CN105978211B - 无刷电动机 - Google Patents

Abstract

提供一种无刷电动机，包括：电动机轴；绝缘子，其包括覆盖环形单元的环形绝缘部；中心部件，其包括支撑电动机轴的主体部分；第一阻水壁，其沿电动机轴的圆周方向形成为环形，从环形绝缘部沿电动机轴的轴向向主体部分伸出；以及第二阻水壁，其沿电动机轴的圆周方向形成为环形，从主体部分沿电动机轴的轴向向环形绝缘部伸出，与第一阻水壁一起，构成迷宫结构。

Description

无刷电动机

技术领域

本发明涉及无刷电动机。

背景技术

传统的外转子型无刷电动机设置有电动机轴、转子壳体和定子，转子外壳可旋转地支撑在穿过轴承的电动机轴上，安置在转子壳体的内部的定子是已知的(例如，参见公开号为2014-36525的日本专利申请)。

在这种无刷电动机中，当轴承暴露于由渗透转子壳体内部的水滴产生的水分中时，其性能有下降的倾向。因此，设置有迷宫结构的无刷电动机已被推荐用于防止轴承暴露于水分中(例如，参见公开号为2007-53844的日本专利申请)。

在该类有刷电动机中，也有用作汽车风扇电动机的电动机(例如，参见公开号为H09-261915的日本专利申请)。汽车风扇电动机通过护罩固定到车身。设置在风扇中心部的固定部固定到风扇电动机内的转子壳体，并且风扇与转子壳体一起旋转。

然而，在上述的汽车风扇电动机中，水滴的渗透路径易于出现在风扇电动机的外边缘部分的间隙处，即，在转子壳体、风扇固定部和护罩之间形成的间隙处。因此，可想而知地，由转子壳体、风扇固定部和护罩构成的迷宫结构可以设置在风扇电动机的外边缘部分以便防止水分的渗透。

然而，在这种情况下，迷宫结构易于阻碍冷空气的流动，其中冷空气冷却缠绕在定子的齿的周围的绕组线圈部分并且排向风扇电动机的径向外侧。因此，需要在防止轴承暴露于水分中的同时确保绕组线圈部分的冷却。

发明内容

本发明提供能够在防止轴承暴露于水分中的同时确保绕组线圈部分的冷却的无刷电动机。

本发明的第一方面是无刷电动机，包括：电动机轴；转子壳体，其包括圆柱形轴承壳体部分和外圆柱部分，圆柱形轴承壳体部分设置在电动机轴的径向外侧，外圆柱部分形成在轴承壳体部分的径向外侧；轴承，其安置在轴承壳体部分，并且装配到电动机轴；定子铁芯，其包括环形单元和多个齿，环形单元设置在轴承壳体部分的径向外侧，多个齿以放射形式形成在环形单元的边缘，定子铁芯安置在外圆柱部分的内侧；绝缘子，其包括环形绝缘部和多个齿绝缘部，环形绝缘部覆盖环形单元，多个齿绝缘部分别地覆盖多个齿；多个绕组线圈部，其缠绕齿并且在齿绝缘部之上；中心部件，其包括设置为面对外圆柱部分的开口的主体部分，并且支撑电动机轴和定子铁芯；第一阻水壁，其沿电动机轴的圆周方向形成为环形，从环形绝缘部沿电动机轴的轴向向主体部分伸出；以及第二阻水壁，其沿电动机轴的圆周方向形成为环形，从主体部分沿电动机轴的轴向向环形绝缘部伸出，与第一阻水壁一起，构成设置在多个绕组线圈部的径向内侧的迷宫结构。

根据第一方面的无刷电动机，迷宫结构由沿电动机轴的圆周方向形成为环形的第一阻水壁和第二阻水壁构成。在迷宫结构中，第一阻水壁从环形绝缘部沿电动机轴的轴向向主体部分伸出，而第二阻水壁从主体部分沿电动机轴的轴向向环形绝缘部伸出。

因此，即使在此种情况下，例如，已从转子壳体的开口圆周边缘部和中心部件的主体部分之间的间隙进入的水滴，通过定子铁芯和主体部分之间，到达轴承侧，上述的迷宫结构仍然能够防止水滴的渗透。因而，能够防止轴承暴露于水分中。

而且，迷宫结构设置在布置成环形的多个绕组线圈部分的径向内侧。因此，由于迷宫结构未设置在冷却绕组线圈部分且排向无刷电动机的冷却风的径向外侧的流动路径上，所以能够防止迷宫结构阻碍冷却风的流动。

本发明的第二方面是第一方面的无刷电动机，其中，第一阻水壁设置在第二阻水壁的径向内侧。

根据第二方面的无刷电动机，通过将第一阻水壁设置在第二阻水壁的径向内侧，第一阻水壁设置在更接近电动机轴的外周面(水滴经过的电动机轴的外周面)的位置，该位置易于成为水滴渗透到轴承的路径。因此，通过第一阻水壁能够更有效地防止轴承暴露于水分中。

本发明的第三方面是第二方面的无刷电动机，其中，伸出部形成在环形绝缘部以便向第一阻水壁的径向外侧伸出，以及第二阻水壁的前端部沿电动机轴的轴向面对伸出部。

根据第三方面的无刷电动机，在上述的迷宫结构中，由于形成在环形绝缘部的伸出部和第二阻水壁的前端部沿电动机轴的轴向相互面对，水滴不能轻易进入伸出部和第二阻水壁的前端部之间的间隙。因而，能够提高迷宫结构的阻水能力。

本发明的第四方面是第三方面的无刷电动机，其中，伸出部的径向外端部比第二阻水壁的前端部更向伸出部的径向外侧突出。

根据第四方面的无刷电动机，伸出部的径向外端部比第二阻水壁的前端部更向伸出部的径向外侧突出。因此，由于能够更有效地将水滴阻碍在伸出部上比第二阻水壁更向径向外侧突出的部分，这也能够提高迷宫结构的阻水能力。

本发明的第五方面是第一方面至第四方面之中的任一个的无刷电动机，还包括：第三阻水壁，其沿电动机轴的圆周方向形成为环形，并且从环形绝缘部沿电动机轴的轴向向主体部分伸出；以及第四阻水壁，其沿电动机轴的圆周方向形成为环形，并且从主体部分沿电动机轴的轴向向环形绝缘部伸出，其中，第一阻水壁和第二阻水壁构成作为迷宫结构的内迷宫结构，以及第三阻水壁和第四阻水壁构成外迷宫结构，外迷宫结构设置在多个绕组线圈部的径向内侧，并且在内迷宫结构的径向外侧。

根据第五方面的无刷电动机，除内迷宫结构外，在多个绕组线圈部分的径向内侧也设置有外迷宫结构。因此，通过这种两层迷宫结构能够更有效地防止轴承暴露于水分中。

与上述的内迷宫结构相似，外迷宫结构也设置在布置成环形的多个绕组线圈部分的径向内侧。因此，由于外迷宫结构未设置在冷却绕组线圈部分且排向无刷电动机的径向外侧的冷却风的流动路径上，所以能够防止外迷宫结构阻碍冷却风的流动。

本发明的第六方面是第五方面的无刷电动机，其中，第一阻水壁的前端侧沿电动机轴的轴向与第二阻水壁的前端侧重叠，以及第三阻水壁的前端侧沿电动机轴的轴向与第四阻水壁的前端侧重叠。

根据第六方面的无刷电动机，第一阻水壁的前端侧沿电动机轴的轴向与第二阻水壁的前端侧重叠。因此，由于内迷宫结构内部的流动路径是弯曲的，并且增加了流动路径的长度，所以能够进一步提高内迷宫结构的阻水能力。

相似地，第三阻水壁的前端侧与电动机轴的第四阻水壁的前端侧重叠。因此，由于外迷宫结构内部的流动路径是弯曲的，并且增加了流动路径的长度，所以能够进一步提高外迷宫结构的阻水能力。

附图说明

基于以下附图，将详细地描述本发明的示例性的实施方式，其中：

图1是示出了根据本发明的一个示例性的实施方式的无刷电动机的垂直截面图。

图2是示出了图1所示的绝缘子中的一个的立体图。

图3是示出了图1所示的内迷宫结构和外迷宫结构的边缘部分的立体图。

图4是示出了图3所示的内迷宫结构的垂直截面图。

图5是示出了图4所示的外迷宫结构的垂直截面图。

具体实施方式

在附图的基础上，以下是关于本发明的一个示例性的实施方式的说明。

如图1所示，根据本发明的示例性的实施方式的无刷电动机10包括电动机轴12、转子14、定子16、中心部件18、电路板20、连接构件22和板箱24。

转子14包括转子壳体26和转子磁铁28。转子壳体26包括：圆柱形轴承壳体部分30，其设置在电动机轴12的径向外侧；以及平底圆柱形的外圆柱部分32，其形成在轴承壳体部分30的径向外侧。转子磁铁28设置在外圆柱部分32的内周面。

开口形成在外圆柱部分32的轴向一侧，而底壁部34形成在外圆柱部分32的径向的另一侧。上述的轴承壳体部分30从底壁部34的中心部向中心部件18侧延伸。多个通气孔36形成在底壁部34内。

一对轴承38安置在轴承壳体部分30内，而电动机轴12装配到该对轴承38。轴承壳体部分30的轴向两侧均为敞开的，并且电动机轴12的一端穿过轴承壳体部分30的轴向一侧的开口，从轴承壳体部分30向着中心部件18突出。

定子16包括定子铁芯40、一对绝缘子42和44以及多个绕组46。定子铁芯40包括：环形单元48，其设置在轴承壳体部分30的轴向外侧；以及多个齿50，其以放射形式形成在环形单元48的边缘处。定子铁芯40安置在外圆柱部分32的内侧，并且沿径向设置在轴承壳体部分30和转子磁铁28之间。螺钉52插入其中的穿入孔54沿电动机轴12的轴向穿入，形成在环形单元48内。

该对绝缘子42和44沿定子铁芯40的轴向分开，并且从定子铁芯40的轴向两侧固定到定子铁芯40。该对绝缘子42和44的每一个包括：环形绝缘部56，其覆盖环形单元48；以及多个齿绝缘部58，其覆盖多个齿50的每一个(如图2和图3所示)。

除了该对绝缘子42和44之外，设置在定子铁芯40的轴向一侧(即，中心部件18侧)的绝缘子42是本发明的“绝缘子”的一个例子。

多个绕组46包括多个绕组线圈部分60，多个绕组线圈部分60围绕着齿50且在齿绝缘部58之上缠绕。绕组线圈部分60可以通过同心绕法缠绕在齿50中的一个之上，或者可以通过分布绕法来回地缠绕在多个齿50上。

中心部件18包括平板形的主体部分62。主体部分62设置为面对外圆柱部分32的开口。在轴承壳体部分30侧具有凹形开口的轴支撑部分64形成在主体部分62的中心部，而将电动机轴12推入轴支撑部分64，以便使电动机轴12支撑在轴支撑部分64之上。在主体部分62内，沿电动机轴12的轴向朝定子16侧突出的凸台66形成为比轴支撑部分64更径向向外。

在沿电动机轴12的圆周方向上，相隔一定距离设置有多个凸台66。开在定子铁芯40侧的螺钉孔68形成在每一个凸台66处。螺钉孔68的形成位置与形成在上述的定子铁芯40的环形单元48的穿入孔54相对应。已插进穿入孔54的螺钉52拧入螺钉孔68，从而使定子铁芯40固定并支撑到主体部分62。

电路板20固定到与定子铁芯40侧相对的主体部分62的一侧。电子电路形成在电路板20上，用于上述的多个绕组线圈部分60的导电的切换。连接构件22设置在主体部分62的一侧。连接部70设置在连接构件22处，并且设置在连接部70的接线端子电连接到形成在电路板20上的电子电路。

板箱24形成为扁平盒子形状，并且在与定子铁芯40侧相对的主体部分62的一侧装配到主体部分62。壳体空间72形成在板箱24和主体部分62之间，而电路板20安置在壳体空间72之内。

无刷电动机10，例如，适合用作汽车风扇电动机，而电动机轴12固定到车身以使电动机轴12沿水平方向设置。

风扇100包括固定部102和多个叶片104，固定部102设置在风扇100的中心部，多个叶片104设置在固定部102的边缘。与转子壳体26相似，固定部102包括外圆柱部分112和底壁部114，并且固定到转子壳体26以便覆盖转子壳体26。

在无刷电动机10内，当通过形成在电路板20上的电子电路切换多个绕组线圈部分60的导电时，定子16产生旋转磁场，并且转子14通过在旋转磁场和转子磁铁28之间起作用的吸引力和排斥力旋转。

而且，当风扇100与转子14一起旋转时，产生冷却风W气流，冷却风W通过形成在多个齿之间的径向槽冷却绕组线圈部分60。冷却风W通过形成在底壁部34的通气孔36排向转子壳体26的外侧，并且还排向在底壁部34和114之间的以及外圆柱部分32和外圆柱部分112之间的无刷电动机10的径向外侧，底壁部34和114以及外圆柱部分32和112分别属于转子壳体26和固定部102。

然后，以下是关于设置在根据本发明的无刷电动机10的内迷宫结构80和外迷宫结构90的说明。

如图3至5所示，内迷宫结构80和外迷宫结构90设置在无刷电动机10上。如图3和图4所示，内迷宫结构80由第一阻水壁82和第二阻水壁84构成，第一阻水壁82和第二阻水壁84沿电动机轴12的圆周方向形成为环形。

第一阻水壁82从形成在一对绝缘子之一42的环形绝缘部56沿电动机轴12的轴向向主体部分62伸出。另一方面，第二阻水壁84从主体部分62(轴支撑部分64的边缘部)沿电动机轴12的轴向向环形绝缘部56伸出。

第一阻水壁82设置在第二阻水壁84的径向内侧，而第一阻水壁82的前端侧和第二阻水壁84的前端侧沿电动机轴12的轴向相重叠。在第一阻水壁82和第二阻水壁84之间，确保沿径向存在间隙。

第一阻水壁82的前端部沿电动机轴12的轴向面对主体部分62(轴支撑部分64的边缘部)。而且，向第一阻水壁82的径向伸出的伸出部86形成在环形绝缘部56，而第二阻水壁84的前端部沿电动机轴12的轴向面对伸出部86。

如图4所示，伸出部86的径向外端部86A比第二阻水壁84的前端部更向伸出部86的径向外侧突出。在第一阻水壁82的前端部和主体部分62之间以及第二阻水壁84的前端部和伸出部86之间确保存在各自的间隙。

如图1所示，由第一阻水壁82和第二阻水壁84形成的内迷宫结构80设置在多个绕组线圈部分60的径向内侧，尤其是，沿轴向设置在轴承壳体部分30和主体部分62(轴支撑部分64的边缘部)之间。内迷宫结构80是本发明的迷宫结构的一个例子。

如图3和图5所示，与上述的内迷宫结构80的第一阻水壁82和第二阻水壁84相似，外迷宫结构90由第三阻水壁92和第四阻水壁94构成，第三阻水壁92和第四阻水壁94沿电动机轴12的圆周方向形成为环形。第三阻水壁92和第四阻水壁94设置在第一阻水壁82和第二阻水壁84的径向外侧。

第三阻水壁92从形成在一对绝缘子之一42的环形绝缘部56沿电动机轴12的轴向向主体部分62伸出。另一方面，第四阻水壁94从主体部分62沿电动机轴12的轴向向环形绝缘部56伸出。

第三阻水壁92设置在第四阻水壁94的径向外侧，而第三阻水壁92的前端侧和第四阻水壁94的前端侧在电动机轴12的轴向上重叠。在第三阻水壁92和第四阻水壁94之间，确保沿径向存在间隙。

第三阻水壁92的前端部沿电动机轴12的轴向面对主体部分62。第四阻水壁94的前端部沿电动机轴12的轴向面对环形绝缘部56。在第三阻水壁92的前端部和主体部分62之间以及第四阻水壁94的前端部和环形绝缘部56之间确保存在各自的间隙。

如图1所示，由第三阻水壁92和第四阻水壁94构成的外迷宫结构90在多个绕组线圈部分60的径向内侧，并且设置在内迷宫结构80的径向外侧。

然后，以下是关于本发明的示例性的实施方式的操作的说明。

如上详细所述，在根据本发明的示例性的实施方式的无刷电动机10中，内迷宫结构80由第一阻水壁82和第二阻水壁84构成，第一阻水壁82和第二阻水壁84沿电动机轴12的圆周方向形成为环形。在内迷宫结构80中，第一阻水壁82从环形绝缘部56沿电动机轴12的轴向向主体部分62伸出，而第二阻水壁84从主体部分62沿电动机轴12的轴向向环形绝缘部56伸出。

因此，即使在此种情况下，例如，已从转子壳体26的开口圆周边缘部和中心部件18的主体部分62之间的间隙进入的水滴L，通过定子铁芯40和主体部分62之间，到达轴承38侧，上述的内迷宫结构80仍然能够防止水滴L的渗透。因而，能够防止轴承38暴露于水分中。

而且，内迷宫结构80设置在布置成环形的多个绕组线圈部分60的径向内侧。因此，由于内迷宫结构80未设置在冷却绕组线圈部分60且排向无刷电动机10的径向外侧的冷却风W的流动路径上，所以能够防止内迷宫结构80阻碍冷却风W的流动。

以这种方式，根据本发明的示例性的实施方式的无刷电动机10能够确保绕组线圈部分60的冷却的同时，防止轴38暴露于水分中。

而且，通过将第一阻水壁82设置在第二阻水壁84的径向内侧，第一阻水壁82设置在更接近电动机轴12的外周面(水滴L经过的电动机轴12的外周面)的位置，该位置易于成为水滴L渗透到该对轴承38的路径。因此，通过第一阻水壁82能够更有效地防止轴承38暴露于水分中。

而且，在上述的内迷宫结构80中，由于形成在环形绝缘部56的伸出部86和第二阻水壁84的前端部沿电动机轴12的轴向相互面对，水滴L不能轻易进入伸出部86和第二阻水壁84的前端部之间的间隙。因而，能够提高内迷宫结构80的阻水能力。

如图4所示，伸出部86的径向外端部86A比第二阻水壁84的前端部更向伸出部86的径向外侧突出。因此，由于能够更有效地将水滴L阻碍在伸出部86上比第二阻水壁84的前端部更向伸出部86的径向外侧突出的部分，这也能够提高内迷宫结构80的阻水能力。

如图1所示，除内迷宫结构80之外，外迷宫结构90也设置在多个绕组线圈部分60的径向内侧。因此，通过这两层迷宫结构，能够更有效地防止轴承38暴露于水分中。

与上述的内迷宫结构80相似，外迷宫结构90也设置在布置成环形的多个绕组线圈部分60的径向内侧。因此，由于外迷宫结构90未设置在冷却绕组线圈部分60且排向无刷电动机10的径向外侧的冷却风W的流动路径上，所以能够防止外迷宫结构90阻碍冷却风W的流动。

如图4所示，第一阻水壁82的前端侧沿电动机轴12的轴向与第二阻水壁84的前端侧重叠。因此，由于内迷宫结构80内部的流动路径是弯曲的，并且增加了流动路径的长度，所以能够进一步提高内迷宫结构80的阻水能力。

相似地，如图5所示，第三阻水壁92的前端侧沿电动机轴12的轴向与第四阻水壁94的前端侧重叠。因此，由于外迷宫结构90内部的流动路径是弯曲的，并且增加了流动路径的长度，所以能够进一步提高外迷宫结构90的阻水能力。

然后，以下是关于本发明的示例性的实施方式的改进例子的说明。

虽然上述的本发明的示例性的实施方式的无刷电动机10更优选地用作汽车风扇电动机，但是无刷电动机10也可以用于除汽车风扇电动机之外的用途。

而且，虽然无刷电动机10更优选地包括除内迷宫结构80之外的外迷宫结构90，但是外迷宫结构90也可以省去不用。

虽然在内迷宫结构80中第一阻水壁82更优选地设置在第二阻水壁84的径向内侧，但是第一阻水壁82可以设置在第二阻水壁84的径向外侧。

虽然在外迷宫结构900中第三阻水壁92设置在第四阻水壁94的径向外侧，但是第三阻水壁92可以设置在第四阻水壁94的径向内侧。

虽然已给出关于上述的本发明的一个示例性的实施方式的说明，但是本发明不限于上述描述，并且显而易见的是，可以进行在这种描述之外的不背离本发明的精神的范围内的各种修改。

Claims (5)

1.一种无刷电动机，包括：

电动机轴；

转子壳体，其包括圆柱形轴承壳体部分和外圆柱部分，圆柱形轴承壳体部分设置在电动机轴的径向外侧，外圆柱部分形成在轴承壳体部分的径向外侧；

轴承，其安置在轴承壳体部分中，并且装配到电动机轴；

定子铁芯，其包括环形单元和多个齿，环形单元设置在轴承壳体部分的径向外侧，多个齿以放射形式形成在环形单元的边缘，定子铁芯安置在外圆柱部分的内侧；

绝缘子，其包括环形绝缘部和多个齿绝缘部，环形绝缘部覆盖环形单元，多个齿绝缘部分别地覆盖多个齿；

多个绕组线圈部，其缠绕齿并且在齿绝缘部之上；

中心部件，其包括设置为面对外圆柱部分的开口的主体部分，并且支撑电动机轴和定子铁芯；

第一阻水壁，其沿电动机轴的圆周方向形成为环形，从环形绝缘部沿电动机轴的轴向向主体部分伸出；以及

第二阻水壁，其沿电动机轴的圆周方向形成为环形，从主体部分沿电动机轴的轴向向环形绝缘部伸出，与第一阻水壁一起，构成设置在多个绕组线圈部的径向内侧的迷宫结构，

第三阻水壁，其沿电动机轴的圆周方向形成为环形，并且从环形绝缘部沿电动机轴的轴向向主体部分伸出；以及

第四阻水壁，其沿电动机轴的圆周方向形成为环形，并且从主体部分沿电动机轴的轴向向环形绝缘部伸出，其中：

第一阻水壁和第二阻水壁构成作为迷宫结构的内迷宫结构，

第三阻水壁和第四阻水壁构成外迷宫结构，外迷宫结构设置在多个绕组线圈部的径向内侧，并位于内迷宫结构的径向外侧，并且，

部分转子壳体大致平行于所述中心部件延伸，并且，相比于大致平行于中心部件延伸的该部分转子壳体，内迷宫结构和外迷宫结构都更靠近中心部件地布置。

2.如权利要求1所述的无刷电动机，其中，第一阻水壁设置在第二阻水壁的径向内侧。

3.如权利要求2所述的无刷电动机，其中：

伸出部形成在环形绝缘部以便向第一阻水壁的径向外侧伸出；以及

第二阻水壁的前端部沿电动机轴的轴向面对伸出部。

4.如权利要求3所述的无刷电动机，其中伸出部的径向外端部比第二阻水壁的前端部更向伸出部的径向外侧突出。

5.如权利要求1所述的无刷电动机，其中：

第一阻水壁的前端侧沿电动机轴的轴向与第二阻水壁的前端侧重叠；以及

第三阻水壁的前端侧沿电动机轴的轴向与第四阻水壁的前端侧重叠。