旋转电的制造方法
【专利摘要】本发明获得一种以紧固方向作为轴向将环构件及外壳壳体的一端侧紧固固定于堵塞外壳壳体的开口的盖、以能抑制径向尺寸增大的小型的旋转电机。本发明的旋转电机包括：定子，该定子具有定子铁心及卷绕安装于所述定子铁心的定子线圈；环构件，该环构件将所述定子铁心保持成内嵌状态，并收容所述定子；外壳壳体，该外壳壳体被制作成将一端侧设为开口的有底筒状，并收容所述环构件及所述定子；以及盖，该盖以堵塞所述外壳壳体的开口的方式安装于该外壳壳体的一端侧，所述环构件及所述外壳壳体的一端侧分别以紧固方向作为轴向紧固固定于所述盖，所述环构件的另一端侧通过嵌合构件保持于所述外壳壳体。
【专利说明】旋转电机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种旋转电机，在该旋转电机中，环构件保持定子铁心并收容于有底圆筒状的外壳壳体，且圆盘状的盖堵塞外壳壳体的开口，本发明还特别地涉及一种环构件的固定结构。
【背景技术】
[0002]在现有的旋转电机中，保持定子铁心的环构件以另一端侧嵌合的方式收容于壳体，并以利用螺栓将在一端沿半径方向延伸的凸缘部紧固、固定于壳体的一端面的方式保持于壳体，盖以堵塞壳体的一端侧开口的方式嵌接于壳体，转子轴支承于壳体的底部及盖并收容于定子铁心的内部(例如参照专利文献I)。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:国际公开第2011/080817号小册子
【发明内容】
[0006]发明要解决的技术问题
[0007]在现有的旋转电机中，环构件将沿半径方向延伸的凸缘部紧固固定于壳体，并安装于壳体，该壳体配置于环构件的外周侧，因此，存在径向尺寸变大这样的技术问题。
[0008]本发明为解决上述技术问题而作，其目的在于获得一种以紧固方向作为轴向将环构件及外壳壳体的一端侧紧固固定于堵塞外壳壳体的开口的盖、以能抑制径向尺寸增大的小型的旋转电机。
[0009]解决技术问题所采用的技术方案
[0010]本发明的旋转电机包括:定子，该定子具有定子铁心及卷绕安装于上述定子铁心的定子线圈；环构件，该环构件将上述定子铁心保持成内嵌状态，并收容上述定子；外壳壳体，该外壳壳体被制作成将一端侧设为开口的有底筒状，并收容上述环构件及上述定子；盖，该盖以堵塞上述外壳壳体的开口的方式安装于该外壳壳体的一端侧；以及转子，该转子固接于轴，并以能旋转的方式配置于上述定子的内周侧，该轴被轴支承于上述外壳壳体的底部及上述盖。此外，上述环构件及上述外壳壳体的一端侧分别以紧固方向作为轴向而紧固固定于上述盖，上述环构件的另一端侧通过嵌合构件嵌接保持于上述外壳壳体。
[0011]发明效果
[0012]根据本发明，环构件及外壳壳体的一端侧分别以紧固方向为轴向紧固固定于盖，该盖堵塞外壳壳体的开口。因此，与将环构件紧固固定于在其外周配置的外壳壳体的情况相比，能将紧固位置设为径向内侧，能抑制径向尺寸的增大，并可实现旋转电机的小型化。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是表示本发明实施方式一的旋转电机的剖视图。
[0014]图2是表示本发明实施方式一的旋转电机中的环构件的固定部周围的主要部分首1J视图。
[0015]图3是表示环构件与盖的紧固部周围的主要部分剖视图。
[0016]图4是表示环构件与盖的紧固部周围的主要部分剖视图。
[0017]图5是表示环构件与盖的紧固部周围的主要部分剖视图。
[0018]图6是说明本发明实施方式二的旋转电机中的环构件的嵌合结构的主要部分剖视图。
[0019]图7是表示本发明实施方式二的旋转电机中的嵌合构件的局部切除立体图。
[0020]图8是说明本发明实施方式三的旋转电机中的环构件的嵌合结构的主要部分剖视图。
[0021]图9是表示本发明实施方式四的旋转电机的主要部分剖视图。
【具体实施方式】
[0022]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。
[0023]实施方式一
[0024]图1是表示本发明实施方式一的旋转电机的剖视图，图2是表示本发明实施方式一的旋转电机中的环构件的固定部周围的主要部分剖视图。
[0025]在图1及图2中，旋转电机I包括:转子2 ;定子6，该定子6被配置成围绕转子2 ;以及外壳壳体15,该外壳壳体15将转子2及定子6收容于内部。
[0026]转子2包括:转子铁心3，该转子铁心3是将例如电磁钢板层叠而构成的；永磁体4，该永磁体4以在轴向上延伸的方式埋入转子铁心3的外周面侧，并以等角度间距配置在周向上；以及轴5，该轴5插通转子铁心3的轴心位置而固接于转子铁心3。另外，永磁体4以N极和S极在周向上交替排列的方式安装于转子铁心3。
[0027]定子6包括:定子铁心7，该定子铁心7是将例如电磁钢板层叠而构成的；以及定子线圈8，该定子线圈8卷绕安装于定子铁心7。定子铁心7被制作成圆环状，朝内周侧开口的槽以槽方向为轴向等角度间距地排列在周向上。定子线圈8的卷绕方法可以是分布绕组及集中绕组中的任一种。另外，在构成定子线圈的导体线中，使用圆线、扁线等被绝缘覆盖的铜线。
[0028]环构件10使用铁类材料、例如不锈钢并被制作成圆筒状，其一端侧外周隆起而形成圆环状的厚壁部10a。阴螺纹部11以螺纹孔方向为轴向，并以等角度间距在环构件10的厚壁部1a的一端面形成有多个。环构件10的厚壁部1a的另一端侧(以下称为定子铁心收容部1b)的轴向长度比定子铁心7的轴向长度稍长。此外，定子铁心7以内嵌状态保持于环构件10的定子铁心收容部10b。
[0029]外壳壳体15以例如铝、铝合金作为材料通过压铸制作成有底圆筒状，轴承箱24形成于底部的内表面的轴心位置。外壳壳体15的内周面形成为由第一圆筒面15a、第二圆筒面15b及第三圆筒面15c构成的阶梯状，其中，上述第一圆筒面15a的一端侧(开口端)具有比环构件10的厚壁部1a的外径稍大的内径，上述第二圆筒面15b具有比环构件10的定子铁心收容部1b的外径稍大的内径，上述第三圆筒面15c具有比第二圆筒面15b的内径小的内径。安装部16分别从外壳壳体15的开口端部朝径向外侧突出设置，并在周向上等角度间距地配置有多个。阴螺纹部17以螺纹孔方向为轴向形成于各安装部16的一端面。定位销18在外壳壳体15的一端面立设有多个。
[0030]嵌合构件19以与环构件10相同的材料制作成具有比环构件10的定子铁心收容部1b的外径稍小的内径的圆环状，并以在第二圆筒面15b的第三圆筒面15c —侧露出的方式烧铸于外壳壳体15。
[0031]盖20以例如铝为材料通过压铸制作成圆盘状，轴承箱25形成于轴心位置。通孔2U22被穿设成与阴螺纹部11、17相对应。定位孔23形成为与定位销18相对应。
[0032]为了组装上述构成的旋转电机1，首先，通过压入、热装等将卷绕安装有定子线圈8的定子铁心7以内嵌状态保持于环构件10的定子铁心收容部10b，从而将定子6组装于环构件10。将轴承26组装于轴承箱24。接着，将轴承27组装于轴承箱25，将从转子铁心3朝轴向一端侧延伸的轴5的部位压入至轴承27，从而将转子2组装于盖20。
[0033]接着，从外壳壳体15的开口侧插入组装有定子6的环构件10。藉此，环构件10的另一端侧与嵌合构件19嵌合，并保持于外壳壳体15。厚壁部1a收容于第一圆筒部15a，定子铁心收容部1b收容于第二圆筒部15b。
[0034]接着，将垫圈28安装于环构件10的端面的阴螺纹部11的部位，并从外壳壳体15的开口侧插入组装于盖20的转子2。此外，轴5的另一端侧被压入至轴承26，定位销18被插入至定位孔23。接着，将作为紧固构件的螺钉30插入至通孔22而紧固于阴螺纹部17，从而将盖20安装于外壳壳体15。藉此,外壳壳体15的开口被堵塞。此外,将垫圈29安装于通孔21的部位，将作为紧固构件的螺钉31插入至通孔21而紧固于阴螺纹部11，从而将环构件10安装于盖20，藉此组装出旋转电机I。
[0035]这样组装成的旋转电机I适用于例如混合动力汽车、电动汽车等车辆的变速器的电动机、发电机。转子2的轴5支承于轴承26、27，并以能旋转的方式配置于外壳壳体15内。环构件10的一端紧固固定于盖20,另一端侧与嵌合构件19嵌合,从而被双臂支承。定子6保持于环构件10，并被配置成围绕转子铁心3。
[0036]在该实施方式一中，圆筒状的环构件10紧固固定于在轴向一侧配置的盖20，因此，与将环构件10紧固固定于在其外周侧配置的外壳壳体15的情况相比，能使紧固位置位于径向内侧。因此，能减小形成阴螺纹部17的厚壁部1a的外径，并能实现旋转电机I的小型化。
[0037]环构件10的一端紧固固定于盖20,另一端侧与嵌合构件19嵌合,从而被双臂支承，因此，可抑制保持于环构件10的定子6的振动。因此，能降低因定子6的振动而产生的旋转电机I的振动及噪声。另外，嵌合构件19具有比定子铁心收容部1b的外径稍小的内径，因此，能将定子铁心收容部1b轻轻地压入至嵌合构件19，从而降低了在两者的嵌合部产生的应力。
[0038]嵌合构件19被浇铸至外壳壳体15，因此，削减了零件个数，提高了旋转电机I的组装性。
[0039]环构件10由铁类材料制作出，外壳壳体15由铝制作出。因此，当使环构件10的另一端侧与外壳壳体15的第二圆筒部15b直接嵌合时，在外壳壳体15的嵌合部会产生切削等，使环构件10的同轴度变差。此处，由与环构件10相同的材料制作出的嵌合构件19配置于第二圆筒部15b的另一端侧，因此，环构件10不与外壳壳体15接触。因此，不会因外壳壳体15的切削等而导致环构件10的同轴度变差。即，能以较高的同轴度将环构件10组装于外壳壳体15。
[0040]外壳壳体15在压铸后被进行切削加工，从而形成阴螺纹部11、定位销18的销插入孔等。嵌合构件19被浇铸至外壳壳体15，因此，能提高嵌合构件19的同轴度。
[0041 ] 轴承26保持于外壳壳体15的轴承箱24，轴承27保持于盖20的轴承箱25。此外，外壳壳体15和盖20通过定位销18与定位孔23的嵌合而被定位、组装。因此，能提高轴承26,27的同轴度，转子2的轴5的轴中心稳定，降低了旋转电机I的振动及噪声。
[0042]环构件10及外壳壳体15紧固固定于盖20，因此，能在组装完盖20之后，从盖20的轴向一端侧对盖20和环构件10及外壳壳体15进行紧固固定。因此，能简化组装设备、组装工序，并能实现设备、组装的低成本化。
[0043]接着，对因在紧固部夹装垫圈而产生的效果进行说明。
[0044]图3?图5是表示环构件和盖的紧固部周围的主要部分剖视图，图3示出了未安装垫圈的状态，图4示出了在螺钉头部与盖之间安装有垫圈的状态，图5示出了在环构件与盖之间安装有垫圈的状态。另外，在图3?图5中，为了便于说明，增大了环构件的倾斜。此处，垫圈28、29是由比环构件10及螺钉31柔软的材料、例如铜制作出的，其构成应力缓和构件。
[0045]环构件10在紧固固定于盖20之前、处于基于与嵌合构件19的嵌合而形成的单臂支承状态。因此，在转子2的永磁体4的磁力的作用下，环构件10相对于外壳壳体15的轴心倾斜。在该状态下，当将螺钉31紧固于阴螺纹部11时，如图3所示，螺钉31的头部的角部及环构件10的开口的内周缘部会与盖20抵接。藉此，会有局部的应力作用于盖20及螺钉31，产生剪切力，盖20及螺钉31可能会损伤。
[0046]因此，在螺钉31的头部与盖30之间安装有垫圈29的情况下，如图4所示，与螺钉31的头部的角部抵接的垫圈29的部位发生塑性变形。因此，作用于螺钉31的局部应力缓和，抑制了螺钉31的损伤产生。螺钉31的紧固力经由垫圈29作用于盖20，作用于盖20的局部应力缓和，抑制了盖20的损伤产生。
[0047]另外，在环构件10与盖30之间安装有垫圈28的情况下，如图5所示，与环构件10的开口的内周缘部抵接的垫圈28的部位发生塑性变形。因此，作用于盖20的局部应力缓和，抑制了盖20的损伤产生。
[0048]在该实施方式一中，垫圈28夹装于环构件10与盖20之间，垫圈29夹装于螺钉31的头部与盖20之间，因此，抑制了因环构件10的单臂支承而引起的盖20及螺钉31的损伤产生。
[0049]另外,在上述实施方式一中，在形成于环构件10的厚壁部1a及外壳壳体15的安装部16的阴螺纹部11、17处紧固螺钉30、31，并将环构件10及外壳壳体15固定于环构件10，但也可将埋头螺栓安装于厚壁部及安装部，并利用埋头螺钉和螺母将环构件及外壳壳体紧固固定于盖。在该情况下，埋头螺栓及螺母成为紧固构件。
[0050]实施方式二
[0051]图6是说明本发明实施方式二的旋转电机中的环构件的嵌合结构的主要部分剖视图，图7是表示本发明实施方式二的旋转电机中的嵌合构件的局部切除立体图。
[0052]在图6及图7中，嵌合构件收容槽32具有截面口字状的槽形状，并同轴且呈环状地凹设于外壳壳体15A的第二圆筒部15b的另一端侧。嵌合构件33使用弹簧钢材，并被制作成截面呈V字状、且使V字状截面的底部朝向径向内侧的环状体，其使V字状截面的底部从第二圆筒部15b的内周面突出并收容于嵌合构件收容槽32。收容于嵌合构件收容槽32的嵌合构件33的内径是比环构件10的外径小的直径。
[0053]另外，其它结构与上述实施方式一相同。
[0054]在该实施方式二中，组装有定子6的环构件10被从外壳壳体15的开口侧插入，环构件10的另一端侧被压入至嵌合构件33。此时，嵌合构件33以V字状截面的底部被朝径向外侧上推、且开口侧扩大的方式发生弹性变形。因此，环构件10的另一端侧经由嵌合构件33弹性支承于外壳壳体15。
[0055]根据该实施方式二，环构件10的另一端侧被弹性支承，因此，能显著地降低因环构件10与外壳壳体15A的嵌合而作用于环构件10及外壳壳体15A的应力。
[0056]实施方式三
[0057]图8是说明本发明实施方式三的旋转电机中的环构件的嵌合结构的主要部分剖视图。
[0058]在图8中，在外壳壳体15B中，直径比第一圆筒部15a的内径小、且比第二圆筒部15b的内径大的第四圆筒部15d设于第一圆筒部15a与第二圆筒部15b之间。嵌合构件收容槽34具有截面呈口字状的槽形状，并同轴且环状地凹设于环构件1A的外周面的另一端侦U。嵌合构件35使用弹簧钢材，并被制作成截面呈V字状、且使V字状截面的底部朝向径向外侧的环状体，其使V字状截面的底部从环构件1A的外周面突出地收容于嵌合构件收容槽34。收容于嵌合构件收容槽34的嵌合构件35的外径是比外壳壳体15B的第二圆筒部15b的内径大、且比第四圆筒部15d的内径小的直径。
[0059]另外，其它结构与上述实施方式二相同。
[0060]在该实施方式三中，嵌合构件35收容于环构件1A的嵌合构件收容槽34。此外，安装有嵌合构件35的环构件1A被从外壳壳体15的开口侧插入，环构件1A的另一端侧被压入至第二圆筒面15b的另一端侧。此时，嵌合构件35以V字状截面的底部被朝径向内侧下压、且开口侧扩大的方式发生弹性变形。因此，环构件1A的另一端侧经由嵌合构件35弹性支承于外壳壳体15。
[0061]因此，在该实施方式三中，与上述实施方式二相同，也能显著地降低因环构件1A与外壳壳体15的嵌合而作用于环构件1A及外壳壳体15的应力。
[0062]该外壳壳体15B的形成于第二圆筒部15b的一端侧的第四圆筒部15d的内径形成为比收容于嵌合构件收容槽34的嵌合构件35的外径大，因此，能缩短第二圆筒部15b的轴向长度。因此，当插入环构件1A时，与嵌合构件35接触的外壳壳体15B的内周壁面的轴向长度缩短，能提高环构件1A朝外壳壳体15B的组装性，并可抑制外壳壳体15B的内周壁面产生切削。
[0063]另外，在上述实施方式二、三中，嵌合构件33、35是使用弹簧钢板而制作出的，但嵌合构件的材料并不限定于弹簧钢板，只要具有弹性即可，例如也可以是公差环(tolerance ring)、由合成树脂构成的O形环。
[0064]实施方式四
[0065]图9是表示本发明实施方式四的旋转电机的主要部分剖视图。
[0066]在图9中，在外壳壳体15C中，直径比第一圆筒部15a的内径小、且比第二圆筒部15b的内径大的第五圆筒部15e设于第一圆筒部15a与第二圆筒部15b之间。一对密封构件收容槽36以在轴向上分离的方式呈环状地凹设于环构件1B的外周面。当环构件1B保持于外壳壳体15C时，一对密封构件收容槽36面向第二圆筒部15b的第五圆筒面15e侧及第五圆筒面15e的第一圆筒面15a侧。此外,作为密封构件的环状的垫圈37收容于一对密封构件收容槽36内，以形成由第五圆筒面15e和环构件1B的外周面构成制冷剂流路38。此外，未图示的制冷剂供给端口及制冷剂排出端口以与制冷剂流路38连接的方式设于外壳壳体15C。
[0067]另外，其它结构与上述实施方式一相同。
[0068]根据该实施方式四，在围绕定子6的环构件1B的外周形成有制冷剂流路38，因此，发热零件即定子线圈8中的发热能传递至定子铁心7及环构件10B，并朝在制冷剂流路38中流通的制冷剂进行散热。因此，不用将制冷剂流路形成于外壳壳体15C的内部，就能冷却定子6，并能实现旋转电机的小型化。
[0069]另外，在上述实施方式四中，使用垫圈37作为密封构件，但密封构件并不限定于垫圈，只要能密封制冷剂即可，例如也可以是O形环。
【权利要求】
1.一种旋转电机，其特征在于，包括: 定子，该定子具有定子铁心及卷绕安装于所述定子铁心的定子线圈； 环构件，该环构件将所述定子铁心保持成内嵌状态，并收容所述定子； 外壳壳体，该外壳壳体被制作成将一端侧设为开口的有底筒状，并收容所述环构件及所述定子； 盖，该盖以堵塞所述外壳壳体的开口的方式安装于所述外壳壳体的一端侧；以及转子，该转子固接于轴，并以能旋转的方式配置于所述定子的内周侧，所述轴被轴支承于所述外壳壳体的底部及所述盖， 所述环构件及所述外壳壳体的一端侧分别以紧固方向作为轴向紧固固定于所述盖， 所述环构件的另一端侧通过嵌合构件嵌接保持于所述外壳壳体。
2.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于， 在所述盖与所述环构件的紧固部处，由比所述环构件柔软的金属材料制作出的应力缓和构件夹装于所述盖与所述环构件之间。
3.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于， 在所述盖与所述环构件的紧固部处，由比将所述盖和所述环构件紧固的紧固构件柔软的金属材料制作出的应力缓和构件夹装于所述紧固构件与所述盖之间。
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， 所述环构件由铁类材料制作出， 所述外壳壳体是铝类材料的铸件， 所述嵌合构件由与所述环构件相同的铁类材料制作出，并浇铸于所述外壳壳体。
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， 所述嵌合构件由弹性构件制作出， 所述环构件的另一端侧通过所述嵌合构件弹性保持于所述外壳壳体。
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， 密封构件以在轴向上分离的方式夹装于所述外壳壳体的内周壁面与所述环构件的外周壁面之间，以构成由所述外壳壳体的内周壁面、所述环构件的外周壁面及所述密封构件围起的制冷剂流路。
【文档编号】H02K5/04GK104321955SQ201280072894
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2012年5月2日 优先权日:2012年5月2日
【发明者】大桥直树, 井上正哉, 尾岛宏一, 岩本和幸 申请人:三菱电机株式会社