车辆用旋转电的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种车辆用旋转电机，无需附加其他部件以及附加组装工序就能够有效地冷却定子绕线。车辆用交流发电机（1）具备定子（2）和转子（3），定子（2）具有：具有多个开槽（22）的圆环状的定子铁芯（21）；定子绕线（23），其以在开槽（22）内向径向内侧偏置配置的状态卷装于定子铁芯（21）；以及冷却介质路径（25），其利用由于在开槽（22）内使定子绕线（23）向径向内侧偏置配置而产生于径向外侧的空间形成于开槽（22）内。
【专利说明】车辆用旋转电机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种搭载于乘用车或卡车等上的车辆用旋转电机。
【背景技术】
[0002]已知现有的电动机具有通过制冷剂直接冷却定子或转子的结构，在形成于定子铁芯(定子铁芯)的开槽内设有由高热传导性的材料构成的散热路径，使开槽内部和外部的温度差减小(例如，参照专利文献I)。即散热路径通过减小定子铁芯内部和外部的定子绕线(定子线圈)的温度差实现电动机的小型轻量化。
[0003]专利文献1:日本特开平8-205477号公报
[0004]但是，如专利文献I中公开的电动机中，存在为了冷却定子绕线需要作为散热路径的其他部件而使部件数量增加，并且需要增加其组装工序的问题。由于附加这类的其他部件和附加组装工序关系到制造成本的增加，因此不优选。
【发明内容】
[0005]本发明是鉴于上述问题而被创作的，其目的在于提供一种无需附加其他部件或附加组装工序就能够有效地冷却定子绕线的车辆用旋转电机。
[0006]为了解决上述课题，本发明的车辆用旋转电机具备定子以及转子。定子具有:具有多个开槽的圆环状的定子铁芯；定子绕线，其以在开槽内向径向内侧偏置配置的状态卷装于定子铁芯；冷却介质路径(流路)，其利用由于在开槽内使定子绕线向径向内侧偏置配置而产生于径向外侧的空间形成于所述开槽内。转子被对置配置于定子铁芯的径向内侧。
[0007]由于在定子铁芯的各开槽内使定子绕线靠径向内侧配置，而在径向外侧形成冷却介质路径，因此无需用于形成该冷却介质路径的其他部件，能够在省略组装该其他部件的工序的基础上有效地冷却定子绕线整体。由此，能够降低制造成本并且提高伴随冷却的输出。此外，通过在定子铁芯的开槽内使定子绕线靠径向内侧地配置，能够缩短定子绕线的全长并能够减少使用的铜量。进而，通过定子绕线向径向内侧偏置，容易使配置于定子绕线的径向外侧的部件(具体而言是前侧的框架或后侧的框架)与定子绕线的线圈末端之间的间隙变宽，能够避免被水沾湿而提高耐环境性。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是示出一实施方式的车辆用交流发电机的整体结构的剖视图。
[0009]图2是示出收纳于定子铁芯的开槽内的绝缘部件和定子绕线、冷却介质路径的配置状态的示意图。
[0010]图3是转子的立体图。
[0011]图4是前侧的冷却风扇的俯视图。
[0012]图5是从径向外侧观察定子的展开图。
[0013]图6是示出使构成定子绕线的导体的剖视形状为圆形的变形例的示意图。[0014]附图标记说明:
[0015]1:车辆用交流发电机；2:定子；21:定子铁芯；22:开槽；23:定子绕线；25:冷却介质路径；3:转子；34、35:冷却风扇。
【具体实施方式】
[0016]以下，参照附图对应用了本发明的车辆用旋转电机的一个实施方式的车辆用交流发电机进行详细说明。图1所示的一个实施方式的车辆用交流发电机I构成为包含:定子
2、转子3、电刷装置4、整流器5、框架6、后盖7、滑轮8等。
[0017]定子2具备:具有多个开槽22的圆环状的定子铁芯21 ;以规定间隔卷装于定子铁芯21的各开槽22的三相定子绕线23 ;使定子铁芯21和定子绕线23电绝缘的片材状的绝缘部件24 ;形成于开槽22内的冷却介质路径25。
[0018]如图2所示，绝缘部件24具有沿着开槽22的内周面的形状。定子绕线23构成为，以使构成定子绕线23的多个导体在开槽22内向径向内侧偏置配置的状态卷装于定子铁芯21。利用由于这样在开槽22内将定子绕线23向径向内侧偏置配置而产生于径向外侧的空间，在开槽22内形成冷却介质路径25。
[0019]此外，构成定子绕线23的多个导体的剖视形状至少在开槽22内为长方形状(矩形形状)。除了采用具有长方形状的剖面的导体构成定子绕线23整体的情况以外，也可以为采用具有圆形或椭圆形的剖面的导体构成在开槽22的外部露出的定子绕线23的部分，采用具有长方形状的剖面的导体仅构成收纳于开槽22内的定子绕线23的部分。
[0020]转子3对置配置于定子铁芯21的径向内侧。转子3具备:旋转轴33 ;嵌合固定于旋转轴33且分别具有多个磁极爪部的一对磁极铁芯32 ；以及励磁绕组31，其通过将绝缘处理后的铜线卷绕成圆筒形且同心形而形成，并且被一对磁极铁芯32夹持。此外，在前侧的磁极铁芯32的轴向端面通过焊接等安装有冷却风扇34。同样地，在后侧的磁极铁芯32的轴向端面通过焊接等安装有冷却风扇35。另外，本说明书中，所谓的前侧为设有滑轮8的一侦牝所谓的后侧为安装有电刷装置4、整流器5以及控制装置12等电气部件的一侧。
[0021]如图3以及图4所示，本实施方式中前侧的冷却风扇34采用斜流风扇。该冷却风扇34通过冲压成型铁板等板材而形成，具有:与前侧的磁极铁芯32的轴向端面平行的基部34A ;以及剪掉该基部34A的一部分而形成的叶片部34B。将剪掉叶片部34B的角度(基部34A和叶片部34B的角度)设定为小于90°的角度。此外，如图3所示，后侧的冷却风扇35采用剪掉叶片部的角度为90°的离心风扇。此外，如图1所示，上述冷却风扇34、35的高度(叶片部前端的旋转轴33的轴向上的高度)高于定子绕线23的线圈末端(即从定子绕线23的定子铁芯21的轴向端面朝外部突出的部分)的高度。
[0022]电刷装置4为用于从整流器5向转子3的励磁绕组供给励磁电流的装置，具有分别推压形成于转子3的旋转轴33的集电环36、37的电刷41、42。整流器5为对三相的定子绕线23的输出电压即三相交流电压整流来获得直流的输出功率的装置，被固定于后侧的框架6的外端面。
[0023]框架6收纳定子2以及转子3，转子3被支承为能够以旋转轴33为中心旋转的状态，并且隔着规定的间隙配置的定子2固定于转子3的磁极铁芯32的径向外侧。此外，框架6分别将冷却风的排出窗61设置于与从定子铁芯21的轴向端面突出的定子绕线23的线圈末端沿径向对置的部分，将冷却风的吸入窗62设置于轴向端面。后盖7覆盖作为安装于后侧的框架6的外侧的电气部件的电刷装置4、整流器5以及控制装置12的整体，用于保护上述装置。
[0024]具有上述结构的车辆用交流发电机I通过带子等将来自车辆的发动机(未图示)的旋转力传递到滑轮8时，转子3朝规定方向旋转。若在此状态下借助电刷装置4从整流器5向转子3的励磁绕组31供给励磁电流，则磁极铁芯32的各个爪部被磁化，能够使定子绕线23产生三相交流电压，从整流器5的输出端子输出直流的输出功率。
[0025]此外，伴随着转子3的旋转而由冷却风扇34、35产生冷却风。具体而言，通过前侧的冷却风扇34的旋转，从前侧的框架6的吸入窗62吸入外部空间的空气。由于前侧的冷却风扇34为斜流风扇，因此从该冷却风扇34排出的冷却风中除径向成分以外还含有轴向成分。因此，能够增加沿轴向(与旋转轴33平行的方向)流动的冷却风的风量。沿着该轴向流动的冷却风的一部分作为通过冷却介质路径25的冷却介质被使用。此外，通过前侧的冷却风扇34朝径向外侧排出的冷却风冷却定子绕线23的前侧的线圈末端，然后，主要从前侧的框架6的排出窗61被排出，并且一部分被供给到冷却介质路径25。
[0026]此外，通过后侧的冷却风扇35旋转，能够经过后盖7的吸入窗(未图示)将冷却风导入后盖7内。该冷却风冷却作为电气部件的电刷装置4、整流器5、控制装置12后，从后侧的框架6的吸入窗被吸入框架6内，且被排出到冷却风扇35的径向外侧。该冷却风冷却定子绕线23的后侧的线圈末端后，从后侧的框架6的排出窗61被排出。
[0027]此外，如图5所示，定子绕线23的线圈末端的至少根部处，形成有使冷却风扇34产生的冷却风从径向内侧朝径向外侧通过的间隙S1、使冷却风扇35产生的冷却风从径向内侧朝径向外侧通过的间隙S2。
[0028]这样，本实施方式的车辆用交流发电机I中，在定子铁芯21的各开槽22内使定子绕线23靠径向内侧配置，由此在径向外侧形成冷却介质路径25，因此无需为了形成该冷却介质路径25而设置其他部件，省略了组装该其他部件的工序并且能够有效地冷却定子绕线23整体。由此，能够降低制造成本并且提高伴随冷却的输出。此外，通过在定子铁芯21的开槽22内使定子绕线23靠径向内侧配置，能够缩短定子绕线23的全长且使所使用的铜量减少。进而，通过使定子绕线23向径向内侧偏移，容易使配置于定子绕线23的径向外侧的部件(具体而言为前侧以及后侧的框架6)与定子绕线23的线圈末端之间的间隙变宽，能够避免被水沾湿而提高耐环境性。
[0029]此外，作为在冷却介质路径通过的冷却介质采用伴随着转子3的旋转而由冷却风扇34、35产生的冷却风，由此，能够使用与现有的相同的结构的转子3朝冷却介质路径25供给冷却介质(冷却风)，完全不用附加其他部件。
[0030]此外，通过使一侧的冷却风扇34为斜流风扇，使沿轴向流动的冷却风的风量增力口，能够使通过冷却介质路径25的冷却风的风量也增加，能够获得大的冷却效果。特别是，通过使前侧的冷却风扇34为斜流风扇，能够向冷却介质路径25供给从外部空间获得的冷却风而不是冷却其他部件(整流器5等)后的冷却风，能够进一步提高冷却效果。
[0031]此外，由于使冷却风扇34、35的高度高于定子绕线23的线圈末端高度，因此冷却风容易越过线圈末端蔓延到径向外侧，能够有效地冷却线圈末端的径向外侧，并且能够有效地将冷却风供给到形成于定子绕线23的径向外侧的冷却介质路径25。[0032]此外，使构成定子绕线23的导体的剖视形状，至少收纳于开槽22内的部分为长方形状。由此，与剖视形状为圆形状的情况相比，能够使定子绕线23填塞地配置于开槽22内并减少死角，不改变定子绕线23的阻力值就能够使冷却介质路径25变宽，能够获得更大的冷却效果。
[0033]此外，通过在定子绕线23的线圈末端的根部设置沿径向的间隙S1、S2，能够提高线圈末端的冷却性，并且能够将从线圈末端的径向内侧朝径向外侧通过的冷却风导入冷却介质路径25，因此能够进一步使定子绕线23的冷却性提高。
[0034]另外，本发明不限定于上述实施方式，能够在本发明的主旨的范围内进行各种变形实施。例如，上述实施方式中，虽然前侧的冷却风扇34为斜流风扇，也可以与后侧的冷却风扇35相同，采用剪掉叶片部的角度为90°的离心风扇。此时，优选前侧以及后侧的2个冷却风扇34、35在各自的性能(流量)上有所差别。例如，可以考虑改变叶片部的面积和数量来设置性能上的差别。通过在一对冷却风扇34、35的各自的性能(流量)上设置差别，易于对应性能的差别产生沿轴向的冷却风的流动，无需具备特别的冷却风的供给机构就能够通过冷却介质路径25使冷却风流动。
[0035]此外，上述实施方式中虽然对车辆用交流发电机进行了说明，本发明也能够应用于其他的车辆用旋转电机，例如进行电动操作的车辆用电动机或者选择地进行发电操作和电动操作两方的车辆用电动发电机。
[0036]此外，上述实施方式中，构成定子绕线23的导体的、收纳于定子铁芯21的开槽22内的部分的剖视形状为长方形状。但是，如图6所示，构成定子绕线23的导体的、收纳于定子铁芯21的开槽22内的部分的剖视形状也可以为圆形(或者椭圆形)。这样，即使在导体的开槽收纳部的剖视形状为圆形的情况下，由于在定子铁芯21的各开槽22内使定子绕线23靠径向内侧配置，也能够在径向外侧形成冷却介质路径25。
[0037]如上所示，根据本发明，通过在定子铁芯的各开槽内使定子绕线靠径向内侧配置而在径向外侧形成冷却介质路径，因此，无需为了形成该冷却介质路径而设置其他部件，能够省略组装其他部件的工序并且有效地冷却定子绕线整体。
【权利要求】
1.一种车辆用旋转电机，其特征在于， 具备定子(2)和对置配置于定子铁芯的径向内侧的转子(3)， 所述定子(2)具有: 具有多个开槽(22)的圆环状的定子铁芯(21)； 定子绕线(23)，该定子绕线(23)以在所述开槽内向径向内侧偏置配置的状态卷装于所述定子铁芯；以及 冷却介质路径(25)，该冷却介质路径(25)利用由于在所述开槽内使所述定子绕线向径向内侧偏置配置而产生于径向外侧的空间，形成于所述开槽内。
2.根据权利要求1所述的车辆用旋转电机，其特征在于， 所述转子具有: 至少一个磁极铁芯(32);以及 固定于所述磁极铁芯(32)的轴向端面的冷却风扇(34、35), 经过所述冷却介质路径的冷却介质是伴随着所述转子的旋转而由所述冷却风扇产生的冷却风。
3.根据权利要求2所述的车辆用旋转电机，其特征在于， 所述转子具有: 一对磁极铁芯(32);以及 分别固定于所述一对磁极铁芯(32 )的轴向端面的一对冷却风扇(34、35 ), 所述一对冷却风扇的中的一个为斜流风扇(34)。
4.根据权利要求3所述的车辆用旋转电机，其特征在于， 还具备以所述转子能旋转的状态收纳该转子的前侧以及后侧的框架(6)， 使所述一对冷却风扇中的与前侧的所述框架对应的冷却风扇为所述斜流风扇。
5.根据权利要求2所述的车辆用旋转电机，其特征在于， 所述转子具有: 一对磁极铁芯(32);以及 分别固定于所述一对磁极铁芯(32)的轴向端面的一对冷却风扇(34、35), 所述一对冷却风扇各自的性能存在差别。
6.根据权利要求2~5中任一项所述的车辆用旋转电机，其特征在于， 所述冷却风扇的高度比所述定子绕线的线圈末端高度高。
7.根据权利要求6所述的车辆用旋转电机，其特征在于， 构成所述定子绕线的导体的剖视形状至少在所述开槽内为长方形状。
8.根据权利要求6所述的车辆用旋转电机，其特征在于， 在所述定子绕线的线圈末端的至少根部，形成有使由所述冷却风扇产生的冷却风从径向内侧向径向外侧通过的间隙。
9.根据权利要求2~5中任一项所述的车辆用旋转电机，其特征在于， 构成所述定子绕线的导体的剖视形状至少在所述开槽内为长方形状。
10.根据权利要求2~5中任一项所述的车辆用旋转电机，其特征在于， 在所述定子绕线的线圈末端的至少根部，形成有使由所述冷却风扇产生的冷却风从径向内侧向径向外侧通过的间隙。
11.根据权利要求10所述的车辆用旋转电机，其特征在于，构成所述定子绕线的导体的 剖视形状至少在所述开槽内为长方形状。
【文档编号】H02K1/20GK103904795SQ201310721873
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2013年12月24日 优先权日:2012年12月25日
【发明者】延山阳德, 神谷英明, 甲村雅敏 申请人:株式会社电装