CN101730969A - 旋转电机用末端组件、旋转电机及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
末端组件包括：导轨(100)，该导轨(100)为环状，并具有在周向上延伸的槽(100A～100D)；汇流条(11～13、21～23、31～34、41)，嵌入到槽中；以及连接器部(130)，具有连接汇流条(11～13、21～23、31～34、41)和外部布线的连接器端子(130U、130V、130W)。导轨(100)具有相位确定孔(102)，该相位确定孔(102)用于确定导轨(100)的绕轴向的旋转的相位。
Description
技术领域
本发明涉及旋转电机用末端组件、旋转电机及其制造方法，特别是涉及具有汇流条的旋转电机用末端组件、具有该末端组件的旋转电机、以及该旋转电机的制造方法。
背景技术
以往，在圆筒状的定子铁心的轴向端面上设置环状的汇流条。例如，在日本专利文献特开2006-180615号公报(专利文献1)、日本专利文献特开2005-65374号公报(专利文献2)、日本专利文献特开2003-134724号公报(专利文献3)、以及国际公开WO04/010562号小册子(专利文献4)等中记载了这样的汇流条。
另外，在日本专利文献特开2004-336897号公报(专利文献5)中公开了旋转电机的电枢，该电枢具有相对于绝缘体规定布线基板的位置的定位单元。
为了降低旋转电机的制造成本或实现该旋转电机的大量生产，优选的是使具有汇流条的末端组件能够自动地进行组装。
专利文献1～4所记载的构造存在着以下问题：难以自动地进行汇流条的绕轴向的旋转相位的确定、模制树脂的型箱的定位等，因而难以进行末端组件的自动组装。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够降低旋转电机的制造成本并适于大量生产的旋转电机用末端组件、具有该末端组件的旋转电机、以及该旋转电机的制造方法。
本发明的旋转电机用末端组件是安装在旋转电机的定子的轴向端面上的旋转电机用末端组件。
在一个方面的发明中，上述旋转电机用末端组件包括：汇流条容纳体，该汇流条容纳体为环状，并具有在周向上延伸的槽；以及汇流条，嵌入到槽中；其中，汇流条容纳体具有导向部，导向部用于确定汇流条容纳体的绕轴向的旋转的相位。
根据上述构成方式，能够通过使导向销嵌入到导向部中来确定汇流条容纳体的旋转的相位，因此可以将末端组件自动地组装到定子上。结果，能够降低旋转电机的制造成本并适于大量生产。
优选的是，在上述旋转电机用末端组件中，汇流条包括在汇流条容纳体的径向上排列的多个部件，导向部设置于在汇流条容纳体的径向上排列的多个部件在汇流条容纳体的周向上均被分割了的位置。
根据上述构成方式，能够通过有效地利用汇流条容纳体上的未形成有汇流条的部分的空间来形成导向部，因此能够在不阻碍末端组件的小型化的情况下将该末端组件自动地组装到定子上。
作为一个例子，在上述旋转电机用末端组件中，汇流条包括构成旋转电机的中性点的多个部件，导向部设置在构成中性点的多个部件之间。
在另一方面的发明中，上述旋转电机用末端组件包括：汇流条容纳体，该汇流条容纳体为环状，并具有在周向上延伸的槽；汇流条，嵌入到槽中；以及连接器部，具有连接汇流条和外部布线的端子；其中，连接器部具有导向部，导向部用于对模制汇流条容纳体的模制树脂部的型箱进行定位。
根据上述构成方式，能够通过使导向销嵌入到导向部中来进行型箱的定位，因此可以自动地组装型箱。结果，能够降低旋转电机的制造成本并适于大量生产。
本发明的旋转电机包括：定子铁心，具有齿部；绝缘体，嵌套在齿部上；定子线圈，卷绕在绝缘体上；以及上述旋转电机用末端组件；其中，绝缘体具有配合部，配合部与旋转电机用末端组件相配合。
根据上述构成方式，通过使绝缘体与旋转电机用末端组件相配合，能够固定绝缘体和卷绕在该绝缘体上的定子线圈。
本发明的一个方面的旋转电机的制造方法包括以下工序：在通过将导向销插入到导向部中来确定旋转电机用末端组件的绕轴向的旋转的相位的同时通过固定器来保持末端组件，其中导向部形成在环状的末端组件上；以及将被固定器保持的末端组件组装到定子铁心上。
根据上述方法，通过使用导向部来确定末端组件的绕轴向的旋转的相位，能够自动向定子铁心上组装末端组件。结果，能够降低旋转电机的制造成本并适于大量生产。
本发明的另一方面的旋转电机的制造方法包括以下工序：通过固定器来保持环状的旋转电机用末端组件；将被固定器保持的末端组件组装到定子铁心上；以及通过将导向销嵌入到形成在末端组件上的导向部中来对用于树脂模制的型箱进行定位，并使用型箱对已组装在定子铁心上的末端组件进行树脂模制。
根据上述方法，通过使用导向部来进行用于树脂模制的型箱的定位，能够自动地进行型箱的组装。结果，能够降低旋转电机的制造成本并适于大量生产。
根据本发明，如上所述，能够降低旋转电机的制造成本并适于大量生产。
另外，也可以适当地组合上述构成方式中的两个以上的构成方式。
附图说明
图1是简要地表示具有本发明的一个实施方式的旋转电机用末端组件的电动车辆的构成的图；
图2是表示具有本发明的一个实施方式的旋转电机用末端组件的定子的立体图；
图3是表示在图2所示的定子上设置了模制树脂部的状态的图；
图4是图3所示的定子的截面图；
图5是示意性地表示图2所示的旋转电机用末端组件中的各汇流条的连接状态的图；
图6是表示图2所示的旋转电机用末端组件所包括的导轨的截面图；
图7是表示将图2所示的旋转电机用末端组件组装到定子上的工序的图；
图8是放大表示图2所示的定子中的连接器部的周边的图；
图9是表示具有本发明的一个实施方式的旋转电机用末端组件的定子的变形例的俯视图；
图10是图9所示的定子的截面图；
图11是说明本发明的一个实施方式的旋转电机的制造方法的流程图。
具体实施方式
以下，说明本发明的实施方式。对相同或相当的部分标注相同的参考标号，有时不再重复其说明。
在以下说明的实施方式中，当提及个数、量等时，除了有特别记载的情况以外，本发明的范围不限于该个数、量等。另外，在以下的实施方式中，除了有特别记载的情况以外，各构成要素不是本发明所必须的。另外，以下在有多个实施方式的情况下，除了有特别记载的情况以外，最初就预定可以适当地组合各实施方式的特征部分。
图1是表示具有本发明的一个实施方式的旋转电机用末端组件的混合动力车辆(HV：hybrid vehicle)的图。在本说明书中，“电动车辆”不限于混合动力车辆，例如燃料电池车、电动汽车等也包含在“电动车辆”中。
参照图1，混合动力车辆包括定子10、转子20、轴30、减速机构40、差速器机构50、驱动轴座部60、PCU(Power Control Unit：动力控制单元)70、作为能够进行充电和放电的二次电池的蓄电池80。
定子10和转子20构成具有电动机和发电机的功能的旋转电机(电动发电机)。转子20组装到轴30上。轴30经由轴承被驱动单元的壳体可旋转地支撑。
定子10具有环状的定子铁心。通过层压铁或铁合金等板状的磁性体来构成定子铁心。在定子铁心的内周面上形成有多个定子齿、以及作为在该定子齿部之间形成的凹部的槽部。槽部设置成向定子铁心的内周侧开口。
具有作为三个绕线相的U相、V相、以及W相的定子线圈以嵌入到槽部中的方式卷绕在齿部上。U相、V相、以及W相被卷绕成彼此在圆周上错开。定子线圈经由供电电缆与PCU 70连接。PCU 70经由供电电缆与蓄电池80电连接。由此，蓄电池80与定子线圈电连接。
从具有定子10和转子20的电动发电机输出的动力从减速机构40经由差速器机构50向驱动轴座部60传递。传递到驱动轴座部60的驱动力经由驱动轴(未图示)作为转矩向车轮(车轮)传递，由此使车辆行驶。
另一方面，在混合动力车辆再生制动时，车轮由于车体的惯性力而旋转。电动发电机经由驱动轴座部60、变速器机构50、以及减速机构40被来自车轮的转矩驱动。此时，电动发电机作为发电机而工作。由电动机发电机产生的电力经由PCU 70内的逆变器蓄存到蓄电池80中。
图2、图3是表示定子10的立体图(图2为模制树脂形成前；图3为模制树脂形成后)，图4是定子10的截面图。参照图2～图4，定子10包括定子铁心110、定子线圈、与定子线圈连接的汇流条、安装汇流条的末端组件1、模制树脂部120、连接器部130、绝缘体140。
如图2所示，定子线圈包括第一～第四U相线圈11U～14U、第一～第四V相线圈11V～14V、第一～第四W相线圈11W～14W。
通过将导线511U卷绕在齿上而构成了第一U相线圈11U，导线511U的一个端部与第一U相线圈用端子4111U连接，导线511U的另一端与第一U相线圈用端子1111U连接。
通过将导线511V卷绕在齿上而构成了第一V相线圈11V。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。
通过将导线511W卷绕在齿上而构成了第一W相线圈11W，导线511W的一端与第一W相线圈用端子2211W连接，导线511W的另一端与第一W相线圈用端子3111W连接。
通过将导线512U卷绕在齿上而构成了第二U相线圈12U，导线512U的一端与第二U相线圈用端子3212U连接，导线512U的另一端与第二U相线圈用端子4112U连接。
通过将导线512V卷绕在齿上而构成了第二V相线圈12V。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。
通过将导线512W卷绕在齿上而构成了第二W相线圈12W。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2212W连接。
通过将导线513U卷绕在齿上而构成了第三U相线圈13U。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。
通过将导线513V卷绕在齿上而构成了第三V相线圈13V。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2313V连接。
通过将导线513W卷绕在齿上而构成了第三W相线圈13W。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。
通过将导线514U卷绕在齿上而构成了第四U相线圈14U。导线514U的一端与第四U相线圈用端子1314U连接，导线514U的另一端与第四U相线圈用端子1114U连接。
通过将导线514V卷绕在齿上而构成了第四V相线圈14V。导线514V的一端与第四V相线圈用端子2314V连接，导线514V的另一端与第四V相线圈用端子2114V连接。
通过将导线514W卷绕在齿上而构成了第四W相线圈14W。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。
如图2、图4所示，用于线圈的各端子设置成从导轨100突出。该端子具有凹部，该凹部接收各导线，从而确保导线和端子的连接。各线圈在组装到定子110上之前被卷绕在绝缘体140上而成为盒式线圈(cassettecoil)。
参照图3、图4，设置在定子铁心110上的导轨和线圈通过由树脂构成的模制树脂部120而被进行模制(molding)。由此，能够可靠地对各线圈进行定位，并能够确保相邻的线圈之间的绝缘。关于这种使用了树脂的模制，不限于形成如图3、图4所示的成型体，也可以采用通过将清漆等绝缘树脂涂覆在线圈表面上来确保各线圈的定位的结构。
图5是示意性地表示末端组件1中的各汇流条的连接状态的图，图6是表示末端组件1所包括的导轨100的截面图。
参照图5、图6，在导轨100上形成有从该导轨100的内周侧向外周侧排列的多个槽100A、100B、100C、100D。槽100A、100B、100C、100D为分别在途中中断了的形状。
汇流条包括第一汇流条11～13、第二汇流条21～23、第三汇流条31～34、第四汇流条41。
第一汇流条11、12、13嵌入到槽100A内。在第一汇流条11上设置第一U相线圈用端子1111U和第四U相线圈用端子1114U。另外，在第一汇流条11上安装连接器端子130U。从连接器端子130U供应电力，该电力向第一汇流条11传递。在第一汇流条12上设置第一V相线圈用端子1211V和第二V相线圈用端子1212V。在第一汇流条13上设置第三U相线圈用端子1313U和第四U相线圈用端子1314V。
第二汇流条21、22、23嵌入到槽100B内。在第二汇流条21上设置第一V相线圈用端子2111V和第四V相线圈用端子2114V。另外，在第二汇流条21上安装连接器端子130V。从连接器端子130V供应电力，该电力向第二汇流条21传递。在第二汇流条22上设置第一W相线圈用端子2211W和第二W相线圈用端子2212W。在第二汇流条23上设置第三V相线圈用端子2313U和第四V相线圈用端子2314V。
第三汇流条31、32、33、34嵌入到槽100C内。在第三汇流条31上设置第四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上安装连接器端子130W。从连接器端子130W供应电力，该电力向第三汇流条31传递。在第三汇流条32上设置第二U相线圈用端子3212U、第二V相线圈用端子3212V、第二W相线圈用端子3212W。在第三汇流条33上设置第三U相线圈用端子3313U、第三V相线圈用端子3313V、第三W相线圈用端子3313W。第三汇流条32、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。在第三汇流条34上设置第三W相线圈用端子3413W和第四W相线圈用端子3414W。
第四汇流条41嵌入到槽100D内。在第四汇流条41上设置第一U相线圈用端子4111U和第二U相线圈用端子4112U。
在图5中表示了星形接线的三相交流电动机，但是不限于此，例如本发明也可以应用于三角形接线的三相线圈电动机。
下面，使用图7来说明将末端组件1组装到定子10上的工序。参照图7，末端组件1具有定位销101和定位孔102。另外，在定子铁心110的轴向端面上的与定位销101相对应的位置处形成有定位销插入孔111。
如果将末端组件1载放在定子铁心110的轴向端面上，则定位销101插入到定位销插入孔111中。
在本实施方式中，使用固定器来保持末端组件1，并在该状态下自动地组装到定子铁心110上。这里，在末端组件1上形成有相位确定孔102，通过将固定在固定器上的导向销插入该相位确定孔102中来确定被固定器保持的末端组件1的旋转相位。由此，可以实现末端组件1的自动组装。
另外，在图7中表示了在被组装了盒式线圈的定子铁心110上组装末端组件1的例子，但是在典型的例子中，在定子铁心110上组装了末端组件1之后在该定子铁心110上组装盒式线圈。
在定子铁心110上组装了末端组件1之后，使用型箱来形成模制树脂部120。在本实施方式中，如图8所示，在连接器部130上形成有定位孔131，通过将固定在型箱上的导向销插入该定位孔131中来进行用于模制树脂部120的型箱的定位。由此，可以实现型箱的自动组装。
如上所述，在本实施方式中，可以实现末端组件1和型箱的自动组装，因此能够降低定子10的制造成本并适于大量生产。
也可以代替上述相位确定孔102而设置突起，并在固定在固定器上的导向销的顶端设置与该突起相配合的凹部。另外，也可以代替上述定位孔131而设置突起，并在固定在型箱上的导向销的顶端设置与该突起相配合的凹部。
图9是表示定子10的变形例的俯视图，图10是图9所示的定子10的截面图。参照图9、图10，在本变形例中，设置有从绝缘体140的背面向定子10的径向外侧突出的突出部141，该突出部141与末端组件1的导轨100相配合。由此，可以固定绝缘体140和卷绕在该绝缘体140上的定子线圈。
如果绝缘体140不具有突出部141，则为了固定绝缘体140，需要将与绝缘体140相配合的槽等配合部设置在定子铁心110上。当设置了这样的槽时，在该部分可能会产生裂缝，或者铁心的宽度可能会变窄而使磁通量容易饱和，因此会影响旋转电机的输出。与此相反，通过设置如上述那样的突出部141，不需要在定子铁心110上设置槽等，因此能够抑制铁心的裂缝、铁心宽度的减小等。另外，通过绝缘体140从上方按压末端组件1，由此能够防止末端组件1浮起。
另外，在图9中，仅在第一V相线圈11V和第一W相线圈11W上分别设置有两个突出部141，但是可以适当地改变设置突出部141的盒式线圈。典型的是，在所有的盒式线圈上设置突出部141。另外，在各盒式线圈上，既可以仅设置一个突出图141，也可以设置三个以上的突出部141。
接下来，参照图11来说明本实施方式的定子10的制造方法。如图11所示，定子10的制造方法包括：通过固定器来保持末端组件1(汇流条组件)的工序(S10)、将被固定器保持的末端组件1组装到定子铁心110上的工序(S20)、以及对被组装到了定子铁心110上的末端组件1进行树脂模制而形成模制树脂部120的工序(S30)。
在S10中，当通过固定器来保持末端组件1时，通过将固定器的导向销插入到形成在末端组件1上的相位确定孔102中来确定末端组件1的绕轴向的旋转相位。这样，使用相位确定孔102来确定末端组件1的绕轴向的旋转相位，由此可以自动向定子铁心110上组装末端组件1。
在S30中，当对末端组件1进行树脂模制时，通过将模制树脂部120的型箱的导向销插入到形成在末端组件1上的定位孔131中来进行型箱的定位。这样，使用定位孔131来进行用于树脂模制的型箱的定位，由此可以自动地进行型箱的组装。
如上所述，根据本实施方式的末端组件1，能够通过将固定器的导向销插入到相位确定孔102中来确定导轨100的旋转相位，因此可以将末端组件1自动地组装到定子铁心110上。
另外，能够有效地利用导轨100上的未形成有第一～第四汇流条11～13、21～23、31～34、41的部分的空间来形成相位确定孔102，因此不会阻碍末端组件1的小型化。
另外，能够通过将型箱的导向销插入到定位孔131中来进行型箱的定位，因此可以自动地组装型箱。
另外，根据本实施方式的定子10，绝缘体140与末端组件1相配合，由此能够进行绝缘体140、以及卷绕在该绝缘体140上的第一～第四U相线圈11U～14U、第一～第四V相线圈11V～14V、以及第一～第四W相线圈11W～14W的固定。
概括上述内容如下。即，本实施方式的用于旋转电机的末端组件包括：作为“汇流条容纳体”的导轨100，该导轨100为环状，并具有在周向上延伸的槽100A～100D；第一～第四汇流条11～13、21～23、31～34、41，嵌入到槽100A～100D内；以及连接器部130，具有连接该汇流条和外部布线的连接器端子130U、130V、130W。导轨100具有用于确定导轨100的绕轴向的旋转相位的相位确定孔102，连接器部130具有用于对模制导轨100的模制树脂部120的型箱的位置进行定位的定位孔131。相位确定孔102和定位孔131构成使导向销嵌入到其中的“导向部”。
在末端组件1中，第一～第四汇流条11～13、21～23、31～34、41设置成在导轨100的径向上排列。相位确定孔102被设置在第一～第四汇流条11～13、21～23、31～34、41在导轨100的周向上均被分割了的位置处。
另外，在末端组件1中，相位确定孔102设置在构成旋转电机的中性点的第三汇流条32、33之间。
本实施方式的定子10包括：定子铁心110，具有齿部；绝缘体140，嵌套在齿部上；作为“定子线圈”的第一～第四U相线圈11U～14U、第一～第四V相线圈11V～14V、第一～第四W相线圈11W～14W，被卷绕在绝缘体140上；以及末端组件1。绝缘体140具有作为与末端组件1相配合的“配合部”的突出部141。
以上说明了本发明的实施方式，但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
本发明例如可以适用于具有汇流条的旋转电机用末端组件、具有该末端组件的旋转电机、以及该旋转电机的制造方法。
Claims (8)
1.一种旋转电机用末端组件，安装在旋转电机的定子的轴向端面上，所述旋转电机用末端组件包括：
汇流条容纳体(100)，该汇流条容纳体(100)为环状，并具有在周向上延伸的槽(100A～100D)；以及
汇流条(11～13、21～23、31～34、41)，嵌入到所述槽(100A～100D)中；
其中，所述汇流条容纳体(100)具有导向部(102)，所述导向部(102)用于确定所述汇流条容纳体(100)的绕轴向的旋转的相位。
2.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(11～13、21～23、31～34、41)包括在所述汇流条容纳体(100)的径向上排列的多个部件，
所述导向部(102)设置于在所述汇流条容纳体(100)的径向上排列的多个所述部件(11～13、21～23、31～34、41)在所述汇流条容纳体(100)的周向上均被分割了的位置。
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(11～13、21～23、31～34、41)包括构成所述旋转电机的中性点的多个部件(32、33)，
所述导向部(102)设置在构成中性点的多个所述部件(32、33)之间。
4.一种旋转电机，包括：
定子铁心(110)，具有齿部；
绝缘体(140)，嵌套在所述齿部上；
定子线圈(11U～14U、11V～14V、11W～14W)，卷绕在所述绝缘体(140)上；以及
权利要求1所述的旋转电机用末端组件(1)；
其中，所述绝缘体(140)具有配合部(141)，所述配合部(141)与所述旋转电机用末端组件(1)相配合。
5.一种旋转电机用末端组件，安装在旋转电机的定子的轴向端面上，所述旋转电机用末端组件包括：
汇流条容纳体(100)，该汇流条容纳体(100)为环状，并具有在周向上延伸的槽(100A～100D)；
汇流条(11～13、21～23、31～34、41)，嵌入到所述槽(100A～100D)中；以及
连接器部(130)，具有连接所述汇流条(11～13、21～23、31～34、41)和外部布线的端子(130U、130V、130W)；
其中，所述连接器部(130)具有导向部(131)，所述导向部(131)用于对模制所述汇流条容纳体(100)的模制树脂部的型箱进行定位。
6.一种旋转电机，包括：
定子铁心(110)，具有齿部；
绝缘体(140)，嵌套在所述齿部上；
定子线圈(11U～14U、11V～14V、11W～14W)，卷绕在所述绝缘体(140)上；以及
权利要求5所述的旋转电机用末端组件(1)；
其中，所述绝缘体(140)具有配合部，所述配合部与所述旋转电机用末端组件(1)相配合。
7.一种旋转电机的制造方法，包括：
工序(S10)，在通过将导向销插入到导向部(102)中来确定旋转电机用末端组件(1)的绕轴向的旋转的相位的同时通过固定器来保持所述末端组件(1)，其中所述导向部(102)形成在环状的所述末端组件(1)上；以及
工序(S20)，将被所述固定器保持的所述末端组件(1)组装到定子铁心(110)上。
8.一种旋转电机的制造方法，包括：
工序(S10)，通过固定器来保持环状的旋转电机用末端组件(1)；
工序(S20)，将被所述固定器保持的所述末端组件(1)组装到定子铁心(110)上；以及
工序(S30)，通过将导向销插入到形成在所述末端组件(1)上的导向部(131)中来对用于树脂模制的型箱进行定位，并使用所述型箱对已组装在所述定子铁心(110)上的所述末端组件(1)进行树脂模制。
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