DE102016103408B4

DE102016103408B4 - Mit einem aussenzylinder versehener stator, und motor

Info

Publication number: DE102016103408B4
Application number: DE102016103408.8A
Authority: DE
Inventors: Tatsuya Senoo
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2015-03-06
Filing date: 2016-02-26
Publication date: 2022-12-29
Anticipated expiration: 2036-02-27
Also published as: JP6208702B2; CN105939068B; CN205565914U; US10250106B2; DE102016103408A1; US20160261174A1; CN105939068A; JP2016165207A

Abstract

Stator (20) eines Motors (10), umfassend:einen Statorkern (22) der zylinderförmiges hinteres Joch (30) und einen Zahn (32), welcher von dem hinteren Joch (30) radial nach innen vorspringt, aufweist;eine Spule (24), die um den Zahn (32) gewickelt ist;einen Außenzylinder (26), der das hintere Joch (30) umgibt;einen wärmeleitenden Teil (56, 60), der mit einer inneren Umfangsfläche (26a) des Außenzylinders und einem Spulenende (24a, 24b) der Spule in Kontakt steht; undeinen Verbindungsteil (58), der sich so in der Umfangsrichtung des Außenzylinders (26) erstreckt, dass er mit dem wärmeleitenden Teil (56) verbunden ist, wobei der Verbindungsteil (58) mit der inneren Umfangsfläche des Außenzylinders (26a) in Kontakt steht, wobei der Verbindungsteil (58) eine Breite in der radialen Richtung aufweist, die kleiner als jene des wärmeleitenden Teils (56) ist.

Description

1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen mit einem Außenzylinder versehenen Stator und einen Motor.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Ein Stator, der aus einem Statorkern und einem Außenzylinder, der so angeordnet ist, dass er den Statorkern umgibt, und aufgeschrumpft usw. ist, um ihn an einem Außenumfang des Statorkerns zu befestigen und dadurch eine Verformung des Statorkerns zu verhindern, ist in der Technik bekannt (zum Beispiel die Japanische Patentveröffentlichung JP 2012- 143 064 A ). Weitere beispielhafte Statoren sind aus den Druckschriften JP 2002- 191 155 A , DE 10 2004 026 453 A1 , US 7 948 126 B2 und JP 2007- 104 783 A bekannt.
Bei derartigen Statoren wird eine Technik gewünscht, die eine Verformung von Aufbaubestandteilelementen des Stators verhindert und Wärme, die während des Betriebs durch die Spulen erzeugt wird, wirksam beseitigt.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung ist in den Ansprüchen angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Weitere in dieser Beschreibung erwähnte Ausführungsformen die nicht unter die Ansprüche fallen, dienen lediglich dem besseren Verständnis der Erfindung.
Nach einem Gesichtspunkt der Erfindung umfasst ein Stator eines Motors einen Statorkern, der ein zylinderförmiges hinteres Joch und einen Zahn, welcher von dem hinteren Joch radial nach innen vorspringt, aufweist; eine Spule, die um den Zahn gewickelt ist; einen Außenzylinder, der das hintere Joch umgibt; und einen wärmeleitenden Teil, der mit einer inneren Umfangsfläche des Außenzylinders und einem Spulenende der Spule in Kontakt steht.
Der Stator kann mehrere Zähne aufweisen, die so angeordnet sind, dass sie in einer Umfangsrichtung aneinandergereiht sind. Der Stator kann mehrere wärmeleitende Teile umfassen, die so angeordnet sind, dass sie in der Umfangsrichtung aneinandergereiht sind. Ein jeder mehreren wärmeleitenden Teile kann mit dem Spulenende der Spule, die um einen jeden der mehreren Zähne gewickelt ist, in Kontakt stehen.
Der Stator kann ferner einen Verbindungsteil umfassen, der sich so in der Umfangsrichtung des Außenzylinders erstreckt, dass er mit dem wärmeleitenden Teil verbunden ist, und der mit der inneren Umfangsfläche des Außenzylinders in Kontakt steht. Der wärmeleitende Teil kann eine Breite in der radialen Richtung aufweisen, die gleich oder größer als jene des Verbindungsteils ist.
An der inneren Umfangsfläche des Außenzylinders kann eine Stufe so gebildet sein, dass sie sich in der Umfangsrichtung erstreckt. Der wärmeleitende Teil und der Verbindungsteil können auf der Stufe angeordnet sein. An einer äußeren Umfangsfläche des Außenzylinders kann eine Rippe zur Ableitung von Wärme oder ein Fluidpfad für den Durchgang eines Kühlmittels gebildet sein. Der wärmeleitende Teil kann an jenem seiner Teile, an dem der wärmeleitende Teil mit dem Spulenende in Kontakt steht, einen Isolator aufweisen.
Nach einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung umfasst ein Motor den oben angeführten Stator. Der Motor kann ferner ein Gebläse zum Kühlen des Außenzylinders umfassen.
Figurenliste
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die ausführliche Beschreibung anschaulicher Ausführungsformen der Erfindung und weiterer Beispiele, die in den beiliegenden Zeichnungen gezeigt sind, erläutert werden, wobei

1 eine geschnittene Seitenansicht eines Motors nach einer Ausführungsform der Erfindung ist;
2 eine von der in der Achsenrichtung vorderen Seite her gesehene Ansicht des in 1 gezeigten Stators ist;
3 eine Ansicht des in 2 gezeigten Stators ist, wobei die wärmeleitenden Teile weggelassen sind;
4 eine perspektivische Schnittansicht eines Teils des in 2 gezeigten Stators ist, wobei die wärmeleitenden Teile gestrichelt angegeben sind;
5 eine geschnittene Seitenansicht eines Motors nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist;
6 eine von der in der Achsenrichtung vorderen Seite her gesehene Ansicht des in 5 gezeigten Stators ist;
7 eine perspektivische Schnittansicht eines Teils des in 5 gezeigten Stators ist, wobei die wärmeleitenden Teile gestrichelt angegeben sind;
8 eine von der in der Achsenrichtung vorderen Seite her gesehene Ansicht des Stators nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist;
9 eine perspektivische Schnittansicht eines Teils des in 8 gezeigten Stators ist;
10 eine Ansicht zur Erklärung eines Außenzylinders nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist, die 9 entspricht;
11 eine Ansicht zur Erklärung eines Außenzylinders nach noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist, die 9 entspricht;
12 eine Ansicht zur Erklärung eines Außenzylinders nach noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist, die 9 entspricht; und
13 eine Ansicht zur Erklärung eines an dem wärmeleitenden Teil bereitgestellten Isolators ist, die 9 entspricht.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Nachstehend werden Ausführungsformen der Erfindung auf Basis der Zeichnungen ausführlich erklärt werden. Zuerst wird unter Bezugnahme auf 1 ein Motor 10 nach einer Ausführungsform der Erfindung erklärt werden. Es ist zu beachten, dass in der folgenden Beschreibung die Achsenrichtung eine Richtung entlang der Achse O der in 1 gezeigten Welle 14 angibt, die radiale Richtung eine radiale Richtung eines Kreises, der um die Achse O zentriert ist, angibt, und die Umfangsrichtung eine Umfangsrichtung des Kreises, der um die Achse O zentriert ist, angibt. Ferner gibt zur Bequemlichkeit die Richtung des in den Figuren gezeigten Pfeils F die Vorwärtsrichtung in der Achsenrichtung (d.h., in der Achsenrichtung vorne) an.
Der Motor 10 weist einen Stator 20, einen Rotor 12, der drehbar innerhalb des Stators 20 angeordnet ist, und ein Gebläse 18, das radial außerhalb des Stators 20 angeordnet ist, auf. Der Rotor 20 weist eine Welle 14 und einen Rotorkern 16, der an der Außenseite in der radialen Richtung der Welle 14 fixiert ist, auf. Im Inneren des Rotorkerns 16 werden Magnete (nicht gezeigt) gehalten. Der Rotor 20 dreht sich um die Achse O.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 1 bis 4 der Stator 20 erklärt werden. Der Stator 20 weist einen Statorkern 22, Spulen 24, einen Außenzylinder 26 und mehrere wärmeleitende Teile 28 und 29 auf.
Der Statorkern 22 besteht z.B. aus mehreren magnetischen Stahlblechen, die in der Achsenrichtung gestapelt sind. Der Statorkern 22 weist ein zylinderförmiges hinteres Joch 30 und mehrere Zähne 32, die von dem hinteren Joch 30 radial nach innen vorspringen, auf. Bei dieser Ausführungsform sind insgesamt zwölf Zähne so angeordnet, dass sie in der Umfangsrichtung in im Wesentlichen gleichen Abständen aneinandergereiht sind.
Die Spulen 24 sind jeweils um die Zähne 32 gewickelt. Jede Spule 24 weist ein Spulenende 24a an der Vorderseite in der Achsenrichtung und ein Spulenende 24b an der Hinterseite in der Achsenrichtung auf. Das Spulenende 24a ist ein Teil der um den Zahn 32 gewickelten Spule 24, das in der Achsenrichtung von dem Zahn 32 nach vorne vorspringt. Andererseits ist das Spulenende 24b ein Teil der um den Zahn 32 gewickelten Spule 24, das von dem Zahn 32 in der Achsenrichtung nach hinten vorspringt.
Der Außenzylinder 26 ist ein zylinderförmiges Element, das aus einem nichtmagnetischen Material wie etwa Aluminium oder Kupfer hergestellt ist. Der Außenzylinder 26 ist so angeordnet, dass er das hintere Joch 30 von radial außen her umgibt, und ist z.B. durch Aufschrumpfen an dem hinteren Joch 30 fixiert. Das Gebläse 18 erzeugt einen Luftstrom zu dem Außenzylinder 26, wodurch der Außenzylinder 26 gekühlt werden kann.
Die wärmeleitenden Teile 28 sind an der in der Achsenrichtung vorderen Seite der Spulenenden 24a angeordnet. Bei dieser Ausführungsform sind insgesamt zwölf wärmeleitende Teile 28 in der Umfangsrichtung in im Wesentlichen gleichen Abständen so angeordnet, dass sie den Positionen der Zähne 32 entsprechen.
Jeder der wärmeleitenden Teile 28 ist ein im Wesentlichen viereckiges Plattenelement mit einer vorherbestimmten Dicke und steht an seiner radial äußeren Endfläche 28a mit der inneren Umfangsfläche 26a des Außenzylinders 26 in Kontakt. Ferner steht jeder der wärmeleitenden Teile 28 an seiner in der Achsenrichtung hinteren Endfläche 28b von der in der Achsenrichtung vorderen Seite her mit dem Spulenende 24a der Spule 24, die um den entsprechenden Zahn 32 gewickelt ist, in Kontakt.
Andererseits sind die wärmeleitenden Teile 29 an der in der Achsenrichtung hinteren Seite der Spulenenden 24b angeordnet. Jeder der wärmeleitenden Teile 29 weist einen Aufbau auf, der jenem der oben angeführten wärmeleitenden Teile 28 ähnlich ist. Insbesondere sind insgesamt zwölf wärmeleitende Teile 29 in der Umfangsrichtung in im Wesentlichen gleichen Abständen so angeordnet, dass sie den Positionen der Zähne 32 entsprechen.
Jeder der wärmeleitenden Teile 29 steht an seiner radial äußeren Endfläche 29a mit der inneren Umfangsfläche 26a des Außenzylinders 26 in Kontakt. Ferner steht jeder der wärmeleitenden Teile 29 an seiner in der Achsenrichtung vorderen Endfläche 29b von der in der Achsenrichtung hinteren Seite her mit dem Spulenende 24b der Spule 24, die um den entsprechenden Zahn 32 gewickelt ist, in Kontakt.
Zum Beispiel ist eines aus den wärmeleitenden Teilen 28 und 29 einstückig an der inneren Umfangsfläche 26a des Außenzylinders 26 gebildet, während das andere aus einem unabhängigen Element, das von dem Außenzylinder 26 getrennt ist, hergestellt ist und z.B. durch Schweißen oder Kleben an der inneren Umfangsfläche 26a des Außenzylinders fixiert ist.
Die wärmeleitenden Teile 28 und 29 sind vorzugsweise aus einem nichtmagnetischen Material wie Aluminium oder Kupfer hergestellt, um zu verhindern, dass darin ein Wirbelstrom gebildet wird. Doch die wärmeleitenden Teile 28 und 29 können aus einem magnetischen Material bestehen. Ferner ist jeder der wärmeleitenden Teile 28 und 29 vorzugsweise aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit hergestellt.
Somit sind bei dieser Ausführungsform die wärmeleitenden Teile 28, 29 so bereitgestellt, dass sie sowohl mit dem Außenzylinder 26 als auch mit den Spulenenden 24a, 24b der Spulen 24 in Kontakt stehen. Durch diesen Aufbau wird ein Teil der Wärme, die während des Betriebs des Motors 10 an den Spulen 24 erzeugt wird, durch die wärmeleitenden Teile 28, 29 zu dem Außenzylinder 26 geleitet und von dem Außenzylinder 26 zu der Außenluft abgeleitet. Daher ist es möglich, die Wärmeableitungswirkung des Stators 20 zu verbessern.
Ferner sind bei dieser Ausführungsform die wärmeleitenden Teile 28, die mit den Spulenenden 24a in Kontakt stehen, und die wärmeleitenden Teile 29, die mit den Spulenenden 24b in Kontakt stehen, bereitgestellt. Durch diesen Aufbau ist es möglich, Wärme von den Spulenenden 24a und 24b an beiden Seiten in der Achsenrichtung der Spulen 24 durch die wärmeleitenden Teile 28 bzw. 29 zu beseitigen, wodurch die Wärmeableitungswirkung des Stators 20 wirksamer verbessert werden kann.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 5 bis 7 ein Motor 40 nach einer anderen Ausführungsform erklärt werden. Es ist zu beachten, dass bei den verschiedenen nachstehend erklärten Ausführungsformen Elementen, die jenen bei den bereits erklärten Ausführungsformen ähnlich sind, die gleichen Bezugszeichen zugeteilt werden und auf ihre ausführlichen Beschreibungen verzichtet werden wird.
Der Motor 40 weist einen Stator 50 und den Rotor 12, der drehbar radial innerhalb des Stators 50 angeordnet ist, auf. Der Stator 50 weist den Statorkern 22, die Spulen 24, den Außenzylinder 26 und wärmeleitende Ringe 52 und 54 auf.
Der wärmeleitende Ring 52 ist ein ringförmiges Plattenelement mit einer vorherbestimmten Dicke und ist an der in der Achsenrichtung vorderen Seite des Spulenendes 24a angeordnet. Insbesondere weist der wärmeleitende Ring 52 wärmeleitende Teile 56 und Verbindungsteile 58 auf. Bei dieser Ausführungsform sind insgesamt zwölf wärmeleitende Teile 56 in der Umfangsrichtung in im Wesentlichen gleichen Abständen so angeordnet, dass sie den Positionen der Zähne 32 entsprechen.
Jeder der wärmeleitenden Teile 56 ist ein im Wesentlichen viereckiges Plattenelement und steht an seiner radial äußeren Endfläche 56a mit der inneren Umfangsfläche 26a des Außenzylinders 26 in Kontakt. Ferner steht jeder der wärmeleitenden Teile 56 an seiner in der Achsenrichtung hinteren Endfläche von der in der Achsenrichtung vorderen Seite her mit dem Spulenende 24a der Spule 24, die um den entsprechenden Zahn 32 gewickelt ist, in Kontakt. Bei dieser Ausführungsform ist die Breite W₁ in der radialen Richtung eines jeden wärmeleitenden Teils 56 so festgelegt, dass sie größer als die Breite W₂ in der radialen Richtung eines jeden Verbindungsteils 58 ist.
Jeder der Verbindungsteile 58 ist ein im Wesentlichen bogenförmiges Plattenelement und erstreckt sich in der Umfangsrichtung zwischen zwei wärmeleitenden Teilen 56, die in der Umfangsrichtung zueinander benachbart sind. Der Verbindungsteil 58 ist an einem Ende in der Umfangsrichtung einstückig mit einem wärmeleitenden Teil 56, der an einer Seite in der Umfangsrichtung positioniert ist, verbunden, während er an dem anderen Ende in der Umfangsrichtung einstückig mit dem anderen wärmeleitenden Teil 56, der an der anderen Seite in der Umfangsrichtung positioniert ist, verbunden ist.
Somit sind bei dieser Ausführungsform insgesamt zwölf Verbindungsteile 56 in der Umfangsrichtung in Reihe angeordnet. Jeder der Verbindungsteile 58 ist so angeordnet, dass seine äußere Umfangsfläche 58a mit der inneren Umfangsfläche 26a des Außenzylinders 26 in Kontakt steht.
Auf diese Weise definieren die Endflächen 56a der wärmeleitenden Teile 56 und die äußeren Umfangsflächen 58a der Verbindungsteile 58 eine zylinderförmige äußere Umfangsfläche 52a des wärmeleitenden Rings 52. Die äußere Umfangsfläche 52a steht mit der inneren Umfangsfläche 26a des Außenzylinders 26 in einem Flächenkontakt.
Andererseits ist der wärmeleitende Ring 54 an der in der Achsenrichtung hinteren Seite der Spulenenden 24b angeordnet und weist einen ähnlichen Aufbau wie der oben angeführte wärmeleitende Ring 52 auf. Insbesondere verfügt der wärmeleitende Ring 54 über insgesamt zwölf wärmeleitende Teile 60, die in der Umfangsrichtung in im Wesentlichen gleichen Abständen so angeordnet sind, dass sie den Positionen der Zähne 32 entsprechen; und insgesamt zwölf Verbindungsteile 62, wovon sich jeder zwischen zwei wärmeleitenden Teilen 60, die in der Umfangsrichtung zueinander benachbart sind, erstreckt.
Jeder der wärmeleitenden Teile 60 steht an seiner radial äußeren Endfläche 60a mit der inneren Umfangsfläche 26a des Außenzylinders 26 in Kontakt, während er an seiner in der Achsenrichtung vorderen Endfläche 60b von der in der Achsenrichtung hinteren Seite her mit dem Spulenende 24b der Spule 24, die um den entsprechenden Zahn 32 gewickelt ist, in Kontakt steht. Ferner ist die Breite W₁ in der radialen Richtung jedes wärmleitenden Teils 60 so festgelegt, dass sie größer als die Breite W₂ in der radialen Richtung jedes Verbindungsteils 62 ist.
Jeder der Verbindungsteile 62 ist an einem Ende in der Umfangsrichtung einstückig mit einem wärmeleitenden Teil 60, der an einer Seite in der Umfangsrichtung positioniert ist, verbunden, während er an dem anderen Ende in der Umfangsrichtung einstückig mit dem anderen wärmeleitenden Teil, der an der anderen Seite in der Umfangsrichtung positioniert ist, verbunden ist. Jeder Verbindungsteil 62 ist so angeordnet, dass seine äußere Umfangsfläche (nicht gezeigt) mit der inneren Umfangsfläche 26a des Außenzylinders 26 in Kontakt steht.
Auf diese Weise definieren die Endflächen 60a der wärmleitenden Teile 60 und die äußeren Umfangsflächen der Verbindungsteile 62 eine zylinderförmige äußere Umfangsfläche (nicht gezeigt) des wärmeleitenden Rings 54, die mit der inneren Umfangsfläche 26a des Außenzylinders 26 in einem Flächenkontakt steht.
Es ist zu beachten, dass die wärmeleitenden Ringe 52 und 54 einstückig an der inneren Umfangsfläche 26a des Außenzylinders 26 gebildet sein können. Alternativ können die wärmeleitenden Ringe 52 und 54 aus unabhängigen Elementen, die von dem Außenzylinder 26 getrennt sind, bestehen und durch Schweißen, Aufschrumpfen usw. an der inneren Umfangsfläche 26a des Außenzylinders 26 fixiert sein. Die wärmeleitenden Ringe 52 und 54 sind vorzugsweise aus einem nichtmagnetischen Material wie etwa Aluminium oder Kupfer hergestellt, können aber aus einem magnetischen Material hergestellt sein. Ferner sind die wärmeleitenden Ringe 52 und 54 vorzugsweise aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit hergestellt.
Bei dieser Ausführungsform sind die wärmeleitenden Teile 56, 60 so bereitgestellt, dass sie sowohl mit dem Außenzylinder 26 als auch mit den Spulenenden 24a, 24b der Spulen 24 in Kontakt stehen. Durch diesen Aufbau wird ein Teil der Wärme, die während des Betriebs des Motors 40 an den Spulen 24 erzeugt wird, durch die wärmeleitenden Teile 56 und 60 zu dem Außenzylinder 26 geleitet und von dem Außenzylinder 26 zu der Außenluft abgeleitet. Daher kann die Wärmeableitungswirkung des Stators 50 verbessert werden.
Ferner wird bei dieser Ausführungsform durch die Verbindungsteile 58 (62), die sich jeweils zwischen zwei wärmeleitenden Teilen 56 (60), welche in der Umfangsrichtung zueinander benachbart sind, erstrecken, ein ringförmiger wärmeleitender Ring 52 (54) gebildet. Zudem steht die äußere Umfangsfläche 52a des wärmeleitenden Rings 52 (54) mit der inneren Umfangsfläche 26a des Außenzylinders 26 in Kontakt.
Durch diesen Aufbau können die wärmeleitenden Ringe 52 und 54 dann, wenn der Außenzylinder 26 z.B. durch Aufschrumpfen an dem Statorkern 22 fixiert wird, mit der inneren Umfangsfläche 26a des sich verformenden Außenzylinders 26 in Kontakt treten, um den Außenzylinder 26 zu verstärken, und kann dadurch verhindert werden, dass der Außenzylinder 26 unangemessen verformt wird (zum Beispiel zu einer nichtrunden Form verformt wird).
Ferner ist jeder Verbindungsteil 58 (62) mit dem wärmeleitenden Teil 56 (60) verbunden und steht seine äußere Umfangsfläche 28a mit der inneren Umfangsfläche 26a des Außenzylinders 26 in Kontakt. Dadurch kann ein Teil der Wärme, die zu den wärmeleitenden Teilen 56, 60 geleitet wird, durch die Verbindungsteile 58, 62 zu dem Außenzylinder 26 geleitet werden. Daher kann die Wärmeableitungswirkung des Stators 50 wirksamer verbessert werden.
Ferner sind bei dieser Ausführungsform der wärmleitende Ring 52, der mit den Spulenenden 24a in Kontakt steht, und der wärmeleitende Ring 54, der mit den Spulenenden 54b in Kontakt steht, bereitgestellt. Durch diesen Aufbau ist es möglich, Wärme von den Spulenenden 24a und 24b an beiden Seiten in der Achsenrichtung der Spulen 24 durch die wärmeleitenden Ringe 52 und 54 zu beseitigen, so dass die Wärmeableitungswirkung des Stators 50 wirksamer verbessert werden kann.
Ferner ist bei dieser Ausführung die Breite W₁ in der radialen Richtung jedes wärmeleitenden Teils 56 (60) so festgelegt, dass sie größer als die Breite W₂ in der radialen Richtung jedes Verbindungsteils 58 (62) ist. Da der wärmeleitende Ring 52 (54) durch diesen Aufbau so ausgebildet werden kann, dass er eine äußere Form aufweist, die dem Statorkern 22 ähnlich ist, kann der Aufbaubestandteil des Statorkerns 22 für den wärmeleitenden Ring 52 oder 54 verwendet werden.
Diese Wirkung wird nachstehend erklärt werden. Der Statorkern 22 besteht aus mehreren elektrischen Stahlblechen, wovon jedes erste Teile, die die Zähne 32 bilden, und zweite Teile, die das hintere Joch 30 bilden, aufweist.
Da, wie aus 3 deutlich ersichtlich ist, die Breite in der radialen Richtung jedes Zahns 32 größer als jene des hinteren Jochs 30 ist, ist die Breite in der radialen Richtung eines jeden der ersten Teile des elektrischen Stahlblechs größer als jene der zweiten Teile des elektrischen Stahlblechs. Entsprechend weisen der erste Teil und der zweite Teil des elektrischen Stahlblechs jeweils Abmessungen auf, die jenen des wärmeleitenden Teils 56 (60) und des Verbindungsteils 58 (62) ähnlich sind.
Daher kann das elektrische Stahlblech, das den Statorkern 22 bildet, für den wärmeleitenden Ring 52 (54) verwendet werden. Durch diesen Aufbau ist es möglich, die Anzahl der Aufbaubestandteile zu verringern, so dass die Herstellungskosten des Stators 50 verringert werden können.
Es ist zu beachten, dass bei der oben angeführten Ausführungsform die Breite W₁ in der radialen Richtung jedes wärmeleitenden Teils 56 (60) so festgelegt ist, dass sie größer als die Breite W₂ in der radialen Richtung jedes Verbindungsteils 58 (62) ist. Doch die Breite in der radialen Richtung des wärmeleitenden Teils kann so festgelegt sein, dass sie jener des Verbindungsteils gleich ist. Eine derartige Ausführungsform ist in 8 und 9 gezeigt.
Der Stator 50' nach dieser Ausführungsform weist einen wärmeleitenden Ring 52' auf. Der wärmeleitende Ring 52' ist eine Abwandlung des wärmeleitenden Rings 52, der in 5 bis 7 gezeigt ist, und besteht aus einem ringförmigen Plattenelement. Der wärmeleitende Ring 52' weist wärmeleitende Teile 56' und Verbindungsteile 58' auf.
Jeder der wärmeleitenden Teile 56' steht an seiner radial äußeren Endfläche 56a' mit der inneren Umfangsfläche 26a des Außenzylinders 26 in Verbindung, während er an seiner in der Achsenrichtung hinteren Endfläche (nicht gezeigt) von der in der Achsenrichtung vorderen Seite mit dem Spulenende 24a der Spule 24, die um den entsprechenden Zahn 32 gewickelt ist, in Kontakt steht. Jeder der Verbindungsteile 58' erstreckt sich in der Umfangsrichtung zwischen zwei wärmeleitenden Teilen 56', die in der Umfangsrichtung zueinander benachbart sind, und ist einstückig mit diesen wärmeleitenden Teilen 56' verbunden.
Bei dieser Ausführungsform weisen die wärmeleitenden Teile 56' und die Verbindungsteile 58' eine gemeinsame Breite W₃ in der radialen Richtung auf. Die wärmeleitenden Teile 56' und die Verbindungsteile 58', die in der Umfangsrichtung verbunden sind, bilden den ringplattenförmigen wärmeleitenden Ring 52'.
Auch ein solcher wärmeleitender Ring 52' kann ähnlich wie der oben angeführte wärmeleitende Ring 52 die Wärmeableitungswirkung des Stators 50' verbessern, während er eine unangemessene Verformung des Außenzylinders 26 (zum Beispiel in eine nichtrunde Form) durch z.B. das Aufschrumpfen verhindern kann.
Es ist zu beachten, dass dem oben angeführten Außenzylinder 26 verschiedene Merkmale hinzugefügt werden können. Nachstehend werden unter Bezugnahme auf 10 bis 12 Außenzylinder nach anderen Ausführungsformen erklärt werden. 10 zeigt eine Ausführungsform, bei der anstelle des Außenzylinders 26 bei der in 5 gezeigten Ausführungsform ein Außenzylinder 64 bereitgestellt ist.
Der Außenzylinder 64 weist mehrere Nuten 68 auf, die so an einer äußeren Umfangsfläche 64a des Außenzylinders 64 gebildet sind, dass sie in der Achsenrichtung aneinandergereiht sind. Jede der Nuten 68 ist so bereitgestellt, dass sie von der äußeren Umfangsfläche 64a einwärts vertieft ist, und erstreckt sich in der Umfangsrichtung. Zwei Nuten 68, die in der Achsenrichtung zueinander benachbart sind, definieren eine Wärmeabstrahlungsrippe 66. Durch die Rippen 66 kann die Wärmeabstrahlungswirkung des Außenzylinders 64 verbessert werden.
Es ist zu beachten, dass der Außenzylinder 64 auch auf die Ausführungsformen, die in 4 und 7 gezeigt sind, angewendet werden kann. In diesem Fall ist zumindest eine der Rippen 66 (oder der Nuten 68) so angeordnet, dass sie sich radial außerhalb der wärmeleitenden Teile 28 oder der wärmeleitenden Ringe 52, 52' befindet.
11 zeigt eine Ausführungsform, bei der anstelle des Außenzylinders 26 bei der in 9 gezeigten Ausführungsform ein Außenzylinderaufbau 70 bereitgestellt ist. Der Außenzylinderaufbau 70 weist einen ersten Außenzylinder 72 und einen zweiten Außenzylinder 74, der den ersten Außenzylinder 72 von radial außen her umgibt, auf.
Der erste Außenzylinder 72 weist an seiner äußeren Umfangsfläche 72a eine Nut 76 auf. Die Nut 76 ist so bereitgestellt, dass sie von der äußeren Umfangsfläche 72a einwärts vertieft ist, und erstreckt sich auf eine spiralartige Weise fortlaufend um die äußere Umfangsfläche 72a.
Der zweite Außenzylinder 74 weist eine zylinderförmige innere Umfangsfläche 74a auf und ist so radial außerhalb des ersten Außenzylinders 72 angeordnet, dass die innere Umfangsfläche 74a in einem Flächenkontakt mit der äußeren Umfangsfläche 72a des ersten Außenzylinders 72 steht. Durch die Nut 76 und die innere Umfangsfläche 74a wird ein Fluidpfad 78 definiert, der auf eine spiralartige Weise verläuft.
Der Fluidpfad 78 steht in einer Fließverbindung mit einer Kühlmittelzufuhrvorrichtung (nicht gezeigt), die an der Außenseite des Stators 50' eingerichtet ist. Ein Kühlmittel, das von der Kühlmittelzufuhrvorrichtung geliefert wird, verläuft durch den Fluidpfad 78. Es ist möglich, den Außenzylinderaufbau 70 durch das Kühlmittel, das auf diese Weise durch den Fluidpfad 78 verläuft, zu kühlen, so dass die Wärmeableitungsfähigkeit des Stators 50' verbessert werden kann.
Es ist zu beachten, dass der Außenzylinderaufbau 70 auch auf die Ausführungsformen, die in 4 und 7 gezeigt sind, angewendet werden kann. In diesem Fall wird der Fluidpfad 78 derart gebildet, dass er sich so erstreckt, dass er sich radial außerhalb der wärmeleitenden Teile 28 oder der wärmeleitenden Ringe 52, 52' befindet.
12 zeigt eine Ausführungsform, bei der anstelle des Außenzylinders 26 bei der in 9 gezeigten Ausführungsform ein Außenzylinder 80 bereitgestellt ist. Bei dem Außenzylinder 80 ist an einer inneren Umfangsfläche 80a des Außenzylinders 80 eine Stufe 82 gebildet. Die Stufe 82 erstreckt sich in der Umfangsrichtung über den gesamten Umfang der inneren Umfangsfläche 80a. Der wärmeleitende Ring 52' ist auf der Stufe 82 angeordnet.
Durch diesen Aufbau kann der Hersteller den wärmeleitenden Ring 52' bei der Herstellung des Stators 50' passend und leicht in Bezug auf den Außenzylinder 80 positionieren, indem er den wärmeleitenden Ring 52' auf der Stufe 82 anordnet, bevor der Außenzylinder 80 z.B. durch Aufschrumpfen an dem Statorkern 22 fixiert wird. Es ist zu beachten, dass der in 11 (Anmerkung: müsste 12 sein) gezeigte Außenzylinder 80 auch auf die Ausführungsformen, die in 4 und 7 gezeigt sind, angewendet werden kann.
Es ist zu beachten, dass die oben angeführten wärmeleitenden Teile 28, 29, 56, 60 und 56' an ihrem mit den Spulenenden 24a, 24b in Kontakt stehenden Teil Isolatoren aufweisen können. Eine derartige Ausführungsform ist in 13 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform ist eine in der Achsenrichtung hintere Endfläche 52A des wärmeleitenden Rings 52' (d.h., der wärmeleitenden Teile 56' und der Verbindungsteile 58') mit einem Isolator 84 überzogen.
Der Isolator 84 isoliert die wärmeleitenden Teile 56' elektrisch von den Spulenenden 24a. Dadurch ist es möglich, zu verhindern, dass an dem wärmeleitenden Ring 52' ein Kurzschlussstrom erzeugt wird, wenn eine Spannung an die Spulen 24 angelegt ist.
Vorzugsweise besteht der Isolator 84 aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit. Dadurch kann eine Beeinträchtigung der Wärmeleitung von den Spulenenden 24a zu den wärmeleitenden Teilen 56' aufgrund des Isolators 84 verhindert werden.
Es ist zu beachten, dass bei der in 1 gezeigten Ausführungsform die wärmeleitenden Teile 28 und 29 bereitgestellt sind. Es ist jedoch möglich, dass nur eines aus den wärmeleitenden Teilen 28 und den wärmeleitenden Teilen 29 bereitgestellt ist. Ebenso kann bei der Ausführungsform, die in 5 gezeigt ist, nur einer aus den wärmeleitenden Ringen 52 und 54 bereitgestellt sein.
Ferner ist bei den oben angeführten Ausführungsformen jeder der wärmeleitenden Ringe 52, 54 und 52' eine einheitliche Ringplatte. Doch der wärmleitende Ring 52, 54 oder 52' kann in der Umfangsrichtung in mehrere Abschnitte geteilt sein.
Zum Beispiel kann der wärmeleitende Ring 52 bei der Ausführungsform, die in 6 gezeigt ist, mehrere Ringsegmente aufweisen, die in der Umfangsrichtung angeordnet sind, wobei jedes der Ringsegmente einen wärmeleitenden Teil 56 und einen Verbindungsteil 58, der sich von dem wärmeleitenden Teil 56 zu einer Seite in der Umfangsrichtung erstreckt, aufweisen kann.
Ferner kann bei den oben angeführten Ausführungsformen das Innere des Außenzylinders 26 so mit einem Harz gefüllt werden, dass die Spule 24 abgedeckt wird, wodurch ein sogenannter vergossener Motor gebildet wird. Wenn zum Beispiel bei den Ausführungsformen, die in 6 und 8 gezeigt sind, dass Innere des Außenzylinders 26 mit einem Harz gefüllt wird, um einen vergossenen Motor zu bilden, können die wärmeleitenden Ringe 52, 54 und 52' wirksam eine unpassende Verformung des Außenzylinders aufgrund des Harzes verhindern.
Genauer gesagt unterscheiden sich im Fall einer Füllung des Inneren des Außenzylinders 26 mit einem Harz das Harz und der Außenzylinder 26 stark im Hinblick auf den Längenausdehnungskoeffizienten. Ferner ist das Harz, das für den vergossenen Motor verwendet wird, im Allgemeinen ein wärmehärtendes Harz, das zur Härtung gebracht wird, indem es auf eine hohe Temperatur erhitzt wird. Daher ziehen das Harz und der Außenzylinder 26 aneinander, wenn das Harz gehärtet wird und dann auf die Normaltemperatur zurückgebracht wird, und wird der Außenzylinder 26 dadurch verformt.
Wenn in diesem Fall der wärmeleitende Ring 52, 54, 52' wie in 6 und 8 gezeigt angeordnet ist, wird der wärmeleitende Ring 52, 54, 52' mit der inneren Umfangsfläche 26a eines sich verformenden Außenzylinders 26 in Kontakt stehen, um den Außenzylinder 26 zu verstärken, und eine unpassende Verformung des Außenzylinders (zum Beispiel eine Verformung in eine nichtrunde Form) aufgrund des Harzes verhindern.
Ferner kann bei den Ausführungsformen, die in 6 und 12 gezeigt sind, zuerst der Außenzylinder 26 über den Statorkern 22 aufgeschrumpft werden, und kann dann der wärmeleitende Ring 52, 54, 52' durch Aufschrumpfen fixiert werden. Durch derartiges Zusammenbauen ist es möglich, die Verformung des Außenzylinders 26 durch den wärmeleitenden Ring 52, 54, 52' zu korrigieren, wenn der Außenzylinder 26 durch das Aufschrumpfen verformt ist.
Im Vorhergehenden wurden Ausführungsformen der Erfindung verwendet, um die Erfindung zu erklären, doch beschränken die obigen Ausführungsformen die Erfindung gemäß den Ansprüchen nicht. Ferner können in dem technischen Umfang der Erfindung auch Kombinationen der Merkmale, die bei den Ausführungsformen der Erfindung beschrieben sind, enthalten sein. Für die Lösung der Erfindung sind jedoch nicht notwendigerweise alle der Kombinationen dieser Merkmale wesentlich. Ferner sollte einem Fachmann der Umstand klar sein, dass die obigen Ausführungsformen auf verschiedene Weisen verändert oder verbessert werden können.

Claims

Stator (20) eines Motors (10), umfassend: einen Statorkern (22) der zylinderförmiges hinteres Joch (30) und einen Zahn (32), welcher von dem hinteren Joch (30) radial nach innen vorspringt, aufweist; eine Spule (24), die um den Zahn (32) gewickelt ist; einen Außenzylinder (26), der das hintere Joch (30) umgibt; einen wärmeleitenden Teil (56, 60), der mit einer inneren Umfangsfläche (26a) des Außenzylinders und einem Spulenende (24a, 24b) der Spule in Kontakt steht; und einen Verbindungsteil (58), der sich so in der Umfangsrichtung des Außenzylinders (26) erstreckt, dass er mit dem wärmeleitenden Teil (56) verbunden ist, wobei der Verbindungsteil (58) mit der inneren Umfangsfläche des Außenzylinders (26a) in Kontakt steht, wobei der Verbindungsteil (58) eine Breite in der radialen Richtung aufweist, die kleiner als jene des wärmeleitenden Teils (56) ist.
Stator (20) nach Anspruch 1, wobei der Statorkern (22) mehrere Zähne (32) aufweist, die so angeordnet sind, dass sie in einer Umfangsrichtung aneinandergereiht sind, wobei der Stator (20) mehrere wärmeleitende Teile (56) umfasst, die so angeordnet sind, dass sie in der Umfangsrichtung aneinandergereiht sind, und wobei ein jeder der mehreren wärmeleitenden Teile (56) mit dem Spulenende der Spule (24a,b), die um einen jeden der mehreren Zähne (32) gewickelt ist, in Kontakt steht.
Stator (20) nach Anspruch 1 oder 2, wobei an der inneren Umfangsfläche (80a) des Außenzylinders (80) eine Stufe (82) so gebildet ist, dass sie sich in der Umfangsrichtung erstreckt, und wobei der wärmeleitende Teil (56') und der Verbindungsteil (58') auf der Stufe angeordnet sind.
Stator (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei an einer äußeren Umfangsfläche (64a, 72a) des Außenzylinders (64, 72) eine Rippe (66) zur Ableitung von Wärme oder ein Fluidpfad (78) für den Durchgang eines Kühlmittels gebildet ist.
Stator (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der wärmeleitende Teil (56') an einem Teil des wärmeleitenden Teils, an dem der wärmeleitende Teil mit dem Spulenende in Kontakt steht, einen Isolator (84) aufweist.
Motor (10), umfassend einen Stator (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
Motor (10) nach Anspruch 6, ferner umfassend ein Gebläse (18) zum Kühlen des Außenzylinders (26).