JP2013126292A - 電動機 - Google Patents

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Abstract

【課題】 放熱性向上を図ることができる電動機を提供する。
【解決手段】 電動機1は、円環状のヨーク3aとヨーク3aの径方向に沿って突出した複数のティース3bとを有する固定子3と、コイル5と、固定子3の中心軸周りに回転自在に配置された回転子2と、固定子3および回転子2を内側に収納するフレーム4と、フレーム4の内側において、コイル5の外周およびフレーム4の内周面に対向する位置に配置された伝熱部材とを備える。伝熱部材は、コイル5の外周およびフレーム4に向かって押圧されコイル5およびフレーム4に当接した状態でフレーム4内に配置されている。
【選択図】図2

Description

本発明は、電動機に関し、特に放熱性を改善する技術に関する。
従来から、固定子に巻回されたコイルの一部をハウジングに当接させることにより、コイルで発生した熱を、ハウジングを介して外気に放熱する電動機が提案されている(特許文献1参照)。
特許文献1に記載された電動機2001を回転軸に直交する平面で破断した断面図を図25(a)に示し、回転軸方向に沿った平面で破断した断面図を図25(b)に示す。なお、図25における一点鎖線Jは、回転子2002の回転軸を示す。
電動機2001は、円環状の固定子2003と、シャフト2011に固定され固定子2003の内側に配置された回転子2002と、固定子2003および回転子2002が内側に配置されたフレーム2004とを備える。ここで、固定子2003は、円環状のヨーク2003aとヨーク2003aの径方向に沿って内側に突出した12個のティース2003bとから構成される。そして、各ティース2003bには、コイル2005が巻回されている。なお、各ティース2003bとコイル2005との間には、コイルボビン2003cが介在している。回転子2002は、円環状の鉄芯2002aと、鉄芯2002aに埋設された永久磁石2002bとから構成される。フレーム2004の中心軸方向における両側には、ブラケット2012,2013が取着されており、シャフト2011が、軸受2014,2015を介して各ブラケット2013,2014に固定されている。
ここにおいて、フレーム2004とブラケット2012,2013とからハウジングが構成されている。
この電動機2001では、ブラケット2013の内側にコイル2005の外周(以下、「コイルエンド」と称す。)2005aの形状に沿った形状を有する溝部2013aが形成されており、この溝部2013aにコイル5の一部が嵌め込まれている。これにより、コイル2005で発生した熱は、ブラケット2013の溝部2013aからブラケット2013およびフレーム2004に伝熱し、ブラケット2013およびフレーム2004の外表面から外気に放熱される。
特開2011−103733号公報
ところで、図25(a)および(b)に示す構成の電動機2001では、ブラケット2013の溝部2013aの形状は、ブラケット2013単体を製造する段階で決まってしまい、電動機2001の組み立て時においてその形状を調節することは困難である。一方、コイル2005のコイルエンド2005aの形状は、ティース2003bへの巻回され方によってばらつきが生じる。このコイル2005のコイルエンド2005aの形状ばらつきにより、電動機2001を組み立てた状態において、ブラケット2013の溝部2013aの内周面と、コイル2005のコイルエンド2005aとの間に空隙が生じてしまう。このような空隙が生じると、コイル2005からブラケット2013に熱が伝わりにくくなり、コイル2005で発生した熱を十分に放熱することができなくなるおそれがある。
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、放熱性向上を図ることができる電動機を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本明細書において開示される電動機は、円環状のヨークとヨークの径方向に沿って突出した複数のティースとを有する固定子と、複数のコイルと、固定子の中心軸周りに回転自在に配置された回転子と、固定子および回転子を内側に収納するフレームと、フレームの内側において、コイルの外周およびフレームの内周面に対向する位置に配置された伝熱部材とを備え、伝熱部材は、コイルの外周およびフレームに向かって押圧されコイルおよびフレームに当接した状態でフレーム内に配置されている。
本構成によれば、コイルやフレームの形状のばらつきがあっても、伝熱部材をコイルの外周およびフレームに当接させることができるので、コイルで発生した熱を、伝熱部材を介してフレームに伝熱させることができる。従って、コイルの形状のばらつきに関わらず、放熱性の向上を図ることができる。
実施の形態1に係る電動機の分解斜視図である。 実施の形態1に係る電動機を回転軸に直交する平面で破断した断面図である。 実施の形態1に係る電動機を示し、(a)は回転軸方向に沿った平面で破断した半断面図、(b)は(a)における要部拡大図である。 実施の形態1に係る伝熱板の平面図である。 実施の形態1に係る電動機と比較例に係る電動機との温度特性の違いを説明するための図である。 実施の形態2に係る電動機の回転軸方向に沿った平面で破断した断面図である。 実施の形態2に係る第2伝熱板の平面図である。 実施の形態3に係る電動機を示し、(a)は回転軸方向に沿った平面で破断した半断面図、(b)は(a)における要部拡大図である。 実施の形態3に係る伝熱板を示し、(a)は厚み方向における一面側から見た平面図、(b)は厚み方向における他面側から見た平面図、(c)は(b)におけるB−B’線で破断した部分断面図を示す。 実施の形態4に係る電動機を示し、(a)は回転軸方向に沿った平面で破断した半断面図、(b)は(a)における要部拡大図である。 実施の形態4に係る皿バネ10を示し、(a)は厚み方向における一面側から見た平面図、(b)は厚み方向に直交する方向から見た側面図、(c)は(a)におけるC−C’線で破断した断面図である。 実施の形態5に係る電動機の回転軸方向に沿った平面で破断した半断面図である。 実施の形態5に係る伝熱板を示し、(a)は厚み方向における一面側から見た平面図、(b)は厚み方向における他面側から見た平面図、(c)は(b)におけるC−C’線で破断した断面図である。 実施の形態6に係る電動機の回転軸方向に沿った平面で破断した半断面図である。 実施の形態6に係る伝熱板を示し、(a)は平面図、(b)は(a)におけるD−D’線で破断した断面図である。 実施の形態6に係る線バネの平面図である。 変形例に係る電動機の回転軸方向に沿った平面で破断した半断面図である。 変形例に係る伝熱板の平面図である。 変形例に係る伝熱板を示し、(a)は平面図、(b)は(a)におけるE1−E1’線で破断した断面図、(c)は(a)におけるE2−E2’線で破断した断面図である。 変形例に係る電動機を示し、(a)は回転軸方向に沿った平面で破断した半断面図、(b)は(a)における要部拡大図である。 変形例に係る電動機を示し、(a)は回転軸方向に沿った平面で破断した半断面図、(b)は(a)における要部拡大図である。 変形例に係る皿バネを示し、(a)は平面図、(b)は側面図である。 変形例に係る皿バネ1210を示し、(a)は厚み方向における一面側から見た平面図、(b)は厚み方向に直交する方向から見た側面図、(c)は(a)におけるC−C’線で破断した断面図である。 変形例に係る電動機の回転軸方向に沿った平面で破断した半断面図である。 従来例に係る電動機を示し、(a)は回転軸に直交する平面で破断した断面図、(b)は回転軸方向に沿った平面で破断した断面図である。
本明細書において開示される電動機は、円環状のヨークとヨークの径方向に沿って突出した複数のティースとを有する固定子と、複数のコイルと、固定子の中心軸周りに回転自在に配置された回転子と、固定子および回転子を内側に収納するフレームと、フレームの内側において、コイルの外周およびフレームの内周面に対向する位置に配置された伝熱部材とを備え、伝熱部材は、コイルの外周およびフレームに向かって押圧されコイルおよびフレームに当接した状態でフレーム内に配置されている。
本明細書において開示される電動機の一形態において、前記伝熱部材を前記コイルの外周に向かって押圧するとともに前記フレームに向かって押圧することにより前記伝熱部材を少なくとも1つのコイルの外周および前記フレームに当接させる押圧部材をさらに備える。
本明細書において開示される電動機の一形態において、前記伝熱部材は、前記コイルに対向する位置に、前記コイルの外周に沿って傾斜した傾斜部を有する。
本明細書において開示される電動機の一形態において、前記押圧部材は、前記固定子の中心軸周りに配置され、前記コイルの外周に対向し且つ第1ネジ孔が配置された第1部位と、前記フレームに対向し且つ第2ネジ孔が配置された第2部位とを有し、前記第1部位と前記第2部位とで囲まれた空間に前記伝熱部材が収容される基台と、ネジとを備え、前記ネジは、前記コイル側とは反対側から前記第1ネジ孔に取り付けられた少なくとも1つの第1ネジと、前記フレーム側とは反対側から前記第2ネジ孔に取り付けられた少なくとも1つの第2ネジとを含み、前記第1部位において前記第1ネジ孔は、前記コイルに向かう方向に沿って前記第1部位を貫通する位置に配置され、前記第2部位において前記第2ネジ孔は、前記フレームに向かう方向に沿って前記第1部位を貫通する位置に配置される。
本明細書において開示される電動機の一形態において、前記押圧部材は、前記伝熱部材を前記各コイルに向かって押圧する方向および前記伝熱部材を前記フレームに向かって押圧する方向のいずれにも交差する方向に沿って前記伝熱部材を貫通するネジ孔が配置された基台と、前記伝熱部材とは反対側から前記ネジ孔に取り付けられたネジとを備える。
本明細書において開示される電動機の一形態において、前記ネジにおける先端部は、丸みを帯びた形状である。
本明細書において開示される電動機の一形態において、前記押圧部材は、前記伝熱部材を前記コイルに向かって押圧する方向に弾性力が作用するバネと、当該バネが配置される台座部を有する基台とを備える。
本明細書において開示される電動機の一形態において、前記伝熱部材は、前記フレームに当接し前記フレームに熱を伝達する伝熱板と、前記伝熱板と前記コイルとの間に配置され且つ少なくとも前記コイルに対向する部分が弾性材料により構成された熱伝導シートとを有する。
本明細書において開示される電動機の一形態において、前記フレームは、円筒状であり、前記伝熱板は、外径が前記フレームの内径に等しい円環状であり、前記コイルの部分であって、前記固定子の中心軸方向における少なくとも一方の側に位置する部分と対向する位置に配置されている。
本明細書において開示される電動機の一形態において、前記フレームは、円筒状であり、前記伝熱板は、外径が前記フレームの内径に等しい円環をその周方向に複数に分割した形状であり、前記コイルの部分であって、前記固定子の中心軸方向における少なくとも一方の側に位置する部分と対向する位置に配置されている。
本明細書において開示される電動機の一形態において、前記伝熱板の個数と、前記固定子の前記ティースの数とが等しい。
本明細書において開示される電動機の一形態において、前記伝熱板は、前記固定子の周方向において隣接する2つのティースの間に対応する部位に、突出部を有する。
本明細書において開示される電動機の一形態において、前記コイルに電気的に接続され且つ前記固定子における、前記固定子の中心軸方向における一方側に配置され、外部電源から前記コイルに電流を供給するためのリード線を備え、前記伝熱板は、周部に切欠部を有し、前記リード線は、前記伝熱板の前記コイル側から前記切欠部を通って前記伝熱板の前記コイル側とは反対側に導出されている。
本明細書において開示される電動機の一形態において、前記熱伝導シートは、第1シリコーン樹脂と、前記第1シリコーン樹脂よりも高硬度の第2シリコーン樹脂とにより構成され、前記弾性材料が前記第1シリコーン樹脂である。
特許文献1に記載された従来の構成では、分割された固定子を用いる必要がある。また、特許文献1に記載された従来の構成では、コイル内側の穴にティースを通すため、ティースの先端形状をコイル内側の穴より広くすることができない。回転子と対向するティースの先端形状は、トルク特性を決定するのに重要である。
これに対して、本明細書において開示される電動機では、固定子やコイルの形状に制約を受けず、トルク特性を維持しながら放熱を改善した電動機を提供することができる。
<実施の形態1>
<1>構成
本実施の形態に係る電動機1について、分解斜視図を図1に示し、回転軸に直交する平面で破断した断面図を図2に示し、回転軸に沿った平面で破断した半断面図を図3(a)に示し、図3(a)における要部拡大図を図3(b)に示す。なお、図1および図2では、熱伝導シートを省略している。また、図3における一点鎖線Jは、回転子2の回転軸を示す。
図1および図2に示すように、電動機1は、回転子2と、回転子2を囲む形で配置された固定子3と、フレーム4と、回転子2を支持するシャフト11とを備える。
また、図3(a)に示すように、電動機1は、蓋体12,13と、伝熱板7と、熱伝導シート6と、押圧部材9とを備える。ここにおいて、フレーム4と蓋体12,13とから電動機1のハウジングが構成されている。
<回転子>
図2に示すように、回転子2は、略円柱状に形成された鉄芯2aと、鉄芯2a内に1極毎にV字状に埋め込まれた複数(図2では20個)の永久磁石2bと、鉄芯2aの中心軸に沿って貫通しシャフト11が挿通されるシャフト用孔2cとから構成される。
なお、図2には、磁極数が10である電動機を示したがこれに限定されない。例えば、磁極数が8であってもよい。
<シャフト>
シャフト11は、細長の円柱状に形成されており、回転子2の鉄芯2aに設けられたシャフト用孔2cに挿通された状態で固定され、回転子2を支持している。このシャフト11と回転子2とは、シャフト11の中心軸周りに回転する。このシャフト11は、蓋体12,13に軸受部14,15により固定されている。
<固定子>
固定子3は、円筒状のヨーク3aと、ヨーク3aの径方向における内側に突出しヨーク3aの中心軸方向に延長された複数(図2では、12個)のティース3bとから構成される。そして、各ティース3bには、コイル5が集中巻に巻回されている。また、各ティース3bの外周面には、コイル5の巻回方向に沿ってコイルボビン3cが設けられている。そして、コイル5は、このコイルボビン3c上に巻回されている(図3(a)参照)。また、固定子3と蓋体12との間の隙間には、コイル5と電気的に接続されたリード線51が配置されている。このリード線51は、外部電源に接続されており、外部電源からこのリード線51を介してコイル5に電流が供給される。
<フレーム>
フレーム4は、円筒状に形成され且つ内周面に固定子3が固定された円筒状部4aと、円筒状部4aの中心軸方向における両端部から径方向における外側に突出した外鍔部4b,4cとから構成される。このフレーム4は、アルミニウム合金等の金属から形成されている。
<蓋体>
図3(a)に示すように、蓋体12は、円板状に形成され、中央部にシャフト11が挿通されるシャフト用孔12aが貫設され且つフレーム4の中心軸方向における一端側を塞ぐ形で配置されている。この蓋体12は、その周部がフレーム4の外鍔部4bの円筒状部4a側とは反対側の面に当接した状態で配置されている。一方、蓋体13は、円板状に形成され、中央部にシャフト11が挿通されるシャフト用孔13aが貫設され且つフレーム4の中心軸方向における他端側を塞ぐ形で配置されている。この蓋体13は、その周部がフレーム4の外鍔部4cの円筒状部4a側とは反対側の面に当接した状態で配置されている。この蓋体12および蓋体13は、いずれもアルミニウム合金等の金属から形成されている。
<伝熱板>
伝熱板7は、コイル5の外周(以下、「コイルエンド」と称す。)に対向して配置されている。この伝熱板7は、主部7aと、主部7aの内側の周縁部の厚み方向における一面側に、内側ほど厚み方向への突出量が大きくなる形で傾斜した傾斜部7bとから構成されている。本実施の形態1における伝熱板7の材質としては、アルミニウム(JIS記号:A1050)を用いている。なお、伝熱板7の材質としては、アルミニウムに限定されず、銅等の熱伝導率の高い金属を用いてもよい。
本実施の形態1に係る伝熱板7の平面図を図4に示す。主部7aは、円環状に形成されており、傾斜部7bは、主部7aの内周側に主部7aの全周に亘って形成されている。なお、伝熱板7は、アルミニウム等の金属単体により構成される例について説明したが、例えば、アルミニウム板の表面にアルマイト処理を施したものであってもよい。また、伝熱板7は、金属に限らず、例えば、熱伝導率の高い樹脂等の絶縁性材料またはグラファイトにより構成されていてもよい。
また、図3(a)に示すように、コイル5は、コイルエンドが固定子3の径方向における外側ほど突出量が大きくなるようにティース3bに巻回されている。一方、伝熱板7は、基台90に据え付けた状態で、その傾斜部7bが固定子3の径方向における内側ほど厚み方向への突出量が大きくなる形で傾斜している。つまり、伝熱板7は、その傾斜部7bがコイル5のコイルエンドに沿った形状をしている。
<熱伝導シート>
本実施の形態において、熱伝導シート6は、伝熱板7におけるコイル5のコイルエンドに対向する部位に配置されている。本実施の形態における熱伝導シート6は、弾性が比較的高い低硬度のシリコーン樹脂(熱伝導率3.3W/(m・K))からなる第1樹脂層と、当該低硬度のシリコーン樹脂からなる層上に積層された高硬度のシリコーン樹脂(熱伝導率7.3W/(m・K))からなる第2樹脂層とから構成されている。この熱伝導シート6は、第1樹脂層側がコイル5のコイルエンドに当接し、第2樹脂層側が伝熱板7に当接している。このように、比較的高い弾性を有する第1樹脂層が、コイル5のコイルエンドに当接することにより、熱伝導シート6とコイル5のコイルエンドとの密着性を高めることができるので、コイル5から熱伝導シート6への伝熱性を向上させることができる。
なお、熱伝導シートの材料は、熱伝導率が比較的高い材料であればシリコーン樹脂に限られない。熱伝導シートは、少なくともコイルに対向する部分が、弾性材料により構成されていることが好ましい。ここで、弾性材料としては、シリコーン樹脂、フィラー入り樹脂等の樹脂が挙げられる。フィラーとしては、アルミナ等の高熱伝導性の材料が挙げられる。
また、熱伝導シートは、絶縁性を有していることが好ましい。また、図3(a)に示すように、熱伝導シート6がコイル5のコイルエンドと伝熱板7との間に介在している電動機1の例について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、コイルボビン3cとコイル5との間にも介在させてもよい。この場合、コイル5で発生した熱が、コイルボビン3cを介して伝熱板7に伝熱しやすくなるので、その分、放熱性の向上を図ることができる。また、コイルボビン3cと伝熱板7との間、或いは、コイルボビン3cとフレーム4との間に熱伝導シートを介在させてもよい。この場合、コイル5で発生しコイルボビン3cに伝熱した熱が、フレーム4や伝熱板7へ伝熱しやすくなるので、その分、放熱性の向上を図ることができる。本実施の形態においては、熱伝導シート6と伝熱板7とが、本発明における伝熱部材に相当する。
<押圧部材>
押圧部材9は、伝熱板7をコイル5のコイルエンドに向かう方向に押圧するとともにフレーム4に向かう方向に押圧するものであり、基台90と、複数本のセットビス92a,92bとから構成される。ここで、図3(b)に示すように、基台90は、主片90aと、主片90aの回転子2側の周縁部から主片90aの厚み方向における一面側に延設された第1側片90bと、主片90aのフレーム4側の周縁部から主片90aの厚み方向における他面側に延設された第2側片90cと、第2側片90cにおける主片90aに連続する側とは反対側の端部から外側に突出した外鍔部90dとから構成される。また、主片90aは、その厚み方向から見た場合、円環状の形状を有する。そして、基台90は、その外鍔部90dがフレーム4の外鍔部4cと蓋体13との間に挟まれた状態で固定されている。また、主片90aには、主片90aの厚み方向に穿孔されたネジ孔91aが形成されており、第1側片90bには、第1側片90bの厚み方向に穿孔されたネジ孔91bが形成されている。ネジ孔91aは、主片90aの周方向における3箇所に形成され、ネジ孔91bは、第1側片90bの周方向における3箇所に形成されている。そして、3本のセットビス92aが、主片90aに形成された3つのネジ孔91aそれぞれに取り付けられ、3本のセットビス92bが、第1側片90bに形成された3つのネジ孔91bそれぞれに取り付けられている。
ここにおいて、第1側片90bとフレーム4との間の間隔は、伝熱板7の幅と略同じになっており、伝熱板7は、傾斜部7b側とは反対側の面が主片90aの上記一面側に対向し、伝熱板7の内側の端面が第1側片90bに対向し、伝熱板7の外側の端面がフレーム4の内周面に当接した状態で配置される。そして、セットビス92aを締め付けることにより、伝熱板7が熱伝導シート6に押圧される方向(コイル5のコイルエンドに向かう方向)に付勢され、セットビス92bを締め付けることにより、伝熱板7がフレーム4の内周面に押圧される方向に付勢される。ここで、セットビス92bを締め付ける力により、伝熱板7におけるネジ孔91bが形成された3箇所が、フレーム4の内周面に近づく方向に撓み、伝熱板7が、フレーム4の内周面とに圧接される。また、前述のように、伝熱板7は、その傾斜部7bがコイル5のコイルエンドに沿った形状をしている。これにより、伝熱板7の表面とコイル5のコイルエンドとの間の間隔を略一定にすることができるので、押圧部材9により、コイル5のコイルエンド全面に亘って略均等に熱伝導シート6をコイル5のコイルエンドに圧接させることができる。従って、コイル5のコイルエンドと熱伝導シート6との密着性を高めることができる。
なお、セットビス92a,92bは、その先端部(伝熱板7に当接する部位)を、丸みを帯びた形状(いわゆるR形状)としてもよい。これにより、セットビス92a,92bから伝熱板7への圧力の伝達がスムーズになるので、熱伝導シート6をコイル5のコイルエンドに確実に当接させることができるとともに、伝熱板7をフレーム4に確実に当接させることができる。また、伝熱板7におけるセットビス92a,92bの先端部が当接する部位に凹部を形成してもよい。これにより、セットビス92a,92bから伝熱板7への圧力の伝達が更にスムーズになる。
また、本実施の形態では、伝熱板7に6つのセットビスが当接する例について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、伝熱板7に7つ以上のセットビスが当接するものであってもよいし、或いは、6つより少ない個数のセットビスが当接するものであってもよい。
<2>放熱特性について
次に、本実施の形態に係る電動機1の放熱特性について説明する。
本実施の形態に係る電動機1と比較例に係る電動機(図示せず)とについて、定常負荷状態で駆動している場合における各部位の温度を測定した結果を図5に示す。ここで、比較例に係る電動機の構成は、本実施の形態に係る電動機1と略同様の構成であり、熱伝導シート6、伝熱板7および押圧部材9を備えていない点のみが相違する。なお、この比較例に係る電動機の構成については説明を省略する。
図5に示すように、比較例に係る電動機では、フレーム4の温度が26℃の場合、コイル5におけるリード線51側の部位の温度およびリード線51側とは反対側(以下、「反リード線51側」と称す。)の部位の温度のいずれもが134℃であった。
一方、図5に示すように、本実施の形態に係る電動機1では、フレーム4の温度が26℃の場合、コイル5におけるリード線51側の部位の温度が106℃であり、反リード線51側の部位の温度が69℃であり、伝熱板7の温度が39℃であった。
即ち、本実施の形態に係る電動機1は、比較例に係る電動機に比べて、コイル5におけるリード線51側の部位の温度が28℃低下しており、コイル5における反リード線51側の部位の温度も65℃低下している。
以上のように、本実施の形態に係る電動機1では、熱伝導シート6、伝熱板7および押圧部材9が設けられていることにより、比較例にかかる電動機に比べて定常負荷状態で駆動しているときにおけるコイル5の温度を低減させることができる。つまり、本実施の形態に係る電動機1は、比較例に係る電動機に比べてコイル5で発生した熱の放熱性が向上している。
本実施の形態に係る電動機1では、押圧部材9が、伝熱板7および熱伝導シート6をコイル5のコイルエンドに向かって押圧するとともにフレーム4に向かって押圧することにより、伝熱板7におけるコイルエンドに対向する部位に配置された熱伝導シート6をコイル5のコイルエンドに当接させるとともに、伝熱板7をフレーム4の内周面に当接させる。これにより、コイル5のコイルエンドやフレーム4の形状に関わらず、伝熱板7におけるコイルエンドに対向する部位に配置された熱伝導シート6をコイル5のコイルエンドに当接させるとともに、伝熱板4をフレーム4に当接させることができるので、コイル5のコイルエンドの形状に関わらず、コイル5で発生した熱を熱伝導シート6および伝熱板7を介してフレーム4に伝熱させることができる。従って、コイル5のコイルエンドの形状に関わらず、電動機1の放熱性の向上を図ることができる。
また、電動機1の放熱性が向上することにより、電動機1の温度上昇を抑制しながらも高出力で駆動させることができ、また、長時間連続して駆動させた場合における電動機の温度上昇を抑制することができるので、連続駆動可能な時間を長期化させることができる。
更に、電動機1では、コイル5の形状やティース3bの形状、フレーム4の形状が多少異なる場合であっても、伝熱板7、熱伝導シート6および押圧部材9として共通部品を使用することができる。従って、コイル5の形状、ティース3bの形状およびフレーム4の形状の異なる電動機について、伝熱板7、熱伝導シート6および押圧部材9を共通化することにより、部品コストの低減を図ることができる。
ところで、コイル5のコイルエンドとフレーム4および蓋体13との間の領域に熱伝導率の高い熱伝導性樹脂(例えば、シリコーン樹脂等)を充填してなる構成の電動機が考えられる。この電動機では、長年の使用により、熱伝導性樹脂がコイル5のコイルエンドやフレーム4の内周面から剥離し、熱伝導性樹脂とコイル5のコイルエンドとの間、或いは、熱伝導性樹脂とフレーム4の内周面との間に空隙が生じてしまった場合、当該空隙に熱伝導性樹脂を埋め込む等の作業が必要となる。これに対して、本実施の形態に係る電動機1では、伝熱板7があらかじめ成形された部材により構成されているため、伝熱板7上に配置された熱伝導シート6とコイル5のコイルエンドとの間に空隙が生じたり、伝熱板7とフレーム4との間に空隙が生じた場合、押圧部材9のセットビス92a,92bを締め付けるだけで、容易に熱伝導シート6をコイル5のコイルエンドに当接させるとともに伝熱板7をフレーム4の内周面に当接させることができる。
つまり、本実施の形態に係る電動機1は、前述のコイル5のコイルエンドとフレーム4および蓋体13との間の領域に熱伝導率の高い熱伝導性樹脂(例えば、シリコーン樹脂等)が充填された構成の電動機に比べて、メンテナンスが容易であるという利点もある。
<実施の形態2>
本実施の形態に係る電動機201の軸方向に沿った平面で破断した断面図を図6に示す。なお、図6における一点鎖線Jは、回転子2の回転軸を示す。
図6に示すように、電動機201は、実施の形態1に係る電動機1と略同様の構成であり、固定子3に対して反リード線51側に配置された第1伝熱板7に加えて、固定子3に対してリード線51側に配置された第2伝熱板8を備えている点が相違する。なお、実施の形態1と同様の構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。
この電動機201は、押圧部材を備えておらず、第1伝熱板7および第2伝熱板8が、フレーム4内に圧入により固定されている。これにより、第1伝熱板7および第2伝熱板8は、コイル5に向かって押圧されコイル5に当接した状態でフレーム4に固定されている。なお、第1伝熱板7および第2伝熱板8は、フレーム4を加熱することにより膨張させた状態で第1伝熱板7、第2伝熱板8および固定子3をフレーム4の内側に配置し、その後、冷却することにより、第1伝熱板7、第2伝熱板8および固定子3をフレーム4に固定するいわゆる焼きばめにより固定されるものであってもよい。
第2伝熱板8は、コイル5のコイルエンドに対向して配置されている。この第2伝熱板8は、板状の主部8aと、主部8aの内側の周縁部の厚み方向における一面側に、内側ほど厚み方向への突出量が大きくなる形で傾斜した傾斜部8bとから構成されている。この伝熱板7は、アルミニウムや銅等の熱伝導率の高い金属から形成されている。また、図7に示すように、主部8aは、円環状に形成されており、傾斜部8bは、主部8aの内周側に主部8aの全周に亘って形成されている。また、主部8aの周部には、12個の切欠部8cが形成されている。この切欠部8cの個数は、ティース3bの個数に等しい。
ここにおいて、図6に示すように、コイル5は、実施の形態1と同様に、コイルエンドが固定子3の径方向における外側ほど突出量が大きくなるようにティース3bに巻回されている。一方、第2伝熱板8は、フレーム4に固着された状態で、その傾斜部8bが固定子3の径方向における内側ほど厚み方向への突出量が大きくなる形で傾斜している。つまり、第2伝熱板8は、その傾斜部8bがコイル5のリード線51側のコイルエンドに沿うように配置される。これにより、第2伝熱板8の表面とコイル5のリード線51側のコイルエンドとの間の間隔を略一定にすることができるので、コイル5のリード線51側のコイルエンド全面に亘って熱伝導シート6を均一に圧接させることができるので、コイル5のリード線51側のコイルエンドと熱伝導シート6との密着性を高めることができる。
本実施の形態に係る電動機201では、コイル5で発生した熱の放熱経路として、コイル5におけるリード線51側とは反対側に配置された熱伝導シート6および第1伝熱板7を介してフレーム4に至る経路に加えて、コイル5におけるリード線51側に配置された熱伝導シート6および第2伝熱板8を介してフレーム4に至る経路も存在するので、実施の形態1に係る電動機1に比べて、コイル5で発生した熱の放熱性を更に向上させることができる。
<実施の形態3>
本実施の形態に係る電動機301の回転軸方向に沿った平面で破断した部分断面図を図8(a)に示し、図8(a)における要部拡大図を図8(b)に示す。なお、図8における一点鎖線Jは、回転子2の回転軸を示す。
図8(a)に示すように、電動機301は、実施の形態1に係る電動機1と略同様の構成である。そして、電動機301は、伝熱板37の形状と押圧部材39の形状とが実施の形態1と相違する。なお、実施の形態1と同様の構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。
伝熱板37を厚み方向における一面側から見た平面図を図9(a)に示し、厚み方向における他面側から見た平面図を図9(b)に示し、図9(b)におけるB−B’線で破断した部分断面図を図9(c)に示す。
図9(a)乃至(c)に示すように、伝熱板37は、円環状の主部37aと、主部37aの内側の周縁部の厚み方向における一面側に、内側ほど厚み方向への突出量が大きくなる形で傾斜した第1傾斜部37bと、主部37aの厚み方向における他面側に、外側ほど厚み方向への突出量が大きくなる形で傾斜した第2傾斜部37cとから構成されている。この伝熱板37は、アルミニウム等の熱伝導率の高い材料から形成されている。
押圧部材39は、基台390と、複数本のセットビス392とから構成されている。
図8(b)に示すように、基台390は、円環状の主片390aと、主片390aの内側の周縁部全体から主片390aの厚み方向における一面側に延設された第1側片390bと、主片390aの外側の周縁部全体から主片390aの厚み方向における他面側に延設された第2側片390cと、第2側片390cにおける主片390aに連続する側とは反対側の端部から主片390aの径方向における外側に突出した外鍔部390dとから構成される。また、主片390aの幅方向における略中央部には、全周に亘って傾斜部位390a1が形成されており、この傾斜部位390a1には、その厚み方向、即ち、傾斜部位390a1の面に直交する方向に穿孔されたネジ孔391が形成されている。つまり、基台390には、伝熱板37をコイル5に向かって押圧する方向および伝熱板37をフレーム4の内周面に向かって押圧する方向のいずれにも交差する方向に沿ってネジ孔391が穿孔されている。このネジ孔391は、伝熱板37の周方向に沿って3箇所に形成されている。そして、各ネジ孔391には、伝熱板37側とは反対側からセットビス(ネジ)392が取り付けられている。この基台390は、外鍔部390dが、フレーム4の外鍔部4cと蓋体13との間に挟まれた状態で固定されている。ここにおいて、第1側片390bの外側の面とフレーム4の内周面との間の間隔は、各伝熱板37の幅と略同じになっている。そして、伝熱板37は、第2傾斜部37cが主片390aの上記一面側に当接し、伝熱板37の内側の端面が第1側片390bの外側の面と当接し、伝熱板37の外側の端面がフレーム4の内周面に当接した状態で配置される。ここで、伝熱板37の第2傾斜部37cの表面が、主片390aの傾斜部位390a1における伝熱板37に対向する面側に当接する。
そして、図8(b)に示すように、セットビス392を締め付けることにより、伝熱板37に対してセットビス392の中心軸方向、即ち、伝熱板37の第2傾斜部37cに直交する方向(図8(b)中の矢印AR1参照)に力が作用する。この方向への力は、伝熱板37が熱伝導シート6に押圧される方向(図8(b)中の矢印AR11参照)への力と、伝熱板37がフレーム4の内周面に押圧される方向(図8(b)中の矢印AR12参照)への力とに分散する。これにより、伝熱板37が熱伝導シート6に押圧される方向(コイル)5のコイルエンドに向かう方向)とフレーム4の内周面に押圧される方向とに付勢される。これにより、伝熱板37が、熱伝導シート6の第2樹脂層側とフレーム4の内周面とに圧接される。このとき、熱伝導シート6の第1樹脂層側が、コイル5のコイルエンドに圧接され、熱伝導シート6とコイル5のコイルエンドとが密着する。
本実施の形態に係る電動機301では、伝熱板37の第2傾斜部37cの表面に、セットビス392からの力が作用すると、伝熱板37が熱伝導シート6に押圧される方向とフレーム4の内周面に押圧される方向とに付勢されるようにしている。これにより、実施の形態1に比べて、必要なセットビスの数を低減させることができるので、部品点数の削減によるコスト低減を図ることができる。
<実施の形態4>
本実施の形態に係る電動機401の回転軸方向に沿った平面で破断した部分断面図を図10(a)に示し、図10(a)における要部拡大図を図10(b)に示す。なお、図10における一点鎖線Jは、回転子2の回転軸を示す。
図10(a)に示すように、電動機401は、実施の形態3に係る電動機301と略同様の構成であり、押圧部材49が、皿バネ10と、皿バネ10が載置される台座部が設けられた基台490とから構成されている点が実施の形態3と相違する。なお、実施の形態3と同様の構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。
皿バネ10を厚み方向における一面側から見た平面図を図11(a)に示し、厚み方向に直交する方向から見た側面図を図11(b)に示し、図11(a)におけるC−C’線で破断した断面図を図11(c)に示す。図11(a)乃至(c)に示すように、皿バネ10は、テーパ状の内壁および外壁をもつテーパ筒部10aと、テーパ筒部10aの軸方向の一端部から径方向における外側に円環状に延出する外鍔部10cとから構成される。この皿バネ10は、ステンレス鋼、バネ用鋼等の金属により構成される薄板をプレス加工することにより形成されている。この皿バネ10は、テーパ筒部10aの軸方向の両端部が縮む方向に押圧された場合、当該軸方向に伸びる弾性力を有する。
基台490は、円環状の主片490aと、主片490aの内側の周縁部全体から主片490aの厚み方向における一面側に延設された第1側片490bと、主片490aの外側の周縁部全体から主片490aの厚み方向における他面側に延設された第2側片490cと、第2側片490cにおける主片490aに連続する側とは反対側の端部から主片490aの径方向における外側に突出した外鍔部490dとから構成される。ここで、主片490aと第1側片490bとで囲まれた領域が、皿バネ10が載置される台座部を構成している。この基台490は、外鍔部490dが、フレーム4の外鍔部4cと蓋体13との間に挟まれた状態で固定されている。ここにおいて、第1側片490bの外側の面とフレーム4の内周面との間の間隔は、伝熱板37の幅および皿バネ10の幅と略同じになっている。そして、皿バネ10は、外鍔部10cが主片490aの上記一面側に当接し、外鍔部10cの外側の端面がフレーム4の内周面に当接した状態で配置される。そして、伝熱板37は、その第2傾斜部37cの表面が皿バネ10のテーパ筒部10aにおける伝熱板37に対向する面側に当接した状態で配置されている。なお、フレーム4の内周面に溝部を形成して、皿バネ10の外鍔部10cがこの溝部に嵌合するようにしてもよい。この場合、皿バネ10の位置決めが容易になるとともに、皿バネ10がフレーム4の中心軸方向にずれるのを防止できる。また、フレーム4の内周面に幅が伝熱板37の厚みに略等しい溝部を形成し、伝熱板37の端部がこの溝部にはめ合わされるようにしてもよい。この場合、伝熱板37を皿バネ10によりフレーム4に固定する際、伝熱板37がフレーム4の中心軸方向に大きくずれてしまうことを防止できる。
ところで、図10(b)に示すように、皿バネ10の弾性力が、伝熱板37に対して第2傾斜部37cの表面に直交する方向(図10(b)中の矢印AR41参照)に作用する。この方向へ作用する力は、伝熱板37が熱伝導シート6に押圧される方向(図10(b)中の矢印AR411参照)への力と、伝熱板37がフレーム4の内周面に押圧される方向(図10(b)中の矢印AR412参照)への力とに分散する。これにより、伝熱板37が熱伝導シート6に押圧される方向とフレーム4の内周面に押圧される方向とに付勢される。これにより、伝熱板37が、熱伝導シート6の第2樹脂層側とフレーム4の内周面とに圧接される。このとき、熱伝導シート6の第1樹脂層側が、コイル5のコイルエンドに圧接され、熱伝導シート6とコイル5のコイルエンドとが密着する。
このように、本実施の形態に係る電動機401では、伝熱板37の第2傾斜部37cの表面に、皿バネ10の弾性力が作用すると、伝熱板37が熱伝導シート6に押圧される方向とフレーム4の内周面に押圧される方向とに付勢される。従って、実施の形態1または3で説明した電動機1,301のように、セットビスを締め付ける工程が不要となるので、製造の容易化を図ることができ、組み立て作業性が向上する。
<実施の形態5>
本実施の形態に係る電動機501の回転軸方向に沿った平面で破断した部分断面図を図12に示す。なお、図12における一点鎖線Jは、回転子2の回転軸を示す。
図12に示すように、電動機501は、実施の形態1に係る電動機1と略同様の構成であり、伝熱板57の形状と、押圧部材がない点とが実施の形態1と相違する。なお、実施の形態1と同様の構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。
伝熱板57の厚み方向における一面側から見た図を図13(a)に示し、厚み方向における他面側から見た図を図13(b)に示し、図13(b)におけるC−C’線で破断した断面図を図13(c)に示す。
図13(a)乃至(c)に示すように、伝熱板57は、円環状の主部57aと、主部57aの内側の周縁部の厚み方向における一面側に、全周に亘って内側ほど厚み方向への突出量が大きくなる形で傾斜した傾斜部57bと、主部57aの外側の周縁部から主部57aの上記一面と交差する方向に延設された側壁57dとから構成されている。また、この伝熱板57の主部57aの外側の周縁部の厚み方向における他面側に、全周に亘って溝部57cが形成されている。図13(c)に示すように、溝部57cは、断面楔状に形成されている。この伝熱板57は、フレーム4の内側に圧入されることにより、溝部57cがその幅の狭まる方向に変形する。このときに生じる伝熱板57の復元力が、伝熱板57の径方向における外側へ作用する。これにより、伝熱板57の外周面がフレーム4の内周面に圧接され、伝熱板57がフレーム4の内側に固定される。
また、伝熱板57がフレーム4の内側に配置された状態では、伝熱板57の復元力が、伝熱板57の一部がコイル5のコイルエンドに押圧する方向(図12中の矢印AR51参照)にも作用する。これにより、伝熱板57の一部により熱伝導シート6がコイル5のコイルエンドに圧接され、熱伝導シート6とコイル5のコイルエンドとが密着する。
更に、伝熱板57を固定する位置を調節することにより、伝熱板57の傾斜部57bがコイル5を押圧する力を調整することができる。具体的には、伝熱板57が固定される位置が、コイル5のコイルエンドに近いほど、伝熱板57が熱伝導シート6を介してコイル5を押圧する力が強くなる。
なお、本実施の形態では、溝部57cが、伝熱板57の全周に亘って形成されている例について説明したが、これに限定されるものではなく、伝熱板57の周部の一部に形成されているものであってもよい。或いは、孔(例えば、長穴)であってもよい。この場合、コイル5からフレーム4への放熱経路を広くすることができるので、放熱効率の向上を図ることができる。
本実施の形態に係る電動機501では、伝熱板57の溝部57cを変形させることにより、フレーム4に伝熱板57を固定することができるので、実施の形態1で説明した電動機1のように、押圧部材9により伝熱板7をフレーム4に固定する構成に比べて、組み立ての容易化を図ることができる。また、伝熱板57のフレーム4への固定位置を調整することにより、伝熱板57が熱伝導シート6を介してコイル5を押圧する力を調整することができるので、コイル5に熱伝導シートを容易に密着させることができる。
<実施の形態6>
本実施の形態に係る電動機601の回転軸方向に沿った平面で破断した部分断面図を図14に示す。なお、図14における一点鎖線Jは、回転子2の回転軸を示す。
図14に示すように、電動機601は、実施の形態1に係る電動機1と略同様の構成であり、4つの伝熱板671,672,673,674を備える点と、伝熱板押圧部材として線バネ610を備える点とが実施の形態1と相違する。なお、実施の形態1と同様の構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。
伝熱板671,672,673,674を厚み方向における一面側から見た平面図を図15(a)に示し、図15(a)におけるD−D’線で破断した部分断面図を図15(b)に示す。
図15(a)および(b)に示すように、伝熱板671,672,673,674は、円環状の部材を周方向に4つに分割した形状を有する主部671a,672a,673a,674aと、各主部671a,672a,673a,674aの内側の周縁部の厚み方向における一面側に、内側ほど厚み方向への突出量が大きくなる形で傾斜した傾斜部671b,672b,673b,674bとを備える。また、主部671aの内側の端面に断面半円状の溝部671cが形成されている。なお、主部672a,673a,674aについても、主部671aと同様に内側の端面に断面半円状の溝部(図示せず)が形成されている。この伝熱板671,672,673,674は、アルミニウム等の熱伝導率の高い材料から形成されている。
図16に示すように、線バネ610は、一部に切欠部610aのあるリング状に形成されており、各伝熱板671,672,673,674の内側の端面に形成された溝部に取り付けられている。この線バネ610は、ステンレス鋼、バネ用鋼等の金属から形成されている。そして、この線バネ610の弾性力が、伝熱板671,672,673,674に対してフレーム4の内周面に押圧する方向に作用することにより、伝熱板671,672,673,674がフレーム4に押圧される方向に付勢される。
このように、本実施の形態に係る電動機601では、伝熱板671,672,673,674の溝部から、線バネ610の弾性力が作用すると、伝熱板671,672,673,674がフレーム4に押圧される方向に付勢される。従って、実施の形態1または3で説明した電動機1,301のように、セットビスを締め付ける工程が不要となるので、製造の容易化を図ることができ、組み立て作業性が向上する。
なお、フレーム4の内周面に幅が各伝熱板671,672,673,674の厚みに略等しい溝部を形成し、伝熱板671,672,673,674の端部がこの溝部にはめ合わされるようにしてもよい。この場合、伝熱板671,672,673,674を線バネ610によりフレーム4に固定する際、伝熱板671,672,673,674がフレーム4の中心軸方向にずれてしまうことを防止できる。
<変形例>
(1)実施の形態1では、伝熱板7が押圧部材9により、フレーム4に固定される電動機1の例について説明したが、これに限定されるものではない。
例えば、伝熱板7をフレーム4内に圧入により固定してもよい。或いは、フレーム4を加熱膨張させた状態で伝熱板7および固定子3をフレーム4の内側に配置し、その後、冷却することにより、伝熱板7および固定子3をフレーム4に固定するいわゆる焼きばめにより固定されるものであってもよい。ここにおいて、伝熱板7は、その周面がフレーム4の内周面に密着した状態で固定されている。
本変形例に係る電動機701の回転軸方向に沿った平面で破断した半断面図を図17に示す。なお、図17における一点鎖線Jは、回転子2の回転軸を示す。図17に示すように、電動機701は、押圧部材がない点が実施の形態1に係る電動機1と相違する。本変形例によれば、押圧部材がない分、部品点数の削減によるコスト低減を図ることができる。
(2)実施の形態1乃至5では、伝熱板が円環状に形成された1つの部材から構成される例について説明したが、これに限定されるものではない。
例えば、図18(a)に示すように、実施の形態1に係る伝熱板7を3つに分割した形状を有する3つの伝熱板871を備えるものであってもよく、図18(b)に示すように、実施の形態1に係る伝熱板7を4つに分割した形状を有する4つの伝熱板872を備えるものであってもよい。これらの伝熱板871,872は、弧状の主部871a,872aと、主部871a,872aの内側の周縁部の厚み方向における一面側に、全周に亘って内側ほど厚み方向への突出量が大きくなる形で傾斜した傾斜部871b,872bとから構成されている。
或いは、実施の形態1に係る伝熱板7を固定子3のティース3bの数に分割した形状であってもよい。例えば、実施の形態1に係る電動機1では、固定子3が12個のティース3bを有するので、図18(c)に示すように、伝熱板7を12分割した形状を有する12個の伝熱板873を備えるものであってもよい。この伝熱板873も、弧状の主部873aと、主部873aの内側の周縁部の厚み方向における一面側に、全周に亘って内側ほど厚み方向への突出量が大きくなる形で傾斜した傾斜部873bとから構成されている。この場合、ティース3b毎に個別に伝熱板873の位置を調節することができるので、ティース3b毎にコイル5の形状にばらつきがあっても、熱伝導シート6の伝熱板873およびコイル5への密着性を向上させることができる。
(3)実施の形態1では、伝熱板7が、円環状の主部7aと、主部7aの内側の周縁部の厚み方向における一面側に、全周に亘って内側ほど厚み方向への突出量が大きくなる形で傾斜した傾斜部7bとから構成される例について説明したが、これに限定されるものではない。傾斜部上における、固定子3の周方向において隣接する2つのティース3bの間に対応する部位に、突出部が形成された伝熱板97でもよい。
伝熱板97を厚み方向における一面側から見た平面図を図19(a)に示し、図19(a)におけるE1−E1’線で破断した部分断面図を図19(b)に示し、図19(a)におけるE2−E2’線で破断した部分断面図を図19(c)に示す。
例えば、図19(a)に示すように、伝熱板97は、円環状の主部97aと、主部97aの内側の周縁部の厚み方向における一面側に、全周に亘って内側ほど厚み方向への突出量が大きくなる形で傾斜した傾斜部97bと、傾斜部97b上における固定子3の周方向において隣接する2つのティース3bの間に対応する部位に形成された突出部97cとから構成される。
本変形例では、伝熱板97が熱伝導シート6を介してコイル5に当接するとともにフレーム4の内周面に当接した状態で、固定子3の突出部97cが、伝熱板97の周方向において隣接する2つのティース3bの間に配置される。これにより、コイル5のコイルエンドのうち隣接する2つのティース3bが対向する側の部位と、伝熱板97との間の距離を小さくすることができるので、コイル5から伝熱板97への伝熱性を高めることができる。従って、実施の形態1に係る電動機1に比べて、コイル5で発生した熱の伝熱板97への伝熱効率を高めることができるので、その分、放熱特性の向上を図ることができる。なお、この伝熱板97は、前述(2)で説明したように、複数の伝熱板に分割されてなるものであってもよい。
(4)実施の形態2では、第2伝熱板8の切欠部8cの数が、固定子3のティース3bの数と同じ電動機201の例について説明したが、これに限定されるものではなく、第2伝熱板8の切欠部8cの数が、固定子3のティース3bの数と異なるものであってもよい。
また、実施の形態2では、第2伝熱板8が切欠部8cを有する例について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、切欠部8cの代わりに孔部を有するものであってもよい。
或いは、第2伝熱板8が前述(2)で説明したように、複数の伝熱板に分割された構成である場合、リード線51が、隣接する2つの伝熱板の間から伝熱板におけるコイル5側とは反対側に導出されるものであってもよい。更には、複数の伝熱板それぞれにおける隣接する伝熱板に対向する端面に溝部を有するものであってもよい。
(5)実施の形態3では、押圧部材39が、伝熱板37をコイル5に向かって押圧する方向および伝熱板37をフレーム4の内周面に向かって押圧する方向のいずれにも交差する方向に沿って穿孔されたネジ孔391を有する基台390と、伝熱板37側とは反対側からネジ孔391に取り付けられたセットビス(ネジ)392とから構成される例について説明したが、これに限定されるものではない。
例えば、図20(a)および(b)に示すように、電動機801における押圧部材89が、傾斜部位390a1に第1側片390bの延設方向に沿って穿孔されたネジ孔891を有する基台890と、ネジ孔891に伝熱板371側とは反対側から取り付けられたセットビス(ネジ)892とから構成されるものであってもよい。なお、図20における一点鎖線Jは、回転子2の回転軸を示す。
そして、図20(b)に示すように、セットビス892を締め付けることにより、伝熱板371の第2傾斜部371cに対して、セットビス892の中心軸方向、即ち、コイル5に向かう方向(図20(b)中の矢印AR801参照)に力が作用する。この方向への力は、伝熱板371が熱伝導シート6に押圧される方向(図20(b)中の矢印AR811参照)への力のみならず、伝熱板371がフレーム4の内周面に押圧される方向(図20(b)中の矢印AR812参照)への力にも分散される。これにより、伝熱板371が熱伝導シート6に押圧される方向とフレーム4の内周面に押圧される方向とに付勢される。図20(b)に示すように、伝熱板371は、円環状の主部371aと、主部371aの内側の周縁部の厚み方向における一面側に、内側ほど厚み方向への突出量が大きくなる形で傾斜した第1傾斜部371bと、主部371aの厚み方向における他面側に、外側ほど厚み方向への突出量が大きくなる形で傾斜した第2傾斜部371cとから構成されている。
或いは、図21(a)および(b)に示すように、電動機901における押圧部材99が、主部390aに沿って穿孔され且つ傾斜部位390a1の伝熱板371に対向する面側で開口したネジ孔991を有する基台990と、ネジ孔991に伝熱板371側とは反対側から取り付けられたセットビス(ネジ)992とから構成されるものであってもよい。なお、図21における一点鎖線Jは、回転子2の回転軸を示す。
そして、図21(b)に示すように、セットビス992を締め付けることにより、伝熱板371の第2傾斜部371cに対して、セットビス992の中心軸方向、即ち、フレーム4に向かう方向(図21(b)中の矢印AR901参照)に力が作用する。この方向への力は、伝熱板371がフレーム4の内周面に押圧される方向(図20(b)中の矢印AR912参照)のみならず、伝熱板371が熱伝導シート6に押圧される方向(図20(b)中の矢印AR911参照)へも分散される。これにより、伝熱板371が熱伝導シート6に押圧される方向とフレーム4の内周面に押圧される方向とに付勢される。
(6)実施の形態4では、皿バネ10が、テーパ状の内壁および外壁をもつテーパ筒部10aと、テーパ筒部10aの軸方向の一端部から径方向における外側に円環状に延出する外鍔部10cとから構成される例について説明したが、この皿バネ10の形状は、これに限定されるものではない。
例えば、円環状の主部1010aの一面側に周方向に沿って複数のバネ片1010bが延出してなるものであってもよい。
図22(a)に、本変形例に係る皿バネ1010の平面図、図22(b)に、皿バネ1010の側面図を示す。
図22(a)および(b)に示すように、皿バネ1010は、円環状の主部1010aと、主部1010aの厚み方向における一面側から内側に向かって延出する12個のバネ片1010bとから構成される。ここで、主部1010aの周方向で隣接する2つのバネ片1010bの間にはスリット1010cが形成されている。
本変形例によれば、バネ片1010bの個数を適宜調節することにより、皿バネ1010のバネの定数を適宜設定することができる。また、本変形例では、固定子3のティース3bの数と同数のバネ片1010bを有することにより、固定子3の各ティース3bに対応する位置に伝熱板を配置した場合、各伝熱板を的確にコイル5に向けて押圧することができる。なお、本変形例に係る皿バネ1010を用いる場合、伝熱板7の傾斜部7bにおける皿バネ1010の各バネ片1010bが当接する部位に窪みを設けてもよい。これにより、皿バネ1010の各バネ片1010bからの力を伝熱板に的確に作用させることができる。
或いは、図23(a)乃至(c)に示すように、皿バネ1210は、テーパ状の内壁および外壁をもつテーパ筒部のみで構成されるものであってもよい。
(7)実施の形態5では、伝熱板57をコイル5に対向した状態で配置して、伝熱板57の溝部57cを変形させることにより、伝熱板57の外周面がフレーム4の内周面に圧接し、伝熱板57をフレーム4の内側に固定することができる例について説明したが、これに限定されるものではない。
例えば、図24に示すように、電動機1101における伝熱板57の溝部57cに切欠のあるリング状の線バネ1110を圧入することにより、溝部57cを変形させ、伝熱板57をフレーム4の内周面に密着させるようにしてもよい。ここで、図24における一点鎖線Jは、回転子2の回転軸を示す。なお、線バネ1110の断面形状は、円形に限らず、他の形状であってもよい。
或いは、線バネとして、その直径が伝熱板57の溝部57cの幅に対して小さく、線バネの周方向における複数箇所に湾曲した部分が形成されてなるものを用い、当該線バネが伝熱板57の溝部57cの内側に配置された状態で当該線バネを撓ませることにより、伝熱板57の溝部57cを変形させるようにしてもよい。
(8)前述の各実施の形態では、伝熱板がネジ、皿バネおよび線バネによりコイル5およびフレーム4に向かって押圧する例について説明したが、これらを組み合わせたものであってもよい。
(9)前述の各実施の形態では、固定子3の複数のティース3bそれぞれにコイル5が個別に巻回された、いわゆる集中巻の例について説明したが、例えば、固定子3の複数のティース3bに跨って巻回された、いわゆる分布巻でもよい。
(10)前述の各実施の形態および変形例では、内側回転子(インナーロータ)2を備える電動機の例について説明したが、これに限定されるものではなく、外側回転子(アウターロータ)を備える電動機であってもよい。
(11)前述の各実施の形態および変形例では、固定子3の各ティース3bに巻回されたコイル全ての外周に、熱伝導シートを介して伝熱板が当接する例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、伝熱板が、固定子3の複数のティース3bの一部にのみ熱伝導シートを介して当接するものであってもよい。また、伝熱板が、熱伝導シートを介さずに、コイルに直接当接する構成であってもよい。この場合、伝熱板が本発明における伝熱部材に相当する。
本発明は、電動機に広く利用可能である。本発明は、例えば、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車等の電動機に利用可能である。
1,201、301,401、501,601,701,801,901,1101 電動機
2 回転子
2a 鉄芯
2b 永久磁石
3 固定子
3a ヨーク
3b ティース
4 フレーム
5 コイル
6 熱伝導シート
7,8,37,57,67,371,871,872,873,97 伝熱板
7b,8b,37b,57b,67b,871b,872b,873b,97b 傾斜部
8c,610a 切欠部
9,39,49,89,99 押圧部材
10,1010,1210 皿バネ
10a テーパ筒部
10c 外鍔部
11 シャフト
12,13 蓋体
14,15 軸受部
51 リード線
57c 溝部
90,390,490,890,990 基台
91a,91b,391,891,991 ネジ孔
92a,92b,392,892,992 セットビス(ネジ)
610,1110 線バネ
1010b バネ片

Claims (14)

  1. 円環状のヨークと前記ヨークの径方向に沿って突出した複数のティースとを有する固定子と、
    複数のコイルと、
    前記固定子の中心軸周りに回転自在に配置された回転子と、
    前記固定子および前記回転子を内側に収納するフレームと、
    前記フレームの内側において、前記コイルの外周および前記フレームの内周面に対向する位置に配置された伝熱部材とを備え、
    前記伝熱部材は、前記コイルの外周および前記フレームに向かって押圧され前記コイルおよび前記フレームに当接した状態で前記フレーム内に配置されている
    電動機。
  2. 前記伝熱部材を前記コイルの外周に向かって押圧するとともに前記フレームに向かって押圧することにより前記伝熱部材を少なくとも1つのコイルの外周および前記フレームに当接させる押圧部材をさらに備える
    請求項1記載の電動機。
  3. 前記伝熱部材は、前記コイルに対向する位置に、前記コイルの外周に沿って傾斜した傾斜部を有する
    請求項1または請求項2に記載の電動機。
  4. 前記押圧部材は、
    前記固定子の中心軸周りに配置され、前記コイルの外周に対向し且つ第1ネジ孔が配置された第1部位と、前記フレームに対向し且つ第2ネジ孔が配置された第2部位とを有し、前記第1部位と前記第2部位とで囲まれた空間に前記伝熱部材が収容される基台と、
    ネジとを備え、
    前記ネジは、
    前記コイル側とは反対側から前記第1ネジ孔に取り付けられた少なくとも1つの第1ネジと、
    前記フレーム側とは反対側から前記第2ネジ孔に取り付けられた少なくとも1つの第2ネジとを含み、
    前記第1部位において前記第1ネジ孔は、前記コイルに向かう方向に沿って前記第1部位を貫通する位置に配置され、
    前記第2部位において前記第2ネジ孔は、前記フレームに向かう方向に沿って前記第1部位を貫通する位置に配置される
    請求項2記載の電動機。
  5. 前記押圧部材は、
    前記伝熱部材を前記各コイルに向かって押圧する方向および前記伝熱部材を前記フレームに向かって押圧する方向のいずれにも交差する方向に沿って前記伝熱部材を貫通するネジ孔が配置された基台と、
    前記伝熱部材とは反対側から前記ネジ孔に取り付けられたネジとを備える
    請求項2記載の電動機。
  6. 前記ネジにおける先端部は、丸みを帯びた形状である
    請求項4または請求項5に記載の電動機。
  7. 前記押圧部材は、
    前記伝熱部材を前記コイルに向かって押圧する方向に弾性力が作用するバネと、
    当該バネが配置される台座部を有する基台とを備える
    請求項2記載の電動機。
  8. 前記伝熱部材は、
    前記フレームに当接し前記フレームに熱を伝達する伝熱板と、
    前記伝熱板と前記コイルとの間に配置され且つ少なくとも前記コイルに対向する部分が弾性材料により構成された熱伝導シートとを有する
    請求項1乃至7のいずれか1項に記載の電動機。
  9. 前記フレームは、円筒状であり、
    前記伝熱板は、外径が前記フレームの内径に等しい円環状であり、前記コイルの部分であって、前記固定子の中心軸方向における少なくとも一方の側に位置する部分と対向する位置に配置されている
    請求項8記載の電動機。
  10. 前記フレームは、円筒状であり、
    前記伝熱板は、外径が前記フレームの内径に等しい円環をその周方向に複数に分割した形状であり、前記コイルの部分であって、前記固定子の中心軸方向における少なくとも一方の側に位置する部分と対向する位置に配置されている
    請求項8記載の電動機。
  11. 前記伝熱板の個数と、前記固定子の前記ティースの数とが等しい
    請求項10記載の電動機。
  12. 前記伝熱板は、前記固定子の周方向において隣接する2つのティースの間に対応する部位に、突出部を有する
    請求項9乃至11のいずれか1項に記載の電動機。
  13. 前記コイルに電気的に接続され且つ前記固定子における、前記固定子の中心軸方向における一方側に配置され、外部電源から前記コイルに電流を供給するためのリード線を備え、
    前記伝熱板は、周部に切欠部を有し、
    前記リード線は、前記伝熱板の前記コイル側から前記切欠部を通って前記伝熱板の前記コイル側とは反対側に導出されている
    請求項9乃至12のいずれか1項に記載の電動機。
  14. 前記熱伝導シートは、第1シリコーン樹脂と、前記第1シリコーン樹脂よりも高硬度の第2シリコーン樹脂とにより構成され、
    前記弾性材料が前記第1シリコーン樹脂である
    請求項8に記載の電動機。
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