СТАТОР Российский патент 2018 года по МПК H02K3/34 H02K3/38 H02K1/16 

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к статору и более конкретно к вращающейся электрической машине с изолирующей бумагой, вставленной в пазы.

Описание предшествующего уровня техники

[0002] В публикациях японских патентным заявок N 2007-312549 и №2003-299289 раскрыты статоры, содержащие изолирующую опорную манжету, обеспечивающую изоляцию между обмоткой и сердечником статора.

[0003] Например, статор, описанный в публикации японской патентной заявки №2014-135865, содержит сердечник статора с множеством зубьев статора, выполненных на внутренней периферийной поверхности, кольцевую опорную манжету, размещенную на торцовой поверхности сердечника статора, и изолирующую бумагу, вставленную в пазы, каждый из которых сформирован между зубьями статора. В пазах находится обмотка.

[0004] В статоре, описанном в JP 2014-135865 А, концы изолирующей бумаги удерживаются между опорной манжетой и сердечником статора. На этапе намотки обмотки через паз опорная манжета может немного перемещаться, когда внешнее усилие приложено к опорной манжете. Затем участок изолирующей бумаги, удерживаемой между опорной манжетой и сердечником статора, может порваться. Если изолирующая бумага рвется, сердечник статора обнажается через изолирующую бумагу и становится трудно обеспечить изоляцию между обмоткой и сердечником статора.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0005] Настоящее изобретение относится к статору, в котором между сердечником статора и обмоткой закреплена изоляция.

[0006] В соответствии с одним из объектов настоящего изобретения статор содержит сердечник статора, изолирующие элементы, обмотку и изолирующую бумагу. Сердечник статора содержит ярмо, которое пролегает в виде кольца, и множество зубьев статора, которые размещены на периферийной поверхности ярма с промежутками в направлении вдоль окружности ярма. Сердечник статора является кольцеобразным и имеет пазы. Каждый паз размещен между зубьями статора, расположенными рядом друг с другом в направлении вдоль окружности сердечника статора. Изолирующие элементы размещены на зубьях статора на одной торцовой поверхности из пары торцовых поверхностей сердечника статора. Пара торцовых поверхностей выровнена относительно друг друга в направлении толщины сердечника статора. В пазах размещена обмотка. Обмотка выступает наружу из сердечника статора через окно паза, расположенное в одной из торцовых сторон. Изолирующая бумага размещена в пазу между обмоткой и сердечником статора. Изолирующая бумага содержит боковые стенки, проходящие вдоль зубьев статора, и донную стенку. Донная стенка пролегает вдоль упомянутой периферической поверхности ярма и соединена с боковыми стенками. Изолирующая бумага размещена так, чтобы выступать через окно паза. Внутренняя поверхность сердечника статора, очерчивающая паз, имеет выемку в местоположении, рядом с соединительными участками между боковыми стенками и донной стенкой изолирующей бумаги. Выемка проходит таким образом, чтобы располагаться на расстоянии от соединительных участков изолирующей бумаги в любом из направлений: радиальном направлении и направлении вдоль окружности. Указанная выемка пролегает от одной торцовой поверхности в направлении толщины. Изолирующие элементы содержат выступ, который выполнен с возможностью размещения внутри этой выемки.

[0007] В описанном выше статоре, когда обмотка намотана вокруг зубьев статора, выступающие участки боковых стенок изолирующей бумаги, которые выступают через окно паза, прижаты обмоткой в направлении вдоль окружности. При прижатии в направлении вдоль окружности выступающие участки деформируются вдоль поверхности изолирующего элемента, размещенного на зубьях статора. С другой стороны донная стенка изолирующей бумаги выполнена таким образом, чтобы пролегать в направлении вдоль окружности, и с трудом деформируется в направлении вдоль окружности.

[0008] Соответственно на соединительных участках между боковыми стенками и донной стенкой концы соединительных участков могут разорваться. Когда конец соединительного участка разрывается, сначала обнажается верхняя поверхность изолирующего элемента. В момент, когда верхняя поверхность изолирующего элемента обнажается, изоляция между сердечником статора и обмоткой по-прежнему сохраняется.

[0009] Разрыв, произошедший на конце соединительного участка, может увеличиться и достичь паза. Тем не менее, выемка выполнена в сердечнике статора в положении рядом с соединительными участками, а выступ изолирующего элемента расположен внутри выемки.

[0010] Соответственно, даже если разрыв изолирующей бумаги достигает паза, выступ изолирующего элемента обнажается через изолирующую бумагу, так что с помощью изолирующей бумаги предотвращается обнажение сердечника статора. В результате может быть обеспечена изоляция между сердечником статора и обмоткой.

[0011] В соответствии с упомянутым выше объектом боковые стенки могут включать в себя первую боковую стенку, проходящую вдоль одного из двух зубьев статора, которые являются смежными друг другу в направлении вдоль окружности, и вторую боковую стенку, проходящую вдоль другого из зубьев статора. Соединительные участки могут включать в себя первый соединительный участок, соединяющий первую боковую стенку и донную стенку друг с другом, и второй соединительный участок, соединяющий вторую боковую стенку и донную стенку друг с другом. Выемка может быть выполнена таким образом, чтобы пролегать от первого смежного положения, примыкающего к первой боковой стенке; проходить от положения, смежного с первым соединительным участком, до положения, смежного со вторым соединительным участком; и достигать второго смежного положения, примыкающего ко второй боковой стенке. Выступ может быть выполнен с возможностью пролегания от первого смежного положения до второго смежного положения.

[0012] В приведенном выше статоре выемка и выступ выполнены таким образом, чтобы пролегать от первого смежного положения, примыкающего к первой боковой стенке, проходить от положения, смежного с первым соединительным участком, до положения, смежного со вторым соединительным участком, и достигать второго смежного положения, примыкающего ко второй боковой стенке. Соответственно, даже если изолирующая бумага рвется на первом соединительном участке и прилегающей области или на втором соединительном участке и прилегающей области, выступ обнажается и предотвращается обнажение сердечника статора.

[0013] В соответствии с указанными выше объектами каждый из зубьев статора может дополнительно содержать желобки на кончиках, которые выполнены на более внутренней части поверхности в радиальном направлении сердечника статора, чем выемка. Изолирующие элементы могут содержать выступы на кончиках так, чтобы они были расположены внутри указанных желобков на кончиках.

[0014] В приведенном выше статоре изолирующий элемент входит в зацепление с сердечником статора с помощью выступа, размещенного внутри выемки, и выступы на кончиках расположены внутри желобков на кончиках. Таким образом, можно предотвратить смещение изолирующего элемента от торцовой поверхности сердечника статора.

[0015] В соответствии со статором согласно настоящему изобретению может быть обеспечена изоляция между сердечником статора и обмоткой.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0016] Признаки, преимущества, а также техническая и промышленная значимость примерных вариантов осуществления настоящего изобретения будут описаны ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых одинаковые ссылочные положения обозначают одинаковые элементы, и на которых:

Фиг. 1 представляет собой вид в разрезе, показывающий вращающуюся электрическую машину, содержащую статор в соответствии с первым вариантом осуществления;

Фиг. 2 представляет собой развертку внутренней периферийной поверхности статора 4;

Фиг. 3 представляет собой разделенный на компоненты вид в перспективе, показывающий статор 4;

Фиг. 4 вид в перспективе, на котором показана часть изолирующей бумаги 40, опорная манжета 20 и сердечник 10 статора;

Фиг. 5 представляет собой разделенный на компоненты вид в перспективе, показывающий сердечник 10 статора, опорную манжету 20 и изолирующую бумагу 40;

Фиг. 6 представляет собой вид в перспективе, показывающий отверстие паза 24 и прилегающую конструкцию;

Фиг. 7 представляет собой вид в плане, иллюстрирующий выемку 45;

Фиг. 8 представляет собой вид в перспективе, показывающий для поверхностей опорной манжеты 20 опорную поверхность 47, размещенную на торцовой поверхности 11;

Фиг. 9 представляет собой вид в перспективе, показывающий опорную манжету 20, при установке на торцовой поверхности 11;

Фиг. 10 представляет собой вид в разрезе в перспективе, показывающий выступ 48 и прилегающую конструкцию в положении, показанном на фиг. 9;

Фиг. 11 представляет собой вид в разрезе в перспективе, а также вид в разрезе торцовой поверхности 11, показывающий изолирующую бумагу 40, выступ 48 и прилегающую конструкцию;

Фиг. 12 представляет собой блок-схему способа, показывающую процесс изготовления статора 4;

Фиг. 13 представляет собой вид в перспективе, схематически показывающий этапы 2-4, изображенные на фиг. 12;

Фиг. 14 представляет собой развертку, показывающую множество сегментов 83 при установке в пазы 24 и т.д.

Фиг. 15 представляет собой развертку, схематически показывающий этап, изображенный на фиг. 14;

Фиг. 16 представляет собой развертку, показывающий этап загибания ножек сегментов 83;

Фиг. 17 представляет собой вид, схематично показывающий этап, изображенный на фиг. 16;

Фиг. 18 представляет собой вид в перспективе, показывающий изолирующую бумагу 40 и прилегающую конструкцию после выполнения этапа изгибания сегмента, изображенного на фиг. 17;

Фиг. 19 представляет собой вид в перспективе, показывающий изолирующую бумагу 40 и прилегающую конструкцию после выполнения этапа изгибания сегмента, изображенного на фиг. 17;

Фиг. 20 представляет собой вид в перспективе, показывающий изолирующую бумагу 40, разорванную на верхнем конце соединительного участка 59;

Фиг. 21 представляет собой частичный вид в разрезе, изображающий зубья 23 статора и прилегающую конструкцию;

Фиг. 22 представляет разделенный на компоненты вид в перспективе, показывающий вращающуюся электрическую машину 1А в соответствии со вторым вариантом осуществления;

Фиг. 23 представляет собой вид в перспективе, показывающий опорную поверхность 47 опорной манжеты 20А;

Фиг. 24 представляет собой вид в разрезе со стороны кончиков зубьев 23 статора; а также

Фиг. 25 вид в перспективе, показывающий модифицированный пример конструкции выступа 48 и выемки 45.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0017] Фиг. 1 представляет собой вид в разрезе, показывающий вращающуюся электрическую машину, содержащую статор в соответствии с первым вариантом осуществления. Как показано на фиг. 1, вращающаяся электрическая машина 1 содержит вращающийся вал 2, который вращается вокруг осевой линии О вращения, ротор 3, закрепленный на наружной периферийной поверхности вращающегося вала 2, и статор 4, выполненный таким образом, чтобы окружать ротор 3.

[0018] Ротор 3 включает в себя цилиндрический сердечник 5 ротора, и постоянные магниты 7, вставленные в отверстия 6 для вставки магнитов, выполненные в сердечнике 5 ротора. Один магнитный полюс 8 образован парой постоянных магнитов 7, размещенных в форме буквы V, и восемь магнитных полюсов образованы в роторе 3, в примере, показанном на фиг. 1.

[0019] Статор 4 содержит сердечник 10 статора, имеющий кольцевую форму, и обмотку 9 статора, размещенную в сердечнике 10 статора.

[0020] Сердечник 10 статора содержит ярмо 22, имеющее кольцевую форму, и множество зубьев 23 статора, выполненных с промежутками на внутренней периферийной поверхности ярма 22. Каждый из пазов 24 сформирован между зубьями 23 статора, примыкающими друг к другу в направлении D2 вдоль окружности ярма 22. Фиг. 2 является видом развертки части внутренней периферийной поверхности статора 4. Сердечник 10 статора сформирован, например, наслаиванием нескольких стальных пластин 13. Как показано на фиг. 2, часть обмотки 9 статора вставлена в пазы 24.

[0021] Как показано на фиг. 1, обмотка 9 статора содержит две U-фазные обмотки U1, U2, соединенные параллельно друг с другом, две V-фазные обмотки V1, V2, соединенные параллельно друг с другом, а также две W-фазных обмотки W1, W2, соединенные параллельно друг с другом. Имеется 48 пазов 24, выполненных в сердечнике 10 статора.

[0022] Например, U-фазную обмотку U1 вставляют в паз 24U1 и паз 24U3, и наматывают несколько раз между пазом 24U1 и пазом 24U3. После намотки заранее заданного количества раз, U-фазную обмотку U1 протягивают в паз 24U5. Затем U-фазную обмотку U1 наматывают несколько раз между пазом 24U5 и пазом 24U7. После этого U-фазную обмотку U1 протягивают в дальний паз и наматывают таким же образом, с тем чтобы обмотать вокруг сердечника 10 статора. U-фазная обмотка U2, V-фазные обмотки V1, V2 и W-фазные обмотки W1, W2 выполнены таким же образом. Таким образом, статор 4 первого варианта осуществления является электрическим двигателем с распределенной обмоткой.

[0023] Фиг. 3 представляет собой разделенный на компоненты вид в перспективе, показывающий статор 4. Обмотка не показана на фиг. 3. Как показано на фиг. 3, статор 4 содержит опорную манжету 20 (изолирующий элемент), размещенный на торцовой поверхности 11 сердечника 10 статора, опорную манжету 21 (изолирующий элемент), размещенный на торцовой поверхности 12 сердечника 10 статора, и изолирующую бумагу 40.

[0024] Торцовая поверхность 11 и торцовая поверхность 12 сердечника 10 статора выровнены относительно друг друга в направлении толщины D1 сердечника 10 статора, и пазы 24 выполнены от торцовой поверхности 11 до торцовой поверхности 12.

[0025] Опорные манжеты 20, 21 выполнены из изолирующего материала, такого как смола. Опорная манжета 20 содержит внутреннюю рамку 30, имеющую кольцевую форму, наружную рамку 31, выполненную таким образом, чтобы охватить внешнюю кромку внутренней рамки 30, и множество крышек 32, выполненных таким образом, чтобы соединять внутреннюю рамку 30 и наружную рамку 31 друг с другом.

[0026] Наружная рамка 31 имеет больший диаметр, чем внутренняя рамка 30. Крышки 32 размещены с промежутками в направлении вдоль окружности внутренней рамки 30 и наружной рамки 31. Каждое из соединительных отверстий 33, сообщающихся с пазами 24, выполнено между соседними крышками 32. На стороне торцовой поверхности 11 крышки 32 размещены на зубьях 23 статора сердечника 10 статора.

[0027] Опорная манжета 21 выполнена таким же образом, что и опорная манжета 20. Опорная манжета 21 содержит внутреннюю рамку 35, проходящую кольцеобразно, кольцевую внешнюю рамку 36, расположенную с внешней стороны внутренней рамки 35, и крышки 37, соединяющие внутреннюю рамку 35 и наружную рамку 36 друг с другом. Крышки 37 размещены с промежутками в направлении вдоль окружности внутренней рамки 35 и наружной рамки 36. Каждое из соединительных отверстий 38 выполнено между крышками 37, расположенными рядом друг с другом в направлении вдоль окружности. На стороне торцовой поверхности 12 крышки 37 размещены на зубьях 23 статора.

[0028] Фиг. 4 представляет собой вид в перспективе, изображающий часть изолирующей бумаги 40, опорной манжеты 20 и сердечника 10 статора, а на фиг. 5 представлен разделенный на компоненты вид в перспективе, изображающий сердечник 10 статора, опорную манжету 20 и изолирующую бумагу 40. На фиг. 4 и фиг. 5 обмотка 9 статора не показана. Как показано на фиг. 4, изолирующая бумага 40 вставлена в паз 24 и соединительное отверстие 33 опорной манжеты 20. Изолирующая бумага 40 содержит пару боковых стенок 56, 57, проходящих вдоль пары зубьев 23 статора, смежных друг к другу в направлении D2 вдоль окружности, и донную стенку 58, соединяющую боковую стенку 56 и боковую стенку 57 друг с другом. Донная стенка 58 расположена таким образом, чтобы проходить в направлении D2 вдоль окружности ярма 22. Боковая стенка 56 является одним из примеров первой боковой стенки, а боковая стенка 57 является одним из примеров второй боковой стенки.

[0029] Как показано на фиг. 5, пазы 24 выполнены таким образом, чтобы выходить на торцовой поверхности 11 сердечника 10 статора. Как показано на фиг. 2, обмотка 9 статора выполнена таким образом, чтобы проходить через пазы 24 и выступать наружу через окна пазов 24, образованные в торцовой поверхности 11 сердечника 10 статора. Обмотка 9 статора изогнута вдоль верхней поверхности крышек 32, размещенных на торцовой поверхности 11. Изолирующая бумага 40 размещена внутри пазов 24, между сердечником 10 статора и обмоткой 9 статора. Изолирующая бумага 40 сформирована таким образом, чтобы выступать из окон пазов 24, расположенных на торцовой поверхности 11.

[0030] Боковая стенка 56 и боковая стенка 57 выполнены таким образом, что расстояние между ними в направлении вдоль окружности D2 возрастает по мере того как эти стенки отходят от окна паза 24. Участок боковой стенки 56, выступающий через окно паза 24, изогнут вдоль верхней поверхности крышки 32А. Участок боковой стенки 57, выступающий через окно паза 24, изогнут вдоль верхней поверхности крышки 32В.

[0031] Фиг. 6 представляет собой вид в перспективе, показывающий окно паза 24 и прилегающую конструкцию. Как показано на фиг. 6, сердечник 10 статора имеет основное отверстие 46 паза, формирующее основную часть паза 24, а выемка 45 выполнена таким образом, чтобы увеличивать открытую площадь паза 24. Внутренняя поверхность сердечника 10 статора, образующая основное отверстие 46 паза, включает в себя пару внутренних поверхностей 70, 71, обращенных друг к другу в направлении D2 вдоль окружности, и донную поверхность 72, проходящую в направлении D2 вдоль окружности.

[0032] Например, глубина выемки 45 в направлении толщины D1 эквивалентна толщине нескольких наслоенных стальных пластин. Внутренняя поверхность выемки 45 содержит внутреннюю периферийную поверхность 73, проходящую от торцовой поверхности 11 в направлении толщины D1, и нижнюю поверхность 74, проходящую вдоль края основного отверстия 46 паза.

[0033] Как показано на фиг. 7, когда сердечник 10 статора изображен на виде сверху, из положения, отстоящего от торцовой поверхности 11, выемка 45 выполнена таким образом, чтобы обрамлять край основного отверстия 46 паза, расположенный на наружной стороне в радиальном направлении.

[0034] Фиг. 8 представляет собой вид в перспективе, показывающий для поверхности опорной манжеты 20 опорную поверхность 47, размещенную на торцовой поверхности 11. Как показано на фиг. 8, множество выступов 48 выполнено на наружной рамке 31 опорной манжеты 20. Выступы 48 размещены внутри выемок 45, показанных на фиг. 7.

[0035] Фиг. 9 представляет собой вид в перспективе, показывающий опорную манжету 20 при установке на торцовой поверхности 11. Фиг. 10 представляет собой вид в разрезе в перспективе, показывающий выступ 48 и прилегающую конструкцию в положении, показанном на фиг. 9. На фиг. 9 крышки 32 размещены на верхних поверхностях зубьев 23 статора, и опорная манжета 20 размещена таким образом, что соединительные отверстия 33 сообщаются с пазами 24.

[0036] Как показано на фиг. 10, когда крышка 32 размещена на верхней поверхности зуба 23 статора, выступ 48 вставлен в выемку 45. С выступом 48, размещенным в выемке 45, паз 24 формируется внутренней поверхностью 53 выступа 48 и внутренней поверхностью сердечника 10 статора, определяющей основное отверстие 46 паза.

[0037] Фиг. 11 представляет собой вид в разрезе в перспективе, и представляет собой вид в разрезе торцовой поверхности 11, показывающий изолирующую бумагу 40, выступ 48 и прилегающую конструкцию.

[0038] Как показано на фиг. 11, изолирующая бумага 40 включает в себя боковую стенку 56, проходящую вдоль внутренней поверхности 70, боковую стенку 57, проходящую вдоль внутренней поверхности 71, и донную стенку 58, проходящую вдоль донной поверхности 72. Концевой участок изолирующей бумаги 40, как он показан на фиг. 2, не показан на фиг. 11.

[0039] Изолирующая бумага 40 включает в себя соединительный участок 59, соединяющий боковую стенку 56 и донную стенку 58 друг с другом, а также соединительный участок 60, соединяющий боковую стенку 57 и донную стенку 58 друг с другом. Соединительный участок 59 и соединительный участок 60 выполнены таким образом, чтобы быть выгнутыми или изогнутыми.

[0040] При этом выемка 45 пролегает таким образом, что внутренняя поверхность сердечника 10 статора отстоит от соединительных участков 59, 60 изолирующей бумаги 40 в одном из следующих направлений - радиальном и направлении вдоль окружности. В частности, выемка 45 выполнена таким образом, чтобы пролегать от первого смежного местоположения Р1, примыкающего к боковой стенке 56 изолирующей бумаги 40, проходить через местоположение Р3, примыкающее к соединительному участку 59, и местоположение Р4, примыкающее к соединительному участку 60, и достигать второго смежного местоположения Р2, примыкающего к боковой стенке 57. Расстояние от первого смежного местоположения Р1 до местоположения Р3 меньше, чем ширина паза 24 в направлении D2 вдоль окружности, а расстояние от второго местоположения Р2 прилегания до местоположения Р4 меньше, чем ширина паза 24 направлении D2 вдоль окружности.

[0041] Выступ 48 размещается в выемке 45 и выполнен таким образом, чтобы пролегать от первого смежного местоположения Р1 до второго смежного положения Р2 выемки 45. Выступ 48 содержит боковую стенку 80, поддерживающую боковую стенку 56 изолирующей бумаги 40, донную стенку 81, поддерживающую донную стенку 58 изолирующей бумаги 40, и боковую стенку 82, поддерживающую боковую стенку 57.

[0042] Фиг. 12 представляет собой блок-схему, показывающую процесс изготовления статора 4. Как показано на фиг. 12, изготавливается сердечник 10 статора (этап 1). Этап изготовления сердечника 10 статора включает в себя этап укладки нескольких наслаиваемых стальных пластин и этап уплотнения и соединения в единое целое наслаиваемых стальных пластин.

[0043] Фиг. 13 представляет собой вид в перспективе, схематически показывающий этапы 2-4, изображенные на фиг. 12. Как показано на фиг. 13 и фиг. 12, опорная манжета 20 и опорная манжета 21 размещаются соответственно на торцовой поверхности 11 и торцовой поверхности 12 сердечника 10 статора (этап 2).

[0044] Затем изолирующую бумагу 40 вставляют в соединительные отверстия 33, пазы 24 и соединительные отверстия 38 (этап 3). Далее множество сегментов 83 вставляют в сердечник 10 статора снизу сердечника 10 статора (этап 4).

[0045] Как показано на фиг. 13, сегмент 83 включает в себя пару ножек 84, 85 и изогнутую часть 86, соединяющую конец ножки 84 и конец ножки 85 друг с другом.

[0046] Фиг. 14 представляет собой развертку, показывающую множество сегментов 83, вставленных в пазы 24, и т.д. Как показано на фиг. 14, ножки 84, 85 каждого сегмента 83 выступают в значительной мере из торцовой поверхности 11.

[0047] Фиг. 15 представляет собой развертку, схематически показывающую этап, изображенный на фиг. 14. На фиг. 15 сегменты 83а, 83b, показанные на фиг. 13, вставлены в пазы 24U1, 24U3. Сегмент 83а расположен на ближней стороне на фиг. 15 (на внутренней в радиальном направлении стороне сердечника 10 статора), в то время как сегмент 83b расположен на задней стороне 83а сегмента (на внешней в радиальном направлении стороне сердечника 10 статора).

[0048] В частности, ножки 84а, 84b сегментов 83а, 83b вставлены в паз 24U1, в то время как ножки 85а, 85b сегментов 83а, 83b вставлены в паз 24U3.

[0049] Далее ножки 84, 85 сегментов 83 загибают (этап 5). Этап загибания ножек 84, 85 сегментов 83 включает в себя этап изготовления матрицы 90, которая удерживает верхние концы ножек 84, 85, как показано на фиг. 14, и этап приведения в действие матрицы 90 путем винтообразного вращения, при этом матрица 90 удерживает верхние концы ножек 84, 85, как показано на фиг. 16.

[0050] Матрица 90, показанная на фиг. 14 и фиг. 15, имеет кольцевую форму. Так как внутренняя периферийная поверхность статора 4 показана на фиг. 14 и фиг. 15 в виде развертки, матрица 90 изображена как имеющая прямоугольную форму на фиг. 14 и фиг. 15. Матрица 90 имеет множество выемок 91, в которые вставлены верхние концы ножек 84, 85. Таким образом, верхние концы ножек 84, 85 вставлены в выемку 91.

[0051] Далее, как показано на фиг. 16, сердечник 10 статора фиксируется, матрица 90 приводится в движение таким образом, чтобы при вращении приближаться к сердечнику 10 статора. В результате ножка 84 и ножка 85 каждого сегмента 83 сгибаются.

[0052] Фиг. 17 представляет собой вид, схематично показывающий этап, изображенный на фиг. 16. Как показано на фиг. 17, ножка 84а сегмента 83а и ножка 85b сегмента 83b изогнуты в направлении D2 вдоль окружности таким образом, чтобы ножка 84а и ножка 85b приближались друг к другу. Затем передний конец ножки 84а и передний конец ножки 85b приваривают друг к другу. Таким образом, обмотка, проходя один раз между пазом 24U1 и пазом 24U3, формируется.

[0053] Далее, множество сегментов вставляют в паз 24U1 и паз 24U3, и каждый сегмент соединяют с другим сегментом, как это показано на фиг. 17, и, таким образом, обмотка, несколько раз проходя между пазом 24U1 и пазом 24U3, может быть сформирована.

[0054] В пазу 24U5 и пазу 24U7 на фиг. 1 также обмотка, несколько раз проходящая между пазом 24U5 и пазом 24U7, сформирована таким же образом.

[0055] На этапе гибки, изображенном на фиг. 16, сегмент, размещенный со стороны наиболее удаленной от центра в радиальном направлении или со стороны, наиболее приближенной к центру в радиальном направлении, из множества сегментов, вставленных в пазы 24U1, 24U3, и сегмент, размещенный со стороны наиболее удаленной от центра в радиальном направлении или со стороны, наиболее приближенной к центру в радиальном направлении, из множества сегментов, расположенных в пазах 24U5, 24U7, соединяют друг с другом. Таким образом, образуется перекрещивающийся провод 39, показанный пунктирной линией на фиг. 17. Обмотку, сформированную в пазах 24U1, 24U3, и обмотку, сформированную в пазах 24U5, 24U7, соединяют друг с другом с помощью перекрещивающегося провода 39.

[0056] Таким образом, формируется U-фазная обмотка U1. Таким же образом, формируется U-фазная обмотка U2, V-фазные обмотки V1, V2 и W-фазные обмотки W1, W2, и, таким образом, может быть выполнена вращающаяся электрическая машина 1, показанная на фиг. 1.

[0057] Фиг. 18 представляет собой вид в перспективе, показывающий изолирующую бумагу 40 и прилегающую конструкцию после выполнения этапа изгибания сегмента, изображенного на фиг. 17. На фиг. 18 обмотка 9 статора опущена.

[0058] Как показано на фиг. 18, когда формируются U-фазная обмотка U1 и перекрещивающийся провод 39, изображенные на фиг. 17, верхние концы боковых стенок 56, 57 изолирующей бумаги 40 загибаются. В результате верхние концы боковых стенок 56, 57 загибаются вдоль верхней поверхности крышки 32.

[0059] Как показано на фиг. 19, верхние концы боковой стенки 56 и боковой стенки 57 загнуты в направлении D2 вдоль окружности, в то время как донная стенка 58 размещена по направлению D2 вдоль окружности и немного деформирована в направлении D2 вдоль окружности. Соответственно сторону 94 кромки и прилегающую часть боковой стенки 56 становится труднее согнуть в направлении D2 вдоль окружности от стороны 92 внутренней кромки в направлении к соединительной части 59. Сходным образом сторону 95 кромки и прилегающую часть боковой стенки 57 становится труднее согнуть в направлении D2 вдоль окружности от стороны 93 внутренней кромки к соединительному участку 60. Соединительный участок 59 является одним из примеров первого соединительного участка, а соединительный участок 60 является одним из примеров второго соединительного участка.

[0060] Соответственно изолирующая бумага 40 может разорваться в соединительных участках 59, 60 или вблизи от них при формировании витков каждой из фаз и перекрещивающихся проводов.

[0061] При этом фиг. 20 представляет собой вид в перспективе, показывающий изолирующую бумагу 40, разорванную на верхнем конце соединительного участка 59. Так как верхний конец соединительного участка 59 находится в положении, выступающем наружу от торцовой поверхности 11 сердечника 10 статора, когда верхний конец соединительного участка 59 начинает рваться, сначала крышка 32 опорной манжеты 20 обнажается через изолирующую бумагу 40. Как только соединительный участок 59 начинает рваться, разрыв быстро растет. В результате разрыв, возникший на верхнем конце соединительного участка 59, может достигнуть паза 24.

[0062] В статоре 4 в соответствии с первым вариантом осуществления выемка 45 выполнена в сердечнике 10 статора в местоположении, примыкающем к соединительному участку 59, и выемка 45 выполнена таким образом, чтобы проходить от торцовой поверхности 11 в направлении толщины D1. Выступ 48 опорной манжеты 20 размещен внутри выемки 45. Таким образом, даже если разрыв на соединительном участке 59 достигает внутренней части паза 24, выступ 48 обнажается, а обнажение сердечника 10 статора через изолирующую бумагу 40 предотвращается.

[0063] В частности, внутренняя поверхность выступа 48 проходит от торцовой поверхности 11 в направлении толщины D1. Таким образом, на этапе изгибания сегмента участок изолирующей бумаги 40, расположенный дальше в верхнюю сторону, чем торцовая поверхность 11, изгибается, в то время как предотвращаются от изгибания участки боковой стенки 56 и соединительный участок 59, смежные с выступом 48.

[0064] В результате, даже если верхний конец соединительного участка 59 изолирующей бумаги 40 разрывается, предотвращается рост разрыва за пределами выступа 48, так что можно предотвратить обнажение сердечника 10 статора через изолирующую бумагу 40.

[0065] Аналогичным образом, даже если разрыв происходит на соединительном участке 60 изолирующей бумаги 40, выступ 48, находящийся в местоположении, примыкающем к соединительному участку 60, предотвращает обнажение внутренней поверхности сердечника 10 статора.

[0066] На этапе изгибания ножек 84а, 84b, 85а, 85b сегментов 83а, 83b, внутреннее напряжение в направлении растяжения может воздействовать на соединительный участок 59 и соединительный участок 60, несмотря на отсутствие разрыва на изолирующей бумаге 40. Соответственно изолирующая бумага 40 может разорваться на соединительных участках 59, 60, когда изолирующая бумага 40 со временем ветшает, однако и в этом случае также можно предотвратить обнажение сердечника 10 статора через изолирующую бумагу 40.

[0067] Как показано на фиг. 16 и фиг. 17, верхняя поверхность крышки 32 имеет изогнутую форму. Поэтому когда ножки 84а, 84b, 85а, 85b сегментов 83а, 83b изгибаются, ножки 84а, 84b, 85а, 85b сегментов 83а, 83b изгибаются вдоль верхней поверхности крышки 32. Соответственно верхние концы и часть вблизи них боковой стенки 56 и боковой стенки 57 изолирующей бумаги 40 также изгибается вдоль верхней поверхности крышки 32.

[0068] Таким образом, предотвращается сгибание под острым углом боковых стенок 56, 57 и участков вблизи них изолирующей бумаги 40, при этом может быть предотвращено возникновение большого разрыва на соединительных участках 59, 60 изолирующей бумаги 40.

[0069] Таким образом, предотвращается возникновение разрыва на соединительных участках 59, 60 изолирующей бумаги 40, и даже если разрыв действительно происходит на соединительных участках 59, 60, обеспечивается изоляция между обмоткой 9 статора и сердечником 10 статора.

[0070] Как показано на фиг. 9 и т.д., выступ 48 опорной манжеты 20 вставлен в выемку 45, при этом предотвращается смещение опорной манжеты 20 от сердечника 10 статора. Таким образом, смещение опорной манжеты 20 может быть предотвращено, в то время как ножки 84а, 84b, 85а, 85b сегментов 83а, 83b сгибаются, как показано на фиг. 17, и даже когда ножки 84а, 84b, 85а, 85b сегментов 83а, 83b изгибаются таким образом, чтобы быть прижатыми к верхней поверхности крышки 32, можно предотвратить смещение опорной манжеты 20. Соответственно можно приложить большую нагрузку к ножкам 84а, 84b, 85а, 85b сегментов 83а, 83b при сгибании ножек 84a, 84b, 85а, 85b сегментов 83а, 83b и, таким образом, завершить обработку сегментов 83а, 83b в течение короткого времени.

[0071] При этом если выступ 48, показанный на фиг. 20, отсутствует, необходимо предотвратить разрыв изолирующей бумаги 40 на соединительном участке 59. Таким образом, при сгибании ножек 84а, 84b, 85а, 85b сегментов 83а, 83b, необходимо согнуть ножки 84а, 84b, 85а, 85b в положении, отстоящем от верхней поверхности крышки 32, показанной на фиг. 17, с тем чтобы предотвратить изгибание боковых стенок 56, 57 изолирующей бумаги 40.

[0072] Тем не менее, при этом сгибание ножек 84А, 84b, 85а, 85b в положении, удаленном от крышки 32, скорее всего, приведет к увеличению обмотки 9 статора в длину в направлении толщины D1 и увеличению размера вращающейся электрической машины 1.

[0073] С другой стороны, вращающаяся электрическая машина 1 согласно первому варианту осуществления снабжена выступом 48, как это показано на фиг. 20 и т.д., что позволяет обеспечить изоляцию между сердечником 10 статора и обмоткой 9 статора, даже если сегменты 83а, 83b изогнуты вдоль верхней поверхности крышки 32, как показано на фиг. 17. В результате можно изогнуть сегменты 83а, 83b вдоль крышки 32, и при этом уменьшить размеры вращающейся электрической машины 1 в направлении толщины D1.

[0074] При этом на фиг. 21 показан частичный вид в разрезе, изображающий зубья 23 статора и прилегающую конструкцию. Как показано на фиг. 21, зуб 23 статора включает в себя тело 96 зуба, выступающего в радиальном направлении внутрь от ярма 22, и широкую часть 97, выполненную на кончике основной части 96 зуба. Тело 96 зуба расположено в радиальном направлении на внутренней стороне дальше, чем выемка 45.

[0075] Ширина тела 96 зуба в направлении D2 вдоль окружности уменьшается со стороны ярма 22 в радиальном направлении к внутренней стороне. Широкая часть 97 шире, чем ширина L2 тела 96 зуба на кончике. При приведении в действие вращающейся электрической машины 1 магнитный поток от ротора 3 проникает в широкую часть 97 и проходит через внутреннюю часть зуба 23 статора, чтобы достигнуть ярма 22.

[0076] При этом расстояние L1 между выемками 45, расположенными смежно друг другу в направлении D2 вдоль окружности, больше, чем ширина L2. Таким образом, площадь поперечного сечения сердечника 10 статора, как видно в плоскости, проходящей через соседние выемки 45, в направлении, перпендикулярном к радиальному направлению сердечника 10 статора, больше, чем площадь сечения на соединительном участке между телом 96 зуба и широкой частью 97. В результате соединительный участок между широкой частью 97 и телом 96 зуба имеет самое высокое магнитное сопротивление в магнитной цепи от широкой части 97 к ярму 22. Предотвращается повышение магнитного сопротивления в магнитной цепи за счет образования выемки 45. Во вращающейся электрической машине 1, в соответствии с первым вариантом осуществления сердечник 10 статора и опорная манжета 20 входят в зацепление друг с другом посредством вставки выступа 48 в выемку 45, и может быть дополнительно предусмотрен элемент, который вводит в зацепление опорную манжету 20 с сердечником 10 статора.

[0077] Фиг. 22 представляет собой разделенный на компоненты вид в перспективе, показывающий вращающуюся электрическую машину 1А согласно второму варианту осуществления. Как показано на фиг. 22, вращающаяся электрическая машина 1А содержит сердечник 10 статора, опорную манжету 20А, размещенную на торцовой поверхности 11 сердечника 10 статора, и изолирующую бумагу 40А. Опорная манжета (не показана) размещена на противоположной торцовой поверхности сердечника 10 статора. Опорная манжета 20А содержит внутреннюю рамку 30, наружную рамку 31, крышки 32, выступы 48 и выступы 98, 99, выполненные на опорной поверхности 47 внутренней рамки 30. В зубьях 23 статора сердечника 10 статора выполнены выемки 75, 76.

[0078] Выемка 75 выполнена таким образом, чтобы проходить от одной боковой поверхности тела 96 зуба до задней поверхности широкой части 97. Выемка 76 выполнена таким образом, чтобы проходить от другой боковой поверхности тела 96 зуба до задней поверхности широкой части 97. Выемки 75, 76 выполнены так, чтобы проходить от торцовой поверхности 11 в направлении толщины D1. Изолирующая бумага 40А включает в себя боковую стенку 56, боковую стенку 57, донную стенку 58, соединительный участок 59, соединяющий боковую стенку 56 и донную стенку 58 друг с другом, и соединительный участок 60, соединяющий боковую стенку 57 и донную стенку 58 друг с другом. Изолирующая бумага 40А дополнительно содержит внутренний концевой элемент 54, соединенный с внутренней концевой стороной боковой стенки 56, и внутренний концевой элемент 55, соединенный с внутренней концевой стороной боковой стенки 57.

[0079] Фиг. 23 представляет собой вид в перспективе, показывающий опорную поверхность 47 опорной манжеты 20А. Как показано на фиг. 23, выступы 98, 99 выполнены в местоположениях, примыкающих к соединительному отверстию 33 с внутренней стороны в радиальном направлении.

[0080] Фиг. 24 представляет собой вид в разрезе со стороны кончика зуба 23 статора. Как показано на фиг. 24, боковая стенка 56 изолирующей бумаги 40А расположена вдоль боковой поверхности тела 96А зуба. Внутренний концевой элемент 54 расположен вдоль задней поверхности широкой части 97А. Соединительная часть 87 между внутренним концевым элементом 54 и боковой стенкой 56 изогнута вдоль угла, образованного боковой поверхностью тела 96А зуба и задней поверхностью широкой части 97А. Выемка 76 проходит от положения Р5, примыкающего к боковой стенке 56, проходит через положение Р6, смежное с соединительным участком 87, и достигает положения Р7, примыкающего к внутреннему концевому элементу 54. Выступ 98 вставлен в выемку 76. Соответственно выступ 98 размещен в местоположении, примыкающем к соединительному участку 87. Аналогичным образом изолирующая бумага 40А включает в себя боковую стенку 57, внутренний концевой элемент 55 и соединительный участок 88 между боковой стенкой 57 и внутренним концевым элементом 55. Выступ 99 размещен в местоположении, примыкающем к соединительному участку 88.

[0081] Таким образом, в сердечнике 10А статора в соответствии со вторым вариантом осуществления выступы 48, 98, 99 опорной манжеты 20А находятся в зацеплении с сердечником 10 статора, так что по сравнению с сердечником 10 статора в соответствии с первым вариантом осуществления смещение опорной манжеты 20А может быть дополнительно предотвращено в процессе изготовления статора.

[0082] На этапе формирования обмотки 9 статора верхние концы боковой стенки 56 и боковой стенки 57 загибаются таким образом, что расстояние между ними в направлении D2 вдоль окружности увеличивается. С другой стороны внутренний концевой элемент 54 и внутренний концевой элемент 55 тянутся в направлении D2 вдоль окружности, однако внутренний концевой элемент 54 и внутренний концевой элемент 55 с трудом растягиваются в направлении D2 вдоль окружности. В результате может произойти разрыв на верхних концах соединительного участка 87 и соединительного участка 88. Тем не менее, вращающаяся электрическая машина 1А согласно второму варианту осуществления имеет выступ 98 и выступ 99, находящиеся в местоположениях, прилегающих к соединительному участку 87 и соединительному участку 88. Таким образом, даже если произойдет разрыв на верхних концах соединительного участка 87 и соединительного участка 88, обнажение сердечника 10 статора предотвращается.

[0083] Так как выступ 48 также выполнен во вращающейся электрической машине 1А в соответствии со вторым вариантом осуществления, изоляция между обмоткой 9 статора и сердечником 10 статора может быть обеспечена, даже если изолирующая бумага 40А порвется на соединительных участках 59, 60 и прилегающих участках.

[0084] Во вращающихся электрических машинах 1, 1А согласно первому и второму вариантам осуществления выступ 48 и выемка 45, выполненные в опорных манжетах 20, 20А, выполнены таким образом, чтобы пролегать от положения, примыкающего к боковой стенке 56 изолирующей бумаги 40А, проходить через соединительный участок 59 и положение, примыкающее к соединительному участку 59, и достигать положения, примыкающего к боковой стенке 57, как показано на фиг. 11, однако конфигурация выступа 48 и выемки 45 не ограничиваются этой конфигурацией.

[0085] Фиг. 25 представляет собой вид в перспективе, показывающий модифицированный пример конструкции выступа 48 и выемки 45. В примере, показанном на фиг. 25, выемка 45А, выполненная таким образом, чтобы быть отделенной от соединительного участка 59, а выемка 45 В, выполненная таким образом, чтобы быть отделенной от соединительного участка 60, выполнены на торцовой поверхности 11 сердечника 10 статора. Выемка 45А и выемка 45 В выполнены с промежутком между ними.

[0086] Опорная манжета 20 содержит выступ 48А, вставленный в выемку 45А, и выступ 48 В, вставленный в выемку 45 В.

[0087] В выполненной таким образом вращающейся электрической машине 1В также может быть обеспечена изоляция между обмоткой 9 статора и сердечником 10 статора, даже если изолирующая бумага 40А порвется на соединительных участках 59, 60 и вблизи от них в процессе изготовления вращающейся электрической машины 1В. В изолирующей бумаге 40А заранее может быть сделан разрез на концах соединительных участков 59, 60. Выполнение такого разреза может предотвратить приложение большого усилия натяжения к соединительному участку 59 в процессе гибки сегментов 83. Разрез выполняют таким образом, чтобы он проходил от конца соединительного участка 59 и не достигал паза 24.

[0088] В первом и втором варианте осуществления был описан статор с распределенной обмоткой, однако настоящее изобретение также применимо к статорам с сосредоточенной обмоткой. Опорная манжета 20 и опорная манжета 21 могут быть разделены на несколько частей в направлении вдоль окружности. Например, опорные манжеты могут быть разделены в местоположениях между крышками 32, 37, расположенными рядом друг с другом в направлении вдоль окружности. Кроме того, в качестве сердечника статора может быть использован статор с разъемным сердечником. В случае, когда настоящее изобретение применяется на статоре с разъемным сердечником, опорная манжета 20 и опорная манжета 21 разделяются таким же образом, что и статор с разъемным сердечником. Кроме того, в первом и втором варианте осуществления была описана вращающаяся электрическая машина с внутренним ротором и с зубьями 23 статора, выполненными на внутренней периферийной поверхности ярма 22, однако настоящее изобретение также применимо к вращающимся электрическим машинам с внешним статором с зубьями 23 статора, выполненными на наружной периферийной поверхности ярма 22.

[0089] Хотя варианты осуществления, основанные на настоящем изобретении, были описаны выше, эти варианты осуществления, раскрытые в данном документе, являются не ограничивающими, а иллюстративными во всех объектах. Технический объем настоящего изобретения определяется формулой изобретения и предназначен для включения любых изменений в пределах объема, эквивалентного по смыслу формуле изобретения.

[0090] Настоящее изобретение может быть применено на статорах.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к статору электрической машины. Технический результат – улучшение качества изоляции статора. Статор содержит сердечник статора и имеет пазы, каждый из которых расположен между зубьями статора, расположенными на сердечнике статора. Изолирующая бумага размещена в пазу между обмоткой и сердечником статора, очерчивая паз, имеющий выемку в положении рядом с соединительными участками между боковыми стенками и донной стенкой изолирующей бумаги. Выемка пролегает так, чтобы располагаться отдельно от соединительных участков в любом из направлений - радиальном направлении и направлении вдоль окружности. Изолирующие элементы содержат выступ, который выполнен с возможностью размещения в выемке. 2 з.п. ф-лы, 25 ил.

1. Статор содержит:

сердечник статора, содержащий ярмо, которое пролегает в виде кольца, и множество зубьев статора, которые размещены на периферийной поверхности ярма с промежутками в направлении вдоль окружности ярма, при этом сердечник статора является кольцеобразным и имеет пазы, причем каждый паз размещен между зубьями статора, расположенными рядом друг с другом в направлении вдоль окружности сердечника статора;

изолирующие элементы, размещенные на зубьях статора на одной торцовой поверхности из пары торцовых поверхностей сердечника статора, при этом пара торцовых поверхностей выровнена относительно друг друга в направлении толщины сердечника статора;

обмотку, размещенную в пазах, причем обмотка выступает наружу из сердечника статора через окно паза, расположенное в одной из торцовых поверхностей;

изолирующую бумагу, размещенную в пазу между обмоткой и сердечником статора, причем эта изолирующая бумага содержит боковые стенки, проходящие вдоль зубьев статора, и эта изолирующая бумаг содержит донную стенку, причем упомянутая донная стенка проходит вдоль упомянутой периферийной поверхности ярма и соединена с боковыми стенками, притом предусмотрено, что изолирующая бумага выступает через окно паза, в котором

внутренняя поверхность сердечника статора, очерчивающая паз, имеет выемку в местоположении рядом с соединительными участками между боковыми стенками и донной стенкой изолирующей бумаги, выемка проходит таким образом, чтобы находиться на расстоянии от соединительных участков изолирующей бумаги в любом из направлений: радиальном направлении и направлении вдоль окружности, и указанная выемка пролегает от одной торцовой поверхности в направлении толщины, а изолирующие элементы содержат выступ, который выполнен с возможностью размещения внутри этой выемки.

2. Статор по п. 1, в котором

боковые стенки включают первую боковую стенку, пролегающую вдоль одного из двух зубьев статора, которые являются смежными друг другу в направлении вдоль окружности, и вторую боковую стенку, пролегающую вдоль другого из зубьев статора,

соединительные участки включают в себя первый соединительный участок, соединяющий первую боковую стенку и донную стенку друг с другом, а также второй соединительный участок, соединяющий вторую боковую стенку и эту донную стенку друг с другом,

выемка выполнена таким образом, чтобы пролегать от первого смежного положения, примыкающего к первой боковой стенке, проходить от положения, смежного с первым соединительным участком, до положения, смежного со вторым соединительным участком, и достигать второго смежного положения, примыкающего ко второй боковой стенке, и

выступ выполнен с возможностью пролегания от первого смежного положения до второго смежного положения.

3. Статор по п. 1 или 2, в котором каждый из зубьев статора дополнительно содержит желобки на кончике, которые выполнены на более внутренней части поверхности в радиальном направлении сердечника статора, чем выемка, а изолирующие элементы включают в себя выступы на кончиках так, чтобы они были расположены внутри указанных желобков на кончике.