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用于旋转电机的定子

阅读：14发布：2020-05-13

专利汇可以提供用于旋转电机的定子专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种用于旋转电机的定子包括：定子芯；由通过集中卷绕而卷绕在所述定子芯周围的扁平型卷线形成的三相线圈；和三相的中性点汇流条，所述中性点汇流条与分别从所述三相的线圈的最内周延伸的线圈末端连接并接合在一起而形成中性点。在所述三相的中性点汇流条之中，U相中性点汇流条相对于所述线圈的最内周朝径向外侧移位且此后朝所述定子的轴向外侧延伸，并且所述中性点相对于所述线圈的最内周位于径向外侧。，下面是用于旋转电机的定子专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于旋转电机的定子，所述定子包括：
定子芯；
由通过集中卷绕而卷绕在所述定子芯上的扁平型卷线形成的三相线圈；
中性点汇流条，所述中性点汇流条分别从所述三相线圈的最内周延伸并与相应的线圈末端连接；和
通过将所述三相线圈的所述中性点汇流条彼此接合而形成的中性点；
其中
在所述三相的中性点汇流条之中，至少一个中性点汇流条相对于所述线圈的最内周朝径向外侧移位且此后朝轴向外侧延伸，并且
所述中性点相对于所述线圈的最内周位于径向外侧。
2.根据权利要求1所述的用于旋转电机的定子，其中
在所述三相的中性点汇流条之中，两相的中性点汇流条朝其余一相的中性点汇流条延伸，并且所述其余一相的中性点汇流条相对于所述线圈的最内周朝径向外侧移位且此后朝轴向外侧延伸。
3.根据权利要求1所述的用于旋转电机的定子，其中
每相的所述线圈都包括多个单线圈，每个单线圈都通过将卷线卷绕在一个齿周围而形成，所述多个单线圈彼此连接，
所述多个单线圈配置成使得第一相单线圈、第二相单线圈和第三相单线圈按此次序在周向上顺次重复，
与所述第二相单线圈的末端连接的第二相中性点汇流条相对于所述线圈的最内周朝径向外侧移位且此后朝轴向外侧延伸，并且
位于所述第二相单线圈在周向上的相应两侧并且分别与所述第一相单线圈和所述第三相单线圈连接的第一相中性点汇流条和第三相中性点汇流条朝所述第一相中性点汇流条延伸。
4.根据权利要求2所述的用于旋转电机的定子，其中
每相的所述线圈都包括多个单线圈，每个单线圈都通过将卷线卷绕在一个齿周围而形成，所述多个单线圈彼此连接，
所述多个单线圈配置成使得第一相单线圈、第二相单线圈和第三相单线圈按此次序在周向上顺次重复，
与所述第二相单线圈的末端连接的第二相中性点汇流条相对于所述线圈的最内周朝径向外侧移位且此后朝轴向外侧延伸，并且
位于所述第二相单线圈在周向上的相应两侧并且分别与所述第一相单线圈和所述第三相单线圈连接的第一相中性点汇流条和第三相中性点汇流条朝所述第一相中性点汇流条延伸。
5.根据权利要求3所述的用于旋转电机的定子，其中
所述第一相中性点汇流条和所述第三相中性点汇流条在接合之前被成形为使得要与另一中性点汇流条接合的各接合部相对于所述第二相中性点汇流条的接合部朝对应汇流条的基端侧定位，并且
所述第一相中性点汇流条和所述第三相中性点汇流条在弹性变形成使得其接合部到达所述第二相中性点汇流条的接合部的状态下与所述第二相中性点汇流条的接合部接合。
6.根据权利要求4所述的用于旋转电机的定子，其中
所述第一相中性点汇流条和所述第三相中性点汇流条在接合之前被成形为使得要与另一中性点汇流条接合的各接合部相对于所述第二相中性点汇流条的接合部朝对应汇流条的基端侧定位，并且
所述第一相中性点汇流条和所述第三相中性点汇流条在弹性变形成使得其接合部到达所述第二相中性点汇流条的接合部的状态下与所述第二相中性点汇流条的接合部接合。

说明书全文

用于旋转电机的定子

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于旋转电机中的定子，具体涉及一种各自都与线圈的末端连接并彼此接合以由此形成中性点的中性点汇流条的结构。

背景技术

[0002] 旋转电机的定子通常包括具有多个齿的定子芯和卷绕在齿周围的三相线圈。已知类型的线圈卷绕包括用于将线圈卷绕在相邻的两个槽之间的集中卷绕和用于将线圈卷绕在彼此间隔开至少三个槽的两个槽之间的分布卷绕。JP 2013-005541 A(专利文献1)和JP 2013-102633 A(专利文献2)公开了一种旋转电机的定子，该定子包括通过集中卷绕而卷绕的线圈。在专利文献1中公开的技术中，使用扁平型(平角型)导线作为线圈，并且通过延长三相线圈的相应末端而形成的中性点汇流条彼此接合，由此形成中性点。

[0003] 由于三相的各线圈的末端通常位于线圈的最内周，所以通过延长所述末端而形成的中性点汇流条从线圈的最内周被引出。如上所述从线圈的最内周引出的该中性点汇流条在未使用任何固定构件固定的不稳定状态下具有不良的形状保持性并因此具有由于为了成形固定而灌注的成形树脂的压力而朝内周侧倾斜并与成形模相接触的可能性。

[0004] 因此，本发明的一个目的是提供一种具有改善的形状保持性的定子，该定子包括从三相线圈的最内周延伸并彼此接合以形成中性点的中性点汇流条。

发明内容

[0005] 根据本发明的一方面，一种用于旋转电机的定子包括：定子芯；由通过集中卷绕而卷绕在所述定子芯上的扁平型卷线形成的三相线圈；中性点汇流条，所述中性点汇流条分别从所述三相线圈的最内周延伸并与相应的线圈末端连接；和通过将所述三相线圈的所述中性点汇流条彼此接合而形成的中性点，并且在所述三相的中性点汇流条之中，至少一个中性点汇流条相对于所述线圈的最内周朝径向外侧移位且此后朝轴向外侧延伸，并且所述中性点相对于所述线圈的最内周位于径向外侧。

[0006] 根据一个优选方面，在所述三相的中性点汇流条之中，两相的中性点汇流条朝其余一相的中性点汇流条延伸，并且所述其余一相的中性点汇流条相对于所述线圈的最内周朝径向外侧移位且此后朝轴向外侧延伸。

[0007] 根据另一个优选方面，每相的所述线圈都包括多个单线圈，每个单线圈都通过将卷线卷绕在一个齿周围而形成，并且所述多个单线圈彼此连接，所述多个单线圈配置成使得第一相单线圈、第二相单线圈和第三相单线圈按此次序在周向上顺次重复，与所述第二相单线圈的末端连接的第二相中性点汇流条相对于所述线圈的最内周朝径向外侧移位且此后朝轴向外侧延伸，并且位于所述第二相单线圈在周向上的两侧并且分别与所述第一相单线圈和所述第三相单线圈连接的第一相中性点汇流条和第三相中性点汇流条朝所述第一相中性点汇流条延伸。这种情况下，所述第一相中性点汇流条和所述第三相中性点汇流条在接合之前被成形为使得要与另一中性点汇流条接合的各接合部相对于所述第二相中性点汇流条的接合部朝对应汇流条的基端侧定位，并且所述第一相中性点汇流条和所述第三相中性点汇流条在弹性变形成使得其接合部到达所述第二相中性点汇流条的接合部的状态下与所述第二相中性点汇流条的接合部接合。

[0008] 根据本发明，由于三相的中性点汇流条中的至少一个中性点汇流条相对于线圈的最内周朝定子的径向外侧移位且此后朝定子的轴向外侧延伸，所以中性点汇流条的轴向延伸的直线部分的长度缩短，这使得中性点汇流条在径向上的倾斜不易发生。此外，由于中性点汇流条总体上朝径向外侧移位，所以中性点汇流条不易相对于线圈的最内周向内侧突出。结果，中性点汇流条能具有改善的形状保持性。附图说明

[0009] [图1]根据本发明的实施方式的定子的俯视图。

[0010] [图2]定子的主要部分的放大视图。

[0011] [图3]沿图2的线B-B截取的剖视图。

[0012] [图4]从图1的方向A看去的视图。

[0013] [图5]仅示出中性点汇流条的视图。

[0014] [图6]示出了中性点汇流条的接合部在接合之前的位置关系的视图。

[0015] [图7]示出了中性点汇流条的另一结构的视图。

[0016] [图8]示出了中性点汇流条的另一结构的视图。

[0017] [图9]常规定子的主要部分的放大视图。

[0018] [图10]沿图9的线C-C截取的剖视图。

具体实施方式

[0019] 将参照附图说明本发明的优选实施方式。图1是根据本发明的实施方式的用于旋转电机中的定子10的俯视图。图2是定子10的主要部分的放大视图；图3是沿图2的线B-B截取的剖视图；图4是从图1的A方向看去的视图；以及图5是仅示出中性点汇流条20W、20U和20V的视图。

[0020] 如图1所示，定子10包括由层叠的电磁钢板、压粉磁芯等形成的定子芯12，和由三相线圈16W、16U和16V(下文在不必要在三相之间进行区分时将其简称为“线圈16”，并且这同样将适用于其它构件)构成的定子线圈14。定子芯12包括具有大致筒状的背芯12a和沿背芯12a的内周等间隔排列在周向上的多个齿(其在图中由于线圈16而不可见)。卷线经由设置成将定子线圈14与定子芯12电绝缘的绝缘部件(未示出)卷绕在各齿周围。

[0021] 根据本实施方式的定子线圈14由利用扁平线制成的卷线通过集中卷绕而构成。对扁平线的表面施行上釉加工以便确保彼此邻接的扁平线之间的绝缘。定子线圈14包括三相的线圈16；亦即，W相线圈16W、U相线圈16U和V相线圈16V，并且各相线圈16由一个或多个(图示的示例中为五个)单线圈W1至W5、U1至U5和V1至V5构成。各单线圈W1至W5、U1至U5和V1至V5由卷绕在单个齿周围的利用扁平线制成的卷线构成。在以下说明中，单线圈W1至W5、U1至U5和V1至V5将按照所属的对应相而被称为W相单线圈W1至W5、U相单线圈U1至U5和V相单线圈V1至V5。

[0022] 多个单线圈相对于定子芯12被设定成使得W相单线圈W1至W5、U相单线圈U1至U5和V相单线圈V1至V5按这样的相次序在定子芯12的周向上顺次地重复排列。每相的单线圈经由通过延长该单线圈的端部而形成的相间连接汇流条18与卷绕在另一个齿周围的另一同相单线圈连接。相间连接汇流条18通过延长各相单线圈的位于内周侧的端部而形成，并与另一同相单线圈的位于外周侧的端部连接。

[0023] 由彼此联接的多个单线圈W1至W5、U1至U5和V1至V5构成的各相线圈16具有位于线圈的最外周的始端，且输入端子22与该始端联接。各相线圈16还具有位于线圈的最内周的末端。各相线圈16的末端被延长以分别构成中性点汇流条20W、20U、20V。三相的中性点汇流条20W、20U和20V会集在一个部位并彼此接合以由此形成中性点。

[0024] 三相的中性点汇流条20全都被成形为使得它们从线圈16的最内周向线圈端的上侧被引出并会集，然后接合。然而，如果中性点汇流条20单纯向上(朝轴向外侧)延伸，则中性点汇流条20具有不良的形状保持性。这种情况下，存在为了线圈端的成形固定而灌注的成形树脂的压力使得中性点汇流条20朝内周侧倾斜并与成形模相接触的可能性。还存在成形树脂的压力使中性点汇流条20朝周向倾斜、从而使得难以保证充分的相间隙26的可能性。

[0025] 将参照图9和10说明这些缺点。图9是示出了常规定子芯12的主要部分的放大视图，而图10是沿图9的线C-C截取的剖视图。如图9所示，通常，分别位于V相线圈16V、U相线圈16U和W相线圈16W的终端处的V相单线圈V5、U相单线圈U5和W相单线圈W5的末端被延长以形成中性点汇流条20，并且这些三相的中性点汇流条20会集并接合而形成中性点。由于各单线圈W5、U5和V5的末端位于线圈16的最内周，所以三相的中性点汇流条20全都从线圈16的最内周引出。

[0026] 通常，当会集三相的中性点汇流条20时，如图10所示，位于周向上的中间的U相的中性点汇流条20U径直向上(朝轴向外侧)延伸。此外，V相中性点汇流条20V在周向上弯曲成形为使得要接合的部分——亦即V相中性点汇流条20V的接合部——在内周侧到达U相中性点汇流条20U的接合部，且W相中性点汇流条20W在周向上弯曲成形为使得W相中性点汇流条20W的接合部在外周侧到达U相中性点汇流条20U的接合部。

[0027] 然而，当U相中性点汇流条20U如现有技术中那样径直向上延伸时，较小的力就可使U相中性点汇流条20挠曲，从而导致灌注的成形树脂的压力使得U相中性点汇流条20U朝内周侧倾斜并与成形模相接触的可能性。

[0028] 此外，如从图1显而易见的，具有输入端的W相单线圈W1和具有中性点汇流条20V的V相单线圈V5在周向上彼此邻接。由于具有输入端的W相单线圈W1和具有中性点汇流条20V的V相单线圈V5之间存在大的电势差，所以有必要确保位于两端的这些线圈W1和V5之间的充分间隙；亦即充分的相间隙26(参照图4)。然而，在现有技术中，由于未向三相的中性点汇流条20施加用于形状保持的特殊力，所以中性点汇流条20可在周向上倾斜，这可能导致无法确保充分的相间隙26。

[0029] 此外，如从图9显而易见的，在现有技术中，V相中性点汇流条20V的接合部定位在从线圈16的最内周径直向上引出的U相中性点汇流条20U的接合部的内周侧。这种情况下，V相中性点汇流条20V相对于线圈16的最内周朝内周侧突出，从而导致中性点与成形模相接触的另一个问题。

[0030] 根据本实施方式，构造了具有进一步改善的形状保持性的中性点汇流条20，下面将参照附图详细说明该中性点汇流条20。如图2、4和5所示，根据本实施方式，与现有技术中一样，三相的中性点汇流条20以V相和W相中性点汇流条20V和20W的接合部在径向上夹住U相中性点汇流条20U的接合部的状态彼此接合。此外，U相中性点汇流条20U向上延伸。分别与位于U相单线圈U5在周向上的两侧的V相单线圈V5和W相单线圈W5的末端连接的V相和W相中性点汇流条20V和20W的接合部朝与U相单线圈的末端连接的U相中性点汇流条20U的接合部在周向上延伸。然而，在本实施方式中，U相中性点汇流条20U不是径直向上延伸，而是中途朝径向外侧移位。具体地，根据本实施方式，通过延长U相单线圈U5的末端而形成的U相中性点汇流条20U在其基部朝径向外侧弯曲而以与至少一个绕圈相对应的量朝径向外侧移位，且此后再次向上(朝轴向外侧)弯曲。这使得U相中性点汇流条20U的接合部以与至少一个绕圈相对应的量从线圈16的最内周朝径向外侧移位。

[0031] V相中性点汇流条20V的接合部与U相中性点汇流条20U的接合部的径向内侧接合。然而，根据本实施方式，由于U相中性点汇流条20U的接合部以与一个绕圈相对应的量朝径向外侧移位，所以V相中性点汇流条20V的接合部不相对于线圈16的最内周朝内侧突出。此结构有效地防止了中性点与成形模相接触。

[0032] 由于U相中性点汇流条20U在其基部处朝径向外侧弯曲，所以U相中性点汇流条20U的径直向上延伸的直线部分的长度比具有不弯曲的U相中性点汇流条20U的现有技术的长度短。因此，具有较短直线部分的本实施方式的中性点汇流条20U在被施加相同电压时比现有技术的中性点汇流条20U更不易挠曲，从而有效地防止中性点朝径向内侧倾斜。

[0033] 虽然U相中性点汇流条20U朝径向外侧的移位量不受特别限制，但过大的位移量会导致中性点汇流条20的接合部的高度为了避免与线圈端干涉而增大，或导致中性点汇流条20的长度增大而由此增大线电阻，所以希望考虑线圈端的高度和线电阻来确定移位量。

[0034] 此外，根据本实施方式，V相和W相中性点汇流条20V和20W首先成形为使得其接合部相对于U相中性点汇流条20U的接合部分别朝基端——V相和W相中性点汇流条20V和20W分别从其中引出——定位，且然后三个接合部在V相和W相中性点汇流条20V和20W的接合部弹性变形成到达U相中性点汇流条20U的接合部的状态下接合。将参照图5和6说明这一点。图5是仅示出了三相的中性点汇流条20的视图。在图5中，虚线表示V相和W相中性点汇流条
20V和20W在中性点汇流条20的弯曲成形之后和中性点汇流条20的接合之前的形状。图6示出V相、U相和W相中性点汇流条20的接合部在弯曲成形之后和接合之前的位置关系。

[0035] 中性点汇流条20在接合之前通过弯曲成形而成形为期望形状。根据本实施方式，如图5和6所示，在该弯曲成形之后和接合之前，V相中性点汇流条20V成形为使得其接合部朝周向上的V相侧(朝V相中性点汇流条20V的基端)并朝径向内侧与U相中性点汇流条20U分离开地定位。同样，W相中性点汇流条20W在弯曲成形之后和接合之前成形为使得其接合部朝周向上的W相侧(朝W相中性点汇流条20W的基端)并朝径向外侧与U相中性点汇流条20U的接合部分离开地定位。换言之，在本实施方式中，V相和W相中性点汇流条20V和20W两者都成形为这样的形状，该形状具有在接合之前不能到达U相中性点汇流条20U的接合部的接合部。

[0036] U相中性点汇流条20U的接合部和V相中性点汇流条20V的接合部之间的距离L1、H1和位相角度θ考虑线圈之间以及线圈16和绝缘部件之间的间隙量、接合(焊接)部的残留应力等而被确定成使得中性点汇流条20V通过进行接合期间的修正(矫正)不会发生塑性变形。

[0037] 根据本实施方式，在V相中性点汇流条20V为了进行修正而被拉向U相中性点汇流条20U并因此弹性变形的状态下，V相中性点汇流条20V的接合部和U相中性点汇流条20U的接合部彼此接合。这种情况下，在U相中性点汇流条20U的接合部(并且扩展到整个U相中性点汇流条20U)上产生由弹性回复力引起的反作用力。该反作用力朝V相中性点汇流条20V的接合部的方向——亦即，朝周向上的V相侧并朝径向内侧——作用。因此，在仅U相中性点汇流条20U的接合部和V相中性点汇流条20V的接合部接合的状态下，U相中性点汇流条20U容易由于该反作用力而朝V相线圈16侧和朝径向内侧倾斜。

[0038] 在本实施方式中，该U相中性点汇流条20U的接合部还与W相中性点汇流条20W的接合部接合。该U相中性点汇流条20U的接合部和W相中性点汇流条20W的接合部之间的距离L2和H2以及位相角度θ考虑线圈之间以及线圈16和绝缘部件之间的间隙量、接合(焊接)部的残留应力等而被确定成使得中性点汇流条20W通过进行接合期间的修正不会发生塑性变形。除考虑上述塑性变形以外，U相中性点汇流条20U的接合部和W相中性点汇流条20W的接合部之间的距离L2和H2以及位相角度θ还被设定成使得在U相中性点汇流条20U的接合部中由于与W相中性点汇流条20W的接合部的接合所产生的反作用力与在U相中性点汇流条20U的接合部中由于与V相中性点汇流条20V的接合所产生的反作用力平衡。

[0039] 然后，通过修正W相中性点汇流条20W并将该W相中性点汇流条20W的接合部与U相中性点汇流条20U的接合部接合，朝周向上的V相侧和径向内侧的反作用力以及朝周向上的W相侧和径向外侧的反作用力两者都作用在U相中性点汇流条20U的接合部上。利用以此方式作用在U相中性点汇流条20U的接合部上的方向相反且大小基本相同的力，稳定了U相中性点汇流条20U的接合部的位置，从而能有利地防止U相中性点汇流条20U在径向和周向上的倾斜。这有效地防止了中性点与成形模相接触，使得能更可靠地确保充分的相间隙26。

[0040] 如上所述，根据本实施方式，通过使U相中性点汇流条20U朝径向外侧移位，改善了中性点汇流条20的形状保持性，使得能有效地防止中性点相对于线圈16的最内周朝内周侧突出。此外，根据本实施方式，V相和W相中性点汇流条20V和20W成形为使得其接合部相对于U相中性点汇流条20U的接合部分别朝V相和W相中性点汇流条20V和20W的基端定位，并且在V相和W相中性点汇流条20V和20W被修正并弹性变形成使得V相和W相中性点汇流条20V和20W的接合部能到达U相中性点汇流条20U的接合部的状态下，三相的接合部接合在一起。此结构进一步改善了中性点汇流条20的形状保持性，由此进一步可靠地防止了中性点汇流条
20朝径向内侧和朝周向的倾斜。

[0041] 应当指出，上述各结构仅为示例，并且也可采用任意其它结构，只要待接合的三相的中性点汇流条20之中的至少一相的中性点汇流条20朝径向外侧移位即可。例如，虽然在以上示例中，在三相的中性点汇流条20之中，位于与处在周向上的中间的单线圈连接的中性点汇流条20的两侧的中性点汇流条20朝中间的中性点汇流条20在径向上延伸，但如图7所示，也可使形成相线圈的相应末端的三相的单线圈W5、U5和V5之中与处在周向端部处的单线圈V5连接的中性点汇流条20V朝径向外侧移位并使与单线圈U5和W5连接的其余两相的中性点汇流条20U和20W在周向上弯曲。这种情况下，由于中性点汇流条20V的向上延伸的直线部分的长度同样缩短，所以也可有效地防止中性点汇流条20朝径向内侧倾斜。

[0042] 此外，虽然在上述示例中三相的中性点汇流条20会集在一个部位以进行接合，但中性点汇流条20不必一定在一个部位接合，只要三相的中性点汇流条20是相连的即可。例如，如图8所示，可以使中性点汇流条20U和20V朝径向外侧移位且此后使这些中性点汇流条20U和20V向上延伸，然后使中性点汇流条20U和20V分别与沿周向延伸的其余一个中性点汇流条20W的中间部和前端接合。这种情况下，由于向上延伸的中性点汇流条20U和20V在中途朝径向外侧移位，所以也可有效地防止中性点汇流条20朝径向内侧倾斜。

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