电动的制造方法
【专利摘要】本实用新型的电动机，在托架部(20)的比收容轴承(8)的轴孔(21)靠外周侧的位置，形成穿过线圈贯通孔(22)的环状的槽(23、24)来进行热切断，从而抑制向轴承(8)的传热，其中，所述线圈贯通孔(22)供定子部(3)的线圈(12)向配电板(14)侧贯通。另外，使托架部(20)的线圈(12)周边成为薄壁部(25)，从而降低因线圈(12)的感应加热引起的发热。
【专利说明】电动机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及具备对定子线圈以及配电板产生的热进行散热的构造的电动机。
【背景技术】
[0002]一般的三相同步交流马达(例如，参照专利文献I)利用定子的永久磁铁而使转子产生磁极，并利用配置于定子的定子齿之间的线圈而使定子齿产生磁极。配置于定子齿之间的三相的线圈由配电板(汇流条)切换通电方向，而在S极与N极之间进行切换。通过依次切换三相的线圈的通电方向，使各定子齿的磁性旋转移动，并通过磁作用使转子旋转。
[0003]为了驱动本马达而使电流在线圈以及配电板中流动，因其发热而导致马达各部分的温度上升，因此在超过允许温度的状况下，必须停止通电而停止马达的驱动，从而存在无法得到需要的性能的情况。在这样的情况下，为了尽可能地冷却线圈以及配电板，提出了如下方法:使线圈以及配电板经由绝缘部件而与因外部冷却从而温度比较低的壳体接触，由此进行散热(例如，参照专利文献2)。
[0004]专利文献1:日本特开平8-214519号公报
[0005]专利文献2:日本特开2010-104212号公报
[0006]然而，对于在线圈以及配电板流动的电流而言，由于如上所述地切换通电方向，所以若使壳体过于接近线圈以及配电板，则会因感应加热而使金属制的壳体的温度上升。
[0007]另外，由于将转子保持为自由旋转的轴承也因传热以及摩擦所引起的自身发热而在旋转中温度上升，所以轴承也向壳体散热来使温度下降这一过程在确保马达的寿命方面是重要的。
[0008]因此，存在如下课题:为了对线圈以及配电板发出的热进行散热，提出了使线圈以及配电板距壳体的距离变小的手段，但是由于感应加热所引起的壳体的温度上升，不仅不能充分得到线圈以及配电板的散热效果，而且也会导致轴承的散热效果降低。
[0009]另一方面，存在如下课题:若为了抑制因感应加热引起的壳体的温度上升，使其与线圈以及配电板的距离分离，则不仅线圈以及配电板的温度不会降低，而且为了使线圈贯通壳体，也会导致壳体的线圈贯通部变大，从而即使设置于中心侧的轴承发出的热向壳体传递，也无法得到充分的散热效果。
实用新型内容
[0010]本实用新型是为了解决上述那样的课题而提出的，目的在于提供一种能够抑制壳体的温度上升，并能够抑制因热损伤引起的轴承等构成部件的劣化的电动机。
[0011]本实用新型的电动机具备:定子部，其对因通电而产生磁场的线圈进行保持，并构成所述线圈所产生的磁场的磁路；转子部，其借助所述定子部的磁吸引力和排斥力而旋转；轴承，其在所述定子部的中心侧将所述转子部保持为自由旋转；配电板，其与所述转子部的旋转位置对应地向所述定子部的所述线圈配电；以及壳体，其以使所述定子部以及所述配电板沿轴向排列的方式对它们进行保持，所述壳体具有:托架部，在其一方的面保持所述定子部，并在相反侧的面保持所述配电板；轴孔，其形成于所述托架部的中心并收容所述轴承；线圈贯通孔，其形成于所述托架部的比所述轴孔靠外周侧的位置，供所述定子部的所述线圈沿所述轴向朝向所述配电板侧贯通；以及环状的槽，其在所述托架部的比所述轴孔靠外周侧的位置遍布整周而形成，并穿过所述线圈贯通孔。
[0012]根据本实用新型，通过在托架部的比轴孔靠外周侧的位置形成环状的槽，由此能够利用该槽阻挡热，从而抑制向轴承的传热。另外，通过形成槽而使托架部的厚度局部变薄，由此能够降低因线圈的感应加热引起的发热，从而抑制壳体的不必要的温度上升。因此提供一种能够抑制因热损伤引起的轴承等构成部件的劣化的电动机。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是表示本实用新型的实施方式I的电动机的结构的剖视图。
[0014]图2 (a)、图2 (b)、图2 (C)是说明实施方式I的电动机的旋转动作的图。
[0015]图3表示实施方式I的电动机的壳体的构造，图3(a)是从配电板侧观察的俯视图，图3(b)是沿着AA线切断的剖视图。
[0016]图4表示现有构造的壳体，图4 (a)是从配电板侧观察的俯视图，图4 (b)是沿着BB线切断的剖视图。
[0017]图5是说明实施方式I的电动机中的薄壁部与配电板的位置关系的剖视图。
[0018]图6是实施方式I的电动机的壳体变形例，是说明薄壁部与配电板的位置关系的剖视图。
[0019]图7表示本实用新型的实施方式2的电动机中的壳体的构造，图7(a)是从配电板侧观察的俯视图，图7(b)是沿着CC线切断的剖视图。
[0020]图8是实施方式2的电动机的壳体变形例，图8(a)是从配电板侧观察的俯视图，图8(b)是沿着EE线切断的剖视图。
[0021]图9是表示实施方式2的电动机的壳体变形例的从配电板侧观察的俯视图。
【具体实施方式】
[0022]以下，为了更详细地对本实用新型进行说明，根据附图对用于实施本实用新型的方式进行说明。
[0023]实施方式I
[0024]图1表示的电动机1，构成三相交流同步马达，主要具备:圆筒状的壳体2、固定于壳体2的内部的定子部3、使轴4旋转的转子部5、以及配置于定子部3的一方端面侧的配电板(汇流条)14。在图2 (a)、图2 (b)、图2 (c)中示出从配电板14侧观察的定子部3与转子部5的俯视图。但是，壳体2以及线圈12等省略图示。
[0025]转子部5通过层叠电磁钢板而构成，并在两处位置以180度间隔形成有向周向外侧突出的突起部，并且在轴4的轴向的中途成为使突起部错开90度的状态(突起部5a、5b) ο轴4被固定于壳体2的轴承7、8支承为自由旋转。通过在该轴4固定转子部5，并使轴4与转子部5 —体地旋转，从而将转子部5所产生的旋转力向外部输出。
[0026]定子部3由两个定子铁芯9、10、以及配置在该定子铁芯9、10之间的磁铁11构成。定子铁芯9、10分别将电磁钢板沿轴4的轴向层叠而构成。在上述定子铁芯9、10分别形成有从外侧向中央的轴4侧突出的多个齿9a、10a，在轴4的轴向上重叠的一组齿9a、1a安装有一个U字状的线圈12。该定子部3在如下的状态下固定，即:在从壳体2的开口端部被压入，并被塞住该开口端部的盖体19、与突出地设置于壳体2的内周面的托架部20(在后面进行详细叙述)夹持的状态下固定。
[0027]安装于各齿9a、1a的各线圈12的前端部，贯通在壳体2的托架部20形成的线圈贯通孔22、以及形成于绝缘部件6的贯通孔(未图示)，并向变换器基板13侧突出，并且该突出部分通过焊接等与配电板14 (U相、V相、W相)连接。配电板14是与绝缘性树脂等绝缘部件6 —体成型、并与铝等金属制壳体2绝缘的导电部件，该配电板14沿着轴4的周向配置为环状，并且一端部与变换器基板13连接，另一端部与线圈12连接。内包配电板14的绝缘部件6在如下的状态下固定，即:在从壳体2的开口端部(与定子部3的压入侧相反的一侧)压入、并被安装于该开口端部的盖体壳体17与托架部20夹持的状态下固定。
[0028]变换器基板13将外部电源(未图示)转换为交流电流，并根据从传感器15输入的位置信号而依次切换配电板14的U相、V相、W相这三相，从而使电流在配电板14流动。该变换器基板13安装于盖体壳体17的内部，并被盖体18覆盖。
[0029]传感器15设置于绝缘部件6的内周侧空间，通过检测与轴4 一体旋转的传感器对象物16的位置，来检测轴4的旋转位置，并向变换器基板13输出位置信号。
[0030]这里，对电动机I的动作进行简要说明。
[0031]沿轴向被磁化的磁铁11所产生的磁通，成为如下的励磁磁通:从配置于磁铁11的N极侧的定子铁芯9的齿9a，向转子部5的突起部5a流出，并在转子部5中沿轴向行进而从位于S极侧的突起部5b出来，并且向配置于转子部5的S极侧的定子铁芯10的齿1a流入。这样，由于磁铁11的励磁磁动势作用于转子部5，从而将与磁铁11的N极侧面对的转子部5的突起部5a磁化为N极，并将与磁铁11的S极侧面对的转子部5的突起部5b磁化为S极。若电流经由配电板14而在U字的线圈12流动，则定子铁芯9、10的各齿9a、1a与流动的电流的朝向对应地磁化而产生旋转磁场，并产生扭矩。通过依次切换在线圈12中流动的电流的朝向，由此使各齿9a、1a的NS各极性如图2 (a)?图2 (c)所示地旋转移动，并利用磁吸引力和排斥力使转子部5旋转。
[0032]接下来，对壳体2的托架部20的形状进行说明。
[0033]图3表示本实施方式I的电动机I的壳体2的构造，图3 (a)是从配电板14侧观察壳体2的俯视图，图3 (b)是沿着AA线切断壳体2的剖视图。
[0034]在托架部20的中心形成轴孔21，并设置轴承8。另外，在托架部20形成有供线圈12贯通的线圈贯通孔22，并使线圈12从定子部3侧向配电板14侧插通，其中线圈贯通孔22的数量与线圈12的端子数相当。在该电动机I中，由于将定子部3的齿9a、1a设为6极，所以U字的线圈12也需要6根，线圈贯通孔22也需要6个位置。而且，如图3(a)中的双点划线所示，将相邻的线圈12的前端部彼此插通于一个线圈贯通孔22。
[0035]另外，在托架部20的朝向配电板14的面，以穿过线圈贯通孔22的方式形成环状的槽23。同样，在托架部20的朝向定子部3的面，也以穿过线圈贯通孔22的方式形成环状的槽24。由此，，形成厚度D2的薄壁部25，该厚度D2的薄壁部25比托架部20的轴向的厚度Dl减少了相当于槽23、24的深度的量的厚度。
[0036]以下，对形成有薄壁部25的情况与未形成薄壁部25的情况下的散热效果的不同之处进行说明。
[0037]在图4中示出未形成薄壁部25的现有构造的壳体102。图4(a)是从配电板14侧观察壳体102的俯视图，图4(b)是沿着BB线切断壳体102的剖视图。
[0038]设置于定子部3的线圈12需要与配电板14电接合，因此必须贯通壳体2、102的托架部20，从而必须在托架部20形成线圈贯通孔22，以便供线圈12穿过。因此，向托架部20以及壳体2、102传递因电流流动引起的线圈12发出的热(图3(b)以及图4(b)的箭头Hl)。
[0039]另一方面，为了使因电流流动引起的线圈12以及配电板14发出的热，向托架部20与壳体2、102传递而进行散热，必须使线圈贯通孔22的内壁面与线圈12的距离、以及配电板14与托架部20的距离极力接近。
[0040]但是，若使线圈12与托架部20过于接近，则因在线圈12中流动的交流电流而产生感应加热，从而导致托架部20以及壳体2、102变热，因此线圈12以及配电板14变得无法充分地散热。
[0041]另外，传递由感应加热引起的托架部20以及壳体2、102发出的热(图3(b)以及图4(b)的箭头H2)，从而导致设置于轴孔21的轴承8不必要地温度上升。
[0042]因此，在本实施方式I的壳体2中，如图3所示，在托架部20的轴孔21的外周侧，设置穿过线圈贯通孔22的环状的槽23、24而形成薄壁部25，从而缩小因感应加热而发热的部位。由此，至少能够使线圈12的感应加热所引起的发热降低，从而抑制托架部20以及壳体2不必要的温度上升。因此，能够抑制朝向轴承8传热(图3(b)的箭头H2)，从而能够防止轴承8不必要地被加热，并且能够使轴承8的摩擦所引起的自身发热，向托架部20以及壳体2散热从而降低温度。另外，通过形成槽23、24，能够阻挡从托架部20向轴承8传热。由此，能够抑制因热损伤引起轴承8的劣化。
[0043]图5是说明本实施方式I的电动机I中的薄壁部25与配电板14的位置关系的剖视图。图中省略了定子部3、线圈12等。
[0044]使配电板14经由绝缘部件6而与托架部20的一方侧抵接，从而将因电流流动引起的配电板14发的热，向托架部20以及壳体2传递而散热，由此抑制温度上升。此时，通过在托架部20的比环状的槽23靠外周侧的位置，经由绝缘部件6而配置配电板14，从而由槽23形成空气层来阻挡热，由此抑制朝向轴承8传热。另外，以使配电板14发出的热，从配电板14与托架部20的接触面26穿过薄壁部25而向轴承8传递的方式，构成箭头H3的散热路径。由此，能够防止轴承8不必要地被加热。
[0045]另外，因线圈12发出的热而使定子部3也温度上升，但是通过在与该定子部3抵接的托架部20形成槽24，由此能够抑制朝向轴承8传热。
[0046]在图3以及图5中，在托架部20的两个面形成有环状的槽23、24，但是也可以形成槽23、24中的一个。由于绝缘部件6的温度比定子部3的温度更加上升，所以优选至少在配电板14侧形成槽23。
[0047]此外，也可以构成为:使槽23加深，从而能够进一步抑制从配电板14向轴承8传热。图6中示出该结构例。
[0048]该图6是说明本实施方式I的电动机I的托架部20的变形例的剖视图。图中省略了定子部3、线圈12等。
[0049]在该变形例中，在托架部20的朝向配电板14的面，形成较深的槽23，使配电板14到薄壁部25的轴向的距离加长。因此，图6的用箭头H3表示的散热路径，比图5的用箭头H3表示的散热路径延长，从而来自托架部20与壳体2的外周面的散热增加，能够进一步抑制从配电板14向轴承8传热。
[0050]此外，在图3、图5以及图6中，也可以在壳体2的外周面设置散热片等散热部件，来提高散热效果。
[0051]以上，根据实施方式1，电动机I构成为，具备:定子部3，其对因通电而产生磁场的线圈12进行保持，并构成线圈12所产生的磁场的磁路；转子部5，其借助定子部3的磁吸引力和排斥力而旋转；轴承8，其在定子部3的中心侧，将固定于转子部5的轴4保持为自由旋转；配电板14，其与转子部5的旋转位置对应地向定子部3的线圈12配电；以及壳体2，其以使定子部3以及配电板14沿轴向排列的方式对它们进行保持，该壳体2具有:托架部20，在其一方的面保持定子部3，并在相反侧的面保持配电板14 ;轴孔21，其形成于托架部20的中心并收容轴承8 ;线圈贯通孔22，其形成于托架部20的比轴孔21靠外周侧的位置，供定子部3的线圈12沿轴向朝配电板14侧贯通；以及环状的槽23、24，它们在托架部20的比轴孔21靠外周侧的位置遍布整周而形成，并穿过线圈贯通孔22。因此，能够利用托架部20的比轴承8靠外周侧的环状的槽23、24来阻挡热，从而抑制向轴承8传热。另外，由于形成槽23、24而使托架部20的厚度局部变薄，从而能够降低因线圈12的感应加热引起的发热，由此抑制壳体2不必要的温度上升，不阻碍从轴承8向壳体2散热。因此，能够抑制因热损伤引起的轴承8等构成部件的劣化。
[0052]另外，根据实施方式1，由于将环状的槽23形成于托架部20的保持配电板14的面，所以能够利用槽23对配电板14产生的热进行阻挡，从而能够抑制从配电板14向轴承8传热。
[0053]另外，根据实施方式1，由于使配电板14经由绝缘部件6而与托架部20的比环状的槽23靠外周侧的位置抵接，所以从配电板14与托架部20的接触面26，穿过托架部20外周侧以及薄壁部25而到轴承8为止，构成散热路径。因此，能够利用托架部20以及壳体2，有效地对配电板14产生的热进行散热。
[0054]实施方式2
[0055]图7表示本实施方式2的电动机I中壳体2的结构，图7 (a)是从配电板14侧观察壳体2的俯视图，图7 (b)是沿着CC线切断壳体2的剖视图。另外，在本实施方式2的电动机I中，由于除托架部20之外的结构与图1相同，所以以下引用图1。
[0056]如图6所示，若在壳体2的托架部20深深地形成环状的槽23，则轴孔21周边的强度降低。因此，在本实施方式2中，如图7所示，在槽23设置多个肋30，来提高托架部20的强度。另外，通过使该肋30的厚度减薄，从而抑制因感应加热引起肋30的温度上升，防止轴承8不必要地被加热。进而，使肋30的端面比与绝缘部件6的接触面26低一层，在肋30与绝缘部件6之间开设缝隙D3。由此，防止配电板14发出的热，经由肋30而向轴承8传递。
[0057]另外，如图5所示，即使在托架部20的两个面形成槽23、24的情况下，也能够设置肋30。作为一个例子，在图8(a)中不出从配电板14侧观察壳体2的俯视图，在图8(b)出示沿着EE线切断的壳体2的剖视图。在图8的例子中，在托架部20的朝向配电板14的面，形成槽23而设置肋30，并且在托架部20的朝向定子部3的面，形成槽24而设置肋31。由此提高托架部20的强度。即使在该结构的情况下，也在肋30与绝缘部件6之间形成缝隙D3，从而防止从配电板14传热。另外，在肋31与定子部3之间也形成缝隙，从而也能够防止从定子部3传热。此外，也能够仅设置肋30、31中的一方。
[0058]此外，肋30、31优选为线圈12的根数的整数倍、即为定子部3的极数的整数倍，并且均等地配置为圆周状。在图7以及图8的情况下，由于定子部3的齿9a、10a为6极，所以作为其整数倍而使肋30、31均等配置于6个位置，并以圆周状形成均等的应力分布。另夕卜，例如也可以如图9所示的托架部20的俯视图那样，使肋30为极数的2倍、即在12个位置设置肋30。
[0059]以上，根据实施方式2，由于电动机I构成为:在环状的槽23、24内设置肋30、31，所以能够维持由槽23、24产生的热阻挡效果，并且提高托架部20的强度。另外，通过使肋30,31减薄，从而不会伴随感应加热的增加。
[0060]另外，根据实施方式2，由于使肋30的端面比托架部20的保持配电板14的面低，所以能够防止从配电板14穿过肋30而朝向轴承8传热。同样，由于使肋31的端面比托架部20的保持定子部3的面低，所以能够防止从定子部3穿过肋30而朝向轴承8传热。
[0061]另外，根据实施方式2，由于使肋30、31的设置数为定子部3的极数的整数倍，所以能够设置成为以圆周状均等的应力分布，从而能够提高托架部20的强度。
[0062]另外，本申请实用新型在其实用新型的范围内，能够实现各实施方式的自由的组合、或各实施方式的任意的构成要素的变形、或者各实施方式中任意的构成要素的省略。
[0063]工业上的利用可能性
[0064]以上，本实用新型的电动机，使壳体的托架部形成为如下的形状，S卩:考虑热切断以及散热，并且能够降低因感应加热引起的发热的形状，因此适用于高速地对电动压缩机以及电动辅助涡轮等涡轮进行旋转驱动的电动机等。
[0065]附图标记说明:1...电动机;2...壳体；3...定子部；4...轴；5...转子部；5a、5b...突起部；6...绝缘部件；7、8...轴承；9、10...定子铁芯；9a、10a...齿；11...磁铁；12...线圈；13...变换器基板；14...配电板；15...传感器；16...传感器对象物；17...盖体壳体；18、19...盖体；20...托架部；21...轴孔；22...线圈贯通孔；23、24...槽；25...薄壁部；26...接触面;30、31...肋。
【权利要求】
1.一种电动机，其特征在于，具备: 定子部，其对因通电而产生磁场的线圈进行保持，并构成所述线圈所产生的磁场的磁路； 转子部，其借助所述定子部的磁吸引力和排斥力而旋转； 轴承，其在所述定子部的中心侧将所述转子部保持为自由旋转； 配电板，其与所述转子部的旋转位置对应地向所述定子部的所述线圈配电；以及 壳体，其以使所述定子部以及所述配电板沿轴向排列的方式对它们进行保持， 所述壳体具有: 托架部，在其一方的面保持所述定子部，并在相反侧的面保持所述配电板； 轴孔，其形成于所述托架部的中心并收容所述轴承； 线圈贯通孔，其形成于所述托架部的比所述轴孔靠外周侧的位置，供所述定子部的所述线圈沿所述轴向朝向所述配电板侧贯通；以及 环状的槽，其在所述托架部的比所述轴孔靠外周侧的位置遍布整周而形成，并穿过所述线圈贯通孔。
2.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于， 所述环状的槽形成于所述托架部的保持所述配电板的面。
3.根据权利要求2所述的电动机，其特征在于， 所述配电板经由绝缘部件而与所述托架部的比所述环状的槽靠外周侧的位置抵接。
4.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于， 在所述环状的槽内设置肋。
5.根据权利要求4所述的电动机，其特征在于， 所述肋的端面比所述托架部的保持所述配电板的面或者保持所述定子部的面低。
6.根据权利要求4所述的电动机，其特征在于， 所述肋的设置数是所述定子部的极数的整数倍。
【文档编号】H02K5/18GK204231076SQ201290001258
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2012年8月9日 优先权日:2012年8月9日
【发明者】土井弘文 申请人:三菱电机株式会社