定子以及旋转机的制作方法

1.本发明涉及定子以及旋转机。


背景技术：

2.以往，已知一种具备定子铁芯、绕组和连接线的定子，上述绕组为多个，沿轴向缠绕于定子铁芯，上述连接线的一端部与多个绕组连接并且另一端部被输入电源。
3.例如，专利文献1所述的定子具备定子铁芯、作为绕组的多个线圈和在延伸方向的一端部连接有多个线圈并且在延伸方向的另一端部被输入电源的作为连接线的动力线。在轴向(定子铁芯的筒形的中心轴向)上，多个线圈分别以在比定子铁芯的一侧的端靠一侧的区域折回而向另一侧延伸的形态沿轴向缠绕于定子。多个线圈各自的两侧的线末端自定子铁芯的轴向上的另一侧的端朝向另一侧突出。在多个线圈处，如上述那样自定子铁芯朝向另一侧突出的部分通过焊接而相互连接。
4.在专利文献1所述的定子中，作为连接线的多条动力线成为露出的状态，为了防止连接线彼此的短路，也已知利用作为成型体的树脂模制件将多条连接线包裹固定而成的定子。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本特开2019-126143号公报


技术实现要素：

8.发明要解决的课题
9.但是，在利用树脂模制件等绝缘性的成型体包裹多条连接线的结构中，清楚了在搭载有定子的旋转机的内部，因涂装的剥离而容易引发电气性以及机械性的故障。具体而言，如上所述，在缠绕于定子的多个绕组(例如线圈)处，比定子铁芯向轴向的另一端侧突出的部分通过焊接而相互连接，但焊接时漆包覆膜剥离而成为露出的状态。因此，多个绕组中的自定子铁芯的突出部分(包含焊接部位的部分)在焊接后通常被浸泡在涂料中而进行涂装。在进行该涂装时，当包裹着连接线的树脂模制件也附上涂料时，由于树脂与涂料的粘接性较低，所以在旋转机的运转过程中，涂料自树脂模制件剥落而将旋转机内污染，容易引发电气性以及机械性的故障。若在涂装进行之前对树脂模制件进行掩蔽处理，则虽然不再使涂料附着于树脂模制件，但进行掩蔽处理的工序会使定子的生产率下降。
10.本发明是鉴于以上的背景而做成的，其目的在于，提供转子以及旋转机，不用进行对树脂模制件等成型体进行掩蔽处理的工序，就能避免由涂料自成型体剥离导致发生旋转机的电气性以及机械性的故障。
11.用于解决课题的方案
12.本发明的一技术方案的定子具备定子铁芯、绕组和连接线，所述绕组为多个，沿轴向缠绕于所述定子铁芯，所述连接线在一端部连接有多个所述绕组，并且在另一端部被输
入电源，在轴向上，多个所述绕组分别在比所述定子铁芯的一侧的端靠一侧的区域折回而朝向另一侧延伸，多个所述绕组各自的两侧的线末端自所述定子铁芯的轴向上的另一侧的端朝向另一侧突出，其中，所述定子具备在包裹有所述连接线的状态下成型为规定形状而成的绝缘性的成型体，在轴向上，所述成型体的另一侧的端位于比多个所述绕组的另一侧的端靠一侧的位置。
13.发明效果
14.采用本发明，具有以下优异的效果，即，不用进行对成型体进行掩蔽处理的工序，就能避免由涂料自成型体剥离导致发生旋转机的电气性以及机械性的故障。
附图说明
15.图1是表示实施方式的电机的分解立体图。
16.图2是自轴向的前侧表示该电机的定子的立体图。
17.图3是自轴向的后侧表示该定子的立体图。
18.图4是表示该定子的侧视图。
19.图5是表示在轴向的后侧对多个扁平线线圈正在实施粉末涂装的过程中的该定子的图。
20.图6是自前侧表示该定子的主视图。
21.图7是表示该定子的树脂模制件的沿着图6的b-b截面的剖视图。
22.图8是表示省略了电机罩、第2外壳以及第1外壳的端子盖的图示的状态下的该电机的立体图。
具体实施方式
23.以下，使用各图对作为应用了本发明的旋转机的电机的一实施方式进行说明。另外，在各图中，为了方便，省略电机的电机罩的图示。
24.图1是表示实施方式的电机1的分解立体图。电机1具备第1外壳2、第2外壳3、轴9、转子(rotor)10、定子(stator)20、变换器盖80、电动机油泵81和机油中继罐82等。
25.轴状的轴9沿旋转轴线a方向贯穿了在圆筒状的转子10的转子铁芯11的中心设置的轴孔，并位于转子10的旋转轴线a上。轴9与转子10一同以旋转轴线a为中心进行旋转驱动。以下，将旋转轴线a的延伸方向以及与该延伸方向平行的方向简称为轴向。
26.轴9的轴向上的两端部中的驱动输出侧的端部(固定有电机齿轮等的端部)自转子10的端面突出。以下，将轴向上的两侧中的成为驱动输出侧的一方称为前侧，将前侧的相反侧称为后侧。前侧是本发明中的轴向的一侧的一例，后侧是本发明中的轴向的另一侧的一例。
27.在各图中，适当地表示x轴、y轴和z轴。x轴沿轴向延伸。在x轴的前侧标注有箭头。y轴沿电机1的短边方向延伸。z轴沿与x轴以及y轴都正交的方向延伸。
28.在第1外壳2的铁芯收容部2a处的前侧的端用螺栓固定有未图示的电机罩。电机罩具备轴孔，供轴9的驱动输出侧的端部贯穿而露出到铁芯收容部2a的外部。第1外壳2的圆筒状的铁芯收容部2a处的轴向的两端分别具备开口。这些开口中的前侧的开口被上述的电机罩封闭。另外，后侧的开口被后述的第2外壳3封闭。
29.由铸造品构成的第1外壳2具备铁芯收容部2a、机油泵收容部2b和端子板收容部2c，并作为收容转子10以及定子20的电机外壳而发挥功能。圆筒状的铁芯收容部2a收容转子10以及定子20，在内周面保持圆筒状的定子20。机油泵收容部2b收容电动机油泵81。端子板收容部2c收容用于使定子20与后述的变换器(日文：
インバータ
)电连接的端子板。
30.圆筒状的转子10被收容在定子20的空心内，该定子20被保持于铁芯收容部2a的内周面。转子10是磁铁埋入型(ipm：埋入磁铁型(ipm：interior permanent magnet)的转子，但也可以是表面磁铁型(spm：surface permanent magnet)的转子。另外，转子10也可以是不具备永久磁铁的转子。
31.由铸造品构成的第2外壳3通过螺栓而固定于第1外壳2的轴向上的后侧的端，作为电机外壳以及变换器外壳发挥功能。更详细而言，第2外壳3的轴向上的前侧的区域作为电机外壳发挥功能，第2外壳3的轴向上的后侧的区域作为收容变换器的变换器外壳发挥功能，两个区域被分隔壁隔开。箱形的第2外壳3的轴向的后侧的端具备大开口，变换器经过该大开口进入第2外壳3的轴向上的后侧的区域。在第2外壳3的轴向上的后侧的端用螺栓固定有变换器盖80。第2外壳3的上述的大开口被变换器盖80封闭。
32.机油中继罐82相对于第1外壳2独立地构成，用螺栓固定于第1外壳2。机油中继罐82具备吸入管82a和排出管82b。例如自汽车的散热器等冷却器延伸的未图示的机油送出管与吸入管82a连接。向冷却器延伸的未图示的机油送回管与排出管82b连接。
33.当电动机油泵81工作时，用于将电机1冷却的机油在顺着上述的冷却器、机油送出管、吸入管82a、机油中继罐82、电机1的电机外壳内、机油中继罐82和机油送回管的路径内循环。通过该循环将电机外壳内的转子10以及定子20冷却。
34.以下，将沿着以旋转轴线a为中心的圆周方向的方向称为周向。另外，将以旋转轴线a为中心的假想圆的半径方向称为径向。
35.图2是自轴向的前侧表示定子20的立体图。定子20具备圆筒状的定子铁芯21和沿轴向缠绕于定子铁芯21的作为绕组的多个扁平线线圈22。沿轴向延伸的多个齿(齿部)21a以在周向上以规定的间隔排列的形态配置于定子铁芯21的内周面。
36.在轴向上，如图2所示，多个扁平线线圈22分别在比定子铁芯21的前侧的端靠前侧地存在的区域折回而朝向后侧延伸。
37.图3是自轴向的后侧表示定子20的立体图。如图3所示，多个扁平线线圈22各自的两侧的线末端自定子铁芯21的轴向上的后侧的端朝向后侧突出，通过焊接而相互连接。定子20具备多个u相用的扁平线线圈22、多个v相用的扁平线线圈22和多个w相用的扁平线线圈22。相同的相用的扁平线线圈22彼此利用连结线26连结。连结线26通过焊接与扁平线线圈22连接。
38.定子20具备u相用的连接线23u、v相用的连接线23v和w相用的连接线23w。各连接线(23u、23v、23w)沿周向延伸，除了延伸方向上的一端部和另一端部以外的部分被作为成型体的树脂模制件24包裹。树脂模制件24是利用模具将绝缘性的树脂成形为圆弧状而形成的。
39.u相用的连接线23u的延伸方向上的一端部未被树脂模制件24包裹，通过焊接与u相用的扁平线线圈22连接。另外，u相用的连接线23u的延伸方向上的另一端部未被树脂模制件24包裹，成为朝向轴向折弯而成的端子部23au。v相用的连接线23v和w相用的连接线
23w也与u相用的连接线23v同样，在延伸方向上除两端部以外的部分被树脂模制件24包裹，并且一端部与扁平线线圈22连接，另一端部成为端子部(23av、23aw)。u相的电源被输入到u相用的端子部23au，v相的电源被输入到v相用的端子部23av，w相的电源被输入到w相用的端子部23aw。
40.图4是表示定子20的侧视图。在轴向(x轴方向)上，树脂模制件24的后侧的端e1位于比多个扁平线线圈22的后侧的端e2靠前侧(x轴的箭头方向)的位置。
41.图5是表示在轴向的后侧对多个扁平线线圈22正在实施粉末涂装的过程中的定子20的图。另外，在图5中，为了方便，治具(日语：治具)91、涂料罐92以及粉末涂料93是剖视，而定子20是侧视。在图5中，在定子20安装治具91，并且治具91被载置于涂料罐92的上壁之上。在该状态下，定子20的树脂模制件24位于比涂料罐92靠上方的位置。在涂料罐92内储存有粉末涂料93。涂料罐92内的粉末涂料93的粉末面s位于比定子20的扁平线线圈22的轴向上的后侧的端e2靠后侧的位置，因此扁平线线圈22的轴向上的后侧的端e2被浸泡在粉末涂料93内。由此，在扁平线线圈22的轴向上的后侧的端e2涂敷粉末涂料93。然后，使定子20移至加热器内而实施在扁平线线圈22上附着的粉末涂料93的固化处理。根据图5可知，在位于比扁平线线圈22的后侧的端e2靠前侧的位置的树脂模制件24没有附着粉末涂料93。
42.在该结构的电机1中，在对扁平线线圈22进行粉末涂装时，不用对树脂模制件24实施掩蔽处理，就能避免粉末涂料向树脂模制件24的附着。由此，采用电机1，不用进行对树脂模制件24进行掩蔽处理的工序，就能避免由涂料自树脂模制件24剥离导致发生电机1的电气性以及机械性的故障。
43.图6是自前侧表示定子20的主视图。图7是表示树脂模制件24的沿着图6的b-b截面的剖视图。树脂模制件24如图7所示，以使3条连接线(23u、23v、23w)沿轴向(x轴方向)排列的形态包裹3条连接线(23u、23v、23w)。利用该结构，相比树脂模制件24沿与轴向正交的方向(y-z平面的方向)排列包裹3条连接线的形态，能够减小圆弧状的树脂模制件24的径向的尺寸。由此，采用电机1，能够实现定子20的径向的小型化。
44.以沿轴向排列的形态包裹3条连接线的树脂模制件24的轴向的尺寸(厚度)，比扁平线线圈22自定子铁芯21的轴向上的后侧的端(图4的e4)的突出量稍小，但两者的大小相差不大。因此，即使使树脂模制件24与定子铁芯21的轴向上的后侧的端(e4)接触并固定，也无法使树脂模制件24的轴向上的后侧的端e1与扁平线线圈22的轴向上的后侧的端e2大幅地远离。为了可靠地避免粉末涂料93向树脂模制件24的附着，最好使树脂模制件24的轴向上的后侧的端e1与扁平线线圈22的轴向上的后侧的端e2大幅地远离。
45.那么，在电机1中，如图6所示，圆弧状的树脂模制件24在以旋转轴线a为中心的径向上比定子铁芯21靠外侧地配置。利用该结构，如图4所示，能使树脂模制件24的轴向上的前侧(x轴方向的箭头侧)的端e3，位于比定子铁芯21的轴向上的后侧的端e4靠前侧的位置。采用该结构的电机1，能使树脂模制件24的轴向上的后侧的端e1与扁平线线圈22的轴向上的后侧的端e2大幅地远离，可靠地避免粉末涂料93向树脂模制件24的附着。
46.如图6所示，使树脂模制件24的延伸方向(圆弧延伸的方向)的两端中的电源输入侧的端部的至少一部分，位于将定子铁芯21作为内接圆地包围的假想四边形(图中双点划线所示的四边形)的内侧。利用该结构，相比电源输入侧的所有端部都位于上述的假想四边形的外侧的结构，能使定子20的与轴向正交的方向的尺寸小型化。
47.另外，树脂模制件24的延伸方向上的电源输入侧的端部以使3条连接线(23u、23v、23w)沿与轴向正交的方向(y-z方向)排列的形态包裹3条连接线(23u、23v、23w)。利用该结构，不用使用于将定子的扁平线线圈22与变换器的电子基板电连接的汇流条以复杂的形状反复弯曲，就能使电子基板的3个基板端子与定子20的3个端子部(23au、23av、23aw)电连接。
48.以下说明不必使变换器的汇流条复杂地反复弯曲的理由。图8是表示省略了电机罩、第2外壳(图2的附图标记3)以及第1外壳的端子盖(图1的附图标记79)的图示的状态下的电机1的立体图。电机1的变换器具备igbt(insulated gate bipolar transistor，绝缘栅双极型晶体管)单元30。igbt单元30具备安装有多个igbt的电子基板31。
49.在如电机1那样搭载有变换器的电机中，通常采用以下这样的布局。即，如图所示，是使具备igbt单元30等的变换器位于比转子10以及定子20靠轴向的后侧的位置并且将变换器的电子基板31以沿着与轴向正交的方向(y-z方向)的姿势配置的布局。以上述的姿势配置的电子基板31在基板面处的互不相同的位置(y-z平面上的互不相同的位置)具备未图示的电源输出用的3个基板端子(u相用端子、v相用端子、w相用端子)。变换器的u相用的汇流条32u与电子基板31处的上述的3个基板端子中的u相用的基板端子电连接。另外，变换器的v相用的汇流条32v与v相用的基板端子电连接。另外，变换器的w相用的汇流条32w与w相用的基板端子电连接。
50.变换器的u相用的汇流条32u的另一端部在收容于第1外壳2的端子收容部2c内的端子板上与定子20的u相用的端子部23au重叠并被螺纹固定。变换器的v相用的汇流条32v的另一端部在端子板上与定子20的v相用的端子部23av重叠并被螺纹固定。变换器的w相用的汇流条32w的另一端部在端子板上与定子20的w相用的端子部23aw重叠并被螺纹固定。
51.如上所述，定子20的3个端子部(23au、23av、23aw)以沿与轴向正交的方向(y-z方向)排列的形态配置。另外，变换器的电子基板31的3个基板端子配置于基板面处的互不相同的位置，沿与轴向正交的方向(y-z方向)排列。也就是说，定子20的3个端子部(23au、23av、23aw)和电子基板31的3个基板端子均沿与轴向正交的方向排列。利用该结构，如图8所示，不用使变换器的3个汇流条(32u、32v、32w)以复杂的形状反复弯曲，就能使定子20的3个端子部(23au、23av、23aw)与电子基板31的3个基板端子电连接。
52.说明了具备扁平线线圈22来作为缠绕于定子铁芯21的绕组的电机1，但绕组的形态不限定于扁平线。本发明也能应用于具备扁平线以外的导线(例如漆包线)来作为缠绕于定子铁芯的绕组的旋转机。另外，说明了将本发明应用于作为旋转机的电机1的例子，但本发明也能应用于作为旋转机的发电机(dynamo)。
53.本发明不限定于上述的实施方式，在能够应用本发明的结构的范围内，也能采用与实施方式不同的结构。本发明取得以下说明的各形态所特有的技术效果。
54.第1形态
55.第1形态的定子(例如定子20)具备定子铁芯(例如定子铁芯21)、绕组(例如扁平线线圈22)和连接线(例如连接线23u～23w)，上述绕组为多个，沿轴向(例如x轴方向)缠绕于上述定子铁芯，上述连接线在延伸方向的一端部连接有多个上述绕组，并且在延伸方向的另一端部被输入电源，在轴向上，多个上述绕组分别在比上述定子铁芯的一侧(例如前侧)的端靠一侧的区域折回而朝向另一侧(例如后侧)延伸，多个上述绕组各自的两侧的线末端
自上述定子铁芯的轴向上的另一侧的端朝向另一侧突出，其中，上述定子具备在包裹有上述连接线的状态下成型为规定形状而成的绝缘性的成型体(例如树脂模制件24)，在轴向上，上述成型体的另一侧的端位于比多个上述绕组的另一侧的端靠一侧的位置。
56.在该结构中，在将多个绕组的轴向上的另一侧的端浸泡于涂料而进行涂装时，不用对成型体实施掩蔽处理就能避免涂料向成型体的附着。由此，采用第1形态，不用进行对成型体进行掩蔽处理的工序，就能避免由涂料自成型体剥离导致发生旋转机的电气性以及机械性的故障。
57.第2形态
58.第2形态的定子具备第1形态的结构，作为上述连接线，具有被供给互不相同的相(例如u相、v相、w相)的电源的多个上述连接线，上述成型体以使多条上述连接线沿上述轴向排列的形态包裹多条上述连接线。
59.在该结构中，相比利用成型体沿与轴向正交的方向(例如y-z平面的方向)排列包裹3条连接线的形态，能够减小成型体的径向的尺寸，实现转子的径向的小型化。
60.第3形态
61.第3形态的定子具备第2形态的结构，上述成型体比上述定子铁芯靠径向的外侧地配置，在轴向上，上述成型体的一侧的端(例如端e3)位于比上述定子铁芯的另一侧的端靠一侧的位置。
62.采用该结构，能使成型体的轴向上的另一侧的端(例如端e1)与多个绕组的轴向上的另一侧的端(例如端e2)大幅地远离，从而可靠地避免粉末涂料93向成型体的附着。另外，在允许定子的径向的尺寸的大型化的情况下，也可以以使多条连接线沿径向排列的形态使成型体包裹多条连接线。在该结构中，能够减小成型体的厚度，因此即使不具备第3形态的结构，也能使成型体的轴向的另一侧的端与多个绕组的轴向上的另一侧的端大幅地远离。
63.第4形态
64.第4形态的定子具备第3形态的结构，上述成型体的延伸方向的两端部中的电源输入侧的端部以使多条上述连接线沿与轴向正交的方向排列的形态包裹多条上述连接线，并且使上述端部处的至少一部分位于将上述定子铁芯作为内接圆地包围的假想四边形的内侧。
65.采用该结构，不用使变换器的汇流条以复杂的形状反复弯曲，就能使变换器的电子基板的多个基板端子与转子的多个端子部电连接。另外，采用第4形态，相比上述端部全部位于上述假想四边形的外侧的结构，能使定子的与轴向正交的方向的尺寸小型化。
66.第5形态
67.第5形态的旋转机(例如电机1)具备转子、轴(例如轴9)和定子，上述转子以旋转轴线(例如旋转轴线a)为中心进行旋转，上述轴贯穿上述转子的中心，上述定子沿以旋转轴线为中心的周向包围上述转子，其中，上述定子是第1形态～第5形态中任一项所述的定子。
68.采用该结构，不用进行对成型体进行掩蔽处理的工序，就能避免由涂料自成型体剥离导致发生旋转机的电气性以及机械性的故障。
69.本技术基于2019年9月25日提交的作为日本专利申请的日本特愿2019-174124号主张优先权，并引用该日本专利申请记载的所有记载内容。
70.附图标记说明
71.9、轴；10、转子；21、定子铁芯；22、扁平线线圈(绕组)；23u、u相用的连接线；23v、v相用的连接线；23w、w相用的连接线；24、树脂模制件(成型体)；端e1、成型体的轴向上的另一侧的端；e2、多个绕组的轴向上的另一侧的端；e3、成型体的轴向上的一侧的端；a、旋转轴线。