CN110168872A - 电动机、空调机及电动机的制造方法 - Google Patents

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下川贵也
高桥谅伍
渡边隆德
野本一真
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Abstract

电动机(1)具有转子(2)、定子组件(3)及固定于定子组件(3)并放出定子组件(3)的热的多个散热构件(5)。

Description

电动机、空调机及电动机的制造方法
技术领域
本发明涉及具备散热构件的电动机。
背景技术
一般来说，为了将电动机的热放出到外部，使用作为散热构件的散热器。例如，提出了将圆形的散热器安装在轴向上的端部的电动机(例如参照专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-131127号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，在以往的电动机中，存在如下问题：由于一个圆形的散热器安装在轴向上的电动机的端部，所以不能得到考虑了电动机的构造的高效的散热特性，由于一个散热器的大小与电动机的直径同等程度，所以散热器的制造成本较大。
本发明的目的在于使用制造成本较小的散热器来提高电动机的散热性能。
用于解决课题的手段
本发明的电动机具有：转子；定子组件；以及多个散热构件，所述多个散热构件固定于所述定子组件，并放出所述定子组件的热。
发明效果
根据本发明，能够提高电动机的散热性能。
附图说明
图1是概略地表示本发明的实施方式1的电动机的构造的剖视图。
图2是概略地表示电动机的构造的主视图。
图3是概略地表示定子组件的构造的主视图。
图4是概略地表示定子的构造的主视图。
图5是概略地表示定子的构造的侧视图。
图6(a)是概略地表示散热器的一例的俯视图，(b)是概略地表示散热器的一例的侧视图。
图7(a)是概略地表示散热器的其他例子的俯视图，(b)是概略地表示散热器的其他例子的侧视图。
图8是概略地表示具备散热辅助构件的变形例2的电动机的构造的剖视图。
图9是概略地表示变形例3的电动机的构造的主视图。
图10是概略地表示变形例4的电动机的构造的主视图。
图11是概略地表示变形例5的电动机的构造的主视图。
图12是概略地表示变形例6的电动机的构造的主视图。
图13是概略地表示变形例7的电动机的构造的主视图。
图14是表示电动机的制造工序的一例的流程图。
图15是概略地表示本发明的实施方式2的空调机的结构的图。
具体实施方式
实施方式1
以下说明本发明的实施方式1的电动机1。
在各图所示的xyz正交坐标系中，z轴方向(z轴)表示与电动机1的轴22的轴线A1(旋转中心)平行的方向(也称为“轴向”)，x轴方向(x轴)表示与z轴方向(z轴)正交的方向，y轴方向表示与z轴方向及x轴方向双方正交的方向。
图1是概略地表示本发明的实施方式1的电动机1的构造的剖视图。
图2是概略地表示电动机1的构造的主视图。
图3是概略地表示定子组件3的构造的主视图。其中，图3所示的定子组件3为没有安装树脂6的状态。
电动机1(也称为模制电动机)具有转子2(也称为转子组件)、定子组件3(也称为模制定子)、作为散热构件的多个散热器5以及轴承7a及7b。在图1所示的例子中，电动机1还具有支架8和将电动机1密闭的防水橡胶9。电动机1例如是永磁同步电动机，但不限定于此。轴承7a及7b旋转自如地支承转子2的轴22的两端。
转子2具有转子铁芯21和轴22。转子2以旋转轴(轴线A1)为中心旋转自如。转子2隔着空隙旋转自如地配置在定子组件3(具体而言为定子30)的内侧。转子2还可以具有用于形成转子2的磁极的永久磁铁。
定子组件3具有定子30、印刷基板4、与印刷基板4连接的引线41、固定在印刷基板4的表面上的驱动电路42、以及树脂6。
图4是概略地表示定子30的构造的主视图。
图5是概略地表示定子30的构造的侧视图。
定子30具有在轴向上层叠多个电磁钢板而成的定子铁芯31、绕组32(也称为定子绕组)及作为绝缘部的绝缘体33。多个电磁钢板中的每一个通过冲裁处理而形成为预先设定的形状，并通过铆接、焊接或粘接等相互固定。
绕组32例如是电磁线。绕组32卷绕于与定子铁芯31组合的绝缘体33，从而形成线圈。绕组32与端子32a(绕组端子)电连接。在图5所示的例子中，绕组32的端部钩挂于端子32a的钩部，并通过熔合或钎焊等固定于端子32a。端子32a固定于绝缘体33，并与印刷基板4电连接。
绝缘体33具有固定印刷基板4的至少一个固定部331。绝缘体33例如是PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)等热塑性树脂。绝缘体33使定子铁芯31(例如定子铁芯31的齿部)电绝缘。绝缘体33例如与定子铁芯31一体成形。但是，也可以预先将绝缘体33成形，并将成形的绝缘体33与定子铁芯31组合。
印刷基板4具有与绝缘体33的固定部331(具体而言为突起331a)卡合的定位孔43(也仅称为“孔”)。
绝缘体33的固定部331具有突起331a和支承部331b。突起331a插入到形成于印刷基板4的定位孔43中(图3)。由此，印刷基板4固定于绝缘体33。支承部331b在轴向上支承印刷基板4，并在轴向上对印刷基板4进行定位。
印刷基板4利用树脂6与定子30一体化(图1)。驱动电路42控制转子2的旋转。驱动电路42例如包含驱动元件42a及霍尔IC(Integrated Circuit)42b。
驱动元件42a例如是功率晶体管。驱动元件42a与绕组32电连接，并向绕组32供给驱动电流，所述驱动电流是基于从电动机1的外部或内部(例如电池)供给的电流的驱动电流。由此，驱动元件42a控制转子2的旋转。
例如，霍尔IC42b通过检测来自转子2的磁场来检测转子2的旋转位置。
树脂6例如是BMC(团状模塑料)等热固性树脂。BMC由于能够低压成形，因此适合于嵌件成形。由此，能够在使用模具进行树脂6的成形时，防止印刷基板4或定子30等插入物的变形，能够使电动机1的质量提高。
树脂6具有固定散热器5的散热器固定部61(图1)。散热器固定部61例如是孔。树脂6也可以是PPS(聚苯硫醚)等热塑性树脂。由于PPS与BMC相比导热系数提高，所以定子组件3的热容易传递到散热器5。由此，电动机1的散热性提高，能够防止印刷基板4及绕组32的温度上升。
散热器5例如由A6063等铝形成。在图2所示的例子中，各散热器5的形状(具体而言为xy平面上的平面形状)为矩形。各散热器5固定于定子组件3，并将定子组件3的热(例如从定子30或驱动电路42产生的热)放出到电动机1的外部。散热器5的一部分(例如图2所示的翅片51)露出到树脂6的外部。由此，从定子组件3产生的热放出到电动机1的外部。
在本实施方式中，多个散热器5以转子2的旋转中心(轴线A1)为中心呈放射状地排列在电动机1的轴向上的一端侧。在本实施方式中，多个散热器5固定于电动机1的轴向上的一端侧，但多个散热器5也可以安装于定子组件3的外周面。
散热器5也可以与印刷基板4接触。在散热器5与印刷基板4接触的情况下，能够使来自印刷基板4的热高效地放出到电动机1的外部。
图6(a)是概略地表示散热器5的一例的俯视图，图6(b)是概略地表示散热器5的一例的侧视图。
多个散热器5中的每一个具有多个翅片51(散热翅片)和与定子组件3(例如树脂6)卡合的压入部52。压入部52例如压入到树脂6的散热器固定部61。由此，散热器5固定于树脂6。
在图2所示的例子中，各翅片51在定子组件3的径向上延伸。即，在图2所示的例子中，以各翅片51在径向上延伸的方式配置各散热器5。
多个散热器5可以由相互不同的材料形成，也可以是相互不同的构造。
在图1所示的例子中，压入部52与树脂6卡合，由此防止位置偏移。并且，由于压入部52与树脂6卡合，所以能够防止散热器5从电动机1脱落。
变形例1
图7(a)是概略地表示散热器5的其他例子的俯视图，图7(b)是概略地表示散热器5的其他例子的侧视图。
如图7(a)及(b)所示，散热器5可以具有与绝缘体33的固定部331(具体而言为突起331a)卡合的安装孔52a(也仅称为“孔”)代替压入部52。例如，能够在安装孔52a中插入突起331a，并通过热熔接或超声波熔接等将从安装孔52a突出的突起331a固定于散热器5。由此，能够不使用螺钉等固定零件就将散热器5固定于定子组件3。因此，能够削减电动机1的零件数及电动机1的制造工序，并降低电动机1的成本。
也可以使用螺钉(例如自攻螺钉)或螺栓将图7(a)及(b)所示的散热器5固定于定子组件3。在该情况下，在定子组件3上形成有螺钉用的孔。在使用自攻螺钉的情况下，不需要螺母，能够削减零件数。
变形例2
图8是概略地表示具备散热辅助构件53的变形例2的电动机1a的构造的剖视图。
变形例2的电动机1a具有至少一个散热辅助构件53，其他构造与实施方式1的电动机1相同。散热辅助构件53配置在至少一个散热器5与定子组件3之间。散热辅助构件53将定子组件3的热传递到散热器5。散热辅助构件53例如能够形成为片状或块状。优选的是，散热辅助构件53为粘接性。通过在散热器5与定子组件3之间配置散热辅助构件53，从而散热器5与定子组件3的贴紧性提高，能够使散热性能提高。
变形例3
图9是概略地表示变形例3的电动机1b的构造的主视图。
变形例3的电动机1b具有多个连结部54，其他构造与实施方式1的电动机1相同。连结部54将在周向上相邻的两个散热器5连结。例如，在连结部54上形成有用于固定散热器5的凹部等。连结部54例如由树脂形成。但是，连结部54的材料不限定于树脂。在电动机1b的制造工序中，通过预先用连结部54将多个散热器5连结，能够一次将多个散热器5安装于定子组件3。因此，能够降低电动机1b的制造成本。
变形例4
图10是概略地表示变形例4的电动机1c的构造的主视图。
变形例4的电动机1c的多个散热器5(在变形例4中为两个散热器5)的配置与实施方式1的电动机1不同，其他构造与实施方式1的电动机1相同。如图10所示，也可以将多个散热器5集中配置在发热较大的部件的附近(例如与驱动电路42相向的位置)。由此，能够将来自电动机1c的特定的部件的热高效地排出到外部。并且，通过仅在电动机1c的特定的部件的附近配置散热器5，能够降低电动机1c的成本。
变形例5
图11是概略地表示变形例5的电动机1d的构造的主视图。
变形例5的电动机1d的作为散热构件的散热器5a的形状与实施方式1的电动机1的散热器5的形状不同，其他构造与实施方式1的电动机1相同。散热器5a的形状(具体而言为xy平面上的平面形状)为梯形。
变形例6
图12是概略地表示变形例6的电动机1e的构造的主视图。
变形例6的电动机1e的作为散热构件的散热器5b的形状与实施方式1的电动机1的散热器5的形状不同，其他构造与实施方式1的电动机1相同。散热器5b的形状(具体而言为xy平面上的平面形状)为扇形。
变形例7
图13是概略地表示变形例7的电动机1f的构造的主视图。
变形例7的电动机1f的散热器5的配置与实施方式1的电动机1不同，其他构造与实施方式1的电动机1相同。
在电动机1f中，以多个散热器5的翅片51的方向成为相互相同的方向(即一个方向)的方式配置各散热器5。例如，以作为第一散热构件的散热器5的第一翅片(翅片51)的方向、作为与第一散热构件不同的第二散热构件的散热器5的第二翅片(翅片51)的方向相互相同的方式配置各散热器5。
在图13所示的例子中，以在使用电动机1f时各散热器5的翅片51在铅垂方向(在图13中为y轴方向)上延伸的方式配置各散热器5。由此，电动机1f的热容易通过由各翅片51形成的风路向上方排出。
以下说明电动机1的制造方法的一例。
图14是表示电动机1的制造工序的一例的流程图。电动机1的制造方法包含以下说明的步骤。
在步骤S1中，制造定子30。例如，通过在轴向上层叠多个电磁钢板而形成定子铁芯31。然后，在定子铁芯31上安装预先形成的绝缘体33，并在定子铁芯31及绝缘体33上卷绕绕组32。由此，得到定子30。
在步骤S2中，制造定子组件3。例如，在印刷基板4的定位孔43中插入绝缘体33的突起331a。此时，将印刷基板4推压到支承部331b上。由此，印刷基板4被定位，得到定子组件3。在印刷基板4的表面上预先固定有驱动电路42。优选的是，引线41也预先安装于印刷基板4。也可以通过热熔接或超声波熔接等将从定位孔43突出的突起331a固定于印刷基板4。
在步骤S3中，使用树脂6使定子30与印刷基板4一体化。例如，将定子30及印刷基板4配置在模具中，并将树脂6的材料(例如团状模塑料等热固性树脂)注入模具。在树脂6的成形中，散热器固定部61也同时成形。
在步骤S4中，进行多个散热器5的成形。在本实施方式中，使用挤压成形来成形多个散热器5。但是，多个散热器5的成形既可以与步骤S1至S3的处理并行地进行，也可以在步骤S1之前进行。
在步骤S5中，将多个散热器5固定于定子组件3。在本实施方式中，将各散热器5的压入部52压入到树脂6的散热器固定部61。
在步骤S6中，制造转子2。例如，在形成于转子铁芯21的轴孔中插入轴22并得到转子2。也可以预先在转子铁芯21上安装形成磁极的永久磁铁。
在步骤S7中，将轴22插入轴承7a及7b。
从步骤S1到步骤S7的顺序不限于图14所示的顺序。例如，从步骤S1到步骤S5的步骤与步骤S6能够相互并行地进行。步骤S6也可以比步骤S1到步骤S5的步骤先进行。
在步骤S8中，将转子2与轴承7a及7b一起插入到定子组件3(具体而言为定子30)的内侧。
在步骤S9中，将支架8嵌入到树脂6的内侧，并将防水橡胶9嵌在轴22上。
通过以上说明的工序组装出电动机1。
以下说明实施方式1的电动机1的效果(包含变形例的效果)及电动机1的制造方法的效果。
根据实施方式1的电动机1，由于在定子组件3上固定有多个散热器5，所以能够使电动机1的散热性能提高。
通过以电动机1(转子2)的旋转轴为中心呈放射状地配置多个散热器5，能够形成高效的散热路径。例如，在多个翅片51沿径向延伸的情况下，能够在径向上形成风路。由此，能够将电动机1的热高效地排出到外部。
在以往的电动机中，由于一个圆形的散热器安装在轴向上的电动机的端部，所以难以形成考虑了电动机的构造的风路，但在本实施方式中，能够考虑电动机1的构造来设定翅片51的方向。因此，能够考虑电动机1的构造来设定散热性能较高的风路。
在散热器5为矩形的情况下，能够在散热器5的制造工序中容易地成形，能够降低加工成本。例如，由于在使用挤压成形来成形的情况下，能够减少成形后的机械加工，所以能够降低散热器5的制造成本。
并且，能够将散热器5的压入部52压入到定子组件3(例如树脂6)，能够不使用螺钉等固定零件就将散热器5固定于定子组件3。因此，能够削减电动机1的零件数，并降低电动机1的成本。
如在变形例1中说明地，在散热器5具有安装孔52a代替压入部52的情况下，能够在安装孔52a中插入突起331a，并通过热熔接或超声波熔接等将从安装孔52a突出的突起331a固定于散热器5。由此，能够不使用螺钉等固定零件就将散热器5固定于定子组件3。因此，能够削减电动机1的零件数及电动机1的制造工序，并降低电动机1的成本。
根据变形例2的电动机1a，在散热辅助构件53配置在至少一个散热器5与定子组件3之间时，散热器5与定子组件3的贴紧性提高，能够使散热性能提高。
根据变形例3的电动机1b，在利用连结部54连结多个散热器5时，能够一次将多个散热器5安装于定子组件3。因此，能够降低电动机1b的制造成本。
在变形例4的电动机1c中，多个散热器5集中配置在发热较大的部件的附近(例如与驱动电路42相向的位置)。由此，能够将来自电动机1的特定的部件的热高效地排出到外部。并且，通过仅在电动机1的特定的部件的附近配置散热器5，能够降低电动机1的成本。
如在变形例5及6中说明地，散热器5的形状不限于以往的散热器那样的圆形。例如，散热器5的平面形状可以是梯形或扇形。因此，能够根据配置散热器5的位置来使用适当的形状的散热器5，能够使电动机的散热性能提高。
如在变形例7中说明地，在电动机1f中，多个散热器5的翅片51的方向为相互相同的方向。例如，以在使用电动机1f时各散热器5的翅片51在铅垂方向上延伸的方式配置各散热器5。由此，电动机1f的热容易通过由各翅片51形成的风路向上方排出。
根据实施方式1的电动机1的制造方法，由于能够使用挤压成形制造多个散热器5，所以能够制造制造成本较小的多个散热器5。并且，根据电动机1的制造方法，由于能够考虑电动机的构造来配置各散热器5，所以能够制造散热性能提高的电动机1。
一般来说，在利用压铸的成形或锻造中，能够形成的翅片的高度、宽度及间距存在限制，容易产生空隙等成形不良。另一方面，在本实施方式中，由于使用挤压成形来成形散热器5，所以能够进行以毫米为单位的成形，例如，能够以翅片51的宽度成为2mm以下、翅片51的高度成为10mm以上且翅片51的间距成为5mm以下的方式将散热器5成形。即，通过使用挤压成形，能够提高翅片51的高度，能够缩窄翅片51的间距。结果，能够成形散热性能较高的散热器5。
并且，通过使用挤压成形，能够用A6063等铝等导热性优异的材料成形小型且重量轻的散热器5。例如，通过将散热器5的形状成形为矩形，能够削减成形后的机械加工，能够降低散热器5的制造成本。
实施方式2
以下说明本发明的实施方式2的空调机10。
图15是概略地表示本发明的实施方式2的空调机10的结构的图。
实施方式2的空调机10(例如制冷空调装置)具备作为送风机(第一送风机)的室内机11、制冷剂配管12及利用制冷剂配管12与室内机11连接的作为送风机(第二送风机)的室外机13。
室内机11具有电动机11a(例如实施方式1的电动机1)、通过由电动机11a驱动从而送风的送风部11b、以及覆盖电动机11a及送风部11b的壳体11c。送风部11b例如具有由电动机11a驱动的叶片。
室外机13具有电动机13a(例如实施方式1的电动机1)、送风部13b、压缩机14及热交换器(未图示)。送风部13b通过由电动机13a驱动从而送风。送风部13b例如具有由电动机13a驱动的叶片。压缩机14具有电动机14a(例如实施方式1的电动机1)、由电动机14a驱动的压缩机构14b(例如制冷剂回路)、以及覆盖电动机14a及压缩机构14b的壳体14c。
在实施方式2的空调机10中，室内机11及室外机13中的至少一个具有在实施方式1中说明的电动机1(包含变形例)。具体而言，作为送风部的驱动源，电动机11a及13a中的至少一方应用在实施方式1中说明的电动机1。并且，作为压缩机14的电动机14a，也可以使用在实施方式1中说明的电动机1(包含变形例)。
空调机10例如能够进行从室内机11吹送冷空气的制冷运转或吹送热空气的制热运转等运转。在室内机11中，电动机11a是用于驱动送风部11b的驱动源。送风部11b能够吹送调整后的空气。
根据实施方式2的空调机10，由于电动机11a及13a中的至少一方应用在实施方式1中说明的电动机1(包含变形例)，所以能够得到与在实施方式1中说明的效果同样的效果。由此，能够防止因电动机的发热引起的空调机10的故障。并且，通过在空调机10中使用在实施方式1中说明的电动机1，能够降低空调机10的成本。
并且，通过使用实施方式1的电动机1(包含变形例)作为送风机(例如室内机11)的驱动源，能够得到与在实施方式1中说明的效果相同的效果。由此，能够防止因电动机的发热引起的送风机的故障。
并且，通过使用实施方式1的电动机1(包含变形例)作为压缩机14的驱动源，能够得到与在实施方式1中说明的效果相同的效果。由此，能够防止因电动机的发热引起的压缩机14的故障。
在实施方式1中说明的电动机1除了空调机10以外，还能够搭载于换气扇、家电设备或工作机械等具有驱动源的设备。
以上说明的各实施方式中的特征及各变形例中的特征能够相互适当组合。
附图标记的说明
1、1a、1b、1c、1d、1e、1f电动机，2转子，3定子组件，4印刷基板，5、5a、5b散热器(散热构件)，6树脂，7a、7b轴承，8支架，9防水橡胶，10空调机，11室内机(送风机)，12制冷剂配管，13室外机(送风机)，30定子，31定子铁芯，32绕组，33绝缘体，42驱动电路，51翅片，52压入部，52a安装孔，53散热辅助构件。

Claims (9)

1.一种电动机，其中，具备：
转子；
定子组件；以及
多个散热构件，其固定于所述定子组件，并放出所述定子组件的热。
2.根据权利要求1所述的电动机，其中，
所述多个散热构件中的每一个具有在所述定子组件的径向上延伸的多个散热翅片。
3.根据权利要求1所述的电动机，其中，
所述多个散热构件中的第一散热构件具有第一散热翅片，
所述多个散热构件中的第二散热构件具有第二散热翅片，
所述第一散热翅片的方向与所述第二散热翅片的方向相互相同。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电动机，其中，
所述多个散热构件中的每一个的平面形状为矩形、梯形或扇形。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电动机，其中，
所述多个散热构件以所述转子的旋转中心为中心呈放射状地排列在轴向上的一端侧。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电动机，其中，
所述电动机还具有至少一个散热辅助构件，所述散热辅助构件配置在所述多个散热构件中的至少一个散热构件与所述定子组件之间，并将所述定子组件的热传递到所述至少一个散热构件。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电动机，其中，
所述电动机还具有将所述多个散热构件连结的连结部。
8.一种空调机，其中，具备：
室内机；以及
室外机，其与所述室内机连接，
所述室内机及所述室外机中的至少一个具有电动机，
所述电动机具有：
转子；
定子组件；以及
多个散热构件，其固定于所述定子组件，并放出所述定子组件的热。
9.一种电动机的制造方法，所述电动机具备转子、定子组件及放出所述定子组件的热的多个散热构件，其中，所述电动机的制造方法包括：
制造所述转子的步骤；
制造所述定子组件的步骤；
将所述转子插入到所述定子组件的内侧的步骤；
使用挤压成形来成形所述多个散热构件的步骤；以及
将所述多个散热构件固定于所述定子组件的步骤。
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