旋转电机论文和设计

全文摘要

本实用新型提供一种旋转电机，能够利用简单的结构来确保绕组罩与定子铁芯的内周侧之间的密封性，抑制转子与定子铁芯之间产生摩擦的现象。旋转电机包括定子(3)和转子(4)，所述定子(3)具备定子铁芯(11)与具有线圈端(15A)的绕组(12)，定子铁芯(11)的轴方向侧部(31)的内径(31R)形成为大于定子铁芯(11)的一般部(35)的内径(35R)，在轴方向侧部(31)的端面(19)，配置有绕组罩(6)，绕组罩(6)具有供给制冷剂的供给口、及将制冷剂排出至外部的排出口，从径方向观察时，绕组罩(6)的内周壁(62)的前端部(67)在与定子铁芯(11)的轴方向侧部(31)重合并且接触的状态下，配置于轴方向侧部(31)与转子(4)之间。

主设计要求

1.一种旋转电机，其特征在于，包括：定子，包含环状的定子铁芯及绕组，所述绕组被安装于所述定子铁芯，且具有朝所述定子铁芯的轴方向侧突出的线圈端；以及转子，配置于所述定子的径方向的内侧，所述定子铁芯的轴方向侧部的内径形成为大于所述定子铁芯的所述轴方向侧部以外的一般部的内径，在所述轴方向侧部的端面，配置有覆盖所述线圈端的绝缘性的绕组罩，所述绕组罩包括：供给口，从所述绕组罩的外部向内部供给制冷剂；以及排出口，将填充在所述绕组罩内部的所述制冷剂排出至外部，从所述径方向观察时，所述绕组罩的径方向内侧部的前端部在与所述定子铁芯的所述轴方向侧部重合并且接触的状态下，配置于所述轴方向侧部与所述转子之间。

设计方案

1.一种旋转电机，其特征在于，包括：

定子，包含环状的定子铁芯及绕组，所述绕组被安装于所述定子铁芯，且具有朝所述定子铁芯的轴方向侧突出的线圈端；以及

转子，配置于所述定子的径方向的内侧，

所述定子铁芯的轴方向侧部的内径形成为大于所述定子铁芯的所述轴方向侧部以外的一般部的内径，

在所述轴方向侧部的端面，配置有覆盖所述线圈端的绝缘性的绕组罩，

所述绕组罩包括：

供给口，从所述绕组罩的外部向内部供给制冷剂；以及

排出口，将填充在所述绕组罩内部的所述制冷剂排出至外部，

从所述径方向观察时，所述绕组罩的径方向内侧部的前端部在与所述定子铁芯的所述轴方向侧部重合并且接触的状态下，配置于所述轴方向侧部与所述转子之间。

2.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

在所述绕组罩的所述径方向内侧部中的所述前端部的内侧面从所述轴方向的内侧朝向外侧而成为从所述径方向的内侧朝外侧倾斜的倾斜面。

3.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，包括：

壳体，收容所述定子及所述转子，

所述绕组罩的径方向外侧部是从所述定子铁芯的所述轴方向通过紧固部件而紧固至所述定子铁芯及所述壳体中的至少一者。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种旋转电机。

背景技术

以往，作为混合动力(hybrid)汽车或电动汽车的动力源，使用有旋转电机。旋转电机具备定子(stator)，定子包括包围转子的环状的定子铁芯(stator core)、导体及安装其上的绕组。绕组具有朝定子铁芯的轴方向侧突出的线圈端(coil end)。

此外，近年来，由于旋转电机的高输出化等，绕组的发热有时会变大。因此，研究有各种对绕组进行冷却的方法。作为对绕组进行冷却的方法，例如提出有专利文献1所揭示的方法。

专利文献1的电动发电机(motor generator)的冷却结构中，包括：绝缘性的底板(base plate)，配置于定子铁芯的端面；以及绝缘性的冷却套(jacket)(绕组罩)，覆盖线圈端。冷却套的外周壁的端部与底板抵接。而且，冷却套的内周壁的端部介隔着密封圈(seal)而抵接于定子铁芯的端面。

在冷却套上，设有供给口及排出口。供给口对冷却套的内部供给冷却用油(oil)。排出口将填充在冷却套内部的冷却用油排出至外部。由此，线圈端(绕组)通过冷却用油进行冷却。

[现有技术文献]

[专利文献]

专利文献1：日本专利特开2005-323416号公报

实用新型内容

[实用新型所要解决的问题]

但是，专利文献1的电动发电机的冷却结构中，冷却套的内周壁的端部介隔着密封圈而抵接于定子铁芯的端面。因此，冷却套需要密封圈的设置空间(space)而大型化。而且，一般在设置密封圈的情况下，存在结构变得复杂的倾向。在无法确保冷却套与定子铁芯的内周侧之间的密封性的情况下，冷却用油会从冷却套与定子铁芯的内周侧之间泄漏。泄漏的冷却用油进入转子与定子铁芯之间，导致转子与定子铁芯之间产生摩擦(friction)(摩擦阻力)。

因此，在下述方面存在改善的余地，即，利用简单的结构来确保绕组罩与定子铁芯的内周侧之间的密封性，抑制转子与定子铁芯之间产生摩擦的现象。

因此，本实用新型有鉴于所述情况，其目的在于提供一种旋转电机，能够利用简单的结构来确保绕组罩与定子铁芯的内周侧之间的密封性，抑制转子与定子铁芯之间产生摩擦的现象。

[解决问题的技术手段]

为了解决所述问题，技术方案1所述的实用新型的旋转电机(后述的实施方式的旋转电机1)包括：定子(后述的实施方式的定子3)，包含环状的定子铁芯(后述的实施方式的定子铁芯11)及绕组(后述的实施方式的绕组12)，所述绕组被安装于所述定子铁芯，且具有朝所述定子铁芯的轴方向侧突出的线圈端(后述的实施方式的线圈端15A、15B)；以及转子(后述的实施方式的转子4)，配置于所述定子的径方向的内侧，所述定子铁芯的轴方向侧部(后述的实施方式的轴方向侧部31)的内径(后述的实施方式的内径31R)形成为大于所述定子铁芯的所述轴方向侧部以外的一般部(后述的实施方式的一般部35)的内径(后述的实施方式的内径35R)，在所述轴方向侧部的端面(后述的实施方式的端面19)，配置有覆盖所述线圈端的绝缘性的绕组罩(后述的实施方式的绕组罩6)，所述绕组罩包括：供给口(后述的实施方式的供给口71)，从所述绕组罩的外部向内部供给制冷剂；以及排出口(后述的实施方式的排出口72)，将填充在所述绕组罩内部的所述制冷剂排出至外部，从所述径方向观察时，所述绕组罩的径方向内侧部(后述的实施方式的内周壁62)的前端部(后述的实施方式的前端部67)在与所述定子铁芯的所述轴方向侧部重合并且接触的状态下，配置于所述轴方向侧部与所述转子之间。

而且，技术方案2所述的实用新型的旋转电机，在所述绕组罩的所述径方向内侧部中的所述前端部的内侧面(后述的实施方式的内侧面68)从所述轴方向的内侧朝向外侧而成为从所述径方向的内侧朝外侧倾斜的倾斜面。

而且，技术方案3所述的实用新型的旋转电机包括：壳体(后述的实施方式的壳体2)，收容所述定子及所述转子，所述绕组罩的径方向外侧部(后述的实施方式的外周壁61)从所述定子铁芯的所述轴方向通过紧固部件而紧固至所述定子铁芯及所述壳体中的至少一者。

[实用新型的效果]

根据本实用新型的技术方案1所述的旋转电机，定子铁芯的轴方向侧部的内径形成为大于一般部的内径，从径方向观察时，绕组罩的径方向内侧部的前端部在与定子铁芯的轴方向侧部重合并且接触的状态下，配置于轴方向侧部与转子之间，因此能利用简单的结构来确保绕组罩与定子铁芯的内周侧之间的密封性。由此，可防止制冷剂从绕组罩与定子铁芯的内周侧之间泄漏，因此能够防止制冷剂侵入转子与定子铁芯之间的气隙(airgap)内。因此，根据本实用新型，能够利用简单的结构来确保绕组罩与定子铁芯的内周侧之间的密封性，抑制转子与定子铁芯之间产生摩擦的现象。

根据本实用新型的技术方案2所述的旋转电机，在绕组罩的径方向内侧部中的前端部的内侧面从轴方向的内侧朝向外侧而成为从径方向的内侧朝外侧倾斜的倾斜面，因此能够相对于定子铁芯的轴方向侧部的角部而线接触。由此，绕组罩与定子铁芯的轴方向侧部能够以高压力而接触，因此能够进一步提高绕组罩与定子铁芯的内周侧之间的密封性。

根据本实用新型的技术方案3所述的旋转电机，绕组罩的径方向外侧部从轴方向通过紧固部件而紧固至定子铁芯及壳体中的至少一者，因此借助紧固部件的紧固带来的朝向轴方向内侧的推力(按压力)，绕组罩的径方向内侧部能够在对定子铁芯的轴方向侧部赋予有压力的状态下而接触。由此，绕组罩与定子铁芯的轴方向侧部能够以高压力而接触，因此能够进一步提高绕组罩与定子铁芯的内周侧之间的密封性。

附图说明

图1是表示本实用新型的实施方式的旋转电机的概略结构的剖面图。

图2是表示定子的一部分的剖面图。

图3是表示分割线圈的立体图。

图4是图1的A部的放大图。

[附图标记说明]

1：旋转电机

2：壳体

3：定子

4：转子

6：绕组罩

8：螺栓(紧固部件)

11：定子铁芯

12：绕组

15A、15B：线圈端

19：端面

31：轴方向侧部

31R：内径

35：一般部

35R：内径

61：外周壁(径方向外侧部)

62：内周壁(径方向内侧部)

67：前端部

68：内侧面

71：供给口

72：排出口

具体实施方式

以下，参照附图来说明本实用新型的各实施方式。

图1是表示实施方式的旋转电机的概略结构的剖面图。

如图1所示，实施方式的旋转电机1包括壳体(case)2、转子4、输出轴5、定子3及绕组罩6。

本实施方式的旋转电机1例如是搭载于混合动力(hybrid)汽车或电动汽车之类的车辆中的行驶用马达。但是，本实施方式的结构并不限于此例，也能够适用于搭载在车辆中的发电用马达等其他用途的马达。而且，本实施方式的结构能够全面适用于所谓的旋转电机，所述旋转电机是搭载于车辆以外的旋转电机且包含发电机。

另外，以下的说明中，有时将沿着转子4的旋转中心的轴线C的方向称作轴方向，将与轴线C正交的方向称作径方向，将绕着轴线C的方向称作周方向。而且，以下的说明中，上下方向是与铅垂方向的上下方向一致。

转子4例如具有转子芯与安装于转子芯的磁铁，在定子3的内侧受到旋转驱动。

输出轴5连接于转子4，将转子4的旋转作为驱动力而输出。

定子3是形成为环状，例如被安装于壳体2的内周面。定子3具有定子铁芯11、及安装于定子铁芯11的绕组12，使旋转磁场作用于转子4。绕组12具有朝定子铁芯11的轴方向侧突出的线圈端15A、15B。

定子3及转子4被收容在壳体2中。壳体2例如形成为可收容定子3及转子4的筒状。

图2是表示定子3的一部分的剖面图。另外，在图2中，为了便于理解定子3，以两点链线来图示转子4及绕组罩6。

如图2所示，定子3包括定子铁芯11及绕组12。另外，在定子3中，有时在槽23内进而具备例如清漆(varnish)等填充固接物，但在本申请中，为了便于说明而省略图示及说明。

定子铁芯11是形成为包围转子4的环状。定子铁芯11是通过将多片电磁钢板18(示于图4)沿轴方向层叠而形成。另外，定子铁芯11例如也可为通过将沿周方向分割的多个片(piece)彼此连结而形成的分割型定子铁芯。

定子铁芯11具有环状的磁轭(yoke)部21、多个齿(teeth)部22及多个槽(slot)23。

多个齿部22从磁轭部21朝向定子铁芯11的径方向的内侧而突出。各槽23是形成于在定子铁芯11的周方向上彼此相邻的两个齿部22之间。多个槽23是沿着定子铁芯11的周方向而排列配置。各槽23沿定子铁芯11的轴方向贯穿定子铁芯11。各槽23是径方向的内侧开放的开口槽(open slot)。本实施方式中，各槽23的径方向的内侧的开口部由树脂等予以封闭。另外，本实施方式的结构并不限于此，也能够适用于径方向的内侧被封闭的闭口槽(closed slot)。

绕组12被收容在定子铁芯11的槽23中，且被安装于定子铁芯11。绕组12是包含U相、V相及W相的三相线圈。本实施方式的绕组12是由彼此连接而使用的多个分割线圈(segment coil)14所形成。

图3是表示分割线圈14的立体图。另外，图3中，图示了一个分割线圈14，收容在同一槽23中的另一个分割线圈则省略图示。而且，在图3中，是透过定子铁芯11而图示。

如图3所示，分割线圈14是由多个(例如四个)分割导体14A所形成。分割导体14A的芯线例如为扁平线。

分割导体14A具有形成为直线状的一对插入部14a、过渡部14b及一对连接部14c。一对插入部14a例如是在由未图示的绝缘纸所覆盖的状态下，分开收容在互不相同的槽23中。多个分割线圈14在定子铁芯11的周方向上，依照U相、U相、V相、V相、W相、W相、U相、U相…的顺序而排列。

过渡部14b连接一对插入部14a的一端。过渡部14b配置在槽23的外部且轴方向的其中一侧。

连接部14c位于一对插入部14a的另一端且相对于插入部14a而与过渡部14b为相反侧。连接部14c配置在槽23的外部且轴方向的另一侧。连接部14c通过钨极惰性气体(Tungsten Inert Gas，TIG)熔接或激光熔接等而与其他分割线圈14的连接部14c接合。由此，多个分割线圈14依序连结。另外，对于接合的连接部14c，实施基于粉体绝缘的涂装。由此，连接部14c确保电绝缘。

过渡部14b及连接部14c分别成为朝定子铁芯11的轴方向突出的线圈端15A、15B。

图4是图1的A部的放大图。另外，图4中，省略了后述的排出口72及排出管75的图示。

如图4所示，在转子4与定子铁芯11之间，形成有间隙(以下称作“气隙S”)。

此处，将定子铁芯11中位于轴方向端部的部分定义为轴方向侧部31。本实施方式中，形成定子铁芯11的多片电磁钢板18中的、配置在轴方向侧的一片电磁钢板18形成轴方向侧部31。而且，将定子铁芯11中除轴方向侧部31以外的部分定义为一般部35。定子铁芯11的轴方向侧部31的内径31R形成为大于一般部35的内径35R。

如图1及图4所示，绕组罩6是由树脂等具有绝缘性的材料所形成。绕组罩6被配置在定子铁芯11的轴方向的两端面19的各个。绕组罩6是以覆盖定子铁芯11的端面19的整周的方式而形成为环状。绕组罩6沿着定子铁芯11的径方向的剖面形成为U字状。绕组罩6覆盖配置于定子铁芯11的端面19上的绕组12的线圈端15A、15B。

在绕组罩6的内部，填充有制冷剂。绕组罩6内部的制冷剂对线圈端15A、15B(绕组12)进行冷却。制冷剂例如为自动变速箱油(Automatic Transmission Fluid，ATF)等润滑油。

在绕组罩6上，设有制冷剂的供给口71及制冷剂的排出口72。

供给口71是设于绕组罩6的下部。供给口71被用于从外部向绕组罩6的内部供给制冷剂。在供给口71，连接有供给管74的一端。供给管74的另一端例如经由电动油泵(oilpump)而连接于储存部。在储存部中储存有制冷剂。供给管74通过电动油泵的驱动，将储存在储存部中的制冷剂供给至绕组罩6的内部。

排出口72是设于绕组罩6的上部。排出口72被用于将供给至绕组罩6内部的制冷剂排出至外部。在排出口72，连接有排出管75的一端。排出管75的另一端连接于所述储存部。排出管75将绕组罩6内部的制冷剂排出至储存部。

以下，对绕组罩6的详细进行说明。

如图4所示，绕组罩6包括外周壁61(径方向外侧部)、内周壁62(径方向内侧部)及中间壁63(轴方向侧部)。

外周壁61是形成绕组罩6的外周侧的部分。外周壁61沿着定子铁芯11的周方向而形成为环状。

内周壁62是形成绕组罩6的内周侧的部分。内周壁62沿着定子铁芯11的周方向而形成为环状。

中间壁63是形成绕组罩6的轴方向侧的部分。中间壁63沿着定子铁芯11的周方向而形成为环状。中间壁63的外周侧结合于外周壁61。中间壁63的内周侧结合于内周壁62。在中间壁63的下部，设有供给口71(参照图1)。在中间壁63的上部，设有排出口72(参照图1)。

绕组罩6的外周壁61的前端抵接于定子铁芯11的轴方向侧部31的端面19。外周壁61从定子铁芯11的轴方向通过螺栓8(紧固部件)而紧固至壳体2。以下具体说明此结构。

在绕组罩6的外周壁61的前端侧，以朝径方向的外侧伸出的方式而设有安装部65。在安装部65，设有插通孔66。插通孔66沿轴方向贯穿安装部65。

在壳体2的内周面25，设有壳体侧安装部26。

壳体侧安装部26被配置于定子铁芯11的外周侧。壳体侧安装部26在轴方向上抵接至绕组罩6的安装部65。在壳体侧安装部26，设有母螺纹部27。母螺纹部27是沿轴方向延伸地形成，以与插通孔66连通的方式而配置。母螺纹部27可供螺栓8螺接。

螺栓8包括棒状的螺纹部81、及设于螺纹部81基端的头部82。螺纹部81从安装部65的轴方向侧贯穿插通孔66而螺接于母螺纹部27。由此，绕组罩6从定子铁芯11的轴方向通过螺栓8而紧固至定子铁芯11的壳体侧安装部26。

从径方向观察时，绕组罩6的内周壁62的前端部67与定子铁芯11的轴方向侧部31重合并且接触。在此状态下，前端部67配置于定子铁芯11的轴方向侧部31与转子4之间。以下具体说明此结构。

绕组罩6的前端部67的内侧面68的剖面从轴方向的内侧朝向轴方向的外侧而成为从径方向的内侧朝外侧倾斜的倾斜面。绕组罩6的前端部67的内侧面68接触至位于定子铁芯11的轴方向侧部31的轴方向侧的角部33。由此，前端部67遍布整周而在定子铁芯11的径方向上重合并且线接触至轴方向侧部31的角部33。

绕组罩6的前端部67的外侧面69是沿定子铁芯11的轴方向延伸地形成。绕组罩6的前端部67的外侧面69配置在轴方向侧部31与转子4之间。此时，绕组罩6的前端部67的外侧面69与转子4的间隙尺寸跟转子4与定子铁芯11的气隙S等同。

此处，在螺栓8的紧固前，定子铁芯11的角部33较螺栓8的紧固后，在更前端侧抵接至绕组罩6的前端部67。在从轴方向进行的螺栓8的紧固时，紧固带来的朝向轴方向内侧的推力(按压力)作用于绕组罩6的前端部67。由此，绕组罩6的前端部67进入轴方向内侧，并且在对定子铁芯11的角部33赋予有压力的状态下，遍布整周而线接触。因此，在螺栓8的紧固后，绕组罩6与定子铁芯11的轴方向侧部31能够以高压力而接触，因此能够确保绕组罩6与定子铁芯11的内周侧之间的密封性。

接下来，对绕组12的冷却方法进行说明。

当从供给口71向绕组罩6的内部供给制冷剂时，填充在绕组罩6内的制冷剂从排出口72排出至外部。制冷剂在填充至绕组罩6内的状态下进行供给及排出。由此，绕组12的线圈端15A、15B被浸渍于制冷剂中而受到冷却。而且，各槽23的径方向内侧的开口部被树脂封闭，因此制冷剂不会从各槽23泄漏而也填充至槽23内。由此，绕组12的线圈端15A、15B以外的部分(插入部14a)也被浸渍于制冷剂中而受到冷却。

根据本实施方式的旋转电机1，定子铁芯11的轴方向侧部31的内径31R形成为大于一般部35的内径35R，从径方向观察时，绕组罩6的内周壁62的前端部67在与定子铁芯11的轴方向侧部31重合并且接触的状态下，配置于轴方向侧部31与转子4之间，因此能利用简单的结构来确保绕组罩6与定子铁芯11的内周侧之间的密封性。由此，可防止制冷剂从绕组罩6与定子铁芯11的内周侧之间泄漏，因此能够防止制冷剂侵入转子4与定子铁芯11之间的气隙S。因此，根据本实施方式，能够利用简单的结构来确保绕组罩6与定子铁芯11的内周侧之间的密封性，抑制转子4与定子铁芯11之间产生摩擦的现象。

而且，根据本实施方式的旋转电机1，在绕组罩6的内周壁62中的前端部67的内侧面68从轴方向的内侧朝向外侧而成为从径方向的内侧朝外侧倾斜的倾斜面，因此能够相对于定子铁芯11的轴方向侧部31的角部33而线接触。由此，绕组罩6与定子铁芯11的轴方向侧部31能够以高压力而接触，因此能够进一步提高绕组罩6与定子铁芯11的内周侧之间的密封性。

而且，根据本实施方式的旋转电机1，绕组罩6的外周壁61从轴方向通过螺栓8而紧固至定子铁芯11，因此借助螺栓8的紧固带来的朝向轴方向内侧的推力(按压力)，绕组罩6的内周壁62能够在对定子铁芯11的轴方向侧部31赋予有压力的状态下而接触。由此，绕组罩6与定子铁芯11的轴方向侧部31能够以高压力而接触，因此能够进一步提高绕组罩6与定子铁芯11的内周侧之间的密封性。

另外，本实用新型的技术范围并不限定于所述实施方式，能够在不脱离本实用新型的主旨的范围内追加各种变更。

例如，所述的实施方式中，将绕组罩6的外周壁61紧固至壳体2，但也可紧固至定子铁芯11，还可紧固至壳体2与定子铁芯11这两者。

例如，所述的实施方式中，在形成定子铁芯11的多片电磁钢板18中，配置在轴方向侧的一片电磁钢板18形成轴方向侧部31，但也可由配置在轴方向侧的多片电磁钢板18形成轴方向侧部31。

除此以外，在不脱离本实用新型的主旨的范围内，能够将所述实施方式中的构成要素适当地置换为周知的构成要素，而且，也可将所述的各实施方式及各变形例适当组合。

设计图

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