电动机的定子的制作方法

1.本发明涉及电动机、特别是具备冷却管的电动机的定子。


背景技术：

2.由于线圈的发热或定子芯的铁损等引起的温度上升直接关系到电动机的性能降低。因此，如何对线圈或定子芯等的定子的热进行散热是重要的课题。作为去除定子的发热的方法，公知有将冷却夹套设于定子芯外周的构造、将冷却路径设于定子芯的构造、将冷却路径设于线圈端部的构造等。作为该现有技术公知有后述的文献。
3.在日本特开平09-140097号公报中，公开了在定子铁芯内部的定子线圈的外周区域以沿轴向贯通的方式设置且沿周向排列地配置的多个冷却管。
4.在日本特开平10-336965号公报中，公开了插入于定子铁芯的冷却夹套，且在冷却夹套的圆筒内部设置螺旋状的多个冷却水路。
5.在日本特开2003-009436号公报中，公开了在定子芯的槽容纳线圈，使向定子内周面开口的槽开口部闭塞而形成于槽内部的制冷剂通路。
6.在日本特开2004-048939号公报中，公开了紧贴头部侧线圈端部和端部侧线圈端部地设置的大致方形截面的液冷配管。
7.在日本特开2006-325369号公报中，公开了在定子的轴向端部以绕转子轴的周围一周的方式呈圆环状配设的非磁性耐热材料制的冷却软管，且是穿过线圈端部的截面的中心部的冷却软管。
8.在日本特开2009-033898号公报中，公开了位于定子的定子轴向中央部的冷却管。
9.在日本特开2013-158237号公报中，公开了以贯穿层叠堆的方式延伸的冷却筒。
10.在日本特开2017-085765号公报中，公开了将通孔设于在定子铁芯的外周面在周向上等间隔地固定的中空固定构件，并且将通孔作为供冷却介质流过的冷却路径发挥功能。
11.在日本特开2017-052387号公报中，公开了一种制冷剂供给装置，该制冷剂供给装置具备：第1冷却管，其将来自机械式泵的冷却介质从第1排出口向线圈端部侧排出；以及第2冷却管，其将来自电动式泵的冷却介质从第2排出口向线圈端部侧排出。


技术实现要素：

12.发明要解决的问题
13.对于将冷却夹套设于定子芯外周的构造，定子芯在径向上需要规定的厚度，因此从冷却夹套到线圈存在距离，而使冷却效率较低。另外，在冷却夹套，形成于定子芯的轴向端部的线圈端部难以被冷却。另一方面，对于将冷却路径设于定子芯的槽内的构造，槽内的线圈的槽满率降低，因此电动机的性能有可能降低。
14.因此，谋求一种不会降低电动机的性能而高效地去除定子的发热的技术。
15.用于解决问题的方案
16.本公开的一技术方案提供一种电动机的定子，该电动机的定子具备：圆筒形的定子芯；线圈，其卷绕于定子芯；以及第1冷却管，其卷绕于在定子芯的轴向端部形成的线圈端部。
17.对于上述电动机的定子，也可以是，所述第1冷却管呈螺旋状卷绕于位于所述线圈端部的所述线圈的束，或沿着位于所述线圈端部的所述线圈的束在周向上卷绕。
18.对于上述电动机的定子，也可以是，所述第1冷却管紧缚位于所述线圈端部的所述线圈的束而固定所述线圈的形状。
19.对于上述电动机的定子，也可以是，所述第1冷却管由软性材料形成。
20.对于上述电动机的定子，也可以是，该电动机的定子还具备：通孔，其在轴向上贯穿设置于所述定子芯；以及第2冷却管，其贯穿所述通孔。
21.对于上述电动机的定子，也可以是，该电动机的定子还具备多个在所述定子芯的内周部以规定间隔形成的槽，所述通孔在相邻的所述槽的中间且在所述定子芯的外周部附近形成。
22.对于上述电动机的定子，也可以是，所述第1冷却管和所述第2冷却管分别由单独的管形成，或者所述第1冷却管和所述第2冷却管由连续的管形成。
23.对于上述电动机的定子，也可以是，所述单独的管的一者进入所述线圈端部并且从所述线圈端部出来，所述单独的管的另一者进入所述定子芯并且从所述定子芯出来。
24.对于上述电动机的定子，也可以是，所述连续的管在所述线圈端部与所述定子芯之间往返，所述连续的管的入口和出口在所述电动机的输入侧或输出侧汇集。
25.对于上述电动机的定子，也可以是，所述单独的管或所述连续的管的入口配置于所述电动机的输出侧。
26.对于上述电动机的定子，也可以是，所述第1冷却管或所述第2冷却管的入口和出口在所述定子芯的周向上以规定间隔配置有多个。
27.对于上述电动机的定子，也可以是，该电动机的定子还具备配设于所述定子芯的外周部的冷却夹套，并且使向所述冷却夹套供给的制冷剂与向所述第1冷却管和所述第2冷却管中的至少一者供给的制冷剂共用化。
28.对于上述电动机的定子，也可以是，该电动机的定子还具备向由于所述定子芯、所述线圈以及所述冷却夹套而形成的间隙填充的导热树脂。
29.对于上述电动机的定子，也可以是，所述导热树脂是模制树脂或浸渍树脂。
30.发明的效果
31.采用本发明，不会降低电动机的性能而高效地去除定子的发热。
附图说明
32.图1是一个实施方式的电动机的定子的剖视图。
33.图2是将第1冷却管和第2冷却管以单独的管配设而成的定子的立体图。
34.图3是将第1冷却管呈螺旋状卷绕而成的线圈端部的放大图。
35.图4是表示供第2冷却管贯穿的通孔的配置的定子芯的俯视图。
36.图5是将第1冷却管与第2冷却管以连续的管配设而成的定子的立体图。
37.图6是在周向上以规定间隔配置多个冷却管的入口和出口而成的定子的立体图。
38.图7是将第1冷却管沿着线圈端部在周向上卷绕而成的定子的立体图。
具体实施方式
39.以下，参照附图对本公开的实施方式详细地进行说明。在各附图中，对相同或类似的构成要素标注相同或类似的附图标记。另外，以下所记载的实施方式不用于限定权利要求书所记载的发明的技术范围及用语的意义。应注意在本说明书中，用语“输入侧”是指电动机的电源线侧，用语“输出侧”是指电动机的输出轴侧。
40.图1表示本实施方式的电动机的定子1。本例的定子1例如是主轴电动机用的定子，但如果是使线圈卷绕于定子的电动机，则也可以适用于其他电动机。定子1具备圆筒形的定子芯10、卷绕于定子芯10的线圈11、以及卷绕于在定子芯10的轴向x上的端部形成的线圈端部的第1冷却管12。而且，定子1也可以具备在轴向x上贯穿设置于定子芯10的通孔13和贯穿通孔13的第2冷却管14。从冷却装置15向第1冷却管12和第2冷却管14供给制冷剂。利用在第1冷却管12中流动的制冷剂去除线圈端部的发热，利用在第2冷却管14中流动的制冷剂去除定子芯10的发热。第1冷却管12和第2冷却管14可以分别由单独的管形成，或者也可以由连续的管形成。
41.而且，定子1也可以具备配设于定子芯10的周向外周部的冷却夹套16。冷却夹套16以在外周面具有螺旋状的冷却槽16a的方式由磁性材料等形成，利用例如热套配合等固定于定子芯10。也可以使向冷却夹套16供给的制冷剂与向第1冷却管12和第2冷却管14供给的制冷剂共用化。由于制冷剂的共用化，定子1能够使用分支接头17。分支接头17具备供给侧分支接头17a和排出侧分支接头17b较佳。
42.定子1具备定子芯10、线圈11、以及向由于冷却夹套16而形成的间隙填充的导热树脂18较佳。例如，作为间隙，存在定子芯10与冷却夹套16之间的间隙、定子芯10的通孔13与第2冷却管14之间的间隙、以及定子芯10的槽(参照图4)与线圈11之间的间隙等。导热树脂18可以是模制树脂，或者也可以是浸渍于该间隙的浸渍树脂。另外，导热树脂18为了提高导热率，在基质树脂中具备相互链接的导热填料较佳。作为导热填料，例如也可以使用氮化铝、氧化镁、氮化硼、氧化铝、无水碳酸镁、氧化硅、氧化锌等。
43.图2表示将第1冷却管12和第2冷却管14以单独的管配设而成的定子1。定子1具备两根第1冷却管12和1根第2冷却管14。输入侧的线圈端部11a的第1冷却管12具有入口in1和出口out1，输出侧的线圈端部11b的第1冷却管12具有入口in3和出口out3。另外，贯穿定子芯10的通孔13的第2冷却管14具有入口in2和出口out2。单独的管的一者(第1冷却管12)进入线圈端部11a、11b并且从线圈端部11a、11b出来，单独的管的另一者(第2冷却管14)进入定子芯10并且从定子芯10出来。通过使第1冷却管12和第2冷却管14由单独的管构成，能够容易地进行制造时的冷却管的配设作业。
44.图3是将第1冷却管12呈螺旋状卷绕而成的线圈端部11a的放大图。通过使第1冷却管12呈螺旋状卷绕于位于线圈端部11a的线圈11的束，第1冷却管12兼具使发热的线圈端部11a冷却的功能和紧缚位于线圈端部11a的线圈11的束而固定线圈11的形状的功能。为了不损害电动机的性能地实现冷却功能和紧缚功能，第1冷却管12优选为由具有电绝缘性、耐热性、软性等特性的材料形成。作为软性材料，例如优选为氟树脂、聚氨酯树脂等软质树脂。
45.图4表示供第2冷却管贯穿的通孔13的配置。定子芯10具备多个在周向内周部以规
定间隔形成的槽19，例如以连续的3个槽19为单位卷绕有线圈11。通孔13以不对由于线圈11而发生电磁感应所产生的磁通量造成影响的方式，在相邻的槽19的中间且在定子芯10的外周部附近形成较佳。多个通孔13配置于在定子芯10的径向y上大致相同的位置。贯穿通孔13的第2冷却管只要由具有电绝缘性、耐热性等特性的材料(例如金属、树脂等)形成即可，也可以未必是软性材料。
46.若再次参照图1，则在具备第1冷却管12、第2冷却管14的定子1，为了防止由于在这些冷却管中流动的制冷剂而引起的结露，在将制冷剂向冷却管供给前，将制冷剂温度控制为比露点高的温度较佳。由此，能够预先防止线圈11的腐蚀、短路等。
47.图5表示将第1冷却管12和第2冷却管14以连续的管配设而成的定子2。本例的定子2是图2所示的定子1的变形例，连续的管(第1冷却管12和第2冷却管14)在线圈端部11a、11b与定子芯10之间往返。本例的定子2具备2根连续的管，2根管在线圈端部11a、11b与定子芯10之间交替地往返，并且具有2个入口in1～in2和2个出口out1～out2。通过使第1冷却管12和第2冷却管14以连续的管形成，冷却管的入口in1～in2和出口out1～out2在电动机的输入侧或输出侧汇集。由此，能够使冷却管的配置空间比较小。
48.在图2和图5所示的实施方式中，单独的管或连续的管的入口in1、in2也可以配置于电动机的输出侧。由此，由于较冷的制冷剂先向容易发热的输出侧供给，因此能够进一步提高冷却效率。
49.图6表示在定子芯10的周向上以规定间隔配置多个第1冷却管12或第2冷却管14的入口和出口而成的定子3。本例的定子3是图5所示的定子2的变形例，4根管在线圈端部11a、11b与定子芯10之间交替地往返，并且具有4个入口in1～in4和出口out1～out4。2根管的入口in1～in2在周向上配置于例如0
°
的位置，2根管的入口in3～in4在周向上配置于例如180
°
的位置。由此，由于每隔180
°
供给较冷的制冷剂，因此能够提高定子3的冷却性能。
50.图7表示将第1冷却管12沿着线圈端部11a、11b在周向上卷绕而成的定子4。本例的定子4是图2所示的定子1的变形例，第1冷却管12和第2冷却管14以单独的管配设。本例的第1冷却管12在沿着位于输入侧和输出侧的线圈端部11a、11b的线圈的束而在周向上卷绕这一点与前述不同。第1冷却管12卷绕于线圈端部11a、11b的外周，但也可以卷绕于线圈端部11a、11b的内周。第1冷却管12兼具使发热的线圈端部11a、11b冷却的功能和紧缚位于线圈端部11a、11b的线圈11的束而固定线圈11的形状的功能。
51.根据以上的实施方式，由于第1冷却管12卷绕于线圈端部11a、11b，因此能够高效地去除定子1的发热。另外，第1冷却管12能够兼具固定线圈11的形状的紧缚功能。
52.在本说明书中对各种实施方式进行了说明，但本发明不限定于前述的实施方式，应认识到能够在权利要求所记载的范围内进行各种变更。