CN108141065A - 电动机 - Google Patents

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CN108141065A CN201580083376.6A CN201580083376A CN108141065A CN 108141065 A CN108141065 A CN 108141065A CN 201580083376 A CN201580083376 A CN 201580083376A CN 108141065 A CN108141065 A CN 108141065A
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近藤纯基
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Abstract

电动机(300)具有：定子铁心(1)；以及转子(200)，其配置在定子铁心(1)的内侧；罩部(3a)，其配置在定子铁心(1)的轴向的端面；模塑树脂部(4a)，其配置在多个线圈端部(2a)和罩部(3a)之间；以及筒状的壳体(10)，其配置在罩部(3a)的径向外侧，并且配置在定子铁心(1)的径向外侧。另外，罩部(3a)的外径小于壳体(10)的内径，罩部(3a)的外周面不与壳体(10)的内周面接触。

Description

电动机
技术领域
本发明涉及一种具有定子和在定子的内侧配置的转子的电动机。
背景技术
近年，为了应对机械加工的节拍缩短，针对工业用途电动机的高输出化及高扭矩化的要求不断提高。伴随电动机的高输出化及高扭矩化，配置于定子的线圈的发热量变大。因此，需要将在线圈中产生的热高效地排出至电动机的外部。
在专利文献1中，公开有将在线圈中产生的热高效地排出至外部的电动机的构造。在专利文献1中公开的电动机的定子具有：环状的定子铁心；多个线圈，它们在定子铁心的周向上分离而配置；筒状的罩部，其将多个线圈各自的线圈端部包围；导热性树脂，其填充在线圈端部和罩部之间；以及壳体，其配置在定子铁心及罩部的外周侧。
专利文献1的罩部的外周面的一部分区域的外径是与定子铁心的外径相同的尺寸。
专利文献1：日本专利第5607708号公报
发明内容
在通过热装将壳体嵌合至定子铁心时，由于从壳体向罩部传递的热而罩部会发生膨胀。但是，专利文献1的罩部的外周面的一部分区域的外径是与定子铁心的外径相同的尺寸。因此，在专利文献1中，由于从壳体传递来的热而膨胀的罩部的外周面与壳体的内周面接触，嵌入中途的壳体有可能停止在没有预想到的位置处。因而，在专利文献1的定子中，存在壳体向定子铁心的嵌入作业性降低这样的课题。
本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到一种电动机，该电动机将在线圈端部产生的热高效地排出至外部，并且实现壳体的嵌入作业性的提高。
为了解决上述的课题，并达到目的，本发明的电动机具有：环状的定子铁心；转子，其配置在定子铁心的内侧；以及多个线圈，它们排列在定子铁心的周向。并且，本发明的电动机具有筒状的罩部，该筒状的罩部配置在定子铁心的轴向的端面，将从定子铁心的轴向的端面凸出的多个线圈的线圈端部包围。并且，本发明的电动机具有：导热性树脂部，其配置在多个线圈的各个线圈端部和罩部之间；以及筒状的壳体，其配置在罩部的径向外侧，并且配置在定子铁心的径向外侧。罩部的外径小于定子铁心的外径，而且小于壳体的内径，罩部的外周面不与壳体的内周面接触。
发明的效果
本发明所涉及的电动机实现下述效果，即，将在线圈端部处产生的热高效地排出至外部，并且提高壳体的嵌入作业性。
附图说明
图1是本发明的实施方式1所涉及的电动机的纵剖视图。
图2是本发明的实施方式1所涉及的电动机的定子的纵剖视图。
图3是图2所示的III－III矢向剖视图。
图4是图2所示的IV－IV矢向剖视图。
图5是图2所示的定子的一端侧的放大图。
图6是表示图5所示的间隙和线圈端部的温度的关系的图。
图7是本发明的实施方式2所涉及的电动机的定子的剖视图。
图8是本发明的实施方式3所涉及的电动机的定子的剖视图。
图9是表示本发明的实施方式1至3所涉及的定子的第1变形例的剖视图。
图10是表示本发明的实施方式1至3所涉及的定子的第2变形例的剖视图。
具体实施方式
下面，基于附图，对本发明的实施方式所涉及的电动机详细地进行说明。此外，本发明并不限定于本实施方式。
实施方式1.
图1是本发明的实施方式1所涉及的电动机的纵剖视图。图2是本发明的实施方式1所涉及的电动机的定子的纵剖视图。图3是图2所示的III－III矢向剖视图。图4是图2所示的IV－IV矢向剖视图。在图2、3中省略了图1所示的转子200的图示。图5是图2所示的定子的一端侧的放大图。下面，参照图1至图5，对实施方式1所涉及的电动机300的结构进行说明。
实施方式1所涉及的电动机300具有：定子100；转子200，其配置在构成定子100的定子铁心1的内侧；以及筒状的壳体10，其配置在定子铁心1的径向外侧。
定子铁心1是将从电磁钢板进行冲裁而得到的多个环状的薄板层叠而成的。定子铁心1在其内部具有中空孔11。
定子铁心1在周向上具有多个切槽12。在多个切槽12中分别配置有线圈2。
在多个切槽12中分别配置的线圈2与多个切槽12各自的内周面之间，填充作为导热性树脂部的模塑树脂部4。模塑树脂部4的材料是环氧树脂或者不饱和聚酯树脂。
多个线圈2各自的一端侧的线圈端部2a从定子铁心1的一端面1a沿轴向凸出。轴向表示旋转中心轴线延伸的方向。
在定子铁心1的一端面1a配置将多个线圈端部2a包围的筒状的罩部3a。
罩部3a安装于定子铁心1的一端面1a。具体地说，在定子铁心的一端面1a预先形成凹陷，在罩部3a的端面形成凸起。然后，通过使罩部3a的凸起与定子铁心1的凹陷嵌合，从而安装罩部3a。安装至定子铁心1的一端面1a的罩部3a被加工为其外径D2比定子铁心1的外径D1小。
在定子铁心1的一端侧形成将多个线圈端部2a分别覆盖的作为导热性树脂部的模塑树脂部4a。模塑树脂部4a的材料是不饱和聚酯树脂。
具体地说，模塑树脂部4a形成在线圈端部2a的径向外侧和罩部3a之间。另外，模塑树脂部4a形成在线圈端部2a的径向内侧。并且，模塑树脂部4a形成在线圈端部2a的轴向前端侧。
模塑树脂部4a与多个线圈端部2a各自的外周面整体贴合，并且与罩部3a的内周面整体贴合。模塑树脂部4a的定子铁心1侧的面与定子铁心1的一端面1a接触。
多个线圈2各自的另一端侧的线圈端部2b从定子铁心1的另一端面1b沿轴向凸出。
在定子铁心1的另一端面1b配置将多个线圈端部2b包围的筒状的罩部3b。
罩部3b安装于定子铁心1的另一端面1b。具体地说，在定子铁心的另一端面1b预先形成凹陷，在罩部3b的端面形成凸起。然后，通过使罩部3b的凸起与定子铁心1的凹陷嵌合，从而安装罩部3b。安装至定子铁心1的另一端面1b的罩部3b被加工为其外径D2比定子铁心1的外径D1小。
在定子铁心1的另一端侧，形成将多个线圈端部2b分别覆盖的作为导热性树脂部的模塑树脂部4b。模塑树脂部4b的材料是不饱和聚酯树脂。
具体地说，模塑树脂部4b形成在线圈端部2b的径向外侧和罩部3b之间。另外，模塑树脂部4b形成在线圈端部2b的径向内侧。另外，模塑树脂部4b形成在线圈端部2b的轴向前端侧。
模塑树脂部4b与多个线圈端部2b各自的外周面整体贴合，并且与罩部3b的内周面整体贴合。模塑树脂部4b的定子铁心1侧的面与定子铁心1的另一端面1b接触。
对线圈2实施绝缘处理，该线圈2与引线20连接。对线圈2经由引线20而供电。
转子200具有：转子铁心5，其是将从电磁钢板进行冲裁而得到的多个环状的薄板层叠而成的；以及铝导体6，其在转子铁心5的切槽内及轴向前端侧以环状配置。转子200与定子铁心1的轴心同轴地配置在定子铁心1的中空孔11内。
筒状的壳体10配置在2个罩部3a、3b各自的径向外侧，并且配置在定子铁心1的径向外侧。
壳体10的内径D3与定子铁心1的外径D1相等。罩部3a、3b各自的外径小于壳体10的内径D3。如前所述，罩部3a、3b各自的外径D2小于定子铁心1的外径D1。
因此，定子100在罩部3a、3b各自的外周面和壳体10的内周面之间具有间隙G。在定子100中，在各个罩部3a、3b和壳体10之间，分别可靠地形成间隙G。因此，罩部3a、3b各自的外周面不与壳体10的内周面接触。
在通过热装将壳体10从罩部3a侧嵌合的情况下，定子铁心1和罩部3a由于壳体10的热而膨胀。
此时，定子铁心1和罩部3a各自的外径D1、D2扩大。因此，即使罩部3a的外径D2扩大，罩部的外径D2也维持小于壳体10的内径D3的尺寸。因而，间隙G残留。另外，由于间隙G，罩部3a不与壳体10接触，因此罩部3a的热吸收量比与罩部3a接触的定子铁心1的热吸收量低。
由此，能够防止在壳体10的嵌入中途，壳体10停止在没有预想到的位置处。其结果，能够使壳体10的嵌入作业性提高，与定子100的制造相伴的作业时间缩短，降低定子100的制造成本。
图6是表示图5所示的间隙和线圈端部的温度的关系的图。横轴表示罩部和壳体之间的间隙的大小，纵轴表示线圈端部的温度。在图6中将间隙G为0μm时在线圈端部处产生的热的温度假定为100℃，表示出间隙G从0μm变化至500μm时的线圈端部的温度。
间隙G从0μm至100μm为止的线圈端部的温度变化量大于或等于2℃，间隙G从100μm至500μ为止的线圈端部的温度变化量小于1℃。即，间隙G从0μm至100μm为止的温度变化量大于间隙G从100μm至500μ为止的温度变化量。就在线圈端部处产生的热而言，示出与间隙G大于或等于100μm的情况相比，在间隙G小于100μm时，高效地向壳体10传递的现象。因而，优选间隙G小于100μm。
此外，在实施方式1中，说明了通过热装将壳体10向定子铁心1嵌入的情况，但在冷装的情况下也能得到同样的效果。在冷装的情况下，在将壳体10嵌入至预先冷却的定子铁心1时，罩部3a发生膨胀，其外径D2扩大。但是，即使罩部3a的外径D2扩大，罩部的外径D2也维持小于壳体10的内径D3的尺寸。因而，间隙G残留。另外，由于间隙G，罩部3a不与壳体10接触，因此，罩部3a的热吸收量比与罩部3a接触的定子铁心1的热吸收量低。由此，能够防止在壳体10的嵌入中途，壳体10停止在没有预想到的位置处。其结果，能够使壳体10的嵌入作业性提高，与定子100的制造相伴的作业时间缩短，降低定子100的制造成本。
实施方式2.
图7是本发明的实施方式2所涉及的电动机的定子的剖视图。在图7中将实施方式2所涉及的电动机的定子的一端侧放大而示出。图7所示的箭头表示在电动机300－1运转时的线圈端部2a达到一定的温度时，在线圈端部2a处产生的热向壳体10传递的路径。虚线a1表示线圈端部2a达到一定的温度之前的罩部3a－1的外轮廓。实线a2表示线圈端部2a达到了一定的温度时的罩部3a－1的外轮廓。间隙G是在线圈端部2a达到一定的温度前的罩部3a－1和壳体10之间产生的间隙。
取代实施方式1的罩部3a，实施方式2的定子具备罩部3a－1。罩部3a－1由具有比定子铁心1的线膨胀系数大的线膨胀系数的材料构成。罩部3a－1的材料是铝合金、奥氏体不锈钢合金、铜合金或者高导热树脂。
作为铝合金，有用于挤压用途的A6063、用于棒材等的A5056，作为奥氏体不锈钢，有SUS303、SUS304，作为铜合金，有铬铜、铍铜，作为高导热树脂，将氧化铝填料和CTBN(Carboxy-Terminated Butadiene-Nitrile)混合的环氧树脂为一个例子。
电动机300－1运转时的罩部3a－1的外径是与定子铁心1的外径相等的大小，是与壳体10的内径相等的大小。另外，电动机300－1运转时的罩部3a－1的外周面与壳体10的内周面接触。
下面，对与实施方式1相同的部分标注相同的标号，省略其说明，在这里对不同的部分进行叙述。
电动机300－1运转时在线圈端部2a处产生的热首先传递至模塑树脂部4a。传递至模塑树脂部4a的热传递至罩部3a－1。传递至罩部3a－1的热的一部分经由罩部3a－1和定子铁心1之间的接触面而传递至定子铁心1。
由于在线圈端部2a处产生的热，定子铁心1和罩部3a－1这两者发生膨胀。因而，定子铁心1和罩部3a－1各自的外径D1、D2扩大。
如前所述，罩部3a－1由具有比定子铁心1的线膨胀系数大的线膨胀系数的材料构成。线圈端部2a达到一定的温度前的罩部3a－1的外周面如用虚线a1表示的那样，不与壳体10的内周面接触。然而，线圈端部2a达到了一定的温度时的罩部3a－1的外周面，如用实线a2表示的那样，与壳体10的内周面接触。
电动机300－1运转时在线圈端部2a处产生的热首先传递至模塑树脂部4a。传递至模塑树脂部4a的热传递至罩部3a－1。
传递至罩部3a－1的热的一部分经由罩部3a－1和定子铁心1之间的接触面传递至定子铁心1。传递至定子铁心1的热从定子铁心1的外周面传递至壳体10，从壳体10的表面释放。
另外，传递至罩部3a－1的热的一部分经由罩部3a－1和壳体10之间的接触面而传递至壳体10。传递至壳体10的热从壳体10的表面释放。
在实施方式2的电动机300－1中，罩部3a－1发生膨胀而与壳体10接触。因此，从罩部3a－1向壳体10传递的热量相对提高。其结果，从壳体10向外部的热的释放量提高，线圈端部2a的冷却效率提高。
图1、2所示的罩部3b也可以由与实施方式2的罩部3a－1相同的材料构成。由此，从罩部3b向壳体10传递的热量相对提高，线圈端部2b的冷却效率提高。
实施方式3.
图8是本发明的实施方式3所涉及的电动机的定子的剖视图。在图8中将实施方式3所涉及的电动机的定子的一端侧放大而示出。图8所示的箭头表示在电动机300－2运转时的线圈端部2a达到一定的温度时，在线圈端部2a处产生的热向壳体10传递的路径。虚线a3表示线圈端部2a达到一定的温度之前的罩部3a－2的外轮廓。实线a4表示线圈端部2a达到了一定的温度时的罩部3a－2的外轮廓。间隙G是在线圈端部2a达到一定的温度前的罩部3a－2和壳体10之间产生的间隙。
取代实施方式1的罩部3a，实施方式3的定子使用罩部3a－2。罩部3a－2由具有小于或等于定子铁心1的线膨胀系数的线膨胀系数的材料构成。罩部3a－2的材料是铸铁、钢或者铁合金。
作为铸铁，有FC200等灰铸铁、FCD400等球墨铸铁，作为钢，有SC450等碳素钢、STKM等机械结构用碳素钢管，作为铁合金，SCM等铬钼钢是一个例子。
电动机300－2运转时的罩部3a－2的外径是比定子铁心1的外径小的大小，并且是比壳体10的内径小的大小。另外，在电动机300－2运转时罩部3a－2的外周面不与壳体10的内周面接触。
下面，对与实施方式1相同部分标注相同的标号，省略其说明，在这里对不同的部分进行叙述。
电动机300－2运转时在线圈端部2a处产生的热首先传递至模塑树脂部4a。传递至模塑树脂部4a的热传递至罩部3a－2。传递至罩部3a－2的热的一部分经由罩部3a－2和定子铁心1之间的接触面传递至定子铁心1。
由于在线圈端部2a处产生的热，定子铁心1和罩部3a－2这两者发生膨胀。因而，定子铁心1和罩部3a－2各自的外径D1、D2扩大。然而，罩部3a－2由具有小于或等于定子铁心1的线膨胀系数的线膨胀系数的材料构成。因此，即使罩部3a－2的外径D2扩大，罩部的外径D2也维持小于壳体10的内径D3的尺寸。
因而，线圈端部2a达到一定的温度前的罩部3a－2的外周面，如用虚线a3示出的那样，不与壳体10的内周面接触。
另外，线圈端部2a达到了一定的温度时的罩部3a－2的外周面，如用实线a4示出的那样，不与壳体10的内周面接触。此时，罩部3a－2不与壳体10接触，因此由罩部3a－2和壳体10之间的过盈量引起的压缩应力不会作用于模塑树脂部4a。因而，由于压缩应力作用而引起的模塑树脂部4a的裂缝的产生得到抑制。其结果，抑制模塑树脂部4a的一部分向电动机内部脱落，电动机300－2的品质提高。
传递至定子铁心1的热从定子铁心1的外周面传递至壳体10，从壳体10的表面释放。
传递至罩部3a－2的热的一部分向罩部3a－2的外周面和壳体10之间的间隙G释放。释放至间隙G的热从壳体10的内周面传递至壳体10，从壳体10的表面释放。
另外，在实施方式3的电动机300－2中，无需使用用于防止模塑树脂部4a的裂缝的产生的材料、即能够承受压缩应力的高价的树脂。其结果，能够降低定子的制造成本。
图1、2所示的罩部3b也可以由与实施方式3的罩部3a－2相同的材料构成。由此，模塑树脂部4b的裂缝的产生得到抑制，电动机300－2的品质提高。
在实施方式1至3中，说明了对罩部进行加工，使得罩部的外径小于定子铁心1的外径的例子。然而，在罩部的加工时，用于加工罩部的工作机械的前端部有可能与定子铁心1接触。如果工作机械的前端部与定子铁心1接触，则罩部的加工性变差，难以确保罩部的尺寸精度。在图9、10示出用于消除如上所述的问题的定子的变形例。
图9是表示本发明的实施方式1至3所涉及的定子的第1变形例的剖视图。在图9中将定子的一端侧放大而示出。
取代实施方式1至3的定子铁心1，图9所示的定子具有定子铁心1－1。定子铁心1－1的罩部3a侧的一端部1c的外径预先形成为与罩部3a的外径D2相等的大小。间隙G是在对外径进行调整后的罩部3a和壳体10之间产生的间隙。
通过对定子铁心1－1的一端部1c预先进行加工，从而在对安装至定子铁心1－1的罩部3a的外径进行调整时，能够防止工作机械的前端与定子铁心1－1的一端部1c接触。其结果，罩部3a的外形的尺寸精度提高，壳体10的嵌入作业性进一步提高。
图9所示的定子铁心1－1也能够与实施方式2、3的罩部组合。通过将定子铁心1－1与实施方式2、3的罩部组合，从而能够在实施方式2、3的效果的基础上，得到壳体10的嵌入作业性进一步提高这样的效果。
图10是表示本发明的实施方式1至3所涉及的定子的第2变形例的剖视图。在图10中将定子的一端侧放大示出。
取代实施方式1至3的罩部3a、3a－1、3a－2，图10所示的定子具有罩部3a－3。另外，取代实施方式1至3的定子铁心1，图10所示的定子具有定子铁心1－2。间隙G是在对外径进行调整后的罩部a－3和壳体10之间产生的间隙。
罩部3a－3的定子铁心1－2侧的第1端部31的外径小于与定子铁心1－2侧相反侧的第2端部32的外径。第1端部31的外径预先形成为小于第2端部32的外径。
定子铁心1－2的罩部3a－3侧的一端部41的外径与罩部3a－3的第1端部31的外径相等。一端部41的外径预先形成为与第1端部31的外径相等的大小。
通过将定子铁心1－2和罩部3a－3组合，从而在罩部3a－3和定子铁心1－2之间的边界部形成槽部50。
对安装至定子铁心1－2的罩部3a－3的外径进行调整时，能够通过槽部50而防止工作机械的前端与定子铁心1－2的一端部41接触。其结果，罩部3a－3的外形的尺寸精度提高，壳体10的嵌入作业性进一步提高。
另外，实施方式1至3的定子铁心并不限定于将电磁钢板层叠多片而成的结构。定子铁心也可以是将钢材加工成圆筒状的一体型铁心、将树脂及铁粉混合材料固化而得到的树脂铁心、或者将磁性粉加压成型而得到的压粉铁心。定子铁心的种类根据目的以及用途而区分使用。
另外，实施方式1至3的罩部也可以是从转子铁心侧向与转子铁心相反侧使外径进行缩径的圆锥状。通过该形状而将壳体10与定子铁心1嵌合的作业变得容易。
另外，实施方式1至3的转子200可以是感应电动机用的转子，也可以是同步电动机用的转子。
上述的实施方式所示的结构示出本发明的内容的一个例子，也能够与其他公知技术进行组合，在不脱离本发明的主旨的范围内也能够省略、变更结构的一部分。
标号的说明
1、1－1、1－2定子铁心，1a一端面，1b另一端面，1c一端部，2线圈，2a、2b线圈端部，3a、3a－1、3a－2、3a－3、3b罩部，4、4a、4b模塑树脂部，5转子铁心，6铝导体，10壳体，11中空孔，12切槽，20引线，31第1端部，32第2端部，41一端部，50槽部，100定子，200转子，300、300－1、300－2电动机。

Claims (5)

1.一种电动机，其特征在于，具有：
环状的定子铁心；
转子，其配置在所述定子铁心的内侧；
多个线圈，它们排列在所述定子铁心的周向；
筒状的罩部，其配置在所述定子铁心的轴向的端面，将从所述定子铁心的轴向的端面凸出的所述多个线圈的线圈端部包围；
导热性树脂部，其配置在所述多个线圈的各个线圈端部和所述罩部之间；以及
筒状的壳体，其配置在所述罩部的径向外侧，并且配置在所述定子铁心的径向外侧，
所述罩部的外径小于所述壳体的内径，
所述罩部的外周面不与所述壳体的内周面接触。
2.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，
所述罩部由具有大于所述定子铁心的线膨胀系数的线膨胀系数的材料构成，
电动机运转时的所述罩部的外径是与所述壳体的内径相等的大小，
电动机运转时的所述罩部的外周面与所述壳体的内周面接触。
3.根据权利要求2所述的电动机，其特征在于，
所述罩部的材料是铝合金、奥氏体不锈钢合金、铜合金、或者高导热树脂。
4.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，
所述罩部由具有小于或等于所述定子铁心的线膨胀系数的线膨胀系数的材料构成，
电动机运转时的所述罩部的外径小于所述壳体的内径，
电动机运转时的所述罩部的外周面不与所述壳体的内周面接触。
5.根据权利要求4所述的电动机，其特征在于，
所述罩部的材料是铸铁、钢或者铁合金。
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