CN1941550B

CN1941550B - 电机和安装有该电机的泵

Info

Publication number: CN1941550B
Application number: CN2006101394006A
Authority: CN
Inventors: 草野秀树
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec Corp
Priority date: 2005-09-27
Filing date: 2006-09-27
Publication date: 2010-05-26
Anticipated expiration: 2026-09-27
Also published as: JP2007097241A; US20070069841A1; JP4774888B2; CN1941550A

Abstract

本发明提供了一种电机和安装有该电机的泵。在屏蔽电机中，用于遮盖电枢的在第一遮盖部分的相对侧上的表面的第二遮盖部分由压制金属板形成，以使得电机能够小型化并廉价制造。另外，该电机能以这样的方式容易地组装，即，使得第二遮盖部分的底部和母线相互抵靠从而确定电枢沿中心轴线(J1)的位置。

Description

电机和安装有该电机的泵

技术领域

本发明涉及一种电力驱动的电机和安装有该电机的泵。

背景技术

在用于水泵的传统电力驱动的电机中，结合有多个杯状树脂支架(holder)，从而形成用于密封电枢等的空间以将电枢与外部液体隔离。另外，在电机外侧上设置用于驱动电机的电路板，以减少电机内部产生的热，或者避免受电枢中产生的热的任何影响。因此，用于设置电机所需的空间大大增加。

然而，当结合有多个杯状树脂支架从而形成用于密封电枢的空间时，加工成本增加。更加不利的是，为了成型需要增加杯状树脂支架的厚度，并且在使用环境温度较高时需要使用特定的抗热树脂，这增加了材料成本。

发明内容

在根据本发明的电机中，与使用树脂材料形成第二遮盖部分相比，通过遮盖电枢的外侧表面而容纳该电枢的所述第二遮盖部分的凹入部能够以这样的方式廉价制造，即，通过压制作业而形成具有底部的柱形金属板。另外，所述电枢的外周表面和所述第二遮盖部分相互接触，从而能朝向所述第二遮盖部分的外侧释放所述电枢的热。

在根据本发明的所述电机中，使所述第二遮盖部分的所述底部与母线(busbar)的上表面相互抵靠，并使所述母线的下表面或电路板的下表面与所述电枢相互抵靠，从而确定所述电枢沿中心轴线的位置。因此，能够以这样简单的方式确定所述电枢沿所述中心轴线的位置，即，将包括预先固定的所述电路板、所述母线和所述电枢的组从所述第二遮盖部分的开口侧插入，从而使形成在所述开口的相对侧上的所述母线和所述底部相互抵靠。因此，能够廉价地制造所述电机。

附图说明

图1是根据本发明优选实施例1的电力驱动的电机在沿着其中心轴线的方向上的示意性剖视图。

图2是该电机的左侧侧视图。

图3是该电机的右侧侧视图。

图4是该电机的制造步骤的流程图。

图5是在图4中的步骤S1中的状态的示意性说明图。

图6是在图4中的步骤S2中的状态的示意性说明图。

图7是在图4中的步骤S3中的状态的示意性说明图。

图8是在图4中的步骤S4中的状态的示意性说明图。

图9是根据本发明优选实施例2的电力驱动的电机在沿着其中心轴线的方向上的示意性剖视图。

图10是根据优选实施例的示例的泵在沿着其中心轴线的方向上的示意性剖视图。

具体实施方式

图1是根据本发明优选实施例1的电力驱动的电机1的示意性纵向剖视图。图2是电机1从其输出侧观察的左侧侧视图。

电机1包括定子组件3和转动体2，所述定子组件设有具有用于允许液体流入的内侧柱形表面的凹部310，所述转动体在凹部310中围绕凹部310的中心轴线J1转动，如图1所示。电机1是所谓的屏蔽无刷电机，其具有这样的结构，即，通过插设在定子组件3与转动体2之间的分隔板而完全密封电枢。在图1中，在剖面的局部中省去了平行斜线。

转动体2包括：轴21，其沿着中心轴线J1延伸；转子主体22，其以这样的方式形成，即，使得树脂材料在轴21的周边中成型；和场磁体23(仅在图1中示出)，其通过转子主体22而固定在轴21与定子组件3的凹部310的内侧表面之间的轴21的周边中，如图1和图2所示。如图1所示，在轴21的与转子主体22接合的部分中形成防滑槽，从而防止转子主体22独立于轴21转动。

定子组件3包括：第一遮盖部分31，其包括具有底部的柱形部311(下文简称为“柱形部”)和平板部312，所述柱形部的内表面构成所述凹部310，所述平板部是从凹部310的开口大致垂直于中心轴线J1延伸的部分；电枢32，其设在柱形部311的周边中；以及第二遮盖部分33，其用于遮盖电枢32的外侧表面和电枢32的与第一遮盖部分31相对的表面。

第一遮盖部分31的柱形部311必须是非磁性且非导电的，从而防止由于电枢32的磁力而产生涡电流。在本优选实施例中，第一遮盖部分31由树脂材料形成。第二遮盖部分以这样的方式形成，即，通过压制作业形成一金属板(例如，电镀钢板)。第二遮盖部分包括：具有底部的作为凹入部的柱形部331(下文简称为“柱形部”)，其内侧表面大于第一遮盖部分31的凹部；和凸缘部332，其从开口大致垂直于中心轴线J1延伸。第一遮盖部分31的平板部312的上表面和第二遮盖部分33的凸缘部332的下表面通过作为密封件的O型环34而相互结合，从而形成用于密封电枢32的空间。

如图1和图2所示，第一遮盖部分31和第二遮盖部分33相互重叠的部分设有三个穿透这两个部分的安装孔35。电机1例如通过安装孔35紧固在泵壳等上，从而用作水泵的驱动源。

如图1所示，电枢32与第二遮盖部分33的柱形部331的内侧表面330接触。电枢32设置成使其中心轴线与凹部310的中心轴线J1一致。电枢32的由磁性材料形成的芯部321具有多个齿322，所述齿的边缘从芯背(core back)的内周面(环形外周部分)朝中心轴线J1延伸，并布置成以中心轴线J1为径向图案中心的径向图案(即，从第二遮盖部分33的内侧表面330朝轴21和场磁体23延伸)。

电枢32包括：两个绝缘体323，它们用于从两侧朝中心轴线J1遮盖所述多个齿322；和线圈324，其以这样的方式设置，即，在被绝缘体323遮盖的所述多个齿322周围缠绕多层电导线。线圈324以这样的方式形成，即，在齿322和绝缘体323的外周周围朝着中心轴线J1缠绕电导线。绝缘体323使电枢32的芯部321与线圈324电绝缘。芯部321的外侧表面被压入第二遮盖部分33的内侧表面330，以使得电枢32固定在第二遮盖部分33内。

定子组件3在密封空间中还包括：电路板51，在其上安装有用于形成供应给电枢32的驱动电流的电子部件；和母线52，其用于将驱动电流从电路板51导向电枢32(在图1中，对母线52的剖面在电路板51的右侧上下方提供有平行斜线)。

图3是图1的电机1从其输出侧的相对侧观察的右侧侧视图。具有环形形状的母线52的大致形状由虚线示出。

母线52由树脂材料形成为环形，以使得多个端子521和连接器522相互成一整体，如图1所示，通过敛缝使来自线圈324的电导线连接至所述端子，并且如图1和图3所示，外部配线连接至所述连接器。从而母线52电连接到电路板51和电枢32。

连接器522具有连接器引脚(connector pin)5221。从连接器引脚5221向连接器522输入从外部电源供应的电力、具有预定频率的用于控制转动的信号等。这些输入通过连接器522传送至电路板51。在电路板51中，在预定正时从供应的电力通过作为安装在电路板上的电子部件的IC(集成电路)而产生具有u、v和w相的驱动电流。这些驱动电流通过母线52的端子521(经过所述端子传送)供应至电枢32。因此，在电枢32与场磁体23之间产生以中心轴线J1为中心的转矩，该转矩使凹部310中的转动体2转动。

如图1所示，母线52的端子521的一部分和每个连接器引脚5221的一部分朝第一遮盖部分31侧(即，转动体2侧)突出。接着，将各个突出部分插入电路板51中并焊接到其上，母线52与电路板51接触从而被固定。另外，母线52抵靠第二遮盖部分33的在第一遮盖部分31的相对侧的底部从而被固定。这时，在连接器522的抵靠第二遮盖部分33的部分处设置作为密封件的O型环36。O型环36能够防止液体从外部流入第二遮盖部分33。在图1中，示出了母线52的设在端子521周边中并在端子521后方的部分，从而表示第二遮盖部分33的底部与母线52相互抵靠的状态。

在用于泵的传统电机中，对应于第一遮盖部分31的部分由树脂材料形成，与之相对应地，对应于第二遮盖部分33的部分由同样的树脂材料形成。然而，在根据本发明的电机1中，选择金属板作为所述材料，并对其进行压制作业从而形成第二遮盖部分33。因此，与由树脂材料形成第二遮盖部分33相比，能够提高生产率，同时能够降低材料和加工成本。因此，能够降低电机的制造成本。另外，与树脂材料相比，在压制金属板的情况下能够减少第二遮盖部分33的厚度，这使得电机小型化。电枢32的芯部321被压入第二遮盖部分33，从而电枢32能容易地接触第二遮盖部分33。因为第二遮盖部分33由金属形成，所以在电枢32中产生的热能够有利地通过第二遮盖部分33释放。

参照图4至图8，描述电机1的制造步骤。图4是电机1的制造步骤的流程图。图5至图8是表示在各个步骤中的状态的示意图。

首先，参照图5，使固定有电路板51的母线52的下表面和从上侧被遮盖的绝缘体323的上表面相互抵靠。在前述状态下，导电线的端部(线圈端部)被敛缝从而固定在母线52的端子521上(图4中所示的步骤S1)。导电线的所述端部和端子521可通过除敛缝之外的钎焊或焊接而固定。

参照图6，将在步骤S1中形成的包括电枢32、电路板51和母线52的组件从第二遮盖部分33的开口侧插入。在第二遮盖部分33的底部形成开口孔333。插入母线52以使得连接器522插入穿过开口孔333。然后，使母线52的上表面和第二遮盖部分33的底部处的下表面相互抵靠，从而确定母线52沿着中心轴线J1的位置(图4中所示的步骤S2)。在步骤S2中，O型环36设在母线52的连接器522的上表面上。当母线52的上表面和第二遮盖部分33的底部处的下表面相互抵靠时，O型环36抵靠开口孔333的周边从而被挤压(crush)。因此，在第二遮盖部分33的底部与母线52的上表面之间的间隔嵌入有挤压的O型环36。因此，O型环36防止了液体通过开口孔333从外部侵入第二遮盖部分33。另外，在步骤S2中，电枢32的芯部321的外周面被压入第二遮盖部分33的内侧表面330，从而确定电枢32的径向位置。

接下来，参照图7，将第一遮盖部分31从第二遮盖部分33的开口侧插入，从而穿透电枢32的齿322的内周面(图4中所示的步骤S3)。当第一遮盖部分31的平板部312的下表面和第二遮盖部分33的凸缘部332的上表面相互抵靠时，就确定了第一遮盖部分31沿着中心轴线J1的位置。O型环34设在平板部312中。然后，使平板部312抵靠凸缘部332，从而O型环34被挤压，该O型环嵌入平板部312与凸缘部332之间的间隔。因此，O型环34防止了液体从外部侵入第二遮盖部分33。在步骤S3中形成定子组件3。

接下来，参照图8，将转动体2插入穿过第一遮盖部分33的内侧表面(即定子组件3的凹部310)(图4中所示的步骤S4)。从而形成电机1。

定子组件3能够仅从一个插入方向形成在第二遮盖部分33的开口侧上。因此，可有利于组装过程。结果，能够提高生产率，同时能够降低制造成本。另外，母线52和电枢32插入并抵靠第二遮盖部分33的位置是沿着中心轴线J1的位置。因此，不必准备特定夹具用于在生产定子组件3时确定沿着中心轴线J1的位置。所以，能够容易地制造定子组件3。

在电机1中，电路板51和母线52非常靠近定子组件3的密封空间中的线圈端部设置，这有利于将电线连接到线圈324。另外，因为结合有电路板51，所以进一步减小了用于安装电机1的空间。在电路板51设置成比第一遮盖部分31的底部更靠近平板部312侧的情况下，需要使电路板51为环形，从而将第一遮盖部分31的柱形部311插入电路板51，因此减小了电路板51的面积。这里产生的缺点是，因为降低了设计电路板51中的布线图案的自由度，所以可能不能安装必需的电子部件。然而，在根据本发明的电机1中，电路板51不必为环形，因为电路板51设置成比第一遮盖部分31的底部更靠近第二遮盖部分33的底部侧。因此，电路板51的面积能足够大。

另外，母线52接触电路板51并固定在其上，并且抵靠由金属形成的第二遮盖部分33，从而能有利地释放电路板51中产生的热。如图1所示，在电机1中，在从上侧被遮盖的绝缘体323抵靠电路板51时就确定了电枢32沿着中心轴线J1的位置。在这样的结构中，能够以这样的方式确定电枢32沿着中心轴线J1的位置，即，使得从上侧被遮盖的绝缘体323在插入母线52和电路板51之后抵靠母线52，从而抵靠第二遮盖部分33的在第一遮盖部分31的相对侧上的底部。

接下来，参照图9，描述本发明的优选实施例2。图9是根据优选实施例2的电力驱动的电机1a的纵向剖视图。除了图1中所示的电机1中的定子组件3的电枢32和第二遮盖部分33被形状不同的部件替代之外，电机1a的结构与图1所示的电机1的结构相同。因此，除了前述部件之外的相同部件提供有与如图1所示相同的附图标记。

电机1a的电枢32a在其外周面中在芯部321与绝缘体323之间包括台阶部320a，芯部321在该台阶部处向外突出。第二遮盖部分33a包括台阶部330a，在该台阶部中内周表面330的直径在其底侧上减小。

在电机1a中，如图4所示，当母线52、电路板51和电枢32a被组装并插入第二遮盖部分33a中时，电枢32a的台阶部320a(具体地，芯部321)抵靠第二遮盖部分33a的台阶部330a，从而确定电枢32a沿着中心轴线J1的位置。因此，在电机1a的组装中，能够以这样简单的方式容易并精确地确定电枢32a的位置，即，使得包括电枢32a的组件插入第二遮盖部分33a。之后，固定设有O型环34的第一遮盖部分31。这样，能够实现这样简化的组装过程。

接下来，参照图10，描述根据优选实施例的示例的安装有根据本发明的电机1的泵。图10是其中安装有根据本发明的电机1的泵的示例的纵向剖视图。

泵6包括抵靠第一遮盖部分31的平板部312的第一泵壳61，以及通过抵靠第一泵壳61而形成泵室63的第二泵壳62。在泵室63中设置有固定在轴21上并与转动体2一体转动的叶轮64。

在第一泵壳61中形成有沿着中心轴线J1穿透轴21的贯通开口孔610。用于沿径向可转动地支承轴21的轴承65固定在开口孔610的内侧周面上。轴承65由树脂材料形成为大致柱形形状，其具有沿着中心轴线J1穿透轴21的贯通开口孔。

第二泵壳62包括流入端口620和流出端口621，液体通过所述流入端口流入泵室63，泵室63中的液体通过所述流出端口流出。流入端口620沿着中心轴线J1形成。流出端口621沿着径向形成。

在泵室63中形成有螺旋形流道(未示出)，流出端口621沿着该流道周向形成。当叶轮64转动时，流道中的液体沿叶轮64转动的方向行进(head)，并沿着该流道流动。

根据本发明的电机和泵期望地安装在车辆中。与普通家庭中的家用电器相比，在车辆中要求确保抗高温性。因此，具体地，当第二遮盖部分33由树脂材料形成时，需要能够应付高温的特定树脂材料，这显著增加了第二遮盖部分33的材料成本。然而，当第二遮盖部分33由经过压制作业的金属板形成时，能够将材料成本控制为较低，同时确保电枢32的放热性。因此，能够廉价地提供在诸如车辆的高温环境中耐久的电机和泵。

至此为止描述了本发明的优选实施例，然而，本发明不限于前述实施例，而能够进行各种修改。

例如，根据优选实施例的电机1和1a采用所谓的无传感器驱动，其中未使用诸如霍尔元件的用于检测转动位置的元件。可以在电路板51上设置用于检测转动位置的元件，从而控制电机的驱动。

在前述优选实施例中，第一遮盖部分31由树脂材料形成，然而，第一遮盖部分31也可由非导电材料或非磁性材料形成。另外，第一遮盖部分31可由多个组合部件形成，在这种情况下，第二遮盖部分33和33a可由除电镀钢板之外的金属板形成。

第一遮盖部分31在柱形部311的开口侧上设有平板部312。平板部312可具有各种形状，只要其设置为大致垂直于中心轴线J1延伸的部分即可。第二遮盖部分33的凸缘部332也可以根据第一遮盖部分31而具有各种形状。

设在第一遮盖部分31与第二遮盖部分33之间的密封件可以不是O型环34，而可以使用粘合剂或固化树脂作为密封件。

电枢32的绝缘体323的上表面抵靠母线52的下表面，然而，该上表面也可抵靠电路板51的下表面，从而确定电枢32沿中心轴线J1的位置。

在根据第二优选实施例的电机1a中，第二遮盖部分33的直径在底侧上减小，从而形成台阶部330a。台阶部330a能以任何其它方式设置，只要其从内侧表面330向内突出即可。例如，柱形部331的内侧表面330的一部分可变形，从而沿周向布置多个向内突出的突起作为所述台阶部，并且可以通过抵靠所述多个突起的电枢32的台阶部320a来确定电枢32沿中心轴线J1的位置。形成台阶部330a可以提高第二遮盖部分33的强度。期望的是台阶部330a形成为圆形。

Claims

1.一种电力驱动的电机，该电机包括：

第一遮盖部分，该第一遮盖部分不透水并由树脂材料形成，并且包括：凹部，该凹部具有在其一端封闭的柱形形状；和平板部，该平板部从所述凹部的开口边缘朝径向向外的方向延伸；

电枢，该电枢具有布置在所述第一遮盖部分的所述凹部周围的多个齿，所述齿的各个顶端指向径向向内的方向；

轴，该轴沿着所述第一遮盖部分的所述凹部的中心轴线延伸，该轴的一端容纳在所述凹部中；

场磁体，该场磁体直接或间接固定在所述轴上，该场磁体的磁极沿周向布置；

第二遮盖部分，该第二遮盖部分通过压制作业由金属板形成并固定有所述第一遮盖部分，该第二遮盖部分具有一凹入部，在该凹入部中容纳有所述电枢和所述第一遮盖部分的所述凹部；以及

密封件，该密封件用于通过在所述第一遮盖部分与所述第二遮盖部分接触的部分处介入它们之间而密封限定在它们之间的空间；其中

转动体包括所述轴和所述场磁体；并且

定子组件包括所述第一遮盖部分、所述电枢、所述第二遮盖部分和所述密封件，

在所述第二遮盖部分的所述凹入部的底部与所述第一遮盖部分的所述凹部的底部之间设置有电路板，在该电路板上安装有用于产生供应给所述电枢的驱动电流的电子部件，

该电机还包括接触所述电路板从而被固定的母线，该母线还电连接到所述电路板和所述电枢从而将所述驱动电流引导至所述电枢，其中

所述母线抵靠所述第二遮盖部分的所述凹入部的所述底部，

所述电枢包括：

芯部，该芯部以多层地设置多个磁性薄板的方式形成；

线圈，该线圈以在所述芯部周围缠绕电导线的方式形成；以及

两个或更多个绝缘体，所述绝缘体遮盖所述芯部，并且所述电导线缠绕在所述绝缘体上从而使所述芯部与所述线圈相互绝缘，其中

所述母线抵靠所述第二遮盖部分的在所述第一遮盖部分的相对侧上的所述底部，并且

所述绝缘体抵靠所述电路板或所述母线，从而确定所述电枢沿所述中心轴线的位置。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，

所述电枢接触所述第二遮盖部分的内侧表面。

3.根据权利要求2所述的电机，其特征在于，

所述电枢的外侧表面被压入所述第二遮盖部分的内侧表面中。

4.根据权利要求2所述的电机，其特征在于，

所述第二遮盖部分的所述内侧表面具有向内突出的台阶部，并且

所述电枢抵靠所述第二遮盖部分的所述台阶部，从而确定所述电枢沿所述中心轴线的位置。

5.一种泵，该泵包括：

根据权利要求1所述的电机；

第一泵壳，该第一泵壳在所述凹部处具有一盖；

第二泵壳，该第二泵壳用于通过抵靠所述第一泵壳而形成泵室；

轴承，该轴承用于可转动地支承所述转动体，该轴承设在所述第二泵壳中；以及

叶轮，该叶轮用于通过在固定于所述轴上时与所述转动体一体转动而形成液体通道，该叶轮设在所述泵室中。

6.根据权利要求5所述的泵，其特征在于，

该泵安装在车辆中。

7.一种电力驱动的电机，该电机包括：

第一遮盖部分，该第一遮盖部分不透水并包括：凹部，该凹部具有在其一端封闭的柱形形状；和平板部，该平板部从所述凹部的开口边缘朝径向向外的方向延伸；

第二遮盖部分，该第二遮盖部分固定在所述第一遮盖部分上，并具有一凹入部，在该凹入部中容纳有所述电枢和所述第一遮盖部分的所述凹部；以及

密封件，该密封件用于通过在所述第一遮盖部分与所述第二遮盖部分接触的部分处介入它们之间而密封限定在它们之间的空间；

母线，该母线接触电路板从而被固定，该母线还电连接到所述电路板和所述电枢从而将驱动电流引导至所述电枢，其中

所述母线的上表面接触所述第二遮盖部分的所述底部的下表面，从而确定所述母线沿所述中心轴线的位置，并且

所述电枢的上部分接触所述母线的下表面或所述电路板的下表面，从而确定所述电枢沿所述中心轴线的位置，

所述电枢包括：

芯部，该芯部以沿着所述中心轴线多层地设置多个磁性薄板的方式形成；

从上侧被遮盖的绝缘体的上表面抵靠所述母线的下表面或所述电路板的下表面，从而确定所述电枢沿着所述中心轴线的位置。

8.根据权利要求7所述的电机，其特征在于，

所述第二遮盖部分通过压制作业由金属板形成，并且

所述电枢接触所述第二遮盖部分的内侧表面。

9.一种泵，该泵包括：

根据权利要求7所述的电机；

第一泵壳，该第一泵壳在所述凹部处具有一盖；

10.根据权利要求9所述的泵，其特征在于，

该泵安装在车辆中。

11.一种电力驱动的电机的制造过程，

该电机包括：

转动体包括所述轴和所述场磁体；并且

所述母线抵靠所述第二遮盖部分的所述凹入部的所述底部，

该制造过程包括以下步骤：

a)将所述电路板固定在用于向所述电枢供应驱动电流的所述母线上，以将所述电路板与所述母线电连接；

b)将所述母线设定在相对于所述电枢的预定位置和方位，并与所述电枢电连接；

c)通过所述第二遮盖部分的开口将包括所述电路板、所述母线和所述电枢的组插入所述第二遮盖部分的所述凹入部，并通过使所述母线抵靠所述第二遮盖部分的所述凹入部的所述底部而使所述组相对于所述第二遮盖部分定位；以及

d)通过在所述第一遮盖部分和所述第二遮盖部分之间插设密封件而密封由所述第一遮盖部分和所述第二遮盖部分限定的空间，包括所述电路板、所述母线和所述电枢的所述组已经插入并定位在所述空间内。

12.根据权利要求11所述的电机制造过程，其特征在于，

所述电枢包括：

在所述步骤c)中，使所述电枢的芯部与所述第二遮盖部分相互抵靠，从而确定所述电枢沿径向的位置。

13.根据权利要求11所述的电机制造过程，其特征在于，

所述电枢包括：

在所述步骤b)中，使从上侧被遮盖的绝缘体的上表面与所述母线的下表面或所述电路板的下表面相互抵靠，从而确定所述母线相对于所述电枢沿着所述中心轴线的位置。