專利名稱：旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子、定子用保持器、旋轉(zhuǎn)電機(jī)及汽車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施方式涉及旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子、定子用保持器、具備所述定子的旋轉(zhuǎn)電機(jī)及具備所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的汽車。
背景技術(shù)：
以往，在作為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)而搭載于電動(dòng)汽車或混合動(dòng)力車中的車輛用旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，對(duì)卷裝于定子鐵芯的3相繞組經(jīng)由集電環(huán)(bus ring)按照各相進(jìn)行接線。在這種情況下，各繞組使用U相用集電環(huán)、V相用集電環(huán)及W相用集電環(huán)和中性點(diǎn)用集電環(huán)而構(gòu)成星形接線(star connection)。在此，所述車輛用旋轉(zhuǎn)電機(jī)要求小型化。但是，該旋轉(zhuǎn)電機(jī)具備4個(gè)集電環(huán)，即使將各集電環(huán)相對(duì)于定子配置為同心狀，其配置空間在定子的徑向上也會(huì)增加，難以實(shí)現(xiàn)小型化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的課題是，能提供一種能夠?qū)⒓姯h(huán)緊湊地配置的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子、定子用保持器、旋轉(zhuǎn)電機(jī)及汽車。實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子具備:定子鐵芯；多個(gè)繞組，卷繞在所述定子鐵芯上；第一集電環(huán)及第二集電環(huán)，選擇性地分別與所述繞組電連接，并且該第一集電環(huán)與第二集電環(huán)相互間徑向尺寸不同；以及保持器機(jī)構(gòu)，保持所述第一集電環(huán)及所述第二集電環(huán)；所述保持器機(jī)構(gòu)具備:第一支撐部，沿著所述定子鐵芯的軸向并列地支撐多個(gè)所述第一集電環(huán)；以及第二支撐部，在所述第一集電環(huán)的徑向外側(cè)或徑向內(nèi)側(cè)支撐所述第二集電環(huán)。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子，在保持器機(jī)構(gòu)中，多個(gè)第一集電環(huán)在軸向上并列，第二集電環(huán)沿著第一集電環(huán)的外周或內(nèi)周被支撐。因此，對(duì)于相互徑向尺寸不同的第一集電環(huán)及第二集電環(huán)，能夠縮小軸向與徑向的配置空間，并且能夠縮小定子的軸向尺寸和徑向尺寸。


圖1是與實(shí)施方式的保持器部件一起示出的定子的放大截面圖。圖2是將集電環(huán)和保持器部件從定子分解后的狀態(tài)的外觀立體圖。圖3是繞組相對(duì)于卷線筒的卷繞的說明圖。圖4A是從定子鐵芯的軸向觀察時(shí)的卷線筒部分的放大圖。圖4B是表示通過保持器部件將集電環(huán)安裝到卷線筒部分的狀態(tài)的放大圖。圖5是通過保持器部件將各集電環(huán)組裝而單元化的狀態(tài)的立體圖。圖6A是將保持器部件放大表示的側(cè)視圖。圖6B是將保持器部件放大表示的立體圖。圖7是概略性地表示電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)的功能框圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照?qǐng)D1 圖7，說明應(yīng)用在用于電動(dòng)汽車且由逆變器驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)中的一實(shí)施方式。另外，圖7表不搭載有作為旋轉(zhuǎn)電機(jī)的該驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)I的電動(dòng)汽車。如圖2所示，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)I的定子2具備大致圓筒狀的定子鐵芯3，該定子鐵芯3通過層疊有構(gòu)成為圓環(huán)狀的大量電磁鋼板而形成。定子鐵芯3具有:圓筒狀的軛鐵3b ;以及在軛鐵3b的內(nèi)周部在周向上以等間隔設(shè)置的多個(gè)(例如24個(gè))齒3a。各齒3a構(gòu)成為四方柱狀，形成為從軛鐵3b的內(nèi)周面向中心方向突出。該齒3a上經(jīng)由卷線筒(spool)4卷裝有三相(U相、V相、W相)的繞組5 (U相繞組5u、V相繞組5v、W相繞組5w)。詳細(xì)圖示省略，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)I的轉(zhuǎn)子6具備:大致圓筒狀的轉(zhuǎn)子鐵芯，通過層疊有構(gòu)成為圓環(huán)狀的大量電磁鋼板而形成；以及旋轉(zhuǎn)軸，沿著電磁鋼板的層疊方向貫穿該轉(zhuǎn)子鐵芯。轉(zhuǎn)子6在定子2的勵(lì)磁空間內(nèi)以使其外周面與定子2的內(nèi)周面之間稍微隔開間隙(空隙)的方式配置，能夠相對(duì)于定子2旋轉(zhuǎn)。所述卷線筒4是具有電絕緣性的絕緣體。卷線筒4作為線軸，通過樹脂成形而一體地具有卷繞有所述繞組5的主體部4a和形成于該主體部4a —端側(cè)的鍔部4b。在此，圖1表示在卷線筒4的主體部4a上繞裝了 U相繞組5u的狀態(tài)，圖3是從定子鐵芯3 (以下簡(jiǎn)稱為鐵芯3)的徑向內(nèi)側(cè)觀察該卷線筒4時(shí)的圖，示意性地示出了 U相繞組5u。另外，V相繞組5v、W相繞組5w也具有與U相繞組5u相同的結(jié)構(gòu)。如圖 圖3所示，主體部4a構(gòu)成為方筒狀，鍔部4b構(gòu)成為矩形框狀，卷線筒4形成有沿著主體部4a的軸向延伸的嵌合孔7。卷線筒4使齒3a插通該嵌合孔7而安裝于鐵芯3。卷線筒4的鍔部4b在圖2的上方側(cè)(鐵芯3的軸向的一方側(cè))的端部形成有沿該軸向凹陷的卡止孔8。該卡止孔8位于鍔部4b的角部(參照?qǐng)D3、圖4A、圖4B)，成為后述的保持器部件10的卡合腳IOa通過壓入而卡止的卡止部。此外，在圖3中，在鍔部4b的上方側(cè)(鐵芯3的軸向的一方側(cè))的端部，將其左右方向的中央部切去而形成切口部9。在卷線筒4中，在使U相繞組5u的卷繞始端部5a在主體部4a的該中央部從切口部9向外周側(cè)(在圖4A中為左側(cè))導(dǎo)出的狀態(tài)下，將該卷繞始端部5a與后述的U相集電環(huán)Ilu的連接部16連接(參照?qǐng)D4B)。在卷線筒4中，鍔部4b的卡止孔8和切口部9通過所述樹脂成形時(shí)的成形模具形成。并且，U相繞組5u在使其卷繞始端部5a面向切口部9的狀態(tài)下，相對(duì)于主體部4a在圖3中以逆時(shí)針方向卷繞。在這種情況下，U相繞組5u在圖4A中如箭頭所示，一邊使卷繞方向在相鄰的兩層之間以在一層中卷繞方向?yàn)閺耐庵軅?cè)(在該圖中為左側(cè))向內(nèi)周側(cè)(在該圖中為右側(cè))而在另一層中卷繞方向?yàn)閺膬?nèi)周側(cè)向外周側(cè)的方式反轉(zhuǎn)，一邊卷繞規(guī)定的折返數(shù)η (η為整數(shù))。另外，圖4Α的符號(hào)I η表示U相繞組5u的卷繞順序，O表示卷線筒4的中心軸線。U相繞組5u的卷繞終端部5b在從鐵心3的徑向內(nèi)側(cè)觀察卷線筒4時(shí)，位于形成有切口部9的所述中央部，在靠?jī)?nèi)周(在圖4B中為靠右)的位置與中性點(diǎn)集電環(huán)12的連接部18連接。由此,能夠在組裝等時(shí)防止卷線筒4的U相繞組5u的卷繞始端部(一端)5a及卷繞終端部(另一端)5b與相鄰的其他卷線筒4或其他繞組5v、5w的鉤掛。此外，在卷線筒4中，U相繞組5u卷繞到卡止孔8的跟前側(cè)，使卷繞始端部5a和卷繞終端部5b從與卡止孔8卡合的保持器部件10分離(參照?qǐng)D4B的L0)。因此，卷繞始端部5a和卷繞終端部5b在使用保持器部件10組裝時(shí)不會(huì)成為障礙。此外，卷繞始端部5a和卷繞終端部5b形成為各自的前端指向鐵芯3的軸向的一方側(cè)(圖4B中的紙面跟前側(cè))。雖然如上所述那樣卷線筒4的主體部4a周圍的卷繞始端部5a與卷繞終端部5b的周向的位置是相互一致的，但是在圖3中為便于說明，將卷繞始端部5a和卷繞終端部5b的位置錯(cuò)開示出。在本實(shí)施方式中，將各繞組5u、5v、5w的另一端5b與中性點(diǎn)集電環(huán)12連接，將各繞組5u、5v、5w的一端5a按相分別與U相集電環(huán)llu、V相集電環(huán)Ilv及W相集電環(huán)Ilw連接，從而進(jìn)行繞組5u 5w的星形接線。依次說明這些各集電環(huán)Ilu llw、12的構(gòu)造及用于保持各集電環(huán)Ilu llw、12的保持器部件10。各集電環(huán)Ilu llw、12由導(dǎo)電性材料(例如銅合金)形成，由絕緣被膜覆蓋。此夕卜，如后面詳細(xì)說明，集電環(huán)Ilu llw、12選擇性地與繞組5u、5v、5w分別電連接。其中，U相集電環(huán)llu、V相集電環(huán)Ilv及W相集電環(huán)Ilw都構(gòu)成與中性點(diǎn)集電環(huán)12徑向尺寸不同的第一集電環(huán)。U相 W相集電環(huán)Ilu Ilw如圖2所示，都構(gòu)成為具有與鐵芯3的軸向垂直的主面15的平板狀，并且是形成為相互相同尺寸形狀的環(huán)狀部件。U相 W相集電環(huán)Ilu Ilw以在從鐵芯3的軸向觀察時(shí)與齒3a的基部(與齒3a前端相反側(cè)的部分)重疊的方式，設(shè)定為比鐵芯3的外徑尺寸小且比鐵芯3的內(nèi)徑尺寸大的徑向尺寸。此外，如圖1、圖2所示，相對(duì)于保持器部件10配置成，U相和V相的集電環(huán)llu、llv的兩主面15對(duì)置，V相和W相的集電環(huán)IlvUlw的兩主面15對(duì)置。在U相 W相集電環(huán)Ilu Ilw上，作為繞組連接部而分別沿周向以等間隔(例如45度間隔)一體地設(shè)有向外周側(cè)伸出的二股狀的連接部16。圖5的Pu、Pv、Pw分別是被供給U相、V相、W相電源的連接端子，一體地設(shè)置在與各相對(duì)應(yīng)的集電環(huán)Ilu Ilw上。所述中性點(diǎn)集電環(huán)12是設(shè)定成比其他集電環(huán)Ilu Ilw的內(nèi)徑尺寸稍小的外徑尺寸的第二集電環(huán)。中性點(diǎn)集電環(huán)12是徑向上厚度較薄且在鐵芯3的軸向上寬度較寬的帶狀的環(huán)狀部件。在中性點(diǎn)集電環(huán)12上，作為繞組連接部而沿周向以等間隔(例如15度間隔)一體地設(shè)有向內(nèi)周側(cè)伸出的二 股狀的連接部18。連接部18在圖1的截面圖中構(gòu)成為倒“L”字狀。如該圖所示，中性點(diǎn)集電環(huán)12如上所述寬度較寬且包含有連接部18時(shí)，設(shè)定為橫跨在保持器部件10中沿軸向并列支撐的上下兩端的集電環(huán)Ilu Ilw的較寬尺寸。用于保持上述集電環(huán)Ilu llw、12的保持器機(jī)構(gòu)(定子用保持器)例如由與所述卷線筒4相同數(shù)量(24個(gè))的保持器部件10構(gòu)成。在此，參照將保持器部件10放大表示的圖6A、圖6B來進(jìn)行說明。如圖6B所示，保持器部件10整體形成為架子狀，具有前述的安裝用卡合腳IOa等。詳細(xì)地說,通過注射成形而一體地具有:用于支撐U相 W相集電環(huán)Ilu Ilw的嵌合突部10c、IOc';用于支撐中性點(diǎn)集電環(huán)12的突出片IOb ;將兩者10b、IOc連接為一體的分隔壁IOd ;以及所述卡合腳10a。此外，保持器部件10由作為具有撓性的樹脂材料的、例如PPS (聚苯硫醚)或尼龍形成，作為確保集電環(huán)IlU llw、12間的絕緣距離的絕緣機(jī)構(gòu)(隔離件)發(fā)揮功能。具體地說,所述嵌合突部IOcUOc'是將U相 W相集電環(huán)Ilu Ilw沿著鐵芯3的軸向并列支撐的第一支撐部。如圖6A所示，嵌合突部IOcUO^在分隔壁IOd的一個(gè)壁面21a上以多層架子狀突出，其突出尺寸LI設(shè)定為比集電環(huán)Ilu Ilw的(除連接部16以夕卜)寬度尺寸大。此外，嵌合突部IOcUOc'的厚度尺寸tl設(shè)定為比它們相互間的間隙稍小，通過嵌合突部10c、10c'即通過各架子以夾著集電環(huán)Ilu Ilw的方式使集電環(huán)Ilu Ilw嵌合而保持該集電環(huán)Ilu llw。因此,通過嵌合突部IOc,能夠?qū)⒓姯h(huán)Ilu Ilw間的間隙確保成嵌合突部IOc的厚度tl的量，并且能夠?qū)⒓姯h(huán)Ilu Ilw在軸向上配置得極其緊湊。在圖6A中，下側(cè)的嵌合突部IOc'在其前端側(cè)設(shè)有卡合腳10a，并且設(shè)定為比另一突部IOc的突出尺寸LI大的突出尺寸LI'。即，嵌合突部IOci的突出尺寸LI'例如如圖1、圖6A所示，設(shè)定為至少比包含連接部16在內(nèi)的集電環(huán)Ilu的寬度尺寸大。由此，能夠?qū)⒏骷姯h(huán)l-5-lu llw、12以卷線筒4的卡止孔8為基準(zhǔn)在徑向內(nèi)側(cè)保持。所述突出片IOb從分隔壁IOd的另一個(gè)壁面21b向與嵌合突部10c、IOc相反的方向突出。該突出片IOb構(gòu)成為從其中途部IOe向與分隔壁IOd平行的方向且與嵌合突部10cU0c/的延伸設(shè)置方向D (圖6B的箭頭方向)交差的方向延伸的形狀。在此，延伸設(shè)置方向D是指與嵌合突部10c、10c'的突出方向交差的方向，突出片IOb從中途部IOe向嵌合突部IOc的排列方向折返。由此，突出片IOb作為第二支撐部，構(gòu)成與另一個(gè)壁面21b之間嵌合中性點(diǎn)集電環(huán)12、在該突出片IOb的前端側(cè)開放的嵌合槽部25。這樣，突出片IOb通過使中性點(diǎn)集電環(huán)12從開放側(cè)嵌合到嵌合槽部25中，從而構(gòu)成在其他集電環(huán)Ilu Ilw的徑向內(nèi)側(cè)支撐該中性點(diǎn)集電環(huán)12的第二支撐部。嵌合槽部25沿著分隔壁IOd的另一個(gè)壁面21b側(cè)而向圖6A中的下側(cè)凹陷。此外，如該圖中夸張表示，突出片IOb的從中途部IOe到前端的部位形成相對(duì)于分隔壁IOd稍微傾斜的傾斜壁部22，以使開放側(cè)外擴(kuò)。因此，中性點(diǎn)集電環(huán)12 —邊使其下端部與傾斜壁部22抵接，一邊以在該圖中向下方按入的方式移動(dòng)，與嵌合槽部25嵌合而被組裝。在此，如圖5所示，在使用例如24個(gè)保持器部件10的情況下，相對(duì)于使突出片IOb朝上而配置為環(huán)狀的保持器部件10，使中性點(diǎn)集電環(huán)12從嵌合槽部25的開放側(cè)嵌合。如前所述，中性點(diǎn)集電環(huán)12為金屬制，且構(gòu)成為在鐵芯3的軸向上寬度較寬的帶狀，所以即使作用外力也不易變形。因此，隨著在嵌合槽部25中嵌入中性點(diǎn)集電環(huán)12，經(jīng)由具有撓性的分隔壁10d，對(duì)其他集電環(huán)Ilu Ilw作用從內(nèi)側(cè)向外推的力，以避免其他集電環(huán)Ilu Ilw沿徑向偏移。如圖4B所示，嵌合槽部25形成為沿著分隔壁IOd的另一個(gè)壁面21b側(cè)而向所述延伸設(shè)置方向D (在該圖中為大致上下方向)延伸的直線狀。因此，嵌入到嵌合槽部25中的中性點(diǎn)集電環(huán)12通過在該槽部25的兩端部E1、E2抵接，從而抑制了相對(duì)于保持器部件10的相對(duì)周向移動(dòng)。因此，如圖5所示，在通過由保持器部件10保持各集電環(huán)Ilu llw、12而將各集電環(huán)Ilu llw、12單元化為集電環(huán)單元20的情況下，抑制了集電環(huán)Ilu llw、12相互間的周向的偏移和徑向的偏移。所述分隔壁IOd將中性點(diǎn)集電環(huán)12和其他集電環(huán)Ilu Ilw分隔開。分隔壁IOd的厚度尺寸t2如圖6A所示，設(shè)定為比嵌合突部10c、IOci的厚度尺寸tl大(t2 > tl)，并且設(shè)定成使中性點(diǎn)集電環(huán)12和其他集電環(huán)Ilu Ilw之間成為規(guī)定的絕緣距離。S卩，保持器部件10的所述嵌合突部IOc作為集電環(huán)Ilu Ilw的隔離件，在該集電環(huán)Ilu Ilw間形成空間部(參照?qǐng)D5的符號(hào)19a)，分隔壁IOd作為中性點(diǎn)集電環(huán)12與其他集電環(huán)Ilu Ilw之間的隔離件而形成空間部(參照?qǐng)D4B的符號(hào)19b)。并且，通過在這些空間部19a、19b中填入后述的樹脂23，確保了集電環(huán)Ilu llw、12相互間的電絕緣性。所述卡合腳IOa是從鐵芯3的軸向與所述卡止孔8卡合的卡合片?？ê夏_IOa在嵌合突部IOc'的前端以向與嵌合槽部25的開放側(cè)相反的一側(cè)突出的方式設(shè)置。另一方面，詳細(xì)圖示省略，所述卷線筒4的卡止孔8構(gòu)成為前端變細(xì)的錐狀，所以卡合腳IOa通過壓入而卡止。此外，在組裝定子2時(shí)，卡合腳IOa作為將集電環(huán)單元20沿著卡止孔8向鐵芯3的軸向引導(dǎo)的引導(dǎo)機(jī)構(gòu)發(fā)揮功能。接著，說明定子2的安裝順序和集電環(huán)Ilu llw、12與繞組5的連接方法。首先，作為繞組5u 5w，如前所述，準(zhǔn)備相對(duì)于卷線筒4的卷繞方向、卷繞始端部5a及卷繞終端部5b的位置相同且結(jié)構(gòu)相同的繞組。將卷繞有該繞組5的卷線筒4從內(nèi)周側(cè)安裝到鐵芯3的各齒3a上。這種情況下，卷線筒4的嵌合孔7與齒3a嵌合，所以配置成鐵芯3中不產(chǎn)生晃動(dòng)(參照?qǐng)D2)。另一方面，各集電環(huán)Ilu llw、12能夠通過與卷線筒4 (繞組5)的組裝工序不同的工序來預(yù)先組裝。即，將U相 W相集電環(huán)Ilu Ilw插入各保持器部件10的嵌合突部IOcUOci間而嵌合。這時(shí)，由于使用例如24個(gè)保持器部件10來進(jìn)行組裝，所以使用未圖示的夾具來將保持器部件10以使突出片IOb朝上的方式以等間隔配置24個(gè)而成環(huán)狀，將集電環(huán)Ilu Ilw安裝到該保持器部件10上即可。此外，這種情況下，將各集電環(huán)Ilu Ilw在周向上定位，以使各自的連接部16從保持器部件10離開規(guī)定距離L0(參照?qǐng)D4B)且各個(gè)連接部16成為15度間隔。接著，相對(duì)于各保持器部件10的嵌合槽部25，將中性點(diǎn)集電環(huán)12以其連接部18的周向的位置與其他集電環(huán)Ilu Ilw的連接部16的周向的位置對(duì)應(yīng)的方式從上側(cè)嵌合到嵌合槽部25中。這時(shí)，中性點(diǎn)集電環(huán)12的下端部與傾斜壁部22抵接并被按入，從而與朕合槽部25嵌合。然后，伴隨著在嵌合槽部25中嵌入中性點(diǎn)集電環(huán)12，經(jīng)由具有撓性的分隔壁10d，對(duì)其他集電環(huán)Ilu Ilw作用從內(nèi)側(cè)向外推的力，以避免其他集電環(huán)Ilu Ilw沿徑向偏移。由此，中性點(diǎn)集電環(huán)12和U相 W相集電環(huán)Ilu Ilw被保持為同心狀的位置關(guān)系，從而通過保持器部件10單元化成集電環(huán)單元20 (參照?qǐng)D5)。此外，在這樣單元化的狀態(tài)下，中性點(diǎn)集電環(huán)12在嵌合槽部25的兩端部E1、E2抵接，抑制了相對(duì)于保持器部件10的相對(duì)周向移動(dòng)，各集電環(huán)IlU llw、12被保持器部件10嵌合保持為不在周向或徑向上偏移。之后，將集電環(huán)單元20安裝到鐵芯3偵彳。這種情況下，使對(duì)應(yīng)的集電環(huán)Ilu Ilw的連接部16位于各繞組5u、5v、5w上，將集電環(huán)單元20的保持器部件10的卡合腳IOa與鐵芯3的各卷線筒4的卡止孔8的位置相對(duì)應(yīng)地插入。在此，集電環(huán)單元20被卡合腳IOa沿著卡止孔8向鐵芯3的軸向引導(dǎo)，同時(shí)該卡合腳IOa嵌入卡止孔8中而被固定。由此,阻止了各卷線筒4在齒3a的鐵芯3的徑向上的移動(dòng)。安裝的集電環(huán)單元20配置成，U相 W相集電環(huán)Ilu Ilw的各連接部16按相與各繞組5u 5w的卷繞始端部5a對(duì)應(yīng)，且中性點(diǎn)集電環(huán)12的各連接部18與各繞組5u 5w的卷繞終端部5b對(duì)應(yīng)(參照?qǐng)D4B)。因此，在集電環(huán)單元20中，通過向鐵芯3側(cè)的安裝，不用將各繞組5u 5w的卷繞始端部5a和卷繞終端部5b引繞，就能夠直接插入各集電環(huán)Ilu llw、12的連接部16、18中進(jìn)行連接。并且，繞組5的兩端部5a、5b在各自的連接部16、18中，例如通過熔接即熱鉚接而被固定。在熔接時(shí)，在集電環(huán)單元20中，由于在連接部16、18與保持器部件10之間設(shè)有間隙L0，所以能夠避免熱對(duì)于保持器部件10的影響。另外，取代所述熔接而進(jìn)行TIG焊接等，也能夠?qū)⒗@組5的端部5a、5b和連接部16、18牢固地電連接。然后，如圖1所示，通過絕緣性的樹脂23來成型，從而形成定子2。由此，集電環(huán)單元20被樹脂23填埋，在集電環(huán)Ilu llw、12相互間，未被保持器部件10保持的部分即圖4B所示的空間部19b和圖5所示的空間部19a中也進(jìn)入固定有樹脂23，并且確保了絕緣性。圖7是將上述的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)I用作行駛驅(qū)動(dòng)，而概略性地表示搭載有驅(qū)動(dòng)該電動(dòng)機(jī)I的系統(tǒng)的電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)的功能框圖。100是汽車的車體，在電池組200內(nèi)，裝入有單個(gè)或多個(gè)未圖示的電池組。該電池組200的正、負(fù)電極與電壓變換及運(yùn)行控制部300連接，該電壓變換及運(yùn)行控制部300包含逆變器裝置而對(duì)電壓進(jìn)行變換，并且接受運(yùn)行指令而進(jìn)行輸出電流.電壓的電平控制及相位控制等。電壓變換及運(yùn)行控制部300的輸出作為驅(qū)動(dòng)電力被供給至驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)I。在所述車體100上安裝有作為左右驅(qū)動(dòng)輪的車輪WR、WL。車輪WR、WL構(gòu)成為能夠通過驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)I輸出的驅(qū)動(dòng)力而進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)I的旋轉(zhuǎn)例如經(jīng)由差動(dòng)齒輪單元被傳遞至車輪WR、WL。電池管理基板400搭載有用于管理電池組的狀態(tài)并進(jìn)行通信的電路(包括控制部、通信接口、存儲(chǔ)部等)。如以上說明，本實(shí)施方式的定子2具備保持器機(jī)構(gòu)，該保持器機(jī)構(gòu)保持相互間徑向尺寸不同的第一集電環(huán)及第二集電環(huán)，該保持器機(jī)構(gòu)具備:第一支撐部，將多個(gè)第一集電環(huán)在鐵芯3的軸向上并列支撐；以及第二支撐部，在第一集電環(huán)的徑向內(nèi)側(cè)支撐第二集電環(huán)。由此，在保持器機(jī)構(gòu)中，多個(gè)第一集電環(huán)在軸向上并列，第二集電環(huán)沿著第一集電環(huán)的內(nèi)周而被支撐。因此，對(duì)于相互間徑向尺寸不同的第一集電環(huán)及第二集電環(huán)，能夠縮小軸向和徑向的配置空間，并且能夠縮小定子2的軸向尺寸和徑向尺寸。另外，在將第二集電環(huán)的徑向尺寸設(shè)定為比第一集電環(huán)的徑向尺寸相對(duì)大、并在第一集電環(huán)的徑向外側(cè)支撐第二支撐部的情況下，也能夠?qū)崿F(xiàn)與上述相同的效果。在所述電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)中，為了小型化并得到高輸出，有更高地設(shè)定施加電壓(使用電壓)的趨勢(shì)。關(guān)于這一點(diǎn)，多個(gè)第一集電環(huán)都是具有與定子鐵芯3的軸向垂直的主面的環(huán)狀部件，第二集電環(huán)是在定子鐵芯3的軸向上寬度較寬的帶狀的環(huán)狀部。由此，在第一支撐部中，多個(gè)第一集電環(huán)在軸向上成為相鄰的主面彼此對(duì)置的排列，所以能夠極大縮小軸向的配設(shè)空間。此外，在軸向上具有寬度的第二集電環(huán)沿著在第一集電環(huán)的內(nèi)側(cè)或外側(cè)配置，所以能夠極大地縮小第一集電環(huán)及第二集電環(huán)的徑向的配設(shè)空間。因此，一方面能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)定子2的小型化，另一方面各集電環(huán)的軸向和徑向的配設(shè)空間存在富余。因此，通過較大地取得多個(gè)第一集電環(huán)相互間的分離距離以及這些第一集電環(huán)和第二集電環(huán)之間的分離距離，由此能夠提高絕緣性能，實(shí)現(xiàn)高電壓化。進(jìn)而，能夠使第二集電環(huán)在定子鐵芯3的軸向、即第一集電環(huán)的并列方向上寬度較寬，相對(duì)不易變形。因此，利用由第二支撐部支撐的第二集電環(huán)的剛性，能夠抑制第一支撐部中的多個(gè)第一集電環(huán)在徑向上的偏移。所述定子用保持器具備:分隔壁IOd ;第一支撐部，從該分隔壁IOd的一個(gè)壁面21a以多層架子狀突出；以及第二支撐部，是從分隔壁IOd的另一個(gè)壁面21b向與第一支撐部的架子相反的方向突出的突出片10b，該突出片IOb形成為從其中途部IOe向與分隔壁IOd平行的方向且與所述多層架子(嵌合突部10c、10c')的延伸設(shè)置方向交差的方向延伸的形狀，在另一個(gè)壁面21b和突出片IOb之間構(gòu)成在突出片IOb的前端側(cè)開放的槽部25。并且，關(guān)于定子用保持器，例如采用使第一支撐部朝向徑向外側(cè)的環(huán)狀配置，使第一集電環(huán)那樣的環(huán)狀部件插入在第一支撐部的各架子中而被保持，使第二集電環(huán)那樣的(比第一支撐部的環(huán)狀部件的徑向尺寸小的)環(huán)狀部件向第二支撐部的槽部25從開放側(cè)插入而被保持，將保持這些環(huán)狀部件的定子保持器向定子鐵芯3側(cè)安裝。由此，伴隨著將環(huán)狀部件插入第二支撐部的槽部25，而經(jīng)由分隔壁IOd對(duì)第一支撐部的多個(gè)環(huán)狀部件作用從內(nèi)側(cè)向外推的力，以避免該第一支撐部的多個(gè)環(huán)狀部在徑向上偏移。由此，在定子用保持器中，能夠保持徑向尺寸不同的環(huán)狀部件的同心狀的位置關(guān)系。這樣，使用在分隔壁IOd上突設(shè)的架子狀部分或突出片IOb這樣的構(gòu)造比較簡(jiǎn)單的定子用保持器，能夠有效地支撐徑向尺寸不同的多個(gè)環(huán)狀部件。此外，各環(huán)狀部件以相互離開第一支撐部或分隔壁IOd的厚度的量的方式被支撐，所以能夠使定子保持器作為環(huán)狀部件的隔離件發(fā)揮功能。另外，關(guān)于定子用保持器，采用使第一支撐部朝向徑向內(nèi)側(cè)的環(huán)狀配置，將由第二支撐部支撐的環(huán)狀部件的徑向尺寸設(shè)定為比由第一支撐部支撐的環(huán)狀部件的徑向尺寸相對(duì)大的情況下，也能夠?qū)崿F(xiàn)與上述相同的效果。也可以是，所述定子用保持器(保持器機(jī)構(gòu))至少具備第一支撐部及第二支撐部，作為整體由構(gòu)成為環(huán)狀的I個(gè)保持器部件構(gòu)成。關(guān)于這一點(diǎn)，上述實(shí)施方式中的定子用保持器作為保持器部件10，沿著繞裝在定子鐵芯3上的各繞組5的排列而配置有多個(gè)，分隔壁IOd將所述多個(gè)第一集電環(huán)和所述第二集電環(huán)分隔開，在定子鐵芯3的軸向上延伸設(shè)置，所述第一支撐部是與多個(gè)第一集電環(huán)嵌合的嵌合突部10c、10c'，所述第二支撐部是構(gòu)成第二集電環(huán)所嵌合的嵌合槽部25的突出片10b。這樣，在通過沿著繞組5的排列而配置有多個(gè)的各保持器部件10來構(gòu)成定子用保持器的情況下，也能夠通過從軸向插入嵌合槽部25中的第二集電環(huán)，經(jīng)由分隔壁IOd從徑向內(nèi)側(cè)或徑向外側(cè)保持第一支撐部，使得第一支撐部的多個(gè)第一集電環(huán)不分散。此外，由此，多個(gè)第一集電環(huán)和第二集電環(huán)以嵌合在各自的支撐部中的狀態(tài)被保持為同心狀的位置關(guān)系，從而能夠通過保持器部件10單元化成集電環(huán)單元20。由此，能夠通過其他工序僅組裝該單元20,能夠提高組裝操作性。如上所述,各繞組5u 5w的一端5a分別按相與U相 W相集電環(huán)Ilu Ilw連接，各繞組5u 5w的另一端5b與中性點(diǎn)集電環(huán)12連接。關(guān)于這一點(diǎn)，所述定子用保持器沿著繞裝在定子鐵芯3上的U相 W相的各繞組5u 5w的排列而配置有多個(gè)，分別由所述第一支撐部的各架子來保持這些各繞組5u 5w按相連接的U相 W相集電環(huán)Ilu llw,由所述第二支撐部的槽部25保持所述各繞組5u 5w所共通連接的中性點(diǎn)集電環(huán)12。由此,通過定子用保持器，U相 W相集電環(huán)Ilu Ilw和中性點(diǎn)集電環(huán)12被保持為沿著各繞組5u 5w的排列的同心狀的位置關(guān)系。因此，設(shè)想這些集電環(huán)Ilu llw、12和各繞組5u 5w之間的相對(duì)位置關(guān)系，與U相 W相無關(guān)地設(shè)定卷繞始端部5a及卷繞終端部5b各自的位置(參照?qǐng)D4A)，如上述實(shí)施方式那樣，能夠?qū)⒏骼@組5u 5w設(shè)為相同結(jié)構(gòu)。并且，對(duì)于各繞組5u 5w的卷繞始端部5a及卷繞終端部5b，不必變更各自的位置，就能夠進(jìn)行相對(duì)于U相 W相集電環(huán)Ilu Ilw及中性點(diǎn)集電環(huán)12的所述連接操作，能夠提高作業(yè)性。
定子2具備繞裝有繞組5的樹脂制的卷線筒4，該卷線筒4用于將定子鐵芯3和繞組5絕緣，在該卷線筒4中通過樹脂成形而設(shè)置使保持器部件10從定子鐵芯3的軸向通過卡合而卡止的卡止部。由此，在卷線筒4的樹脂成形時(shí)，能夠容易地形成卡止部，能夠形成廉價(jià)且簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)。此外，利用將定子鐵芯3和繞組5絕緣的卷線筒4，能夠?qū)⒖ㄖ共咳缈ㄖ箍?那樣形成在繞組5附近。此外，根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠在定子鐵芯3的軸向的一個(gè)端部側(cè)使所述保持器部件10與卡止部卡止而安裝所述單元20，所以能夠進(jìn)一步提高作業(yè)性。具備向所述定子用保持器的與槽部25的開放側(cè)相反的一側(cè)突設(shè)的卡合片。由此，在使定子用保持器的卡合片朝下地插入卡止孔8時(shí)，上方開放的槽部25的中性點(diǎn)集電環(huán)12不會(huì)脫落，所以能夠進(jìn)一步提高作業(yè)性。在保持器部件10中，將設(shè)有卡合腳IOa的嵌合突部IOc'的突出尺寸LI'設(shè)定為至少比集電環(huán)Ilu Ilw的寬度尺寸大。由此，通過保持器部件10，能夠?qū)⒏骷姯h(huán)Ilu llwU2以不從所述絕緣體向徑向外側(cè)伸出的方式保持。因此，各集電環(huán)Ilu llw、12不會(huì)從定子鐵芯3向外周側(cè)伸出，定子2在徑向上也不會(huì)大型化。也可以是，在保持器部件10中，例如省略卡合腳10a，并且取代卷線筒4中的卡止孔8而設(shè)置將無卡合腳IOa的保持器部件卡止的槽部。此外，在保持器部件10中，也可以取代圖6A中朝下設(shè)置的卡合腳10a，而在該圖中最上的嵌合突部IOc上設(shè)置朝上的卡合腳。即，作為卡合片的卡合腳構(gòu)成為相對(duì)于保持器部件10沿著嵌合突部lOcUOc'的并列方向延伸即可。以繞組5的卷繞始端部5a及卷繞終端部5b在卷線筒4中位于形成有切口部9的中央部的方式卷繞了繞組5，但不限于此。即，在卷線筒4中，只要繞組5的兩端部5a、5b處于在組裝保持器部件10時(shí)不成為障礙、并且能夠避免前述的熔接等的熱影響的位置關(guān)系即可。因此，卷線筒4中的繞組5的兩端部5a、5b的位置可以根據(jù)與保持器部件10用卡止孔8的相對(duì)位置關(guān)系而適當(dāng)變更。此外，在卷線筒4中，將卡止孔8形成在鍔部4b的角部(在圖3中為左上)，但是也可以形成在該圖的右上的角部。保持器部件10的個(gè)數(shù)可以根據(jù)卷線筒4或齒3a的數(shù)量而適當(dāng)變更。驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)I不限于應(yīng)用于上述的電動(dòng)汽車，也可以應(yīng)用于混合動(dòng)力車等具備能夠通過由驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)I輸出的驅(qū)動(dòng)力而進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的車輪的汽車。以上說明了本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施方式，但這些實(shí)施方式只是作為例子提出，不意欲限定發(fā)明的范圍。這些新的實(shí)施方式能夠通過其他各種方式來實(shí)施，在不脫離發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行各種省略、置換、變更。這些實(shí)施方式及其變形包含在發(fā)明的范圍及宗旨內(nèi)，并且包含在權(quán)利要求記載的發(fā)明及其等同范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子，其特征在于，具備: 定子鐵芯； 多個(gè)繞組，繞裝在所述定子鐵芯上； 第一集電環(huán)及第二集電環(huán)，選擇性地分別與所述繞組電連接，并且該第一集電環(huán)與第二集電環(huán)相互間徑向尺寸不同；以及 保持器機(jī)構(gòu)，保持所述第一集電環(huán)及所述第二集電環(huán)； 所述保持器機(jī)構(gòu)具備: 第一支撐部，沿著所述定子鐵芯的軸向并列地支撐多個(gè)所述第一集電環(huán)；以及 第二支撐部，在所述第一集電環(huán)的徑向外側(cè)或徑向內(nèi)側(cè)支撐所述第二集電環(huán)。
2.按權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子，其特征在于， 所述多個(gè)第一集電環(huán)都是具有與所述定子鐵芯的軸向垂直的主面的環(huán)狀部件， 所述第二集電環(huán)是在所述定子鐵芯的軸向上的寬度較寬的帶狀的環(huán)狀部件。
3.按權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子，其特征在于， 所述保持器機(jī)構(gòu)由沿著繞裝在所述定子鐵芯上的各繞組的排列而配置的多個(gè)保持器部件構(gòu)成， 各保持器部件具備: 分隔壁，將所述多個(gè)第一集電環(huán)和所述第二集電環(huán)分隔，在所述定子鐵芯的軸向上延伸設(shè)置； 嵌合突部，作為所述第一支撐部，從所述分隔壁的一個(gè)壁面以多層架子狀突出，與所述多個(gè)第一集電環(huán)嵌合；以及 突出片，作為所述第二支撐部，是從所述分隔壁的另一個(gè)壁面向與所述第一支撐部的架子相反的方向突出的突出片，該突出片構(gòu)成為從其中途部向與所述分隔壁平行的方向且與所述多層架子的延伸設(shè)置方向交差的方向延伸的形狀，在所述另一個(gè)壁面和所述突出片之間構(gòu)成供所述第二集電環(huán)嵌合的、在該突出片的前端側(cè)開放的嵌合槽部。
4.按權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子，其特征在于， 所述保持器機(jī)構(gòu)由沿著繞裝在所述定子鐵芯上的各繞組的排列而配置的多個(gè)保持器部件構(gòu)成， 各保持器部件具備: 分隔壁，將所述多個(gè)第一集電環(huán)和所述第二集電環(huán)分隔，在所述定子鐵芯的軸向上延伸設(shè)置； 嵌合突部，作為所述第一支撐部，從所述分隔壁的一個(gè)壁面以多層架子狀突出，與所述多個(gè)第一集電環(huán)嵌合；以及 突出片，作為所述第二支撐部，是從所述分隔壁的另一個(gè)壁面向與所述第一支撐部的架子相反的方向突出的突出片，該突出片構(gòu)成為從其中途部向與所述分隔壁平行的方向且與所述多層架子的延伸設(shè)置方向交差的方向延伸的形狀，在所述另一個(gè)壁面和所述突出片之間構(gòu)成供所述第二集電環(huán)嵌合的、在該突出片的前端側(cè)開放的嵌合槽部。
5.按權(quán)利要求3所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子，其特征在于， 具備樹脂制的卷線筒 ，該卷線筒繞裝有所述繞組，用于將所述定子鐵芯和所述繞組絕緣，在所述卷線筒上通過樹脂成形而形成有卡止部，通過從所述定子鐵芯的軸向使所述保持器機(jī)構(gòu)與該卡止部卡合而使該保持器機(jī)構(gòu)卡止。
6.按權(quán)利要求4所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子，其特征在于， 具備樹脂制的卷線筒，該卷線筒繞裝有所述繞組，用于將所述定子鐵芯和所述繞組絕緣， 在所述卷線筒上通過樹脂成形而形成有卡止部，通過從所述定子鐵芯的軸向使所述保持器機(jī)構(gòu)與該卡止部卡合而使該保持器機(jī)構(gòu)卡止。
7.一種旋轉(zhuǎn)電機(jī),其特征在于,具備: 權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的定子；以及 配置于所述定子的勵(lì)磁空間的轉(zhuǎn)子。
8.一種汽車，其特征在于，具備: 權(quán)利要求7所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)；以及 能夠通過由所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)輸出的驅(qū)動(dòng)力來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的車輪。
9.一種定子用保持器，其特征在于，具備: 分隔壁； 第一支撐部，從所述分隔壁的一個(gè)壁面以多層架子狀突出；以及第二支撐部，是從所述分隔壁的另一個(gè)壁面向與所述第一支撐部的架子相反的方向突出的突出片，該突出片構(gòu)成為從其中途部向與所述分隔壁平行的方向且與所述多層架子的延伸設(shè)置方向交差的方向延伸的形狀，在所述另一個(gè)壁面和所述突出片之間構(gòu)成在該突出片的前端側(cè)開放的槽部。
10.按權(quán)利要求9所述的定子保持器，其特征在于， 具備向所述定子用保持器的與所述槽部的開放側(cè)相反的一側(cè)突出設(shè)置的卡合片。
11.一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子，其特征在于， 權(quán)利要求9或10所述的定子用保持器沿著繞裝在定子鐵芯上的U相、V相及W相的各繞組的排列而配置有多個(gè)， 所述U相、V相及W相的各繞組按相連接的U相集電環(huán)、V相集電環(huán)及W相集電環(huán)分別由所述第一支撐部的各架子保持， 所述U相、V相及W相的各繞組所共通連接的中性點(diǎn)集電環(huán)由所述第二支撐部的槽部保持。
全文摘要
提供一種能夠?qū)⑿D(zhuǎn)電機(jī)的定子、定子用保持器、旋轉(zhuǎn)電機(jī)及汽車集電環(huán)緊湊地構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子、定子用保持器、旋轉(zhuǎn)電機(jī)及汽車。本實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子具備定子鐵芯；多個(gè)繞組，卷繞在所述定子鐵芯上；第一集電環(huán)及第二集電環(huán)，選擇性地與所述繞組分別電連接，并且相互間徑向尺寸不同；以及保持器機(jī)構(gòu)，保持所述第一集電環(huán)及所述第二集電環(huán)；所述保持器機(jī)構(gòu)具備第一支撐部，沿著所述定子鐵芯的軸向并列地支撐多個(gè)所述第一集電環(huán)；以及第二支撐部，在所述第一集電環(huán)的徑向外側(cè)或徑向內(nèi)側(cè)支撐所述第二集電環(huán)。
文檔編號(hào)H02K1/12GK103094999SQ201210433879
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月2日
發(fā)明者金田數(shù)馬, 伊藤涉, 加藤裕典 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝, 東芝產(chǎn)業(yè)機(jī)器制造株式會(huì)社