马达的制作方法

本发明涉及一种马达。

背景技术：

以往，已知一种马达，为了实现高负荷、长时间驱动而具备冷却机构。在专利文献1中，公开了相对于线圈直接流通冷却液来冷却马达的结构。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本授权专利第5962570号公报

技术实现要素：

发明所要解决的课题

在上述马达中，为了使冷却液在马达内部循环，需要外部泵。因此，存在包括马达和冷却装置的整个系统大型化的课题。

本发明的方案的目的之一在于提供一种不使用外部泵且提高了冷却效率的马达。

用于解决课题的方案

本发明的一个方式的马达具备：具有沿铅垂方向延伸的轴的转子；位于上述转子的径向外侧的定子；以及容纳上述定子的壳体。上述定子具有芯背、从上述芯背向径向内侧延伸的多个齿、以及卷绕于上述齿的线圈。在上述壳体与上述转子之间设置有封入冷却介质的密闭室。上述密闭室在径向上的上述芯背与上述壳体之间具有沿铅垂方向延伸的多个外周侧流路。

发明效果

根据本发明的方案，可提供一种不使用外部泵且提高了冷却效率的马达。

附图说明

图1是具备实施方式的马达的旋转翼装置的剖视图。

图2是表示在实施方式的马达中卸下了盖部件的状态的立体图。

图3是定子保持部件的立体图。

图4是密封部件的立体图。

图5是表示流路的配置的马达的局部剖视图。

具体实施方式

以下，使用附图对本发明的实施方式进行说明。

在以下的说明中，将图1所示的中心轴j延伸的铅垂方向设为上下方向。将中心轴j的轴向一侧简称为“上侧”，将轴向另一侧简称为“下侧”。此外，上下方向仅是为了说明而使用的名称，不对实际的位置关系、方向进行限定。另外，将平行于中心轴j的方向简称为“轴向”，将以中心轴j为中心的径向简称为“径向”，将以中心轴j为中心的周向简称为“周向”。

在本说明书中，所谓在轴向上延伸，除了指严格地在轴向上延伸的情况以外，还包括在相对于轴向在不足45°的范围内倾斜的方向上延伸的情况。所谓在径向上延伸，除了指严格地在径向上、即在与轴向垂直的方向上延伸的情况以外，还包括在相对于径向在不足45°的范围内倾斜的方向上延伸的情况。

如图1所示，旋转翼装置1具备马达10、螺旋桨2以及风扇75。旋转翼装置1例如能够用作无人机的旋转翼装置。在本实施方式的情况下，风扇75是离心风扇。

马达10具备壳体11、轴承23、24、转子20、定子30、电路基板80以及电路基板壳85。

壳体11具有：圆筒状的定子保持部件12，其具有底壁部12a并在上侧开口；盖部件13，其与定子保持部件12的上端连接；以及密封部件14，其位于定子30的内周部。在沿轴向观察时，定子保持部件12在底壁部12a的中央部具有轴承保持部12b。轴承23配置于轴承保持部12b的内侧。在本实施方式的情况下，轴承保持部12b具有在轴向上贯通轴承保持部12b的多个贯通孔12c。

盖部件13固定于定子保持部件12的上侧的开口部。盖部件13具有轴承保持部13a。盖部件13在轴承保持部13a保持轴承24。在本实施方式中，轴承保持部13a具有在轴向上贯通轴承保持部13a的多个贯通孔13b。在由定子保持部件12和盖部件13包围的内部空间容纳有转子20和定子30。

转子20具有轴21和转子主体22。轴21沿着中心轴j配置。轴21是以中心轴j为中心的圆柱状。轴21由轴承23、24支撑为能够绕中心轴j旋转。轴21的上侧的端部从轴承24向上侧突出。在突出至比盖部件13靠上侧的轴21的前端部固定有风扇75及螺旋桨2。转子主体22具有固定于轴21的外周面的转子铁芯和固定于转子铁芯的外周面的转子磁铁。

定子30隔着间隙在径向上与转子20对置。定子30具有定子铁芯31和多个线圈35。定子铁芯31是在转子主体22的径向外侧包围转子主体22的环状。定子铁芯31具有芯背32和多个齿33。芯背32呈以中心轴j为中心的圆环状。齿33从芯背32向径向内侧突出。多个齿33沿周向遍及一周等间隔地配置。

定子铁芯31在定子铁芯31的表面具有绝缘层。绝缘层将线圈35与定子铁芯31绝缘。定子30也可以具备由树脂成形体构成的绝缘体。多个线圈35安装于多个齿33的每一个。

如图1至图3所示，定子铁芯31在芯背32的外周面具有沿轴向延伸的多个第一槽部32a。多个第一槽部32a分别从芯背32的外周面向径向内侧凹陷。壳体11在定子保持部件12的内周面具有沿轴向延伸的多个第二槽部11a。多个第二槽部11a分别从定子保持部件12的内周面朝向径向外侧凹陷。第一槽部32a和第二槽部11a在径向上对置地设置。壳体11具有分别由第一槽部32a和第二槽部11a构成的多个外周侧流路41。

外周侧流路41配置于沿径向观察与齿33重叠的位置。即，位于齿33的径向外侧。在位于齿33的径向外侧的定子铁芯31的外周面，即使设置有构成外周侧流路41的第一槽部32a，磁力线通过的宽度也难以变窄。因此，可抑制因设置外周侧流路41而引起的对磁特性产生的影响。另外，外周侧流路41与线圈35的径向的距离变短，因此线圈35容易被冷却。

另外，在本实施方式中，外周侧流路41由第一槽部32a和第二槽部11a构成，从而，与将外周侧流路41仅设置于芯背32的情况相比，能够使芯背32的第一槽部32a的深度变浅。由此，能够进一步减小因设置外周侧流路41而产生的对磁特性的影响。另外，通过具有第二槽部11a，外周侧流路41配置于更接近外部空气的位置，因此在内部流通的冷却介质容易被冷却。此外，外周侧流路41也可以仅由第一槽部32a及第二槽部11a中的任一方构成。

如图3所示，定子保持部件12在定子保持部件12的内壁面具有从下侧支撑定子30的多个台阶部121。多个台阶部121的上表面和芯背32的下表面接触。多个台阶部121的铅垂方向的高度位置彼此相同。在本实施方式的情况下，台阶部121从下侧支撑定子铁芯31的芯背32。多个台阶部121在周向上位于两条上述外周侧流路之间。根据该结构，在具备外周侧流路41的马达10中，也能够利用台阶部121进行定子30的轴向的定位。

壳体11具有位于芯背32的径向内侧的密封部件14。密封部件14至少覆盖朝向定子30的径向内侧的相邻的齿33之间的开口部33b。如图1、2、4所示，密封部件14具有：在定子30的内周端沿铅垂方向延伸的多个柱部14a；与多个柱部14a的上端连接的上侧环状部14b；以及与多个柱部14a的下端连接的下侧环状部14c。上侧环状部14b和下侧环状部14c为以中心轴j为中心的环状。多个柱部14a位于相邻的齿33彼此的周向之间。转子20配置于密封部件14的径向内侧。

在本实施方式的情况下，密封部件14包括由柱部14a和上侧环状部14b构成的第一部件以及由下侧环状部14c构成的第二部件这两个部件。柱部14a在朝向周向的两侧面具有从侧面沿周向突出并沿铅垂方向延伸的侧面突起部14e。在组装马达10时，柱部14a从定子铁芯31的上侧插入齿33之间。如图5所示，柱部14a的侧面突起部14e插入齿33的朝向周向的面的前端部的槽部33a。在侧面突起部14e与槽部33a的嵌合部分，柱部14a与齿33的接触面被密封。

在本实施方式中，密封部件14不覆盖齿33的朝向径向内侧的前端面，因此能够减小转子20与定子30的径向的间隔。由此，能够增大马达10的转矩。

在柱部14a的下端部通过压入或粘接固定有下侧环状部14c。下侧环状部14c固定于定子保持部件12的底壁部12a的上表面。底壁部12a具有从底壁部12a的上表面向上侧延伸的筒部12f。筒部12f是以中心轴j为中心的圆筒状。如图1所示，下侧环状部14c通过压入或粘接固定于筒部12f的内周侧。在筒部12f与下侧环状部14c的嵌合部分，底壁部12a与下侧环状部14c的接触面被密封。

如图1所示，密封部件14的上侧环状部14b的上表面与盖部件13的下表面粘接。由此，在定子30的上部，密封部件14的径向内侧的区域和密封部件14的径向外侧的区域被密封。

如图5所示，柱部14a具有从柱部14a的朝向径向外侧的侧面向径向外侧突出的突起部14d。在本实施方式的情况下，突起部14d沿轴向观察为三角形状，整体为沿铅垂方向延伸的三棱柱状。突起部14d具有朝向径向外侧的角部。通过具有突起部14d，柱部14a的朝向径向外侧的面的表面积变大。由此，柱部14a与冷却介质的接触面积增加，因此向冷却介质的散热性提高。在本实施方式中，在突起部14d的周向的两侧配置有线圈35的一部分。齿33的前端部的周向的间隔变窄，因此相邻的线圈35彼此容易接触，但在本实施方式中，通过突起部14d，难以产生线圈35间的接触。

马达10具有被定子30的相邻的齿33和密封部件14的柱部14a包围的内周侧流路42。即，马达10在周向上具有位于多个齿33之间的多个内周侧流路42。内周侧流路42沿轴向延伸，且在上下方向上贯通定子30。

盖部件13在盖部件13的下表面侧具有由朝向上侧凹陷的凹部构成的上部流路43。上部流路43与多个外周侧流路41的上端以及多个内周侧流路42的上端连接。

定子保持部件12在定子30与底壁部12a之间具有下部流路44。下部流路44与多个外周侧流路41的下端以及多个内周侧流路42的下端连接。

马达10在壳体11的底部具有压力调整装置100。

压力调整装置100具有：从底壁部12a的外周面向下侧延伸的筒状的壳部101；固定于壳部101的下侧的开口部的锐利部102；以及配置于壳部101的内部的压力调整部103。

作为底壁部12a的一部分的隔壁12d位于壳部101的上侧。隔壁12d划分壳部101的内部空间和定子保持部件12的内部空间。隔壁12d具有在轴向上贯通隔壁12d的贯通孔12e。贯通孔12e将壳部101的内部空间和定子保持部件12的内部空间连接。

锐利部102具有在径向上扩展的板状的基底部104和从基底部104的上表面向上侧突出的针部件105。基底部104固定于壳部101的下侧的开口部。基底部104具有在轴向上贯通基底部104的通气孔104a。

压力调整部103是橡胶制或树脂制的片状的弹性体。压力调整部103在壳部101的下侧的开口部被壳部101和基底部104夹着而固定。压力调整部103对壳部101的下侧的开口部进行密封。压力调整部103的平面面积比壳部101的下侧的开口部的平面面积大。压力调整部103从壳部101的开口部向上侧挠曲，并沿着壳部101的内表面配置。通过压力调整部103密封的壳部101的内部空间是压力调整装置100的压力调整室46。在本实施方式中，从轴向观察，压力调整室46配置于与定子30重叠的位置。根据该结构，能够不增大壳体11的径向尺寸地设置压力调整装置100。

马达10在壳体11的内部具有容纳冷却介质的密闭室40。在本实施方式的情况下，密闭室40具有：对定子30进行冷却的冷却室45；以及由冷却室45和隔壁12d分隔出的压力调整室46。冷却室45由定子保持部件12内的作为制冷剂流路的外周侧流路41、内周侧流路42、上部流路43以及下部流路44构成。在压力调整室46配置有压力调整部103，冷却室45和压力调整室46经由贯通隔壁12d的贯通孔12e相连。

封入于壳体11内的冷却介质在密闭室40的冷却室45内一边循环一边冷却线圈35。在冷却室45中，与作为发热源的线圈35接触的冷却介质的温度开始上升。被线圈35加热的冷却介质通过内周侧流路42向上侧移动，到达上部流路43。冷却介质在上部流路43内一边与盖部件13接触而被冷却，一边向径向外侧流动。冷却介质流入在上部流路43的径向外侧的部分开口的外周侧流路41。冷却介质在外周侧流路41内被冷却，并且向下侧移动。冷却介质从外周侧流路41流入下部流路44。在下部流路44内，冷却介质向径向内侧移动，流入在下部流路44开口的内周侧流路42。这样，冷却介质一边利用线圈35的热在壳体11内循环，一边将马达10内部的热向盖部件13以及定子保持部件12排出。

根据本实施方式的马达10，通过在芯背32的外侧具有外周侧流路41，定子30与冷却介质的接触面积增加。由此，能够利用循环的冷却介质高效地冷却定子30。另外，外周侧流路41位于定子保持部件12的紧内侧，在外部空气的附近通过，因此冷却介质容易冷却。因此，整体上冷却效率得到提高。

另外，通过如上述那样使冷却介质循环，能够使在外周侧流路41中进行了冷却的冷却介质通过下部流路44顺畅地向内周侧流路42流通。由此，容易向作为发热源的线圈35供给低温的冷却介质，冷却效率提高。

本实施方式的冷却室45能够通过定子保持部件12、盖部件13以及密封部件14将冷却介质封入在定子30的周围。能够使用最小限度的部件来实现密封结构，因此能够容易且低价地制造。

在本实施方式中，上部流路43的顶面43a也可以具有随着朝向径向外侧而向铅垂方向上侧倾斜的倾斜面部。在冷却介质内产生了气泡的情况下，气泡通过内周侧流路42到达上部流路43的顶面43a。在此，若顶面43a朝向径向外侧变高，则气泡被引向径向外侧。由此，在上部流路43内容易形成向径向外侧的流动，冷却介质的循环更顺畅。

压力调整装置100的压力调整部103在马达10的正常运转时，在达不到锐利部102的范围内变形，吸收冷却介质的体积变化。

另一方面，当由于冷却介质的异常气化而使冷却介质的内压过度升高时，压力调整部103与正常运转时相比进一步向下侧突出，压力调整部103的凸形状的前端部与锐利部102的针部件105接触。由此，在压力调整部103开设孔。冷却介质从开设于压力调整部103的孔放出一部分，冷却介质的内压被释放。其结果，能够抑制因冷却介质的内压而引起的马达10的破损。

在底壁部12a的下表面配置有汇流条保持件50。汇流条保持件50保持多个汇流条51。底壁部12a在沿轴向观察与汇流条保持件50重叠的位置具有在轴向上贯通底壁部12a的贯通孔12e。从多个线圈35延伸的引出线35a经由贯通孔12e延伸至汇流条保持件50。引出线35a在汇流条保持件50与汇流条51连接。

电路基板壳85固定于壳体11的下部。电路基板壳85是具有底壁且向上侧开口的筒状。在电路基板壳85的底部容纳有电路基板80。电路基板80是在径向上扩展的板状。电路基板80与汇流条51连接。电路基板壳85在侧面具有多个开口部85a。壳体11的底部的压力调整装置100位于电路基板壳85的上部。

在本实施方式的旋转翼装置1中，通过马达10对螺旋桨2和风扇75进行旋转驱动。风扇75使冷却空气在马达10内部流通。通过风扇75的旋转，马达10上部的空气向径向外侧吹出，由此风扇75的径向内侧的轴承24附近的压力变低。由此，马达10的下部的电路基板壳85内的空气从轴承保持部12b的贯通孔12c通过转子20的周围而向轴承保持部13a的贯通孔13b移动。因此，旋转翼装置1具有如下的冷却空气的流通路径：从电路基板壳85的开口部85a进入，穿过马达10的内部向风扇75的外侧排出。

在本发明的公开中使用附图进行了说明，但不限于所记载的实施方式，能够适当变更各部件的结构。在本实施方式中示出了密封部件由两个部件构成的例子，但不限于此。例如，密封部件也可以通过对定子进行嵌入成型而由模制树脂或铝压铸件设置。在该情况下，定子和密封部件作为一体的单一部件而成型。

另外，密封部件也可以构成为仅由位于相邻的齿彼此的周向之间的多个柱部构成。在该情况下，也可以是，定子保持部件具有下侧环状部，盖部件具有上侧环状部。多个柱部也可以相对于设置于定子保持部件的上表面以及盖部件的下表面的上侧环状部以及下侧环状部固定。

符号说明

10—马达，11—壳体，11a—第二槽部，12—定子保持部件，13—盖部件，14—密封部件，14a—柱部，14b—上侧环状部，14c—下侧环状部，14d—突起部，20—转子，21—轴，30—定子，32—芯背，32a—第一槽部，33—齿，33a—槽部，33b—开口部，35—线圈，40—密闭室，41—外周侧流路，42—内周侧流路，43—上部流路，43a—顶面，44—下部流路，121—台阶部。