JP2013165626A - Motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ステータコアがハウジングが内嵌された構造のモータに関する。 The present invention relates to a motor having a structure in which a stator core is fitted in a housing.
モータを運転すると、ロータおよびステータで発生する損失等によりロータおよびステータが発熱する。発熱の大部分は、ステータコアからハウジングに伝わり、ハウジングの表面から放熱される。 When the motor is operated, the rotor and the stator generate heat due to loss generated in the rotor and the stator. Most of the heat generation is transmitted from the stator core to the housing and is radiated from the surface of the housing.
特許文献1には、モータ巻線と対向する反出力軸側ブラケットの内面に、可視光線と近赤外線を反射し遠赤外線を放射し熱伝導を遮断するセラミック塗料を塗布し、フレームの外周面にハイブリッド遠赤外線放射塗料を塗布したモータが開示されている。これによると、モータ巻線からの輻射熱による温度上昇を低減しつつ、フレーム表面からの熱輻射量を低減することができる。
In
ステータコアがハウジングに内嵌された構造のモータでは、製作上の理由から、ステータコアの外周面とハウジングの内周面との間に隙間ができてしまうことが多い。このような箇所では、空気層の存在のためにステータコアからハウジングへの熱伝達が悪化するという問題がある。 In a motor having a structure in which the stator core is fitted in the housing, a gap is often formed between the outer peripheral surface of the stator core and the inner peripheral surface of the housing for manufacturing reasons. In such a location, there is a problem that heat transfer from the stator core to the housing deteriorates due to the presence of the air layer.
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、ステータとハウジングとの間の熱伝達効率を高めるとともに、ハウジング表面からの放熱性能を高める技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a technique for enhancing the heat transfer efficiency between the stator and the housing and enhancing the heat dissipation performance from the housing surface.
本発明のある態様のモータは、積層鋼板で構成されるステータがハウジングに内嵌された構造を有するモータであって、ステータとハウジングとの間が充填剤によって充填されており、ハウジングの外周に放熱塗料が施されている。 A motor according to an aspect of the present invention is a motor having a structure in which a stator composed of laminated steel plates is fitted in a housing, and a space between the stator and the housing is filled with a filler, and the outer periphery of the housing is Thermal coating is applied.
この態様によると、ロータおよびステータで生じた熱を高い熱伝達効率でハウジングへと伝達し、ハウジング表面から高効率で放熱させることができる。したがって、モータの放熱性能が高まり、モータ効率が改善される。 According to this aspect, the heat generated in the rotor and the stator can be transmitted to the housing with high heat transfer efficiency, and can be radiated from the housing surface with high efficiency. Therefore, the heat dissipation performance of the motor is increased and the motor efficiency is improved.
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。 Note that any combination of the above-described constituent elements, and those obtained by replacing the constituent elements and expressions of the present invention with each other among methods, apparatuses, systems, etc. are also effective as an aspect of the present invention.
本発明によれば、ステータがハウジングに内嵌された構造のモータにおいて、ステータとハウジングとの間の熱伝達効率を高めるとともに、ハウジング表面からの放熱性能を高めることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the motor of the structure where the stator was fitted in the housing, while improving the heat transfer efficiency between a stator and a housing, the heat dissipation performance from the housing surface can be improved.
図1は、本発明の一実施形態に係るモータ10を、出力軸に直交する面で切断した断面図である。図1では、説明を簡単にすべくステータ30とハウジング12のみを表し、ロータ、シャフト、巻線等の構造を省略している。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a
モータ10は、例えばロータ内部に永久磁石が埋め込まれた構造を有する同期モータ(IPMモータ)であるが、他の形式のモータであってもよい。ロータおよびステータの構造、ロータの動作原理等は従来技術と同様であるので、本明細書では詳細な説明を省略する。
The
ステータ30は、同一形状に型抜きされた多数の薄板状(例えば、厚さ0.5mm)の電磁鋼板20を積層して形成される。ステータ30は、ハウジング12の内周に、例えば焼き嵌めによって嵌合される。ステータ30に形成された複数のスロット16にはコイルが巻回される。
The
ハウジング12は、例えばアルミダイキャスト製、鋳鉄製または鋼板製であり、ロータおよびステータの重量を支持するとともに、ロータおよびステータ等で発生する熱をモータ外部に放熱する役割を有する。放熱性能を高めるために、モータの出力軸と平行な方向に延びる多数の放熱フィン(そのうちの一つを14で示す)がハウジング12の外周に設置される。
The
ステータ30の外周は、真円形ではなく、図示するように複数の凸部22a〜22dが形成されている。この理由について以下で説明する。
The outer periphery of the
図2は、長尺の鋼板から電磁鋼板を打ち抜く工程を説明する図である。一般に、電磁鋼板は、長尺の鋼板50に対して抜き型を押し付けて複数の電磁鋼板が一度に成型される。ここでは、二枚の電磁鋼板52a、52bを一度に成型する抜き型を考える。
FIG. 2 is a diagram for explaining a process of punching an electromagnetic steel sheet from a long steel sheet. In general, the electromagnetic steel sheet is formed by pressing a punching die against the
材料費を節約するために、隣接する電磁鋼板はできるだけ接近して打ち抜かれることが好ましい。図2に示すように、隣接する電磁鋼板の外周が互いに接触する(図中のA部を参照)ように、すなわち隣接する電磁鋼板の中心間距離Mを電磁鋼板の直径と等しくすると、材料効率が最も高くなる。 In order to save material costs, adjacent electrical steel sheets are preferably stamped as close as possible. As shown in FIG. 2, when the outer peripheries of adjacent electromagnetic steel sheets are in contact with each other (see A part in the figure), that is, when the center distance M between adjacent electromagnetic steel sheets is equal to the diameter of the electromagnetic steel sheet, the material efficiency Is the highest.
しかし、図2(b)に示すように、A部を形成するための抜き型の部分は非常に薄い形状になってしまい、打ち抜き時の繰り返し荷重のためこの部分が変形しやすくなるため、抜き型の寿命が低下するとともに、変形した抜き型で打ち抜かれる電磁鋼板の歩留まりが悪化するという問題が生じる。 However, as shown in FIG. 2 (b), the part of the punching die for forming the part A becomes very thin, and this part is easily deformed due to repeated load at the time of punching. There is a problem that the life of the die is reduced and the yield of the electromagnetic steel sheet punched with the deformed die is deteriorated.
そこで、図3の平面図で示すように、本実施形態に係る電磁鋼板20は、外周の四箇所で外周の一部を切断した平坦部26a〜26dを設けるとともに、その平坦部から外側に向けて突出する凸部22a〜22dを設けるようにした。
Therefore, as shown in the plan view of FIG. 3, the
図4は、図3の平坦部26aおよび凸部22a付近(B部)の拡大図である。図中の点線24は、平坦部以外の外周線の延長である。図4から分かるように、凸部22aと外周線24との間には隙間Cが存在する。この隙間Cのために、隣の電磁鋼板との間で図2と同様の中心間距離Mを保持したままであっても、隣の電磁鋼板の外周との間で2Cの距離を確保することができる。よって、この部分を形成する抜き型の強度を確保することができ、抜き型の寿命の低下および電磁鋼板の歩留まりの悪化を防止することができる。
FIG. 4 is an enlarged view of the vicinity of the
図5は、別の実施例に係る電磁鋼板60の平面図である。電磁鋼板60も、図3の電磁鋼板20と同様に、外周の四箇所に外周の一部を切断した平坦部66a〜66dが設けられるとともに、その平坦部から外側に向けて突出する凸部62a〜62dが設けられている。
FIG. 5 is a plan view of a
図6は、図5の平坦部66aおよび凸部62a付近(D部)の拡大図である。図中の点線64は、平坦部以外の外周線の延長である。図4と同様に、凸部62aと外周線64との間には、図4における隙間Cと同じ大きさの隙間Eが存在する。但し、図6の例では、外周線からの平坦部66aの凹み量が、図4における平坦部26aの凹み量よりも小さくなっている。このように、抜き型の強度確保のための距離を隣の電磁鋼板との間で保ちつつ、平坦部の凹み量を浅くすることで、ステータ30のスロット16の底とステータ外周面との間の距離を大きくすることができる。これにより、スロット底付近の磁束密度が小さくなるので、ステータからの発熱を減少させることができる。
FIG. 6 is an enlarged view of the vicinity of the
なお、図3〜6に示した例では、電磁鋼板の外周の四箇所に平坦部および突出部を設けているが、抜き型における電磁鋼板の配置の態様に応じて、平坦部および突出部の数は異なってよい。 In addition, in the example shown in FIGS. 3-6, although the flat part and the protrusion part are provided in four places of the outer periphery of an electromagnetic steel plate, according to the aspect of arrangement | positioning of the electromagnetic steel sheet in a punching die, a flat part and a protrusion part are provided. The number can be different.
図1に戻り、モータ10の発熱の伝達経路について説明する。図示しないロータで発生した熱は、輻射によりステータ30に伝達される。ステータ30の熱はハウジング12へと熱伝導により伝達され、ハウジング12の表面から輻射によって放出される。したがって、ステータ30とハウジング12の間の熱伝導率を向上させると、モータを効率的に放熱させることができる。
Returning to FIG. 1, the heat transfer path of the
ステータは積層鋼板であるため、ステータ30の外周面は平滑ではなくわずかな凹凸が存在する。また、ハウジング12の内周面も平滑ではない。そのため、ステータ30をハウジング12に焼き嵌め等により内嵌しても、両者の表面の間に隙間が生じる。このような箇所では、空気層の存在のためにステータコアからハウジングへの熱伝導が悪化する。
Since the stator is a laminated steel plate, the outer peripheral surface of the
そこで、本実施形態では、ステータ30の外周側面にシリコーン樹脂などの熱伝導率の高い充填剤を塗布し、その後ハウジング12を外嵌するようにした。そのため、図1に示すように、ステータ30とハウジング12の間には、充填剤の層18が形成される。こうすることで、ステータとハウジングの間に生じる隙間を効果的に充填剤で埋めることができ、ステータからハウジングへの熱伝達が改善されるので、モータの放熱性能が改善される。また、ステータに充填剤を先に塗布しておくことでハウジングの外嵌作業が容易になり、充填剤を無駄に消費することがなくなる。
Therefore, in the present embodiment, a filler having a high thermal conductivity such as silicone resin is applied to the outer peripheral side surface of the
ハウジング12の内周面には、ステータ30の凸部22a〜22dおよび平坦部26a〜26dとハウジングの内周面との間で嵌合時に隙間が生じないように、それらの形状に適合させて凹部16a〜16dが形成されている。こうすることで、ステータ30の外周が真円から外れた平坦部および凸部を有していても、ステータからハウジングへの熱伝達に悪影響を及ぼすことが回避される。
The inner peripheral surface of the
また、ハウジング12の外周には、熱放射率が高く放熱性に優れた塗料が塗布されている。このような塗料の一例は、熱放射フィラーをアクリル樹脂、シリコーン樹脂などの耐熱塗料に混合させた塗料である。熱放射フィラーはSi、Al、C、O等の化合物であり、フィラー単体では熱伝導率170w/mK、熱放射率0.97のような優れた熱伝達性能を有している。このような塗料は、浜口ウレタン株式会社から「ハマクール」の商品名で市販されている。なお、放熱塗料の代わりに、熱放射フィラーをアクリル樹脂やポリプロピレン樹脂などと混ぜてシート状に加工したものを、ハウジングの外周面に貼着するようにしてもよい。
The outer periphery of the
以上説明したように、本実施形態によれば、ステータとハウジングの間に熱伝導率の高い充填剤を充填しつつ、ステータの外周に放熱性能の高い塗料を塗布するようにした。これによって、ロータおよびステータで生じた熱を高い熱伝達効率でハウジングへと伝達し、ハウジング表面から高効率で放熱させることができる。したがって、モータの放熱性能が高まり、モータ効率が改善される。 As described above, according to the present embodiment, a paint having a high heat dissipation performance is applied to the outer periphery of the stator while filling the filler having a high thermal conductivity between the stator and the housing. Thereby, the heat generated in the rotor and the stator can be transmitted to the housing with high heat transfer efficiency, and can be radiated from the housing surface with high efficiency. Therefore, the heat dissipation performance of the motor is increased and the motor efficiency is improved.
また、ステータを構成する電磁鋼板の外周形状に適合するようにハウジングの内周面を加工しておくとともに、ステータに充填剤を塗布した後でハウジングを外嵌するようにした。これによって、充填剤の充填されない空気層が生じる可能性を低減することができ、放熱性能が向上する。 In addition, the inner peripheral surface of the housing is processed so as to conform to the outer peripheral shape of the electromagnetic steel plate constituting the stator, and the housing is externally fitted after the filler is applied to the stator. Thereby, the possibility that an air layer not filled with the filler is generated can be reduced, and the heat dissipation performance is improved.
以上、本発明の実施の形態について説明した。これらの実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The embodiment of the present invention has been described above. It is to be understood by those skilled in the art that these embodiments are exemplifications, and that various modifications can be made to combinations of the respective components, and such modifications are within the scope of the present invention.
10 モータ、 12 ハウジング、 16a 凹部、 18 充填剤層、 20 電磁鋼板、 22a 凸部、 26a 平坦部、 30 ステータ、 60 電磁鋼板、 62a 凸部、 66a 平坦部。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記ステータと前記ハウジングとの間が充填剤によって充填されており、
前記ハウジングの外周に放熱塗料が施されたことを特徴とするモータ。 A motor having a structure in which a stator composed of laminated steel sheets is fitted in a housing,
The space between the stator and the housing is filled with a filler,
A motor characterized in that a heat radiation paint is applied to the outer periphery of the housing.
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WO2020262572A1 (en) * | 2019-06-27 | 2020-12-30 | 株式会社デンソー | Rotating electric machine |
JP2021525498A (en) * | 2018-06-14 | 2021-09-24 | レイセオン カンパニー | How to transfer heat across a rotary joint |
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WO2020262572A1 (en) * | 2019-06-27 | 2020-12-30 | 株式会社デンソー | Rotating electric machine |
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