CN115606077A - 定子 - Google Patents

Abstract

定子具备：齿突出的定子芯、覆盖齿的绝缘体和经由绝缘体而卷绕于齿的绕组。齿具有：一对短侧面，与在沿着定子芯的中心轴的方向上延伸的一对长侧面邻接，并在与中心轴交叉的方向上延伸；以及贯通孔部，从一方的短侧面向另一方的短侧面贯通。绝缘体具有：一对长侧面覆盖部，覆盖一对长侧面；一对短侧面覆盖部，覆盖一对短侧面；以及贯通孔填充部，填充于贯通孔部。长侧面覆盖部包括使长侧面露出并且开口的开口部。在长侧面的从开口部露出的部位，设置有具有比绝缘体高的导热性的导热性物质。

Description

定子

技术领域

本公开涉及定子。

背景技术

在电动机中，公知有定子，其具备：定子芯，多个齿在圆环状的定子芯的内周侧的径向上突出，并沿周向排列；绝缘体，覆盖齿；以及绕组，经由绝缘体而卷绕于齿。在谋求小型化和高输出化的电动机中，更容易从绕组向定子芯传递热，使从绕组向冷却水的热阻降低成为设计上的课题。为此，专利文献1公开了定子芯的齿被设置有孔部的绝缘体覆盖的定子。在孔部填充有高导热性绝缘树脂。从绝缘体和高导热性绝缘树脂之上卷绕绕组。

专利文献1：日本特开2001-128402号公报

然而，在上述那样的技术中，通过填充于孔部的高导热性绝缘树脂，更容易从绕组向定子芯传递热。但是，由于在绝缘体设置有孔部，所以存在绝缘体和定子芯的刚性降低的问题。

发明内容

为此，本公开对更容易从绕组向定子芯传递热并能够保证绝缘体和定子芯的刚性的定子进行说明。

本公开的一方面是一种定子，具备：定子芯，多个齿在圆环状的定子芯的内周侧的径向上突出并沿周向排列；绝缘体，覆盖齿；以及绕组，经由绝缘体而卷绕于齿，齿具有：一对长侧面，在沿着定子芯的中心轴的方向上延伸；一对短侧面，与长侧面邻接，并在与中心轴交叉的方向上延伸；以及贯通孔部，从一方的短侧面向另一方的短侧面贯通，绝缘体具有：一对长侧面覆盖部，分别覆盖一对长侧面；一对短侧面覆盖部，分别覆盖一对短侧面；以及贯通孔填充部，填充于贯通孔部，相互邻接的长侧面覆盖部与短侧面覆盖部相互一体化，一对短侧面覆盖部分别经由贯通孔填充部而相互一体化，长侧面覆盖部包括使长侧面露出并且开口的开口部，在长侧面的从开口部露出的部位，设置有具有比绝缘体高的导热性的导热性物质。

根据本公开的一方面的定子，更容易从绕组向定子芯传递热，并且能够保证绝缘体和定子芯的刚性。

附图说明

图1是实施方式所涉及的定子的从沿着中心轴的方向观察的主视图。

图2的(A)是实施方式所涉及的定子的从定子芯的周向观察的侧视图，图2的(B)是图2的(A)的α线处的剖视图，图2的(C)是图2的(A)的β线处的剖视图。

图3是图2的(A)的γ线处的剖视图。

图4的(A)是现有的定子的从定子芯的周向观察的侧视图，图4的(B)是图4的(A)的δ线处的剖视图，图4的(C)是图4的(A)的ε线处的剖视图。

具体实施方式

本公开的一方面是一种定子，具备：定子芯，多个齿在圆环状的定子芯的内周侧的径向上突出并沿周向排列；绝缘体，覆盖齿；以及绕组，经由绝缘体而卷绕于齿，齿具有：一对长侧面，在沿着定子芯的中心轴的方向上延伸；一对短侧面，与长侧面邻接，并在与中心轴交叉的方向上延伸；以及贯通孔部，从一方的短侧面向另一方的短侧面贯通，绝缘体具有：一对长侧面覆盖部，分别覆盖一对长侧面；一对短侧面覆盖部，分别覆盖一对短侧面；以及贯通孔填充部，填充于贯通孔部，相互邻接的长侧面覆盖部与短侧面覆盖部相互一体化，一对短侧面覆盖部分别经由贯通孔填充部而相互一体化，长侧面覆盖部包括使长侧面露出并且开口的开口部，在长侧面的从开口部露出的部位，设置有具有比绝缘体高的导热性的导热性物质。

根据该结构，在定子中，具备：定子芯，多个齿在圆环状的定子芯的内周侧的径向上突出并沿周向排列；绝缘体，覆盖齿；以及绕组，经由绝缘体而卷绕于齿。齿具有：一对长侧面，在沿着定子芯的中心轴的方向上延伸；一对短侧面，与长侧面邻接，并在与中心轴交叉的方向上延伸；以及贯通孔部，从一方的短侧面向另一方的短侧面贯通。

绝缘体具有：一对长侧面覆盖部，分别覆盖一对长侧面；一对短侧面覆盖部，分别覆盖一对短侧面；以及贯通孔填充部，填充于贯通孔部。长侧面覆盖部包括使长侧面露出并且开口的开口部。在长侧面的从开口部露出的部位，设置有具有比绝缘体高的导热性的导热性物质。

因此，更容易从绕组向定子芯传递热。长侧面覆盖部包括开口部。但是，相互邻接的长侧面覆盖部与短侧面覆盖部相互一体化，一对短侧面覆盖部分别经由贯通孔填充部而相互一体化。因此，能够保证绝缘体和定子芯的刚性。

在这种情况下，也可以是，一对长侧面覆盖部分别包括2个开口部，上述2个开口部以从沿着中心轴的方向观察时短侧面覆盖部与长侧面成为同一平面的方式在与相互邻接的一对短侧面覆盖部之间的边界开口，并且一对长侧面覆盖部分别在2个开口部之间覆盖长侧面。

根据该结构，一对长侧面覆盖部分别包括2个开口部，上述2个开口部以从沿着中心轴的方向观察时短侧面覆盖部与长侧面成为同一平面的方式在与相互邻接的一对短侧面覆盖部之间的边界开口。因此，在插入到模具内的定子芯的齿的周围进行绝缘体的嵌件成形时不易产生底切，容易制造。此外，一对长侧面覆盖部分别在2个开口部之间覆盖长侧面，因此，经由长侧面覆盖部的绝缘体而卷绕于齿的绕组与齿的距离稳定。

以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。具备图1所示的本实施方式所涉及的定子1的电动机，例如在面向48V轻度混合动力系统的增压发动机中，应用于要求过渡响应性和宽范围性的两级增压系统。具备本实施方式所涉及的定子1的电动机实现该两级增压系统的电动压缩机和对高负荷时的剩余涡轮输出进行再生的电动辅助涡轮。

如图1、图2的(A)、图2的(B)、图2的(C)和图3所示，定子1具备定子芯2、绝缘体4和绕组5。在定子芯2中，多个齿3在圆环状的定子芯2的内周侧的径向R上突出并沿周向C排列。定子芯2按每一个齿3沿周向C被分割为多个芯块。如图2的(A)、图2的(B)、图2的(C)和图3所示，定子芯2由在沿着定子芯2的中心轴X的方向上层叠的多个钢板构成。

绝缘体4覆盖齿3。绝缘体4是由合成树脂形成的成形品。绝缘体4通过在定子芯2的齿3直接成形绝缘体4的嵌件成形方式而形成。绕组5经由绝缘体4卷绕于齿3。绕组5通过集中卷而卷绕于一个齿3。绕组5是为了降低铜损而具有几mm左右的直径的极粗的单铜线。

齿3具有在沿着定子芯2的中心轴X的方向上延伸的一对长侧面6。此外，齿3具有一对短侧面7，上述一对短侧面7与长侧面6邻接，并在与中心轴X交叉的方向上换句话说在周向C上延伸。其中，沿着中心轴X的方向并非必须是与中心轴X平行的方向，只要不是与中心轴X正交的方向即可。此外，与中心轴X交叉的方向并非必须是与中心轴X正交的方向，只要不是与中心轴X平行的方向即可。此外，长侧面6和短侧面7所延伸的方向既可以在它们的整个面中不相同，也可以根据它们的位置而变动。

齿3具有从一方的短侧面7向另一方的短侧面7贯通的贯通孔部8。在本实施方式中，为了恢复与由于设置贯通孔部8而减少的齿3的体积对应的量的磁路，而使齿3的周向C的宽度比图4的(A)、图4的(B)和图的4(C)所示的现有的定子芯20的齿30宽贯通孔部8的周向C的宽度。此外，如图2的(B)和图2的(C)所示，本实施方式的齿3在定子芯2的内周侧的末端部附近，具有缩幅部16，上述缩幅部16随着从定子芯2的内周侧到达外周侧而周向C的宽度减少。此外，本实施方式的齿3具有扩幅部17，上述扩幅部17设置于缩幅部16的定子芯2的外周侧，且随着从定子芯2的内周侧到达外周侧而周向C的宽度增大。换句话说，在本实施方式的齿3中，从沿着定子芯2的中心轴X的方向观察时，在末端部附近形成有缩颈部。此外，贯通孔部8形成于比缩幅部16靠定子芯2的外周侧的位置。

如图2的(A)、图2的(B)、图2的(C)和图3所示，绝缘体4具有分别覆盖一对长侧面6的一对长侧面覆盖部9。此外，绝缘体4具有分别覆盖一对短侧面7的一对短侧面覆盖部10。此外，绝缘体4具有填充于贯通孔部8的贯通孔填充部11。而且，绝缘体4具有覆盖齿3的基部的基部覆盖部12、和覆盖齿3的末端部的末端部覆盖部13。

如图2的(A)所示，相互邻接的长侧面覆盖部9与短侧面覆盖部10经由基部覆盖部12和末端部覆盖部13而相互一体化。如图3所示，一对短侧面覆盖部10分别经由贯通孔填充部11而相互一体化。如图2的(A)、图2的(C)和图3所示，长侧面覆盖部9包括使长侧面6露出并且开口的开口部14。另外，在本实施方式的绝缘体4形成有6个开口。6个开口中的4个是开口部14，使长侧面6露出。6个开口中的1个为在末端部覆盖部13中使齿3的末端部的一部分露出的开口。6个开口中的另一个在假定不存在定子芯2的情况下，在基部覆盖部12，沿着齿3的基部的形状而向定子芯2的外周侧开口。

如图3所示，一对长侧面覆盖部9分别包括2个开口部14，上述2个开口部14以从沿着中心轴X的方向观察时短侧面覆盖部10与长侧面6成为同一平面的方式在与相互邻接的一对短侧面覆盖部10之间的边界处开口。如图2的(A)、图2的(B)和图3所示，一对长侧面覆盖部9分别在2个开口部14之间覆盖长侧面6。短侧面覆盖部10具有足够的厚度，以使得难以弯曲的极粗的绕组5不与在开口部14露出的长侧面6接触。

如图2的(A)、图2的(C)和图3所示，在长侧面6的从开口部14露出的部位设置有具有比绝缘体4高的导热性的导热性物质15。导热性物质15是硅脂等膏状的导热性化合物。通过将膏状的导热性化合物涂覆于开口部14，从而在长侧面6的从开口部14露出的部位设置有导热性物质15。

通常，绝缘体4的导热率为0.3～0.5W/mK左右。相对于此，导热性物质15的导热率为2W/mK左右。若在齿3卷绕有绕组5，则导热性物质15因绕组5而压扁。由于绕组5与定子芯2的齿3之间的空间被导热性物质15填充，因此更容易从绕组5向定子芯2传递热。

如图2的(C)和图3所示，导热性物质15只要至少填充于卷绕成多个层的绕组5的第1层与定子芯2的齿3之间即可。由于极粗的绕组5难以弯曲，因此卷绕成多个层的绕组5的第1层并非一定遍及整周追随齿3和绝缘体4。因此，需要在卷绕成多个层的绕组5的第1层与定子芯2的齿3之间填充导热性物质15。

另一方面，卷绕成多个层的绕组5的第2层以后的层由于绕组5的卷绕半径遍及整周必然大于第1层，因此，第1层的绕组5与第2层以后的绕组5紧贴。若绕组5彼此接触，则容易在绕组5彼此之间传递热。因此，导热性物质15只要至少填充于卷绕成多个层的绕组5的第1层与定子芯2的齿3之间即可。

在具备本实施方式所涉及的定子1的电动机的上述的用途中，由于要求与通常的涡轮增压器相同程度的大小且4.5kW～8kW左右的输出，因此基本上应用水冷。由于处理离心压缩机，所以作为电动机是超高速(在电动压缩机中最大为80krpm，在电动辅助涡轮中最大为200krpm)，为了以48V驱动它而要求低电感设计。这意味着磁体转矩的降低，因此为了产生上述的输出而必然处理的电流值为最大150A左右的大的值。因此，应该散热的电动机的损耗主要为铜损。为了实现具有经济性的电动机，而将绕组的允许温度限制为180℃左右，因此降低从绕组向冷却水的热阻成为设计上的课题。

通常，在这样的要求小型高输出的电动机中，一般在定子芯卷绕绕组之后，流入提高导热性的环氧树脂和硅酮等流动性高的浇注树脂，并使其固化，由此增加绕组与定子芯的接触面积而降低热阻。但是，在该方法中，大量(100g以上)使用价格高的浇注树脂，并且需要固化时间(在加热固化的情况下30～60分钟左右)。因此，存在部件成本增大这样的问题。

作为更简单的方法，例如，如上述专利文献1那样，提出使覆盖定子芯的绝缘体的一部分成为高导热性绝缘树脂的方案。此外，还提出将绝缘体在沿着中心轴的方向上一分为二，并将长侧面置换为导热片材的方案。但是，这些提案均在绝缘体的一部分设置孔部、或者绝缘体其本身与定子芯分离，因此定子芯和绝缘体的刚性降低。

如图4的(A)、图4的(B)和图4的(C)所示，提出了通过在定子芯20的齿30直接成形绝缘体40的嵌件成形方式，来提高绝缘体40与定子芯20的紧贴度的方案。在该方法中，由于绝缘体40嵌件成形树脂提高定子芯20的刚性，因此能够以高的张力在齿30卷绕绕组5。因此，绕组5能够采用极粗的单铜线，能够处理大电流并且提高绕组5的连接部的可靠性。

但是，由于卷绕于齿30的极粗的绕组5难以弯曲，难以追随定子芯20的齿30和绝缘体40，因此如图4的(C)所示，绕组5与绝缘体40仅在长侧面覆盖部9与短侧面覆盖部10的边界附近紧贴，其他部分则不接触。因此，难以从绕组5向定子芯20传递热，产生散热能力不足这样的问题。

另一方面，如图1、图2的(A)、图2的(B)、图2的(C)和图3所示，在本实施方式中，定子1具备：定子芯2，多个齿3在圆环状的定子芯2的内周侧的径向R上突出，并沿周向C排列；绝缘体4，覆盖齿3；以及绕组5，经由绝缘体4而卷绕于齿3，其中，齿3具有：一对长侧面6，在沿着定子芯2的中心轴X的方向上延伸；一对短侧面7，在与中心轴X交叉的方向上延伸；以及贯通孔部8，从一方的短侧面7向另一方的短侧面7贯通。

绝缘体4具有：一对长侧面覆盖部9，分别覆盖一对长侧面6；一对短侧面覆盖部10，分别覆盖一对短侧面7；以及贯通孔填充部11，填充于贯通孔部8。长侧面覆盖部9包括使长侧面6露出并且开口的开口部14。在长侧面6的从开口部14露出的部位，设置有具有比绝缘体4高的导热性的导热性物质15。

因此，更容易从绕组5向定子芯2传递热。长侧面覆盖部9包括开口部14。但是，相互邻接的长侧面覆盖部9与短侧面覆盖部10相互一体化，一对短侧面覆盖部10分别经由贯通孔填充部11而相互一体化。因此，能够保证绝缘体4和定子芯2的刚性。

绝缘体4的刚性通过利用树脂的成形收缩使树脂抱紧于定子芯2的齿3来保证。在绝缘体4包围定子芯2的齿3的周围整周的情况下，绝缘体4的截面闭合，绝缘体4的刚性成为定子芯2的齿3的刚性其本身，成为最大。

另一方面，在长侧面6穿设有孔部的情况下，由于成形(脱模)上的制约，所以孔部在定子芯2的齿3的长侧面6的整个面开口，绝缘体4仅在短侧面7抱紧于齿3。因此，支撑长侧面覆盖部9与短侧面覆盖部10的边界附近的绝缘体4的材料变得最小，刚性降低。

但是，在本实施方式中，在定子芯2的内部设置贯通孔部8，通过填充于贯通孔部8的贯通孔填充部11的树脂来连接位于定子芯2的齿3的短侧面7的短侧面覆盖部10，从而绝缘体4以与包围周围的情况相同程度的表面积抱紧于定子芯2的齿3，由此比较好地维持刚性。

如上述那样，由于极粗的绕组5难以弯曲，难以追随定子芯2的齿3和绝缘体4，因此绕组5与绝缘体4仅在长侧面覆盖部9与短侧面覆盖部10的边界附近紧贴。因此，若绝缘体4仅在该边界附近与绕组5接触，则去掉除该边界附近以外的绝缘体4，用导热性物质填埋定子芯2的齿3与绕组5之间，这更容易从绕组5向定子芯2传递热。

此外，根据本实施方式，一对长侧面覆盖部9分别包括2个开口部14，上述2个开口部14以从沿着中心轴X的方向观察时短侧面覆盖部10与长侧面6成为同一平面的方式在与相互邻接的一对短侧面覆盖部10之间的边界开口。因此，在插入了模具内的定子芯2的齿3的周围进行绝缘体4的嵌件成形时不易产生底切，容易制造。此外，由于一对长侧面覆盖部9分别在2个开口部14之间覆盖长侧面6，因此，经由长侧面覆盖部9的绝缘体4而卷绕于齿3的绕组5与齿3的距离稳定。

换句话说，在通过嵌件成形而在定子芯2的齿3成形绝缘体4时，若考虑成型模的分割方向为沿着中心轴X的方向这一情况，则为了不产生底切，而需要开口部14以从沿着中心轴X的方向观察时短侧面覆盖部10与长侧面6成为同一平面的方式开口。在这种情况下，绕组5与长侧面6的接近成为问题。

为此，在本实施方式中，开口部14仅配置在齿3中的绕组5不接触的部位。在短侧面7和长侧面6的中央部成形有绝缘体4。由此，如图3所示，从径向R观察时绕组5以六边形状或者八边形状卷绕于齿3，因此定子芯2与绕组5的距离稳定。此外，由此，绕组5因张力而按压于齿3的力增大，因此导热性物质15的使用量减少，并且热的传递容易度稳定。

并且，在本实施方式中，由于极粗的绕组5难以弯曲，因此通过将绕组5的弯曲引导至中途，并且在作为底切除去部的开口部14，相对于齿3的短侧面7具有厚度的富余，由此能够避免绕组5与齿3的长侧面6的接触，并且稳定绕组5向齿3的卷绕。

以上，对本公开的实施方式和变形例进行了说明，但本公开不限定于上述实施方式。例如，导热性物质15也可以是夹设于绕组5与定子芯2的齿3之间的片状的导热体，而取代导热性化合物。此外，导热性物质15也可以是填充于包含开口部14在内的电动机全域的模制材料(灌注材料)。

工业上的可利用性

根据本公开的一方面的定子，更容易从绕组向定子芯传递热，并且能够保证绝缘体和定子芯的刚性。

附图标记说明

1...定子；2...定子芯；3...齿；4...绝缘体；5...绕组；6...长侧面；7...短侧面；8...贯通孔部；9...长侧面覆盖部；10...短侧面覆盖部；11...贯通孔填充部；12...基部覆盖部；13...末端部覆盖部；14...开口部；15...导热性物质；16...缩幅部；17...扩幅部；20...定子芯；30...齿；40...绝缘体；X...中心轴；R...径向；C...周向。

Claims (2)

1.一种定子，其特征在于，

具备：

定子芯，多个齿在圆环状的所述定子芯的内周侧的径向上突出并沿周向排列；

绝缘体，覆盖所述齿；以及

绕组，经由所述绝缘体而卷绕于所述齿，

所述齿具有：

一对长侧面，在沿着所述定子芯的中心轴的方向上延伸；

一对短侧面，与所述长侧面邻接，并在与所述中心轴交叉的方向上延伸；以及

贯通孔部，从一方的所述短侧面向另一方的所述短侧面贯通，

所述绝缘体具有：

一对长侧面覆盖部，分别覆盖一对所述长侧面；

一对短侧面覆盖部，分别覆盖一对所述短侧面；以及

贯通孔填充部，填充于所述贯通孔部，

相互邻接的所述长侧面覆盖部与所述短侧面覆盖部相互一体化，

一对所述短侧面覆盖部分别经由所述贯通孔填充部而相互一体化，

所述长侧面覆盖部包括使所述长侧面露出并且开口的开口部，

在所述长侧面的从所述开口部露出的部位，设置有具有比所述绝缘体高的导热性的导热性物质。

2.根据权利要求1所述的定子，其特征在于，

一对所述长侧面覆盖部分别包括2个所述开口部，该2个开口部以从沿着所述中心轴的方向观察时所述短侧面覆盖部与所述长侧面成为同一平面的方式在与相互邻接的一对所述短侧面覆盖部之间的边界开口，

一对所述长侧面覆盖部分别在2个所述开口部之间覆盖所述长侧面。

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