CN111316539A - 绝缘体、包括该绝缘体的定子以及包括该绝缘体的电动机 - Google Patents

Abstract

绝缘体(5)包括：线圈缠绕部(50)、第一凸缘部(51)，以及第二凸缘部(52)。线圈缠绕部(50)供由剖面为圆形的绕线构成的线圈(7)缠绕；第一凸缘部(51)设置在线圈缠绕部(50)的铁心扇形体(41)侧；第二凸缘部(52)设置在线圈缠绕部(50)的齿部(42)的径向内端侧。所述线圈缠绕部(50)具有倾斜面(50a)，该倾斜面(50a)与第一凸缘部(51)连接且以从所述第一凸缘部(51)朝着所述第二凸缘部(52)自所述齿部(42)的上表面(42a)算起的高度逐渐变高的方式倾斜。在将所述线圈的线径设为D(mm)，将以所述齿部的轴向端面为基准面的情况下的所述倾斜面50a的倾斜角设为α(°)时，满足以下关系：0＜(－6.8D+b)≤α＜30(b为常数，8.3≤b≤11.6)。

Description

绝缘体、包括该绝缘体的定子以及包括该绝缘体的电动机

技术领域

本发明涉及一种供线圈缠绕的绝缘体、包括该绝缘体的定子以及包括该绝缘体的电动机。

背景技术

近年来，随着用于工业和车载电动机的需求增加，要求提高电动机的效率并降低成本。

已知：提高电动机效率的方法之一为提高布置在定子的定子槽内的线圈的占空系数。通过提高线圈的占空系数，能够抑制电动机在工作时因在线圈中流动的电流所引起的损耗。

让线圈整列着缠绕在定子的齿部上的整列缠绕线圈作为提高线圈的占空系数的构造，已为众人所知。为实现该整列缠绕线圈而提出了各种构造(例如参照专利文献1～4)。在专利文献1中提出了如下构造：在供线圈缠绕的绝缘线圈绕线管的筒体的端部或形成在筒体两端的凸缘部的内侧，形成有台阶或坡度，以实现整列缠绕线圈。在专利文献2中公开了如下构造：在安装在多个齿部(teeth)上并用于将线圈与多个齿部(teeth)绝缘的绝缘体的侧面形成有用于收纳已缠绕线圈的收纳槽，从而实现整列缠绕线圈。

专利文献1：日本公开专利公报特开平11－122855号公报

专利文献2：日本公开专利公报特开2006－115565号公报

专利文献3：美国特许第6356001号说明书

专利文献4：国际公开第2011/118357号

发明内容

－发明要解决的技术问题－

一般情况下，所述绝缘体和线圈绕线管是用模具将树脂材料成形而得到的。另一方面，由于电动机性能随着用户规格的不同而不同，因此即使使用相同的定子铁心或齿部，通过改变线圈的线径或匝数来调整通过线圈的电流值等，让电动机性能符合各个规格的情况也是很多的。

在专利文献1、2所公开的现有技术的构造中，需要根据线圈的线径来改变收纳槽的宽度，或改变台阶的宽度、倾斜的角度，而且每次都要重新制作模具来形成绝缘体，因此而成为成本上升的主要原因。

本发明正是为解决上述问题点而完成的，其目的在于：提供一种在改变了线圈的线径的情况下，也能够让已缠绕的线圈整列缠绕的绝缘体。

－用于解决技术问题的技术方案－

为了实现上述目的，本发明所涉及的绝缘体在线圈缠绕部形成有倾斜面，该倾斜面与线圈的卷绕起始部分所接触的凸缘部相连且具有规定的倾斜角度。

具体而言，本发明所涉及的绝缘体包括线圈缠绕部、第一凸缘部，以及第二凸缘部。所述线圈缠绕部覆盖从铁心扇形体突出的齿部的轴向端面和至少周向两侧面的一部分，供线圈缠绕，所述第一凸缘部接着该线圈缠绕部的齿部基端侧或齿部径向内端侧中的一侧而设，所述第二凸缘部接着所述线圈缠绕部的所述齿部基端侧或所述齿部径向内端侧中的另一侧而设，该绝缘体的特征在于：所述线圈缠绕部具有倾斜面，该倾斜面以从所述第一凸缘部朝着所述第二凸缘部自所述齿部的轴向端面算起的高度逐渐变高的方式倾斜，在将所述线圈的线径设为D(mm)，将以所述齿部的轴向端面为基准面的情况下的所述倾斜面的倾斜角设为α(°)时，满足以下关系：0＜(－6.8D+b)≤α＜30(b为常数，8.3≤b≤11.6)。

根据该构成方式，通过将绝缘体的线圈缠绕部的外周面形成为倾斜面，并规定其倾斜角α的范围，在将具有不同线径的线圈缠绕在绝缘体的情况下，也能够抑制卷绕零乱的产生，从而实现整列缠绕线圈。

即使改变线圈的线径，也不需要改变绝缘体的形状，从而能够抑制绝缘体的制造成本的上升。

优选地，所述第一凸缘部具有与所述倾斜面连接且与所述第二凸缘部相对设置的内表面，该内表面朝着与所述第二凸缘部相反的一侧倾斜，将以与所述齿部的轴向端面正交的面为基准面的情况下的所述内表面的倾斜角设为β(°)时，满足以下关系：0＜β＜2α且0＜(－6.8D+b)≤α＜10。

根据该构成方式，能够扩大绝缘体中的线圈的布置部位，能够稳定地维持线圈的整列缠绕和三层以上的多层缠绕。

本发明所涉及的定子的特征在于：包括多个定子扇形体，各个定子扇形体在所述铁心扇形体的所述齿部的各个轴向端面具有所述绝缘体，在所述绝缘体的所述线圈缠绕部缠绕安装有由剖面为圆形的绕线构成的线圈；该定子构成为：将多个所述各个定子扇形体连接成圆环状，所述齿部朝着圆环的径向内侧突出。

根据该构成方式，能够提高线圈在定子中的占空系数。

优选地，所述绕线整列缠绕且n层缠绕在所述线圈缠绕部上而构成所述线圈(n为3以上的整数)。

优选地，周向相邻的所述齿部之间的间隙构成为收纳所述线圈的定子槽，绝缘纸具有将所述铁心扇形体与所述线圈绝缘以及将所述齿部与所述线圈绝缘的功能，所述绝缘纸在所述定子槽内覆盖所述齿部的侧面，且分别与所述绝缘体的所述第一凸缘部和所述第二凸缘部在轴向上部分重叠。

根据该构成方式，能够将在定子的周向相邻的齿部与齿部可靠地电绝缘。

本发明的电动机的特征在于：至少包括所述定子和转子，该转子包括旋转轴，该转子设置在该定子的径向内侧且与所述定子之间留有规定的间隔。

根据该构成方式，能够提高线圈在定子中的占空系数，从而能够提高电动机的效率。

－发明的效果－

如上所述，根据本发明，在缠绕了具有不同线径的线圈的情况下，也能够抑制卷绕零乱的产生，从而实现整列缠绕线圈。

附图说明

图1是实施方式所涉及的电动机的俯视图；

图2是图1示出的电动机的等效电路图；

图3是定子的简略示意图；

图4A是示出图1示出的由虚线围起来的部分的立体图；

图4B是从径向看到的图4A示出的构造的侧视图；

图4C是从轴向看到的图4A示出的构造的俯视图；

图4D是从周向看到的图4A示出的构造的侧视图；

图5是示出缠绕在绝缘体上的线圈的布置状况的示意图；

图6是示出绝缘体的外周面的倾斜角下限与线圈的线径的关系的图；

图7是示出缠绕在绝缘体上的线圈的布置状况的示意图，是说明绝缘体外周面的倾斜角上限的图；

图8是示出缠绕在绝缘体上的线圈的布置状况的示意图，是说明第一凸缘部的内表面的倾斜角下限的图；

图9是示出缠绕在绝缘体上的线圈的布置状况的示意图，是说明第一凸缘部的内表面的倾斜角上限的图；

图10A是示出缠绕在绝缘体上的线圈的布置状况的示意图，是说明线圈的整列缠绕得以维持的状态的图；

图10B是示出缠绕在绝缘体上的线圈的布置状况的示意图，是说明线圈的整列缠绕得以维持的极限状态的图。

具体实施方式

下面，参照附图详细说明本发明的实施方式。以下优选的实施方式的说明本质上只不过是示例，完全没有对本发明、本发明的应用对象或本发明的用途加以限制的意图。

(实施方式)

[电动机和定子的主要部分的的构造]

图1示出本实施方式所涉及的电动机的俯视图，图2示出图1所示的电动机的等效电路图，图3是定子的简略示意图，即从轴2的轴向看到的定子4的图。需要说明的是，为了便于说明，在图1和图3中，省略了对一部分构造部件和其功能的图示和说明。例如，框架、母线等未图示。收纳定子4的外收纳体未图示。该外收纳体的形状是例如由金属构成的圆筒、大致正方体、大致长方体、多边形的柱状体等，能够根据电动机1的规格进行适当的选择。在图3中，绝缘体5未图示。对图中示出的构造部件也进行了简化，例如，图1示出的绝缘体5与实际的形状有一部分不同，图3示出的线圈U1～W4和这些线圈的引线端子71、71······与实际的形状有很大不同。在图2中，符号+表示线圈卷绕的开始，符号－表示线圈卷绕的结束。

在以下说明中，有时将轴2的长度方向称为轴向，将定子4的半径方向称为径向，将定子4的圆周方向称为周向。在轴向上，将线圈U1～W4的设置有引线端子71的一侧称为“上”，将其相反一侧称为“下”，在径向上，将定子4的中心侧即设置有轴2和转子3的一侧称为“内”，将其相反一侧即定子铁心40侧称为“外”。

需要说明的是，后述电磁钢板的层叠方向与所述轴向为相同方向，意思相同。

需要说明的是，在以下的说明中，分开使用齿部(teeth：tooth的复数形式)或齿部(tooth)这样的用语来进行记述。将朝着圆环状的定子铁心的中心方向突出的多个齿部记为齿部(teeth：tooth的复数形式)。将定子铁心40的多个齿部中的一个齿部记为齿部(tooth)42。同样地，将后述铁心扇形体41中的多个齿部记为齿部(teeth：tooth的复数形式)。将铁心扇形体41中的多个齿部中的一个齿部记作齿部(tooth)42。顺带提及，上述专利文献3、专利文献4等是分开使用齿部(teeth：tooth的复数形式)和齿部(tooth)这样的语句来进行记述的公知文献。

电动机1在未图示的外收纳体的内部包括：转子3、定子4、线圈U1～W4，所述转子具有电动机1的旋转轴即轴2。

转子3接着轴2的外周而设且包括磁铁31、31······，该磁铁31、31······被布置成与定子4相对且N极、S极沿着轴2的外周方向彼此交替。需要说明的是，在本实施方式中，转子3所用的磁铁31为钕磁铁，但其材料、形状、材质能够根据电动机的输出等而进行适当的变更。从轴向看，转子3设置在定子4的径向内侧且与定子4之间留有一定的间隔。

定子4是将多个定子扇形体40a连接成圆环状而构成的圆筒状体。该定子扇形体40a的具体结构如下：绝缘体5分别从轴向上下两端面安装在铁心扇形体41的齿部42上，在各绝缘体5之间还安装有绝缘纸6等绝缘体，将绕线缠绕在绝缘体5的线圈缠绕部50和绝缘纸6等绝缘体的布置部位而构成例如线圈U1。结构如上所述的定子扇形体40a的外观是剖面形状为大致扇形的柱状体。定子4和定子扇形体40a具有多个铁心扇形体41、41······和从铁心扇形体41、41······各自的内周朝着径向内侧突出的齿部42、42······。铁心扇形体41的形状是构成略圆筒状的定子铁心40的一部分的柱状体。将含有硅等的电磁钢板冲裁成大致圆环状的定子铁心板体(stator core sheet)，再将该定子铁心板体冲裁成构成该定子铁心板体一部分的独立片状的铁心扇形体板体(coresegment sheet)，并将该铁心扇形体板体层叠多层而形成层叠体，该层叠体即为铁心扇形体41。结构如上所述的铁心扇形体41的外观是柱状体，该柱状体的剖面形状呈构成大致圆环状的定子铁心板体一部分的独立片状。板体的层叠方向是相对于板体的板面的法线方向。该铁心扇形体41包括轭部41c和从轭部41c的大致中央部突出的齿部42。

铁心扇形体41在位于周向的轭部41c的一侧面上形成有凹部41a，在另一侧面上形成有凸部41b，凹部41a、凸部41b均在各侧面沿着整个轴向延伸而成。

关于圆环状的定子铁心40的构造，如果着眼于一个铁心扇形体41说明的话，该铁心扇形体41的凹部41a与在周向的一方相邻的铁心扇形体41的凸部41b嵌合而连接在一起，该铁心扇形体41的凸部41b与在周向的另一方相邻的铁心扇形体41的凹部41a嵌合而连接在一起。通过将沿周向相邻的铁心扇形体41、41······这样彼此嵌合而连接在一起，即能够形成圆环状的定子铁心40。

如图3所示，通过将铁心扇形体41、41······连接起来而构成圆环状的定子铁心40，就能够沿着定子铁心40的内周等间隔地布置齿部42、42······。周向相邻的齿部42、42······之间的各个间隔构成定子槽43、43······。

定子4具有12个线圈U1～W4，这些线圈经由绝缘体5和绝缘纸6(参照图4A～4D)安装在各齿部42、42······上，从轴向看，布置在各定子槽43、43······内。需要说明的是，线圈U1～W4由剖面为圆形的绕线构成，该绕线由表面包覆了绝缘膜的铜等金属材料构成，并以整列缠绕的方式缠绕在绝缘体5、5······上，且缠绕有多层，未图示。“圆形”包括绕线的加工公差和缠绕在齿部42上时的绕线的变形，在以下的说明中也是一样的意思。在以下说明中，不特别指定线圈U1～W4，而选取一个来说明构造等的情况下，将其称为线圈7。

如图2所示，线圈U1～U4、线圈V1～V4、线圈W1～W4分别串联，相互具有电角度120°的相位差的U相、V相、W相这3相电流分别被供给到线圈U1～U4、线圈V1～V4、线圈W1～W4而被励磁，从而产生旋转磁场。由于该旋转磁场而在转子3上产生扭矩，轴2被未图示的轴承支承而旋转。

需要说明的是，在本实施方式中，转子3的磁极数共计10个，其中与定子4相对的N极和S极各5个，定子槽43的数量为12个，但并不特别限定于此，其他的磁极数与定子槽数的组合也适用。

[铁心扇形体和绝缘体的主要部分的构造]

图4A～4D分别示出图1中的由虚线包围的部分的立体图、从径向看到的侧视图、从轴向看到的俯视图和从周向看到的侧视图。需要说明的是，为了便于说明，在图4A～4D中省略了线圈7的图示。虽然也图示了被夹入安装在绝缘体5与铁心扇形体41之间的绝缘纸6以及被夹入安装在绝缘体5与齿部42之间的绝缘纸6，但示出的是其被折弯而收纳在定子槽43内之前的状态。

如图4A～4D所示，具有相同形状的绝缘体5分别从轴向的上下两端面安装在从一个铁心扇形体41突出的齿部42上；在铁心扇形体41与绝缘体5之间以及齿部42与绝缘体5之间夹入有绝缘纸6。这样一来，绝缘体5被设置为覆盖齿部42的轴向两端面和该两端面附近部分。需要说明的是，在以下的说明中，有时将齿部42的轴向的上侧面的端面称作上表面42a(参照图5)，将轴向的下侧面的端面称作下表面。

绝缘体5是对绝缘性树脂材料进行成形加工而得到的绝缘部件，具有供线圈7(参照图5B)缠绕安装的线圈缠绕部50、形成在线圈缠绕部50的一端的第一凸缘部51、以及形成在线圈缠绕部50的另一端的第二凸缘部52。在本实施方式中，第一凸缘部51安装在铁心扇形体41侧，第二凸缘部52安装在位于定子4的径向内侧的齿部42的径向内端。在第一凸缘部51形成有线圈导入槽53，当往线圈缠绕部50缠绕线圈时，构成线圈7的绕线通过线圈导入槽53而被朝着线圈缠绕部50引导，此时，卷绕起始部分与第一凸缘部51的与第二凸缘部52相对的内表面51a(以下称为第一凸缘部51的内表面51a)接触。需要说明的是，在本说明书中，线圈7的卷绕起始部分是指线圈7中的缠绕在线圈缠绕部50上的第一层线圈的第一圈附近的部分。

线圈缠绕部50的外周面中分别覆盖齿部42的轴向两端面的绝缘体5的外周面50a和另一个绝缘体5的50b分别是朝着规定方向倾斜的倾斜面。线圈缠绕部50的外周面中覆盖齿部42的周向的两端面的表面50c、50d形成为与齿部42的上侧面42a正交。需要说明的是，“正交”是指包括绝缘体5的加工公差、齿部42的加工公差、以及将绝缘体5安装在齿部42时的组装公差在内的意思，在以后的说明中也是相同的意思。

第一凸缘部分51的内表面51a是倾斜面，该倾斜面以与齿部42的上表面42a或下表面正交的表面作为基准面，朝着规定方向倾斜。第一凸缘部51的内表面51a与线圈缠绕部50相连且与第二凸缘部52相对。

线圈导入槽53包括第一导入槽53a和第二导入槽53b，该第一导入槽53a和第二导入槽53b以径向为基准彼此面对称且以与第一凸缘部51的内表面51a所成的角度θ为锐角的方式延伸，在线圈7的缠绕方向不同的情况下，也能够将线圈7朝着线圈缠绕部50引导。需要说明的是，也可以在第一导入槽53a和第二导入槽53b的内部形成固定线圈7的线圈固定部(未图示)。

绝缘体5与绝缘纸6都具有将铁心扇形体41与线圈7电绝缘以及将齿部42与线圈7电绝缘的功能。绝缘体5具有稳定地维持后述线圈7的整列缠绕的功能。

绝缘纸6例如是浸渍了绝缘性油的薄片状绝缘部件，绝缘纸6被设置成覆盖齿部42的周向两侧面并且与绝缘体5的第一凸缘部51和第二凸缘部52分别在轴向上部分重叠。在组装电动机1时，将绝缘纸6、6······分别折弯，以覆盖定子槽43、43······的内表面，未图示。这样一来，既能够将铁心扇形体41与线圈7电绝缘以及齿部42与线圈7电绝缘，又能够将周向彼此相邻的铁心扇形体41和彼此相邻的齿部42电绝缘。

通过将本实施方式示出的绝缘体用在图1示出的定子4上，能够使线圈U1～W4稳定地整列缠绕且多层缠绕，因此能够提高线圈在定子4的定子槽43内的占空系数。这样一来，能够提高电动机1的效率。

[线圈缠绕部的外周面的倾斜状况]

图5是示出缠绕在本实施方式的绝缘体上的线圈的布置状况的示意图，示出从周向看到的绝缘体5和线圈7的布置状况。

如上所述，线圈缠绕部50中覆盖齿部42的上表面42a的线圈缠绕部50的外周面50a是以规定的角度倾斜的倾斜面。如图4D所示，外周面50a以如下方式单调地倾斜：从第一凸缘部分51朝着第二凸缘部分52自齿部42的上表面42a算起的高度逐渐变高。以该齿部42的上表面42a为基准面，外周面50a的倾斜角为α(°)。需要说明的是，线圈缠绕部50的内周面(未图示)与齿部42的上表面42a和两个周向侧面的一部分抵接。这样一来，线圈缠绕部50形成为从第一凸缘部51朝着第二凸缘部52轴向的厚度变厚。在覆盖齿部42的下表面的绝缘体5中，线圈缠绕部50的外周面50b以如下方式倾斜：从第一凸缘部分51朝着第二凸缘部分52自齿部42的下表面算起的高度逐渐变高。以齿部42的下表面为基准面，外周面50b的倾斜角为α(°)。

考虑对在这样构成的绝缘体5上以整列缠绕且多层缠绕的方式缠绕线圈7的情况。

有时，在形成多层缠绕的线圈7的过程中，在缠绕上层的线圈时，会对下层的线圈施加外力而导致布置偏移，从而产生卷绕零乱。

例如，在第一层线圈的卷绕结束后，如果将第二层线圈在第一层线圈的最后一圈和该最后一圈的前一圈之间卷绕一圈，第二层线圈就会一边承受拉力一边卷绕，因此力会从供线圈卷绕的斜面(slope)上方施加在第一层线圈的最后一圈和前一圈之间，第一层线圈的最后一圈就会朝着径向内侧偏移。

另一方面，如果增大外周面50a的倾斜角，对该偏移的抵抗力则变大。其理由如下：施加给线圈7的绕线的拉力与外周面50a平行且朝向径向外侧，成为对由外力引起的线圈7的偏移的抵抗力，而且，与平行于外周面50a施加的拉力与倾斜角α一起增加。

图6示出绝缘体的外周面的倾斜角下限与线圈的线径的关系，图7是示出缠绕在绝缘体上的线圈的布置状况的示意图，示出绝缘体的外周面的倾斜角上限。

如图6所示，本申请发明人通过实验发现，当由剖面为圆形的绕线构成的线圈7的线径为D(mm)时，倾斜角α的下限α_L与线径D之间满足公式(1)的关系时，线圈7能够稳定地维持整列缠绕且多层缠绕的状态。

α_L＝－6.8D+b······(1)

在这里，b是处在8.3≤b≤11.6的范围内的常数，图6示出的虚线内的范围相当于该范围。需要说明的是，该范围是通过实验求出的b的平均值9.8，考虑到测量上的统计误差1.63而得到的范围。需要说明的是，当线圈7的线径D在0.32mm以上1.1mm以下的范围时，通过实验确认出良好地满足式(1)所示的关系。

另一方面，当试着取线圈7中轴向上下、径向内外均被其他绕线包围的任意一根绕线时，与包围其周围的六根其他绕线全部接触的状态则相当于线圈7整列缠绕的状态。例如，如图7所示，在线圈7的第二层缠绕在绝缘体5上的情况下，如果线圈7的第一层的最后一圈的绕线与从第二层的卷绕起始开始的第二圈的绕线在水平方向不接触，则无法维持线圈7的整列状态(参照图7中的箭头)。从几何学上看，倾斜角α的上限值为30°。需要说明的是，水平方向是指与齿部42的上表面42a平行的方向，对于以后的说明也是相同的意思。有时将与水平方向正交的方向称为垂直方向。

由以上所述可知，在将由剖面为圆形的绕线构成的线圈7以整列缠绕且两层以上的多层缠绕的状态缠绕在绝缘体5上的情况下，为了维持稳定的整列缠绕，倾斜角α需要满足式(2)的关系。

0＜(－6.8D+b)≦α＜30······(2)

根据本实施方式，通过使绝缘体5的线圈缠绕部50的外周面50a形成为以所述范围的倾斜角α倾斜的倾斜面，在缠绕了具有不同线径的线圈7的情况下，也能够抑制卷绕零乱的产生，从而能够实现整列缠绕的线圈。例如，从图6中可以看出，通过将倾斜角α设定为4°，即使线径在0.63mm～1.1mm的范围内变化，也能够稳定地维持线圈7整列缠绕和多层缠绕。

即使线圈7的线径改变了，也是既不需要如专利文献2所公开的那样改变形成在绝缘体的线圈收纳槽的宽度，又不需要如专利文献1所公开的那样改变形成在绝缘体上的台阶的宽度、倾斜的角度，故能够抑制绝缘体5的制造成本。对于规格相同的铁心扇形体41和齿部42而言，在线圈7的线径改变了的情况下，用一种绝缘体5也能够应对，故能够降低开发各种电动机时的成本。

[第一凸缘部的内表面的倾斜状况]

如上所述，通过将线圈缠绕部50的外周面50a、即开始卷绕线圈7的面设为相对于齿部42的上表面42a的倾斜面，并将其倾斜角α设为式(2)所示的范围，能够将线圈7整列缠绕且多层缠绕地缠绕在绝缘体5上。另一方面，如图5所示，通过使线圈缠绕部50的外周面50a相对于齿部42的上表面42a倾斜，外周面50a与第一凸缘部51的内表面51a之间的区域变窄。这样一来，线圈7的缠绕空间减少，在使线圈7为3层以上的多层缠绕的情况下，有可能无法保持线圈7整列缠绕。

本申请发明人等为了稳定地维持线圈7的整列缠绕与多层缠绕，而注意到了第一凸缘部51的内表面51a的倾斜状况。

图8、9是示出缠绕在绝缘体上的线圈的布置状况的示意图，图8是示出说明第一凸缘部的内表面的倾斜角下限的图，图9是示出说明第一凸缘部的内表面的倾斜角上限的图。

在本实施方式中，如上所述，与线圈缠绕部50的外周面50a相连而设的第一凸缘部分51的内表面51a是以规定角度倾斜的倾斜面，并且如图5所示，以与齿部42的上表面42a正交的表面为基准面朝着径向外侧倾斜，并且其倾斜角是β(°)。需要说明的是，虽然未图示，与线圈缠绕部50的外周面50b相连而设的第一凸缘部51的内表面51a，以与齿部42的下表面正交的面为基准面朝着径向外侧倾斜，其倾斜角为β(°)。

通过这样将第一凸缘部51的内表面51a形成为朝着径向外侧倾斜的倾斜面，能够稳定地维持线圈7整列缠绕和多层缠绕。

如图8所示，在β为0°的情况下，在线圈7中，第三层的第二圈的绕线732和第二层的第一圈的绕线721不接触，成为不稳定的卷绕方法，阻碍其整列化。如果角度α进一步变大，则第三层的第一圈的绕线731和第二层的第一圈的绕线721在水平方向不会接触(参照图8中的箭头)。这样一来，需要使β大于0°。另一方面，如图9所示，在β＝2α的情况下，第三层的第二圈的绕线732与第二层的第一圈的绕线721在水平方向不接触(参照图9中的箭头)，因此需要使β小于2α。也就是说，通过让倾斜角β在式(3)所示的范围内，能够整列缠绕且多层缠绕在线圈缠绕部50上。

0＜β＜2α······(3)

在该情况下，线圈缠绕部50a与第一凸缘部51的内表面51a所成的角度A由式(4)的范围表示。

(90－α)＜A＜(90+α)······(4)

如果让倾斜角β的上限小于2α，线圈缠绕部50的外周面50a的倾斜角α的范围则被进一步限定。

图10A、图10B是示出缠绕在绝缘体上的线圈的布置状况的示意图，图10A示出线圈整列缠绕得以维持的状态，图10A表示整列缠绕得以维持的极限状态。需要说明的是，图10A、10B都示出倾斜角为β＝2α的情况。

如图10A所示，在线圈7整列缠绕得以维持的状态下，线圈7的第三层的第二圈绕线732和第二层的第一圈绕线721彼此接触，在连接绕线732的中心和绕线721的中心的线段与垂直方向形成的角度γ大于0°的情况下，能够稳定地维持线圈7的整列缠绕。另一方面，如图10B所示，当连接绕线732的中心和绕线721的中心的线段与垂直方向重叠即γ＝0°时，绕线732和绕线721在水平方向没有接触，而无法维持整列缠绕。此时，如图10B所示，成立：

α+60°+2α＝3α+60°＝90°······(5)，

因此，倾斜角α的上限变为10°，式(2)变形为以下的式(6)。

0＜(－6.8D+b)≤α＜10······(6)

此时，角度A变为式(7)所示的范围。

80＜A＜100······(7)

如上所述，通过使倾斜角α、β分别在式(4)、(6)所示的范围内，除了上述效果之外，还能够扩大线圈7的布置位置，确保线圈7的缠绕空间，稳定地维持线圈7的整列缠绕和三层以上的多层缠绕。

需要说明的是，在上述实施方式中，说明了从位于铁心扇形体41侧的第一凸缘部开始卷绕线圈7的例子，但并不特别限定于此，也可以从位于齿部42的径向内端的第二凸缘部52开始卷绕。在该情况下，外周面50a的倾斜方向为相反方向。总之，外周面50a只要是以规定的倾斜角α倾斜的倾斜面即可，该倾斜方式为：从与线圈7的卷绕起始部分接触的凸缘部朝着在径向位于与其相反的一侧的凸缘部自齿部42的上表面42a算起的高度逐渐变高。在相同意义上，线圈7的卷绕起始部分所接触的凸缘部的内表面不限定于径向内侧面，该凸缘部的内表面只要是从轴向看时朝着与线圈缠绕部50相反的一侧以倾斜角β倾斜的倾斜面即可。需要说明的是，第一凸缘部51的内表面51a也可以形成为与齿部的上表面42a或下表面垂直。

对于线圈7的缠绕方法没有特别限定，能够使用一般的线嘴绕线方法或翼锭绕线方法等。

虽然示出了绝缘体5是所谓的分割型绝缘体且分别从齿部42的轴向上下方向进行安装的例子，但并不特别限定于此，绝缘体5也可以是线圈缠绕部50为筒状且覆盖齿部42的整个外周面的一体构造。例如，在定子4是从后侧将齿部42安装在铁心扇形体41的构造的情况下，也可以使用该一体构造的绝缘体5。分别从上下安装在一个齿部的绝缘体5也可以不是相同的形状。在位于开始卷绕通过了线圈导入槽53的线圈7的一侧的绝缘体5中，线圈缠绕部50a和第一凸缘部51的形状只要是包含变形例的上述实施方式所示的形状即可。需要说明的是，作为分别从上下安装在一个齿部的绝缘体5，通过使用相同形状的绝缘体，能够减少绝缘体5的种类，从而能够降低制造成本等。

在上述实施方式中，示出了线圈缠绕部50的外周面50a是从第一凸缘部51到第二凸缘部52单调地倾斜的倾斜面的例子，但并不特别限定于此，既可以具有一部分与齿部42的上表面42a平行的部分，也可以具有有着与倾斜角α不同的倾斜角的部分。外周面50a中，从第一凸缘部51的内表面51a起与线圈7的第一层的第一圈～数圈抵接的面为具有倾斜角α的倾斜面即可。从轴向看，线圈缠绕部50的外周面50c、50d也可以形成为相对于齿部42的上表面42a倾斜。如图4A～4D所示，从轴向看，外周面50c、50d以与齿部42的上表面42a正交的方式形成，从而能够使绝缘体5小型化。由于能够扩大定子槽43的容积，因此能够增加线圈7的缠绕匝数，从而能够提高电动机1的效率。

需要说明的是，在上述实施方式中，线圈导入槽53由第一导入槽53a和第二导入槽53b这两个槽部构成，但也可以仅由任一个槽部构成线圈导入槽。

上述实施方式中的绝缘体5在线圈7为单层缠绕或双层缠绕的情况下也能够稳定地维持整列缠绕，这是不言而喻的。

在上述实施方式中，对本发明的绝缘体5安装在铁心扇形体41的齿部42上，并将线圈7缠绕在线圈缠绕部50上来构成定子扇形体40a的方式进行了说明，但也可以采用将本发明的绝缘体5分别安装在圆环状的定子铁心的齿部上，并将线圈7缠绕在线圈缠绕部50的方式。需要说明的是，这里所说的圆环状的定子铁心是指将冲裁电磁钢板而形成的圆环状的板体层叠而构成的。该圆环状的定子铁心具有多个齿部。

在上述实施方式中，说明了每个铁心扇形体41具有一个齿部的方式，但也可以采用每个铁心扇形体41具有多个齿部的方式。

上述实施方式说明的是电动机1是用于内转子型电动机的情况。

如图3所示，在齿部42的径向内端(径向内侧的端部)具有两个凹状的槽。该凹状的槽在美国专利第6104117号说明书、日本发明专利公开公报特开平10-42531号等中也被称为辅助槽(supplemental grooves)。该辅助槽的效果是抑制电动机1的转子4的旋转过程中的齿槽转矩和转矩波动，有助于实现电动机的低振动化、低噪音化等。

本实施方式的绕线也被称为绕线用电线。绕线或绕线用电线的导体部中有含有不可避免的杂质的铜或铝。在这里，不可避免的杂质是指在制造过程中不可避免地混入到铜、铝中的微量杂质元素。在铜的情况下，不可避免杂质是砷(As)、铋(Bi)、锑(Sb)、铅(Pb)、铁(Fe)、硫(S)、氧等。在铝的情况下，不可避免的杂质是硅(Si)、锰(Mn)、钛(Ti)、钒(V)、锆(Zr)、铁(Fe)、铜(Cu)等。绕线的导体部被由绝缘性树脂形成的绝缘层覆盖。绝缘性树脂例如能够根据电动机1的规格适当地选择聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚酯酰亚胺、聚酯酰胺酰亚胺、聚酰胺、聚乙内酰脲、聚氨酯、聚缩醛、环氧树脂等。

在本实施方式中的磁铁31的材料成分中含有钪(Sc)、钇(Y)和镧系元素中的至少一种、铁(Fe)以及硼(B)，或在本实施方式中的磁铁31的材料成分中含有钪(Sc)、钇(Y)和镧系元素中的至少一种、铁(Fe)和钴(Co)以及硼(B)。具体而言，磁铁31是稀土类烧结磁铁，也就是所谓的钕烧结磁铁等。在该稀土类烧结磁铁的表层具有用于防锈的防锈膜(防锈层)。

－产业实用性－

本发明所涉及的绝缘体，能够应对不同线径的线圈的线径从而实现整列缠绕线圈，因此当将本发明所涉及的绝缘体应用到要求高效率的电动机等时，是很有用的。

－符号说明－

1 电动机

2 轴

3 转子

4 定子

5 绝缘体

6 绝缘纸

7 线圈

31 磁铁

40 定子铁心

40a 定子扇形体

41 铁心扇形体

41c 轭部

42 齿部

42a 齿部42的上表面(轴向端面)

43 定子槽

50 线圈缠绕部

50a 线圈缠绕部50的外周面(倾斜面)

51 第一凸缘部

51a 第一凸缘部51的内表面

52 第二凸缘部

53 线圈导入槽

71 引线端子

U1～W4 线圈

α 外周面50a的倾斜角

β 第一凸缘部51的内表面51a的倾斜角

A 外周面50a和第一凸缘部51的内表面51a所成的角

Claims (6)

1.一种绝缘体，包括：线圈缠绕部、第一凸缘部以及第二凸缘部，所述线圈缠绕部覆盖从铁心扇形体突出的齿部的轴向端面和至少周向两侧面的一部分，供线圈缠绕，所述第一凸缘部接着该线圈缠绕部的齿部基端侧或齿部径向内端侧中的一侧而设，所述第二凸缘部接着所述线圈缠绕部的所述齿部基端侧或所述齿部径向内端侧中的另一侧而设，该绝缘体的特征在于：

所述线圈缠绕部具有倾斜面，该倾斜面以从所述第一凸缘部朝着所述第二凸缘部自所述齿部的轴向端面算起的高度逐渐变高的方式倾斜，

在将所述线圈的线径设为D，D的单位为mm，将以所述齿部的轴向端面为基准面的情况下的所述倾斜面的倾斜角设为α，α的单位为°时，满足以下关系：

0＜(－6.8D+b)≤α＜30，其中，b为常数，8.3≤b≤11.6。

2.根据权利要求1所述的绝缘体，其特征在于：

所述第一凸缘部具有与所述倾斜面相连而设且与所述第二凸缘部相对的内表面，该内表面朝着与所述第二凸缘部相反的一侧倾斜，

将以与所述齿部的轴向端面正交的面为基准面的情况下的所述内表面的倾斜角设为β，β的单位为°时，满足以下关系：

0＜β＜2α，且0＜(－6.8D+b)≤α＜10。

3.一种定子，其特征在于：包括多个定子扇形体，各个定子扇形体在所述铁心扇形体的所述齿部的各个轴向端面具有权利要求1或2所述的绝缘体，在所述绝缘体的所述线圈缠绕部缠绕安装有由剖面为圆形的绕线构成的线圈；

该定子构成为：将多个所述各个定子扇形体连接成圆环状，所述齿部朝着圆环的径向内侧突出。

4.根据权利要求3所述的定子，其特征在于：

所述绕线整列缠绕且n层缠绕在所述线圈缠绕部上而构成所述线圈，其中，n为3以上的整数。

5.根据权利要求3或4所述的定子，其特征在于：

周向相邻的所述齿部之间的间隙构成为收纳所述线圈的定子槽，

绝缘纸具有将所述铁心扇形体与所述线圈绝缘以及将所述齿部与所述线圈绝缘的功能，所述绝缘纸在所述定子槽内覆盖所述齿部的侧面，且分别与所述绝缘体的所述第一凸缘部和所述第二凸缘部在轴向上部分重叠。

6.一种电动机，其特征在于：至少包括定子和转子，该定子为权利要求3到5中任一项权利要求所述的定子，该转子包括旋转轴，该转子设置在该定子的径向内侧且与所述定子之间留有规定的间隔。

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