CN113078765A

CN113078765A - 电动机

Info

Publication number: CN113078765A
Application number: CN202110358910.7A
Authority: CN
Inventors: 佐伯诚司; 吉原英喜
Original assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2014-03-03
Filing date: 2015-02-09
Publication date: 2021-07-06
Also published as: EP3116107A1; CN105981268A; WO2015133229A1; JP6295726B2; EP3116107A4; EP3116107B1; US20170012502A1; KR102240679B1; US10284053B2; JP2015165747A; KR20160129005A

Abstract

本发明提供一种电动机，在不会大型化的情况下能有效地冷却定子。电动机具备：定子(23)，具有包含多个凸部(30)的外周面；以及外壳(24、25)，具有包含多个凹部(31)的内周面，在让各凸部(30)和各凹部(31)相互嵌合的状态下保持定子(23)。在外壳(24、25)的内部形成有冷却通道(34)，该冷却通道(34)具备：多个主通道(35)，分别形成于凹部之间区域，该凹部之间区域是在周向上相邻接的凹部(31)之间的区域；以及连接通道(36)，在从所述各凹部(31)起远离轴向的位置横跨凹部(35)，并将隔着该凹部(31)相邻接的各主通道(35)相互连接。

Description

电动机

技术领域

本发明涉及一种电动机，其具备转子及定子并且具有对该定子进行冷却的功能。

背景技术

以往，已知专利文献1及2记载的具有冷却功能的电动机。这类电动机包括具备周壁的外壳，在该周壁的内部形成有冷却通道。通过让水、油等冷却介质在该冷却通道内流动，对所述外壳进行冷却。

对于具有这种冷却功能的电动机而言，重点在于在抑制该电动机的结构大型化的情况下提高冷却功能，特别是提高对作为发热部分的定子进行冷却的功能。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开公报特开2007-120510号

专利文献2：日本专利公开公报特开2010-104130号

发明内容

本发明的目的在于提供一种电动机，其具备转子及使该转子旋转的定子，能够在不会使该电动机明显地大型化的情况下有效地对所述定子进行冷却。该电动机包括：电动机轴，可以旋转；转子，以所述电动机轴为中心与该电动机轴一体地旋转；定子，配置在所述转子的周围而使该转子旋转；外壳，用于收容所述转子及定子，并且，在内部形成有能够让冷媒流通的冷却通道。所述定子具有包含多个凸部的外周面，该多个凸部在沿周向排列的多个位置分别向径向外侧突出。所述外壳具有包含多个凹部的内周面，该多个凹部与所述各凸部相互嵌合，所述外壳在所述凸部和所述凹部分别嵌合的状态下保持所述定子。所述冷却通道包含：多个主通道，被分别形成在作为在周向上相邻接的凹部之间的区域的凹部之间区域；以及连接通道，在从所述各凹部起远离电动机的轴向的位置横跨该凹部，并将隔着该凹部相邻接的各主通道相互连接。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式所涉及的电动机的剖面正视图。

图2是图1的II-II线剖视图。

图3是图1表示的电动机的冷却通道的立体图。

图4是图3表示的冷却通道的展开图。

图5是本发明的第2实施方式所涉及的冷却通道的展开图。

图6是本发明的第3实施方式所涉及的冷却通道的展开图。

图7是本发明的第4实施方式所涉及的冷却通道的展开图。

图8是用于说明本发明的参考例子所涉及的电动机的剖面正视图。

图9是图8的IX-IX线剖视图。

具体实施方式

参照附图，对本发明的实施方式进行说明。各实施方式涉及的电动机是以让电动机轴沿着垂直方向延伸的纵向姿势被设置的树脂成型式的电动机，如挖掘机的回转电动机等，但是本发明并不限定于此。

图1至图4表示本发明的第1实施方式所涉及的电动机。该电动机具备：可旋转的电动机轴21；转子22，以该电动机轴21为中心与该电动机轴21一体地旋转；定子23，配置在该转子22的周围而使该转子22旋转；外壳主体24，呈向上方开口的盒状，用于收容所述转子22及所述定子23；以及端盖25，安装于该外壳主体24，封闭该外壳主体24的向上的开口。

在本实施方式中，所述外壳主体24及端盖25构成将所述电动机轴21以可旋转的方式予以支撑的外壳。端盖25在相当于外壳主体24的上端面的位置通过图中未示出螺栓紧固连接于该外壳主体24。所述电动机轴21具备：通过轴承26以可旋转的方式被所述端盖25支撑的上部；以及通过轴承27以可旋转的方式被外壳主体24的下部支撑的下部。

所述定子23具备定子芯(stator core)28和定子线圈29。定子芯28例如由相互叠层的多张电磁钢板构成。所述定子线圈29沿着上下方向卷绕安装于所述定子芯28的周围。定子线圈29具备上下两侧的折返部分、即一对线圈末端29a，该定子线圈29以让该一对线圈末端29从定子芯28的上下两端向电动机的轴向突出的方式被卷绕安装。

所述外壳主体24与所述定子23相互嵌合而保持该定子23。定子23的定子芯28具有包含多个凸部30的外周面，外壳主体24具有包含多个凹部31的内周面，该多个凹部31可与所述各凸部30相互嵌合。定子23伴随着所述各凸部30与各凹部31之间的相互嵌合而被安装到所述外壳主体24。

所述多个凸部30形成于所述定子芯28的外周面上的沿着周向排列的多个位置，在本实施方式中，形成于以90°的间隔排列的四个位置。各凸部30比其它部分更向径向外侧突出，而且，在定子芯28的上下方向的整个区域沿着该上下方向延伸。

所述多个凹部31形成于外壳主体24上的与所述各凸部30相对应的位置，在本实施方式中，形成于以90°的间隔排列的四个位置。各凹部31比其它部分更向径向内侧凹陷，而且，以能够接受相应的凸部30的方式沿着上下方向延伸。即，各凹部31具有让整个凸部30都嵌入的宽度、深度和长度。各凹部31是一种凹槽，其向上方敞开，并且，其下端被底面31a堵塞。所述凸部30以与所述底面31a抵接而被该底面31a支撑的方式嵌入所述凹部31内，并通过沿上下方向贯穿该凸部30的螺栓32固定于所述外壳主体24。

该电动机还包含填充材料33。该填充材料33由兼具电绝缘性和传热性的材料制成，例如由不饱和聚酯等合成树脂材料制成，该填充材料33以覆盖定子23的方式成型，由此促进从定子23向外壳主体24及端盖25传热。

在所述外壳主体24的内部形成有用于冷却所述定子23等的冷却通道34。该冷却通道34允许水等冷媒在该冷却通道34内循环，由此促进定子23等的冷却。

该冷却通道34包含多个主通道35和多个连接通道36。

所述多个主通道35分别形成于在外壳主体24的周向上相邻接的凹部31之间的区域、即凹部之间区域，从周向观察时，该多个主通道35在至少部分地与所述凹部31相重叠的位置沿着该周向展开。所述多个连接通道36以从所述各凹部31起远离电动机的轴向的位置横跨该凹部31的方式，即从电动机的轴向观察时至少部分地与所述凹部31相重叠的方式，沿周向延伸，并将隔着该凹部31相邻接的各主通道35相互连接。各通道35、36的宽度方向(对应于外壳主体24的径向的方向)的中心既可以位于经过各凹部31的中心的圆上，也可以在该通道35、36的一部分与该圆相重叠的范围内，从该圆稍微向外壳主体24的径向外侧偏离。

图3及图4分别是所述冷却通道34的立体图及展开图。在图4中，用网眼表示冷却通道34，以便容易掌握该冷却通道34的形状。这在图5至图7中也同样。

所述各主通道35具备一对轴向部35a和折返部35b。所述一对轴向部35a分别沿着与电动机的轴向平行的方向、即上下方向延伸，并在所述凹部之间区域内沿着周向彼此隔开间隔地排列。所述折返部35b以将所述轴向部35a的两端中的一端之间相连接的方式，沿周向、即图4中的左右方向延伸，在本实施方式中，所述两端中的一端是上端。所述连接通道36将在周向上相互邻接的轴向部35a的两端之中与所述折返部35b相反侧的端相互连接，其中，该在周向上相互邻接的轴向部35a分别属于相互邻接的主通道35。具体而言，在本实施方式中，连接通道36位于所述凸部30及凹部31的下方，并且，以将相互邻接的主通道35之中属于上游侧的主通道35的下游侧的轴向部35a的下端与属于下游侧的主通道35的上游侧的轴向部35a的下端相连接的方式，沿周向延伸。因此，冷却通道34呈在上下位置分别折返，并在外壳的圆周方向连续行进的蜿蜒形状。

如图2所示，所述连接通道36具备冷媒进口37和冷媒出口38。冷媒进口37及冷媒出口38隔着特定的凹部31位于其两侧。冷媒进口37连接于冷媒进口管39，冷媒出口38连接于冷媒出口管40。

如此，具备多个主通道35和多个连接通道36的冷却通道34可形成于外壳主体24的径向内侧，即靠近定子23的一侧，其中，所述多个主通道35分别形成于多个凹部之间区域，所述多个连接通道36在从各凹部31起远离电动机的轴向的位置横跨该凹部31，并将主通道35之间相互连接。具体而言，关于电动机的径向，该冷却通道34的最内侧的端可以位于比所述各凹部31的外侧的端更内侧。根据如此配置的冷却通道34，所述冷媒能够通过填充材料33高效率地吸收发热最严重的定子23、即定子芯28及包含线圈末端29a的定子线圈29所发出的热，由此能明显地提高整个电动机的冷却性能。

通过与图8及图9所示的比较例相对比，对上述效果进行说明。如上述第1实施方式所涉及的电动机同样，该比较例所涉及的电动机具备：电动机轴1，以能够旋转的方式被轴承6、7支撑；转子2，与该电动机轴1一体地旋转；定子3，具备定子芯8及定子线圈9，使所述转子2旋转；外壳主体4，保持该定子3；以及端盖5，安装于该外壳主体4，与该外壳主体4一起构成外壳。如上述第1实施方式同样，定子3具有包含多个凸部10的外周面，外壳主体4具有包含多个凹部11的内周面，该多个凹部11可与各凸部10相互嵌合，在分别嵌合的状态下，定子3通过螺栓12固定于外壳主体4。而且，在外壳4形成有冷却通道14，其冷媒进口15及冷媒出口16分别与冷媒供给管17及冷媒排出管18相连接。

然而，该比较例所涉及的电动机的冷却通道14与上述第1实施方式所涉及的冷却通道24不同，如一般的冷却通道同样地呈包围所述定子3及各凹部11的圆筒状。这种形状的冷却通道14只能形成于比该凹部11更靠径向外侧的位置，从而该冷却通道14和定子3之间的径向的距离必然大于第1实施方式所涉及的冷却通道34和定子23之间的径向的距离。该距离的差异对冷却通道34的冷却性能带来很大的差异。此外，在从所述各凹部11更向径向外侧离开的位置形成冷却通道34，必将带来外壳4的直径增大。而且，为了保证较高的冷却性能而将冷却通道14向定子3的直径方向或轴方向扩大的情况下，造成电动机的整个直径或轴长进一步增大。

与该比较例所涉及的电动机相比，上述第1实施方式所涉及的电动机、即具备包含所述多个主通道35及多个连接通道36的冷却通道34的电动机中，可以将所述冷却通道34形成于该冷却通道34的至少一部分与各凹部31在径向上相重叠的位置，因此并不需要扩大外壳4的直径，也不需要向外壳4的直径方向及轴方向扩大冷却通道34，就能够实现更高的冷却性能。

而且，在图1所示的电动机中，也可以将连接通道36形成于下侧线圈末端29a的斜下方且靠近该下侧线圈末端29a的位置，这可进一步提高该下侧线圈末端29a的冷却效果。

而且，上述第1实施方式所涉及的冷却通道34整体呈上下蜿蜒的形状，因此，例如与主通道35在各凹部之间区域中呈单纯的圆筒面形状，并通过连接通道36将该主通道35的下端之间相互连接的情况相比，不容易在特定部分、一般而言是下部发生冷媒的偏离流动或滞留等流动障碍。这能实现定子23的外周面的整个区域均匀冷却，进一步提高冷却效率。

此外，所述各折返部35b的下端面35c、即在电动机的轴向上的内侧面优选被形成为在该轴向上向外侧(本实施方式中为向上方)突出的圆弧状，也就是沿着冷媒的流动方向的圆弧状。这使折返部分的冷媒的流动进一步顺畅。再加上，根据该形状，在对带冷却通道的外壳主体24进行铸模成型时，能够容易地确保用于将主通道35形成为蜿蜒通道的型芯的强度，具有能防止制造时的裂纹等的效果。

本发明所涉及的冷却通道的形状也可以采用其它的各种变形形状。

图5表示本发明的第2实施方式所涉及的冷却通道34A。在上述第1实施方式所涉及的冷却通道34中，如图2至图4所示，冷媒进口37及冷媒出口38分别设于相邻接的两个主通道35、35，但在图5所示的冷却通道34A中，特定的连接通道36在其中间被分割，并在该被分割的部分分别设有冷媒进口37和冷媒出口38。

图6表示第3实施方式所涉及的冷却通道34B。该冷却通道34B是被形成为蜿蜒状的管，其被铸造于外壳主体24中。冷媒进口37及冷媒出口38设于该管的两端。如图6所示，这些冷媒进口37及冷媒出口38既可以设于连接通道36，又可以如第1实施方式同样地设于主通道35。

图7表示第4实施方式所涉及的冷媒通道34C。该冷却通道34C被分割为多个部分(图7中为两个部分)，在该被分割的部分分别设有冷媒进口37及冷媒出口38。在此情况下，冷媒进口37及冷媒出口38设置于各部分的主通道35及连接通道36中的哪一方都可以。

本发明中，并不限定定子的凸部及外壳的凹部的布置和数量。例如，这些凸部及凹部也可以设于周向排列的两个、三个或者五个以上的部位。此外，这些凸部及凹部也可以并不一定在周向上隔开相同间隔。

本发明所涉及的电动机并不限定于以纵向姿势配置的电动机，例如，也可以是以让电动机轴水平延伸的横向姿势配置的电动机。此外，也不限定于填充材料被铸塑成型的电动机。而且，本发明也可以如上述同样地适用于具备转子及定子的发电机及发电电动机。

如上所述，本发明可提供一种电动机，其具备转子及使该转子旋转的定子，能够在不会使该电动机明显地大型化的情况下有效地对所述定子进行冷却。该电动机包括：电动机轴，可以旋转；转子，以所述电动机轴为中心与该电动机轴一体地旋转；定子，配置在所述转子的周围而使该转子旋转；外壳，用于收容所述转子及定子，并且，在内部形成有能够让冷媒流通的冷却通道。所述定子具有包含多个凸部的外周面，该多个凸部在沿周向排列的多个位置分别向径向外侧突出。所述外壳具有包含多个凹部的内周面，该多个凹部与所述各凸部相互嵌合，所述外壳在所述凸部和所述凹部分别嵌合的状态下保持所述定子。所述冷却通道包含：多个主通道，被分别形成在作为在周向上相邻接的凹部之间的区域的凹部之间区域；以及连接通道，在从所述各凹部起远离电动机的轴向的位置横跨该凹部，并将隔着该凹部相邻接的各主通道相互连接。

所述冷却通道具有多个主通道和连接通道的组合，该多个主通道分别形成于凹部之间区域，所述连接通道在从各凹部起远离所述轴向的位置横跨该凹部，并将各主通道相互连接，因此在外壳的径向上，能够将该冷却通道的内侧端形成于比各凹部的外侧端更靠径向内侧、即靠近定子侧的位置。由此，不需明显地扩大外壳的直径及轴向的尺寸，就能够进一步提高冷却通道对定子进行冷却的性能。

对于所述冷却通道的具体形状而言，优选的是所述各主通道具备：一对轴向部，沿着所述外壳的周向隔开间隔地排列，并且，分别沿着与所述电动机的轴向平行的方向延伸；以及折返部，将所述一对轴向部的两端中的一方的端之间相连接，所述连接通道将分别属于相互邻接的主通道并在周向上相互邻接的轴向部的两端之中与所述折返部相反侧的端之间相互连接，以便使所述冷却通道整体在与所述电动机的轴向平行的方向上呈蜿蜒的形状。

例如，与主通道为单纯的面状、且由连接通道将电动机的轴向的两端之中一方的端之间相互连接的冷却通道相比，具有如上所述的蜿蜒形状的冷却通道中不容易发生冷媒的流动偏向主通道的一部分(特别是下部)的偏离流动或滞留等流动障碍。这能促进定子的外周面的均匀冷却，进一步提高冷却效率。

在此情况下优选的是，所述主通道的折返部中位于所述轴向的内侧的面呈朝向该轴向的外侧突出的圆弧状。通过该形状，使折返部分的冷媒的流动、即折返变得顺畅。此外，在用铸模对带冷却通道的外壳进行成型时，能够容易地确保用于界定该冷却通道的型芯的强度，防止制造时的裂纹等。

Claims

1.一种电动机，其特征在于，包括：

电动机轴，可以旋转；

转子，能够以该电动机轴为中心与该电动机轴一体地旋转；

定子，配置在该转子的周围而使该转子旋转；

外壳主体，用于收容所述转子及定子，呈向上开口的盒状，

端盖，以封闭所述外壳主体的向上的开口的方式安装于所述外壳主体，其中，

所述外壳主体及所述端盖构成将所述电动机轴能够旋转地支承的外壳，

所述外壳主体在其内部形成有能够让冷媒流通的冷却通道，

所述定子具有包含多个凸部的外周面，该多个凸部在沿周向排列的多个位置分别向径向外侧突出，

在所述外壳主体的内周面，在与所述多个凸部对应的位置形成多个凹部，各凹部具备供对应的所述凸部嵌入的宽度、纵深、长度，向上敞开，并且各凹部的下端抵接于所述凸部，支承所述定子，

所述冷却通道包括连接通道，所述连接通道将被形成在作为在周向上相邻接的凹部彼此之间的区域的凹部之间区域的主通道、形成在隔着该凹部相邻的接下来的凹部之间区域的主通道连接，该连接通道位于所述凹部的下方，与穿过所述多个凸部的中心的圆在径向上重叠。

2.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于：

还包括覆盖所述定子的填充材料，该填充材料具有电绝缘性和传热性，将在所述定子处产生的热传向形成有所示冷却通道的壳。

3.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于：

所述冷却通道的冷媒进口和冷媒出口分别设置于互相相邻的主通道。

4.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于：

所述冷却通道的冷媒进口和冷媒出口分别设置于特定的一个所述连接通道。

5.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于：

所述冷却通道由蜿蜒状的管形成，所述冷却通道的冷媒进口和冷媒出口分别设置于该管的两端。

6.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于：

所述冷却通道被分割成多个部分，分别在被分割的各部分设置有冷媒进口和冷媒出口。

7.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于：

所述冷却通道的各主通道具备：

一对轴向部，沿着所述外壳的周向隔开间隔地排列并分别沿着与所述电动机的轴向平行的方向延伸；和

折返部，将所述一对轴向部的两端中的一方的端之间相互连接，其中，

所述连接通道将分别属于相互邻接的主通道并在周向上相互邻接的轴向部的两端之中与所述折返部相反侧的端之间相互连接，以便使所述冷却通道整体在与所述电动机的轴向平行的方向上呈蜿蜒的形状。

8.根据权利要求7所述的电动机，其特征在于：

所述主通道的折返部中位于所述轴向的内侧的面呈朝向该轴向的外侧突出的圆弧状。