CN102130558A - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

本发明的一个例子所涉及的旋转电机具备：转子；及具有环状定子铁心的定子，环状定子铁心形成为以螺旋状层叠通过连接部而被相互连接的多个铁心片，在内周侧设有转子，因连接部以直线状排列在定子铁心的层叠方向上，而在定子铁心外周面的设置有连接部的位置上形成沿定子铁心的层叠方向延伸的槽。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及一种旋转电机。

背景技术

以往，提出有通过以螺旋状层叠带状铁心来制造定子铁心的技术(例如参照日本国特开平1-264548号公报)。在该现有技术中，定子铁心是通过以螺旋状层叠带状铁心而被制造的，该带状铁心由通过连接部而被相互连接的多个铁心片构成。连接部设置在铁心片的外周部之间。由此，与层叠从钢板冲切的圆环状铁心并制造定子铁心时相比，能够消减钢板的使用量。

在此，为了使旋转电机实现高效率化，希望提高定子铁心的冷却效率。然而，在上述现有技术中，虽然能够消减钢板的使用量，但是没有进行任何用于提高定子铁心冷却效率的研究。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种旋转电机，消减钢板使用量，提高定子铁心的冷却效率。

本发明是为了解决上述课题而进行的发明，本发明所涉及的旋转电机具备：转子；及具有环状定子铁心的定子，环状定子铁心形成为以螺旋状层叠通过连接部而被相互连接的多个铁心片，在内周侧设有转子，各铁心片具有：主铁心部，设置在定子铁心的内周侧，在该内周侧形成有齿部；及副铁心部，设置在主铁心部的外周侧，通过设置在主铁心部和副铁心部的边界处的连接部而被相互连接，因连接部排列在定子铁心的层叠方向上，而在定子铁心外周面的设置有连接部的位置上形成沿定子铁心的层叠方向延伸的槽。

可以优选各槽的形状相同。或者，还在定子铁心外周面的与设置有连接部的位置不同的位置上形成沿定子铁心的层叠方向延伸的槽，各槽也可以以相同间隔排列在定子铁心的周向上。或者，定子具有设置在定子铁心外周上的框，旋转电机也可以具备支架，其设置在定子铁心层叠方向上的框及定子铁心的两端，在与槽内部连续的位置上形成有沿该层叠方向贯穿的贯穿孔。或者，定子具有设置在定子铁心外周上的框，旋转电机也可以具备：支架，设置在定子铁心层叠方向上的框的两端；及冷却凸片，设置在被定子铁心的内周和支架包围的空间内，与转子一起旋转。

附图说明

图1是表示本发明第1实施方式所涉及的旋转电机的构成例的图。

图2是图1所示的旋转电机的立体图。

图3是表示定子铁心的构成例的图。

图4是表示定子铁心的构成构件的一个例子的图。

图5是表示铁心片的其它构成例的图。

图6是表示铁心片的其它构成例的图。

图7是表示本发明第2实施方式所涉及的旋转电机的构成例的图。

图8是图7所示的旋转电机的立体图。

图9是表示本发明第3实施方式所涉及的旋转电机的构成例的图。

图10是图9所示的旋转电机的立体图。

具体实施方式

<第1实施方式>

首先，参照图1及图2说明本发明第1实施方式所涉及的旋转电机的构成。图1是表示本发明第1实施方式所涉及的旋转电机的构成例的图。在图1中，示出旋转电机的侧剖面。图2是图1所示的旋转电机的立体图。在图1及图2中，旋转电机具备转子1、定子2、负载侧支架3、负载相反侧支架4、负载侧轴承5及负载相反侧轴承6。

转子1具备轴11、转子铁心12及永久磁铁13。转子铁心12呈圆筒状，设置在圆柱状轴11的外周。永久磁铁13设置在转子铁心12的外周面上。另外，在本实施方式中，虽然转子1的结构是将永久磁铁13设置在轴11的外周面上的SPM结构，但是也可以是IPM结构或IM结构。定子2具备定子铁心21及定子线圈22。定子铁心21被设置为包围转子铁心12的外周侧。在定子铁心21的内周侧形成有齿部，在齿部之间设置有定子线圈22。如图2所示，在定子铁心21的外周上形成有多个沿转子1的转轴方向延伸的槽815。在后面说明定子铁心21的详细构成。转子铁心12及永久磁铁13通过由定子线圈22产生的磁场而在周向上旋转。负载侧支架3设置在转轴方向上的定子铁心21的一个端部即负载侧端部上。负载相反侧支架4设置在转轴方向上的定子铁心21的另一个端部即负载相反侧端部上。轴11通过与负载侧支架3之间所设置的负载侧轴承5和与负载相反侧支架4之间所设置的负载相反侧轴承6而旋转自如地被支撑。轴11与转子铁心12及永久磁铁13一起旋转。

下面，参照图3及图4说明定子铁心21的详细构成。图3是表示定子铁心21的构成例的图。图3中示出了从图1所示的旋转电机的负载侧观察的定子铁心21的主视图(a)和从图1所示的旋转电机的侧面侧观察的定子铁心21的侧视图(b)。图3的双点划线O是与定子铁心21的层叠方向平行的直线，还表示转子1的转轴。图4是表示定子铁心21的构成构件的一个例子的图。

如图3及图4所示，定子铁心21是通过使主铁心部8112朝向内侧且使齿部8113一致并以螺旋状层叠通过冲压加工从带状钢板100冲切的带状铁心81而制造的。带状铁心81由通过连接部814而被相互连接的多个铁心片811构成。各铁心片811呈大致圆弧状。各铁心片811由用于形成轴向凸片的副铁心部8111和形成有多个齿部8113的主铁心部8112构成。主铁心部8112相当于上述现有技术的铁心片。各铁心片811的周向宽度被设定为由使360成为倍数的角度所表示的宽度。换言之，在各铁心片811上仅以使定子铁心21的齿部8113的总数成为倍数的数量形成齿部8113。由此，连接部814以直线状排列在定子铁心21的层叠方向上。主铁心部8112在层叠时被配置在定子铁心21的内周侧，齿部8113朝向定子铁心21的内周侧。副铁心部8111在层叠时被配置在定子铁心21的外周侧。

在相邻的副铁心部8111之间形成第1切口812，在相邻的主铁心部8112之间形成第2切口813。由此，在副铁心部8111和主铁心部8112的边界处形成径向宽度较窄的连接部814。在此，作为一个例子，形成于带状铁心81的第1切口812全部为相同的形状，形成于带状铁心81的第2切口813也全部为相同的形状。如上所述，由于连接部814以直线状排列在层叠方向上，因此第1切口812在层叠时扩大，如图3所示，形成沿层叠方向延伸的槽815。槽815形成在定子铁心21外周面的设置有连接部814的位置上。而且，副铁心部8111形成沿层叠方向延伸的轴向凸片。另外，在图4中，8114是副铁心部8111的外周部。

如上所述，根据本实施方式，定子铁心21是通过以螺旋状层叠带状铁心81而制造的。由此，与层叠从钢板冲切的圆环状铁心并制造定子铁心时相比，能够消减钢板的使用量。而且，在定子铁心21的外周面上形成槽815。由此，与以往相比能够提高定子铁心21的冷却效率。

而且，根据本实施方式，第1切口812在层叠时扩大，形成槽815。因此，在将定子铁心21周向上的槽815的宽度设计为能得到所希望的冷却效率的规定宽度的基础上，可将第1切口812的开口宽度设定为比规定宽度小的宽度。因此，还具有如下优点，能够实现形成第1切口812的冲模的小型化、简易化。

而且，根据本实施方式，各铁心片811为相同构成，在各铁心片811上设置有连接部814。因此，相邻的切口812的间隔也相同，槽815以相同间隔排列在定子铁心21的周向上。由此，能够抑制定子铁心21的冷却效率局部恶化。而且，在本实施方式中，第1切口812的形状在带状铁心81中全部相同。因此，所有槽815为相同形状，能够均匀地冷却定子铁心21。

另外，在上述说明中，虽然在主铁心部8112上形成有多个齿部8113，但是并不限定于此。如图5所示，也可以使形成在主铁心部8112a上的齿部8113的数量为1个。图5是表示铁心片的其它构成例的图。在图5中，带状铁心81a由多个铁心片811a构成，多个铁心片811a通过冲压加工而从带状钢板100被冲切并通过连接部814a而被相互连接。各铁心片811a呈大致圆弧状。各铁心片811a由用于形成轴向凸片的副铁心部8111a和形成有1个齿部8113的主铁心部8112a构成。在各铁心片811a上仅以使定子铁心21的齿部8113的总数成为倍数的数量形成齿部8113。因此，连接部814a以直线状排列在定子铁心21的层叠方向上。主铁心部8112a在层叠时被配置在定子铁心21的内周侧，齿部8113朝向定子铁心21的内周侧。副铁心部8111a在层叠时被配置在定子铁心21的外周侧。在相邻的副铁心部8111a之间形成第1切口812a，在相邻的主铁心部8112a之间形成第2切口813a。由此，在副铁心部8111a和主铁心部8112a的边界处形成径向宽度较窄的连接部814a。如上所述，由于连接部814a以直线状排列在层叠方向上，因此第1切口812a在层叠时扩大，形成沿层叠方向延伸的槽。该槽形成在定子铁心21外周面的设置有连接部814a的位置上。而且，副铁心部8111a形成沿层叠方向延伸的轴向凸片。

而且，在上述说明中，虽然在副铁心部8111的外周部8114上没有形成任何结构，但是如图6所示，也可以在上述外周部上还形成成为槽的第3切口816。图6是表示铁心片的其它构成例的图。图6与图4的不同之处在于，带状铁心81更换为带状铁心81b，副铁心部8111更换为副铁心部8111b，连接部814更换为连接部814b，还形成有第3切口816。第3切口816相对于各副铁心部8111b形成在相同位置上。由此，由于连接部814b以直线状排列在层叠方向上，因此第3切口816在层叠时形成沿层叠方向延伸的槽。其结果，定子铁心21的表面积进一步变大，冷却效率进一步提高。而且，在图6中，例如将第3切口816配置在第1切口812之间的中心。由此，基于第1切口812的槽815和基于第3切口816的槽以相同间隔排列在定子铁心21的周向上。其结果，能够抑制定子铁心21的冷却效率局部恶化。而且，使第3切口816的形状与第1切口812的形状相比仅开口角度不同，将第3切口816的开口角度设定为层叠后的第1切口812的开口角度。由此，所有槽为相同形状，其结果能够均匀地冷却定子铁心21。另外，也可以在1个副铁心部811b上形成多个第3切口816。

<第2实施方式>

下面，说明本发明第2实施方式所涉及的旋转电机的构成。本实施方式所涉及的旋转电机与图1所示的旋转电机的不同之处在于，在定子上具备框，在负载侧支架及负载相反侧支架上形成贯穿孔。以下，参照图7及图8以不同之处为中心进行说明。图7是表示本发明第2实施方式所涉及的旋转电机的构成例的图。在图7中，示出旋转电机的侧剖面。图8是图7所示的旋转电机的立体图。另外，在图7及图8中，对与图1及图2所示的构成部件相同的构成部件标注相同符号。在图7及图8中，旋转电机具备转子1、定子2a、负载侧支架3a、负载相反侧支架4a、负载侧轴承5及负载相反侧轴承6。

定子2a具备定子铁心21、定子线圈22及框23。如图2所示，在定子铁心21的外周上形成有多个沿转子1的转轴方向延伸的槽815。框23设置在定子铁心21的外周上。负载侧支架3a设置在转轴方向上的框23及定子铁心21的一个端部即负载侧端部上。如图8所示，在负载侧支架3a的与槽815的内部连续的位置上形成有沿转子1的转轴方向贯穿的贯穿孔3h。在图8的例子中，贯穿孔3h的形状为槽815的相似形状(三角形状)。另外，贯穿孔3h的形状不限定于三角形状，也可以是其它形状。负载相反侧支架4a设置在转轴方向上的框23及定子铁心21的另一个端部即负载相反侧端部上。虽然未示出在图8中，但是在负载相反侧支架4a的与槽815的内部连续的位置上形成有沿转轴方向贯穿的贯穿孔。由此，负载侧支架3a的贯穿孔3h、被框23的内周和槽815包围的空间、及负载相反侧支架4a的贯穿孔在转轴方向上连续，形成1个冷却通路。

如上所述，根据本实施方式，由于形成了冷却通路，因此例如可容易地采用使用了冷却液的液冷结构。

另外，本实施方式所涉及的旋转电机的冷却结构不限定于液冷结构，也可以是利用冷却通路由气体进行冷却的空冷结构。

<第3实施方式>

下面，说明本发明第3实施方式所涉及的旋转电机的构成。本实施方式所涉及的旋转电机与图1所示的旋转电机的不同之处主要在于，在定子上具备框，设置冷却凸片并使旋转电机内的气体循环。以下，参照图9及图10以不同之处为中心进行说明。图9是表示本发明第3实施方式所涉及的旋转电机的构成例的图。在图9中，示出旋转电机的侧剖面。图10是图9所示的旋转电机的立体图。另外，在图9及图10中，对与图1及图2所示的构成部件相同的构成部件标注相同符号。在图9及图10中，旋转电机具备转子1、定子2a、负载侧支架3b、负载相反侧支架4b、负载侧轴承5、负载相反侧轴承6及冷却凸片7。

定子2a具备定子铁心21、定子线圈22及框23。如图2所示，在定子铁心21的外周上形成有多个沿转子1的转轴方向延伸的槽815。框23设置在定子铁心21的外周上。负载侧支架3b设置在转轴方向上的框23的一个端部即负载侧端部上。负载相反侧支架4b设置在转轴方向上的框23的另一个端部即负载相反侧端部上。负载侧支架3b如图9所示，构成为在转轴方向上与定子铁心21相对的部分的厚度比图1所示的负载侧支架3薄，且仅设置在框23的负载侧端部上。同样，负载相反侧支架4b构成为在转轴方向上与定子铁心21相对的部分的厚度比图1所示的负载相反侧支架4薄，且仅设置在框23的负载相反侧端部上。由此，由被框23的内周和槽815包围的空间构成的冷却通路与定子2a的内周侧空间相连。

在转子铁心12的负载相反侧沿周向设置有多个冷却凸片7，其与转子1一起旋转。因为由被框23的内周和槽815包围的空间构成的冷却通路与定子2a的内周侧空间相连，所以通过冷却凸片7的旋转，旋转电机内的气体沿图9所示的虚线箭头循环。

如上所述，根据本实施方式，由于旋转电机内的气体进行循环，因此能够进一步提高冷却效率。

另外，在上述说明中，虽然冷却凸片7设置在转子铁心12的负载相反侧，但是并不限定于此。冷却凸片7也可以设置在转子铁心12的负载侧，还可以设置在轴11的外周上。而且，冷却凸片7也可以是构成与转子1另行设置的冷却风扇的构件。而且，旋转电机内的气体也可以与图9所示的虚线箭头相反地进行循环。

另外，上述第1实施方式～第3实施方式所涉及的旋转电机能够应用于电动机、发电机全体，例如还能够应用于升降机(电梯等)的电动机、加工设备(机床等)的电动机、车辆等的电动机或发电机、风力发电机、或者其它工业用电动机或发电机等。

以上，说明了本发明的各实施方式。但是，如果是所谓的本领域的技术人员，则在不脱离本发明主旨的范围内，可根据上述各实施方式进行适当变更，而且，还可以对上述各实施方式和基于变更例的方法加以适当组合利用。即，不用说即使是这种施以变更等的技术，也属于本发明的技术范围。

Claims (7)

1.一种旋转电机，其特征在于，具备：

转子；

及具有环状定子铁心的定子，环状定子铁心形成为以螺旋状层叠通过连接部而被相互连接的多个铁心片，在内周侧设有所述转子，

各所述铁心片具有：主铁心部，设置在所述定子铁心的内周侧，在该内周侧形成有齿部；及副铁心部，设置在所述主铁心部的外周侧，通过设置在所述主铁心部和所述副铁心部的边界处的所述连接部而被相互连接，

因所述连接部排列在所述定子铁心的层叠方向上，而在所述定子铁心外周面的设置有所述连接部的位置上形成沿所述定子铁心的层叠方向延伸的槽。

2.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

各所述槽的形状相同。

3.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

还在所述定子铁心外周面的与设置有所述连接部的位置不同的位置上形成沿所述定子铁心的层叠方向延伸的槽，

各所述槽以相同间隔排列在所述定子铁心的周向上。

4.根据权利要求3所述的旋转电机，其特征在于，

各所述槽的形状相同。

5.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述定子具有设置在所述定子铁心外周上的框，

所述旋转电机具备支架，其设置在所述定子铁心层叠方向上的所述框及所述定子铁心的两端，在与所述槽内部连续的位置上形成有沿该层叠方向贯穿的贯穿孔。

6.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述定子具有设置在所述定子铁心外周上的框，

所述旋转电机具备：

支架，设置在所述定子铁心层叠方向上的所述框的两端；

及冷却凸片，设置在被所述定子铁心的内周和所述支架包围的空间内，与所述转子一起旋转。

7.一种旋转电机，其特征在于，具备：

转子；

及具有环状定子铁心的定子，环状定子铁心形成为以螺旋状层叠通过连接部而被相互连接的多个铁心片，在内周侧设有所述转子，

因所述连接部排列在所述定子铁心的层叠方向上，而在所述定子铁心外周面的设置有所述连接部的位置上形成沿所述定子铁心的层叠方向延伸的槽。

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