CN111262367B

CN111262367B - 定子

Info

Publication number: CN111262367B
Application number: CN201910905952.0A
Authority: CN
Inventors: 瓜生葉月
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-12-03
Filing date: 2019-09-24
Publication date: 2022-01-11
Anticipated expiration: 2039-09-24
Also published as: JP2020092482A; JP7040428B2; DE102019216490A1; US11081938B2; CN111262367A; US20200177057A1

Abstract

本发明提供一种定子，包括：定子铁心，所述定子铁心包括多个狭槽，所述多个狭槽沿所述定子铁心的周向方向布置并且沿所述定子铁心的径向方向凹陷；线圈，其配置在每个所述狭槽中；绝缘的散热构件，其在所述狭槽的在所述定子铁心的所述周向方向上的两个侧表面中的一个上配置在所述定子铁心与所述线圈之间；以及绝缘的发泡构件，其在所述狭槽的在所述定子铁心的所述周向方向上的所述两个侧表面中的另一个上配置在所述定子铁心与所述线圈之间。

Description

定子

技术领域

本发明涉及一种旋转电机的定子，其中线圈配置在定子铁心上。

背景技术

存在以下情况：在旋转电机的定子的定子铁心的每个狭槽中，功能构件配置在定子铁心与线圈之间。

日本未审查专利申请公开第2002-262500号(JP 2002-262500 A)描述了一种设置有双金属带的构造。在旋转电机的运行期间，线圈通过由于温度上升而变形的双金属带压靠于定子铁心，凭此增强了从线圈至定子铁心的导热性。

日本未审查专利申请公开第2003-284277号(JP 2003-284277 A)描述了一种具有绝缘性和高导热性的热固性树脂配置在狭槽的整个内表面上的构造。

日本未审查专利申请公开第2010-259316号(JP 2010-259316 A)描述了一种可发泡板设置在狭槽的整个内表面上以固定线圈的构造。JP 2010-259316 A还描述了一种如下的构造：可发泡板只设置在狭槽的一个侧表面上以固定线圈，并且定子铁心与线圈在剩余的侧表面处彼此分开。

日本未审查专利申请公开第2018-098948号(JP 2018-098948 A)描述了一种绝缘板设置在狭槽的整个内表面上的构造。可发泡热固性树脂涂布至绝缘板。当树脂由于发泡而膨胀时，使线圈保持与定子铁心紧密接触。通过减少涂布至板的弯曲部的树脂量，抑制了弯曲部处的裂缝的发生。

发明内容

在JP 2002-262500 A的构造中，虽然确保了从线圈的散热，但因为双金属带既没有固定至定子铁心也没有固定至线圈，所以在电动机的运行期间双金属带可能振动。振动的双金属带可能磨损线圈的绝缘涂层并且破坏绝缘。

在JP 2003-284277 A的构造中，线圈和热固性树脂没有彼此紧密接触，使得线圈的稳固性以及从线圈通过热固性树脂的散热可能不足。

相比之下，当像JP 2010-259316 A和JP 2018-098948 A那样将可发泡树脂设置在狭槽中的全部侧表面上时，减少了从线圈的散热。JP 2010-259316 A描述了可发泡板设置在定子铁心的一个侧表面上的模式。然而，线圈与定子铁心在其他的侧表面处彼此分开，使得认为从线圈向定子铁心的导热性低。

本发明提供一种定子，其具有狭槽中的线圈与定子铁心之间的增强的附着性和导热性。

根据本发明的方案的定子包括：定子铁心，所述定子铁心包括沿所述定子铁心的周向方向布置并且沿所述定子铁心的径向方向凹陷的多个狭槽；线圈，其配置在每个所述狭槽中；绝缘的散热构件，其在所述狭槽的在所述定子铁心的所述周向方向上的两个侧表面中的一个上配置在所述定子铁心与所述线圈之间；以及绝缘的发泡构件，其在所述狭槽的在所述定子铁心的所述周向方向上的所述两个侧表面中的另一个上配置在所述定子铁心与所述线圈之间。

定子配置在旋转电机(电动机和发电机中的一个或两个)中，以便围绕转子。沿径向方向凹陷的狭槽沿周向方向布置在定子的定子铁心的内周面上。线圈配置在狭槽中。线圈通常通过跨过多个狭槽缠绕导线而形成。

绝缘的散热构件配置在狭槽的在定子铁心的周向方向上的两个侧表面(凹陷的两个侧壁)中的一个上，并且绝缘的发泡构件配置在另一个侧表面上。作为散热构件，选择如下的构件：具有至少高于发泡构件的导热性并且足以抑制温度上升的导热性。

一旦发泡构件固化从而将线圈固定至定子铁心，则使定子铁心稳固而没有振动。另外，随着发泡构件膨胀，线圈被压靠在狭槽的另一个侧表面上。这提高了通过散热构件从线圈向定子铁心的热传递的效率。

在根据以上方案的定子中，所述绝缘的散热构件可以为通过将散热材料粘接至绝缘板而形成的构件，并且所述绝缘的发泡构件可以为通过将可发泡材料粘接至绝缘板而形成的构件。

在根据以上方案的定子中，所述绝缘的散热构件可以为散热绝缘板，所述散热绝缘板可以配置在所述定子铁心与所述线圈之间，以便在所述狭槽中围绕所述线圈；并且所述绝缘的发泡构件可以为可发泡材料粘接至所述散热绝缘板的构件。

根据本发明，能够提供一种定子，其在狭槽中确保了线圈的稳固性以及从线圈的散热。

附图说明

将在下文中参照附图描述本发明的示例性实施例的特征、益处以及技术和工业方面的重要性，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：

图1为示出定子的截面的结构的示意图；

图2为沿着图1的平面A-A剖切的剖视图，示出了制造过程中途的定子；以及

图3为沿着图1的平面A-A剖切的剖视图，示出了制造过程最终阶段的定子。

具体实施方式

在下文中将参照附图描述实施例。虽然为了便于理解而示出了具体模式，但这些是实施例的示例，并且能够采用各种其他实施例。

图1为根据实施例的定子10的局部剖视图。定子10形成为大致圆筒形，并且在其径向内侧安装有转子(未示出)。在图1的坐标系中，r轴表明径向方向(垂直于转子的旋转轴的方向)，θ轴表明周向方向(转子的旋转方向)，并且z轴表明轴向方向(旋转轴延伸的方向)。这同样适用于图2和图3。图1为沿着轴向方向的适当位置处的剖面剖切的定子10的剖视图。

定子10包括通过将分别被冲压为圆筒形的薄电磁钢板沿轴向方向堆叠而形成的定子铁心12。通过使具有增强的电磁特性的钢板的两侧经受绝缘处理而形成电磁钢板。钢板沿轴向方向彼此绝缘。

定子铁心12设置有狭槽14，所述狭槽14分别具有从内周面12a沿径向方向凹陷的沟槽形。狭槽14沿周向方向规则地布置。狭槽14形成为沿轴向方向穿过全部电磁钢板。

通过缠绕具有矩形截面的扁线16而形成的线圈20配置在每个狭槽14中。通过将分别具有大致U形的分段线圈从定子铁心12的轴向方向的一侧插入并且在另一侧通过焊接连接分段线圈而形成线圈20。然而，线圈20可以以各种其他方式配置在狭槽14中。例如，能够想到缠绕长导线的模式，或者组合插入有缠绕的线圈的分割定子铁心以形成定子10的模式。

线圈20的扁线16覆盖有诸如树脂的绝缘构件18。这确保了相邻的扁线16之间的绝缘。另外，也确保了扁线16与定子铁心12之间的绝缘。

在每个狭槽14中，发泡板22和散热板24配置在定子铁心12与线圈20之间。具体地，发泡板22设置在狭槽14的周向方向一侧的侧表面14a上，并且设置在狭槽14的径向方向侧的侧表面14b(凹槽的底表面)的大约一半处。散热板24设置在侧表面14b(凹槽的底表面)的剩余的一半上处以及狭槽14的周向方向的另一侧的整个侧表面14c上。

发泡板22为绝缘的发泡构件的示例，并且通过使用作基材的绝缘板浸渍作为绝缘的发泡材料的示例的可发泡热固性树脂而形成。作为绝缘板，例如，使用通过编织具有高耐热性的SiO₂(硅)纤维而形成的硅板。可发泡热固性树脂为通过引起分散在树脂中的气体的膨胀而形成的多孔树脂。作为热固性树脂，挑选具有耐热性特质的绝缘热固性树脂。在图1所示的状态中，发泡板22配置在狭槽14中，并且通过加热在发泡和膨胀之后固化。

散热板24为绝缘的散热构件的示例，并且为通过使用作基材的绝缘板浸渍作为绝缘的散热材料的示例的散热树脂而形成的构件。作为绝缘板，例如，像在发泡板22的情况中那样使用硅板。而且，作为散热树脂，例如，使用包含具有高导热性的金属或陶瓷作为填充料的热固性树脂。在图1所示的状态中，散热板24配置在狭槽14中并且通过加热而固化。通常，散热板24中的填充料不趋于出现在树脂的表面上或者趋于以小片的方式出现在树脂的表面上，所以散热板24整体具有绝缘性质。

接下来，将参照图2和图3描述制造定子10的方法。图2和图3为定子10在图1的平面A-A中的局部剖视图。图2示出了制造过程中途的定子10，而图3示出了制造过程最终阶段的定子。

在此，将描述使用共用的绝缘板形成发泡板22和散热板24的模式。首先，将可发泡热固性树脂涂布至绝缘板的一部分。通过使绝缘板浸渍树脂，由绝缘板保持需要量的树脂。因此，形成制造过程中途的发泡板22。接下来，将散热热固性树脂涂布至绝缘板的与涂布有可发泡树脂的部分相邻的区域。因此，形成制造过程中途的散热板24。

如图2所示，在通过堆叠电磁钢板形成的定子铁心12中，制造过程中途的发泡板22和散热板24配置在形成的狭槽14中。发泡板22配置为与狭槽14的定子铁心12的周向方向一侧的侧表面14a接触，而散热板24配置为与另一侧的侧表面14c接触。

在狭槽14中，如图2所示，沿轴向方向插入通过将覆盖有绝缘构件18的扁线16弯曲成U形而获得的分段线圈。在该阶段中，发泡板22没有发泡，使得在覆盖有绝缘构件18的扁线16周围确保了少量的间隙26。因此，能够顺利地插入扁线16。随后，将分段线圈的剥掉绝缘构件18的末端焊接在一起以形成缠绕的线圈20。

随后，对定子10进行加热。加热例如可以通过使线圈20通电产生焦耳热执行，或者可以使用单独准备的热源执行。通过加热，在发泡板22内部形成气泡，使得发泡板22膨胀。

结果，如图3所示，覆盖有绝缘构件18的扁线16被发泡板22挤压，并且被压靠在散热板24上。通过进一步的加热，热固性树脂在发泡板22和散热板24中被热硬化。详细地，由于膨胀的结果，在被压靠在狭槽14的侧表面14a和绝缘构件18上的同时，发泡板22中的热固性树脂粘接至侧表面14a和绝缘构件18。而且，在由于来自线圈20的挤压力而被压靠在狭槽14的侧表面14c和绝缘构件18上的同时，散热板24中的树脂粘接至侧表面14c和绝缘构件18。因此，线圈20牢固地固定在狭槽14中，并且线圈20牢固地保持与散热板24的紧密接触。

当旋转电机运行时，线圈20被流过扁线16的电流加热，使得其温度上升。在该情况下，由于发泡板22具有高绝热性，所以来自线圈20的热不能被充分地传递。然而，由于填充料的效果，散热板24传递大量的热。因此，来自线圈20的热通过散热板24被快速地传递至定子铁心12。因此，抑制了线圈20中的温度上升。

在以上描述中，发泡板22和散热板24通过向共用的绝缘板涂布各自的树脂而形成。然而，可以使用分开的绝缘板形成发泡板22和散热板24。而且，可以采用没有使用用作基材的绝缘板的模式。例如，可以使定子铁心12的侧表面14a涂覆或装载有可发泡热固性树脂，或者可以使侧表面14c涂覆或装载有散热热固性树脂。

在以上描述中，发泡板22与散热板24之间的边界形成在狭槽14的径向方向上的侧表面14b上。然而，在侧表面14b上没有特别设置构件。或者，可以在侧表面14b上设置没有树脂涂层的绝缘板。还能够在整个侧表面14b上设置发泡板22，从而增加由于发泡而产生的线圈20的压缩力。另外，散热板24可以设置在整个侧表面14b上，从而提高从线圈20的散热。

通过在狭槽14的整个侧表面14a上设置发泡板22，能够改善线圈20的固定以及挤压线圈20的力。然而，发泡板22可以只设置在侧表面14a的一部分上，只要能够确保充分的固定和挤压力即可。另外，通过在狭槽14的整个侧表面14c上设置散热板24，能够提高从线圈20的散热。然而，散热板24可以只设置在侧表面14c的一部分上，只要能够确保充分的散热即可。

发泡板22和散热板24(或者没有基材的发泡构件和散热构件)可以与线圈20一体化从而与线圈20同时设置在狭槽14中。而且，可以改变制造定子的方法。例如，在安装线圈20之后，可以替代发泡板22而充填不具有基材的可发泡热固性树脂，并且可以替代散热板24而充填不具有基材的散热热固性树脂。

而且，作为另一个实施例，能够想到使用散热绝缘板的模式。当能够使用能够确保充分的散热的散热绝缘板时，能够将散热绝缘板用作散热板24。还能够将散热绝缘板用作发泡板22的基材。

因此，通过只将可发泡热固性树脂涂布至散热绝缘板的一部分而没有涂布散热热固性树脂，能够实现图1至图3所示的实施例。散热绝缘板的示例包括具有高导热性的硅板，由诸如丙烯酸等的树脂形成的板。如上所述，树脂可以包含具有高导热性的填充料。具有柔韧性的板能够促进使用单个的散热绝缘板覆盖狭槽14的侧表面14a、14b以及14c的过程。然而，即使散热绝缘板不是柔韧的，也能够通过切割和弯曲来使用散热绝缘板。

Claims

1.一种定子，其特征在于包括：

定子铁心，所述定子铁心包括沿所述定子铁心的周向方向布置并且沿所述定子铁心的径向方向凹陷的多个狭槽；

线圈，其配置在每个所述狭槽中；

绝缘的散热构件，其在所述狭槽的在所述定子铁心的所述周向方向上的两个侧表面中的一个上配置在所述定子铁心与所述线圈之间；以及

绝缘的发泡构件，其在所述狭槽的在所述定子铁心的所述周向方向上的所述两个侧表面中的另一个上配置在所述定子铁心与所述线圈之间。

2.根据权利要求1所述的定子，其特征在于：

所述散热构件为通过将散热材料粘接至绝缘板而形成的构件；并且

所述发泡构件为通过将可发泡材料粘接至绝缘板而形成的构件。

3.根据权利要求1所述的定子，其特征在于：

所述绝缘的散热构件为散热绝缘板；

所述散热绝缘板配置在所述定子铁心与所述线圈之间，以便在所述狭槽中围绕所述线圈；并且

所述绝缘的发泡构件为可发泡材料粘接至所述散热绝缘板的构件。