CN101162852B - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可抑制定子铁心的薄板连结焊接部间的丘状的鼓起、减少带状磁性薄板间的空气的存在、并扩大与外壳的接触面积、提高定子铁心向外壳的热传导从而有效地对定子进行冷却的旋转电机。定子铁心(11)通过将层叠铁心对接并焊接为一体来构成圆筒状，层叠铁心由长方体的层叠体弯曲成形所得。层叠体由形成为长方形的平面形状的规定片数的带状磁性薄板层叠构成，在该层叠体的外壁面上从层叠方向的一端至另一端形成有将规定片数的带状磁性薄板焊接为一体的薄板连结焊接部(23)，且该薄板连结焊接部(23)以规定间距沿层叠体的长度方向形成有至少2条。而且，定子铁心(11)在薄板连结焊接部(23)的轴向长度A和在薄板连结焊接部(23)间的最大轴向长度B形成为满足0mm≤B—A≤0.2mm。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及一种车辆用交流发电机等的旋转电机，尤其涉及可提高定子的冷却性的结构。

背景技术

以往的车辆用交流发电机中，使齿条重叠地将规定片数的带状磁性薄板层叠以制成长方体的层叠体。然后，对该层叠体进行激光焊接，从而在层叠体的长度方向的例如4等分位置的铁心装配架侧的外壁面上分别从层叠方向的一端侧至另一端侧形成薄板连结焊接部。接下来，将焊接后的层叠体的齿条侧向内周侧弯曲为圆弧状、扇状、或圆筒状以制成层叠铁心。然后，使1个或多个层叠铁心的端面对接，将其对接部焊接，以制成圆筒状的定子铁心(例如参照专利文献1)。

专利文献1：日本专利特开2002—291184号公报

定子中，定子铁心的轴向两端面的周向的多处从轴向的两侧被构成外壳的铝制的碗状的前托架及后托架的开口缘部加压夹持，从而将定子安装于外壳。因此，定子铁心的薄板连结焊接部间的丘状的鼓起并未完全平坦化，定子铁心在带状磁性薄板间存在有空气的状态下，形成端面的周向的一部分与外壳局部接触的状态。由此，使得定子铁心向外壳的热传导大幅下降，因而无法对定子进行有效的冷却。

另外，作为抑制薄板连结焊接部间的相邻的带状磁性薄板间产生间隙的对策，考虑增加薄板连结焊接部的数量，或增加变形量较大的轴向两端的带状磁性薄板的厚度。然而，增加薄板连结焊接部的数量会提高成本。另外，考虑到铁损，则无法使磁性薄板的厚度过厚。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种可抑制定子铁心的薄板连结焊接部间的丘状的鼓起、扩大与托架的接触面积、减少磁性薄板间的空气的存在、并提高定子铁心向托架的热传导从而有效地对定子进行冷却的旋转电机。

本发明的旋转电机包括：分别成形为碗状、且开口相对地配设的第1及第2托架；自由旋转地支撑在所述第1及第2托架的轴心位置的轴；固接在所述轴上、且旋转自由地配设在所述第1及第2托架内的转子；以及定子，所述定子具有围绕所述转子配设的圆筒状的定子铁心及卷装于该定子铁心上的定子线圈，所述定子铁心的槽在内周侧开口并沿周向排列，所述定子铁心的轴向两端缘部被所述第1及第2托架的开口缘部加压夹持。而且，所述定子铁心通过将层叠铁心的端面彼此对接并焊接为一体来构成圆筒状，所述层叠铁心由规定片数的磁性薄板层叠构成，在该层叠铁心的外壁面上从层叠方向的一端至另一端形成有将层叠后的所述规定片数的磁性薄板焊接为一体的薄板连结焊接部，且该薄板连结焊接部以规定间距形成有至少2条。而且，所述定子铁心在所述薄板连结焊接部的轴向长度A和在所述薄板连结焊接部间的最大轴向长度B形成为满足0mm≤B—A≤0.2mm。

若使用本发明，由于相邻的磁性薄板紧密连接，因此可减少磁性薄板间的空气的存在，提高定子铁心内的热传导性。而且，可扩大托架与定子铁心的接触面积，提高定子铁心向托架的热传导性。因此，定子线圈所产生的热量可通过定子铁心有效地传达至托架，并从托架放热，因此可抑制定子的温度上升。

附图说明

图1是表示本发明实施方式1的车辆用交流发电机的剖视图。

图2是表示本发明实施方式1的车辆用交流发电机中使用的定子铁心的立体图。

图3是说明构成本发明实施方式1的车辆用交流发电机中使用的定子铁心的带状磁性薄板的冲裁工序的图。

图4是表示构成本发明实施方式1的车辆用交流发电机中使用的定子铁心的带状磁性薄板的俯视图。

图5是从槽侧看到的由本发明实施方式1的车辆用交流发电机中使用的定子铁心的制造过程中所得到的带状磁性薄板的层叠体的立体图。

图6是从铁心装配架侧看到的由本发明实施方式1的车辆用交流发电机中使用的定子铁心的制造过程中所得到的带状磁性薄板的层叠体的立体图。

图7是本发明实施方式1的车辆用交流发电机中使用的定子铁心的制造方法中的层叠体的弯曲工序的说明图。

图8是本发明实施方式1的车辆用交流发电机中使用的定子铁心的制造方法中的加压工序前的状态的说明图。

图9是本发明实施方式1的车辆用交流发电机中使用的定子铁心的制造方法中的加压工序后的状态的说明图。

图10是表示本发明实施方式1的车辆用交流发电机的主要部分的扩大侧视图。

图11是表示本发明实施方式1的车辆用交流发电机的(B—A)与定子的温度上升的关系的图。

图12是表示本发明实施方式2的车辆用交流发电机的(B—A)与定子的温度上升的关系的图。

(符号说明)

2前托架(第1托架)              2a对接轴端面

3后托架(第2托架)              3a对接轴端面

4轴                           10定子

11定子铁心                    11b槽

12定子线圈                    21带状磁性薄板

22层叠体                      23薄板连结焊接部

24层叠铁心

具体实施方式

图1是表示本发明实施方式1的车辆用交流发电机的剖视图，图2是表示本发明实施方式1的车辆用交流发电机中使用的定子铁心的立体图，图3是说明构成本发明实施方式1的车辆用交流发电机中使用的定子铁心的带状磁性薄板的冲裁工序的图，图4是表示构成本发明实施方式1的车辆用交流发电机中使用的定子铁心的带状磁性薄板的俯视图，图5是从槽侧看到的由本发明实施方式1的车辆用交流发电机中使用的定子铁心的制造过程中所得到的带状磁性薄板的层叠体的立体图，图6是从铁心装配架侧看到的由本发明实施方式1的车辆用交流发电机中使用的定子铁心的制造过程中所得到的带状磁性薄板的层叠体的立体图，图7是本发明实施方式1的车辆用交流发电机中使用的定子铁心的制造方法中的层叠体的弯曲工序的说明图，图8是本发明实施方式1的车辆用交流发电机中使用的定子铁心的制造方法中的加压工序前的状态的说明图，图9是本发明实施方式1的车辆用交流发电机中使用的定子铁心的制造方法中的加压工序后的状态的说明图，图10是表示本发明实施方式1的车辆用交流发电机的主要部分的扩大侧视图。

图1及图2中，作为旋转电机的车辆用交流发电机包括：由分别成形为大致碗状的铝制的作为第1托架的前托架2和作为第2托架的后托架3构成的外壳1；自由旋转地支撑在该外壳1上的轴4；固接于向外壳1的前侧延伸的轴4的端部的皮带轮5；固接在轴4上且收容在外壳1内的转子6；固定在该转子6的轴向的两端面上的风扇9；围绕转子6的外周固定在外壳1的内壁面上的定子10；固定于轴4的后侧、向转子6供给电流的汇流环13；在该汇流环13上滑动地配设于外壳1内的一对刷体14；收纳该刷体14的刷架15；与定子10电连接、并将定子10产生的交流电整流为直流电的整流器16；调整定子10产生的交流电压的大小的调节继电器17。

接下来，参照图2至图9对定子铁心11的制造方法进行说明。

首先，如图3所示，将轧制钢板20沿箭头方向移动以间距p冲裁为带状磁性薄板21。该带状磁性薄板21如图4所示，具有长方形的平面形状，沿长度方向以规定间距形成有从铁心装配架部21c向宽度方向一侧延伸的齿条部21a。而且，槽部21b在带状磁性薄板21的宽度方向一侧开口地形成在齿条部21a间。另外，长度方向的两端部的齿条部21a的宽度为其它齿条部21a的宽度的一半。该带状磁性薄板21的长度与定子铁心11的周向长度一致。

接下来，将冲裁形成的带状磁性薄板21的齿条部21a、槽部21b及铁心装配架部21c重合，沿定子铁心11的轴向厚度的厚度方向层叠，以制成图5所示的长方体的层叠体22。接下来，在将层叠体22的长度方向4等分的位置上，从层叠体22的层叠方向的一端至另一端地将带状磁性薄板21的铁心装配架部21c的外壁面焊接，使层叠的带状磁性薄板21形成为一体。而且，在从层叠体22的长度方向的两端起的与第2个齿条部21a相对的位置上，从层叠体22的层叠方向的一端至另一端地将各带状磁性薄板21的铁心装配架部21c的外壁面焊接，使层叠的带状磁性薄板21形成为一体。由此，如图6所示，层叠的带状磁性薄板21利用8条薄板连结焊接部23形成为一体，以制成长方体的层叠体22。

接下来，层叠体22如图7所示，将槽部21b的开口向内周侧弯曲为圆筒状，以得到层叠铁心24。如图7的箭头所示，该层叠铁心24的轴向两端面通过弯曲加工使带状磁性薄板21的薄板连结焊接部23间的部位向轴向外方隆起，以形成丘状。接下来，使该层叠铁心24的两端面对接，通过例如激光焊接来焊接为一体，以得到圆筒状的定子铁心11A。在此，在图7中，为了容易看见薄板连结焊接部23间的隆起状态，出于方便，表示了薄板连结焊接部23的排列间距较短的状态。

然后，如图8所示，将定子铁心11A设置在具有圆环状的平坦的加压面25a的由钢材构成的一对加压夹具25间。接下来，如图9的箭头所示，利用一对加压夹具25的加压面25a对定子铁心11A的轴向两端面进行加压。由此，定子铁心11A的两端面的向轴向外方的隆起部受到加压面25a的加压，使得带状磁性薄板21的隆起部发生塑性变形，如图2所示，得到两端面平坦化的定子铁心11。另外，图2中，铁心连结焊接部26是层叠铁心24的对接部的焊接部位。

像这样制成的定子铁心11中，带状磁性薄板21的齿条部21a、槽部21b及铁心装配架部21c沿轴向重叠，以构成齿条11a、槽11b及铁心装配架11c。

另外，将例如U字状的导体片插入各槽11b内，对其开放端部进行结线以制成定子线圈12。另外，将构成定子线圈12的绕线组组装到层叠体22上，将该层叠体22弯曲为圆筒状以得到层叠铁心24。另外，也可在使层叠铁心24的两端面对接，并将其对接部焊接后，对绕线组的端部进行结线以制成定子线圈12。

像这样组装而成的定子10如图1所示，安装成围绕转子6配设，利用由连结螺栓18连结的前托架2及后托架3的开口缘部加压夹持定子铁心11的轴向两端面的外周缘部。在此，在前托架2及后托架3的开口缘部，圆环状的对接轴端面2a、3a形成为平行于与轴4的轴心正交的平面的平坦面且与轴4同轴。因此，如图10所示，对接轴端面2a、3a从轴向两侧对定子铁心11的轴向两端面的外周缘部进行加压夹持。

在此，在通过一对加压夹具25进行加压工序前，在薄板连结焊接部23的定子铁心11的轴向长度A和在薄板连结焊接部23间的中央部的定子铁心11A的轴向长度(最大轴向长度)B的差(B—A)为0.50mm。在通过一对加压夹具25进行加压工序后，利用加压后的带状磁性薄板21的弹簧环装配架，使定子铁心11上的差(B—A)为0.15mm。也就是说，利用加压工序，可缩小薄板连结焊接部23间的向轴向外方的隆起。

另外，在使用加压工序前及加压工序后的定子铁心11A、11对定子10的温度上升进行测定时，使用加压工序后的定子铁心11的情况与使用加压工序前的定子铁心11A的情况相比，定子温度有15°(比率上约为9％)的改善。

像这样，通过缩小薄板连结焊接部23间的向轴向外方的隆起，可使相邻的带状磁性薄板21相互紧密连接，使存在于带状磁性薄板21间的空气层变得极薄，从而提高带状磁性薄板21间的热传导性。另外，平坦的对接轴端面2a、3a在前托架2及后托架3的开口缘部形成为圆环状，因此定子铁心11的轴向两端面的外周缘部以周向的大致全部区域与对接轴端面2a、3a接触，从而扩大两者的接触面积。由此，将定子线圈12产生的热量传达至定子铁心11，通过定子铁心11内有效地传达至轴端侧，从对接轴端面2a、3a有效地传达至外壳1，从外壳1的表面放热，从而可抑制定子10的温度上升。

在此，制成差(B—A)不同的定子铁心，对定子的温度上升进行测定的结果如图11所示。

从图11可知，在差(B—A)为0.20mm以下的范围内，可将温度上升控制在2℃以下。另外，若差(B—A)超过0.20mm，则温度会急剧上升。也就是说，若差(B—A)超过0.20mm，则带状磁性薄板21间的间隙会变大，使得热传递恶化，导致对定子10的温度上升的控制效果降低。因此，最好使差(B—A)在0.00mm以上、0.20mm以下地制成定子铁心11。

像这样，若使用本实施方式1，在薄板连结焊接部23的定子铁心11的轴向长度A和在薄板连结焊接部23间的中央部的定子铁心11的轴向长度B的差(B—A)为0.00mm以上、0.20mm以下，因此可抑制定子10的温度上升。而且，由于相邻的带状磁性薄板21相互紧密连接，可防止水及异物等从定子铁心11的外周面部位侵入带状磁性薄板21间，该定子铁心11的外周面部位从旋转电机露出。由此，可防止水及异物等侵入带状磁性薄板21间而生锈等，可提高本身质量且防止输出性能的低下。

另外，平坦的对接轴端面2a、3a在前托架2及后托架3的开口缘部形成为圆环状，因此定子铁心11的轴向两端面的外周缘部以周向的全部区域与对接轴端面2a、3a接触，以扩大两者的接触面积，进一步抑制定子10的温度上升。

另外，定子铁心11的轴向两端面的外周缘部未必要以周向的全部区域与托架的对接轴端面接触，只要使定子铁心11的轴向的至少一侧的端面的外周缘部以周向的全部区域与托架的对接轴端面接触。此时，可例如使一侧的对接轴端面由圆环状的均一的平坦面构成，另一侧的对接轴端面由以规定间隔将多个圆弧状的平坦面排列为圆环状构成。

实施方式2

上述实施方式1中，在薄板连结焊接部23的定子铁心11的轴向长度A和在薄板连结焊接部23间的中央部的定子铁心11的轴向长度B的差(B—A)为0.00mm以上、0.20mm以下，然而在本实施方式2中，差(B—A)为0.00mm以上、(A/100)mm以下。

在此，制成差(B—A)不同的定子铁心，对定子的温度上升进行测定的结果如图12所示。

从图12可知，在差(B—A)为(A/100)mm以下的范围内，可将温度上升控制在2℃以下。另外，若差(B—A)超过(A/100)mm，则温度会急剧上升。也就是说，若差(B—A)超过(A/100)mm，则带状磁性薄板21间的间隙会变大，使得热传递恶化，导致对定子10的温度上升的控制效果降低。因此，最好使差(B—A)在0.00mm以上、(A/100)mm以下地制成定子铁心11。

由此，本实施方式2中也可得到与上述实施方式1相同的效果。

另外，上述各实施方式中，定子铁心11可通过将单一的层叠体22弯曲来制成，然而也可准备长度为定子铁心的周向长度的n分割(n：2以上的整数)长度的层叠体，将各层叠体弯曲为圆弧状以制成层叠铁心，将弯曲后的层叠铁心的端面对接并焊接以制成圆筒状的定子铁心。另外，也可使各层叠体的长度为定子铁心的周向长度的n等分长度。

另外，上述各实施方式中，将长方体的层叠体22弯曲为圆筒状来制成层叠铁心24，并将层叠铁心24的两端面对接并焊接为一体来制成定子铁心11，然而，也可将轧制钢板冲裁为C字状的磁性薄板，将冲裁形成的磁性薄板层叠来制成C字状的层叠铁心，对C字状的层叠铁心实施最终弯曲加工，将层叠铁心的两端面对接并焊接为一体来制成定子铁心。

另外，上述各实施方式中，薄板连结焊接部23形成在将层叠体22沿其长度方向4等分的位置上，然而，薄板连结焊接部23只要有2条以上即可，薄板连结焊接部23的间隔及位置也可适当设定。

另外，上述各实施方式中，对车辆用交流发电机进行了说明，然而，本发明并不限定于车辆用交流发电机，应用于车辆用交流电动机或车辆用交流发电电动机等旋转电机时也能得到相同的效果。

Claims (2)

1.一种旋转电机，其特征在于，包括：

分别成形为碗状、且开口相对地配设的第1及第2托架；

自由旋转地支撑在所述第1及第2托架的轴心位置的轴；

固接在所述轴上、且旋转自由地配设在所述第1及第2托架内的转子；以及

定子，所述定子具有围绕所述转子配设的圆筒状的定子铁心及卷装于该定子铁心上的定子线圈，所述定子铁心的槽在内周侧开口并沿周向排列，所述定子铁心的轴向两端缘部被所述第1及第2托架的开口缘部加压夹持，

所述定子铁心通过将层叠铁心的端面彼此对接并焊接为一体来构成圆筒状，

所述层叠铁心仅由规定片数的磁性薄板层叠构成，在该层叠铁心的外壁面上从层叠方向的一端至另一端形成有将层叠后的所述规定片数的磁性薄板焊接为一体的薄板连结焊接部，且该薄板连结焊接部以规定间距形成有至少2条，

所述定子铁心在所述薄板连结焊接部之间的所述磁性薄板的部位发生塑性变形，使得所述薄板连结焊接部的轴向长度A和在所述薄板连结焊接部间的最大轴向长度B形成为满足0mm≤B-A≤0.2mm。

2.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，所述层叠铁心由长方体的层叠体弯曲成形为圆筒状，该层叠体由形成为长方形的平面形状的规定片数的所述磁性薄板层叠构成。

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