定子以及旋转电机的制作方法

发电;变电;配电装置的制造技术1.本发明的实施方式涉及旋转电机的定子以及旋转电机。背景技术：2.通常，旋转电机具备筒状的定子以及旋转自如地支承在该定子的内侧的圆柱形状的转子。定子具备定子铁心以及卷装于定子铁心的线圈。在定子铁心上设置有多个插槽，构成线圈的多根线状导体插通于各插槽内并在定子铁心的径向上排列配置。在各插槽中突出地设置有一对保持突起。位于内周侧的线状导体与一对保持突起抵接，由此多根线状导体被保持在各插槽内。3.为了对线圈(线状导体)与定子铁心之间的绝缘进行加强，而在插槽内在多个线圈段的周围设置有片状的绝缘体。4.现有技术文献5.专利文献6.专利文献1：日本特开2014-57460号公报7.专利文献2：日本特开2014-217136号公报技术实现要素：8.发明要解决的课题9.在上述构成的定子中，有时在一对保持突起间产生漏磁通。由于漏磁通而在线圈内产生涡电流，成为旋转电机的性能降低的重要因素。或者，为了弥补性能降低而需要使旋转电机大型化。此外，在具有一对保持突起的构造中，在插槽内设置的绝缘体的形状变得复杂，难以保持供线状导体插通的插入部的形状。10.本发明的实施方式的课题在于提供能够抑制漏磁通且实现性能提高的旋转电机的定子以及旋转电机。11.用于解决课题的手段12.根据实施方式，定子具备：定子铁心，具有环状的磁轭、以及从上述磁轭的内周分别沿径向延伸且在上述磁轭的周向上隔开间隔地排列配置的多个齿，上述周向上相邻的一对齿之间的间隙形成沿着上述径向延伸的插槽，在对上述一对齿以及上述插槽进行观察时，仅一方的上述齿具有朝向另一方的上述齿向上述插槽内突出并沿着上述磁轭的轴向延伸的凸条的保持形状部；以及定子线圈，卷绕于上述定子铁心，具有在上述插槽内在上述径向上排列配置并由上述保持形状部保持在上述插槽内的多根线状导体。附图说明13.图1是表示第1实施方式的旋转电机的纵截面图。14.图2是第1实施方式的旋转电机的横截面图。15.图3是表示上述旋转电机的定子的第1端面侧的立体图。16.图4是表示构成上述定子的线圈的线圈段的立体图。17.图5是将上述定子的插槽放大表示的截面图。18.图6是将上述插槽的一部分放大表示的截面图。19.图7是将第2实施方式的旋转电机的定子的插槽部分放大表示的截面图。具体实施方式20.以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外，公开仅为一个例子，对于本领域技术人员来说，保持发明的主旨而适当地变更就能够容易地想到的内容，当然包含于本发明的范围。此外，关于附图，为了使说明更明确，有时与实际的形态相比将各部分的宽度、厚度、形状等示意性表示，但仅为一个例子，不限定本发明的解释。此外，在本说明书以及各图中，对于针对已经出现过的图说明过的要素同样的要素，赋予相同的符号而适当地省略详细的说明。21.(第1实施方式)22.图1是第1实施方式的旋转电机的纵截面图，以中心轴线c1为中心而仅表示单侧的一半。图2是旋转电机的横截面图。23.如图1所示那样，旋转电机10例如构成为永久磁铁型的旋转电机。旋转电机10具备：环状或者圆筒状的定子12；在定子12的内侧围绕中心轴线c1旋转自如且与定子12同轴地被支承的转子14；以及对这些定子12以及转子14进行支承的外壳40。24.在以下的说明中，将中心轴线c1的延伸方向称为轴向，将围绕中心轴线c1旋转的方向称为周向，将与轴向以及周向正交的方向称为径向。25.如图1以及图2所示那样，定子12具备圆筒状的定子铁心16以及卷绕于定子铁心16的定子绕组(线圈)18。定子铁心16将多张的磁性材料例如硅钢等的圆环状的电磁钢板17层叠为同芯状而构成。多张电磁钢板17通过对定子铁心16的外周面的多个位置进行焊接，由此相互连结为层叠状态。定子铁心16具有位于与中心轴线c1同轴的位置的内周面、位于轴向一端的第1端面16a、以及位于轴向另一端的第2端面16b。第1端面16a以及第2端面16b与中心轴线c1正交地延伸。26.定子铁心16一体地具有圆环状的磁轭22、以及从磁轭22的内周分别朝向中心轴线c1沿着径向延伸并在圆周方向上隔开等间隔地排列的多个(例如，在本实施方式中为48个)齿21。通过在周向上相邻的一对齿21之间的间隙形成沿着径向延伸的插槽20。多个插槽20在周向上隔开等间隔地排列。在本实施方式中，各插槽20具有在定子铁心16的内周面上开口的开口端。各插槽20从定子铁心16的内周面侧向放射方向(相对于定子铁心16的中心轴的径向外侧)延伸。各插槽20遍及定子铁心16的轴向全长延伸。各插槽20的轴向的一端在第1端面16a上开口，轴向的另一端在第2端面16b上开口。此外，也可以是，构成为不使各插槽20的内周侧端部在定子铁心16的内周侧开口，使定子铁心16的内周面成为圆筒面状。27.线圈18插通在多个插槽20中，并卷绕于各齿21。线圈18被设置为，具有从定子铁心16的第1端面16a以及第2端面16b朝向轴向外侧延伸的线圈端部18a、18b。通过在线圈18中流动交流电流，由此在定子铁心16(齿21)中形成规定的交链磁通。28.如图1所示那样，在定子铁心16的轴向两端设置有铁心按压件26。外壳40具有大致圆筒状的第1托架32a以及碗形状的第2托架32b。第1以及第2托架32a、32b例如由铝合金等形成。第1托架32a与位于定子铁心16的驱动端侧的铁心按压件26连结。在第1托架32a的前端侧，通过螺栓而同轴地紧固有环状的轴承托架34。在轴承托架34的中央部紧固有例如内置了滚子轴承作为第1轴承35的第1轴承壳体36。29.第2托架32b与位于驱动端相反侧的铁心按压件26连结。在第2托架32b的中央部紧固有例如内置了滚珠轴承作为第2轴承37的第2轴承壳体38。30.另一方面，转子14具有圆柱形状的轴(旋转轴)42、固定在轴42的轴向大致中央部的圆筒形状的转子铁心44、以及埋入在转子铁心44内的多个永久磁铁46。旋转轴42的轴向的两端部由第1轴承35以及第2轴承37支承，被支承为围绕中心轴线c1旋转自如。转子铁心44构成为将多张磁性材料例如硅钢等的圆环状的电磁钢板47层叠为同芯状而成的层叠铁心。转子铁心44具有与中心轴线c1同轴地形成的内孔48。轴42插通以及嵌合于内孔48，并与转子铁心44同轴地延伸。在转子铁心44的轴向两端设置有大致圆板状的磁遮挡板54以及转子铁心按压件56。31.如图1以及图2所示那样，转子铁心44同轴地配置在定子铁心16的内侧，转子铁心44的外周面与定子铁心16的内周面(齿21的前端面)稍微隔开间隙(气隙)地对置。32.在转子铁心44形成有沿轴向贯通转子铁心44的多个磁铁埋入孔52。永久磁铁46填装以及配置在各磁铁埋入孔52内，且例如通过粘合剂等相对于转子铁心44固定。各永久磁铁46遍及转子铁心44的全长延伸。此外，多个永久磁铁46在转子铁心44的周向上隔开规定间隔地排列。33.如图2所示那样，转子铁心44具有分别沿着转子铁心44的径向或者放射方向延伸的d轴、以及相对于d轴在周向上电气地分离了90°的q轴。在此，将穿过相邻的磁极间的边界以及中心轴线c1而沿着放射方向延伸的轴设为q轴，将相对于q轴电气地呈直角的方向设为d轴。d轴以及q轴在转子铁心44的周向上交替且以规定的相位设置。34.在转子铁心44的周向上，在各d轴的两侧形成有2个磁铁埋入孔52。埋入孔52具有大致矩形的截面形状，且分别相对于d轴倾斜。在与转子铁心44的中心轴线c1正交的平面中观察的情况下，2个埋入孔52例如以大致v字状排列配置。35.永久磁铁46填装于各埋入孔52并埋入于转子铁心44。永久磁铁46例如形成为截面为矩形状的细长平板状，并具有与转子铁心44的轴向长度大致相等的长度。永久磁铁46也可以通过将在轴向(长边方向)或周向(宽度方向)上被分割为多个的磁铁组合而构成，在该情况下形成为，多个磁铁的合计长度与转子铁心44的轴向长度大致相等。各永久磁铁46遍及转子铁心44的大致全长而埋入。永久磁铁46的磁化方向成为与永久磁铁46的表面以及背面正交的方向。位于各d轴的两侧的2个永久磁铁46以大致v字状排列配置。即，2个永久磁铁46被配置为，随着从内周侧端朝向外周侧端而离d轴的距离逐渐变大。位于d轴的两侧的2个永久磁铁46被配置为，在转子铁心44的圆周方向上磁化方向成为相反方向，此外，位于q轴的两侧的2个永久磁铁46被配置为磁化方向相同。36.通过将多个永久磁铁46如上述那样进行配置，由此在转子铁心44的外周部，各d轴上的区域以1个磁极为中心形成。在本实施方式中，旋转电机10构成如下的永久磁铁型的旋转电机：针对相邻接的每1个磁极将永久磁铁46的n极和s极的表面背面交替地配置，按照8极(4极对)、48插槽以单层分布卷进行卷绕。37.接下来，对定子12的构成进行详细说明。38.图3是表示定子的第2端面侧的立体图，图4是表示线圈段的一个例子的图。39.线圈18为，作为线状导体，例如使用由扁平导体或者扁平线构成的多个线圈段cs来构成，并组装于定子铁心16。40.如图4所示那样，线圈段cs为，通过将扁平导体(扁平线)切断以及折弯而成型为大致u字形状。即，线圈段cs一体地具有相互隔开间隔地对置的一对直线部(线状导体)css、以及与直线部css的一端部彼此相连的架桥部csb。线圈段cs的与长边方向垂直的截面(横截面)具有大致矩形状。横截面具有相互对置的一对长边l1以及相互对置的一对短边s1。线圈段cs的外面由绝缘漆等绝缘包覆cl覆盖。各直线部css的延伸端部的包覆被除去，形成能够导通的导通部。各直线部css的延伸端被倾斜地切除，形成相对于直线部css的长边方向倾斜的矩形状的接合面ds。41.在扁平导体的横截面为矩形的情况下，四角不需要为直角，也可以被进行倒角、r加工。此外，在横截面具有对置的2个长边的情况下，例如也可以是长圆状等那样、在截面中将这些对置的2个长边的端部连结的部分为曲线。并且，线状导体不限定于扁平导体，也能够使用横截面形成为圆形或者椭圆形的导体。42.如图3所示那样，多个线圈段cs为，一对直线部css例如从定子铁心16的第1端面16a侧分别插入不同的插槽20，并从定子铁心16的第2端面16b突出规定长度。在1个插槽20中插通有多个例如8个直线部css。在插槽20中，8个直线部css分别沿着定子铁心16的轴向延伸，并且在定子铁心16的径向上排列配置。43.线圈段cs的架桥部csb与定子铁心16的第1端面16a稍微隔开间隙地对置。架桥部csb沿着定子铁心16的大致圆周方向延伸，几个架桥部csb与其他架桥部csb交叉地延伸。这些架桥部csb构成从第1端面16a突出的线圈端部18a。44.在定子铁心16的第2端面16b侧，从第2端面16b向轴向突出规定长度的直线部css的延伸部ce，被向定子铁心16的圆周方向折弯，且相对于轴向倾斜地延伸。直线部css的延伸部ce被折弯为，前端的接合面(前端面)ds与第2端面16b大致平行地延伸。45.插通于各插槽20的8个直线部css的延伸部ce被交替地向一个方向以及相反方向折弯。即，位于最外周的延伸部ce被向定子铁心16的圆周方向的一个方向折弯，1个内侧的延伸部ce被向圆周方向的另一方向(相反方向)折弯。进一步1个内侧的延伸部ce被向上述一个方向折弯。从不同的多个插槽20延伸的8个延伸部ce的接合面ds，位于沿着定子铁心16的径向大致排列为一列的位置。这8个接合面ds沿着大致同一平面延伸。46.各列的8个延伸部ce的接合面ds为，各2个(各2根)被相互焊接，而被电气地且机械地接合。通过将多个延伸部ce相互接合，由此形成连续的线圈18。焊接例如能够使用激光焊接。焊接部或者接合部由粉体涂装、漆等绝缘材料覆盖。这些直线部css的延伸部ce构成从第2端面16b突出的线圈端部18b。在线圈18中的3个线圈上分别连接有u相连接端子tu、v相连接端子tv、w相连接端子tw。47.接下来，对定子铁心16的插槽20以及齿21的构成进行详细说明。48.图5是将定子铁心的插槽部分放大表示的截面图，图6是将插槽的一部放大表示的截面图。此外，在图5中多根双点划线分别表示磁通线。49.如图5所示那样，定子铁心16的插槽20具有相对于中心轴线c1沿着放射方向延伸的细长矩形状的截面形状。插槽20的内周侧的端部在定子铁心16的内周开口，形成开口端23。插槽20具有：从开口端23沿着定子铁心16的大致径向延伸的第1侧面(齿21的侧面)24a；从开口端23沿着定子铁心的大致径向延伸并与第1侧面24a在周向上隔开间隔且大致平行地对置的第2侧面(其他齿21的侧面)24b；以及与第1侧面24a以及第2侧面24b的延伸端相连并在径向上与开口端23对置的底面(端面)24c。插槽20的周向的宽度(第1侧面24a与第2侧面24b的间隔)w1大于开口端23的周向的宽度w2。50.在定子铁心16中，在对周向上相邻的一对齿21以及这些齿21之间的插槽20进行观察时，任一方的齿21具有朝向另一方的齿21向插槽20内突出并沿着轴向延伸的凸条的保持形状部(保持突起)30。即，定子铁心16具有从第1侧面24a以及第2侧面24b的某一方向插槽20内突出的保持突起30。51.在本实施方式中，保持突起30设置在一方的齿21的仅第1侧面24a，并从第1侧面24a朝向第2侧面24b突出。在将旋转电机10的被要求最大转矩及最大输出的转矩方向(转矩的产生方向)设为箭头b方向(在本实施方式中为转子14的旋转方向即逆时针方向)的情况下，保持突起30在第1侧面24a以及第2侧面24b之中仅设置于位于转矩方向b的上游侧的第1侧面24a。即，保持突起30从插槽20的一侧面向转矩方向b突出。52.保持突起30遍及定子铁心16的轴向全长延伸。此外，保持突起30设置于从插槽20的内周侧的端部(开口端23)向径向外侧远离的位置。在插槽20的前端部形成有与齿21的前端面21a连续的尖端(凸部)21c，而上述保持突起30设置于从尖端21c向径向外侧远离的位置。因此，保持突起30不具有与齿21的前端面21a连续的面。保持突起30的突出高度t(参照图6)，例如形成为插槽20的宽度w1的20～40％程度。在另一方的齿21的第2侧面24b中，与保持突起30对置的区域不突出而平坦地形成。53.此外，在本实施方式中，保持突起30针对多个齿21分别设置为相同位置、相同朝向。54.在1个插槽20中，例如插通有8个直线部(线状导体)css。在插槽20中，8个直线部css分别沿着定子铁心16的轴向延伸，并且在径向上排列配置。在横截面中观察的情况下，8个直线部css以长边l1彼此平行相对的状态配置在插槽20内。各直线部css的短边与第1侧面24a或者第2侧面24b对置。55.如图5以及图6所示那样，在插槽20内，在8个直线部css的外周卷绕有片状的绝缘体例如绝缘纸p。绝缘纸p预先配置于插槽20，直线部css插入到配置有绝缘纸p的插槽20。绝缘纸p沿着插槽20的第1侧面24a、底面24c以及第2侧面24b铺设。绝缘纸p的一端部(第1端部)ea以及另一端部(第2端部)eb位于开口端23侧。第1端部ea从第2侧面24b侧向插槽20内折弯，并位于与位于最内周侧的直线部css的长边重叠的位置。即，第1端部ea配置在与保持突起30面对的直线部css的侧面上。56.第2端部eb从第1侧面24a侧沿着保持突起30向插槽20内折弯，在保持突起30与第1端部ea之间穿过地在插槽20内延伸。第2端部eb位于与第1端部ea重叠或者隔开间隙而对置的位置。如此配置的绝缘纸p，提高线圈18相对于外部的绝缘性，并且物理地保护线圈18。57.8个直线部css中配置在最内周侧的直线部css的角部(第1侧面24a侧且是开口端23侧的角部)，经由绝缘纸p而与保持突起30抵接。8个直线部css被保持在保持突起30与插槽20的底面24c之间而被进行径向的定位。同时，8个直线部css夹在第1侧面24a与第2侧面24b之间而被进行周向的定位。在插槽20中，配置有8个直线部css的部分形成为恒定的宽度w1，在保持突起30的部分宽度变窄，因此在保持突起30与底面24c之间保持直线部css。58.根据如以上那样构成的第1实施方式的旋转电机，成为仅在一对齿21的一方设置向插槽20突出的保持突起30的构成，由此如图5中双点划线所示那样，能够大幅度降低向插槽20内泄漏的磁通即横穿插槽20以及线圈段cs的磁通。由此，能够抑制定子线圈18产生涡电流，实现转矩以及输出的增加。通过将保持突起从2个减少为1个，能够有助于定子铁心的轻量化。59.此外，在保持突起30仅设置在插槽20的一侧的情况下，设置在插槽20内的绝缘纸p的形状变得简单，能够容易地确保供线圈的线状导体插通的插入部。60.在将线圈段cs的延伸部ce向定子铁心16的周向折弯的情况下，例如图5所示那样，在将位于最内周侧的直线部css的延伸部ce沿顺时针方向d1且沿以旋转轴线为中心的周向折弯的情况下，在直线部css产生围绕中心轴线的顺时针方向d2的旋转力。此时，如本实施方式那样，通过在相对于第2侧面24b位于顺时针方向d1的位置的第1侧面24a上设置保持突起30，即通过在一对齿21中位于与延伸部ce的折弯方向相同侧的齿21(第1侧面24a)上设置保持突起30，能够抑制线状导体(直线部css)的扭曲变形。由此，能够防止由于线状导体的扭曲变形而产生的绝缘纸p的破损、线状导体从插槽开口端的脱落。61.接下来，对其他实施方式的旋转电机进行说明。此外，在以下说明的其他实施方式中，对于与上述第1实施方式相同的部分，附加相同的参照符号而省略或者简化其详细说明，以与第1实施方式不同部分为中心进行详细说明。62.(第2实施方式)63.图7是表示第2实施方式的旋转电机的定子铁心的一部分的截面图。64.根据本实施方式，在周向上相邻的一对齿21中的仅一方的齿21上设置有保持突起30。在此，在插槽20的一对侧面24a、24b中的仅一方的齿21的第2侧面24b上设置有保持突起30。保持突起30从第2侧面24b朝向第1侧面24a突出。在将旋转电机10的使用频度较高的转矩方向(例如，再生转矩方向)设为顺时针方向f的情况下，保持突起30仅设置在一对齿21中的位于转矩方向f的上游侧的齿21(第2侧面24b)。保持突起30沿着定子铁心16的轴向全长延伸。此外，保持突起30相对于插槽20的内周侧的端部(开口端23)以及尖端21c向径向外侧远离地设置。保持突起30的突出高度t例如形成为插槽20的宽度w1的20～40％程度。在另一方的齿21的第1侧面24a中，与保持突起30对置的区域不突出而平坦地形成。65.在插槽20内，在8个直线部css的外周卷绕有绝缘纸p。绝缘纸p沿着插槽20的第1侧面24a、底面24c以及第2侧面24b铺设。绝缘纸p的一端部(第1端部)ea以及另一端部(第2端部)eb位于开口端23侧。第2端部eb从第1侧面24a侧向插槽20内折弯，并位于与位于最内周侧的直线部css的长边(与保持突起30面对的侧面)重叠的位置。第1端部ea从第2侧面24b侧沿着保持突起30向插槽20内折弯，在保持突起30与第1端部ea之间穿过地在插槽20内延伸。并且，第2端部ea位于与第2端部eb重叠或者隔开间隙而相对的位置。66.8个直线部css中的配置于最内周侧的直线部css，经由绝缘纸p而与保持突起30抵接。8个直线部css以夹在保持突起30与插槽20的底面24c之间而被进行径向的定位的状态保持在插槽20内。同时，8个直线部css夹在第1侧面24a与第2侧面24b之间而被进行周向的定位。67.在第2实施方式中，旋转电机的其他构成与上述第1实施方式的旋转电机相同。68.根据上述第2实施方式，通过仅在使用频度较高的转矩方向f上位于上游侧的第2侧面中设置保持突起30，能够大幅度降低向插槽20内泄漏的磁通总量、即横切插槽20以及线圈段cs而在齿21间穿过的磁通的总量。由此，能够抑制定子线圈18产生涡电流，实现转矩以及输出的提高。此外，在第2实施方式中也能够得到与上述第1实施方式同样的作用效果。69.此外，在应用于以旋转方向被限制为一个方向的方式被使用的旋转电机的情况下，在对相邻的一对齿进行观察时，优选仅在位于旋转方向的上游侧的齿上设置凸条的保持突起。70.对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子而提示的，并不意图对发明的范围进行限定。这些新的实施方式能够以其他各种方式加以实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围及主旨中，并且包含于权利要求书所记载的发明及其等同的范围中。71.在第2实施方式中示出了旋转方向被限制为一个方向的情况，而在使旋转电机所产生的转矩被限定为一个方向的情况下，只要仅在周向相邻的一对齿中的位于转矩方向的上游侧的齿上设置凸条的保持突起即可。72.在上述实施方式中构成为，仅在相邻的一对齿中的位于转矩方向的上游侧的齿上设置凸条的保持突起，但不限定于此，也能够构成为仅在位于转矩方向的下游侧的齿上设置凸条的保持突起。在该构成中，能够得到与上述实施方式同样的作用效果，并且能够得到降低铁损的效果。73.在上述实施方式中构成为，保持突起30针对多个齿21分别设置为相同朝向，但不限定于此。即，在对相邻的插槽进行观察时，设置有保持突起的齿无需为相同侧。例如，可以将保持突起设置为在周向上按照每n(1，2，3～)个插槽使朝向交替地不同，并且也可以有规则或者无规则地将保持突起设置为任意朝向。74.线圈的卷数、线圈段的设置数不限定于上述实施方式，能够适当地增减。例如，也可以构成为，在1个插槽中配置4个或者6个线圈段直线部。定子、保持突起的尺寸、材质、形状等不限定于上述实施方式，能够根据设计进行各种变更。本实施方式的定子以及旋转电机不限定于永久磁铁型的旋转电机，也能够应用于感应电动机。









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