CN112994282A - 旋转电机 - Google Patents

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CN112994282A CN202011407927.9A CN202011407927A CN112994282A CN 112994282 A CN112994282 A CN 112994282A CN 202011407927 A CN202011407927 A CN 202011407927A CN 112994282 A CN112994282 A CN 112994282A
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coil
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立木宏纪
日野辰郎
江头康平
长谷川和哉
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

一种旋转电机，其目的在于提高旋转电机的冷却性能。在本申请所公开的旋转电机中，组合多个由切槽插通部和线圈边端部构成的线圈单体而形成定子绕组，并且在线圈边端部的顶部设置有使导电体凹陷而成的凹部，其中，上述切槽插通部***通于定子铁芯的切槽，而上述线圈边端部将各个切槽插通部电连接。

Description

旋转电机
技术领域
本申请涉及一种旋转电机，尤其是涉及上述旋转电机的定子。
背景技术
近年来，在电动机、发电机等旋转电机中，追求小型高输出化。为了使这种旋转电机小型化，期望使不产生有效磁通的线圈边端小型化，从这种观点出发，使用将导体线卷绕于定子铁芯的每个极齿的集中卷绕的定子绕组。
另一方面，期望一种能抑制转矩脉动且能实现高输出化的、使用了分布卷绕结构的定子绕组的定子。在上述定子绕组中，将导体线卷绕于分开两个切槽以上的切槽而构成的绕组作为分布卷绕的绕组。也就是说，分布卷绕的绕组构成为从一个切槽伸出的导体线跨过连续的两个以上的极齿后进入另一个切槽。
鉴于上述状况，在现有的旋转电机中，将矩形导体线卷绕多次而形成为线圈状的绕组线圈、所谓的六角形线圈收纳于分开规定切槽数的切槽的各对中，以形成分布卷绕的定子绕组(例如参照专利文献1、专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2008-104293号公报
专利文献2：日本专利特开2014-82820号公报
然而，在现有的旋转电机的定子中，具有以下技术问题。
即，形成定子绕组的六角形线圈的线圈边端的线束在头顶部弯曲而成型为曲柄形状，因此，各个六角形线圈的径向上相邻的线圈边端的头顶部相互接触，或是极其接近。因此，在径向上无间隙地并排的线圈边端的头顶部的列会在周向上排列，以流路方向为径向的制冷剂流路会形成在头顶部的列之间，但线圈边端头顶部的列在周向上以一个切槽间距排列，因此，存在流路宽度变窄、散热面积变小而无法充分获得绕组的冷却性能这样的技术问题。
发明内容
本申请所公开的旋转电机是一种旋转电机，包括：定子，所述定子具有圆环状的定子铁芯和定子绕组，所述定子铁芯的多个切槽沿周向排列，所述定子绕组是使用被绝缘覆盖的导电体而形成的，且所述定子绕组安装于所述定子铁芯；以及转子，所述转子与所述定子相对并被支承为能旋转，其特征是，所述定子绕组是组合多个由切槽插通部和线圈边端部构成的线圈单体而形成的，并且设置有使所述线圈边端部的顶部处的所述导电体凹陷而成的凹部，其中，所述切槽插通部***通于所述定子铁芯的切槽，所述线圈边端部将各个切槽插通部电连接。
根据本申请所公开的旋转电机，通过增大构成定子绕组的线圈单体中的线圈边端部的顶部的表面积，能增加通过强制对流、自然对流和辐射而释放至周围环境的热量，能高效地对旋转电机进行冷却。
附图说明
图1是表示实施方式1所涉及的旋转电机的基本结构的剖视图。
图2是表示实施方式1所涉及的旋转电机的定子的立体图。
图3是表示实施方式1所涉及的旋转电机的定子线圈的俯视图和主要部分放大图。
图4是表示实施方式1所涉及的旋转电机的定子线圈的另一例的俯视图。
图5是表示实施方式2所涉及的旋转电机的定子线圈的主要部分的俯视图。
图6是表示实施方式3所涉及的旋转电机的定子线圈的俯视图和主要部分放大图。
图7是表示实施方式3所涉及的旋转电机的定子的主要部分剖视图。
(符号说明)
1 外壳；
2：支架；
3 定子；
4 轴承；
5 转轴；
6 转子；
31 定子铁芯；
31a 切槽；
32 定子绕组；
33 定子线圈；
33a 切槽插通部；
33b 线圈边端部；
33c、33d 凹部；
100 旋转电机。
具体实施方式
实施方式1
以下，使用附图，对本申请的实施方式进行说明。另外，在各图中，对相同或相当的部分标注相同的符号进行说明。
图1是表示实施方式1所涉及的旋转电机的基本结构的剖视图，在图中，旋转电机100包括：有底圆筒状的外壳1；支架2，上述支架2将外壳1的开口部封闭；定子3，上述定子3通过烧嵌或压入等固定方式固定于外壳1；转轴5，上述转轴5经由轴承4能旋转地支承于外壳1的底部和支架2；以及转子6，上述转子6固接于转轴5且能旋转地配设在定子3的内周侧。
在此，转子6示出的是包括转子铁芯61、永磁体62和转子风扇63的永磁体型转子，其中，上述转子铁芯61固接于***通至轴心位置的转轴5，上述永磁体62埋设在转子铁芯61的外周面侧，并在周向上以预定间距排列，并构成磁极，上述转子风扇63设置于轴向两端，但也可以使用笼形转子或绕组形转子，在上述笼形转子中，将不绝缘的转子导体收纳于转子铁芯的切槽，并通过短路环使两侧短路，而在上述绕组形转子中，将绝缘的导体线安装于转子铁芯的切槽。另外，设置于轴向两端的转子风扇63伴随转子6的旋转而对由外壳1和支架2构成的壳体内的气体进行搅拌，使气体沿径向朝向定子3流动。
接着，参照图2至图4，对定子3的结构进行具体说明。另外，在以下说明中，将转轴5的长度方向(图1中的上下方向)定义为轴向，将与转轴5正交的方向(图1中的左右方向)定义为径向，将以转轴5为中心旋转的方向定义为周向。
如图2所示，定子3包括定子铁芯31和安装于定子铁芯31的定子绕组32，将构成定子绕组32的多个分割型定子线圈33***到周期性地设置于定子铁芯31的多个切槽中而形成定子3。
图3的(A)、(B)分别是表示分割型的定子线圈33单体的俯视图和主要部分放大图，定子线圈33单体使用被绝缘覆盖的、截面呈矩形的导电体而卷绕成六角形状，并以形成切槽插通部33a和线圈边端部33b的方式构成的，其中，上述切槽插通部33a***通于定子铁芯31的切槽，上述线圈边端部33b将切槽插通部33a电连接于切槽插通部33a的两端。
此外，在线圈边端部33b中的旋转电机的轴向两端的顶部设置有圆弧状的凹部33c，上述凹部33c是使截面矩形的导电体的表面凹陷而成的。另外，在图3的(B)中，用虚线表示原来的导电体的棱线。
上述凹部33a既可以在与卷绕定子线圈33之前的导电体的相应位置预先形成，也可以通过在形成定子线圈33之后对顶部进行机械加工而形成。或者是，还可以在形成了定子3的状态下从轴向通过冲压成型而形成。
此外，为了降低冲压的成型压力，也可以如图4所示在线圈边端部33b的顶部的一部分处形成曲率变化的圆弧状的凹部33c。
通过这样在线圈边端部33b的顶部形成凹部33c，能增大定子线圈33中的线圈边端部33b的顶部的表面积，其结果是，能增加通过强制对流、自然对流和辐射而释放至周围环境的热量，能高效地对旋转电机进行冷却。
此外，能通过凹部33c的凹陷而产生紊流，还能期待进一步的冷却效果。
特别是在如实施方式1那样在两端处具有顶部的六角形状的定子线圈的情况下，由于凹部33c位于旋转电机的两端，因此，能获得更好的冷却效果。
实施方式2
图5是表示实施方式2所涉及的旋转电机的定子线圈33的主要部分的俯视图。
在上述实施方式1中，将定子线圈33设为使用了截面呈矩形的导电体的情况来进行说明，但也可以如图5所示，使用截面呈圆形的导电体形成六角形的定子线圈33，并在六角形状顶部的两端处形成凹部33c，除了实施方式1中的效果之外，在使用呈圆形的导电体的情况下，具有凹部33c的加工变得容易的优点。
实施方式3
图6是表示实施方式3所涉及的旋转电机的定子线圈的俯视图和主要部分放大图。
在图中，定子线圈33在导电体整体成型出凹部33c之后卷绕成六角形状，以形成在导电体的整个外周上具有凹部33c、33d的形状。
图7通过用垂直于轴向的平面剖切的剖面来表示将上述定子线圈33的切槽插通部33a***到定子铁芯31的切槽31a中以组装出定子3的状态。即，形成从线圈顶部与包括线圈边端部33b、切槽插通部33a在内的整体连通的凹部33c、33d。
因此，在使液体制冷剂与定子3接触并对定子3进行冷却的结构的旋转电机100的情况下，制冷剂在凹部33c、33d中传递并高效地供给至定子铁芯31的切槽内，其结果是，能进一步提高旋转电机的冷却性能。
另外，本公开虽记载有例示的实施方式，但实施方式所记载的各种各样的特征、形态以及功能并不局限于应用于特定的实施方式，能以单独或是各种各样的组合应用于实施方式。
因此，未被例示的无数变形例被设想在本申请说明书所公开的技术范围内。例如，包括使至少一个构成要素变形的情况、追加至少一个构成要素的情况或是省略至少一个构成要素的情况。

Claims (5)

1.一种旋转电机，包括：定子，所述定子具有圆环状的定子铁芯和定子绕组，所述定子铁芯的多个切槽沿周向排列，所述定子绕组是使用被绝缘覆盖的导电体而形成的，且所述定子绕组安装于所述定子铁芯；以及转子，所述转子与所述定子相对并且被支承为能旋转，其特征在于，
所述定子绕组是组合多个由切槽插通部和线圈边端部构成的线圈单体而形成的，并且在所述线圈边端部的顶部设置有使所述导电体凹陷而成的凹部，其中，所述切槽插通部***通于所述定子铁芯的切槽，所述线圈边端部将各个切槽插通部电连接。
2.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，
使用截面呈矩形的导电体作为所述定子绕组中的所述线圈单体，将形成于所述线圈边端部的顶部的所述凹部设为曲率变化的圆弧状。
3.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，
使用截面呈圆形的导电体作为所述定子绕组中的所述线圈单体。
4.如权利要求1至3中任一项所述的旋转电机，其特征在于，
以遍及所述定子绕组中的所述线圈单体的所述切槽插通部和所述线圈边端部的方式设置所述凹部。
5.如权利要求1至3中任一项所述的旋转电机，其特征在于，
所述定子绕组中的所述线圈单体形成为六角形状，所述凹部设置在所述六角形状的两端的顶部。
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