CN116896179A - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种旋转电机，在不在定子芯设置流通孔的情况下确保冷却流体的流通流量而降低拖拽损失。旋转电机(10)的定子(14)具有：(a)定子芯(30)，呈筒形状，并且在绕着中心线(O)的周向上隔开预定的空隙(36)而设置有多个向该筒形状的内周侧突出的齿；(b)多个线圈(38)，以缠绕于多个齿的方式配设于空隙内；(c)多处模制树脂部(40)，以分别填埋空隙的方式填充树脂材料而覆盖线圈，并且堵住空隙的表面(40f)与齿的突出面(34f)大致齐平面而形成定子的内周面，并且，(d)在多处模制树脂部中的至少一部分模制树脂部的表面，在与中心线平行的轴向上设置有槽(42)。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及旋转电机，尤其涉及具有多个齿之间的空隙部分由树脂材料填埋的定子的旋转电机。

背景技术

具备筒形状的定子和在所述定子的内周侧以能够绕着与该定子共同的中心线旋转的方式配设的转子的旋转电机广为人知。并且，作为上述定子，存在以下的定子，该定子具有：(a)定子芯，呈筒形状，并且在绕着所述中心线的周向上隔开预定的空隙而设置有多个向该筒形状的内周侧突出的齿；(b)多个线圈，以缠绕于所述多个齿的方式配设于所述空隙内；及(c)多处模制树脂部，以分别填埋所述空隙的方式填充树脂材料而覆盖所述线圈，并且堵住该空隙的表面与所述齿的突出面大致齐平面而形成所述定子的内周面。专利文献1所记载的定子是其一例，发泡树脂材料等的支撑部件作为模制树脂部而设置于空隙部分。在专利文献1中，另外，用于排出冷却流体的流通孔设置于定子芯，由冷却流体的滞留引起的转子的拖拽旋转所导致的损失(以下，称作拖拽损失)被降低。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2021-78226号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，若在定子芯开设流通孔，则磁通的流动被阻碍，因此旋转电机的效率下降而有可能产生转矩下降等。需要说明的是，不限于电动机，在发电机中也存在同样的问题。

本发明以以上的情形为背景而完成，其目的在于，在不在定子芯设置流通孔的情况下确保冷却流体的流通流量而降低拖拽损失。

用于解决课题的手段

为了达成上述目的，第一发明是一种旋转电机，(a)具备筒形状的定子和在所述定子的内周侧以能够绕着与该定子共同的中心线旋转的方式配设的转子，并且，(b)所述定子具有：(b-1)定子芯，呈筒形状，并且在绕着所述中心线的周向上隔开预定的空隙而设置有多个向该筒形状的内周侧突出的齿；(b-2)多个线圈，以缠绕于所述多个齿的方式配设于所述空隙内；及(b-3)多处模制树脂部，以分别填埋所述空隙的方式填充树脂材料而覆盖所述线圈，并且堵住该空隙的表面与所述齿的突出面大致齐平面而形成所述定子的内周面，所述旋转电机的特征在于，(c)在所述多处模制树脂部中的至少一部分模制树脂部的所述表面，在与所述中心线平行的轴向上设置有槽。

需要说明的是，上述槽在与轴向垂直的截面中，以延长齿的突出面而得到的空隙部分的假想表面(曲线或折线)为基准，以比该假想表面向外周侧凹陷的方式形成槽截面。

第二发明根据第一发明的旋转电机，其特征在于，在所述多处模制树脂部的所述表面设置的所述槽的总数与所述齿的数量不同。

第三发明根据第一发明的旋转电机，其特征在于，在所述多处模制树脂部各自的所述表面设置的所述槽的数量不同。

需要说明的是，在1处模制树脂部的表面设置的槽的数量包括0，例如槽数量可以是0和1这两种。

第四发明根据第一发明的旋转电机，其特征在于，(a)所述转子由支撑部件以能够绕着所述中心线旋转的方式进行支撑，并且在所述轴向上在所述支撑部件与所述转子之间配设有旋转变压器，(b)在所述支撑部件上以朝向所述转子突出的方式设置有将旋转变压器定子定位并保持于内部的圆筒形状的旋转变压器套筒，并且在该旋转变压器套筒上在绕着所述中心线的多处设置有沿着所述轴向延伸的缝隙，(c)所述槽绕着所述中心线而以包括与多处所述缝隙中的至少一个缝隙一致的位置的方式设置。

发明效果

在这样的旋转电机中，由于在向定子芯的空隙部分填充树脂材料而得到的多处模制树脂部中的至少一部分模制树脂部的表面在轴向上设置有槽，所以与转子的外周面之间确保冷却流体的流通截面，冷却流体通过该槽而向轴向顺畅地流通，由冷却流体的滞留引起的拖拽损失被降低。在该情况下，由于无需将用于排出冷却流体的流通孔设置于定子芯，所以不会阻碍磁通的流动，旋转电机的效率维持为良好。

在第二发明中，由于上述槽的总数与齿的数量不同，所以振动、异响的产生被抑制。即，因槽的有无而在冷却流体产生压力差，因该压力差而转子产生旋转变动，另一方面，旋转电机与齿的数量对应地产生转矩变动，因此，由该转矩变动引起的旋转变动和由压力差引起的旋转变动共振而振动、异响有可能恶化，但若槽的总数与齿的数量不同，则共振被抑制，振动、异响的产生被抑制。

在第三发明中，由于在多处模制树脂部各自的表面设置的槽的数量不同，所以因根据槽的有无而产生的冷却流体的压力差而产生的转子的旋转变动变得不规则，与旋转电机的转矩变动的共振被抑制而振动、异响的产生被抑制。

在第四发明中，由于将旋转变压器定子定位并保持的旋转变压器套筒设置于支撑部件，以包括与设置于该旋转变压器套筒的缝隙一致的位置的方式设置有槽，所以通过槽而向轴向流通的冷却流体向缝隙内排出，由此，尽管存在旋转变压器套筒，冷却流体的滞留也被抑制而拖拽损失被合适地降低。

附图说明

图1是说明作为本发明的一实施例的旋转电机的图，是与中心线O垂直的概略剖视图。

图2是图1中的II-II向视部分的概略轴向剖视图。

图3是将图1中的III部位放大而示出的剖视图。

图4是说明本发明的另一实施例的图，是相当于图3的剖视图。

图5是说明本发明的又一实施例的图，是图6的V-V向视部分的与中心线O垂直的概略剖视图。

图6是图5中的VI-VI向视部分的概略轴向剖视图。

图7是说明本发明的又一实施例的图，是相当于图1的概略剖视图。

图8是说明本发明的又一实施例的图，是相当于图1的概略剖视图。

具体实施方式

旋转电机是旋转电动机械，有时被称作旋转机，是电动机、发电机、以其双方被使用的电动发电机，例如是永久磁铁型的三相交流同步电动机等。本发明适用于作为例如电动汽车、混合动力车辆等电动车辆的行驶用的驱动力源而使用的电动车辆用旋转电机，但也适用于串联型混合动力车辆的发电机、车辆用以外的电动机、发电机等各种旋转电机。在模制树脂部的表面设置的槽的截面形状能够是V字形状、U字形状、圆弧形状、四边形状等各种形态。在1处模制树脂部的表面设置的槽的数量适合是0～2，但也能够设置3个以上。

【实施例】

以下，参照附图来详细说明本发明的实施例。需要说明的是，在以下的实施例中，图为了说明而适当被简化或变形，各部分的尺寸比、角度、形状等未必被准确地描绘。

图1是说明作为本发明的一实施例的旋转电机10的图，是与中心线O垂直的概略剖视图。图2是沿着中心线O切断时的概略轴向剖视图，是图1中的II-II向视部分的剖视图。该旋转电机10是永久磁铁埋入型的三相交流同步电动机，是能够作为电动机及发电机而择一地使用的电动发电机，是作为例如混合动力车辆等电动车辆的行驶用的驱动力源而使用的电动车辆用旋转电机。旋转电机10具备与中心线O同心地设置的转子12及定子14。在本实施例的说明中，将旋转电机10的中心线O也作为转子12、定子14、转子轴20的中心线来使用。

转子12具备安装于转子轴20的外周面的圆筒形状的转子芯22和埋设于该转子芯22的未图示的永久磁铁，经由转子轴20而以能够绕着中心线O旋转的方式配设于未图示的壳体内。转子芯22是将许多圆环形状的钢板24以相对于中心线O垂直的姿势在轴向即与中心线O平行的方向上层叠而得到的，经由未图示的螺钉部件等而固定于转子轴20。在转子轴20的轴心部分设置有供冷却流体流通的轴向流通孔26，并且在固定有转子芯22的部分以与轴向流通孔26连通的方式设置有径向流通孔28，供给到轴向流通孔26的冷却流体从径向流通孔28向外部流出而向转子芯22供给。该冷却流体利用离心力等通过转子芯22的许多钢板24之间的间隙而流通至转子12的外周面，但也可以根据需要而在转子芯22设置径向流通孔。

定子14具备配设于转子12的外周侧的圆筒形状的定子芯30。定子芯30是将许多圆环形状的钢板32以相对于中心线O垂直的姿势在轴向即与中心线O平行的方向上层叠而得到的，经由压入或安装螺栓等而固定于未图示的壳体。在定子芯30，在绕着中心线O的周向上隔开预定的空隙36而以等角度间隔设置有多个(在本实施例中是15个)向圆筒形状的内周侧突出的齿34。齿34遍及定子芯30的轴向的全长而与中心线O平行地设置，并且空隙36在定子芯30的轴向上贯通设置，在多个齿34分别缠绕有线圈38。在本实施例中，在除了图1中的右侧斜下的1处齿34a之外的14处齿34缠绕有线圈38。缠绕于齿34的线圈38分别以收容于空隙36内的方式配设，并且在多个空隙36分别填充环氧树脂等具有绝缘性的树脂材料而设置有模制树脂部40，线圈38由该模制树脂部40覆盖并固定。

图3是将图1中的III部位放大而示出的剖视图，模制树脂部40以堵住空隙36的开口部的方式设置，其表面40f以与齿34的突出面(内周侧前端面)34f大致齐平面的方式形成而形成定子14的内周面。在本实施例中，齿34的突出面34f形成以中心线O为中心的圆筒面，模制树脂部40的表面40f的与齿34相接的周向的两端部也为以中心线O为中心的圆筒面。如图2所示，该模制树脂部40包括包覆线圈38从定子芯30向轴向的外方突出的线圈端38e的端包覆部40e在内而一体地设置。需要说明的是，在图1中，省略了表示线圈38及模制树脂部40的截面的影线。相当于图1的图5、图7、图8也是同样。

定子14的内径尺寸即齿34的突出面34f的直径尺寸比转子12的外径尺寸稍大，在转子12的圆筒形状的外周面与定子14的圆筒形状的内周面之间设置有稍微的间隙。因此，从转子轴20的轴向流通孔26经过径向流通孔28而向转子芯22供给且利用离心力等在转子芯22内流通而流出到转子12的外周面的冷却流体通过与定子14的内周面之间的间隙而向旋转电机10的轴向排出。然而，若间隙尺寸小，则得不到充分的流通流量，拖拽损失有可能因该冷却流体的滞留而变大。因而，在本实施例中，在形成定子14的内周面的模制树脂部40的表面40f设置在与中心线O平行的轴向上延伸的槽42，使冷却流体容易流动。

即，所述模制树脂部40以填埋多个齿34之间的全部的空隙36的方式设置，在堵住该多个空隙36的开口部的全部的表面40f，分别在与中心线O平行的轴向上设置有1条用于使冷却流体流通的槽42。槽42在图3所示的与中心线O垂直的剖视图中，以比将齿34的突出面34f延长至空隙36部分的情况下的假想表面(以中心线O为中心的圆筒面)fv向外周侧凹陷的方式形成，在本实施例中，设置有截面V字形状的槽42。该槽42至少比图2中的转子12的轴向的全长长，设置于向转子12的轴向的两侧延伸出的范围，在本实施例中，设置于包括覆盖线圈端38e的端包覆部40e在内的定子14的全长。这样的槽42例如在向配设有线圈38的多处空隙36的全部填充树脂材料而将模制树脂部40注射成形的情况下，通过在进行该注射成形的成形模具的成形面设置与槽42的截面形状对应的截面三角形的凸条，能够在夹着齿34而设置于周向的多处的全部的模制树脂部40的表面40f同时形成。

在这样的本实施例的旋转电机10中，由于在向定子芯30的空隙36填充树脂材料而得到的多处模制树脂部40的全部的表面40f分别在轴向上设置有槽42，所以与转子12的外周面之间确保冷却流体的流通截面，从转子轴20供给到转子芯22的冷却流体如图2的箭头A所示，利用离心力等在转子芯22内向径向的外侧流通而向转子12的外周面流出后，通过槽42而向轴向顺畅地流通，由冷却流体的滞留引起的拖拽损失被降低。在该情况下，由于无需如专利文献1那样为了排出冷却流体而在定子芯30设置流通孔，所以不会阻碍磁通的流动，旋转电机10的效率维持为良好。

另外，在本实施例中，由于在多个(15处)模制树脂部40的全部的表面40f设置有槽42，所以能够充分确保冷却流体的流通流量而合适地抑制滞留。另外，在本实施例中，由于相对于多处空隙36通过注射成形同时填充树脂材料而设置模制树脂部40，所以仅在该注射成形的成形模具设置与槽42的截面形状对应的截面三角形的凸条就能够在表面40f设置槽42，能够简单地实施而加工成本的增加被抑制，并且树脂材料的需要量与槽42相应地变少而材料成本被节省。

另外，在专利文献1中记载了在模制树脂设置流通孔来排出冷却流体的技术，但在该情况下，可设想：龟裂以流通孔为起点而产生、进展，模制树脂脱落，但在本实施例中，仅在模制树脂部40的表面40f设置槽42即可，因此龟裂产生或者模制树脂部40脱落的可能性低。另外，由于不需要用于设置流通孔的后加工，所以制造成本的增加被抑制。

接着，说明本发明的另一实施例。需要说明的是，在以下的实施例中，对与所述实施例实质上共通的部分标注相同的附图标记，省略详细的说明。

图4是相当于图3的剖视图，在模制树脂部40的表面40f，取代所述槽42而在轴向的全长设置有一对槽50、52。在该情况下，也可得到由这些槽50、52促进冷却流体的排出、由冷却流体的滞留引起的拖拽损失被降低等与所述实施例同样的作用效果。另外，绕着中心线O的槽50、52的间隔成为不等间隔，并且槽50、52的总数成为齿34的2倍，因此振动、异响的产生被抑制。即，因槽50、52的有无而在冷却流体产生压力差，因该压力差而转子12产生旋转变动，另一方面，旋转电机10与齿34的数量对应地产生转矩变动，因此，由该转矩变动引起的旋转变动和由压力差引起的旋转变动共振而振动、异响有可能恶化，但由于槽50，52的总数量与齿34的数量不同并且槽50、52的间隔为不等间隔，所以由共振引起的振动、异响的产生被抑制。

图5及图6的旋转电机60是在转子12的轴向上相邻地设置有旋转变压器62的情况，图5是图6的V-V向视部分的与中心线O垂直的概略剖视图，图6是图5的VI-VI向视部分的概略轴向剖视图。转子12、定子14及转子轴20与所述实施例同样地构成，转子轴20的一端部经由轴承64而由后罩66以能够绕着中心线O旋转的方式支撑。后罩66相当于支撑部件，构成固定定子14的旋转电机60的壳体的一部分。即，该旋转电机60是旋转变压器内置型的旋转电机。

旋转变压器62在轴向上配设于后罩66与转子12之间，具备固定于转子轴20的旋转变压器转子68和固定于后罩66的旋转变压器定子70。旋转变压器转子68构成为具备将许多圆环形状的钢板以相对于中心线O垂直的姿势在轴向上层叠而得到的转子芯，旋转变压器定子70构成为具备将许多圆环形状的钢板以相对于中心线O垂直的姿势在轴向上层叠而得到的定子芯和缠绕于在该定子芯的内周面设置的多个齿的多个旋转变压器线圈72。旋转变压器线圈72由旋转变压器罩74覆盖，并且经由连接器76而与外部连接。

在所述后罩66以朝向转子12突出的方式在轴向上设置有将旋转变压器定子70定位并保持于内部的圆筒形状的旋转变压器套筒80。旋转变压器套筒80的外径尺寸与转子12的外径尺寸大致相同，突出至与该转子12的轴向的端面接近的位置，如图6的中心线O的上侧所示，应该在槽42内向轴向流通而向转子12的外部排出的冷却流体有可能被该旋转变压器套筒80阻碍而滞留于槽42内。相对于此，在旋转变压器套筒80在绕着中心线O的多处设置有在轴向上延伸的缝隙82，并且这些缝隙82中的至少一个缝隙82绕着中心线O而设置于与上述槽42一致的位置。在本实施例中，在绕着中心线O而为120°间隔的3处具备缝隙82，该3处缝隙82均设置于与槽42一致的位置。缝隙82均在旋转变压器套筒80的前端开口，如图6的中心线O的下侧所示，在与缝隙82对应的位置的槽42内沿着箭头A向轴向流通的冷却流体直接向缝隙82内排出。

即，在本实施例的旋转变压器内置型的旋转电机60中，将旋转变压器定子70定位并保持的旋转变压器套筒80设置于后罩66，在槽42内在轴向上流通的冷却流体的排出可能会被该旋转变压器套筒80阻碍，但由于设置于旋转变压器套筒80的多个缝隙82绕着中心线O而均设置于与槽42一致的位置，所以通过槽42而向轴向流通的冷却流体向缝隙82内排出，由此，尽管存在旋转变压器套筒80，冷却流体的滞留也被抑制而拖拽损失被合适地降低。

需要说明的是，与缝隙82对应的位置的3处槽42以外的槽42也有助于冷却流体的排出促进。不过，在仅靠与缝隙82对应的位置的3处槽42就能得到预定的冷却流体排出性能的情况下，也可以消除其他的12处槽42的一部分或全部，使模制树脂部40的表面40f为与齿34的突出面34f相同的以中心线O为中心的圆筒面。

图7是相当于图1的概略剖视图，该旋转电机90与所述旋转电机10相比，在15处模制树脂部40中的一部分(在图7中是5处)模制树脂部40的表面40f没有槽42，该表面40f为与齿34的突出面34f相同的以中心线O为中心的圆筒面。根据这样的旋转电机90，可得到由设置于10处模制树脂部40的表面40f的槽42促进冷却流体的排出、由冷却流体的滞留引起的拖拽损失被降低等与所述实施例同样的作用效果。另外，在模制树脂部40的各表面40f设置的槽42的数量在1条与0条之间不同，绕着中心线O的槽42的间隔成为不等间隔，因此，因由槽42的有无引起的冷却流体的压力差而产生的转子12的旋转变动变得不规则，并且，槽42的总数与齿34的数量不同，因此，由与齿34的数量对应的转矩变动引起的与转子12的旋转变动的共振被抑制，由该共振引起的振动、异响的产生被抑制。

图8是相当于图1的概略剖视图，该旋转电机92与所述旋转电机10相比，在15处模制树脂部40中的一部分(在图8中是5处)模制树脂部40的表面40f取代所述槽42而设置有图4所示的一对槽50、52。即，在表面40f设置有单个槽42的模制树脂部40和在表面40f设置有一对槽50、52的模制树脂部40绕着中心线O混合存在。根据这样的旋转电机92，可得到由设置于10处模制树脂部40的表面40f的槽42及设置于5处模制树脂部40的表面40f的槽50、52促进冷却流体的排出、由冷却流体的滞留引起的拖拽损失被降低等与所述实施例同样的作用效果。另外，设置于模制树脂部40的各表面40f的槽42、50、52的数量在1条与2条之间不同，绕着中心线O的槽42、50、52的间隔成为不等间隔，因此，因由槽42、50、52的有无引起的冷却流体的压力差而产生的转子12的旋转变动变得不规则，并且，槽42、50、52的总数与齿34的数量不同，因此，由与齿34的数量对应的转矩变动引起的与转子12的旋转变动的共振被抑制，由该共振引起的振动、异响的产生被抑制。

需要说明的是，也能够对图5及图6的旋转变压器内置型的旋转电机60应用图7、图8的技术，旋转变压器套筒80的多个缝隙82绕着中心线O而设置于与设置有槽42或槽50、52的模制树脂部40一致的位置即可。

以上，基于附图而详细地说明了本发明的实施例，但这些只不过是一实施方式，本发明能够以基于本领域技术人员的知识而施加各种变更、改良后的方案来实施。

附图标记说明

10、60、90、92：旋转电机12：转子14：定子30：定子芯34：齿34f：突出面36：空隙38：线圈40：模制树脂部40f：表面42、50、52：槽62：旋转变压器66：后罩(支撑部件)70：旋转变压器定子80：旋转变压器套筒82：缝隙O：中心线

Claims (4)

1.一种旋转电机(10；60；90；92)，具备筒形状的定子(14)和在所述定子(14)的内周侧以能够绕着与该定子(14)共同的中心线(O)旋转的方式配设的转子(12)，

并且，所述定子(14)具有：

定子芯(30)，呈筒形状，并且在绕着所述中心线(O)的周向上隔开预定的空隙(36)而设置有多个向该筒形状的内周侧突出的齿(34)；

多个线圈(38)，以缠绕于所述多个齿(34)的方式配设于所述空隙(36)内；

多处模制树脂部(40)，以分别填埋所述空隙(36)的方式被填充树脂材料而覆盖所述线圈(38)，并且堵住该空隙(36)的表面(40f)与所述齿(34)的突出面(34f)大致齐平面而形成所述定子(14)的内周面，

所述旋转电机(10；60；90；92)的特征在于，

在所述多处模制树脂部(40)中的至少一部分模制树脂部(40)的所述表面(40f)，在与所述中心线(O)平行的轴向上设置有槽(42；50、52)。

2.根据权利要求1所述的旋转电机(90；92)，其特征在于，

在所述多处模制树脂部(40)的所述表面(40f)设置的所述槽(42；50、52)的总数与所述齿(34)的数量不同。

3.根据权利要求1所述的旋转电机(90；92)，其特征在于，

在所述多处模制树脂部(40)各自的所述表面(40f)设置的所述槽(42；50、52)的数量不同。

4.根据权利要求1所述的旋转电机(60)，其特征在于，

所述转子(12)由支撑部件(66)以能够绕着所述中心线(O)旋转的方式进行支撑，并且在所述轴向上在所述支撑部件(66)与所述转子(12)之间配设有旋转变压器(62)，

在所述支撑部件上以朝向所述转子(12)突出的方式设置有将旋转变压器定子(70)定位并保持于内部的圆筒形状的旋转变压器套筒(80)，并且在该旋转变压器套筒(80)上在绕着所述中心线(O)的多处设置有沿着所述轴向延伸的缝隙(82)，

所述槽(42)绕着所述中心线(O)而以包括与多处所述缝隙(82)中的至少一个缝隙(82)一致的位置的方式设置。