CN105939068B

CN105939068B - 定子以及电动机

Info

Publication number: CN105939068B
Application number: CN201610125393.8A
Authority: CN
Inventors: 妹尾达也
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2015-03-06
Filing date: 2016-03-04
Publication date: 2020-01-07
Anticipated expiration: 2036-03-04
Also published as: DE102016103408A1; CN205565914U; JP6208702B2; CN105939068A; JP2016165207A; DE102016103408B4; US10250106B2; US20160261174A1

Abstract

提供一种定子以及电动机。寻求一种能够防止定子的构成元件变形、并且有效地排出工作时在线圈中产生的热的定子以及电动机。电动机的定子具备：定子芯，其具有筒状的背轭以及从该背轭向径向内侧突出的齿；线圈，其卷绕在齿上；外筒，其包围背轭；以及导热部，其与外筒的内周面和线圈的线圈端这两方抵接。

Description

定子以及电动机

技术领域

本发明涉及一种具备外筒的定子以及电动机。

背景技术

在具备定子芯和外筒的定子中，已知一种防止定子芯的变形的技术，其中，该外筒被配置成包围该定子芯，通过热套配合等固定于该定子芯的外周(例如，日本特开2012-143064号公报)。

发明内容

在这种定子中，寻求如下一种技术：防止定子的构成元件变形，并且有效地排出工作时在线圈中产生的热。

在本发明的一个方式中，电动机的定子具备：定子芯，其具有筒状的背轭以及从该背轭向径向内侧突出的齿；线圈，其卷绕在齿上；外筒，其包围背轭；以及导热部，其与外筒的内周面和线圈的线圈端这两方抵接。

定子芯也可以具有沿周向排列的多个齿。定子也可以具备沿周向排列的多个导热部。多个导热部的各个导热部也可以与卷绕在多个齿的各个齿上的线圈的线圈端抵接。

定子也可以还具备连接部。连接部也可以沿外筒的周向延伸并连接于导热部，与外筒的内周面抵接。导热部也可以具有与连接部相同的或者大于连接部的径向宽度。

在外筒的内周面，也可以以沿周向延伸的方式形成有台阶部。导热部和连接部也可以配置在台阶部之上。在外筒的外周面也可以形成有散热用的散热片或者制冷剂通过用的流路。导热部也可以在与线圈端抵接的部分具有绝缘构件。

在本发明的其它方式中，电动机具备上述的定子。电动机也可以还具备用于冷却外筒的风扇。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式所涉及的电动机的侧方截面图。

图2是从轴向前方观察图1所示的定子的图。

图3是从图2所示的定子省略了导热部的图。

图4是图2所示的定子的一部分的立体剖视图，以虚线示出了导热部。

图5是本发明的其它实施方式所涉及的电动机的侧方截面图。

图6是从轴向前方观察图5所示的定子的图。

图7是图5所示的定子的一部分的立体剖视图，以虚线示出了导热部。

图8是从轴向前方观察本发明的其它实施方式所涉及的定子的图。

图9是图8所示的定子的一部分的立体剖视图。

图10是用于说明本发明的另一实施方式所涉及的外筒的图，与图9对应。

图11是用于说明本发明的又一实施方式所涉及的外筒的图，与图9对应。

图12是用于说明本发明的再一实施方式所涉及的外筒的图，与图9对应。

图13是用于说明设置于导热部的绝缘构件的图，与图9对应。

具体实施方式

下面，基于附图来详细说明本发明的实施方式。首先，参照图1来说明本发明的一个实施方式所涉及的电动机10。此外，以下的说明中的轴向表示沿着图1所示的轴14的轴线O的方向，径向表示以轴线O为中心的圆的半径方向，周向表示以轴线O为中心的圆的圆周方向。另外，为了方便，将图中的箭头F所示的方向作为轴向前方。

电动机10具备定子20、转子12以及风扇18，该转子12以能够旋转的方式配置于定子20的径向内侧，该风扇18配置于定子20的径向外侧。转子12具备轴14以及固定于该轴14的径向外侧的转子芯16。在转子芯16的内部保持有磁体(未图示)。转子12绕轴线O旋转。

接着，参照图1～图4来说明定子20。定子20具备定子芯22、线圈24、外筒26以及多个导热部28及29。

定子芯22例如由沿轴向层叠的多个磁性钢板构成。定子芯22具有圆筒状的背轭30以及从该背轭30向径向内侧突出的多个齿32。在本实施方式中，共计12个齿32沿周向以大致相等的间隔排列。

线圈24卷绕在各个齿32上。线圈24具有轴向前侧的线圈端24a和轴向后侧的线圈端24b。线圈端24a是卷绕在齿32上的线圈24中的、从该齿32向轴向前方突出的部分。另一方面，线圈端24b是卷绕在齿32上的线圈24中的、从该齿32向轴向后方突出的部分。

外筒26例如是由铝或铜这样的非磁性材料制作而成的圆筒状的构件。外筒26被配置成从径向外侧包围背轭30，例如通过热套配合固定于该背轭30。上述的风扇18产生朝向外筒26的气流，由此对外筒26进行冷却。

导热部28配置于线圈端24a的轴向前侧。在本实施方式中，共计12个导热部28以与齿32的位置对应的方式沿周向以大致相等的间隔进行配置。

各个导热部28是具有预先决定的厚度的大致四边形的板构件，在其径向外侧的端面28a与外筒26的内周面26a抵接。另一方面，各个导热部28在其轴向后方的端面28b从轴向前侧与卷绕在对应的齿32上的线圈24的线圈端24a抵接。

另一方面，导热部29配置于线圈端24b的轴向后侧，具有与上述的导热部28相同的结构。具体地说，共计12个导热部29以与齿32的位置对应的方式沿周向以大致相等的间隔进行配置。

各个导热部29在其径向外侧的端面29a与外筒26的内周面26a抵接。另一方面，各个导热部29在其轴向前方的端面29b从轴向后侧与卷绕在对应的齿32上的线圈24的线圈端24b抵接。

例如，导热部28及29中的任一方与外筒26的内周面26a形成为一体，另一方由与外筒26不同的构件制作而成，例如通过熔接或粘接来固定于外筒26的内周面26a。

从不产生涡流的观点出发，导热部28及29优选为铝或铜这样的非磁性材料，但是也可以是磁性材料。另外，导热部28及29优选由具有高导热率的材料制作而成。

这样，在本实施方式中，导热部28、29设置成与外筒26和线圈24的线圈端24a、24b这两方抵接。根据该结构，电动机10工作时在线圈24中产生的热的一部分经由导热部28、29传导到外筒26，并从外筒26散发到外部大气。因而，能够提高定子20的散热效果。

另外，在本实施方式中，设置有与线圈端24a抵接的导热部28以及与线圈端24b抵接的导热部29。根据该结构，能够从线圈24的轴向两侧的线圈端24a及24b分别经由导热部28及29来排热，因此能够更有效地提高定子20的散热效果。

接着，参照图5～图7来说明其它实施方式所涉及的电动机40。此外，在下面叙述的各种实施方式中，对与已经叙述过的实施方式相同的要素标注相同的标记，省略详细的说明。

电动机40具备定子50以及以能够旋转的方式配置于定子50的径向内侧的转子12。定子50具备定子芯22、线圈24、外筒26以及导热环52及54。

导热环52是具有预先决定的厚度的圆环状的板构件，配置于线圈端24a的轴向前侧。具体地说，导热环52具有多个导热部56和连接部58。在本实施方式中，共计12个导热部56以与齿32的位置对应的方式沿周向以大致相等的间隔进行配置。

各个导热部56是大致四边形的板构件，在其径向外侧的端面56a与外筒26的内周面26a抵接。另一方面，各个导热部56在其轴向后方的端面56b从轴向前侧与卷绕在对应的齿32上的线圈24的线圈端24a抵接。在本实施方式中，导热部56的径向宽度W₁被设定成大于连接部58的径向宽度W₂。

各个连接部58是大致圆弧状的板构件，在沿周向彼此邻接的导热部56之间沿周向延伸。连接部58在其周向一端与位于周向一侧的导热部56连接为一体，在其周向另一端与位于周向另一侧的导热部56连接为一体。

即，在本实施方式中，共计12个连接部58在周向上连续地进行配置。各个连接部58以在其外周面58a与外筒26的内周面26a抵接的方式进行配置。

这样，通过导热部56的端面56a和连接部58的外周面58a，来划定出导热环52的圆筒状的外周面52a，该外周面52a与外筒26的内周面26a进行面接触。

另一方面，导热环54配置于线圈端24b的轴向后侧，具有与上述的导热环52相同的结构。具体地说，导热环54具有以与齿32的位置对应的方式沿周向以大致相等的间隔进行配置的共计12个导热部60以及在沿周向彼此邻接的导热部60之间延伸的共计12个连接部62。

各个导热部60在其径向外侧的端面60a与外筒26的内周面26a抵接，另一方面，在其轴向前方的端面60b从轴向后侧与卷绕在对应的齿32上的线圈24的线圈端24b抵接。另外，导热部60的径向宽度W₁被设定成大于连接部62的径向宽度W₂。

连接部62在其周向一端与位于周向一侧的导热部60连接为一体，在其周向另一端与位于周向另一侧的导热部60连接为一体。连接部62以其外周面(未图示)与外筒26的内周面26a抵接的方式进行配置。

这样，通过导热部60的端面60a和连接部62的外周面，来划定出导热环54的圆筒状的外周面(未图示)，该外周面与外筒26的内周面26a进行面接触。

此外，导热环52及54既可以与外筒26的内周面26a形成为一体，或者也可以由与外筒26不同的构件制作而成，例如通过熔接或热套配合等来固定于外筒26的内周面26a。导热环52及54优选例如像铝或铜那样为非磁性，但是也可以是磁性材料。另外，导热环52及54优选由具有高导热率的材料制作而成。

在本实施方式中，导热部56、60设置成与外筒26和线圈24的线圈端24a、24b这两方抵接。根据该结构，电动机40工作时在线圈24中产生的热的一部分经由导热部56、60传导到外筒26，从外筒26散发到外部大气。因而，能够提高定子50的散热效果。

另外，在本实施方式中，由在沿周向彼此邻接的导热部56(60)之间延伸的连接部58(62)来构成圆环状的导热环52(54)，且导热环52(54)的外周面52a与外筒26的内周面26a抵接。

根据该结构，在例如通过热套配合等将外筒26固定于定子芯22的情况下，圆环状的导热环52、54与要变形的外筒26的内周面26a抵接来增强外筒26，从而能够防止外筒26不适当(例如非圆形)地变形。

另外，连接部58(62)与导热部56(60)连接，且其外周面58a与外筒26的内周面26a抵接，因此还能够将传导到导热部56、60的热的一部分经由连接部58、62传导到外筒26。因而，能够更有效地提高定子50的散热效果。

另外，在本实施方式中，设置有与线圈端24a抵接的导热环52以及与线圈端24b抵接的导热环54。根据该结构，能够从线圈24的轴向两侧的线圈端24a及24b分别经由导热环52及54来排热，因此能够更有效地提高定子50的散热效果。

另外，在本实施方式中，导热部56(60)的径向宽度W₁被设定成大于连接部58(62)的径向宽度W₂。根据该结构，能够将导热环52(54)构成为具有与定子芯22相同的外形，因此能够使定子芯22的结构构件兼用于导热环52、54中。

下面说明该作用效果。如上所述，定子芯22由多个电磁钢板构成，这些电磁钢板分别具有构成齿32的第一部分以及构成背轭30的第二部分。

根据图3可以明确的是，齿32的径向宽度大于背轭30的径向宽度，因此电磁钢板的第一部分的径向宽度大于第二部分的径向宽度。即，电磁钢板的第一部分和第二部分分别具有与导热部56(60)和连接部58(62)相同的尺寸。

因而，能够使构成定子芯22的电磁钢板兼用于导热环52(54)。根据该结构，能够减少部件的种类，因此能够削减定子50的制造成本。

此外，在上述的实施方式中，叙述了将导热部56(60)的径向宽度W₁设定成大于连接部58(62)的径向宽度W₂的情况。然而，不限于此，也可以将导热部的径向宽度设定成与连接部的径向宽度相同。在图8和图9中表示这种实施方式。

本实施方式所涉及的定子50’具有导热环52’。该导热环52’是图5～图7所示的导热环52的变形例，由圆环状的板构件构成。导热环52’具有多个导热部56’和连接部58’。

各个导热部56’在其径向外侧的端面56a’与外筒26的内周面26a抵接，另一方面，在其轴向后方的端面(未图示)从轴向前侧与卷绕在对应的齿32上的线圈24的线圈端24a抵接。连接部58’在沿周向彼此邻接的导热部56’之间沿周向延伸，与这些导热部56’连接为一体。

在本实施方式中，导热部56’和连接部58’具有共同的径向宽度W₃，由在周向上连续的导热部56’和连接部58’来构成圆环板状的导热环52’。

这种结构的导热环52’也与上述的导热环52同样地，能够提高定子50’的散热效果，并且能够防止由于热套配合等而外筒26不适当(例如非圆形)地变形。

此外，也可以对上述的外筒26附加各种形状。下面，参照图10～图12来说明其它实施方式所涉及的外筒。图10表示配置外筒64来代替图9所示的实施方式中的外筒26的实施方式。

外筒64在其外周面64a具有以沿轴向排列的方式形成的多个槽68。这些槽68分别被设置成从该外周面64a向内方凹陷，沿周向延伸。通过沿轴向彼此邻接的两个槽68来划定出散热用的散热片66。利用这些散热片66，能够提高外筒64的散热效果。

此外，该外筒64也能够应用于图4和图7所示的实施方式。在该情况下，散热片66(或槽68)中的至少一个与导热部28或导热环52、52’的径向外侧邻接地配置。

图11表示配置外筒组装体70来代替图9所示的实施方式中的外筒26的实施方式。外筒组装体70具有第一外筒72以及从径向外侧环围该第一外筒72的第二外筒74。

第一外筒72在其外周面72a具有槽76。槽76被设置成从外周面72a向内方凹陷，在外周面72a的周围呈螺旋状地连续延伸。

第二外筒74具有圆筒状的内周面74a，以该内周面74a与第一外筒72的外周面72a彼此面接触的方式配置于第一外筒72的径向外侧。通过槽76和内周面74a来划定出呈螺旋状地延伸的流路78。

该流路78以流体方式与设置于定子50’的外部的制冷剂供给装置(未图示)连结，从该制冷剂供给装置供给的制冷剂在流路78内通过。能够利用像这样在流路78内通过的制冷剂来冷却外筒组装体70，因此能够提高定子50’的散热能力。

此外，外筒组装体70也能够应用于图4和图7所示的实施方式。在该情况下，流路78形成为与导热部28或导热环52、52’的径向外侧邻接地延伸。

图12表示配置外筒80来代替图9所示的实施方式中的外筒26的实施方式。外筒80具有在其内周面80a形成的台阶部82。台阶部82在内周面80a的整周上沿周向延伸。导热环52’配置在台阶部82之上。

根据该结构，制造者在制造定子50’的情况下，在通过热套配合等将外筒80固定于定子芯22之前，能够通过使导热环52’载置于台阶部82之上来适当且容易地将该导热环52’相对于外筒80进行定位。此外，图11所示的外筒80也能够应用于图4和图7所示的实施方式。

此外，上述的导热部28、29、56、60以及56’也可以在与线圈端24a、24b抵接的部分具有绝缘构件。在图13中表示这种实施方式的一例。在该实施方式中，在导热环52’(即导热部56’和连接部58’)的轴向后方的端面52a’上，覆盖有绝缘构件84。

该绝缘构件84使导热部56’与线圈端24a电绝缘。由此，能够防止在对线圈24施加电压时导热环52’中产生短路电流。

优选的是，绝缘构件84由具有高导热率的材料构成。由此，能够防止绝缘构件84阻碍从线圈端24a向导热部56’的热传导。

此外，在图1所示的实施方式中，叙述了配置有导热部28及29的情况。然而，不限于此，也可以仅设置导热部28和导热部29中的任一方。同样地，在图5所示的实施方式中也可以仅设置导热环52及54中的任一方。

另外，在上述的实施方式中，叙述了导热环52、54以及52’是一体形状的圆环板的情况。然而，不限于此，导热环52、54以及52’也可以沿周向分割成多个。

例如，在图6所示的实施方式中，导热环52具有在周向上排列的多个环段，各个该环段也可以具有一个导热部56以及从该导热部56向周向一方延伸的一个连接部58。

另外，在上述的实施方式中，也可以向外筒26的内部以覆盖线圈24的方式注入树脂，来构成所谓的模制电动机。例如，在图6和图8所示的实施方式中，在向外筒26的内部注入树脂来构成模制电动机的情况下，导热环52、54以及52’能够有效地防止因树脂引起的外筒26的不适当的变形。

更具体地叙述，在向外筒26的内部注入树脂的情况下，该树脂与外筒26之间的线膨胀系数大不相同。另外，模制电动机中使用的树脂一般是热固性树脂，通过将该树脂加热到高温来使其固化。因而，在使树脂固化后恢复为常温时，树脂与外筒26相互拉拽，从而使外筒26变形。

在该情况下，当如图6和图8所示那样配置有导热环52、54以及52’时，这些导热环52、54以及52’与要变形的外筒26的内周面26a抵接来增强外筒26，从而能够防止外筒26因树脂而不适当(例如非圆形)地变形。

另外，在图6和图8所示的实施方式中，也可以是，首先将外筒26与定子芯22热套配合，接着通过热套配合来固定导热环52、54以及52’。通过这样组装，在对外筒26进行热套配合时该外筒26发生变形的情况下，能够利用导热环52、54以及52’来矫正外筒26的变形。

以上，通过发明的实施方式说明了本发明，但是上述的实施方式并非对权利要求书所涉及的发明进行限定。另外，将本发明的实施方式中说明的特征进行组合所得的方式也能够包含在本发明的技术范围中，但是这些特征的组合未必全部是发明的解决手段所必需的。并且，能够对上述的实施方式施以各种变更或改进，这也是本领域技术人员所清楚的。

Claims

1.一种电动机的定子，具备：

定子芯，其具有筒状的背轭以及从该背轭向径向内侧突出的齿；

线圈，其卷绕在所述齿上；

外筒，其包围所述背轭；以及

导热环，其具有多个导热部和多个连接部，其中，

所述定子芯具有沿周向排列的多个所述齿，

所述导热环具备沿周向排列的所述多个导热部，

所述多个导热部的各个导热部与卷绕在多个所述齿的各个齿上的所述线圈的线圈端抵接，并且与所述外筒的内周面抵接，以及

所述多个连接部的各个连接部在彼此相邻的导热部之间沿所述外筒的周向延伸并与所述多个导热部连接为一体，所述多个连接部的各个连接部与所述外筒的内周面抵接，且具有小于所述导热部的径向宽度，

所述导热环具有与所述定子芯相同的外形。

2.根据权利要求1所述的定子，其特征在于，

在所述外筒的内周面以沿周向延伸的方式形成有台阶部，

所述导热部和所述连接部配置在所述台阶部之上。

3.根据权利要求1所述的定子，其特征在于，

在所述外筒的外周面形成有散热用的散热片或者制冷剂通过用的流路。

4.根据权利要求1所述的定子，其特征在于，

所述导热部在与所述线圈端抵接的部分具有绝缘构件。

5.一种电动机，具备根据权利要求1～4中的任一项所述的定子。

6.根据权利要求5所述的电动机，其特征在于，

还具备用于冷却所述外筒的风扇。