旋转电机的制作方法
【专利摘要】本发明获得一种小型高输出的旋转电机，在该旋转电机中，对分布卷绕的定子绕组的线圈形状进行改进，来使液体制冷剂容易沿线圈端的周向流动，能提高定子绕组的冷却性。卷绕体是通过如下方式制成的：将导体线按照第二切槽、第一切槽、第二切槽、第三切槽的顺序且以使从轴向向第一切槽、第二切槽及第三切槽插入的插入方向交替改变的方式插入来形成δ状的线圈图案，并将δ状的线圈图案在径向上重复卷绕两圈，利用线圈端部连续地将分别插入第一切槽、第二切槽及第三切槽中的多个直线部连接，液体制冷剂被供给到由线圈端部构成的线圈端。
【专利说明】
旋转电机
技术领域
[0001]本发明涉及一种例如电动机或发电机等旋转电机，特别地涉及定子的冷却结构。
【背景技术】
[0002]近年来，在电动机或发电机等旋转电机中，要求小型高输出。在使这种旋转电机小型化时，从使不产生有效的磁通的线圈端小型化的观点考虑，使用将导体线卷绕在定子铁心的各个极齿上的集中卷绕的定子绕组。但是，期望一种使用能抑制转矩脉动且能实现高输出的分布卷绕结构的定子绕组的定子。
另外，由于伴随着高输出，而使得在定子绕组中的发热增大，因此，要求定子绕组具有高冷却性。
[0003]在此，相对于将导体线卷绕在一个极齿上而构成的集中卷绕的绕组而言，将使导体线卷绕于相距两个切槽以上的切槽而构成的绕组称为分布卷绕的绕组。也就是说，分布卷绕的绕组被卷绕成从一个切槽延伸出的导体线跨过连续的两个以上的极齿进入另一个切槽。
[0004]在现有的旋转电机中，导体整流片是利用折回部将一对直线部的端部间连接以成型成U字形，将上述导体整流片从定子铁心的轴向一端侧插入相距一个磁极间距的切槽对的每一个，将朝定子铁心的轴向另一端侧伸出的导体整流片的端部彼此接合，以制作出分布卷绕的定子绕组，将液体制冷剂从铅垂上方供给至定子绕组的线圈端，来对定子绕组进行冷却(例如参照专利文献1、2)。
现有技术文献专利文献
[0005]专利文献I:日本专利特开2013-034330号公报专利文献2:日本专利特开2013-062963号公报
【发明内容】
发明所要解决的技术问题
[0006]在现有的旋转电机中，由于使用导体整流片制作定子绕组，该导体整流片是利用折回部将一对直线部的端部间连接以成型成U字形的，所以，在结构上很难形成间隙，液体制冷剂很难在线圈端的周向上流动，存在无法有效地冷却定子绕组的技术问题。
[0007]本发明为解决上述技术问题而作，其目的在于获得一种小型高输出的旋转电机，在该旋转电机中，对分布卷绕的定子绕组的线圈形状进行改进，来使液体制冷剂容易沿线圈端的周向流动，能提高定子绕组的冷却性。
解决技术问题所采用的技术方案
[0008]本发明的旋转电机包括:外壳;转子，该转子固接于转轴并配置在上述外壳内，上述转轴以能够旋转的方式被上述外壳支承;定子，该定子具有圆环状的定子铁心及定子绕组，且上述定子以与上述转子间隔着气隙的方式被上述外壳保持在上述转子的外周侧，其中，在上述定子铁心中，切槽沿周向排列，上述定子绕组安装于上述定子铁心；以及冷却机构，该冷却机构将液体制冷剂供给到上述定子绕组的线圈端，以对上述定子绕组进行冷却。上述定子绕组包括多个卷绕体，上述多个卷绕体分别是将被绝缘覆盖且没有连接部的连续的导体线卷绕而制作成的，上述多个卷绕体安装于在周向上以η个切槽角度间隔排列的第一切槽、第二切槽及第三切槽，从而在周向上以一个切槽间距排列，其中，η为2以上的自然数。上述卷绕体是通过如下方式制成的:将上述导体线按照上述第二切槽、上述第一切槽、上述第二切槽、上述第三切槽的顺序且以将从轴向向上述第一切槽、上述第二切槽及上述第三切槽插入的插入方向交替改变的方式插入来形成S状的线圈图案，并将上述S状的线圈图案在径向上重复卷绕m圈，其中，m为I以上的自然数，利用线圈端部连续地将分别插入上述第一切槽、上述第二切槽及上述第三切槽中的多个直线部连接，上述线圈端由上述线圈端部构成，被供给到上述线圈端的上述液体制冷剂在周向上相邻的上述线圈端部间的间隙中流动。
发明效果
[0009]根据本发明，卷绕体形成为将δ状的线圈图案在径向上重复卷绕m圈的图案。因而，在线圈端部处的弯曲半径变小，能抑制因变线而引起的线圈端的大型化。此外，卷绕体成为分布卷绕的绕组，能抑制转矩脉动，并能实现高输出。
[0010]将卷绕体以一个切槽间距排列，上述卷绕体形成为将δ状的线圈图案在径向上重复卷绕m圈的图案。因而，在径向上同时存在由在周向上相邻的线圈端部间的间隙形成的、朝向轴向外侧朝周向一侧移位的制冷剂流路在周向上以一个切槽间距排列而成的流路组、以及由在周向上相邻的线圈端部间的间隙形成的、朝向轴向外侧朝周向另一侧移位的制冷剂流路在周向上以一个切槽间距排列而成的流路组。藉此，由于供给到线圈端的液体制冷剂在一方的流路组的制冷剂流路中流动而流至定子铁心的端面后，在定子铁心的端面上沿径向流动，并在另一方的流路组的制冷剂流路中以远离定子铁心的端面的方式流动，因此，液体制冷剂一边在线圈端沿周向流动，一边沿径向流动以供给至线圈端内部，从而能提高线圈端的冷却性。
【附图说明】
[0011]图1是表示本发明实施方式I的旋转电机的剖视图。
图2是表示本发明实施方式I的旋转电机的主要部分的立体图。
图3是表示本发明实施方式I的旋转电机所适用的定子的立体图。
图4是表示构成本发明实施方式I的旋转电机所适用的定子铁心的铁心块的立体图。
图5是表示构成本发明实施方式I的旋转电机所适用的定子的定子绕组的绕组装配件的立体图。
图6是表示构成本发明实施方式I的旋转电机的绕组装配件的卷绕体的立体图。
图7是表示构成本发明实施方式I的旋转电机的绕组装配件的卷绕体的主视图。
图8是表示构成本发明实施方式I的旋转电机的绕组装配件的卷绕体的端视图。
图9是在本发明实施方式I的旋转电机中从第一线圈端侧对三个卷绕体共用一个切槽而安装于定子铁心的状态进行观察的主要部分端视图。
图10是在本发明实施方式I的旋转电机中从第一线圈端侧对三个卷绕体共用一个切槽而安装于定子铁心的状态进行观察的展开图。
图11是在本发明实施方式I的旋转电机中从径向外侧对安装于定子铁心的卷绕体进行观察的展开图。
图12是表示本发明实施方式I的旋转电机所适用的定子的第一线圈端周围的主要部分放大图。
图13是对本发明实施方式I的旋转电机所适用的定子的第一线圈端处的制冷剂的流动进行说明的示意图。
图14是表示本发明实施方式2的旋转电机所适用的定子的第一线圈端的主要部分端视图。
图15是表示本发明实施方式2的旋转电机所适用的定子的第一线圈端周围的主要部分剖视图。
图16是表示本发明实施方式3的旋转电机所适用的定子的立体图。
图17是表示本发明实施方式4的旋转电机的剖视图。
【具体实施方式】
[0012]以下，使用附图，对本发明的旋转电机的优选实施方式进行说明。
[0013]实施方式I
图1是表示本发明实施方式I的旋转电机的剖视图，图2是表示本发明实施方式I的旋转电机的主要部分的立体图，图3是表示本发明实施方式I的旋转电机所适用的定子的立体图，图4是表示构成本发明实施方式I的旋转电机所适用的定子铁心的铁心块的立体图，图5是表示构成本发明实施方式I的旋转电机所适用的定子的定子绕组的绕组装配件的立体图，图6是表示构成本发明实施方式I的旋转电机的绕组装配件的卷绕体的立体图，图7是表示构成本发明实施方式I的旋转电机的绕组装配件的卷绕体的主视图，图8是表示构成本发明实施方式I的旋转电机的绕组装配件的卷绕体的端视图，图9是在本发明实施方式I的旋转电机中从第一线圈端侧对三个卷绕体共用一个切槽而安装于定子铁心的状态进行观察的主要部分端视图，图10是在本发明实施方式I的旋转电机中从第一线圈端侧对三个卷绕体共用一个切槽而安装于定子铁心的状态进行观察的展开图，图11是在本发明实施方式I的旋转电机中从径向外侧对安装于定子铁心的卷绕体进行观察的展开图，图12是表示本发明实施方式I的旋转电机所适用的定子的第一线圈端周围的主要部分放大图，图13是对本发明实施方式I的旋转电机所适用的定子的第一线圈端处的制冷剂的流动进行说明的示意图。另外，在图10中，为了便于说明，将线圈端部以直线示出。
[0014]在图1及图2中，旋转电机100包括:外壳1，该外壳I具有圆筒状的框架2、前框架3及后框架4，其中，上述前框架3及后框架4配置在框架2的轴向两端，并与框架2—起形成密闭的空间；定子15，该定子15以内嵌状态固接于框架2;转子6，该转子6固接在经由轴承5能旋转地支承于前框架3及后框架4的轴承7，从而能旋转地配置在定子15的内周侧；以及冷却机构，该冷却机构将液体制冷剂供给至定子15的定子绕组20的第一线圈端20f及第二线圈端20ro
[0015]框架2是将铝制的圆筒状的内框架2b压入铁制的圆筒状的外框架2a的内侧，并使内框架2b与外框架2a—体化而制成的。此外，遍及整周地形成在内框架2b的外周面上的凹槽被外框架2a封闭，来构成导入流路30。供给孔31以将导入流路30与外框架2a的外侧连通的方式形成于外框架2a。另外，喷射孔32以使孔方向为径向且将制冷剂流路30与内侧框架2b的内侧连通的方式形成于内框架2b。喷射孔32在后述的定子绕组20的第一线圈端20f及第二线圈端20r的径向外侧沿周向以恒定的间距配置有多个。此外，供给配管33将供给栗34的排出口与供给孔31连接，返回配管35将安装于框架2下方的油盘(日文:才0/0)36与供给栗34的吸入口连接，从而构成冷却机构。
[0016]转子6包括:圆环状的转子铁心8;轴7，该轴7以贯穿转子铁心8的轴心位置的方式被压入且固定;八个永磁体9，这八个永磁体9分别以贯穿转子铁心8的外周侧的方式安装；以及第一端板10及第二端板11，该第一端板10及第二端板11被压入且固定于轴7，并以与转子铁心8的轴向的两端面接触的方式配置。
[0017]接着，参照图3至图11，对定子15的结构进行具体说明。
[0018]如图3所示，定子15包括定子铁心16和安装于定子铁心16的定子绕组20。在此，为了方便说明，将转子6的极数设为8极，将定子铁心16的切槽数设为48个，将定子绕组20设为三相绕组。即，切槽以在每极每相上形成两个的比例形成在定子铁心16上。
[0019]铁心块17是通过将圆环状的定子铁心16在周向上四十八等分地分割而成的，如图4所示，其是通过将电磁钢板层叠一体化而制作成的，其包括截面呈圆弧形的铁心背部17a和从铁心背部17a的内周壁面朝径向内侧突出的极齿17b。此外，定子铁心16使极齿17b朝向径向内侧，使铁心背部17a的周向的侧面彼此对接，并将四十八个铁心块17沿周向排列、一体化，从而构成圆环状。由在周向上相邻的铁心块17构成的切槽18以朝内周侧开口的方式沿周向以等角度间距排列。极齿17b形成为周向宽度朝向径向内侧逐渐变窄的前端细形状，切槽18的截面呈长方形。
[0020]卷绕体22例如是将长方形截面的导体线19以扁绕(日文:工、;YX'卷含)的方式形成为S状的线圈图案并使该S状的线圈图案连续卷绕两次而制成的，其中，上述导体线19由被瓷釉树脂绝缘覆盖且没有连接部的连续的铜线或铝线等制成。具体来说，如图6至图8所示，卷绕体22构成为将两个由第一直线部22a、第一线圈端部22e、第二直线部22b、第二线圈端部22f、第三直线部22c、第三线圈端部22g及第四直线部22d构成的δ状的线圈图案沿导体线19的长方形截面的短边的长度方向排列，并使用跨接线23将第四直线部22d与第一直线部22a连接。此外，跨接线23构成线圈端部，导体线19的卷绕开始端部构成绕组端22h，卷绕结束端部构成绕组端22i。
[0021]在上述卷绕体22中，第一直线部22a及第三直线部22c使长方形截面的长边的长度方向朝向周向，并以沿长方形截面的短边的长度方向空开间隙d的方式在一列上排列四个。此外，第二直线部22b从第一直线部22a及第三直线部22c的列朝周向一侧隔开六个切槽角度间隔，并使长方形截面的长边的长度方向朝向周向，以沿长方形截面的短边的长度方向空开间隙3d的方式排列两个。此外，第四直线部22d从第一直线部22a及第三直线部22c的列朝周向另一侧隔开六个切槽角度间隔，并使长方形截面的长边的长度方向朝向周向，以沿长方形截面的短边的长度方向空开间隙3d的方式排列两个。另外，六个切槽角度间隔是指连续的六个极齿17b两侧的切槽18的切槽中心间的间隔。在此，六个切槽角度间隔相当于一个磁极间距。d是导体线19的短边的长度。
[0022]这样构成的卷绕体22在周向上以一个切槽间距排列四十八个，从而组装成图5所示的绕组装配件21。在上述绕组装配件21中，在径向上排列成一列的八个第一至第四直线部22a、22b、22c、22d以一个切槽间距在周向上排列四十八列。此外，在径向上排列成一列的八个第一至第四直线部22a、22b、22c、22d的各列分别被收纳于切槽18。
[0023]此外，四十八个铁心块17以使每一个极齿17b位于绕组装配件21的相邻的第一至第四直线部22a、22b、22c、22d的列间的径向外侧的方式沿周向以大致等角度间距排列。接着，使在周向上排列的铁心块17朝径向内侧移动，并将铁心块17的极齿17b分别插入到相邻的第一至第四直线部22a、22b、22c、22d的列间。
[0024]接着，如图3所示，使相邻的铁心块17的周向的侧面彼此对接，由此，四十八个铁心块17被安装于绕组装配件21。接着，排列成圆环状的铁心块17被压入且固接在框架2内而被一体化，由此制作出定子铁心16。另外，对绕组装配件21实施接线处理，并形成定子绕组20。藉此，定子绕组20安装于定子铁心16，组装出定子15。此外，八个第一至第四直线部22a、22b、22c、22d以使长方形截面的长边的长度方向朝向周向且在径向上排列成一列的方式收纳在各切槽18中。
[0025]图9及图10分别示出了三个卷绕体22共用一个切槽18并安装于定子铁心16的状态，图11示出了从径向外侧观察的安装于定子铁心16的卷绕体22的状态。在此，将在周向上以六个切槽角度间隔并排的五个切槽18按照周向的排列顺序依次设为第一个切槽18^第二个切槽182、第三个切槽183、第四个切槽184、第五个切槽185。
[0026]若着眼于第一个卷绕体22(以下称为卷绕体221)，则从第一层的第一直线部22a朝轴向另一端侧(第一线圈端20f侧)伸出的第一线圈端部22e以倾斜角度Θ沿周向从第二个切槽IS2的切槽开口侧朝第一个切槽延伸，在顶部处朝径向外侧变线(移位)与距离d相当的量，然后，以相反方向的倾斜角度Θ沿周向朝第一个切槽延伸，从第一个切槽^工的切槽开口侧连接到第二层的第二直线部22b。接着，从第二层的第二直线部22b朝轴向一端侧(第二线圈端20r侧)伸出的第二线圈端部22f以倾斜角度Θ沿周向从第一个切槽IS1的切槽开口侧朝第二个切槽IS2侧延伸，在顶部处朝径向外侧移位与距离d相当的量，然后，以相反方向的倾斜角度Θ沿周向朝第二个切槽IS2侧延伸，从第二个切槽IS2的切槽开口侧连接到第三层的第三直线部22c。
[0027]接着，从第三层的第三直线部22c朝第一线圈端20f侧伸出的第三线圈端部22g以倾斜角度Θ沿周向从第二个切槽IS2的切槽开口侧朝第三个切槽IS3侧延伸，在顶部处朝径向外侧移位与距离d相当的量，然后，以相反方向的倾斜角度Θ沿周向朝第三个切槽IS3侧延伸，从第三个切槽183的切槽开口侧连接到第四层的第四直线部22d。
[0028]接着，从第四层的第四直线部22d朝第二线圈端20r侧伸出的跨接线23以倾斜角度Θ沿周向从第三个切槽IS3的切槽开口侧朝第二个切槽IS2侧延伸，在顶部处朝径向外侧移位与距离d相当的量，然后，以相反方向的倾斜角度Θ沿周向朝第二个切槽IS2侧延伸，从第二个切槽IS2的切槽开口侧连接到第五层的第一直线部22a。从第五层的第一直线部22a朝第一线圈端20f侧伸出的第一线圈端部22e以倾斜角度Θ沿周向从第二个切槽IS2的切槽开口侧朝第一个切槽18:侧延伸，在顶部处朝径向外侧移位与距离d相当的量，然后，以相反方向的倾斜角度Θ沿周向朝第一个切槽延伸，从第一个切槽IS1的切槽开口侧连接到第六层的第二直线部22b。
[0029]接着，从第六层的第二直线部22b朝第二线圈端20r侧伸出的第二线圈端部22f以倾斜角度Θ沿周向从第一个切槽IS1的切槽开口侧朝第二个切槽IS2侧延伸，在顶部处朝径向外侧移位与距离d相当的量，然后，以相反方向的倾斜角度Θ沿周向朝第二个切槽IS2侧延伸，从第二个切槽182的切槽开口侧连接到第七层的第三直线部22c。接着，从第七层的第三直线部22c朝第一线圈端20f侧伸出的第三线圈端部22g以倾斜角度Θ沿周向从第二个切槽IS2的切槽开口侧朝第三个切槽IS3侧延伸，在顶部处朝径向外侧移位与距离d相当的量，然后，以相反方向的倾斜角度Θ沿周向朝第三个切槽IS3侧延伸，从第三个切槽IS3的切槽开口侧连接到第八层的第四直线部22d。
[0030]因此，第二个切槽182的第一层的第一直线部22a与第一个切槽18丨的第二层的第二直线部22b通过第一线圈端部22e连接，第一个切槽18工的第二层的第二直线部22b与第二个切槽182的第三层的第三直线部22c通过第二线圈端部22f连接，第二个切槽182的第三层的第三直线部22c与第三个切槽183的第四层的第四直线部22d通过第三线圈端部22g连接，由此构成S状的线圈图案。
[0031]另外，第二个切槽182的第五层的第一直线部22a与第一个切槽18工的第六层的第二直线部22b通过第一线圈端部22e连接，第一个切槽18工的第六层的第二直线部22b与第二个切槽182的第七层的第三直线部22c通过第二线圈端部22f连接，第二个切槽182的第七层的第三直线部22c与第三个切槽183的第八层的第四直线部22d通过第三线圈端部22g连接，由此构成S状的线圈图案。此外，第三个切槽183的第四层的第四直线部22d与第二个切槽182的第五层的第一直线部22a通过跨接线23连接。
[0032]这样，第一个卷绕体221是通过跨接线23将两个δ状的线圈图案连接以在径向上排列成两层而构成的。在第一至第三线圈端部22e、22f、22g及跨接线23中，从轴向观察时，第一至第四直线部22a、22b、22c、22d的从端部至顶部的倾斜部形成为大致圆弧状。即，第一至第三线圈端部22e、22f、22g及跨接线23的倾斜部保持径向位置。
[0033]同样地，第二个卷绕体222安装于第二个切槽182、第三个切槽183及第四个切槽184，第三个卷绕体223安装于第三个切槽183、第四个切槽184及第五个切槽185。此外，八个第一至第四直线部22a、22b、22c、22d以使导体线19的长方形截面的长边的长度方向朝向周向且在径向上排列成一列的方式收纳在三个卷绕体221、222、223共用的切槽183中。
[0034]在这样构成的定子绕组20中，从位于卷绕体22的第一层的第一直线部22a朝第一线圈端20f侧伸出的第一线圈端部22e，穿过从位于在周向一侧相邻位置的卷绕体22的第一层处的第一直线部22a朝第一线圈端20f侧伸出的第一线圈端部22e的上方而朝周向一侧延伸，在顶部朝径向外侧移位与距离d相当的量后，穿过在周向一侧相邻位置的卷绕体22的第一线圈端部22e的下方而朝周向一侧延伸，并与第二直线部22b连接。
[0035]从卷绕体22的第二直线部22b朝第二线圈端20r侧伸出的第二线圈端部22f，穿过从在周向一侧相邻位置的卷绕体22的第二直线部22b朝第二线圈端20r—侧伸出的第二线圈端部22f的下方而朝周向另一侧延伸，在接近顶部处出现，并在顶部处朝径向外侧移位与距离d相当的量后，穿过在周向一侧相邻位置的卷绕体22的第二线圈端部22f的上方而朝周向另一侧延伸，并与第三直线部22c连接。
[0036]从卷绕体22的第三直线部22c朝第一线圈端20f侧伸出的第三线圈端部22g，穿过从在周向一侧相邻位置的卷绕体22的第三直线部22c伸出的第三线圈端部22g的下方而朝周向一侧延伸，在接近顶部处出现，并在顶部处朝径向外侧移位与距离d相当的量后，穿过在周向一侧相邻位置的卷绕体22的第三线圈端部22g的上方而朝周向一侧延伸，并与第四直线部22d连接。
[0037]这样，如图12所示，在第一线圈端20f中，在周向相邻的第一线圈端部22e的倾斜部间以及第三线圈端部22g的倾斜部间形成有间隙。此外，在第二线圈端20r中，第二线圈端部22f的倾斜部间及跨接线23的倾斜部间形成有间隙。上述间隙构成液体制冷剂的流路。
[0038]在这样构成的旋转电机100中，对定子绕组20供给交流电，以作为八极、四十八切槽的内转子型的三相电动机进行动作。对供给栗34进行驱动，ATF油、发动机油等液体制冷剂经由供给配管33及供给孔31而被供给至导入流路30。供给至导入流路30的液体制冷剂被从喷射孔32喷射至第一线圈端20f及第二线圈端20r。由于相较于转子6与定子15间的气隙g为大约1mm，第一线圈端部22e的根部间的周向间隙I为大约5mm，因此，液体制冷剂不容易流入气隙。此外，第二线圈端部22f的根部间的周向间隙、第三线圈端部22g的根部间的周向间隙及跨接线23的根部间的周向间隙也与第一线圈端部22e的根部间的周向间隙相等。因而，喷射到第一线圈端20f及第二线圈端20r的液体制冷剂不会流入转子6与定子15间的气隙，而被用于第一线圈端20f及第二线圈端20r的冷却。
[0039]如图12及图13中箭头所示，从径向外侧被喷射到第一线圈端20f的液体制冷剂在位于最外周的在周向上相邻的第三线圈端部22g的倾斜部间的间隙中从顶部侧朝根部侧流动。接着，液体制冷剂在定子铁心16的端面上朝径向内侧流动，且由于毛细管现象，被上吸到在径向上相邻的第三线圈端部22g的根部间。随后，如图12及图13中箭头所示，液体制冷剂在位于在最外周位置的第三线圈端部22g的倾斜部的内径侧处的第三线圈端部22g的倾斜部间的间隙中朝顶部侧流动。然后，液体制冷剂在定子铁心16的端面上朝径向内侧流动，且由于毛细管现象，被上吸到在径向上相邻的第一线圈端部22e的根部间。接着，液体制冷剂在周向上相邻的第一线圈端部22e的倾斜部间的间隙中朝顶部侧流动。
[0040]这样，被喷射到第一线圈端20f的液体制冷剂经由在周向上相邻的第一线圈端部22e的倾斜部间的间隙以及在周向上相邻的第三线圈端部22g的倾斜部间的间隙而沿周向流动。然后，液体制冷剂沿着定子铁心16的端面朝径向内侧流动。藉此，液体制冷剂沿第一线圈端20f的径向及周向流动，并流入第一线圈端20f的内部，从而能有效地冷却第一线圈端 20f。
[0041]虽未图示，但从径向外侧被喷射到第二线圈端20r的液体制冷剂在位于最外周的在周向上相邻的第二线圈端部22f的倾斜部间的间隙中从顶部侧朝根部侧流动。接着，液体制冷剂在定子铁心16的端面上朝径向内侧流动，且由于毛细管现象，被上吸到在径向上相邻的第二线圈端部22f的根部间。随后，液体制冷剂在位于在最外周的第二线圈端部22f的倾斜部的内径侧处的第二线圈端部22f的倾斜部间的间隙中朝顶部侧流动。然后，液体制冷剂在定子铁心16的端面上朝径向内侧流动，且由于毛细管现象，被上吸到在径向上相邻的跨接线23的根部间。接着，液体制冷剂在周向上相邻的跨接线23的倾斜部间的间隙中朝顶部侧流动。
[0042]这样，被喷射到第二线圈端20r的液体制冷剂经由在周向上相邻的第二线圈端部22f的倾斜部间的间隙以及在周向上相邻的跨接线23的倾斜部间的间隙而沿周向流动。然后，液体制冷剂沿着定子铁心16的端面朝径向内侧流动。藉此，液体制冷剂沿第二线圈端20r的径向及周向流动，并流入第二线圈端20r的内部，从而能有效地冷却第二线圈端20r。
[0043]对第一线圈端20f及第二线圈端20r进行冷却后的液体制冷剂被收集在框架2内的下部，并从油盘36经由返回配管35而返回至供给栗34。
[0044]根据本实施方式I，卷绕体22是通过如下方式制作而成的:将导体线19按照第二切槽182、第一切槽W1、第二切槽182、第三切槽183的顺序且以将从轴向向第一切槽W1、第二切槽IS2及第三切槽IS3插入的插入方向交替改变的方式插入来形成δ状的线圈图案，并将该δ状的线圈图案在径向上重复卷绕两圈。
[0045]因而，第一至第三线圈端部22e、22f、22g及跨接线23在顶部处的弯曲半径变小，能抑制因变线引起的第一线圈端20f及第二线圈端20r的大型化。此外，卷绕体22成为分布卷绕的绕组，能抑制转矩脉动，并能实现高输出。
[0046]此外，在第一线圈端20f中，在径向上同时存在由在周向上相邻的第一线圈端部22e间的间隙形成的制冷剂流路在周向上以一个切槽间距排列而成的流路组、以及由在周向上相邻的第三线圈端部22g间的间隙形成的制冷剂流路。藉此，供给到第一线圈端20f的液体制冷剂在由第三线圈端部22g间的间隙形成的制冷剂流路中流动而流至定子铁心16的端面后，在定子铁心16的端面上朝径向内侧流动，并在由第一线圈端部22e间的间隙形成的制冷剂流路中以远离定子铁心16的端面的方式流动。藉此，液体制冷剂一边在第一线圈端20f处沿周向流动，一边朝径向内侧流动以供给至第一线圈端20f的内部，从而能提高第一线圈端20f的冷却性。
[0047]另一方面，在第二线圈端20r中，在径向上同时存在由在周向上相邻的第二线圈端部22f间的间隙形成的制冷剂流路在周向上以一个切槽间距排列而成的流路组、以及由在周向上相邻的跨接线23间的间隙形成的制冷剂流路。藉此，供给到第二线圈端20r的液体制冷剂在由第二线圈端部22f间的间隙形成的制冷剂流路中流动而流至定子铁心16的端面后，在定子铁心16的端面上朝径向内侧流动，并在由跨接线23间的间隙形成的制冷剂流路中以远离定子铁心16的端面的方式流动。藉此，液体制冷剂一边在第二线圈端20r处沿周向流动，一边朝径向内侧流动以供给至第二线圈端20r的内部，从而能提高第二线圈端20r的冷却性。
[0048]卷绕体22的第一至第四直线部22a、22b、22c、22d的在第一切槽18!、第二切槽182及第三切槽183内的径向上的收纳位置，按第二切槽182、第一切槽W1、第二切槽182、第三切槽183的顺序，朝径向一侧依次移位与第一至第四直线部22a、22b、22c、22d的径向厚度d相当的量。藉此，能提高绕组装配件21的组装性。
[0049]在第一线圈端20f中，使从排列成一列地收纳在切槽18中的第一至第四直线部22a、22b、22c、22d沿周向伸出的第一线圈端部22e及第三线圈端部22g的方向在径向上交替地重复为相同方向和相反方向。此外，在第二线圈端20r中，使从排列成一列地收纳在切槽18中的第一至第四直线部22a、22b、22c、22d沿周向伸出的第二线圈端部22f及跨接线23的方向在径向上交替地重复为相同方向和相反方向。
[0050]因而，在第一线圈端20f中，由在周向上相邻的第一线圈端部22e间的间隙形成的制冷剂流路在周向上以一个切槽间距排列而成的流路组与由在周向上相邻的第三线圈端部22g间的间隙形成的制冷剂流路在径向上交替地重复排列。此外，流路方向朝向轴向外侧朝周向一侧延伸的流路组与流路方向朝向轴向外侧且朝周向另一侧延伸的流路组在径向上交替地重复排列。藉此，液体制冷剂容易在第一线圈端20f中沿周向流动，能进一步提高第一线圈端20f的冷却性。
[0051]此外，在第二线圈端20r中，由在周向上相邻的第二线圈端部22f间的间隙形成的制冷剂流路在周向上以一个切槽间距排列而成的流路组与由在周向上相邻的跨接线23间的间隙形成的制冷剂流路在径向上交替地重复排列。此外，流路方向朝向轴向外侧且朝周向一侧延伸的流路组与流路方向朝向轴向外侧且朝周向另一侧延伸的流路组在径向上交替地重复排列。藉此，液体制冷剂容易在第二线圈端20r中沿周向流动，能进一步提高第二线圈端20r的冷却性。
[0052]另外，在上述实施方式I中，将形成于内框架2b的喷射孔的孔方向设为径向，但也可以以使液体制冷剂的喷射方向沿着第二线圈端部及第三线圈端部的倾斜部的倾斜方向的方式使喷射孔的孔方向相对于径向倾斜。藉此，液体制冷剂能容易地流入第一线圈端20f及第二线圈端20r内，并能有效地冷却第一线圈端20f及第二线圈端20r。
[0053]实施方式2
图14是表示本发明实施方式2的旋转电机所适用的定子的第一线圈端的主要部分端视图，图15是表示本发明实施方式2的旋转电机所适用的定子的第一线圈端周围的主要部分剖视图。
[0054]在图14及图15中，作为分隔构件的绝缘片40遍及周向整周地分别插入第一线圈端部22e的从第一直线部22a至顶部的倾斜部与从第二直线部22b至顶部的倾斜部之间的间隙以及第三线圈端部22g的从第三直线部22c至顶部的倾斜部与从第四直线部22d至顶部的倾斜部之间的间隙中。虽未图示，绝缘片40也遍及周向整周地分别插入第二线圈端部22f的从第二直线部22b至顶部的倾斜部与从第三直线部22c至顶部的倾斜部之间的间隙以及跨接线23的从第三直线部22c至顶部的倾斜部与从第四直线部22d至顶部的倾斜部之间的间隙中。绝缘片40是将玻璃布、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚四氟乙烯等构成的片材成型成带状的构件。
另外，其它结构与上述实施方式I相同。
[0055]因此，在本实施方式2中，也能获得与上述实施方式I相同的效果。
[0056]从图10可知，第一线圈端部22e及第三线圈端部22g从切槽18的第二层和第三层的第二直线部22b及第三直线部22c朝周向的相同方向伸出。同样可知，第一线圈端部22e及第三线圈端部22g从切槽18的第四层和第五层的第四直线部22d及第一直线部22a朝周向的相同方向伸出。此外，可知第一线圈端部22e及第三线圈端部22g从切槽18的第六层和第七层的第二直线部22b及第三直线部22c朝周向的相同方向伸出。也就是说，在第一线圈端20f中，从切槽18的第二层和第三层的直线部、第四层和第五层的直线部以及第六层和第七层的直线部分别伸出的相同相的线圈端部在径向上相邻地配置，线圈端部间的电位差小。
[0057]从图10可知，第一线圈端部22e从切槽18的第一层和第二层的第一直线部22a及第二直线部22b朝周向的相反方向伸出。此外，可知第三线圈端部22g从切槽18的第三层和第四层的第三直线部22c及第四直线部22d朝周向的相反方向伸出。此外，可知第一线圈端部22e从切槽18的第五层和第六层的第一直线部22a及第二直线部22b朝周向的相反方向伸出。另外，可知第三线圈端部22g从切槽18的第七层和第八层的第三直线部22c及第四直线部22d朝周向的相反方向伸出。也就是说，在第一线圈端20f中，从切槽18的第一层和第二层的直线部、第三层和第四层的直线部、第五层和第六层的直线部及第七层和第八层的直线部分别伸出的不同相的线圈端部在径向上相交，线圈端部间的电位差变大。
[0058]在本实施方式2中，在第一线圈端20f中，绝缘片40被插入到从切槽18的第一层和第二层的直线部及第五层和第六层的直线部分别伸出的第一线圈端部22e的倾斜部间、以及从切槽18的第三层和第四层的直线部及第七层和第八层的直线部分别伸出的第三线圈端部22g的倾斜部间。因而，能增大电位差较大的不同相的线圈端部间的绝缘耐压。
[0059]从图10可知，在第二线圈端部20r—侧，第二线圈端部22f和跨接线23从切槽18的第三层和第四层的第三直线部22c及第四直线部22d朝周向的相同方向伸出。同样地可知，第二线圈端部22f和跨接线23从切槽18的第五层和第六层的第一直线部22a及第二直线部22b朝周向的相同方向伸出。也就是说，在第二线圈端20r中，从切槽18的第三层和第四层的直线部以及第五层和第六层的直线部分别伸出的相同相的线圈端部在径向上相邻地配置，线圈端部间的电位差小。
[0060]从图10可知，第二线圈端部22f从切槽18的第二层和第三层的第二直线部22b及第三直线部22c朝周向的相反方向伸出，跨接线23从切槽18的第四层和第五层的第四直线部22d及第一直线部22a朝周向的相反方向伸出，第二线圈端部22f从切槽18的第六层和第七层的第二直线部22b及第三直线部22c朝周向的相反方向伸出。也就是说，在第二线圈端20r中，从切槽18的第二层和第三层的直线部、第四层和第五层的直线部以及第六层和第七层的直线部分别伸出的不同相的线圈端部在径向上相交，线圈端部间的电位差变大。
[0061 ]在本实施方式2中，在第二线圈端20r中，绝缘片40被插入到从切槽18的第二层和第三层的直线部及第六层和第七层的直线部分别伸出的第二线圈端部22f的倾斜部间、以及从切槽18的第四层和第五层的直线部分别伸出的跨接线23的倾斜部间。因而，能增大电位差较大的不同相的线圈端部间的绝缘耐压。
[0062]另外，一对绝缘片40配置于由在周向上相邻的第一线圈端部22e的倾斜部间的间隙形成的流路、由在周向上相邻的第二线圈端部22f的倾斜部间的间隙形成的流路、由在周向上相邻的第三线圈端部22g的倾斜部间的间隙形成的流路以及由在周向上相邻的跨接线23的倾斜部间的间隙形成的流路各自的径向两侧。藉此，各流路的四个方向被封闭，能使冷却制冷剂有效地流动。
[0063]实施方式3
图16是表示本发明实施方式3的旋转电机所适用的定子的立体图。
[0064]在图16中，分隔壁构件41使用玻璃布、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚四氟乙烯等绝缘性材料成型成带状，以使下端与定子铁心16的端面接触的方式遍及整周地配置于定子绕组20的第一线圈端20f及第二线圈端20r的内周侧。
另外，其它结构与上述实施方式I相同。
[0065]因此，在本实施方式3中，也能获得与上述实施方式I相同的效果。
根据本实施方式3，分隔壁构件41遍及整周地配置在定子绕组20的第一线圈端20f及第二线圈端20r的内周侧。因而，能利用分隔壁构件41阻止在第一线圈端及第二线圈端内从外径侧朝内径侧流动来的液体制冷剂从第一线圈端20f及第二线圈端20r流向内径侧，从而能防止液体制冷剂流向位于定子15与转子6间的气隙。
[0066]实施方式4
图17是表示本发明实施方式4的旋转电机的剖视图。
[0067]在图17中，转子50包括:圆环状的转子铁心51;轴54，该轴54以贯穿转子铁心51的轴心位置的方式被压入且固定;八个永磁体55，这八个永磁体55分别以贯穿转子铁心51的外周侧的方式安装；以及第一端板56及第二端板59，该第一端板56及第二端板59被压入且固定于轴54，并以与转子铁心51的轴向的两端面接触的方式配置。
[0068]转子铁心51是通过将从电磁钢板的薄板冲裁出的圆环状的铁心片层叠一体化而制作成的。八个磁体收纳孔52分别以使与轴54的轴向正交的截面为在轴向上恒定的矩形且沿轴向贯穿转子铁心51的外周侧的方式在周向上以等间距形成。制冷剂流路53沿轴向贯穿转子铁心51而形成在磁体收纳孔52的内径侧，且朝磁体收纳孔52开口。永磁体55安装成分别收纳在磁体收纳孔52中，并贯穿转子铁心51的外周侧。
[0069]第一端板56制作成具有与转子铁心51的外径大致相等的外径的环状平板。导入流路57是使第一端板56的一个面保留着外周缘部并凹陷一定深度而形成的。八个第一排出管路58分别以将导入流路57的外周部与第一端板56的另一面侧连接的方式沿轴向贯穿第一端板56，且在周向上以等间距形成。
[0070]第一端板56以在轴心位置供轴54穿过且使一个面朝向转子铁心51的方式从轴向一侧压入固定于轴54。第一端板56的一个面与转子铁心51的轴向的一端面接触，将导入流路57的开口堵住。形成于转子铁心51的制冷剂流路53与导入流路57连接。第一排出管路58位于导入流路57各自的径向外侧。
[0071]第二端板59制作成具有与转子铁心51的外径大致相等的外径的环状平板。排出流路60以凹陷一定深度的方式呈环状地形成于第二端板59的一个面的外周侧。八个第二排出管路61分别以将排出流路60与第二端板59的另一面侧连接的方式沿轴向贯穿第二端板59，且在周向上以等间距形成。
[0072]第二端板59以在轴心位置供轴54穿过且使一个面朝向转子铁心51的方式从轴向另一侧压入固定于轴54。第二端板59的一个面与转子铁心51的轴向的另一端面接触，将排出流路60的开口堵住。形成于转子铁心51的导入流路57与排出流路60连接。第二排出管路61位于导入流路57各自的径向外侧。
[0073]轴54包括轴内流路62和分岔流路63，其中，上述轴内流路62以从轴向一端延伸至第一端板56的正下方位置的方式形成在轴心位置处，上述分岔流路63分别从轴内流路62沿径向分岔，以将轴内流路62与形成于第一端板56的导入流路57连接。
[0074]供给配管33将供给栗34的排出口与轴内流路62连接，返回配管35将安装于框架2下方的油盘(日文:才Yy) 36与供给栗34的吸入口连接，从而构成冷却机构。
[0075]在这样构成的旋转电机100A中，供给栗34被驱动，液体制冷剂经由供给配管33、轴内流路62及分岔流路63而被供给至导入流路57。供给至导入流路57的液体制冷剂的一部分被供给至制冷剂流路5 3，用于冷却永磁体5 5。供给到导入流路5 7的液体制冷剂的剩余部分从第一排出管路58排出。此时，液体制冷剂因转子50的旋转而朝离心方向弯曲，从而被喷射到定子绕组20的第一线圈端20f的内周面。另一方面，用于冷却永磁体55的液体制冷剂流入排出流路60内，并从第二排出管路61排出。此时，液体制冷剂因转子50的旋转而朝离心方向弯曲，从而被喷射到定子绕组20的第二线圈端20r的内周面。
[0076]从径向外侧被喷射到第一线圈端20f的液体制冷剂在位于最内周的在周向上相邻的第一线圈端部22e的倾斜部间的间隙中从顶部侧朝根部侧流动。接着，液体制冷剂在定子铁心16的端面上朝径向内外流动，且由于毛细管现象，被上吸到在径向上相邻的第一线圈端部22e的根部间。随后，液体制冷剂在位于在最内周的第一线圈端部22e的倾斜部的外径侧处的第一线圈端部22e的倾斜部间的间隙中朝顶部侧流动。然后，液体制冷剂在定子铁心16的端面上朝径向外侧流动，且由于毛细管现象，被上吸到在径向上相邻的第三线圈端部22g的根部间。接着，液体制冷剂在周向上相邻的第三线圈端部22g的倾斜部间的间隙中朝顶部侧流动。
[0077]这样，被喷射到第一线圈端20f的液体制冷剂经由在周向上相邻的第一线圈端部22e的倾斜部间的间隙以及在周向上相邻的第三线圈端部22g的倾斜部间的间隙而沿周向流动。然后，液体制冷剂沿着定子铁心16的端面朝径向外侧流动。藉此，液体制冷剂沿第一线圈端20f的径向及周向流动，并流入第一线圈端20f的内部，从而能有效地冷却第一线圈端 20f。
[0078 ]此外，从径向内侧被喷射到第二线圈端2 O r的液体制冷剂在位于最内周的在周向上相邻的第二线圈端部22f的倾斜部间的间隙中从顶部侧朝根部侧流动。接着，液体制冷剂在定子铁心16的端面上朝径向外侧流动，且由于毛细管现象，被上吸到在径向上相邻的第二线圈端部22f的根部间。随后，液体制冷剂在位于在最内周的第二线圈端部22f的倾斜部的外径侧处的第二线圈端部22f的倾斜部间的间隙中朝顶部侧流动。然后，液体制冷剂在定子铁心16的端面上朝径向外侧流动，且由于毛细管现象，被上吸到在径向上相邻的跨接线23的根部间。接着，液体制冷剂在周向上相邻的跨接线23的倾斜部间的间隙中朝顶部侧流动。
[0079]这样，被喷射到第二线圈端20r的液体制冷剂经由在周向上相邻的第二线圈端部22f的倾斜部间的间隙以及在周向上相邻的跨接线23的倾斜部间的间隙而沿周向流动。然后，液体制冷剂沿着定子铁心16的端面朝径向外侧流动。藉此，液体制冷剂沿第二线圈端20r的径向及周向流动，并流入第二线圈端20r的内部，从而能有效地冷却第二线圈端20r。
[0080]对第一线圈端20f及第二线圈端20r进行冷却后的液体制冷剂被收集在框架2内的下部，并从油盘36经由返回配管35而返回至供给栗34。
[0081]因此，在本实施方式4中，也能获得与上述实施方式I相同的效果。
根据本实施方式4，将液体制冷剂从形成在配置于转子铁心51的轴向两端的第一端板56及第二端板59上的第一排出管路58及第二排出管路61喷射到第一线圈端20f及第二线圈端20r的内周面。因而，在转子50旋转时，由于液体制冷剂被喷射到第一线圈端20f及第二线圈端20r的内周面，因此，能将液体制冷剂均匀地供给到第一线圈端20f及第二线圈端20r，能均匀且有效地对第一线圈端20f及第二线圈端20r进行冷却。
[0082]另外，在上述各实施方式中，卷绕体由长方形截面的导体线制作而成，但构成卷绕体的导体线的截面形状不限定于长方形，也可以使用例如圆形截面的导体线。
此外，在上述各实施方式中，第一至第四直线部以使长方形截面的长边的长度方向朝向周向的方式在切槽内沿径向排列成一列，但第一至第四直线部也可以以使长方形截面的短边的长度方向朝向周向的方式在切槽内沿径向排列成一列。
[0083]此外，在上述各实施方式中，对八极四十八切槽的旋转电机进行了说明，但极数及切槽数不限定于八极四十八切槽，这是自不待言的。此外，切槽数以在每极每相上具有两个的比例形成，但每极每相上的切槽数不限定于两个，既可以是一个，也可以是三个以上。
[0084]此外，在上述各实施方式中，切槽数以在每极每相上具有两个的比例形成，且以使卷绕体的第一直线部和第二直线部间的间隔为六个切槽角度间隔的方式通过整节距卷绕法(日文:全節卷含)形成定子绕组，但卷绕体的第一直线部和第二直线部间的间隔不限定为六个切槽角度间隔。例如，也可以将卷绕体的第一直线部和第二直线部间的间隔形成为五个切槽角度间隔，用短节距卷绕法(日文:短節卷含)形成定子绕组。
[0085]此外，在上述各实施方式中，卷绕体是以使δ状的线圈图案在径向上重复两圈的方式对导体线进行卷绕而制成的，但卷绕体的S状的线圈图案在径向上重复圈数不限定于两圈，既可以是一圈，也可以是三圈以上。
[0086]此外，在上述各实施方式中，液体制冷剂被从径向喷射到定子绕组的第一线圈端及第二线圈端，但液体制冷剂也可以从轴向外侧喷射到定子绕组的第一线圈端及第二线圈端。
【主权项】
1.一种旋转电机，其特征在于，包括: 夕卜壳； 转子，该转子固接于转轴并配置在所述外壳内，所述转轴以能够旋转的方式被上述外壳支承；以及 定子，该定子具有圆环状的定子铁心及定子绕组，且所述定子以与所述转子间隔着气隙的方式被所述外壳保持在所述转子的外周侧，其中，在所述定子铁心中，切槽沿周向排列，所述定子绕组安装于所述定子铁心；以及 冷却机构，该冷却机构将液体制冷剂供给到所述定子绕组的线圈端，以对所述定子绕组进行冷却， 所述定子绕组包括多个卷绕体，所述多个卷绕体分别是将被绝缘覆盖且没有连接部的连续的导体线卷绕而制作成的，所述多个卷绕体安装于在周向上以η个切槽角度间隔(其中，η为2以上的自然数)排列的第一切槽、第二切槽及第三切槽，从而在周向上以一个切槽间距排列， 所述卷绕体是通过如下方式制成的:将所述导体线按照所述第二切槽、所述第一切槽、所述第二切槽、所述第三切槽的顺序且以使从轴向向所述第一切槽、所述第二切槽及所述第三切槽插入的插入方向交替改变的方式插入来形成S状的线圈图案，并将所述S状的线圈图案在径向上重复卷绕m圈(其中，m为I以上的自然数)，利用线圈端部连续地将分别插入所述第一切槽、所述第二切槽及所述第三切槽中的多个直线部连接， 所述线圈端由所述线圈端部构成， 被供给到所述线圈端的所述液体制冷剂在周向上相邻的所述线圈端部间的间隙中流动。2.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于， 所述卷绕体的所述直线部在所述第一切槽、所述第二切槽及所述第三切槽内的径向上的收纳位置按照所述第二切槽、所述第一切槽、所述第二切槽、所述第三切槽的顺序，依次朝径向的一侧移位与所述直线部的径向厚度相当的量。3.如权利要求2所述的旋转电机，其特征在于， 所述直线部以在所述切槽的每个中排列成一列的方式收纳成4m层， 使从被收纳在所述切槽中的在径向上相邻的所述直线部朝周向伸出的所述线圈端部的方向在径向上交替地重复为相同方向和相反方向。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， 带状的分隔构件遍及周向整周地配置在所述线圈端的不同相的所述线圈端部间。5.如权利要求1至4中任一项所述的旋转电机，其特征在于， 在周向上相邻的所述线圈端部的根部间的间隙比所述气隙大。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， 带状的分隔壁构件以与所述线圈端接触的方式遍及周向整周地配置在所述线圈端的内周侧。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， 所述冷却机构形成为从径向外侧将所述液体制冷剂喷射至所述线圈端。8.如权利要求7所述的旋转电机，其特征在于，所述液体制冷剂沿着位于径向最外侧的所述线圈端部的倾斜方向喷射到所述线圈端。9.如权利要求1至5中任一项所述的旋转电机，其特征在于，所述冷却机构形成为从径向内侧将所述液体制冷剂喷射至所述线圈端。
【文档编号】H02K3/28GK105917555SQ201480073375
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2014年1月17日
【发明人】堀井雅树, 坂上笃史, 井上正哉
【申请人】三菱电机株式会社