CN112385123A - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

本发明的旋转电机包括旋转电机主体以及电力转换装置，所述电力转换装置配置成与所述旋转电机主体在轴向上排成一列，并且与所述旋转电机主体一体化，所述电力转换装置包括盖构件，所述盖构件配置成在负载相反侧支架的轴向外侧与所述负载相反侧支架相对，并且安装于所述负载相反侧支架，所述盖构件具有底部和筒状部，在所述负载相反侧支架的与转子在轴向上相对的区域形成有吸气口，在所述负载相反侧支架的风扇的径向外侧的区域形成有排气口，所述盖构件与所述负载侧支架之间的间隙由封闭构件封闭。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及一种旋转电机，该旋转电机例如装设于汽车等，由旋转电机主体和电力转换装置一体化而成。

背景技术

车辆用旋转电机包括旋转电机主体和控制装置。此处，控制装置与旋转电机主体之间进行电力、信号的发送、接收。从节省空间性和装设性的容易程度以及连接旋转电机主体与控制装置的配线线束的缩小化的观点来看，正在进行使旋转电机主体和控制装置一体化而成的旋转电机的开发。

在专利文献1所记载的旋转电机中，控制装置构成为在旋转电机主体的负载相反侧一体化。此外，在安装于转子的轴端的风扇的作用下，冷却风从径向被吸入散热器，沿着形成于散热器的风扇流动，从而通过后外壳的通风孔而流入旋转电机主体内，并且，在风扇的作用下回旋，从而向后外壳的外部排出。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第4229947号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，在专利文献1中，在安装于转子的轴端的风扇的作用下，使冷却风从径向外侧吸入控制装置的功率部的散热器。因此，存在下述问题：螺钉等异物会从径向外侧进入散热器与后外壳之间的间隙，并且会通过后外壳的通风孔而到达旋转电机主体内的旋转部。

本发明是为了解决上述问题而形成的，即提供一种能够抑制异物进入旋转电机主体内部的旋转电机。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的旋转电机包括旋转电机主体以及电力转换装置，所述电力转换装置配置成与所述旋转电机主体在轴向上排成一列，并且与所述旋转电机主体一体化，所述旋转电机主体包括：外壳，所述外壳具有负载侧支架和负载相反侧支架；转子，所述转子在所述外壳内设置成能够旋转；风扇，所述风扇固定于所述转子的轴向上的负载相反侧的端部；以及定子，所述定子保持于所述外壳，所述定子与所述转子同轴并且配置于所述转子的外径侧，所述电力转换装置包括盖构件，所述盖构件配置成在所述负载相反侧支架的轴向外侧与所述负载相反侧支架相对，并且安装于所述负载相反侧支架，所述盖构件具有底部和筒状部，在所述负载相反侧支架的与所述转子在轴向上相对的区域形成有吸气口，在所述负载相反侧支架的处于所述风扇的径向外侧的区域形成有排气口，所述盖构件与所述负载侧支架之间的间隙由封闭构件堵住。

发明效果

根据本发明，由于利用封闭构件将盖构件与负载侧支架之间的间隙堵住，因此，能够抑制异物从形成于负载相反侧支架的吸气口进入旋转电机主体的内部。

附图说明

图1是表示本发明实施方式一的旋转电机的单侧剖视图。

图2是表示本发明实施方式二的旋转电机的主要部分剖视图。

图3是表示本发明实施方式三的旋转电机的主要部分剖视图。

图4是表示本发明实施方式四的旋转电机的主要部分剖视图。

图5是表示本发明实施方式五的旋转电机的主要部分剖视图。

图6是表示本发明实施方式六的旋转电机的主要部分剖视图。

具体实施方式

实施方式一

图1是表示本发明实施方式一的旋转电机的单侧剖视图。

图1中，旋转电机包括旋转电机主体200和作为电力转换装置的电力供给单元300，其中，电力供给单元300与旋转电机主体200在轴向上并排并配设于旋转电机主体200的负载相反侧。旋转电机设置成将旋转电机主体200的轴向设为铅垂方向并使电力供给单元300位于上方。

旋转电机主体200包括：外壳，所述外壳由前支架1和后支架2构成，所述前支架1是负载侧支架，所述后支架2是负载相反侧支架；定子3，所述定子3具有定子铁芯31和定子绕组32；转子6，所述转子6具有轴4和励磁绕组5。

前支架1采用铁等金属材料而制作成由底部和筒状部构成的碗状。轴承71安装于前支架1的底部的轴心位置。在前支架1的底部以将轴承71围住的方式形成有多个吸气口11。在前支架1的筒状部处遍及整周地形成有多个排气口12。

后支架2通过采用铁等金属材料而制作成由底部和筒状部构成的碗状。轴承72安装于后支架2的底部的轴心位置。在后支架2的底部以将轴承72围住的方式形成有多个吸气口21。在后支架2的筒状部处遍及整周地形成有多个排气口22。

定子3包括圆环状的定子铁芯31、安装于定子铁芯31的定子绕组32。从轴向的两侧将定子3的定子铁芯31夹在前支架1与后支架2的碗状的开口缘部，从而以固定状态保持于外壳。由此，排气口12、22配置于定子绕组32的线圈边端的径向外侧。

转子6的轴4通过设置于前支架1的轴承71和设置于后支架2的轴承72支承，从而转子6以能够旋转的方式收纳在外壳内。由此，转子6在定子3的内径侧处与定子3之间隔开微小的空隙而同轴地配置。吸气口11、21配置成与转子6在轴向上相对。

风扇81固接于转子6的轴向的负载侧即前侧端面。此外，风扇82固接于转子6的轴向的负载相反侧即后侧端面。带轮9安装于从前支架1向前侧突出的轴4的负载侧端部。虽然未图示，但带轮9通过传动带与发动机的转轴连结。由此，能够在发动机与旋转主体200之间进行旋转能量的输送、接收。

电力供给单元300包括由多个半导体开关元件构成的逆变电路部150、安装有控制逆变电路部150的驱动的CPU等的控制基板151、电刷100、旋转传感器110、盖构件130等。此外，电力供给单元300将电池等外部电源的直流电力转换成交流电力并供给至定子绕组32，并且将外部电源的直流电力供给至励磁绕组5。

在半导体开关元件通过焊料等接合至铝、铜等金属基板或陶瓷基板的状态下，逆变电路部150固定于散热器140的一面的由壳体126围成的区域。由此，逆变电路部150与散热器140之间的电绝缘性得以确保。在采用润滑脂、粘接剂等传热材料而将接合有逆变电路部150的半导体开关元件的基板与散热器140固定在一起的情况下，能够将传热材料设得较薄。此外，能够采用焊料等导电材料将接合有逆变电路部150的半导体开关元件的基板与散热器140固定在一起。

另一方面，逆变电路部150的引线框通过片状的粘接剂、凝胶状的粘接剂等传热材料固定于散热器140。由此，能够省略固定构件以及接合工序，并且能够降低固定部的热阻。此处，在引线框的电位与散热器140的电位相同的情况下，由于能够通过焊料、弹簧、螺钉等构件将引线框与散热器140固定在一起，因此，不仅能够降低固定部的热阻，还能够提高高温下的固定可靠性。

控制基板151安装于散热器140的一面的由壳体126围成的区域。此外，逆变电路部150和控制基板151埋入填充在壳体126内的灌封材料152内。由此，逆变电路部150以及控制基板151的防水性、防尘性以及抗振性得到提高。

安装有逆变电路部150和控制基板151的散热器140在旋转电机主体200的后侧配置成与后支架2的底部相对，并通过固定构件固定于后支架2。

电刷100以与从后支架2向后侧突出的轴4的负载相反侧端部接触的方式配置于后支架2的后侧。旋转传感器110配置于从后支架2向后侧突出的轴4的负载相反侧端部。另外，旋转传感器110由霍尔元件、解析器等构成。

盖构件130形成为由底部130a和筒状部130b构成的碗状。盖构件130配置成从后侧覆盖安装有逆变电路部150和控制基板151的散热器140、电刷100、旋转传感器110等，并且固定于后支架2。由此，电子部件受到保护而免于水、粉尘等。通过采用树脂，壳体126和盖构件130能够获得电绝缘性和轻量性，通过采用金属，能够获得散热性。

吸气孔144形成于散热器140的比安装有壳体126的位置靠内径侧处。此外，吸气孔131以位于吸气孔144的后侧的方式形成于盖构件130的底部130a。

电力供给单元300与定子绕组32通过母线212电连接。母线212通过嵌件成型的方式而与树脂一体化。嵌件成型体201是使母线212与成型树脂211一体化而成的复合部件。由此，母线212的防水性得到提高，并且，其相对于后支架2、散热器140等不同电位的构件的电绝缘性得以确保。母线212的嵌件成型体210通过螺钉等安装于后支架2。此外，嵌件成型体210从后支架2向径向外侧突出，并且与盖构件130的筒状部130b的开口缘部接触。嵌件成型体210配置于暴露于从后支架2的排气口22排出的冷却风的位置。

接着，对通过上述方式构成的旋转电机的冷却动作进行说明。首先，当驱动转子6旋转时，风扇81、82被驱动而连动地旋转。由此，如图1的箭头所述的那样，冷却风W1从吸气口11被吸入前支架1内，在风扇81的作用下向离心方向拐弯，对转子6和定子3进行冷却，随后，从排气口12排出。另一方面，冷却风W2从吸气孔131被吸入盖构件130内，并且通过吸气孔144流入后支架2侧。由此，电刷100和旋转传感器110在冷却风W2的作用下被冷却。流入后支架2侧的冷却风W2沿着散热器140的靠后支架2侧的面流动，并且从吸气口21流入后支架2内。因此，冷却风W2在风扇82的作用下向离心方向拐弯，对转子6和定子3进行冷却，并且从排气口22排出。

由此，冷却风W2触及电刷100和旋转传感器110，由于与轴4的摩擦而导致的电刷100的温度上升得到抑制，从而实现电刷100的长寿命化。此外，旋转传感器110被冷却，从而旋转传感器110的温度上升得到抑制。

此处，盖构件130的吸气孔131形成于盖构件130的底部130a的中央侧，不过，也可形成于盖构件130的底部130a的外径侧。在该情况下，从吸气孔131流入盖构件130内并到达吸气孔144的冷却风W2的路径变长，能够对较多的部件进行冷却。此外，吸气孔131也可形成于盖构件130的筒状部130b。在该情况下，从吸气孔131流入盖构件130内的冷却风W2沿着散热器140的与后支架2相对的面流动，并且从吸气口21流入后支架2内。由此，与散热器140连接的部件得到有效冷却。

在现有技术中，由于控制单元配置成远离旋转电机主体，因此，在控制单元的盖构件与旋转电机主体的后支架之间形成有间隙。因此，螺钉等异物会从该间隙通过控制单元的散热器与后支架之间，并通过后支架的通风孔而到达旋转电机主体内的旋转部。由此，风扇等部件可能受到损伤。

在实施方式一中，利用使将电力供给单元300与定子绕组32电连接的母线212和成型树脂211一体成型的方式构成的嵌件成型体210，将盖构件130的筒状部130b的开口缘部与后支架2之间的间隙堵住。由此，能够抑制下述事态的发生：螺钉等异物进入盖构件130内，并且从吸气口21流入后支架2内。即，嵌件成型体210构成封闭构件。

在实施方式一中，利用通过使母线212与成型树脂211一体成型的方式构成的嵌件成型体210而将盖构件130的筒状部130b的开口缘部与后支架2之间的间隙堵住，因此，不需要准备新的封闭构件。

此外，在实施方式一中，靠近排气口22的、盖构件130的筒状部130b的开口缘部与后支架2之间的间隙被堵住。吸气孔131形成于远离排气口22的盖构件130的底部130a的中央侧。因此，下述事态的发生得到抑制：从排气口22排出的变热后的冷却风W2再次流入盖构件130内，从而使旋转电机主体200和电力供给单元300的冷却性降低。此处，从抑制变热后的冷却风W2再次流入盖构件内这一观点来看，优选，吸气孔131形成于盖构件130的底部130a。此外，更优选，吸气孔131形成于盖构件130的底部130a的中央侧。

盖构件130与后支架2之间的间隙被通过使母线212与成型树脂211一体成型的方式构成的嵌件成型体210堵住，因此，不需要在散热器140设置用于防止异物流入的突起。因此，能够将散热器140的后支架侧的面形成为平坦面，能够减小散热器140与后支架2之间的间隙。由此，旋转电机的轴长变短，能够实现旋转电机的轻量化以及向车辆装设的装设性的提高。此外，能够使散热器140轻量化，能够实现低成本化。此外，由于母线212的长度变短，母线212的电阻变小，发热量降低，由此，能够抑制热损失。另外，由于散热器140的面构成为平坦面，因此，散热器140处的压力损失变少。由此，冷却风W2的风量增加，发热部件的温度上升得到抑制。

此处，通过将盖构件130设为金属制，能够对进入电力供给单元300的噪声进行反射或吸收。由此，能够减轻外部噪声对旋转电机造成的影响。此外，盖构件130能够对从电力供给单元300发出的噪声进行反射或吸收，从而能够减轻对吸收周边设备造成的影响。此外，由于金属制的母线212将盖构件130与后支架2之间的间隙堵住，因此，能够获得进一步减轻噪声的影响这一效果。由于通过使母线212与成型树脂211一体成型的方式构成的嵌件成型体210与盖构件130接触，因此，母线212处发出的热量通过盖构件130有效地释放。

在旋转电机主体200中，在定子绕组32由多相的绕组构成的情况下，母线212也与绕组的相数对应地构成为多个。此时，优选，使电角度相位不同的母线212彼此一体成型于相同的嵌件成型体210。也就是说，通过使电角度不同的母线212彼此一体成型于相同的嵌件成型体210，一体成型后的各母线212处发出的热量的峰值的时刻被分散。由此，母线212在嵌件成型体210处的温度上升得到抑制。特别地，在电角度相位差为90°时，能够使发热量的峰值的时刻最分散并均匀化。因此，优选，使电角度相位差为90°的母线212彼此一体成型于一个嵌件成型体210。

另外，在实施方式一中，通过使母线212与成型树脂211一体成型的方式构成的嵌件成型体210安装于后支架2，不过，嵌件成型体210也可安装于散热器140。

此外，通过使嵌件成型体210比盖构件130更向径向外侧突出，能够进一步抑制异物流入盖构件130内。

此外，在利用嵌件成型体210将盖构件130的筒状部130b与后支架2之间的间隙封闭的情况下，仅将异物流入的部位封闭即可，不过，优选，遍及整周地封闭。

实施方式二

图2是表示本发明实施方式二的旋转电机的主要部分剖视图。

图2中，盖构件130的筒状部130b的开口缘部***槽214，该槽214形成于嵌件成型体210的成型树脂211的、与盖构件130的开口缘部的连接部。

另外，其它结构与上述实施方式一相同地构成。

在该实施方式二中，盖构件130的筒状部130b的开口缘部***形成于嵌件成型体210的成型树脂211的槽214，从而构成为迷宫结构。因此，在实施方式二中，也能够抑制异物流入盖构件130内。

实施方式三

图3是表示本发明实施方式三的旋转电机的主要部分剖视图。

图3中，在***有盖构件130的筒状部130b的开口缘部的槽214内填充有胶带、粘接剂等填充剂215。

另外，其它结构与上述实施方式二相同地构成。

在该实施方式三中，在***有盖构件130的筒状部130b的开口缘部的槽214内填充有填充剂215。因此，根据实施方式三，能够进一步抑制较小的异物流入盖构件130内。

实施方式四

图4是表示本发明实施方式四的旋转电机的主要部分剖视图。

图4中，通过使母线212与成型树脂211一体成型的方式构成的嵌件成型体210与盖构件130的筒状部130b的内周壁面接触。

另外，其它结构与上述实施方式一相同地构成。

在该实施方式四中，嵌件成型体210与盖构件130的筒状部130b的内周壁面接触，将盖构件130与后支架2之间的间隙堵住。因此，在实施方式四中，也能够抑制异物流入盖构件130内。

在该情况下，即使在电力供给单元300由于追加功能而变得大型化的情况下，也不需要使嵌件成型体210比盖构件130更向径向外侧突出，能够将盖构件130与后支架2之间的间隙有效封闭。

实施方式五

图5是表示本发明实施方式五的旋转电机的主要部分剖视图。

图5中，吸气孔132形成于盖构件130的底部130a的外径侧。周向厚度薄的散热器散热翅片145从散热器140的外径侧端部向径向外侧方向延伸，从而在周向上配置有多个。吸气孔132与散热器散热翅片145在轴向上相对。周向厚度薄的母线散热翅片213从母线212贯穿成型树脂21而向轴向前侧延伸，从而在周向上配置有多个。母线散热翅片213的一部分***排气口22内。由此，母线散热翅片213暴露于从排气口22排出的冷却风流。

另外，其它结构与上述实施方式一相同地构成。

在该实施方式五中，嵌件成型体210与盖构件130的筒状部130b的开口缘部接触，将盖构件130与后支架2之间的间隙堵住。因此，在实施方式五中，也能够抑制异物流入盖构件130内。

由于吸气孔131和132形成于盖构件130的底部130a的中央侧和外径侧，因此，冷却风W2和W3的风量增大，能够有效地冷却发热部件。

吸气孔132形成于盖构件130的底部130a的外径侧，散热器散热翅片145从散热器140的外径侧端部向径向外侧突出。因此，散热器散热翅片145存在于从吸气孔132吸入的冷却风W3的通风路径，发热部件处发出的热量通过散热器散热翅片145向冷却风W3有效地释放。此外，由于母线212的嵌件成型体存在于从吸气孔132吸入的冷却风W3的通风路径，因此，母线212处发出的热量得以有效释放。

由于母线散热翅片213暴露于从排气口22排出的冷却风W2和W3，因此，母线121处发出的热量得以有效释放。

母线散热翅片213能够在形成母线212时与母线212一体地形成，因此，在嵌件成型时不需要追加工序以附加母线散热翅片213。

另外，散热器散热翅片145遍及散热器140的整周地形成，不过，也可与应冷却的发热体的场所匹配而局部地形成。

此外，母线散热翅片213与母线121是相同的材料，并且与母线212一体地形成，不过，也可以是，母线散热翅片与成型树脂211是相同的材料，并且与成型树脂211一体地形成。

实施方式六

图6是表示本发明实施方式六的旋转电机的主要部分剖视图。

图6中，供液体制冷剂流通的流路146形成于散热器140。

另外，其它结构与上述实施方式二相同地构成。

在实施方式六中，盖构件130的筒状部130b的开口缘部***形成于嵌件成型体210的槽214，从而构成为迷宫结构。因此，在实施方式六中，也能够抑制异物流入盖构件130内。

在实施方式六中，由于供液体制冷剂流通的流路146形成于散热器140之中，因此，即使在电力供给单元300处发出的热量较大的情况下，也能够将散热器140发出的热量有效地释放。

在实施方式六中，在实施方式二的旋转电机的散热器140中形成有流路146，不过，也可在其它实施方式的旋转电机的散热器140中形成流路146。

另外，在上述各实施方式中，采用将励磁绕组作为励磁手段的爪极型转子，不过，也可采用将永磁体作为励磁手段的永磁体埋入型转子。

此外，在上述各实施方式中，作为封闭构件采用了母线的嵌件成型体，不过，封闭构件不限定于母线的嵌件成型体，只要是能够将盖构件与后支架之间的间隙堵住的构件即可。

此外，在上述各实施方式中，对作为电动机动作的旋转电机主体进行了说明，不过，旋转电机主体也可作为发电机动作。

另外，尽管对本发明的实施方式进行了详细描述，不过，本发明不限定于上述实施方式，能够进行各种设计变更。

符号说明

1前支架(负载侧支架)；2后支架(负载相反侧支架)；3定子；6转子；21吸气口；22排气口；82风扇；130盖构件；130a底部；130b筒状部；140散热器；145散热器散热翅片；146流路；150逆变电路部；200旋转电机主体；210嵌件成型体；211成型树脂；212母线；213母线散热翅片；214槽；300电力供给单元(电力转换装置)。

Claims (16)

1.一种旋转电机，其特征在于，

所述旋转电机包括旋转电机主体以及电力转换装置，所述电力转换装置配置成与所述旋转电机主体在轴向上排成一列，并且与所述旋转电机主体一体化，

所述旋转电机主体包括：外壳，所述外壳具有负载侧支架和负载相反侧支架；转子，所述转子在所述外壳内设置成能够旋转；风扇，所述风扇固定于所述转子的轴向上的负载相反侧的端部；以及定子，所述定子保持于所述外壳，所述定子与所述转子同轴并且配置于所述转子的外径侧，

所述电力转换装置包括盖构件，所述盖构件配置成在所述负载相反侧支架的轴向外侧与所述负载相反侧支架相对，并且安装于所述负载相反侧支架，所述盖构件具有底部和筒状部，

在所述负载相反侧支架的与所述转子在轴向上相对的区域形成有吸气口，

在所述负载相反侧支架的处于所述风扇的径向外侧的区域形成有排气口，

所述盖构件与所述负载侧支架之间的间隙由封闭构件堵住。

2.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述封闭构件在与所述盖构件的所述筒状部接触的状态下固定于所述负载相反侧支架。

3.如权利要求2所述的旋转电机，其特征在于，

所述封闭构件与所述盖构件的所述筒状部的靠所述负载相反侧支架一侧的端面接触。

4.如权利要求3所述的旋转电机，其特征在于，

所述盖构件的所述筒状部的开口缘部***形成于所述封闭构件的槽内。

5.如权利要求2所述的旋转电机，其特征在于，

所述封闭构件与所述盖构件的所述筒状部的内周壁面接触。

6.如权利要求1至5中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

所述盖构件与所述封闭构件粘接。

7.如权利要求1至6中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

所述盖构件的所述筒状部的开口缘部配置于比所述负载相反侧支架靠径向外侧的位置。

8.如权利要求1至7中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

所述封闭构件是将所述电力转换装置与所述定子的定子绕组电连接的母线的嵌件成型体。

9.如权利要求8所述的旋转电机，其特征在于，

所述母线是供相位不同的电流流通的多个母线。

10.如权利要求9所述的旋转电机，其特征在于，

流通于多个所述母线的电流的相位差为90°。

11.如权利要求8至10中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

所述嵌件成型体配置成暴露于从所述排气口排出的冷却风。

12.如权利要求11所述的旋转电机，其特征在于，

所述嵌件成型体具有从所述母线或所述嵌件成型体的成型树脂突出的母线散热翅片，所述母线散热翅片配置成暴露于从所述排气口排出的冷却风。

13.如权利要求1至12中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

所述电力转换装置包括散热器，所述散热器配置成在所述负载相反侧支架的轴向外侧与所述负载相反侧支架相对，所述散热器的与所述负载相反侧支架相对的面是平坦面。

14.如权利要求13所述的旋转电机，其特征在于，

所述散热器具有从所述散热器向径向外侧突出的散热器散热翅片，

在所述盖构件的所述底部(130a)的与所述散热器散热翅片相对的区域形成有吸气孔。

15.如权利要求13或14所述的旋转电机，其特征在于，

所述散热器形成有液体制冷剂的流路。

16.如权利要求1至15中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

所述盖构件是金属制的。

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