CN118765476A - 定子和旋转电机 - Google Patents

Abstract

定子(11)具备：具有沿着径向延伸的齿(23)的定子铁芯(20)；包覆齿的绕线架(30)；及卷绕于绕线架的线圈(40)。绕线架具备包覆齿的轴向端面(24)的第一包覆部(31)和包覆齿的周向端面(25)的第二包覆部(32)。第一包覆部具有对形成线圈的导线(41)进行引导的凹凸状的引导部(33)。第二包覆部从第二包覆部的表面的轴向一端遍及到轴向另一端地具有平面部(37)。

Description

定子和旋转电机

相关申请的相互参照

本申请基于2022年5月31日提出申请的日本专利申请2022-088747号，将其记载内容援用于此。

技术领域

本发明关于一种定子和旋转电机。

背景技术

例如，记载于专利文献1的定子具备：具有齿的定子铁芯、包覆齿的绕线架以及卷绕于绕线架的线圈。绕线架具有包覆齿的轴向端面的第一包覆部和包覆齿的周向端面的第二包覆部。另外，在绕线架的表面形成有凹凸状的引导部，该引导部对形成线圈的导线进行引导。引导部设置于第一包覆部与第二包覆部相交的角部。即，引导部被设置为从第一包覆部直到第二包覆部。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2018-85870号公报

在上述这样的定子中，在线圈产生的热经由绕线架向定子铁芯的齿传递，由此能够使该热从定子铁芯向外部散热。然而，在形成线圈的导线被收纳于引导部的各凹部的结构中，引导部的厚度在引导部的各凹部之间的凸部处变厚。由此，存在从线圈到齿的传热被引导部阻碍的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种能够提高从线圈到齿的传热性的定子和旋转电机。

在本发明的第一方式中，定子具备：定子铁芯，该定子铁芯具有沿着径向延伸的齿；绕线架，该绕线架包覆所述齿；及线圈，该线圈卷绕于所述绕线架，其中，所述绕线架具备：第一包覆部，该第一包覆部包覆所述齿的轴向端面；及第二包覆部，该第二包覆部包覆所述齿的周向端面，所述第一包覆部具有凹凸状的引导部，该引导部对形成所述线圈的导线进行引导，所述第二包覆部从所述第二包覆部的表面的轴向一端遍及到轴向另一端地具有平面部。

在本发明的第二方式中，旋转电机具备定子和与所述定子相对的转子，其中，所述定子具备：定子铁芯，该定子铁芯具有沿着径向延伸的齿；绕线架，该绕线架包覆所述齿；及线圈，该线圈卷绕于所述绕线架，所述绕线架具备：第一包覆部，该第一包覆部包覆所述齿的轴向端面；及第二包覆部，该第二包覆部包覆所述齿的周向端面，所述第一包覆部具有凹凸状的引导部，该引导部对形成所述线圈的导线进行引导，所述第二包覆部从所述第二包覆部的表面的轴向一端遍及到轴向另一端地具有平面部。

根据上述的定子和旋转电机，由于绕线架的第二包覆部具有上述平面部，因此能够构成不具有引导部的第二包覆部。由此，在不具有引导部的第二包覆部中，从线圈到齿的传热不被引导部阻碍。因此，能够提高从线圈到齿的传热性。其结果是，能够提高在线圈产生的热的散热性。

附图说明

关于本发明的上述目的及其他目的、特征、优点通过参照附图进行的下述详细的记载而更为明确。其附图为：

图1是实施方式中的旋转电机的示意图，

图2是同方式的定子中的分割铁芯和绕线架的立体图，

图3是同方式的定子中的分割单元的俯视图，

图4是图3中的4-4线剖视图，

图5是图4中的5-5线剖视图，

图6是图4中的6-6线剖视图，

图7是变更例的定子中的分割单元的俯视图，

图8是变更例的定子中的分割单元的俯视图，

图9是变更例的定子中的分割单元的俯视图，

图10是变更例的定子中的分割铁芯和绕线架的局部立体图，

图11是同变更例的定子的模式剖视图，

图12是同变更例的定子的模式剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对定子和旋转电机的一个实施方式进行说明。在各附图中，为了便于说明，有时夸张或简化地表示结构的一部分。另外，各部分的尺寸比例在各附图中有时不同。

如图1所示，旋转电机10具备定子11和与定子11相对的转子12。定子11呈圆环状。转子12配置于定子11的内侧。转子12具有旋转轴13。转子12与定子11在径向上相对。

(定子11的结构)

定子11具备定子铁芯20、绕线架30以及线圈40。定子铁芯20具有沿着定子11的周向环状排列的多个分割铁芯21。本实施方式的定子铁芯20例如具有十二个分割铁芯21。各分割铁芯21例如由磁性金属材构成。此外，在以下的说明中，有时将定子11的周向、定子11的径向及定子11的轴向分别简单地称为“周向”、“径向”及“轴向”。

各分割铁芯21具有背部磁轭22和从背部磁轭22沿着径向伸出的齿23。多个分割铁芯21以各自的背部磁轭22在整体上形成圆环状的方式沿着周向配置。各齿23沿着径向延伸。

在各分割铁芯21中，齿23例如从背部磁轭22的内侧面向径向内侧突出。齿23的顶端部朝向定子11的轴线L1。齿23的基端部是齿23中的径向外侧的端部。

在各分割铁芯21设置有绕线架30。线圈40卷绕于各绕线架30。即，绕线架30介于分割铁芯21与线圈40之间。由此，绕线架30将分割铁芯21与线圈40之间电绝缘。各一个分割铁芯21、绕线架30及线圈40构成一个分割单元U。分割单元U是由分割铁芯21、绕线架30及线圈40形成的一体式部件。

(绕线架30的结构)

图2示出分割铁芯21和设置于分割铁芯21的绕线架30。绕线架30由合成树脂等绝缘体构成。作为绕线架30的材料，能够使用例如环氧树脂等。绕线架30例如相对于分割铁芯21模制成形。即，与分割铁芯21形成为一体。由此，能够成为绕线架30与分割铁芯21紧贴的状态。

此外，作为与本实施方式的结构不同的结构，例如，在将与分割铁芯21分别制作的绕线架后装到分割铁芯21的情况下，在分割铁芯21与绕线架之间可能产生很大的间隙。在这点上，通过如本实施方式那样将绕线架30相对于分割铁芯21模制成形，能够使分割铁芯21与绕线架30之间的间隙消失或使该间隙变得极小。

图3和图4分别示出分割单元U。如图4所示，齿23具有轴向端面24和周向端面25。轴向端面24分别设置于齿23的轴向一方侧的端部和轴向另一端侧的端部。周向端面25设置于齿23的周向一方侧的端部和周向另一端侧的端部。齿23的与径向正交的截面形状例如呈长方形形状。各轴向端面24例如呈相对于轴向垂直的平面状。各周向端面25例如呈与轴向平行的平面状。

绕线架30具有包覆齿23的轴向端面24的第一包覆部31和包覆齿23的周向端面25的第二包覆部32。第一包覆部31与齿23的轴向两侧的轴向端面24分别对应地设置有一对。第二包覆部32与齿23的周向两侧的周向端面25分别对应地设置有一对。绕线架30中的包覆齿23的部位由第一包覆部31和第二包覆部32形成为包围齿23的环状。

在分割单元U中，线圈40例如由一根导线41构成。构成线圈40的导线41在第一包覆部31和第二包覆部32的外表面上卷绕多次。第一包覆部31和第二包覆部32介于线圈40与齿23之间。此外，导线41例如是绝缘电线。导线41的横截面形状例如为圆形状。另外，导线41例如通过喷嘴式或飞叉式等未图示的绕线机卷绕于绕线架30。这样，线圈40被串绕于绕线架30。即，线圈40不是将另外制作的所谓的盒式线圈从绕线架30的上方安装至齿23的。因此，能够将绕线架30的第一包覆部31和第二包覆部32与线圈40之间的间隙抑制得较小。因此，能够提高在周向上相邻的齿23之间所形成的狭缝内的线圈40的占空系数。

如图2～图4所示，第一包覆部31具有凹凸状的引导部33，该引导部33对形成线圈40的导线41进行引导。引导部33沿着导线41的卷绕方向设置。第一包覆部31例如具有一对引导部33。一对引导部33设置于第一包覆部31的周向两端部。各引导部33从第一包覆部31的周向的中央侧到端部以第一包覆部31的轴向上的厚度变小的方式弯曲。另外，第一包覆部31在一对引导部33之间具有中间部34。中间部34例如为相对于轴向垂直的平面状。

各引导部33具有多个凸部35和多个凹部36。凸部35与凹部36在径向上交替排列。各凸部35和各凹部36沿着导线41的卷绕方向延伸。导线41以收纳于各凹部36的方式沿着凹部36依次卷绕。此外，如图3所示，引导部33设置于第一包覆部31的径向上的设置有线圈40的范围A的全部区域。

如图5所示，引导部33中的槽间距D1被设定为导线41的直径D2以上。此外，在图5和后述的图6中，为了便于说明，仅图示线圈40中的与绕线架30接触的第一段导线41。槽间距D1是相邻的凸部35的顶部之间的长度。即，通过将槽间距D1设为导线41的直径D2，能够成为收纳于相邻的凹部36的导线41彼此不接触的结构。

如图3和图4所示，一对第二包覆部32各自在第二包覆部32的表面具有平面部37。平面部37设置于第二包覆部32的表面的从轴向一端到轴向另一端。由此，如图3和图6所示，各第二包覆部32的表面为从轴向观察时没有凹凸的直线状。

如图2和图4所示，各引导部33的周向内侧的端部在中间部34邻接。各引导部33的周向外侧的端部延伸到第一包覆部31的周向端部。而且，引导部33在引导部33的周向外侧的端部具有与平面部37位于同一平面上的平面端部38。如图4所示，在各引导部33中，平面端部38与轴向端面24相比位于轴向外侧。换言之，平面端部38位于在周向上与齿23不重叠的位置。

如图3所示，齿23具有从齿23的顶端部向周向的两侧分别突出的突出部26。由此，能够在齿23中使与转子12在径向上相对的顶端面变宽。绕线架30的各第二包覆部32延伸至突出部26与线圈40之间。

(本实施方式的作用)

利用与通过向各线圈40通电而在定子11产生的旋转磁场的相互作用，转子12旋转。此时，线圈40由于通电而发热。在线圈40产生的热的一部分经由绕线架30向包含齿23的定子铁芯20传递。定子铁芯20由热导电率比绕线架30等的周围的部件高的材料形成。因此，线圈40的热从定子铁芯20适当地散热。

在此，绕线架30的各第二包覆部32从轴向一端遍及到轴向另一端地具有平面部37。即，设置于绕线架30的凹凸状的引导部33不设置于第二包覆部32，仅设置于第一包覆部31。由此，第二包覆部32不会由于形成有引导部33而局部地变厚。因此，在第二包覆部32中，不会由于引导部33而阻碍从线圈40到齿23的传热。其结果是，能够将线圈40的热适当地传递到齿23。

(本实施方式的效果)

(1)绕线架30具备包覆齿23的轴向端面24的第一包覆部31和包覆齿23的周向端面25的第二包覆部32。第一包覆部31具有凹凸状的引导部33，该引导部33对形成线圈40的导线41进行引导。而且，第二包覆部32从第二包覆部32的表面的轴向一端遍及到轴向另一端地具有平面部37。根据该结构，能够构成不具有引导部33的第二包覆部32。即，能够使第二包覆部32的表面成为从轴向观察时没有凹凸的直线状。由此，在不具有引导部33的第二包覆部32中，从线圈40到齿23的传热不会被引导部33阻碍。因此，能够提高从线圈40到齿23的传热性。其结果是，能够提高在线圈40产生的热的散热性。另外，各第二包覆部32具有平面部37，由此，能够消除绕线架30的模制成形时的沿着轴向的脱模的倒扣。由此，能够提高绕线架30的成形性。

(2)引导部33具有设置于所述第一包覆部的周向的端部且与平面部37位于同一平面上的平面端部38。根据该结构，能够利用引导部33来对在导线41中从沿着第一包覆部31到沿着第二包覆部32的部位的弯折部分的附近进行引导。由此，能够有助于提高导线41的排列性。其结果是，能够提高在周向上相邻的齿23之间所形成的狭缝内的线圈40的占空系数。另外，利用引导部33的平面端部38，能够适当地引导导线41中的上述弯折部分。

(3)第二包覆部32与齿23的两侧的周向端面25分别对应地设置有一对。而且，一对第二包覆部32分别具有平面部37。根据该结构，对于一对第二包覆部32中的每一个，能够是没有引导部33的结构。因此，能够更好地提高从线圈40到齿23的传热性。

(4)引导部33中的槽间距D1为导线41的直径D2以上。根据该结构，在线圈40的与绕线架30接触的第一段中，容易确保相邻的导线41彼此的间隔。因此，能够抑制该相邻的导线41彼此的干涉。其结果是，有助于提高线圈40的排列性，进而有助于提高线圈40的占空系数。

(5)绕线架30相对于定子铁芯20模制成形。根据该结构，与将另外制作的绕线架安装于定子铁芯20的结构相比，能够消除定子铁芯20与绕线架30之间的间隙或将间隙抑制得较小。由此，热容易从绕线架30传递到包含齿23的定子铁芯20。因此，能够容易将线圈40的热经由绕线架30向定子铁芯20传递。另外，通过消除定子铁芯20与绕线架30之间的间隙或将间隙抑制得较小，能够将在周向上相邻的齿23之间所形成的狭缝确保得较宽。其结果是，能够有助于提高狭缝内的线圈40的占空系数。

(变更例)

本实施方式能够如以下那样进行变更而实施。本实施方式及以下的变更例能够在技术上没有矛盾的范围互相组合而实施。

如图7所示，引导部33部分地设置于第一包覆部31的径向上的设置有线圈40的范围A内。详细而言，在图7所示的结构中，引导部33仅设置于径向上的范围A的两端。设置于范围A的两端的引导部33分别至少各具有一个凸部35和凹部36。在各引导部33的径向上之间，设置有引导部33这样的没有凹凸的中间部39。

根据图7所示的结构，引导部33部分地设置于第一包覆部31的径向上。因此，能够在第一包覆部31的径向上设置没有引导部33的中间部39。由此，在第一包覆部31中，从线圈40到齿23的传热不被引导部33阻碍。因此，能够进一步提高从线圈40到齿23的传热性。

另外，通过使引导部33部分地设置在第一包覆部31的径向上，能够使绕线架30的结构简化，因此，能够提高定子11的制造性。其结果是，能够有助于提高成品率。

在上述实施方式的绕线架30中，一对第二包覆部32各自具有平面部37，但不特别限定于此，例如，如图8所示，也可以是仅一对第二包覆部32中的一方具有平面部37的结构。如同图所示，将具有平面部37的第二包覆部32作为第二包覆部32a，将不具有平面部37的第二包覆部32作为第二包覆部32b。与第二包覆部32b邻接的引导部33至少延伸至第二包覆部32b的轴向端部。即，与第二包覆部32b邻接的该引导部33不具有平面端部38。另外，第二包覆部32b至少在该轴向端部具有包含凸部35和凹部36的引导部33。根据这样的结构，利用延伸至第二包覆部32b的引导部33，能够提高导线41的排列性。

如图9所示，也可以是引导部33具有换列角度θ的结构。换列角度θ是在从轴向观察绕线架30时相对于与径向正交的基准线L2的角度。换列角度θ被设定为与导线41的直径相对应的大于0度的角度。在设置有具有换列角度θ的引导部33的第一包覆部31中，导线41沿着该引导部33以在径向上错开一列的方式卷绕。这样，在沿着第一包覆部31的线圈40的轴向端部，进行导线41的换列。由此，在沿着第二包覆部32的线圈40的部位不产生导线41的换列，在该部位能够将导线41沿着轴向配置。其结果是，能够提高在周向上相邻的齿23之间所形成的狭缝内的线圈40的占空系数。

如图11和图12所示，也可以是具备覆盖线圈40的树脂模制部50的定子11的结构。树脂模制部50集中覆盖多个线圈40。如图11所示，树脂模制部50具有介于在周向上相邻的线圈40之间的第一部位51。如图12所示，树脂模制部50具有覆盖线圈40的轴向外侧的第二部位52。

在这样的结构的定子11中，包括分割铁芯21、绕线架30及线圈40的分割单元U配置为环状，通过例如母线等将各线圈40电连接。之后，例如，以集中覆盖各线圈40、各绕线架30及上述母线等的方式对树脂模制部50进行模制成形。

树脂模制部50例如由热传导率比绕线架30大的树脂形成。作为树脂模制部50的材料，例如能够使用在环氧树脂、不饱和聚酯树脂中混合了铝粉末等的材料。绕线架30的热传导率例如被设定为1.0(W/m·K)。与此相对，树脂模制部50的热传导率优选被设定为例如2.0(W/m·K)以上。

如图10～图12所示，第一包覆部31具有在第一包覆部31的表面沿着径向延伸的槽部31a。槽部31a例如设置于分别设置在第一包覆部31的周向两端部的引导部33之间。槽部31a例如从绕线架30的径向的一端部形成到另一端部。

如图12所示，树脂模制部50具有进入槽部31a的填充部53。填充部53介于线圈40与第一包覆部31之间。填充部53与槽部31a的表面和线圈40的内周面分别紧贴。

根据这样的结构，能够使线圈40的热经由树脂模制部50有效地向外部放出。作为散热路径，例如有从线圈40经由树脂模制部50到达定子铁芯20的散热路径、从线圈40经由树脂模制部50到达未图示的定子壳体的散热路径等。

在第一包覆部31中，为了形成各引导部33的沿径向观察时的弯曲形状，在第一包覆部31的周向中央部分需要一定程度的轴向厚度。于是，在第一包覆部31的周向中央部分形成槽部31a，再将热传导率比绕线架30大的填充部53填充于槽部31a。由此，能够利用填充部53来提高从线圈40到齿23的传热性。另外，在线圈40的沿着第一包覆部31的部位，能够形成从线圈40的内周侧到树脂模制部50的散热路径。其结果是，能够进一步提高线圈40的散热性。

在上述实施方式中，引导部33分别设置于第一包覆部31的周向两端部，但除此之外，例如也可以将引导部33仅形成于第一包覆部31的周向中央部。

引导部33的槽间距D1的大小不限定于上述实施方式，例如，也可以将槽间距D1设定为小于导线41的直径D2。

导线41的横截面形状不限定于圆形状，也可以是多边形状、椭圆形状、其他任意形状中的任一种形状。

上述实施方式的绕线架30相对于定子铁芯20模制成形，但不限定于此，例如也可以是将另外制作的绕线架安装于定子铁芯20的结构。

上述实施方式的旋转电机10是转子12配置于定子11的内周侧的内转子型的旋转电机，但除此之外，例如也可以应用于转子配置于定子的外周侧的外转子型的旋转电机。

本发明以实施例为基准进行了记载。但应当理解，本发明不限于该实施例或结构。本发明还包含各种变形例、等同范围内的变形。另外，各种组合、方式、以及使它们包含仅一个要素、一个以上或一个以下的要素的其他组合和方式也包含于本发明的范畴和思想范围。

(附记)

对于能够根据上述实施方式及变更例掌握的技术思想进行记载。

[1]一种定子(11)，具备：定子铁芯(20)，该定子铁芯具有沿着径向延伸的齿(23)；绕线架(30)，该绕线架包覆所述齿；以及线圈(40)，该线圈卷绕于所述绕线架，其中，所述绕线架具备：第一包覆部(31)，该第一包覆部包覆所述齿的轴向端面(24)；以及第二包覆部(32)，该第二包覆部包覆所述齿的周向端面(25)，所述第一包覆部具有凹凸状的引导部(33)，该引导部对形成所述线圈的导线(41)进行引导，所述第二包覆部从所述第二包覆部的表面的轴向一端遍及到轴向另一端地具有平面部(37)。

[2]在上述[1]中记载的定子，其中，所述引导部具有平面端部(38)，该平面端部设置于所述第一包覆部的周向的端部，并且与所述平面部位于同一平面上。

[3]在上述[1]或[2]中记载的定子，其中，与所述齿的周向两端面(25、25)分别对应地设置有一对所述第二包覆部，一对所述第二包覆部分别具有所述平面部。

[4]在上述[1]至[3]中任意一项中记载的定子，其中，所述引导部部分地设置于所述第一包覆部的径向上的设置有所述线圈的范围(A)内。

[5]在上述[4]中记载的定子，其中，所述引导部仅设置于径向上的所述范围的两端。

[6]在上述[1]至[5]中任意一项中记载的定子，其中，所述引导部的槽间距(D1)为所述导线的直径(D2)以上。

[7]在上述[1]至[6]中任意一项中记载的定子，其中，所述引导部具有换列角度(θ)。

[8]在上述[1]至[7]中任意一项中记载的定子，其中，具备覆盖所述线圈的树脂模制部(50)，所述第一包覆部具有在所述第一包覆部的表面沿着径向延伸的槽部(31a)，所述树脂模制部具有进入所述槽部的填充部(53)，所述填充部介于所述线圈与所述第一包覆部之间。

[9]一种旋转电机，具备定子(11)和与所述定子相对的转子(12)，其中，所述定子具备：定子铁芯(20)，该定子铁芯具有沿着径向延伸的齿(23)；绕线架(30)，该绕线架包覆所述齿；以及线圈(40)，该线圈卷绕于所述绕线架，所述绕线架具备：第一包覆部(31)，该第一包覆部包覆所述齿的轴向端面(24)；以及第二包覆部(32)，该第二包覆部包覆所述齿的周向端面(25)，所述第一包覆部具有凹凸状的引导部(33)，该引导部对形成所述线圈的导线(41)进行引导，所述第二包覆部从所述第二包覆部的表面的轴向一端遍及到轴向另一端地具有平面部(37)。

Claims (9)

1.一种定子(11)，具备：

定子铁芯(20)，该定子铁芯具有沿着径向延伸的齿(23)；

绕线架(30)，该绕线架包覆所述齿；以及

线圈(40)，该线圈卷绕于所述绕线架，

其特征在于，

所述绕线架具备：

第一包覆部(31)，该第一包覆部包覆所述齿的轴向端面(24)；以及

第二包覆部(32)，该第二包覆部包覆所述齿的周向端面(25)，

所述第一包覆部具有凹凸状的引导部(33)，该引导部对形成所述线圈的导线(41)进行引导，

所述第二包覆部从所述第二包覆部的表面的轴向一端遍及到轴向另一端地具有平面部(37)。

2.根据权利要求1所述的定子，其特征在于，

所述引导部具有平面端部(38)，该平面端部设置于所述第一包覆部的周向的端部，并且与所述平面部位于同一平面上。

3.根据权利要求1所述的定子，其特征在于，

与所述齿的周向两端面(25、25)分别对应地设置有一对所述第二包覆部，

一对所述第二包覆部分别具有所述平面部。

4.根据权利要求1所述的定子，其特征在于，

所述引导部部分地设置于所述第一包覆部的径向上的设置有所述线圈的范围(A)内。

5.根据权利要求4所述的定子，其特征在于，

所述引导部仅设置于径向上的所述范围的两端。

6.根据权利要求1所述的定子，其特征在于，

所述引导部的槽间距(D1)为所述导线的直径(D2)以上。

7.根据权利要求1所述的定子，其特征在于，

所述引导部具有换列角度(θ)。

8.根据权利要求1所述的定子，其特征在于，

具备覆盖所述线圈的树脂模制部(50)，

所述第一包覆部具有在所述第一包覆部的表面沿着径向延伸的槽部(31a)，

所述树脂模制部具有进入所述槽部的填充部(53)，

所述填充部介于所述线圈与所述第一包覆部之间。

9.一种旋转电机(10)，具备定子(11)和与所述定子相对的转子(12)，其特征在于，

所述定子具备：

定子铁芯(20)，该定子铁芯具有沿着径向延伸的齿(23)；

绕线架(30)，该绕线架包覆所述齿；以及

线圈(40)，该线圈卷绕于所述绕线架，

所述绕线架具备：

第一包覆部(31)，该第一包覆部包覆所述齿的轴向端面(24)；以及

第二包覆部(32)，该第二包覆部包覆所述齿的周向端面(25)，

所述第一包覆部具有凹凸状的引导部(33)，该引导部对形成所述线圈的导线(41)进行引导，

所述第二包覆部从所述第二包覆部的表面的轴向一端遍及到轴向另一端地具有平面部(37)。