突出部22b沿定子铁芯11的周向cd朝向与第一突出部22a相反的方向(左方向)延伸。

同样，插入部31插入到插槽12中的第二线圈段30的第一突出部32a沿定子铁芯11的周向cd朝向左方向延伸。第二突出部32b沿定子铁芯11的周向cd朝向与第一突出部32a相反的方向(右方向)延伸。

需要说明的是，在图6中，为了易于理解，对于线圈15，仅将一根第二线圈段30及与该第二线圈段30电连接的两根第一线圈段20提取出来进行图示。

第一线圈段20的端部23a与插入到另一插槽12中的第二线圈段30的端部33a接合，该另一插槽12处于相对于插入有该第一线圈段20的插槽12(以下也称为插入插槽)向定子铁芯11的周向cd的一方向分离开的位置(从端面13a侧观察时的顺时针移动的位置)。需要说明的是，接合是指覆盖导体的绝缘覆膜(本实施方式的绝缘覆膜42、52、53)熔化而导体彼此(本实施方式的单线40彼此、绞合线50彼此)电连接。

另外，该第一线圈段20的端部23b与插入到又一插槽12中的第二线圈段30的端部33b接合，该又一插槽12处于相对于插入插槽向定子铁芯11的周向cd的另一方向分离开的位置(从端面13a侧观察时的逆时针移动的位置)。

这样，通过反复进行第一线圈段20的端部23a与第二线圈段30的端部33a的接合、以及第一线圈段20的端部23b与第二线圈段30的端部33b的接合，从而形成线圈环。

在各插槽12的外径侧上形成的线圈环由第一单线线圈段20a及第二单线线圈段30a形成，且在第一单线线圈段20a及第二单线线圈段30a的内径侧上形成的线圈环由第一绞合线线圈段20b及第二绞合线线圈段30b形成。

线圈15具有多个该线圈环，并且通过选择性地连接该多个线圈环，从而构成多相(例如为u相、v相、w相)的动力线。

如图7所示，第一线圈段20的端部23a在与第二线圈段30的端部33a对接的状态下通过激光焊接或tig(tungsteninertgas，钨极惰性气体焊)与该端部33a接合。

第一及第二线圈段20、30的涡流损耗是当来自未图示的转子侧的漏磁通或来自齿前端的漏磁通能够进入插槽12的开口部12a时发生的，因此在定子10的内径侧的线圈段中明显。

因此，如上所述，通过将内径侧的线圈段设为第一绞合线线圈段20b及第二绞合线线圈段30b，能够有效地减小涡流损耗。

需要说明的是，前述实施方式能够适当地进行变形、改良等。例如，在上述实施方式中，将第一线圈段20及第二线圈段30设为曲轴形状，但并不限定于此，能够设为s字形状等任意形状。

另外，本说明书中至少记载有以下事项。需要说明的是，在括号内示出了上述实施方式中对应的构成要件等，但并不限定于此。

(1)一种旋转电机的定子(旋转电机的定子10)，其具有定子铁芯(定子铁芯11)和线圈(线圈15)，该线圈(线圈15)包括多个线圈段(第一线圈段20及第二线圈段30)，该多个线圈段(第一线圈段20及第二线圈段30)分别插入到在该定子铁芯上形成的多个插槽(插槽12)中，

在插入到各插槽中的多个所述线圈段中，位于内径侧的线圈段(第一绞合线线圈段20b及第二绞合线线圈段30b)为绞合线(绞合线50)、其他线圈段(第一单线线圈段20a及第二单线线圈段30a)为单线。

根据(1)，在插入到各插槽中的多个线圈段中，位于内径侧的线圈段容易发生涡电流，但将位于内径侧的线圈段设为绞合线，由此能够减小涡流损耗。即，根据(1)，能够发挥占空系数较高、容易制造的分段导体型旋转电机的优点，同时减小作为分段导体型的缺点的涡流损耗。

(2)根据(1)所述的旋转电机的定子，其中，

多个所述线圈段具备至少一组多个第一线圈段(第一线圈段20)和多个第二线圈段(第二线圈段30)，

所述第一线圈段具备插入到所述插槽中的插入部(插入部21)、突出到比所述定子铁芯的轴向的一端面靠所述轴向的外侧的位置的第一突出部(第一突出部22a)、以及突出到比所述定子铁芯的所述轴向的另一端面靠所述轴向的外侧的位置的第二突出部(第二突出部22b)，

所述第二线圈段具备插入到所述插槽中的插入部(插入部31)、突出到比所述定子铁芯的所述轴向的一端面靠所述轴向的外侧的位置的第一突出部(第一突出部32a)、以及突出到比所述定子铁芯的所述轴向的另一端面靠所述轴向的外侧的位置的第二突出部(第二突出部32b)，

所述第一线圈段的所述第一突出部的端部(端部23a)在与所述第二线圈段的所述第一突出部的端部(端部33a)对接的状态下与所述第二线圈段的所述第一突出部的该端部(端部33a)接合，

所述第一线圈段的所述第二突出部的端部(端部23b)在与所述第二线圈段的所述第二突出部的端部(端部33b)对接的状态下与所述第二线圈段的所述第二突出部的该端部(端部33b)接合。

根据(2)，通过使用将一根线圈段的两端接合的独立的线圈段，由此能够仅将位于内径侧的线圈段设为绞合线。

(3)根据(2)所述的旋转电机的定子，其中，

多个所述线圈段具备多组多个所述第一线圈段和多个所述第二线圈段，

在插入到各插槽中的多个所述线圈段中，位于最内径侧的一组所述第一线圈段及所述第二线圈段为所述绞合线、其他组所述第一线圈段及所述第二线圈段为单线。

根据(3)，通过将位于最易于发生涡电流的最内径侧的一组第一线圈段及第二线圈段设为绞合线，由此能够抑制制造成本，同时减小涡流损耗。

(4)根据(1)至(3)中任一项所述的旋转电机的定子，其中，

在所述定子铁芯的内周面上设置有各插槽的开口部(开口部12a)，

多个所述线圈段分别从多个所述插槽的所述开口部插入。

根据(4)，组装性能良好，另外能够防止线圈段的绝缘覆膜的损伤。

(5)根据(4)所述的旋转电机的定子，其中，

多个所述线圈段预先被加工成大致曲轴形状，且分别从多个所述插槽的所述开口部插入。

根据(5)，多个线圈段预先被加工成大致曲轴形状，分别从多个插槽的开口部插入，因此在插入到插槽中之后，无需进行多个线圈段的折弯加工等，且能够防止绞合线的分散。

(6)根据(1)至(5)中任一项所述的旋转电机的定子，其中，

所述绞合线是用绝缘覆膜(绝缘覆膜52)绝缘的截面为长方形的素线(素线51)的集合体，

所述绞合线与所述单线具有大致同一形状。

根据(6)，绞合线是用绝缘覆膜绝缘的截面为长方形的素线的集合体，且与单线具有大致同一形状，因此能够提高插槽内的线圈的占空系数。