旋轉電機及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及旋轉電機及其制造方法。
【背景技術】
[0002]旋轉電機通過對定子線圈供給交流電力而產生旋轉磁場，能夠利用該旋轉磁場使轉子旋轉。另外，還能夠將施加于轉子的機械能轉換為電能從線圈輸出交流電力。像這樣，旋轉電機作為電動機或者發電機工作。
[0003]作為這樣的旋轉電機的定子線圈已知有將分段線圈的末端焊接而連接的類型(例如專利文獻I)。
[0004]現有技術文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:日本特開2011-151975號公報
【發明內容】
[0007]發明想要解決的技術問題
[0008]在將這種旋轉電機搭載于汽車的情況下，被安裝于被限制得較狹窄的空間，因此，要求小型化。另外，也需要在線圈端的上部確保與傳動部的間隙。因此，期望在分段線圈的焊接部降低線圈端高度。但是，在這種旋轉電機中，存在線圈端變大、在軸向、徑向上突出的冋題。
[0009]用于解決問題的技術方案
[0010]為了解決上述技術問題，例如采用權利要求書中記載的結構。本申請包含多個解決上述技術問題的方案，當列舉其一個例子時，構成這樣一種旋轉電機，其包括:定子，其包括:形成有排列在周向上的多個槽的定子鐵心、和插入到該定子鐵心的上述槽內的定子線圈；和轉子，其與上述定子鐵心隔著間隙可旋轉地配置，上述定子線圈通過將成形為大致U字形狀的由矩形截面的導體形成的多個分段線圈多個地連接而構成，上述分段線圈在端部設有與其它的分段線圈連接的連接部，上述連接部具有角部。
[0011]發明效果
[0012]根據本發明，能夠提供線圈端小型化了的旋轉電機。上述以外的技術問題、結構以及效果根據以下的實施方式的說明變得明確。
【附圖說明】
[0013]圖1是表示本發明的實施方式所涉及的旋轉電機的整體結構的示意圖。
[0014]圖2是表示本發明的實施方式所涉及的旋轉電機的定子的立體圖。
[0015]圖3是定子鐵心132的立體圖。
[0016]圖4是表示電磁鋼板133的圖。
[0017]圖5是表示轉子150和定子130的截面的圖。
[0018]圖6是表示定子線圈138的立體圖。
[0019]圖7是表示星形接線的圖。
[0020]圖8是表示定子線圈138U的立體圖。
[0021]圖9是表示定子線圈138U1的立體圖。
[0022]圖10是表示定子線圈138U2的立體圖。
[0023]圖11是說明分段線圈的連接部800的圖。
[0024]圖12是表示圖11所示的分段線圈的連接部800的放大圖。
[0025]圖13是表示連接部800的圖。
[0026]圖14是表示連接部800的圖。
[0027]圖15是表示連接部800的圖。
[0028]圖16是表示連接部800的圖。
[0029]圖17是表示連接部800的圖。
[0030]圖18是表示連接部800的圖。
【具體實施方式】
[0031 ] 以下，參照附圖對本發明的實施方式進行說明。
[0032](旋轉電機的整體結構)
[0033]本實施方式所涉及的旋轉電機是適合在汽車的行駛中使用的旋轉電機。在此，使用旋轉電機的所謂的電動車，包括具有發動機和旋轉電機兩者的混合動力類型的電動車(HEV)和不使用發動機而僅利用旋轉電機進行行駛的純電動車(EV)，以下說明的旋轉電機能夠在兩者的類型中使用，所以，在此作為代表，基于混合動力類型的汽車所使用的旋轉電機進行說明。
[0034]圖1是表示本發明的實施方式所涉及的旋轉電機100的整體結構的示意圖。在圖1中，通過使旋轉電機100的一部分為截面，來表示旋轉電機100的內部。如圖1所示，旋轉電機100配置在外殼10的內部，包括殼體112、固定在殼體112的具有定子鐵心132的定子130、和可旋轉地配置在該定子內的轉子150。外殼10由發動機的外殼、變速器的外殼構成。
[0035]該旋轉電機100是永磁鐵內置型的三相同步電動機。旋轉電機100作為通過對卷繞在定子鐵心132的定子線圈138供給三相交流電流而使轉子150旋轉的電動機工作。另夕卜，旋轉電機100由發動機驅動時，作為發電機工作，輸出三相交流的發電電力。即，旋轉電機100具有作為電能產生旋轉轉矩的電動機的功能和基于機械能進行發電的發電機的功能這兩者，能夠根據汽車的行駛狀態選擇性地利用上述功能。
[0036]定子130固定在殼體112。設置在殼體112的凸緣115通過螺栓12緊固到外殼10，由此定子130被固定保持在外殼10內。固定在軸118的轉子150由外殼10的軸承14A、14B支承，可旋轉地保持于定子鐵心132的內側。
[0037]圖2是表示安裝在殼體112的定子130的立體圖。殼體112通過利用拉深(drawing)加工將厚度2?5mm左右的鋼板(高張力鋼板等)形成為圓筒形狀。殼體112的軸向一端設置有凸緣115，如上述那樣螺栓固定在外殼10(參照圖1)。凸緣115通過拉深加工與殼體112形成為一體。此外，可以不設置殼體112而將定子130直接固定在外殼10
[0038]定子130固定在殼體112的內周側，并具有圓筒狀的定子鐵心132和安裝在該定子鐵心132的定子線圈138。圖3是定子鐵心132的立體圖。定子鐵心132通過將圖4所示的電磁鋼板133層疊多個而形成。電磁鋼板133的厚度為0.05?1.0mm左右，通過沖孔加工或者蝕刻加工而成形。層疊的電磁鋼板133通過焊接被固定。圖3所示的例子中，焊接部200表示這種情況。通過該焊接而層疊的各電磁鋼板133被連接并且壓入到殼體112時的緊固力導致的電磁鋼板133的變形受到抑制。
[0039]在定子鐵心132，在周向上等間隔地形成有在軸向上延伸的多個槽420。槽420的數量例如在本實施方式中為72個。如圖2所示，槽420收納定子線圈138。在圖3所示的例子中，槽420為開槽，在定子鐵心內周側形成有開口。該開口的周向的寬度，與用于安裝定子線圈138的各槽420的線圈安裝部大致相等或者比線圈安裝部稍小。
[0040]此外，在各槽420內配置有絕緣紙300。絕緣紙300配置在槽420、線圈端140a、140bο通過將絕緣紙300(所謂的槽襯(slot liner))配置在槽420，配置在插通在槽420的線圈相互間和線圈和槽420的內表面之間，實現線圈間、線圈和槽420的內表面之間的絕緣耐壓的提尚。
[0041]另外，配置在線圈端140a、140b的絕緣紙300因線圈端140a、140b中的相間絕緣、導體間絕緣而環狀地配置在線圈間。像這樣，本實施方式所涉及的旋轉電機100在槽420的內側、線圈端140a、140b中，配置有絕緣紙300，因此，即使線圈的絕緣覆膜600發生損傷或者劣化，也能夠保持必要的絕緣耐壓。此外，絕緣紙300例如為耐熱聚酰胺紙的絕緣片，厚度為0.1?0.5臟左右。
[0042]在槽420間形成有齒430，各個齒430與環狀的心背(core back)440為一體。定子鐵心132是各齒430和心背440 —體成形而形成的一體型鐵心。齒430將由定子線圈138產生的旋轉磁場引導到轉子150，進行使轉子150產生旋轉轉矩的動作。
[0043]圖3所示的定子鐵心132通過熱套法，嵌合固定在上述圓筒狀的殼體112的內側。作為具體的組裝方法，例如，首先，配置定子鐵心132，將通過預先加熱利用熱膨脹擴大了內徑的殼體112嵌套到該定子鐵心132。接著，將殼體112冷卻使內徑收縮，利用其熱收縮將定子鐵心132的外周部緊固。
[0044]定子鐵心132將殼體112的內徑尺寸設定為比定子鐵心132的外徑尺寸小規定值，以免運轉時的轉子150的轉矩所產生的反作用導致相對于殼體112空轉。其結果是，利用熱套嵌合，定子鐵心132被牢固地固定在殼體112內。常溫下的定子鐵心132的外徑和殼體112的內徑的差被成為過盈量，設想(考慮)旋轉電機100的最大轉矩來設定該過盈量，殼體112能夠利用規定的緊固力保持定子鐵心132。此外，定子鐵心132不限于利用熱套法進行嵌合固定的情況，也可以利用壓入法，嵌合固定在殼體112。
[0045]圖5是說明轉子150的圖，是表示轉子150和定子130的截面的圖。此外，為了避免復雜，將收納于軸118、槽420的內部的定子線圈138、絕緣紙300省略。如圖5所示，轉子150包括轉子鐵心152和保持于形成在該轉子鐵心152的磁鐵插入孔的永磁鐵154。
[0046]在轉子鐵心152，在外周部附近在周向上以等間隔形成有長方體形狀的磁鐵插入孔。各磁鐵插入孔中埋入(嵌入)永磁鐵154，利用粘接劑等固定。磁鐵插入孔的圓周方向的寬度形成為比永磁鐵154的圓周方向的寬度大，在永磁鐵154的兩側形成有磁空隙156。該磁空隙156可以埋入粘接劑，也可以利用樹脂與永磁鐵154固定為一體。
[0047]永磁鐵154形成轉子150的勵磁極。此外，本實施方式中，采用由一個永磁鐵154形成一個磁極的結構，但是，可以由多個多個永磁鐵構成一個磁極。通過將用于形成各磁極的永磁鐵增加至多個，永磁鐵產生的各磁極的磁通密度變大，能夠增大磁鐵轉矩。
[0048]永磁鐵154的磁化方向朝向徑向，每個勵磁極的磁化方向的朝向反向(反轉)。即，用于形成某個磁極的永磁鐵154的定子側的面磁化為N極、軸側的面磁化為S極時，形成相鄰的磁極的永磁鐵154的定子側的面磁化為S極，軸側的面磁化為N極。本實施方式中，12個永磁鐵154在圓周方向上等間隔地按每個磁極，磁化方向交替改變的方式磁化配置，轉子150形成12個磁極。
[0049]此外，永磁鐵154可以在磁化后埋入(嵌入)到轉子鐵心152的磁鐵插入孔，也可以在磁化前插入到轉子鐵心152的磁鐵插入孔，在之后施加較強的磁場進行磁化。
[0050]不過，磁化后的永磁鐵154的磁力較強，如果在將永磁鐵154固定到轉子150前使磁鐵磁化，則在固定永磁鐵154時與轉子鐵心152之間產生較強的吸引力，該吸引力妨礙作業。另外，有時因較強的吸引力，鐵粉等的垃圾附著在永磁鐵154。因此，在提高旋轉電機100的生產性方面，優選在將永磁鐵154插入到轉子鐵心152的磁鐵插入孔后進行磁化。在此，永磁鐵154能夠使用釹類、釤類的燒結磁鐵、鐵氧體磁鐵、釹類的粘結(bond)磁鐵等，但是永磁鐵154的殘留磁通密度優選為0.4?1.3T左右，釹類的磁鐵更加適合。
[0051]在本實施方式中，在形成磁極的各永磁鐵154間形成有補助磁極160。該輔助磁極160發揮作用使得定子線圈138產生的q軸的磁通的磁阻變小。而且，因該輔助磁極160，q軸的磁通的磁阻與d軸的磁通的磁阻相比非常小，因此產生