专利名称：流体通道内置式电力转动机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种流体通道内置式电力转动机构，例如电动机、发电机等，更特别地，涉及一种电力转动机构，其具有用于流通液体、冷却介质、燃料或气体的流体流动通道。
背景技术：
流体在机器中流通的电力转动机构在例如日本专利公开号2004-03433中已被提出。这种类型的电力转动机构被称为流体通道内置式电力转动机构。
流体通道内置式电力转动机构在转子与定子之间具有用于流通流体的缝隙。由于因缝隙产生的流体阻力、流体的运输效率较低，且在转动机构中会由转子产生流体的搅动流失。
发明内容
本发明的目的是提供一种流体通道内置式电力转动机构，该机构内具有流体流动通道，其消除了流体输送效率的下降，且消除了搅动流失。
为满足上述目的，本发明提供一种流体通道内置式电力转动机构，其中流体流通路径由通过靠近芯背部的部分连到排出口的吸入口、用于流动通道的流体吸入口和流体排出口形成，它们形成于靠近定子铁芯的芯背部的转动机构的固定部件上。
根据上述结构，流体不会流经定子与转子之间的间隙。因此，在定子与转子之间的狭窄间隙内的流体输送效率不会发生降低。另外，因为不会发生由于转子而产生的流体的搅动，因此避免了搅动流失。
根据本发明的流体通道内置式电力转动机构，在不降低流体输送效率的情况下，避免了由于转子而产生的搅动流失。
图1所示为根据本发明的一个实施例的电力转动机构的垂直剖面图；图2所示为图1所示的电力转动机构的一个定子铁芯的透视图；图3所示为图1所示的电力转动机构的俯视图；图4所示为图1所示的电力转动机构的分解图；图5所示为图1所示的电力转动机构的定子铁芯的结构；图6所示为图1所示的电力转动机构的定子的生产过程；图7所示为与图2所示相应的定子铁芯的改进结构；图8所示为图7所示的定子铁芯所用的扇形结构；图9所示为用树脂铸模成的定子铁芯的透视图；图10所示为图1所示的电力转动机构的改进的定子铁芯的另一实例；图11所示为组成图10所示电力转动机构的定子的定子铁芯扇形部的俯视图；图12所示为组成定子铁芯的定子铁芯扇形部的透视图；图13所示为图12所示的定子铁芯扇形部的一种改进实例；图14所示为定子铁芯的一种改进实例的透视图；图15所示为图14所示的定子铁芯的俯视图；图16所示为定子铁芯的一部分的透视图，其中在定子铁芯端部形成了密封槽；图17所示为具有密封槽的定子铁芯端部的俯视图；图18所示为根据本发明的机构中具有流动通道的一种改进的电力转动机构的立视剖面图；具体实施方式
在下文中，将解释根据本发明所述的、如图1到4所示的、机构中具有流体流动通道的电力转动机构的实施例。
图1到4所示的电力转动机构为用于泵的永磁铁型电动机，包括转子1；被置成与转子保持小间隙的定子2；端部托架3、4，其被置于转子的两端，且保持转子1与定子2呈预定位置关系。端部托架3、4是电力转动机构的固定部件的一部分。
转子1具有转子5和带有形成在转子5上的永磁铁(未画出)的转子芯6。定子2包括定子铁芯7，缠绕在定子铁芯的槽9内的芯线圈8。定子铁芯7是由冲压铸模的磁粉所制成的烧结磁芯、或由磁粉或磁粉与其他磁性物质的混合物所组成的铸模芯制成的。定子铁芯7构成许多缠绕槽9，缠绕槽9中缠绕着定子线圈8，且在缠绕槽9之间在转子1的相对一侧形成齿状部10。在芯背侧，第一流体流动通道11在与齿状部10的根相对的位置或在相邻缠绕槽9之间的位置穿透定子铁芯。
定子铁芯的芯背侧的轴向长度大于齿状部的轴向长度。端部托架3、4的外围边缘被固定到芯背侧的两端。在本说明书中，底端托架3叫做主端部托架，第二端部托架4叫做次端部托架，以便与第一端部托架4A和第二端部托架4B相区别。
转轴5由定子铁芯内的轴承12A、12B支撑，以维持转子1与定子2之间的位置关系。端部托架3设有流体吸入口13，与吸入口13相连通的第二流体流动通道14共轴地设有转轴5。第二流体流动通道14的开口14M形成在与第一流体流动通道11的一个开口相对的位置。
另一方面，端部托架4的由第一端部托架4A和第二端部托架4B组成，其中第二端部托架4B设有流体排出口15，而连通流体排出口15的第三流体流动通道16以与转轴5呈共轴的关系放置于第一端部托架4A和第二端部托架4B之间。第三流体流动通道16的开口16M形成在与设置于定子铁芯7中的第一流体流动通道11的另一端部处的开口相对的位置。
另外，转轴5的端部凸入到由端部托架14限定的第三流体流动通道16中。用于循环或运输流体的泵式涡轮机17被安置在此凸出物上。根据电动机的类型或电动机的应用，泵式涡轮机17可被设置在第二流体流动通道中。密封部件，例如O型环或V型环，设置在凸出轴5与端部托架4之间。用于连接定子线圈8端部的线路板19被放置在轴12A周围的固定部上。
在上述结构中，端部托架3、定子铁芯7、第一端部托架4A和第二端部托架4B被插入式固定螺栓20与螺母21(如图4所示)固定，从而使第一流体流动通道11、第二流体流动通道14和第三流体流动通道16流体密封地连通起来，以形成穿透定子铁芯的芯背侧的流体流通路径。
通过形成流体流动通道，由于流体不在转子1周围流通，可消除流体绕转子1循环时产生的弊端。也就是说，通过电动机轴驱动的泵式涡轮机的旋转，由吸入口13进入的流体流经第二流体流动通道14、开口14M、第一流体流动通道11、开口16M、第三流体流动通道16和泵式涡轮机17，然后由排出口15流出。由于流体不在转子1与定子2之间流动，因此，不会由转子1与定子2之间的狭窄通道中的流动阻力而导致流体运输效率的降低。另外，由于转子1不搅动流体，不存在由流体搅动产生的转动机构的损耗。
在此实施例中，定子铁芯7是由冲压的磁粉的烧结铁芯制成的、或由磁粉与金属粉的压实混合物的铁芯做成的。将在下文中，参照图5和6，对定子铁芯7的制作方法的一种实例做出解释。
冲压铁芯的主要材料是磁性材料，例如纯铁。磁粉微粒涂覆有绝缘膜，例如氧化膜，以得到如图5(a)所示的带绝缘膜的磁粉22。绝缘磁份22与黏合树脂23混合，该混合物被压，以得到如图5(b)所示的压实的磁体24。
压实的磁体24放置在具有定子铁芯7的空腔的模子25中。然后用冲头26冲压该压实的磁体24。绝缘磁粉22的微粒彼此缠绕得到具有定子铁芯形状的压实的磁体24。
在上例中，定子铁芯7是压实的磁体的单一体。在制作大型定子铁芯的情况下，需要大型冲压设备以产生较大的压模力。此外，缠绕槽9中的定子线圈8的绕制必须在齿部10之间的狭窄空间内完成，那是一件麻烦的工作。
在本实施例中，如图8和9所示，当电动机中有6个缠绕槽时，通过沿缠绕槽处把定子分成6个扇形部而制成压实磁体的6个扇形部27。6个定子扇形部27组装起来得到定子2。根据此方法，用于组成定子2的每一个扇形部27具有很小的体积；在比压模单体定子时更小的模制压力下，模制扇形部。因此，不需要大型压模设备。由于每个扇形部27具有用于缠绕槽的开口形状，即，缠绕槽被开口，如图8所示，齿部10位于中心，所以缠绕槽上的绕制工作将非常简单。也就是说，齿部之间不存在成为绕制阻碍的狭小空间。
在把线圈8绕制到扇形部上之后，通过组装扇形部27而组成定子铁芯。此时，如图9所示，除正对转子的表面外，定子铁芯7的表面被浇铸上树脂28，以粘合组装好的扇形部27。
在以上实施例中，在定子7外层边缘内，通过沿轴线方向延伸的贯穿孔形成第一流体流动通道11。第一流体流动通道11可用如图10到13显示的方法制成。
如图12和13所示，定子扇形部29被制成为通过把定子铁芯均分后所得的形状，每个扇形部的俯视图(图11)是一致的。如图12所示，每个扇形部29具有沿扇形部的轴线长度延伸的槽30。如图13所示，在定子线圈8置入槽9后，扇形部被组装，而且组装好的扇形部被插入如图10所示的圆筒形外壳31中，以组成如图10所示的定子铁芯。如图10所示，流体通动槽30由圆筒形外壳31与扇形部相夹限定而成，因此第一流体流动通道11形成于圆筒形外壳31与扇形部29之间。
尽管在以上解释涉及的实施例中，是在不改变定子铁芯7的外径的情况下制成流体流动通道，仍然可以可依据应用而改变定子铁芯7的外径或外形。图14和15显示了一个改进的定子铁芯的透视图和俯视图，其中第一流体流动通道32具有比其他实施例更大的截面面积。第一流体流动通道作为一条通道形成于定子铁芯7的芯柱背侧。第一流体流动通道32可在轴线方向上不穿透定子铁芯，通道32的一端可开放以在定子铁芯7外表面形成开口33，开口33用做排出口。
在上述实施例中，轴线方向上的定子铁芯7的两端与端部托架3及第一端部托架4A相接触。通过拧紧螺栓20和螺母21，第一流体流动通道11或32、第二流体流动通道14和第三流体流动通道16被固定成流体密封的。如图16和17所示，在制成定子铁芯7时，环状的密封槽34形成于定子铁芯7的第一流体流动通道11或32内的位置上。通过向密封槽34中塞入0型环或在槽34内涂覆一层硅密封剂，在流体流动通道结合部发生的流体泄漏被稳定地避免了，从而提供高可靠性的电力转动机构。密封槽34可只形成在端部托架3，4的那侧，或形成在端部托架3、4那侧和定子铁芯7那侧。
以上解释涉及一个泵式电动机，其作为一个机器内具有流体流动通道的电力转动机构。本发明可应用于如图18所示的自冷却电力转动机构。除明确说明外，与图1中相同的参考数字所代指的是一样的。将只解释与图1中不同的部分。
在此实施例中，设置在端部托架3、4上的吸入口13和排出口15与散热流动通道35相连通，组成封闭回路，其内限定有冷却介质。根据以上结构，电力转动机构内在机器运行时产生的热量散发到穿过流体流动通道(第一流体流动通道11，第二流体流动通道14和第三流体流动通道16)流动的冷却介质中。被来自于电力转动机构中的热量加热的冷却介质移动到流体流动通道35，把热量散入大气并冷却自身，这可被称作自循环。冷却后的冷却介质又重新回到电力转动机构中。
由于电力转动机构被有效地冷却，可以阻止电力转动机构升温。通过增加用于电力转动机构的驱动流，也可增加持续的比率点和缩小电力转动机构的尺寸。
当散热片36被安置到一个或多个流体流动通道(第一流体流动通道11、第二流体流动通道14和第三流体流动通道16)内时，冷却效率将被进一步提高。
以上解释涉及由压实的磁体制成的定子铁芯7；层压的硅钢板可被采用。如果是由硅钢板叠层制成定子铁芯，流体可能渗入到叠层之间的缝隙中。为避免渗漏，流体流动通道的内表面可涂覆树脂，或在流动通道中插入金属管或树脂管，以避免流体与硅钢板叠层的直接接触。
在上述实施例中，芯背侧定子铁芯7的轴向方向上的长度比齿侧的长，从而连接端部托架3、4；如果芯背侧定子铁芯7的轴向长度与齿部10的长度相等，定子铁芯7不接触端部托架3、4，定子铁芯7就支撑到诸如外壳之类的部件上，外壳可连接到端部托架3、4。在这种情况下，由于第一流体流动通道11端部的位置不能到达端部托架3、4，第一流体流动通道11与第二流体流动通道之间和/或第一流体流动通道11与第三流体流动通道之间应增加连接管。
另外，以上描述主要涉及电动机，但本发明也可应用于发电机。
权利要求
1.一种流体通道内置式电力转动机构，包括用轴承固定到转轴上的转子；与转子呈转动关系的定子，而且在转子与定子之间具有间隙；环绕定子的外壳；泵式涡轮机，其被固定到转轴的一端，用于在电力转动机构内循环或输送流体；主端部托架，其被固定到外壳的一端；次端部托架，其被固定到外壳的另一端；其中，主端部托架具有用于把流体吸入到电力转动机构的吸入口；而次端部托架具有用于把流体从电力转动机构排出的排出口，其中，定子的外周边与外壳的内表面限定沿转轴轴向延伸的第一流体流动通道，定子铁芯的一端与面向定子一端的主端部托架限定第二流体流动通道，而定子的另一端与次端部托架限定第三流体流动通道，而且其中，吸入口、第一流体流动通道、第二流体流动通道、第三流体流动通道和排出口是连通的。
2.根据权利要求1所述的流体通道内置式电力转动机构，其特征在于，进一步包括内置在第三流体流动通道中的泵式涡轮机。
3.根据权利要求1所述的流体通道内置式电力转动机构，其特征在于，进一步包括连接吸入口和排出口的散热环，其中散热环包含穿过电力转动机构中的第一、二、三流体流动通道循环的冷却介质。
4.根据权利要求1所述的流体通道内置式电力转动机构，其特征在于，定子是由烧结磁粉体或冲压磁粉体制成的。
5.根据权利要求1所述的流体通道内置式电力转动机构，其特征在于，所述定子铁芯是由沿定子铁芯的第一流体流动通道均分的扇形部的组装件。
6.根据权利要求5所述的流体通道内置式电力转动机构，其特征在于，所述扇形部的组装件容纳在圆筒形外壳内。
7.根据权利要求1所述的流体通道内置式电力转动机构，其特征在于，所述电力转动机构是电动机。
8.根据权利要求1所述的流体通道内置式电力转动机构，其特征在于，所述电力转动机构是发电机。
9.根据权利要求1所述的流体通道内置式电力转动机构，其特征在于，所述定子内形成单个第一流体流动通道。
10.一种流体通道内置式电力转动机构，包括用轴承固定到转轴上的转子；定子，其由烧结磁粉体或压实磁粉体制成，与转子呈转动关系且在二者之间具有间隙；环绕定子的外壳；泵式涡轮机，其被固定到转轴的一端，用于在电力转动机构内循环流体；主端部托架，其被固定到外壳的一端；次端部托架，其被固定到外壳的另一端；其中，主端部托架具有用于把流体吸入电力转动机构的吸入口；而次端部托架具有用于把流体从电力转动机构排出的排出口，其中，定子的外周边与外壳的内表面限定沿转轴轴向延伸的第一流体流动通道，定子铁芯的一端与面向定子一端的主端部托架限定第二流体流动通道，而定子的另一端与次端部托架限定第三流体流动通道，而且其中，吸入口、第一流体流动通道、第二流体流动通道、第三流体流动通道和排出口是连通的。
11.根据权利要求10所述的流体通道内置式电力转动机构，其特征在于，其中在第一流体流动通道与齿部之间形成密封槽，该密封槽用密封剂或O形环填充。
12.根据权利要求11所述的流体通道内置式电力转动机构，其特征在于，所述外壳、定子、可旋转地支撑在转轴上的转子、第一端部托架和第二端部托架被螺栓和螺母固定，螺栓穿过端部托架、定子以组成电力转动机构。
13.根据权利要求11所述的流体通道内置式电力转动机构，其特征在于，所述定子的定子铁芯是硅钢板的叠层，避免流体与叠层的接触。
14.根据权利要求11所述的流体通道内置式电力转动机构，其特征在于，所述第一流体流动通道形成于和缠绕槽相对应的位置。
15.根据权利要求11所述的流体通道内置式电力转动机构，其特征在于，由扇形部形成的每个所述流体流动通道沿定子周沿等距离地形成。
16.根据权利要求1所述的流体通道内置式电力转动机构，其特征在于，所述泵式涡轮机固定在轴上且由该轴驱动。
17.一种流体通道内置式电力转动机构，包括用轴承固定到转轴上的转子；与转子呈转动关系的定子，在二者之间具有间隙；泵式涡轮机，其被固定到转轴的一端，用于在电力转动机构内循环流体；主端部托架，其被固定到外壳的一端；次端部托架，其被固定到外壳的另一端；其中，主端部托架具有用于把流体吸入到电力转动机构的吸入口；次端部托架具有用于把流体从电力转动机构排出的排出口，其中，至少一条沿轴的轴线方向延伸的流体流动通道，所述流动通道形成于转子与定子之间的间隙的外部。
18.根据权利要求17所述的流体通道内置式电力转动机构，其特征在于，所述定子是由烧结磁粉体或压实磁粉体制成的。
19.根据权利要求18所述的流体通道内置式电力转动机构，其特征在于，沿所述定子的轴线，定子被分成多个扇形部，且由这些扇形部组装成定子。
20.根据权利要求18所述的流体通道内置式电力转动机构，其特征在于，所述流动通道形成于外围边缘与外壳的内层表面之间。
全文摘要
一种流体通道内置式电力转动机构，包括用轴承固定到转轴上的转子；与转子呈转动关系的定子，而且在二者之间具有间隙；环绕定子的外壳；泵式涡轮机，其被固定到转轴的一端，用于在电力转动机构内循环流体；第一端部托架，其被固定到外壳的一端；第二端部托架，其被固定到外壳的另一端。第一端部托架具有用于把流体吸入到电力转动机构的吸入口；而第二端部托架具有用于把流体从电力转动机构排出的排出口。定子的外周边与外壳的内表面限定沿转轴轴向延伸的第一流体流动通道，定子铁芯的一端与面向定子一端的第一端部托架限定第二流体流动通道，而定子的另一端与第二端部托架限定第三流体流动通道。
文档编号F02M37/10GK1755092SQ200510091498
公开日2006年4月5日 申请日期2005年8月18日 优先权日2004年9月30日
发明者榎本裕治, 大岩昭二, 正木良三, 石原千生 申请人:日本伺服株式会社, 日立粉末冶金株式会社, 株式会社日立产机系统