CN1877966B

CN1877966B - 电动机

Info

Publication number: CN1877966B
Application number: CN2006100846059A
Authority: CN
Inventors: 涩川佑一; 金子雄太郎
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2005-06-09
Filing date: 2006-05-19
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2026-05-19
Also published as: US7528517B2; JP4857615B2; JP2006345655A; US20060279156A1; CN1877966A

Abstract

本发明涉及一种电动机，其线圈结线结构可防止由于作为热源的结线部集中在定子芯体的外周侧或内周侧的某一侧而造成一侧高度变热，提高电动机的冷却性能。其中设有在周向上具有多个永久磁体(9)的转子(2)和在周向上具有多个线圈(13)并形成圆环状的定子芯体(10)。将线圈(13)的卷线端部间进行结线的结线部分由位于定子芯体(10)的外周侧的外周侧结线部(21u、21v、21w、24)和位于定子芯体(10)的内周侧的内周侧结线部(22u、22v、22w)组成。

Description

电动机

技术领域

本发明涉及一种电动机，特别是轴向间隙型电动机。

背景技术

以往，三相电动机中，U相线圈、V相线圈、W相线圈的各线圈卷线将卷线终端在定子芯体的外周侧或内周侧结线。

图8表示现有的三相电动机的线圈结线结构，其(a)是外周结线的说明图，(b)是内周结线的说明图。

如图8所示，三相电动机的U相线圈(U1～U3)、V相线圈(V1～V3)、W相线圈(W1～W3)的各线圈卷线分别绕31圈(31t)后，与结线有各线圈端末的中性线一起，在线圈的外周侧结线(外周结线。参照(a))，或在线圈的内周侧结线(内周结线。参照(b))。

作为这样的线圈结线结构，例如公知有特开2004-282989号公报公开的技术。

但是，上述现有技术，仅在定子芯体的外周侧或仅在内周侧配置作为热源的结线部，所以热源会集中在定子芯体的外周侧或内周侧的某一侧，而仅该一侧高度变热，电动机的冷却性能是不理想的。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而研发的，其目的在于，提供一种冷却性能上有利的电动机的线圈结线结构。

本发明的电动机由具有多个永久磁体的转子和相对该转子的轴向侧面配置并具有多个线圈的定子构成，其特征在于，上述定子由配置成圆环状的多个定子芯体构成，上述线圈分别绕于该定子芯体上，上述线圈在定子芯体的外周侧具有将外周侧线圈卷线端部间结线的外周侧结线部，在定子芯体的内周侧具有将内周侧线圈卷线端部间结线的内周侧结线部，上述线圈具有多个相，每个相的上述线圈串联连接，并通过在上述外周侧和上述内周侧相互交替而结线，形成闭合回路。

由此，可防止由于热源集中在定子芯体的外周侧或内周侧的某一侧而造成仅一侧高度变热，防止电动机的冷却性能的恶化。

附图说明

图1是表示使用本发明的结线结构的轴向间隙型电动机的整体剖面图；

图2是本发明的第一实施例的线圈结线结构的说明图；

图3是图2的线圈结线结构的结线顺序的说明图；

图4是本发明的第二实施例的线圈结线结构的说明图；

图5是图4的线圈结线结构的结线顺序的说明图；

图6是本发明的第三、四实施例的线圈结线结构的结线顺序的说明图；

图7表示本发明的第五实施例的线圈结线结构，其(a)是线圈级是奇数时的剖面说明图，(b)是线圈级是偶数时的剖面说明图；

附图标记说明

2 转子

3 定子

9 永久磁体

10、20定子芯体

11 电动机壳

11d 冷却用壁

12 齿

13 线圈卷线

16a、16b 端部结线部

17 背承轭

21u、21v、21w 外周侧结线部

22u、22v、22w 内周侧结线部

23u、23v、23w 外周侧取出部

24外周侧结线部(中性线)

25u、25v、25w 内周侧取出部

26内周侧结线部(中性线)

31u、31v、31w外周侧线圈卷线端部

32u、32v、32w内周侧线圈卷线端部

U1～U4 U相线圈

V1～V4 V相线圈

W1～W4 W相线圈

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施例进行说明。

图1是表示使用本发明的线圈结线结构的轴向间隙型电动机的整体剖面图，轴向间隙型电动机具有旋转轴1、转子2、定子3和电动机壳11，上述电动机壳11由前方侧壳11a、后方侧壳11b和两侧壳11a、11b上螺栓结合的外周壳11c构成。

上述旋转轴1由设于前方侧壳11a上的第一轴承部5和设于后方侧壳11b上的第二轴承部6自由旋转地支承。另外，上述旋转轴1的后方端部设有检测轴转速的旋转传感器7。

上述转子2由固定在上述旋转轴1上的由电磁钢板(强磁性体)构成的转子基座8和一部分埋入转子基座的与定子3的相对面的多个永久磁体9构成，以固定在上述旋转轴1上，相对从定子3施予的旋转磁通而对永久磁体9产生反作用力，以旋转轴1为中心旋转。上述多个永久磁体9相邻的表面磁极(N极、S极)配置成互不相同。在此，转子2和定子3之间存在称为气隙4的间隙，互不接触。

上述定子3固定在上述后方侧壳11b上，由具有齿12和线圈13的定子芯体和背承轭17构成。上述线圈卷线13经由绝缘体(未图示)卷在齿12上。另外，定子3经由其背承轭17保持在后方侧壳11b上。

第一实施例

图2是第一实施例的电动机的线圈结线结构的说明图。如图2所示，定子芯体10在旋转轴(未图示)的周围形成圆环状，沿该圆环在周向上具有多个线圈13。该多个线圈在周向上大致等间隔配置，在向转子(未图示)突出设置的各齿12的周围经由绝缘体(未图示)卷绕形成各相的线圈卷线(线缆)。

并且，多个线圈13是三相线圈，分别具有四个U相线圈(U1～U4)、V相线圈(V1～V4)、W相线圈(W1～W4)。

U相、V相、W相的各线圈，在定子芯体10的外周侧具有外周侧线圈卷线端部31u1～31u4、31v1～31v4、31w1～31w4，在定子芯体10的内周侧具有内周侧线圈卷线端部32u1～32u4、32v1～32v4、32w1～32w4。

并且，外周侧线圈卷线端部31u1、31u4、31v1、31v4、31w1、31w4由位于定子芯体10的外周侧的外周侧结线部21u、21v、21w结线。剩余的外周侧线圈卷线端部31u2、31u3、31v2、31v3、31w2、31w3由外周侧结线部24结线。该外周侧结线部24兼具中性线。

内周侧线圈卷线端部32u1、32u2、32v1、32v2、32w1、32w2由位于定子芯体10的内周侧的内周侧结线部22ua、22va、22wa结线。剩余的内周侧线圈卷线端部32u3、32u4、32v3、32v4、32w3、32w4由位于定子芯体10的内周侧的内周侧结线部22ub、22vb、22wb结线。

由此，U相、V相、W相分别将各线圈串联连接。

本实施例中，外周侧结线部21u、21v、21w上设置外周侧取出部23u、23v、23w，作为外周侧取出结构。

图3是图2的串联连接的情况下的结线顺序说明图。

如图3所示，U相线圈的情况下，从线圈U1向线圈U2通过内周侧(内周侧结线部22ua)，从线圈U2向线圈U3通过外周侧(外周侧结线部24)，从线圈U3向线圈U4通过内周侧(内周侧结线部22ub)，从线圈U4向线圈U1通过外周侧(外周侧结线部21u)而分别结线。即，串联连接的情况下，各相交替具有外周侧结线部和内周侧结线部。

如上所述，作为热源的外周侧结线部21u、21v、21w、24和内周侧结线部22u、22v、22w分散在定子芯体10的外周侧和内周侧，不会集中在一侧，因此不会仅定子芯体10的外周侧或内周侧的一侧高度变热，可提高电动机的冷却性能。

另外，因为具有交替使用外周侧结线部和内周侧结线部而串联结线的串联结线部，从而母线(bus bar)的重合数目可在内周侧和外周侧均等配置，线圈卷线的圈数也可在U相线圈(U1～U4)、V相线圈(V1～V4)、W相线圈(W1～W4)的全部相线圈上均等(30.5圈)配置。

而且，如图8所示，仅在外周侧结线部或仅在内周侧结线部结线的情况下，母线的重合数目变为最大即4，该部分热源集中，所以结线部局部高度变热，但由于外周侧结线部和内周侧结线部交替使用而串联结线，从而如图2所示，母线的重合数目最大也不过是3，所以可抑制结线部局部高度变热，提高电动机的冷却性能。

再者，如图8(a)所示，仅外周侧结线部结线的情况下，母线的重合数目变大为最大即4，结线部的外径变大，但由于交替使用外周侧结线部和内周侧结线部而串联结线，从而母线的重合数目最大也不过是3，所以可防止结线部的外径变大，可靠地使线圈结线部分小型化，节省空间，使整体小型化。

进而，如图8(b)所示，仅在内周侧结线部结线的情况下，由于取出部位于定子芯体的内周侧，所以从该取出部向电动机壳外配线时，需将配线(取出线)配置在电动机的径向上，对应该量电动机在轴向上变长，但如图2所示，通过在外周侧结线部21u、21v、21w设置取出部23u、23v、23w，从而可从定子芯体的外周侧直接向电动机壳外配线，所以可防止电动机在轴向上变长。

第二实施例

图4是第二实施例的电动机的线圈结线结构的说明图。本实施例中，如图4所示，在内周侧结线部22u、22v、22w设置内周侧取出部25u、25v、25w，作为内周侧取出结构。

U相、V相、W相的各线圈，在定子芯体20的内周侧具有内周侧线圈卷线端部32u1～32u4、32v1～32v4、32w1～32w4，在定子芯体20的外周侧具有外周侧线圈卷线端部31u1～31u4、31v1～31v4、31w1～31w4。

内周侧线圈卷线端部32u1、32u4、32v1、32v4、32w1、32w4由内周侧结线部22u、22v、22w结线。剩余的内周侧线圈卷线端部32u2、32u3、32v2、32v3、32w2、32w3在内周侧结线部26结线。该内周侧结线部26兼具中性线。

外周侧线圈卷线端部31u1、31u2、31v1、31v2、31w1、31w2由外周侧结线部21ua、21va、21wa结线。剩余的外周侧线圈卷线端部31u3、31u4、31v3、31v4、31w3、31w4由外周侧结线部21ub、21vb、21wb结线。

由此，U相、V相、W相分别将各线圈串联连接。

图5是图4的串联连接的情况下的结线顺序说明图。

如图5所示，U相线圈的情况下，从线圈U1向线圈U2通过外周侧(外周侧结线部21ua)，从线圈U2向线圈U3通过内周侧(内周侧结线部26)，从线圈U3向线圈U4通过外周侧(外周侧结线部21ub)，从线圈U4向线圈U1通过内周侧(内周侧结线部22u)而分别结线。即，串联连接的情况下，各相交替具有内周侧结线部和外周侧结线部。

如上所述，作为热源的内周侧结线部22u、22v、22w、26和外周侧结线部21u、21v、21w分散在定子芯体10的内周侧和外周侧，而不会集中在一侧，因此不会仅定子芯体20的内周侧或外周侧的一侧高度变热，可提高电动机的冷却性能。

另外，具有交替使用外周侧结线部和内周侧结线部而串联结线的串联结线部，从而母线(bus bar)的重合数目可在内周侧和外周侧均等配置，线圈卷线的圈数也可在U相线圈(U1～U4)、V相线圈(V1～V4)、W相线圈(W1～W4)的全部相线圈上均等(30.5圈)配置。

而且，如图8所示，仅在外周侧结线部或仅在内周侧结线部结线的情况下，母线的重合数目变为最大即4，该部分热源集中，所以结线部局部高度变热，但由于内周侧结线部和外周侧结线部交替使用而串联结线，从而如图4所示，母线的重合数目可以最大也不过是3，所以可抑制结线部局部高度变热，提高电动机的冷却性能。

第三、四实施例

图6是第三实施例和第四实施例的线圈结线结构的结线顺序的说明图。

如图6所示，U相、V相、W相的各线圈分别设置六个的情况下，结线部的顺序也是从外周侧结线部到内周侧结线部、或从内周侧结线部到外周侧结线部、外周侧和内周侧反复交替。

例如，U相线圈(U1～U6)的结线顺序如下。

第三实施例

如图6的(a)部分所示，从线圈U1向线圈U6串联连接的情况下，从线圈U1向线圈U2通过内周侧(内周侧结线部)，从线圈U2向线圈U3通过外周侧(外周侧结线部)，从线圈U3向线圈U4通过内周侧(内周侧结线部)，从线圈U4向线圈U5通过外周侧(外周侧结线部)，从线圈5向线圈U6通过内周侧(内周侧结线部)，从线圈U6向线圈1通过外周侧(外周侧结线部)分别结线。或者，从线圈U1向线圈U2通过外周侧，以后反复从内周到外周进行，从线圈U6向线圈U1通过内周侧而分别结线。

第四实施例

从线圈U1向线圈U2，从线圈3向线圈U4，从线圈U5向线圈U6串联连接，而线圈U1和线圈U4和线圈U6、线圈U2和线圈U3和线圈U5并联连接的情况下，如图6(b)所示，串联连接通过内周侧(内周侧结线部)分别结线，并联连接通过外周侧(外周侧结线部)分别结线。或者，串联连接通过外周侧(外周侧结线部)分别结线，并联连接通过内周侧(内周侧结线部)分别结线。

第五实施例

图7是第五实施例的线圈结线结构，其(a)是线圈的段数为奇数的情况下的剖面说明图，(b)是线圈的段数为偶数的情况下的剖面说明图。在此，线圈的段数是指层状卷绕在齿12上的线圈卷线13的层数。即，线圈卷线13卷绕在齿12上两层的情况下，线圈段数是2。

如图7所示，使各线圈的段数为奇数，定子芯体内周侧的线圈卷线13的端部从转子(未图示)侧、即从齿12的突出端侧取出，定子芯体外周侧的线圈卷线13的端部从电动机壳11侧即齿12的基部侧取出。并且，定子芯体内周侧的线圈卷线13的端部结线部16a配置在形成于电动机壳11内部的电动机旋转轴侧的冷却用壁11d所形成的隔离部分，定子芯体外周侧的线圈卷线13的端部结线部16b配置在电动机壳11内部的壳体外周侧面和背承轭17的间隙中(参照图7(a))。

另外，使各线圈的段数为偶数，定子芯体内周侧和定子芯体外周侧两者的线圈卷线13的端部从电动机壳11侧即齿12的基部侧取出，定子芯体内周侧的线圈卷线13的端部结线部16a配置在形成于电动机壳11内部的冷却用壁11d和背承轭17的间隙中，定子芯体外周侧的线圈卷线13的端部结线部16b配置在电动机壳11内部的壳体外周侧面和背承轭17的间隙(参照图7(b))。

这样，将线圈卷线在定子芯体内周侧从上，定子芯体外周侧从下分别结线的情况下，线圈段数为奇数，定子芯体内周侧和定子芯体外周侧都从下结线的情况下，线圈段数为偶数。即，由于定子芯体内周侧设置的冷却翼的影响使线圈内周结线时，使线圈卷线的取出成齿部突出端侧(转子侧)进行，则空间效率提高。

而在定子芯体外周侧，结线部为线圈之下，可从齿部基部侧进行线圈卷线的取出。因此，若线圈段数为奇数，则卷绕开始和卷绕结束成上下，所以可满足上述条件。结果，线圈结线部分小型化，省空间化，可使整体小型化。

这种情况下，使线圈卷线从内周侧开始卷绕，从而可使端子部配置在外周侧，所以与外周母线的结线作业性提高。

另外，实施例中，用三相电动机进行的说明，但相数不限于此，本发明也可适用于比3相大的相数的电动机。

Claims

1.一种电动机，该电动机由具有多个永久磁体的转子和相对该转子的轴向侧面配置并具有多个线圈的定子构成，其特征在于，上述定子由配置成圆环状的多个定子芯体构成，上述线圈分别绕于该定子芯体上，上述线圈在定子芯体的外周侧具有将外周侧线圈卷线端部间结线的外周侧结线部，在定子芯体的内周侧具有将内周侧线圈卷线端部间结线的内周侧结线部，上述线圈具有多个相，每个相的上述线圈串联连接，并通过在上述外周侧和上述内周侧相互交替而结线，形成闭合回路。

2.如权利要求1所述的电动机，其特征在于，分别使上述线圈的段数为奇数，上述内周侧线圈卷线端部位于上述定子芯体的突出端侧，上述外周侧线圈卷线端部位于上述定子芯体的基部侧。

3.如权利要求2所述的电动机，其特征在于，上述线圈分别自上述定子芯体的内周侧缠绕。