定子及旋转电机、以及电动轮子及车辆制造技术

为了提高转矩密度，旋转电机(100)具备定子(101)和设为相对于轴心(C)旋转自如的转子(102)，线圈的截面形状大致呈长方形的相线圈(120G)以构成多个层的方式在槽(110)内的径向上配置成一列，一个相线圈(120G)跨越在周向上连续地配置三个以上的一组槽(110)而卷装，具备仅配置有多个相线圈(120G)中的同相的组合的线圈的同相槽(111)和仅配置有相位不同的两个组合的相线圈(120G)的异相槽(112)，在沿周向连续地排列两个以上的同相槽(111)的两旁配置有一个异相槽(112)。置有一个异相槽(112)。置有一个异相槽(112)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】定子及旋转电机、以及电动轮子及车辆


[0001]本专利技术涉及定子及旋转电机、以及电动轮子及车辆。

技术介绍

[0002]伴随车辆等的电动化的发展，旋转电机的小型化、轻量化的要求变高。因此，进一步要求旋转电机的转矩密度的提高。旋转电机的转矩密度由旋转电机的转矩与旋转电机的质量的商表示。也就是说，在实现旋转电机的高转矩化的同时，旋转电机的轻量化是必须的。一般而言，旋转电机的绕线方式有集中绕组和分布绕组这两种。比较二者时，集中绕组能够减少线圈端部的重量，因此可以说适于轻量化。
[0003]即，关于适于轻量化的集中绕组，关键在于进一步提高其绕线系数。在集中绕组的情况下，作为能够提高转矩的技术，已知有集中绕组/分数槽构造。该集中绕组/分数槽构造的特征在于，具有在周向上连续地配置有同一相的线圈的构造。
[0004]若采用该集中绕组/分数槽构造，想要进一步提高旋转电机的转矩密度，则线圈的发热成为新的课题。这是因为：为了实现高转矩密度化，小型化了的旋转电机的定子槽变窄，线圈的电阻增加，最终线圈的发热增加。
[0005]从而为了与旋转电机的轻量化相配地提高转矩密度，不可避免地减少线圈的电阻。因此，期望收纳在定子的槽内的线圈的占空系数较高。
[0006]一般的集中绕组的线圈的卷装构造是在一个齿卷绕一个线圈而成的构造。一直以来，已知，在集中绕组中提高占空系数的方案之一使用方线。例如，在专利文献1中示出如下构造：在定子的齿的前端设有沿径向延伸且能够折弯的突起部，当在定子齿收纳线圈之后，使位于齿的前端的突起部变形而向周向折弯。通过该构造，线圈在装入于定子之前能够独立地卷装。通过该方法，能够将线圈以紧密地卷装的状态完成，之后将其装入于定子。因此，能够提高制造线圈时的容易度，并且能够实现线圈占空系数的提高。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1：日本专利第5537964号

技术实现思路

[0010]专利技术所要解决的课题
[0011]然而，如专利文献1所记载，伴随芯部的变形而制造出的定子在变形部处的磁特性恶化。转矩因磁特性恶化而减少，并且芯部铁损增加，从而抵消提高线圈占空系数的效果。虽然通过线圈占空系数的提高，能够得到减少铜损的效果，但为了补偿因磁特性的恶化而减少了的转矩的量，需要追加电流。这是因为，铜损增加，芯部铁损也增加。这样一来，有抵消最初目标的减少铜损的效果的担忧。并且，在一个齿卷绕一个线圈的现有的绕线构造中，在槽内产生以下的课题，因此难以提高占空系数。
[0012]其一为，由于在同一槽内在周向上排列不同的线圈，所以在线圈间产生空隙。通
常，在卷装集中绕组的线圈时使用绕线喷嘴。因此，在槽内需要供绕线喷嘴的前端通过的间隙。如上述的专利文献1所记载，在独立地卷绕线圈之后将线圈插入于定子的方法中，能够缩小线圈间的空隙。
[0013]但是，为了提高线圈的组装性而使用线轴，若在线轴卷装线圈，则与线轴的体积相应地线圈的占空系数降低。或者，在不使用线轴的情况下，线圈的组装性恶化。因此，需要确保用于防止在将线圈插入于齿的工序中与其它线圈接触的空隙。其结果，在任一现有技术中，当考虑通过自动化来量产定子时，都需要在线圈间设置空隙，或者需要线轴，从而有线圈的占空系数与此相应地降低的课题。
[0014]其二为，为了使异相的线圈彼此绝缘，在线圈间需要进行追加的绝缘。定子通常有三相(U相、V相、W相)的线圈，在各相中，电流和施加电压的相位不同。定子槽存在仅同相的线圈进入的槽(以下称作同相槽)和异相的线圈一起进入的槽(以下称作异相槽)。
[0015]在异相槽内的异相线圈间产生较大的电位差。因此，线圈的绝缘设计由异相槽内的绝缘性能决定。在现有技术的集中绕组的构造中，由于异相槽内的异相线圈在周向上排列，所以在周向上需要较厚的绝缘。在现有技术的绝缘方法中，一般为在异相线圈间夹持绝缘纸等绝缘体的方法、增厚线圈的绝缘覆膜的方法、或者确保充足的空间距离的方法等。
[0016]在电压差变高的异相线圈间夹持绝缘纸的情况除了需要绝缘纸的厚度之外，还需要用于插入绝缘纸的空隙。并且，在增厚线圈的绝缘覆膜的情况下，线圈的绝缘覆膜整体的厚度增加。因此，线圈与定子的齿间的绝缘、旋转电机的径向的绝缘覆膜的厚度也变厚。其结果，为了在异相槽得到充足的绝缘性，槽的空间用于旋转电机的周向的绝缘、空隙，因此有线圈的占空系数降低的课题。
[0017]本专利技术的目的在于消除槽内的相线圈间的不必要的空隙。另外，即使在异相槽，也使周向的绝缘为最小限度。并且，提高旋转电机的线圈占空系数，而且实现旋转电机的转矩密度的提高。
[0018]用于解决课题的方案
[0019]为了解决上述课题，本专利技术的旋转电机具备：定子芯，其在周向上具有多个槽；定子，其具备至少两个以上的相线圈，上述相线圈由配置于上述槽的每个槽的导体槽部、在线圈端部将上述导体槽部相连的导体跨接部以及引出部构成；转子，其与上述定子的槽开口部对置并配置为旋转自如，上述旋转电机的特征在于，上述相线圈跨越在周向上连续地排列三个以上的一组上述槽而卷装，上述槽是在其内部包含一个上述相线圈的同相槽和包含相位不同的两个上述相线圈的异相槽的任一个，上述导体槽部在上述槽内的径向上配置为一列而构成多个层，所有上述槽的上述层的总数相同，(1)在沿周向放置一个的上述同相槽的两旁分别配置一个上述异相槽，或者，(2)在沿周向连续地排列两个以上的上述同相槽的两旁分别配置一个上述异相槽，上述相线圈的截面形状大致呈长方形。
[0020]专利技术的效果如下。
[0021]在本专利技术中，没有周向上的相线圈间的不必要的空隙。并且，在异相槽中，异相线圈仅在旋转电机的径向上排列，因此不需要用于得到周向的绝缘性的绝缘纸、空隙。另外，即使为了得到多个异相线圈间的绝缘性而增厚绝缘覆膜，周向的绝缘体的体积例如也能够为现有技术的集中绕组的一半左右。因此，与现有技术相比，能够提高线圈的占空系数。并且，能够简化相线圈的布局。
附图说明
[0022]图1是实施例1的具有内转型转子的旋转电机的剖视图。
[0023]图2是实施例1的变形例的具有外转型转子的旋转电机的剖视图。
[0024]图3是实施例1的旋转电机的定子槽的局部剖视图。
[0025]图4A是实施例1(层为四层且同相槽为一个，相线圈在异相槽内交替配置)的旋转电机的定子的局部接线图。
[0026]图4B是实施例1的变形例(引出线的取出方向设定为与实施例1相反的一侧)的旋转电机的定子的局部接线图。
[0027]图5A是实施例1的变形例(层为四层且同相槽为连续两个)的旋转电机的定子的局部接线图。
[0028]图5B是实施例1的变形例(层为三层且同相槽为连续两个，相线圈在异相槽内交替配置)的旋转电机的定子的局部接线图。
[0029]图5C是实施例1的变形例(层为四层且同相槽为连续两个，相线圈在异相槽内连续配置)的旋转电机的定子的局部接线图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种旋转电机，具备：定子芯，其在周向上具有多个槽；定子，其具备至少两个以上的相线圈，上述相线圈由配置于上述槽的每个槽的导体槽部、在线圈端部将上述导体槽部相连的导体跨接部以及引出部构成；以及转子，其与上述定子的槽开口部对置并配置为旋转自如，上述旋转电机的特征在于，上述相线圈跨越在周向上连续地排列三个以上的一组上述槽而卷装，上述槽是在其内部包含一个上述相线圈的同相槽和包含相位不同的两个上述相线圈的异相槽的任一个，上述导体槽部在上述槽内的径向上配置为一列而构成多个层，所有上述槽的上述层的总数相同，(1)在沿周向放置一个的上述同相槽的两旁分别配置一个上述异相槽，或者，(2)在沿周向连续地排列两个以上的上述同相槽的两旁分别配置一个上述异相槽，上述相线圈的截面形状大致呈长方形。2.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，上述引出部具有正的引出线和负的引出线，上述相线圈在配置于上述同相槽的两旁的两个上述异相槽的一方和另一方的位置，分别在周向上折回而卷装。3.根据权利要求2所述的旋转电机，其特征在于，上述相线圈卷装为，以在径向上错开上述层的一个层的量的状态跨越上述同相槽和上述异相槽。4.根据权利要求3所述的旋转电机，其特征在于，上述异相槽内的相位不同的两个上述相线圈在径向上交替地配置。5.根据权利要求4所述的旋转电机，其特征在于，上述同相槽在周向上连续地配置两个以上，上述相线圈以维持同一上述层的方式卷装在连续地排列的一组上述同相槽。6.根据权利要求5所述的旋转电机，其特征在于，上述层的总数为偶数，上述正的引出线和上述负的引出线仅从上述定子芯的轴向端部的单侧被...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊藤诚，须藤哲也，高桥晓史，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：