CN111953107A - 旋转电机的定子 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种旋转电机的定子，其能够在抑制冷却介质浸入气隙的同时有效地冷却线圈。在旋转电机的定子(30)中，在多个线圈段导体设置有多个接合部(45)，该多个接合部(45)通过将从定子铁心(31)的上表面(31a)突出的线圈末端(41)的前端部(41b)彼此接合而形成。在定子铁心(31)的上表面(31a)上，在整周的范围内沿径向排列设置有接合部(45)，并且在径向上至少设置有一个肩部(47)，在该肩部(47)中，内径侧的接合部(45)的高度比外径侧的接合部(45)的高度高。冷却介质供给部(50)以向肩部(47)或比肩部(47)靠外径侧的区域供给冷却介质的方式配置。

Description

旋转电机的定子

技术领域

本发明涉及一种旋转电机的定子。

背景技术

在旋转电机中，转子与定子在径向上对置配置，且在转子与定子之间设置有称为气隙的间隙(例如，专利文献1、2)。近年来，在使用于混合动力机动车、电动机动车等中的旋转电机中，线圈由多个线圈段导体构成，且通过接合从定子铁心的端面突出的突出部的前端部彼此而形成电路。另外，为了抑制由于线圈的发热引起的性能劣化，已尝试了向线圈供给冷却介质来抑制定子的温度上升。

在先技术文献

专利文献1：日本特开2007-228708号公报

专利文献2：日本特许第3484407号公报

然而，有时旋转电机的中心轴以指向铅垂方向的方式配置。若以中心轴指向铅垂方向的方式配置分段导体型旋转电机，且从上方向线圈供给冷却介质，则冷却介质可能沿着接合部浸入气隙。若冷却介质浸入气隙，则摩擦增大，且旋转电机的效率恶化。

发明内容

本发明提供一种旋转电机的定子，其能够在抑制冷却介质浸入气隙的同时有效地冷却线圈。

本发明是一种旋转电机的定子，其隔着规定的间隙在转子的外径侧与所述转子对置配置，其中，

所述旋转电机的定子具备：

定子铁心，其以中心轴指向铅垂方向的方式配置；

线圈，其包括多个线圈段导体，该多个线圈段导体***在所述定子铁心上形成的多个插槽中，并且从所述定子铁心的上表面向上方突出；以及

冷却介质供给部，其从上方向所述线圈供给冷却介质，

在所述多个线圈段导体上设置有多个接合部，该多个接合部通过将从所述定子铁心的上表面突出的突出部的前端部彼此接合而形成，

在所述定子铁心的所述上表面上，在整周的范围内沿径向排列设置有所述接合部，并且在所述径向上至少设置有一个肩部，在该肩部中，内径侧的所述接合部的高度比外径侧的所述接合部的高度高，

所述冷却介质供给部以向所述肩部或比所述肩部靠外径侧的区域供给所述冷却介质的方式配置。

发明效果

根据本发明，能够在抑制冷却介质浸入气隙的同时有效地冷却线圈。

附图说明

图1是示意性地表示包括作为本发明的一实施方式的定子的旋转电机的剖视图。

图2是图1的旋转电机的定子的立体图。

图3是图2的A-A剖视图。

图4是从外径侧仅观察一根线圈段导体的侧视图。

图5是从斜下方观察冷却介质供给管的仰视图。

图6是从斜上方观察冷却介质供给盘的立体图。

图7是示意性地表示包括第一变形例的定子的旋转电机的剖视图。

图8是示意性地表示包括第二变形例的定子的旋转电机的剖视图。

附图标记说明：

11 间隙；

30 定子；

31 定子铁心；

31a 上表面；

32 插槽；

40 线圈；

41 线圈末端(突出部)；

41a 根部；

41b 前端部；

41c 倾斜部；

45 接合部；

47 肩部；

50 冷却介质供给部；

53 冷却介质供给孔；

P 中心轴；

α 倾斜角度；

CL 冷却介质。

具体实施方式

以下，根据附图对本发明的旋转电机的定子的一实施方式进行说明。首先，参照图1对包括本发明的定子的旋转电机进行说明。需要说明的是，在附图中，附图标记RD表示定子的径向，附图标记AD表示定子的轴心方向(以下，称为轴向)，附图标记CD表示定子的周向。

<旋转电机>

如图1所示，旋转电机10具备转子20和定子30，且转子20和定子30在径向上对置配置。当更具体地进行说明时，定子30隔着称为气隙的间隙11而配置在转子20的外径侧。

<定子>

也如图2所示，定子30具备以中心轴P指向铅垂方向的方式配置的定子铁心31、安装在定子铁心31上的线圈40、以及供给冷却介质CL的冷却介质供给部50。

定子铁心31例如是通过层叠多个圆环状的电磁钢板而构成的圆环状的构件。定子铁心31在其内周面具有多个插槽32，该多个插槽32沿着定子铁心31的周向CD等间隔地排列。插槽32由从定子铁心31的上表面31a延伸至下表面31b的槽构成。

线圈40由多个S字状的线圈段导体构成，且***在定子铁心31上形成的多个插槽32的每一个中，并且具备从定子铁心31的上表面31a向上方突出的线圈末端41、以及从定子铁心31的下表面31b向下方突出的线圈末端42。

在本实施方式中，八根线圈段导体被***各插槽32中。另外，从定子铁心31的上表面31a向上方突出的线圈末端41具有位于插槽32附近的根部41a、前端部41b、以及从根部41a朝向前端部41b沿周向延伸的倾斜部41c，从最外径侧起第一、第三、第五和第七根线圈段导体的倾斜部41c在周向CD上向一侧倾斜，且从最外径侧起第二、第四、第六和第八根线圈段导体的倾斜部41c在周向CD上向另一侧倾斜。

在多个线圈段导体中，通过接合从定子铁心31的上表面31a突出的线圈末端41的前端部41b彼此而形成多个接合部45，并且也接合从定子铁心31的下表面31b突出的相邻的线圈末端42的前端部41b彼此，线圈段导体经由接合部45而导通，从而形成电路。即，从外径侧起第一和第二根线圈段导体被接合，第三和第四根线圈段导体被接合，第五和第六根线圈段导体被接合，第七和第八根线圈段导体被接合。由此，在本实施方式中，如图2及图3所示，在定子铁心的上表面31a上，在整周的范围内，沿径向排列设置有四个接合部45。

需要说明的是，作为线圈段导体，可以使用如图2所示的S字形状的线圈段导体，也可以使用定子铁心31的下表面31b侧连结的大致U字形状的线圈段导体。在使用大致U字形状的线圈段导体时，在多个线圈段导体上设置有多个接合部45，该多个接合部45通过线圈末端41的前端部41b彼此仅在定子铁心31的上表面31a接合而形成。

冷却介质供给部50配置在定子铁心31的上方(线圈末端41的上方)。作为冷却介质供给部50，如图5所示，可以是沿着定子铁心31的周向延伸的冷却介质供给管51，如图6所示，也可以是以截面为U字形状作为整体形成为环状的冷却介质供给盘52。滴加冷却介质CL的多个冷却介质供给孔53以规定的间隔配置在冷却介质供给管51及冷却介质供给盘52上。在图2及图5中，附图标记55是将冷却介质供给管51固定到壳体的固定部。

在此，接合部45的高度在整周的范围内从外径侧向内径侧逐渐增高。具体而言，如图3所示，从外径侧起第一个(最外径侧)接合部45的高度H1最低，从外径侧起第二个接合部45的高度H2比从外径侧起第一个(最外径侧)接合部45的高度H1高，从外径侧起第三个接合部45的高度H3比从外径侧起第二个接合部45的高度H2高，从外径侧起第四个(最内径侧)接合部45的高度H4最高。即，接合部45以成为H1＜H2＜H3＜H4的方式配置。因此，在本实施方式中，由于相邻的接合部45的高度不同，因此在径向上阶梯状地排列设置有三个肩部47。

作为改变接合部45的高度的方案，参照图4，通过根据线圈段导体的径向位置改变倾斜部41c相对于定子铁心的上表面31a的倾斜角度α来实现。倾斜角度α在构成位于最内径侧的接合部45的线圈段导体中最大，且随着趋向外径侧而减小倾斜角度α，从而高度从外径侧朝向内径侧逐渐增高。换句话说，接合部的高度越低，则倾斜部41c相对于定子铁心31的上表面31a的倾斜角度α越小。根据该方案，位于在周向上相邻的接合部45之间的倾斜部41c的高度也从外径侧朝向内径侧逐渐增高。

而且，由于在构成位于最内径侧的接合部45的线圈段导体中，倾斜部41c相对于定子铁心31的上表面31a的倾斜角度α最大，因此能够使冷却介质CL迅速地遍布在由于涡流损耗而产生的发热量大的最内径侧的线圈段导体上。另外，构成位于最内径侧的接合部45的线圈段导体的弯曲成型可以小，因此能够使绝缘覆膜变薄。因此，定子铁心31的齿宽能够在内径侧上增加相应量，能够增加旋转电机的转矩。另外，可以使导体***来代替增加定子铁心31的齿宽。由此，能够通过增加截面积来减少铜损，并且热导率小的绝缘覆膜变薄，因此冷却效率提高。

另外，如图3所示，作为改变接合部45的高度的另一方案，可以以前端部41b位于比根部41a靠外径侧的位置的方式使线圈末端41倒向外径侧。通过以接合部45的高度越低，则前端部41b越位于比根部41a靠外径侧的方式使线圈末端41倒向外径侧，从而能够调整接合部45的高度。需要说明的是，很明显，也可以是，倾斜部41c相对于定子铁心的上表面31a的倾斜部41c的倾斜角度α根据线圈段导体的径向位置而改变，并且以前端部41b位于比根部41a靠外径侧的位置的方式使线圈末端41倒向外径侧。

在如上所述构成的旋转电机的定子30中，冷却介质供给部50的冷却介质供给孔53以将冷却介质CL供给到任一肩部47或比最内径侧的肩部47靠外径侧的区域的方式配置。由此，若将冷却介质CL从冷却介质供给部50滴加到线圈末端41，则冷却介质CL从内径侧向外径侧流动，即，在离开转子20与定子30之间的间隙11的方向上流动。因此，能够抑制从冷却介质供给部50供给到接合部45的冷却介质CL向内径侧流动并浸入作为转子20与定子30的间隙11的气隙。

另外，冷却介质供给部50中，以规定的间隔配置有多个冷却介质供给孔53，因此能够在整周的范围内，将冷却介质CL均等地供给到线圈40。

需要说明的是，前述实施方式能够适当进行变形、改良等。例如，在上述实施方式中，在各插槽32中***有八根线圈段导体，但并不限于此，可以是六根，四根或八根以上。另外，接合部45的高度无需一定从外径侧向内径侧逐渐增高，只要在径向上设置有至少一个肩部47即可，在该肩部47中，内径侧的接合部45的高度比外径侧的接合部45的高度高。

通常，也可以是，在定子铁心31的上表面31a上，将n设为2以上的整数时，在径向上排列设置有n个接合部45时，将位于最外径侧的接合部45设为第一个，将位于最内径侧的接合部45设为第n个，则在整周的范围内，位于最内径侧的接合部45的高度最高，位于第n-1个的接合部45的高度是位于第n个的接合部45的高度以下。由此，能够更适当地抑制从冷却介质供给部50供给到接合部45的冷却介质CL浸入气隙。

图7是仅在最内径侧设置有肩部47的例子，图8是从内径侧向外径侧连续地设置有肩部47的例子。

另外，在本说明书中至少记载了以下事项。需要说明的是，尽管在括弧内示出了上述实施方式中的相应构成要素等，但并不限定于此。

(1)一种旋转电机的定子(定子30)，其隔着规定的间隙(间隙11)在转子的外径侧与所述转子对置配置，其中，

所述旋转电机的定子具备：

定子铁心(定子铁心31)，其以中心轴(中心轴P)指向铅垂方向的方式配置；

线圈(线圈40)，其包括多个线圈段导体，该多个线圈段导体***在所述定子铁心上形成的多个插槽(插槽32)中，并且从所述定子铁心的上表面(上表面31a)向上方突出；以及

冷却介质供给部(冷却介质供给部50)，其从上方向所述线圈供给冷却介质(冷却介质CL)，

在所述多个线圈段导体上设置有多个接合部(接合部45)，该多个接合部(接合部45)通过将从所述定子铁心的上表面突出的突出部(线圈末端41)的前端部(前端部41b)彼此接合而形成，

在所述定子铁心的所述上表面上，在整周的范围内沿径向排列设置有所述接合部，并且在所述径向上至少设置有一个肩部(肩部47)，在该肩部(肩部47)中，内径侧的所述接合部的高度比外径侧的所述接合部的高度高，

所述冷却介质供给部以向所述肩部或比所述肩部靠外径侧的区域供给所述冷却介质的方式配置。

根据(1)，在定子铁心的上表面上，在整周的范围内沿径向排列设置有接合部，冷却介质供给部以向内径侧的接合部的高度比外径侧的接合部的高度高的肩部或比肩部靠外径侧的区域供给冷却介质的方式配置，因此能够有效地冷却线圈，同时能够抑制从冷却介质供给部供给到接合部的冷却介质向内径侧流动而浸入作为转子与定子之间的间隙的气隙中。

(2)根据(1)所述的旋转电机的定子，其中，

在所述定子铁心的所述上表面上，当n为2以上的整数时，沿所述径向排列设置有n个所述接合部，

当将位于最外径侧的所述接合部设为第一个，将位于最内径侧的所述接合部设为第n个时，

在整周的范围内，

位于所述最内径侧的所述接合部的高度最高，

位于第n-1个的所述接合部的高度为位于第n个的所述接合部的高度以下。

根据(2)，在定子铁心的整周的范围内，位于最内径侧的接合部的高度最高，并且位于第n-1个的接合部的高度为位于第n个的接合部的高度以下，因此能够更适当地抑制从冷却介质供给部供给到接合部的冷却介质浸入气隙。

(3)根据(1)或(2)所述的旋转电机的定子，其中，

在整周的范围内，所述接合部的高度从所述外径侧朝向所述内径侧逐渐增高。

根据(3)，在定子铁心的整周的范围内，接合部的高度从外径侧朝向内径侧逐渐增高，因此能够更适当地抑制从冷却介质供给部供给到接合部的冷却介质浸入气隙。

(4)根据(2)或(3)所述的旋转电机的定子，其中，

所述突出部具有倾斜部(倾斜部41c)，该倾斜部(倾斜部41c)从根部(根部41a)朝向所述前端部沿周向延伸，

所述倾斜部相对于所述定子铁心的所述上表面的倾斜角度(倾斜角度α)在构成位于最内径侧的所述接合部的所述线圈段导体中最大。

根据(4)，倾斜部相对于定子铁心的上表面的倾斜角度在构成位于最内径侧的接合部的线圈段导体中最大，因此能够使冷却介质迅速地遍布在发热量大的最内径侧的线圈上。

(5)根据(4)所述的旋转电机的定子，其中，

所述接合部的高度越低，则所述倾斜部相对于所述定子铁心的所述上表面的所述倾斜角度越小。

根据(5)，接合部的高度越低，则倾斜部相对于定子铁心的上表面的倾斜角度越小，因此能够通过倾斜部的倾斜角度来调整接合部的高度。

(6)根据(2)至(5)中任一项所述的旋转电机的定子，其中，

所述突出部具有包括所述接合部的所述前端部、以及位于所述插槽的出口的根部(根部41a)，

所述接合部的高度越低，则所述前端部位于比所述根部越靠所述外径侧的位置。

根据(6)，接合部的高度越低，则前端部位于比根部越靠外径侧的位置，因此能够通过使前端部倒向外径侧来调整接合部的高度。

(7)根据(2)至(6)中任一项所述的旋转电机的定子，其中，

所述冷却介质供给部以规定的间隔配置有多个冷却介质供给孔(冷却介质供给孔53)。

根据(7)，冷却介质供给部以规定的间隔配置有多个冷却介质供给孔，因此能够在整周的范围内均等地向线圈供给冷却介质。

Claims (7)

1.一种旋转电机的定子，其隔着规定的间隙而配置在转子的外径侧，其中，

所述旋转电机的定子具备：

定子铁心，其以中心轴指向铅垂方向的方式配置；

线圈，其包括多个线圈段导体，该多个线圈段导体***在所述定子铁心上形成的多个插槽中，并且从所述定子铁心的上表面向上方突出；以及

冷却介质供给部，其从上方向所述线圈供给冷却介质，

在所述多个线圈段导体上设置有多个接合部，该多个接合部通过将从所述定子铁心的上表面突出的突出部的前端部彼此接合而形成，

在所述定子铁心的所述上表面上，在整周的范围内沿径向排列设置有所述接合部，并且在所述径向上至少设置有一个肩部，在该肩部中，内径侧的所述接合部的高度比外径侧的所述接合部的高度高，

所述冷却介质供给部以向所述肩部或比所述肩部靠外径侧的区域供给所述冷却介质的方式配置。

2.根据权利要求1所述的旋转电机的定子，其中，

在所述定子铁心的所述上表面上，当n为2以上的整数时，沿所述径向排列设置有n个所述接合部，

当将位于最外径侧的所述接合部设为第一个，将位于最内径侧的所述接合部设为第n个时，

在整周的范围内，

位于所述最内径侧的所述接合部的高度最高，

位于第n-1个的所述接合部的高度为位于第n个的所述接合部的高度以下。

3.根据权利要求1或2所述的旋转电机的定子，其中，

在整周的范围内，所述接合部的高度从所述外径侧朝向所述内径侧逐渐增高。

4.根据权利要求2或3所述的旋转电机的定子，其中，

所述突出部具有倾斜部，该倾斜部从位于所述插槽的出口的根部朝向所述前端部沿周向延伸，

所述倾斜部相对于所述定子铁心的所述上表面的倾斜角度在构成位于最内径侧的所述接合部的所述线圈段导体中最大。

5.根据权利要求4所述的旋转电机的定子，其中，

所述接合部的高度越低，则所述倾斜部相对于所述定子铁心的所述上表面的所述倾斜角度越小。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的旋转电机的定子，其中，

所述突出部具有包括所述接合部的所述前端部、以及位于所述插槽的出口的根部，

所述接合部的高度越低，则所述前端部位于比所述根部越靠所述外径侧的位置。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的旋转电机的定子，其中，

所述冷却介质供给部以规定的间隔配置有多个冷却介质供给孔。

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