CN110224519A - 旋转电机的定子 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够有效地对插槽的内部进行冷却的旋转电机的定子。旋转电机的定子(10)具备：定子铁芯(11)，其形成有多个插槽(12)；以及线圈(15)，其包括插入到插槽(12)中的多个线圈段。在各插槽(12)中，至少一组第一线圈段(20)与第二线圈段(30)沿径向重叠配置，在第一线圈段(20)与第二线圈段(30)的重合面(21a、31a)上配置有供制冷剂通过的制冷剂管(41)，该制冷剂管(41)具有绝缘性。

Description

旋转电机的定子

技术领域

本发明涉及一种例如能够搭载于电动机动车或混合动力机动车等的旋转电机的定子。

背景技术

旋转电机的定子具备定子铁芯、以及安装于定子铁芯的线圈。近年来，已知有一种所谓的分段导体型旋转电机，其中，作为线圈，通过接合多个线圈段来形成线圈环(参照专利文献1)。

为了使该种旋转电机大功率化，需要对成为热量的发生源的线圈进行冷却。以往，作为旋转电机的冷却方式，经常使用向定子铁芯的外侧或线圈端部供给水、油等制冷剂来进行冷却的方式。

在先技术文献

专利文献1：日本特开2006-211779号公报

然而，在向定子铁芯的外侧或线圈端部供给制冷剂来进行冷却的方式中，插槽的内部的冷却效率不好。

发明内容

本发明提供一种能够有效地对插槽的内部进行冷却的旋转电机的定子。

本发明为一种旋转电机的定子，其具备：

定子铁芯，其形成有多个插槽；以及

线圈，其包括分别插入到多个所述插槽中的多个线圈段，其中，

在各插槽中，至少一组第一线圈段与第二线圈段沿径向重叠配置，

在所述第一线圈段与所述第二线圈段的重合面上配置有供制冷剂通过的制冷剂管，

该制冷剂管具有绝缘性。

发明效果

根据本发明，在第一线圈段与第二线圈段的重合面上配置有制冷剂管，因此能够直接对位于插槽的内部的线圈段进行冷却。另外，制冷剂管具有绝缘性，因此能够通过制冷剂管来将第一线圈段与第二线圈段进行绝缘。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的旋转电机的定子的立体图。

图2是图1的A-A线剖视图。

图3是图2的B-B线剖视图。

图4A是图1所示的定子中的第一线圈段的立体图。

图4B是图1所示的定子中的第二线圈段的立体图。

图5是从定子铁芯的径向外侧观察图1所示的定子的一部分而得到的展开图。

图6是示意地表示图2的一部分的示意图。

图7是对制冷剂管的组装进行说明的说明图。

图8是在制冷剂管上安装有圆环管的说明图。

图9是从图8的箭头C方向观察在制冷剂管上安装有圆环管的状态而得到的向视图。

附图标记说明：

10 旋转电机的定子；

11 定子铁芯；

12 插槽；

12a 开口部；

15 线圈；

16 导体部；

17 绝缘被膜；

20 第一线圈段；

30 第二线圈段；

21a 重合面；

22a 第一突出部；

22b 第二突出部；

31a 重合面；

32a 第一突出部；

32b 第二突出部；

41 制冷剂管；

42 圆环管。

具体实施方式

以下，根据附图对本发明的旋转电机的定子的一实施方式进行说明。需要说明的是，图中，标记RD表示定子的径向，标记AD表示定子的轴向，附图标记CD表示定子的周向。

<定子>

如图1～图3所示，旋转电机的定子10具备定子铁芯11、线圈15、对线圈15进行冷却的后述的冷却机构40。

<定子铁芯>

如图1所示，定子铁芯11是例如层叠多个圆环状的电磁钢板而构成的圆环状的构件。定子铁芯11具有在其内周面上沿着定子铁芯11的周向CD而以等间隔排列的多个插槽12。插槽12由从定子铁芯11的轴向AD上的一个端面13a延伸至定子铁芯11的轴向AD上的另一个端面13b的槽构成。

<线圈>

线圈15具备多个线圈段，该线圈段分别插入到在定子铁芯11上形成的多个插槽12中，且从各插槽12向定子铁芯11的轴向AD外侧突出。

该多个线圈段由多个第一线圈段20、以及多个第二线圈段30构成。

如图2及图3所示，第一线圈段20及第二线圈段30从定子铁芯11的各插槽12的外径侧每四个线圈段交替插入，合计插入八个线圈段。即，在定子铁芯11的各插槽12中插入有相互邻接的四组第一线圈段20及第二线圈段30。

如图4A所示，第一线圈段20例如为通过对铜线进行线材加工而成形的截面为大致矩形且大致曲轴状的构件。关于第一线圈段20，在截面上周向宽度W长于径向宽度H。

第一线圈段20具备插入到插槽12中的直线状的插入部21、从该插入部21的一端向比定子铁芯11的端面13a靠定子铁芯11的轴向AD外侧突出的第一突出部22a、以及从该插入部21的另一端向比定子铁芯11的端面13b靠该轴向AD外侧突出的第二突出部22b。第一线圈段20是所谓的磁线，如图6所示，只有构成第一突出部22a及第二突出部22b的导体部16被绝缘被膜17覆盖。换句话说，第一线圈段20的插入部21不被绝缘被膜17覆盖而使导体部16露出。

第一突出部22a的端部23a以与插入部21大致平行的方式向与第一突出部22a延伸的方向交叉的方向弯折。第二突出部22b的端部23b以与插入部21大致平行的方式向与第二突出部22b延伸的方向交叉的方向弯折。

如图4B所示，第二线圈段30例如为通过对铜线进行线材加工而成形的截面为大致矩形且大致曲轴状的构件。关于第二线圈段30，在截面上周向宽度W长于径向宽度H。

第二线圈段30具备插入到插槽12中的插入部31、向比定子铁芯11的端面13a靠定子铁芯11的轴向AD外侧突出的第一突出部32a、以及向比定子铁芯11的端面13b靠该轴向AD外侧突出的第二突出部32b。第二线圈段30是所谓的磁线，只有构成第一突出部32a及第二突出部32b的导体部16被绝缘被膜17覆盖。换句话说，第二线圈段30的插入部31不被绝缘被膜17覆盖而使导体部16露出。

第一突出部32a的端部33a以与插入部31大致平行的方式向与第一突出部32a延伸的方向交叉的方向弯折。第二突出部32b的端部33b以与插入部31大致平行的方式向与第二突出部32b延伸的方向交叉的方向弯折。

如图5所示，插入部21被插入到插槽12中的第一线圈段20的第一突出部22a沿着定子铁芯11的周向CD朝向右方向延伸。第二突出部22b沿着定子铁芯11的周向CD朝向与第一突出部22a相反的方向(左方向)延伸。

同样地，插入部31被插入到插槽12中的第二线圈段30的第一突出部32a沿着定子铁芯11的周向CD朝向左方向延伸。第二突出部32b沿着定子铁芯11的周向CD朝向与第一突出部32a相反的方向(右方向)延伸。

需要说明的是，在图5中，为了容易理解，关于线圈15，仅将一根第二线圈段30和与该第二线圈段30电连接的两根第一线圈段20提取出来进行图示。

第一线圈段20的端部23a与插入在另一插槽12中的第二线圈段30的端部33a接合，该另一插槽12处于相对于插入有该第一线圈段20的插槽12(以下也称为插入插槽)向定子铁心11的周向CD的一方向分离开的位置(从端面13a侧观察时的顺时针移动的位置)。需要说明的是，接合是指导体部16彼此电连接。

另外，该第一线圈段20的端部23b与插入在又一插槽12中的第二线圈段30的端部33b接合，该又一插槽12处于相对于插入插槽向定子铁心11的周向CD的另一方向分离开的位置(从端面13a侧观察时的逆时针移动的位置)。

这样，通过反复进行第一线圈段20的端部23a与第二线圈段30的端部33a的接合、以及第一线圈段20的端部23b与第二线圈段30的端部33b的接合，从而形成线圈环。

线圈15具有多个该线圈环，并且通过选择性地连接这些多个线圈环，从而构成多相(例如为U相、V相、W相)的电力线。

<冷却机构>

接着，主要参照图6～图9对冷却线圈15的冷却机构40进行说明。

冷却机构40具备在各插槽12内第一线圈段20与第二线圈段30的重合面21a、31a配置的多个制冷剂管41、以及在轴向AD上比各插槽12的两侧即定子铁芯11的两端面13a、13b靠外侧配置的多对圆环管42。

制冷剂管41由制冷剂的流路形成于内部的截面为矩形形状的绝缘材料构成，如图6及图7所示，线圈段及制冷剂管41沿径向以从外径侧依次为第一线圈段20、制冷剂管41、第二线圈段30、制冷剂管41、第一线圈段20、……这样的方式交替配置。即，如本实施方式所示，在八根线圈段配置在各插槽12内的定子10中，配置有七根制冷剂管41。

如图8及图9所示，制冷剂管41在轴向AD上，其中一侧与圆环管42连接，并且在另一侧与圆环管42连接，从其中一个的圆环管42供给制冷剂，通过内部的流路而向另一个圆环管42排出。

一对圆环管42被设置为与配置在插槽12内的制冷剂管41的数量相同(在本实施方式中为七组)，各组圆环管42可以串联连接，也可以并联连接。

如图7及图8所示，第一线圈段20、第二线圈段30及制冷剂管41从在定子铁芯11的内侧开口的各插槽12的开口部12a插入到各插槽12中。具体而言，将第一线圈段20插入到插槽12中后，制冷剂管41被插入到插槽12中，该制冷剂管41连接于一对圆环管42。之后，还插入第二线圈段30及制冷剂管41，该制冷剂管41连接于一对圆环管42，依次反复该工序。由此，在制冷剂管41夹在两线圈段20、30之间的状态下，配置在插槽12内。这样，第一线圈段20、第二线圈段30及制冷剂管41从在定子铁芯11的内侧开口的各插槽12的开口部12a插入到各插槽12中，因此组装性良好。

在此，如上所述，第一线圈段20的插入部21及第二线圈段30的插入部31未被绝缘被膜17覆盖而使导体部16露出，因此如图6所示，导体部16与制冷剂管41直接接触。通过制冷剂管41与作为发热体的第一线圈段20及第二线圈段30直接接触，由此提高冷却效率。另外，制冷剂管41由绝缘材料构成，由此具有绝缘性，因此在插槽12内邻接配置的第一线圈段20及第二线圈段30由制冷剂管41绝缘。由此，不需要进行第一线圈段20及第二线圈段30的插入部21、31的绝缘覆盖处理，而能够削减制造工时。另外，通过在插槽12内插入制冷剂管41来使线圈15的占空系数减小，但通过省略插入部21、31的绝缘覆盖而能够抑制占空系数的减小。

需要说明的是，在各插槽12中存在仅插入有同相的分段线圈的情况、以及插入有不同相的分段线圈的情况。在该情况下，通过将在更加需要绝缘的不同相的线圈段之间配置的制冷剂管的厚度设为比在同相的线圈段之间配置的制冷剂管的厚度厚，由此能够确保所需的绝缘性能的同时增加线圈的占空系数。

另一方面，第一线圈段20及第二线圈段30的第一突出部22a、32a及第二突出部22b、32b分别被绝缘被膜17覆盖，因此插槽12外通过绝缘被膜17确保第一线圈段20与第二线圈段30之间的绝缘性能。

在这样构成的冷却机构40中，制冷剂从其中一个圆环管42供给到制冷剂管41，通过制冷剂管41的内部的流路而向另一个圆环管42排出。通过在第一线圈段20及第二线圈段30的相互重合面21a、31a之间配置有制冷剂管41，而制冷剂利用制冷剂管41夺去第一线圈段20及第二线圈段30的热量，由此能够对到目前为止难以进行冷却的插槽12的内部进行冷却。

需要说明的是，前述实施方式能够适当进行变形、改良等。

例如，能够适当地改变制冷剂管41的数量和形状。另外，第一线圈段20及第二线圈段30的插入部21、31中，导体部16也可以被绝缘被膜17覆盖。

另外，制冷剂管41并不限于第一线圈段20及第二线圈段30的重合面21a、31a，也可以配置在插槽12的壁面与最外径侧的线圈段之间。

在本说明书中至少记载了以下事项。需要说明的是，尽管在括弧内示出了上述实施方式中的相应构成要素等，但并不限定于此。

(1)一种旋转电机的定子(定子10)，其具备：

定子铁芯(定子铁芯11)，其形成有多个插槽(插槽12)；以及

线圈(线圈15)，其包括分别插入到多个所述插槽中的多个线圈段(线圈段20)，其中，

在各插槽中，至少一组第一线圈段(第一线圈段20)与第二线圈段(第二线圈段30)沿径向重叠配置，

在所述第一线圈段与所述第二线圈段的重合面(重合面21a、31a)上配置有供制冷剂通过的制冷剂管(制冷剂管41)，

该制冷剂管具有绝缘性。

根据(1)，在第一线圈段与第二线圈段的重合面上配置有制冷剂管，因此能够直接对位于插槽的内部的线圈段进行冷却。另外，制冷剂管具有绝缘性，因此能够通过制冷剂管来将第一线圈段与第二线圈段进行绝缘。

(2)根据(1)所述的旋转电机的定子，其中，

所述线圈段中，导体部(导体部16)与所述制冷剂管直接接触。

根据(2)，制冷剂管与作为发热体的线圈段直接接触，因此提高冷却效率。另外，线圈段的导体部与具有绝缘性的制冷剂管直接接触，因此不需要进行线圈段的绝缘覆盖处理且能够削减制造工时，并且能够抑制线圈的占空系数的下降。

(3)根据(2)所述的旋转电机的定子，其中，

所述第一线圈段及所述第二线圈段分别具备第一突出部(第一突出部22a、第一突出部32a)和第二突出部(第二突出部22b、第二突出部32b)，所述第一突出部比所述定子铁芯的一端面靠所述定子铁芯的轴向外侧突出，所述第二突出部比所述定子铁芯的另一端面靠所述轴向外侧突出，

所述第一突出部及所述第二突出部中，所述导体部被绝缘被膜(绝缘被膜17)覆盖。

根据(3)，线圈段的突出部被绝缘被膜覆盖，因此插槽内通过制冷剂管确保分段线圈之间的绝缘性能，且插槽外通过绝缘被膜确保分段线圈之间的绝缘性能。

(4)根据(1)至(3)中任一项所述的旋转电机的定子，其中，

所述制冷剂管与在各插槽的轴向两侧配置的圆环管(圆环管42)连接。

根据(4)，制冷剂管与在各插槽的轴向两侧配置的圆环管连接，因此制冷剂从在轴向一侧配置的圆环管供给到制冷剂管，制冷剂向在轴向另一侧配置的圆环管排出，由此能够使制冷剂循环。

(5)根据(1)至(4)中任一项所述的旋转电机的定子，其中，

在所述插槽的内部配置有多个线圈段，

在径向上相互重叠的线圈段之间配置有所述制冷剂管，

配置在不同相的线圈段之间的所述制冷剂管的厚度厚于配置在同相的线圈段之间的所述制冷剂管的厚度。

根据(5)，通过将在更加需要绝缘的不同相的线圈段之间配置的制冷剂管的厚度设为比在同相的线圈段之间配置的制冷剂管的厚度厚，由此能够确保所需的绝缘性能的同时增加线圈的占空系数。

(6)根据(1)至(5)中任一项所述的旋转电机的定子，其中，

在所述定子铁芯的内周面设置有各插槽的开口部(开口部12a)，

所述多个线圈段及所述制冷剂管分别从多个所述插槽的所述开口部插入。

根据(6)，通过将线圈段及制冷剂管从插槽的开口部插入，由此能够容易地进行组装。

Claims (6)

1.一种旋转电机的定子，其具备：

定子铁芯，其形成有多个插槽；以及

线圈，其包括分别插入到多个所述插槽中的多个线圈段，其中，

在各插槽中，至少一组第一线圈段与第二线圈段沿径向重叠配置，

在所述第一线圈段与所述第二线圈段的重合面上配置有供制冷剂通过的制冷剂管，

该制冷剂管具有绝缘性。

2.根据权利要求1所述的旋转电机的定子，其中，

所述线圈段中，导体部与所述制冷剂管直接接触。

3.根据权利要求2所述的旋转电机的定子，其中，

所述第一线圈段及所述第二线圈段分别具备第一突出部和第二突出部，所述第一突出部比所述定子铁芯的一端面靠所述定子铁芯的轴向外侧突出，所述第二突出部比所述定子铁芯的另一端面靠所述轴向外侧突出，

所述第一突出部及所述第二突出部中，所述导体部被绝缘被膜覆盖。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的旋转电机的定子，其中，

所述制冷剂管与在各插槽的轴向两侧配置的圆环管连接。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的旋转电机的定子，其中，

在所述插槽的内部配置有多个线圈段，

在径向上相互重叠的线圈段之间配置有所述制冷剂管，

配置在不同相的线圈段之间的所述制冷剂管的厚度厚于配置在同相的线圈段之间的所述制冷剂管的厚度。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的旋转电机的定子，其中，

在所述定子铁芯的内周面设置有各插槽的开口部，

所述多个线圈段及所述制冷剂管分别从多个所述插槽的所述开口部插入。