旋转电机的制作方法

旋转电机
1.关联申请的相互参照
2.本技术基于2020年7月14日申请的日本专利申请号2020-120759号，在此引用其记载内容。
技术领域
3.本公开涉及一种旋转电机。


背景技术：

4.在专利文献1所公开的旋转电机中，在绝缘体上设置有在定子的外周部向轴向突出的突起部。在突起部的有底孔中，沿轴向延伸的连接配件的一端部沿轴向插入。在轴承架的连接开口部配置有外部引出销中的以沿轴向延伸的方式形成为u字状的基部。连接配件的另一端部沿轴向插入到外部引出销的基部。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本特开2007-006592号公报


技术实现要素：

8.在将连接于绕组的线圈端子如专利文献1所公开的那样插入到沿轴向延伸的u字状的基部来连接到外部连接用的端子的情况下，存在旋转电机的轴向体格变大的问题。另外，期望用于得到线圈端子与外部连接用的端子的良好的连接状态的改善。本公开的目的在于提供轴向体格小、且线圈端子与外部连接用的端子的连接状态良好的旋转电机。
9.本公开是一种旋转电机，具备：定子芯，具有多个齿；多个绕组，具有卷绕于齿的周围而成的线圈；多个线圈端子，连接于绕组；多个外部连接端子，连接于线圈端子，能够连接到外部的电源端子；以及多个端子保持部，安装于定子芯，保持线圈端子。当将与旋转电机的旋转轴心平行的方向定义为轴向时，外部连接端子具有沿与轴向垂直的方向延伸且在轴向上与线圈端子的抵接部抵接的被抵接部。端子保持部将线圈端子以能够向接近和离开被抵接部的方向相对移动的方式保持。
10.这样线圈端子在轴向上抵接于沿与轴向垂直的方向延伸的被抵接部，从而与如以往那样将线圈端子插入到沿轴向延伸的u字状的基部的方式相比，端子连接部分的轴向空间变小。因此，旋转电机的轴向体格变小。另外，在将线圈端子连接到被抵接部时，能够以使得线圈端子与被抵接部可靠地抵接的方式调整线圈端子的位置。因此，能够得到线圈端子与外部连接端子的良好的连接状态。
附图说明
11.关于本公开的上述目的及其它目的、特征、优点通过参照附图并通过下述的详细的描述变得更明确。该附图如下。
12.图1是说明应用了具备第1实施方式的马达的旋转式致动器的线控换挡系统的示意图。
13.图2是图1的旋转式致动器的截面图。
14.图3是从箭头iii方向看图2的定子和控制基板的图。
15.图4是图2的定子的主要部分放大图。
16.图5是从箭头v方向看图4的定子的图。
17.图6是示意性地表示图3的绕组和线圈端子的图。
18.图7是从箭头vii方向看图2的定子、马达端子以及传感器端子的图。
19.图8是与图5对应的图，是表示在线圈端子与马达端子焊接前线圈端子相对于马达端子最远的状态的图。
20.图9是第二实施方式的定子的主要部分放大图，是与第一实施方式的图4对应的图。
具体实施方式
21.以下，基于附图来说明作为旋转电机的马达的多个实施方式。对在实施方式彼此中实质上相同的结构附加相同的符号并省略说明
22.[第一实施方式]
[0023]
如图1所示，作为第1实施方式的内转子型旋转电机的马达30配备于旋转式致动器(以下为致动器)10。致动器10固定于车辆用变速器11的外壳12的外壁，被用作线控换挡系统13的动力源。线控换挡系统13通过由控制装置15根据来自换挡操作装置14的指令信号对致动器10进行控制，使变速器11的换挡档位切换机构16工作来切换换挡档位。
[0024]
(致动器)
[0025]
首先，参照图2说明致动器10的整体结构。致动器10具备壳体20、马达30以及减速器40。
[0026]
壳体20具有杯状的前壳体21和后壳体22。前壳体21和后壳体22的开口部彼此相组合并通过螺栓23被相互紧固。在前壳体21嵌入有有底筒状的金属板24。后壳体22具有向与前壳体21相反的一侧突出的筒状突出部28。在后壳体22的外壁固定有托架29。致动器10使用托架29固定于变速器11的外壳12(参照图1)。
[0027]
马达30具有定子31和转子34。定子31具有：定子芯32，例如通过压入等固定于金属板24；以及绕组33，设置于定子芯32。转子34具有：旋转轴37，通过马达侧轴承35和减速器侧轴承36以能够绕旋转轴心ax1旋转的方式被支承；以及转子芯38，嵌合并固定于旋转轴37的外侧。马达侧轴承35设置于金属板24。减速器侧轴承36设置于后述的输出构件44。
[0028]
减速器40具备偏心轴41、环形齿轮42、偏心齿轮43、输出构件44以及传递机构45。偏心轴41设置于相对于旋转轴心ax1偏心的偏心轴心ax2上，形成为与旋转轴37成一体。环形齿轮42与旋转轴心ax1同轴设置，固定于后壳体22。偏心齿轮43具有与环形齿轮42的内齿部46啮合的外齿部47，通过设置于偏心轴41的轴承48以能够进行行星运动的方式被支承。行星运动是指，一边绕偏心轴心ax2自转一边绕旋转轴心ax1公转的运动。行星运动时的偏心齿轮43的自转速度相对于旋转轴37的旋转速度变速。
[0029]
输出构件44与旋转轴心ax1同轴设置，通过设置于后壳体22的轴承49以能够旋转
的方式被支承。传递机构45包括形成于偏心齿轮43的卡合突起51和形成于输出构件44且插入有卡合突起51的卡合孔52，将偏心齿轮43的绕偏心轴心ax2的旋转传递到输出构件44。
[0030]
在致动器10中，通过切换绕组33的通电相而产生旋转磁场，转子34受到因该旋转磁场产生的磁引力或斥力而旋转。当偏心轴41与转子34一起绕旋转轴心ax1旋转时，偏心齿轮43进行行星运动，从输出构件44输出相对于转子34的旋转被减速的偏心齿轮43的旋转。
[0031]
(定子)
[0032]
接着，参照图2～图7说明定子31及其布线。在以下的说明中，将与旋转轴心ax1平行的方向仅记载为“轴向”，将绕旋转轴心ax1的方向仅记载为“周向”，将与旋转轴心ax1正交的方向仅记载为“径向”。另外，将相对于致动器10的结构要素靠外侧的部分记载为“外部”。
[0033]
如图2和图3所示，定子31具备定子芯32、多个绕组33、介于定子芯32与绕组33之间的绝缘体61以及连接于绕组33的多个线圈端子81。
[0034]
定子芯32由在轴向上层叠的多片金属板构成。定子芯32具有：环状的轭55，固定于前壳体21的筒部25的内壁；以及多个齿56，以从轭55向径向内侧突出的方式形成。
[0035]
如图3～图5所示，绝缘体61具有设置于轭55的轴向两端和径向内侧的内壁的轭绝缘部62、设置于齿56的周围的部分(即齿56的前端面以外的部分)的齿绝缘部63以及以从齿绝缘部63中的齿前端侧向轴向和周向突出的方式设置的凸缘部64，被组装于定子芯32。
[0036]
如图3和图6所示，多个绕组33包括u相绕组33u1、33u2、v相绕组33v1、33v2以及w相绕组33w1、33w2。由u相绕组33u1、v相绕组33v1以及w相绕组33w1构成第一系统的绕组组，另外，由u相绕组33u2、v相绕组33v2以及w相绕组33w2构成第二系统的绕组组。绕组33通过设置2个系统而实现冗余。以下，在不区分各绕组的情况下，仅记载为“绕组33”。
[0037]
绕组33具有卷绕于齿56的周围、即绝缘体61的齿绝缘部63而成的线圈71。一个绕组33由1根电线构成，在从其一端部72至另一端部73之间具有2个线圈71。在各线圈71间设置有跨接线74。也就是说，一个绕组33跨2个齿56地设置。
[0038]
u相绕组33u1具有线圈71u1、71u4，u相绕组33u2具有线圈71u2、71u3。v相绕组33v1具有线圈71v1、71v4，v相绕组33v2具有线圈71v2、71v3。w相绕组33w1具有线圈71w1、71w4，w相绕组33w2具有线圈71w2、71w3。在第1实施方式中，设置有12个齿56，按每个齿56设置有一个线圈71。一个绕组33具有与1相相应的量的线圈71。
[0039]
如图2～图4所示，轭绝缘部62具有向前壳体21的底部26侧突出的突起状的卡止部65。卡止部65将跨接线74进行卡止。在第1实施方式中，卡止部65与绝缘体61成一体地设置。
[0040]
如图2和图3所示，致动器10具备：磁体57，设置于转子芯38；磁传感器58，是检测转子34的旋转位置的元件，检测磁体57的磁；以及控制基板59，安装有磁传感器58。
[0041]
如图2所示，前壳体21具有构成树脂制的主体部的底部26、筒部25以及连接器部27。连接器部27形成于筒部25的外侧。在连接器部27，能够装卸地连接外部连接器17。外部连接器17保持有电源端子18和信号端子19。
[0042]
如图2、图4、图5以及图7所示，前壳体21具有：作为外部连接端子的多个马达端子91，连接于线圈端子81，能够直接连接到外部的电源端子18；以及多个传感器端子95，连接于控制基板59，能够连接到外部的信号端子19。马达端子91和传感器端子95嵌入于前壳体21的主体部，从底部26经过筒部25延伸至连接器部27。在第1实施方式中，马达端子91和传
感器端子95以保持于一次成形体99的状态嵌入于前壳体21。
[0043]
如图2～图5所示，在凸缘部64中的前壳体21的底部26侧设置有保持线圈端子81的端子保持部67。在第1实施方式中，端子保持部67与绝缘体61成一体地设置。
[0044]
线圈端子81具有：被保持部82，保持于端子保持部67；绕组保持部83，保持绕组33的一端部72或另一端部73；绕组连接部84，与绕组33电连接；以及抵接部85，与马达端子91抵接并电连接。在第一实施方式中，绕组保持部83与线圈端子81成一体地设置。
[0045]
端子保持部67将线圈端子81以能够向接近和离开被抵接部82的方向相对移动的方式保持。具体地说，具有端子保持部67的嵌合孔68，线圈端子81的被保持部82通过过渡配合或间隙配合与嵌合孔68嵌合。在第一实施方式中，嵌合孔68沿轴向贯通，被保持部82以沿轴向延伸的方式形成。例如外力等作用于线圈端子81，被保持部82相对于嵌合孔68的内壁滑动，由此线圈端子81相对于端子保持部67在轴向上相对移动。然后，当上述外力消失时，由于被保持部82与嵌合孔68的内壁的摩擦力而线圈端子81的移动停止，线圈端子81被保持于端子保持部67。
[0046]
按每个齿56设置有一个线圈端子81。在12个线圈端子81中的6个线圈端子81上连接有一端部72，在其它6个线圈端子81上连接有另一端部73。
[0047]
线圈端子81分别设置于绕组33的两端部，按绕组每1相设置有2个。绕组33的作为卷绕开始部分的一端部72从绕组保持部83经过绕组连接部84延伸至齿56。绕组33的作为卷绕结束部分的另一端部73从齿56经过绕组连接部84延伸至绕组保持部83。
[0048]
马达端子91具有沿与轴向垂直的方向延伸且在轴向上与线圈端子81的抵接部85抵接的被抵接部92。线圈端子81不经由汇流条等接线部件而与马达端子91直接结合。在第1实施方式中，抵接部85与被抵接部92的抵接部位p配置于比定子芯32靠径向内侧的位置。而且，抵接部85与被抵接部92通过焊接被结合。以下，将抵接部85与被抵接部92的结合部适当记载为“焊接部”。
[0049]
绕组保持部83和绕组连接部84配置于比线圈71靠径向内侧的位置，焊接部配置于比定子芯32的齿前端靠径向内侧的位置。具体地说，如图4和图5所示，绕组保持部83和绕组连接部84以从被保持部82沿轴向向底部26侧延伸的方式形成。抵接部85以从绕组保持部83的前端向径向内侧延伸的方式形成。在第1实施方式中，绕组保持部83和绕组连接部84分别从被保持部82分支地设置。
[0050]
通过管嘴(nozzle)卷绕来制造绕组33。具体地说，将电线缠绕于绕组保持部83并穿过绕组连接部84之后，卷绕于第一个齿绝缘部63。接着，使从第一个齿绝缘部63引出的电线卡止到卡止部65之后，卷绕于第二个齿绝缘部63。最后，将从第二个齿绝缘部63引出的电线穿过与最初的绕组连接部不同的绕组连接部84之后，缠绕于绕组保持部83。绕组连接部84与绕组33例如通过熔合等被连接。
[0051]
如上所述那样跨多个槽间地进行卷绕作业。在使用配置于定子31的外周部的卡止部65以及配置于内周部的绕组保持部83和绕组连接部84的情况下，通过将对齿绝缘部63的电线的卷绕层数设为奇数，实现完全排列卷绕。将绕组33的第一层和第三层从径向内侧向外侧卷绕，将第二层从径向外侧向内侧卷绕。
[0052]
将定子31组装到前外壳21的过程如下。首先，例如通过压入将定子芯32固定于金属板24的筒部。紧接在上述固定之后，绕组33中的从线圈71至绕组连接部84的松弛部75只
要在从线圈端子81如图8所示那样相对于被抵接部92最远的位置至线圈端子81如图5所示那样与被抵接部92抵接的位置为止的可动范围s内被保持于端子保持部67，则具有松弛。在图8所示的状态下，在抵接部85与被抵接部92之间存在间隙。接着，直到抵接部85与被抵接部92抵接为止使线圈端子81移动。最后，将抵接部85与被抵接部92焊接。
[0053]
(效果)
[0054]
如以上说明的那样，在第一实施方式中，马达30具备：定子芯32，具有多个齿56；多个绕组33，具有卷绕于齿56的周围而成的线圈71；多个线圈端子81，连接于绕组33；多个马达端子91，连接于线圈端子81，能够连接到外部的电源端子18；以及多个端子保持部67，安装于定子芯32，保持线圈端子81。马达端子91具有沿与轴向垂直的方向延伸且在轴向上与线圈端子81的抵接部85抵接的被抵接部92。端子保持部67将线圈端子81以能够向接近和离开被抵接部92的方向相对移动的方式保持。
[0055]
通过这样线圈端子81在轴向上抵接于沿与轴向垂直的方向延伸的被抵接部92，与如以往那样将线圈端子插入到沿轴向延伸的u字状的基部的方式相比，端子连接部分的轴向空间变小。因此，马达30的轴向体格变小。另外，在将线圈端子81连接到被抵接部92时，能够以使得线圈端子81与被抵接部92可靠地抵接的方式调整线圈端子81的位置。因此，能够得到线圈端子81与马达端子91的良好的连接状态。
[0056]
另外，在第一实施方式中，抵接部85与被抵接部92的抵接部位p配置于比线圈71靠径向内侧的位置。由此，在将定子31组装到前外壳21时，能够利用定子芯32的径向内侧的空间将线圈端子81与马达端子91焊接。因此，不需要设置用于焊接的特别的开口。在将上述特别的开口例如设置于前外壳21的底面侧的情况下，轴向尺寸变大，并且为了确保气密性而需要用于堵塞该开口的构件。在第一实施方式中，不存在上述轴向尺寸增大，而且不需要开口堵塞构件。
[0057]
另外，在第一实施方式中，绕组连接部84配置于比线圈71靠径向内侧的位置。因此，能够使用位于定子31的内周部的绕组连接部84，实施在从绕组33的卷绕开始至卷绕结束之间在2个以上的齿56上连续地卷绕的管嘴卷绕。因此，采用能够以低成本制造的管嘴卷绕，并且能够避免线圈端子81被设置成向径向外侧突出。因而，能够得到廉价且小型的定子31。
[0058]
另外，在第一实施方式中，一端部72从绕组保持部83经过绕组连接部84延伸至齿56。另一端部73从齿56经过绕组连接部84延伸至绕组保持部83。因此，通过在绕组33的卷绕工序中将电线穿过绕组连接部84，在绕组连接部84与绕组33的连接工序中不需要绕组33的操作，仅进行压接即可，因此能够简化连接工序。
[0059]
另外，在第一实施方式中，端子保持部83与绝缘体61成一体地设置。线圈端子81通过过渡配合或间隙配合与端子保持部67的嵌合孔68嵌合。由此，端子保持部67能够通过简易的结构将线圈端子81以能够向接近和离开被抵接部92的方向相对移动的方式保持。
[0060]
另外，在第一实施方式中，绕组33中的从线圈71至绕组连接部84的松弛部75只要在从线圈端子81相对于被抵接部92最远的位置至线圈端子81与被抵接部92抵接的位置为止的可动范围s内被保持于端子保持部67，则具有松弛。由此，即使在线圈端子81与马达端子91的连接时线圈端子81在轴向上位移，松弛部75的松弛也吸收该位移而不会在绕组33上产生应力。因此，能够避免绕组33的断线。
[0061]
[第二实施方式]
[0062]
在第二实施方式中，如图9所示，抵接部85与被抵接部92抵接的面为凸曲面86。凸曲面86例如由以向被抵接部92侧突出的方式形成的半球状的突起的表面构成。通过具有这样的凸曲面86，抵接部85与被抵接部92的抵接状态成为点接触，即使在发生因构件的制造偏差等引起的焊接面的倾斜的情况下，也能够使抵接条件固定。
[0063]
[其它实施方式]
[0064]
在其它实施方式中，端子保持部的嵌合孔还可以是非贯通。另外，端子保持部不限于孔，例如还可以通过切口或爪等将线圈端子能够移动地保持。另外，端子保持部还可以由与绝缘体不同的构件构成。
[0065]
在其它实施方式中，绕组保持部的延伸方向不限于轴向，还可以是径向、周向或其以外的方向。另外，绕组保持部不限于从线圈端子中的从被保持部至绕组连接部的部分分支的部位，还可以设置于从被保持部至绕组连接部之间。另外，绕组保持部不限于线圈端子的一部分，例如还可以是绝缘体或其它构件的一部分。
[0066]
在其它实施方式中，线圈端子与马达端子的接合不限于焊接，还可以通过压接或焊料等其它方法进行。在其它实施方式中，前壳体的连接器部还可以分为2个以上。
[0067]
在其它实施方式中，还可以利用一个绕组构成并联电路。即，还可以通过将绕组的一端部及另一端部连接于第一线圈端子，将绕组所包含的2个线圈间的中间部连接于第二线圈端子，由此将一个绕组所包含的第一线圈组与第二线圈组并联地配置。
[0068]
在其它实施方式中，齿的数量不限于12个，还可以是其以外的数量。在其它实施方式中，绕组相数不限于3相，还可以是其以外的相数。在其它实施方式中，定子不限于马达，还可以应用于发电机。
[0069]
本公开不限定于上述的实施方式，在不脱离其主旨的范围内能够以各种方式实施。
[0070]
依据实施方式描述了本公开。然而，本公开不限定于该实施方式及构造。本公开还包括各种变形例和等同的范围内的变形。另外，各种组合及方式、以及在它们中仅包含一个要素、其以上或其以下的其它组合及方式也落入本公开的范畴及思想范围内。