專利名稱：交流旋轉(zhuǎn)電機的定子和對其定子繞組進(jìn)行絕緣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及交流旋轉(zhuǎn)電機的定子和對交流旋轉(zhuǎn)電機的定子繞組進(jìn)行絕 緣的方法，更具體而言，涉及對具有多相的交流旋轉(zhuǎn)電機的中性點進(jìn)行絕 緣的技術(shù)。
背景技術(shù)：
多相定子繞組圍繞具有多個相的交流旋轉(zhuǎn)電機的定子鐵心纏繞，并且一般在中性點對金屬端子(中性點端子)進(jìn)行成形(swage)，然后封閉 在定子繞組束線中(線圈端)。此后，形成封閉了中性點的線圈端。因 而，這樣組裝的中性點端子需要確保與周圍絕緣的結(jié)構(gòu)。例如，日本發(fā)明協(xié)會公開的技術(shù)雜志No. 2004-503402 (以下，稱為 "非專利文獻(xiàn)1")公開一種結(jié)構(gòu)，其通過用絕緣管、帶子等覆蓋電動機 線圈的中性點連接部分(中性點端子)，并將其端面彎曲以將其與自身緊 密接觸，來確保中性點端子和線圈端之間的絕緣。根據(jù)該絕緣結(jié)構(gòu)，中性 點端子在其圓周方向和軸向上整個設(shè)置有絕緣涂層。因而，不需要在絕緣 管等處提供用于確保中性點端子和線圈之間的絕緣距離(空間距離、沿面 距離(creepage distance))的部分，使得可以在小的空間對中性點連接部 分進(jìn)行絕緣。由此能夠減小線圈端的尺寸，使得可以減小電動機的尺寸。然而，在以上文獻(xiàn)中公開的用于中性點連接部分(中性點端子)的絕 緣結(jié)構(gòu)中，需要將絕緣管等的端面彎曲以覆蓋中性點端子，并將該端面與 自身緊密接觸。因而，組裝工作變得復(fù)雜。尤其是，對于用作混合動力車輛等的車輛驅(qū)動電動機的交流旋轉(zhuǎn)電 機，以上所述的組裝工作由于將交流旋轉(zhuǎn)電機安裝在車輛上時受到的布置 限制(例如，布置位置、布置空間)而困難。而且，當(dāng)交流旋轉(zhuǎn)電機安裝在車輛上時，其布置在受到高溫和振動影響的環(huán)境下。因而，當(dāng)組裝中性點端子時，需要通過降低由組裝工作引起 的變動來以更可靠的方式確保絕緣。因而，鑒于以上布置限制，用作車輛 驅(qū)動電動機的交流旋轉(zhuǎn)電機的中性點端子需要這樣的絕緣結(jié)構(gòu)其組裝工 作簡單，還要確保絕緣性(絕緣距離)的變動較小。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個目的是通過對具有多相定子繞組的交流旋轉(zhuǎn)電機的中性 點進(jìn)行簡單組裝工作，來可靠地確保絕緣距離。根據(jù)本發(fā)明的交流旋轉(zhuǎn)電機的定子包括多相定子繞組；中性點端 子；以及絕緣蓋，其確保中性點端子的絕緣。中性點端子通過將多相定子 繞組的一端彼此電連接而形成。絕緣蓋具有能使所述中性點端子插入通過 的開口，并且絕緣蓋由絕緣體加工成袋子形狀來形成，所述袋子形狀能使 插入通過開口的中性點端子配合到其中。在以上所述的交流旋轉(zhuǎn)電機的定子中，通過將中性點端子配合到預(yù)先 制成袋子形狀的絕緣蓋的比較簡單的工作即可確保中性點端子的絕緣，而 沒有諸如纏繞或者彎曲絕緣體的任何復(fù)雜的工作。而且，這種簡單的組裝 工作就能夠減小中性點端子的絕緣距離的變化，該絕緣距離是組裝工作后 確保的。因而，即使交流旋轉(zhuǎn)電機組裝在受到布置限制的空間中，也可以 提高組裝工作的可工作性，并確保組裝工作之后中性點的絕緣。優(yōu)選地，在根據(jù)本發(fā)明的交流旋轉(zhuǎn)電機的定子中，絕緣蓋的尺寸和形 狀設(shè)計成確保處于配合狀態(tài)的中性點端子和絕緣蓋的端部之間的距離至 少為預(yù)定的絕緣距離。在以上所述的交流旋轉(zhuǎn)電機的定子中，簡單的組裝工作即可降低由人 工工作引起的絕緣距離的變化。因而，可允許組裝之后確保的絕緣距離與絕緣蓋的尺寸和形狀確定的設(shè)計值大致一致。因而，能夠根據(jù)Jis (曰本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))等確定的所需絕緣距離將絕緣蓋的尺寸設(shè)計得盡可能小，使得 可以減小絕緣蓋的制造成本。更優(yōu)選地，在根據(jù)本發(fā)明的交流旋轉(zhuǎn)電機的定子中，通過將管狀自熔 接絕緣板部分地固定到自身來形成絕緣蓋。在以上交流旋轉(zhuǎn)電機的定子中，通過將有關(guān)部分進(jìn)行壓配合可以容易地形成用于形成絕緣蓋的袋子形狀的固定點。因而，可以容易地制造絕緣蘭 rm.。根據(jù)本發(fā)明對交流旋轉(zhuǎn)電機的定子繞組進(jìn)行絕緣的方法是對旋轉(zhuǎn)電機 的多相定子繞組進(jìn)行絕緣的方法，并且包括以下步驟將絕緣體加工成袋 子形狀以制造絕緣蓋；以及將通過將多相定子繞組的一端彼此電連接而形成的中性點端子插入通過絕緣蓋的開口，并將所插入的中性點端子配合到 其中來進(jìn)行組裝。在以上所述的對交流旋轉(zhuǎn)電機的定子繞組進(jìn)行絕緣的方法中，通過將 中性點端子配合到預(yù)先制成袋子形狀的絕緣蓋的比較簡單的工作即可確保 中性點端子的絕緣，而沒有諸如纏繞或者彎曲絕緣體的任何復(fù)雜的工作。 而且，這種簡單的組裝工作就能夠減小中性點端子的絕緣距離的變化，該 絕緣距離是組裝工作后確保的。因而，即使交流旋轉(zhuǎn)電機組裝在受到布置 限制的空間中，也可以提高組裝工作的可工作性，并確保組裝工作之后屮 性點的絕緣。因而，本發(fā)明的主要優(yōu)點是，通過簡單的組裝工作，就能可靠地確保 用于具有多相定子繞組的交流旋轉(zhuǎn)電機的中性點的絕緣距離。


圖1是用于描述交流旋轉(zhuǎn)電機的總體驅(qū)動系統(tǒng)的構(gòu)造的框圖。圖2是描述用于對根據(jù)本發(fā)明實施例的交流旋轉(zhuǎn)電機的中性點進(jìn)行絕緣的絕緣蓋示例的示意圖。圖3是用于描述中性點如何組裝到圖2所示的絕緣蓋的橫截面圖。圖4是示出用于根據(jù)本發(fā)明實施例的交流旋轉(zhuǎn)電機的中性點的組裝過程的流程圖。圖5是描述用于對根據(jù)本發(fā)明實施例的交流旋轉(zhuǎn)電機的中性點進(jìn)行絕 緣的絕緣蓋的另 一示例的示意圖。圖6是示出安裝在混合動力車輛上的混合動力系統(tǒng)的構(gòu)造的示例的框圖。圖7是示出圖6所示的混合動力系統(tǒng)的主要部件如何布置在混合動力 車輛中的示意圖。
具體實施方式
以下將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例。在下面，附圖中相同或者 相應(yīng)部分用相同的參考符號表示，并且其描述原則上不再重復(fù)。圖1是用于描述交流旋轉(zhuǎn)電機的一般的驅(qū)動系統(tǒng)構(gòu)造的框圖。參照圖1，電動機驅(qū)動系統(tǒng)5包括直流電源10、三相逆變器20和三 相AC (交流)電動機30，該電動機被示出作為"交流旋轉(zhuǎn)電機"的典型 示例。直流電源IO例如由二次電池形成，二次電池的典型示例是鋰離子二 次電池或者鎳金屬氫化物二次電池。三相逆變器20形成為包括多個未示出的半導(dǎo)體電力切換裝置，并將 直流電源10的輸出電壓(直流電壓DC電壓)轉(zhuǎn)換成三相交流電壓 (AC電壓)以將其輸出。直流電源IO還可以由二次電池等和DC/DC轉(zhuǎn) 換器組合形成，使得直流電源10的輸出電壓可以根據(jù)情況而變化。三相AC電動機30包括纏繞定子鐵心(未示出)的U相線圈繞組 40u、 V相線圈繞組40v和W相線圈繞組40w。各相線圈繞組40u、 40v和 40w的一端在中性點50處彼此電連接。如上所述，在將三相AC電動機 30組裝到殼體的組裝工作過程中，中性點50固定成由絕緣蓋100#確保 其與周圍的絕緣。這樣，三相AC電動機30的定子形成為包括定子鐵心 (未示出)、U相線圈繞組40u、 V相線圈繞組40v和W相線圈繞組 40w、中性點50和絕緣蓋100# 。U相線圈繞組40u、 V相線圈繞組40v和W相線圈繞組40w的另一端 分別電連接到輸出三相逆變器20的各相(U相、V相和W相)電壓的節(jié) 點。因而，根據(jù)通過將三相AC電壓施加到三相AC電動機30的各線圈繞 組而在定子處產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，來驅(qū)動轉(zhuǎn)子(未示出)旋轉(zhuǎn)。圖2是描述用于對根據(jù)本發(fā)明實施例的交流旋轉(zhuǎn)電機的中性點進(jìn)行絕 緣的絕緣蓋的示意圖。參照圖2，板狀絕緣體100 (以下還稱為絕緣板100)形成管子，并適 當(dāng)?shù)卦O(shè)置固定點101、 102，使得形成袋狀絕緣蓋100#。絕緣蓋100#具 有中性點端子插入時通過的開口 105，和由固定點101形成的底部106。任何材料可以用于絕緣袋100，只要絕緣板100是能夠形成袋子形狀 的絕緣體即可。尤其是，如果自熔接(self-welding)板(其典型示例是自 熔接硅板)用作絕緣板100，通過將相關(guān)部分進(jìn)行壓配合可以容易地形成 用于形成袋子形狀的固定點101、 102 (圖2)，使得能夠容易制造絕緣蓋 100#。固定點101、 102可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)置在絕緣板(自熔接板)與自身接 觸的點處?？蛇x地，固定點可以以連續(xù)的方式設(shè)置在整個接觸部分(即， 在接觸部分的整面或者整側(cè))處。圖3示出用于描述中性點端子50如何組裝成圖2所示的絕緣蓋100# 的剖面圖。參照圖3，中性點端子50#通常通過將圖1所示的U相線圈繞組 40u、 V相線圈繞組40v和W相線圈繞組40w的端部用壓配合型端子進(jìn)行 成形而形成。中性點端子50#通過開口 105插入袋狀絕緣蓋100#，直到 其抵靠底部106，以配合在其中。換言之，如圖4所示，用于根據(jù)本發(fā)明實施例的電動機中性點的組裝 工作是這樣進(jìn)行的在組裝工作之前預(yù)制袋狀絕緣蓋100# (步驟S1)， 然后將中性點端子50#插入袋狀絕緣蓋100#中以配合在其中(歩驟 S2)。如上所述，根據(jù)本發(fā)明實施例的中性點端子50#的組裝工作不會伴隨 有如以上所述的非專利文獻(xiàn)1中那樣的絕緣板纏繞或者彎曲等的復(fù)雜工 作。相反，組裝工作會是比較簡單的工作將中性點端子50#插入絕緣蓋 100#中(即，將中性點端子50#配合在絕緣蓋100#中)直到其停止在 其中。因而，在組裝工作過程中的可工作性得到提高。而且，將組裝工作 從人工進(jìn)行的組裝工作轉(zhuǎn)換到自動進(jìn)行的組裝工作也是可行的。而且，容易的組裝工作能夠降低中性點端子50#和絕緣蓋100#的各 端之間的距離Ll和L2 (即，絕緣距離)變動，此距離是在組裝工作之后 確保的，變動由組裝工作引起。換言之，組裝工作之后確保的絕緣距離主要由絕緣蓋100弁的尺寸和形狀(底部106的位置)確定，因而，使得根 據(jù)本發(fā)明的實施例的中性點的絕緣基本上與由設(shè)計值確定的 一致。結(jié)果，中性點端子50弁的絕緣能夠以更可靠的方式實現(xiàn)。由此，與以上所述的非專利文獻(xiàn)1所示的絕緣結(jié)構(gòu)相比較，可以提高可工作性并減小所確保的絕緣距離的變動。因而，絕緣蓋100#的尺寸能夠根據(jù)由JIS等 確定的所需絕緣距離設(shè)計成盡可能小。因而，能夠降低絕緣蓋100#的生 產(chǎn)成本。盡管未示出，但可以采用這樣的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步用固定夾具來固定中性點端子50#和絕緣蓋100#，以更牢固地將中性點端子50#固定到絕緣蓋 100#。通過從柔性部件(其典型示例是自熔接硅板)形成絕緣板100，減 輕了在組裝工作過程中施加到中性點端子50#的應(yīng)力。因而，還可以防止 每個線圈繞組中與中性點相鄰的部分受損。如圖5所示，還可以通過在硅基或者氟基管狀絕緣體150的一端處設(shè) 置固定點151而形成袋子形狀的絕緣蓋150#。固定點151還可以在袋子 形狀的一端處以連續(xù)的方式設(shè)置以占據(jù)其整個圓周。如圖3所示的絕緣蓋100#那樣，圖5中所示的絕緣蓋150#也可用 于根據(jù)本發(fā)明實施例的中性點的絕緣。固定點151可以通過超聲波的施加 等所提供的振動焊接來實現(xiàn)。對于應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明實施例的中性點絕緣的絕緣蓋，可以使用任何材 料和形狀，只要絕緣蓋由絕緣體制成，并具有使插入的中性點端子能夠配 合到其中的形狀。以下將參照圖6和圖7描述適合于安裝交流電動機的混合動力車輛的 構(gòu)造，其中該交流電動機具有根據(jù)本發(fā)明實施例的用于中性點的絕緣結(jié) 構(gòu)。參照圖6，混合動力系統(tǒng)200產(chǎn)生用于混合動力車輛的車輛驅(qū)動力， 并且除了包括用作內(nèi)燃機的發(fā)動機240之外，還包括電池210、轉(zhuǎn)換器 215、逆變器220、動力分割裝置245、電動機250、發(fā)電機255、減速器 260、驅(qū)動軸270和驅(qū)動車輪280。電池210由可充電的二次電池(例如，鋰離子二次電池、鎳金屬氫化物二次電池等)形成。轉(zhuǎn)換器215對由電池210供應(yīng)的DC電壓進(jìn)行升 壓。逆變器220對應(yīng)于圖1中的三相逆變器20，并將從轉(zhuǎn)換器215獲得的 輸出電壓轉(zhuǎn)換成用于驅(qū)動電動機250的AC電壓。通過設(shè)置轉(zhuǎn)換器215來 提供DC電壓的電平轉(zhuǎn)換，與電池210供應(yīng)的電壓相比，可以以更高電壓 幅度的AC電壓驅(qū)動電動機250，這可以提高驅(qū)動電動機的效率。轉(zhuǎn)換器215和逆變器220各自形成為可以提供雙向電力轉(zhuǎn)換，并具有 將電動機250的再生制動操作產(chǎn)生的電力(AC電壓)和發(fā)電機55產(chǎn)生的 電力(AC電壓)轉(zhuǎn)換成用于對電池210充電的DC電壓的功能。發(fā)動機240的形式不受具體的限制，燃料燃燒產(chǎn)生的輸出被輸入到動 力分割裝置245。動力分割裝置245可對由發(fā)動機240獲得的驅(qū)動力進(jìn)行 劃分，以輸出到將驅(qū)動力通過減速器260傳遞到驅(qū)動車輪280的驅(qū)動軸 270的路徑，和將驅(qū)動力傳遞到發(fā)電機255的路徑。發(fā)電機255由從發(fā)動機240獲得并通過動力分割裝置245傳遞的驅(qū)動 力旋轉(zhuǎn)，以產(chǎn)生電力。由發(fā)電機255產(chǎn)生的電力用作通過轉(zhuǎn)換器215和逆 變器220對電池210進(jìn)行充電的電力，或者用作驅(qū)動電動機250的電力。電動機250由從逆變器220供應(yīng)AC電壓驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，并且其驅(qū)動力通 過減速器260傳遞到驅(qū)動軸270以用作車輛驅(qū)動力。混合動力系統(tǒng)200通過組合由發(fā)動機240產(chǎn)生的驅(qū)動力和由使用電能 作為來源的電動機250產(chǎn)生的驅(qū)動力來產(chǎn)生車輛驅(qū)動力。因而，可以在發(fā) 動機240的運行點限制在高效運行范圍內(nèi)的情況下輸出車輛所需的總驅(qū)動 力。而且，在車輛減速時等由電動機250產(chǎn)生再生電力所恢復(fù)的電力可用 來對用作電動機250的驅(qū)動源的電池210進(jìn)行充電。因而，通過根據(jù)運行 的情況適合地控制發(fā)動機240和電動機250的運行，燃料效率可以在混合 動力系統(tǒng)200中得到提高。圖7示出了圖6所示的混合動力系統(tǒng)200的主要部件在安裝在混合動 力車輛上時如何布置的示例。參照圖7，根據(jù)本發(fā)明實施例的中性點的絕緣應(yīng)用到各用作交流旋轉(zhuǎn) 電機的電動機250和發(fā)電機255。電動機250和發(fā)電機255必須與發(fā)動機 40—起安裝在難以進(jìn)行組裝工作的比較小的空間中。而且，電動機250和發(fā)電機255定位在發(fā)動機240附近，因而受到高溫和振動的影響。因而，通過采用根據(jù)本發(fā)明實施例的中性點絕緣，可以提高組裝工作的可工作性，允許交流旋轉(zhuǎn)電機(電動機250、發(fā)電機255)組裝在受到 布置限制的空間中，并且減小組裝工作后中性點的絕緣距離的變化。因 而，即使在振動、熱等引起的惡劣環(huán)境下也可以可靠地絕緣交流旋轉(zhuǎn)電機 的中性點。這樣，根據(jù)本發(fā)明實施例的用于中性點的絕緣結(jié)構(gòu)適于用作混合動力 車輛等用的車輛驅(qū)動電動機的交流旋轉(zhuǎn)電機。盡管己經(jīng)詳細(xì)描述和圖示了本發(fā)明，但是可以明顯地理解到該描述僅 僅是圖示和示例性的，而不應(yīng)采取限制性理解，本發(fā)明的精神和范圍僅僅 由權(quán)利要求項限制。
權(quán)利要求
1.一種交流旋轉(zhuǎn)電機(30)的定子，包括多相定子繞組(40u，40v，40w)；中性點端子(50)，其通過將所述多相定子繞組的一端彼此電連接而形成；以及絕緣蓋(100#，150#)，其確保所述中性點端子的絕緣，所述絕緣蓋設(shè)置有能使所述中性點端子插入通過的開(105)，并且所述絕緣蓋由絕緣體(100，150)加工成袋子形狀來形成，所述袋子形狀能使插入通過所述開口的所述中性點端子配合到其中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流旋轉(zhuǎn)電機的定子，其中，所述絕緣蓋 (100#， 150#)的尺寸和形狀設(shè)計成確保處于配合狀態(tài)的所述中性點端子(50)和所述絕緣蓋的端部之間的距離(Ll， L2)至少為預(yù)定的絕緣距
3.根據(jù)權(quán)利要求l或2所述的交流旋轉(zhuǎn)電機的定子，其中，通過將管 狀自熔接絕緣板(150)部分地固定到自身來形成所述絕緣蓋(150#)。
4. 一種對旋轉(zhuǎn)電機(30)的多相定子繞組(40u， 40v， 40w)進(jìn)行絕 緣的方法，包括以下步驟將絕緣體(100， 150)加工成袋子形狀以制造絕緣蓋(100#， 150 #) (Sl);以及將通過將所述多相定子繞組的一端彼此電連接而形成的中性點端子 (50)插入通過所述絕緣蓋的開口 (105)，并將所插入的中性點端子配 合到其中來進(jìn)行組裝(S2)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種中性點端子(50#)，其通過將多相交流旋轉(zhuǎn)電機所包括的多相線圈繞組(40u、40v、40w)彼此電連接而形成。中性點端子插入到預(yù)先制成袋子形狀的絕緣蓋子(100#)中以配合到其中，由此與周圍絕緣。結(jié)果，通過簡單的組裝工作就能確保中性點端子(50#)的絕緣距離(L1、L2)，同時減小了該工作引起的振動。
文檔編號H02K3/38GK101223683SQ20068002555
公開日2008年7月16日 申請日期2006年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月14日
發(fā)明者伊原博卓, 加藤修, 藤木淳 申請人:豐田自動車株式會社;日東新興株式會社