电机以及该电机的制造方法与流程

本发明涉及电机以及该电机的制造方法。

背景技术：

通常，电机在机壳内容纳有转子和定子，通过使定子的绕组中流过电流而使转子旋转(参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-28542号公报

技术实现要素：

而且，为了在有限的电压下使转子高速旋转，有时需要使定子的绕组中尽可能流过大量的电流。

但是，当使绕组中流过大量的电流时，绕组便会发热，当该发热导致绕组自身温度上升时，绕组的电阻值就会变高，因此变得不易流过电流。

如此一来，就出现了转子的转速无法提高的问题。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种能够使定子的绕组等所产生的热量有效地散出的电机以及该电机的制造方法。

为了达到上述目的，本发明可根据以下结构来把握。

(1)本发明的电机包括：定子，其包括端子；以及机壳，其用于容纳所述定子，所述机壳包括：导热性高的机壳主体，其用来容纳所述定子，具有用来配置所述端子的开口部；以及具有绝缘性且导热性高的机壳塞，其配置于所述开口部，所述机壳塞具有用于容纳所述端子的顶端部的容纳部。

(2)在上述(1)的结构中，所述机壳塞使用具有柔软性的材料，且形成为比所述开口部的尺寸大的尺寸，所述机壳塞压入到所述开口部中。

(3)在上述(1)的结构中，所述机壳塞形成为比所述开口部小的尺寸，所述机壳塞和所述开口部之间的间隙被导热性高的构件填补。

(4)在上述(1)～(3)中任一结构中，所述容纳部小于所述端子的所述顶端部，所述端子的所述顶端部压入到所述容纳部中。

(5)在上述(1)～(3)中任一结构中，所述容纳部大于所述端子的所述顶端部，所述容纳部和所述端子的所述顶端部之间的间隙被导热性高的构件填补。

(6)在上述(1)～(5)中任一结构中，所述定子包括圆筒状的定子铁心，所述端子包括：所述顶端部；与所述顶端部相反的一侧的后端部；以及桥接部，其将所述顶端部和所述后端部之间桥接起来，所述桥接部形成为沿着所述定子铁心的端面延伸的圆弧形状。

(7)在上述(6)的结构中，该电机包括：2个所述端子，其分开配置；以及1个短端子，其仅具有与所述端子的后端部对应的部分，2个所述端子以其所述后端部以与所述桥接部交叉且通过所述定子铁心的中心位置的轴线为基准位于相同侧的方式配置，所述短端子以与2个所述端子分开并且位于2个所述端子的所述后端部之间的方式设置。

(8)在上述(1)～(7)中任一结构中，该电机包括至少1个温度传感器，所述温度传感器安装于所述端子。

(9)在上述(1)～(7)中任一结构中，所述容纳部是在所述机壳的内侧具有所述端子的所述顶端部的插入口的有底凹部。

本发明的电机的制造方法用于制造上述(1)～(9)中任一结构的电机，该制造方法包括如下工序：配置工序，在该工序中，将定子铁心配置于模具内，并将包括端子部和保持所述端子部的框架在内的引线框的所述框架保持于模具而将所述引线框配置在模具内；成形工序，在该工序中，向所述模具供给绝缘体的材料，成形出使所述端子部的成为端子的部分和所述定子铁心之间绝缘，并使所述端子和所述定子铁心一体化的所述绝缘体；以及切断工序，在该工序中，切断所述端子部，以形成所述端子的被容纳于所述机壳塞的所述容纳部中的所述顶端部。

根据本发明，能够提供能够使定子的绕组等所产生的热量有效散出的电机以及该电机的制造方法。

附图说明

图1是沿着本发明的实施方式的电机的轴剖切的剖视图。

图2是本发明的实施方式的电机的局部分解立体图。

图3是仅示出了本发明的实施方式的定子的立体图。

图4是使本发明的实施方式的定子的第1端侧朝向正面地观察时的俯视图。

图5是表示本发明的实施方式的定子的制造工序所使用的端子构件的俯视图。

图6是用于说明成形本发明的实施方式的定子的绝缘体的情况的剖视图。

图7是表示通过本发明的实施方式的成形工序，利用绝缘体使定子铁心和端子部的成为端子的部分一体化后的状态的立体图。

图8是说明能够利用本发明的实施方式的端子的顶端部来测量绕组的温度的利用例的图。

附图标记说明

1：电机；10：转子；11：轴；12：磁体；13：第1轴承；13a：内圈；13b：外圈；13c：滚珠；14：第2轴承；14a：内圈；14b：外圈；14c：滚珠；15：弹簧；20：定子；21：定子铁心；22：绝缘体；23：端子；23a：顶端部；23b：后端部；23c：桥接部；24：绕组；24a：端部；25：短端子；27：端子部；28：框架；28a：对位用贯通孔；30：机壳；31：机壳主体；31a：开口部；31b：开口部；31c：贯通孔；31ca：固定部；32：机壳端面部；32a：贯通孔；33：机壳盖；33a：贯通孔；33b：贯通孔；34：机壳塞；34a：容纳部；41：温度传感器；42：信号线；50：模具；51：下模具；51a：定位突起；52：上模具；52a：突起插入凹部。

具体实施方式

以下，基于附图详细说明用于实施本发明的方式(下称“实施方式”)。

另外，在实施方式的整个说明过程中，对于相同的要素标注了相同的附图标记。

图1是沿着本发明的实施方式的电机1的轴11剖切的剖视图，图2是电机1的局部分解立体图。

如图1所示，电机1包括转子10、定子20和机壳30。

(转子)

转子10包括轴11以及固定于轴11的外周面的磁体12。

在本实施方式中，示出了将磁体12直接固定于轴11的外周面的情况，但也可以在轴11的外周面固定转子轭，再将磁体12固定于该转子轭的外周面。

此外，转子10包括第1轴承13、第2轴承14以及对第1轴承13和第2轴承14之间赋予预负荷(预压力)的弹簧15。

第1轴承13配置在比磁体12靠轴11的第1端侧(图右侧)的位置，固定于轴11，第2轴承14配置在比磁体12靠轴11的第2端侧(图左侧)的位置，固定于轴11。

在本实施方式中，第1轴承13使用了滚动轴承，第1轴承13包括固定于轴11的内圈13a、外圈13b以及夹设于内圈13a和外圈13b之间的滚珠13c，滚珠13c以使内圈13a和外圈13b能够互相旋转的方式将内圈13a和外圈13b桥接起来。

另外，轴11和内圈13a之间的固定方法没有特别限定，例如可以是通过将轴11压入内圈13a而进行固定的压入固定，也可以是使用粘接剂的粘接固定。

此外，在本实施方式中，第2轴承14也使用了滚动轴承，第2轴承14包括固定于轴11的内圈14a、外圈14b以及夹设于内圈14a和外圈14b之间的滚珠14c，滚珠14c以使内圈14a和外圈14b能够互相旋转的方式将内圈14a和外圈14b桥接起来。

另外，第2轴承14也和第1轴承13一样，对于轴11和内圈14a之间的固定方法没有特别限定，例如，可以是将轴11压入内圈14a而进行固定的压入固定，也可以是使用粘接剂的粘接固定。

另一方面，第2轴承14的外圈14b例如固定于机壳30，第1轴承13的外圈13b与机壳30间隙配合。

而且，弹簧15配置在第1轴承13的外圈13b的第1端侧(图右侧)，向外圈13b的第2端侧(图左侧)对外圈13b施力。

因此，第1轴承13的内圈13a和外圈13b之间被施加了预负荷，并且，该弹簧15的作用力经由轴11传递到第2轴承14的内圈14a，使得第2轴承14的内圈14a和外圈14b之间也被施加了预负荷。

(定子)

定子20包括层叠电磁钢板而成的圆筒状的定子铁心21、设于定子铁心21的内周面和端面上的绝缘体22以及利用绝缘体22与定子铁心21绝缘地配置在定子铁心21的内侧的绕组24。

另外，转子10以磁体12在与绕组24之间隔有间隙地位于绕组24的内侧，且能够利用第1轴承13和第2轴承14相对于定子20旋转的方式安装于机壳30。

图3是仅示出了定子20的立体图，图4是使定子20的第1端侧朝向正面地观察时的俯视图。

另外，在图3中，省略了用来表示定子铁心21的电磁钢板的层叠的线。

此外，在图4中，省略了绝缘体22的一部分和绕组24的端部24a的图示。

如图1和图3所示，定子20包括设于定子铁心21的第1端侧的2个端子23以及1个短端子25。

上述2个端子23和1个短端子25利用绝缘体22与定子铁心21绝缘地与定子铁心21一体化。

如图4所示，2个端子23呈相同形状，彼此分开并线(轴)对称地配置。

具体而言，端子23包括顶端部23a、与顶端部23a相反的一侧的后端部23b以及将顶端部23a和后端部23b之间桥接起来的桥接部23c，桥接部23c形成为沿着圆筒状的定子铁心21(未图示)的第1端侧的端面延伸的圆弧形状。

另外，该2个端子23的后端部23b是与供电连接器连接的端子部分。

而且，构成与端子23的后端部23b相同的部分即与供电连接器连接的端子部分的1个短端子25，以与2个端子23分开并且位于端子23的配置在定子20的同一侧的后端部23b之间的方式设置。

如图3所示，在这样配置的2个端子23和1个短端子25上连接有与各相相应的绕组24的端部24a。

另外，在本实施方式中，示出了3相型电机的情况，定子20具有与绕组24的端部24a连接的2个端子23和1个短端子25，但也可以根据所需的相数增减端子23和短端子25的数量。

(机壳)

如图1所示，机壳30包括第1端侧(图右侧)为开放端的构成容纳定子20的有底状的定子容纳部的机壳主体31、设于机壳主体31的开放端(图右侧)的机壳端面部32、设于该机壳端面部32的第1端侧(图右侧)的机壳盖33以及机壳塞34。

机壳主体31在底部设有用于将轴11的第2端侧(图左侧)导出到外部的贯通孔31c，在该贯通孔31c的第1端侧(图右侧)形成有用于压入固定第2轴承14的外圈14b的固定部31ca。

此外，在机壳端面部32也设有用于导出轴11的第1端侧(图右侧)的贯通孔32a，在该贯通孔32a中间隙配合有第1轴承13并容纳有弹簧15。

更具体而言，该贯通孔32a其第2端侧(图左侧)的直径为与第1轴承13间隙配合的大小，而第1端侧(图右侧)的直径为能够容纳弹簧15的大小。

而且，在机壳盖33上也设有用于导出轴11的第1端侧(图右侧)的贯通孔33a，通过使该贯通孔33a的直径小于弹簧15的外径，能够使机壳盖33发挥支承弹簧15的第1端侧(图右侧)的支架部的作用。

(散热性的提高)

接着，详细说明用于提高散热性的结构等。

如图2所示，在机壳主体31上形成有自第1端侧(图右侧)切削而成的大致矩形状的开口部31a，在该开口部31a中配置有定子20的端子23。

而且，机壳塞34以塞住机壳主体31的开口部31a的方式配置于开口部31a(参照图1)。

如图2所示，机壳塞34具有用于容纳定子20的端子23的顶端部23a的狭缝状的容纳部34a，如图1所示，在将机壳塞34配置于机壳主体31的开口部31a的状态时，定子20的端子23的顶端部23a呈容纳在该容纳部34a内的状态。

此外，如图1所示，机壳主体31具有用来配置端子23的与顶端部23a相反的一侧的后端部23b(参照图3)和短端子25的开口部31b，该开口部31b也与开口部31a同样形成为自机壳主体31的第1端侧(图右侧)切削而成的大致矩形状。

另外，后端部23b和短端子25是与供电连接器连接的端子部分，在开口部31b中设有能够允许未图示的供电连接器装拆的容纳后端部23b和短端子25的连接器壳体。

而且，机壳主体31例如使用金属那样的导热性高的材料(优选至少导热系数为1w/(m·k)以上的材料)，机壳塞34使用硅橡胶那样的具有绝缘性且导热性高的材料(优选至少导热系数为1w/(m·k)以上的材料)。

即，机壳主体31和机壳塞34使用导热性优异，能够获得高散热性的材料。

这样一来，绕组24产生的热量能够经由2个端子23传递到机壳塞34，然后再经由机壳塞34传递到机壳主体31，被有效传递出的热量自机壳塞34和机壳主体31散出到外部。

即，机壳塞34、机壳主体31起到了散热器的作用，能够提高散热性。

在此，为了有效进行上述那样的热传导，优选在2个端子23和机壳塞34之间，以及在机壳塞34和机壳主体31之间没有间隙。

因此，优选的是，机壳塞34使用硅橡胶那样具有柔软性的材料，并形成为比机壳主体31的开口部31a大的尺寸，通过压入到开口部31a中而使机壳塞34和机壳主体31之间不易产生间隙。

另外，这里所说的柔软性是指能够允许压入变形的性质。

但是，未必局限于压入，也可以将机壳塞34形成为比机壳主体31的开口部31a小的尺寸，再利用导热性高的构件(优选导热系数与机壳塞34同等以上)填补机壳塞34和机壳主体31的开口部31a之间产生的间隙。

例如，可以通过向间隙填充导热性高的粘接剂等，来形成填补机壳塞34和机壳主体31的开口部31a之间产生的间隙的导热性高的构件。

在该情况下，由于不伴有压入，因此，机壳塞34所用的材料不追求柔软性，可以使用陶瓷等具有绝缘性且导热性高的材料。

但是，考虑到填充粘接剂等的麻烦等，优选还是如本实施方式那样使用具有柔软性的材料。

此外，在像本实施方式那样使用具有柔软性的材质制作机壳塞34的情况下，优选的是，通过预先使机壳塞34的容纳端子23的顶端部23a的容纳部34a(参照图2)的尺寸小于端子23的顶端部23a，再向该容纳部34a压入顶端部23a，而使端子23和机壳塞34之间不易产生间隙。

但是，在如上所述，机壳塞34所用的材料不具有柔软性的情况下，也可以使容纳部34a的尺寸大于端子23的顶端部23a的大小，再用具有绝缘性且导热性高的构件填补容纳部34a和顶端部23a之间产生的间隙。

例如，可以通过向间隙填充具有绝缘性且导热性高的粘接剂等，来形成用来填补机壳塞34的容纳部34a和端子23的顶端部23a之间产生的间隙的具有绝缘性且导热性高的构件。

但是，在粘接剂不会成为外溢那样的状态的情况下，无需限定为具有绝缘性，只要具有高导热性即可。

另外，如图4所示，端子23的顶端部23a通过桥接部23c同与供电连接器连接的端子23的后端部23b连结，因此，该顶端部23a中也会流过电流。

因此，为了不让电流流到机壳主体31，用绝缘性的材料构成了机壳塞34，并将端子23的顶端部23a形成为不会自机壳塞34露出到外部的程度的长度，但在端子23的顶端部23a贯通机壳塞34的容纳部34a之后，再将机壳塞34推入机壳30的内侧那样的状态时，端子23的顶端部23a可能会自容纳部34a露出到外部。

因此，在本实施方式中，容纳部34a形成为贯通机壳塞34的狭缝，但从安全性层面考虑，为了更可靠地避免顶端部23a露出到外部，优选将容纳部34a形成为在机壳30的内侧具有端子23的顶端部23a的插入口的有底凹部。

另外，有底凹部的形状无需限定为包围顶端部23a的周围那样的凹部形状，也可以是槽那样的形状的凹部。

(电机的制造方法)

接着，说明由上述那样的结构构成的电机1的制造方法的一个例子。

电机1的制造工艺的大致流程为，实施制造组装转子10和定子20而成的组装体以及机壳30的各部件的制造工序，然后进行组装作业，但定子20的制造工序中优选如下这样进行。

另外，在成为组装体的状态时，尚未安装弹簧15，这个在后面说明。

图5是表示定子20的制造工序所使用的端子构件的俯视图。

如图5所示，端子构件呈包括端子部27以及保持该端子部27的框架28在内的引线框的状态。

而且，在框架28中，于端子部27的两端部侧的部分设有在向成形模具中安放时的对位用贯通孔28a。

图6是用于说明成形定子20的绝缘体22的情况的图。

如图6所示，首先进行配置工序，在配置工序中，将定子铁心21配置于模具50内，并将包括端子部27以及保持端子部27的框架28在内的引线框的框架28保持在模具50内而将引线框配置于模具50。

模具50包括容纳定子铁心21的下模具51和与该下模具51匹配的上模具52，在下模具51上设有用于插入到图5所示的引线框的对位用贯通孔28a中的定位突起51a。

因此，将定子铁心21容纳于下模具51内之后，仅通过将下模具51的定位突起51a从引线框的对位用贯通孔28a中穿过而将引线框安放于下模具51，即可使定子铁心21和引线框的位置关系成为规定的位置关系地将定子铁心21和引线框安放于下模具51中。

此外，在上模具52的与下模具51的定位突起51a对应的位置，设有用于收纳该定位突起51a的突起插入凹部52a，因此，在像上述那样向下模具51安放好定子铁心21和引线框之后，仅通过向该突起插入凹部52a中插入下模具51的定位突起51a而将上模具52与下模具51合模，即可将上模具52安放成规定的状态。

这样使上模具52和下模具51合模后，形成了与绝缘体22的形状吻合的空间，因此，向该空间填充绝缘体22的材料而向模具50供给绝缘体22的材料。

这样，通过向模具50供给绝缘体22的材料进行成形工序，在该成形工序中，成形出使端子部27的成为端子23和短端子25的部分(参照图5的阴影线部分)与定子铁心21之间绝缘，并使成为端子23和短端子25的部分与定子铁心21一体化的绝缘体22。

图7是表示通过成形工序利用绝缘体22使定子铁心21和端子部27的成为端子23和短端子25的部分(参照阴影线部分)一体化后的状态的立体图。

另外，在图7中省略了表示定子铁心21的电磁钢板的层叠的线。

如图7所示，当形成了利用绝缘体22使定子铁心21与端子部27的成为端子23和短端子25的部分(参照阴影线部分)一体化而成的构件之后，接着进行切断工序，在该切断工序中，切断端子部27而形成端子23的被容纳于上述机壳塞34的容纳部34a中的顶端部23a。

另外，在该切断工序中，也切断端子部27而形成端子23的后端部23b、短端子25。

采用这样的制造方法时，在制造过程中，不是单独形成2个端子23和1个短端子25，而是形成引线框的状态，因此，存在容易操作2个端子23和1个短端子25的优点。

此外，能够通过适当留下为了将2个端子23连接于框架28而设置的呈自绝缘体22导出的状态的部分而形成端子23的顶端部23a，因此，也能提高材料的利用效率。

这样制作出利用绝缘体22使定子铁心21和2个端子23及短端子25一体化而成的零件后，如图3所示，将另行制作的绕组24容纳于该零件的中央，再将绕组24的端部24a焊接连接于各自对应的2个端子23及短端子25上，便成为了定子20的状态。

然后，接着制作图1所示那样的转子10和定子20的组装体。

具体而言，进行将设置第1轴承13和弹簧15之前的转子10的部分自定子20的第2端侧(图左侧)插入到定子20内的作业，再将第1轴承13固定于轴11的自定子20的第1端侧(图右侧)导出的第1端侧(图右侧)时，便完成了组装体。

这样制作好组装体后，接着将定子20的端子23的顶端部23a容纳于容纳部34a(参照图2)地安装机壳塞34。

然后，将安装了该机壳塞34后的组装体自机壳主体31的第1端侧(图右侧)的开放端逐渐插入到机壳主体31中，向机壳主体31的固定部31ca压入第2轴承14的外圈14b，并向机壳主体31的开口部31a(参照图2)压入机壳塞34。

接着，将第1轴承13间隙配合于贯通孔32a内地将机壳端面部32配置于机壳主体31的第1端侧(图右侧)，再将弹簧15安装于第1轴承13的位于贯通孔32a的第1端侧(图右侧)的第1端侧。

最后，将支承弹簧15的机壳盖33配置于机壳端面部32的第1端侧(图右侧)，用未图示的螺钉将机壳端面部32和机壳盖33都紧固于机壳主体31从而进行固定。

另外，如图2所示，在机壳盖33上形成有用于供上述螺钉穿过的贯通孔33b，在机壳端面部32的与该贯通孔33b对应的位置也设有用于供螺钉穿过的未图示的贯通孔。

而且，在机壳主体31的第1端侧(图右侧)的端面形成有未图示的螺钉固定孔，该螺钉固定孔中形成有用于螺纹接合螺钉的螺纹槽。

在由以上那样的结构构成的本实施方式的电机1中，能够有效地使绕组24产生的热量散出，因此，即使向绕组24供给大量的电流，也能够抑制绕组24的温度上升所导致的电阻值增加。

因此，能够供给大量的电流而使转子10高速旋转，从而能够提高电机1的功率。

此外，绕组24的电阻值增加意味着电流在绕组24中被转换为热量，从而产生电力损失，因此，能够抑制这种电阻值的增加的本实施方式的电机1也能提高电力的利用效率。

此外，与在机壳30上仅设置开口的情况相比，本实施方式是用机壳塞34塞住开口部31a的结构，因此，也能够确保高防尘性。

以上，基于实施方式说明了本发明，但本发明不限定于实施方式。

例如，也可以设计成能够利用为了提高散热性而设置的端子23的顶端部23a来测量绕组24的温度。

图8是说明能够利用端子23的顶端部23a测量绕组24的温度的利用例的图。

如图8所示，在端子23的顶端部23a安装有温度传感器41(例如热电偶的温度测量部)，将自该温度传感器41导出的信号线42穿过机壳塞34的容纳部34a而引出到电机1的外部。

该端子23如上述那样与绕组24的端部24a直接连接，因此，该端子23与绕组24呈大致相同的温度状态。

因此，通过如上述那样设置温度传感器41，测量该端子23的温度状态，能够掌握绕组24的温度状态。

然后，基于该测量出的温度，在绕组24成为高温的情况下，能够进行减小电流供给量的控制等控制，从而能够对电机1进行更精密的驱动控制。

但是，如何利用温度传感器41所测量出的温度，是可以根据需要适当而定的，并非必须用于驱动控制。

如此，本发明不限定于具体的实施方式，能够在不脱离本发明主旨的范围内进行各种变更，并且对于本领域技术人员来说，根据权利要求书的记载进行这些变更是显而易见的。