CN104184224A - 具有分布式绕组定子的发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有分布式绕组定子的发动机。根据本发明的一方面，提供一种具有分布式绕组定子的发动机，包括：转子，在转子系内以旋转轴为中心旋转驱动；定子，具备定子铁芯、及以分布绕组方式绕组到所述定子铁芯的线圈，所述线圈的一部分向所述定子铁芯的轴方向外侧露出并形成线圈末端；机壳，其内侧***述转子及定子；及绝缘部，设置在所述机壳的内周面与所述线圈末端之间。

Description

具有分布式绕组定子的发动机

技术领域

本发明涉及具有分布式绕组定子的发动机，更详细地说，涉及能够使用于混合动力车等的具有分布式绕组定子的发动机。

背景技术

通常，发动机是把电能转换成机械能而获得旋转力的装置，普遍适用于家庭用电子产品到各种产业机器等广泛的领域。这种发动机固定到机壳（housing）或箱（case）内，根据电源的施加而形成转子系，因此主要构成是绕组线圈的定子和根据定子内部的轴旋转的转子，定子产生的磁束和转子的相互作用而产生旋转扭矩。

另外，最近从使用燃烧式引擎的汽车转到环保并考虑燃料费的另外一种形式的汽车即混合动力车或电子汽车的研究开发。混合动力车连接现有的燃烧式引擎和电驱动式发动机，用两种动力源驱动车辆，电子汽车因使用电驱动式发动机，成为能够减少排放气体导致的环境污染、提高燃料比的现实化的新一代汽车。所述的混合动力车或电子汽车中，发动机是足以左右整体车辆性能的核心部件，开发高输出、小型发动机成为相关领域的热点。

发明内容

（要解决的技术问题）

本发明的实施例提供一种采用能够缩小轴方向长度的分布绕组方式的具有分布式绕组定子的发动机。

（解决问题的手段）

根据本发明的一方面，提供一种具有分布式绕组定子的发动机，包括：转子，在转子系内以旋转轴为中心旋转驱动；定子，具备定子铁芯、及以分布绕组方式绕组到所述定子铁芯的线圈，所述线圈的一部分向所述定子铁芯的轴方向外侧露出并形成线圈末端；机壳，其内侧***述转子及定子；及绝缘部，设置在所述机壳的内周面与所述线圈末端之间。

（发明的效果）

本发明的实施例，把绝缘部设置在线圈末端与机壳内周面之间，使绝缘间隔最小化，成型工艺中能够充分降低线圈末端的高度，因此，能够缩小发动机的轴方向长度。

附图说明

图1是呈现一般的发动机结构的剖面图。

图2是呈现根据分布绕组及集中绕组方式绕组线圈的定子的概略图。

图3是根据本发明的一实施例的具有分布式绕组定子的发动机的概略图。

图4是呈现一般分布绕组方式的定子的概略图。

符号的说明

100:发动机    110:定子

120:转子      130:机壳

140:绝缘部

具体实施方式

下面，参照附图详细说明本发明的实施例。但是，以下的实施例只是为了有助于理解本发明而提供，本发明的范围并不限定于以下实施例。并且，以下实施例是为了向本行业从业者具有一般知识的人更加完整地说明本发明而提供，判断为相关的公开构成可能会不必要地混淆本发明的技术要旨时，省略其详细的说明。

图1是呈现一般的发动机结构的剖面图。

参考图1，一般的发动机包括定子10、转子20及机壳30。

定子10包括提供磁束的路径的定子铁芯11、绕组到定子铁芯11的线圈12，并通过施加到线圈12的电流，产生用于形成转子系的磁束。

转子20具有旋转轴，在机壳30内被可旋转地支撑。转子20根据与定子10的电磁性相互作用而在转子系内旋转驱动，为此，可具备转子铁芯21和磁性体22等。

另外，机壳30可提供用于收容定子10及转子20的安装空间。机壳30的内部除了被固定支撑的定子10以外，转子20通过轴承等，以旋转轴为中心被可旋转地支撑。并且，根据所需，机壳30可具备用于冷却的冷却流路或用于连接线圈的接线端子（terminal block）等。

所述的定子10、转子20及机壳30曾通过传统的一般发动机而公开过，因此省略详细的说明，下面以与本发明相关的定子10为中心详细说明。

参考图1，定子10的构成包括定子铁芯11和线圈12。如前述，定子铁芯11提供磁束的路径，可由磁阻小的材质形成，线圈12绕组(winding)到这种定子铁芯11。

这时，线圈12以多种方式绕组到定子铁芯11，代表性的方式为分布绕组(distributed winding)和集中绕组(concentrated winding)方式。

图2是呈现根据分布绕组及集中绕组方式绕组线圈的定子的概略图。图2(a)图示分布绕组的情况，图2(b)图示集中绕组的情况。

首先，参考图2(a)，分布绕组方式是把各相(phase)的线圈分散到2个以上的槽(slot)进行绕组的绕组方法。分布绕组方式相比后述的集中绕组方式，减少了电动势谐波而改善了波形，能够减少线圈的漏电抗，均匀地分布线圈所产生的热量，具有防止过热的优点。

参考图2(b)，集中绕组方式是把各极(pole)各相(phase)的线圈集中到一个槽进行绕组的方法。这种集中绕组方式考虑到作业的便利，可使用分割式铁芯，把各分割式铁芯连续结合为环形，形成图示的定子的形态。

尤其，集中绕组方式中线圈12b紧贴定子铁芯11b而绕组，具有有利于小型发动机的制作的优点。更具体地说，如图2(b)所图示，集中绕组方式中线圈12b能够紧贴定子铁芯11b而绕组，线圈12b的轴方向端部与定子铁芯11b的端部之间，可形成较短的长度L2。换句话说，若线圈12b向定子铁芯11b的槽外部露出的部分被称为‘线圈末端13b’，线圈末端13b从定子铁芯11b的端部向轴方向外侧露出的长度被称为‘线圈末端13b的高度L2’，集中绕组方式具有使线圈末端13b的高度L2形成得小的优点。这导致发动机的轴方向长度的缩小。(另外，所述的‘轴方向’是指转子的旋转轴方向。)

所述的集中绕组方式的优点成为部分小型发动机上采用集中绕组方式的主要原因。尤其，混合动力车因设置空间的制约或层叠上需要发动机的轴方向长度的缩小等原因，多数混合动力车用发动机使用集中绕组方式的绕组方法。

另外，再次参考图2(a)，分布绕组方式中线圈12a经过设置在定子铁芯11a的周长方向的各槽的形式进行绕组，相比集中绕组方式，具有线圈末端13a的高度L2形成得较高的缺点。结果，增加了发动机的轴方向长度，使得在混合动力车等适用分布绕组方式变得困难。

但是，分布绕组方式在波形改善、漏电抗、热分布等方面，比集中绕组方式更有利，如下所述，本发明的实施例意图提供虽然使用分布绕组方式，但能缩小线圈末端的高度或发动机的轴方向长度的具有分布式绕组定子的发动机。

图3是根据本发明的一实施例的具有分布式绕组定子的发动机的概略图。

图3是与图1相同的形态下只扩大定子铁芯及线圈部分的图。

参考图3，根据本实施例的具有分布式绕组定子的发动机(以下称‘发动机100’)可具备转子120、定子110及机壳130。

转子120以旋转轴为中心旋转驱动，与传统的转子相同类似地形成，因此省略详细的说明。

另外，定子110可包括定子铁芯111及线圈112而构成。

定子铁芯111在整体上可形成为中空圆筒形，沿着周长方向，可具备多个槽(slot)。这与传统的定子铁芯相同类似，因此省略详细的说明。

线圈112绕组到定子铁芯111，尤其，根据本实施例的线圈112以分布绕组方式绕组到定子铁芯111。这时，线圈112的一部分收容到槽内，槽与线圈112之间可嵌入用于绝缘的绝缘纸113。

另外，线圈112的另外一部分向槽外露出而形成线圈末端112a。线圈末端112a是指线圈112经过槽，向定子铁芯111的外侧露出的部分。这种线圈末端112a在定子铁芯111的轴方向两端侧分别形成，分布绕组方式的情况是，线圈末端112a成为线圈112为了从一个槽转向另一个槽而在定子铁芯111的一侧端面露出的部分(参考图2(a))。

通常，如所述的线圈末端112a，在定子铁芯111上以分布绕组方式绕组各相(phase)的线圈112后，通过夹具被一定程度压缩成型。即，为了降低线圈末端112a的高度L，通过夹具等把线圈末端112a向轴方向加压而降低一定高度的加工作业(成型工艺)。

另外，机壳130围住内部收容定子110而露出的线圈末端112a的周围。(参考图1)。以下为了说明的便利，把机壳130的内周面中定子铁芯111的一侧端部111a或设置成与线圈末端112a相对的面称为‘对向面131’，把从对向面131延长而形成内周面周长的面称为‘侧面部132’。

另外，根据本实施例的发动机100可包括如所述的机壳130的内周面与线圈末端112a之间嵌入的绝缘部140。这种绝缘部140减少线圈末端112a的绝缘所需的绝缘间隔，能够缩小发动机的整体轴方向长度，线圈末端112a的成型工艺中使线圈末端112a的高度L成型得更低。

更具体地说，绝缘部140可包括设在线圈末端112a与机壳130的对向面131之间的第1绝缘部141。第1绝缘部141被嵌入线圈末端112a与机壳130的对向面131之间，能够减小线圈末端112a的绝缘所需的线圈末端112a与机壳130之间的绝缘间隔。

图4是呈现一般分布绕组方式的定子的概略图。

若参考图4而附加说明，一般情况下，向定子铁芯11的外部露出的线圈末端12a为了与机壳30的绝缘，与机壳30的内周面维持绝缘间隔Q。这种绝缘间隔Q是指线圈末端12a与机壳30的内周面之间的轴方向隔离距离，未确保充分的隔离距离时，绝缘性能会下降，称为妨碍缩小发动机的轴方向长度的因素。

相反，再次参考图3，根据本实施例的发动机100的情况是，第1绝缘部141设在线圈末端112a与机壳130的内周面之间而绝缘线圈末端112a与机壳130之间。因此，本实施例中，不要求如前述的图4的绝缘间隔，或只需最小的绝缘间隔就能实现线圈末端112a与机壳130之间的绝缘。结果，通过绝缘间隔的省略或最小化而缩小发动机的轴方向长度。

另外，根据本实施例的绝缘部140可包括设置在机壳130的侧面部132的第2绝缘部142。第2绝缘部142可从第1绝缘部141延长而形成，位于对应线圈末端112a的高度L的机壳130的侧面部132。第2绝缘部142与前述的第1绝缘部141类似，被嵌入线圈末端112a与机壳130之间，从而绝缘线圈末端112a与机壳130之间。

尤其，第2绝缘部142在线圈末端112a的成型工艺时，使线圈末端112a的高度L比传统上更低。

即，参考图4，一般情况下，把线圈末端12a向轴方向加压而降低线圈末端12a的高度L1的成型工艺中，做到线圈末端12a不接触机壳30的内周面的程度。也就是说，成型工艺时可考虑向轴方向多加压线圈末端12a而缩小线圈末端12a的高度L1或发动机的轴方向长度的方案，但这种情况下，线圈末端12a会过度弯曲变形，可能会使线圈末端12a和机壳30相接触，因此，传统的一般情况下，通过成型工艺缩小线圈末端12a的高度L1是具有限度的。

相反，参考图3，本实施例中，到机壳130的内周面的侧面部132为止，第2绝缘部142延长而形成，即使通过成型工艺而线圈末端112a有点过度弯曲变形，也能实现线圈末端112a与机壳130之间的绝缘。因此成型工艺时，能够充分降低线圈末端112a的高度L，结果，能够缩小发动机的轴方向长度。

并且，根据所需，绝缘部140可包括设置在定子铁芯111的端部111a的第3绝缘部143。第3绝缘部143从第2绝缘部142延长，能够覆盖定子铁芯111的端部111a的一部分。这种第3绝缘部143在成型工艺时，因线圈末端112a弯曲变形而线圈末端112a与定子铁芯111相邻时，也能绝缘线圈末端112a与定子铁芯111之间。因此，成型工艺中能够充分降低线圈末端112a的高度L，结果能够缩小发动机的轴方向长度。

另外，所述的第1至3绝缘部141、142、143可由绝缘纸、电热板、绝缘树脂等材质形成，第1至3绝缘部141、142、143各自分别形成，或部分或全部形成为一体。并且，第1至3绝缘部141、142、143通过注塑成型等，在机壳130或定子铁芯111形成为一体或具备另外的部件，可与机壳130或定子铁芯111等组装。

以上说明了本发明的实施例，在本发明所属技术领域具有一般知识的人，能够在不脱离本发明的技术思想的范围内，可通过构成要素的附加、变更、删除或追加等，对本发明进行多种修正及变更，并且这也属于本发明的权力范围内。

Claims (10)

1.一种具有分布式绕组定子的发动机，包括：

转子，在转子系内以旋转轴为中心旋转驱动；

定子，具备定子铁芯、及以分布绕组方式绕组到所述定子铁芯的线圈，所述线圈的一部分向所述定子铁芯的轴方向外侧露出并形成线圈末端；

机壳，其内侧***述转子及定子；及

绝缘部，设置在所述机壳的内周面与所述线圈末端之间。

2.根据权利要求1所述的具有分布式绕组定子的发动机，

所述线圈末端，

绕组到所述线圈后，向所述定子铁芯以轴方向加压成型。

3.根据权利要求1所述的具有分布式绕组定子的发动机，

所述绝缘部，

至少一部分接触所述线圈末端。

4.根据权利要求1所述的具有分布式绕组定子的发动机，

所述绝缘部，包括：

对向面，在所述机壳的内周面中与所述线圈末端相对；

第1绝缘部，设置在所述线圈末端之间。

5.根据权利要求1所述的具有分布式绕组定子的发动机，

所述绝缘部，包括：

侧面部，形成所述机壳的内周面周长；

第2绝缘部，设置在所述线圈末端之间。

6.根据权利要求1所述的具有分布式绕组定子的发动机，

所述绝缘部，包括：

第3绝缘部，设置在所述定子铁芯的轴方向端部。

7.根据权利要求1所述的具有分布式绕组定子的发动机，

所述绝缘部，包括：

绝缘纸，绝缘板及绝缘树脂中的至少一个。

8.根据权利要求1所述的具有分布式绕组定子的发动机，

所述绝缘部，

在所述机壳的内周面嵌入成型而与所述机壳形成为一体。

9.根据权利要求1所述的具有分布式绕组定子的发动机，

所述绝缘部，

以另外的部件可组装地形成于所述机壳。

10.根据权利要求1所述的具有分布式绕组定子的发动机，

所述绝缘部，包括：

第1绝缘部，设置在所述机壳的内周面中与所述线圈末端相对的对向面、所述线圈末端之间；

第2绝缘部，设置在形成所述机壳的内周面周长的侧面部、所述线圈末端之间；及

第3绝缘部，设置在所述定子铁芯的轴方向端部；

并且所述线圈末端，

绕组到所述线圈后向所述定子铁芯以轴方向加压成型，至少一部分接触所述第1至3绝缘部中的一个以上。