CN102857076B - 马达系列 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种马达系列，其能够在效率不同的马达之间确保安装的互换性，该安装的互换性在广义上包括避免与周边设备发生干扰。本发明的马达系列具有容量不同的多个马达，其中，效率低的第1基本系列具有第1马达(12L)，该第1马达具备在特定容量下用于将该马达安装于对象部件的特定安装部(22L)，并且定子芯(14L)及转子芯(16L)中的至少一种未实施绝缘涂层，效率高于第1基本系列的第2基本系列具有第2马达(12H)，该第2马达具有与所述特定容量相等的容量且具备与所述特定安装部(22L)尺寸相同的安装部(22H)，并且由实施了绝缘涂层的层叠钢板形成定子芯(14H)及转子芯(16H)中在第1基本系列未实施绝缘涂层的部件。

Description

马达系列

技术领域

本发明涉及一种马达系列。

背景技术

近年来，针对以恒定速度旋转的马达，在2007年发行了规定效率的计算方法的IEC(国际电气标准会议)60034-2-1，并在2008年10月发行了利用该计算方法来规定效率等级的IEC60034-30。在此，效率等级是指用等级对效率基准值进行分类，从最高效率依次被规定为IE4(超超高效)、IE3(超高效)、IE2(高效)及IE1(标准效率)。

随着节能的发展，各国均示出了限制使用标准效率的马达(IE1)的计划表。但是，以往的IE1型马达在实际进行限制之前也可销售，因其价格低廉而有用户需求。并且，有从限制的对象中排除的机种和用途，在这些机种和用途中，也存在限制后仍可继续使用IE1型马达的情况。

例如，如专利文献1所公开，马达在多数情况下，按容量来系列化并制造或销售，但是这种情况意味着在近期内市场上会流通相等容量而效率不同的多种类型的马达。

专利文献1：日本特开平10-110793号公报(图1)

马达并不能单独使用，必须与应被驱动的对象装置组合来使用，或组装于特定的主机械装置来作为该机械装置的一个构成要件来使用。

因此，考虑到与对象装置的关系或与主机械装置的其他部件或周边机械的关系，通常不允许马达出现因马达自身状况而导致其外形不同等问题。但是，例如，如果欲以通常的设计方法来制造与IE1标准马达相等容量的IE2高效马达，则存在导致IE2高效马达一定会变大的倾向之类的问题。

在相等容量下外形变大，其本身就是一个很大的缺陷。然而，不仅如此，对于与以往被广泛地使用的IE1标准马达“在外型上没有互换性(无法容纳于在此之前容纳的空间内)”这点，在不久的将来，可能会在多种场合发生实际的不良状况。例如，即使主机械装置的寿命本身还很长，而仅在马达发生不良状况时，且在时间上制造商已终止了IE1的生产且无库存时，若空间上无法容纳相等容量的IE2马达，则考虑必须废弃整个主机械设备。这种“外形上的互换性(广义上的安装互换性)”的问题是在IE2与IE3之间、IE3与IE4之间也能够发生的问题。

发明内容

本发明是为了解决这些问题(或避免这些问题发生)而完成的，其课题在于提供一种在效率不同的马达之间确保安装互换性的马达系列，该安装的互换性广义上包括避免与周边设备发生干扰。

本发明通过设为如下结构解决上述课题，即一种马达系列，其具有容量不同的多个马达，其特征在于，该马达系列包括效率较低的第1基本系列及效率高于该第1基本系列的第2基本系列，所述第1基本系列具有马达，该马达具备在特定容量下用于将该马达安装于对象部件的特定安装部，并且定子芯及转子芯中的至少一种未实施绝缘涂层，所述第2基本系列具有马达，该马达具有与所述特定容量相同的容量且具备与所述特定安装部的尺寸相同的安装部，并且由已实施了绝缘涂层的层叠钢板形成定子芯及转子芯中在第1基本系列未实施绝缘涂层的部件。

在本发明中，作为提高效率的方式，着眼于对层叠钢板实施绝缘涂层这种被认为尤其有效的方式，对于特定容量的马达，可以不在效率较低的第1基本系列中实施该绝缘涂层，而仅在效率较高的第2基本系列中实施。由此，能够相对较小地制造效率较高的第2基本系列的马达，对于相等容量的马达，不论效率如何，能够提供使外形达到相同或实质上相同这种程度的马达系列。

其结果，由于能够在效率不同的相等容量的马达之间自由替换并使用(能够确保广义上的安装互换性)，因此能够大幅提高高效马达的便利性。

发明效果

根据本发明，能够建立一种可在效率不同的马达之间确保包括避免与周边设备的干扰在内的广义上的安装互换性的马达系列。

附图说明

图1是示意地表示本发明的实施方式所涉及的马达系列的结构例的一览表。

图2是对上述实施方式所涉及的马达系列的第1基本系列及第2基本系列进行比较并示出的整体纵截面图。

图3是沿图2(A)、(B)中的IIIa-IIIa、IIIb-IIIb的横截面图。

图中：IE1-标准效率的基本系列，IE2-高效的基本系列，IE3-超高效的基本系列，12L-第1马达，12H-第2马达，14L、14H-定子，16L、16H-转子芯，20L、20H-外壳，20Lb、20Hb-散热片。

具体实施方式

以下，参考附图，对本发明的实施方式所涉及马达系列的一例进行详细说明。

图2是对本发明的实施方式所涉及的马达系列的第1基本系列及第2基本系列的马达进行比较并示出的整体纵截面图，图3是沿图2(A)、(B)中的IIIa-IIIa、IIIb-IIIb的横截面图。

在图2、图3中，(A)表示效率较低的第1基本系列所涉及的马达的结构例，(B)表示效率高于该第1基本系列的第2基本系列所涉及的相等容量的马达的结构例。为方便起见，将图示的第1基本系列的马达称作第1马达12L、第2基本系列的马达称作第2马达12H，并且，通过在符号的末尾分别添加L、H而区分第1马达12L及第2马达12H的各部件来进行说明。另外，马达的定子通常主要由定子芯和线圈构成，但在以下说明中，将定子芯简称为定子。同样，马达的转子通常主要由转子芯和导体构成，但在以下说明中，将转子芯简称为转子。

第1、第2马达12L、12H分别具备定子14L、14H、在该定子14L、14H的内侧旋转的转子16L、16H、与该转子16L、16H成为一体的输出轴18L、18H、容纳以上部件的外壳20L、20H。定子14L、14H及转子16L、16H均由将具有相同厚度dL1、dH1的薄电磁钢板进行层叠而得到的层叠钢板构成(但，厚度dL1、dH1也可互不相同)。在此例中，仅对第2马达12H的定子14H及转子16H的层叠钢板实施绝缘涂层，而对第1马达12L的定子14L及转子16L的层叠钢板未实施绝缘涂层。(之后详述)

第1、第2马达12L、12H的外壳20L、20H分别包括：外壳主体20La、20Ha；突出设置于该外壳主体20La、20Ha的外周的散热片20Lb、20Hb；堵塞外壳主体20La、20Ha的负载侧端面的罩体20Lc、20Hc。罩体20Lc、20Hc设有用于将该第1、第2马达12L、12H安装于未图示的“对象装置”的安装部22L、22H。安装部22L、22H由未图示的安装螺栓所贯穿的安装螺栓孔22La、22Ha构成。另外，在此所指的“对象装置”是指所谓驱动对象机械。例如，在减速机和马达成为一体的齿轮马达中使用时，则指减速机。并且，为了驱动具有滚珠丝杠的模具输送机构而组装于合模机来使用时，则指该模具输送机构。即，在此所指的“对象装置”并非仅指与马达独立存在的单独的装置，只要是连结于马达轴而被驱动的装置(机械)均可。

输出轴18L、18H上能够安装键24L、24H，该键24L、24H用于将该输出轴18L、18H的旋转传递到对象装置中未图示的被驱动轴。输出轴18L、18H的负载相反侧端部设有用于冷却外壳主体20La、20Ha的冷却风扇26L、26H。图中的符号28L、28H为风扇罩。

该实施方式中，效率较低的第1基本系列的第1马达12L的定子14L的外径dL2、转子16L的外径dL3及外壳主体20La的外径dL4均小于效率较高的第2基本系列的第2马达12H的定子14H的外径dH2、转子16H的外径dH3及外壳主体20Ha的外径dH4(效率较高的第2基本系列的第2马达12H较大)。

但是，罩体20Lc、20Hc的用于将该第1、第2马达12L、12H安装于对象装置的安装部22L、22H的尺寸(配合尺寸)相同。具体而言，安装部22L、22H中的安装螺栓孔22La、22Ha的直径DL1、DH1相同，并且该安装螺栓孔22La、22Lb的节圆直径dpL1、dpH1也相同。并且，输出轴18L、18H的对象装置侧端部的外径dL5、dH5及键(键槽)24L、24H的大小也相同。由此，能够将第1、第2马达12L、12H以可完全互换且能够进行动力传递的方式连结于相同的对象装置。

其中，关于外壳20L、20H的外壳主体20La、20Ha的外径dL4、dH4，第2马达12H的外壳主体20Ha的外径dH4较大。但是，在外周所具备的散热片20Lb、20Hb的高度hL1、hH1被抑制成第2马达12H的最外形部分(对广义上的安装互换性带来影响的部位且外形尺寸(径向尺寸)最大的部分)的散热片20Hb的高度hH1低于第1马达12L的最外形部分的散热片20Lb的高度hL1。

由此，其结果，第1马达12L的外壳20L的外形(散热片20Lb的最外形部分的外形)dL6及轴向长度LL6与第2马达12H的外壳20H的外形(散热片20Hb的最外形部分的外形)dH6及轴向长度LH6被设定成大致相同。另外，第1、第2马达12L、12H的冷却风扇26L、26H也分别相同。

另外，在图示例中，定子14L、14H的层叠钢板及转子16L、16H的层叠钢板的厚度dL1、dH1均设为相同，但例如，也可以将第2马达的层叠钢板的厚度形成为薄于第1马达的层叠钢板的厚度(后述)。

其次，参考图1，对本实施方式所涉及的马达系列的详细内容更具体地进行说明。在图1所示的实施方式中，示出了具有IE1～IE3的3个基本系列的马达系列的结构例。

在图1中，“×”标记指未采用该栏中的降低损耗方法，“○”标记指采用该栏中的降低损耗方法。

例如，着眼于“容量A”及“容量B”的层叠钢板一栏，低效的IE1系列中未实施绝缘涂层(“×”标记)，更高效的IE2系列中则实施了绝缘涂层(“○”标记)。即，这种应用情况下，IE1系列相当于本发明的第1基本系列，IE2系列相当于本发明的第2基本系列。并且，第1基本系列即IE1系列在特定容量A(或者B)下具有定子14L及转子16L均未实施绝缘涂层的第1马达12L，第2基本系列即IE2系列在相等容量B下具有对定子14H及转子16H双方的层叠钢板实施绝缘涂层的第2马达12H。

另外，作为绝缘涂层，例如有纯无机质涂层，或以无机质为基础而含有丙烯类等有机树脂的涂层等。

另外，在本实施方式中，第1、第2马达12L、12H中的定子14L、14H与转子16L、16H均由层叠钢板构成，并且，对于属于第1基本系列的第1马达12L，定子14L、转子16L双方均未在层叠钢板上实施绝缘涂层，并且，对于属于第2基本系列的第2马达12H，定子14H、转子16H双方均在层叠钢板上实施绝缘涂层，但也可适当改变这些组合来应用。

例如，可以是仅针对定子14L、14H而在第1马达12L和第2马达12H上进行实施绝缘涂层和不实施绝缘涂层的差别化，且针对转子16L、16H并不进行差别化的组合，此外，还可以是仅针对转子16L、16H而在第1马达12L和第2马达12H上进行实施绝缘涂层和未实施绝缘涂层的差别化，且针对定子14L、14H并不进行差别化的组合。对于未实施绝缘涂层侧的部件，也未必一定要由层叠钢板形成。

在任意一种情况下，尺寸相同时，若由实施绝缘涂层的层叠钢板形成定子(或转子)，则能够构成效率比具有未实施绝缘涂层的定子(或转子)的马达更高的马达。由此，以尽量接近与第1马达12L相同的外形的方式来维持第2马达12H的外形，且能够建立第1、第2马达12L、12H分别满足IE1和IE2(或IE2和IE3)的规格的基本系列。

换言之，根据该结构，除了能够小型化第2马达12H的大小之类的基本作用效果之外，大多情况下，能够获得在可安装第1马达12L的部位也同样安装相等容量(高效的)的第2马达12H(能够确保广义上的安装互换性)这样实用性方面极为有意义的作用效果。

从以上说明可知，对于本发明中的第1、第2基本系列、第1、第2马达的用语，即使在存在多个基本系列的情况下，在“特定容量”下，可着眼于其中任意2个基本系列来应用即可。例如，也可以在IE2和IE3的基本系列之间应用。这时，IE2成为第1基本系列，IE3成为效率更高的第2基本系列。即，本发明未必一定要广范围地应用于所有基本系列。

并且，例如，即使在IE1与IE2之间应用本发明时，本发明的关系也未必一定要求在所有容量下成立。例如，在本系列中，即使在IE1和IE2的系列之间，在容量C下，本发明的关系不成立。图1的结构例仅为“示例”，虽示出承认有例外的容量，但实际上，因容量的划分并非只是A～C这3个，数量更多，因此在大部分容量的马达中，本发明的关系成立。

另外，为了将第1马达和第2马达设为进一步接近完全相同的外形，也可以是在以该绝缘涂层的有无而进行差别化的结构的基础上，组合由图1所示的其他损耗减低方法所形成的差别化。

从图1可知，作为其他降低损耗的区分方法，例如可考虑如下等方法：

a)使第2马达的定子线圈的卷线密度高于第1马达；

b)使第2马达的铁芯的容积(定子或转子的容积)大于第1马达；

c)与第1马达相比使第2马达的层叠钢板的厚度更薄；

d)与第1马达相比将第2马达的层叠钢板的材质设为低铁损材料；

e)由铁形成第1马达的转子芯，由铝形成转子导体，由铁形成第2马达的转子芯，由铜形成转子导体(设为所谓铜转子)。

参考图1的结构例更具体地进行说明，例如，在容量A下，除层叠钢板的绝缘涂层外，还有上述a)线圈高密度化、b)增大铁芯容量，以共计3个要素来对IE1的第1马达12L和IE2的第2马达12H进行差别化。而且，在IE3中，在这3个要素的基础上，进一步增加基于e)“铜转子”的差别化，在IE1、IE2、IE3的相等容量的各马达中，外形尺寸维持在相同程度。

另一方面，在容量B下，在IE1的第1马达12L和IE2的第2马达12H中，在以上述3个要素来谋求差别化的基础上，还在d)是否在层叠钢板上使用低损耗材料这点上进行了差别化。而且，在IE3中，在这4个要素上进一步增加了基于e)“铜转子”的差别化，在IE1、IE2、IE3的相等容量的各马达中，外形尺寸维持在相同程度。

并且，在容量C下，IE1的第1马达12L中也采用了层叠钢板的绝缘涂层，其结果由a)线圈高密度化、b)增大铁芯容量、d)是否在层叠钢板上使用低损耗材料这3个要素来对IE1和IE2进行差别化。在IE3的马达中，除了在IE2的第2马达12H中采用的4个要素，还增加基于c)层叠钢板的薄板化、及e)“铜转子”而进行的差别化，由此在IE1、IE2、IE3的相等容量的各马达中，外形尺寸维持在相同程度。

除了在绝缘涂层进行差别化，还能够通过进一步增加这种差别化而在相等容量的IE1、IE2、IE3中将外形尺寸更精密地维持在相同程度，并且能够在效率不同的基本系列之间进一步可靠地确保安装互换性。

综上所述已明确可知，在本说明书中，“外形尺寸为相同程度”是指“与在能够确保广义上的安装互换的程度上相同”，并非仅指完全相同这点，其概念还包括不与周边设备等发生干扰且限制在可替换马达这种程度的尺寸差内。

另外，关于无方向性电磁钢带，例如，在JISC2552中有详细规定。其中，例如，50A1300可作为在(铁损较大的)第1基本系列中使用的材质来采用，50A400可作为在(铁损较小的)第2基本系列中使用的材质来采用。另外，这些标记的左边两位数字“50”是将标称厚度(mm)设为100倍而获得的数字(“50”时为0.5mm)，“A”是表示无方向性电磁钢带的记号，由此右侧的“1300”或“400”为铁损保证值，即分别指将频率50Hz、最大磁通量密度1.5T时的铁损值(W/kg)设为100倍而获得的值。

另外，所述b)使第2马达的铁芯的容积大于第1马达这样的差别化方法，看似是有悖于使第1马达与第2马达的外形接近相同的方法，但是，在利用图2、图3说明的结构中已明确可知，将第2马达的最外形部分的散热片的高度控制为低于第1马达的最外形部分的散热片的高度，由此能够将第1马达的外壳的外形和第2马达的外壳的外形维持成大致相同。第2马达的效率较高，所以产生的热量较少，散热片的高度无需像第1马达那么高。因此，作为其结果，能够将外壳的外形维持成大致相同的方式可以说是极为有效的方式。

另外，在上述实施方式中，在构建3个基本系列时应用了本发明，但是，本发明也可应用在仅具有2个基本系列的系列中，还可应用于具有4个基本系列的系列中。此时，本发明并非一定要涉及所有的基本系列而广泛地应用，这正如已说明的那样。

本申请主张基于2011年6月27日申请的日本专利申请第2011-141475号的优先权。其申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

Claims (9)

1.一种马达系列，其特征在于，

该马达系列包括效率较低的第1基本系列及效率高于该第1基本系列的第2基本系列，

所述第1基本系列具有容量不同的多个马达，

所述第2基本系列具有容量不同的多个马达，

所述第1基本系列以及所述第2基本系列中含有相等容量的马达，

所述第1基本系列具有马达，该马达具备在特定容量下用于将该马达安装于对象部件的特定安装部，输出轴的所述对象部件侧端部设为特定外径，并且定子芯及转子芯中的至少一种未实施绝缘涂层，

所述第2基本系列具有马达，该马达具有与所述特定容量相等的容量且具备与所述特定安装部的配合尺寸相同的安装部，输出轴的所述对象部件侧端部设为所述特定外径，并且由已实施了绝缘涂层的层叠钢板形成定子芯及转子芯中在第1基本系列未实施绝缘涂层的部件，

所述第1基本系列的所述特定容量的马达以及所述第2基本系列的所述特定容量的马达，在外周具有散热片，

将所述第2基本系列的马达的所述散热片的高度控制为低于所述第1基本系列的马达的所述散热片的高度。

2.如权利要求1所述的马达系列，其特征在于，

当相等容量的马达时，所述第1基本系列、第2基本系列分别具有径向及轴向的外形尺寸也相同的马达。

3.如权利要求1或2所述的马达系列，其特征在于，

当相等容量的马达时，所述第1基本系列、第2基本系列仅在第2基本系列的马达中采用铜材料的转子导体。

4.如权利要求1或2所述的马达系列，其特征在于，

当相等容量的马达时，所述第1基本系列、第2基本系列分别具有定子芯或转子芯中的至少一种由层叠钢板形成的马达，并且，

第2基本系列的马达的所述层叠钢板的厚度薄于第1基本系列的马达的所述层叠钢板的厚度。

5.如权利要求3所述的马达系列，其特征在于，

当相等容量的马达时，所述第1基本系列、第2基本系列分别具有定子芯或转子芯中的至少一种由层叠钢板形成的马达，并且，

第2基本系列的马达的所述层叠钢板的厚度薄于第1基本系列的马达的所述层叠钢板的厚度。

6.如权利要求1或2所述的马达系列，其特征在于，

当相等容量的马达时，所述第1基本系列、第2基本系列中第2基本系列的马达的定子芯或转子芯的材料的铁损低于第1基本系列的马达的定子芯或转子芯的材料的铁损。

7.如权利要求3所述的马达系列，其特征在于，

当相等容量的马达时，所述第1基本系列、第2基本系列中第2基本系列的马达的定子芯或转子芯的材料的铁损低于第1基本系列的马达的定子芯或转子芯的材料的铁损。

8.如权利要求4所述的马达系列，其特征在于，

当相等容量的马达时，所述第1基本系列、第2基本系列中第2基本系列的马达的定子芯或转子芯的材料的铁损低于第1基本系列的马达的定子芯或转子芯的材料的铁损。

9.如权利要求5所述的马达系列，其特征在于，

当相等容量的马达时，所述第1基本系列、第2基本系列中第2基本系列的马达的定子芯或转子芯的材料的铁损低于第1基本系列的马达的定子芯或转子芯的材料的铁损。