CN104025425B - 用于旋转电机的定子 - Google Patents

Abstract

从汇流条模块（26）的主体（28）突出的汇流条（36）的汇流条延伸端部（30）和线圈导体延伸端部（20）在相同方向上延伸，且被设置成彼此相邻。线圈导体延伸端部（20）和汇流条延伸端部（30）的相应的远端彼此焊接（焊接部（48））。线圈导体延伸端部（20）和汇流条延伸端部（30）还在离开焊接部（48）的位置处彼此固定（固定部分（50））。

Description

用于旋转电机的定子

技术领域

本发明涉及用于旋转电机的定子，并且具体地说，涉及定子的线圈导体的连接结构。

背景技术

将电能转换成旋转动能的电动机、将旋转动能转换成电能的发电机以及不仅用作电动机而且还用作发电机的电气装置是已知的。这些电气装置在下文中称为“旋转电机”。

旋转电机包括同轴地设置以相对于彼此旋转的两个构件。通常地，构件中的一个固定，而另一个构件旋转。线圈被布置在固定构件（定子）上。向线圈供应电能以产生旋转磁场。另一构件（转子）通过与磁场相互作用而旋转。被布置在定子上的线圈例如通过将多个局部线圈安装在定子上并此后将各局部线圈连接而形成。为了将连接前的个别线圈与连接后的整个线圈区分开，前者和后者在下文中将分别称为“局部线圈”和“线圈组”。

日本专利申请公开第2009-106008号(JP-2009-106008-A)揭示了用于旋转电机的定子，在该旋转电机的定子中，安装在定子的每个齿上的局部线圈通过汇流条彼此相连，汇流条是与形成局部线圈的线圈导体不同的导体。多个汇流条被容纳在保持构件中以彼此形成为一体以形成汇流条模块。线圈导体在离开局部线圈的方向上延伸。部分汇流条沿线圈导体布置。线圈导体和汇流条的相应的远端彼此焊接以在局部线圈之间连接。

发明内容

在JP-2009-106008-A中，线圈导体和汇流条之间的连接点（焊接部分）位于在离开局部线圈和汇流条模块主体的方向上延伸的线圈导体和汇流条的相应的远端处。因此，当汇流条模块的主体振动时，应力集中在连接点上。在离开局部线圈的方向上延伸线圈导线和部分汇流条的原因是防止焊接热传递到定子和被形成为一体的汇流条。

本发明提供一种用于旋转电机的定子，该定子抑制在线圈导体和汇流条之间的连接点上的应力集中。

根据本发明一个方面的用于旋转电机的定子包括：定子芯；由线圈导体形成的多个局部线圈；以及连接局部线圈的线圈导体以形成线圈组的多个汇流条。多个局部线圈被安装在定子芯上。多个汇流条彼此形成为一体以形成模块主体。多个汇流条包括从模块主体的一侧表面延伸的端部以及从模块主体的与该一侧表面相对的侧表面延伸的端部。模块主体被布置成在旋转电机的旋转轴线方向上与线圈组相邻。线圈导体包括导体延伸部分，该导体延伸部分被设置在线圈导体的端部处，以在旋转轴线方向上且在离开线圈组的方向上延伸。汇流条包括汇流条延伸部分，该汇流条延伸部分被设置在汇流条的端部处，以在旋转轴线方向上且在离开线圈组的方向上延伸。导体延伸部分和汇流条延伸部分被布置成彼此相邻。导体延伸部分和汇流条延伸部分包括焊接部，该焊接部被设置在导体延伸部分和汇流条延伸部分之间。导体延伸部分和汇流条延伸部分在离开焊接部的位置处利用树脂彼此粘结，或在离开焊接部的位置处利用遵循汇流条延伸部分的表面固化的树脂彼此紧密接触，以由导体延伸部分支撑模块主体。

在定子中，树脂可以是涂覆线圈导体的树脂。在定子中，树脂可用于在离开焊接部的位置的粘合。

在定子中，导体延伸部分和汇流条延伸部分彼此粘结的在旋转轴线方向上的位置，或者模块主体由导体延伸部分支撑的在旋转轴线方向上的位置可以与模块主体在旋转轴线方向上的位置重叠。

根据本发明另一方面的用于旋转电机的定子包括：定子芯；由线圈导体形成的多个局部线圈；以及连接局部线圈的线圈导体以形成线圈组的多个汇流条。多个局部线圈被安装在定子芯上。多个汇流条彼此形成为一体以形成模块主体。多个汇流条包括从模块主体延伸的端部。模块主体被布置成与线圈组相邻。线圈导体包括导体延伸部分，该导体延伸部分被设置在线圈导体的端部处，以在离开线圈组的方向上延伸。汇流条包括被设置在汇流条的端部处的汇流条延伸部分。汇流条延伸部分在与导体延伸部分的方向相同的方向上沿导体延伸部分延伸。导体延伸部分和汇流条延伸部分包括焊接部，该焊接部被设置在导体延伸部分和汇流条延伸部分之间。导体延伸部分和汇流条延伸部分在离开焊接部的位置处彼此固定。

在定子中，线圈导体延伸部分和汇流条延伸部分可以在离开焊接部的位置处通过用树脂来粘合而彼此固定。在定子中，导体延伸部分和汇流条延伸部分可以在离开焊接部的位置处通过用涂覆线圈导体的树脂来粘合而彼此固定。

在定子中，导体延伸部分和汇流条延伸部分在导体延伸部分的方向上彼此固定的位置可以与模块主体在导体延伸部分的延伸方向上的位置重叠。

在定子中，导体延伸部分的端部和汇流条延伸部分的端部可以在焊接部处彼此焊接。

通过使线圈导体延伸部分和汇流条延伸部分在离开线圈导体延伸部分和汇流条延伸部分彼此焊接的位置的位置处彼此粘结或固定，可抑制在焊接部上的应力集中。

附图说明

以下将参照附图描述本发明示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中相同附图标记标示相同元件，并且其中：

图1是示出用于旋转电机的定子的透视图；

图2示出汇流条模块被安装在定子上的状态；

图3是示出汇流条模块作为单一构件的透视图；

图4是沿图3的线A-A截取的汇流条模块的截面图；

图5示出容纳汇流条的分隔部38；

图6A和图6B示出汇流条的形状和汇流条在汇流条模块中的布置；并且

图7示出根据本发明的一个实施例线圈导体延伸端部和汇流条延伸端部如何彼此连接。

具体实施方式

以下将参照附图描述本发明实施例。图1是示出用于旋转电机的定子10的外形的透视图。定子10包括具有大致环形或圆筒形形状的定子芯12。用作磁极的齿14沿定子芯12的内周边布置在周向方向上。线圈组18利用绕齿14缠绕的线圈导体16而被安装在定子芯12上。在实施例中，以预定形状形成的多个线圈导体16被插入间隔在齿14之间的槽中，线圈导体16彼此焊接以形成预定数目的局部线圈。接着，形成局部线圈的线圈导体16的相应的端部通过随后论述的汇流条彼此连接以形成线圈组18。

定子10具有与安装在环形或圆筒形定子芯12上的线圈组18一样的环形或圆筒形形状。为了简单起见，定子10的环形或圆筒形形状等在下文中将称为“环形”。转子（未示出）被布置在环形定子10内。当电能被供应到线圈组18时，旋转磁场在环形定子10内的空间中产生，并且转子通过与磁场相互作用而旋转。转子的旋转轴线用作旋转电机的旋转轴线且与环形定子10的中心轴线一致。在以下描述中，旋转电机的旋转轴线，即，环形定子10的中心轴线延伸的方向将称为“旋转轴线方向”。

如图1中所示，线圈导体16的端部从线圈组18从图1向上，即，在旋转轴线方向上突出。线圈导体16的从线圈组18延伸的端部称为“线圈导体延伸部分（导体延伸部分）20”。在定子10中，为U相、V相和W相中的每相提供两组局部线圈，这导致总共十二个线圈导体延伸端部20，该线圈导体延伸端部20是每个局部线圈的端部。对于每相，线圈导体延伸端部20的相应的端部彼此电气连接，线圈导体延伸端部20的相应的端部在中性点侧彼此电气连接。供应三相交流电的输电线22被连接到用于U相、V相和W相中的每相的线圈导体延伸端部20中的一个。输电线22还具有当旋转电机发电时，将由旋转电机产生的电力馈送到外部的功能。

图2和图3示出通过将连接每相的线圈导体16的多个汇流条形成为一体而形成的汇流条模块26。图2示出如安装到定子10上的汇流条模块26。图3是示出汇流条模块26作为单一构件的示意图。

汇流条模块26被设置在定子10的侧面，该定子10的侧面不是内周边侧或外周边侧，具体地说，在旋转轴线方向上与线圈组18相邻。汇流条模块26包括：汇流条模块主体（模块主体）28，该汇流条模块主体28沿定子10的环形形状以弓形形状延伸；以及端子30，该端子30从主体28突出以被连接到线圈导体延伸端部20。沿主体28的弓形形状延伸的多个汇流条被布置在汇流条模块主体28中。汇流条的端部从汇流条模块主体28突出以形成端子30。端子30将称为“汇流条延伸端部30”。汇流条延伸端部30从汇流条模块主体28的侧表面突出，即，所述表面是面对与汇流条模块主体28的纵向交叉的方向的表面。在定子10中，汇流条延伸端部30从汇流条模块主体28的彼此相对的侧表面突出，具体地说，从弓形汇流条模块主体28的外周边侧的侧表面突出以及从弓形汇流条模块主体28的内周边侧的侧表面突出。

另外，保持将通过焊接等而与输电线22连接的连接板32的保持部分34被设置成从汇流条模块主体28突出（参见图3）。三个连接板32被设置成对应于相数。汇流条模块主体28的在径向上的尺寸，即宽度，等于或小于线圈组18的在径向上的宽度。包括保持部分34的整个汇流条模块26的宽度也在定子芯12的宽度内。

定子10的线圈组18通过使用汇流条连接每个相的两个局部线圈而形成。来自两个局部线圈的每个线圈导体的一端被连接到汇流条。来自一个局部线圈的线圈导体的另一端被连接到中性点。来自另一个局部线圈的线圈导体的另一端被连接到输电线22。

将参照图3做更具体描述。用于U相的将被连接到线圈导体16的汇流条延伸端部30用标记30U1和30U2标示。用于V相的将被连接到线圈导体16的汇流条延伸端部30用标记30V1和30V2标示。用于W相的将被连接到线圈导体16的汇流条延伸端部30用标记30W1和30W2标示。用于每相的将被连接到线圈导体16中性点端部的端子用标记30N1、30N2和30N3标示。对于用于U相的两个局部线圈的一个，局部线圈的线圈导体的一端被连接到汇流条延伸端部30U1，并且同一个局部线圈的线圈导体的另一端被连接到在中性点侧的汇流条延伸端部30N1。对于用于U相的另一个局部线圈，局部线圈的线圈导体的一端被连接到汇流条延伸端部30U2，并且同一个局部线圈的线圈导体的另一端被连接到连接板32。这同样应用到V相和W相的局部线圈。

保持连接板32的保持部分34被设置在汇流条模块26的外周边侧上。线圈导体16的一端被连接到连接板32。连接板32具有例如大致J字形状，并且保持成使其较短部分从J字形弯曲部朝向周边面向外。输电线22被连接到连接板32的较短部分。用于每相的另一线圈导体16被连接到连接板32的较长部分。

图4是在与U相、V相、W相和中性点对应的四个汇流条36彼此并排设置的位置截取的汇流条模块26的截面图。例如，这是沿图3的线A-A截取的截面图。四个汇流条36以具有上下两层和左右两排的2乘2构造布置。本文中，上下方向定义为旋转电机的旋转轴线方向，并且更靠近定子的侧定义为下侧而更距定子较远的侧定义为上侧。另外，左右方向定义为与旋转轴线正交的方向，即，旋转电机的径向，并且左侧定义为旋转电机的内侧而右侧定义为旋转电机的外侧。上述的各方向是为了方便描述定义的，且不涉及用于装置的实际安装中的方向和定向。在必须区分四个汇流条36的情况中，用于U相、V相、W相和中性点的汇流条36分别用标记36U、36V、36W和36N标示。如附图中所示，用于U相的汇流条36U被布置在左排的下层中，用于V相的汇流条36V被布置在右排的上层中，用于W相的汇流条36W被布置在左排的上层中，以及用于中性点的汇流条36N被布置在右排的下层中。另外，在2乘2构造中的四个区域的每个区域称为“分隔部38”。如图5中所示，在四个分隔部38中，在左排的上层中的分隔部用38-1标示，在右排的上层中的分隔部用38-2标示，在左排的下层中的分隔部用38-3标示，并且在右排的下层中的分隔部用38-4标示。

汇流条模块26包括绝缘构件40，该绝缘构件40使汇流条36彼此绝缘且覆盖汇流条36以使汇流条36与外部绝缘。绝缘构件40可以是例如模制树脂制品并且通过模制使汇流条36U、36V、36W和36N彼此形成为一体。在附图中，绝缘构件40示出为单一构件。然而，为了方便模制过程，绝缘构件40可分成两个或两个以上构件。例如，绝缘构件40的具有十字形截面的中心部分可首先模制，汇流条36可然后被安装在十字形部分上，且得到的组件可进一步利用树脂模制。

图6A和图6B示出汇流条36U、36V、36W和36N的相应的形状。图6A示出上层，即分隔部38-1和38-2所属的层。图6B示出下层，即分隔部38-3和38-4所属的层。每个汇流条36U、36V、36W和36N是板构件，该板构件被制造成具有大致弓形形状，其板表面定位在由弓形限定的平面内。汇流条延伸端部30被设置在弓形的两端或在弓形的两端和中间位置处。U相的汇流条36U被设置在左排的下层中的分隔部38-3中。V相的汇流条36V被设置在上层中，并且从端子30V1延伸穿过在左排中的分隔部38-1，穿过在右排中的分隔部38-2，且再次延伸穿过在左排中的分隔部38-1到达端子30V2。W相的汇流条36W从端子30W1沿分隔部38-1延伸，在经过端子30U2的位置从上层移动到下层，且穿过分隔部38-3到达端子30W2。中性点的汇流条36N延伸穿过在右排的下层中的间隔件38-4。以这种方式，四个汇流条36以每层均包括两个汇流条36的上下两层以及每排均包括两个汇流条36的左右两平行排的方式被布置在汇流条模块主体28中。

图7示出线圈导体延伸端部20和汇流条延伸端部30如何彼此连接。为了简单起见，仅一条汇流条36在汇流条模块主体28中示出。汇流条模块主体28通常具有弓形形状，该弓形形状具有矩形横截面（参见图3）。图7示出与弓形延伸的方向正交的汇流条模块主体28的横截面。此外在对图7的描述中，术语“上”、“下”、“左”和“右”具有与在对图4和5的描述中相同的意思。线圈组18定位在图7中的图的下方。汇流条36从汇流条模块主体28的侧表面向左或向右突出，且在此后向上弯曲。汇流条36的向上延伸的部分与汇流条延伸端部30对应。在图7中的上下方向定义为旋转电机的旋转轴线延伸的方向。因此，汇流条延伸端部30在旋转轴线方向上延伸。如上所述，在图7中，线圈组18被布置在汇流条模块主体28下方。因此，汇流条延伸端部30在离开线圈组18的方向上延伸。

汇流条模块主体28的左右汇流条36在相同方向上延伸，即，在旋转轴线方向或离开线圈组18的方向上延伸。因此，汇流条模块26当在纵向方向上观看时具有U字形状。

在图7中，线圈导体延伸端部20也向上延伸，即,在旋转轴线方向上延伸，并且该线圈导体延伸端部20将被连接到的汇流条延伸端部30与其相邻地布置。与汇流条延伸端部30一样，线圈导体延伸端部20也在离开线圈组18的方向上延伸。无涂层42的单体导线部分44被设置在线圈导体延伸端部20的相应的远端处。如相对于单体导线部分44的，线圈导体延伸端部20的涂层部分称为“涂层部分46”。

线圈导体延伸端部20和汇流条延伸端部30的相应的远端通过焊接彼此连接。在附图中，用附图标记48标示的焊接部分（焊接部）被描述成通过分界线使线圈导体延伸端部20和汇流条延伸端部30接触。然而，实际上，构件是熔融在一起的并且在构件之间没有清晰的分界线。汇流条模块26具有U形，并且在U形的两端处被连接到线圈导体延伸端部20且由线圈导体延伸端部20支撑。在汇流条模块26仅由焊接部分48支撑的情况中，当定位在U形底部的汇流条模块主体28通过外部激励振动时，应力集中在焊接部分48上。在焊接部分48上的应力集中能够通过减小汇流条模块主体28的振动幅度而被抑制，具体地说，汇流条模块主体28相对于线圈导体延伸端部20的振动幅度。

在定子10中，汇流条模块主体28的振动幅度通过将线圈导体延伸端部20和汇流条延伸端部30在离开焊接部分48的位置彼此固定而被抑制。线圈导体延伸端部20和汇流条延伸端部30彼此固定的部分称为“固定部分50”。线圈导体延伸端部20和汇流条延伸端部30可通过用树脂来粘合而彼此固定。树脂原料被布置在线圈导体延伸端部20和汇流条延伸端部30之间，暂时熔化且固化成将线圈导体延伸端部20和汇流条延伸端部30彼此固定。已暂时熔化的树脂固化成遵循匹配构件的表面，导致与匹配构件的紧密接触。在熔化过程之后，树脂与匹配构件紧密接触，并且因此与树脂简单接触匹配构件的情况相比，在基本上更大的面积上接触匹配构件。因此，即使接触表面暂时彼此剥离，可保持更宽的接触表面，以有效地支撑汇流条模块26。固定或支撑的位置可与焊接部分48间隔开。这允许线圈导体延伸端部20和汇流条延伸端部30在焊接部分48和固定部分50之间不会彼此固定或紧密接触。在图7中的上下方向中，具体地说，固定的位置等可处于与汇流条模块主体28相同的位置（相同高度），即，在汇流条模块主体28的侧面。而且，在旋转轴线方向上，或在线圈导体延伸端部20的延伸方向上，固定的位置等可处于与汇流条模块主体28相同的位置。

另外，线圈导体延伸端部20的涂层42的树脂可被利用为用于粘合的树脂。一般而言，搪瓷树脂用作线圈导体的涂层树脂。如图7中所示，涂层部分46被布置成与线圈导体延伸端部20和汇流条延伸端部30的相应部分的一部分重叠（相邻），在该部分处它们例如在汇流条模块主体28的侧面并排延伸。接着，粘合可通过利用在线圈导体延伸端部20和汇流条延伸端部30彼此焊接时产生的热熔化涂层树脂来实施。树脂的实例包括工程塑料和超级工程塑料。

突起和凹陷或孔可以形成在汇流条延伸端部30的表面中，以用于与树脂更稳定地联接。

Claims (7)

1.一种用于旋转电机的定子，其特征在于包括：

定子芯(12)；

多个局部线圈，所述局部线圈由线圈导体(16)形成，所述多个局部线圈被安装在所述定子芯(12)上；以及

多个汇流条，所述汇流条连接所述局部线圈的所述线圈导体(16)以形成线圈组，所述多个汇流条彼此形成为一体以形成模块主体，并且，所述多个汇流条包括从所述模块主体的一个侧表面延伸的端部以及从所述模块主体的与所述一个侧表面相对的侧表面延伸的端部；

其中，所述模块主体被布置成在所述旋转电机的旋转轴线方向上与所述线圈组相邻；

所述线圈导体(16)包括导体延伸部分，所述导体延伸部分被设置在所述线圈导体(16)的端部处，以在所述旋转轴线方向上且在离开所述线圈组的方向上延伸；

所述汇流条包括汇流条延伸部分，所述汇流条延伸部分被设置在所述汇流条的所述端部处，以在所述旋转轴线方向上且在离开所述线圈组的方向上延伸；

所述导体延伸部分和所述汇流条延伸部分被布置成彼此相邻；

所述导体延伸部分和所述汇流条延伸部分包括焊接部，所述焊接部被设置在所述导体延伸部分和所述汇流条延伸部分之间；并且

所述导体延伸部分和所述汇流条延伸部分在离开所述焊接部的位置处利用树脂彼此粘合，或者在离开所述焊接部的位置处利用遵循所述汇流条延伸部分的表面固化的树脂彼此紧密接触，以由所述导体延伸部分支撑所述模块主体，

其中，所述树脂被布置在所述导体延伸部分(20)和所述汇流条延伸部分(30)之间。

2.根据权利要求1所述的定子，其中：

所述树脂是涂覆所述线圈导体(16)的树脂。

3.根据权利要求1或2所述的定子，其中：

所述导体延伸部分和所述汇流条延伸部分彼此粘合的在所述旋转轴线方向上的位置或者所述模块主体由所述导体延伸部分支撑的在所述旋转轴线方向上的位置与所述模块主体在所述旋转轴线方向上的位置重叠。

4.一种用于旋转电机的定子，其特征在于包括：

定子芯(12)；

多个局部线圈，所述局部线圈由线圈导体(16)形成，所述多个局部线圈被安装在所述定子芯(12)上；以及

多个汇流条，所述汇流条连接所述局部线圈的所述线圈导体(16)以形成线圈组，所述多个汇流条彼此形成为一体以形成模块主体，并且，所述多个汇流条包括从所述模块主体延伸的端部；

其中，所述模块主体被布置成与所述线圈组相邻；

所述线圈导体(16)包括导体延伸部分，所述导体延伸部分被设置在所述线圈导体(16)的端部处，以在离开所述线圈组的方向上延伸；

所述汇流条包括汇流条延伸部分，所述汇流条延伸部分被设置在所述汇流条的所述端部处；

所述汇流条延伸部分在与所述导体延伸部分的方向相同的方向上沿着所述导体延伸部分延伸；

所述导体延伸部分和所述汇流条延伸部分包括焊接部，所述焊接部被设置在所述导体延伸部分和所述汇流条延伸部分之间；并且

所述导体延伸部分和所述汇流条延伸部分在离开所述焊接部的位置处利用树脂彼此固定，

其中，所述树脂被布置在所述导体延伸部分(20)和所述汇流条延伸部分(30)之间。

5.根据权利要求4所述的定子，其中：

所述导体延伸部分和所述汇流条延伸部分通过用涂覆所述线圈导体(16)的树脂来粘合而彼此固定。

6.根据权利要求4或5所述的定子，其中：

在所述导体延伸部分的延伸方向上所述导体延伸部分和所述汇流条延伸部分彼此固定的位置与所述模块主体在所述导体延伸部分的所述延伸方向上的位置重叠。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的定子，其中：

所述导体延伸部分的端部和所述汇流条延伸部分的端部在所述焊接部处彼此焊接。