CN104009561B

CN104009561B - 旋转电机

Info

Publication number: CN104009561B
Application number: CN201310435624.1A
Authority: CN
Inventors: 义则学; 佐藤聪; 佐藤聪一; 大西善彦; 高木勝成; 下村启介
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-02-22
Filing date: 2013-09-23
Publication date: 2016-09-14
Anticipated expiration: 2033-09-23
Also published as: US20140239754A1; JP2014165986A; CN104009561A; US9444293B2; JP5718391B2

Abstract

一种旋转电机，能将定子铁心保持框架以悬臂方式支承于外壳，并能提高强度方面的设计自由度。定子铁心保持框架(9)具有：固定于第二外壳构件(3)的凸缘部(13)；以及与凸缘部(13)结合而保持定子铁心(10)的框架圆筒部(14)。凸缘部(13)的壁厚比框架圆筒部(14)的壁厚大。凸缘部(13)被多根螺栓(15)固定在第二外壳构件(3)的靠第一外壳构件(2)一侧的端面上。藉此，定子铁心保持框架(9)通过其轴向的一端部以悬臂方式支承于外壳(1)。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及一种保持定子铁心的定子铁心保持框架以悬臂方式支承于外壳的旋转电机。

背景技术

在现有的混合动力车辆驱动装置中，将定子片排列成环状而成的定子被压入固定于定子保持环的内侧。在定子保持环的轴向的一端部形成有凸缘部。凸缘部被螺栓固定在外壳上(例如参照专利文献1)。

另外，在现有的旋转电机的定子中，外筒嵌合固定于定子铁心的外周。朝径向外侧突出的多个凸缘部在周向上彼此隔着间隔形成于外筒的轴向的一端部。在各凸缘部上设有用于将外筒固定于外壳的通孔(例如参照专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2001-25187号公报

专利文献2：日本专利特开2010-259315号公报

在上述现有的旋转电机中，采用定子铁心保持框架(定子保持环或外筒)以悬臂方式支承于外壳的结构，因此，能容易地将定子铁心保持框架固定于外壳。但是，定子铁心保持框架是通过拉深加工钢板而制作出的单零件结构，用于固定于外壳的凸缘部也一体形成于轴向的一端部，因此，因拉深加工的限制而不能将凸缘部的壁厚尺寸取得较大，存在强度方面的设计自由度较低这样的问题。

发明内容

本发明为解决上述技术问题而作，其目的在于获得一种能将定子铁心保持框架以悬臂方式支承于外壳，并能提高强度方面的设计自由度的旋转电机。

本发明的旋转电机包括：外壳；圆筒状的定子铁心保持框架，该定子铁心保持框架以悬臂方式支承于外壳；圆筒状的定子铁心，该定子铁心具有被配置成圆环状的多个分割铁心，并嵌合保持于定子铁心保持框架内；以及转子，该转子以能旋转的方式设于定子铁心内，定子铁心保持框架具有：凸缘部，该凸缘部固定于外壳；以及框架圆筒部，该框架圆筒部与凸缘部结合，并保持定子铁心，凸缘部的壁厚比框架圆筒部的壁厚大。

本发明的旋转电机中，通过将固定于外壳的凸缘部和保持定子铁心的框架圆筒部结合来构成定子铁心保持框架，并使凸缘部的壁厚比框架圆筒部的壁厚大，因此，能将定子铁心保持框架以悬臂方式支承于外壳，并能提高凸缘部的强度，提高了强度方面的设计自由度。

附图说明

图1是沿着本发明实施方式一的旋转电机的轴线的剖视图。

图2是图1的定子铁心的与轴线成直角的剖视图。

图3是沿着本发明实施方式二的旋转电机的轴线的剖视图。

图4是沿着本发明实施方式三的旋转电机的轴线的剖视图。

图5是沿着本发明实施方式四的旋转电机的轴线的剖视图。

符号说明

1 外壳

7 转子

9 定子铁心保持框架

10 定子铁心

12 分割铁心

13 凸缘部

14 框架圆筒部

14a 框架圆筒部主体

14b 嵌合部

16 第一密封部

17 第二密封部

18 冷却液回路部(制冷剂流路)

19 定位销

具体实施方式

以下，参照附图，对用于实施本发明的实施方式进行说明。

实施方式一

图1是沿着本发明实施方式一的旋转电机的轴线的剖视图。在图1中，外壳1具有第一外壳构件2和第二外壳构件3。第一外壳构件2具有第一外壳圆筒部2a和第一外壳圆板部2b。第一外壳圆板部2b设于第一外壳圆筒部2a的与第二外壳构件3相反一侧的轴向端部。

在第一外壳圆板部2b的中央处设有第一轴承孔2c。在第一轴承孔2c中安装有第一轴承4。

第二外壳构件3具有第二外壳圆筒部3a和第二外壳圆板部3b。第二外壳圆板部3b设于第二外壳圆筒部3a的与第一外壳构件2相反一侧的轴向端部。

在第二外壳圆板部3b的中央处设有第二轴承孔3c。在第二轴承孔3c中安装有第二轴承5。

第一外壳圆筒部2a的开口侧(与第一外壳圆板部2b相反一侧)的端面以对接的方式固定于第二外壳圆筒部3a的开口侧(与第二外壳圆板部3b相反一侧)的端面。

轴6通过第一轴承4及第二轴承5以能旋转的方式保持于外壳1。在轴6的中间部固定有转子7。转子7能与轴6一体地相对于外壳1旋转。另外，转子7具有：层叠电磁钢板而构成的转子铁心；以及埋设于转子铁心的多个磁体。

在第二外壳构件3上固定有定子8。转子7及定子8收容于外壳1内。定子8具有：圆筒状的定子铁心保持框架9；保持于定子铁心保持框架9的圆筒状的定子铁心10；以及卷绕于定子铁心10的多个线圈11。

定子铁心10围绕转子7。即，定子铁心10的内周面隔着间隙与转子7的外周面相对。

如图2所示，定子铁心10是通过将多个(本例中为十二个)分割铁心12配置成圆环状并彼此连接而构成的。各分割铁心12是通过在定子铁心10的轴向上层叠多块电磁钢板而构成的。

另外，定子铁心10的外周面以规定的过盈量嵌合在定子铁心保持框架9内。在产生转矩为100N·m左右的旋转电机中，也存在定子铁心保持框架9及定子铁心10的加工公差的影响，因而过盈量的范围为0.02～0.22mm。

定子铁心保持框架9具有：固定于第二外壳构件3的凸缘部13；以及与凸缘部13结合而保持定子铁心10的框架圆筒部14。凸缘部13的壁厚比框架圆筒部14的壁厚大。

凸缘部13被多根螺栓15固定在第二外壳构件3的靠第一外壳构件2一侧的端面上。藉此，定子铁心保持框架9通过其轴向的一端部以悬臂方式支承于外壳1。

在凸缘部13的周向上，螺栓15彼此隔着间隔地配置。在凸缘部13上设有供螺栓15穿过的多个孔13a。在第二外壳构件3上设有供螺栓15螺合的多个螺纹孔3d。螺栓15被配置成其轴线与定子铁心保持框架9的轴向平行。

框架圆筒部14具有：保持定子铁心10的框架圆筒部主体14a；以及设于轴向的凸缘部13侧端部并与凸缘部13嵌合的嵌合部14b。

嵌合部14b的内径E比框架圆筒部主体14a的内径F大。另外，框架圆筒部14的壁厚在整体上是均匀或大致均匀的。藉此，在框架圆筒部主体14a与嵌合部14b之间形成有台阶部14c。

凸缘部13的靠框架圆筒部14一侧的端部嵌合在嵌合部14b内。另外，凸缘部13和框架圆筒部14通过焊接一体化。另外，凸缘部13和框架圆筒部14也可通过将凸缘部13的端部压入嵌合部14b而一体化。另外，也可并用焊接和压入来将凸缘部13和框架圆筒部14一体化。

另外，凸缘部13通过嵌插相对于第二外壳构件3在径向上被定位。藉此，定子8相对于外壳1在径向上被定位。

框架圆筒部14的整体收容于第二外壳构件3内。在凸缘部13与第二外壳构件3之间设有第一密封部16。第一密封部16设于凸缘部13与第二外壳构件3的和轴向正交的接合面间。另外，第一密封部16连续地设在第二外壳构件3的端面的全周上。

在框架圆筒部主体14a的外周面与第二外壳构件3的内周面之间设有第二密封部17。第二密封部17连续地设在第二外壳构件3的内周面的全周上。作为第一密封部16及第二密封部17，例如使用O形环等密封构件。

在第一密封部16与第二密封部17之间、且在框架圆筒部14的外周面与第二外壳构件3的内周面之间形成有用于供制冷剂流动的制冷剂流路即冷却液回路部18。

凸缘部13和框架圆筒部14在从凸缘部13的与框架圆筒部14相反一侧的端面到定子铁心10的靠凸缘部13一侧的轴向端面为止的轴向范围A内结合在一起。

第一密封部16在从定子铁心10的靠凸缘部13一侧的轴向端面到凸缘部13与第二外壳构件3的和轴向正交的接合面为止的轴向范围B内，配置于避开凸缘部13与框架圆筒部14的结合部D的位置。

第二密封部17配置在从定子铁心10的靠凸缘部13一侧的轴向端面到框架圆筒部14的与凸缘部13相反一侧的轴向端部为止的轴向范围C内。

另外，为将分割铁心12保持成圆环状，定子铁心保持框架9必须以规定的过盈量嵌合固定于定子铁心10的外周面。另外，定子铁心保持框架9对定子铁心10的固定力需要为足够经得住由旋转电机的产生转矩及振动等产生的输入负载的大小。

另一方面，定子铁心10上因嵌合固定有定子铁心保持框架9而产生压缩应力。此外，当该压缩应力增加时，定子铁心10的铁损也增加，导致旋转电机的效率降低。

因此，将定子铁心保持框架9朝定子铁心10的固定力设为需要的最小限度是较为理想的。若设定成当过盈量为下限值时能保持定子铁心10，则当过盈量为上限值时，定子铁心10的压缩应力会增加。

在如上所述构成的实施方式一的旋转电机中，定子铁心保持框架9是通过将固定于第二外壳构件3的凸缘部13和保持定子铁心10的框架圆筒部14结合而构成(双零件结构)的，因此，能分别制作出凸缘部13和框架圆筒部14，并使凸缘部13的壁厚比框架圆筒部14的壁厚大。藉此，能将定子铁心保持框架9以悬臂方式支承于外壳1，容易将定子铁心保持框架9固定于外壳1，并能提高凸缘部13的强度，提高强度方面的设计自由度。

另外，当框架圆筒部14的壁厚变大时，定子铁心10的压缩应力也变大，因此，要求框架圆筒部14是薄壁的。与此相对，在实施方式一中，将定子铁心保持框架9设为双零件结构，因此，能使凸缘部13的壁厚变大，并能使框架圆筒部14的壁厚变薄。因此，能提高定子铁心保持框架9的支承强度，并能防止旋转电机的效率降低。

因此，能获得一种适合装设于与现有工业机械不同的、需要采取措施应对振动的EV(电动汽车)、HEV(混合电动汽车)等尤其是在行驶中会施加发动机振动等这样的车辆的旋转电机。

此外，在通过拉深加工由钢板制作出的单零件结构的定子铁心保持框架中，当旋转电机的轴长较长时，在设于轴向端部的凸缘部容易产生皱裂，从而存在凸缘部的平面度及凸缘部与圆筒部的直角度的精度降低这样的问题。与此相对，在双零件结构的定子铁心保持框架9中，能通过切削等加工精度较高的方法加工凸缘部13，因此，能解决问题。

除此之外，由于是在定子铁心保持框架9与外壳1之间形成有冷却液回路部18，因此，无需在外壳1的壁厚内内置冷却液回路。因此，能减小外壳1的壁厚，并能缩小旋转电机的外径。

另外，凸缘部13和框架圆筒部14在范围A内通过焊接、压入而被一体化，因此，能使因凸缘部13和框架圆筒部14一体化而产生的应变不对定子铁心10施加影响。由此，能防止因定子铁心10的铁损增加、圆筒度的恶化而导致的旋转电机的效率降低。另外，与利用螺栓进行紧固的方式比较，能简化接头的结构，能缩小旋转电机的外径。

此外，定子铁心10是通过将分割铁心12配置成圆环状而构成的，因此，存在同心度的精度低、圆度变差这样的问题。然而，实施方式一的定子铁心保持框架9不使用对定子铁心10进行保持的框架圆筒部14，而使用凸缘部13进行与外壳1在径向上的定位，因此，不受因保持定子铁心10而导致的框架圆筒部14的变形的影响，能提高同心度的精度。因此，能提高电动车辆的NVH(噪声、振动、声振粗糙度)的性能。

除此之外，在装设于电动汽车的旋转电机中，外壳1的形状随所装设的车辆而异，因此，在通过压入、热套将定子8固定于外壳1的情况下，会产生生产工序的长时间化、设备的大型化这样的问题。与此相对，在实施方式一中，利用螺栓15将定子铁心保持框架9固定于外壳1，因此，能实现生产工序的缩短、设备的简化。另外，与利用铆钉进行紧固或利用点焊进行紧固等方式相比，能容易进行定子8朝外壳1的固定作业，且也能容易拆下。

另外，设置于范围B的第一密封部16设置于避开圆筒度变差的部位D的位置，因此，能确保密封面。另外，第一密封部16配置于靠近利用螺栓15将定子铁心保持框架9固定在外壳1的部位的位置，因此，能形成抗振动能力较强、冷却液不易泄漏的密封结构。

此外，在通过焊接将凸缘部13和框架圆筒部14一体化的情况下，能提高凸缘部13与框架圆筒部14之间的密封性。

除此之外，在通过压入将凸缘部13和框架圆筒部14一体化的情况下，能形成结合部不易产生应变的结构。

另外，在框架圆筒部14上设有至少一处台阶部14c，因此，能在台阶部14c与第二密封部17之间形成冷却液回路部18。另外，嵌合部14b的内径E比框架圆筒部主体14a的内径F大，因此，能将凸缘部13插入嵌合部14b的内周面。因此，能将凸缘部13与框架圆筒部14一体化的部位D的接缝设于外周侧，能提高焊接作业性。

实施方式二

接着，图3是沿着本发明实施方式二的旋转电机的轴线的剖视图。在本例中，凸缘部13使用多个定位销19而相对于外壳1在径向上被定位。在凸缘部13的周向上，定位销19彼此隔着间隔地配置。在第二外壳构件3与凸缘部13的与轴向正交的接合面上分别设有与定位销19嵌合的多个凹部。

另外，第一密封部16设于第二外壳构件3的内周面与凸缘部13的外周面之间。其它结构及动作与实施方式一相同。

根据上述定子铁心保持框架9的结构和固定结构，也能获得与实施方式一相同的效果。

实施方式三

接着，图4是沿着本发明实施方式三的旋转电机的轴线的剖视图。在实施方式二中，第一密封部16设于凸缘部13侧，但在实施方式三中，在第二外壳构件3侧设有第一密封部16。

另外，在实施方式二中，收容第二密封部17的部分是与冷却液回路部18连续地形成的，但在实施方式三中，第二密封部17用的槽是与冷却液回路部18独立地形成的。其它结构及动作与实施方式二相同。

实施方式四

接着，图5是沿着本发明实施方式四的旋转电机的轴线的剖视图。在本例中，在框架圆筒部14上未设有台阶部14c，框架圆筒部14的直径在整个轴向上都是相同的。另外，在框架圆筒部14与第二外壳构件3之间未设有密封部16、17，并省略了冷却液回路部18。其它结构及动作与实施方式一相同。

若采用上述结构，则能简化整体的结构，并能实现低成本化。

另外，也可使用实施方式二所示的定位销19来进行实施方式四的凸缘部13在径向上的定位。

另外，在形成制冷剂流路的情况下，制冷剂未必限定于冷却液。

此外，在实施方式一～三中，在框架圆筒部14的轴向的一处位置形成有台阶部14c，但台阶部也可形成于两处以上的位置。

除此之外，在实施方式一～四中，在框架圆筒部14的端部内插入凸缘部13的端部，但也可以相反。

另外，本发明的旋转电机并不限定于装设在EV及HEV上。

Claims

1.一种旋转电机，其特征在于，包括：

外壳；

圆筒状的定子铁心保持框架，该定子铁心保持框架以悬臂方式支承于所述外壳；

圆筒状的定子铁心，该定子铁心具有被配置成圆环状的多个分割铁心，并嵌合保持于所述定子铁心保持框架内；以及

转子，该转子以能旋转的方式设于所述定子铁心内，

所述定子铁心保持框架具有：

凸缘部，该凸缘部固定于所述外壳；以及

框架圆筒部，该框架圆筒部与所述凸缘部结合，并保持所述定子铁心，

所述凸缘部的壁厚比所述框架圆筒部的壁厚大，

在所述凸缘部与所述外壳之间设有第一密封部，

在所述框架圆筒部与所述外壳之间设有第二密封部，

在所述第一密封部与所述第二密封部之间、且在所述框架圆筒部的外周面与所述外壳的内周面之间形成有用于供制冷剂流动的制冷剂流路，

所述框架圆筒部具有：

框架圆筒部主体，该框架圆筒部主体保持所述定子铁心；以及

嵌合部，该嵌合部设于轴向的所述凸缘部侧端部，并与所述凸缘部嵌合，

所述嵌合部的内径比所述框架圆筒部主体的内径大。

2.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述第一密封部在从所述定子铁心的靠所述凸缘部一侧的轴向端面到所述凸缘部与所述外壳的和轴向正交的接合面为止的轴向范围内，配置于避开所述凸缘部与所述框架圆筒部的结合部的位置。

3.如权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，

所述凸缘部和所述框架圆筒部在从所述凸缘部的与框架圆筒部相反一侧的端面到所述定子铁心的靠所述凸缘部一侧的轴向端面为止的轴向范围内结合在一起。

4.如权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，

所述凸缘部通过嵌插而相对于所述外壳在径向上定位。

5.如权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，

所述凸缘部使用定位销而相对于所述外壳在径向上定位。

6.如权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，

所述凸缘部和所述框架圆筒部通过焊接一体化。

7.如权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，

所述凸缘部和所述框架圆筒部通过将所述凸缘部和所述框架圆筒部中的任一方压入另一方而一体化。