CN102224658A - 旋转电机 - Google Patents

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Abstract

作为旋转电机的电动机-发电机具有线圈端盖和多个连接导线(168)。线圈端盖围绕线圈端部(162m)形成冷却油通道(172m),围绕线圈端部(162n)形成冷却油通道(172n)并且在定子芯(152)的内侧上形成使得冷却油通道(172m)与冷却油通道(172n)相连通的冷却油连通通道(171)。多个连接导线(168)设置在冷却油通道(172m)中。冷却油在冷却油通道(172m)中流动的方向与连接导线(168)从定子芯(152)的径向外侧向径向内侧以一定的角度延伸的方向相同。在冷却油通道(172m)中的冷却油的流速被设置为比在冷却油通道(172n)中的冷却油的流速更大。

Description

旋转电机
技术领域
本发明主要涉及旋转电机,并且更具体地,涉及具有用于对线圈端部进行冷却的结构的旋转电机。
背景技术
国际公开号WO2004/19468描述了一种相关技术的旋转电机,该旋转电机是以对通过线圈产生热量的定子进行有效地冷却为目的的车辆电机。
在国际公开号WO2004/19468中描述的车辆电机中,定子由围绕线圈和定子芯的线圈端盖覆盖。由油泵提供的冷却油填充到线圈端盖内。此外,这种车辆具有将围绕定子芯的一个端面的线圈端盖与围绕定子芯的另一个端面的线圈端盖相连通以使得冷却剂能够接触定子线圈的冷却通道。
此外,日本专利申请公报No.2005-261084(JP-A-2005-261084)描述了一种以改善冷却效率为目的的电机冷却结构。在JP-A-2005-261084中描述的电机冷却结构具有(i)形成在定子的轴向两端的周向冷却通道使得冷却剂直接接触线圈端部部分,以及(ii)沿着定子的轴向形成并且与定子两端上的周向冷却通道相连通的轴向冷却通道。
此外,日本专利申请公报No.8-250881(JP-A-8-250881)描述了一种发热组件的冷却结构,该冷却结构以均匀并有效地冷却发热组件为目的,而不考虑该发热组件安装在哪里。在JP-A-8-250881中描述的发热组件的冷却结构在面向发热组件的部分上具有湍流促进部分(金属块体)。在这种湍流促进部分中,冷却剂与湍流促进构件碰撞而产生能够使得直接设置在湍流促进部分下方的发热组件被均匀地冷却。
此外,日本专利申请公报No.2007-295698(JP-A-2007-295698)公开了一种旋转电机的定子,这种定子以获得足够的结合强度而不需要使得绝缘构件熔化为目的。在JP-A-2007-295698中描述的旋转电机中,绕定子芯的齿部缠绕的线圈的端部与绕另一个齿部缠绕的线圈的端部通过母线而连接到一起。
此外,日本专利申请公报No.2005-117845(JP-A-2005-117845)描述了一种旋转电机冷却设备,这种旋转电机冷却设备以在保持冷却介质的耐久性的同时,使用冷却介质来有效地冷却安装在车辆中的旋转电机为目的。在JP-A-2005-117845中描述的旋转电机冷却设备中,用于使得冷却油滴到定子上的冷却油滴落部分设置在容纳定子的壳体中。
在国际公开号No.WO2004/19468中,用于提供冷却剂以使得冷却剂与定子绕组接触的冷却通道径向地向内形成在定子芯中。然而,在供应到线圈端盖的油不能够平滑地从定子芯的一个端面流动到冷却通道时,线圈的冷却效率可能不能够得到改善。
发明内容
因此,考虑到上述问题,本发明提供了其中线圈能够被有效地冷却的旋转电机。
本发明的一个方面涉及包括环状定子芯、线圈、盖体和多个连接导线的旋转电机。线圈绕着定子芯缠绕并且包括从定子芯的一个端面突出的第一线圈端部以及从定子芯的另一个端面突出的第二线圈端部。盖体形成围绕第一线圈端部的第一冷却剂通道和围绕第二线圈端部的第二冷却剂通道。此外,盖体在定子芯的内侧上形成使得第一冷却剂通道与第二冷却剂通道相连通的空隙。多个连接导线设置在第一冷却剂通道中。在从定子芯的轴向观察时,每个连接导线都从定子芯的径向外侧向定子芯的径向内侧以一定的角度延伸,并且连接线圈的起点和线圈的终点。在定子芯的周向上,冷却剂流动通过第一冷却剂通道的方向与多个连接导线从定子芯的径向外侧向定子芯的径向内侧以一定的角度延伸的方向相同。在第一冷却剂通道中的冷却剂的流速被设置为大于在第二冷却剂通道中的冷却剂的流速。
此外,设置第一冷却剂通道与第二冷却剂通道之间冷却剂流速的差能够使得冷却剂从第一冷却剂通道通过空隙强制向第二冷却剂通道流动。此外,通过使得冷却油在第一冷却剂通道中流动的方向与连接导线从定子芯的径向外侧向定子芯的径向内侧以一定的角度延伸的方向在定子芯的圆周方向上相同,能够将流动通过第一冷却剂通道的冷却油通过相邻的连接导线之间的空间平滑地引导到定子芯中的空隙。这些结构的协同效果使得有可能更主动滴使得冷却剂通过定子芯内的空隙,并由此有效地冷却线圈。
此外,盖体的限定了空隙的壁表面可以具有凹凸形状。根据具有这种结构的旋转电机,形成在壁表面上的凹凸形状在流动通过空隙的冷却剂流中产生湍流。因此,可以更有效地冷却线圈。
此外,盖体可以由树脂制成并且具有成形在壁表面上的凹凸形状。根据具有这种结构的旋转电机,使得凹凸形状容易形成在盖体的壁表面上。
此外,网状构件可以设置在盖体的限定了空隙的壁表面上。根据具有这种结构的旋转电机,壁表面上的网状构件在流动通过空隙的冷却剂流中产生湍流。因此,可以更有效地冷却线圈。此外,盖体可以由树脂制成并且具有成形在壁表面上的凹凸形状。根据具有这种结构的旋转电机,使得网状构件容易形成在盖体的壁表面上。
此外,每个连接导线都具有大致矩形的截面形状,使得如果沿着与连接导线延伸方向相垂直的平面进行切割的话,连接导线的长边沿着定子芯的轴向延伸并且连接导线的短边沿着与定子芯的轴向相垂直的方向延伸。根据具有这种结构的旋转电机,可以增加通过相邻的连接导线之间的空间而被引导到定子芯内侧的空隙的冷却剂的量。
本发明的另一个方面涉及一种包括定子芯、线圈、盖体以及容纳定子芯的壳体的旋转电机。线圈绕着定子芯缠绕并且包括从定子芯的端面突出的线圈端部。盖体围绕线圈端部形成的冷却剂通道,并且包括用于将冷却剂从冷却剂通道排出的冷却剂排出部分。壳体被设置为使其在壳体与盖体之间形成冷却剂能够流动通过的狭窄空间。壳体或盖体中的至少一者的、限定了狭窄空间的壁表面具有凹凸形状或者在其上设置有网状构件。
根据具有这种结构的旋转电机,在壳体与盖体之间设置狭窄空间增加了已经从冷却剂通道排出的冷却剂通过被保持在该狭窄空间中的时间长度。此外,在壳体和/或盖体的壁表面上设置凹凸形状或者将网状构件设置在壁表面上,增加了流动通过狭窄空间的冷却剂与壳体和/或盖体之间的接触面积,以及在狭窄空间中的冷却剂流中产生湍流。因此,改善了通过冷却剂从壳体向盖体的热传递,使得能够改善线圈的冷却效率。
如上所述,本发明使得有可能提供其中线圈能够被有效地冷却的旋转电机。
附图说明
将要在本发明的示例实施例的以下具体细节中参照附图描述本发明的特征、优点以及技术和工业意义,其中相似的数字表示相似的元件,其中:
图1是示出了具有根据本发明的实施例的电动机-发电机的车辆驱动单元的框架形式的截面图。
图2是从轴向观察的图1的定子的图;
图3是图2中的分瓣定子芯单元的立体图;
图4是图2中的分瓣定子芯单元的分解图;
图5是图1中的定子的立体图;
图6是设置在图1中的定子上的线圈端盖的立体图;
图7是根据本发明的第一示例实施例的线圈端盖固定结构的截面图;
图8A和图8B是组装图7中的线圈端盖的过程的截面图;
图9是根据本发明的第二实施例的线圈端盖固定结构的截面图;
图10是根据本第二实施例的第一修改示例的图9中的线圈端盖固定结构的立体图;
图11是根据本第二实施例的第二修改示例的图9中的线圈端盖固定结构的截面图;
图12是根据本第二实施例的第三修改示例的图9中的线圈端盖固定结构的截面图;
图13是根据本发明的第三示例的线圈端盖固定结构的截面图;
图14是根据第三修改示例的修改示例的图13中的线圈端盖固定结构的截面图;
图15是用在根据本发明的第四示例实施例的线圈端盖固定结构中的分瓣定子芯的截面图;
图16是从图15中箭头XVI表示的方向观察的分瓣定子芯的侧视图;
图17是用在根据本发明的第四示例实施例的线圈端盖固定结构中的线圈端盖的立体图;
图18是根据本发明的第四示例实施例的线圈端盖固定结构的图;
图19是根据第四示例实施例的修改示例的图15中的分瓣定子芯的截面图;
图20是从图19中的箭头XX所表示的方向观察的、根据第四示例实施例的修改示例的分瓣定子芯的侧视图;
图21是用在第四示例实施例的修改示例的图18中的线圈端盖固定结构的内盖的立体图;
图22是根据本发明的第五示例实施例的线圈端盖固定结构的截面图;
图23是根据本发明的第六示例实施例的线圈端盖固定结构的截面图;
图24是根据本发明的第七示例实施例的线圈端盖固定结构的截面图;
图25是图24中示出的线圈端盖固定结构的制造方法的第一步骤的立体图;
图26是图24中示出的线圈端盖固定结构的制造方法的第二步骤的立体图;
图27是根据本发明的第八示例实施例的电动机-发电机的截面图;
图28是由图27中的箭头XXVIII表示的方向观察的定子和轴承的前视图;
图29是根据本发明的第八示例实施例的油流动控制结构的立体图;
图30是沿着图29中的线XXX-XXX取的定子的截面图;
图31是根据本发明的第九示例实施例的油流动控制结构的截面图;
图32是根据本发明的第十示例实施例的发电机的截面图;
图33是根据本发明的第十示例实施例的用于线圈的径向内侧的冷却结构的侧视图;
图34是沿着图33中的线XXXIV-XXXIV取的定子的截面图;
图35是图31中示出的线圈端盖的内部的立体图;
图36是根据本发明的第十一示例实施例的第一修改示例的、用于图34中示出的线圈的径向内侧冷却结构的截面图;
图37是根据本发明的第十一示例实施例的第二修改示例的、用于图34中示出的线圈的径向内侧冷却结构的截面图;
图38是根据本发明的第十一示例实施例的第三修改示例的、用于图34中示出的线圈的径向内侧冷却结构的截面图;
图39是根据本发明的第十一示例实施例的第四修改示例的、用于图34中示出的线圈的径向内侧冷却结构的截面图;
图40是根据本发明的实施例的第十二示例实施例的电动机-发电机的截面图;
图41是由图40中的交替的一长两短的虚线XLI所围绕的区域的放大截面图;
图42是根据第十二示例实施例的第一修改示例的图41中示出的线圈端盖的立体图;
图43是根据第十二示例实施例的第二修改示例的图41中示出的线圈端盖的立体图。
具体实施方式
将要参照附图更加详细的描述本发明的示例实施例。附带地,附图中相似或相应的构件在以下描述中将会由相似的附图标记表示。
图1是示出了具有根据本发明的实施例的电动机-发电机的车辆驱动单元的框架形式的截面图。在附图中的车辆驱动单元设置在将内燃机和电动机用作动力源的混合动力车辆中,其中内燃机诸如汽油发动机或柴油发动机,电动机从可以充电和放电的二次电池接收电力的供应。
参照图1,车辆驱动单元具有电动机-发电机100。电动机-发电机100是可以根据混合动力车辆的行驶状态而具有电动机或发电机的功能的旋转电机。
电动机-发电机100具有转子120、旋转轴130和定子150。转子120与转轴130一体地形成并且绕中心轴101旋转,其中中心轴101是虚拟的轴线。定子150设置在转子120的外周侧上。
转子轴130沿着中心轴101的轴向延伸。经由未示出的轴承131和轴承132来相对于电机壳体可旋转地支撑转子轴130,其中轴承131和轴承132沿着中心轴101的轴向彼此分离地设置。转子轴130连接到包括多个齿轮的减速机构102。
转子120具有转子芯122和永久磁体126。转子芯122被成形为类似于沿着中心轴101的轴向延伸的圆柱体。转子芯122由沿着中心轴101的轴向堆叠的多个磁性钢板124制成。多个永久磁体126埋在转子芯122中。多个永久磁体126以沿着周向彼此分离的间隔绕中心轴101设置。
附带地,上文描述的转子120是其中永久磁体126埋在转子芯122中的IPM(内部永久磁体)型转子。然而,本发明不限于此。例如,转子120也可以是其中磁体固定到转子的表面上的SPM(表面永久磁体)型转子。
定子150具有定子芯152和线圈160。定子芯152被成形为类似于沿着中心轴101的轴向延伸的圆柱体。即,定子芯152的轴向与中心轴101的轴向相同,定子芯152的周向与绕中心轴101的周向相同,并且定子芯152的径向方向与绕中心轴101的径向方向相同。定子芯152由沿着中心轴101的轴向堆叠的多个磁性钢板154制成。定子芯152在沿着中心轴101的轴向的一端处具有端面152a并且在沿着中心轴101的轴向的另一端处具有端面152b。
线圈160绕定子芯152缠绕。绕定子芯152缠绕的线圈160的线圈端部162由线圈160的、从端面152a和152b突出的部分形成。
电动机-发电机100也具有线圈端盖170。线圈端盖170由非磁性和非导电性的材料制成。例如,线圈端盖170可以由诸如PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)、PPS(聚苯硫醚)或LCP(液晶聚合物)的树脂制成。线圈端盖170固定到定子芯152。通过线圈端盖170在线圈端部162周围形成冷却油通道172。
通过组合分瓣线圈端盖170m和分瓣线圈端盖170n而形成线圈端盖170。分瓣线圈端盖170m形成在端面152a上,以覆盖线圈端部162。冷却油通道172m形成在由端面152a和分瓣线圈端盖170m所形成的空间中。分瓣线圈端盖170n设置在端面152b上,以覆盖线圈端部162。冷却油通道172n形成在由端面152b和分瓣线圈端盖170n所形成的空间中。
在该示例实施例中,收集槽140设置在电机壳体(未示出)中。在通过齿轮等获得的油被收集在收集槽140中之后,这些油被从收集槽140供应到线圈端盖170(即,分瓣线圈端盖170m和170n)。
附带地,用于将油供应到线圈端盖170的装置不限于使用图中所示的收集槽140的结构。例如,可以用泵来强制地将油供应到线圈端盖170。
线圈160经由逆变器108电连接到电池110。逆变器108将来自电池110的直流电转换为用于驱动电机的交流电,以及将通过再生制动而产生的交流电转换为用于给电池110充电的直流电。
经由差动机构104将从电动机-发电机100输出的动力从减速机构102传输到驱动轴接收部分106。之后,经由驱动轴将传输到驱动轴接收部分106的动力传输到车轮而作为旋转力。
同时,在混合动力车辆的再生制动期间,车轮通过车体的惯性力而旋转。经由接收部分106、差动机构104和减速机构102将这种来自车轮的旋转力用来驱动电动机-发电机100。此时,电动机-发电机100作为发电机而工作,并且经由逆变器108将由电动机-发电机100产生的电力存储在电池110中。
之后,将要更详细地描述图1中的定子150的结构。图2是从轴向观察的图1的定子的图。在附图中,在没有固定图1中的线圈端盖170的状态下示出了定子150。
参照图2,定子芯152由已经被结合的多个分瓣定子芯153构成。多个分瓣定子芯153绕中心轴101环状地设置。
电动机-发电机100也具有由金属制成的紧固环176。紧固环176配合安装到已经设置为圆形或环状的多个分瓣定子芯153的外周侧上。根据这种结构,通过紧固环176一体地保持多个分瓣定子芯153。
在每个分瓣定子芯153上安装了U相线圈160U、V相线圈160V和W相线圈160W中的一个相线圈。U相线圈160U、V相线圈160V和W相线圈160W沿着定子芯152的轴向按顺序设置,使得U相线圈160U彼此分离,V相线圈160V彼此分离并且W相线圈160W彼此分离。
对于U相线圈160U、V相线圈160V和W相线圈160W中的每一者,电动机-发电机100也具有用于将特定相线圈的起点与另一个相同相线圈的终点相连接的连接导线168。即,通过连接导线168U将相邻的168U相线圈160U连接到一起,通过连接导线168V将相邻的V相线圈160V连接到一起并且通过连接导线168W将相邻的W相线圈160W连接到一起。
随着连接导线168U从一个U相线圈160U(160U1)的内径侧上的端部朝向另一个相邻的U相线圈160U(160U2)延伸,连接导线168U从定子芯152的内周侧朝向定子芯152的外周侧前进并且连接这另一个U相线圈160U(即,160U2)的外周侧上的端部。以相同的方式,随着连接导线168V从一个V相线圈160V(160V1)的内径侧上的端部朝向另一个相邻的V相线圈160V(160V2)延伸,连接导线168V从定子芯152的内周侧朝向定子芯152的外周侧前进并且连接这另一个V相线圈160V(即,160V2)的外周侧上的端部。同样,随着连接导线168W从一个W相线圈160W(160W1)的内径侧上的端部朝向另一个相邻的W相线圈160W(160W2)延伸,连接导线168W从定子芯152的内周侧朝向定子芯152的外周侧前进并且连接这另一个W相线圈160W(即,160W2)的外周侧上的端部。
在电动机-发电机100中,U相线圈160U、V相线圈160V和W相线圈160W按照顺序沿着周向设置。因此,连接导线168U、连接导线168V和连接导线168W以间隔沿着定子芯152的周向设置。因此,在沿着定子芯152的径向偏移的同时沿着定子芯152的周向延伸的空间形成在相邻的连接导线152之间。
通过将V相线圈160V6、U相线圈160U6和W相线圈160W6的定位在定子线圈152的内径侧上的端部连接到一起而形成中性点。此外,外部导线连接到V相线圈160V1、U相线圈160U1和W相线圈160W1的定位在定子线圈152的外径侧上的每个端部。
附带地,外部导线可以连接到V相线圈160V6、U相线圈160U6和W相线圈160W6的定位在定子线圈152的内径侧上的每个端部,同时可以通过将V相线圈160V1、U相线圈160U1和W相线圈160W1的定位在定子线圈152的外径侧上的端部连接到一起而形成中性点。
图3是图2中的分瓣定子芯的单元的立体图,并且图4是图2中的分瓣定子芯的单元的分解图。
参照图3和图4,分瓣定子芯153具有轭部155和齿部156。轭部155具有沿着定子芯152的轴向延伸的弯曲形状。齿部156从轭部155朝向定子芯152的径向内侧延伸。
电动机-发电机100也包括作为绝缘构件的绝缘件180。绝缘件180由非磁性和非导电性的材料制成,例如,诸如PPS或LPC的树脂。绝缘件180固定到分瓣定子芯153的齿部156的外周侧上,并且线圈160固定到绝缘件180的外周侧上。根据这种结构,绝缘件180被置于线圈160与定子芯152之间。
绝缘件180具有齿接收部分186、延伸部分185和突出部分183和184。
齿接收部分186被成形为使得齿部分156能够配合安装到其中。齿接收部分186定位在齿部分156和线圈160之间。延伸部分185形成为从齿接收部分186的边缘部分沿着定子芯152的周向和径向张开成为凸缘形状。延伸部分185定位在轭部155和线圈160之间。突出部分183和184形成为在延伸部分185的边缘上沿着定子芯152的轴向朝向定子芯152的径向内侧突出。
每个线圈,即,U相线圈160U、V相线圈160V和W相线圈160W(下文中,简称做“线圈160U、V和W”)是通过将线圈导线161以环状缠绕和堆叠而形成的。线圈160U、V和W缠绕在齿部156上,使得它们绕着齿接收部分186和突出部分183和184盘绕,并且沿着定子芯152的径向堆叠。
在该示例实施例中,诸如扁绕线圈(edge width coil)的扁平导线被用作线圈导线161。在沿着垂直于长度方向的平面切割时,这种扁平导线具有矩形截面。这种截面形状比通常的圆线圈导线更加具有刚性。在将这种扁绕线圈用作线圈导线161时,扁平导线的截面的短方向与线圈导线161的缠绕方向(即,齿部分156延伸的方向)相同(即,在围绕齿部分156缠绕线圈导线161时,线圈导线161的短边弯曲)。
附带地,本发明不限于扁平导线。例如,典型的圆线圈导线可以被用作线圈导线161。
每个连接导线168的一个末端连接到线圈160U、V和W中的一者的一个末端167p,其中末端167p是缠绕成环状的线圈导线161的末端。在扁绕线圈被用作线圈导线161时,连接导线168的截面形状使得沿着定子线圈152的轴向的长度比沿着定子芯152的径向方向的长度更长。连接到其他线圈160U、V和W的连接导线168被连接到相应的线圈160U、V和W的另一个末端167q。
电动机-发电机100也具有连接导线支撑部分182。在该示例实施例中,连接导线支撑部分182与绝缘件180一体地形成。多个凹槽形成在这种连接导线支撑部分182中,并且通过将连接导线168配合安装到这些凹槽中而将连接导线168支撑在定子芯152的端面上。
附带地,连接导线支撑部分182不限于与绝缘件180一体地形成。或者,它可以与绝缘件180分离地设置。
之后,将要更详细地描述图1中的定子150的冷却结构。图5是图1中的定子的立体图,并且图6是设置在图1中的定子上的线圈端盖的立体图。
参照图1、图5和图6,分瓣线圈端盖170m和170n都具有环状部分173和多个延伸部分174。
这些环状部分173被定位在定子芯152的端面152a和152b上,使得它们在分瓣线圈端盖170m和170n固定到定子150上时,围绕中心轴101延伸为环状形状。环状部分173形成冷却油通道172(172m和172n)。环状部分173都具有设置在定子芯152的内径侧上的内周侧边缘201和设置在定子芯152的外径侧上的外周侧边缘202。
多个延伸部分174沿着定子芯152的轴向、以彼此分离的间隔连接到环状部分173的内周边缘201。每个延伸部分174被定位在相邻的齿部156之间,以使其在分瓣线圈端盖170m和170n固定到定子150上时沿着定子芯152的轴向延伸。延伸部分174在相邻的齿部156之间的空间中形成冷却油连通通道171。冷却油连通通道171使得冷却油通道172m与冷却油通道172n连通。
作为冷却油供应部分的供油口170h和作为冷却剂排出部分的排油口170i形成在分瓣线圈端盖170m和170n中的每一者中。从通道172通过冷却供油口170h供应的冷却油沿着定子芯152的周向(如图5中的白箭头所示)流动,在这段时间内对线圈端部162附近的定子150进行冷却。已经由于这种冷却而被加热的冷却油之后通过排油口170i而从冷却油通道172排出。
继续,将要描述设置在图1中的电动机-发电机100中的线圈端盖固定结构。附带地,在下文中描述的一些情况下,只描述分瓣线圈端盖170m的固定结构或者分瓣线圈端盖170n的固定结构中的一者,但是这些固定结构基本相同。
图7是根据本发明的第一示例实施例的线圈端盖固定结构的截面图。在附图中,沿着图5中的线VII-VII取的定子的截面图。
将要参照图7分别描述分瓣线圈端盖170m的固定结构。在该示例实施例中,通过将分瓣线圈端盖170m夹置在紧固环176和定子芯152之间而将其固定到位。
紧固环176和定子芯152是构造电动机-发电机100的一部分的组件。紧固环176是设置为一体地保持多个分瓣定子芯153的组件,并且定子芯152是用于产生用于使得转子120旋转的磁场的组件。
紧固环176是圆柱体形并且具有形成在内周表面上的内周凹槽203。通过在内周表面上形成阶梯部而使得内周凹槽203沿着定子芯152的轴向形成在紧固环176的边缘部分上。内周凹槽203被形成为在紧固环176的内周表面与定子芯152的外周表面之间提供空隙。内周凹槽203沿着定子芯152的整个圆周形成。分瓣线圈端盖170m的外周边缘202配合安装到通过这种内周凹槽203形成的空隙中。
图8A和图8B是组装图7中的线圈端盖的过程的截面图。参照图8A,在定子芯152的制造过程中,准备了其中绝缘件180以及线圈160U、V和W安装到齿部156上的分瓣定子153。多个分瓣定子芯153设置为环状,并且紧固环176设置在已经设置为环状的多个分瓣定子芯153的外周侧上,其中已经通过加热而使得紧固环176的直径扩大。此时,分瓣线圈端盖170m的外周边缘202被插入内周凹槽203与定子芯152之间的空隙中。
现在参照图8B,紧固环176在一段时间后冷却并且随着其冷却,其直径缩小。因此,分瓣线圈端盖170m的外周边缘202变为被夹置在紧固环176与定子芯152之间。
在这个制造过程中,在分瓣线圈端盖170m的外周边缘202的厚度是t1,在紧固环176的直径扩大时内周凹槽203与定子芯152之间的空隙的尺寸是t2,并且在紧固环176的直径缩小之后内周凹槽203与定子芯152之间的空隙的尺寸是t3时,t1、t2和t3之间关系是t2>t1>t3。
在该示例实施例中,线圈端盖170由热塑树脂制成。因此,在紧固环176收缩配合安装到设置为环状的多个分瓣定子芯152的外周侧上时,线圈端盖170的表面层部分由于紧固环176的热量而变得柔软并且具有流动性。之后,随着紧固环176的温度降低,线圈端盖170再次硬化。因此,紧固环176、定子芯152和线圈端盖170通过树脂而结合。此外,不再需要用于提供密封的诸如O形环的另一个构件,因此可以以更低成本制造电动机-发电机100。
此外,随着供应到线圈端盖170的冷却油以及盖内部的压力增加,线圈端盖170与内周凹槽203的内壁之间的接触压力增加,这改善了二者之间的固定性。
在本发明的第一实施例中的电动机-发电机具有定子芯152、线圈160以及线圈端盖170,其中,线圈160绕着定子芯152缠绕并且包括从定子芯152的端面152a和152b突出的线圈端部162,线圈端盖170作为在线圈端部162附近形成作为冷却剂通道的冷却油通道172的盖体。通过与定子芯152和紧固环176的一部分相啮合,而将线圈端盖170固定到位,其中紧固环176作为构成电动机-发电机的一部分的构件。
根据这样构造的本发明的第一示例实施例的电动机-发电机,提供用于形成冷却油通道172的线圈端盖170使得可以有效地冷却产生大量热的线圈端部162。此外,原本设置的紧固环176被用来固定线圈端盖170,因此没有必要对于线圈端盖170提供独立的固定装置。因此,可以使得用于冷却线圈端部162的结构变得简单。此外,组装过程相比于使用诸如螺栓的固定装置时变得简单。
图9是根据本发明的第二实施例的线圈端盖固定结构的截面图。附图是出了沿着图5中的线IX-IX取的定子的截面。
参照图3和图9,通过突出部分183而在定子芯152的端面152a与线圈端部162之间形成空隙,通过突出部分184而在定子芯152的端面152b与线圈端部162之间形成空隙。线圈端部162具有通过空隙面向相应的边缘表面152a和152b的内边缘162c,以及设置在内边缘162c的背面上的外边缘162d。
关于分瓣线圈端盖170m的示意性固定结构,在该示例实施例中,分瓣线圈端盖170m具有作为第一啮合部分的爪形突起部211。爪形突起部211形成为从内周边缘201的顶端沿着定子芯152的径向向内突出。爪形突起部211可以沿着定子芯152的轴向围绕整个周侧而形成,或者多个爪形突起部211可以沿着定子芯152的周向以彼此分离的间隔形成。爪形突起部211与线圈端部162的内边缘162c啮合。
分瓣线圈端盖170m的延伸部分174的顶端与分瓣线圈端盖170n的延伸部分174的顶端在相邻的齿部156之间的空间中彼此紧邻。
在图9中的截面位置中,环状部分173具有U形截面,其一端开放,一个边缘是内周边缘201并且另一个边缘是外周边缘202。分瓣线圈端盖170m具有可以沿着定子芯152的径向弹性变形的形状,使得内周边缘201与外周边缘202之间的距离可以改变。在该示例实施例中,通过沿着定子芯152的径向弹性变形而产生的压力使得分瓣线圈端盖170m按压定子芯152的外周表面。
在该示例实施例中,可以根本上通过爪形突起部211与内边缘162的啮合以及延伸部分174对于彼此的紧邻而确定线圈端盖170相对于线圈160的位置。此外,弹性变形的线圈端盖170的压力使得线圈端盖170的外周侧(即,外周边缘202)固定,并且确保了线圈端盖170与定子芯152之间的密封。因此,电动机-发电机的部分的形成更加简单,这使得能够便宜地制造它们。
此外,线圈端盖170的压力使得线圈160能够被组合地朝向外径侧按压。因此,可以减小在线圈中流动的涡流,使得可以抑制线圈中产生的热量。
图10是根据本第二实施例的第一修改示例的图9中的线圈端盖固定结构的立体图。附图示出了由图9中的交替的一长两短的虚线XLI所围绕的区域。
参照图10,在该修改示例中,阶梯状部分216形成在两个分瓣线圈端盖170m和170n的延伸部分174的顶部上。阶梯状部分216形成为使得在形成在分瓣线圈端盖170m上的阶梯状部分216与形成在分瓣线圈端盖170n上的阶梯状部分216重叠时,分瓣线圈端盖170m和170n的延伸部分174相连接并沿着定子芯152的轴向延伸。通过使得这些阶梯状部分216在分瓣线圈端盖170m和分瓣线圈端盖170n的延伸部分174彼此紧邻的位置处相重叠,而确保了在分瓣线圈端盖170m与分瓣线圈端盖170n相连接的位置处的密封。
图11是根据本第二实施例的第二修改示例的图9中的线圈端盖固定结构的截面图。参照图11,在该修改示例中,弹性变形的分瓣线圈端盖170m和170n的压力将线圈端盖170的外周侧边缘202朝向紧固环176按压。如果紧固环176被成形为使得其延伸到定子芯152的端部,那么紧固环176也可以被用来固定线圈端盖170。
图12是根据本第二实施例的第三修改示例的图9中的线圈端盖固定结构的截面图。参照图12,在该修改示例中,除了爪形突起部211之外,分瓣线圈端盖170m和170n具有突起部218。突起部218被成形为使得它们从距离爪形突起部211预定距离的位置处沿着定子芯152的径向向外突起。突起部218与线圈端部162的外边缘162d相啮合。因此,线圈端部162能够被夹置在爪形突起部211与突起部218之间。
根据这种结构,即使不采用其中线圈端盖170m的延伸部分174的顶端与线圈端盖170n的延伸部分174的顶端紧邻的结构,也可以根本上确定线圈端盖相比于线圈160的位置。
根据本发明的第二示例实施例的这样构造的电动机-发电机能够获得与通过上述第一示例实施例获得的效果相同的效果。
图13是根据本发明的第三示例的线圈端盖固定结构的截面图。该附图示出了在与图9中示出的截面相同位置处的定子的截面形状。
参照图13,关于分瓣线圈端盖170m的典型固定结构,在该示例实施例中,分瓣线圈端盖170m具有作为第三啮合部分的爪形突起部226。爪形突起部226形成为从外周边缘202的顶端沿着定子芯152的径向向内突出。紧固环176具有作为第二啮合部分的凸缘部分221。这些凸缘部分221被成形为使其从定子芯152的、沿着轴向的端部径向向外地张开为凸缘形状。爪形突起部226与凸缘部分221相啮合。
根据这种结构,能够通过凸缘部分221与爪形突起部226的啮合而将线圈端盖170固定并定位。
附带地,在图13中示出的模式中,在将分瓣线圈端盖固定到定子150上之后,可以通过焊接(例如,激光焊接)而将爪形突起部接合到凸缘部分221。在这种情况下,即使在没有内部压力施加到线圈端盖170上时,也能够在线圈端盖170与定子芯152之间获得充分的密封。
图14是根据第三修改示例的修改示例的图13中的线圈端盖固定结构的截面图。参照图14,在修改示例中,除了凸缘部分221之外,紧固环176也具有凸缘部分223。这些凸缘部分223被成形为使其从距离凸缘部分221预定距离的位置处沿着定子芯152的径向向外张开成为凸缘形状。爪形突起部226在与凸缘部分221啮合的同时,定位在凸缘部分221与凸缘部分223之间。
根据这种结构,可以通过其中爪形突起部226与凸缘部分221和凸缘部分223配合安装到一起的结构来沿着定子芯152的轴向方向定位线圈端盖170。此外,因为能够获得其中爪形突起部226与凸缘部分221和凸缘部分223相啮合的曲折结构,所以可以改善线圈端盖170的密封。
根据本发明的第三示例实施例的这样构造的电动机-发电机能够获得与通过上述第一示例实施例获得的效果相同的效果。
图15是用在根据本发明的第四示例实施例的线圈端盖固定结构中的分瓣定子芯的截面图。该附图示出了沿着图3中的线XV-XV取的截面图。图16是从由图15中的箭头XVI表示的方向观察的分瓣定子芯的侧视图。
参照图15和图16,每个齿部156具有侧表面156c和内周表面156d。在多个分瓣定子芯153设置为环状的同时,侧表面156c面向相邻的齿部156的侧表面156c。在线圈160绕着齿部156缠绕时,侧表面156c从线圈160暴露。内周表面156d通过空隙面向图1中的转子120。内周表面156d的两端都沿着定子芯152的轴向与侧表面156c连续。
作为凹陷部分的联结槽231形成在齿部156中。这些联结槽231形成为从侧表面156c凹入。联结槽231形成在定子芯152的、沿着轴向中间部分中,即,形成在端面152a与端面152b之间的中间位置中。
图17是用在根据本发明的第四示例实施例的线圈端盖固定结构中的线圈端盖的立体图。附图是出了线圈端盖170m和170n的延伸部分174的顶端。
参照图17,每个延伸部分174具有作为第四啮合部分的爪部236。该爪部236形成在从图6中示出的环状部分173沿着定子芯152的轴向延伸的延伸部分174的顶部上。爪部236形成为使其在延伸部分174被定位在相邻的齿部156之间时,沿着定子芯152的周向突出。
图18是根据本发明的第四示例实施例的线圈端盖固定结构的图。该附图示出了由图5中的交替的一长两短的虚线XVIII所围绕的区域。参照图18,在延伸部分174定位在相邻齿部156之间时,爪部236与联结槽231相啮合。
根据这种结构,在示例实施例中,其中形成联结槽231的不规则成形的芯被用作分瓣定子芯153,并且可以通过将爪部236啮合在这些联结槽231中而定位线圈端盖170。此外,即使在诸如相邻的齿部156之间的有限的空间中,也能够固定线圈端盖170。
图19是根据第四示例实施例的修改示例的图15中的分瓣定子芯的截面图,并且图20是从图19中的箭头XX所表示的方向观察的、根据第四示例实施例的修改示例的分瓣定子芯的侧视图。参照图19和图20,在该修改示例中,在齿部156中形成凹槽233而不是图15中示出的联结槽231。这些凹槽233形成在侧表面156c与内周表面156d之间的角部中,使得凹槽233从侧表面156c和内周表面156d两者凹入。通过这种结构,在使得分瓣线圈端盖170m和170n弹性变形的同时,也能够通过将爪部236与凹槽233从定子芯152的内径侧啮合而获得与上文所述相同的效果。
图21是用在第四示例实施例的修改示例的图18中的线圈端盖固定结构的内盖的立体图。参照图21,在该修改示例中,内盖241被固定到定子芯152的内侧,而不是设置在分瓣线圈端盖170m和170n的延伸部分174上。
内盖241形成为使其能够沿着周向弹性变形并且由可弯曲的矩形板制成。多个开口242沿着内盖241的纵向以间隔形成。这些开口242中的每个形成为使其能够接收齿部156的顶端部分。沿着一个方向延伸的肋形部分243形成在相邻的开口242之间。彼此相邻的内盖241的端部246和247具有与图10中示出的阶梯状部分216相同的结构。
在该修改示例中,内盖241被弯曲并且设置在定子芯152的内侧,并且齿部156的顶端部分被插入开口242中。通过这种结构,肋形部分243被定位在相邻的齿部156之间,并且图5中示出的冷却油连通通道171形成在这些肋形部分243的内侧。
根据本发明的第四示例实施例的这样构造的电动机-发电机能够获得与通过上述第一示例实施例获得的效果相同的效果。
图22是根据本发明的第五示例实施例的线圈端盖固定结构的截面图。该附图示出了在与图9中示出的截面相同位置处的定子的截面形状。参照图22,关于分瓣线圈端盖170m的典型固定结构,在该示例实施例中,分瓣线圈端盖170m具有作为第三啮合部分的爪形突起部252。爪形突起部252形成为从外周边缘202的顶端沿着定子芯152的径向向外突出。作为第二啮合部分的沟面部分251形成在紧固环176上。这些沟面部分251被成形为使其从定子芯152的、沿着轴向的端部径向向内突起。通过形成在紧固环176中的内周凹槽253的壁部分而形成沟面部分251。爪形突起部252与这些沟面部分251相啮合。
在与第三示例实施例中描述的图13和图14中的结构相比较时,在该示例实施例中,爪形突起部252从定子芯152的内径侧与凹面部分251相啮合。
根据这种结构,能够通过将爪形突起部252啮合在槽面部分251中而将线圈端盖170固定并定位。此外,随着冷却油被供应到线圈端盖170并且盖内部的压力增加,线圈端盖170与紧固环176之间的接触压力增加,这改善了二者之间的固定性。
根据本发明的第五示例实施例的这样构造的电动机-发电机能够获得与通过上述第一示例实施例获得的效果相同的效果。
图23是根据本发明的第六示例实施例的线圈端盖固定结构的截面图。该附图示出了沿着图2中的线XXIII-XXIII取的定子的截面图。参照图23,在该示例实施例中,定子芯端盖170m具有作为第五啮合部分的爪部261。该爪部261形成为使其在分瓣线圈端盖170m固定到定子150上时,从图6中的环状部分173的内壁朝向线圈端部162延伸。朝向线圈端部162延伸的爪部261的顶端被成形为能够抓住连接导线支撑部分182的爪。该爪部与连接导线支撑部分182相啮合。
根据这种结构,在该示例实施例中,能够使用设置为对连接导线168进行支撑的连接导线支撑部分182来固定和定位线圈端盖170m。
根据本发明的第六示例实施例的这样构造的电动机-发电机能够获得与通过上述第一示例实施例获得的效果相同的效果。
图24是根据本发明的第七示例实施例的线圈端盖固定结构的截面图。该附图示出了在与图15中示出的截面相同位置处的定子的截面形状。参照图24,在该示例实施例中,绝缘件180具有插入部分271。这些插入部分271形成在齿接收部分186的内径侧端部上。通过这些插入部分271中的每个来形成沿着定子线圈152的轴向延伸的引导槽272。这些引导槽272被成形为使其能够沿着定子芯152的轴向接收延伸部分174的周缘。通过插入这些引导槽272中的延伸部分174的周缘,将延伸部分174定位在相邻的齿部156之间。
图25是图24中示出的线圈端盖固定结构的制造方法的第一步骤的立体图,并且图26是图24中示出的线圈端盖固定结构的制造方法的第二步骤的立体图。
参照图25,在定子芯152的制造过程中,准备了其中将绝缘件180和线圈160U、V和W安装到齿部156的分瓣定子153。多个分瓣定子153设置为环状,并且紧固环176设置在已经设置为环状的多个分瓣定子芯153的外周侧上,其中已经通过加热而使得紧固环176的直径扩大。此时,通过将延伸部分174的周缘插入引导槽272并且将延伸部分174沿着定子芯152的轴向滑动而将线圈端盖170组装到定子芯152。
参照图26,为了精确地组装多个分瓣定子芯153并且由此改善定子150的内径的精确度,在收缩配合安装上述紧固环176之后,将内约束夹具281设置在定子芯152的内侧。此时,内约束夹具281与绝缘件180的插入部分271和齿部156的内周表面156d紧邻。内约束夹具281使用弹性件282的弹力将将每个分瓣定子芯153沿着定子芯152的径向向外侧推动。
在该示例实施例中,内约束夹具281具有加热器283。在紧固环176的收缩配合安装过程中,由加热器283产生的热被传递到插入部分271,使得插入部分271的表面层变软并且具有流动性。之后,内约束夹具281被移除并且形成插入部分271的树脂随着温度降低而硬化,使得插入部分271变为与已经被插入引导槽272中的延伸部分174成为一体。
根据这种结构,通过使得线圈端盖170首先软化并且之后重新硬化而使得插入部分271与延伸部分174成为一体,改善了密封并且消除了对于用于密封的其他构件(诸如O形环)的需要,由此使得能够以低成本制造电动机-发电机100。此外,可以同时执行紧固环176的收缩配合安装过程和插入部分271和延伸部分174的结合过程,这使得定子150的制造时间更短。
根据本发明的第七示例实施例的这样构造的电动机-发电机能够获得与通过上述第一示例实施例获得的效果相同的效果。
附带地,在制造图1中示出的电动机-发电机100时,可以通过适当地结合上述示例实施例1到7中的任何线圈端盖固定结构来将线圈端盖170固定到定子线圈152。
继续,将要描述图1中示出的设置在电动机-发电机100中的油流动控制结构。图27是根据本发明的第八示例实施例的电动机-发电机的截面图。该附图是图1中示出的电动机-发电机100的截面图的放大图。
参照图27,电动机-发电机100也具有作为壳体的电机壳体351。该电机壳体351是框体形状的并且容纳转子轴130、转子120和定子150。该电机壳体351由金属制成。该电机壳体351设置为暴露在混合动力车辆的发送机舱内。电机壳体351具有通过空隙而面向分瓣线圈端盖170m的壁部分352以及通过空隙而面向分瓣线圈端盖170n的壁部分353。
经由轴承131和轴承132来相对于电机壳体351可旋转地支撑转子轴130,其中轴承131和轴承132沿着中心轴101的轴向彼此分离地设置。通过螺栓将图5中示出的紧固环176固定到电机壳体351。
图28是由图27中的箭头XXVIII表示的方向观察的定子和轴承的前视图。参照图28,轴承131和132是以中心轴101为中心的环形。在从中心轴101的轴向观察时,轴承131和132设置在定子芯152内侧的空间330中。
图29是根据本发明的第八示例实施例的油流动控制结构的立体图。附图仅示出了分瓣线圈端盖170m,但是分瓣线圈端盖170n与分瓣线圈端盖170m具有相同的结构。
参照图28和图29,在电动机-发电机100被安装到混合动力车辆中时,排油口170i设置在中心轴101的竖直上方,其中中心轴101设置在定子芯152的中心。换言之,排油口170i设置在延伸为环状的分瓣线圈端盖170m的上半部分中的任何位置处。
在该示例实施例中,排油口170i设置在分瓣线圈端盖170m的最高点附近。排油口170i设置得比轴承131和132的最高部分更高。排油口170i沿着环形部分173的外周侧设置在面向上方的位置处。
供油口170h沿着定子芯152的周向形成在与排油口170i相邻的位置中。
电动机-发电机100也包括作为引导构件的油引导肋321。该油引导肋321在分瓣线圈端盖170m的表面上形成为肋状。油引导肋321形成为在排油口170i竖直下方的位置处沿着定子芯152的周向方向与排油口170i相邻。油引导肋321形成为从环状部分173的面向上方的位置延伸到环状部分173的面向水平方向的位置。
参照图27和图29,从冷却油通道172通过排油口170i排出的油沿着环状部分173的表面前进。在该示例实施例中,如附图中的箭头312所示,在该表面上设置油引导肋321防止油沿着定子芯152的周向流动,并且反而将油引导到在定子芯152内侧的空间330中。
已经被引导到空间330的油穿过定子150与电机壳体351的壁部分352之间的空隙而被供应到轴承131。此外,通过油引导肋321来引导已经从分瓣线圈端盖170n的排油口170i排出的油,使其穿过定子150与电机壳体351的壁部分353之间的空隙而被供应到轴承132。
以此方式,在该示例实施例中,可以使用已经冷却油通道172排出的油来润滑轴承131和132,使得不再需要对于这些组件提供特殊的冷却机构。因此,独立地设置的油盘能够更小并且可以减小对用于润滑的通道进行加工的成本,这例如最终使得电动机-发电机100的制造成本减小。
附带地,在该示例实施例中,肋状油引导肋321形成在线圈端盖170上。然而,代替这种油引导肋321,可以在线圈端盖170上形成被形成为从环状部分173的表面凹入的油引导槽。
此外,在该示例实施例中,上述结构将已经被引入空间330中的油供应到轴承131和132。然而,本发明不限于此。例如,结构可以选择性地将油供应到构成图1中示出的减速机构102的齿轮。此外,被供应油的组件不限于轴承或齿轮,而只要它是需要润滑的组件,例如,作为示例的动力传输链条。
之后,将要描述设置在线圈端盖170内的油流动控制结构。附带地,仅描述分瓣线圈端盖170m,但是分瓣线圈端盖170n具有相同结构。
图30是沿着图29中的线XXX-XXX取的定子的截面图。参照图29和图30,电动机-发电机100也具有作为板构件的分隔板301。
该分隔板301设置在分瓣线圈端盖170m内部,即,设置在冷却油通道172m中。该分隔板301设置为沿着定子芯152的周向定位在供油口170h与排油口170i之间。分隔板301具有板状并且设置为使其分隔在分瓣线圈端盖170m内与供油口170h相连通的空间以及在分瓣线圈端盖170m内与排油口170i相连通的空间。
凹陷部分303形成在分隔板301中。这种凹陷部分303被成形为对应于连接导线支撑部分182的外部形状并且能够接收由连接导线支撑部分182支撑的连接导线168。通过将凹陷部分303配合安装到连接导线支撑部分182上,将分隔板301固定到分瓣线圈端盖170m的内部。
在该示例实施例中,将分隔板301设置在分瓣线圈端盖170m中使得从供油口170h供应到冷却油通道172m中的油能够沿着由图29中的箭头311示出的方向流动,而不直接朝向排油口170i流动。在这种情况下,油通过冷却油通道172m沿着环形流动,由此在其从供油口170h到排油口170i的途中冷却线圈端部162,这改善了线圈端部162的冷却效率。
根据本发明的第八示例实施例的电动机-发电机具有环状定子芯152、线圈160以及线圈端盖170,其中,线圈160绕着定子芯152缠绕并且包括从定子芯152的端面152a和152b突出的线圈端部162,线圈端盖170作为在线圈端部162附近形成作为冷却剂通道的冷却油通道172的盖体。线圈端盖170包括排油口170i,其设置在定子芯152的中心轴101的竖直上方并且作为从冷却油通道172排出冷却油的冷却剂排除部分。电动机-发电机也具有油引导肋321,其设置在线圈端盖170上并且作为将从排油口170i排出到空间330中的冷却油引导到定子芯152内。
根据本发明的第八示例实施例的这样构造的电动机-发电机,可以通过设置用于形成冷却油通道172的线圈端盖170来有效地冷却产生大量热的线圈端部162。此外,通过主动将用于冷却线圈端部162的油引导到定子芯152的内侧的空间330中,能够利用简单的结构来有效地冷却轴承131和132。
图31是根据本发明的第九示例实施例的油流动控制结构的截面图。根据这种示例实施例的油流动控制结构基本与根据上述第八示例实施例的油流动控制结构。因此,将不会重复重叠结构的描述。
参照图31,紧固环176具有以中心轴101为中心张开成为凸缘形状的凸缘部分331。凸缘部分331是紧固到图27中示出的电机壳体351上的部分。
在该示例实施例中,油引导肋321形成为使其在油引导肋321与凸缘部分331之间产生空隙340。从排油口170i排出的部分冷却油被如箭头312所示引导到定子芯152的内侧的空间330中,同时剩下的冷却油如箭头313所示沿着环形部分173的表面行进并且向下流动到设置在电极壳体351的底部的油盘中。
这种类型的结构使得有可能防止比所需的油更多的油被供应到图27中示出的轴承131和132。因此,可以将由于截断轴承131和132处的油而产生的损失保持到最小。
根据本发明的第九示例实施例的这样构造的电动机-发电机能够获得与通过上述第一示例实施例获得的效果相同的效果。
继续,现在将会描述用于设置在图1中示出的电动机-发电机100中的线圈的径向内侧的冷却结构。图32是根据本发明的第十示例实施例的发电机的截面图。参照图32,在该示例实施例中,相比于图5中示出的电动机-发电机,线圈端盖170m中的供油口170h和排油口170i的位置被交换。因此,已经通过供油口170h而被供应到冷却油通道172m的油沿着如附图中的箭头401所示的顺时针方向流动,并且在流动成为环状之后,被通过排油口170i排出。
图33是根据本发明的第十示例实施例的用于线圈的径向内侧的冷却结构的侧视图,并且图34是沿着图33中的线XXXIV-XXXIV取的定子的截面图。
参照图33和图34,线圈160包括从端面152a突出的线圈端部162m以及从端面152b突出的线圈端部162n。
在相邻齿部156之间延伸(在槽内部)的线圈端盖170的延伸部分174的内侧,形成了其中设置了线圈160的空隙,并且通过这种空隙形成冷却油连通通道171。冷却油连通通道171使得在定子芯152的端面152a上的冷却油通道172m与在定子芯152的端面152b上的冷却油通道172n相连通。流动通过冷却油连通通道171的冷却油执行与绕着齿部156缠绕的线圈160的热交换,由此从定子芯152的内侧冷却线圈160。
在该示例实施例中,将通过供油口170h供应到冷却油通道172m的单位时间冷却油流速表示为Va,并且将通过供油口170h供应到冷却油通道172n的单位时间冷却油流速表示为Vb。在该示例实施例中,冷却油供应流速被设置为使得Va大于Vb(即,Va>Vb)。即,对于设置有连接导线168的冷却油通道172m的冷却油供应流速大于对于不设置有连接导线168的冷却油通道172n的冷却油供应流速。
根据这种结构,流动通过冷却油通道172m的冷却油的流动压力大于流动通过冷却油通道172n的冷却油的流动压力。因此,强制地产生从冷却油通道172n通过冷却油连通通道171朝向冷却油通道172n的冷却油流动。
图35是图31中示出的线圈端盖的内部的立体图。按照图35,连接导线168从设置在一个分瓣定子芯153中的线圈160的径向外侧上的端部延伸并且沿着定子芯152的径向方向向内转向,并与设置在另一个分瓣定子芯153中的线圈160的径向内侧上的端部相连接。
在该示例实施例中,在定子芯152的周向的顺时针方向上,连接导线168以从定子芯152的径向外侧朝向径向内侧的角度延伸。同时,冷却油如上所述地沿着顺时针方向流动通过冷却油通道172m。因此,连接导线168以从定子芯152的径向外侧朝向径向内侧的角度延伸的方向与冷却油流动通过冷却油通道172m的方向相同。
随着被沿着箭头402所示的方向、从定子芯152的径向外侧朝向定子芯152的径向内侧引导,流动通过冷却油通道172的冷却油穿过相邻的连接导线168之间的空间。此时,因为连接导线168以从定子芯152的径向外侧朝向定子芯152的径向内侧的角度延伸的方向与冷却油流动通过冷却油通道172m的方向相同,所以能够使用连接导线168作为引导件而将冷却油平滑地引导到定子芯152的设置有冷却油连通通道171的内侧。
此外,在该示例实施例中,连接导线168具有大致矩形的截面形状,使得如果沿着与其延伸方向相垂直的平面进行切割的话,连接导线168的长边沿着定子芯152的轴向延伸并且短边沿着与定子芯152的轴向相垂直的方向延伸。这种结构使得连接导线168能够完全具有引导件的功能,因此可以将更多的冷却油引导到定子芯152的内侧。
根据本发明的第十示例实施例的电动机-发电机具有环形定子芯152、线圈160、作为盖体的线圈端盖170以及多个连接导线168。线圈160绕着定子芯152缠绕,并且具有作为从定子芯152的端面152a突出的线圈端部的线圈端部162m和作为从定子芯152的端面152b突出的线圈端部的线圈端部162n。线圈端盖170形成作为在线圈端部162m周围的第一冷却剂通道的冷却油通道172m以及作为在线圈端部162n周围的第二冷却剂通道的冷却油通道172n。此外,线圈端盖170在定子芯152的内侧上形成作为使得冷却油通道172m与冷却油通道172n相连通的空隙的冷却油连通通道171。
多个连接导线168设置在冷却油通道172m中。在从定子芯152的轴向观察时,每个连接导线168以从定子芯152的径向外侧朝向定子芯152的径向内侧的角度延伸,并且连接一个线圈160的起点和另一个线圈160的终点。在定子芯152的周向上,冷却油流动通过冷却油通道172m的方向与多个连接导线168以从定子芯152的径向外侧朝向定子芯152的径向内侧转向的角度延伸的方向相同。冷却油通道172m中的冷却油的流速被设置为比冷却油通道172n中的冷却油的流速更大。
根据在本发明的第十示例实施例中的这样构造的电动机-发电机,设置冷却油供应流速使得Va大于Vb(即,Va>Vb)的结构和使得连接导线168的延伸方向形成的角度与流动通过冷却油通道172m的冷却油流动的方向相同的结构协同作用,使得更多的冷却油可以流动通过冷却油连通通道171。因此,能够更有效地冷却绕着齿部156缠绕的线圈160的径向内侧。特别地,在将扁绕线圈用作线圈160时,由于来自转子的磁通量铜涡流损耗发生在线圈的径向内侧,因此线圈160的径向内侧需要被有效地冷却。
之后,将会描述本发明的第十一示例实施例。在该第十一示例实施例中,将会描述在图34中示出的线圈的径向内侧的冷却结构的各种修改示例。图36是根据本发明的第十一示例实施例的第一修改示例的、用于图34中示出的线圈的径向内侧冷却结构的截面图。该附图示出了对应于由图34中的交替的一长两短的虚线XXXVI所围绕的区域的截面图。
参照图36,在该修改示例中,网状构件410固定到延伸部分174上,使得限定冷却油连通通道171的延伸部分174的内壁具有凹凸形状。网状构件410是具有网状表面的构件。通过插入部分271而将网状构件410于延伸部分174一同保持。
根据这种类型的结构,已经流动到冷却油连通通道171中的冷却油在与网状构件410相接触的同时流动,并且因此,在冷却油连通通道171内的冷却油的流动中产生湍流,这使得能够改善线圈160的冷却效率。
图37是根据本发明的第十一示例实施例的第二修改示例的、用于图34中示出的线圈的径向内侧冷却结构的截面图,图38是根据本发明的第十一示例实施例的第三修改示例的、用于图34中示出的线圈的径向内侧冷却结构的截面图,并且图39是根据本发明的第十一示例实施例的第四修改示例的、用于图34中示出的线圈的径向内侧冷却结构的截面图。这些附图示出了线圈端盖170内侧的表面。
参照图37,在该修改示例中,由树脂制成的延伸部分174的内壁被成形为网状。参照图38,在该修改示例中,鳍状突起部411被成形在由树脂制成的延伸部分174的内壁上。这些鳍状突起部411由从延伸部分174的内壁的表面突起成为矩形平行六面体的突起部形成。参照图39,在该修改示例中,柱形突起部412形成在由树脂制成的延伸部分174的内壁上。这些柱形突起部412由从延伸部分174的内壁的表面突起成为圆柱形的突起部形成。。通过这种修改示例,在冷却油连通通道171内部的冷却油的流动中产生湍流,这使得能够改善线圈160的冷却效率。
根据本发明的第十一示例实施例的这样构造的电动机-发电机能够获得与通过上述第十示例实施例获得的效果相同的效果。
继续,将会描述使用电机壳体351并设置在图1中示出的电动机-发电机100中的线圈的冷却结构。
图40是根据本发明的实施例的第十二示例实施例的电动机的截面图。参照图40,在该示例实施例中,狭窄空间421和422形成在电机壳体351与线圈端盖170中,油流动通过该狭窄空间421和422。更具体地,狭窄空间421形成在电机壳体351的壁部分352与线圈端盖170m之间,并且狭窄空间422形成在电机壳体351的壁部分353与线圈端盖170n之间。这些狭窄空间421和422在其最狭窄部分处的空隙的尺寸t是在0.1mm到1mm的范围内,例如,0.5mm。
图41是由图40中的交替的一长两短的虚线XLI所围绕的区域的放大截面图。附带地,在以下描述中,只描述狭窄空间421,但是狭窄空间422具有相同结构。
参照图40和图41,电机壳体351的壁部分352具有通过狭窄空间421面向线圈端盖170的内壁352c,并且线圈端盖170m具有通过狭窄空间421面向电机壳体351的壁部分352的内壁170c。在该示例实施例中,内壁352c和内壁170c形成为凹凸形状。电机壳体351和线圈端盖170m设置为向一起接近,使得成形在内壁352c和内壁170c上的凹凸形状彼此重叠。
附带地,在附图中,内壁352c和内壁170c都成形为凹凸形状。然而,可选择地,凹凸形状可以仅成形在内壁352c上或者仅成形在内壁170c上。
图42是根据第十二示例实施例的第一修改示例的图41中示出的线圈端盖的立体图,并且图43是根据第十二示例实施例的第二修改示例的图41中示出的线圈端盖的立体图。
参照图42,在修改示例中,网状构件431固定到线圈端盖170的内壁170c上。例如通过对金属进行冲压而形成这种网状构件431。参照图43,在该修改示例中,突起部432成形在由树脂制成的线圈端盖170的内壁170c上。这些突起部432由从内壁170c的表面上突起成为圆柱形的突起部形成。
参照图40,已经从冷却油通道172通过线圈端盖170的排油口170i排出的冷却油穿过线圈端盖170与电机壳体351之间,并且向下流动到电机壳体351的底部。此时,在该示例实施例中,由非常狭窄的空隙形成的狭窄空间421和422形成在线圈端盖170与电机壳体351之间,因此能够将油更长地保持在这些狭窄空间421和422中。
此外,在该示例实施例中,内壁352c和内壁170c被成形为凹凸形状。因此,在能够在这些狭窄空间421和422中的冷却油中产生湍流的同时,增加在流动通过狭窄空间421和422的冷却油与内壁352c和内壁170c之间的接触面积。
根据本发明的第十二示例实施例的电动机-发电机具有定子芯152、线圈160、作为盖体的线圈端盖170以及作为容纳定子芯152的壳体的电机壳体351。线圈160绕着定子芯152缠绕,并且包括从定子芯152的端面152a和152b突出的线圈端部162。线圈端盖170形成作为在线圈端部162周围的冷却剂通道的冷却油通道172。线圈端盖170包括排油口170i,其作为用于将冷却油从冷却油通道172排出的冷却剂排出部分。电机壳体351设置为在电机壳体351与线圈端盖170之间形成狭窄空间421和422,其中冷却油可以流动通过狭窄空间421和422。限定狭窄空间421和422的电机壳体351或线圈端盖170中至少一者的壁表面具有凹凸形状。
根据在该第十二示例实施例中的这样构造的电动机-发电机,能够改善从线圈端盖170向电机壳体351的热传导的效率,其中通过流通通过狭窄空间421和422的冷却油来执行热传递。因此,能够有效地冷却设置在线圈端盖170内的线圈端部162。
此外,电机壳体351和线圈端盖170的温度通常低于油温,因为它们由水套以及在车辆行驶时吹打混合动力车辆的空气(即,所谓的混合动力车辆的行驶风)等冷却。因此,在这些狭窄空间421和422中接触电机壳体351和线圈端盖170的油比其从排油口170i排出时更冷,并且在电机壳体351的底部返回油盘。因此,供应到线圈端盖170的油的温度再次被降低,这使得能够更有效地冷却线圈端部162。
虽然已经描述了设置在图1中示出的电动机-发电机100中的各种结构,也可以通过适当地结合在第一到第十二示例实施例中描述的结构来构造新的电动机-发电机。
这里公开的示例实施例在各个方面都仅是示例并且不应当被理解为限制。本发明的范围不由上述描述所表示,而是通过权利要求的范围所限定,并且意图包括在与权利要求的范围等价的范围内的全部修改以及方式。

Claims (7)

1.一种旋转电机,包括:
环状定子芯;
线圈,其绕着所述定子芯缠绕并且包括从所述定子芯的一个端面突出的第一线圈端部以及从所述定子芯的另一个端面突出的第二线圈端部;
第一冷却剂通道,所述第一冷却剂通道是围绕所述第一线圈端部形成的冷却剂通道;
第二冷却剂通道,所述第二冷却剂通道是围绕所述第二线圈端部形成的冷却剂通道;
盖体,其在所述定子芯的内侧上形成使得所述第一冷却剂通道与所述第二冷却剂通道相连通的空隙;以及
多个连接导线,其设置在所述第一冷却剂通道中,当从所述定子芯的轴向观察时,每个所述连接导线从所述定子芯的径向外侧向所述定子芯的径向内侧以一定的角度延伸,并且将所述线圈的起点连接到所述线圈的终点,
其中,在所述定子芯的周向上,冷却剂流动通过所述第一冷却剂通道的方向与多个所述连接导线从所述定子芯的径向外侧向所述定子芯的径向内侧以一定的角度延伸的方向相同,并且所述第一冷却剂通道中的冷却剂的流速被设置为大于所述第二冷却剂通道中的冷却剂的流速。
2.根据权利要求1所述的旋转电机,其中,所述盖体的限定所述空隙的壁表面具有凹凸形状。
3.根据权利要求2所述的旋转电机,其中,所述盖体由树脂形成并且具有成型在所述壁表面上的凹凸形状。
4.根据权利要求1所述的旋转电机,其中,网状构件布置在所述盖体的限定所述空隙的壁表面上。
5.根据权利要求4所述的旋转电机,其中,所述盖体由树脂形成,并且具有成型在所述壁表面上的网状形状。
6.根据权利要求1所述的旋转电机,其中,每个所述连接导线具有大致矩形的截面形状,使得如果沿着与所述连接导线延伸的方向正交的平面进行切割,则所述连接导线的截面的长边沿着所述定子芯的轴向延伸并且所述连接导线的截面的短边沿着与所述定子芯的轴向正交的方向延伸。
7.一种旋转电机,包括:
定子芯;
线圈,其绕着所述定子芯缠绕并包括从所述定子芯的端面突出的线圈端部;
冷却剂通道,所述冷却剂通道是围绕所述线圈端部形成的冷却剂流经的通道;
盖体,其包括用于将冷却剂从所述冷却剂通道排出的冷却剂排出部分;以及
壳体,其容纳所述定子芯,
其中,所述壳体被布置成使得在所述壳体与所述盖体之间形成冷却剂能够流动通过的狭窄空间,并且所述壳体或所述盖体中的至少一者的、限定所述狭窄空间的壁表面具有凹凸形状或者在其上布置网状构件。
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