專利名稱：回轉電機的定子的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通過用絕緣性樹脂將構成定子繞組的導體線的接合部表面包覆、以確保絕緣性的回轉電機的定子的絕緣構造。
背景技術：
在傳統(tǒng)的車輛用交流發(fā)電機的定子中，使用的是將U字形的導體部分從定子鐵心的軸向一端側插入各切槽對中、對延伸至定子鐵心的軸向另一端側的導體部分的端部相互間進行焊接形成波狀繞組的定子繞組。并且，將硅酮樹脂涂成包覆導體部分的焊接部，形成單一的絕緣層。由于硅酮樹脂的彈性率小，可減少因焊接部與絕緣層間的膨脹率差異引起的絕緣層的龜裂和剝離，故可抑止焊接部的浸水所引起的絕緣不良的發(fā)生，可提高定子的電氣絕緣性(例如特許文獻1)。
日本專利特開2000-278901號公報(段落0005～0009)在傳統(tǒng)的車輛用交流發(fā)電機的定子中，由于涂成包覆定子繞組的焊接部所形成的單一的絕緣層是由彈性率小的硅酮樹脂構成，因此，存在著不能增大線圈端整體的剛性、因定子與轉子間發(fā)生的磁性吸引力所引起的定子的振動造成的電磁噪音變大的課題。
本發(fā)明就是為了解決上述課題，其目的在于，將形成包覆定子繞組的接合部的絕緣層，作成了由包覆接合部的第1絕緣層和包覆第1絕緣層的第2絕緣層組成的2層構造，第1絕緣層采用了比第2絕緣層彈性率大的材料，利用第1絕緣層來提高線圈端的剛性，并利用第2絕緣層來防止因第1絕緣層上發(fā)生的龜裂和剝離所引起的接合部的露出，不僅能減小電磁噪音，而且還可得到能確保電氣絕緣性的回轉電機的定子。
發(fā)明內容
在本發(fā)明的回轉電機中，回轉電機的定子包括將槽方向作為軸方向的切槽朝內周側開口地在周向上大量形成的圓環(huán)狀的定子鐵心；以及卷裝在所述定子鐵心上的定子繞組，所述定子繞組具有多個繞組，該繞組是將在金屬線材上包覆形成有絕緣覆膜的導線束，在切槽深度方向上按照內層和外層交替的方法卷裝在各規(guī)定切槽數(shù)的所述切槽上，對該導線束的端部相互間進行焊接而構成，沿周向至少配列有1列的所述導線束的端部相互間的接合部，其特征在于，第1絕緣層將各個所述接合部包覆，并且，形成橫跨于徑向和周向的至少一方向上鄰接的所述接合部的形態(tài)，第2絕緣層形成將所述第1絕緣層包覆、一直到達所述導線束的端部的所述絕緣覆膜的形態(tài)，所述第1絕緣層具有比所述第2絕緣層大的彈性率。
發(fā)明的效果綜上所述，本發(fā)明的回轉電機的定子，包括將槽方向作為軸方向的切槽朝內周側開口地在周向上大量形成的圓環(huán)狀的定子鐵心；以及卷裝在所述定子鐵心上的定子繞組，所述定子繞組具有多個繞組，該繞組是將在金屬線材上包覆形成有絕緣覆膜的導線束，在切槽深度方向上按照內層和外層交替的方法卷裝在各規(guī)定切槽數(shù)的所述切槽上，對該導線束的端部相互間進行焊接而構成，沿周向至少配列有1列的所述導線束的端部相互間的接合部，在該回轉電機的定子中，第1絕緣層將所述各個接合部包覆，并且，形成橫跨于徑向和周向的至少一方向上鄰接的所述接合部的形態(tài)，第2絕緣層形成將所述第1絕緣層包覆、一直到達所述導線束的端部的所述絕緣覆膜的形態(tài)，所述第1絕緣層具有比所述第2絕緣層大的彈性率。因此，利用第1絕緣層來提高線圈端的剛性，并利用第2絕緣層來防止因第1絕緣層上發(fā)生的龜裂和剝離所引起的接合部的露出，不僅能減小電磁噪音，而且還可得到能確保電氣絕緣性的回轉電機的定子。
附圖的簡單說明圖1為表示本發(fā)明實施例1的回轉電機的定子的要部立體圖。
圖2為表示本發(fā)明實施例1的回轉電機的定子的要部剖面圖。
圖3為從內徑側看本發(fā)明實施例1的回轉電機的定子的要部平面圖。
圖4為說明本發(fā)明實施例1的回轉電機的定子中的定子繞組的接合部的絕緣構造的剖面圖。
圖5為圖4的V-V向視剖面圖。
圖6為說明本發(fā)明實施例1的回轉電機的定子中的適用于定子繞組的導體部分的立體圖。
圖7為表示本發(fā)明中的樹脂的彈性率與電磁噪音的峰值的關系圖。
圖8為說明本發(fā)明實施例2的回轉電機的定子中的定子繞組的接合部的絕緣構造的剖視圖。
圖9為圖8的IX-IX向視剖面圖。
圖10為表示本發(fā)明實施例3的回轉電機的定子的立體圖。
圖11為表示本發(fā)明實施例3的回轉電機的定子的蓋體未安裝狀態(tài)的立體圖。
圖12為表示從軸向外側看、本發(fā)明實施例3的回轉電機的定子的蓋體未安裝狀態(tài)時的附帶連接線部周圍的端面圖。
圖13為模式表示本發(fā)明實施例3的回轉電機的定子中的定子繞組的1相繞組端面圖。
圖14為表示本發(fā)明實施例3的回轉電機的定子的蓋體安裝狀態(tài)時的附帶連接線部周圍的要部剖面圖。
圖15為表示本發(fā)明實施例3的回轉電機的定子中的適用于定子繞組的繞組組件的平面圖。
圖16為表示構成圖15所示的繞組組件的連續(xù)導體線的立體圖。
圖17為表示構成圖15所示的繞組組件的連續(xù)導體線的配對的平面圖。
具體實施例方式
下面參照
本發(fā)明的實施例。
實施例1圖1為表示本發(fā)明實施例1的回轉電機的定子的要部立體圖，圖2為表示本發(fā)明實施例1的回轉電機的定子的要部剖面圖，圖3為從內徑側看本發(fā)明實施例1的回轉電機的定子的要部平面圖，圖4為說明本發(fā)明實施例1的回轉電機的定子中的定子繞組的接合部的絕緣構造的剖面圖，圖5為圖4的V-V向視剖面圖，圖6為說明本發(fā)明實施例1的回轉電機的定子中的適用于定子繞組的導體部分的立體圖。另外，為了便于說明，圖2表示僅在隔離3個切槽的切槽對上收納有導體部分的狀態(tài)。
各圖中，定子1由圓環(huán)狀的定子鐵心2和卷裝于定子鐵心2上的定子繞組3構成。
在定子鐵心2上，沿周向以所定間距、配列著將槽方向作為軸方向的切槽2a，形成向內周側開口的形態(tài)。
下面說明定子繞組3的構造。
如圖6所示，作為導線束的導體部分4，是通過將包覆有絕緣覆膜(例如漆包線覆膜)401的短尺狀的金屬線材(例如銅線材)400，由轉彎部4b將1對直線部4a連結而形成U字形而構成。并且，該端部4c通過將絕緣覆膜401除去而露出金屬線材400。
導體部分4是向隔開3切槽的各切槽2a的對中，從定子鐵心2的第1端部側(軸向一端側)分別插入有2根。此時，如圖2所示，在各切槽2a上，4根直線部4a相互密接，沿徑向并排成1列而被收納。并且，相鄰的直線部4a間的絕緣可由包覆在直線部4a上的絕緣覆膜401來確保，直線部4a與切槽2a的內壁面間的絕緣由絕緣子5來確保。另外，為了便于說明，從各切槽2a內的直線部4a的收納位置是從徑向內徑側向外徑側作為1號地址、2號地址、3號地址和4號地址。
在各切槽2a對中，1根導體部分4的1對直線部4a被插入在一方的切槽2a內的1號地址、另一方的切槽2a內的2號地址中，剩余的1根導體部分4的1對直線部4a被插入在一方的切槽2a內的3號地址、另一方的切槽2a內的4號地址中。并且，向定子鐵心2的第2端面?zhèn)?軸向另一端側)延伸的各導體部分4的延伸相互朝離反方向彎曲。接著，從切槽2a的1號地址向定子鐵心2的第2端面?zhèn)妊由斓膶w部分4的端部4c是通過從該導體部分4的延伸部的彎曲方向上的隔開3個切槽的切槽2a的2號地址，與向定子鐵心2的第2端面?zhèn)妊由斓膶w部分4的端部4c接合而構成波狀繞組。同樣，從切槽2a的3號地址向定子鐵心2的第2端面?zhèn)妊由斓膶w部分4的端部4c是通過從該導體部分4的延伸部的彎曲方向上的隔開3個切槽的切槽2a的4號地址，與向定子鐵心2的第2端面?zhèn)妊由斓膶w部分4的端部4c接合而構成波狀繞組。此時，端部4c相互間在徑向上重疊，通過TIG(Tungsten Inert Gas)焊接等方法進行焊接。并且，絕緣層7涂覆形成于導體部分4的端部4c相互間的接合部6上，可得到定子繞組3。
在這種結構的定子繞組3中，在定子鐵心2的第1端面?zhèn)?，與插入于切槽2a對的1號地址和2號地址的直線部4a連結著的轉彎部4b以及與插入于切槽2a對的3號地址和4號地址的直線部4a連結著的轉彎部4b在徑向上分離，沿周向以1個切槽間距配列成環(huán)狀，構成了第1線圈端群3f。另外，將各轉彎部4b作為了構成第1線圈端群3f的線圈端。
又，在定子鐵心2的第2端面?zhèn)龋c插入于切槽2a對的1號地址和2號地址的直線部4a連結著的連結部(線圈端)以及與插入于切槽2a對的3號地址和4號地址的直線部4a連結著的連結部(線圈端)在徑向上分離，沿周向以1個切槽間距配列成環(huán)狀，構成了第2線圈端群3r。并且，構成各連結部的接合部6在徑向上分離，沿周向以1個切槽間距配列成環(huán)狀的2列。
又，如圖4和圖5所示，絕緣層7是2層構造，包括使用第1絕緣性樹脂即環(huán)氧樹脂，將接合部6(熔化成一體的區(qū)域)包覆狀涂覆成形的第1絕緣層8；以及使用第2絕緣性樹脂即硅酮樹脂，將第1絕緣層8和端部4c的絕緣覆膜除去區(qū)域包覆狀涂覆成形的第2絕緣層9。并且，第1絕緣層8與周向上鄰接的接合部6分離，橫跨徑向鄰接的接合部6而形成。同樣，第2絕緣層9與周向上鄰接的接合部6和第1絕緣層8分離，橫跨徑向鄰接的接合部6和第1絕緣層8而形成。
在由TIG焊接而形成接合部6時，在露出的金屬線材400的表面上會形成氧化覆膜，同時會損傷或劣化露出的金屬線材400旁邊的絕緣覆膜401。為此，至少應將第2絕緣層9形成至絕緣覆膜401的未損傷或劣化的健全部分。
在這種結構的定子1中，由于是將作為導線束的U字形的導體部分4從定子鐵心2的第1端面?zhèn)炔迦肭胁?a的各對中，向定子鐵心2的第2端面?zhèn)妊由斓膶w部分4的端部相互接合，制作成定子繞組3，因此，接合部6被環(huán)狀地沿周向配列在定子鐵心2的第2端面上，就可容易地進行構成第1、第2絕緣層8、9的環(huán)氧樹脂和硅酮樹脂的涂覆。
又，因使用了環(huán)氧樹脂來形成第1絕緣層8，故可提高定子1的剛性。
又，因使用了硅酮樹脂來形成第2絕緣層9，故可獲得第2線圈端群3r的振動的減衰效果。
又，由環(huán)氧樹脂組成的第1絕緣層8將各接合部6包覆，并橫跨徑向鄰接的接合部6狀地涂覆形成，由硅酮樹脂構成的第2絕緣層9將第1絕緣層8和端部4c的絕緣覆膜除去區(qū)域包覆，并橫跨徑向鄰接的接合部6狀地涂覆形成。這樣，與硅酮樹脂相比，環(huán)氧樹脂的彈性率和熱傳導率大。
由于彈性率大的第1絕緣層8形成了橫跨徑向鄰接的接合部6的形狀，因此可加大定子1整體的剛性。這樣，在搭載定子1的回轉電機動作時，可減小定子與轉子間發(fā)生的磁吸引力所引起的定子鐵心2的振動造成的電磁噪音。又由于加大了定子1整體的剛性，故定子鐵心2的共振振動數(shù)移向高頻率側，可減小發(fā)動機的低速回轉區(qū)域中的電磁噪音。
又，由于彈性率小的第2絕緣層9形成了橫跨徑向鄰接的接合部6的形狀，因此，利用第2絕緣層9可減小隨著定子鐵心2的振動而引起的第2線圈端群3r的振動，可抑止電磁噪音的發(fā)生。
因第1絕緣層8的彈性率大，故金屬線材400與第1絕緣層8的熱膨脹率的差異而使第1絕緣層8容易發(fā)生龜裂和剝離。另一方面，因第2絕緣層9的彈性率小，故第2絕緣層9上不會發(fā)生龜裂和剝離。為此，假設即使在第1絕緣層8上發(fā)生了龜裂和剝離，利用包覆第1絕緣層8而形成的第2絕緣層9，也可防止接合部6向外部的露出。這樣，即使因泥水等的侵入而將定子繞組3浸水，也可抑止接合部6的電氣性腐蝕，可提高電氣絕緣性。
由于將第2絕緣層9形成至絕緣覆膜401的未損傷或劣化的健全部分，因此，可防止金屬線材400對外部露出，可提高電氣絕緣性。
又，因絕緣層7是第1、第2絕緣層8、9的2層構造。故可將熱傳導率差的第2絕緣層9形成較薄。這樣，第2絕緣層9可形成較薄，由此可改善通過第2絕緣層9的散熱性。定子1動作時，因焊接造成的電阻值上升的焊接部的發(fā)熱，就會快速地傳到第1絕緣層8內而到達第2絕緣層9，從第2絕緣層9散熱。結果是可抑止定子繞組3的過度的溫度上升，抑止導體部分4的絕緣覆膜401的絕緣層7旁邊的部位的熱劣化，可防止定子1的電氣絕緣性的惡化。
在此，環(huán)氧樹脂的熱傳導率為0.30W/(m·K)，硅酮樹脂的熱傳導率為0.15W/(m·K)。并且，絕緣層7的總厚度相同，將絕緣層7作成了環(huán)氧樹脂和硅酮樹脂的2層構造，若采用以上的本構造，其結果是與將絕緣層作成硅酮樹脂的1層構造相比較，則可減少定子繞組的溫度上升7deg，同時可降低電磁噪音總值3dB。
下面對第1絕緣層8和第2絕緣層9的彈性率作一探討。
首先涂覆環(huán)氧樹脂，形成將各接合部6包覆、從周向上鄰接的接合部6分離并橫跨徑向上鄰接的接合部6，制作出多個定子。并且，涂覆于接合部6的環(huán)氧樹脂在各個定子上改變彈性率。將這種作成后的定子搭載在回轉電機上，全負荷時，測定3000rpm范圍內的電磁噪音的峰值的結果詳見圖7。
從圖7中可以看出，電磁噪音的峰值依存于樹脂的彈性率，樹脂的彈性率處于1GPa以上65dB以下時穩(wěn)定。一般認為，這是因為樹脂的彈性率處于1GPa以上時，在橫跨于徑向鄰接的接合部6間的狀態(tài)下形成的樹脂的剛性變大，定子全體的剛性充分大。其結果，可抑止定子與轉子間發(fā)生的磁性吸引力所引起的定子鐵心的振動的緣故。這樣，因65dB的電磁噪音是產(chǎn)品規(guī)格上屬于容許的電磁噪音級，故最好是將第1絕緣層8的彈性率定為1GPa以上。
在將這種作成的定子反復進行了1000次的200℃(1小時)和-40℃(1小時)的冷熱循環(huán)之后，對漏電流作了測定。此時，判定為漏電流在1mA以下時無裂縫。
從該冷熱循環(huán)試驗中，得出的結果是當樹脂的彈性率處于0.9GPa以下時，沒有發(fā)現(xiàn)裂縫的發(fā)生，當樹脂的彈性率處于1.0GPa時，裂縫的發(fā)生率為0.05％，當樹脂的彈性率處于5.0GPa時，裂縫的發(fā)生率急增至5.0％。為此，為了確實防止第1絕緣層8上發(fā)生的裂縫所引起的絕緣性惡化，最好是將第2絕緣層9的彈性率定為1Gpa以下。
在上述實施例1中，已對使用切槽2a以每極每相、1的比例所形成的定子鐵心2的結構作了說明，但也可以采用切槽以每極每相、2的比例所形成的定子鐵心。在此場合，導體部分4被插入每隔開6個切槽的各切槽對中。
在上述實施例1中，已對在每隔開3個切槽的各切槽對中、各插入2個導體部分4的結構作了說明，但插入各切槽對中的導體部分4的個數(shù)不限定于2個，只要是將導體部分4的直線部4a插入在構成各切槽對的2個切槽2a內的不同地址(層)中即可，既可是1個，也可是3個以上。并且，當插入各切槽對中的導體部分4的個數(shù)是1個時，接合部6在周向上配列成環(huán)狀1列，將第1絕緣層8形成了橫跨周向鄰接的接合部6的形態(tài)。又，當插入各切槽對中的導體部分4的個數(shù)是3個時，接合部6在周向上配列成環(huán)狀3列，將第1絕緣層8形成了橫跨徑向鄰接的3個接合部6的形態(tài)。
實施例2圖8為說明本發(fā)明實施例2的回轉電機的定子中的定子繞組的絕緣構造的剖視圖，圖9為圖8的IX-IX向視剖面圖。
在本實施例2中，絕緣層7A采用了由環(huán)氧樹脂構成的第1絕緣層8A和由硅酮樹脂構成的第2絕緣層9A的2層構造，如圖8和圖9所示，第1絕緣層8A將各接合部6(熔化成一體化的區(qū)域)包覆，并涂覆形成了橫跨徑向和周向上鄰接的接合部6的形態(tài)，第2絕緣層9A將第1絕緣層8A和各端部4c的絕緣覆膜除去區(qū)域包覆，并涂覆形成了橫跨徑向和周向上鄰接的接合部6和第1絕緣層8A的形態(tài)。
另外，其它結構與上述實施例1相同。
采用本實施例2，由于將彈性率大的第1絕緣層8A形成了橫跨徑向和周向上鄰接的接合部6的形態(tài)，因此，與上述實施例1相比，定子的剛性更大，可進一步抑止定子鐵心2的振動所引起的電磁噪音的發(fā)生。
又，由于將彈性率小的第2絕緣層9A形成了橫跨徑向和周向上鄰接的接合部6的形態(tài)，因此，利用第2絕緣層9A可進一步減小隨著定子鐵心的振動引起的第2線圈端群3r的振動，可進一步抑止電磁噪音的發(fā)生。
另外，采用本實施例2，與上述實施例相比，可得到2dB的電磁噪音降低效果。
實施例3上述實施例1、2中，使用U字形的導體部分4作為了導線束來構成定子繞組3，在本實施例3中，作為導線束使用了連續(xù)導體線30來構成定子繞組16。
圖10為表示本發(fā)明實施例3的回轉電機的定子的立體圖，圖11為表示本發(fā)明實施例3的回轉電機的定子的蓋體未安裝狀態(tài)的立體圖，圖12為表示從軸向外側看、本發(fā)明實施例3的回轉電機的定子的蓋體未安裝狀態(tài)時的附帶連接線部周圍的端面圖，圖13為模式表示本發(fā)明實施例3的回轉電機的定子中的定子繞組的1相繞組端面圖，圖中的虛線表示第1端面?zhèn)鹊呐渚€狀態(tài)，實線表示第2端面?zhèn)鹊呐渚€狀態(tài)，黑點表示接合部。圖14為表示本發(fā)明實施例3的回轉電機的定子的蓋體安裝狀態(tài)時的附帶連接線部周圍的要部剖面圖，圖15為表示本發(fā)明實施例3的回轉電機的定子中的適用于定子繞組的繞組組件的平面圖，圖16為表示構成圖15所示的繞組組件的連續(xù)導體線的立體圖，圖17為表示構成圖15所示的繞組組件的連續(xù)導體線的配對的平面圖。
各圖中，定子14由圓環(huán)狀的定子鐵心15和卷裝于定子鐵心15上的定子繞組16構成。
在定子鐵心15上，沿周向以所定間距、配列著將槽方向作為軸方向的切槽15a，形成向內周側開口的形態(tài)。其中，切槽15a的每極每相是以2的比例而形成。即，與磁極數(shù)16極的轉子相對應，在定子鐵心15的內周側沿周向配列著96個切槽15a。又，定子繞組16將作為導線束的連續(xù)導體線30卷裝在定子鐵心15上面構成。該連續(xù)導體線30是在剖面矩形的金屬線材(例如銅線材)402上包覆絕緣覆膜(例如漆包線覆膜)401而形成。為了便于說明，在各切槽15a上，如圖13所示，標有從1號至96號的切槽編號，各切槽15a內的連續(xù)導線體30的收納位置是從徑向內徑側向外徑側作為了1號地址、2號地址、…6號地址。
首先說明定子繞組16的具體構造。
如圖13所示，1相繞組161分別由1根連續(xù)導體線30組成的第1至第6繞組32～37所構成。
其次，第1繞組32是將1根連續(xù)導體線30波狀繞組狀地構成在從切槽編號的1號至91號中的每隔6個切槽中，交替使用切槽15a內的2號地址和1號地址。第2繞組33是將連續(xù)導體線30波狀繞組狀地構成在從切槽編號的1號至91號中的每隔6個切槽中，交替使用切槽15a內的1號地址和2號地址。第3繞組34是將連續(xù)導體線30波狀繞組狀地構成在從切槽編號的1號至91號中的每隔6個切槽中，交替使用切槽15a內的4號地址和3號地址。第4繞組35是將連續(xù)導體線30波狀繞組狀地構成在從切槽編號的1號至91號中的每隔6個切槽中，交替使用切槽15a內的3號地址和4號地址。第5繞組36是將連續(xù)導體線30波狀繞組狀地構成在從切槽編號的1號至91號中的每隔6個切槽中，交替使用切槽15a內的6號地址和5號地址。第6繞組37是將連續(xù)導體線30波狀繞組狀地構成在從切槽編號的1號至91號中的每隔6個切槽中，交替使用切槽15a內的5號地址和6號地址。并且，在各切槽15a內，將連續(xù)導體線30的直線部30b在徑向上并排6根配列成1列，將矩形剖面的長度方向在徑向(切槽編號的深度方向)上對齊。
然后，在定子鐵心15的第2端面?zhèn)?軸向另一端側)上，將從切槽編號的1號的1地址延伸的第2繞組33的端部33a與從切槽編號的91號的6地址延伸的第6繞組37的端部37b接合，將從切槽編號的1號的3地址延伸的第4繞組35的端部35a與從切槽編號的91號的2地址延伸的第2繞組33的端部33b接合，再將從切槽編號的1號的5地址延伸的第6繞組37的端部37a與從切槽編號的91號的4地址延伸的第4繞組35的端部35b接合，形成了由第2、第4、第6繞組33、35、37串聯(lián)所組成的3轉彎部的波狀繞組。此時，端部相互間在徑向上重疊，通過TIG焊接等方法進行焊接。另外，第4繞組35的端部35a與第2繞組33的端部33b的接合部即近接地址接合部312-3以及第6繞組37的端部37a與第4繞組35的端部35b的接合部即近接地址接合部314-5軸向高度一致，相互分離地在徑向上并排成1列。
其中，構成第2繞組33的連續(xù)導體線30的端部側，從1號的切槽15a的1地址延伸后，彎曲狀地沿著圖13中的逆時針方向，在定子鐵心15的第2端面上延伸所定距離，在此朝軸向外方彎曲，再朝徑向外方彎曲，然后再朝軸向外方彎曲。構成第6繞組37的連續(xù)導體線30的端部側，從91號的切槽15a的6地址延伸后，彎曲狀地沿著圖13中的順時針方向，在定子鐵心15的第2端面上延伸所定距離，在此朝軸向外方彎曲，再朝徑向內方彎曲，然后再朝軸向外方彎曲。并且，構成第2繞組33的連續(xù)導體線30的端部與構成第6繞組37的連續(xù)導體線30的端部接合。這樣，第2繞組33的端部33a與第6繞組37的端部37b的接合部即遠程地址接合部311-6相對徑向并列的2個近接地址接合部、312-3、314-5軸向高度一致，沿圖13中的逆時針方向錯開3個切槽狀地進行配置。
又，在定子鐵心15的第1端面?zhèn)?軸向一端側)上，將從切槽編號的1號的2地址延伸的第1繞組32的端部32a與從切槽編號的91號的3地址延伸的第3繞組34的端部34b接合，將從切槽編號的1號的4地址延伸的第3繞組34的端部34a與從切槽編號的91號的5地址延伸的第5繞組36的端部36b接合，再將從切槽編號的1號的6地址延伸的第5繞組36的端部36a與從切槽編號的91號的1地址延伸的第1繞組32的端部32b接合，形成了由第1、第3、第5繞組32、34、36串聯(lián)所組成的3轉彎部的波狀繞組。此時，端部相互間在徑向上重疊，通過TIG焊接等方法進行焊接。另外，第1繞組32的端部32a與第3繞組34的端部34b的接合部即近接地址接合部312-3以及第3繞組34的端部34a與第5繞組36的端部36b的接合部即近接地址接合部314-5軸向高度一致，相互分離地在徑向上并排成1列。
其中，構成第5繞組36的連續(xù)導體線30的端部側，從1號的切槽15a的6地址延伸后，彎曲狀地沿著圖13中的逆時針方向，在定子鐵心15的第1端面上延伸所定距離，在此朝軸向外方彎曲，再朝徑向內方彎曲，然后再朝軸向外方彎曲。構成第1繞組32的連續(xù)導體線30的端部側，從91號的切槽15a的1地址延伸后，彎曲狀地沿著圖13中的順時針方向，在定子鐵心15的第1端面上延伸所定距離，在此朝軸向外方彎曲，再朝徑向外方彎曲，然后再朝軸向外方彎曲。并且，構成第5繞組36的連續(xù)導體線30的端部與構成第1繞組32的連續(xù)導體線30的端部接合。這樣，第5繞組36的端部36a與第1繞組32的端部32b的接合部即遠程地址接合部311-6相對徑向并列的2個近接地址接合部、312-3、314-5軸向高度一致，沿圖13中的順時針方向錯開3個切槽狀地進行配置。
并且，將從切槽編號的49號和55號，延伸至定子鐵心15的第2端面?zhèn)鹊牡?繞組32的連續(xù)導體線30的部分切斷，將從切槽編號的55號和61號，延伸至定子鐵心15的第2端面?zhèn)鹊牡?繞組33的連續(xù)導體線30的部分切斷。接著，將第1繞組32的切斷端32c和第2繞組33的切斷端33c連接在連接件25上，將第1繞組32的切斷端32d與第2繞組33的切斷端33d接合，形成了串聯(lián)的第1、第3和第5繞組32、34、36與串聯(lián)的第2、第4和第6繞組33、35、37并聯(lián)所組成的3轉彎的1相繞組161。
另外，第1繞組32的切斷端32c和第2繞組33的切斷端33c成為了1相繞組161的導出口線(O)，第1繞組32的切斷端32d和第2繞組33的切斷端33d成為了1相繞組161的中性點引線(N)。
圖13中，只示出了切槽編號的1號、7號…91號的第1個切槽群上卷裝的1相繞組161，切槽編號的2號、8號…92號的第2個切槽群、切槽編號的3號、9號…93號的第3個切槽群、切槽編號的4號、10號…94號的第4個切槽群、切槽編號的5號、11號…95號的第5個切槽群、切槽編號的6號、12號…96號的第6個切槽群也是一樣，卷裝有1相繞組161。并且，對于第4至第6切槽群，在第2端面?zhèn)?，遠程地址接合部311-6相對徑向并列的2個近接地址接合部312-3、314-5軸向高度一致，沿圖13中的順時針方向錯開3個切槽狀地進行配置。在第1端面?zhèn)?，遠程地址接合部311-6相對徑向并列的2個近接地址接合部、312-3、314-5軸向高度一致，沿圖13中的逆時針方向錯開3個切槽狀地進行配置。
卷裝在第1個切槽群、第3個切槽群和第5個切槽群上的3個1相繞組161的各中性點引線(N)一體性連接，將3個1相繞組161作成了Y連結線(交流連結線)組成的3相交流繞組。同樣，卷裝在第2個切槽群、第4個切槽群和第6個切槽群上的3個1相繞組161的各中性點引線(N)一體性連接，將3個1相繞組161作成了Y連結線(交流連結線)組成的3相交流繞組。并且，將連接件25與各中性點引線(N)連接，可得到圖11所示的定子14。
在定子繞組16的第2端面?zhèn)葮嫵捎械?線圈端群16r，該第2線圈端群16r從切槽15a延伸，與進入隔開6個切槽的切槽15a中的連續(xù)導體線30的轉彎部30a相互分離，在周向上配列成環(huán)狀3列，以1個切槽間距進行配列。第2端面?zhèn)鹊母綆нB接線部39如圖12所示，在第2線圈端群16r的轉彎部30a上，沿周向以1個切槽間距狀地配列有6對的徑向并排成1列的近接地址接合部312-3、314-5，在6對的近接地址接合部312-3、314-5的周向兩側，以1個切槽間距各自配列有3個遠程地址接合部311-6。
同樣，在定子繞組16的第1端面?zhèn)葮嫵捎械?線圈端群16f，該第1線圈端群16f從切槽15a延伸，進入隔開6個切槽的切槽15a中的連續(xù)導體線30的轉彎部30a在周向上成為環(huán)狀3列，以1個切槽間距進行配列。第1端面?zhèn)鹊母綆нB接線部39在第1線圈端群16f的轉彎部30a上，沿周向以1個切槽間距狀地配列有6對的徑向并排成1列的近接地址接合部312-3、314-5，在6對的近接地址接合部312-3、314-5的周向兩側，以1個切槽間距各自配列有3個遠程地址接合部311-6。
并且，環(huán)氧樹脂將構成附帶連接線部39的近接地址接合部312-3、314-5和遠程地址接合部311-6(熔化成一體化的區(qū)域)包覆，并涂覆形成了橫跨徑向和周向上鄰接的接合部6的形態(tài)，形成了第1絕緣層8B。接著，將例如由玻璃環(huán)氧樹脂組成的蓋體27嵌入第1絕緣層8B形成的兩個附帶連接線部39中，再將硅酮樹脂注入蓋體27內，如圖14所示，由硅酮樹脂組成的第2絕緣層9B涂覆形成了將第1絕緣層8B和連續(xù)導體線30的端部的絕緣覆膜除去區(qū)域包覆的形態(tài)。該第2絕緣層9B形成了橫跨于周向和徑向鄰接的接合部的形態(tài)。由此可得到圖10所示的定子14。
在這種結構的定子14中，構成第1～第6繞組32～37的各自的連續(xù)導體線30，從1個切槽15a延伸至定子鐵心15的端面?zhèn)?，折返后進入隔開6個切槽的切槽15a中，被卷裝成波狀繞組。并且，對于切槽深度方向(徑向)，各自的連續(xù)導體線30在每6個切槽上被卷裝成內層和外層交替狀的形態(tài)。
下面參照圖15至圖17具體說明定子14的制造方法。
繞組組件40在平面上，同時折疊形成有以1切槽間距相互平行配列的12根的連續(xù)導體線30。
各連續(xù)導體線30如圖16所示，由轉彎部30a連結的直線部30b折曲成形為以6個切槽間距(6P)配列的平面狀圖形。相鄰的直線部30b通過轉彎部30a，在與直線部30b的配列方向正交的方向上錯開了連續(xù)導體線30的寬度(W)部分。所謂與直線部30b的配列方向正交的方向，是指相當于切槽深度方向。并且，繞組組件40是將這種折曲形成的連續(xù)導體線30錯開6個切槽間距，將直線部30b重疊配列所組成的連續(xù)導體線30的對(參照圖17)，每隔1個切槽間距地錯開配列成6對所構成。
該繞組組件40如圖15所示，重疊的直線部30b的對，以1個切槽間距地配列了96對，12根的連續(xù)導體線30的端部各以6根向兩端的兩側延伸。向該繞組組件40兩端的兩側延伸的連續(xù)導體線30的端部，在除去絕緣覆膜401后露出金屬線材402，與圖13中的第1～第6繞組32～37的端部32a～37a、32b～37b對應。
將由以所定間距形成切槽的磁性鋼板組成的帶狀體層疊成多層，通過激光焊接等方法一體化，制作成長方體的層疊鐵心(未圖示)。其次，將3個繞組組件40重疊狀地安裝在長方體的層疊鐵心的切槽深度方向上。此時，在層疊鐵心的各切槽中，并排成1列地收納著6個直線部30b，矩形剖面的長度方向與切槽深度方向一致。將層疊鐵心弄圓，使層疊鐵心的端部相互間對合，通過激光焊接等方法接合一體化，制作成圓環(huán)狀的定子鐵心15。
然后，對連續(xù)導體線30的端部實施圖13所示的接線處理，再將第1絕緣層8B涂覆形成在各附帶連接線部39上。接著，將蓋體27與各附帶連接線部39嵌接，將硅酮樹脂注入蓋體27內，形成第2絕緣層9B，制作成了圖10所示的定子14。另外，附帶連接線部39形成于弄圓后的層疊鐵心的端部相互間的對合部38的周圍。
采用本實施例3，由于由第1絕緣層8B和第2絕緣層9B組成的2層構造的絕緣層7B涂覆形成于第1～第6繞組32～37的端部相互間的接合部，因此可獲得與上述實施例2一樣的效果。
又，采用本實施例3，由于使用連續(xù)導體線30構成了定子繞組16，因此，與使用U字形的導體部分4制作的定子繞組3相比，可明顯地減少接合部位，不僅提高接合作業(yè)性，還可減少形成絕緣層7B的樹脂量。
又由于蓋體27包覆在附帶連接線部39上，因此，特別是方便于粘性小的硅酮樹脂的涂覆作業(yè)。并且，利用蓋體27可防止絕緣層7B的露出，故在將定子14搭載在回轉電機上時，可避免絕緣層7B與構架的干擾以及絕緣層7B與回轉電機的內裝構件的干擾。
在上述實施例3中，已說明了按照圖13所示的接線方法進行第1～第6繞組32～37的接線處理來構成定子繞組16的例子，但第1～第6繞組32～37的接線方法不限定于此，可根據(jù)規(guī)格進行適當設定。
又，對于附帶連接線部39上的接合部的配列狀態(tài)、附帶連接線部39與導出口線(包含中性點引線)的配列狀態(tài)，也不限定于上述實施例3的配列狀態(tài)。
在本實施例3中，已說明了將繞組組件40在徑向上重疊3層后安裝在定子鐵心15上的例子，但既可以將繞組組件40在徑向上重疊2層或4層后安裝在定子鐵心15上，也可以將1個繞組組件40安裝在定子鐵心15上。
又，在上述實施例3中，蓋體27是由玻璃環(huán)氧樹脂制成，但蓋體27的材料不限定于玻璃環(huán)氧樹脂，只要具有電氣絕緣性及其耐熱性，例如也可是尼龍。
另外，在上述的各實施例中，第1絕緣層8、8A、8B形成了將各接合部包覆的形態(tài)，但第1絕緣層8、8A、8B也可將各接合部包覆后一直形成至絕緣覆膜401的健全部分。在此場合，為了不使第1絕緣層8、8A、8B露出，應將第2絕緣層9、9A、9B一直形成至絕緣覆膜401的健全部分。由此可提高電氣絕緣性及振動的減衰效果。
又，在上述實施例1中，使用環(huán)氧樹脂作為了第1絕緣層8，但第1絕緣層8只要具有例如1GPa以上的彈性率即可，例如也可使用丙烯樹脂。又，使用硅酮樹脂作為了第2絕緣層9，但第2絕緣層9只要具有例如1GPa以下的彈性率即可，例如也可使用尿烷樹脂。
權利要求
1.一種回轉電機的定子，包括將槽方向作為軸方向的切槽朝內周側開口地在周向上大量形成的圓環(huán)狀的定子鐵心；以及卷裝在所述定子鐵心上的定子繞組，所述定子繞組具有多個繞組，該繞組是將在金屬線材上包覆形成有絕緣覆膜的導線束、在切槽深度方向上按照內層和外層交替的方法卷裝在各規(guī)定切槽數(shù)的所述切槽上、對該導線束的端部相互間進行焊接而構成，沿周向至少配列有1列的所述導線束的端部相互間的接合部，其特征在于，第1絕緣層將所述各個接合部包覆，并且，形成橫跨于徑向和周向的至少一方向上鄰接的所述接合部的形態(tài)，第2絕緣層形成將所述第1絕緣層包覆、一直到達所述導線束的端部的所述絕緣覆膜的形態(tài)，所述第1絕緣層具有比所述第2絕緣層大的彈性率。
2.如權利要求1所述的回轉電機的定子，其特征在于，所述第2絕緣層形成橫跨于徑向和周向的至少一方向上鄰接的所述接合部的形態(tài)。
3.如權利要求1所述的回轉電機的定子，其特征在于，所述第1絕緣層形成將所述接合部包覆、一直到達所述導線束的端部的所述絕緣覆膜的形態(tài)，
4.如權利要求3所述的回轉電機的定子，其特征在于，所述第2絕緣層形成橫跨于徑向和周向的至少一方向上鄰接的所述接合部的形態(tài)。
5.如權利要求1所述的回轉電機的定子，其特征在于，所述第1絕緣層由環(huán)氧樹脂構成。
6.如權利要求1所述的回轉電機的定子，其特征在于，所述第2絕緣層由硅酮樹脂構成。
7.如權利要求1至6的任一項所述的回轉電機的定子，其特征在于，所述導線束是U字形的導體部分，所述多根繞組，是將所述導體部分從所述定子鐵心的軸向一端側、至少各1根插入隔開所述規(guī)定切槽數(shù)的各切槽對中，對從所述定子鐵心的軸向另一端側延伸的所述導體部分的端部相互間進行焊接而構成，所述導體部分的端部相互間的接合部，沿周向環(huán)狀地配列在所述定子鐵心的軸向另一端側。
8.如權利要求1至6的任一項所述的回轉電機的定子，其特征在于，所述導線束是連續(xù)導體線，所述多根繞組，由將規(guī)定根數(shù)的所述連續(xù)導體線折曲成形而制作的至少1根繞組組件所構成所述繞組組件，是由轉彎部連結直線部，以規(guī)定切槽間距進行配列，并且，通過將相鄰的該直線部由該轉彎部在切槽深度方向上按內層和外層交替狀錯開的圖形中形成的2根的所述連續(xù)導體線，相互錯開所述規(guī)定切槽間距，將所述直線部重疊狀配列而形成連續(xù)導體線對，將該連續(xù)導體線對，按照各錯開1個切槽間距地與所述規(guī)定切槽數(shù)的相同數(shù)的對進行配列，并且，所述連續(xù)導體線的端部向所述繞組組件的兩端的兩側延伸而構成，所述多根繞組，是將從卷裝在所述定子鐵心上的、構成所述繞組組件的所述連續(xù)導體線的所述切槽，延伸至該定子鐵心的軸向的兩端的端部相互間進行焊接而構成。
9.如權利要求8所述的回轉電機的定子，其特征在于，蓋體被安裝成將所述連續(xù)導體線的端部相互間的接合部形成的所述第2絕緣層包覆的形態(tài)。
全文摘要
一種回轉電機的定子，將U字形的導體部分從定子鐵心的第1端面?zhèn)炔迦敫髑胁蹖χ?，對延伸至定子鐵心的第2端面?zhèn)鹊膶w部分的端部相互間進行焊接，制作成定子繞組。在定子鐵心的第2端面?zhèn)?，沿周向環(huán)狀地配列有2列的導體部分的端部相互間的接合部(6)。并且，環(huán)氧樹脂將各個接合部(7)包覆，且涂覆成橫跨徑向鄰接的2個接合部的形態(tài)，形成了第1絕緣層(8)。又，硅酮樹脂將第1絕緣層(8)包覆，一直涂覆至導體部分(4)的絕緣覆膜(401)，形成了第2絕緣層(9)。本發(fā)明不僅能減小電磁噪音，而且還可得到能確保電氣絕緣性的回轉電機的定子。
文檔編號H02K3/50GK1518190SQ20041000333
公開日2004年8月4日 申請日期2004年1月21日 優(yōu)先權日2003年1月27日
發(fā)明者大橋篤志, 大橋 志 申請人:三菱電機株式會社