CN210898671U - 旋转电机的定子结构以及具备此定子结构的车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种能够将定子内部的热有效地放出至外部的旋转电机的定子结构以及具备此定子结构的车辆。旋转电机的定子结构包括：定子铁芯(34)，具有包含开口槽的槽(42)；定子线圈(36)，被插入至槽(42)；散热部(30)，配置在定子铁芯(34)的一侧面侧；以及一个以上的热管部(46)，连结于散热部(30)，且热管部(46)在内部具有工作液体，热管部(46)从散热部(30)朝定子铁芯(34)的另一侧面的方向延伸且配置在槽(42)内。

Description

旋转电机的定子结构以及具备此定子结构的车辆

技术领域

本实用新型涉及一种旋转电机的定子(stator)结构以及具备此定子结构的车辆。

背景技术

例如，在专利文献1中公开了一种旋转电机的定子结构，其相对于开口槽(openslot)而配置有线圈(coil)与热管(heat pipe)。专利文献1所公开的冷却结构中，在定子铁芯的槽底侧线圈与槽开口侧线圈之间，配置有板(plate)状的热管。

专利文献1中，通过以此方式构成，从而能够利用通过线圈端部的槽底侧线圈与槽开口侧线圈之间的冷却气体来冷却发热部。

[现有技术文献]

[专利文献]

专利文献1：日本专利特开平10-248211号公报

实用新型内容

[实用新型所要解决的问题]

此外，在专利文献1所公开的旋转电机的定子结构中，从槽内径侧朝向槽外径侧，以内径侧线圈、热管、外径侧线圈这一顺序而配置在槽内。由于采用内径侧线圈位于槽的最大内径部的配置，因此在内径侧线圈产生的磁链变大。由此，在内径侧线圈产生的涡电流变大，涡电流损失增加。其结果，有马达效率下降之虞。

而且，为了效率良好地冷却热管，必须基于发热部与散热部的温差来使填充在热管内的工作液体位移，通过所述工作液体的位移来使热量移动。专利文献1所公开的旋转电机的定子结构中，热管被收纳在线圈的线圈末端(coil end)(跨接部)，因而难以散热，并且难以加大表面积，因此散热所带来的温度下降变得小。由此，发热部与散热部难以产生温差，因此难以提高冷却能力。

本实用新型是有鉴于所述方面而完成，目的在于提供一种能够将定子内部的热有效地放出至外部的旋转电机的定子结构以及具备此定子结构的车辆。

[解决问题的技术手段]

(1)为了达成所述目的，本实用新型包括：定子铁芯(stator core)，具有包含半开口槽(semi open slot)的开口槽；磁场用线圈，被插入所述开口槽；散热部，至少配置在所述定子铁芯的一侧面侧；以及一个以上的热管部，连结于所述散热部，且所述热管部在内部具有工作液体，所述热管部从所述散热部朝所述定子铁芯的另一侧面的方向延伸且配置在所述开口槽内。

(2)根据(1)所述的旋转电机的定子结构，包括多个热管单元，所述热管单元包含所述散热部与所述一个以上的热管部，所述多个热管单元包含所述散热部配置在所述定子铁芯的一侧面侧的所述热管单元、及所述散热部配置在所述定子铁芯的另一侧面侧的所述热管单元。

(3)根据(1)或(2)所述的旋转电机的定子结构，所述热管部在所述开口槽内，较所述磁场用线圈靠所述定子铁芯的内径而配置。

(4)根据(1)至(3)中任一项所述的旋转电机的定子结构，所述热管部呈管状体，在所述管状体的表面具有强磁性体层。

(5)、根据(4)所述的旋转电机的定子结构，所述强磁性体层仅覆盖面向所述开口槽内面的面的表层。

(6)、根据(1)至5中任一项所述的旋转电机的定子结构，所述散热部包括散热单元，所述散热单元具有沿着所述定子铁芯的周方向隔着间隙而配置的多个鳍片、及支撑所述多个鳍片的支撑板，所述各鳍片包含板状体，所述板状体是从所述磁场用线圈的线圈末端朝向外部，沿着所述旋转电机的轴方向而大致平行地延伸。

(7)、根据(2)所述的旋转电机的定子结构，所述热管单元包含分割构成的多个热管单元，所述多个热管单元是遍布所述定子铁芯的整周而配置。

(8)、一种车辆，包括(1)至(7)中任一项所述的旋转电机的定子结构。

[实用新型的效果]

本实用新型中，能够获得可将定子内部的热有效地放出至外部的旋转电机的定子结构以及具备此定子结构的车辆。

附图说明

图1是从车辆后方观察动力装置的剖面示意图，所述动力装置包含适用了本实用新型的实施方式的旋转电机的定子结构的定子。

图2是表示配置在电动机内的定子铁芯、散热部及热管部的放大立体图。

图3是省略图2所示的定子线圈，而将定子铁芯、散热部及热管部简化的放大立体图。

图4是表示图3所示的热管单元的立体图。

图5是沿着图4的V-V线的纵剖面放大图。

图6是表示槽内的定子线圈与热管的位置关系的剖面示意图。

图7是表示在管状体的表面中，包覆有强磁性体层的面的放大剖面示意图。

图8是适用了本实用新型的另一实施方式的旋转电机的定子结构的、定子铁芯的立体图。

图9是省略图8所示的定子线圈，而将定子铁芯、散热部及热管部简化的放大立体图。

图10是表示图9所示的一对热管单元的立体图。

图11是本申请人所创作的比较例的热管单元的立体图。

符号的说明

12：电动机(旋转电机)

30：散热部

34：定子铁芯

36：定子线圈(磁场用线圈)

42：槽(开口槽)

46：热管部

48a、48b：热管单元

50：管状体

56：强磁性体层

59：鳍片

具体实施方式

接下来，一边适当参照附图，一边详细说明本实用新型的实施方式。

图1是从车辆后方观察动力装置的剖面示意图，所述动力装置包含适用了本实用新型的实施方式的旋转电机的定子结构的定子，图2是表示配置在电动机内的定子铁芯、散热部及热管部的放大立体图。另外，各附图中，“前后”表示车辆前后方向，“左右”表示左右方向(车宽方向)，“上下”表示车辆上下方向(铅垂上下方向)。

本实施方式中，以下举在作为电动汽车(车辆)的动力单元(power unit)而使用的动力装置10中装入有电动机(旋转电机)12的示例进行说明。另外，车辆并不限定于电动汽车，例如也可适用于混合动力(hybrid)汽车或插电(plug in)混合动力汽车等其他车辆。

所述动力装置10作为如下所述的驱动源发挥功能，即，其被搭载于电动汽车中，将电力转换为旋转力，并且将所转换的旋转力传递至驱动轮，以用于驱动电动汽车。

如图1所示，动力装置10包括电动机12，所述电动机12具有沿着左右方向延伸的转子轴(rotor shaft)14。所述电动机12将电能转换成转子轴14的旋转运动。

电动机12是包括转子轴(轴)14、壳体(housing)16、转子(rotor)18及定子20而构成。转子轴14经由配置在壳体16内的轴承(bearing)22a、22b而旋转自如地受到轴支撑。在定子20上，设有从所述定子20沿着转子轴14的轴方向而突出的左右的线圈末端24、24。

在壳体16的内部，形成有收容转子18及定子20等的马达室(内部空间)。在壳体16的上部，朝向右侧的线圈末端24输送工作油(制冷剂)的工作油供给路26沿着转子轴14的轴方向而延伸。而且，在壳体16的上部，分别设有：滴落口28，使通过工作油供给路26所输送的工作油(制冷剂)朝向线圈末端24滴落；以及滴落口32，使所述工作油(制冷剂)朝向后述的散热部30滴落。

定子20是形成为环状，被安装在壳体16的内周面。定子20具有定子铁芯34、及安装于定子铁芯34的定子线圈(磁场用线圈)36，使旋转磁场作用于转子18。由从定子线圈36的左右侧的端面突出的导线部分构成线圈末端24。所述线圈末端24是由将卷绕于后述的牙(teeth)38(参照图3)的导线翻折的部分所形成。

定子铁芯34是以围绕转子18的方式而形成为环状。所述定子铁芯34例如为通过将沿着周方向而分割的多个片(piece)彼此连结而形成的分割型定子、或者通过将多片电磁钢板沿轴方向层叠而形成的层叠型定子中的任一种皆可。

如图3所示，定子铁芯34具有环状的磁轭(yoke)40、多个牙38及多个槽42。另外，本实施方式的槽42包含形成有狭缝(slit)44的开口槽，所述狭缝44的径方向内侧被封闭，且在邻接的牙38、38的前端彼此之间开口(参照图7)。狭缝44与形成在其里侧的槽42连通。另外，本实施方式中，槽42是由开口槽所形成，但并不限定于此，例如也可由半开口槽所形成。

定子线圈36是包含U相、V相、W相的三相线圈。本实施方式中，定子线圈36例如包含彼此连结而使用的多个分割线圈(segment coil)(分割导线)。

如图2所示，在定子铁芯34的一侧面侧(沿着转子轴14的轴方向的一端侧)且接近定子线圈36的线圈末端24的部位，配置有如后所述那样包含多个散热鳍片的散热部30。在所述散热部30，如图4所示，连结有内部具有工作液体54(参照图5)的热管部46的一端部。由散热部30与热管部46构成热管单元48。另外，散热部30仅配置在热管部46的沿着轴方向的一端部，热管部46的另一端部成为自由端46a。

热管部46从散热部30朝向定子铁芯34的另一侧面的方向而延伸，并且在侧视时，分别收容并支撑于沿着定子铁芯34的周方向而配置的多个槽42内(内径侧)。热管部46是与转子轴14的旋转轴大致平行地延伸，且具有从定子铁芯34的一侧沿着另一侧延伸的管状体50。管状体50仅有沿着轴方向的一端部连结于散热部30而受到悬挑支撑。

如图5的放大剖面图所示，所述管状体50例如包括中空的管本体、管芯(wick)(毛细血管结构)52及工作液体(例如水)54而构成，所述中空的管本体是以铜等导热性良好的材料而成形，所述管芯是沿着管本体的内壁而呈剖面环状地设置，所述工作液体54被真空密闭在管本体的通路内。

各管状体50的端面形成为四隅角部经倒角成R面的中空的大致矩形状。管状体50的表面是由强磁性体层56予以包覆。所述强磁性体层56例如是由以铁等强磁性材料所形成的薄的膜体而形成。

而且，强磁性体层56仅覆盖面向槽42的内面的管状体50的三个面的表层。即，如图7所示，在面向槽42的内面的第1面58a、第2面58b及第3面58c设有强磁性体层56，而在未面向槽42的内面的内径侧的第4面58d，未设有强磁性体层56。这是因为，由强磁性体层56所包覆的部分仅为面向磁链变化大的槽42的内面的面即可。

另外，本实施方式中，使各管状体50的端面形成为大致矩形状，由此，仅在第1面58a～第3面58c设有强磁性体层56，但并不限定于此。优选的是，至少仅在面向槽42的内面的管状体50的面上设置强磁性体层56。

如图6所示，在各槽42内，在定子铁芯34的径方向外侧且槽42的里侧配置有多个定子线圈36(分割线圈)。而且，在各槽42内，在与里侧(外径侧)为相反侧的狭缝44侧(开口侧)配置有管状体50。即，热管部46的管状体50是在槽42内，比定子线圈36靠内径且在槽42内配置在最内径侧。另外，管状体50的位于最内径侧的面(第4面58d)是以下述方式而配置，即，与牙38的前端面大致齐平或者较前端面位于内径侧，且不会从牙38的前端面朝内径侧突出(参照图7)。

如图4所示，散热部30包含散热单元62，所述散热单元62具有：多个鳍片59，沿着定子铁芯34的周方向隔着间隙而配置；以及支撑板60，支撑多个鳍片59。各鳍片59包含侧视时呈大致矩形状的薄的板状体。多个板状体是由呈大致圆弧状的支撑板60予以支撑，从定子线圈36的线圈末端24朝向外部而沿着转子轴14的轴方向大致平行地延伸。

如图2所示，热管单元48包含沿着周方向分割构成的多个热管单元48。多个热管单元48是遍布定子铁芯34的整周而配置。另外，本实施方式中，例示了包含沿着周方向以约90度分割为四处地构成的四个热管单元48的情况，但并不限定于此。另外，在对安装有定子线圈36的定子铁芯34的组装时，既可将各热管单元48从定子铁芯34的内径侧予以插入，或者也可沿着转子轴14的轴方向予以插入。

返回图1，转子18包括被固定于转子轴14的未图示的多个钢板、及设在多个钢板间的未图示的永磁铁，且以借助定子20所生成的旋转磁场来旋转的方式而设。

适用了本实施方式的定子结构的动力装置10基本上以上述方式构成，接下来说明其作用效果。

本实施方式中，在定子铁芯34的一侧面侧(转子轴14的一端侧)且接近定子线圈36的线圈末端24的部位，配置有散热部30。而且，热管部46从散热部30朝定子铁芯34的另一侧面的方向延伸且配置在槽42内。

定子铁芯34的槽42内部容易发热，且热容易积聚。本实施方式中，能够经由被封入热管部46内的工作液体54，来使定子铁芯34的槽42内部(发热部)的热(参照图2的网点)移动到接近线圈末端24而配置的散热部30的鳍片59(参照图2的粗线虚线)。移动到散热部30的鳍片59的热通过表面积大而冷却效果得到提高的多个鳍片59散发至外部。而且，散热部30的鳍片59通过从滴落口32喷出的工作油(制冷剂)也得到冷却。

而且，本实施方式中，定子铁芯34内部会因电动机12的旋转驱动引起的损失而受到加热，另一方面，散热部30的鳍片59通过从滴落口32喷出的工作油等而得到冷却。在所述定子铁芯34内部、与接近线圈末端24的散热部30的鳍片59之间产生温差。因该产生的温差，热管部46内的工作液体循环，从而自动推进热的移动。其结果，本实施方式中，能够将定子铁芯34内部的热有效地放出至外部。

进而，本实施方式中，热管部46(管状体50)在槽42(开口槽或半开口槽)内，较定子线圈36靠定子铁芯34的内径配置。由此，本实施方式中，避免定子线圈36配置在槽42内的最大内径部，由此，能够抑制定子线圈36中的涡电流的产生。

定子铁芯34的内径侧的磁通变化大，因此对于热管部46，为了降低大的涡电流的产生，在热管部46的表层设有由强磁性体的薄膜体所包覆的强磁性体层56。由此，本实施方式中，通过强磁性体层56来进行磁屏蔽。而且，通过减薄强磁性体层56的膜厚，能够抑制强磁性体层56自身产生的涡电流损失。

进而，本实施方式中，包覆管状体50的强磁性体层56仅覆盖面向槽42的内面的三个面(第1面58a、第2面58b及第3面58c)的表层(参照图)。由此，本实施方式中，能够利用强磁性体层56来对仅面向磁链变化大的槽42内的面，而非对管状体50的整个面进行磁屏蔽。

进而，本实施方式中，散热部30包括散热单元62，所述散热单元62具有：多个鳍片59，沿着定子铁芯34的周方向隔着间隙而配置；以及支撑板60，支撑所述多个鳍片59。各鳍片59包含板状体，所述板状体是从定子线圈36的线圈末端24朝向外部，沿着转子轴14(电动机12)的轴方向而大致平行地延伸。

由此，本实施方式中，能够由将起散热作用的鳍片59与起热输送作用的管状体50连结而成的简单结构来构成冷却机构，并且能够容易地制造。

进而，本实施方式中，热管单元48包含沿着周方向分割构成的多个热管单元48。所述多个热管单元48是遍布定子铁芯34的整周而配置。由此，本实施方式中，通过将沿着周方向分割构成的各热管单元48例如沿着转子轴14的轴方向予以插入，或者从定子铁芯34的内径侧予以插入，从而能够相对于定子铁芯34而容易地组装。由此，本实施方式中，能够简化装配工序而提高制造效率。

接下来说明本实用新型的另一实施方式。另外，对于与图示的实施方式相同的构成元件，标注相同的参照符号并省略其详细说明。

图8是适用了本实用新型的另一实施方式的旋转电机的定子结构的、定子铁芯的立体图，图9是省略图8所示的定子线圈，而将定子铁芯、散热部及热管部简化的放大立体图，图10是表示图9所示的一对热管单元的立体图。

另一实施方式中，与所述实施方式的不同之处在于，包含第1热管单元48a与第2热管单元48b，所述第1热管单元48a是在定子铁芯34的一侧面侧配置有散热部30，所述第2热管单元48b是在与第1热管单元48a为相反侧，在定子铁芯34的另一侧面侧配置有散热部30。另外，第1热管单元48a与第2热管单元48b是彼此相同地构成。

而且，另一实施方式中，第1热管单元48a与第2热管单元48b并非彼此连接而是保持为非接触状态。即，在配置于一侧的热管46部的自由端46a与配置于另一侧的支撑板60之间形成有间隙64，而成为非电性导通状态。

另一实施方式中，对于在定子铁芯34的内部(发热部)产生的热，能够利用配置在定子铁芯34的一侧面侧的第1热管单元48a、与配置在定子铁芯34的另一侧面侧的第2热管单元48b这两方向来进行散热。其结果，另一实施方式中，对于定子铁芯34的内部产生的热，利用一侧面侧及另一侧面侧这两个散热部30、30来进行散热，由此，能够有效地进行抽热。

图11是本申请人所创作的比较例的热管单元的立体图。本比较例中，未形成另一实施方式那样的间隙64，配置于一侧的热管部46的自由端46a与配置于另一侧的支撑板60彼此连结而成为电性导通状态。因此，比较例中，在热管部46有循环电流流动(参照图11中的粗线虚线)，因所述循环电流，在妨碍来自转子18的磁通的方向上产生磁通。因此，存在下述问题：在热管部46中有效地发挥作用的磁通变小，相对于电流的输出(电动机的驱动扭矩(torque))变小。

与此相对，在图2所示的实施方式、及图8所示的另一实施方式中，未产生在热管部46中循环的循环电流，因此不会发生如上所述的问题。

另外，通过将此种动力装置10搭载于未图示的车辆中，从而能够获得可提高对定子线圈36或定子铁芯34的内部等的冷却效率的车辆。

Claims (10)

1.一种旋转电机的定子结构，其特征在于，包括：

定子铁芯，具有包含半开口槽的开口槽；

磁场用线圈，被插入所述开口槽；

散热部，至少配置在所述定子铁芯的一侧面侧；以及

一个以上的热管部，连结于所述散热部，且所述热管部在内部具有工作液体，

所述热管部从所述散热部朝所述定子铁芯的另一侧面的方向延伸且配置在所述开口槽内。

2.根据权利要求1所述的旋转电机的定子结构，其特征在于，

包括多个热管单元，所述热管单元包含所述散热部与所述一个以上的热管部，

所述多个热管单元包含所述散热部配置在所述定子铁芯的一侧面侧的所述热管单元、及所述散热部配置在所述定子铁芯的另一侧面侧的所述热管单元。

3.根据权利要求1或2所述的旋转电机的定子结构，其特征在于，

所述热管部在所述开口槽内，较所述磁场用线圈靠所述定子铁芯的内径而配置。

4.根据权利要求1或2所述的旋转电机的定子结构，其特征在于，

所述热管部呈管状体，在所述管状体的表面具有强磁性体层。

5.根据权利要求3所述的旋转电机的定子结构，其特征在于，

所述热管部呈管状体，在所述管状体的表面具有强磁性体层。

6.根据权利要求4所述的旋转电机的定子结构，其特征在于，

所述强磁性体层仅覆盖面向所述开口槽内面的表层。

7.根据权利要求1或2所述的旋转电机的定子结构，其特征在于，

所述散热部包括散热单元，所述散热单元具有沿着所述定子铁芯的周方向隔着间隙而配置的多个鳍片、及支撑所述多个鳍片的支撑板，所述各鳍片包含板状体，

所述板状体是从所述磁场用线圈的线圈末端朝向外部，沿着所述旋转电机的轴方向而大致平行地延伸。

8.根据权利要求3所述的旋转电机的定子结构，其特征在于，

所述散热部包括散热单元，所述散热单元具有沿着所述定子铁芯的周方向隔着间隙而配置的多个鳍片、及支撑所述多个鳍片的支撑板，所述各鳍片包含板状体，

所述板状体是从所述磁场用线圈的线圈末端朝向外部，沿着所述旋转电机的轴方向而大致平行地延伸。

9.根据权利要求2所述的旋转电机的定子结构，其特征在于，

所述热管单元包含分割构成的多个热管单元，所述多个热管单元是遍布所述定子铁芯的整周而配置。

10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的旋转电机的定子结构。

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