定子、旋转电机及作业机械

技术领域

本发明涉及定子、旋转电机及作业机械。

本申请基于2018年9月25日向日本申请的日本特愿2018-179284号而主张优先权，并将其内容援引于此。

背景技术

对于旋转电机的定子，存在将线圈呈波形卷绕状卷绕于定子铁心而成的定子。如专利文献1所示，对于这种定子，存在通过由扁线构成的多个线圈段来构成线圈的结构。各线圈段具有一对脚部，其沿定子铁心的轴向彼此平行地延伸并插入定子铁心的一对槽中；以及跨接部，其将一对脚部连结，配置于定子铁心的轴向的一方的端面侧。

在这种定子中，能够在将线圈段的一对脚部从定子铁心的轴向上的一方的端面侧插入定子铁心的一对槽后，将向定子铁心的另一方的端面侧突出的互不相同的线圈段的脚部的前端部彼此焊接，由此制造波形卷绕状的线圈。在对线圈段的脚部彼此进行焊接时，若对互不相同的两个脚部彼此进行焊接的焊接部位在多个焊接部位之间在定子铁心的轴向上产生偏差，则会成为焊接不良的主要原因。因此，为了抑制该偏差，需要将从定子铁心的一方的端面突出的跨接部朝向定子铁心的一方的端面按压。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-184559号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，在构成线圈的线圈段中存在基础线圈段以及跨接线圈段。跨接线圈段的跨接部以在定子铁心的轴向上，在与定子铁心的一方的端面之间供一部分的基础线圈段的跨接部配置的方式配置。

然而，在现有的定子中，跨接线圈段的跨接部与一部分的基础线圈段的跨接部在轴向上隔开间隔地配置。因此，在对线圈段彼此进行焊接时，存在无法将一部分的基础线圈段朝向定子铁心的一方的端面按压的情况。

本发明是鉴于这样的课题而完成的，其目的在于提供即使跨接线圈段的跨接部与基础线圈段的跨接部重叠配置，也能够可靠地将基础线圈段的跨接部朝向定子铁心的第一端面按压的定子、具备该定子的旋转电机以及作业机械。

用于解决课题的方案

本发明的一方案的定子具备：定子铁心，其具有多个齿以及多个槽；以及线圈，其以规定间距卷绕于所述多个槽，所述线圈具备：基础线圈段，其具有一对第一脚部，该一对第一脚部插入沿所述定子铁心的周向隔开第一间隔地配置的一对第一槽中；以及第一跨接部，该第一跨接部将一对所述第一脚部连结，且配置于所述定子铁心的轴向上的第一端面侧；以及跨接线圈段，其具有一对第二脚部，该一对第二脚部插入沿所述周向隔开比所述第一间隔宽的第二间隔地配置的一对第二槽中；以及第二跨接部，该第二跨接部将一对所述第二脚部连结，且该第二跨接部配置为在所述轴向上使所述第一跨接部位于该第二跨接部与所述第一端面之间，所述基础线圈段的所述第一跨接部具有一对第一上升部，该一对第一上升部以随着从各第一脚部起在所述周向上彼此接近而在所述轴向上远离所述第一端面的方式倾斜地延伸，所述跨接线圈段的所述第二跨接部具有一对肩部，该一对肩部从各第二脚部起向彼此接近的方向延伸；以及一对第二上升部，该一对第二上升部以随着从各肩部的延长方向上的前端起彼此接近而在所述轴向上远离所述第一端面的方式倾斜地延伸，所述第二上升部相对于所述第一端面的倾斜角度大于所述肩部相对于所述第一端面的角度，因此所述第二跨接部与所述第一跨接部接触。

本发明的一方案的旋转电机具备转子和所述定子。

本发明的一方案的作业机械具备所述旋转电机。

发明效果

根据本发明，仅通过将跨接线圈段的第二跨接部朝向定子铁心的第一端面按压，就能够可靠地将基础线圈段的第一跨接部朝向定子铁心的第一端面按压。

附图说明

图1是示出本发明的一实施方式的旋转电机的剖视图。

图2是示出本发明的一实施方式的定子的立体图。

图3是表示图2的定子中的三相交流电路的电路图。

图4是示出构成图2的定子的定子铁心以及基础线圈段的立体图。

图5是示出构成图2的定子的基础线圈段的主视图。

图6是示出构成图2的定子的跨接线圈段的主视图。

图7是示出在图2的定子中，从定子铁心的轴向观察时的定子铁心与基础线圈段与跨接线圈段的相对位置关系的俯视图。

图8是示意性地示出在图2的定子中，从定子铁心的径向观察时的基础线圈段与跨接线圈段的相对位置关系的图。

具体实施方式

以下，参照图1～图8对本发明的一实施方式进行详细说明。

<旋转电机>

图1所示的旋转电机1例如是驱动未图示的建筑机械的上部回转体相对于下部行驶体回转的三相交流型的永磁同步马达。旋转电机1具备转子2和定子3。

转子2具备转子轴4以及转子铁心5。转子轴4是以轴线O为中心的棒状的构件。转子轴4设置为能够绕轴线O旋转。转子铁心5形成为以轴线O为中心的圆筒形状。转子铁心5固定于转子轴4的外周面。

<定子>

如图1、2所示，定子3具备定子铁心6以及线圈7。

<定子铁心>

如图1、4所示，定子铁心6形成为以轴线O为中心的圆筒状。前述的转子2以旋转自如的方式收容于定子铁心6的内部。如图4所示，定子铁心6具备多个齿11以及多个槽12。

多个齿11以及多个槽12沿定子铁心6的周向交替地形成。多个齿11形成为彼此相同的形状以及大小。各齿11形成为定子铁心6的周向上的宽度尺寸随着趋向定子铁心6的径向内侧而变小。由此，定子铁心6的周向上的各槽12的宽度尺寸在定子铁心6的径向上为恒定。另外，在定子铁心6的周向上相邻的两个槽12的间隔随着趋向定子铁心6的径向内侧而变小。多个槽12沿定子铁心6的周向等间隔地排列。在以下的说明中，有时将在周向上相邻的两个槽12的间隔称为间距。

在构成为三相马达的本实施方式的旋转电机1中，多个齿11以及槽12沿周向等间隔地交替形成。

如图7所示，各槽12具有沿定子铁心6的径向排列的多个插入区域LY。在各插入区域LY插入有一个后述的线圈段22、23的脚部31、41。即，在各槽12中，多个脚部31、41沿定子铁心6的径向排列。在本实施方式中，八个插入区域LY1～LY8沿定子铁心6的径向排列。在以下的说明中，将各插入区域LY称为层LY。另外，将沿定子铁心6的径向排列的八个层LY1～LY8分别从定子铁心6的径向内侧起依次称为第一层LY1、第二层LY2…、第八层LY8。

如图4、7所示，定子铁心6还具备磁轭13，该磁轭13形成为圆筒状，将多个齿11连结为一体。磁轭13与多个齿11中的定子铁心6的径向外侧的一端连接。

定子铁心6例如通过沿轴线O方向层叠多张电磁钢板而构成。定子铁心6也可以通过粉体成型而构成。

<线圈>

如图2所示，本实施方式的定子3具备三相的线圈7。各线圈7以规定间距呈波形卷绕状地卷绕于多个槽12。在本实施方式中，同一线圈7穿过相隔规定间距地配置的各槽12，从而被卷绕为波形卷绕状。

如图3所示，三相的线圈7构成三相交流电路。各相的线圈7具备并联连接的两个并联线圈20。在本说明书的三相交流电路中，采用以中性点N1、N2连接三相的线圈7的双星形接线。需要说明的是，在图2、3中，对三相的线圈7也分别标注不同的附图标记7U、7V、7W。

各相的并联线圈20具备图5所示的基础线圈段22、以及图6所示的跨接线圈段23。

<基础线圈段>

如图5所示，基础线圈段22通过对具有大致四边形截面的扁线施加弯折加工而形成。基础线圈段22也可以由具有圆形截面的圆线形成。基础线圈段22具有彼此平行地延伸的一对第一脚部31、以及将一对第一脚部31连结的第一跨接部32。

如图4、5所示，一对第一脚部31分别沿定子铁心6的轴向延伸。一对第一脚部31插入沿定子铁心6的周向隔开第一间隔I1而配置的一对第一槽12A中。需要说明的是，在本说明书中，轴向是指图5、6的箭头D1所示的方向。另外，周向是指图5、6的箭头D2所示的方向。

即，一对第一脚部31彼此隔开第一间隔I1而配置。一对第一脚部31分别从定子铁心6的轴向上的第一端面14侧插入第一槽12A。在将一对第一脚部31插入第一槽12A的状态下，一对第一脚部31的延长方向上的第一端部31A分别从定子铁心6的轴向上的第二端面16突出。

一对第一脚部31的第一端部31A以一对第一脚部31的间隔扩展的方式弯折。一对第一脚部31的第一端部31A是用于将互不相同的线圈段22、23彼此焊接的部位。一对第一脚部31的第一端部31A的弯折在将基础线圈段22安装于定子铁心6后进行。即，在将基础线圈段22安装于定子铁心6前的状态下，一对第一脚部31的第一端部31A如图5中双点划线所示那样构成为彼此平行。

对于第一跨接部32，其长度方向上的两端与各第一脚部31的延长方向上的第二端部31B连接。第一跨接部32在将一对第一脚部31插入一对第一槽12A的状态下配置于定子铁心6的第一端面14侧。

第一跨接部32具有一对第一上升部33。一对第一上升部33以随着从各第一脚部31起在定子铁心6的周向上彼此接近而在定子铁心6的轴向上远离第一端面14的方式倾斜地延伸。一对第一上升部的延长方向上的前端彼此连接。即，第一跨接部32以规定的打开角度θ1形成为呈L字状弯折的形状。规定的打开角度θ1可以为180°以下。并且，彼此连接的一对第一上升部的前端的部分成为第一跨接部32的顶部34。

另外，如图7所示，在从定子铁心6的轴向观察时，第一跨接部32以一对第一上升部33位于在定子铁心6的径向上错开的位置的方式弯折。由此，一对第一上升部33以与相邻的两个层LY相对应的方式位于在定子铁心6的径向上彼此错开的位置。另外，前述的一对第一脚部31插入位于相隔规定间距的位置的一对第一槽12A中的、在定子铁心6的径向上彼此相邻的两个层LY中。

如图4所示，图3所示的并联线圈20具备多个上述的基础线圈段22。多个基础线圈段22沿定子铁心6的周向排列，通过将基础线圈段22的第一脚部31的第一端部31A彼此焊接而串联连接，从而形成线圈的波形形状。并联线圈20具备多个如上述那样串联连接多个基础线圈段22而成的线圈结构体21。虽在图4中未图示，但多个线圈结构体21沿定子铁心6的径向排列。在本实施方式中，并联线圈20具备四个线圈结构体21。

如图4、5所示，在构成并联线圈20的基础线圈段22中具有主线圈段22A和副线圈段22B。副线圈段22B的一对第一脚部31彼此的第一间隔I1比主线圈段22A的一对第一脚部31彼此的第一间隔I1小。具体而言，主线圈段22A的一对第一脚部31彼此的第一间隔I1与位于彼此相隔六个间距的位置的一对第一槽12A彼此的间隔相对应。另一方面，副线圈段22B的一对第一脚部31彼此的第一间隔I1与位于彼此相隔五个间距的位置的一对第一槽12A彼此的间隔相对应。

在本实施方式中，如图7所示，第一副线圈段22B1、第二副线圈段22B2、第三副线圈段22B3、第四副线圈段22B4从定子铁心6的径向内侧向外侧依次排列。在图7中，四个副线圈段22B1～22B4与四个线圈结构体21A～21D分别对应。供各副线圈段22B的一对第一脚部31插入的一对第一槽12A在多个副线圈段22B1～22B4之间相同。

在各副线圈段22B中，位于定子铁心6的径向内侧的层LY的一方的第一上升部33A、以及位于径向外侧的层LY的另一方的第一上升部33B在定子铁心6的周向上的一方侧依次排列。定子铁心6的周向上的一方侧是图7中箭头D2所示的方向。

具体而言，在第一副线圈段22B1中，一方的第一上升部33A位于第一层LY1，另一方的第一上升部33B位于第二层LY2。在第二副线圈段22B2中，一方的第一上升部33A位于第三层LY3，另一方的第一上升部33B位于第四层LY4。在第三副线圈段22B3中，一方的第一上升部33A位于第五层LY5，另一方的第一上升部33B位于第六层LY6。在第四副线圈段22B4中，一方的第一上升部33A位于第七层LY7，另一方的第一上升部33B位于第八层LY8。

<跨接线圈段>

跨接线圈段23将前述的线圈结构体21彼此连接。如图6所示，跨接线圈段23通过对与基础线圈段22相同的线材(例如扁线、圆线)实施弯折加工而形成。跨接线圈段23具有彼此平行地延伸的一对第二脚部41、以及将一对第二脚部41连结的第二跨接部42。

一对第二脚部41分别沿定子铁心6的轴向延伸，并插入沿定子铁心6的周向隔开第二间隔I2而配置的一对第二槽12B中。即，一对第二脚部41彼此隔开第二间隔I2而配置。一对第二槽12B彼此的第二间隔I2比图5所示的一对第一槽12A彼此的第一间隔I1宽。在本实施方式中，如图7所示，一对第二脚部41彼此的第二间隔I2与位于彼此相隔七个间距的位置的一对第二槽12B彼此的间隔相对应。

如图6所示，一对第二脚部41分别从定子铁心6的轴向上的第一端面14侧插入第二槽12B。在将一对第二脚部41插入第二槽12B的状态下，一对第二脚部41的延长方向上的第一端部41A分别从定子铁心6的轴向上的第二端面16突出。

一对第二脚部41的第一端部41A以一对第二脚部41的间隔扩展的方式弯折。一对第二脚部41的第一端部41A是用于将互不相同的线圈段22、23彼此焊接的部位。一对第二脚部41的第一端部41A的弯折在将跨接线圈段23安装于定子铁心6后进行。即，在将跨接线圈段23安装于定子铁心6前的状态下，一对第二脚部41的第一端部41A如图6中双点划线所示那样构成为彼此平行。

对于第二跨接部42，其长度方向上的两端与各第二脚部41的延长方向上的第二端部41B连接。第二跨接部42在将一对第二脚部41插入一对第二槽12B的状态下配置于定子铁心6的第一端面14侧。

第二跨接部42具有一对肩部43、以及一对第二上升部44。另外，本实施方式的第二跨接部42也具有平坦部45。

一对肩部43从各第二脚部41起向在定子铁心6的周向上彼此接近的方向延伸。在本实施例中，一对肩部43以远离定子铁心6的第一端面14的方式以大于0度的规定的角度倾斜地延伸。肩部43的角度比基础线圈段22的第一上升部33相对于定子铁心6的第一端面14而倾斜的倾斜角度

一对第二上升部44以随着从各肩部43的延长方向上的前端起彼此接近而在定子铁心6的轴向上远离第一端面14的方式倾斜地延伸。第二上升部44相对于定子铁心6的第一端面14的倾斜角度

第二上升部44的倾斜角度

一对第二上升部44的延长方向上的前端经由平坦部45而彼此连接。需要说明的是，一对第二上升部44的延长方向上的前端例如也可以不经由任何部位而直接连接。

平坦部45将一对第二上升部44的延长方向上的前端连结。平坦部45与定子铁心6的第一端面14平行地延伸。在本申请说明书中，平坦部45与定子铁心6的第一端面14平行地延伸的情况也包括平坦部45相对于第一端面14稍微倾斜地延伸的情况。

如图7所示，在从定子铁心6的轴向观察时，第二跨接部42以一对第二上升部44位于在定子铁心6的径向上错开的位置的方式弯折。由此，一对第二上升部44分别位于在定子铁心6的径向上彼此相隔两个以上地配置的两个层LY。另外，一对第二脚部41插入位于相隔规定间距的位置的一对第二槽12B中的、在定子铁心6的径向上彼此相隔两个以上地配置的两个层LY中。

具体而言，一对第二上升部44分别位于在定子铁心6的径向上彼此相隔三个地配置的两个层LY。例如，在一方的第二上升部44A位于第一层LY1的情况下，另一方的第二上升部44B位于第四层LY4。需要说明的是，一对第二上升部44例如也可以分别位于在定子铁心6的径向上彼此相隔一个或两个地配置的两个层LY。

另外，平坦部45随着趋向定子铁心6的周向而向朝向定子铁心6的径向外侧的方向延伸。

在本实施方式中，如图7所示，第一跨接线圈段231、第二跨接线圈段232、第三跨接线圈段233从定子铁心6的径向内侧向外侧依次排列。供各跨接线圈段23的一对第二脚部41插入的一对第二槽12B在多个跨接线圈段23之间相同。

在各跨接线圈段23中，位于定子铁心6的径向内侧的层LY的一方的第二上升部44A、以及位于径向外侧的层LY的另一方的第二上升部44B在定子铁心6的周向上的一方侧依次排列。

具体而言，在第一跨接线圈段231中，一方的第二上升部44A位于第一层LY1，另一方的第二上升部44B位于第四层LY4。在第二跨接线圈段232中，一方的第二上升部44A位于第三层LY3，另一方的第二上升部44B位于第六层LY6。在第三跨接线圈段233中，一方的第二上升部44A位于第五层LY5，另一方的第二上升部44B位于第八层LY8。

<作用效果>

在本实施方式的定子3中，如图7、8所示，副线圈段22B(基础线圈段22)的一对第一脚部31插入一对第一槽12A中。另外，跨接线圈段23的一对第二脚部41插入在定子铁心6的周向上以夹着一对第一槽12A的方式配置的一对第二槽12B中。因此，跨接线圈段23的第二跨接部42以在定子铁心6的轴向上使副线圈段22B(基础线圈段22)的第一跨接部32位于第二跨接部42与第一端面14之间的方式配置。并且，跨接线圈段23的第二上升部44的倾斜角度

以下，关于这一点进行具体说明。

在一个跨接线圈段23的一方的第二上升部44A与定子铁心6的第一端面14之间，配置有一个副线圈段22B的一方的第一上升部33A。另外，在一个跨接线圈段23的另一方的第二上升部44B与定子铁心6的第一端面14之间，配置有与一个副线圈段22B在径向外侧相邻的另一副线圈段22B的另一方的第一上升部33B。并且，在一个跨接线圈段23的平坦部45与定子铁心6的第一端面14之间，配置有在定子铁心6的径向上相邻的两个副线圈段22B的顶部34。

例如，在第一跨接线圈段231的一方的第二上升部44A与定子铁心6的第一端面14之间，配置有第一副线圈段22B1的一方的第一上升部33A。另外，在第一跨接线圈段231的另一方的第二上升部44B与定子铁心6的第一端面14之间，配置有第二副线圈段22B2的另一方的第一上升部33B。另外，在第一跨接线圈段231的平坦部45与定子铁心6的第一端面14之间，配置有第一、第二副线圈段22B1、22B2的顶部34。

上述的第一跨接线圈段231与第一、第二副线圈段22B1、22B2的位置关系在第二跨接线圈段232与第二、第三副线圈段22B2、22B3之间、以及第三跨接线圈段233与第三、第四副线圈段22B3、22B4之间也相同。

并且，第二上升部44相对于定子铁心6的第一端面14的倾斜角度

在本实施方式中，一个副线圈段22B的一方的第一上升部33A与一个跨接线圈段23的一方的第二上升部44A接触。另外，一个跨接线圈段23的另一方的第二上升部44B与另一副线圈段22B的另一方的第一上升部33B接触。在此，副线圈段22B的第一上升部33的倾斜角度

另外，在定子铁心6的径向上相邻的两个副线圈段22B的顶部34与一个跨接线圈段23的平坦部45接触。

若更具体地进行说明，则第一跨接线圈段231的一方的第二上升部44A与第一副线圈段22B1的一方的第一上升部33A平行地接触。另外，第一跨接线圈段231的另一方的第二上升部44B与第二副线圈段22B2的另一方的第一上升部33B平行地接触。另外，第一、第二副线圈段22B1、22B2的顶部34与第一跨接线圈段231的平坦部45接触。

上述那样的第一跨接线圈段231的第二跨接部42与第一、第二副线圈段22B1、22B2的第一跨接部32接触的形态在第二跨接线圈段232的第二跨接部42与第二、第三副线圈段22B2、22B3的第一跨接部32之间、以及第三跨接线圈段233的第二跨接部42与第三、第四副线圈段22B3、22B4的第一跨接部32之间也相同。

如以上说明的那样，根据本实施方式的定子3以及具备该定子3的旋转电机1，副线圈段22B的第一跨接部32配置在定子铁心6的第一端面14与跨接线圈段23的第二跨接部42之间，并且与跨接线圈段23的第二跨接部42接触。由此，在对互不相同的线圈段22、23的脚部31、41彼此进行焊接时，仅通过将跨接线圈段23的第二跨接部42朝向定子铁心6的第一端面14按压，就能够可靠地将副线圈段22B的第一跨接部32朝向定子铁心6的第一端面14按压。通过将所有线圈段22、23朝向定子铁心6的第一端面14按压，能够有效地抑制对互不相同的两个脚部31、41彼此进行焊接的焊接部位在多个焊接部位之间在定子铁心6的轴向上产生偏差的情况。

另外，根据本实施方式的定子3以及旋转电机1，跨接线圈段23的第二跨接部42具备位于一对第二上升部44的前端之间且与定子铁心6的第一端面14平行的平坦部45。由此，即使一个跨接线圈段23的第二跨接部42与多个副线圈段22B的第一跨接部32重叠配置，也能够使多个副线圈段22B的顶部34与同一第二跨接部42接触。

另外，在跨接线圈段23的第二跨接部42具备平坦部45的情况下，与不具备平坦部45的情况相比，以定子铁心6的第一端面14为基准的跨接线圈段23的第二跨接部42的顶部的高度位置变低。由此，能够更可靠地使副线圈段22B的顶部34与跨接线圈段23的第二跨接部42的平坦部45接触。

另外，根据本实施方式的定子3以及旋转电机1，跨接线圈段23的第二上升部44与副线圈段22B的第一上升部33平行地接触。即，第一上升部33与第二上升部44线接触。因此，在将跨接线圈段23的第二跨接部42朝向定子铁心6的第一端面14按压时，能够稳定地将副线圈段22B的第一跨接部32朝向定子铁心6的第一端面14按压。另外，在将跨接线圈段23的第二跨接部42朝向定子铁心6的第一端面14按压时，能够抑制第一跨接部32、第二跨接部42发生变形的情况。

<其他实施方式>

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限定于此，在不脱离本发明的技术思想的范围内可以进行适当变更。

在本发明的定子中，跨接线圈段23的第二跨接部42例如也可以以在定子铁心6的轴向上使主线圈段22A的第一跨接部32位于第二跨接部42与第一端面14之间的方式配置。即，跨接线圈段23的第二跨接部42也可以与主线圈段22A的第一跨接部32接触。在该情况下，也起到与上述实施方式相同的效果。

在本发明的定子中，插入区域LY的数量也可以是八个以外。本发明也能够适用于例如具有4、6、10、12、或上述数量以外的插入区域LY的定子。

本发明的旋转电机并不限定于通过向定子3的线圈7流通交流电流来驱动转子2旋转的马达，也可以是通过发动机等的动力使转子2旋转从而进行发电的发电机。

本发明的旋转电机适合作为在液压挖掘机、推土机、叉车等作业机械中使用的旋转电机。

工业实用性

根据本发明，仅通过将跨接线圈段的第二跨接部朝向定子铁心的第一端面按压，就能够可靠地将基础线圈段的第一跨接部朝向定子铁心的第一端面按压。

附图标记说明

1…旋转电机；2…转子；3…定子；4…转子轴；5…转子铁心；6…定子铁心；7…线圈；11…齿；12…槽；12A…第一槽；12B…第二槽；14…第一端面；22…基础线圈段；22A…主线圈段；22B、22B1、22B2、22B3、22B4…副线圈段；23、231、232、233…跨接线圈段；31…第一脚部；32…第一跨接部；33、33A、33B…第一上升部；34…顶部；41…第二脚部；42…第二跨接部；43…肩部；44、44A、44B…第二上升部；45…平坦部；I1…第一间隔；I2…第二间隔；O…轴线；