定子架、定子以及旋转电机的制作方法

本实用新型涉及定子架、定子以及旋转电机。

背景技术：

在具有转子和定子的电动机等旋转电机中，定子由配置绕线的铁芯和安装在该铁芯外周面的定子架构成。驱动旋转电机时，由于铁损等热损失导致定子等发热。因此，为了冷却定子，采用在定子架和嵌合在该定子架外侧的壳体之间设置供制冷剂流通的流路的构造(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2011-15578号公报

技术实现要素：

实用新型要解决的问题

在上述专利文献1的定子中，在定子架的外周面设有螺旋状的槽。若在该定子架的外侧嵌合大致筒状的壳体，则在定子架的外周面设置的槽的开口部分被壳体的内周面堵塞。由此，在定子(定子架)的外周面和壳体的内周面之间形成制冷剂能够流通的流路。

在上述定子架中，期望增加制冷剂的流量，使定子的冷却效率进一步提高。

本实用新型的目的是，提供定子的冷却效率优异的定子架、定子以及旋转电机。

用于解决问题的方案

(1)本实用新型涉及一种定子架(例如后述的定子架22)，其为大致筒状的定子架，并具有冷却旋转电机的定子的功能，该定子架包括：作为制冷剂流路(例如后述的流路23)的螺旋槽(例如后述的螺旋槽230)，该螺旋槽自轴向的一端侧朝向另一端侧沿着外周面的周向呈螺旋状设置；以及环状槽(例如后述的环状槽240)，该环状槽沿着外周面的周向呈环状设置，并在轴向的一端侧及另一端侧分别与所述螺旋槽的端部连通，所述螺旋槽在轴向的一端侧及另一端侧的区域中槽深较浅，在轴向的中央附近的区域中槽深较深。

(2)也可以是，在(1)的定子架中，位于轴向的两端部的所述螺旋槽的外侧的槽棱(例如后述的槽棱231)具有朝向所述环状槽缩径的锥部(例如后述的锥部232)

(3)也可以是，在(1)或者(2)的定子架中，所述螺旋槽是一条槽或者多条槽的任一者。

(4)而且，本实用新型还涉及一种定子(例如后述的定子20)，该定子包括：(1)～(3)中任一者所述的定子架；以及大致筒状的铁芯(例如后述的铁芯21)，该铁芯设置于所述定子架的内周侧。

(5)而且，本实用新型还涉及一种旋转电机(例如后述的电动机1)，该旋转电机包括：(4)所述的定子；以及转子(例如后述的转子30)，该转子支承于旋转轴(例如后述的旋转轴32)且设置于所述定子的内周侧。

实用新型的效果

根据本实用新型，能够提供定子的冷却效率优异的定子架、定子以及旋转电机。

附图说明

图1是说明实施方式的电动机1的结构的剖视图。

图2是流路23由一条螺旋槽230构成的情况的概念图。

图3是表示在定子架22形成的流路23的形状的概念图。

图4是表示在定子架22的外周面形成的螺旋槽230的槽深分布的概念图。

图5A是表示实施方式中螺旋槽230的形成方法的概念图。

图5B是表示现有例中螺旋槽230的形成方法的概念图。

图6是表示在位于定子架22一端侧的端部的螺旋槽230形成的锥部232的概念图。

图7A是表示使定子架22绕轴线旋转一周的情况下锥部232的形状的概念图。

图7B是表示使定子架22绕轴线旋转一周的情况下锥部232的形状的概念图。

图7C是表示使定子架22绕轴线旋转一周的情况下锥部232的形状的概念图。

图7D是表示使定子架22绕轴线旋转一周的情况下锥部232的形状的概念图。

图8是在螺旋槽123轴向的两端部形成有通常的环状槽124的定子架122的概念图。

图9是流路23由多条螺旋槽330构成的情况的概念图。

图10A是表示螺旋槽230为三角形的槽形状的例子的局部侧面图。

图10B是表示螺旋槽230为梯形的槽形状的例子的局部侧面图。

图10C是表示螺旋槽230为半圆形的槽形状的例子的局部侧面图。

图10D是表示螺旋槽230为矩形的槽形状的例子的局部侧面图。

图11是表示在定子架22的外周面形成的螺旋槽230A的槽深分布的概念图。

附图标记说明

1、电动机；20、定子；22、定子架；23、流路；30、转子；230、螺旋槽；231、槽棱；232、锥部；240、环状槽。

具体实施方式

以下，对本实用新型的实施方式进行说明。并且，在本说明书中附加的附图任一张都是示意图，考虑到理解的方便性等，对各部分的形状、比例尺、横竖的尺寸比等自实物进行了变更或者夸张。而且，在附图中，对表示构件等的剖面的剖面线进行了适当的省略。

在本说明书等中，对于限定形状、几何学的条件及其程度的术语，例如“平行”、“正交”、“方向”等术语，除了该术语的严格的意义之外还包含视为大致平行、大致正交等这样程度的范围、视为大致该方向的范围。

而且，将作为后述旋转轴32的旋转中心的线称为“旋转轴线S”，将沿着该旋转轴线S的方向称为“轴向”。

在本实施方式下，在图1等的附图中，记载了X、Y相互正交的坐标系。在此坐标系中，将电动机1的轴向设为X方向、径向设为Y方向。并且，电动机1的轴向和径向与后述的定子20、铁芯21以及定子架22的轴向和径向也一致。

首先，作为具有本实施方式的定子架22的旋转电机，对电动机1进行说明。

图1是说明本实施方式的电动机1的结构的剖视图。并且，图1所示的电动机1的结构仅为一例，只要能够适用本实用新型涉及的定子架，可以为任何结构。

如图1所示，电动机1具有框10、定子20、转子30、旋转轴32以及轴承13。

框10是电动机1的外壳构件，具有框主体11和轴孔12。

框主体11是包围并保持定子20的箱体。框主体11借助轴承13保持转子30。框主体11具有供给口14、排出口15以及孔部16。

供给口14是为了向定子架22的流路23(后述)供给制冷剂的开口，与制冷剂的供给配管(未图示)连接。排出口15是为了使在流路23中流通的制冷剂排出的开口，与制冷剂的排出配管(未图示)连接。并且，导入部230a和排出部230b并不限定于如图1所示将开口方向(制冷剂的出入方向)设为定子架22的径向(Y方向)的方式。导入部230a和排出部230b的开口方向也可以为轴向(X方向)。

孔部16是为了使从定子20引出的电源线27贯穿的开口。

轴孔12是供旋转轴32(后述)贯穿的孔。

定子20是用于形成为了使转子30旋转的旋转磁场的复合构件。定子20整体形成为圆筒形，固定在框10的内部。定子20具有铁芯21和定子架22。

铁芯21是能够在其内侧配置绕线26的构件。铁芯21形成为圆筒形，配置在定子20的内侧。铁芯21在内侧面形成多个槽(未图示)，在该槽中配置绕线26。并且，绕线26的一部分在铁芯21的轴向(X方向)上自铁芯21的两端部突出。铁芯21例如为由多枚电磁钢板等薄板重叠而成的层叠体，通过粘接、凿紧等该层叠体一体化来制作铁芯21。铁芯21由于受到由转子30的转矩产生的反力，与定子架22(后述)牢固地接合。

定子架22是在其内侧保持铁芯21的构件。定子架22形成为大致筒状，配置在定子20的外侧。定子架22在外周面具有流路23。流路23是自轴向(X方向)的一端侧朝向另一端侧、沿着定子架22的外周面的周向呈螺旋状形成的槽。更具体来说，流路23是在定子架22的外周面形成的一条或者多条的螺旋槽。为了冷却自铁芯21传递的热量的制冷剂(未图示)在流路23中流通。自框主体11(框10)的供给口14供给的制冷剂(未图示)一边在定子架22的外周面呈螺旋状旋回一边在流路23内流通从而进行热交换后，自框主体11的排出口15向外部排出。

在此，对形成于定子架22的流路23的形状进行说明。

图2是流路23由一条螺旋槽230构成的情况的概念图。

如图2所示，本实施方式的流路23在定子架22的外周面形成为一条螺旋槽230。该一条螺旋槽230具有一个导入部230a和一个排出部230b。而且，在定子架22上，在轴向(X方向)的两端部，沿着外周面的周向形成有环状槽240。环状槽240在轴向的一端侧和另一端侧分别与螺旋槽230的导入部230a和排出部230b连通，并且也分别与制冷剂的供给口14和排出口15(参照图1)连通。

在图2所示的流路23中，自轴向(X方向)的一端侧的环状槽240向导入部230a导入的制冷剂(未图示)在定子架22的外周面沿着螺旋状地在流路23内流通后，自排出部230b经由另一端侧的环状槽240向外部排出。并且，图2是为了说明由一条螺旋槽构成的流路23的通常的形式的图，除螺旋槽230的形状、槽深以外、环状槽240的形状等与后述实施方式不同。

再次参照图1对电动机1的结构进行说明。

如图1所示，自定子20的铁芯21引出有与绕线26电连接的电源线27。该电源线27与设置在电动机1外部的电源装置连接(未图示)。在电动机1动作时，例如，通过向铁芯21供给三相交流电流，形成用于使转子30旋转的旋转磁场。

转子30是通过与由定子20形成的旋转磁场的磁相互作用而旋转的部件。转子30设于定子20的内周侧。

旋转轴32是用于支承转子30的构件。旋转轴32以贯穿转子30的轴心的方式插入，并固定于转子30。在旋转轴32上，嵌合有一对轴承13。轴承13是将旋转轴32支承为自由旋转的构件，其设置于框主体11。旋转轴32由框主体11和轴承13支承为以旋转轴线S为中心自由旋转。而且，旋转轴32贯穿轴孔12，与例如切削工具、设置于外部的动力传递机构、减速机构等(均未图示)连接。

在图1所示的电动机1中，若向定子20(铁芯21)供给三相交流电流，则利用形成有旋转磁场的定子20和转子30之间的磁相互作用在转子30上产生旋转力，该旋转力经由旋转轴32向外部输出。

接着，对在定子架22的外周面形成的流路23进行说明。

图3是表示在定子架22形成的流路23的形状的概念图。并且，图3示出了在定子架22形成的流路23的一部分形状。

图4是表示在定子架22的外周面形成的螺旋槽230的槽深分布的概念图。

图5A是表示在本实施方式中螺旋槽230的形成方法的概念图。图5B是表示在现有例中螺旋槽230的形成方法的概念图。

如图3所示，在定子架22的外周面自轴向(X方向)的一端侧朝向另一端侧沿着外周面的周向设有流路23。流路23由一条螺旋槽230构成。本实施方式的螺旋槽230具有一侧为倾斜面的直角三角形的槽形状。并且，在图3中，示出了在定子架22中、如下所述在位于轴向的两端部的螺旋槽230形成锥部232(后述)前的状态。

如图4所示，螺旋槽230形成为，在轴向(X方向)的一端侧的区域A1和另一端侧的区域A2中槽深较浅，在轴向的中央附近的区域A3中槽深较深。具体来说，如图4所示，螺旋槽230形成为，自一端侧的区域A1朝向中央附近的区域A3槽深线性地变深。同样地，螺旋槽230形成为，自另一端侧的区域A2朝向中央附近的区域A3槽深线性地变深。在螺旋槽230的中央附近的区域A3中槽深恒定。螺旋槽230形成为在中央附近的区域A3中槽深最深。

接着，参照图5A说明上述螺旋槽230的形成方法的一例。图5A示出了使工具200按照图4所示的区域A1、区域A3、区域A2的顺序移动的例子。

如图5A所示，一边使定子架22旋转一边使车刀等工具200以与定子架22的旋转速度同步的进给速度(以下也称为“同步进给速度”)在轴向上移动，从而能够切削定子架22的外周面。具体来说，用工具200自开始地点ST开始切削，在区域A1中以槽深渐渐变深的方式沿着箭头D1所示的轨迹移动工具200。在区域A3中以槽深恒定的方式沿着箭头D2所示的轨迹移动工具200。在区域A2中以槽深渐渐变浅的方式沿着箭头D3所示的轨迹移动工具200，在结束地点FN将工具200自定子架22离开。

通过以上述的步骤移动工具200，能够自定子架22的轴向一端侧朝向另一端侧形成如图3所示形状的螺旋槽230。根据以本实施方式的手法的螺旋槽230的形成方法，能够在自区域A1到区域A2之间形成螺旋槽230。

在此，参照图5B说明现有手法的螺旋槽230的形成方法的一例。在图5B中，移动工具200的顺序与图5A相同。

在现有的手法的螺旋槽230的形成方法中，自定子架22的轴向一端侧朝向另一端侧形成恒定的槽深的螺旋槽230。在形成这样的螺旋槽230时，如图5B所示，有必要将工具200在与轴向(X方向)正交的方向(Y方向)上送入至规定的深度，使其自该位置沿轴向移动。

具体来说，自定子架22的轴向一端侧将工具200沿着箭头D11所示的轨迹在与轴向正交的方向上送入，使工具200的顶端移动至规定的深度。然后，一边自该位置将工具200的进给速度加速到同步进给速度，一边自开始地点ST利用工具200开始切削。在开始切削的定子架22的一端侧，自工具200送入定子架22的位置至实际地开始切削之间(区域A11)不形成螺旋槽230，为所谓的退避区域。

接着，在区域A12中，在维持相同槽深的状态下，沿着箭头D12所示的轨迹移动工具200。然后，切削接近定子架22的轴向的另一端侧，切削完成时，渐渐减慢工具200的进给速度，在移动到结束地点FN时，沿着箭头D13所示的轨迹移动工具200使其自定子架22离开。

通过以上述的步骤移动工具200，能够在定子架22的区域A12中形成槽深恒定的螺旋槽230。在切削完成的定子架22的另一端侧，从工具200的切削完成的位置至工具200自定子架22离开之间(区域A13)不形成螺旋槽230，为所谓的退避区域。因此，根据现有的手法的螺旋槽230的形成方法，螺旋槽230只在区域A12中形成。

接着，对在螺旋槽230的两端部形成的锥部232进行说明。

图6是表示在位于定子架22一端侧的端部的螺旋槽230形成的锥部232的概念图。图7A～图7D是表示使图6所示的定子架22绕轴线旋转一周的情况下锥部232的形状的概念图。

如图6所示，在位于定子架22的轴向一端侧的端部的螺旋槽230的外侧的槽棱231形成有锥部232。锥部232是以朝向环状槽240缩径的方式倾斜的部分。具体来说，锥部232具有自轴向(X方向)的右侧朝向左侧而直径变小的倾斜。并且，虽然没有图示，但是在位于定子架22的轴向另一端侧的端部的螺旋槽230的外侧的槽棱也同样地形成有锥部232。在该另一端侧的槽棱形成的锥部232具有自轴向(X方向)的左侧朝向右侧而直径变小的倾斜。

并且，如前所述，位于定子架22的轴向一端侧的端部的环状槽240分别与框主体11的供给口14和排出口15(参照图1)连通。因此，自供给口14供给的制冷剂(未图示)从环状槽240进入形成于螺旋槽230的一端侧端部的锥部232，沿着定子架22的外周面在流路23内流通。然后，制冷剂自形成于螺旋槽230的另一端侧的端部的锥部232经由另一端侧的环状槽24朝向排出口15排出。

如图7A～图7D所示，锥部232沿着定子架22的周向形成。图7A示出了在定子架22的基准位置的锥部232。并且，基准位置是在说明的方便上确定的位置。图7B示出了将定子架22自基准位置在箭头方向上旋转120°的情况下的锥部232。图7C示出了将定子架22自基准位置在箭头方向上旋转240°的情况下的锥部232。图7D示出了将定子架22自基准位置在箭头方向上旋转360°的情况下的锥部232(实际上与图7A相同)。如图7A～图7D所示，锥部232沿周向设为环状，而不是设为螺旋状。

在此，对在螺旋槽的轴向的两端部形成通常的环状槽的情况进行说明。图8是在螺旋槽123的轴向两端部形成通常的环状槽124的定子架122的概念图。并且在图8中，在与上述本实施方式同等的部分中，一部分的附图标记附上相同的编号，并适当地省略重复的说明。在图8所示的定子架122中，螺旋槽123的槽深自轴向的一端侧至另一端侧恒定。

如图8所示，现有的通常的环状槽124在定子架122的一端侧及另一端侧的两端部上为与正交于轴向(X方向)的Y方向平行的形状(平行槽)。因此，如一端侧的局部放大图(两点划线圆)所示，在环状槽124与螺旋槽123的交点处，螺旋槽123的端部为薄的尖锐形状。因此，在将定子架122装入电动机或者移动电动机的情况下，螺旋槽123的薄的端部容易变形。为解决这个问题，虽然也能够用铣削加工等去除螺旋槽123的薄的端部，但是产生了成本变高的问题。对此，由于本实施方式的定子架22在螺旋槽230的一端侧及另一端侧的端部具有锥部232，因此如图7A～图7D所示，螺旋槽230的端部不会变薄，能够得到充分的强度。而且，由于螺旋槽230的一端侧及另一端侧的端部经由锥部232分别与各侧的环状槽240连通，能够使制冷剂在流路23内顺利地流通。

在上述本实施方式的定子架22，螺旋槽230形成为在轴向(X方向)的一端侧的区域A1及另一端侧的区域A2中槽深较浅，在轴向的中央附近的区域中槽较深(参照图3等)。如图5A所说明的，此形状的螺旋槽230能够在自定子架22的轴向的一端侧到另一端侧的大致整个区域形成。因此，如图5B所说明的，与自轴向的一端侧到另一端侧形成恒定槽深的螺旋槽的情况相比，流路23在轴向上的范围能够更广。因此，根据本实施方式的定子架22，能够使定子20的冷却效率更高。

特别是，本实施方式的定子架22适用于扁平型的电动机。扁平型的电动机为定子架22的直径与轴向的长度的比例大致为1：1以下的电动机。在这样的扁平型的电动机中，由于定子架22(定子20)轴向的长度较短，因此如图5B所示，在现有的手法的螺旋槽230的形成方法中，无法充分确保流路23在轴向上的范围。但是，在本实施方式的定子架22中，由于流路23在轴向上的范围能够更广，即使为扁平型的电动机，也能够使定子的冷却效率更高。

而且，本实施方式的定子架22在螺旋槽230的一端侧及另一端侧的端部具有锥部232(参照图6)。由此，由于螺旋槽230的端部不会变薄，能够在轴向的整个区域得到螺旋槽230充分的强度。因此，即使在定子架22装入电动机1或者移动电动机1的情况下，螺旋槽230的端部也不易变形。而且，由于无需在螺旋槽230的端部实施铣削加工等，能够抑制成本的提高。

以上，虽然对于本实用新型的实施方式进行了说明，但是本实用新型并不是仅限定于所述的实施方式，如后述的变形方式的各种变形或者变更也是可能的，这些也包含于本实用新型的技术范围内。而且，在实施方式中记载的效果不过是列举了自本实用新型产生的最适宜的效果，并不是仅限定于在实施方式中记载的效果。并且，上述实施方式以及后述的变形方式也能够适当地组合使用，但省略详细的说明。

(变形方式)

在实施方式中，虽然对流路23由一条螺旋槽230构成的情况进行了说明，但是并不限定于此。图9是流路23由多条螺旋槽330构成的情况的概念图。在图9中，省略锥部232等的图示。

如图9所示，多条螺旋槽330具有多个导入部330a和多个排出部330b。自各导入部330a导入的制冷剂在以螺旋状地沿着定子架22外周面的方式流通于各个流路23内之后，自相对应的各个排出部330b向外部排出。如图9所示，在流路23为多条螺旋槽330的结构中，在轴向的一端侧及另一端侧设置的锥部232(未图示)与各个螺旋槽连通。

在实施方式中，虽然对流路23的螺旋槽230为在单侧形成有倾斜面的大致梯形的槽形状的例子进行了说明，但是并不限定于此。图10A～图10D是表示螺旋槽230的槽形状的其他例子的局部侧面图。螺旋槽230例如也可以是如图10A所示的两侧为倾斜面的三角形(V字形)的槽形状，也可以是如图10B所示的隔着底边的两侧为倾斜面的梯形的槽形状。而且，螺旋槽230例如也可以是如图10C所示的半圆形(U字形)的槽形状，也可以是如图10D所示的矩形(凹形)的槽形状。而且，螺旋槽230并不限于上述例子，只要能够使制冷剂适当地流通，可以为任何的槽形状。而且，螺旋槽230也可以是由不同的槽形状组合的槽形状。

在实施方式中，虽然说明了如图4所示的螺旋槽230形成为在轴向(X方向)的一端侧的区域A1以及另一端侧的区域A2中槽深较浅，在轴向的中央附近的区域A3中槽深较深的例子，但是并不限定于此。图11是表示在定子架22的外周面形成的螺旋槽230A的槽深分布的概念图。

图11所示的螺旋槽230A形成为自一端侧的区域A1朝向中央附近的区域A3而槽深呈曲线状渐渐变深。同样地，螺旋槽230A形成为自另一端侧的区域A2朝向中央附近的区域A3而槽深呈曲线状渐渐变深。在螺旋槽230A的中央附近的区域A3中，槽深形成为呈曲线状渐渐变深、且中央部最深。如该螺旋槽230A，槽深也可以是在轴向的整个区域呈曲线状变化的结构。

而且，在实施方式中，虽然以电动机为例说明了作为能够适用本实用新型涉及的定子架及定子的旋转电机，但是并不限定于此。旋转电机也可以是发电机。