CN109301951B - 旋转电机 - Google Patents
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Abstract
一种旋转电机(10)，该旋转电机(10)具备：定子(16)；转子；壳体(18)，其具有两个以上供定子芯(24)的一部分落座的落座部；以及加强板(60)，其配置于所述定子芯(24)的上表面，所述定子芯(24)具有落座并固定于所述落座部的两个以上的安装部(32)，所述加强板(60)是比所述钢板难以在所述轴向上挠曲的板，该加强板(60)在所述定子芯(24)的上表面跨及至少两个安装部(32)之间并固定。
Description
技术领域
本说明书公开一种将定子和转子收纳于壳体的旋转电机。
背景技术
通常在旋转电机中，定子收纳于壳体内，使用螺栓等来固定。例如，在专利文献1中公开了一种将定子螺栓紧固于壳体的旋转电机。即，在专利文献1中，定子芯具有三个从其周缘向径向外侧突出的凸缘部，在该凸缘部形成有螺栓***孔。利用***到该螺栓***孔的螺栓将定子芯螺纹结合紧固于壳体。换言之，也可以说在专利文献1中，定子芯与壳体的多个紧固点(固定点)在周向上分开且分散。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-289244号公报
发明内容
在此，如专利文献1所公开，在定子芯与壳体的多个固定点在周向上分开且分散的情况下，在离开固定点的位置处有可能会产生定子芯的振动。
即，通常定子芯是由多块钢板层叠而成的。各钢板其厚度比直径小，受到振动等容易在轴向上挠曲。因此，在定子芯的固定点分散的情况下，在定子芯中的固定点周边钢板没有挠曲，但有时在离开固定点的位置处钢板挠曲从而振动。这样的定子芯的振动有可能会导致安装于定子的零件(例如引线)的劣化等。
因此，在本说明书中公开了一种能够进一步抑制定子芯的振动的旋转电机。
本说明书中公开的旋转电机特征在于，具备：定子，其具有在轴向上层叠多块钢板而成的定子芯和卷绕于所述定子芯的定子线圈；与所述定子同心配置的转子；壳体，其收纳所述定子和所述转子，并且具有两个以上供所述定子芯的一部分落座的落座部；以及加强板，其固定于所述定子芯的轴向一端，所述定子芯具有两个以上在周向隔着间隔配置且落座并固定于所述落座部的安装部，所述加强板是比所述钢板难以在所述轴向上挠曲的板，该加强板在所述定子芯的所述轴向一端至少跨及两个安装部之间并固定。
在该情况下，由难以挠曲的加强板推压定子芯的轴向一端，因此，能够抑制构成定子芯的钢板向轴向一端侧的挠曲，进而能够抑制定子芯的振动。
也可以是，旋转电机还具备安装于所述壳体的端子板和从所述定子线圈的所述轴向一端侧的线圈末端引出并与所述端子板连结的多条引线，所述多条引线在处于在周向上相邻的两个落座部之间的引出范围从所述线圈末端引出，所述加强板跨过所述引出范围。
加强板跨过引出范围，从而抑制该引出范围周边处的定子芯的振动。并且，由此能够减小起因于定子芯的振动而施加于引线的应力，能够有效地防止引线的劣化、连接不良。
另外，所述落座部是从所述壳体中的与所述定子芯的轴向另一端面相对的相对面局部地突出的突出部，所述定子芯的所述轴向另一端面的一部分可以与所述壳体的所述相对面离开。
定子芯的轴向另一端面的一部分与壳体的相对面分开，从而定子芯与壳体的接触面积减小，能够减少在定子芯与壳体之间的振动、噪声的传递量。
另外，也可以是，还具备比所述钢板难以在所述轴向上挠曲的支承板，所述支承板为了与所述加强板一起夹持所述定子芯而隔着所述定子芯配置于所述加强板的轴向相反侧，并且其一部分固定于所述壳体的所述相对面。
由加强板和支承板夹持定子芯，从而更有效地防止定子芯的振动。
另外，所述支承板的周向范围可以与所述引出范围的周向范围大致相同。
通过使支承板的周向范围与特别需要抑制振动的引出范围大致相同，能够减少支承板与定子芯的接触面积，能够经由该支承板降低在定子芯与壳体之间传递的振动、噪声。
另外，所述加强板可以是跨及位于所述引出范围的周向两侧的所述两个落座部之间的大致弓形状。
将加强板设为并非沿整周延伸的大致环状而是仅沿周向一部分延伸的弓形状，从而能够减少材料、成本。
在该情况下，所述加强板在无负载状态下，以向厚度方向一端侧凸的方式在周向上弯曲，所述加强板也可以以所述厚度方向一端侧的面与所述定子芯接触的方式固定。
通过这样的构成，若以使加强板的上翘的两端紧密贴合于定子芯的方式将该加强板安装于定子芯，则加强板的整体自然被矫正为与定子芯的上表面接触。换言之，通过上述的构成，即使没有高度保持加强板的平面度，也能够使加强板整体与定子芯的上表面接触。
根据本说明书中公开的旋转电机，由难以挠曲的加强板推压定子芯的轴向一端，因此，构成定子芯的钢板向轴向一端侧的挠曲被抑制，进而能够抑制定子芯的振动。
附图说明
图1是旋转电机的立体图。
图2是旋转电机的俯视图。
图3是图2中的A-A剖视图。
图4是图2中的B-B剖视图。
图5是加强板的俯视图。
图6是从侧方观察加强板而得的图。
图7是支承板的俯视图。
具体实施方式
以下，参照附图对旋转电机10的构成进行说明。图1是旋转电机10的立体图，图2是旋转电机10的俯视图。另外，图3是图2的A-A剖视图，图4是图2的B-B剖视图。此外，为了便于理解，根据需要省略了一部分零件的图示。例如，在图1中省略了壳体盖、定子线圈26、转子12等的图示。另外，在图2中省略了壳体盖的图示。另外，在以下的说明中，将旋转电机10的轴向一端侧称为“上侧”或“引线侧”，将旋转电机10的轴向另一端侧称为“下侧”或“反引线侧”，这与实际的重力方向无关。因此，旋转电机10也可以以其轴向与重力方向大致正交那样的姿势设置。
该旋转电机10可以作为电动机发挥功能，也可以作为发电机发挥功能。另外，搭载旋转电机10的设备没有特别限定，但本说明书中公开的旋转电机10对于振动的耐受性高，因此，该旋转电机10适于搭载到容易产生振动的设备。因此，本说明书中公开的旋转电机10例如适于搭载于电动车辆、生成车辆的行驶用动力的电动机或者利用发动机的剩余动力和/或再生动力来发电的发电机。
旋转电机10具有旋转电机主体和收纳该旋转电机主体的马达壳体。旋转电机主体具有转子12、旋转轴14以及定子16。转子12具有例如转子芯和埋入该转子芯的内部的多个永磁体(磁极未图示)，在转子芯的中央固定有旋转轴14。旋转轴14经由轴承22被轴支承，与转子12一起旋转自如。
在转子12的外周围，大致环状的定子16与转子12同心配置。定子16具备定子芯24和卷绕于该定子芯24的定子线圈26。定子芯24通过在轴向层叠多块钢板(例如电磁钢板)而构成。各钢板非常地薄，例如为0.1mm～1mm，更优选的是0.2mm～0.5mm。多块钢板通过形成于磁轭28的铆接(密凿，日文：かしめ)部34互相铆接结合。
由多块钢板构成的定子芯24大体分为环状的磁轭28、从该磁轭28的内周缘突出的多个齿30以及从磁轭28的外周缘突出的多个(在图示例中为三个)的安装部32。如上所述，在磁轭28沿周向均等地形成有用于连结多块钢板的多个铆接部34。另外，以120度的间隔从磁轭28的外周缘突出有俯视呈大致山形的安装部32。安装部32是使定子16落座并固定于下壳体18的落座部48的部位。在该安装部32形成有在轴向上贯通的紧固孔32a，紧固螺栓58插通于该紧固孔32a。此外，在此将安装部32设为三个，但安装部32只要是两个以上即可，其个数没有限定。
定子线圈26卷绕于定子芯24的齿30。定子线圈26具有三相线圈，即U相线圈、V相线圈、W相线圈，通过向所述三相线圈施加交流电流而形成旋转磁场，从而转子12旋转。该三相线圈例如以分布缠绕的方式卷绕，并且为星形接线。该定子线圈26的一部分从定子芯24的轴向两端突出，形成线圈末端36。
从引线侧(上侧)的线圈末端36引出有多条引线40。引线40是将设置于端子板54的连接端子与定子线圈26中继的配线，例如包括相对于三相线圈发送接受电力的电力线40a、为了形成中性点而互相相连的中性线40b等。所述多条引线40在周向上几乎不分散，从大概50°左右的角度范围内引出。以下，将引出所述多条引线40的周向范围称为“引出范围E1”。从图2可知，该引出范围E1位于在周向上相邻的两个安装部32之间。换言之，在引出范围E1的附近不存在安装部32。
马达壳体具有上端开口的下壳体18和覆盖该下壳体18的上端开口的壳体盖(未图示)。下壳体18是收纳转子12和定子16的部件，具有壳体底面44和从该壳体底面44立起的壳体周壁46。如图1、图2所示，壳体周壁46设为大致沿着定子芯24的外周形状的形状，俯视呈大致圆形。但是，在引线40的引出范围E1周边，壳体周壁46向外侧大幅地伸出。在该向外侧伸出的部位固定有端子板54。
壳体底面44是与定子芯24的轴向端面相对的面。在该壳体底面44中的与定子芯24的安装部32对应的部位设置有落座部48(参照图2、图3)。落座部48是从壳体底面44局部地突出的突出部，其高度与线圈末端36部的高度相比足够高。在落座部48的上表面形成有供紧固螺栓58螺纹结合的内螺纹。在该落座部48载置有定子芯24的安装部32。此时，落座部48与线圈末端36相比足够高，因此能够可靠地防止线圈末端36与壳体底面44的干涉。另外，也可以说在该情况下，定子芯24的底面中的安装部32以外的部位与壳体底面44离开。在该情况下，定子芯24仅与落座部48接触，从而能够将定子芯24与下壳体18的接触面积抑制为较小。通过能减小定子芯24与下壳体18的接触面积，能够降低在两者之间传递的振动和噪声，进而能够提高旋转电机10整体的振动噪声特性。
而且，载置后述的支承板70的支持部50也从壳体底面44突出。支持部50是从壳体底面44呈岛状地突出的突出部。在图1中只看得到一处支持部50，但实际上支持部50在与支承板70对应的位置设置了多个。
如上所述，在壳体周壁46中的向外侧伸出的部位固定有端子板54。该端子板54贯通壳体周壁46地设置(参照图4)，中继旋转电机10与外部的电气设备的电连接。在端子板54中的位于马达壳体的内部的部位设置有多个连接端子，在各连接端子连接有引线40的头端。该引线40与连接端子的连接方式没有特别限定，例如使头端呈大致环状的端子用金属件与引线40的头端铆接结合，也可以将该端子用金属件螺纹结合紧固于端子板54的连接端子。
本说明书中公开的旋转电机10还具有配置于定子芯24的上表面的加强板60和配置于定子芯24的下表面的支承板70。在对所述两个板60、70的构成进行说明之前，说明没有这两个板60、70的情况下的问题。
如上所述，定子芯24通过层叠多块钢板而构成。此时，在多块钢板不是使用粘接剂等整个面地结合而是经由铆接部34等仅局部地连结的情况下，钢板容易分别地挠曲。在此，各钢板其厚度比直径小，受到振动等容易在轴向上挠曲。即，通常，板材的挠曲量与材料的弹性模量成反比例，而且与板厚的三次幂成反比例。这示出了板厚越薄则挠曲量越增加这一情况。
在此，在安装部32周边，定子芯24被夹入紧固螺栓58的头部与落座部48之间，因此几乎不产生上述的钢板的挠曲。另一方面，在安装部32与安装部32的中间位置，定子芯24没有被约束，因此，各钢板容易在其厚度方向上挠曲从而振动。这样的定子芯24(钢板)的振动有可能会导致安装于该定子16的零件(例如引线40)的劣化等。
在本说明书中，为了抑制这样的钢板的振动，在定子芯24的上表面配置有加强板60。图5是加强板60的俯视图。另外，图6是从侧方观察加强板60而得的图。
加强板60是比构成定子芯24的钢板难以在轴向上挠曲的板。如前所述，板材的挠曲量与材料的弹性模量成反比例，与板材的厚度的三次幂成反比例。因此，也可以说，为了使加强板60比钢板难以挠曲而使加强板60的厚度比钢板的厚度大是最有效的。因此，加强板60的厚度例如为钢板的厚度的2倍以上，更优选的是5倍以上，进一步优选的是10倍以上。另外，虽然比厚度的影响小，但弹性模量的差也会给挠曲量带来影响。因此，优选加强板60由与钢板的弹性模量相同程度的材料(例如金属材料)形成。而且，为了防止磁通泄漏，加强板60优选由非磁性材料(例如不锈钢、黄铜、铝等)形成。
加强板60呈沿着磁轭28从一个安装部32经过引出范围E1延伸至在周向上相邻的另一安装部32的大致弓形状。换言之，加强板60并非在定子芯24的整周而是仅在一部分范围延伸。像这样，将加强板60设为仅在周向一部分延伸的形状是为了减小材料、成本。但是，加强板60只要至少跨过两个安装部32之间即可，而且也可以是跨过更多个安装部32之间的形状，而且，加强板60还可以是沿着定子芯24的整周延伸的大致环状。但是，无论在哪一种情况下，优选加强板60是跨过特别想要抑制定子芯24的振动的部位(在本例中，为引线40的引出范围E1)的形状。
在加强板60中的与安装部32对应的位置(在图示例中为加强板60的周向两端)设置有与安装部32同样地向径向外侧突出的大致山形的耳部62。在该耳部62中的与紧固孔32a对应的位置同样地形成有贯通孔。利用插通该贯通孔、紧固孔32a的紧固螺栓58将加强板60与定子芯24紧固在一起。
即，加强板60和定子芯24在耳部62以及安装部32被夹入紧固螺栓58的头部与下壳体18的落座部48之间。其结果，在该耳部62处，加强板60相对于下壳体18的移动被限制。另外，如前所述，加强板60具有足够的厚度，几乎不挠曲。其结果，加强板60在相邻的耳部62与耳部62的中间位置(例如引出范围E1周边)也几乎不挠曲。
像这样在将几乎不挠曲的加强板60配置于定子芯24的上表面的情况下，即使构成定子芯24的钢板向上方挠曲，也可以通过加强板60阻止该挠曲。其结果，定子芯24的振动被抑制。在此，加强板60在周向上横截引出引线40的引出范围E1，因此，该引出范围E1处的定子芯24的振动被抑制，从而有效地防止引线40的劣化、连接不良。
为了防止钢板向上方的挠曲，优选加强板60的整个面与定子芯24的上表面接触。例如，若加强板60的周向上的一部分从定子芯24浮起，则该部分会产生钢板向上方的挠曲。因此，为了使加强板60的整个面与定子芯24可靠地接触，考虑高度保持加强板60的平面度。然而，为了高度保持加强板60的平面度则会导致制造工序的复杂化、成本增加等问题。
因此，在本说明书中公开的旋转电机10中，加强板60配置为使加强板60的翘曲凸面64作为与定子芯24的上表面接触的接触面。即，通常通过冲压加工对作为材料的板材进行冲裁来形成加强板60。如图6所示，在该情况下，所形成的加强板60在无负载状态(向定子芯24安装之前的状态)下，以向冲裁方向C(厚度方向一端侧)凸的方式在周向上弯曲。加强板60配置为使该凸的面(厚度方向一端侧的面)即弯曲凸面64(图6中的下表面)与定子芯24的上表面接触。在该情况下，若将加强板60中的上翘的周向两端按压并紧固于定子芯24的安装部32，则自然可以将加强板60整体矫正为与定子芯24的上表面接触的形状。即，若将加强板60的弯曲凸面64设为与定子芯24接触的接触面，则即使加强板60的平面度低，也能够使加强板60的整体与定子芯24接触。其结果，既能够抑制成本增加，又能够有效地抑制定子芯24的振动。
在此，在以表面和背面颠倒的方式安装加强板60的情况下，即，在使弯曲凸面64向上地安装加强板60的情况下，理所当然地无法充分地抑制定子芯24的振动。因此，为了防止加强板60的表面和背面颠倒地误组装这一情况，在加强板60设置有***66。***66是从大致弓形的加强板60的主体的外周缘向径向外侧突出的部位。该***66的位置以及大小使得，在以表面和背面正确的方式安装加强板60的情况下，不会与下壳体18发生干涉，在以表面和背面颠倒的方式安装加强板60的情况下，则会成为与下壳体18的一部分发生干涉。通过设置这样的***66，能够有效地防止以表面和背面颠倒的方式安装加强板60的误组装。
旋转电机10还具有支承板70。图7是支承板70的俯视图。支承板70与加强板60相同，是比构成定子芯24的钢板难以在轴向上挠曲的板。因此，优选支承板70具有例如钢板的厚度的2倍以上、更优选的是5倍以上、进一步优选的是10倍以上的厚度。另外，支承板70优选为由金属材料且为非磁性材料构成，例如优选为由不锈钢、黄铜、铝等构成。
支承板70载置于从壳体底面44突出的支持部50，螺纹结合紧固于支持部50。另外，在该支承板70载置有定子芯24。支承板70的周向范围与引出范围E1的周向范围大致相同。因此，定子芯24中的仅与引出范围E1相当的部分被夹入支承板70与加强板60之间。通过像这样被夹入支承板70与加强板60之间，能够更可靠地防止构成定子芯24的钢板的挠曲，进而能够可靠地防止引线40的劣化、连接不良。
支承板70的周向长度比加强板60的周向长度小。像这样将整体地减小支承板70是为了减小定子16与下壳体18之间的振动/噪声的传递量。即，支承板70是介于定子芯24与下壳体18之间的部件，因此，该支承板70与定子芯24的接触面积越大，则在定子芯24与下壳体18之间传递的振动/噪声越大。因此，使支承板70的周向范围与想要极力抑制振动的部位即引线40的引出范围E1大致相同，防止支承板70与定子芯24的接触面积的增加。
从以上的说明可知，在本说明书所公开的旋转电机10中，由比构成定子芯24的钢板难以挠曲的加强板60以及支承板70推压定子芯24的轴向端面。由此，能够抑制各钢板的挠曲，进而能够抑制定子芯24的振动。此外，之前所说明的构成只是一例，只要至少配置比钢板难以挠曲的加强板60即可，其他构成也可适当变更。例如，在上述的说明中，设置了支承板70，但也可以省略支承板70。在省略了支承板70的情况下，也可以代替该支承板70而在下壳体18设置支承定子芯24的与引出范围E1相当的部位的突出部。另外，也可以不设置这样的突出部和支承板70，而是使定子芯24中的落座部48以外的下表面处于悬空的状态。即使在该情况下，只要将加强板60配置于定子芯24的上表面，则钢板向上方的挠曲被阻止，因此可以有效地抑制定子芯24的振动。
另外，在上述的说明中，由紧固螺栓58将加强板60与定子芯24一起紧固，但只要加强板60在定子芯24的安装部32周边固定于定子芯24即可，不一定要与定子芯24一起紧固。例如，加强板60也可以在定子芯24的安装部32附近与定子芯24铆接结合。
Claims (7)
1.一种旋转电机，其特征在于，具备：
定子，其具有在轴向上层叠多块钢板而成的定子芯和卷绕于所述定子芯的定子线圈；
与所述定子同心配置的转子；
壳体，其收纳所述定子和所述转子，并且具有两个以上供所述定子芯的一部分落座的落座部；以及
固定于所述定子芯的轴向一端的加强板，
所述定子芯具有两个以上在周向上隔着间隔配置且落座并固定于所述落座部的安装部，
所述加强板是比所述钢板难以在所述轴向上挠曲的板，该加强板在所述定子芯的所述轴向一端至少跨及两个安装部之间并固定。
2.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，还具备：
安装于所述壳体的端子板；和
从所述定子线圈的所述轴向一端侧的线圈末端引出并与所述端子板连结的多条引线；
所述多条引线在处于在周向上相邻的两个落座部之间的引出范围从所述线圈末端引出，
所述加强板跨过所述引出范围。
3.根据权利要求2所述的旋转电机，其特征在于，
所述落座部是从所述壳体中的与所述定子芯的轴向另一端面相对的相对面局部地突出的突出部，
所述定子芯的所述轴向另一端面的一部分与所述壳体的所述相对面离开。
4.根据权利要求3所述的旋转电机，其特征在于，还具备：
比所述钢板难以在所述轴向上挠曲的支承板，
所述支承板为了与所述加强板一起夹持所述定子芯而隔着所述定子芯配置于所述加强板的轴向相反侧，并且其一部分固定于所述壳体的所述相对面。
5.根据权利要求4所述的旋转电机，其特征在于，
所述支承板的周向范围与所述引出范围的周向范围大致相同。
6.根据权利要求2～5中任一项所述的旋转电机，其特征在于，
所述加强板是跨及位于所述引出范围的周向两侧的所述两个落座部之间的大致弓形状。
7.根据权利要求5所述的旋转电机，其特征在于，
所述加强板在无负载状态下以向所述加强板的厚度方向一端侧凸的方式在周向上弯曲，
所述加强板以所述厚度方向一端侧的面与所述定子芯接触的方式固定。
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