CN110086272A - 旋转电机和定子 - Google Patents

Abstract

一种旋转电机和定子，旋转电机具备：安装有线圈的筒状的定子铁芯；以及通过紧固部件对所述定子铁芯进行紧固的壳体。在所述定子铁芯上形成有使所述紧固部件贯穿插入的贯穿插入部，所述贯穿插入部以所述定子铁芯的径向作为长度方向且沿轴向贯穿所述定子铁芯。据此，在简化结构的基础上还能够抑制噪声产生。

Description

旋转电机和定子

技术领域

本发明涉及旋转电机和定子。

背景技术

旋转电机中，通过向线圈提供电流而使得定子铁芯形成磁场，在转子的永磁铁和定子铁芯之间产生磁性吸引力或磁性排斥力(电磁激振力)。

由此，转子相对于定子旋转。

上述旋转电机中，通过上述电磁激振力，有可能在定子上产生圆环0阶模式的振动(定子铁芯呈同心圆形状扩张收缩的振动)。定子的振动通过保持定子的壳体而向周围传递。此时，当电磁激振力激发由壳体结构引起的共振模式时，有可能成为刺耳的声音而传递到车厢内。

因此，例如日本专利特开2010-141946号公开了一种结构，其定子铁芯被分割形成多个块，多个块通过层叠多个电磁钢板而成。在各个块形成有用于将定子铁芯固定到壳体上的凸起部。各个块上形成的凸起部在各个块之间错开相位而配置。由此，可以避免各个块之间振动波腹的位置重叠，而能够减少旋转电机的振动和噪声。

然而，上文所描述的现有技术中，需要设定凸起部的位置、或者需要在各个块之间使壳体和定子铁芯的固定位置在轴向上不同等等，因此造成结构的复杂化。

发明内容

考虑上述情况，本发明的目的在于提供在简化结构的基础上还能够抑制噪声产生的旋转电机和定子。

为了解决上述问题实现相应目的，本发明采用以下方案：

(1)本发明的一种方案的旋转电机具有安装有线圈的筒状的定子铁芯以及通过紧固部件对所述定子铁芯进行紧固的壳体，在所述定子铁芯上形成有使所述紧固部件贯穿插入的贯穿插入部，所述贯穿插入部以所述定子铁芯的径向作为长度方向且沿轴向贯穿所述定子铁芯。

(2)在上述(1)的方案中，也可以在所述壳体上形成有紧固所述紧固部件的安装孔，在所述贯穿插入部内以及所述安装孔内配置有定位销，所述定位销的内侧插入有所述紧固部件。

(3)在上述(1)或(2)的方案中，也可以所述紧固部件为螺栓，在所述轴向上，所述紧固部件的头部与所述定子铁芯之间、以及所述定子铁芯与所述壳体之间中至少一方设有承接体，所述承接体支承所述轴向的载荷，并且，该承接体允许所述定子铁芯相对于所述紧固部件以及所述壳体在径向上进行位移。

(4)在上述(3)的方案中，也可以所述承接体包含垫圈。

(5)在上述(3)或(4)的方案中，也可以所述承接体包含推力轴承。

(6)本发明的一种方案的定子具备安装有线圈的筒状的定子铁芯，在所述定子铁芯上形成有使紧固部件贯穿插入的贯穿插入部，所述紧固部件将所述定子铁芯紧固于壳体上，所述贯穿插入部以所述定子铁芯的径向作为长度方向且沿轴向贯穿所述定子铁芯。

根据上述(1)、(6)的方案，在旋转电机动作过程中，定子铁芯上产生使定子铁芯在径向上扩张收缩变形的电磁激振力。于是，在贯穿插入部内紧固部件和贯穿插入部内表面的间隙范围内，定子铁芯相对于紧固部件和壳体在径向上进行位移。据此，允许定子铁芯随着定子铁芯的扩张收缩变形而相对于紧固部件和壳体在径向上进行位移。因此，抑制定子铁芯的振动从定子铁芯直接传递到壳体或者通过紧固部件从定子铁芯间接传递到壳体的情形。其结果，能够抑制旋转电机的振动成为噪声传递到例如车厢内等情况。

而且，由于定子铁芯中贯穿插入部的位置、定子铁芯和壳体之间的安装位置等不会发生变化，因此能够用比较简单的结构来抑制噪声的发生。

根据上述(2)的方案，通过在贯穿插入部内和安装孔内夹设有定位销，定子相对于紧固部件和壳体在周向上能够被高精度地定位。因此，能够限制因电机扭矩等产生的定子在周向上的移动。

根据上述(3)的方案，伴随着定子铁芯的位移，承接体允许定子铁芯在径向上位移。由此，能够可靠抑制定子铁芯的振动直接传递到壳体或者通过紧固部件间接传递到壳体的情形。

根据上述(4)的方案，即便形成以径向作为长度方向的贯穿插入部的情况下，也可以支承作用在紧固部件、壳体和定子铁芯上的轴向载荷。

根据上述(5)的方案，在对作用在紧固部件、壳体和定子铁芯上的轴向载荷进行支承的基础上，能够进一步可靠允许定子铁芯在径向上相对于紧固部件和壳体进行位移。

附图说明

图1是实施方式所涉及的旋转电机的概略结构图(剖视图)。

图2是对应于图1中的II-II线的剖视图。

图3是对应于图2中的III-III线的剖视图。

图4是实施方式的变形例所涉及的定子的与图3对应的剖视图。

图5是实施方式的变形例所涉及的定子的与图3对应的剖视图。

图6是实施方式的变形例所涉及的定子的剖视图。

图7是实施方式的变形例所涉及的定子的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明的实施方式。

<旋转电机>

图1是表示实施方式所涉及的旋转电机1的整体结构的概略结构图(剖视图)。

图1所示的旋转电机1是搭载在诸如混合动力汽车或电动汽车等车辆上的行驶马达。然而，本发明的结构不仅适用于行驶马达，还适用于发电马达或其他目的的马达，也可以适用于车辆之外的旋转电机(包括发电机)。

旋转电机1包括壳体2、定子3、转子4和输出轴5。

输出轴5以能够旋转的方式支承在壳体2上。

转子4具有转子铁芯6和安装在转子铁芯6上的磁体(未示出)。转子铁芯6形成为套在输出轴5外的筒状。需要说明的是，在以下的说明中有时将沿着输出轴5的轴线C的方向简称为轴向、将垂直于轴线C的方向称为径向、将围绕轴线C的方向称为周向。

<定子>

定子3包括定子铁芯11和安装到定子铁芯11的线圈12。

图2是定子3的局部俯视图。

如图2所示，定子铁芯11形成为从径向外侧围绕转子4的筒状。定子铁芯11通过对电磁钢板施以冲裁加工等而形成的环状板沿轴向层叠而构成。需要说明的是，定子铁芯11也可以采用所谓的压粉铁芯。

定子铁芯11具有后轭部21和多个齿部22。

后轭部21形成为与轴线C同轴配置的筒状。在后轭部21的外周面上形成有向径向外侧突出的安装片24。安装片24通过螺栓30固定到壳体2上。多个安装片24沿周向间隔开形成。在本实施方式中，例如间隔60°形成有6个安装片24。然而，安装片24的数量和位置等都可以适当地进行改变。

各个齿部22从后轭部21的内周面向径向内侧突出。

多个齿部22沿周向间隔开形成。在周向上相邻的齿部22之间形成有供线圈12贯穿插入的狭槽23。狭槽23沿轴向贯穿定子铁芯11。

线圈12以一部分收容在定子铁芯11的狭槽23内的状态安装在定子铁芯11上。线圈12具有在周向上相互以120°相位差配置的U相线圈、V相线圈和W相线圈。

如图1所示，壳体2在将输出轴5支承为能够旋转的状态下在内部收容有定子3和转子4。在壳体2上，在与定子铁芯11的安装片24在轴向上相对置的位置形成有对上述安装片24进行支承的基座部31。

图3是对应于图2中的III-III线的剖视图。

接下来将详细说明壳体2(基座部31)和定子3(安装片24)之间的安装结构P。需要说明的是，安装结构P针对各个安装片24都是相同的结构。因此，在以下说明中，以一个安装片24和基座部31的安装结构P为例进行说明。

在以下说明中，将轴向中的从定子3朝向基座部31的方向作为第1侧，将轴向中的从基座部31朝向定子3的方向作为第2侧，从而进行说明。

如图3所示，在基座部31上形成有安装孔50。安装孔50沿轴向延伸，并且朝着轴向的第2侧开口。安装孔50形成为随着朝向轴向的第1侧而内径变小的多台阶状。具体来说，安装孔50形成有相连的大径部51、中径部52和小径部53。小径部53的内周面形成有供螺栓(紧固部件)30拧入的内螺纹部。需要说明的是，基座部31中位于安装孔50周边的部分形成有向轴向的第2侧鼓出的凸台部54。凸台部54围绕着安装孔50的周边。

在中径部52内插入定位销55。定位销55形成为沿轴向延伸的筒状。定位销55对定子3相对于壳体2在周向上进行定位。定位销55以轴向的第2侧端部从安装孔50突出的状态插入到中径部52内。定位销55的轴向的第1侧端面在中径部52内从轴向的第2侧与连接中径部52和小径部53的第1连接面52a接近或抵接。需要说明的是，定位销55的内径设定为小径部53的内径以上。

在大径部51内配置有第1承接体60。第1承接体60在定子3与基座部31之间支承沿轴向作用的紧固力(轴力)，并且允许定子3伴随定子3扩张收缩变形而相对于基座部31和螺栓30在径向上进行位移。具体来说，第1承接部60包括第1垫圈61和第1轴承62。

第1垫圈61与安装孔50同轴配置。第1垫圈61以套在定位销55外的状态配置在大径部51内。具体来说，第1垫圈61在大径部51内从轴向的第2侧与连接大径部51和中径部52的第2连接面51a抵接。需要说明的是，在本实施方式中，第1垫圈61例如由金属制成。

第1轴承62收容在大径部51内比第1垫圈61靠向轴向的第2侧的部分。第1轴承62例如是推力轴承。也就是说，第1轴承62是在轨道板62a和保持器62b之间保持有滚动体62c的结构。第1轴承62以轴向的第2侧端部从安装孔50(凸台部54)突出的状态收容在大径部51内。

这里，在安装片24上形成有沿轴向贯穿安装片24的贯穿插入部65。如图2所示，贯穿插入部65形成为将径向作为长度方向的长圆形状。

也就是说，贯穿插入部65由在径向上互相平行延伸的一对引导面65a、分别将各个引导面65a的径向外侧端部彼此以及各个引导面65a的径向内侧端部彼此连接的连接面65b区划形成。在本实施方式中，引导面65a形成为在周向上相对置并在径向上相互平行地延伸的平坦面。另一方面，连接面65b的俯视形状为在径向上凸出的弯曲面。不过，贯穿插入部65的俯视形状只要是以径向作为长度方向的结构即可，例如也可为矩形或椭圆形等。

如图3所示，安装片24从轴向的第2侧与第1轴承62抵接。

此时，在安装片24和凸台部54之间在轴向上设有间隙。在安装片24与第1轴承62抵接的状态下，定位销55中轴向的第2侧端部进入贯穿插入部65内。也就是说，定位销55在安装孔50内和贯穿插入部65内(跨越)配置。定位销55的外周面中朝向周向的部分与引导面65a在周向上接近或抵接，且朝向径向的部分以在径向上与连接面65b间隔开的状态配置在贯穿插入部65内。在图示的例子(旋转电机1非动作时)中，定位销55设置在贯穿插入部65内径向的中央部。需要说明的是，定位销55也可以在贯穿插入部65内沿整个轴向配置。

在安装片24中位于轴向的第2侧的部分配置有第2承接体70。第2承接体70在定子3和螺栓30的头部30b之间支承沿轴向作用的紧固力(轴力)，并且允许定子3伴随定子3扩张收缩变形而相对于基座部31和螺栓30在径向上进行位移。具体来说，第2承接体70包括第2轴承71和第2垫圈72。

第2轴承71具有与上述第1轴承62相同的结构。也就是说，第2轴承71在轨道板71a和保持器71b之间保持有滚动体71c。

第2垫圈72相对于第2轴承71配置在轴向的第2侧。第2垫圈72与第2轴承71同轴配置。

螺栓30通过安装片24的贯穿插入部65被拧入安装孔50的小径部53内。具体来说，螺栓30的轴部30a的内径比贯穿插入部65的周向宽度以及定位销55的内径小。轴部30a通过第2垫圈72和第2轴承71的内侧进入到贯穿插入部65内后，插入到定位销55内。轴部30a的轴向的第1侧端部从定位销55突出而拧入到小径部53内。

螺栓30的头部30b从轴向的第2侧与第2垫圈72抵接。据此，安装片24以在安装片24和基座部31之间夹着第1承接体60、在头部30b和安装片24之间夹着第2承接体70的状态沿轴向固定在基座部31上。

<作用>

接下来，作为上述旋转电机1的作用，针对发生圆环0阶模式的振动时的动作进行说明。

如图2和图3所示，在旋转电机1动作过程中，在定子铁芯11产生使定子铁芯11在径向上扩张收缩变形的电磁激振力。于是，定子铁芯11在贯穿插入部65内的连接面65b和螺栓30的轴部30a的间隙范围内相对于螺栓30和基座部31产生径向位移(图2中箭头B)。伴随着定子铁芯11的位移，第1承接体60(主要是第1轴承62)允许在基座部31和安装片24之间定子铁芯11在径向上进行位移，并且，第2承接体70(主要是第2轴承71)允许在安装片24和头部30b之间定子铁芯11在径向上进行位移。据此，抑制定子铁心11的振动从安装片24向基座部31而直接传递到壳体2，或者从安装片24经由螺栓30向基座部31而间接传递到壳体2。

定子铁芯11在径向上位移的过程中，贯穿插入部65的引导面65a与定位销55的外周面滑动接触。但是，由于定位销55在垂直于定子铁芯11振动方向(径向)的方向(周向)上与引导面65a接触，因此抑制因圆环0阶模式而产生的振动经由定位销55传递到基座部31。需要说明的是，通过如本实施方式那样在周向上等间隔设置安装片24，从而定子铁芯11在整周上容易均匀地变形。据此，即使定子铁芯11变形时，也能够维持定子铁芯11相对于轴线C的同轴度。需要说明的是，在本实施方式中，主要对发生圆环0阶模式的振动时的情况进行了说明，不过由于定子铁芯11是在整周上均匀地变形，因此即使发生圆环0阶以外的变形模式，也可维持定子铁芯11的同轴度。

如上所述，在本实施方式中，在定子铁芯11的安装片24中，贯穿插入部65沿轴向贯穿，并沿径向延伸。

根据该结构，允许伴随定子铁芯11的扩张收缩变形而使定子铁芯11在径向上相对于螺栓30和壳体2进行位移。据此，抑制定子铁心11的振动从安装片24向基座部31而直接传递到壳体2，或者从安装片24经由螺栓30向基座部31而间接传递到壳体2。其结果，能够抑制旋转电机1的振动成为噪声传递到车厢内等情况。

而且，在本实施方式中，由于安装片24的位置、以及安装片24和基座部31的安装位置等不会发生变化，所以能够利用比较简单的结构抑制伴随着圆环0阶模式的振动产生的噪声。

在本实施方式中，具有定位销55，定位销55(跨越)设置在贯穿插入部65内和安装孔50内，并且，在定位销55的内侧插入有螺栓30。

根据该结构，贯穿插入部65内和安装孔50内设有定位销55，可以高精度地使定子3相对于螺栓30和基座部31在周向上进行定位。因此，能够限制定子3由于电动机扭矩等原因而在周向上移动。

在本实施方式中，在螺栓30的头部30b和安装片24之间、以及安装片24和基座部31之间中的至少一方具有承接体60、70，承接体60、70支承轴向载荷的同时，还允许定子铁芯11相对于螺栓30和基座部31在径向上进行位移。

根据该结构，随着定子铁芯11的位移，第1承接体60在基座部31和安装片24之间允许定子铁芯11在径向上位移，并且第2承接体70在安装片24和头部30b之间允许定子铁芯11在径向上位移。据此，能够可靠抑制定子铁心11的振动从安装片24向基座部31而直接传递到壳体2，或者从安装片24经由螺栓30向基座部31而间接传递到壳体2。

在本实施方式中，承接体60、70中采用轴承62、71。

根据该结构，在对作用在螺栓30、基座部31和定子铁芯11上的轴向载荷进行支承的基础上，还能更加可靠地允许定子铁芯11相对于螺栓30和基座部31在径向上进行位移。

在本实施方式中，承接体60、70中采用垫圈61、72。

根据该结构，即使贯穿插入部65形成为长圆形状的情况下，也可以支承作用在螺栓30、基座部31和定子铁芯11上的轴向载荷。

(变形例)

接下来，对上述实施方式的变形例进行说明。

在上述的实施方式中，对螺栓30的头部30b和安装片24之间、以及安装片24和基座部31之间双方上都分别设置有垫圈61、72以及轴承62、71的结构进行了说明，但并不仅限于这种结构。例如，如图4所示，也可以在螺栓30的头部30b和安装片24之间、以及安装片24和基座部31之间中，一方设置有第1垫圈61和第1轴承62、另一方仅设有第2垫圈72。当只设有第2垫圈72的情况下，优选选择可弹性变形的材料(例如树脂制)作为第2垫圈72。据此，第2垫圈72相对于定子铁芯11的径向位移产生弹性变形，能够衰减定子铁芯11的振动。

如图5所示，也可以在螺栓30的头部30b和安装片24之间、以及安装片24和基座部31之间双方都设有树脂制的垫圈61、72。

例如，如图6所示，作为承接体100，也可以是在金属垫圈101和102之间配置树脂垫圈103的结构。对于树脂垫圈103，例如优选采用PTFE等作为摩擦系数低于金属垫圈101、102的材料。

根据该结构，如图7所示，在定子铁芯11已经进行了径向位移的情况下，各金属垫圈101、102相对于树脂垫圈103在径向上滑动。据此，可以允许定子铁芯11的径向位移。而且，通过金属垫圈101、102夹持树脂垫圈103，可以支承作用在螺栓30、基座部31和定子铁芯11上的轴向载荷。

尽管上面已经说明了本发明的优选实施例，但是本发明不限于这些实施例。在不脱离本发明宗旨的范围内，可以进行结构的附加、省略、置换及其他变更。

例如，在上述实施方式中，说明了螺栓30的头部30b和安装片24之间、以及安装片24和基座部31之间设置有承接体60、70，但也可以是不具有承接体60、70的结构。

在上述实施方式中，对定位销55在贯穿插入部65内和安装孔50内(跨越)配置的结构进行了说明，但是不仅限于该结构。例如，螺栓30使用台阶螺栓等，由此也可以通过螺栓30对定子铁芯11相对于基座部31在周向上进行定位。

在上述实施方式中，描述了采用螺栓30作为紧固部件的情况，但是本发明不限于这种结构。

除此之外，在不脱离本发明宗旨的范围内，上述实施方式中的构成要素可以适当置换成公知的构成要素，此外，也可以适当组合上述变形例。

Claims (6)

1.一种旋转电机，其具有：

安装有线圈的筒状的定子铁芯；以及

通过紧固部件对所述定子铁芯进行紧固的壳体，

在所述定子铁芯上形成有使所述紧固部件贯穿插入的贯穿插入部，所述贯穿插入部以所述定子铁芯的径向作为长度方向且沿轴向贯穿所述定子铁芯。

2.如权利要求1所述的旋转电机，其中，

在所述壳体上形成有紧固所述紧固部件的安装孔，

在所述贯穿插入部内以及所述安装孔内配置有定位销，所述定位销的内侧插入有所述紧固部件。

3.如权利要求1所述的旋转电机，其中，

所述紧固部件为螺栓，

在所述轴向上，所述紧固部件的头部与所述定子铁芯之间、以及所述定子铁芯与所述壳体之间中至少一方设有承接体，所述承接体支承所述轴向的载荷，并且，该承接体允许所述定子铁芯相对于所述紧固部件以及所述壳体在径向上进行位移。

4.如权利要求3所述的旋转电机，其中，

所述承接体包含垫圈。

5.如权利要求3或4所述的旋转电机，其中，

所述承接体包含推力轴承。

6.一种定子，其具备安装有线圈的筒状的定子铁芯，

在所述定子铁芯上形成有使紧固部件贯穿插入的贯穿插入部，所述紧固部件将所述定子铁芯紧固于壳体上，

所述贯穿插入部以所述定子铁芯的径向作为长度方向且沿轴向贯穿所述定子铁芯。