CN111490636A

CN111490636A - 电动机及其制造方法

Info

Publication number: CN111490636A
Application number: CN202010069993.3A
Authority: CN
Inventors: 新井玲央
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2019-01-25
Filing date: 2020-01-21
Publication date: 2020-08-04
Also published as: JP2020120543A; US11418093B2; DE102020101035A1; US20200244144A1; CN211456933U

Abstract

本发明提供电动机及其制造方法，其提高了散热性和生产率。电动机包括：前方外壳，其位于负荷侧且在内表面具有环状槽；绕线，其卷绕于定子芯并将自定子芯向前方突出的线圈末端配置于环状槽内；以及导热树脂，其填充于环状槽并与线圈末端以及前方外壳这两者接触。

Description

电动机及其制造方法

技术领域

本发明涉及电动机及其制造方法，特别涉及提高了散热性和生产率的电动机及其制造方法。

背景技术

由绕线的发热导致的温度上升直接关系到电动机的连续额定转矩的下降。因而，如何将绕线的热向外部放出是一个重要的课题。作为使绕线的散热性等提高的技术，公知有例如利用树脂覆盖绕线整体的树脂模制方式、仅依赖于填埋绕线与定子芯之间的间隙的绕线浸渍剂的方式等。

图8是表示利用模制树脂51提高了散热性的电动机50的一个例子的示意图。通过将卷绕了绕线52的定子芯53装入专用模具(未图示)，并利用模具将熔融树脂成型从而制作模制树脂51。绕线52在电动机50驱动时产生的热自模制树脂51向定子芯53传递并向外部放出。

图9是表示将绕线的散热仅依赖于清漆等绕线浸渍剂61的电动机60的一个例子的示意图。绕线浸渍剂61本来是为了固定绕线62而使用的，但由于也填埋绕线62与定子芯63之间的间隙，因而会提高自绕线62向定子芯63的传热性。

作为与本申请相关的其他的现有技术，还公知有后述的文献。在日本特开2018－82517号公报中公开有一种使模制树脂与绕线以及冷却用构件的圆筒状部接触的技术。特别是，模制树脂进入到形成于圆筒状部的内周面的槽，而提高绕线与冷却用构件之间的接触面积。

在日本特开2018－26920号公报中公开有一种使树脂模制体与绕线以及上侧轴承外壳接触的技术。

在日本特开2016－46832号公报中公开有一种使模制树脂与线圈端部以及壳体接触的技术。

在日本特开2014－7801号公报中公开有一种使树脂部与线圈以及端板部接触的模制型定子。

在日本特开2011－205775号公报中公开有一种使树脂与定子绕线以及端盖接触的技术。而且，在树脂中一体成型有具备400W/m·K以上的热传导率的高热传导片。

在日本特开2011－139555号公报中公开有一种在线圈与框架之间对高热传导性树脂进行模制成型，而确保了绝缘特性且提高了散热性的电动机。

在日本特开2007－143245号公报中公开有一种使形成末端模制件(日文：エンドモールド)的树脂与线圈末端以及电动机框架接触的旋转机械。而且，在树脂中混入有高热传导率的填料。

在日本特开2008－167609号公报中公开有一种使由树脂形成的模制件与励磁线圈以及壳体接触的电动机。另外，模制件还与制冷剂流路接触。

在日本特开2002－369449号公报中公开有一种在绕线末端与托架之间夹入有具备高热传导率的树脂材料的薄片的电动机。

在日本特开平5－328686号公报中公开有一种向驱动线圈与保持件或驱动线圈与外壳之间填充热传导性树脂而使散热性提高的技术。热传导性树脂面向定子与转子之间的空隙，因此推测为模制成型。

发明内容

发明要解决的问题

在树脂模制方式中，需要用于成型树脂的各种工序，例如模具的安装、拆除、脱气等，因此制造工时、制造时间等增加。另外，在进行注射成型的情况下，需要专用模具、注射成型机等，因此还存在制造成本升高的问题。另外，仅依赖于绕线浸渍剂，散热性并不充分，因而成为额定转矩下降的主要原因。

于是，谋求一种利用简单的方法使电动机的散热性和生产率提高的技术。

用于解决问题的方案

本公开的一技术方案提供一种电动机，其中，该电动机包括：前方外壳，其位于负荷侧且在内表面具有环状槽；绕线，其卷绕于定子芯并将自定子芯向前方突出的线圈末端配置于环状槽内；以及导热树脂，其填充于环状槽并与线圈末端以及前方外壳这两者接触。

对于上述电动机，也可以是，该电动机还包括浸渍树脂，该浸渍树脂填埋绕线与定子芯之间的间隙。

对于上述电动机，也可以是，浸渍树脂与导热树脂接触。

对于上述电动机，也可以是，浸渍树脂具有与导热树脂同样的成分。

对于上述电动机，也可以是，导热树脂含有相互链接在一起的绝缘性导热纤维。

对于上述电动机，也可以是，前方外壳与供电动机安装的散热构件接触。

对于上述电动机，也可以是，前方外壳包括自环状槽连通到前方外壳的外表面的树脂填充路径。

对于上述电动机，也可以是，树脂填充路径作为冷却导热树脂和前方外壳的冷却路径来使用。

本公开的另一技术方案提供一种电动机的制造方法，其中，在该电动机的制造方法中，在配置于负荷侧的前方外壳的内表面形成环状槽，向环状槽填充导热树脂，将绕线卷绕于定子芯而形成自定子芯向前方突出的线圈末端，并且，将前方外壳组装于定子芯并将线圈末端配置于环状槽内，由此，导热树脂与线圈末端以及前方外壳这两者接触。

本公开的又一技术方案提供一种电动机的制造方法，其中，在该电动机的制造方法中，在配置于负荷侧的前方外壳的内表面形成环状槽，将绕线卷绕于定子芯而形成自定子芯向前方突出的线圈末端，将前方外壳组装于定子芯并将线圈末端配置于环状槽内，并且，自定子芯的后方对环状槽填充导热树脂，由此，导热树脂与线圈末端以及前方外壳这两者接触。

本公开的再一技术方案提供一种电动机的制造方法，其中，在该电动机的制造方法中，在配置于负荷侧的前方外壳的内表面形成环状槽，形成自环状槽连通到前方外壳的外表面的树脂填充路径，将绕线卷绕于定子芯而形成自定子芯向前方突出的线圈末端，将定子芯组装于前方外壳并将线圈末端配置于环状槽内，并且，经由树脂填充路径向环状槽填充导热树脂，由此，导热树脂与线圈末端以及前方外壳这两者接触。

发明的效果

采用本发明，能够提高电动机的散热性和生产率。

附图说明

图1是一实施方式的电动机的剖视图。

图2是一实施方式的导热树脂的放大剖视图。

图3是表示一实施方式的电动机的制造方法的分解图。

图4是表示另一实施方式的电动机的制造方法的分解图。

图5是又一实施方式的电动机的剖视图。

图6是又一实施方式的前方外壳的内视图。

图7是再一实施方式的前方外壳的内视图。

图8是现有技术的电动机的剖视图。

图9是另一现有技术的电动机的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图详细地说明本公开的实施方式。在各附图中，对相同或相似的结构要素标注相同或相似的附图标记。另外，以下记载的实施方式并不限定权利要求书所记载的发明的技术范围以及用语的意义。在本说明书中，应留意的是，用语“前方”的意思是指电动机的负荷侧、输出侧，用语“后方”的意思是指电动机的负荷相反侧、输出相反侧。

图1是本实施方式的电动机10的剖视图。本例子的电动机10例如为伺服电动机，但应注意的是，只要是在定子具备绕线的电动机，也能够利用其他的电动机来实施。电动机10包括：定子11、配置于定子11的径向Y上的内侧的转子12、以及检测转子12的位置、速度等的检测器13。

定子11包括：卷绕有绕线14的定子芯15、以及组装于定子芯15的前方外壳16和后方外壳17。另外，转子12能够由笼型转子、绕线型转子、永磁体型转子等构成。转子12包括：轴支承于未图示的轴承的输出轴18、组装于输出轴18的转子芯19、以及组装于输出轴18的后方的检测用圆板13a。检测器13能够由例如编码器、旋转变压器、霍尔元件、速度传感器等检测器构成。检测器13基于检测用圆板13a检测转子12的位置、速度等。

前方外壳16由铝、铁、不锈钢、其他的合金等形成。前方外壳16配置于负荷侧，且在内表面具有环状槽16a。绕线14具有自定子芯15向前方和后方突出的线圈末端14a、14b。向前方突出的线圈末端14a配置于前方外壳16的环状槽16a内。在环状槽16a填充有导热树脂22。导热树脂22与线圈末端14a以及前方外壳16这两者接触。由此，线圈末端14a在电动机10驱动时产生的热被向前方外壳16传递，并自前方外壳16向外部放出，因此电动机10的散热性提高。

另外，由于导热树脂22利用手工作业或机械(以不从环状槽16a中溢出的方式)仅填充于环状槽16a即可，因此，无需模制、注射成型的各种工序，也无需高价的专用模具、注射成型机等制造设备。因而，能够缩短制造时间，并能够降低制造成本。进而，电动机10的生产率提高。此外，也可以在后方外壳17设置环状槽，并在该环状槽填充导热树脂22。由此，向后方突出的线圈末端14b的热被向后方外壳17传递，并自后方外壳17向外部放出，因此，对于该类型的电动机，散热性进一步提高。

另外，电动机10还可以包括涂布于绕线14的清漆等浸渍树脂23。浸渍树脂23不仅填埋绕线之间的间隙而固定绕线14，还填埋绕线14与定子芯15之间的间隙，因此，易于使绕线14中产生的热向定子芯15传递，进一步向前方外壳16传递，并向外部放出。采用浸渍树脂23，由于能够利用现有的制造设备、现有的制造材料等，因此能够进一步降低制造成本。另外，浸渍树脂23优选与导热树脂22接触。由此，绕线14的热自浸渍树脂23向导热树脂22放出，并自导热树脂22向前方外壳16放出，进一步自前方外壳16向外部放出，因此，散热性进一步提高。此外，浸渍树脂23优选具有与导热树脂22同样的成分。由此，导热树脂22与浸渍树脂23之间的接触界面的接触热阻降低，传热性进一步提高。

图2是本实施方式的导热树脂22的放大剖视图。本例子的导热树脂22含有在基质树脂24中相互链接在一起的绝缘性导热纤维25。作为基质树脂24，能够列举耐热树脂，例如聚酰亚胺树脂、硅树脂、环氧树脂、酚醛树脂等热固性树脂、或聚苯硫醚树脂、聚碳酸酯树脂、聚对苯二甲酸丁二酯树脂、聚缩醛树脂等热塑性树脂。作为绝缘性导热纤维25，能够利用氮化铝、氧化镁、氮化硼、氧化铝、无水碳酸镁、氧化硅、氧化锌等。

绝缘性导热纤维25成型为棒片状、薄片状、鳞片状等，通过在基质树脂24中大量添加，能够以在基质树脂24内相互链接且沿着轴向X定向的状态进行制作。由此，易于使在线圈末端14a产生的热在相互链接在一起的绝缘性导热纤维网沿着传热方向H传递，并向前方外壳16传递。导热树脂22利用手工作业或机械填充于环状槽16a即可，因此无需高压压入树脂的注射成型，而不要求较高的流动性。因而，提高绝缘性导热纤维25的粒径、重量比等而易于形成相互链接的状态。此外，也可以在基质树脂24中添加成型为粒状、球状等的绝缘性导热填料来代替绝缘性导热纤维25。

图3是表示本实施方式的电动机10的制造方法的分解图。在第1工序中，在配置于负荷侧的前方外壳16的内表面16b形成环状槽16a。前方外壳16利用压铸铸造、机械加工等而成型。在第2工序中，沿着填充方向F1向环状槽16a填充凝胶状或熔融的导热树脂22。在第3工序中，将绕线14卷绕于定子芯15而形成自定子芯15向前方突出的线圈末端14a。在第4工序中，将前方外壳16组装于定子芯15并将线圈末端14a配置于环状槽16a内，由此，导热树脂22与线圈末端14a以及前方外壳16这两者接触。接着，在导热树脂22为热固性树脂的情况下，加热前方外壳16而使导热树脂22固化。或者，在导热树脂22为热塑性树脂的情况下，冷却前方外壳16而使导热树脂22固化。如上所述，无需注射成型的各种工序、高价的专用模具、注射成型机等。此外，转子12、后方外壳17以及检测器13的组装可以在导热树脂22的固化前或固化后进行实施。

图4是表示另一实施方式的电动机10的制造方法的分解图。在本例子中，在将前方外壳16组装于定子芯15后自定子芯15的后方对环状槽16a填充导热树脂22这方面与上述的制造方法不同。具体而言，在第1工序中，在配置于负荷侧的前方外壳16的内表面形成环状槽16a。在第2工序中，将绕线14卷绕于定子芯15而形成线圈末端14a。在第3工序中，将前方外壳16组装于定子芯15并将线圈末端14a配置于环状槽16a内。在第4工序中，沿着填充方向F2自定子芯15的后方对环状槽16a填充凝胶状或熔融的导热树脂22，由此，导热树脂22与线圈末端14a以及前方外壳16这两者接触。根据该制造方法，在将线圈末端14a和前方外壳16在环状槽16a内定位了的状态下，向环状槽16a填充导热树脂22，因此，导热树脂22易于与线圈末端14a以及前方外壳16这两者接触。此外，接下来的后续工序与上述的制造方法同样，因此省略说明。

图5是又一实施方式的电动机30的剖视图，图6是前方外壳36的内视图。本例子的电动机30在包括自环状槽36a连通到前方外壳36的外表面36b的树脂填充路径36c这方面与上述的电动机10不同。树脂填充路径36c利用压铸铸造、机械加工等而形成，在前方外壳36的径向Y上延伸。树脂填充路径36c为导热树脂22的填充路径，因此优选设有多个，如三个、四个等，以使导热树脂22遍布于环状槽36a整体。另外，对于树脂填充路径36c，由于在填充后仍能够到达导热树脂22，因而还可以作为冷却导热树脂22和前方外壳36的冷却路径径来使用。在冷却路径连接有冷却装置(未图示)。作为冷却装置，能够利用冷却风扇、冷却器、散热器等气冷方式、水冷方式、油冷方式等。

电动机30的制造方法在经由树脂填充路径36c向环状槽36a填充导热树脂22这方面与上述的制造方法不同。具体而言，在第1工序中，在配置于负荷侧的前方外壳36的内表面形成环状槽36a。在第2工序中，形成自环状槽36a连通到前方外壳36的外表面36b的树脂填充路径36c。在第3工序中，将绕线14卷绕于定子芯15并形成自定子芯15向前方突出的线圈末端14a。在第4工序中，将定子芯15组装于前方外壳36并将线圈末端14a配置于环状槽36a内。在第5工序中，组装转子12、后方外壳17以及检测器13。在第6工序中，经由树脂填充路径36c沿着填充方向F3向环状槽36a填充导热树脂22，由此，导热树脂22与线圈末端14a以及前方外壳36这两者接触。接着，与上述同样地使导热树脂22固化。此外，也可以在填充导热树脂22后实施第5工序。

图7是再一实施方式的前方外壳46的内视图。本例子的树脂填充路径46c在相对于前方外壳46的径向Y倾斜的方向上延伸。由此，使导热树脂22易于遍布于环状槽46a整体。另外，如上所述，树脂填充路径46c还可以作为冷却导热树脂22和前方外壳46的冷却路径来使用。由于树脂填充路径46c相对于前方外壳46的径向Y倾斜，因此，在制冷剂为气体的情况下，易于使气体在环状槽46a中沿着周向流动。

在上述的各种实施方式中，前方外壳16、36、46优选与供电动机安装的散热构件(未图示)接触。作为散热构件，能够列举金属制的结构部件、散热件等。由此，电动机10的散热性进一步提高。

根据以上的实施方式，能够利用仅向前方外壳16、36、46的环状槽16a、36a、46a填充导热树脂22这样的简单的方法不仅提高电动机的散热性还提高生产率。

在本说明书中对各种实施方式进行了说明，但应意识到，本发明并不限定于上述的实施方式，在所述的权利要求书中记载的范围内能够进行各种变更。

Claims

1.一种电动机，其特征在于，

该电动机包括：

前方外壳，其位于负荷侧且在内表面具有环状槽；

绕线，其卷绕于定子芯并将自所述定子芯向前方突出的线圈末端配置于所述环状槽内；以及

导热树脂，其填充于所述环状槽并与所述线圈末端以及所述前方外壳这两者接触。

2.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，

该电动机还包括浸渍树脂，该浸渍树脂填埋所述绕线与所述定子芯之间的间隙。

3.根据权利要求2所述的电动机，其特征在于，

所述浸渍树脂与所述导热树脂接触。

4.根据权利要求2或3所述的电动机，其特征在于，

所述浸渍树脂具有与所述导热树脂同样的成分。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的电动机，其特征在于，

所述导热树脂含有相互链接在一起的绝缘性导热纤维。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的电动机，其特征在于，

所述前方外壳与供所述电动机安装的散热构件接触。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的电动机，其特征在于，

所述前方外壳包括自所述环状槽连通到所述前方外壳的外表面的树脂填充路径。

8.根据权利要求7所述的电动机，其特征在于，

所述树脂填充路径作为冷却所述导热树脂和所述前方外壳的冷却路径来使用。

9.一种电动机的制造方法，其特征在于，

在该电动机的制造方法中，

在配置于负荷侧的前方外壳的内表面形成环状槽，

向所述环状槽填充导热树脂，

将绕线卷绕于定子芯而形成自所述定子芯向前方突出的线圈末端，并且，

将所述前方外壳组装于所述定子芯并将所述线圈末端配置于所述环状槽内，由此，所述导热树脂与所述线圈末端以及所述前方外壳这两者接触。

10.一种电动机的制造方法，其特征在于，

在该电动机的制造方法中，

在配置于负荷侧的前方外壳的内表面形成环状槽，

将绕线卷绕于定子芯而形成自所述定子芯向前方突出的线圈末端，

将所述前方外壳组装于所述定子芯并将所述线圈末端配置于所述环状槽内，并且，

自所述定子芯的后方对所述环状槽填充导热树脂，由此，所述导热树脂与所述线圈末端以及所述前方外壳这两者接触。

11.一种电动机的制造方法，其特征在于，

在该电动机的制造方法中，

在配置于负荷侧的前方外壳的内表面形成环状槽，

形成自所述环状槽连通到所述前方外壳的外表面的树脂填充路径，

将所述定子芯组装于所述前方外壳并将所述线圈末端配置于所述环状槽内，并且，

经由所述树脂填充路径向所述环状槽填充导热树脂，由此，所述导热树脂与所述线圈末端以及所述前方外壳这两者接触。