CN106208439A - 旋转电机的定子芯体冷却结构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种旋转电机的定子芯体冷却结构，无需使用昂贵的材料和先进的技术，也能提高旋转电机的功能，并使制冷剂流路具有气密性。该旋转电机的定子芯体冷却结构包括：沿着固定于旋转电机的转轴(AX)的转子的外周配置的定子芯体(1b)；沿着所述定子芯体(1b)的外周面延伸、并从其外周面侧对所述定子芯体进行固定支承的定子框架(2)；相对于所述转轴(AX)的轴向、直径较小的两侧的端部以具有气密性的方式焊接于所述定子框架的外周面以使得与所述定子框架的外周面之间形成作为制冷剂流路(CC)的空间的电动机壳体(7)。

Description

旋转电机的定子芯体冷却结构及其制造方法

技术领域

本发明涉及旋转电机、尤其是作为固定子的定子的定子芯体冷却结构及其制造方法。

背景技术

以往，作为对定子芯体进行冷却的方法，有如下方法：使对定子进行保持的筒构件(下面称为定子框架)外周、和在与该定子框架外侧之间具有规定空间且具有内径的筒状构件(下面称为电动机壳体)之间流过冷却水、油等。此外，通常用于防止冷却水漏出的密封通过在外周构件与内周构件之间夹入O形环等弹性构件来进行(例如参照下述专利文献1、2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5136069号说明书

专利文献2：日本专利特开2009－247085号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

现有的结构例如如上述专利文献1那样，在对定子芯体进行保持的定子框架与进一步收纳定子框架的电动机壳体之间设置空间，并使冷却水流过其间，从而对定子框架进行冷却。此外，为了确保冷却通路的气密性，利用在旋转电机的转轴方向上取规定距离设置的弹性构件(O形环)将定子框架外周与电动机壳体内周的整个周围密封起来。作为弹性构件的O形环在旋转电机的整个周围延伸。

该结构下，为了确保气密性，需要对O形环的用料费进行适当管理，因此对定子框架外周和电动机壳体内周的加工、以及它们的组装要求较高的精度，因此制造成本会提高。此外，通常利用金属模成形制造的O形环若尺寸变大，则生产效率会降低，价格会提高。即，若O形环的尺寸变大，则需要较大的金属模，而且一次只能制造一个O形环。特别是若对汽车用电动机等大型电动机应用上述方法，则O形环价格会大幅上升。

而且，为了设置O形环，需要对定子框架外周或电动机外壳内周实施用于设置O形环的槽加工。关于用于设置O形环的槽，为了保持O形环并确保气密性，要求高精度和低表面粗糙度，通常实施机械加工。因此，加工难度会提高，导致价格提高。

另外，由于需要用于设置O形环的槽，因此定子框架或电动机壳体需要具有用于实施加工的壁厚。其结果会导致重量增加，进而加工方法受到限制。此外，也无法使用利用通常的金属部件成形可廉价且高精度地制造的薄板金属板成形等工艺。一般而言，利用不容易确保精度的锻造、铸造来制作坯料，并对大部分进行切削加工。

此外，定子芯体被压入到定子框架中，但由于定子框架刚性较高，因此压入力过大会导致定子铁损增加，进而也会引起电动机性能降低。

本发明为了解决上述问题而完成，其目的在于提供一种旋转电机的定子芯体冷却结构等，无需昂贵的材料和先进的技术，也能提高旋转电机的功能，使制冷剂流路具有气密性。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明在于一种旋转电机的定子芯体冷却结构等，包括：定子芯体，该定子芯体沿着固定于旋转电机的转轴的转子的外周配置；定子框架，该定子框架沿着所述定子芯体的外周面延伸，并从该外周面侧对所述定子芯体进行固定支承；以及电动机壳体，该电动机壳体的相对于所述转轴的轴向、直径较小的两侧端部以具有气密性的方式焊接于所述定子框架的外周面上，以使得该电动机壳体与所述定子框架的外周面之间形成作为制冷剂流路的空间。

发明效果

本发明能提供一种旋转电机的定子芯体冷却结构等，无需使用昂贵的材料和先进的技术，也能提高旋转电机的功能，并使制冷剂流路具有气密性。

附图说明

图1是本发明实施方式1的旋转电机的定子芯体冷却结构的沿着旋转电机的转轴方向的剖视图。

图2是本发明实施方式2的旋转电机的定子芯体冷却结构的沿着旋转电机的转轴方向的上半部分的剖视图。

图3是本发明实施方式3的旋转电机的定子芯体冷却结构的沿着旋转电机的转轴方向的上半部分的剖视图。

图4是本发明实施方式4的旋转电机的定子芯体冷却结构的沿着旋转电机的转轴方向的上半部分的剖视图。

图5是本发明实施方式5的旋转电机的定子芯体冷却结构的沿着旋转电机的转轴方向的上半部分的剖视图。

图6是本发明实施方式3、4的旋转电机的定子芯体冷却结构的变形例的沿着旋转电机的转轴方向的上半部分的剖视图。

图7是本发明实施方式4的旋转电机的定子芯体冷却结构的变形例的沿着旋转电机的转轴方向的上半部分的剖视图。

具体实施方式

下面，使用附图并按照各实施方式来对本发明所涉及的旋转电机的定子芯体冷却结构进行说明。此外，在各实施方式中，对相同或相当部分以相同标号示出，并省略重复说明。

实施方式1.

图1是本发明实施方式1的旋转电机的定子芯体冷却结构的沿着旋转电机的转轴方向的剖视图。

转子5固定于旋转电机的转轴AX。转轴AX通过轴承(省略图示)以可自由旋转的方式支承在轴向的两端侧。定子1沿着转子5的外周配置，由配置在整个外周的定子芯体1b、以及卷绕于定子芯体1b的定子线圈1a构成。

定子框架2沿着定子芯体1b的整个外周面延伸，从外周面一侧对定子芯体1b进行固定支承。定子框架2例如是利用薄板成形制成的铁制的圆筒状框架，具有沿着旋转电机的径向外侧延伸的凸缘部2a。

电动机壳体7配置在定子框架2的整个外周。电动机壳体7是将定子框架2收纳在内的例如通过薄板成形制成的铁制的圆筒状壳体。电动机壳体7在与定子框架2的外周面之间形成作为冷却用的制冷剂流路CC的空间。电动机壳体7相对于转轴AX的轴向而言，其两端侧的直径小于中央部分，并与定子框架2的外周面靠近或紧密接合。电动机壳体7的一个示例如图1所示，相对于转轴AX的轴向而言，具有在中央部分与定子框架2的外周面之间形成沿着定子框架2的外周延伸的制冷剂流路CC的凸形的流路部7b、以及在流路部7b的两侧与定子框架2接近或紧密接合的凸缘部7a。此外，电动机壳体7具有向制冷剂流路CC提供、或从其排出由冷却水、油、冷却材料等构成的制冷剂的供给/排出口H1、H2。并且，通过使制冷剂通过制冷剂流路CC来对定子芯体1b进行冷却。

另外，定子芯体1b例如通过压入或热压配合保持在定子框架2内。

电动机壳体7相对于转轴AX的轴向的、两端侧的例如凸缘部7a的部分分别具有气密性地在整个定子框架2的外周面上形成焊接3，以使得形成与定子框架2的外周面之间的气密性得以确保的制冷剂流路CC。

另外，电动机壳体7并不一定要采用图1所例示的由凸形的流路部7b及其两侧的凸缘部7a构成的结构，只要由形成制冷剂流路CC的部分、以及用于确保制冷剂流路CC的气密性且分别焊接在其两侧的定子框架2的整个外周面上的直径较小的两端部构成即可。此外，电动机壳体7也可以是沿着外周形成有多个制冷剂流路CC的形状。

此外，定子框架2、电动机壳体7的制造方法不限于薄板成形，也可以不由铁材构成。

若采用上述结构的定子芯体冷却结构，则能获得以下效果。

由于无需O形环等添加密封构件，因此能降低材料费成本。

由于无需加工保持O形环的槽，因此无需用于确保气密性的高精度的加工所需的槽成形加工费，能降低成本。

由于能采用较薄材质的定子框架2、电动机壳体7，因此能进行薄板成形，能降低部件加工费，还能实现轻量化。

薄材质的定子框架2会导致高刚性的减弱，压入力降低，因此能降低定子框架2将定子芯体1b紧固的力，进而能减少定子铁损。

实施方式2.

图2是本发明实施方式2的旋转电机的定子芯体冷却结构的沿着旋转电机的转轴方向的上半部分的剖视图。另外，下半部分的剖视图基本上相对于转轴AX与上半部分线对称，因而从实施方式2开始示出上半部分的剖视图。此外，省略了供给/排出口H1、H2的图示。

图2的定子芯体冷却结构是图1的变形例，是使图1的定子框架2的一端为凸缘形状、并使凸缘形状部分与电动机壳体7的凸缘部分焊接密封(沿着整个一周焊接)的结构。

即，定子框架2相对于转轴AX的轴向，在两侧的一侧端部具有向旋转电机的径向外侧突出的凸缘部2a。电动机壳体7相对于转轴AX的轴向，在与凸缘部2a相同一侧的端部具有向径向外侧突出的凸缘部7a(图2左侧的凸缘部)。并且，凸缘部2a和凸缘部7a以接合面朝向转轴AX的轴向的方式在整个一周形成焊接3。

若采用上述结构的定子芯体冷却结构，则能获得以下效果。

与图1那样电动机壳体7两端的直径小于中央部的情况相比，能利用冲压加工等来制造，制造变得容易，能降低成本。

在图1的结构中，要求两个部位的焊接部(例如凸缘部7a)的旋转电机径向的精度、以及各自在转轴AX的轴向上的同轴度，但若采用图2的结构，则只要求一方的径向精度，制造较为容易。即，向径向外侧突出的凸缘部7a和凸缘部2a能仅通过按压凸缘部彼此来确保紧密接合性，之后进行焊接即可。

与图1的结构相比，定子框架2在周面上的焊接部分为其中一方即可，因此能扩大制冷剂流路CC，进而能提高冷却效果。

实施方式3.

图3是本发明实施方式3的旋转电机的定子芯体冷却结构的沿着旋转电机的转轴方向的上半部分的剖视图。图3的定子芯体冷却结构是图1、图2的变形例，采用使实施方式1、2中的电动机壳体7的一个端部为向径向内侧延伸的延伸部7c、且为利用延伸部7c对轴承8进行保持的结构。另外，要保持的部件不限于轴承，例如也可以是旋转检测器等。

即，在图1的定子芯体冷却结构的情况下，如图3所示，电动机壳体7相对于转轴AX的轴向在两侧的一个端部(凸缘部7a)上具有向径向内侧延伸的延伸部7c、以及设置在延伸部7c端的转轴AX用的轴承部或旋转检测器8。

此外，在图2的定子芯体冷却结构的情况下，例如如图6那样，电动机壳体7在向径向外侧延伸的凸缘部7a的相反侧的端部(凸缘部7a)末端具有向径向内侧延伸的延伸部7c、以及设置在延伸部7c端的转轴AX用的轴承部或旋转检测器8。

由此，电动机壳体7的功能不仅是冷却，还能兼顾旋转体的支承、旋转检测器的固定，能利用功能集成(部件统一化)来降低成本，实现轻量化。

实施方式4.

图4是本发明实施方式4的旋转电机的定子芯体冷却结构的沿着旋转电机的转轴方向的上半部分的剖视图。图4的定子芯体冷却结构是图3的变形例，使用图3的电动机壳体7的延伸部7c，并利用作为固定构件的例如螺钉10将延伸部7c固定于旋转电机保持构件9。

此外，在图2的定子芯体冷却结构的情况下，如图6那样，电动机壳体7的向径向外侧延伸的凸缘部7a的相反侧的端部的延伸部7c通过螺钉10固定于旋转电机保持构件9。

另外，延伸部7c不限于向径向内侧延伸，例如也可以如图7所示那样向径向外侧延伸。该情况下，延伸部7c通过螺钉10固定于旋转电机保持构件9，但也可以不设置轴承部或旋转检测器8。此外，即使在图4、图6的定子芯体冷却结构的情况下，也可以不设置轴承部或旋转检测器8。

此外，向旋转电机保持构件9的固定不限于螺钉固定，也可以是钉子等其它固定件、粘接剂等。

由此，能对电动机壳体7的功能进一步附加旋转电机的固定功能，能利用功能集成(部件统一化)来降低成本，实现轻量化。

实施方式5.

图5是本发明实施方式5的旋转电机的定子芯体冷却结构的沿着旋转电机的转轴方向的上半部分的剖视图。在上述各实施方式中，利用整个一周焊接等具有气密性的焊接将电动机壳体7固定于定子框架2。在图5的定子芯体冷却结构中，利用压入或热压配合将电动机壳体7固定于定子框架2，气密性的确保通过对嵌合部的外端部涂布树脂构件11来进行。

或者，利用电阻焊接等不具有气密性的焊接将电动机壳体7焊接于定子框架2，气密性的确保通过对接合部的外端部涂布树脂构件11来进行。

另外，该情况下，电动机壳体7向定子框架2的固定不限于压入或热压配合，也可以分别与整个一周焊接等具有气密性的焊接一起使用。

若采用上述结构的定子芯体冷却结构，则能获得以下效果。

无需高精度且具有气密性的焊接。若要确保气密性，通常需要使用激光焊接等昂贵的焊接设备，但若采用上述结构，则能通过电阻焊接、压入、热压配合将电动机壳体7固定于定子框架2，因此能降低成本。

通过与具有气密性的焊接一起使用，能作为具有气密性焊接的备用措施，提高可靠性。

另外，本发明并不仅限于上述各实施方式所限定的内容，当然也包含上述各实施方式所有可能的组合。

标号说明

1 定子

1a 定子线圈

1b 定子芯体

2 定子框架

2a 凸缘部

3 焊接

5 转子

7 电动机壳体

7a 凸缘部

7b 流路部

7c 延伸部

8 轴承/旋转检测器

9 旋转电机保持构件

10 螺钉(固定构件)

11 树脂构件

AX 转轴

CC 制冷剂流路

H1、H2 供给/排出口

Claims (12)

1.一种旋转电机的定子芯体冷却结构，其特征在于，包括：

定子芯体，该定子芯体沿着固定于旋转电机的转轴的转子的外周进行配置；

定子框架，该定子框架沿着所述定子芯体的外周面延伸，并从所述定子芯体的外周面侧对所述定子芯体进行固定支承；以及

电动机壳体，该电动机壳体的相对于所述转轴的轴向、直径较小的两侧端部以具有气密性的方式焊接于所述定子框架的外周面上，以使得该电动机壳体与所述定子框架的外周面之间形成作为制冷剂流路的空间。

2.如权利要求1所述的旋转电机的定子芯体冷却结构，其特征在于，

所述电动机壳体具有：沿着所述定子框架的外周延伸并与所述定子框架的外周面之间形成所述制冷剂流路的流路部；以及相对于所述流路部的所述转轴的轴向、焊接于两端的所述定子框架的凸缘部。

3.如权利要求1或2所述的旋转电机的定子芯体冷却结构，其特征在于，

所述定子框架相对于所述转轴的轴向，在两侧的一个端部具有向所述旋转电机的径向外侧突出的凸缘部，

所述电动机壳体相对于所述转轴的轴向，在所述一侧的端部具有向所述径向外侧突出的凸缘部，

所述凸缘部彼此使得接合面朝向所述转轴的轴向，以具有气密性的方式焊接。

4.如权利要求1或2所述的旋转电机的定子芯体冷却结构，其特征在于，

所述电动机壳体相对于所述转轴的轴向，在两侧的一个端部具有向所述旋转电机的径向内侧延伸的延伸部、以及设置在所述延伸部的端部的所述转轴用的轴承部或旋转检测器。

5.如权利要求3所述的旋转电机的定子芯体冷却结构，其特征在于，

所述电动机壳体相对于所述转轴的轴向，在两侧的另一侧的端部具有向径向内侧延伸的延伸部、以及设置在所述延伸部的端部的所述转轴用的轴承部或旋转检测器。

6.如权利要求4所述的旋转电机的定子芯体冷却结构，其特征在于，

所述延伸部通过固定构件固定于旋转电机支承构件。

7.如权利要求5所述的旋转电机的定子芯体冷却结构，其特征在于，

所述延伸部通过固定构件固定于旋转电机支承构件。

8.如权利要求1或2所述的旋转电机的定子芯体冷却结构，其特征在于，

所述电动机壳体相对于所述转轴的轴向，在两侧的一个端部具有向所述旋转电机的径向内侧或外侧延伸的延伸部，所述延伸部通过固定构件固定于旋转电机支承构件。

9.如权利要求3所述的旋转电机的定子芯体冷却结构，其特征在于，

所述电动机壳体相对于所述转轴的轴向，在两侧的另一侧的端部具有向所述旋转电机的径向内侧或外侧延伸的延伸部，所述延伸部通过固定构件固定于旋转电机支承构件。

10.如权利要求1所述的旋转电机的定子芯体冷却结构，其特征在于，

所述电动机壳体不以具有气密性的方式焊接于所述定子框架，取而代之所述电动机壳体压入或热压配合于所述定子框架，且在嵌合部外端设有用于确保所述制冷剂流路的气密性的树脂构件。

11.如权利要求1所述的旋转电机的定子芯体冷却结构，其特征在于，

所述电动机壳体不以具有气密性的方式焊接于所述定子框架，取而代之通过不具有气密性的焊接将所述电动机壳体固定于所述定子框架上，且在接合部外端设有用于确保所述制冷剂流路的气密性的树脂构件。

12.一种旋转电机的定子芯体冷却结构的制造方法，其特征在于，包括：

准备定子框架和电动机壳体的工序，该定子框架沿着定子芯体的外周面延伸，并从外周面侧对所述定子芯体进行固定支承，该定子芯体沿着固定于旋转电机的转轴的转子的外周进行配置，该电动机壳体相对于所述转轴的轴向，两侧的端部的直径较小，且该电动机壳体设置在所述定子框架的外周面上，以使得与所述定子框架的外周面之间形成作为冷却用的制冷剂流路的空间；以及

利用如下任一种方式将所述电动机壳体以具有气密性的方式固定于所述定子框架的工序：

将所述电动机壳体以具有气密性的方式焊接在所述定子框架的外周面上，

将所述电动机壳体压入所述定子框架，并在嵌合部外端涂布用于确保所述制冷剂流路的气密性的树脂构件，

将所述电动机壳体热压配合于所述定子框架，并在嵌合部外端涂布用于确保所述制冷剂流路的气密性的树脂构件，以及

利用不具有气密性的焊接将所述电动机壳体焊接在所述定子框架的外周面上，并在接合部外端涂布用于确保所述制冷剂流路的气密性的树脂构件。