旋转电机的定子以及旋转电机的制作方法

本发明涉及旋转电机的定子以及旋转电机。

背景技术：

旋转电机的定子具备定子芯，定子芯具有环状的轭、从轭沿径向延伸的多个齿、以及形成于在周向上相邻的齿之间的多个槽。定子芯在齿的与轭径向相反侧的前端部具有向定子芯的周向两侧延伸的凸缘部。

另外，如日本特开2012-55098号公报中公开的那样，定子具备分别配置于定子芯的轴向两端面的两个环状的绝缘体。各绝缘体具有与轭抵接的环状的基部以及从基部沿径向延伸的多个延伸部。多个延伸部分别与多个齿抵接。另外，定子具备卷绕于齿及延伸部的线圈和在槽内配置于线圈与齿之间的槽绝缘片。而且，各绝缘体在延伸部的与基部径向相反侧的前端部具有向绝缘体的周向两侧延伸的壁部。

发明要解决的课题

在对线圈施加高电压的情况下，需要确保在槽内配置的线圈与齿的凸缘部之间的绝缘距离较长。然而，若在槽内配置的线圈的导线向凸缘部鼓出，则有可能不能确保该鼓出的导线与齿的凸缘部之间的绝缘距离。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供不会使生产率变差而能够确保在槽内配置的线圈的绝缘距离的旋转电机的定子以及旋转电机。

用于解决课题的手段

解决上述课题的旋转电机的定子具备定子芯、分别配置于定子芯的轴向两端面的两个绝缘体、多个线圈、多个槽绝缘片以及多个绝缘板。定子芯具有环状的轭、从轭沿径向延伸而在与所述轭径向相反侧具有前端部的多个齿以及形成于在周向上相邻的齿之间的槽。各绝缘体具有与轭抵接的环状的基部以及从基部沿径向延伸而在与基部径向相反侧具有前端部、且分别与多个齿抵接的多个延伸部。各线圈由卷绕于对应的齿及延伸部的导线形成。各槽绝缘片在对应的槽内配置于线圈与齿之间。定子芯具有从各齿的前端部向周向两侧延伸的凸缘部。各绝缘体具有从各延伸部的前端部向周向两侧延伸的壁部以及形成于从在周向上相邻的延伸部向彼此接近的方向延伸的两个壁部之间的开口。各绝缘板配置在对应的槽内，并且卡合于两个绝缘体的基部以及隔着开口在周向上彼此对置的两个壁部。各绝缘板具有向周向两侧延伸的一对突起部。各突起部配置在线圈与凸缘部之间。在槽的内部，各突起部与槽绝缘片之间的周向上的距离为导线的直径以下。

解决上述课题的旋转电机具备转子以及上述定子。

附图说明

图1是示出实施方式的旋转电机的剖视图。

图2是示出图1的旋转电机的定子芯和绝缘体的分解立体图。

图3是图2的定子的立体图。

图4是图1的旋转电机的绝缘体、绝缘板和线圈的剖视图。

图5是将图4的绝缘体、绝缘板和线圈放大表示的剖视图。

图6是将图3的定子芯、绝缘板和线圈放大表示的剖视图。

具体实施方式

以下，根据图1～图6说明将旋转电机的定子和旋转电机具体化的一个实施方式。

如图1所示，旋转电机10具备环状的定子11和配置于定子11的径向内侧的转子12。定子11包围转子12。转子12在被旋转轴13贯穿的状态下固定于旋转轴13，并与旋转轴13一体地旋转。转子12具有卡定于旋转轴13的环状的转子芯12a。

如图2和图3所示，定子11具备环状的定子芯21。定子芯21具有环状的轭22以及从轭22的内周面22a朝向定子芯21的径向内侧延伸的多个齿23。多个齿23在定子芯21的周向上隔开间隔地配置，并且在轭22的内周面22a沿定子芯21的轴线延伸。各齿23的与轭22的内周面22a相反侧的面23a以沿着转子芯12a的外周面的方式呈圆弧状弯曲。

轭22在定子芯21的轴向上的两侧具有平坦的两端面22e。各齿23在定子芯21的轴向上的两端具有平坦的端面23e。轭22在定子芯21的轴向上的长度与定子芯21的轴向上的长度相同。轭22的各端面22e与齿23的端面23e位于同一平面上。定子芯21在轴向上的两端具有由两端面22e、23e构成的端面21e。

各齿23具有从轭22的内周面22a延伸的齿延伸部24。另外，定子芯21具有从齿23的前端部向定子芯21的周向两侧延伸的凸缘部25。更详细地说，在各齿延伸部24的前端部设置有分别向定子芯21的周向两侧突出的两个凸缘部25。将设置于一个齿延伸部24的前端部的两个凸缘部25称为一对凸缘部25。

如图1所示，定子11具备线圈27。定子芯21具有多个槽28，槽28是形成于在定子芯21的周向上相邻的两个齿23之间的空间。线圈27的一部分(定子芯21的轴向上的线圈27的中央部分)配置于槽28内。各凸缘部25具有在槽28露出的面25a(参见图4)。面25a是在槽28中与内周面22a实质上对置的壁面。

定子11具备在各槽28内配置于线圈27和齿23之间的槽绝缘片29。槽绝缘片29将配置于槽28内的线圈27的一部分与定子芯21绝缘。各槽绝缘片29为细长的带状，以使其短边方向的两端相互靠近的方式弯曲成大致u字状。各槽绝缘片29以其长边方向沿着定子芯21的轴向的方式配置于槽28内。

槽绝缘片29沿着形成槽28的轭22和齿23延伸。另外，槽绝缘片29从定子芯21的轴向的第一端延伸至第二端。面向一个槽28的两个凸缘部25在彼此的前端之间具有间隙。该间隙为槽开口30。在槽绝缘片29的短边方向的两端之间存在间隙。该间隙为开口29a。槽绝缘片29的开口29a位于槽开口30的径向外侧。开口29a从槽绝缘片29的长边方向的第一端延伸至第二端。因此，开口29a从定子芯21的轴向的第一端延伸至第二端。

如图2和图3所示，定子11具备分别配置于定子芯21(齿23)的两端面21e的两个环状的绝缘体31。两个绝缘体31的轴向与定子芯21的轴向一致。在以下的说明中，如果没有特别说明，“轴向”和“径向”表示关于定子芯21或者绝缘体31的方向。

各绝缘体31具有环状的基部32。另外，各绝缘体31具有多个延伸部33及堵塞槽28的轴向的一端部的作为壁部的多个绝缘体凸缘部34。多个延伸部33从基部32的内周面32a朝向径向内侧延伸。在各延伸部33的与基部32径向相反侧的前端部设置有分别向周向两侧突出的两个绝缘体凸缘部34。将从一个延伸部33突出的两个绝缘体凸缘部34称为一对绝缘体凸缘部34。

基部32配置于在轴向上与轭22对置的位置。基部32在轴向上的两端具有平坦的端面32e。基部32的两端面32e中的一方的第一端面32e与轭22的端面22e面接触。因此，基部32与轭22抵接。基部32的两个端面32e中的与轭22相反侧的面为第二端面32e。基部32的外径比轭22的外径小。基部32的内径与轭22的内径相同。

各绝缘体31具有与齿延伸部24数量相同的延伸部33。多个延伸部33在周向上隔开间隔地配置，并且在基部32的内周面32a沿基部32的轴线延伸。各延伸部33在周向上的长度尺寸与各齿延伸部24在周向上的长度尺寸相同。

多个延伸部33在轴向上分别与多个齿延伸部24对置。延伸部33大致为四棱柱，延伸部33的轴向的长度尺寸比基部32的轴向的长度尺寸小。各延伸部33在轴向上的两端具有平坦的第一端面33e和平坦的第二端面33e。第一端面33e与基部32的第一端面32e位于同一平面上。第二端面33e在轴向上处于与第二端面32e分离的位置。

一对绝缘体凸缘部34从延伸部33的前端部沿周向彼此向相反的方向突出。各绝缘体凸缘部34具有与端面32e、33e位于同一平面上的平坦的端面34e。端面33e、34e与对应的齿23的端面23e面接触。因此，多个延伸部33分别与多个齿23抵接。

绝缘体31具有在各延伸部33的前端部设置的薄板状的伸出壁35。伸出壁35从延伸部33的第二端面33e及位于其两侧的一对绝缘体凸缘部34沿轴向向远离定子芯21的方向伸出。一个伸出壁35的周向上的长度尺寸与包含一个延伸部33及其两侧的绝缘体凸缘部34的部分的周向上的长度尺寸相同。因此，各伸出壁35的周向的两缘以与一对绝缘体凸缘部34的周向的外缘连续的方式沿轴向延伸。各绝缘体凸缘部34具有与内周面32a对置的面34a，各伸出壁35具有与内周面32a对置的面35a。与一个延伸部33相连的两个面34a和与同一延伸部33相连的面35a位于同一面上。将设置在一个延伸部33的前端的两个绝缘体凸缘部34与伸出壁35合并称为突出部位。

各绝缘体31具有多个开口36。各开口36是形成于从在周向上相邻的两个延伸部33向彼此靠近的方向延伸的两个突出部位(绝缘体凸缘部34和伸出壁35)之间的间隙。多个开口36的配置与多个槽开口30的配置在周向上一致。各绝缘体31具有多个线圈贯穿空间37，线圈贯穿空间37是形成于在周向上相邻的两个延伸部33之间的空间。

如图3所示，线圈27的轴向上的两端即线圈端部27e通过线圈贯穿空间37(参见图2)，并超出定子芯21的两端面21e而在轴向上突出。各绝缘体凸缘部34的面34a与线圈端部27e接触。

在各绝缘体31中，在内周面32a与伸出壁35之间存在面向延伸部33的第二端面33e的空间。各线圈端部27e的前端配置于该空间内。

各线圈端部27e通过与对应的绝缘体31的基部32接触而被限制向径向外侧的移动。另外，各线圈端部27e通过与绝缘体凸缘部34的面34a以及伸出壁35的面35a接触而被限制向径向内侧的移动。各线圈端部27e通过对应的绝缘体31的延伸部33而与定子芯21的齿23绝缘。

线圈27例如通过如下方式形成：以使卷绕用管嘴通过绝缘体31的开口36、槽开口30以及槽绝缘片29的开口29a的方式将导线26以集中绕组的方式卷绕于齿延伸部24和延伸部33。因此，线圈27由卷绕于齿23和延伸部33的导线26形成。或者，也可以不使用卷绕用管嘴，而将预先将导线26卷绕成环状而成的线圈27通过槽开口30、槽绝缘片29的开口29a以及绝缘体31的开口36插入槽28和线圈贯穿空间37。

在各槽28中，在周向上相邻的线圈27对应于彼此不同的相(u相、v相或者w相)。例如，各线圈27在导线26的卷绕开始端部具有第一引出线。线圈27的第一引出线按各相而被管理，与对应的相的未图示的供电端子电连接。另外，各线圈27在导线26的卷绕终止端部具有第二引出线。与同一相对应的多个线圈27的第二引出线在未图示的中性点连结部彼此电连接。然后，通过在线圈27中流动电流，从而转子12与旋转轴13一体地旋转。

如图4所示，在从轴向观察时，绝缘体凸缘部34的面34a位于比沿轴向排列的、对应的凸缘部25的面25a接近基部32的位置、即位于比面25a靠径向外侧的位置。通过绝缘体凸缘部34的面34a位于比凸缘部25的面25a接近基部32的位置，由此，在各槽28中，在线圈27的一部分(轴向的中央部分)与面25a之间形成空间38。该空间38形成于沿轴向排列的两个绝缘体31之间，更详细地说是形成于在轴向上对置的两个绝缘体凸缘部34的一部分(径向外侧的部分)之间。因此，绝缘体凸缘部34的一部分覆盖槽28的一部分。

如图1所示，定子11具备多个绝缘板40。各绝缘板40的轴向上的中央部分配置在对应的槽28内。多个绝缘板40的轴向的两端分别卡合于两个绝缘体31。更详细地说，各绝缘板40的径向的外端卡合于基部32。各绝缘板40的径向的内端卡合于隔着开口36在周向上彼此对置的两个绝缘体凸缘部34。各绝缘板40是贯通槽28内且以在两个绝缘体31之间架设的方式沿轴向延伸的细长的绝缘性的板状的树脂件。

如图4和图5所示，绝缘板40具有主体部41、从主体部41向周向两侧延伸的一对突起部42以及从主体部41向径向外侧延伸的相间绝缘部43。主体部41沿定子芯21的轴向延伸，且周向上的位置与槽开口30及开口29a一致。另外，主体部41具有向径向内侧突出的嵌入部41a。嵌入部41a嵌入隔着开口36在周向上对置的两个绝缘体凸缘部34之间。因此，主体部41的轴向上的两端嵌入在周向上对置的两个绝缘体凸缘部34之间。因此，绝缘板40被在周向上彼此对置的两个绝缘体凸缘部34夹持。

各嵌入部41a具有分别与在周向上彼此对置的两个绝缘体凸缘部34接触的一对接触部41b。一对接触部41b是嵌入部41a的周向上的两端。即，嵌入部41a的周向的两端分别与形成开口36的两个绝缘体凸缘部34的彼此对置的端面接触。

一对突起部42从主体部41分别向周向两侧延伸，并且沿定子芯21的轴向延伸。突起部42的轴向上的两端部分别由两个绝缘体31支承。更详细地说，各突起部42在轴向的两端具有面向径向内侧的接触面42a。各接触面42a与对应的绝缘体31的面34a接触。绝缘板40通过一对突起部42分别与在周向上相邻的绝缘体凸缘部34抵接而被限制向径向的移动。

一对突起部42、即从一个主体部41沿周向延伸的两个接触面42a分别从一对接触部41b的径向外侧的端部沿周向延伸。

各突起部42在比接触面42a靠径向外侧具有倾斜面42b。各倾斜面42b以随着远离主体部41而逐渐接近接触面42a的方式倾斜。接触面42a的前端和倾斜面42b的前端形成突起部42的周向上的端部42e。

相间绝缘部43是沿轴向延伸的细长的平板。各相间绝缘部43在槽28内配置于在周向上相邻的两个不同相的线圈27之间。各相间绝缘部43将槽28内的在周向上相邻的两个不同相的线圈27彼此绝缘。

各相间绝缘部43具有与在周向上相邻的线圈27对置的一对对置面43a。一对对置面43a是相间绝缘部43的周向上的两端面。一对对置面43a的径向内侧的端部分别与一对倾斜面42b连续。另外，相间绝缘部43具有将一对对置面43a的径向外侧的端部彼此相连的连结面43b。

如图2所示，在各绝缘体31的内周面32a设置有多个凸部32f。在从轴向观察时，各凸部32f位于形成一个线圈贯穿空间37的内周面32a的周向上的中央。

如图4所示，各连结面43b具有朝向主体部41凹陷的凹部44。凹部44从绝缘板40的轴向的一端延伸至另一端。凹部44能与位于轴向的两端的绝缘体31的凸部32f嵌合。即，在相间绝缘部43的与主体部41相反侧的端部设置有能与绝缘体31的凸部32f嵌合的凹部44。并且，通过凸部32f与凹部44嵌合，绝缘板40向周向的移动被限制。因此，基部32具有作为限制绝缘板40向周向的移动的嵌合部的凸部32f。

如图6所示，突起部42的端部42e与线圈27接触。在槽28的内部，各端部42e与槽绝缘片29之间的周向上的距离l1为导线26的直径r1以下。在本实施方式中，距离l1比导线26的直径r1小。距离l1是各突起部42与槽绝缘片29之间的周向上的最短距离。各端部42e与槽绝缘片29分离。各突起部42配置在线圈27与凸缘部25之间。

接下来，说明本实施方式的作用。

在将各绝缘板40向对应的槽28插入时，首先，使各绝缘板40的轴向的第一端卡合于一方的绝缘体31。更详细地说，将嵌入部41a嵌入在周向上对置的两个绝缘体凸缘部34之间(开口36)，并且使一对突起部42分别与对应的面34a接触。在该状态下，将绝缘板40朝向槽28插入。

接下来，使插入于槽28中的绝缘板40的轴向的第二端卡合于另一方的绝缘体31。更详细地说，将第二端的嵌入部41a嵌入开口36(在周向上对置的两个绝缘体凸缘部34之间)，并且使一对突起部42与两个面34a接触。另外，相间绝缘部43的凹部44与绝缘体31的凸部32f嵌合。由此，绝缘板40被两个绝缘体31定位。轴向的两端被定位了的绝缘板40的轴向的中央部分以具有游隙的状态配置在槽28内。

具体而言，通过嵌入部41a的一对接触部41b与绝缘体凸缘部34的接触以及相间绝缘部43的凹部44与凸部32f的嵌合，从而绝缘板40向周向的移动被限制。另外，通过一对突起部42的接触面42a与两个面34a的接触以及相间绝缘部43的凹部44与凸部32f的嵌合，从而绝缘板40向径向的移动被限制。

在该状态下，绝缘板40的端部42e与线圈27接触，并且各突起部42与槽绝缘片29之间的周向上的距离l1为导线26的直径r1以下。因此，能防止配置于槽28内的线圈27的导线26向槽绝缘片29的开口29a和槽开口30、即凸缘部25鼓出。

并且，通过各线圈端部27e与对应的绝缘体31的面34a接触，从而线圈27的一部分(轴向中央部分)以在与凸缘部25的面25a之间空出空间38的状态配置于槽28内。由此，能在配置于槽28内的线圈27的一部分与齿23的前端面23a之间确保用于绝缘的距离。

通过上述实施方式能够得到以下的效果。

(1)绝缘板40通过卡合于两个绝缘体31的基部32以及绝缘体凸缘部34，而被相对于两个绝缘体31定位，同时也被相对于定子芯21定位。因此，将绝缘板40插入槽28的操作变得容易。插入槽28内的绝缘板40的各突起部42配置在线圈27与凸缘部25之间。此时，在槽28内，各突起部42与槽绝缘片29之间的周向上的距离l1为导线26的直径r1以下。因此，在槽28内，能防止线圈27的导线26向凸缘部25鼓出。因此，不会使生产率变差，而能够在槽内确保用于将线圈27绝缘的距离。

(2)绝缘板40通过一对突起部42分别与在周向上彼此对置的两个绝缘体凸缘部34抵接而被限制向径向的移动。因此，能够将绝缘板40相对于绝缘体31定位。而且，绝缘体凸缘部34覆盖槽28的一部分。因此，在槽28的内部，在线圈27与凸缘部25之间能确保空间38，并且容易确保线圈27与齿23的面23a之间的绝缘距离。

(3)绝缘板40由在周向上彼此对置的两个绝缘体凸缘部34夹持。这样一来，绝缘板40被相对于绝缘体31进一步准确地定位。

(4)基部32的凸部32f作为限制绝缘板40向周向的移动的嵌合部而起作用。这样一来，绝缘板40相对于绝缘体31被进一步准确地定位。

(5)使用两个绝缘体31来将绝缘板40定位。因此，无需为了对绝缘板40进行定位而对定子芯21进行加工。因此，能够避免产生对流过定子芯21的磁通产生影响或者制造定子芯21花费功夫等问题。

需要说明的是，上述实施方式也可以如下变更。

ο在实施方式中，也可以在绝缘体31的内周面32a设置多个凹部，并且也可以在相间绝缘部43的径向外侧的端部设置与绝缘体31的凹部嵌合的凸部。

ο在实施方式中，也可以使各突起部42的端部42e与槽绝缘片29接触。总之，只要端部42e与槽绝缘片29之间的周向上的距离l1为导线26的直径r1以下即可。

ο在实施方式中，并不特别限定突起部42的形状。例如，突起部42也可以取代倾斜面42b而具有以与接触面42a平行的方式从主体部41延伸的平面和将该平面与接触面42a相连的前端面。

ο在实施方式中，绝缘板40也可以不具有相间绝缘部43。在该情况下，在槽28内配置将在周向上相邻的不同的两个相的线圈27彼此绝缘的相间绝缘片即可。另外，在槽28内未配置相间绝缘片的情况下，为了使两个不同相的线圈27彼此绝缘，需要将这两个线圈27彼此分离配置。

ο在实施方式中，线圈27也可以通过将导线26以分布绕组的方式卷绕于沿轴向排列的齿延伸部24和延伸部33而形成。

ο在实施方式中，旋转电机10也可以是在定子的径向外侧配置转子的外转子型的旋转电机10。在外转子型的旋转电机10中具备从轭22的外周面朝向径向外侧延伸的齿。各绝缘体31具备从基部32的外周面朝向径向外侧延伸的延伸部。