車輛用旋轉電的製造方法
2023-04-30 12:13:41
車輛用旋轉電的製造方法
【專利摘要】本發明提供一種車輛用旋轉電機，無需附加其他部件以及附加組裝工序就能夠有效地冷卻定子繞線。車輛用交流發電機（1）具備定子（2）和轉子（3），定子（2）具有：具有多個開槽（22）的圓環狀的定子鐵芯（21）；定子繞線（23），其以在開槽（22）內向徑向內側偏置配置的狀態卷裝於定子鐵芯（21）；以及冷卻介質路徑（25），其利用由於在開槽（22）內使定子繞線（23）向徑向內側偏置配置而產生於徑向外側的空間形成於開槽（22）內。
【專利說明】車輛用旋轉電機
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種搭載於乘用車或卡車等上的車輛用旋轉電機。
【背景技術】
[0002]已知現有的電動機具有通過製冷劑直接冷卻定子或轉子的結構，在形成於定子鐵芯(定子鐵芯)的開槽內設有由高熱傳導性的材料構成的散熱路徑，使開槽內部和外部的溫度差減小(例如，參照專利文獻I)。即散熱路徑通過減小定子鐵芯內部和外部的定子繞線(定子線圈)的溫度差實現電動機的小型輕量化。
[0003]專利文獻1:日本特開平8-205477號公報
[0004]但是，如專利文獻I中公開的電動機中，存在為了冷卻定子繞線需要作為散熱路徑的其他部件而使部件數量增加，並且需要增加其組裝工序的問題。由於附加這類的其他部件和附加組裝工序關係到製造成本的增加，因此不優選。
【發明內容】
[0005]本發明是鑑於上述問題而被創作的，其目的在於提供一種無需附加其他部件或附加組裝工序就能夠有效地冷卻定子繞線的車輛用旋轉電機。
[0006]為了解決上述課題，本發明的車輛用旋轉電機具備定子以及轉子。定子具有:具有多個開槽的圓環狀的定子鐵芯；定子繞線，其以在開槽內向徑向內側偏置配置的狀態卷裝於定子鐵芯；冷卻介質路徑(流路)，其利用由於在開槽內使定子繞線向徑向內側偏置配置而產生於徑向外側的空間形成於所述開槽內。轉子被對置配置於定子鐵芯的徑向內側。
[0007]由於在定子鐵芯的各開槽內使定子繞線靠徑向內側配置，而在徑向外側形成冷卻介質路徑，因此無需用於形成該冷卻介質路徑的其他部件，能夠在省略組裝該其他部件的工序的基礎上有效地冷卻定子繞線整體。由此，能夠降低製造成本並且提高伴隨冷卻的輸出。此外，通過在定子鐵芯的開槽內使定子繞線靠徑向內側地配置，能夠縮短定子繞線的全長並能夠減少使用的銅量。進而，通過定子繞線向徑向內側偏置，容易使配置於定子繞線的徑向外側的部件(具體而言是前側的框架或後側的框架)與定子繞線的線圈末端之間的間隙變寬，能夠避免被水沾溼而提高耐環境性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1是示出一實施方式的車輛用交流發電機的整體結構的剖視圖。
[0009]圖2是示出收納於定子鐵芯的開槽內的絕緣部件和定子繞線、冷卻介質路徑的配置狀態的示意圖。
[0010]圖3是轉子的立體圖。
[0011]圖4是前側的冷卻風扇的俯視圖。
[0012]圖5是從徑向外側觀察定子的展開圖。
[0013]圖6是示出使構成定子繞線的導體的剖視形狀為圓形的變形例的示意圖。[0014]附圖標記說明:
[0015]1:車輛用交流發電機；2:定子；21:定子鐵芯；22:開槽；23:定子繞線；25:冷卻介質路徑；3:轉子；34、35:冷卻風扇。
【具體實施方式】
[0016]以下，參照附圖對應用了本發明的車輛用旋轉電機的一個實施方式的車輛用交流發電機進行詳細說明。圖1所示的一個實施方式的車輛用交流發電機I構成為包含:定子
2、轉子3、電刷裝置4、整流器5、框架6、後蓋7、滑輪8等。
[0017]定子2具備:具有多個開槽22的圓環狀的定子鐵芯21 ;以規定間隔卷裝於定子鐵芯21的各開槽22的三相定子繞線23 ;使定子鐵芯21和定子繞線23電絕緣的片材狀的絕緣部件24 ;形成於開槽22內的冷卻介質路徑25。
[0018]如圖2所示，絕緣部件24具有沿著開槽22的內周面的形狀。定子繞線23構成為，以使構成定子繞線23的多個導體在開槽22內向徑向內側偏置配置的狀態卷裝於定子鐵芯21。利用由於這樣在開槽22內將定子繞線23向徑向內側偏置配置而產生於徑向外側的空間，在開槽22內形成冷卻介質路徑25。
[0019]此外，構成定子繞線23的多個導體的剖視形狀至少在開槽22內為長方形狀(矩形形狀)。除了採用具有長方形狀的剖面的導體構成定子繞線23整體的情況以外，也可以為採用具有圓形或橢圓形的剖面的導體構成在開槽22的外部露出的定子繞線23的部分，採用具有長方形狀的剖面的導體僅構成收納於開槽22內的定子繞線23的部分。
[0020]轉子3對置配置於定子鐵芯21的徑向內側。轉子3具備:旋轉軸33 ;嵌合固定於旋轉軸33且分別具有多個磁極爪部的一對磁極鐵芯32 ；以及勵磁繞組31，其通過將絕緣處理後的銅線卷繞成圓筒形且同心形而形成，並且被一對磁極鐵芯32夾持。此外，在前側的磁極鐵芯32的軸向端面通過焊接等安裝有冷卻風扇34。同樣地，在後側的磁極鐵芯32的軸向端面通過焊接等安裝有冷卻風扇35。另外，本說明書中，所謂的前側為設有滑輪8的一偵牝所謂的後側為安裝有電刷裝置4、整流器5以及控制裝置12等電氣部件的一側。
[0021]如圖3以及圖4所示，本實施方式中前側的冷卻風扇34採用斜流風扇。該冷卻風扇34通過衝壓成型鐵板等板材而形成，具有:與前側的磁極鐵芯32的軸向端面平行的基部34A ;以及剪掉該基部34A的一部分而形成的葉片部34B。將剪掉葉片部34B的角度(基部34A和葉片部34B的角度)設定為小於90°的角度。此外，如圖3所示，後側的冷卻風扇35採用剪掉葉片部的角度為90°的離心風扇。此外，如圖1所示，上述冷卻風扇34、35的高度(葉片部前端的旋轉軸33的軸向上的高度)高於定子繞線23的線圈末端(即從定子繞線23的定子鐵芯21的軸向端面朝外部突出的部分)的高度。
[0022]電刷裝置4為用於從整流器5向轉子3的勵磁繞組供給勵磁電流的裝置，具有分別推壓形成於轉子3的旋轉軸33的集電環36、37的電刷41、42。整流器5為對三相的定子繞線23的輸出電壓即三相交流電壓整流來獲得直流的輸出功率的裝置，被固定於後側的框架6的外端面。
[0023]框架6收納定子2以及轉子3，轉子3被支承為能夠以旋轉軸33為中心旋轉的狀態，並且隔著規定的間隙配置的定子2固定於轉子3的磁極鐵芯32的徑向外側。此外，框架6分別將冷卻風的排出窗61設置於與從定子鐵芯21的軸向端面突出的定子繞線23的線圈末端沿徑向對置的部分，將冷卻風的吸入窗62設置於軸向端面。後蓋7覆蓋作為安裝於後側的框架6的外側的電氣部件的電刷裝置4、整流器5以及控制裝置12的整體，用於保護上述裝置。
[0024]具有上述結構的車輛用交流發電機I通過帶子等將來自車輛的發動機(未圖示)的旋轉力傳遞到滑輪8時，轉子3朝規定方向旋轉。若在此狀態下藉助電刷裝置4從整流器5向轉子3的勵磁繞組31供給勵磁電流，則磁極鐵芯32的各個爪部被磁化，能夠使定子繞線23產生三相交流電壓，從整流器5的輸出端子輸出直流的輸出功率。
[0025]此外，伴隨著轉子3的旋轉而由冷卻風扇34、35產生冷卻風。具體而言，通過前側的冷卻風扇34的旋轉，從前側的框架6的吸入窗62吸入外部空間的空氣。由於前側的冷卻風扇34為斜流風扇，因此從該冷卻風扇34排出的冷卻風中除徑向成分以外還含有軸向成分。因此，能夠增加沿軸向(與旋轉軸33平行的方向)流動的冷卻風的風量。沿著該軸向流動的冷卻風的一部分作為通過冷卻介質路徑25的冷卻介質被使用。此外，通過前側的冷卻風扇34朝徑向外側排出的冷卻風冷卻定子繞線23的前側的線圈末端，然後，主要從前側的框架6的排出窗61被排出，並且一部分被供給到冷卻介質路徑25。
[0026]此外，通過後側的冷卻風扇35旋轉，能夠經過後蓋7的吸入窗(未圖示)將冷卻風導入後蓋7內。該冷卻風冷卻作為電氣部件的電刷裝置4、整流器5、控制裝置12後，從後側的框架6的吸入窗被吸入框架6內，且被排出到冷卻風扇35的徑向外側。該冷卻風冷卻定子繞線23的後側的線圈末端後，從後側的框架6的排出窗61被排出。
[0027]此外，如圖5所示，定子繞線23的線圈末端的至少根部處，形成有使冷卻風扇34產生的冷卻風從徑向內側朝徑向外側通過的間隙S1、使冷卻風扇35產生的冷卻風從徑向內側朝徑向外側通過的間隙S2。
[0028]這樣，本實施方式的車輛用交流發電機I中，在定子鐵芯21的各開槽22內使定子繞線23靠徑向內側配置，由此在徑向外側形成冷卻介質路徑25，因此無需為了形成該冷卻介質路徑25而設置其他部件，省略了組裝該其他部件的工序並且能夠有效地冷卻定子繞線23整體。由此，能夠降低製造成本並且提高伴隨冷卻的輸出。此外，通過在定子鐵芯21的開槽22內使定子繞線23靠徑向內側配置，能夠縮短定子繞線23的全長且使所使用的銅量減少。進而，通過使定子繞線23向徑向內側偏移，容易使配置於定子繞線23的徑向外側的部件(具體而言為前側以及後側的框架6)與定子繞線23的線圈末端之間的間隙變寬，能夠避免被水沾溼而提高耐環境性。
[0029]此外，作為在冷卻介質路徑通過的冷卻介質採用伴隨著轉子3的旋轉而由冷卻風扇34、35產生的冷卻風，由此，能夠使用與現有的相同的結構的轉子3朝冷卻介質路徑25供給冷卻介質(冷卻風)，完全不用附加其他部件。
[0030]此外，通過使一側的冷卻風扇34為斜流風扇，使沿軸向流動的冷卻風的風量增力口，能夠使通過冷卻介質路徑25的冷卻風的風量也增加，能夠獲得大的冷卻效果。特別是，通過使前側的冷卻風扇34為斜流風扇，能夠向冷卻介質路徑25供給從外部空間獲得的冷卻風而不是冷卻其他部件(整流器5等)後的冷卻風，能夠進一步提高冷卻效果。
[0031]此外，由於使冷卻風扇34、35的高度高於定子繞線23的線圈末端高度，因此冷卻風容易越過線圈末端蔓延到徑向外側，能夠有效地冷卻線圈末端的徑向外側，並且能夠有效地將冷卻風供給到形成於定子繞線23的徑向外側的冷卻介質路徑25。[0032]此外，使構成定子繞線23的導體的剖視形狀，至少收納於開槽22內的部分為長方形狀。由此，與剖視形狀為圓形狀的情況相比，能夠使定子繞線23填塞地配置於開槽22內並減少死角，不改變定子繞線23的阻力值就能夠使冷卻介質路徑25變寬，能夠獲得更大的冷卻效果。
[0033]此外，通過在定子繞線23的線圈末端的根部設置沿徑向的間隙S1、S2，能夠提高線圈末端的冷卻性，並且能夠將從線圈末端的徑向內側朝徑向外側通過的冷卻風導入冷卻介質路徑25，因此能夠進一步使定子繞線23的冷卻性提高。
[0034]另外，本發明不限定於上述實施方式，能夠在本發明的主旨的範圍內進行各種變形實施。例如，上述實施方式中，雖然前側的冷卻風扇34為斜流風扇，也可以與後側的冷卻風扇35相同，採用剪掉葉片部的角度為90°的離心風扇。此時，優選前側以及後側的2個冷卻風扇34、35在各自的性能(流量)上有所差別。例如，可以考慮改變葉片部的面積和數量來設置性能上的差別。通過在一對冷卻風扇34、35的各自的性能(流量)上設置差別，易於對應性能的差別產生沿軸向的冷卻風的流動，無需具備特別的冷卻風的供給機構就能夠通過冷卻介質路徑25使冷卻風流動。
[0035]此外，上述實施方式中雖然對車輛用交流發電機進行了說明，本發明也能夠應用於其他的車輛用旋轉電機，例如進行電動操作的車輛用電動機或者選擇地進行發電操作和電動操作兩方的車輛用電動發電機。
[0036]此外，上述實施方式中，構成定子繞線23的導體的、收納於定子鐵芯21的開槽22內的部分的剖視形狀為長方形狀。但是，如圖6所示，構成定子繞線23的導體的、收納於定子鐵芯21的開槽22內的部分的剖視形狀也可以為圓形(或者橢圓形)。這樣，即使在導體的開槽收納部的剖視形狀為圓形的情況下，由於在定子鐵芯21的各開槽22內使定子繞線23靠徑向內側配置，也能夠在徑向外側形成冷卻介質路徑25。
[0037]如上所示，根據本發明，通過在定子鐵芯的各開槽內使定子繞線靠徑向內側配置而在徑向外側形成冷卻介質路徑，因此，無需為了形成該冷卻介質路徑而設置其他部件，能夠省略組裝其他部件的工序並且有效地冷卻定子繞線整體。
【權利要求】
1.一種車輛用旋轉電機，其特徵在於， 具備定子(2)和對置配置於定子鐵芯的徑向內側的轉子(3)， 所述定子(2)具有: 具有多個開槽(22)的圓環狀的定子鐵芯(21)； 定子繞線(23)，該定子繞線(23)以在所述開槽內向徑向內側偏置配置的狀態卷裝於所述定子鐵芯；以及 冷卻介質路徑(25)，該冷卻介質路徑(25)利用由於在所述開槽內使所述定子繞線向徑向內側偏置配置而產生於徑向外側的空間，形成於所述開槽內。
2.根據權利要求1所述的車輛用旋轉電機，其特徵在於， 所述轉子具有: 至少一個磁極鐵芯(32);以及 固定於所述磁極鐵芯(32)的軸向端面的冷卻風扇(34、35), 經過所述冷卻介質路徑的冷卻介質是伴隨著所述轉子的旋轉而由所述冷卻風扇產生的冷卻風。
3.根據權利要求2所述的車輛用旋轉電機，其特徵在於， 所述轉子具有: 一對磁極鐵芯(32);以及 分別固定於所述一對磁極鐵芯(32 )的軸向端面的一對冷卻風扇(34、35 ), 所述一對冷卻風扇的中的一個為斜流風扇(34)。
4.根據權利要求3所述的車輛用旋轉電機，其特徵在於， 還具備以所述轉子能旋轉的狀態收納該轉子的前側以及後側的框架(6)， 使所述一對冷卻風扇中的與前側的所述框架對應的冷卻風扇為所述斜流風扇。
5.根據權利要求2所述的車輛用旋轉電機，其特徵在於， 所述轉子具有: 一對磁極鐵芯(32);以及 分別固定於所述一對磁極鐵芯(32)的軸向端面的一對冷卻風扇(34、35), 所述一對冷卻風扇各自的性能存在差別。
6.根據權利要求2~5中任一項所述的車輛用旋轉電機，其特徵在於， 所述冷卻風扇的高度比所述定子繞線的線圈末端高度高。
7.根據權利要求6所述的車輛用旋轉電機，其特徵在於， 構成所述定子繞線的導體的剖視形狀至少在所述開槽內為長方形狀。
8.根據權利要求6所述的車輛用旋轉電機，其特徵在於， 在所述定子繞線的線圈末端的至少根部，形成有使由所述冷卻風扇產生的冷卻風從徑向內側向徑向外側通過的間隙。
9.根據權利要求2~5中任一項所述的車輛用旋轉電機，其特徵在於， 構成所述定子繞線的導體的剖視形狀至少在所述開槽內為長方形狀。
10.根據權利要求2~5中任一項所述的車輛用旋轉電機，其特徵在於， 在所述定子繞線的線圈末端的至少根部，形成有使由所述冷卻風扇產生的冷卻風從徑向內側向徑向外側通過的間隙。
11.根據權利要求10所述的車輛用旋轉電機，其特徵在於，構成所述定子繞線的導體的 剖視形狀至少在所述開槽內為長方形狀。
【文檔編號】H02K1/20GK103904795SQ201310721873
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年12月24日 優先權日:2012年12月25日
【發明者】延山陽德, 神谷英明, 甲村雅敏 申請人:株式會社電裝