【发明授权】旋转电机_丰田自动车株式会社_201810184232.5 

申请/专利权人:丰田自动车株式会社

申请日:2018-03-07

发明/设计人:越野尚人

公开(公告)日:2020-05-22

代理机构:北京市中咨律师事务所

公开(公告)号:CN108574352B

代理人:段承恩;张谟煜

主分类号:H02K1/16(20060101)

地址:日本爱知县

分类号:H02K1/16(20060101);H02K1/32(20060101);H02K3/24(20060101);H02K3/50(20060101);H02K9/19(20060101)

优先权:["20170310 JP 2017-046384"]

专利状态码:有效-授权

法律状态:2020.05.22#授权;2018.10.26#实质审查的生效;2018.09.25#公开

摘要:旋转电机包括:定子芯,该定子芯包括圆环状的磁轭、多个齿以及多个槽;树脂部件;圆环状的护套支承件,该护套支承件具有多个肋和多个开口;以及线圈,该线圈包括圆环状的线圈端部。圆筒状的外周侧凸缘设置成与所述线圈端部分离,且所述外周侧凸缘与所述线圈端部相对,所述树脂部件设置成与所述护套支承件分离,且所述树脂部件覆盖所述外周侧凸缘的一部分和所述线圈端部,并且,所述外周侧凸缘、所述线圈端部、所述树脂部件、以及所述护套支承件在所述外周侧凸缘、所述线圈端部、所述树脂部件、以及所述护套支承件之间规定第1间隙。

主权项:1.一种旋转电机,其特征在于,包括:定子芯,该定子芯包括圆环状的磁轭、和向所述磁轭的内周侧突出的多个齿,所述齿在各所述齿之间规定多个槽;树脂部件;圆环状的护套支承件,该护套支承件具有与所述齿相对应的多个肋和与所述槽相对应的多个开口,并配置于所述定子芯与所述树脂部件之间;以及线圈,该线圈通过所述槽和所述开口,所述线圈包括与所述定子芯的轴向端部相邻的圆环状的线圈端部,所述线圈卷绕于所述齿和所述肋,其中,所述护套支承件包括圆筒状的外周侧凸缘,该外周侧凸缘的内径比所述线圈端部的外径大,该外周侧凸缘沿与所述定子芯的轴向的中心相反的方向延伸,所述外周侧凸缘设置成与所述线圈端部分离,且所述外周侧凸缘与所述线圈端部相对,所述树脂部件设置成与所述护套支承件分离,且所述树脂部件覆盖所述外周侧凸缘的一部分和所述线圈端部,并且,所述外周侧凸缘、所述线圈端部、所述树脂部件、以及所述护套支承件在所述外周侧凸缘、所述线圈端部、所述树脂部件以及所述护套支承件之间规定第1间隙,在所述旋转电机的旋转轴被以与重力方向交叉的姿势载置时,所述外周侧凸缘具有用于向所述第1间隙导入制冷剂的第1孔、和用于从所述第1间隙排出所述制冷剂的第2孔,所述第1孔配置得比所述旋转轴靠所述重力方向上侧,并且,所述第2孔配置于所述外周侧凸缘的所述重力方向下端。

全文数据:旋转电机技术领域[0001]本发明涉及旋转电机的构造,尤其是涉及设置了用于冷却线圈端部的构造的旋转电机。本发明的旋转电机作为例如车辆驱动用的电动机而被搭载于车辆。背景技术[0002]电动机、电动发电机等旋转电机伴随着驱动,产生铜损、铁损、以及机械损失这样的损失,并产生与这些损失相应的热量。在旋转电机因该发热而温度变得过高时,会导致#件的劣化、永磁体的退磁等。因此,以往以来,提出了一种向定子线圈中的比定子芯向轴向外侧突出的线圈端部喷射作为制冷剂的液体、例如冷却油来冷却定子线圈的技术。[0003]但是,关于向定子线圈喷射冷却油的冷却方法,冷却效率低,需要向线圈端部喷射大量的冷却油。因此,提出了一种在线圈端部安装覆盖外表面的罩、使冷却油在罩与线圈端部之间的空间流动来冷却线圈端部的旋转电机例如,参照日本特开2010-124658。发明内容[0004]但是,在日本特开2010-124658所记载的旋转电机中,在线圈端部的外侧安装罩,所以具有定子的体积变大并且零件个数增加这样的问题。[0005]因此,本发明提供一种以简单的构成高效地冷却定子的技术。[0006]本发明的例示性的技术方案涉及一种旋转电机。所述旋转电机包括:定子芯,该定子芯包括圆环状的磁辄、和向所述磁辄的内周侧突出的多个齿,所述齿在各所述齿之间规定多个槽;树脂部件;圆环状的护套支承件(英文:cuffsupport,该圆环状的护套支承件具有与所述齿相对应的多个肋和与所述槽相对应的多个开口,并配置于所述定子芯与所述树脂部件之间;以及线圈,该线圈通过所述槽和所述开口,所述线圈包括与所述定子芯的轴向端部相邻的圆环状的线圈端部,所述线圈卷绕于所述齿和所述肋。所述护套支承件包括圆筒状的外周侧凸缘,该外周侧凸缘的内径比所述线圈端部的外径大,该外周侧凸缘沿与所述定子芯的轴向的中心相反的方向延伸。所述外周侧凸缘设置成与所述线圈端部分离,且所述外周侧凸缘与所述线圈端部相对。所述树脂部件设置成与所述护套支承件分离,且所述树脂部件覆盖所述外周侧凸缘的一部分和所述线圈端部,并且,所述外周侧凸缘、所述线圈端部、所述树脂部件、以及所述护套支承件在所述外周侧凸缘、所述线圈端部、所述树脂部件以及所述护套支承件之间规定第1间隙。[0007]在本发明的旋转电机中,也可以是,在所述旋转电机的旋转轴被以与重力方向交叉的姿势载置时,所述凸缘具有用于向所述第1间隙导入制冷剂的第1孔、和用于从所述第1间隙排出所述制冷剂的第2孔,所述第1孔也可以配置得比所述旋转轴靠所述重力方向上侧,所述第2孔也可以配置于所述凸缘的所述重力方向下端。[0008]在本发明的旋转电机中,也可以是,所述护套支承件包括圆筒状的内周侧凸缘,该内周侧凸缘的外径比所述线圈端部的内径小,该内周侧凸缘沿与所述定子芯的中心相反的方向延伸,所述内周侧凸缘也可以设置成与所述线圈端部分离,且所述内周侧凸缘也可以与所述线圈端部相对,所述树脂部件也可以设置成与所述护套支承件分离,且所述树月曰部件也可以覆盖所述内周侧凸缘和所述线圈端部,所述树脂部件、所述内周侧凸缘、所述线圈端部、以及所述护套支承件也可以在所述树脂部件、所述内周侧凸缘、所述线圈端部、以及所述护套支承件之间规定第2间隙。[0009]在本发明的旋转电机中,也可以是,在所述旋转电机的旋转轴被以与所述重力方向交叉的姿势载置的情况下,所述护套支承件具有从所述第2间隙朝向转子排出所述制冷剂的第3孔,所述第3孔也可以配置得比所述旋转轴靠所述重力方向上侧。附图说明[0010]以下将参照附图来说明本发明的示例性实施方式的特征、优点、以及技术和工业重要性,其中同样的附图标记表示同样的部件,并且附图中:[0011]图1是示出本发明的实施方式中的旋转电机的定子的外形的立体图。[0012]图2是示出图1所示的定子的构造的分解立体图。[0013]图3是示出配置于图1所示的定子芯的轴向端面的护套支承件的立体图。[0014]图4是示出将图1所示的导体段英文segment折弯、焊接而形成了线圈的状态的定子的立体图。[0015]图5是示出对图4所示的定子的线圈端部进行了树脂模塑的状态的剖视图。[0016]图6是示出组装入了图5所示的定子的旋转电机的制冷剂导入孔与制冷剂排出孔的配置、和制冷剂的流动的侧视图。[0017]图7是示出为了形成图6所示的制冷剂导入孔、制冷剂排出孔而设置于护套支承件的缝隙的立体图。[0018]图8是示出本发明的其他的实施方式的旋转电机的护套支承件的立体图。[0019]图9是示出将图8所示的护套支承件安装于图2所示的定子芯、将导体段折弯、焊接而形成了线圈的状态的定子的立体图。[0020]图10是示出对图9所示的定子的线圈端部进行了树脂模塑的状态的剖视图。[0021]图11是示出组装入了图10所示的定子的旋转电机的制冷剂导入孔、制冷剂排出孔以及转子用制冷剂供给孔的配置、和制冷剂的流动的侧视图。具体实施方式[0022]以下,一边参照附图一边对本实施方式的旋转电机100进行说明。如图1所示,本实施方式的旋转电机100通过树脂50将定子10的引线侧(日文側的线圈端部35与护套支承件40模塑为一体,通过树脂60将引线相反侧(日文:反口一1^'側)的线圈端部36与护套支承件40模塑为一体。此外,图1所示的定子10在线圈端部35侧安装有线圈30的输入输出端子未图示),所以在以下的说明中,将定子10的线圈端部35侧称为引线侧,将线圈端部36侧称为引线相反侧。树脂50和60为树脂部件的一例。[0023]如图2所示,定子10由定子芯20、安装于定子芯20的轴向端面20a、20b的护套支承件40、以及卷绕于定子芯20和护套支承件40的线圈30构成。[0024]定子芯2〇是将多个电磁钢板层叠而构成的。定子芯2〇具备沿着定子1〇的周向延伸的圆环状的磁轭21、和从磁轭21的内周面向定子10的径向内侧突出的多个齿22。多个齿22在定子10的周向上互相以等间隔配置。在定子10的周向上相邻的齿22之间形成有槽23。多个槽23在定子周向上互相以等间隔配置。各齿22以及各槽23沿着定子10的轴向延伸。[0025]如图2所示,在定子芯20的引线侧的轴向端面20a安装有护套支承件40。护套支承件40是绝缘性的树脂成形部件,由例如环氧树脂形成。如图3所示,护套支承件40具备与引线侧的轴向端面20a的磁轭21接触的圆环状的圆环板41、在与齿22相对应的位置从圆环板41向内径方向突出的肋43、以及连接肋43的内周的环42。相邻的肋43之间的空间构成配置于与槽23的空间相对应的位置的开口44。另外,护套支承件40具有从圆环板41的外周朝向引线侧的轴向外侧延伸的圆筒状的外周侧凸缘45。换言之,圆筒状的外周侧凸缘45沿与定子芯20的中心相反的方向延伸。[0026]如图2所示,在定子芯20的引线相反侧的轴向端面20b,以上下颠倒的方式安装有先前说明了的护套支承件40。安装于引线相反侧的轴向端面20b的护套支承件40的外周侧凸缘45从圆环板41的外周朝向引线相反侧的轴向外侧延伸。[0027]线圈30由被插入到定子芯20的周向上的所有的槽23的多个导体段31构成。此外,在图2中,仅示出了一对导体段31,但导体段31被插入于定子芯20的所有的槽23。[0028]导体段31为U字形状,包括2个直线状的腿(日文:脚31a、和将它们连结的弯曲部31b。在将导体段31的腿31a插入于引线相反侧的护套支承件40的开口44、槽23时,腿31a从弓丨线侧的护套支承件40的开口44朝向轴向外侧突出。腿31a的从护套支承件40的开口44突出的部分被在周向上折弯,并被如图4所示那样与其他的导体段31的腿31a焊接。由此,导体段31成为通过槽23和开口44并卷绕于齿22和肋43的线圈30。引线侧的折弯部分32和焊接部分33形成引线侧的线圈端部35。换言之,线圈端部35与定子芯20的轴向端部相邻。另外,导体段31的弯曲部31b从引线相反侧的护套支承件40的开口44朝向轴向外侧突出。该弯曲部31b形成引线相反侧的线圈端部36。引线侧的线圈端部35和引线相反侧的线圈端部36均呈大致圆环状的外形形状。[0029]如图5所示,护套支承件40的外周侧凸缘45的内径Dfl比线圈端部35的外径Del大。因此,在将定子芯20、护套支承件40以及导体段31以图4所示那样的状态组装了的状态下,在线圈端部35的外周面35a与护套支承件40的外周侧凸缘45的内周面45b之间在半径方向上空出(Dfl-Dcl2的间隙。另外,外周侧凸缘45的距定子芯20的轴向端面20a的高度为L1,且外周侧凸缘45比导体段31的折弯部分32向轴向外侧突出。[0030]在将定子芯20、护套支承件40、以及导体段31以图4所示那样的状态组装了的状态下,如图5所示,通过树脂50对距定子芯20的轴向端面20a的高度为H1到H2的部分进行模塑。换言之,护套支承件40配置于定子芯20与树脂50之间。如图5所示,外周侧凸缘45的距定子芯20的轴向端面20a的高度L1比模塑后的树脂50的距定子芯2〇的轴向端面2〇a的高度H1高,所以外周侧凸缘45的在高度L1与高度H1之间的顶端部分与树脂50、线圈端部35—起被模塑。另一方面,在高度H1与护套支承件40的圆环板41的线圈端部侧的面41a之间,树脂50不会进入到外周侧凸缘45的内周面45b与线圈端部35的外周面35a之间。因此,树脂50的定子芯20侧的面50a、外周侧凸缘45的内周面45b、线圈端部35的外周面35a、以及护套支承件40的圆环板41的线圈端部35侧的面41a构成圆环状的外周侧制冷剂室第1间隙51。[0031]在参照图5说明了的定子10的定子芯20的内径侧,如图6所示那样组装具有旋转轴71的转子70而构成旋转电机100,并以旋转电机100的旋转轴71与重力方向交叉的方式,搭载于例如电动车辆等。在外周侧制冷剂室51的比旋转轴71靠重力方向上侧的位置设置用于从外部向外周侧制冷剂室51导入制冷剂的制冷剂导入孔第1孔53。另外,在外周侧制冷剂室51的重力方向下端设置用于从外周侧制冷剂室51排出制冷剂的制冷剂排出孔第2孔)54。制冷剂导入孔53沿着从设置于制冷剂供给管80的喷嘴81喷出制冷剂的方向(在图6中通过箭头a表示朝向斜上方向开放,所述制冷剂供给管80配置于定子10的重力方向上侧。[0032]如图6所示,从制冷剂供给管80的喷嘴81向箭头a所示的方向喷出的制冷剂通过制冷剂导入孔53而流入外周侧制冷剂室51之中。流入到外周侧制冷剂室51的制冷剂如图6的箭头b所示那样充满圆环状的外周侧制冷剂室51并沿着线圈端部35的外周面35a朝向重力方向下侧流动。此时,制冷剂将线圈端部35的外周面35a冷却。对线圈端部35进行冷却后的制冷剂朝向外周侧制冷剂室51的重力方向下端流动,并如图6的箭头c所示那样从配置于外周侧制冷剂室51的重力方向下端的制冷剂排出孔54朝向外部流出。另外,流入到圆环状的外周侧制冷剂室51的制冷剂的一部分如图6的箭头d那样通过线圈端部35与护套支承件40的肋43之间的间隙并沿半径方向在重力方向上向下流动,而从树脂50与护套支承件40的内周侧的环42之间的轴向上的间隙供给于转子70。[0033]这样,本实施方式的旋转电机100,通过树脂50将护套支承件40的外周侧凸缘45与线圈端部35模塑为一体,并由树脂50、外周侧凸缘45的内周面45b、线圈端部35的外周面35a、以及护套支承件40的圆环板41的线圈端部35侧的面41a构成圆环状的外周侧制冷剂室51。由此,能够以不像日本特开2010-124658所记载的以往技术的旋转电机那样在线圈端部安装作为另外的部件的罩的方式构成供制冷剂沿着线圈端部35的外周面35a流动的外周侧制冷剂室51。另外,由于不需要在线圈端部35的外侧安装罩,所以能够减小定子10的体积。[0034]外周侧制冷剂室51即使在制冷剂的流量少的情况下也能够使制冷剂与线圈端部35接触,所以能够高效地冷却线圈端部35。这样,本实施方式的旋转电机100能够以简单的构成高效地冷却定子1〇,并且能够减小定子1〇的体积。[0035]在以上说明了的实施方式中,对于通过树脂50将引线侧的线圈端部35与护套支承件40模塑为一体而形成外周侧制冷剂室51的这一情况进行了说明,但引线相反侧也同样地通过树脂60将线圈端部36与护套支承件40模塑为一体而形成外周侧制冷剂室。[0036]此外,制冷剂导入孔53和制冷剂排出孔54也可以在对树脂50、60进行了模塑之后加工,也可以如图7所示那样构成为,在护套支承件40的外周侧凸缘45设置缝隙47,通过树脂50、60将护套支承件40与线圈端部35、36模塑为一体,由此在外周侧凸缘45形成孔。[0037]接下来,一边参照图7至图11一边对其他的实施方式进行说明。对与先前参照图1至图7进行说明了的部分同样的部分标注同样的附图标记并省略说明。[0038]关于本实施方式的旋转电机200,如图8所示,在参照图1至图7说明了的实施方式的旋转电机100的护套支承件40设置内周侧凸缘46,如图9所示,在定子芯2〇组装了护套支承件40和导体段31,之后,如图10所示,通过树脂50将内周侧凸缘妨与线圈端部35模塑为一体,由树脂50、内周侧凸缘站的外周面46a、线圈端部35的内周面35b、以及护套支承件40的环42的线圈端部35侧的面42a构成了圆环状的内周侧制冷剂室第2间隙52。[0039]如图10所示,护套支承件40的内周侧凸缘46的内径Df2比线圈端部35的内径Dc2小。因此,在将定子芯2〇、护套支承件40、以及导体段31以图9所示那样的状态组装了的状态下,在线圈端部35的内周面35b与护套支承件40的内周侧凸缘46的外周面46a之间在半径方向上空出(Dc2-Df22的间隙。另外,内周侧凸缘46的距定子芯20的轴向端面2〇a的高度为L2,且内周侧凸缘46比导体段31的折弯部分32向轴向外侧突出。[0040]在将定子芯20、护套支承件40、以及导体段31以如图9所示那样的状态组装了的状态下,如图10所示,通过树脂50对距定子芯20的轴向端面20a的高度为H1到H2的部分进行模塑。如图10所示,内周侧凸缘46的距定子芯20的轴向端面20a的高度L2比模塑后的树脂50的距定子芯20的轴向端面20a的高度H1高,所以内周侧凸缘46的在高度L2与高度H1之间的顶端部分与树脂50、线圈端部35—起被模塑。另一方面,在高度H1与护套支承件40的环42的线圈端部侧的面42a之间,树脂50不会进入内周侧凸缘46的外周面46a与线圈端部35的内周面35b之间。因此,树脂50的定子芯20侧的面50a、内周侧凸缘46的外周面46a、线圈端部35的内周面35b、以及护套支承件40的环42的线圈端部35侧的面42a构成圆环状的内周侧制冷剂室52。[0041]在以上说明了的实施方式中,对通过树脂50将引线侧的线圈端部35与护套支承件40模塑为一体而形成内周侧制冷剂室52的这一情况进行了说明,但引线相反侧也同样地通过树脂60将线圈端部36与护套支承件40模塑为一体而形成内周侧制冷剂室。[0042]如图11所示,旋转电机200在内周侧制冷剂室52的比旋转轴71靠重力方向上侧的位置设有从内周侧制冷剂室52向转子70供给制冷剂的转子用制冷剂供给孔第3孔55。[0043]如图11所示,与先前说明了的旋转电机100同样地、从制冷剂供给管80的喷嘴81向箭头a所示的方向喷出的制冷剂通过制冷剂导入孔53而流入外周侧制冷剂室51之中。流入到外周侧制冷剂室51的制冷剂如图11的箭头b所示那样充满圆环状的外周侧制冷剂室51并沿着线圈端部35的外周面35a朝向重力方向下侧流动。此时,制冷剂将线圈端部35的外周面35a冷却。对线圈端部35进行冷却后的制冷剂朝向外周侧制冷剂室51的重力方向下端流动,并如图11的箭头c所示那样从配置于外周侧制冷剂室51的重力方向下端的制冷剂排出孔54朝向外部流出。[0044]另外,流入到圆环状的外周侧制冷剂室51的制冷剂的一部分如图11的箭头e、f所示那样通过线圈端部35与护套支承件40的肋43之间的间隙并沿半径方向在重力方向上向下流动,而流入内周侧制冷剂室52。流入到内周侧制冷剂室52的制冷剂充满内周侧制冷剂室52并沿着线圈端部35的内周面35b朝向重力方向下侧流动。此时,制冷剂将线圈端部35的内周面35b冷却。然后,如图11的箭头h、c所示那样通过线圈端部35与护套支承件40的肋43之间的间隙并从内周侧制冷剂室52朝向外周侧制冷剂室51流动,而从配置于外周侧制冷剂室51的重力方向下端的制冷剂排出孔54朝向外部流出。另外,从圆环状的外周侧制冷剂室51流入到内周侧制冷剂室52的制冷剂的一部分在通过转子用制冷剂供给孔55而供给于转子70的外表面,将转子70冷却。[0045]这样,关于本实施方式的旋转电机200,通过树脂50将护套支承件40的内周侧凸缘46与线圈端部35模塑为一体,由树脂50、内周侧凸缘46的外周面46a、线圈端部35的内周面35b、以及护套支承件40的环42的线圈端部35侧的面42a构成圆环状的内周侧制冷剂室52。由此,能够以不像日本特开2010-124658所记载的以往技术的旋转电机那样在线圈端部安装作为另外的部件的罩的方式构成供制冷剂沿着线圈端部35的内周面35b流动的内周侧制冷剂室52,能够减小定子10的体积。[0046]另外,能够使制冷剂与线圈端部35的外周面35a和内周面35b接触,所以即使在制冷剂流量少的情况下,也能够高效地冷却线圈端部35。进而,能够从内周侧制冷剂室52向转子70供给制冷剂,所以能够与定子10—起也冷却转子70。

权利要求:1.一种旋转电机,其特征在于,包括:定子芯,该定子芯包括圆环状的磁辄、和向所述磁轭的内周侧突出的多个齿,所述齿在各所述齿之间规定多个槽;树脂部件;圆环状的护套支承件,该护套支承件具有与所述齿相对应的多个肋和与所述槽相对应的多个开口,并配置于所述定子芯与所述树脂部件之间;以及线圈,该线圈通过所述槽和所述开口,所述线圈包括与所述定子芯的轴向端部相邻的圆环状的线圈端部,所述线圈卷绕于所述齿和所述肋,其中,所述护套支承件包括圆筒状的外周侧凸缘,该外周侧凸缘的内径比所述线圈端部的外径大,该外周侧凸缘沿与所述定子芯的轴向的中心相反的方向延伸,所述外周侧凸缘设置成与所述线圈端部分离,且所述外周侧凸缘与所述线圈端部相对,所述树脂部件设置成与所述护套支承件分离,且所述树脂部件覆盖所述外周侧凸缘的一部分和所述线圈端部,并且,所述外周侧凸缘、所述线圈端部、所述树脂部件、以及所述护套支承件在所述外周侧凸缘、所述线圈端部、所述树脂部件以及所述护套支承件之间规定第1间隙。2.根据权利要求1所述的旋转电机,其特征在于,在所述旋转电机的旋转轴被以与重力方向交叉的姿势载置时,所述凸缘具有用于向所述第1间隙导入制冷剂的第1孔、和用于从所述第1间隙排出所述制冷剂的第2孔,所述第1孔配置得比所述旋转轴靠所述重力方向上侧,并且,所述第2孔配置于所述凸缘的所述重力方向下端。3.根据权利要求1或2所述的旋转电机,其特征在于,所述护套支承件包括圆筒状的内周侧凸缘,该内周侧凸缘的外径比所述线圈端部的内径小,该内周侧凸缘沿与所述定子芯的中心相反的方向延伸;所述内周侧凸缘设置成与所述线圈端部分离,且所述内周侧凸缘与所述线圈端部相对;所述树脂部件设置成与所述护套支承件分离,且所述树脂部件覆盖所述内周侧凸缘和所述线圈端部;并且,所述树脂部件、所述内周侧凸缘、所述线圈端部、以及所述护套支承件在所述树脂部件、所述内周侧凸缘、所述线圈端部、以及所述护套支承件之间规定第2间隙。4.根据权利要求3所述的旋转电机,其特征在于,在所述旋转电机的旋转轴被以与所述重力方向交叉的姿势载置的情况下,所述护套支承件具有从所述第2间隙朝向转子排出所述制冷剂的第3孔,所述第3孔配置得比所述旋转轴靠所述重力方向上侧。

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