CN101416369A - 旋转电机用末端组件以及旋转电机 - Google Patents

Abstract

提供一种能够进行自动组装的旋转电机用末端组件。旋转电机用末端组件(1)包括：多边形的导轨(100)，设置有槽(111、121、131、141)；以及多边形的汇流条(11、12、13、21、22、23、31、32、33、34、41)，嵌合在槽(111、121、131、141)内。

Description

旋转电机用末端组件以及旋转电机

技术领域

本发明涉及旋转电机用末端组件以及旋转电机，更具体地说，涉及安装集中卷绕的盒式线圈(cassette coil)的旋转电机用末端组件以及使用了该旋转电机用末端组件的旋转电机。

背景技术

以往，例如在日本专利文献特开2003-284279号公报(专利文献1)、日本专利文献特开2004-242472号公报(专利文献2)、以及日本专利文献特开平9-322459号公报(专利文献3)中公开了旋转电机。

发明内容

在专利文献1中公开了将三根汇流条形成为环状而形成为一体并将外部连接端子捆绑在一起的集配电环。

另外，在专利文献2中公开了通过树脂对具有电线用端子部的汇流条进行模制(molding)，使电动机的电线的连接变得容易的导电通路。并且，还公开了有关将电线用连接器部一体化的内容。

在专利文献3中公开了将末端线从定子线圈集中到配线盘上而进行连接的技术。

在这种情况下，当集配电环为圆形形状时，由于加工精度不高，因此存在着自动组装困难的问题。

因此，本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种容易进行自动组装的旋转电机用末端组件。

本发明的旋转电机用末端组件包括：多边形的导轨，设置有在圆周方向上延伸的槽；以及多边形的汇流条，嵌合在槽内。在这样构成的旋转电机用末端组件中，由于导轨和汇流条均为多边形，因此与圆形的情况相比，能够高精度地构成。因此，导轨和汇流条的精度提高，能够进行自动组装，从而能够降低成本并大量生产。

并且，当组装在集中卷绕的电动机上时，能够有效地使用线圈的背轭(back yoke)部的空间，从而能够使电动机自身小型化。

优选的是：多个槽在多边形的半径方向上相互间隔开距离而配置。

优选的是：汇流条的厚度方向是多边形的半径方向。

优选的是：汇流条包括在多边形的轴向上延伸并与线圈连接的端子。

优选的是：在槽中设置有与汇流条抵接并在多边形的半径方向上按压汇流条的肋。在该情况下，由于肋的压力，汇流条的固定精度提高，从而能够提高自动组装的精度。

优选的是：还包括设置在导轨上的连接器。在该情况下，由于连接器的位置被保持，因此自动组装的精度提高。并且，电动机的树脂模制时的密封变得容易。

优选的是：在导轨的内周面上设置有与盒式线圈抵接的平坦面。

本发明的旋转电机包括：如上所述的末端组件；与所述导轨的平坦面抵接的集中卷绕的盒式线圈；以及模制导轨和盒式线圈的模制部件。

在这样构成的旋转电机中，通过在末端组件上自动地组装盒式线圈并进行模制，能够通过简单的工序来制造旋转电机。

根据本发明，能够获得自动组装变得容易的旋转电机用末端组件以及使用了该旋转电机用末端组件的旋转电机。

附图说明

图1是本发明的旋转电机用末端组件的立体图；

图2是本发明的旋转电机用末端组件的分解立体图；

图3是放大表示导轨的一部分的平面图；

图4是沿图3中的箭头IV-IV线截取的截面图；

图5是其他方式的导轨的平面图；

图6是沿图5中的箭头VI-VI线截取的截面图；

图7是导轨的一部分的立体图；

图8是连接器的立体图；

图9是使用了本发明的末端组件的定子的立体图；

图10是通过模制部件而被模制后的定子的立体图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明的实施方式。在以下的实施方式中，对相同或相当的部分标注相同的参考标号，不再重复其说明。

图1是本发明的旋转电机用末端组件的立体图。参照图1，旋转电机用末端组件1具有导轨100。导轨100是正十二边形的环状，形成为包围预定的空间。导轨100的形状不限于十二边形，也可以是其他的多边形。导轨100的形状根据配置在导轨100内的盒式线圈的数量而被决定。

在导轨100上设置有内周面105和外周面106，内周面105和外周面106均是平坦的面。内周面105和外周面106位于导轨100的内周侧和外周侧，沿着导轨100的圆周方向延伸。

在导轨100上设置有多个槽111、121、131、141。

槽111位于最内周侧，在槽111中嵌合有多个汇流条。

在槽111的外周侧配置有第二槽121。第二槽121沿第一槽111配置并与第一槽111平行。

第三槽131在第二槽121的外侧沿第二槽121配置并与第二槽121平行。

第四槽141在第三槽131的外侧沿第三槽131配置并与第三槽131平行。

在第一槽111至第四槽141中嵌合有多个汇流条，从该汇流条延伸出线圈用端子，该端子向箭头A所示的轴向延伸。作为U相用电极的第一U相线圈用端子1111U、4111U分别嵌合在第一槽111和第四槽141内。

第一V相线圈用端子1211V、2111V分别嵌合在第一槽111和第二槽121内。第一W相线圈用端子2211W、3111W分别嵌合在第二槽121和第三槽131内。

第二U相线圈用端子3212U、4112U分别嵌合在第三槽131和第四槽141内。第二V相线圈用端子3212V、1212V分别嵌合在第三槽131和第一槽111内。第二W相线圈用端子3212W、2212W分别嵌合在第三槽131和第二槽121内。

第三U相线圈用端子3313U、1313U嵌合在第三槽131和第一槽111内。

第三V相线圈用端子3313V、2313V嵌合在第三槽131和第二槽121内。

第三W相线圈用端子3313W、3413W嵌合在第三槽131内。

第四U相线圈用端子1314U、1114U嵌合在第一槽111内。第四V相线圈用端子2314V、2114V嵌合在第二槽121内。第四W相线圈用端子3414W、3114W嵌合在第三槽131内。不特别地限定哪个端子配置在哪个槽内，只要是分别连接U相、V相、W相线圈而使旋转电机驱动的配置即可，不受特别的限定。

在导轨100上安装有构成端子的连接器102。设置在连接器102内的金属端子与各汇流条连接。U相、V相、W相线圈用端子在与箭头R所示的多边形的半径方向正交的方向上延伸。

图2是本发明的旋转电机用末端组件的分解立体图。参照图2，在导轨100上设置有第一槽111、第二槽121、第三槽131、以及第四槽141，各槽形成为在中途中断的形状。在第一槽111、第二槽121、第三槽131、以及第四槽141中形成有用于固定汇流条的肋101。肋101在多边形的轴向(箭头A所示的方向)上延伸。在多边形的一个边上至少设置有一个肋101，但是不限于此，也可以在某一边上不设置肋101。而且，也可以在所有的边上都不设置肋101。并且，在设置肋101的情况下，为了可靠地按压汇流条，优选在每一个边上设置两个以上的肋101。

第一汇流条11、12、13嵌合到第一槽111内。在第一汇流条11上设置有第一U相线圈用端子1111U和第四U相线圈用端子1114U。在第一汇流条11上安装有连接器用端子11T。从连接器用端子11T供应电力，该电力向第一汇流条11传输。

第一汇流条12嵌合到第一槽111内。在第一汇流条12上设置有第一V相线圈用端子1211V和第二V相线圈用端子1212V。第一汇流条13嵌合到第一槽111内。在第一汇流条13上设置有第三U相线圈用端子1313U和第四U相线圈用端子1314U。

第二汇流条21嵌合到第二槽121内。在第二汇流条21上设置有第一V相线圈用端子2111V和第四V相线圈用端子2114V。在第二汇流条21上设置有连接器用端子21T，连接器用端子21T与连接器102连接。第二汇流条22嵌合到第二槽121内。在第二汇流条22上设置有第一W相线圈用端子2211W和第二W相线圈用端子2212W。第二汇流条23嵌合到第二槽121内。在第二汇流条23上设置有第三V相线圈用端子2313V和第四V相线圈用端子2314V。

第三汇流条31嵌合到第三槽131内。在第三汇流条31上设置有第四W相线圈用端子3114W和第一W相线圈用端子3111W。另外，在第三汇流条31上设置有连接器用端子31T。连接器用端子31T与连接器102连接。在第三汇流条32上设置有第二U相线圈用端子3212U、第二V相线圈用端子3212V、以及第二W相线圈用端子3212W。第三汇流条32嵌合到第三槽131内。

第三汇流条33嵌合到第三槽131内。在第三汇流条33上设置有第三U相线圈用端子3313U、第三V相线圈用端子3313V、以及第三W相线圈用端子3313W。

第四汇流条41嵌合到第四槽141内。在第四汇流条41上设置有第一U相线圈用端子4111U和第二U相线圈用端子4112U。

各汇流条形成为多边形状，并且形成为平板状。汇流条的厚度方向是箭头R所示的多边形的半径方向。该半径方向是从多边形的中心朝向外周的方向。第三汇流条32发挥连接U相线圈、V相线圈、以及W相线圈的中性点的作用。另外，第三汇流条33发挥连接U相线圈、V相线圈、以及W相线圈的中性点的作用。在图2中表示了星形接线的三相交流电动机，但是不限于此，本发明也可以应用于三角形接线的三相电动机。另外，本发明不仅可以应用于三相交流电机，而且能够应用于作为其他交流电动机或直流电动机的、具有通过多个汇流条来连接线圈的结构的旋转电机。

图3是放大表示了导轨的一部分的平面图。参照图3，在导轨100上设置有相互平行地延伸的第一槽111、第二槽121、第三槽131、以及第四槽141。各槽在导轨100的长度方向(圆周方向)上延伸。第一汇流条11插入到第一槽111内，第二汇流条21插入到第二槽121内，第三汇流条31插入到第三槽131内，第四汇流条41插入到第一槽141内。在各槽内设置有用于对汇流条进行定位的肋101。在各汇流条上设置有用于接纳肋101的凹部101U，汇流条形成为与肋101相嵌合的形状。

图4是沿图3中的箭头IV-IV线截取的截面图。参照图4，在导轨100上设置有矩形的第一槽111、第二槽121、第三槽131、以及第四槽141。各第一槽111、第二槽121、第三槽131、以及第四槽141形成为具有底部的形状。第一槽111、第二槽121、第三槽131、以及第四槽141形成为宽度和深度大致相同的形状，但是不限于此，可以根据插入的汇流条的尺寸来适当地改变第一槽111、第二槽121、第三槽131、以及第四槽141的深度和宽度。另外，在汇流条与导轨之间也可以不存在绝缘物等。

宽度(厚度)与第二槽121、第三槽131、以及第四槽141大致相同的第二汇流条21、第三汇流条31、以及第四汇流条41嵌合在各自的槽内。由于图4的截面是不通过肋101的截面，因此肋101未表示在图4中。

图5是其他方式的导轨的平面图。参照图5，在该方式的导轨100中，在第二汇流条21、第三汇流条31、以及第四汇流条41上未设置用于接纳肋101的凹部，这一点与图3所示的汇流条不同。第二汇流条21、第三汇流条31、以及第四汇流条41均被肋101按压。

图6是沿图5中的箭头VI-VI线截取的截面图。参照图6，肋101在导轨100的厚度方向(槽的深度方向)上延伸，与第二汇流条21、第三汇流条31、以及第四汇流条41抵接。在该实施方式中，在第一槽111中未设置肋，但是也可以在第一槽111中设置肋。

宽度比第二槽121、第三槽131、以及第四槽141小、即厚度薄的第二汇流条21、第三汇流条31、以及第四汇流条41嵌合在各自的槽内。图6的截面是不通过肋101的截面，但是里侧的肋101在各自的槽与汇流条的间隙处表示了出来。

图7是导轨的一部分的立体图。参照图7，在导轨100上设置有具有预定的深度并沿导轨的长度方向延伸的第一槽111、第二槽121、第三槽131、以及第四槽141。在第二槽121、第三槽131、以及第四槽141中设置有向半径方向突出并沿导轨100的轴向延伸的肋101。肋101在图7中为三角柱形状，但是不限于此，也可以是其他的角柱形状。另外，也可以不是角柱形状而是圆柱、半圆柱、或半椭圆柱形状。

设置有从限定各槽的侧面121f、131f、141f突出的肋101。在本实施方式中，肋101与轴向平行地延伸，但是不限于此，肋101也可以与轴向交叉地延伸。另外，肋101的高度、即从侧面121f、131f、141f到肋101的顶点101t的距离在本实施方式中为固定值，但是也可以不是固定值。设置在各槽内的肋101也可以设置在同一半径上，另外也可以随机地设置而不是设置在同一半径上。

图8是连接器的立体图。参照图8，连接器102安装在导轨100上。导轨100与连接器102可以一体成形，另外也可以是在导轨100与连接器102彼此单独地成形后将连接器102固定在导轨100上。在连接器102内设置有U相线圈用端子102U、V相线圈用端子102V、以及W相线圈用端子102W。U相线圈用端子102U与U相线圈连接，V相线圈用端子102V与V相线圈连接，W相线圈用端子102W与W相线圈连接。一旦从U相线圈用端子102U、V相线圈用端子102V、以及W相线圈用端子102W供应电力，则该电力被输送到U相线圈、V相线圈、以及W相线圈而使各线圈产生磁场，由此使构成旋转电机(电动机)的转子旋转。

图9是使用了本发明的末端组件的定子的立体图。参照图9，定子2具有相互配置在圆周上的第一U相线圈11U、第一V相线圈11V、第一W相线圈11W、第二U相线圈12U、第二V相线圈12V、第二W相线圈12W、第三U相线圈13U、第三V相线圈13V、第三W相线圈13W、第四U相线圈14U、第四V相线圈14V、以及第四W相线圈14W。第一U相线圈11U通过在齿上卷绕导线511U而构成，导线511U的一个端部与第一U相线圈用端子4111U连接，导线511U的另一个端部与第一U相线圈用端子1111U连接。

第一V相线圈11V通过在齿上卷绕导线511V而构成。导线511V的一端与第一V相线圈用端子1211V连接，导线511V的另一端与第一V相线圈用端子2111V连接。

第一W相线圈11W通过在齿上卷绕导线511W而构成，导线511W的一端与第一W相线圈用端子2111W连接，导线511W的另一端与第一W相线圈用端子3111W连接。

第二U相线圈12U通过在齿上卷绕导线512U而构成。导线512U的一端与第二U相线圈用端子3212U连接，导线512U的另一端部与第二U相线圈用端子4112U连接。

第二V相线圈12V通过在齿上卷绕导线512V而构成。导线512V的一端与第二V相线圈用端子3212V连接，导线512V的另一端与第二V相线圈用端子1212V连接。

第二W相线圈12W通过在齿上卷绕导线512W而构成。导线512W的一端与第二W相线圈用端子3212W连接，导线512W的另一端与第二W相线圈用端子2112W连接。

第三U相线圈13U通过在齿上卷绕导线513U而构成。导线513U的一端与第三U相线圈用端子3313U连接，导线513U的另一端与第三U相线圈用端子1313U连接。

第三V相线圈13V通过在齿上卷绕导线513V而构成。导线513V的一端与第三V相线圈用端子3313V连接，导线513V的另一端与第三V相线圈用端子2213V连接。

第三W相线圈13W通过在齿上卷绕导线513W而构成。导线513W的一端与第三W相线圈用端子3313W连接，导线513W的另一端与第三W相线圈用端子3413W连接。

第四U相线圈14U通过在齿上卷绕导线514U而构成。导线514U的一端与第四U相线圈用端子4314U连接，导线514U的另一端与第四U相线圈用端子1114U连接。

第四V相线圈14V通过在齿上卷绕导线514V而构成。导线514V的一端与第四V相线圈用端子2214V连接，导线514V的另一端与第四V相线圈用端子2114V连接。

第四W相线圈14W通过在齿上卷绕导线514W而构成。导线514W的一端与第四W相线圈用端子3414W连接，导线514W的另一端与第四W相线圈用端子3114W连接。

各线圈用的端子具有凹部而形成为接纳各导线的形状，确保了导线与端子的连接。各线圈为盒式线圈，在组装到定子2上之前，各线圈通过在齿上卷绕导线而构成。在多个线圈之间设置有间隔板11，间隔板11发挥确保相邻的线圈之间的绝缘的作用。导轨100安装在构成基体部件的定子铁心110上。定子铁心110由电磁钢板等磁性材料构成。嵌合在定子铁心110上的多边形状的导轨100被基体部件110保持并被定位。

图10是通过模制部件而被模制后的定子的立体图。参照图10，设置在基体部件110上的导轨和线圈通过由树脂构成的模制部件120而被模制。由此，在可靠地对各线圈进行了定位的同时确保了相邻的线圈之间的绝缘。关于这种使用树脂的模制，不限于形成如图10所示的成形体，也可以采用在线圈的表面上涂布清漆等绝缘树脂而确保各线圈的定位的构成。

本发明的旋转电机用末端组件1包括：多边形的导轨100，设置有在圆周方向上延伸的第一槽111、第二槽121、第三槽131、第四槽141；以及多边形的第一汇流条11至第四汇流条41，嵌合在槽内。第一至第四槽111、121、131、141在多边形的半径方向上相互间隔开距离而配置。第一汇流条11至第四汇流条41的厚度方向是多边形的半径方向。第一汇流条11至第四汇流条41包括在多边形的轴向上延伸并与线圈连接的U相至W相线圈用端子。在第一槽111至第四槽141中设置有与汇流条抵接并在多边形的半径方向上按压汇流条的肋101。还包括设置在导轨100上的、作为端子台的输出导线用的连接器102。在导轨100的内周面上设置有与盒式线圈抵接的内周面105，该内周面105为平坦面。构成本发明的旋转电机的一部分的定子2包括：上述旋转电机用末端组件1；构成集中卷绕的盒式线圈的第一U相线圈11U至第四W相线圈14W，与导轨100的内周面105抵接；以及模制导轨100和盒式线圈的模制部件120。

作为本发明的混合动力车或电机汽车用的电动机的末端组件，为了绝缘而使用成形为多边形状的树脂导轨100。由铜构成的多个汇流条配置在树脂导轨100内，分别通过为铆接部的端子而与电动机的线圈卷线连接，构成电路。当组装在集中卷绕的电动机上时，能够有效地使用线圈的背轭部18的空间，从而能够使电动机自身小型化。另外，由于将汇流条本身模压(press)成形为多边状，因此容易使精度提高。并且，能够提高导轨100和汇流条的精度，从而能够进行自动组装。

另外，通过由树脂制的导轨100的肋101向内壁侧按压汇流条来固定汇流条。此时，只需要成形形成导轨100内的肋，因此导轨100的树脂成形变得容易。另外，由于向内壁侧按压汇流条，因此将向背轭的露出抑制到最小程度，从而能够实现电动机的小型化。

并且，由于通过肋来固定汇流条，因此不会由于松动而引起移动，从而提高了精度。由此，能够适应自动组装。

另外，通过焊接或螺钉将构成电极的U相线圈用端子102U、V相线圈用端子102V、以及W相线圈用端子102W固定在汇流条的引出部并套上由树脂形成的壳体来形成连接器102。也可以考虑到模制而使连接器102具有模具用的槽或O型环。由此，由于是能够与外部直接连接的构造，因而能够减少端子台等部件的数量。并且，由于通过壳体来保持汇流条和端子的位置，因此容易提高位置精度。另外，当通过树脂模制来成形电动机本身时，能够容易地进行密封，从而能够实现低成本化和大量生产。

在使用了端子台的螺钉连接中，为了确保工具的空间或绝缘距离而需要大的空间，但是在本发明的构造中，由于能够使端子部小型化，因此能够提高与线圈连接的连接部的自由度。

本发明提供一种应用于集中卷绕的旋转电机并重叠了电磁钢板而形成的定子铁心110的旋转电机用末端组件1。旋转电机用末端组件1对应于定子铁心110的槽数而被多边形状化，在其顶端部处一体地形成有连接器102。为盒式线圈的线圈安装在定子铁心110上，并通过铆接而与旋转电机用末端组件1连接。然后，对连接器102进行密封，树脂模制成形电动机整体。

作为其他的例子，可以使连接器102仅作为导电端子而构成，通过树脂模制而一体成形为连接器壳体的形状。

应认为此次公开的实施方式在所有方面均仅为示例而不具有限制作用。本发明的范围由权利要求书而非上述说明来表示，与权利要求书等同的含义和范围内的所有变更均包括在本发明的范围之内。

产业上的可利用性

本发明例如能够应用于安装在车辆上的旋转电机的领域。

Claims (8)

1.一种旋转电机用末端组件，包括：

多边形的导轨(100)，设置有在圆周方向上延伸的槽(111、121、131、141)；以及

多边形的汇流条(11、12、13、21、22、23、31、32、33、34、41)，嵌合在所述槽(111、121、131、141)内。

2.如权利要求1所述的旋转电机用末端组件，其中，

多个所述槽(111、121、131、141)在多边形的半径方向上相互间隔开距离而配置。

3.如权利要求1所述的旋转电机用末端组件，其中，

所述汇流条(11、12、13、21、22、23、31、32、33、34、41)的厚度方向是所述多边形的半径方向。

4.如权利要求1所述的旋转电机用末端组件，其中，

所述汇流条(11、12、13、21、22、23、31、32、33、34、41)包括在多边形的轴向上延伸并与线圈(11U、11V、11W、12U、12V、12W、13U、13V、13W、14U、14V、14W)连接的端子(1111U、4111U、1211V、2111V、2211W、3111W、3212U、4112U、3212V、1212V、3212W、2212W、3313U、1313U、3313V、2313V、3313W、3413W、1314U、1114U、2314V、2114V、3414W、3114W)。

5.如权利要求1所述的旋转电机用末端组件，其中，

在所述槽(111、121、131、141)中设置有与所述汇流条(11、12、13、21、22、23、31、32、33、34、41)抵接并在多边形的半径方向上按压所述汇流条(11、12、13、21、22、23、31、32、33、34、41)的肋(101)。

6.如权利要求1所述的旋转电机用末端组件，其中，

还包括设置在所述导轨(100)上的连接器(102)。

7.如权利要求1所述的旋转电机用末端组件，其中，

在所述导轨(100)的内周面上设置有与所述线圈(11U、11V、11W、12U、12V、12W、13U、13V、13W、14U、14V、14W)抵接的平坦面(105)。

8.一种旋转电机，包括：

如权利要求7所述的旋转电机用末端组件(1)；

与所述导轨(100)的平坦面(105)抵接的集中卷绕的所述线圈(11U、11V、11W、12U、12V、12W、13U、13V、13W、14U、14V、14W)；以及

模制所述导轨(100)和所述线圈(11U、11V、11W、12U、12V、12W、13U、13V、13W、14U、14V、14W)的模制部件(120)。

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