绝缘体、包括该绝缘体的定子以及包括该绝缘体的电动机

文档序号:1256687 发布日期:2020-08-21 浏览:3次 >En<

阅读说明:本技术 绝缘体、包括该绝缘体的定子以及包括该绝缘体的电动机 (Insulator, stator including the same, and motor including the same ) 是由 菱田光起 米田博 国友浩胜 于 2019-01-15 设计创作,主要内容包括:绝缘体(5)包括线圈缠绕部(50)、第一凸缘部(51)以及第二凸缘部(52),线圈缠绕部(50)供线圈(7)缠绕,第一凸缘部(51)设在线圈缠绕部(50)的靠铁心扇形体(41)一侧,且具有将线圈(7)引导至线圈缠绕部(50)的线圈导入区域(53),第二凸缘部(52)设在线圈缠绕部(50)的靠齿(42)径向内端一侧。从外周面(50a)延伸出去的突起部(54)设为位于线圈导入区域(53)的出口(53a)附近且线圈(7)的第一层中第一周绕线(711)与第二周绕线(712)之间。(The insulator (5) includes a coil winding portion (50), a first flange portion (51) and a second flange portion (52), the coil winding portion (50) is wound with the coil (7), the first flange portion (51) is provided on the core segment (41) side of the coil winding portion (50) and has a coil introduction region (53) for guiding the coil (7) to the coil winding portion (50), and the second flange portion (52) is provided on the tooth (42) radially inner end side of the coil winding portion (50). A protrusion (54) extending from the outer peripheral surface (50a) is provided in the vicinity of an outlet (53a) of the coil introduction region (53) and between the first peripheral winding (711) and the second peripheral winding (712) in the first layer of the coil (7).)

绝缘体、包括该绝缘体的定子以及包括该绝缘体的电动机

技术领域

本发明涉及一种供线圈缠绕的绝缘体、包括该绝缘体的定子以及包括该绝缘体的电动机。

背景技术

近年来,随着用于工业和车载电动机的需求增加,要求提高电动机的效率并降低成本。

已知:提高电动机效率的方法之一为提高布置在定子的定子槽内的线圈的占空系数。通过提高线圈的占空系数,能够抑制电动机在工作时因在线圈中流动的电流所引起的损耗。

让线圈整列着缠绕在定子的多个齿(teeth)上的状态即所谓的整列缠绕线圈作为提高线圈的占空系数的构造,已为众人所知。为实现该整列缠绕线圈而提出了各种构造(例如参照专利文献1~4)。在专利文献1中提出了如下构造:在供线圈缠绕的绝缘线圈绕线管的筒体的端部或形成在筒体两端的凸缘部的内侧,形成有台阶或坡度,以实现整列缠绕线圈。在专利文献2中公开了如下构造:在安装在多个齿(teeth)上并用于将线圈与多个齿(teeth)绝缘的绝缘体的侧面形成有用于收纳已缠绕线圈的收纳槽,从而实现整列缠绕线圈。

专利文献1:日本公开专利公报特开平11-122855号公报

专利文献2:日本公开专利公报特开2006-115565号公报

专利文献3:美国专利第6356001号说明书

专利文献4:国际公开第2011/118357号公报

发明内容

-发明要解决的技术问题-

一般情况下,所述绝缘体和线圈绕线管是用模具将树脂材料成形而得到的。另一方面,由于电动机性能随着用户规格的不同而不同,因此即使使用相同的定子铁心或多个齿,通过改变线圈的线径或匝数来调整通过线圈的电流值等,让电动机性能符合各个规格的情况也是很多的。

在专利文献1、2所公开的现有技术的构造中,需要根据线圈的线径来改变收纳槽的宽度,或改变台阶的宽度、倾斜的角度,而且每次都要重新制作模具来形成绝缘体,因此而成为成本上升的主要原因。

本发明正是为解决上述问题点而完成的,其目的在于:提供一种在改变了线圈的线径的情况下,也能够让缠绕后的线圈为整列缠绕的绝缘体。

-用以解决技术问题的技术方案-

为了达到上述目的,在本发明所涉及的绝缘体中,在线圈导入区域的出口附近设置从线圈缠绕部的表面延伸出去的突起部,限制线圈的第一层中第一周绕线与第二周绕线的位置。

具体而言,本发明所涉及的绝缘体包括线圈缠绕部、第一凸缘部以及第二凸缘部,所述线圈缠绕部覆盖从铁心扇形体突出的齿的轴向端面和至少周向两侧面的一部分,供由绕线构成的线圈缠绕,所述第一凸缘部接着该线圈缠绕部的靠齿基端一侧和靠齿径向内端一侧中的一者而设,且具有将所述线圈引导至所述线圈缠绕部的线圈导入区域,所述第二凸缘部接着所述线圈缠绕部的靠所述齿基端一侧和靠所述齿径向内端一侧中的另一者而设,所述绝缘体的特征在于:从所述线圈缠绕部的表面突出的突起部设为位于所述线圈导入区域的出口附近且所述线圈的第一层中第一周绕线与第二周绕线之间。

根据该构成方式,将第一周绕线与第二周绕线互不干扰地缠绕在线圈缠绕部上,从而能够让线圈整列缠绕。此外,对不同线径的线圈也能够使用设有相同突起部的绝缘体,从而能够降低绝缘体的成本。

优选地,所述突起部跨所述线圈导入区域的底部与所述线圈缠绕部的表面而设。

根据该构成方式,当线圈相对于线圈缠绕部倾斜地缠绕在其上时,能够适当地规定第二周绕线的位置,从而能够可靠地让线圈整列缠绕。

优选地,所述突起部从所述线圈导入区域的中央线沿周向隔开规定间距设置。

优选地,当所述线圈缠绕在所述线圈缠绕部上时,所述突起部的侧面上与所述第一周绕线抵接的部分为朝向所述第一周绕线呈凸状的曲面,并且所述突起部的侧面上与所述第二周绕线抵接的部分为朝向所述第二周绕线呈凸状的曲面。

根据该构成方式,当第一周绕线与突起部抵接时以及第二周绕线与突起部抵接时,能够减小彼此的接触面积。这样一来,能够在不受突起部的形状的很大影响的情况下,使第一周绕线的引导方向和第二周绕线相对于线圈缠绕部的缠绕角度达到期望值,从而能够可靠地让线圈整列缠绕。

所述突起部的轴向的高度在所述线圈的线径以上且所述线圈的线径的数倍以下。

根据该构成方式,第一周绕线和第二周绕线不会越过突起部向相反一侧移动,能够可靠地让线圈整列缠绕。

本发明所涉及的定子的特征在于:包括多个定子扇形体,多个所述定子扇形体在所述铁心扇形体的所述齿的各轴向端面上具有所述绝缘体,且多个该定子扇形体是在所述绝缘体的所述线圈缠绕部上缠绕安装由绕线构成的线圈而构成的,所述定子采用将多个所述定子扇形体连接成圆环形状且所述齿向圆环的径向内侧突出的构成。

根据该构成方式,能够提高线圈在定子中的占空系数。

优选地,所述线圈整列缠绕在所述线圈缠绕部上。

优选地,在周向上相邻的所述齿之间的间隙构成为收纳所述线圈的定子槽,在所述定子槽内,使所述铁心扇形体与所述线圈以及所述齿与所述线圈绝缘的绝缘纸布置为覆盖所述齿的侧面,且在轴向上分别与所述绝缘体的所述第一凸缘部及所述第二凸缘部部分重叠。

根据该构成方式,能够可靠地使在定子的周向上相邻的齿之间电气绝缘。

本发明的电动机的特征在于:至少包括所述定子和转子,所述转子包括旋转轴,该转子设置在该定子的径向内侧且与所述定子之间留有规定的间隔。

根据该构成方式,能够提高线圈在定子中的占空系数,从而能够提高电动机的效率。

-发明的效果-

如上所述,根据本发明,在缠绕了具有不同线径的线圈的情况下,也能够抑制卷绕零乱的产生而实现整列缠绕线圈。

附图说明

图1是一实施方式所涉及的电动机的俯视图。

图2是图1所示的电动机的等效电路图。

图3是定子的简略示意图。

图4A是示出图1所示的用虚线圈出的部分的立体图。

图4B是从径向观察到的图4A所示的构造的侧视图。

图4C是从周向观察到的图4A所示的构造的侧视图。

图5A是一实施方式所涉及的绝缘体的主要部分的立体图。

图5B是从轴向观察到的图5A所示的绝缘体的示意图。

图5C是从轴向观察到的一实施方式所涉及的绝缘体的主要部分的示意图,在该绝缘体上缠绕有线圈。

图6A是从轴向观察到的用于比较的绝缘体的主要部分的示意图,在该绝缘体上缠绕有第一线圈。

图6B是从轴向观察到的用于比较的绝缘体的主要部分的另一示意图,在该绝缘体上缠绕有第一线圈。

图6C是从轴向观察到的用于比较的绝缘体的主要部分的示意图,在该绝缘体上缠绕有第二线圈。

图6D是从轴向观察到的用于比较的绝缘体的主要部分的另一示意图,在该绝缘体上缠绕有第二线圈。

具体实施方式

下面,参照附图详细说明本发明的实施方式。以下优选的实施方式的说明本质上只不过是示例,完全没有对本发明、本发明的应用对象或本发明的用途加以限制的意图。

(实施方式)

[电动机和定子的构成]

图1示出本实施方式所涉及的电动机的俯视图,图2示出图1所示的电动机的等效电路图,图3示出定子的简略示意图,示出从轴2的轴向观察到的定子4的图。需要说明的是,为了便于说明,在图1和图3中,省略部分构成部件及其功能的图示和说明。例如,框架、母线等未图示。在图3中,绝缘体5未图示。收纳定子4的外收纳体未图示。该外收纳体的形状是例如由金属构成的圆筒、大致正方体、大致长方体、多边形的柱状体等,能够根据电动机1的规格进行适当的选择。对图中示出的构造部件也进行了简化,例如,图1示出的绝缘体5与实际的形状有一部分不同,图3示出的线圈U1~W4和这些线圈的引线端子71与实际的形状有很大不同。在图2中,符号+表示线圈卷绕的开始,符号-表示线圈卷绕的结束。

在以下说明中,有时将轴2的长度方向称为轴向,将定子4的半径方向称为径向,将定子4的圆周方向称为周向。在轴向上,将线圈U1~W4的设置有引线端子71的一侧称为“上”,将其相反一侧称为“下”,在径向上,将定子4的中心侧即设置有轴2和转子的一侧称为“内”,将其相反一侧即定子铁心40侧称为“外”。有时从轴向上侧观察,来定义在周向上的“左”、“右”。

需要说明的是,后述电磁钢板的层叠方向与所述轴向为相同方向,意思相同。

需要说明的是,在以下的说明中,区分使用多个齿(teeth:tooth的复数形式)或齿(tooth)这些用语。向圆环状的定子铁心40的中心方向突出的多个齿部记为多个齿(teeth:tooth的复数形式)42。定子铁心40的多个齿部中的一个齿部记为齿42。同样,后述的铁心扇形体41上的多个齿部记为多个齿42。铁心扇形体41上的多个齿部中的一个齿部记为齿42。所述专利文献3、专利文献4等是在记载中区分使用多个齿和齿这些词语的公知文献。

电动机1在未图示的外收纳体的内部包括:转子3、定子4、线圈U1~W4,所述转子具有电动机1的旋转轴即轴2。

转子3包括轴2和磁铁31,该磁铁31被布置成与定子4相对且N极、S极沿着轴2的外周方向彼此交替。需要说明的是,在本实施方式中,转子3所用的磁铁31为钕磁铁,但其材料、形状、材质能够根据电动机的输出等而进行适当的变更。从轴向看,转子3设置在定子4的径向内侧且与定子4之间留有一定的间隔。

定子4是将多个定子扇形体40a连接成圆环状而构成的圆筒状体。该定子扇形体40a的具体结构如下:绝缘体5分别从轴向上下两端面安装在铁心扇形体41的齿42上,在各绝缘体5之间还安装有绝缘纸6等绝缘体,将绕线缠绕在绝缘体5的线圈缠绕部50和绝缘纸6等绝缘体的布置部位(参照图4A~图4C)而构成例如线圈U1。结构如上所述的定子扇形体40a的外观是剖面形状为大致扇形的柱状体。

定子4和定子扇形体40a具有多个铁心扇形体41和从铁心扇形体41各自的内周朝着径向内侧突出的齿42。将含有硅等的电磁钢板冲裁成大致圆环状的定子铁心板体(stator core sheet),再将该定子铁心板体冲裁成构成该定子铁心板体一部分的独立片状的铁心扇形体板体(core segment sheet),并将该铁心扇形体板体层叠多层而形成层叠体,该层叠体即为铁心扇形体41。结构如上所述的铁心扇形体41的外观是柱状体,该柱状体的剖面形状呈构成大致圆环状的定子铁心板体一部分的独立片状。板体的层叠方向是相对于板体的板面的法线方向。该铁心扇形体41包括轭部41c和从轭部41c的大致中央部突出的齿42。

铁心扇形体41在位于周向的轭部41c的一侧面上形成有凹部41a,在另一侧面上形成有凸部41b,凹部41a、凸部41b均在各侧面沿着整个轴向延伸而成。如果着眼于一个铁心扇形体41说明的话,该铁心扇形体41的凹部41a与在周向的一方相邻的铁心扇形体41的凸部41b嵌合而连接在一起,该铁心扇形体41的凸部41b与在周向的另一方相邻的铁心扇形体41的凹部41a嵌合而连接在一起。通过将在周向上相邻的铁心扇形体41这样彼此嵌合而连接在一起,即能够形成圆环状的定子铁心40。

如图1、3所示,通过将铁心扇形体41连接起来而构成圆环状的定子铁心40,就能够沿着定子铁心40的内周等间隔地布置齿42。在周向上相邻的齿42之间的各个间隔构成定子槽43。

定子4具有12个线圈U1~W4,这些线圈隔着绝缘体5和绝缘纸6(参照图4A~4D)安装在各个齿42上,从轴向看,布置在各个定子槽43内。需要说明的是,线圈U1~W4由剖面为圆形的绕线构成,该绕线由表面包覆了绝缘膜的铜等金属材料构成,并以整列缠绕的方式缠绕在绝缘体5上,且缠绕有多层,未图示。需要说明的是,多层缠绕是指线圈7多层缠绕在绝缘体5上的状态。“圆形”包括绕线的加工公差和缠绕在齿42上时的绕线的变形,在以下的说明中也是一样的意思。在以下说明中,不特别指定线圈U1~W4,而选取一个来说明构造等的情况下,将其称为线圈7。

如图2所示,线圈U1~U4、线圈V1~V4、线圈W1~W4分别串联,U相、V相、W相这三相通过星形接线法连接。相互具有电角度120°的相位差的U相、V相、W相这三相电流分别被供给到线圈U1~U4、线圈V1~V4、线圈W1~W4而被励磁,从而产生旋转磁场。由于该旋转磁场而在转子3上产生扭矩,轴2被未图示的轴承支承而旋转。

需要说明的是,在本实施方式中,转子3的磁极数共计10个,其中与定子4相对的N极和S极各5个,定子槽43的数量为12个,但并不特别限定于此,其他的磁极数与定子槽数的组合也能适用。

[定子扇形体的主要部分的构成]

图4A~4C分别示出由图1的虚线圈出的部分的立体图、从径向和周向观察到的侧视图。需要说明的是,为了便于说明,在图4A~4C中,省略线圈7的图示。虽然也图示了被夹入安装在绝缘体5与铁心扇形体41之间的绝缘纸6以及被夹入安装在绝缘体5与齿42之间的绝缘纸6,但示出的是其被折弯而收纳在定子槽43内之前的状态。在图4A中,省略后述的突起部54的图示。

如图4A~4C所示,具有相同形状的绝缘体5分别从轴向的上下两端面安装在从一个铁心扇形体41突出的齿42上;在铁心扇形体41与绝缘体5之间以及齿42与绝缘体5之间夹入有绝缘纸6。这样一来,绝缘体5被设置为覆盖齿42的轴向两端面和该两端面附近部分。

绝缘体5是对绝缘性树脂材料进行成形加工而得到的绝缘部件,具有供线圈7(参照图5C)缠绕安装的线圈缠绕部50、形成在线圈缠绕部50的一端的第一凸缘部51、以及形成在线圈缠绕部50的另一端的第二凸缘部52。在本实施方式中,第一凸缘部51安装在靠铁心扇形体41一侧,第二凸缘部52安装在位于定子4的径向内侧的齿42的径向内端。在第一凸缘部51形成有线圈导入区域53,当往线圈缠绕部50缠绕线圈时,构成线圈7的绕线通过线圈导入区域53而被朝着线圈缠绕部50引导,卷绕起始部分与第一凸缘部51上的与第二凸缘部52相对的内表面51a(以下,称为第一凸缘部51的内表面51a)接触而被引导至线圈缠绕部50。需要说明的是,在本说明书中,线圈7的卷绕起始部分是指线圈7中的缠绕在线圈缠绕部50上的第一层线圈的第一圈附近的部分。

线圈缠绕部50的外周面中分别覆盖齿42的轴向两端面的外周面50a、50b均为从第一凸缘部51朝向第二凸缘部52单调倾斜且从齿42的轴向上端面或轴向下端面起的高度逐渐变高的斜面。线圈缠绕部50的外周面中覆盖齿42的周向两端面的表面50c、50d形成为与齿42的轴向上端面正交。需要说明的是,在之后的说明中,有时将所述外周面50a~50d称为线圈缠绕部50的表面。线圈缠绕部50的表面是表面上未设置槽等的平滑面。不过,在该表面上,也残留有用模具等使绝缘体5成型时产生的凹凸(未图示)。该凹凸的算术平均粗糙度例如是0.25μm~0.3μm左右。需要说明的是,“正交”是指包括绝缘体5的加工公差、齿42的加工公差以及将绝缘体5安装到齿42上时的组装公差在内的“正交”,“平行”是指包括绝缘体5的加工公差和将绝缘体5安装到齿42上时的组装公差在内的“平行”,在之后的说明中也一样。

第一凸缘部51的内表面51a是与正交于齿42的轴向上端面或轴向下端面的面平行而设的面。

线圈导入区域53的径向内侧端部相当于线圈导入区域53的出口53a,线圈7通过出口53a缠绕在线圈缠绕部50上(参照图5C)。突起部54设在线圈导入区域53的出口53a附近,突起部54还跨线圈导入区域53的底部与线圈缠绕部50的外周面50a而设(参照图5A、5B)。突起部54的功能和构造在后文详述。

绝缘体5和绝缘纸6都具有使铁心扇形体41与线圈7以及齿42与线圈7电气绝缘的功能。绝缘体5还具有稳定维持后述的线圈7的整列缠绕的功能。

绝缘纸6例如浸渍有绝缘性的油,且设为覆盖齿42的周向两侧面或设为在轴向上分别与绝缘体5的第一凸缘部51及第二凸缘部52部分重叠。组装电动机1时,绝缘纸6设为分别弯折而覆盖定子槽43内,未图示。这样一来,既能够使铁心扇形体41与线圈7以及齿42与线圈7电气绝缘,又能够使在周向上相邻的铁心扇形体41之间以及齿42之间电气绝缘。

[绝缘体的主要部分的构成]

图5A示出本实施方式所涉及的绝缘体的主要部分的立体图。图5B示出从轴向观察到的图5A所示的绝缘体的示意图。图5C示出从轴向观察到的本实施方式所涉及的绝缘体的主要部分的示意图,在该绝缘体上缠绕有线圈。需要说明的是,图5A~5C所示的绝缘体5与图4A~4C所示的相同,为了便于说明,在图5A~5C中,将绝缘体5的构造简化后图示出来。

如图5A~5C所示,在绝缘体5上,在槽宽为W的线圈导入区域53的出口53a附近设有突起部54。具体而言,突起部54跨线圈导入区域53的底部中位于出口53a附近的部分和线圈缠绕部50的外周面50a而设。突起部54是使绝缘体5成型时一体成型得到的近似圆柱状的树脂部件。从轴向观察时,突起部54设为其中心位于从通过线圈导入区域53的周向中央的假想轮廓线(以下,简称为线圈导入区域53的中央线C)沿周向隔开规定间距的位置上,在该情况下位于向左侧隔开规定间距的位置上。需要说明的是,所述规定间距根据线圈7的线径、刚性以及线圈导入区域53的宽度等适当地做出变更。突起部54还位于从线圈导入区域53的出口53a向线圈缠绕部50的外周面50a伸出规定的长度L的位置上。不过,规定的长度L的上限值是线圈7的线径的一半值r。由图5C明显可见,这是因为从轴向观察时,如果突起部54的中心位于线圈导入区域53的中央线C上且规定的长度L超过线圈7的线径的一半值r,则第二周绕线712远离第一凸缘部51的内表面,线圈7可能产生卷绕零乱。

一般而言,构成线圈7的绕线是在由铜等制成的电线的表面形成绝缘覆膜而构成的。因此,提到线圈7的线径时,是指将绝缘覆膜的厚度也包括在内的线径。其结果是,线圈7的线径是电线的线径加上绝缘覆膜的厚度的2倍而得到的值。

突起部54的直径D和轴向的高度H设定为与线圈7的线径相同或比线圈7的线径大。需要说明的是,突起部54的直径D设定为比线圈导入区域53的宽度W的一半值小,轴向的高度H设定为在线圈7的线径的数倍以下。线圈导入区域53的宽度W设定为比突起部54的直径D与线圈7的线径之和大。

如图5C所示,在线圈导入区域53的出口53a处,线圈7的卷绕起始部分即第一层的第一周绕线711与第二周绕线712互不干扰地缠绕在线圈缠绕部50上。具体而言,第一周绕线711向径向内侧的移动因突起部54而受限,并被引导至规定方向,在该情况下,被引导至沿第一凸缘部51的内表面51a的方向。另一方面,第二周绕线712向径向外侧的移动因出口53a的周向左侧端部和突起部54而受限,相对于线圈缠绕部50倾斜地缠绕在其上。该倾斜角度由第一周绕线711的布局、线圈7的线径以及线圈缠绕部50的周向的宽度等自动决定。需要说明的是,之后的绕线也以相同的倾斜角度倾斜地缠绕。在线圈7通过线圈导入区域53的出口53a缠绕在线圈缠绕部50上的区域,也就是说,在图5C中,在出口53a附近的线圈缠绕部50的周向左侧,与突起部54的直径D相应地,第一周绕线711与第二周绕线712隔开间距布置。

[效果等]

正如以上说明的那样,本实施方式所涉及的绝缘体5包括线圈缠绕部50、第一凸缘部51以及第二凸缘部52,线圈缠绕部50覆盖从铁心扇形体41突出的齿42的轴向一端面和周向两侧面的一部分,供由绕线构成的线圈7缠绕,第一凸缘部51接着线圈缠绕部50的靠齿42基端一侧而设,且具有将线圈7引导至线圈缠绕部50的线圈导入区域53,第二凸缘部52接着线圈缠绕部50的靠齿42径向内端一侧而设。从线圈缠绕部50的表面突出的突起部54设为位于线圈导入区域53的出口53a附近且第一周绕线711与第二周绕线712之间。这样一来,能够将线圈7的第一层的第一周绕线711与第二周绕线712互不干扰地缠绕在线圈缠绕部50上,从而能够让线圈7整列缠绕。通过使突起部54跨线圈导入区域53的底部与线圈缠绕部50的外周面50a而设,当线圈7相对于线圈缠绕部50倾斜地缠绕在其上时,能够适当地规定第二周绕线712的位置,从而能够可靠地让线圈7整列缠绕。

下面,关于这一点,比较图6A~6D所示的构成来进行说明。图6A示出从轴向观察到的用于比较的绝缘体的主要部分的示意图,在该绝缘体上缠绕有第一线圈。图6B是从轴向观察到的用于比较的绝缘体的主要部分的另一示意图,在该绝缘体上缠绕有第一线圈。图6C示出从轴向观察到的用于比较的绝缘体的主要部分的示意图,在该绝缘体上缠绕有第二线圈。图6D是从轴向观察到的用于比较的绝缘体的主要部分的另一示意图,在该绝缘体上缠绕有第二线圈。

在图6A~6D所示的绝缘体5上,未设置图5A~5C所示的突起部54。与图6A所示的构成相比,图6C所示的构成示出线圈7鼓起的主要原因因线圈导入区域53的宽度W不同而不同的状态。在该状态下,线圈7的第一周绕线711通过线圈导入区域53缠绕到线圈缠绕部50上后,例如,如图6A、图6C所示,第一周绕线711在线圈导入区域53的出口53a附近弯曲,且向径向内侧大幅度鼓起而缠绕在线圈缠绕部50上。因此,第二周绕线712的周向右侧的部分因该鼓起的部分而从本来计划缠绕的位置向径向内侧大幅度偏移。其结果是,线圈7产生卷绕零乱,无法将线圈整列缠绕到线圈缠绕部50上。

如图6B所示,如果勉强将第二周绕线712缠绕到本来计划缠绕的位置上,第二周绕线712就会叠到第一周绕线711上,线圈7产生卷绕零乱,无法实现线圈7的整列缠绕。由上述明显可见,突起部54起到防止线圈7的第一周绕线711向径向内侧鼓起的作用。突起部54还起到防止线圈7的第二周绕线712向径向外侧鼓起的作用。图6D示出该状态。当线圈导入区域53的宽度W较大时,线圈7的第二周绕线712由于不受支承而被挤向径向外侧。在该情况下,线圈7的第二周绕线712与线圈7的第一周绕线711交错而无法实现整列缠绕。

另一方面,根据本实施方式所涉及的绝缘体5,通过在跨线圈导入区域53的出口53a与线圈缠绕部50的外周面50a且从线圈导入区域53的中央线C沿周向远离规定距离的位置处设置突起部54,能够将第一周绕线711引导至沿第一凸缘部51的内表面51a的方向,另一方面,能够限制第二周绕线712向径向外侧移动。这样一来,能够将第一周绕线711与第二周绕线712互不干扰地缠绕在线圈缠绕部50上,从而能够让线圈7整列缠绕。此外,通过设置突起部54,对于不同线径的线圈7,也同样能够避免第一周绕线711与第二周绕线712之间的干扰,从而能够将线圈7整列缠绕。因此,对于相同规格的铁心扇形体41和齿42,当线圈7的线径发生变更时,用一种绝缘体5就能够应对,从而能够降低开发各种电动机时的开发成本。

此外,通过将本实施方式所涉及的绝缘体5例如应用到图1所示的电动机1的定子4上,能够实现线圈7的整列缠绕,从而能够减小线圈缠绕部50上未被线圈7缠绕的死角空间。这样一来,能够提高线圈7在定子槽43中的占空系数,从而能够提高电动机1的效率。

需要说明的是,通过将突起部54设为圆柱状,能够在第一周绕线711与突起部54抵接时减小彼此的接触面积,除此之外,利用线圈7的导入角度也能够得到相同的接触面积。这样一来,能够在不受突起部54形状的很大影响的情况下,将第一周绕线711引导至期望的方向。同样,当第二周绕线712与突起部54抵接时,能够减小彼此的接触面积。这样一来,能在第二周绕线712相对于线圈缠绕部50的倾斜角度不受突起部54的形状的很大影响的情况下,以期望的角度缠绕第二周绕线。上述的结果是,能够可靠地让线圈7整列缠绕。

需要说明的是,突起部54的形状并不限于圆柱状。为了使第一周绕线711的引导方向和第二周绕线712的倾斜角度达到期望值,只要使突起部54与第一周绕线711的接触面积以及突起部54与第二周绕线712的接触面积变小即可。例如,只要突起部54的侧面上与第一周绕线711抵接的部分为朝向第一周绕线711呈凸状的曲面形状,并且突起部54的侧面上与第二周绕线712抵接的部分构成为朝向第二周绕线712呈凸状的曲面形状即可。

此外,如前所述,突起部54构成为轴向的高度H在线圈7的线径以上且线圈7的线径的数倍以下。这样一来,线圈7的第一周绕线711和第二周绕线712不会越过突起部54向相反一侧移动,能够可靠地让线圈7整列缠绕。也不会使突起部54过高而因碰撞等弯折或破损。需要说明的是,在本说明书中,当突起部54的轴向的高度H与线圈7的线径相同时,是指包括突起部54的加工公差和线圈7的加工公差在内的“相同”。

需要说明的是,在本实施方式中,说明了将突起部54与绝缘体5形成为一体之例,但也可以与绝缘体5互相独立地形成突起部54,并固定到绝缘体5的规定位置上。

(其他实施方式)

在上述实施方式中,说明了从位于靠齿42基端一侧即靠铁心扇形体41一侧的第一凸缘部51开始卷绕线圈7之例,但不限于此,也可以从位于靠齿42径向内端一侧的第二凸缘部52开始卷绕。在该情况下,线圈导入区域53设在第二凸缘部52上。此外,说明了线圈7由剖面为圆形的绕线构成之例,但不限于此,例如,线圈7也可以由剖面为四边形的绕线构成。线圈7的缠绕方法也没有特别限定,能够采用一般的喷嘴绕线法、飞轮绕线法等。

此外,示出了绝缘体5是所谓的分体式绝缘体且从齿42的轴向上、下方向分别安装于其上之例,但不限于此,也可以是:线圈缠绕部50为筒形状,且为覆盖齿42的整个外周面的一体构造。例如,当定子4的构造为将齿42后来安装到铁心扇形体41上的构造时,也可以采用该一体构造的绝缘体5。从上、下方向安装到一个齿42上的绝缘体5也可以形状不同。需要说明的是,通过采用形状相同的绝缘体5作为从上、下方向安装到一个齿上的绝缘体5,能够减少绝缘体5的种类,从而降低制造成本等。

需要说明的是,线圈缠绕部50的外周面50a、50b也可以分别设为与齿42的轴向上端面大致平行。此外,也可以使第一凸缘部51的内表面51a以与齿42的轴向上端面或轴向下端面正交的面为基准面向径向外侧倾斜而设。

当线圈7为单层缠绕或多层缠绕时,也可以应用本实施方式的绝缘体5。

在上述实施方式中,说明了将绝缘体5安装到铁心扇形体41的齿42上,并将线圈7缠绕在线圈缠绕部50上来构成定子扇形体40a的方式进行了说明,但也可以采用将本发明的绝缘体5安装在圆环状的定子铁心40的各个齿42上,并将线圈7缠绕在线圈缠绕部50的方式。需要说明的是,这里所说的圆环状的定子铁心是指将冲裁电磁钢板而形成的圆环状的板体层叠而构成的。此外,该圆环状的定子铁心具有多个齿部(所谓的多个齿(teeth))。

在上述实施方式中,说明了每个铁心扇形体41具有一个齿部(所谓的齿(tooth))的方式,但也可以采用每个铁心扇形体41具有多个齿部(所谓的多个齿(teeth))的方式。

上述实施方式的电动机1说明了用于内转子式电动机的情况,但显然也可以将本实施方式的绝缘体5应用于其他种类的电动机。

如图3所示,在齿42的径向内端(径向内侧的端部)具有两个凹状的槽。该凹状的槽在美国专利第6104117号说明书、日本发明专利公开公报特开平10-42531号等中也被称为辅助槽(supplemental grooves)。该辅助槽的效果是抑制电动机1的转子3的旋转过程中的齿槽转矩和转矩波动,有助于实现电动机的低振动化、低噪音化等。

上述实施方式的绕线也被称为绕线用电线,是市售产品。绕线或绕线用电线的导体部中有含有不可避免的杂质的铜或铝。在这里,不可避免的杂质是指在制造过程中不可避免地混入到铜、铝中的微量杂质元素。在铜的情况下,不可避免杂质是砷(As)、铋(Bi)、锑(Sb)、铅(Pb)、铁(Fe)、硫(S)、氧等。在铝的情况下,不可避免的杂质是硅(Si)、锰(Mn)、钛(Ti)、钒(V)、锆(Zr)、铁(Fe)、铜(Cu)等。绕线的导体部被由绝缘性树脂形成的绝缘层覆盖。绝缘性树脂例如能够根据电动机1的规格适当地选择聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚酯酰亚胺、聚酯酰胺酰亚胺、聚酰胺、聚乙内酰脲、聚氨酯、聚缩醛、环氧树脂等。绕线的剖面形状除了本实施方式的圆形以外,还有近似正方形、近似长方形等各种形状。

上述实施方式的磁铁31的材料成分中含有钪(Sc)、钇(Y)和镧系元素中的至少一种、铁(Fe)以及硼(B),或在本实施方式中的磁铁31的材料成分中含有钪(Sc)、钇(Y)和镧系元素中的至少一种、铁(Fe)和钴(Co)以及硼(B)。具体而言,磁铁31是稀土类烧结磁铁,也就是所谓的钕烧结磁铁等。在该稀土类烧结磁铁的表层具有用于防锈的防锈膜(防锈层)。

-产业实用性-

本发明所涉及的绝缘体,能够应对不同线径的线圈的线径从而实现整列缠绕线圈,因此当将本发明所涉及的绝缘体应用到需要具有高效率的电动机等时,是很有用的。

-符号说明-

1 电动机

2 轴

3 转子

4 定子

5 绝缘体

6 绝缘纸

7 线圈

711 线圈7的第一层的第一周绕线

712 线圈7的第一层的第二周绕线

31 磁铁

40 定子铁心

40a 定子扇形体

41 铁心扇形体

41c 轭部

42 齿(tooth)

43 定子槽

50 线圈缠绕部

51 第一凸缘部

51a 第一凸缘部51的内表面

52 第二凸缘部

53 线圈导入区域

53a 线圈导入区域53的出口

54 突起部

U1~W4 线圈

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