CN110492626A - 旋转电机及旋转电机的组装方法 - Google Patents

Abstract

提供能够减少定子振动位移的旋转电机及旋转电机的组装方法。定子(120)具备层叠多片同一形状的钢板而成的第一定子铁心层叠体(121)和层叠多片同一形状的钢板而成的第二定子铁心层叠体(122)。第一定子铁心层叠体(121)和第二定子铁心层叠体(122)通过将同一形状的定子铁心以点对称的方式组合而成，两者成为一体并成为两侧支承构造。

Description

旋转电机及旋转电机的组装方法

技术领域

本发明涉及旋转电机及旋转电机的组装方法。

背景技术

混合动力车辆等的车辆用驱动装置并列设置有电动机/发电机(旋转电机)，电动机/发电机分别具有旋转轴，且配置为彼此的旋转轴以同轴状重叠。电动机具备非旋转侧的定子和旋转侧的转子。

在专利文献1中记载了定子，该定子具备：定子铁心，其具备环状的磁轭和从所述磁轭的内周面向半径方向内侧突出的多个齿；线圈，其卷绕于所述齿的周围；以及磁性体，其设置于以所述线圈的一部分从所述齿的轴向端面向轴向外侧突出的线圈末端部的半径方向外侧与所述磁轭的外周之间，且以在一个齿与另一齿之间形成磁路的方式沿着周向延伸。

图6是专利文献1所记载的电动机1的侧剖视图。

电动机1例如是搭载于混合动力车(车辆)的薄型的电动机。

如图6所示，电动机1具备转子11和配置于转子11的径向外侧的环状的定子12。转子11与定子12在径向上对置，在径向上设置有些许的间隙(气隙G)。

转子11具有转子铁心16和避免转子铁心16向旋转轴(省略图示)的一端方向位移的端面板17。

定子12具有多个分割铁心呈环状配置而成的定子铁心13和卷绕于定子铁心13的线圈14。

定子铁心13由圆筒状的定子支架15保持。在定子铁心13的外周部12a开设有将定子铁心13沿着轴向贯穿的贯通孔12b。使安装螺栓B的轴部贯穿于该贯通孔12b，并螺纹固定于在外壳18上形成的螺栓插通孔(省略图示)，由此将定子12安装于外壳18。

如图6所示，安装螺栓B的轴部利用定子12和外壳18的螺栓插通孔(省略图示)而沿着前后方向紧固，由此使定子12固定于外壳18。定子铁心13成为被安装螺栓B支承定子铁心13的外周部12a的悬臂构造。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-139873号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，专利文献1所记载的定子是定子铁心13的外周部12a被支承的悬臂构造，因此存在与两侧支承构造相比物理挠曲量大的课题。另外，悬臂构造的定子铁心13存在下述的定子振动模式，因共振部而电动机音(motor音)、载波音(carrier音)等成为问题。

图7及图8是表示代表性的定子振动模式的图。如图7所示，悬臂的定子铁心13具有圆环2阶(参照图7中(a))、圆环3阶(参照图7中(b))、圆环4阶(参照图7中(c))、圆环5阶(参照图7中(d))、圆环0阶(参照图7中(e))的振动模式。如图8所示，悬臂的定子铁心13具有圆环2阶+弯曲(参照图8中(a))、圆环3阶+弯曲(参照图8中(b))、开口弯曲(参照图8中(c))的振动模式。

悬臂构造的定子铁心13存在上述定子振动模式，由于振动模式下的共振部而电动机音、载波音等成为问题。

本发明是鉴于这样的背景而完成的，其目的在于提供能够减少定子振动位移的旋转电机及旋转电机的组装方法。

用于解决课题的方案

为了解决所述课题，技术方案1所记载的旋转电机在壳体中收容转子、旋转轴及层叠多片钢板而形成的定子铁心，所述旋转电机的特征在于，定子铁心具备：第一定子铁心层叠体，其具有安装部，通过层叠多片同一形状的钢板而成；第二定子铁心层叠体，其具有安装部，通过层叠多片与所述第一定子铁心层叠体的钢板对应的形状的钢板而成，所述第一定子铁心层叠体在轴向的一方相对于所述壳体固定，所述第二定子铁心层叠体在轴向的另一方相对于所述壳体固定。

发明效果

根据本发明，能够提供能够减少定子振动位移的旋转电机及旋转电机的组装方法。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的旋转电机的侧剖视图。

图2是上述实施方式的旋转电机的定子铁心层叠体的立体图。

图3是表示上述实施方式的旋转电机的定子铁心层叠体的电磁钢板的结构的图，图3中(a)为其俯视图，图3中(b)为由图3中(a)的单点划线包围的部分的放大图。

图4是表示上述实施方式的旋转电机的定子铁心的具有冷却介质供给用缺口部的电磁钢板的层叠构造的立体图，图4中(a)是表示在不同的位置开口的3个冷却介质供给用缺口部的立体图，图4中(b)～图4中(d)是表示图4中(a)的由单点划线包围的部分的各冷却介质供给用缺口部的立体图。

图5是表示上述实施方式的旋转电机的向外壳的组装的侧剖视图。

图6是以往技术的电动机的侧剖视图。

图7是表示代表性的定子振动模式的图。

图8是表示代表性的定子振动模式的图。

附图标记说明：

30冷却介质循环管；

100电动机(旋转电机)；

110转子；

101轴；

102、103轴承；

120定子；

121第一定子铁心层叠体；

121a、122a被紧固连结部；

121b、122b贯通孔；

122第二定子铁心层叠体；

130冷却介质分配板；

150电动机壳体；

151、161螺栓插通孔；

152工具避让开口部；

160中间壳体(盖)；

160a凸缘部；

220电磁钢板；

221主体部；

222齿；

223插槽；

224冷却介质用孔；

225冷却介质供给用缺口部；

B1、B2安装螺栓。

具体实施方式

接着，适当参照附图来详细地说明本发明的实施方式的旋转电机。需要说明的是，在各图中，对共用的部分标注同一附图标记并省略重复的说明。

(实施方式)

图1是本发明的一实施方式的旋转电机的侧剖视图。图2是定子铁心层叠体的立体图。

本实施方式的电动机100(旋转电机)例如是搭载于混合动力车(车辆)的图2所示那样的薄型的电动机(在图1中形状存在变形)。

如图1所示，电动机100具备转子110和使转子110旋转的定子120。

另外，在定子120的上部配置有冷却介质循环管30。冷却介质循环管30将冷却介质供给管(省略图示)的冷却介质向旋转电机主体的上部放出。

转子110未特别图示，其具备固定于轴101(参照图4)的多个环状钢板和设置于多个环状钢板间的多个永久磁铁，且借助定子120生成的旋转磁场而以轴线O为中心旋转。

定子120具备层叠多片同一形状的钢板而成的第一定子铁心层叠体121、层叠多片同一形状的钢板而成的第二定子铁心层叠体122、以及设置于第一定子铁心层叠体121及第二定子铁心层叠体122的定子线圈123(参照图4)。

第一定子铁心层叠体121和第二定子铁心层叠体122通过同一形状的定子铁心以两个一组的形式组合起来。换言之，定子120在轴向上分割为同一形状的第一定子铁心层叠体121和第二定子铁心层叠体122这两部分。

第一定子铁心层叠体121的层叠厚度与第二定子铁心层叠体122的层叠厚度大致相同。需要说明的是，第一定子铁心层叠体121的层叠厚度与第二定子铁心层叠体122的层叠厚度也可以不同。

更详细地说明定子120。

如图2所示，第一定子铁心层叠体121具有以轴线O为中心而在外周面以θ1：60度间隔突出形成有6个的被紧固连结部121a、形成于被紧固连结部121a且用于使安装螺栓B1的轴部沿着前后方向贯穿的贯通孔121b、以及在外周面上用于在与第二定子铁心层叠体122之间进行定位的突起121c。

第二定子铁心层叠体122具有以轴线O为中心而在外周面上以θ1：60度间隔突出形成有6个的被紧固连结部122a、形成于被紧固连结部122a且用于使安装螺栓B2的轴部沿着前后方向贯穿的贯通孔122b、以及在外周面上用于在与第一定子铁心层叠体121之间进行定位的突起122c。

如图2所示，第一定子铁心层叠体121与第二定子铁心层叠体122在周向上彼此错开角度θ2地配置。在本实施方式中，第一定子铁心层叠体121与第二定子铁心层叠体122错开等分相位(θ2：30度)地配置。

如上所述，第一定子铁心层叠体121和第二定子铁心层叠体122通过同一形状的定子铁心以两个一组的形式组合起来，但两者错开等分相位(θ2：30度)地对置配置。因此，如图2所示，第一定子铁心层叠体121的被紧固连结部121a及贯通孔121b与第二定子铁心层叠体122的被紧固连结部122a及贯通孔122b错开等分相位。并且，如图1所示，从轴向的一侧在第一定子铁心层叠体121的被紧固连结部121a的贯通孔121b中贯穿有安装螺栓B1的轴部，第一定子铁心层叠体121紧固连结于后述的电动机壳体150的内壁。从轴向的另一侧在第二定子铁心层叠体122的被紧固连结部122a的贯通孔122b中贯穿有安装螺栓B2的轴部，第二定子铁心层叠体122紧固连结于后述的中间壳体160的内壁。对于安装螺栓B1、B2的插通方向，例如安装螺栓B1、B2的前端从第一定子铁心层叠体121与第二定子铁心层叠体122的接缝侧朝向外侧穿过(参照图4)。

因此，第一定子铁心层叠体121与第二定子铁心层叠体122为同一形状，但错开等分相位地对置配置，因此向壳体安装的安装方向从轴向观察时成为反向。当第一定子铁心层叠体121与第二定子铁心层叠体122成为了一体的情况下，当观察作为整体的结构时，定子120成为两侧支承构造。

如图1所示，在第一定子铁心层叠体121与第二定子铁心层叠体122之间设置有冷却介质分配板130(后述)。

冷却介质分配板130利用将第一定子铁心层叠体121与第二定子铁心层叠体122组合的构造，将其间隙用作冷却介质的流路。

冷却介质分配板130收容冷却介质并向第一定子铁心层叠体121与第二定子铁心层叠体122之间的内部分配冷却介质。

图3是表示第一定子铁心层叠体121和第二定子铁心层叠体122的电磁钢板220的结构的图，图3中(a)为其俯视图，图3中(b)为图3中(a)的由单点划线包围的部分的放大图。需要说明的是，在图3中，省略了被紧固连结部122a、贯通孔122b及突起121c的图示。

电磁钢板220是由铁损值、磁通密度及导磁率等优异的材料形成的环状的构件，在外表面涂覆有绝缘覆膜。

如图3所示，电磁钢板220具备呈环状且层叠而形成铁心主体的主体部221、从主体部221的内周端缘221a以等间隔向径向内侧突出的多个齿222、作为形成于多个齿222之间的空间的多个插槽223、铁心主体221的外周端缘221b的沿着层叠方向(厚度方向)贯穿的冷却介质用孔224、以及对相邻的齿222a与齿222b之间进行切除而在主体部221开设槽而成的冷却介质供给用缺口部225。

对于具有冷却介质供给用缺口部225的电磁钢板220，单片的厚度例如形成为0.3mm。将该电磁钢板220以使冷却介质供给用缺口部225的位置对齐的方式例如层叠6片。层叠后的电磁钢板220的冷却介质供给用缺口部225构成冷却介质分配板130(参照图1)。

图4是表示具有冷却介质供给用缺口部225的电磁钢板220的层叠构造的立体图，图4中(a)是表示在不同的位置开口的3个冷却介质供给用缺口部225的立体图，图4中(b)～图4中(d)是表示图4中(a)的由单点划线包围的部分的各冷却介质供给用缺口部225的立体图。

如图4中(a)所示，电磁钢板220以单片的厚度例如为0.3mm的方式层叠有6片，层叠6片而成的电磁钢板220改变冷却介质供给用缺口部225位置(槽位置)的相位并再次层叠。在图4的层叠例中，以6片层叠×3套的形式使厚度为5.4mm，且使槽存在于3个部位。

如所述图1的箭头所示，从冷却介质循环管30(参照图1)放出的冷却介质落下至定子120(参照图1)的上部。落下至定子120的上部的冷却介质如图4中(b)～图4中(d)的箭头所示那样，向电磁钢板220的冷却介质供给用缺口部225(图1的冷却介质分配板130)供给，并从冷却介质供给用缺口部225向定子线圈(省略图示)流动。能够使冷却介质沿着定子120的径向流动，能够向定子铁心的内部分配冷却介质而提高旋转电动机的冷却性能。

图5是表示本实施方式的旋转电机的向外壳的组装的侧剖视图。

如图5所示，电动机100具备以轴线O1为中心而沿着前后方向延伸的轴101、固定于轴101的转子110、使转子110旋转的定子120、以及对定子120的后侧开口部进行封堵的作为外壳的电动机壳体150、以及对定子120的前侧开口部进行封堵的作为盖部的中间壳体160。

轴101由设置于电动机壳体150的轴承102和设置于中间壳体160的轴承103轴支承。

中间壳体160具有凸缘部160a，与电动机壳体150的开口部150a组合而完成外壳(壳体)。

在电动机壳体150的内壁开设有用于对贯穿第二定子铁心层叠体121的贯通孔121b的螺栓B1进行紧固连结的螺栓插通孔151。另外，在电动机壳体150上开设有工具避让开口部152。工具避让开口部152向齿轮箱侧开口。

在中间壳体160的内壁开设有用于对贯穿第二定子铁心层叠体122的贯通孔122b的螺栓B2进行紧固连结的螺栓插通孔161。

以下，说明如上述那样构成的旋转电机的组装方法。

如图5所示，在电动机壳体150的内壁开设有螺栓插通孔151，在中间壳体160的内壁开设有螺栓插通孔161。

首先，执行将第一定子铁心层叠体121与第二定子铁心层叠体122组合的工序。第一定子铁心层叠体121与第二定子铁心层叠体122通过使在外周面形成的突起121c、突起122c对准而能够容易地定位。

接下来，执行将安装螺栓B1贯穿第一定子铁心层叠体121的被紧固连结部121a的贯通孔121b，并螺纹固定于电动机壳体150的内壁的螺栓插通孔151的工序。

接下来，执行将转子110组装于电动机壳体150的工序。

接下来，执行将中间壳体160组装于电动机壳体150的工序。具体而言，使中间壳体160的凸缘部160a与电动机壳体150的开口部150a对准，并进行螺栓(省略图示)紧固连结。

最后，执行将安装螺栓B2贯穿第二定子铁心层叠体122的被紧固连结部122a的贯通孔122b，并螺纹固定于中间壳体160(盖)的内壁的螺栓插通孔161的工序。

在执行上述各工序时，通过利用在电动机壳体150开口的工具避让开口部152，能够容易地进行作业。

如以上所说明那样，定子120具备层叠多片同一形状的钢板而成的第一定子铁心层叠体121和层叠多片同一形状的钢板而成的第二定子铁心层叠体122。第一定子铁心层叠体121和第二定子铁心层叠体122是通过将同一形状的定子铁心以点对称的方式组合而成的部件，两者成为一体而成为两侧支承构造。

第一定子铁心层叠体121与第二定子铁心层叠体122错开等分相位地对置配置，因此向壳体安装的安装方向在从轴向观察时成为反向。因此，在第一定子铁心层叠体121与第二定子铁心层叠体122成为了一体的情况下，定子120成为两侧支承构造。第一定子铁心层叠体121和第二定子铁心层叠体122能够从两侧被紧固连结机构压接而形成一体。此时，当在第一定子铁心层叠体121与第二定子铁心层叠体122的接缝处形成彼此嵌合那样的凹凸时，能够进一步一体化。当在该接缝使用粘接剂时，能够进一步牢固地一体化。

定子120形成为两侧支承构造，由此能够提高刚性、减少电动机定子振动位移。能够抑制图8所示的开口模式。

定子120通过将电动机定子铁心分割为2部分并分别错开相位地配置，能够产生共振模式相反相位的变形，能够得到抵消振动的效果。

由此，图7所示的圆环2阶、圆环3阶、圆环4阶、圆环5阶能够以同频率向抵消的方向作用。

另外，无需在电动机壳体150及中间壳体160(盖)设置特别的壳体安装部，第一定子铁心层叠体121及第二定子铁心层叠体122能够安装于壳体内壁的螺栓插通孔151、161。不需要壳体安装部，因此能够不产生重量增加地增加安装部位，能够提高定子圆环刚性。

另外，能够在分割为两部分的定子铁心的中间设置冷却介质分配板130而提高冷却性能。冷却介质分配板130利用将第一定子铁心层叠体121与第二定子铁心层叠体122组合的构造，设置容易。

需要说明的是，本发明不限于上述实施方式，当然基于该说明书的记载内容而可以采用各种结构。

例如，第一定子铁心层叠体121与第二定子铁心层叠体122错开等分相位，但只要是错开即可，不限定于等分相位。通过将错开等分相位设为错开其他相位，从而即便对于圆环2阶、圆环3阶、圆环4阶、圆环5阶而以同频率向抵消的方向作用的效果减少一些，其高阶谐波成分也能够减少。

举出了混合动力车辆，但只要是具备旋转电机(电动机及发电机)的车辆，就不限定于此。例如，混合动力车辆也可以是不具有发动机而仅以电动机作为驱动源的电动机动车或燃料电池车辆。

Claims (6)

1.一种旋转电机，其在壳体中收容转子、旋转轴及层叠多片钢板而形成的定子铁心，

所述旋转电机的特征在于，

定子铁心具备：具有安装部且通过层叠多片同一形状的钢板而成的第一定子铁心层叠体；以及具有安装部且通过层叠多片与所述第一定子铁心层叠体的钢板对应的形状的钢板而成的第二定子铁心层叠体，

所述第一定子铁心层叠体在轴向的一方相对于所述壳体固定，所述第二定子铁心层叠体在轴向的另一方相对于所述壳体固定。

2.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述第一定子铁心层叠体与所述第二定子铁心层叠体在周向上错开配置。

3.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述第一定子铁心层叠体的层叠厚度与所述第二定子铁心层叠体的层叠厚度大致相同。

4.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述第一定子铁心层叠体的层叠厚度与所述第二定子铁心层叠体的层叠厚度不同。

5.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

收容冷却介质并向定子铁心的内部分配冷却介质的冷却介质分配板配置于所述第一定子铁心层叠体与所述第二定子铁心层叠体之间。

6.一种旋转电机的组装方法，所述旋转电机在壳体中收容转子、旋转轴及层叠多片钢板而形成的定子铁心，所述旋转电机的组装方法的特征在于，

在所述壳体上设置有安装螺栓插通孔，

所述旋转电机的组装方法具有：

将所述第一定子铁心层叠体与所述第二定子铁心层叠体组合的工序；

将所述第一定子铁心层叠体组装于所述壳体的工序；

将所述转子组装于所述壳体的工序；

将盖组装于所述壳体的工序；以及

将安装螺栓穿过所述第二定子铁心层叠体并组装于所述盖的工序。