CN108075581B - 旋转电机的定子支承构件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种旋转电机的定子支承构件，设置有形成在定子支承构件中的用于冷却定子的冷却通道。定子支承构件被制造为具有气密密封结构的冷却通道，使得冷却流体可以沿冷却通道流动。特别地，具有冷却通道的支承构件被分割成环形外部部件和环形内部部件(两片式)，并且分开制造的环形外部部件和内部部件被接合在一起。

Description

旋转电机的定子支承构件及其制造方法

技术领域

本公开涉及一种旋转电机的定子支承构件及其制造方法。

背景技术

本节中的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。

通常，电机是指将电能转化为动能或将动能转化为电能的能量转换装置，并且例如包括电动机和发电机。

在例如电动车辆、混合动力电动车辆、燃料电池车辆等环保型车辆中，使用电动机作为驱动车辆的驱动源。用于混合动力电动车辆的驱动电动机采用集中绕组分段铁芯型定子。

集中绕组分段铁芯型定子包括缠绕有线圈的多个分段铁芯，分段铁芯布置成环形并压配至环形支承构件中，以支承这种布置结构。

支承构件被分成用于支承定子的简单结构的支承构件，以及设置有用于冷却在电动机操作时生成大量热量的定子的冷却通道的支承构件。此外，设置有冷却通道的支承构件被分成设置有形成在其内部的冷却通道的支承构件和设置有形成在其外部的冷却通道的支承构件。

设置有形成在其内部的冷却通道的支承构件在结构上仅通过使用由砂形成的芯材进行铸造而制成，因此在制造上有一些限制。由于制造上的限制，包围冷却通道的冷却通道壁部的形状受到限制，并且由于冷却通道设置在定子支承构件内部的这种结构，因此铸造之后的定子支承构件的质量检查受到限制，从而导致检查上的困难。

发明内容

本公开解决了与现有技术相关的上述问题，并且提供一种旋转电机的定子支承构件，其被制造成具有形成在其中的气密密封结构的冷却通道，使得冷却流体可以沿冷却通道流动。在其中具有冷却通道的定子支承构件可以以冷却通道为基准分割成环形外部部件和环形内部部件(两片式)，然后将分开制造的外部部件和内部部件接合在一起。本公开还提供一种制造定子支承构件的方法。

在一个方面中，本公开提供一种旋转电机的定子支承构件，用于支承由布置成环形且周围缠绕有线圈的多个分段铁芯构成的定子。定子支承构件包括：环形外部部件，设置有形成在其内周面上的第一冷却通道壁面部；环形内部部件，设置有形成在其外周面上的第二冷却通道壁面部；和冷却通道，通过将环形外部部件和环形内部部件结合在一起，由第一冷却通道壁面部和第二冷却通道壁面部包围而形成。

在一种实施方式中，可以在第一冷却通道壁面部和第二冷却通道壁面部中的至少一个上形成一个或多个突起，并且突起可以形成为在第一冷却通道壁面部或第二冷却通道壁面部的圆周面上延伸的肋状。

在一个方面中，本公开提供一种制造旋转电机的定子支承构件的方法，定子支承构件用于支承由布置成环形且周围缠绕有线圈的多个分段铁芯形成的定子。该方法包括：分开地形成设置有在内周面上形成的第一冷却通道壁面部的环形外部部件和设置有在外周面上形成的第二冷却通道壁面部的环形内部部件；以及通过将环形外部部件和环形内部部件接合在一起而形成由第一冷却通道壁面部和第二冷却通道壁面部包围的冷却通道，同时第一冷却通道壁面部与第二冷却通道壁面部面向彼此。

在一种实施方式中，第一接合面部可以形成在环形外部部件的第一冷却通道壁面部的两个侧端处，第二接合面部可以形成在环形内部部件的第二冷却通道壁面部的两个侧端处，并且在形成冷却通道时，可以在第一接合面部与第二接合面部彼此接触的状态下，通过焊接将环形外部部件与环形内部部件彼此固定。

在另一实施方式中，环形外部部件和环形内部部件可以是具有简单的匚

形纵截面的环形结构，而没有别的内部形状，因此可以通过锻造进行加工，并且可以避免进行铸造时引起的缺陷。

根据本文提供的说明，其他适用范围将变得显而易见。应当理解，说明和具体实施例仅仅是为了说明的目的，并不旨在限制本公开的范围。

附图说明

为了可以很好地理解本公开，现在将参考附图来说明以示例的方式给出的本公开的各种实施方式，其中：

图1A是常规旋转电机的定子与支承构件之间的组装状态的立体图；

图1B是示出常规旋转电机的定子与支承构件之间的设置的示意图；

图2A～2B是示出模制常规旋转电机的支承构件和芯材的模具的示意图；

图3A～3B是示出制造常规支承构件中的限制的视图；

图4A是示出根据本公开的一种实施方式的旋转电机的定子支承构件的视图；

图4B是沿图4A的线A-A截取的截面图；

图5A是示出本公开的一种实施方式中的定子支承构件的外部部件的视图；

图5B是沿图5A的线B-B截取的截面图；

图6A是示出本公开的一种实施方式中的定子支承构件的内部部件的视图；

图6B是沿图6A的线C-C截取的截面图；

图7A～7B是示出本公开的一种实施方式中的在通过将外部部件和内部部件接合在一起形成的完成状态下的冷却通道的视图；

图8A是示出本公开的另一实施方式中的支承构件的视图；

图8B是沿图8A的线D-D截取的截面图；

图9A是示出本公开的其他实施方式中的支承构件的视图；以及

图9B是沿图9A的线E-E截取的截面图。

应当理解，附图不一定按比例绘制，而呈现说明本公开的基本原理的各种特征的稍微简化的表示。本文公开的具体设计特征(包括例如具体尺寸、取向、位置和形状)将部分地由特定的预期应用和使用环境来确定。

这里描述的附图仅用于说明的目的，并不旨在以任何方式限制本公开的范围。

具体实施方式

以下将详细参考本公开的各种实施方式，其示例在附图中示出并在下面进行说明。虽然将结合示例性实施方式来说明本公开，但是应当理解，本说明不旨在将本公开限制于示例性实施方式。相反，本公开旨在不仅涵盖示例性实施方式，而且涵盖在本公开的构思和范围内的各种替代、修改、等同物和其他实施方式。

首先，为了更好地理解本公开，将说明使用芯模制造的旋转电机的定子支承构件的结构及其制造方法。

如图1A～1B中示例性地示出，定子支承构件100用于支承布置成环形的多个分段铁芯210，以便固定环形布置结构。

集中绕组分段铁芯型定子200包括缠绕有线圈220的分段铁芯210，并且缠绕有线圈220的分段铁芯210布置成环形并压配至定子支承构件100中，以支承这种环形布置结构。

为了冷却在旋转电机操作时生成大量热量的定子200，定子支承构件100设置有形成在其中的冷却通道110(参照图1B)，并且冷却通道110形成为在定子支承构件100的圆周方向上延伸的形状，即环形。介于定子支承构件100与定子200之间的用于电绝缘的塑料线轴(bobbin)230设置在定子支承构件100与定子200之间。

设置有形成在其中的冷却通道110的这种支承构件100形成为一体式，并且因此使用由砂形成的芯材通过重力压铸制成。如图2A中示例性地示出，设置有形成在其中的冷却通道110的定子支承构件100通过在将芯材300放入铸模130中的状态下将熔融状态的铸塑树脂注射到铸模130中而模制成一体式，并且在完成定子支承构件100的模制之后，将芯材300和定子支承构件100从铸模中取出，然后将芯材300从定子支承构件100中移除。这里，通过定子支承构件100的冲洗孔120压碎并去除位于冷却通道100中的芯材300。

通过将与固化剂等混合的砂注入到芯模310中并且然后固化混合物来将芯材300模制成具有指定的形状，并且如图2B中示例性地示出，在模制完成之后，通过使芯模310的上模311和下模312沿相反方向移动，将芯材300从芯模310中取出。

由于当将芯材300从芯模310中取出时，应考虑芯模310的上模311和下模312的移动方向，因此芯材300的形状在结构上受到限制。如图3A～3B中所示，为了向支承构件100’添加例如冷却翅片的形状，如果通过反映与添加至支承构件100’的形状对应的结构来模制芯材300’，则由于芯模310与芯材300’之间的干扰，可能不能从芯模310中取出芯材300’。

由于制造上的这种限制，包围定子支承构件100的冷却通道110的冷却通道壁部112的形状受到限制，并且由于冷却通道110设置在定子支承构件100内部的这种结构，铸造之后的定子支承构件100的质量检查受到限制，因此导致检查上的困难。

因此，在本公开中，通过如下步骤来制造定子支承构件：分开地形成两个环形结构，即，环形外部部件和环形内部部件；然后将外部部件和内部部件接合在一起，并且特别地，分别形成以定子支承构件的冷却通道为基准，以彼此同心的方式在纵向方向上彼此分割开的外部部件和内部部件，并且当外部部件和内部部件接合时，完成定子支承构件的具有密封结构的冷却通道。

以下将详细参考本公开的各种实施方式，其示例在附图中示出并在下面进行说明。

图4A～4B是示出本公开的一种实施方式中的旋转电机的定子支承构件的视图，图5A～5B是示出本公开的一种实施方式中的定子支承构件的外部部件的视图，图6A～6B是示出本公开的一种实施方式中的定子支承构件的内部部件的视图，图7A～7B是示出本公开的一种实施方式中的通过将外部部件和内部部件接合在一起形成的密封结构的冷却通道的视图，图8A～8B是示出本公开的另一实施方式中的定子支承构件的视图，图9A～9B是示出本公开的其他实施方式中的定子支承构件的视图。

定子支承构件10使集中绕组分段铁芯型定子以位于定子支承构件10的内表面的方式被压配至其中，并且因此用于固定布置成环形的分段铁芯。如图4A～4B中所示，定子支承构件10具有环形结构，并且在定子支承构件10中设置有用于冷却定子的冷却流体流动的冷却通道16。

如图4A至图6B中所示，定子支承构件10包括外部部件12和内部部件14，它们以冷却通道16为基准，以彼此同心的方式在纵向方向上彼此分割开，并且当外部部件12和内部部件14接合时，完成定子支承部件10的具有密封结构的冷却通道16，使得冷却流体可以沿冷却通道16流动而没有泄漏。

如图5A～5B中所示，外部部件12是在其内周面上具有第一冷却通道壁面部12a的环形带状件，并且具有大致匚形纵截面。

当外部部件12和内部部件14接合时，外部部件12与内部部件14同心，外部部件12在高度方向上的两个侧端被加工成沿外部部件12的向心方向弯曲，因此外部部件12具有匚形纵截面，并且外部部件12的匚形内表面形成在圆周方向上包围冷却通道16的一侧的第一冷却通道壁面部12a。

此外，外部部件12的沿外部部件12的向心方向弯曲的两个侧端的顶端形成当外部部件12和内部部件14接合时，气密附接至内部部件14的第一接合面部12b。

第一冷却通道壁部12a在外部部件12的圆周面方向上延伸而不间断，并且第一接合面部12b在外部部件12的高度方向上连接至第一冷却通道壁部12a的两端。

即，第一冷却通道壁部12a形成在气密附接至内部部件14的两个第一接合面部12b之间。

此外，在外部部件12中设置有用于使冷却流体通过的冷却流体孔12d。

参照图6A～6B，内部部件14是在其外周面上具有第二冷却通道壁面部14a的环形带状件，并且具有大致匚形的纵截面。

当外部部件12和内部部件14接合时，内部部件14与外部部件12同心，内部部件14在高度方向上的两个侧端被加工成朝向与离心方向相反的方向弯曲，因此内部部件14具有匚形纵截面，并且内部部件14的匚形外表面形成在圆周方向上包围冷却通道16的另一侧的第二冷却通道壁面部14a。

此外，内部部件14的朝向与内部部件14的离心方向相反的方向弯曲的两个侧端的顶端形成当外部部件12和内部部件14接合时，气密附接至外部部件12的第二接合面部14b。

第二冷却通道壁部14a在内部部件14的圆周面方向上延伸而不间断，并且第二接合面部14b在内部部件14的高度方向上连接至第二通道壁部14a的两端。

即，第二冷却通道壁部14a形成在气密附接至外部部件12的两个第二接合面部14b之间。

在内部部件14以彼此同心的方式设置在外部部件12内并且外部部件12的第一接合面部12b与内部部件14的第二接合面部14b彼此气密接触的状态下，进行外部部件12和内部部件14的接合，由此形成由第一冷却通道壁面部12a和第二冷却通道壁面部14a包围的气密密封状态的冷却通道16(参照图7)。

如图8A～8B和图9A～9B中所示，可以在第一冷却通道壁面部12a和第二冷却通道壁面部14a中的至少一个上形成一个或多个突起。

首先，如图8A～8B中所示，如果在内部部件14’的第二冷却通道壁面部14a上形成突起14c，则一个或多个突起14c可以从第二冷却通道壁面部14a的表面突出。

考虑到沿冷却通道16流动的冷却流体的流动，突起14c形成为沿第二冷却通道壁面部14a的圆周面方向延伸而不间断的肋状。突起14c增加第二冷却通道壁面部14a与冷却流体接触的散热面积，由此有助于有效地冷却邻近内部部件14’的内周面的定子。

如果形成多个突起14c，则突起14c在内部部件14’的高度方向上彼此间隔开。

此外，如图9A～9B中所示，如果突起12c形成在外部部件12’的第一冷却通道壁面部12a上，则一个或多个突起12c可以从第一冷却通道壁面部12a的表面突出。

考虑到沿冷却通道16流动的冷却流体的流动，突起12c形成为在第一冷却通道壁面部12a的圆周面方向上延伸而不间断的肋状。突起14c在冷却流体的流中引起不规则流，从而增加湍流，由此有助于定子的有效冷却。

尽管图中未示出，但是如图1A中所示的包括布置成环形的多个集中绕组分段铁芯210的定子200在组装旋转电机的过程期间被压配至定子支承构件10中，由此，定子支承构件10可以支承并固定压配的分段铁芯210的环形布置。

在下文中，将说明制造上述两片式支承构件10的方法。

首先，分别模制形成定子支承构件10的环形结构，即，外部部件12和内部部件14。

外部部件12是在其内周面上具有第一冷却通道壁面部12a的环形带状件，并且内部部件14是在其外周面上具有第二冷却通道壁面部14a的环形带状件。

外部部件12和内部部件14具有可以通过锻造形成的具有匚形纵截面的简单结构，并且因此通过锻造分别形成。此后，在第一冷却通道壁面部12a和第二冷却通道壁面部14a面向彼此的状态下，接合外部部件12和内部部件14，由此完成由第一冷却通道壁面部12a和第二冷却通道壁面部14a包围的气密密封状态的冷却通道16的形成。

即使通过铸造来制造外部部件12和内部部件14，也可以省略芯材、冲洗孔等。

可以通过焊接来接合分别形成的外部部件12和内部部件14。这里，在内部部件14设置在外部部件12内，使得外部部件12的第一接合面部12b与内部部件14的第二接合面部14b彼此接触之后，在第一接合面部12b与第二接合面部14b之间的接触面处进行焊接，由此在外部部件12与内部部件14彼此气密接触的状态下，将外部部件12与内部部件14固定。

通过分别形成具有简单结构的两个工件，然后将两个工件接合在一起以形成冷却通道16而制造的上述旋转电机的定子支承构件10具有如下优点。

首先，由于形成定子支承构件10的外部部件12和内部部件14具有简单结构，因此可以容易地通过锻造而不是使用芯材进行铸造来加工外部部件12和内部部件14。

因此，可以避免在进行铸造时可能产生的例如气泡、冷隔等的各种缺陷，并且通过锻造分别形成外部部件12和内部部件14，因此可以提高制造质量。

此外，可以省略执行铸造所需的芯材、冲洗孔等，由此可以提高生产率。

第二，由于通过将以冷却通道16为基准而分割的外部部件12和内部部件14接合在一起来制造定子支承构件10，因此可以在接合过程之前容易地进行外部部件12和内部部件14的目视检查，由此可以提高制造质量。

在通过铸造来制造常规支承构件的情况下，不能实现常规支承构件中形成的冷却通道壁面部的目视检查。

第三，像冷却翅片那样增加散热面积或增加湍流的突起12c和14c可以容易地添加至包围冷却通道16的冷却通道壁面部12a和14a，由此可以提高冷却性能。

从以上说明中显而易见的是，通过分开地形成具有简单结构的两个工件，然后将两个工件接合在一起以在其中形成冷却通道，来制造旋转电机的定子支承构件，由此提高冷却性能、生产率和质量水平，同时保持相同的外部结构。

已经参照本公开的实施方式详细说明了本公开。然而，本领域技术人员将理解，在不脱离本公开的原理和构思的情况下，可以对这些实施方式进行改变。

Claims (4)

1.一种旋转电机的定子支承构件，用于支承由布置成环形的多个分段铁芯形成的定子，所述定子支承构件包括：

环形外部部件，设置有形成在所述环形外部部件的内周面上的第一冷却通道壁面部；

环形内部部件，设置有形成在所述环形内部部件的外周面上的第二冷却通道壁面部；和

唯一的一个冷却通道，通过将所述环形外部部件和所述环形内部部件接合在一起，由所述第一冷却通道壁面部和所述第二冷却通道壁面部包围而形成，

其中，在所述第一冷却通道壁面部和所述第二冷却通道壁面部中的每一个上形成有一个或多个突起，并且

所述突起形成为在所述第一冷却通道壁面部和所述第二冷却通道壁面部的每一个的圆周面方向上延伸而不间断的肋状。

2.一种制造旋转电机的定子支承构件的方法，所述定子支承构件用于支承由布置成环形的多个分段铁芯形成的定子，所述方法包括以下步骤：

形成内周面上形成有第一冷却通道壁面部的环形外部部件和外周面上形成有第二冷却通道壁面部的环形内部部件；以及

通过将所述环形外部部件和所述环形内部部件接合在一起，形成由所述第一冷却通道壁面部和所述第二冷却通道壁面部包围的唯一的一个冷却通道，

其中，在所述第一冷却通道壁面部和所述第二冷却通道壁面部中的每一个上形成有一个或多个突起，并且

所述突起形成为在所述第一冷却通道壁面部和所述第二冷却通道壁面部的每一个的圆周面方向上延伸而不间断的肋状。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，在所述第一冷却通道壁面部的两个侧端处形成第一接合面部，在所述第二冷却通道壁面部的两个侧端处形成第二接合面部，并且在形成冷却通道时，在所述第一接合面部与所述第二接合面部彼此接触的状态下，通过焊接而将所述环形外部部件与所述环形内部部件彼此固定。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，通过锻造加工所述环形外部部件和所述环形内部部件。

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