CN112136265A - 模制马达 - Google Patents

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CN112136265A CN201980032003.4A CN201980032003A CN112136265A CN 112136265 A CN112136265 A CN 112136265A CN 201980032003 A CN201980032003 A CN 201980032003A CN 112136265 A CN112136265 A CN 112136265A
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Abstract

模制马达具有转子、与转子相对地配置的定子、将转子支承为旋转自如的轴承、利用模制树脂覆盖定子的模制树脂部、安装于模制树脂部的外侧表面的金属构件以及位于模制树脂部与金属构件之间的绝缘材料。转子具有沿轴向延伸的旋转轴和保持永久磁体并固定于旋转轴的转子芯。定子具有将多个凸极沿周向排列的定子芯和隔着绝缘体针对定子芯的每个凸极卷绕的多个线圈。金属构件包括圆筒状的圆筒部和形成圆筒部的底面的底面部。绝缘材料配置于使绝缘材料的至少一部分面与沿周向排列的多个线圈相对的部位。

Description

模制马达
技术领域
本发明涉及一种利用模制树脂覆盖定子的模制马达。
背景技术
为了实现马达的低噪声、低振动化,已知一种利用模制树脂覆盖定子的构造的马达即模制马达。对于这样的模制马达,伴随着近年来马达的高输出化等,卷绕于定子芯的线圈的发热变多。由此产生模制树脂热劣化这样的问题。
为了防止这样的模制树脂的热劣化,专利文献1公开了模制树脂使用含有具有较高的导热率的填充剂的环氧树脂。由此,模制树脂的散热性变高,能够防止热劣化。
另外,提出了一种谋求提高模制马达的电绝缘性的技术。利用树脂模制成型的情况下产生的空穴(空洞)会对电绝缘性产生影响,因此在例如专利文献2中公开了一种抑制空穴的产生,提高绝缘耐力的马达。另外,在专利文献3中公开了一种包围周围的绝缘树脂的厚度满足绝缘耐压的结构的马达的定子。但是,在由于一些原因导致过大的电流流经卷绕于定子芯的线圈而线圈发热成为高温的情况下,使线圈的导线的外周表面绝缘的绝缘体有可能熔化,而使线圈的导线彼此短路。若导线彼此短路而产生火花,则火花有可能将因设于线圈与定子芯之间的绝缘树脂等被加热而产生的气体引燃。并且,若因线圈的发热导致模制树脂热劣化,模制树脂产生龟裂等,则引燃的火花有可能从模制树脂的龟裂的部位向马达外部泄漏。
另外,在为了确保电绝缘性而如专利文献2或专利文献3那样针对未填充树脂的空间或空穴的产生通过构造上的变更进行改善的方法中,即使能够确保电绝缘性,其变更内容也会对强度或电特性产生影响,有可能导致强度或电特性劣化。并且,在专利文献2或专利文献3中,由于是通过构造变更来控制注塑成型时进行注入时的树脂或空气的流动的方法,因此还存在也会对制造工序产生影响而无法容易地导入这样的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2004-143368号公报
专利文献2:日本特开2005-176482号公报
专利文献3:日本特开2005-143206号公报
发明内容
本发明是鉴于这样的问题而完成的。本发明的主要目的在于提供如下的模制马达:能够在确保电绝缘性的同时抑制马达外形的尺寸增加,并且在万一过大的电流流经卷绕于定子芯的线圈的情况下,也能够防止火向马达外部泄漏。
为了实现上述目的,本发明的模制马达具有转子、与转子相对地配置的定子、将转子支承为旋转自如的轴承、利用模制树脂覆盖定子的模制树脂部、安装于模制树脂部的外侧表面的金属构件以及位于模制树脂部与金属构件之间的绝缘材料。
转子具有沿轴向延伸的旋转轴和保持永久磁体并固定于旋转轴的转子芯。定子具有将多个凸极沿周向排列的定子芯和隔着绝缘体针对定子芯的每个凸极卷绕的多个线圈。
金属构件包括圆筒状的圆筒部和形成圆筒部的底面的底面部。绝缘材料配置于使绝缘材料的至少一部分面与沿周向排列的多个线圈相对的部位。
根据本发明,能够提供如下的模制马达:能够在确保电绝缘性的同时抑制马达外形的尺寸增加,并且在万一过大的电流流经卷绕于定子芯的线圈的情况下,也能够防止火向马达外部泄漏。
附图说明
图1是本发明的实施方式1的马达的分解立体图。
图2是本发明的实施方式1的马达的半剖视图。
图3是图2中的3-3线向视平面剖视图。
图4是本发明的实施方式1的其他马达的分解立体图。
图5A是表示本发明的实施方式1的马达的线圈组装体、金属外罩以及绝缘膜的配置关系的主要部分剖视图。
图5B是表示与图5A所示的马达比较的比较例的、模制马达的主要部分剖视图。
图6是本发明的实施方式1的马达的线圈组装体、金属外罩以及绝缘膜的分解立体图。
图7是本发明的实施方式2的马达的半剖视图。
图8是图7中的8-8线向视平面剖视图。
图9是表示本发明的实施方式2的马达的线圈组装体、金属内罩、金属外罩以及绝缘膜的配置关系的剖视图。
图10是表示本发明的变形例1的马达的定子、绝缘膜以及金属外罩的分解立体图。
图11是表示本发明的变形例2的马达的定子、绝缘膜以及金属外罩的分解立体图。
图12是表示本发明的变形例3的马达的定子、绝缘膜以及金属外罩的分解立体图。
图13是表示本发明的变形例3的其他马达的定子、绝缘膜以及金属外罩的分解立体图。
图14是表示本发明的变形例4的马达的定子、绝缘膜以及金属外罩的分解立体图。
图15是表示本发明的变形例5的马达的定子、绝缘膜以及金属外罩的分解立体图。
图16是本发明的变形例6的马达的半剖视图。
图17是表示本发明的变形例6的马达的线圈组装体、金属外罩以及绝缘膜的配置关系的主要部分剖视图。
图18是表示与图16所示的马达比较的比较例的、马达的半剖视图。
图19是图17所示的马达的主要部分放大图。
图20是表示与图19所示的马达比较的比较例的、马达的主要部分放大图。
图21是表示本发明的变形例6的马达的线圈组装体、金属外罩以及绝缘膜的其他配置关系的主要部分剖视图。
具体实施方式
在说明本发明的实施方式之前,对想到本发明的过程进行说明。
作为防止在过大的电流流经卷绕于定子芯的线圈时火向马达外部泄漏的对策(不燃对策),本申请的发明人关注到了从定子芯沿轴向突出的线圈端部。
即,卷绕于定子芯的线圈除了从定子芯沿轴向突出的线圈端部之外,由定子芯包围。因此,几乎不存在引燃的火向马达外部泄漏的情况。另一方面,线圈端部从定子芯伸出,因此与模制树脂相接触。因此,当在与线圈端部相接触的模制树脂的附近产生龟裂等时,引燃的火有可能从模制树脂的龟裂的部位向马达外部泄漏。
因此,作为不燃对策,本申请的发明人注意到,在模制树脂的外表面,在与线圈端部相对的部位设置金属构件,从而能够利用金属构件阻断从模制树脂的龟裂的部位泄漏的火。
另外,当在模制树脂的外表面设置金属构件时,在金属构件与线圈之间能够耐受的最大电压即绝缘耐压成为问题。绝缘耐压由电气用品安全法规定。另一方面,在希望实现如本发明这样的模制马达的小型化的情况下,可以考虑模制树脂的薄壁化,但需要确保上述那样的绝缘耐压。
尤其是作为形成模制马达的方法,通常有如下的方法:在模具内固定定子等,将熔化的模制树脂填充在模具内并成型。在该情况下,存在这样的情况:在使熔化的模制树脂向模具内流入时产生气泡,在已完成的固态的模制树脂内,产生的气泡作为被称作所谓的空穴的微小空间而残留。并且已知空穴或树脂的填充不充分的空间以降低绝缘击穿电压的方式进行作用,对电绝缘性产生影响。
本发明是基于上述见解而完成的,提供如下的模制马达:能够在确保电绝缘性的同时抑制马达外形的尺寸增加,并且在万一过大的电流流经卷绕于定子芯的线圈的情况下,也能够防止火向马达外部泄漏。
以下参照附图来说明本发明的实施方式。此外,以下说明的实施方式均表示本发明的一个具体例。因而,以下的实施方式所示的数值、形状、材料、结构要素、结构要素的配置位置以及连接形态等为一个例子,并不旨在限定本发明。因而,对于以下的实施方式的结构要素中的、未在表示本发明的最上位概念的独立权利要求中记载的结构要素,能够作为任意的结构要素进行说明。
此外,各附图为示意图,未必严密地进行图示。另外,在各附图中,对于实质上相同的结构标注相同的附图标记,省略或简化重复的说明。
(实施方式1)
图1是本发明的实施方式1的马达(以下也适当地称作模制马达)100的分解立体图。图2是该马达100的半剖视图。图3是图2中的3-3线向视平面剖视图。
如图1~图3所示,马达100具有转子20、定子10、轴承30、模制树脂部19、作为金属构件的金属外罩31以及作为绝缘材料的绝缘膜32。
转子20具有沿轴向X延伸的旋转轴21和转子芯23。转子芯23保持永久磁体(以下也适当地称作磁体)24,固定于旋转轴21。
定子10具有将多个凸极即单齿(为了表示是多个,也称作齿)11t沿周向Z排列的定子芯11和隔着绝缘体13针对定子芯11的每个凸极即单齿11t卷绕的多个线圈12。定子10与转子20相对地配置。
轴承30将转子20支承为旋转自如。在马达100中,使用一对轴承30。此外,使用悬臂轴承也能够得到相同的效果。
模制树脂部19利用模制树脂覆盖定子10。
作为金属构件的金属外罩31安装于模制树脂部19的外侧表面。金属外罩31包括圆筒状的圆筒部31c和形成圆筒部31c的底面的底面部31a。
作为绝缘材料的绝缘膜32位于模制树脂部19与作为金属构件的金属外罩31之间。绝缘膜32配置于使该绝缘膜32的至少一部分面与沿周向Z排列的多个线圈12相对的部位。
起到尤其显著的作用效果的结构如以下所述。
在本实施方式的马达100中,多个线圈12各自均具有从定子芯11向轴向X的两侧突出的线圈端部12a。作为金属构件的金属外罩31所包含的圆筒部31c在模制树脂部19的外周表面位于至少与两侧的线圈端部12a相对的部位。
作为绝缘材料的绝缘膜32形成为在底面部开孔的杯形状。绝缘膜32配置为被夹在金属外罩31的内侧表面与模制树脂部19的外侧表面之间。
使用附图进一步详细地说明。
如图1所示,马达100具有包括永久磁体的转子20。马达100为在定子10中利用模制树脂覆盖线圈组装体的无刷马达。在本实施方式中,作为无刷马达的一个例子,举出马达100进行说明。如在图2中所示,将旋转轴21所延伸的由附图标记X表示的方向设为轴向。如图3所示,在与该轴向X正交的面中,将从旋转轴21的中心X扩展的Y方向作为径向,将环绕中心X的Z方向作为周向进行说明。
在本实施方式中,为了防止因过大的电流流经线圈等不良导致火或烟从马达100的主体向外部泄漏,将作为不燃对策的金属构件设于模制树脂。具体而言,作为金属构件,使用金属制的金属外罩31。金属外罩31形成为杯形状。
如图1和图2所示,在马达100中,为了确保线圈12与金属外罩31之间的绝缘耐压,在模制树脂部19的外侧表面与金属外罩31的内侧表面之间夹入作为绝缘材料的绝缘膜32。
对马达100的整体结构进行说明。如图1所示,马达100具有由作为模制树脂的模制树脂部19覆盖的定子10、转子20、作为一对轴承30的轴承30A、30B、作为金属构件的金属外罩31以及作为绝缘材料的绝缘膜32。并且,马达100具有电路基板34和第1支架35。
如图2所示,定子10具有线圈组装体14,该线圈组装体14包括定子芯11、线圈12以及绝缘体13。线圈组装体14通过隔着由绝缘材料构成的绝缘体13将线圈12卷绕于定子芯11所具有的凸极来进行组装。
定子芯11通过将例如多片较薄的铁板沿轴向X层叠而构成。如图3所示,定子芯11具有环状的磁轭11y和从磁轭11y的内周面朝向径向Y内侧延伸出的作为凸极的多个齿11t。多个齿11t在彼此之间形成作为开口部的槽11s,并且分别沿周向Z等间隔地配置。在本实施方式中,示出了使用多个齿11t将槽数设为12个槽的例子。此外,在以下的说明中,对齿(teeth:tooth的复数形式)或者单齿(tooth)这样的用语进行区分使用。具体而言,定子芯11的向中心方向突出的多个凸极表记为齿,多个凸极中的一个凸极表记为单齿。
在各单齿11t所延伸出的顶端部位形成有单齿顶端部11tb,该单齿顶端部11tb沿周向Z扩展,形成为宽度比各单齿11t延伸出的单齿中间部11ta的宽度宽。单齿顶端部11tb的内周面为与转子20的外周表面相对的磁极面。针对这样的结构的定子芯11,使绕线12w穿过槽11s的开口空间,并且在各个单齿11t卷绕该绕线12w,从而形成线圈12。线圈12之间通过将线圈12彼此连接的搭接线连接起来。另外,预定的线圈12的线末端与安装于绝缘体13的引脚(未图示)相连接。在此,引脚为作为电连接端子用的金属制的电连接构件。引脚的顶端作为驱动用的端子从端子盖突出。每个单齿11t处的线圈12通过例如彼此在电气上相差120度相位的U相、V相以及W相的3相交流进行通电驱动。
并且,如图2所示,定子10具有从定子10的主体部突出地配置的第2支架15。以如下方式利用模制树脂一体成型定子10,即:将线圈组装体14、第2支架15以及端子盖36配置于预定的位置,除局部的暴露部位之外,利用树脂材料覆盖这些构件。在此,作为树脂材料,没有特别限定,能够使用例如导热性优异的环氧树脂、聚酯树脂等。
这样,构成了包括利用模制树脂使这些构件一体化的模制树脂部19的定子10。这样构成的定子10实质上形成为圆筒状的形状。在其圆筒面还形成有用于安装布线保持件18的布线孔等。作为上述暴露部位,各单齿11t的内周面和端子盖36的端子面从模制树脂部19暴露。并且,定子10所具有的圆形的两个面中的一个面开口,以盖上该开口的方式安装有第1支架35,另一个面封闭,像上述那样配置为第2支架15突出。此外,以下详细地说明定子10的结构。
如图1~图3所示,在定子10的内侧在径向Y上隔有预定的间隔地插入了转子20。即,马达100为在定子10的内侧配置转子20的内转子型的马达。在马达100中,定子10的内周面和转子20的外周面隔着微小的空隙120在径向Y上相对。以下举出作为内转子型的马达100的例子进行说明。
转子20具有以被一对轴承30保持为旋转自如的旋转轴21为中心并保持永久磁体24的转子芯23。在此,如图2所示,一对轴承30为具有多个小径的滚珠30b的滚珠轴承。即,各轴承30为在环状的外圈30o和比该外圈30o小的环状的内圈30i之间插入有这些滚珠30b的结构。一对轴承30中的一个轴承30A的外圈30o通过第1支架35固定,另一个轴承30B的外圈30o通过第2支架15固定。并且,在轴承30A、30B各自的内圈30i固定有旋转轴21。
转子芯23通过将例如多片较薄的铁板沿轴向X层叠而构成,并固定于旋转轴21。磁体24为永久磁体,配设于转子芯23的内部。
如图3所示,在转子芯23沿周向Z等间隔地形成有沿轴向X贯通的多个磁体插入孔23c。在各磁体插入孔23c中各插入有一个磁体24。在本实施方式中,示出了在转子芯23的内部内包有磁体24的IPM(Interior Permanent Magnet:内部磁体埋入)型的马达100。另外,示出了以磁体24的S极和N极的磁极沿周向Z交替的方式配置10个磁体24,将磁极数设为10极的例子。即,在本实施方式中,举出了马达100为10极、12槽的无刷马达的例子。此外,在本实施方式中,举出内转子型的马达100进行说明,但如图4所示,也可以是,具有在转子芯23的外周表面保持磁体24的转子50的表面磁体型(Surface Permanent Magnet Motor Type:SPM型)的马达101。图4是本发明的实施方式1的其他马达的分解立体图。
如以上所述,转子20由形成为图1所示那样的圆柱形状的转子芯23、保持于转子芯23内的多个磁体24以及贯通转子芯23的中央的旋转轴21构成。
旋转轴21由轴承30A、30B支承为旋转自如。轴承30A、30B借助分别在定子10的轴向X两侧配置的金属制的第1支架35、第2支架15固定。
如图1和图2所示,第1支架35形成为实质上呈圆盘形状,构成为能够安装在定子10的开口侧。并且,在第1支架35的中央部形成有以圆筒状凹陷的保持部35a,在保持部35a保持轴承30A。即,对定子10安装将轴承30A插入到保持部35a的第1支架35,从而旋转轴21的一侧被支承为旋转自如。另外,如图2所示,在保持部35a的中央形成有开口35b,旋转轴21贯穿开口35b向外侧方向突出。旋转轴21的突出的部位成为用于连接负载等的输出轴21p。此外,以下将在轴向X上配置有输出轴21p的一侧称作输出轴侧,将与该输出轴侧相反的一侧称作输出轴相反侧,并进行说明。
第2支架15形成为组合了圆盘和圆筒的形状,直径比第1支架35的直径小。利用上述的模制成型,第2支架15固定于定子10的模制树脂部19。在第2支架15的中央部也形成有以圆筒状凹陷的保持部15a,在保持部15a保持轴承30B。即,通过将轴承30B插入于保持部15a,从而旋转轴21的另一侧被支承为相对于定子10旋转自如。
另外,金属制的金属外罩31隔着绝缘膜32安装于定子10的第2支架15的配置侧即输出轴相反侧。如图1所示,金属外罩31形成为中心具有开口部31h的中空的杯形状。示出了绝缘膜32也形成为在中心具有开口部32h的中空的杯形状并且轴向X的长度比金属外罩31的轴向X的长度短的例子。以定子10所包含的第2支架15贯穿金属外罩31的开口部31h和绝缘膜32的开口部32h的方式将金属外罩31安装于定子10。此外,关于金属外罩31和绝缘膜32的详细的结构,进一步在以下进行说明。
另外,在本实施方式中,对于马达100,示出了将电路基板34内置于定子10的开口侧这样的结构。电路基板34实质上形成为圆盘状的形状,在中央部形成有供旋转轴21贯穿的开口34b。在电路基板34安装有驱动电路等电子零部件34a,也连接有施加电源电压或控制信号的连接线等。用于与外部相连接的连接线39借助安装于布线孔的布线保持件18被向外部引出。
如图2所示,为了从定子10的模制树脂部19内部引出线圈12的线末端,在定子10的开口侧的内侧空间配置有与模制树脂部19一体化的端子盖36。端子盖36为由绝缘树脂构成并且包括用于排列引脚等电连接端子的排列板部的构件。在电连接端子连接有线圈12的线末端等。在本实施方式中,在定子10的内侧空间,使用例如引脚暴露的部位来进行与电路基板34的电连接,并且利用该端子盖36保持电路基板34。
根据以上所述,马达100通过如下这样的顺序构成。
首先,通过将线圈组装体14、第2支架15以及端子盖36配置于模具内的预定的位置,利用树脂进行模制一体成型,从而构成定子10。将轴承30A、30B安装于转子20的旋转轴21的两侧。以输出轴21p从第1支架35的开口35b突出的方式,向定子10插入安装有轴承30A、30B的状态的转子20。
接着,向第2支架15的保持部15a压入轴承30B。
接着,电路基板34在定子10的开口侧安装于端子盖36。与电路基板34相连接的连接线39借助布线保持件18被向外部引出。向第1支架35的保持部35a压入轴承30A,并且以盖上盖的方式将第1支架35安装于定子10的开口侧。
最后,将金属外罩31和绝缘膜32安装于定子10的第2支架15侧。这样,完成图2所示那样的马达100。
通过借助连接线39对如以上那样构成的马达100供给电源电压或控制信号等,从而利用安装于电路基板34的驱动电路对线圈12进行通电驱动。当线圈12通电时,驱动电流流向线圈12,从定子芯11产生磁场。并且,在来自定子芯11的交变磁场和来自转子20所具有的磁体24的磁场的作用下,与这些磁场的极性相应地产生吸引力和排斥力,在这些力的作用下,转子20以旋转轴21为中心沿周向Z旋转。
在如以上那样构成的马达100中,说明安装有金属外罩31和绝缘膜32的定子10的详细的结构。
图5A是表示本发明的实施方式1的马达的线圈组装体14、金属外罩31以及绝缘膜32的配置关系的主要部分剖视图。图5B是表示与图5A所示的马达比较的比较例的、马达1100的主要部分剖视图。图6是本发明的实施方式1的马达的线圈组装体14、金属外罩31以及绝缘膜32的分解立体图。在图6中,为了示出线圈组装体14的结构,省略了模制树脂部19,但实际上如上所述,线圈组装体14的外侧被模制树脂部19覆盖。
如图5A所示,绝缘体13具有安装于定子芯11的底面部13a、形成外周侧的壁的外周壁部13b以及形成内周侧的壁的内周壁部13c。
在本实施方式中设为如下的结构:相对于1个单齿11t,在其一对端面各安装1个绝缘体13。即,绝缘体13在形成于定子芯11的凸极的轴向X的两侧配置。这样,线圈组装体14为包括多个绝缘体13的结构。绝缘体13的底面部13a由与轴向X正交的面形成。形成于底面部13a的该面紧贴于定子芯11的轴向X上的端面地安装。外周壁部13b和内周壁部13c由沿着轴向X的壁面形成。外周壁部13b形成为在形成有线圈12的部位的外周侧竖立设置的壁,限制线圈位置。如图5A所示,内周壁部13c位于比外周壁部13b靠径向Y内侧的位置,形成为在形成有线圈12的部位的内周侧竖立设置的壁,限制线圈位置。
绝缘体13的底面部13a分别在位于单齿11t的轴向X的端部的两个面安装。隔着所安装的一对绝缘体13卷绕绕线12w。通过进行这样的操作,相对于定子芯11形成1个线圈12。相对于各单齿11t形成相同的线圈12,按照预定的接线图案将线圈12彼此电连接,从而完成图6所示那样的线圈组装体14。
在图6所示的线圈组装体14中,线圈12具有从定子芯11向轴向X的两侧伸出的线圈端部12a。线圈12的除了线圈端部12a之外的部分如图3所示,收纳于定子芯11的槽11s内。如图5A所示,为了将线圈12彼此电连接,将对线圈12彼此进行连接的搭接线12b跨各单齿11t之间地配设于绝缘体13的外周壁部13b的外周等。
在具有线圈组装体14的马达中,若万一用于防止流向线圈12的过大电流这样的安全保护功能未正常地进行动作,则过大的电流会流经线圈12。于是,线圈12或搭接线12b发热,成为非常高的温度。其结果是,发生线圈12中的绕线12w彼此短路这样的局部短路,或者产生局部短路导致的火花。并且,产生的火花还有可能将由绝缘体13等产生的气体引燃而起火。尤其是上述那样的线圈端部12a和搭接线12b从定子芯11伸出,因此,发生这样的不良的可能性升高。
因此,在本实施方式中,如图5A所示,在线圈组装体14的外侧配置有作为不燃对策的金属构件即金属外罩31。具体而言,金属外罩31设于覆盖线圈组装体14的外侧的模制树脂部19的外部。如图1和图6所示,金属外罩31是形成为实质上呈杯形状的金属制的筒。在本实施方式中,金属外罩31配置为隔着绝缘膜32封闭定子10的底部,包围定子10外周的外侧。
如图5A、图6所示,金属外罩31安装于定子10所具有的模制树脂部19的外侧表面。金属外罩31在输出轴相反侧安装于定子10的外侧。
金属外罩31由底面部31a、曲面部31b以及圆筒部31c构成。金属外罩31形成为中空的杯形状。金属外罩31所具有的底面部31a形成为圆盘形状,并且在中心具有开口部31h。曲面部31b从底面部31a以曲面状弯曲,实质上以直角弯曲。圆筒部31c以圆筒状从曲面部31b延伸至顶端,圆筒部31c的顶端侧开口。为了能够使圆筒部31c外套于定子10的外周,将圆筒部31c的内径设为与定子10的外径大致相等。
在本实施方式中,如图2所示,金属外罩31的轴向X的尺寸设为,在将金属外罩31安装于定子10时,圆筒部31c的顶端比输出轴侧的线圈端部12a进一步向顶端侧延伸的程度的高度。换言之,金属外罩31的安装位置设为,在将金属外罩31安装于定子10时,圆筒部31c与输出轴相反侧的线圈端部12a及输出轴侧的线圈端部12a这两者在径向Y上隔着模制树脂部19完全相对的程度的位置。
这样,如图5A所示,金属外罩31以圆筒部31c相对于定子芯11的外周沿径向Y隔有预定的间隔Wa地包围图3所示的定子芯11的外周的外侧的方式配置于线圈组装体14。金属外罩31以这样的相对于线圈组装体14的配置关系安装于定子10。因而,金属外罩31包围绝缘体13、两侧的线圈端部12a以及搭接线12b,并且覆盖这些构件。
换言之,马达100具有作为金属构件的金属外罩31。金属外罩31以至少沿周向Z包围向轴向X的两侧突出的线圈端部12a这两者的方式安装于模制树脂的外表面。
两侧的线圈端部12a、绝缘体13以及搭接线12b由作为不燃对策的金属外罩31覆盖。因此,即使因上述那样的不良、例如局部短路等而起火并且火想要向比绝缘体13或搭接线12b靠径向Y的外周侧的位置蔓延燃烧,也能够利用金属外罩31阻断该火或烟,能够防止火或烟泄漏到马达100的外部去。
在基于以上那样的结构将金属外罩31安装于定子10的外侧的情况下,如图5A所示,金属外罩31靠近线圈12地配置。另外,为了谋求马达的安全性,如上所述,在线圈与金属构件之间能够耐受的最大电压即绝缘耐压由电气用品安全法等规定。如上所述,由于通过模制成型而形成的模制树脂含有空穴或产生未填充树脂的空间,因此绝缘耐压有可能下降。
因此,在本实施方式中,为了确保线圈12与金属外罩31之间的电绝缘性,设为了在线圈12与金属外罩31之间除了配置模制树脂部19的模制树脂之外还配置绝缘膜32的结构。具体而言,该绝缘膜32配置为被夹在模制树脂部19的外侧表面与金属外罩31的内侧表面之间。
绝缘膜32为形成为较薄的膜状的绝缘片。绝缘膜32的材料没有特别限定,能够使用例如间规聚苯乙烯(Syndiotactic Polystyrene,SPS)等聚苯乙烯树脂或聚对苯二甲酸丁二醇酯(Polybutyleneterephthalate,PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethyleneterephthalate,PET)等聚酯树脂等。
如图5A和图5B所示,在线圈12与金属外罩31所含的底面部31a之间的间隔Wb相同的情况下,马达100能够得到以下的效果。即,图5A所示的马达100在线圈12与底面部31a之间配置有模制树脂部19和绝缘膜32。另一方面,在图5B所示的比较例的马达1100中仅配置有模制树脂部19。绝缘膜32在特性上具有比形成模制树脂部19的模制树脂高的电绝缘性。
也就是说,马达1100为在线圈12与底面部31a之间仅具有可能产生空穴的模制树脂部19的一层构造。另一方面,马达100为在线圈12与底面部31a之间具有模制树脂部19和具有较高的绝缘性的绝缘膜32的两层构造。因而,在对马达100和马达1100进行比较的情况下,具有绝缘膜32的马达100的绝缘击穿电压比马达1100的绝缘击穿电压更高。
换言之,在希望确保相同的绝缘击穿电压的情况下,与图5B所示的仅具有模制树脂部19的构造相比,在图5A所示的配置有模制树脂部19和绝缘膜32的结构中,能够进一步减小间隔Wb,即能够使之更薄。这样,在本实施方式中,能够设为在线圈12与金属外罩31所含的底面部31a之间除了配置模制树脂部19之外还配置用于提高绝缘击穿电压的绝缘膜32的结构。
如图6所示,绝缘膜32由底面部32a、曲面部32b以及圆筒部32c构成。绝缘膜32形成为中空的杯形状。绝缘膜32所具有的底面部32a形成为圆盘形状。绝缘膜32在中心具有开口部32h。曲面部32b从底面部32a以曲面状弯曲,实质上以直角弯曲。圆筒部32c以圆筒状从曲面部32b延伸至顶端,圆筒部32c的顶端侧开口。
为了能够使圆筒部32c外套于定子10的外周,将圆筒部32c的内径设为与定子10的外径大致相等。
如图5A所示,在模制树脂部19的外表面,在安装绝缘膜32的部分,形成有深度ts的台阶部19s。台阶部19s的深度ts与绝缘膜32的厚度大致相等。绝缘膜32的圆筒部32c侧的顶端以与台阶部19s的位于轴向X上的端部相接触的方式安装。绝缘膜32的开口部32h侧的顶端以与台阶部19s的位于径向Y上的端部相接触的方式安装。也就是说,在模制树脂部19的外表面,相对于深度ts的台阶部19S以嵌合的方式安装具有大致相同厚度的绝缘膜32,从而使含有绝缘膜32的定子10的外表面成为平齐的面。因而,金属外罩31隔着绝缘膜32以紧贴的方式安装于模制树脂部19。
通过设置台阶部19s,能够容易地相对于模制树脂部19安装绝缘膜32,并且能够防止绝缘膜32的位置偏离。
因而,根据本实施方式,在利用模制树脂覆盖定子10的马达100中,能够确保充分的电绝缘性,并且即使在过大的电流流经卷绕于定子芯11的线圈12的情况下,也能够防止火向马达外部泄漏。
根据以上的说明能够明确的是,本实施方式的马达100具有作为不燃对策的金属外罩31。该金属外罩31如上所述外套于定子10的外周。由此,金属外罩31配置为覆盖绝缘体13、线圈端部12a以及搭接线12b。因此,能够利用金属外罩31对在马达100内部产生的火和烟进行阻断。
并且,在本实施方式中,设为仅单齿11t的内周面为暴露状态并且利用模制树脂部19覆盖绝缘体13和线圈端部12a整体的结构。因此,能够在实施上述的防火对策的同时,还充分地确保定子10的线圈组装体14的保持强度。
并且,在本实施方式中,设为在模制树脂部19与金属外罩31之间配置绝缘膜32的结构。由此,仅通过将绝缘膜32夹在线圈12与金属外罩31之间就能够提高绝缘特性。因而,也不需要构造上的变更等,能够容易地实现。并且,通过夹着作为薄膜的绝缘膜32,能够改善电绝缘性。因而,能够在确保电绝缘性的同时,还使模制树脂部19的厚度变薄。这样,在本实施方式中,在能够保持充分的电绝缘性的同时,还能够使模制树脂部19的厚度变薄,谋求马达的小型化。
这样,在利用模制树脂部19覆盖定子10的马达100中,能够确保电绝缘性,并且即使在过大的电流流经卷绕于定子芯11的线圈12的情况下,也能够防止火向马达外部泄漏。
如以上所述,本实施方式的模制马达具有转子20、与转子20相对地配置的定子10、将转子20支承为旋转自如的轴承30、利用模制树脂覆盖定子10的模制树脂部19、安装于模制树脂部19的外侧表面的相当于金属外罩31的金属构件以及位于模制树脂部19与金属构件之间的相当于绝缘膜32的绝缘材料。转子20具有沿轴向X延伸的旋转轴21和保持永久磁体24并固定于旋转轴21的转子芯23。定子10具有将相当于多个单齿11t的多个凸极沿周向排列的定子芯11和隔着绝缘体13针对定子芯11的每个凸极卷绕的多个线圈12。金属构件包括圆筒状的圆筒部31c和形成圆筒部31c的底面的底面部31a。绝缘材料配置于使绝缘材料的至少一部分面与沿周向排列的多个线圈12相对的部位。
由此,能够提供如下的模制马达:能够在确保电绝缘性的同时抑制马达外形的尺寸增加,并且在万一过大的电流流经卷绕于定子芯的线圈的情况下,也能够防止火向马达外部泄漏。
另外,也可以是,多个线圈12各自均包括从定子芯11向轴向X的两侧突出的线圈端部12a,圆筒部31c在模制树脂部19的外周表面位于至少与向两侧突出的线圈端部12a相对的部位。
另外,也可以是,相当于绝缘膜32的绝缘材料形成为在底面部开孔的杯形状,绝缘材料配置为被夹在相当于金属外罩31的金属构件的内侧表面与模制树脂部19的外侧表面之间。
(实施方式2)
图7是本发明的实施方式2的马达102的半剖视图。图8是图7中的8-8线向视平面剖视图。图9是表示本发明的实施方式2的马达的线圈组装体14、金属内罩43、金属外罩41以及绝缘膜32的配置关系的剖视图。
如图7~图9所示,本实施方式的马达102为与实施方式1的马达100相同的马达。马达102与马达100相比,除了金属外罩41之外,还在作为模制树脂的模制树脂部19的内部具有作为内侧金属构件的金属内罩43。即,如图7所示,马达102具有定子40,该定子40在线圈组装体14安装金属内罩43并且包括将这些构件一体化的模制树脂部19。金属外罩41形成为与实施方式1的金属外罩31相同的杯形状。与实施方式1的金属外罩31相比,金属外罩41缩短了轴向X的长度。此外,其他的结构和动作与实施方式1相同。以下,对与实施方式1相同的结构要素标注相同的附图标记,并且关于相同的部位,援用实施方式1的说明。
在此,在具有线圈组装体14的马达中,若万一用于防止流向线圈12的过大电流这样的安全保护功能未正常地进行动作,则过大的电流会流经线圈12。于是,线圈12或搭接线12b发热,成为非常高的温度。其结果是,发生线圈12中的绕线彼此短路这样的局部短路,或者产生局部短路导致的火花。并且,产生的火花还有可能将由绝缘体13等产生的气体引燃而起火。尤其是上述那样的线圈端部12a和搭接线12b从定子芯11伸出,因此,发生这样的不良的可能性升高。
因此,与实施方式1同样地,如图9所示,在线圈组装体14的外侧配置作为不燃对策的金属构件即金属外罩41。并且配置作为不燃对策的金属构件即金属内罩43。具有内侧金属构件即金属内罩43的线圈组装体14设于模制树脂的内部。
具体而言,如图7~图9所示,在马达102中,多个线圈12各自均包括从定子芯11向轴向X的两侧突出的线圈端部12a。金属构件即金属外罩41所含的圆筒部41c在模制树脂部19的外周表面位于至少与一侧的线圈端部12a(12aB)相对的部位。
马达102还具有圆筒状的内侧金属构件即金属内罩43。金属内罩43位于模制树脂部19的内部,且是至少与另一侧的线圈端部12a(12aT)相对的部位。
在马达102中,金属构件即金属外罩41和内侧金属构件即金属内罩43沿着轴向X包括重叠部分41e。金属外罩41和金属内罩43在与轴向X交叉的方向即径向Y上彼此分开地配置。
内侧金属构件即金属内罩43设于模制树脂即模制树脂部19的内部。金属内罩43具有大径部43b和小径部43a。
大径部43b以沿周向Z包围向轴向X的两侧突出的线圈端部12a中的一侧的线圈端部12aT的方式与一侧的线圈端部12aT相对。
小径部43a具有比大径部43b小的内径。小径部43a以沿周向Z包围定子芯11的外周表面的方式与定子芯11相对。
作为金属构件的金属外罩41安装于模制树脂部19的外周表面。
金属外罩41以至少沿周向Z包围向轴向X的两侧突出的线圈端部12a中的另一侧的线圈端部12aT的方式安装于作为模制树脂的模制树脂部19的外表面。
使用附图进一步详细地进行说明。
如图7和图8所示,金属内罩43为形成为实质上呈圆筒形状的、两侧开口的金属制的筒。在本实施方式中,金属内罩43配置为相对于线圈组装体14的外周沿径向Y隔有预定的间隔地包围比该外周靠外侧的位置。
如图9所示,金属内罩43具有小径部43a和直径比小径部43a的直径大的大径部43b。
大径部43b以沿周向Z包围向轴向X的两侧突出的线圈端部中的一侧的线圈端部12a的方式与一侧的线圈端部12a相对。小径部43a以沿周向Z包围定子芯11的外周表面的方式与定子芯11相对。
为了能够将小径部43a外套于定子芯11的外周,将小径部43a的内径设为与定子芯11的外径大致相等。具体而言,如图8所示,多个突起11p沿周向Z等间隔地形成于定子芯11的外周表面。对于金属内罩43所具有的小径部43a的内径的大小,设为小径部43a的内周面与各突起11p的顶端接触的程度的大小。
如图9所示,小径部43a的轴向X的尺寸也设为与定子芯11的轴向X的尺寸大致相等。由此,以形成于定子芯11的各突起11p的顶端与金属内罩43所具有的小径部43a的内周面接合的方式将金属内罩43外套于线圈组装体14。因而,金属内罩43简易地临时固定于线圈组装体14。如图8所示,在临时固定的状态下,除了配置有各突起11p的部位,在定子芯11的外周表面与小径部43a的内周面之间存在微小的空间121。在模制成型时,在空间121中也填充有树脂。
如图9所示,大径部43b的轴向X的尺寸比线圈端部12a的轴向X的尺寸大。在金属内罩43中,仅在小径部43a的轴向X的一侧设置大径部43b。通过将金属内罩43安装于线圈组装体14,金属内罩43所具有的大径部43b配置为包围轴向X的一侧的线圈端部12a和搭接线12b。
此外,在图9中,为了使该金属内罩43的配置更明确,也如以下这样将绝缘体13、线圈端部12a以及搭接线12b等区别地示出。在图9中的轴向X上,在相对于定子芯11而言的一侧配置有绝缘体13B、线圈端部12aB以及搭接线12bB。同样地,在轴向X上,在与之相反的另一侧,配置有绝缘体13T、线圈端部12aT以及搭接线12bT。
即,如图9所示,金属内罩43配置为,其大径部43b包围绝缘体13T、线圈端部12aT以及搭接线12bT。另一方面,绝缘体13B、线圈端部12aB以及搭接线12bB未被金属内罩43包围。
这样,在比线圈端部12aT、绝缘体13T的外周壁部13b以及搭接线12bT靠外周侧的位置,配置有作为不燃对策的金属内罩43的大径部43b。因此,即使由于上述那样的局部短路等所导致的不良而从线圈12起火并且火想要向比绝缘体13T和搭接线12bT靠径向Y的外周侧的位置蔓延燃烧,也能够利用金属内罩43所具有的大径部43b阻断该火和烟。因而,能够防止火和烟泄漏到马达102的外部去。
如图7所示,马达102设为如下的结构:除了在定子40内配置金属内罩43的防火对策之外,还与实施方式1同样地具有金属外罩41作为不燃对策。并且,马达102为了确保绝缘耐压,设为在模制树脂部19的外侧表面与金属外罩41的内侧表面之间夹着绝缘膜32的结构。
如图9所示,金属外罩41也与实施方式1相同地,由底面部41a、曲面部41b以及圆筒部41c构成。金属外罩41形成为中空的杯形状。金属外罩41所具有的底面部41a形成为圆盘形状,并且在中心具有开口部41h。曲面部41b从底面部41a以曲面状弯曲,实质上以直角弯曲。圆筒部41c以圆筒状从曲面部41b延伸至顶端,圆筒部41c的顶端侧开口。为了能够将圆筒部41c外套于定子40的外周,将圆筒部41c的内径设为与定子40的外径大致相等。
如图7和图9所示,金属外罩41安装于定子40所具有的模制树脂部19的外侧表面。金属外罩41在输出轴相反侧安装于定子40的外侧。通过这样安装,金属外罩41在轴向X上配置于相对于定子芯11而言与金属内罩43的大径部43b相反的一侧的位置。即,对应于输出轴侧的线圈端部12aT等地配置金属内罩43的大径部43b,并且对应于输出轴相反侧的线圈端部12aB等地配置金属外罩41。由此,能够实现各自的不燃对策。由于利用大径部43b进行输出轴侧的不燃对策,因此,金属外罩41的轴向X的长度设为包围输出轴相反侧的线圈端部12aB的程度、即圆筒部41c与金属内罩43在轴向X上产生重叠部分41e的程度的尺寸。换言之,金属外罩41的安装位置设为,在将金属外罩41安装于定子40时,产生圆筒部41c和定子芯11在轴向X上的重叠部分41e的程度的位置。作为具体例子,在图9中,示出重叠部分41e为尺寸Wd的例子。这样,金属外罩41的轴向X的长度设为比线圈端部12aB的轴向X的尺寸长,且比实施方式1的金属外罩31短。
如以上说明的那样,本实施方式的马达102具有作为不燃对策的金属内罩43和金属外罩41。
若在金属内罩43安装于定子芯11的侧面的状态下模制成型,则构成包括使这些构件一体化的模制树脂部19的定子40。在定子40中,在输出轴侧,金属内罩43的大径部43b配置为包围绝缘体13T、线圈端部12aT以及搭接线12bT。因此,在输出轴侧,能够利用金属内罩43的大径部43b对在马达102内部产生的火和烟进行阻断。
并且,在本实施方式中,金属外罩41如上述那样外套于定子40的外周。由此,在输出轴相反侧,金属外罩41配置为覆盖绝缘体13B、线圈端部12aB以及搭接线12bB。因此,在输出轴相反侧,能够利用金属外罩41对在马达102内部产生的火和烟进行阻断。
并且,在本实施方式中,设为如下的结构:仅单齿11t的内周面为暴露状态,并且绝缘体13和线圈端部12a整体也与金属内罩43整体一起由模制树脂部19覆盖。因此,能够在实施上述的防火对策的同时,还充分地确保定子40的线圈组装体14的保持强度。
并且,在本实施方式中,也构成为在模制树脂部19与金属外罩41之间配置作为绝缘材料的绝缘膜32。由此,仅通过将绝缘膜32夹在线圈12与金属外罩41之间,就能够容易地提高绝缘特性。并且,通过夹着作为薄膜的绝缘膜32,能够在确保电绝缘性的同时,使模制树脂部19的厚度变薄。因此,能够保持充分的电绝缘性,并且能够使模制树脂部19的厚度变薄,也能够谋求马达的小型化。
这样,在利用模制树脂部19覆盖定子40的马达102中,能够确保电绝缘性,并且即使在过大的电流流经卷绕于定子芯11的线圈12的情况下,也能够防止火向马达外部泄漏。
另外,也可以是,多个线圈12各自均包括从定子芯11向轴向X的两侧突出的线圈端部12a,圆筒部41c在模制树脂部19的外周表面位于至少与向两侧突出的线圈端部12a中的一侧的线圈端部12a相对的部位。
另外,也可以是,本实施方式的模制马达还具有相当于圆筒状的金属内罩43的内侧金属构件,内侧金属构件位于模制树脂部19的内部,且是至少与向两侧突出的线圈端部12a中的另一侧的线圈端部12a相对的部位。
另外,也可以是,相当于金属外罩41的金属构件和相当于金属内罩43的内侧金属构件配置为沿着轴向X包括重叠部分41e,并且在与轴向X交叉的方向上彼此分开。
另外,也可以是,相当于金属内罩43的内侧金属构件设于模制树脂部19的内部,并具有:大径部43b,该大径部43b以沿周向Z包围向轴向X的两侧突出的线圈端部12a中的一侧的线圈端部12aT的方式与一侧的线圈端部12aT相对;以及小径部43a,该小径部43a具有比大径部43b小的内径,以沿周向Z包围定子芯11的外周表面的方式与定子芯11相对。
另外,也可以是,相当于金属外罩41的金属构件安装于模制树脂部19的外周表面,金属构件以至少沿周向Z包围向轴向X的两侧突出的线圈端部12a中的另一侧的线圈端部12aT的方式安装于模制树脂的外表面。
以下说明其他变形例。此外,对后述的变形例以特征性的主要部分为中心进行说明。
(变形例1)
图10是表示本发明的变形例1的马达的定子10a、绝缘膜302以及金属外罩31的分解立体图。在图10中表示本变形例1的马达的、利用模制树脂部19覆盖的定子10a、具有开口部302h的绝缘膜302以及金属外罩31。关于其他结构,与实施方式1和实施方式2相同。
如图10所示,在变形例1的马达中,作为绝缘材料的绝缘膜302形成为在中心开孔的圆盘状。
绝缘膜302配置为被夹在作为金属构件的金属外罩31所含的底面部31a的内侧表面与模制树脂部19的外侧表面之间。
使用附图进一步详细地进行说明。
在实施方式1和实施方式2中,例如在图1中所示,举出杯形状的绝缘膜32的例子进行了说明。但是,如变形例1的图10所示,绝缘材料能够使用在中心开孔的圆盘状的绝缘膜302。也就是说,绝缘膜302为在平面的中心形成有作为孔的开口部302h的圆板。
并且,如图10所示,在定子10a的轴向X侧的端面,在定子10a与绝缘膜302相接触的部分,形成有台阶部109s。若台阶部109s的深度与绝缘膜302的厚度大致相等,则安装有绝缘膜302的定子10a的外表面平齐。若设为本结构,则定子10a和金属外罩31所含的底面部31a即便隔着绝缘膜302也能够紧贴地接触。
如以上所述,在本变形例中,也可以是,相当于绝缘膜302的绝缘材料形成为在中心开孔的圆盘状,绝缘材料配置为被夹在底面部31a的内侧表面与模制树脂部19的外侧表面之间。
(变形例2)
图11是表示本发明的变形例2的马达的定子10b、绝缘膜312以及金属外罩31的分解立体图。在图11中表示本变形例2的马达的、利用模制树脂部119覆盖的定子10b、具有开口部312h的绝缘膜312以及金属外罩31。关于其他结构,与实施方式1和实施方式2相同。
如图11所示,在变形例2的马达中,作为绝缘材料的绝缘膜312形成为带状。
绝缘膜312配置为被夹在作为金属构件的金属外罩31所含的圆筒部31c的内侧表面与模制树脂部19的外侧表面之间。
使用附图进一步详细地进行说明。
在实施方式1和实施方式2中,例如在图1中所示,举出杯形状的绝缘膜32的例子进行了说明。但是,如变形例2的图11所示,绝缘材料能够使用带状的绝缘膜312。具体而言,绝缘材料也可以是使带状的绝缘膜312形成为环状的结构。
并且,如图11所示,在定子10b的径向Y侧的侧面,在定子10b和绝缘膜312相接触的部分,形成有台阶部119s。若台阶部119s的深度与绝缘膜312的厚度大致相等,则安装有绝缘膜312的定子10b的外表面平齐。若设为本结构,则定子10b和金属外罩31所含的圆筒部31c即便隔着绝缘膜312也能够紧贴地接触。
根据变形例1和变形例2的说明能够明确的是,绝缘膜302、312的形状没有特别限定。总之,绝缘膜302、312配置于定子10a、10b内的线圈12与金属外罩31之间、且是线圈12靠近金属外罩31并且需要确保绝缘耐压的位置即可。
如以上所述,在本变形例中,也可以是,相当于绝缘膜312的绝缘材料形成为带状,绝缘材料配置为被夹在圆筒部31c的内侧表面与模制树脂部19的外侧表面之间。
(变形例3)
图12是表示本发明的变形例3的马达的定子10c、绝缘膜322以及金属外罩31的分解立体图。在图12中表示本变形例3的马达的、利用模制树脂部129覆盖的定子10c、具有开口部322h的绝缘膜322以及金属外罩31。
如图12所示,在变形例3的马达中,作为绝缘材料的绝缘膜322具有切口313。模制树脂部129具有以与切口313一致的方式突起的突起部113。
使用附图进一步详细地进行说明。
在变形例3中,在杯形状的绝缘膜322所含的圆筒部322c设有将膜切割而成的1个切口313。在模制树脂部129设有能与切口313嵌合的线状的突起部113。对于其他结构,与实施方式1和实施方式2相同。
也可以如图12所示那样对例如图1所示的绝缘膜32或定子10的模制树脂部19施加这样的变更。在这样得到的变形例3的马达中,通过添加切口313和突起部113这样的变更,能够使绝缘膜322的安装变得容易且能够谋求防止绝缘膜322偏离。因而,若设为变形例3的结构,则能够得到这样的马达:能够防止火向马达外部泄漏,能够确保电绝缘性,并且还实现了操作性的提高。
并且,也可以是,与变形例2同样地对图12所示的定子10c设置台阶部119s。在图13中示出具体例子。
图13是表示本发明的变形例3的其他马达的定子10d、绝缘膜322以及金属外罩31的分解立体图。如图13所示,在变形例3的其他马达中,模制树脂部139具有台阶部119s。台阶部119s在模制树脂部139与作为金属构件的金属外罩31相对的部分收纳作为绝缘材料的绝缘膜322。
使用附图进一步详细地进行说明。
在图13中表示变形例3的其他马达的、利用模制树脂部139覆盖的定子10d、具有开口部322h的绝缘膜322以及金属外罩31。在其他马达的定子10d中,在模制树脂部139中,在台阶部119s设有突起部113。
在图13所示的其他马达中,除了图12所示的变形例3的作用效果之外,还能够得到如下的效果。在定子10d的径向Y侧的侧面,在定子10d与绝缘膜322相接触的部分,形成有台阶部119s。若台阶部119s的深度和绝缘膜322的厚度大致相等,则安装有绝缘膜322的定子10d的外表面平齐。若设为本结构,则定子10d和金属外罩31所含的圆筒部31c即便隔着绝缘膜322也能够紧贴地接触。
此外,也可以是,所形成的切口313和突起部113的数量为多个。
如以上所述,在本变形例中,也可以是,相当于绝缘膜322的绝缘材料具有切口313,模制树脂部129具有以与切口313一致的方式突起的突起部113。
另外,也可以是,模制树脂部139在模制树脂部139与相当于金属外罩31的金属构件相对的部分具有收纳相当于绝缘膜322的绝缘材料的台阶部。
(变形例4)
图14是表示本发明的变形例4的马达的定子10e、绝缘膜332以及金属外罩31的分解立体图。在图14中表示变形例4的马达的、利用模制树脂部149覆盖的定子10e、具有开口部332h的绝缘膜332以及金属外罩31。在变形例4中,在中心开孔的圆盘状的绝缘膜332的外周设有将绝缘膜332沿着矩形切割而成的1个切口323。在模制树脂部149中,在形成于轴向X侧的端面的台阶部219s设有与切口323相对应的矩形的突起部123。关于其他结构,与实施方式1和实施方式2或者变形例1相同。
也可以如图14所示那样对在变形例1中说明的圆盘状的绝缘膜302或在图1中示出的定子10的模制树脂部19施加这样的变更。在这样得到的变形例4的马达中,通过添加切口323和突起部123,能够使绝缘膜332的安装变得容易且能够谋求防止绝缘膜332的偏离。因而,若设为变形例4这样的结构,则能够得到这样的马达:能够防止火向马达外部泄漏,能够确保电绝缘性,并且还实现了操作性的提高。
此外,变形例4的特征、即切口323和突起部123的形状并不限定于上述的矩形。例如切口323和突起部123的形状即使是三角形、梯形或者半圆形、十字形等其他形状,也能够得到相同的作用效果。
另外,也可以是,所形成的切口323和突起部123的数量为多个。
(变形例5)
图15是表示本发明的变形例5的马达的定子10f、绝缘膜342以及金属外罩31的分解立体图。在图15中表示变形例5的马达的、利用模制树脂部159覆盖的定子10f、具有开口部342h的绝缘膜342以及金属外罩31。在变形例5中,在圆盘状的绝缘膜342设有贯通表面和背面的3个孔部333。在模制树脂部159中,在形成于轴向X侧的端面的台阶部319s设有与孔部333相对应地突起的3个突起部133。关于其他结构,与实施方式1和实施方式2或者变形例1相同。
也可以如图15所示那样对例如在变形例1中说明的圆盘状的绝缘膜302和在图1中示出的定子10的模制树脂部19施加这样的变更。在这样得到的变形例5的马达中,通过添加孔部333和突起部133这样的变更,能够使绝缘膜342的安装变得容易且能够谋求防止绝缘膜342的偏离。因而,若设为变形例5那样的结构,则能够得到这样的马达:能够防止火向马达外部泄漏,能够确保电绝缘性,并且还实现了操作性的提高。
此外,变形例5的特征、即孔部333和突起部133的形状并没有特别限定。例如孔部333和突起部133的形状即使是圆筒状、以三棱柱和四棱柱等为代表的多棱形柱或者截面为半圆形、十字形等其他形状的筒形状或锥状,也能够得到相同的作用效果。
另外,所形成的孔部333和突起部133的数量也可以是其他数量。
(变形例6)
图16是本发明的变形例6的马达103的半剖视图。在图16中表示变形例6的马达103的整体概要。详细结构使用放大了主要部分的图17、图21进行说明。图18是表示与图16所示的马达103进行比较的比较例的马达1100的半剖视图。
图17是表示本发明的变形例6的马达103的线圈组装体14、金属外罩41以及绝缘膜32的配置关系的主要部分剖视图。图21是表示本发明的变形例6的马达103的线圈组装体14、金属外罩41以及绝缘膜352的其他配置关系的主要部分剖视图。
如图16和图17所示,在变形例6的马达103中,模制树脂部169具有台阶部419s。台阶部419s在模制树脂部169与作为金属构件的金属外罩41相对的部分收纳作为绝缘材料的绝缘膜32和金属外罩41。
作为金属构件的金属外罩41的外侧表面和模制树脂部169的外侧表面位于同一面上。
使用附图进一步详细地进行说明。
在图17中表示变形例6的马达103的、利用模制树脂部169覆盖的定子40a、具有开口部32h的绝缘膜32以及金属外罩41。
在变形例6中,形成于模制树脂部169的台阶部419s以多级形成。具体而言,台阶部419s由从定子40a的中心朝向轴向X或者径向Y依次存在的、第1台阶部419sa和第2台阶部419sb形成。第1台阶部419sa的深度与绝缘膜32的厚度ts大致相同。第2台阶部419sb的深度与金属外罩41的厚度ts1大致相同。
换言之,在模制树脂部169形成有台阶部419s,该台阶部419s具有与将金属外罩41和绝缘膜32加起来的厚度同等的深度。
在变形例6的马达103中,在轴向X上,金属外罩41所含的圆筒部41c的长度比绝缘膜32所含的圆筒部32c的长度长。因而,在马达103中,模制树脂部169与金属外罩41直接接触。因而,通过向模制树脂部169压入金属外罩41,从而将金属外罩41牢固地固定于模制树脂部169。
关于其他结构,与实施方式1和实施方式2相同。
若设为本结构,则在马达103中,在轴向X或者径向Y上,作为金属构件的金属外罩41的外侧表面和模制树脂部169的外侧表面位于同一面上。
也就是说,在马达103中,模制树脂部169在模制树脂部169与绝缘膜32相对的部分以及模制树脂部169与金属外罩41相对的部分具有台阶部419s。台阶部419s具有与将绝缘膜32和金属外罩41加起来的厚度相应的深度(ts+ts1)。
因而,在马达103所具有的定子40a中,在径向Y上,仅由模制树脂部169构成的部分的尺寸Wa1与在模制树脂部169安装有绝缘膜32和金属外罩41的部分的尺寸Wa2相同。或者,在马达103所具有的定子40a中,在轴向X上,仅由模制树脂部169构成的部分的尺寸Wb1与在模制树脂部169安装有绝缘膜32和金属外罩41的部分的尺寸Wb2相同。
并且,马达103具有绝缘膜32,因此能够确保与用途相应的绝缘耐压。马达103具有金属外罩41,因此,即使由于一些原因导致在马达103内产生火花等,也能够防止火向马达外部泄漏。
在此,作为本变形例6的比较例,在图18中示出以往组装到电气设备等的马达1100。
如图18所示,马达1100的轴向X的主体长度为Wx,径向Y的长度为Wy。
另一方面,如图16所示,作为本变形例6而说明的、施加了变更的马达103通过隔着作为薄膜的绝缘膜32来改善电绝缘性。因而,马达103在能够确保电绝缘性的同时,还能够使模制树脂部19的厚度变薄。也就是说,本变形例6的马达103在能够保持充分的电绝缘性的同时,还能够使模制树脂部19的厚度变薄,谋求马达的小型化。因而,马达103能够以轴向X的主体长度为Wx、径向Y的长度为Wy的尺寸而制成。
换言之,本变形例6的马达103能够以与以往组装到电气设备等的马达同等的外形尺寸而制成。
其结果是,若使用马达103,则不用对组装有以往的马达1100的电气设备侧施加变更,除了实施方式1、实施方式2等的作用效果之外,还能够提高电气设备的防火性能。
(实施例)
在使用PET膜作为绝缘膜32的情况下,与附图一起进行说明。
图19是图17所示的马达103的主要部分放大图。图20是表示与图19所示的马达103进行比较的比较例的马达1101的主要部分放大图。
对图20所示的比较例进行说明。如图20所示,马达1101是本申请的发明人对以往利用模制树脂覆盖的马达施加了金属外罩41来作为所谓的不燃对策而成的。
具体而言,搭接线12b与马达的外侧表面之间的距离即模制树脂部1169的厚度尺寸Wa3为2.5mm。此外,模制树脂部1169的厚度在确保距离搭接线12b的绝缘距离这方面是重要的指标。具体而言,在从搭接线12b至金属外罩41的沿面距离中,为了确保预定的绝缘距离,模制树脂部1169被要求具有预定的厚度。在马达1101中,在马达的外侧表面安装有厚度ts1=0.5mm的金属外罩41。因而,在马达1101中,从搭接线12b至金属外罩41的外侧表面的尺寸Wa4为3.0mm。
换言之,本申请的发明人针对以往的马达实施了当初实施的不燃对策之后的马达的外形尺寸在径向Y上增加了与金属外罩41的厚度相应的量,即增加了1.0mm(0.5mm×2个方向的量)。
另一方面,如图19所示,对变形例6所说明的马达103使用厚度ts=0.25mm的PET膜来作为绝缘膜32。例如PET膜能够使用Teijin(注册商标)Tetoron(注册商标)UF。该TeijinTetoron UF满足阻燃等级的国外标准UL94的VTM-0,因此,从作为本申请发明的主要的目的的不燃对策的观点来看也是优选的。
在使用绝缘膜32的情况下,马达103能够如以下这样构成。即,从搭接线12b至绝缘膜32的模制树脂部169的厚度尺寸Wa5为1.75mm。安装于马达103的外侧表面的金属外罩41的厚度ts1为0.5mm。因而,在马达103中,从搭接线12b至金属外罩41的外侧表面的尺寸Wa6为2.5mm。也就是说,马达103的外径尺寸与上述的比较例的马达1101的去除了金属外罩41且由模制树脂部1169成型了外壳的状态的外径尺寸相同。
通过这样的结构,按照国外标准的EN60335-1,对两个马达103、1101进行了绝缘耐压试验。其结果能够确认,两个马达103、1101满足了施加AC1500V-1min的绝缘耐压试验。
也可以是,变形例6如图21所示形成为,绝缘膜352与金属外罩41相接触的部分的尺寸为相同的尺寸。具体而言,台阶部429s由从定子40a的中心朝向轴向X或者径向Y依次存在的第1台阶部429sa和第2台阶部419sb形成。第1台阶部429sa的深度与绝缘膜352的厚度ts大致相同。第2台阶部419sb的深度与金属外罩41的厚度ts1大致相同。另一方面,与图17所示的变形例不同,绝缘膜352的长度与金属外罩41大致相同。
若设为本结构,则形成于模制树脂部179的台阶部429s能够以1级制成。因而,在成型定子40a时,在向模具填充模制树脂的工序等中能够提高操作性。
根据以上的说明能够明确的是,根据本发明的实施方式能够提供如下的马达:能够在确保电绝缘性的同时抑制马达外形的尺寸增加,并且在万一过大的电流流经卷绕于定子芯的线圈的情况下,也能够防止火向马达外部泄漏。
产业上的可利用性
本发明能够在大范围内利用于定子由模制树脂覆盖的所谓的模制马达。
采用本发明,不仅对于新组装该模制马达的电气设备,即使对于已经在市场上使用的电气设备,也能够容易地将所组装的模制马达置换,因此能够在大范围内使用。
附图标记说明
10、10a、10b、10c、10d、10e、10f、40、40a、定子;11、定子芯;11s、槽;11t、单齿(齿、凸极);11p、突起;11y、磁轭;11ta、单齿中间部;11tb、单齿顶端部;12、线圈;12a、12aB、12aT、线圈端部;12b、12bB、12bT、搭接线;12w、绕线;13、13B、13T、绝缘体;13a、底面部;13b、外周壁部;13c、内周壁部;14、线圈组装体;15、第2支架;15a、35a、保持部;18、布线保持件;19、119、129、139、149、159、169、179、1169、模制树脂部;19s、109s、119s、219s、319s、419s、429s、台阶部;20、50、转子;21、旋转轴;21p、输出轴;23、转子芯;23c、磁体插入孔;24、磁体(永久磁体);30、30A、30B、轴承;30b、滚珠;30i、内圈;30o、外圈;31、41、金属外罩(金属构件);31a、32a、41a、底面部;31b、32b、41b、曲面部;31c、32c、41c、322c、圆筒部;31h、32h、41h、302h、312h、322h、332h、342h、开口部;32、302、312、322、332、342、352、绝缘膜(绝缘材料);34、电路基板;34a、电子零部件;34b、35b、开口;35、第1支架;36、端子盖;39、连接线;41e、重叠部分;43、金属内罩(内侧金属构件);43a、小径部;43b、大径部;100、101、102、103、1100、1101、马达(模制马达);113、123、133、突起部;120、空隙;121、空间;313、323、切口;333、孔部;419sa、429sa、第1台阶部;419sb、第2台阶部。

Claims (17)

1.一种模制马达,其中,
该模制马达具有:
转子,其具有沿轴向延伸的旋转轴、保持永久磁体并固定于所述旋转轴的转子芯;
定子,其与所述转子相对地配置,具有将多个凸极沿周向排列的定子芯和隔着绝缘体针对所述定子芯的每个凸极卷绕的多个线圈;
轴承,其将所述转子支承为旋转自如;
模制树脂部,其利用模制树脂覆盖所述定子;
金属构件,其安装于所述模制树脂部的外侧表面,包括圆筒状的圆筒部和形成所述圆筒部的底面的底面部;以及
绝缘材料,其位于所述模制树脂部与所述金属构件之间,配置于使该绝缘材料的至少一部分面与沿所述周向排列的所述多个线圈相对的部位。
2.根据权利要求1所述的模制马达,其中,
所述多个线圈各自均包括从所述定子芯向所述轴向的两侧突出的线圈端部,所述圆筒部在所述模制树脂部的外周表面位于至少与向所述两侧突出的线圈端部相对的部位。
3.根据权利要求1所述的模制马达,其中,
所述多个线圈各自均包括从所述定子芯向所述轴向的两侧突出的线圈端部,所述圆筒部在所述模制树脂部的外周表面位于至少与向所述两侧突出的线圈端部中的一侧的线圈端部相对的部位。
4.根据权利要求3所述的模制马达,其中,
该模制马达还具有圆筒状的内侧金属构件,
所述内侧金属构件位于所述模制树脂部的内部,且是至少与向所述两侧突出的线圈端部中的另一侧的线圈端部相对的部位。
5.根据权利要求4所述的模制马达,其中,
所述金属构件和所述内侧金属构件配置为沿着所述轴向包括重叠部分,并且在与所述轴向交叉的方向上彼此分开。
6.根据权利要求4所述的模制马达,其中,
所述内侧金属构件设于所述模制树脂部的内部,
所述内侧金属构件具有:
大径部,该大径部以沿所述周向包围向所述轴向的两侧突出的所述线圈端部中的一侧的线圈端部的方式与所述一侧的线圈端部相对;以及
小径部,该小径部具有比所述大径部小的内径,以沿所述周向包围所述定子芯的外周表面的方式与所述定子芯相对。
7.根据权利要求6所述的模制马达,其中,
所述金属构件安装于所述模制树脂部的外周表面,
所述金属构件以至少沿所述周向包围向所述轴向的两侧突出的所述线圈端部中的另一侧的线圈端部的方式安装于所述模制树脂的外表面。
8.根据权利要求1所述的模制马达,其中,
所述绝缘材料形成为在所述底面部开孔的杯形状,
所述绝缘材料配置为被夹在所述金属构件的内侧表面与所述模制树脂部的外侧表面之间。
9.根据权利要求1所述的模制马达,其中,
所述绝缘材料形成为在中心开孔的圆盘状,
所述绝缘材料配置为被夹在所述底面部的内侧表面与所述模制树脂部的外侧表面之间。
10.根据权利要求1所述的模制马达,其中,
所述绝缘材料形成为带状,
所述绝缘材料配置为被夹在所述圆筒部的内侧表面与所述模制树脂部的外侧表面之间。
11.根据权利要求8所述的模制马达,其中,
所述绝缘材料具有切口,
所述模制树脂部具有以与所述切口一致的方式突起的突起部。
12.根据权利要求9所述的模制马达,其中,
所述绝缘材料具有切口,
所述模制树脂部具有以与所述切口一致的方式突起的突起部。
13.根据权利要求10所述的模制马达,其中,
所述绝缘材料具有切口,
所述模制树脂部具有以与所述切口一致的方式突起的突起部。
14.根据权利要求1所述的模制马达,其中,
所述模制树脂部在所述模制树脂部和所述金属构件相对的部分具有收纳所述绝缘材料的台阶部。
15.根据权利要求1所述的模制马达,其中,
所述模制树脂部在所述模制树脂部和所述金属构件相对的部分具有收纳所述绝缘材料和所述金属构件的台阶部。
16.根据权利要求1所述的模制马达,其中,
位于所述金属构件的外侧的所述金属构件的外侧表面和所述模制树脂部的所述外侧表面位于同一面上。
17.根据权利要求15所述的模制马达,其中,
位于所述金属构件的外侧的所述金属构件的外侧表面和所述模制树脂部的所述外侧表面位于同一面上。
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