CN118020233A - 旋转电机和工业机械 - Google Patents
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Abstract
本发明的旋转电机包括:转子(200);具有在转子(200)一侧设有开口部(112)的槽(111)的定子铁芯(110);能够被嵌入到槽(111)中并能够供线圈(140)***的绕线架(150);设置在绕线架(150)的开口部(112)一侧的凸部(152);和固定定子铁芯(110)、线圈(140)和绕线架(150)的树脂(160)。
Description
技术领域
本发明涉及旋转电机和工业机械。
背景技术
在全球变暖和化石燃料枯竭的背景下,对节能的要求日益增长。对于在工业机械和汽车、家电等众多领域中使用的旋转电机,也在促进节能,低损耗成为重要的研究课题。
为了实现低损耗,减小线圈的电阻值并抑制铜损成为有效的手段。因此,研发了使用能够增大线圈的截面积并且提高线圈对定子铁芯的槽的截面积的比率(占积率)来减小电阻值的扁平线而抑制了铜损的旋转电机。
在该使用扁平线的旋转电机中,存在当分布卷绕线圈时线圈端变高的问题。但是,公开有使分割为规定的部段的扁平线在定子铁芯的槽的内外连接,降低线圈端的旋转电机(例如专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开2020/017133号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
但是,使扁平线连接的部分(连接部)存在因洛伦兹力和振动、温度变化等而电连接弱化的问题。因此,发明者想到利用树脂将定子铁芯与线圈一体化,抑制连接部的电连接的弱化的技术方案,并制作了试制品。结果发现存在以下风险:在树脂成形加工时,树脂进入定子铁芯与绕线架之间而挤压绕线架,该绕线架内的线圈发生变形,由此弱化连接部的电连接。
本发明的目的在于,提供能够抑制在树脂成形加工时树脂进入定子铁芯与绕线架之间的旋转电机。
用于解决技术问题的技术方案
为了达到上述目的,包括:转子;具有在所述转子一侧设有开口部的槽的定子铁芯;能够被嵌入到所述槽中并能够供线圈***的绕线架;设置在所述绕线架的所述开口部一侧的凸部;和固定所述定子铁芯、所述线圈和所述绕线架的树脂。
发明的效果
采用本发明,能够抑制在树脂成形加工时树脂进入定子铁芯与绕线架之间,能够抑制线圈变形而连接部的电连接弱化。上述以外的技术课题、结构和效果通过以下的实施方式的说明来阐明。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式的旋转电机的外观立体图。
图2是本发明的第1实施方式的定子和配置在定子内的转子的立体图。
图3是从图2所示的定子除去树脂后的立体图。
图4是本发明的第1实施方式的定子铁芯的局部放大俯视图。
图5是本发明的第1实施方式的绕线架的外观立体图。
图6是将本发明的第1实施方式的绕线架安装在定子铁芯的槽中的定子的局部截面立体图。
图7是图5的A-A矢向视截面图。
图8是本发明的第1实施方式的绕线架的上端的放大立体图。
图9是将本发明的第1实施方式的绕线架安装于定子铁芯并使线圈卷绕的后的定子的截面立体图。
图10是表示本发明的第1实施方式的2个分段导体的一端的形状以及它们的连接前(左侧)和连接后(右侧)的放大立体图。
图11是本发明的第1实施方式的定子的树脂成形加工中使用的模具和设置于模具的定子的截面图。
图12是图11的A-A矢向视的局部截面图。
图13是本发明的比较例的绕线架的上端的放大立体图。
图14是本发明的比较例的定子的树脂成形加工中使用的模具和设置于模具的定子的截面图。
图15是图16的A部的放大图。
图16是示意地表示在液体树脂进入本发明的比较例的定子的后轭与绕线架之间时,施加于线圈的连接部的压力的定子的截面图。
图17是图11的B部的放大图。
图18是本发明的第2实施方式的绕线架的上端的放大立体图。
图19是将本发明的第2实施方式的绕线架安装在定子铁芯的槽中的定子的局部俯视图。
图20是本发明的第3实施方式的绕线架的外观立体图。
图21是将本发明的第3实施方式的绕线架安装在定子铁芯的槽中的定子的局部俯视图。
图22是本发明的第4实施方式的绕线架的上端的放大立体图。
图23是本发明的第5实施方式的绕线架的上端的放大立体图。
图24是将本发明的第5实施方式的绕线架安装在定子铁芯的槽中的定子的局部俯视图。
图25是本发明的第6实施方式的绕线架的外观立体图。
图26是表示将使用本发明的第6实施方式的绕线架的定子设置于模具的状态的截面图。
图27是图26的A部的放大图。
图28是本发明的第6实施方式的定子的局部俯视图。
图29是在本发明的其他实施方式的定子铁芯安装绕线架后的定子的局部放大俯视图。
具体实施方式
以下,使用附图,对本发明的第1~第6实施方式的旋转电机1000进行说明。另外,在各图中,同一附图标记表示同一部分。
[第1实施方式]
图1是本发明的第1实施方式的旋转电机1000的外观立体图。旋转电机1000是使通过转子内的永磁铁产生的直流磁场与从线圈产生的旋转磁场吸引排斥来使转子旋转的电动机,例如作为压缩机的动力源使用的径向间隙式电动机。
旋转电机1000包括圆筒状的壳体500、设置在壳体500的两端的圆盘状的端架400和从其中一个端架400的中央伸出的轴300。
图2是本实施方式的旋转电机1000的定子100和配置在定子100内的转子200的立体图。即,图2从图1除去壳体500、端架400、轴300地表示旋转电机1000的内部结构。旋转电机1000包括圆环形的定子100和配置在定子100的内部的转子200。
定子100如图2所示的那样,包括定子铁芯110和设置在定子铁芯110的轴向两侧的圆筒状的树脂160。定子铁芯110的外周固定于图1所示的壳体500。
转子200由圆柱状的转子铁芯220和在转子铁芯220内配置成圆周状的多个永磁铁210构成。在转子200的中心轴设置有图1所示的轴300,经由未图示的轴承在端架400可旋转地被固定。
图3是从图2所示的定子100除去树脂160后的立体图。如图3所示的那样,树脂成形加工之前的定子100具有定子铁芯110、线圈140和绕线架150,线圈140(例如扁平线)通过绕线架150卷绕(例如波状分布卷绕)于定子铁芯110。
图4是本实施方式的定子铁芯110的局部放大俯视图。定子铁芯110包括圆环形的后轭130和从后轭130的内周面向转子200一侧突出、并在圆周方向上等间隔地配置的多个齿120。
后轭130是层叠了薄的圆板的圆筒体,在内壁132设置有多个与齿120的一端嵌合的凹部131。薄的圆板例如能够通过利用冲压加工冲压电磁钢板来制作。
齿120为层叠了梯形的薄板的柱体,在后轭130的凹部131嵌入齿120的底边侧的端部121而与后轭130结合。梯形的薄板例如能够通过对铁基非晶金属的薄板进行加工来制作。
此外,定子铁芯110具有多个被后轭130的内壁132和在定子铁芯110的周向上相邻的2个齿120的侧壁122隔着的、在转子200一侧设有开口部112的槽111。
图5是本实施方式的绕线架150的外观立体图。绕线架150是将线圈140与定子铁芯110绝缘的零件。线圈140***绕线架150,绕线架150具有多个线圈***孔154(后述),并被嵌入槽111。在绕线架150的材质中能够使用树脂,例如高强度适合于薄壁成形、耐热性高的液晶聚合物(LCP:Liquid Crystal Polymer)。如图5所示的那样,在绕线架150设置有筒部151、凸部152和凸缘部153。
图6是将本实施方式的绕线架150安装在定子铁芯110的槽111中的定子100的局部截面立体图。如图6所示的那样,筒部151是嵌入到槽111中的部分,具有与槽111的内壁相对的3个侧壁和与槽111的开口部112相对的1个侧壁。具体而言,筒部151具有沿着后轭130的内壁132的第1侧壁151a、沿着在定子铁芯110的周向上相邻的2个齿120的侧壁122的2个第2侧壁151b和与开口部112相对的第3侧壁151c(参照图4、5)。另外,在开口部112和与开口部112相对的侧壁(第3侧壁151c)之间形成有空隙,该空隙在树脂成形加工时成为液体树脂162在定子100的轴向上流动的轴向流路161(参照图12)。
凸部152是向从第3侧壁151c向转子侧(定子径向的内侧)突出的部分,在本实施方式中,是从槽111的轴向的一端延伸到另一端的突条。
此外,凸缘部153设置在筒部151的轴向的一个端部,是从定子铁芯110的轴向的端面(以下称为铁芯端面)侧覆盖在槽111与筒部151之间形成的间隙的部分。具体而言,凸缘部153具有覆盖位于槽111的径向外侧的后轭130的轴向的端面的一部分的后轭侧部分153a和覆盖从周向上隔着槽111的2个齿120各自的轴向端面的一部分的2个齿侧部分153b。另外,在本实施方式中,在筒部151的轴向的一个端部设置有凸缘部153。不过,也可以在筒部151的轴向的两端设置凸缘部153。
图7是图5的A-A矢向视截面图。如图7所示的那样,后轭侧部分153a从筒部151在定子铁芯110的径向上延伸的长度d2,长于2个齿侧部分153b各自的从筒部151在定子铁芯110的周向上延伸的长度d1。
此外,安装在槽111中的绕线架150如图6所示的那样,通过凸缘部153与定子铁芯110抵接来决定定子铁芯110的轴向的位置。而且,通过在槽111中安装绕线架150,槽111与筒部151之间的间隙被凸缘部153从定子铁芯110的轴向外侧覆盖。
图8是本实施方式的绕线架150的上端的放大立体图。如图8所示的那样,在绕线架150的上端设置有多个(在本实施方式中为6个)用于供线圈140(在本实施方式中为扁平线)***的线圈***孔154。
线圈***孔154到达绕线架150的下端,贯通绕线架150。因此,在筒部151的内部设置有多个(在本实施方式中为6个)线圈***孔154。另外,在本实施方式中在线圈140使用扁平线,因此线圈***孔154截面形状为大致矩形的孔。
此外,凸缘部153的后轭侧部分153a如图8所示的那样,轴向外侧为斜面155。在将绕线架150安装至槽111时,斜面155在定子铁芯110的径向上从外侧去往内侧成为上坡。
图9是在安装有本实施方式的绕线架150的定子铁芯110卷绕线圈140后的定子100的截面立体图。图9所示,线圈140在绕线架150内具有连接部141。即,线圈140具有第1扁平线142和第2扁平线143(多个分段导体),第1扁平线142与第2扁平线143在安装于槽111的绕线架150的筒部151内连接。
图10是表示本实施方式的2个分段导体(第1扁平线142与第2扁平线143)的一端的形状以及它们连接前(左侧)和连接后(右侧)的放大立体图。
第1扁平线142在一端具有突起部142a,第2扁平线143在一端具有槽部143a。突起部142a与槽部143a分别具有与导线的轴向大致平行的2个面。通过使该大致平行的2个面无间隙地连接,能够减小连接部141的电阻。因此,第1扁平线142与第2扁平线143分别以使得突起部142a与槽部143a的轴向大致平行的2个面分别重叠的方式,***到相反侧的线圈***孔154,在筒部151内结合。
经由绕线架150在定子铁芯110卷绕(例如波状分布卷绕)了线圈140的定子100,其线圈端144(参照图9)被树脂160覆盖,定子铁芯110、线圈140、绕线架150通过树脂160一体成形而被固定。另外,本实施方式的树脂160是通过模具加工(例如传递模具加工)成形的树脂。不过,并不限定于此,例如还能够使用通过真空加压浸渍加工成形的清漆。
图11是本实施方式的定子100的树脂成形加工中使用的模具600和设置于模具600的定子100的截面图。模具600包括圆柱状的芯模610和具有圆筒部的圆盘状的下模620和上模630。
芯模610的下端嵌入设置在下模620的中央的圆孔621,载置于下模620。而且,定子100的中空部分嵌入芯模610。
嵌入到芯模610的定子100,其后轭130的轴向的下端面134的径向外侧的部分与从下模620的外周部向上方伸出的圆筒部622的前端面623抵接。由此,定子100的下部的线圈端144被下模620包裹。
然后,将芯模610的上端部嵌入到上模630的圆孔631,将上模630载置于芯模610。载置于芯模610的上模630,从上模630的外周部向下方伸出的圆筒部632的端面633与后轭130的轴向上侧的端面133的径向外侧的部分抵接。由此,定子100的上部的线圈端144被上模630包裹。
通过使下模620和上模630挟持而固定定子100,形成被定子100、芯模610和下模620或上模630隔着的内腔(填充室)。而且,由定子100、芯模610和上模630形成的上部内腔710与由定子100、芯模610和下模620形成的下部内腔720,通过图12所示的轴向流路161连通。
轴向流路161被绕线架150的筒部151的第3侧壁151c、相邻的2个齿120的周向的侧壁122和芯模610的外周壁隔着。另外,通过绕线架150的凸部152与芯模610的外周壁抵接,抑制绕线架150在槽111内向径向内侧移动而堵塞轴向流路161。
而且,从设置在上模630的注入口(浇口)634,液体树脂162(例如不饱和聚酯等热固化性树脂)被加热至100~150℃、以几MPa的压力被压入上部内腔710。被压入上部内腔710的液体树脂162经轴向流路161流入下部内腔720,填充上部内腔710、下部内腔720和轴向流路161。此外,此时,在后轭130的凹部131与齿120的端部121之间形成的间隙也被液体树脂162填充。
在上部内腔710、下部内腔720和轴向流路161充满了液体树脂162的定子100和模具600被加热,使液体树脂162固化。液体树脂162固化后,从模具600取下定子100形成图2所示的定子100。
[比较例]
图13是比较例的绕线架的上端的放大立体图。如图13所示,在筒部951的第3侧壁951c不设置凸部152,在凸缘部953的后轭侧部分953a不具有斜面155。
图14是本发明的比较例的定子900的树脂成形加工中使用的模具600和设置于模具600的定子900的截面图。图15是图14的A部的放大图。此外,图16是示意地表示液体树脂162进入本发明的比较例的定子900的后轭130与绕线架950之间时,施加于线圈140的连接部141的压力Pr的定子的截面图。
比较例的定子900也与本发明的第1实施方式的定子100一样,第1扁平线142与第2扁平线143在槽111内连接,在绕线架950的筒部951内具有连接部141。而且,如图14所示的那样,比较例的定子900与本发明的第1实施方式的定子100一样,被固定于模具600,从上模630的浇口634压入液体树脂162。
此时,比较例的绕线架950如图13所示的那样,在筒部951的第3侧壁951c不具有凸部152。因此,不像图12那样提高凸部152与芯模610的外周壁抵接来确保轴向流路161。因此,如图15所示的那样,当后轭侧部分953a的端面955被液体树脂162挤压时,存在筒部951向图14所示的芯模610方向移动的风险。当筒部951向芯模610方向移动时,存在在第1侧壁951a与后轭130的内壁132之间产生间隙的风险。
此外,液体树脂162被充分加热以粘性低的状态注入。因此,存在液体树脂162从凸缘部953的后轭侧部分953a与后轭130的间隙进入绕线架950的筒部951的第1侧壁951a与后轭130的内壁132的间隙的风险。
在线圈140的两端形成有分布卷绕特有的圆环形的线圈端144,处于限制径向的变形的状态。因此,当液体树脂162进入筒部951与后轭130之间时,仅槽111内的线圈140径向内侧的挤压力Pr起作用。由此,当连接部141隔开间隔或接触面积减少时,存在导致接触电阻的增加,焦耳损失的增加引起的局部发热,进一步,引起绕线架的熔化、缺损、线圈140与定子铁芯110的导通、对地短路之类不良情况的风险。
[效果]
为了抑制线圈140的连接部141的电连接的弱化,本发明的旋转电机1000以利用树脂160使得定子铁芯110、绕线架150与线圈140一体化的方式进行树脂成形加工。在进行树脂成形加工时,在定子100的中空部分放置芯模610,覆盖线圈端144的上模630和下模620从轴向的两侧挟持定子100。然后,从浇口634对在芯模610、上模630或下模620与定子100之间形成的内腔(填充室)压入液体树脂162。此时,当压入的液体树脂162进入定子铁芯110与绕线架950之间时,存在使线圈140的连接部141的电连接弱化的风险。
不过,本实施方式的旋转电机1000在绕线架150的第3侧壁151c设置有凸部152。凸部152在树脂成形加工时与放置在定子铁芯110的中空部分的芯模610的外周壁抵接,阻止绕线架150向槽111的开口部112(参照图4)移动。因此,能够防止在定子铁芯110与绕线架150之间形成液体树脂162容易进入的间隙。
即,采用本实施方式,能够抑制在树脂成形加工时液体树脂162进入定子铁芯110与绕线架150之间,因此能够抑制线圈140变形而连接部141的电连接弱化。
此外,在槽111的开口部112一侧,通过凸部152与芯模610抵接,在槽111内的凸部152的周围形成液体树脂162的轴向流路161。而且,通过在树脂成形加工时流入轴向流路161的液体树脂162,绕线架150的筒部151被挤压于槽111的外径侧的内壁132。即,从这方面说也能够抑制液体树脂162进入定子铁芯110与绕线架150之间,能够抑制线圈140变形而连接部141的电连接弱化。
此外,本实施方式的凸部152是从槽111的轴向的一端延伸到另一端的突条。因此,能够从槽111的轴向的一端到另一端地将筒部151挤压于槽111的外径侧的内壁132。由此,能够进一步抑制液体树脂162进入定子铁芯110与绕线架150之间,能够抑制线圈140变形而连接部141的电连接进一步弱化。
此外,本实施方式的后轭侧部分153a的从筒部151在定子铁芯110的径向上延伸的长度d2,长于2个齿侧部分153b各自的从筒部151在定子铁芯110的周向上延伸的长度d1。因此,能够抑制液体树脂162从周向上相邻的2个齿120的侧壁122与绕线架150的2个第2侧壁151b之间,进入后轭130的内壁132与绕线架150的第1侧壁151a之间。由此,能够阻止绕线架150在槽111内向径向内侧移动而在后轭侧部分(凸缘部)与定子铁芯之间形成间隙,抑制树脂进入定子铁芯与绕线架之间,能够抑制线圈变形而连接部的电连接弱化。
此外,本实施方式的绕线架150的凸缘部153所具有的后轭侧部分153a的轴向外侧的面155,从定子铁芯110的径向的外侧去往内侧成为上坡的倾斜。因此,如图17所示的那样,液体树脂162从径向外侧挤压凸缘部153的后轭侧部分153a的压力Pr,能够分解为与斜面155垂直的压力Pr’和水平的压力Pr”。进一步,与斜面155垂直的压力Pr’能够分解为与后轭130的端面133垂直的压力Pr’1和水平的压力Pr”2(未图示)。
另外,令相对于斜面155的后轭130的端面133的角度为θ°时,表示为:
Pr’=Pr·sinθ
Pr’1=Pr’·cosθ=Pr·sinθ·cosθ
因此,通过使后轭侧部分153a的轴向外侧的面155倾斜,在凸缘部153的后轭侧部分153a产生与后轭130的端面133垂直的压力Pr’1。因此,后轭侧部分153a的与后轭的相对面推压后轭。由此,阻止在后轭侧部分153a(凸缘部)与定子铁芯110之间形成间隙。由此,能够抑制树脂160进入定子铁芯110与绕线架150之间,能够抑制线圈140变形而连接部141的电连接弱化。
此外,本实施方式的线圈140具有多个分段导体,为多个分段导体分别在嵌入槽111中的绕线架150的筒部151内连接的槽内连接方式。因此,与在线圈的线圈端通过焊接连接线圈的线圈端连接方式相比,不再需要线圈端的弯曲加工和焊接。因此,能够实现旋转电机的高产化、小型化。
此外,线圈140所具有的多个分段导体包括在一端具有突起部142a的第1扁平线142、在一端具有槽部143a的第2扁平线143和突起部142a与槽部143a嵌合的连接部141。因此,仅通过将突起部142a按进槽部143a就能够将两者嵌合,从而容易地连接突起部142a与槽部143a(即第1扁平线142与第2扁平线143)。
此外,定子铁芯110包括:设置在圆筒状的后轭130的内周面的、沿后轭130的轴向延伸的凹部131;和端部121与凹部131嵌合的齿120,在形成于凹部131与齿120的端部121之间的径向的间隙填充有液体树脂162(树脂160)。
这样构成的定子铁芯110,齿120被向内径方向挤压,能够使在后轭130的凹部131和与凹部131嵌合的齿120的端部121之间形成的周向的间隙比径向的间隙小。因此,在齿120内从齿120的另一端123流向端部121的磁通成为在周向上从齿120的端部121流向后轭130的凹部131。由此,能够抑制磁通流向后轭130的外径侧,能够降低在后轭130产生的铁损。特别是在本实施方式中,齿120是能够由非晶金属形成的梯形柱,因此能够进一步降低铁损。
此外,能够将本实施方式的旋转电机1000用于压缩机的动力源。以低损耗化的本实施方式的旋转电机1000为动力源的压缩机能够实现节能。
(第2实施方式)
图18是本发明的第2实施方式的绕线架2150的上端的放大立体图。此外,图19是表示将本发明的第2实施方式的绕线架2150安装于定子铁芯110的槽111的状态的局部俯视图。
本实施方式的绕线架2150与第1实施方式的绕线架150不同之处如下。即,绕线架2150的凸缘部2153的2个齿侧部分2153b各自的轴向外侧的面2156从齿120的轴向端面去往槽111成为上坡的倾斜面。
图19是在定子铁芯110的槽111安装有本实施方式的绕线架2150的定子100的局部俯视图。由于凸缘部2153的齿侧部分2153b(参照图18)各自的轴向外侧的面2156成为倾斜,所以齿120上的径向流路163的定子2100的周向的宽度在上方扩展,流路截面积变大。
[效果]
从浇口634压入的液体树脂162的一部分沿齿120的轴向的端面流向径向内侧的轴向流路161。此时,凸缘部2153的齿侧部分2153b各自的轴向外侧的面2156成为倾斜面,因此齿120上的径向流路163的定子2100的周向的宽度在上方扩展,流路截面积变大。因此,能够减轻液体树脂162在径向流路163中流动时的压力损失(摩擦损失),使得液体树脂162容易流向轴向流路161。由此,能够抑制由于空腔(气泡)、密度降低等成形不良导致的树脂160的强度下降。此外,能够减轻用于使液体树脂162以规定密度充满内腔710、720的成形压,能够抑制液体树脂162的挤压力引起的线圈140等的变形。因此,能够抑制线圈140变形而连接部的电连接弱化。
此外,填充于上部内腔710的液体树脂162挤压绕线架2150的凸缘部2153的2个齿侧部分2153b的斜面2156。在被液体树脂162挤压斜面2156的齿侧部分2153b产生与斜面2156垂直的力,与齿120的轴向的端面相对的齿侧部分2153b的面被向齿120的轴向的端面推压。因此,抑制了绕线架2150在径向上移动,能够抑制在绕线架2150的筒部151与定子铁芯110的槽111的内壁之间产生间隙。由此,能够抑制液体树脂162进入定子铁芯110与绕线架2150之间,能够抑制线圈140变形而连接部的电连接弱化。
(第3实施方式)
图20是本发明的第3实施方式的绕线架3150的外观立体图,图21是在定子铁芯110的槽111中安装有本发明的第3实施方式的绕线架3150的定子3100的局部俯视图。
本实施方式的绕线架3150与第1实施方式的绕线架150不同之处为凸部3152。即,第1实施方式的凸部152是从筒部151的开口部112相对的第3侧壁151c突出,从槽111的轴向的一端延伸到另一端的1个突条。与此相对,本实施方式的凸部3152从第3侧壁151c突出,是沿隔着槽111的2个齿120的侧壁122(参照图4)延伸的2个突条。
[效果]
本实施方式的绕线架3150的凸部3152是沿隔着槽111的2个齿120的侧面延伸的2个突条。因此,轴向流路3161成为截面积比被凸部152分割成2个的第1实施方式的轴向流路161大的1个流路。因此,液体树脂162容易在轴向流路3161中流动,因此能够抑制由于空腔(气泡)、密度低下等成形不良而导致的树脂160的强度下降。此外,能够减轻用于使液体树脂162以规定密度充满内腔710、720的成形压,能够抑制液体树脂162的挤压力引起的线圈140等的变形。因此,能够抑制线圈变形而连接部的电连接弱化。
(第4实施方式)
图22是本发明的第4实施方式的绕线架4150的上端的放大立体图。本实施方式的绕线架4150与第1实施方式的绕线架150不同之处在于凸部4152的形状和位置。
即,第1实施方式的凸部152是从与筒部151的开口部112相对的第3侧壁151c突出,从槽111的轴向的一端延伸到另一端的1个突条。与此相对,本实施方式的凸部4152是设置在凸缘部4153的开口部112一侧的外壁4151d的突起。
[效果]
本实施方式的凸部4152是设置在凸缘部4153的开口部112一侧的外壁4151d的突起。因此,轴向流路4161不像第1实施方式的轴向流路161那样被凸部152在轴向上分割为2个,而是1个截面积大的流路。因此,能够减轻流路带来的压力损失(摩擦损失),使得液体树脂162容易在轴向流路3161流动,能够抑制由于空腔(气泡)、密度低下等成形不良而树脂160的强度下降。此外,能够减轻用于使液体树脂162以规定密度充满内腔710、720的成形压,能够抑制液体树脂162的挤压力引起的线圈140等的变形。因此,能够抑制线圈变形而连接部的电连接弱化。进一步,绕线架4150的形状能够简单化,因此能够提高成形性。
此外,在为了进行树脂成形加工而将定子设置在模具600时,由于凸部4152与芯模610抵接,所以即使将液体树脂162从浇口634压入,绕线架4150也不能向径向内侧移动。另一方面,在轴向流路161有液体树脂162进入,绕线架4150被向径向外侧挤压。因此,能够抑制液体树脂162进入定子铁芯110与绕线架4150之间,能够抑制线圈140变形而连接部141的电连接弱化。
(第5实施方式)
图23是本发明的第5实施方式的绕线架5150的上端的放大立体图。此外,图24是在定子铁芯110的槽111中安装有本发明的第5实施方式的绕线架5150的定子5100的局部俯视图。
本实施方式的绕线架5150与第4实施方式的绕线架4150不同之处在于设置凸部5152的场所和数量。即,在第4实施方式中,在凸缘部4153的开口部112一侧的外壁4151d设置有1个凸部4152。与此相对,在本实施方式中,设置在凸缘部5153的2个齿侧部分5153b各自的开口部112一侧的外壁5153d。即,第4实施方式的凸部4152在凸缘部4153的外壁4151d设置有1个。与此相对,第5实施方式的凸部5152在凸缘部5153的2个齿侧部分5153b的外壁5153d分别设置1个,共设置2个。
另外,凸部5152也可以为位于凸缘部5153的定子铁芯110的周向的两端,向定子铁芯110的径向内侧突出的2个突条。
[效果]
本实施方式的凸部5152设置在凸缘部5153的2个齿侧部分5153b各自的定子铁芯110的径向内侧的外壁5153d。因此,基部变厚能够增强刚性并且能够容易地进行成形。
此外,凸部5152设置在覆盖从周向隔着槽111的2个齿120各自的轴向的端面的一部分的2个齿侧部分5153b。因此,不像第4实施方式的凸部4152那样将轴向流路5161的入口分割成2个。特别是在凸部5152为位于凸缘部5153的定子铁芯110的周向的两端、向定子铁芯110的径向内侧突出的2个突条的情况下,能够像图24所示的那样将轴向流路5161的入口更大地开口。因此,液体树脂162容易流入轴向流路5161。由此,能够进一步减轻流路带来的压力损失(摩擦损失),使得液体树脂162容易在轴向流路5161中流动,能够抑制由于空腔(气泡)、密度低下等成形不良而树脂160的强度下降。此外,能够减轻用于使液体树脂162以规定密度充满内腔710、720的成形压,能够抑制液体树脂162的挤压力引起的线圈140等的变形。因此,能够抑制线圈变形而连接部的电连接弱化。进一步,绕线架4150的形状能够简单化,因此能够提高成形性。
此外,在为了进行树脂成形加工而将定子100设置于模具600时,凸部5152与芯模610抵接,因此即使将液体树脂162从浇口634压入,绕线架5150也不能向径向内侧移动。另一方面,在轴向流路5161有液体树脂162进入,绕线架5150被向径向外侧挤压。因此,能够抑制液体树脂162进入定子铁芯110与绕线架5150之间,能够抑制线圈140变形而连接部141的电连接弱化。
(第6实施方式)
图25是本实施方式的绕线架6150的外观立体图。图26是表示将使用了本发明的第6实施方式的绕线架6150的定子6100设置于模具600的状态的截面图,图27是图30的A部的放大图。图28是本实施方式的定子6100的局部俯视图。
本实施方式的绕线架6150与第1实施方式的绕线架150不同之处在于凸缘部6153的后轭侧部分6153a的形状。第一,在后轭侧部分6153a,在轴向外侧没有斜面155,凸缘部6153的轴向外侧面延伸。第二,后轭侧部分6153a的定子铁芯110的径向外侧的外侧端面6155,与浇口634的定子铁芯110的径向最外侧的内周壁6341相比位于定子铁芯110的径向外侧。因此,如图28所示的那样,外侧端面6155与在树脂160的表面形成的浇口痕164相比位于定子铁芯110的径向外侧。另外,此处表示浇口痕164在树脂160的上表面形成的实施方式,不过并不限定于此,例如,其也可以在成为树脂160的倾斜面的侧面形成。
此外,还能够使外侧端面6155与上模630的内周壁6321密接。在这种情况下,外侧端面6155从树脂160露出。
[效果]
树脂成形加工时使用的型箱(上模630)的树脂注入口(浇口634)的位置作为浇口痕呈现于树脂160的表面。在本实施方式那样后轭侧部分6153a的定子铁芯110的径向外侧的端面(以下称为外侧端面)6155与该浇口痕相比位于定子铁芯的径向外侧的情况下,树脂成形加工时的液体树脂162从与后轭侧部分6153a的外侧端面6155相比径向内侧的位置向凸缘部6153方向注入。因此,与后轭侧部分6153a的外侧端面6155相比轴向外侧的面6156更被液体树脂162挤压,其结果是,后轭侧部分(凸缘部)能够容易地被向定子铁芯挤压。由此阻止在后轭侧部分(凸缘部)与定子铁芯之间形成间隙,因此能够抑制树脂进入定子铁芯与绕线架之间,能够抑制线圈140变形而连接部141的电连接弱化。
此外,在外侧端面6155与上模630的内周壁6321密接的情况下,不被树脂160覆盖而从树脂160露出。另一方面,在这种情况下,外侧端面6155不被从上模630的浇口634压入的液体树脂162挤压。因此,能够抑制树脂从凸缘部的外径侧的端面的下部与后轭的轴向的端面之间进入定子铁芯与绕线架之间,能够抑制线圈变形而连接部的电连接弱化。
另外,本发明并不限定于上述的实施例,而包括各种各样的变形例。例如,上述的实施例为了将本发明说明得容易明白而进行了详细的说明,但是并不一定限定于包括所说明的所有结构。此外,能够将一个实施例的结构的一部分替换到另一个实施例的结构,此外,还能够在一个实施例的结构中加入另一个实施例的结构。此外,能够对各实施例的结构的一部分进行其它结构的追加/删除/替换。
另外,本发明的实施方式也可以为以下的方式。即,说明了将旋转电机1000作为压缩机的动力源使用的波状分布卷绕径向间隙型电动机的实施方式,不过并不限定于此。例如,也可以不应用于电动机而应用于发电机,并不限定于波状分布卷绕而也可以为其它卷绕方式,还可以作为压缩机以外的工业用机器人、压力机或水力机械等工业机械、汽车、家电等的动力源。
此外,极数与槽数的槽组合、定子铁芯和树脂的材质、绕线架的凸部和凸缘部的形状等,并不限定于上述的实施方式。
例如,也可以如图29所示的那样,在与齿120的径向外侧的面121a相对的后轭7130的第1凹部7131的底面设置第2凹部7133。这样以第2凹部7133为起点液体树脂162填充至齿120的径向外侧的面121a与后轭7130的第1凹部7131的底面之间,对齿120向径向内侧加压。由此,齿120的定子铁芯7110的周向的侧壁122被推向后轭7130的第1凹部7131的周向侧壁7134。这样构成的定子铁芯7110,齿120被向内径方向进一步推压,能够使在后轭的凹部和与凹部嵌合的齿的一端之间形成的周向的间隙小于径向的间隙。因此,在齿内从齿的另一端流向一端的磁通成为在周向上从齿的一端进一步流向后轭的凹部。由此,能够进一步抑制在后轭的外径侧流动磁通,能够进一步降低在后轭产生的铁损。此外,通过使模具600的浇口634与第2凹部7133轴向的位置重叠,能够将液体树脂进一步填充至齿120的径向外侧的面121a与后轭7130的第1凹部7131的底面之间。由此,能够进一步抑制在后轭的外径侧流动磁通,能够进一步降低在后轭产生的铁损。
此外,上述说明了将定子铁芯分割为后轭和多个齿的实施方式,不过并不限定于此。例如后轭与齿也可以为一体的定子铁芯。
此外,上述说明了令齿为梯形柱的实施方式,不过并不限定于此。例如也可以在齿的前端设置扩宽部,将槽半封闭化。
此外,树脂优选为热固化性树脂,不过并不限定于此,只要是进行加压成形的树脂即可,也可以为热可塑性树脂。另外,为了降低对线圈的连接部产生的影响,优选使用固化收缩小,线膨胀系数接近铁心的树脂。
附图标记的说明
1000:旋转电机,100、2100、3100、5100、6100、900:定子,110、7110:定子铁芯,111:槽,112:开口部,120:齿,122:侧壁,130、7130:后轭,131:凹部,132:内壁,140:线圈,141:连接部,142:第1扁平线,142a:突起部,143:第2扁平线,143a:槽部,144:线圈端,150、2150,3150、4150、5150:绕线架,151,4151:筒部,151a:第1侧壁,151b:第2侧壁,151c:第3侧壁,152、3152、4152、5152:凸部,153、2153、4153、5153、953:凸缘部,153a、6153a、953a:后轭侧部分,153b、2153b、5153b:齿侧部分,155、2156:轴向外侧的面、斜面,6155:外侧端面,160:树脂,161、3161、4161、5161:轴向流路,162:液体树脂,163:径向流路,164:浇口痕,200:转子,600:模具,610:芯模,620:下模,630:上模,634:注入口(浇口),710:上部内腔,720:下部内腔。
Claims (15)
1.一种旋转电机,其特征在于,包括:
转子;
具有在所述转子一侧设有开口部的槽的定子铁芯;
能够被嵌入到所述槽中并能够供线圈***的绕线架;
设置在所述绕线架的所述开口部一侧的凸部;和
固定所述定子铁芯、所述线圈和所述绕线架的树脂。
2.如权利要求1所述的旋转电机,其特征在于:
所述凸部是从所述槽的轴向的一端延伸到另一端的突条。
3.如权利要求2所述的旋转电机,其特征在于:
所述凸部是沿隔着所述槽的2个齿的侧面延伸的2个突条。
4.如权利要求1所述的旋转电机,其特征在于:
所述绕线架包括供所述线圈***的筒部和设置于所述筒部的轴向上的至少一个端部的凸缘部,
所述凸缘部具有后轭侧部分,该后轭侧部分覆盖位于所述槽的径向外侧的后轭的轴向端面的一部分,
所述后轭侧部分的轴向外侧的面形成为从所述定子铁芯的径向外侧去往内侧成为上坡的斜面。
5.如权利要求4所述的旋转电机,其特征在于:
所述凸缘部具有2个齿侧部分,该2个齿侧部分覆盖在周向上隔着所述槽的2个齿各自的轴向端面的一部分,
所述2个齿侧部分各自的轴向外侧的面形成为从所述2个齿的轴向端面去往所述槽成为上坡的斜面。
6.如权利要求1所述的旋转电机,其特征在于:
所述绕线架包括供所述线圈***的筒部和设置于所述筒部的轴向上的至少一个端部的凸缘部,
所述凸部设置于所述凸缘部的所述开口部一侧的外壁。
7.如权利要求1所述的旋转电机,其特征在于:
所述绕线架包括供所述线圈***的筒部和设置于所述筒部的轴向上的至少一个端部的凸缘部,
所述凸缘部具有2个齿侧部分,该2个齿侧部分覆盖在所述定子铁芯的周向上隔着所述槽的2个齿各自的轴向端面的一部分,
所述凸部设置于所述2个齿侧部分各自的所述开口部一侧的外壁。
8.如权利要求7所述的旋转电机,其特征在于:
所述凸部是位于所述凸缘部的所述定子铁芯的周向两端的、向所述定子铁芯的径向内侧突出的2个突条。
9.如权利要求1所述的旋转电机,其特征在于:
所述绕线架包括供所述线圈***的筒部和设置于所述筒部的轴向上的至少一个端部的凸缘部,
所述凸缘部包括覆盖位于所述槽的径向外侧的后轭的轴向端面的一部分的后轭侧部分、以及覆盖在所述定子铁芯的周向上隔着所述槽的2个齿各自的轴向端面的一部分的2个齿侧部分,
所述后轭侧部分的从所述筒部在所述定子铁芯的径向上延伸的长度,长于所述2个齿侧部分各自的从所述筒部在所述定子铁芯的周向上延伸的长度。
10.如权利要求9所述的旋转电机,其特征在于:
所述后轭侧部分的所述定子铁芯的径向外侧的端面,与形成在所述树脂的表面的浇口痕相比位于所述定子铁芯的径向外侧。
11.如权利要求10所述的旋转电机,其特征在于:
所述后轭侧部分的所述定子铁芯的径向外侧的端面从所述树脂露出。
12.如权利要求1所述的旋转电机,其特征在于:
所述线圈具有多个分段导体,
所述多个分段导体分别在所述绕线架内连接。
13.如权利要求12所述的旋转电机,其特征在于:
所述多个分段导体包括:
在一端具有突起部的第1扁平线;
在一端具有槽部的第2扁平线;和
能够将所述突起部与所述槽部嵌合的连接部。
14.如权利要求1所述的旋转电机,其特征在于:
所述定子铁芯包括:
位于所述槽的径向外侧的圆筒状的后轭;
设置在所述后轭的内周面的、在所述后轭的轴向上延伸的凹部;和
一端与所述凹部嵌合的齿,
所述树脂填充于形成在所述凹部与所述齿的一端之间的径向的间隙。
15.一种工业机械,其特征在于:
使用权利要求1所述的旋转电机。
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