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CN114424429A - 电动机 - Google Patents

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CN114424429A
CN114424429A CN202080066561.5A CN202080066561A CN114424429A CN 114424429 A CN114424429 A CN 114424429A CN 202080066561 A CN202080066561 A CN 202080066561A CN 114424429 A CN114424429 A CN 114424429A
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CN
China
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heat
stator
core
motor
axial direction
Prior art date
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CN202080066561.5A
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English (en)
Inventor
木户尚宏
榧野茜
浅野能成
浅利司
日比野宽
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Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin Industries Ltd
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Abstract

提供一种使包括由压粉磁芯形成的铁芯的电动机的冷却性能提高的技术。本发明的一个实施方式的电动机(1)包括:定子铁芯(211),其由压粉磁芯形成；插通部件(24),其以与定子铁芯(211)的壁面的至少一部分相对的方式配置,并且能够在轴向进行导热；散热部件(40),其构成为能够在轴向自插通部件(24)进行导热；以及固定部件(30),其固定定子铁芯(211)和插通部件(24),在定子铁芯(211)与插通部件(24)之间产生的应力比在定子铁芯(211)与固定部件(30)之间产生的应力、以及在插通部件(24)与固定部件(30)之间产生的应力小,并且插通部件(24)与定子铁芯(211)构成为能够进行导热。

Description

电动机
技术领域
本发明涉及电动机。
背景技术
例如,公知有作为铁芯(core)的材料使用压粉磁芯的电动机(参照专利文献1)。
<现有技术文献>
<专利文献>
专利文献1:日本国发明专利4887128号公报
发明内容
<本发明要解决的问题>
但是,压粉磁芯相对强度较低,若通过压入、热装等以过盈配合的状态固定于壳体、轴部件等,则存在压粉磁芯因作用于铁芯的径向的拉伸应力而破坏的可能性。因此,例如,如专利文献1那样,若以通过电动机的两端部的托架进行把持的方式进行固定,则铁芯的热只自轴向的两端部进行散热,因此在冷却性能的观点下存在改善的余地。
本发明的目的在于,提供一种使包括由压粉磁芯形成的铁芯的电动机的冷却性能提高的技术。
<用于解决问题的手段>
在本发明的一个实施方式中,提供一种电动机,包括:
铁芯,其由压粉磁芯形成；
轴向导热部件,其以与上述铁芯的壁面的至少一部分相对的方式配置,并且能够在轴向进行导热；
散热部件,其构成为能够在轴向自上述轴向导热部件进行导热；以及
固定部件,其固定上述铁芯以及上述轴向导热部件,
在上述铁芯与上述轴向导热部件之间产生的应力比在上述铁芯与上述固定部件之间产生的应力、以及在上述轴向导热部件与上述固定部件之间产生的应力小,并且,
上述轴向导热部件与上述铁芯构成为能够进行导热。
根据本实施方式,例如,即使在通过间隙配合等,在由压粉磁芯形成的铁芯与轴向导热部件之间产生间隙,并且在铁芯与轴向导热部件之间产生的应力相对小的情况下,也能够使热自铁芯转移至轴向导热部件。因此,由压粉磁芯形成的铁芯的热经由轴向导热部件而自散热部件散热。从而,能够使包括由压粉磁芯形成的铁芯的电动机的冷却性能提高。
另外,在上述实施方式中,
可以在上述轴向导热部件与上述铁芯之间设置能够进行导热的物体。
另外,在上述实施方式中,
上述物体配置为与轴向中的上述铁芯的至少一个端面抵接而能够将来自上述铁芯的热在轴向进行导热,其将来自上述铁芯的热朝向上述轴向导热部件进行导热。
另外,在上述实施方式中,
上述物体由非磁性体形成。
另外,在上述实施方式中,
上述物体可以是设于上述铁芯与上述轴向导热部件彼此对置之间的空间中的树脂、粘接剂或者润滑脂。
另外,在上述实施方式中,
在上述树脂、上述粘接剂、或者上述润滑脂中可以包括导热性填料。
另外,在上述实施方式中,
上述轴向导热部件可以构成为在与上述铁芯相比相对较大变形的状态下与上述铁芯抵接，从而能够进行导热。
另外,在上述实施方式中,
可以由多个相的电枢电流进行驱动。
<发明的效果>
根据上述实施方式,能够提供一种使包括由压粉磁芯形成的铁芯的电动机的冷却性能提高的技术。
附图说明
图1是示出第一实施方式～第三实施方式的爪极电动机的概要的立体图。
图2是示出第一实施方式～第三实施方式的定子的构成的一个例子的立体图。
图3是示出第一实施方式～第三实施方式的定子单元的构成的一个例子的分解图。
图4是示出第一实施方式的爪极电动机的构成的一个例子的纵剖视图。
图5A是用于说明第一实施方式的爪极电动机(定子)的组装方法的另一例子的图。
图5B是进一步用于说明第一实施方式的爪极电动机(定子)的组装方法的另一例子的图。
图6A是示出第一实施方式的插通部件的构成的另一例子的横剖视图。
图6B是进一步示出第一实施方式的插通部件的构成的另一例子的横剖视图。
图7是示出第二实施方式的爪极电动机的构成的一个例子的纵剖视图。
图8A是示出第三实施方式的插通部件的构成的一个例子的纵剖视图。
图8B是示出第三实施方式的插通部件的构成的另一例子的横剖视图。
具体实施方式
以下,参照附图对实施方式进行说明。
[第一实施方式]
参照图1～图6,对第一实施方式进行说明。
<电动机的基本构成>
首先,参照图1～图3,对于本实施方式的电动机1的基本构成进行说明。
图1是示出第一实施方式的爪极电动机(以下,仅称为“电动机”)1的概要的立体图。图2是示出第一实施方式的定子20的构成的一个例子的立体图。具体而言,图2是在图1中省略了转子10(转子铁芯11、永久磁铁12、以及旋转轴部件13)的图示的图。图3是示出第一实施方式的定子单元21的构成的一个例子的分解图。
需要说明的是,在图1中,省略了后述连结部件14的图示。
如图1所示,电动机(也称为“马达”)1是外转子型,其由多个相(在本例中为3相)的电枢电流进行驱动。电动机1例如搭载于空调机的压缩机、风扇等。
如图1、图2所示,电动机1包括转子10、定子20、以及固定部件3。
如图1所示,转子(也称为“rotor”)10相对于定子20配置于电动机1的径向(以下,仅称为“径向”)的外侧,其构成为能够绕旋转轴心AX旋转。转子10包括转子铁芯11、多个(在本例中、20个)永久磁铁12、以及旋转轴部件13。
转子铁芯(也称为“rotor core”)11具有例如大致圆筒形状,其以电动机1的旋转轴心AX与圆筒形状的轴心大致一致的方式配置。另外,转子铁芯11在电动机1的轴向(以下,仅称为“轴向”)中具有与定子20大致同等的长度。转子铁芯11例如由钢板、铸铁、压粉磁芯等形成。转子铁芯11例如在轴向中由一个部件构成。另外,如图1所示,转子铁芯11可以由在轴向层叠的多个(在本例中为三个)转子铁芯11A～11C构成。
多个(在本例中为20个)永久磁铁12在转子铁芯11的内周面中在周向等间隔排列。另外,多个永久磁铁12分别以存在于转子铁芯11的轴向的大致一端至大致另一端之间的方式形成。永久磁铁12例如是钕烧结磁铁、铁氧体磁铁。
多个永久磁铁12分别在径向的两端被磁化为不同的磁极。另外,多个永久磁铁12中的在周向相邻的两个永久磁铁12在面向定子20的径向的内侧被磁化为彼此不同的磁极。因此,在定子20的径向的外侧,在周向中,交替配置在径向的内侧被磁化为N极的永久磁铁12和在径向的内侧被磁化为S极的永久磁铁12。
多个永久磁铁12可以分别在轴向中由一个磁铁部件构成,也可以由在轴向被分割的多个(例如,与层叠的转子铁芯11的部件的数量对应的三个)磁铁部件构成。在该情况下,构成在轴向被分割的永久磁铁12的多个磁铁部件在面向定子20的径向的内侧全部被磁化为相同的磁极。
需要说明的是,在周向配置的多个永久磁铁12可以替换为例如在周向被交替磁化为不同的磁极的圆环状的环形磁铁、塑料磁铁等的在周向中由一个部件构成的永久磁铁。在该情况下,在周向中由一个部件构成的永久磁铁可以在轴向中也由一个部件构成,作为整体全体由一个部件构成。另外,在周向中由一个部件构成的永久磁铁可以与多个永久磁铁12的情况相同,在轴向中被分割为多个部件。另外,在采用在周向中由一个部件构成的塑料磁铁的情况下,可以省略转子铁芯11。
旋转轴部件13例如具有大致圆柱形状,其以电动机1的旋转轴心AX与圆柱形状的轴心大致一致的方式配置。旋转轴部件13例如以可旋转的方式被设于插通部件24的轴向的两端部的轴承25、26(参照图4等)支承。如后所述,插通部件24被固定于固定部件30。由此,旋转轴部件13能够相对于固定部件30绕旋转轴心AX旋转。旋转轴部件13例如在轴向中于与电动机1的固定部件30侧的端部相反侧的端部(以下,为了方便称为“电动机1的顶端部”)通过连结部件14(参照图4等)与转子铁芯11连结。
连结部件14具有例如封闭转子铁芯11的大致圆筒形状的开放端的形状的大致圆板形状。由此,固定于转子铁芯11以及转子铁芯11的内周面的多个永久磁铁12能够与旋转轴部件13的旋转相应地相对于固定部件30绕电动机1的旋转轴心AX进行旋转。
需要说明的是,可以替代固定部件30,使旋转轴部件13在电动机1的顶端部侧中以可旋转的方式通过轴承等而由未图示的壳体进行支承。在该情况下,在插通部件24中,省略用于插入旋转轴部件13的插通孔。
如图2所示,定子(也称为“stator”)20配置于转子10(转子铁芯11以及永久磁铁12)的径向的内侧。定子20包括多个(在本例中为三个)爪极式定子单元(以下,仅称为“定子单元”)21、多个(在本例中为两个)相间部件22、端部部件23、以及插通部件24。
如图3所示,定子单元21包括一对定子铁芯211和绕组212。
一对定子铁芯(也称为“stator core”)211以包围绕组212的周围的方式设置。定子铁芯211例如由压粉磁芯形成。定子铁芯211包括磁轭部211A、多个爪磁极211B、磁轭部211C、以及插通孔211D。
磁轭部211A在轴视时具有圆环形状,并且在轴向具有规定的厚度。
多个爪磁极211B在磁轭部211A的外周面中于周向等间隔配置,其分别自磁轭部211A的外周面朝向径向的外侧突出。爪磁极211B包括爪磁极部211B1。
爪磁极部211B1具有规定的宽度,其以自磁轭部211A的外周面延伸出规定的长度的方式突出。
另外,爪磁极211B进一步包括爪磁极部211B2。由此,能够确保被绕组212的电枢电流磁化的爪磁极211B的磁极面与转子10的相对面积相对较大。因此,能够使电动机1的转矩相对增加,从而使电动机1的输出提高。
爪磁极部211B2以自爪磁极部211B1的顶端朝向一对定子铁芯211的另一者在轴向延伸出规定的长度的方式突出。例如,如图3所示,爪磁极部211B2不论距爪磁极部211B1的距离如何,其宽度可以为恒定。另外,例如,爪磁极部211B2可以具有随着在轴向自爪磁极部211B1离开而宽度变窄的锥形。
需要说明的是,可以省略爪磁极部211B2。
磁轭部211C以磁轭部211A的内周面附近的部分朝向一对定子铁芯211的另一者突出规定量的方式构成,例如,其具有在轴视时外径比磁轭部211A小的圆环形状。由此,一对定子铁芯211在彼此的磁轭部211C处抵接,从而在与一对定子铁芯211对应的一对磁轭部211A之间生成用于容纳绕组212的空间。
在插通孔211D中插入插通部件24。插通孔211D通过磁轭部211A以及磁轭部211C的内周面实现。
绕组(也称为“线圈”)212在轴视时卷绕为圆环状。绕组212的一端与外部端子电连接,其另一端与中性点电连接。绕组212在轴向中配置于一对定子铁芯211(磁轭部211A)之间。另外,绕组212以其内周部比一对定子铁芯211的磁轭部211C在径向靠外侧的方式进行卷绕。
如图2所示,一对定子铁芯211以一个定子铁芯211的爪磁极211B与另一定子铁芯211的爪磁极211B在周向交替配置的方式组合。另外,若在圆环状的绕组212中流过电枢电流,则形成于一对定子铁芯211中的一者的爪磁极211B和形成于另一者的爪磁极211B被磁化为彼此不同的磁极。由此,在一对定子铁芯211中,自一个定子铁芯211突出的一个爪磁极211B具有与在周向邻接而自另一定子铁芯211突出的另一爪磁极211B不同的磁极。因此,在流过绕组212的电枢电流作用下,在一对定子铁芯211的周向,N极的爪磁极211B以及S极的爪磁极211B交替配置。
如图2所示,多个定子单元21在轴向层叠。
多个定子单元21包括多个相(在本例中为3相)的定子单元21。具体而言,多个定子单元21包括与U相对应的定子单元21A、与V相对应的定子单元21B、以及与W相对应的定子单元21C。多个定子单元21自电动机1的顶端部依次层叠与U相对应的定子单元21A、与V相对应的定子单元21B、以及与W相对应的定子单元21C。定子单元21A～21C配置为周向的位置彼此电角度相差120°。
需要说明的是,电动机1可以由2相的电枢电流进行驱动,也可以由4相以上的电枢电流进行驱动。
相间部件22设于在轴向相邻的不同的相的定子单元21之间。相间部件22例如是非磁性体。由此,在不同的相的两个定子单元21之间确保规定的距离,能够抑制在不同的相的两个定子单元21之间的磁通泄露。相间部件22包括UV相间部件22A和VW相间部件22B。
UV相间部件22A设于在轴向邻接的、U相的定子单元21A和V相的定子单元21B之间。UV相间部件22A具有例如具有规定的厚度的大致圆柱形状(大致圆板形状),在其中心部分形成供插通部件24插入的插通孔。以下,对于VW相间部件22B也相同。
VW相间部件22B设于在轴向邻接的、V相的定子单元21B和W相的定子单元21C之间。
端部部件23设于层叠的多个定子单元21的电动机1的顶端部侧的端部。具体而言,端部部件23以在轴向中和与定子单元21A的面向定子单元21B一侧相反侧的端面相接的方式设置。端部部件23具有例如具有规定的厚度的大致圆柱形状(大致圆板形状),在其中心部分形成供插通部件24插入的插通孔。端部部件23例如是非磁性体。由此,能够抑制来自定子单元21A(具体而言,电动机1的顶端部侧的定子铁芯211)的磁通泄露。
插通部件24在自电动机1的顶端部侧依次穿过端部部件23、定子单元21A、UV相间部件22A、定子单元21B、VW相间部件22B、以及定子单元21C的状态下,其顶端部固定于固定部件30。插通部件24例如在顶端部具有外螺纹部,其通过紧固于固定部件30的对应的内螺纹部而固定于固定部件30。另外,插通部件24例如具有大致圆筒形状,在其通过内周面实现的孔部中以可旋转的方式配置旋转轴部件13。另外,插通部件24在电动机1的顶端侧中具有头部,该头部具有与定子单元21的插通孔211D的内径相比相对较大的外径。由此,例如,通过插通部件24一定程度被拧入固定部件30,能够自头部使朝向固定部件30方向的力在轴向作用于向端部部件23。因此,能够以由端部部件23以及固定部件30包夹多个定子单元21(定子单元21A～21C)以及相间部件22(UV相间部件22A、VW相间部件22B)的方式将其固定于固定部件30。压粉磁芯对于拉伸应力的强度较低,另一方面,其对于压缩应力的强度相对较高。由此,能够以压缩应力作用于由压粉磁芯形成的定子铁芯211的方式,固定于定子单元21A～21C。
固定部件30例如具有在轴视时外径比转子10(转子铁芯11)大的大致圆板形状,其在轴向具有规定的厚度。如上所述,转子10通过插通部件24以可旋转的方式支承于固定部件30,定子20固定于固定部件30。
<电动机的详细构成>
接下来,参照图4～图6,对电动机1的详细构成进行说明。
图4是示出第一实施方式的电动机1的构成的一个例子的纵剖视图。图5A、图5B分别是用于说明第一实施方式的电动机1(定子20)的组装方法的另一例子以及进一步的另一例子的图。图6A、图6B是分别示出第一实施方式的插通部件24的构成的另一例子以及进一步的另一例子的横剖视图。
需要说明的是、图4中的箭头表示热能的流动。另外,在图4中,省略了形成于定子铁芯211的爪磁极部211B2的图示。
如图4所示,UV相间部件22A、VW相间部件22B、以及端部部件23分别在插通孔的内周面与插通部件24的外周面接触。UV相间部件22A,VW相间部件22B、以及端部部件23例如通过压入、热装等与插通部件24结合。在各个UV相间部件22A,VW相间部件22B、以及端部部件23与插通部件24之间存在过盈配合的关系,相对较大的应力作用于彼此。
另外,全部的定子单元21A～21C(定子铁芯211)的内周面与插通部件24的外周面在径向相对。对于定子单元21A～21C的定子铁芯211(磁轭部211C),在各个插通孔的内周面与插通部件24的外周面之间具有间隙27。间隙27为定子铁芯211与插通部件24之间的配合公差以上。在定子单元21A～21C的定子铁芯211与插通部件24之间,存在间隙配合的关系,相对较小的应力作用于彼此。因此,不会像在与插通部件24之间存在过盈配合的关系的情况那样,相对较大的拉伸应力作用于由压粉磁芯形成的定子铁芯211。由压粉磁芯形成的定子铁芯211被破坏的事态被抑制。
如上所述,插通部件24可以自电动机1的顶端部侧依次插入端部部件23、定子单元21A、UV相间部件22A,定子单元21B、VW相间部件22B、以及定子单元21C,并且其顶端部被拧入固定部件30。在拧入时,以在自插通部件24的头部作用于端部部件23的力的作用下,定子单元21A～21C的定子铁芯211被包夹在端部部件23和固定部件30之间的方式,固定于固定部件30。因此,相对较大的应力作用于定子铁芯211与固定部件30之间。
另外,如图5A所示,插通部件24可以在插入端部部件23、定子单元21A、UV相间部件22A,定子单元21B、VW相间部件22B、以及定子单元21C之前,被固定于固定部件30。与上述相同,插通部件24可以以顶端部的外螺纹部拧入固定部件30的内螺纹部的方式被固定,也可以通过压入、热装等被固定。因此,相对较大的应力作用于插通部件24与固定部件30之间。
在本例中,定子单元21C、VW相间部件22B、定子单元21B、UV相间部件22A、定子单元21A、以及端部部件23依次被插通部件24插入。端部部件23在以过盈配合固定于插通部件24的状态下,以相对较大的力在轴向作用于定子单元21A的方式进行配置。由此,定子单元21A～21C以在自端部部件23作用于定子单元21A的力的作用下,在轴向朝向固定部件30侧被包夹在端部部件23和固定部件30之间的方式,被固定于固定部件30。
另外,如图5B所示,插通部件24可以自电动机1的顶端部依次在轴向分割为插通部件24A～24D。
在本例中,端部部件23、UV相间部件22A、以及VW相间部件22B分别例如通过压入、热装而事先与插通部件24A～24C连结。另外,插通部件24D事先固定于固定部件30。如上所述,插通部件24D可以以顶端部的外螺纹部拧入固定部件30的内螺纹部的方式进行固定,也可以通过压入、热装等进行固定。
定子单元21C、VW相间部件22B与插通部件24C的连结体、定子单元21B、UV相间部件22A与插通部件24B的连结体、定子单元21A、以及端部部件23与插通部件24A的连结体依次在固定部件30之上层叠。并且,插通部件24A～24D通过螺栓BLT在轴向被连结。端部部件23在插通部件24A～24D通过螺栓BLT被连结的状态下,以相对较大的力在轴向作用于定子单元21A的方式进行配置。由此,定子单元21A～21C以在自端部部件23作用于定子单元21A的力的作用下,在轴向朝向固定部件30侧被包夹在端部部件23和固定部件30之间的方式,被固定于固定部件30。
需要说明的是,插通部件24与固定部件30可以一体地作为一个部件进行设置。
如图4所示,插通部件24具有中空形状,旋转轴部件13以可旋转的方式插入中空部。旋转轴部件13以可旋转的方式被在插通部件24的两端部埋设的轴承25、26支承。
另外,如图6A、图6B所示,插通部件24可以不是中空形状。在该情况下,如上所述,旋转轴部件13可以在电动机1的顶端部中以可旋转的方式被壳体支承。
在本例中,在插通部件24中以在轴向延伸的方式设有三个狭缝孔24S。狭缝孔24S插入连接外部端子与和各个定子单元21A～21C对应的绕组212之间的配线。狭缝孔24S的形状为任意。例如,如图6A所示,三个狭缝孔24S可以具有绕插通部件24的中心轴线配置的圆弧形状的横剖面。另外,例如,如图6B所示,三个狭缝孔24S可以具有在插通部件24的中心轴线附近配置的圆形状的横剖面。
如图4所示,定子单元21A～21C的定子铁芯211在与插通部件24(轴向导热部件的一个例子)之间存在间隙27。因此,对于电动机1,处于难以使在绕组212产生的热能自定子铁芯211直接在径向转移至插通部件24的状态。
与此相对,端部部件23以及UV相间部件22A(均为物体的一个例子)与定子单元21A的定子铁芯211(铁芯的一个例子)接触。另外,端部部件23以及UV相间部件22A以过盈配合的关系与插通部件24(轴向导热部件的一个例子)连结。因此,在定子单元21A的绕组212产生的热能被导热至端部部件23以及UV相间部件22A,该热能朝向插通部件24在径向被导热。并且,插通部件24使热能在轴向朝向固定部件30进行导热,被导热至固定部件30的热能在轴向自设于固定部件30的散热部件40向外部进行散热。由此,能够在相对较大的拉伸应力不作用于由压粉磁芯形成的定子铁芯211的状态下,使热能自定子铁芯211导热至插通部件24。因此,能够使定子铁芯211与插通部件24之间的接触热阻抗降低,从而能够使电动机1的冷却性能提高。
同样,UV相间部件22A以及VW相间部件22B(物体的一个例子)与定子单元21B的定子铁芯211接触。另外,UV相间部件22A以及VW相间部件22B以过盈配合的关系与插通部件24连结。因此,在定子单元21B的绕组212产生的热能被导热至UV相间部件22A以及VW相间部件22B,并且经由插通部件24以及固定部件30在轴向自散热部件40被散热至外部。由此,能够使电动机1的冷却性能提高。
另外,同样,VW相间部件22B与定子单元21C的定子铁芯211接触。另外,VW相间部件22B以过盈配合的关系与插通部件24连结。因此,在定子单元21C的绕组212产生的热能被导热至VW相间部件22B,并且经由插通部件24以及固定部件30在轴向自散热部件40被散热至外部。由此,能够使电动机1的冷却性能提高。
另外,如上所述,由于全部的定子单元21A～21C的内周面与插通部件24的外周面在径向相对,因此能够使全部的定子单元21A～21C的热能高效地向插通部件24进行导热。特别是,位于定子单元21A～21C中的轴向的中央部的、与V相对应的定子单元21B的热能相对难以转移至外部的情况较多。因此,通过以与位于定子单元21A～21C中的轴向的中央部的、相当于多个相中的中间的相的定子单元21B在径向相对的方式配置插通部件24,能够进一步使电动机1的冷却性能提高。
另外,定子单元21C的定子铁芯211与固定部件30接触。因此,在定子单元21C的绕组212产生的热能被导热至固定部件30,并且自散热部件40在轴向向外部散热。由此,能够使电动机1的冷却性能提高。
另外,UV相间部件22A、VW相间部件22B、端部部件23、插通部件24、以及固定部件30的至少一者可以由例如铝等的导热性相对较高的非磁性体的材料形成。由此,抑制了在不同的相的邻接的两个定子单元21之间、在端部的定子单元21处的磁通泄露,同时能够使自定子单元21A～21C的绕组212产生的热能更高效地自散热部件40进行散热。因此,能够使电动机1的冷却性能进一步提高。
需要说明的是,UV相间部件22A、VW相间部件22B的至少一者可以由多个部件构成。例如,UV相间部件22A以及VW相间部件22B的至少一者可以包括由非磁性体形成的第一个部件、以及导热性相对较高的第二部件,第二部件进一步可以为非磁性体。
散热部件40设于固定部件30中的电动机1的基端部侧。散热部件40例如是散热片等。散热部件40可以由铝等的导热性相对较高的材料形成。由此,散热部件40能够使在电动机1的绕组212等处产生的热能更高效地向外部散热。散热部件40可以与固定部件30一体地作为一个部件进行设置,也可以分开设置,其可以通过螺栓紧固、熔敷等的任意的方法安装于固定部件30。
需要说明的是,散热部件40例如可以设于插通部件24的固定于固定部件30侧的端部。在该情况下,通过插通部件24进行导热的热能直接自散热部件40向轴向散热。另外,在该情况下,散热部件40可以与插通部件24一体地作为一个部件设置,也可以分开设置,并且通过螺栓紧固、熔敷等的任意的方法安装于插通部件24。
[第二实施方式]
接下来,参照图7,对第二实施方式进行说明。以下,以与第一实施方式不同的部分为中心进行说明,对于与第一实施方式相同或对应的内容,有时省略说明。
需要说明的是,电动机1的基本构成与第一实施方式相同,由于在图1～图3中示出,因此省略说明。
<电动机的详细构成>
图7是示出第二实施方式的电动机1的构成的一个例子的纵剖视图。
如图7所示,全部的定子单元21A～21C(定子铁芯211)的内周面与插通部件24的外周面在径向相对。定子单元21A～21C(定子铁芯211)、UV相间部件22A、VW相间部件22B、以及端部部件23分别在插通孔的内周面与插通部件24之间具有间隙。与上述第一实施方式的间隙27相同,该间隙可以为定子铁芯211与插通部件24之间的配合公差以上。定子单元21A～21C(定子铁芯211)、UV相间部件22A、VW相间部件22B、以及端部部件23的各自与插通部件24之间存在间隙配合的关系,相对较小的应力作用于彼此。因此,不会像与插通部件24之间存在过盈配合的关系的情况那样,相对较大的拉伸应力作用于由压粉磁芯形成的定子单元21A～21C的定子铁芯211。因此,抑制了由压粉磁芯形成的定子铁芯211被破坏那样的事态。
需要说明的是,在第二实施方式中,可以省略UV相间部件22A、VW相间部件22B。以下,对于后述第三实施方式也相同。
如上所述,定子单元21A～21C(定子铁芯211)的内周面与插通部件24的外周面相对。并且,在定子单元21A～21C(定子铁芯211)、UV相间部件22A、VW相间部件22B、以及端部部件23的各自的内周面与插通部件24的外周面之间的间隙中以与双方接触的方式设置物体28。
物体28由在与定子铁芯211的内周面以及插通部件24的外周面这两者接触的状态下,于径向在与定子铁芯211之间作用的应力非常小的材料构成。由此,抑制了作用于定子铁芯211的径向的拉伸应力,从而能够抑制由压粉磁芯形成的定子铁芯211被破坏那样的事态。
物体28例如是被插入插通部件24的外周面的、在轴视时为圆环状的弹性树脂。另外,物体28例如可以是在插通部件24的外周面涂敷的润滑脂。另外,物体28例如可以是涂敷于插通部件24的外周面而能够将插通部件24的外周面与定子单元21A～21C、UV相间部件22A、VW相间部件22B、以及端部部件23的各自的内周面粘接起来的粘接剂。由此,在定子单元21A～21C的绕组212产生的热能通过物体28向插通部件24导热。并且,插通部件24在轴向将热能朝向固定部件30导热,向固定部件30导热的热能在轴向自设于固定部件30的散热部件40向外部散热。由此,能够使电动机1的冷却性能提高。
另外,如上所述,由于全部的定子单元21A～21C的内周面与插通部件24的外周面在径向相对,因此能够使全部的定子单元21A～21C的热能高效地向插通部件24导热。特别是,位于定子单元21A～21C中的轴向的中央部的、与V相对应的定子单元21B的热能相对难以向外部转移的情况较多。因此,通过以与位于定子单元21A～21C中的轴向的中央部的、相当于多个相中的中间的相的定子单元21B在径向相对的方式配置插通部件24,能够使电动机1的冷却性能进一步提高。
另外,物体28例如可以是包括导热率相对较高的导热性填料的树脂、润滑脂、或者粘接剂等。由此,热能更高效地自定子铁芯211向插通部件24导热。因此,能够进一步使电动机1的冷却性能提高。
[第三实施方式]
接下来,参照图8A、图8B,对第三实施方式进行说明。以下,以与第一实施方式以及第二实施方式不同的部分为中心进行说明,对于与第一实施方式以及第二实施方式的至少一者相同或者对应的内容,有时省略说明。
需要说明的是,由于电动机1的基本构成与第一实施方式以及第二实施方式相同,在图1～图3中示出,因此省略说明。
<电动机的详细构成>
图8A是示出第三实施方式的插通部件24的构成的一个例子的纵剖视图。图8B是示出第三实施方式的插通部件24的构成的另一例子的横剖视图。
需要说明的是,示出第三实施方式的电动机1的构成的纵剖视图在省略了物体28这点、以及省略了定子单元21A～21C的定子铁芯211与插通部件24之间的间隙这点之外,与第二实施方式的图7相同。因此,省略图示,引用本图。
如图8A所示,在插通部件24的外周部,在轴向中的配置定子单元21A～21C的范围内,形成微细突起24FP。例如,可以通过在轴向形成许多在周向绕插通部件24的外周面一周的微细的槽,从而未形成槽的山部形成为微细突起24FP。
微细突起24FP的顶端部以其最小容许尺寸比定子铁芯211的插通孔211D的内表面的最大容许尺寸大的方式形成。因此,在插通部件24(微细突起24FP)与定子铁芯211之间,产生相当于过盈配合的配合的关系。
另一方面,微细突起24FP与定子铁芯211相比强度相对较低且易于变形。由此,若插通部件24被插入定子铁芯211的插通孔211D,则微细突起24FP与插通孔211D的内表面接触且与定子铁芯211相比相对较大地变形。因此,即使定子铁芯211与插通部件24之间以过盈配合的配合的关系进行结合,在插通部件24(微细突起24FP)与定子铁芯211之间作用的应力也相对较小。因此,抑制了在径向作用于由压粉磁芯形成的定子铁芯211的拉伸应力,从而能够抑制定子铁芯211被破坏那样的事态。
另外,定子铁芯211的插通孔211D的内表面与相对较大变形的状态的微细突起24FP抵接。因此,在定子单元21A～21C的绕组212产生的热能自定子铁芯211经由微细突起24FP向插通部件24的主体导热。并且,插通部件24在轴向将热能朝向固定部件30导热,向固定部件30导热的热能在轴向自设于固定部件30的散热部件40向外部散热。由此,能够使电动机1的冷却性能提高。
另外,如图8B所示,在插通部件24的外周面的附近,以在轴向延伸的方式设置空洞部24CV。空洞部24CV在轴向中设于至少定子单元21A～21C配置的范围内。
本例的插通部件24的外周面以其最小容许尺寸比定子铁芯211的插通孔211D的内表面的最大容许尺寸大的方式形成。因此,在插通部件24与定子铁芯211之间,产生相当于过盈配合的配合的关系。
另一方面,由于插通部件24的外周面在其附近设置空洞部24CV,因此其强度比定子铁芯211低且易于变形。由此,若插通部件24插入定子铁芯211的插通孔211D,则插通部件24的外周面与插通孔211D的内表面接触且与定子铁芯211相比相对较大地变形。因此,即使定子铁芯211与插通部件24之间以过盈配合的配合的关系进行结合,作用于插通部件24与定子铁芯211之间作用的应力也相对较小。因此,抑制了在径向作用于由压粉磁芯形成的定子铁芯211的拉伸应力,从而能够抑制定子铁芯211被破坏这样的事态。
另外,定子铁芯211的插通孔211D的内表面与相对较大变形状态的插通部件24的外周面抵接。因此,在定子单元21A～21C的绕组212产生的热能自定子铁芯211向插通部件24导热。并且,插通部件24在轴向将热能朝向固定部件30导热,向固定部件30导热的热能在轴向自设于固定部件30的散热部件40向外部散热。由此,能够使电动机1的冷却性能提高。
[其他实施方式]
可以适当组合上述第一实施方式～第三实施方式的构成。
例如,第一实施方式的UV相间部件22A、VW相间部件22B、以及端部部件23的构成可以应用于第二实施方式以及第三实施方式。由此,能够进一步使电动机1的冷却性能提高。
[作用]
接下来,对于本实施方式的电动机1的作用进行说明。
在本实施方式中,定子铁芯211由压粉磁芯形成。另外,插通部件24以与定子铁芯211的插通孔211D的内表面(壁面的一个例子)相对的方式配置,并且构成为能够在轴向导热。另外,散热部件40构成为能够在轴向自插通部件24进行导热。另外,固定部件30将定子铁芯211以及插通部件24固定。另外,在定子铁芯211与插通部件24之间产生的应力比在定子铁芯211与固定部件30之间产生的应力、以及在插通部件24与固定部件30之间产生的应力小。并且,插通部件24与定子铁芯211构成为能够进行导热。
由此,例如,通过间隙配合等,在定子铁芯211与插通部件24之间产生间隙,即使在定子铁芯211与插通部件24之间产生的应力相对较小的情况下,也能够使热自定子铁芯211转移至插通部件24。因此,由压粉磁芯形成的定子铁芯211的热经由插通部件24自散热部件40散热。由此,能够使包括由压粉磁芯形成的定子铁芯211的电动机1的冷却性能提高。
特别是,在外转子型的电动机1的情况下,包括绕组212的定子20在电动机1的径向在相对内侧配置,因此电动机1的内部的热容易积聚。因此,本实施方式的构成更适合外转子型的电动机1。
需要说明的是,插通部件24可以以在轴向与定子铁芯211的插通孔211D的内表面的至少一部分相对的方式进行配置。另外,可以代替插通部件24,或者,除了插通部件24之外,在轴向设置能够导热的其他部件(轴向导热部件)。例如,其他的轴向导热部件可以在与电动机1的旋转轴心AX附近不同的任意的位置处在轴向插入设于定子单元21A～21C、UV相间部件22A、VW相间部件22B、以及端部部件23的插通孔,并且固定于固定部件30。
另外,在本实施方式(第一实施方式以及第二实施方式)中,可以在插通部件24与定子铁芯211之间设置能够导热的物体(例如,第一实施方式的UV相间部件22A、VW相间部件22B、端部部件23、第二实施方式的物体28等)。
由此,电动机1能够通过定子铁芯211与插通部件24之间的物体进行导热,具体而言,能够使热能自定子铁芯211向插通部件24导热。
另外,在本实施方式(第一实施方式)中,UV相间部件22A、VW相间部件22B、以及端部部件23分别配置为与轴向中的定子铁芯211的至少一个端面抵接而能够使来自定子铁芯211的热在轴向导热。并且,UV相间部件22A、VW相间部件22B、以及端部部件23分别可以使来自定子铁芯211的热朝向插通部件24导热。
由此,电动机1能够通过与定子铁芯211的端面抵接的UV相间部件22A、VW相间部件22B、以及端部部件23,使热能自定子铁芯211向插通部件24导热。
需要说明的是,UV相间部件22A、VW相间部件22B、以及端部部件23中的一部分可以是不朝向插通部件24导热的构成。在该情况下,UV相间部件22A、VW相间部件22B、以及端部部件23中的一部分例如在与插通部件24之间可以是间隙配合的配合关系,也可以是不与定子铁芯211抵接的构成。
另外,在本实施方式(第一实施方式)中,UV相间部件22A、VW相间部件22B、以及端部部件23分别由非磁性体形成。
由此,UV相间部件22A、VW相间部件22B、以及端部部件23能够兼具使定子铁芯211的热能向插通部件24导热的功能以及抑制来自定子铁芯211的磁通泄露的功能。因此,不需要设置与各个功能对应的专用的部件,从而能够抑制电动机1的大型化、成本上升。
需要说明的是,UV相间部件22A、VW相间部件22B、以及端部部件23中的一部分可以不是非磁性体。
另外,在本实施方式(第二实施方式)中,树脂、粘接剂、或者润滑脂可以设于定子铁芯211与插通部件24彼此对置之间的空间。
由此,电动机1能够通过树脂、粘接剂、或者润滑脂,使定子铁芯211的热能向插通部件24导热。
另外,在本实施方式(第二实施方式)中,树脂、粘接剂、或者润滑脂中可以包括导热性填料。
由此,电动机1能够通过树脂、粘接剂、或者润滑脂,使定子铁芯211的热能更高效地向插通部件24导热。因此,能够进一步使电动机1的冷却性能提高。
另外,在本实施方式(第三实施方式)中,插通部件24可以构成为通过在与定子铁芯211相比相对较大变形的状态下与定子铁芯211抵接而能够导热。
由此,对于电动机1,即使插通部件24与定子铁芯211之间的配合关系为过盈配合,也能够在插通部件24相对较大变形的状态下,实现插通部件24与定子铁芯211抵接的状态。因此,电动机1能够抑制压粉磁芯因在与插通部件24之间作用的拉伸应力而被破坏这样的事态,并且能够使定子铁芯211的热能向插通部件24导热。
另外,在本实施方式(第一实施方式～第三实施方式)中,可以通过多个相(2相以上)的电枢电流进行驱动。
由此,流过多个相的电枢电流,即使为发热量相对较高的电动机1,也能够适当确保电动机1的冷却性能,从而能够抑制电动机1的性能降低等。
[变形/变更]
以上,虽然对实施方式进行了说明,但是应理解为能够不超出权利要求书的主旨以及范围地进行方式、详细内容的多种变更。
例如,上述实施方式的定子铁芯211与轴向导热部件(例如,插通部件24)之间的能够导热的构成可以应用于包括由压粉磁芯形成的定子铁芯的爪极电动机之外的形式的电动机(例如,径向电动机)。
另外,上述实施方式以及变形例的定子铁芯与轴向导热部件之间的能够导热的构成也可以应用于包括由压粉磁芯形成的定子铁芯的内转子型电动机。在该情况下,轴向导热部件例如可以是相对于定子铁芯配置于径向的外侧的电动机的壳体。
另外,上述实施方式以及变形例的定子铁芯与轴向导热部件之间的能够导热的构成可以应用于由压粉磁芯形成的转子铁芯与轴向导热部件之间。
最后,本申请要求基于2019年9月30日申请的日本国专利申请2019-181000号的优先权,并且在本申请中通过参照引用日本国专利申请的全部内容。
附图标记说明
1 爪极电动机(电动机)
10 转子
11,11A～11C 转子铁芯
12 永久磁铁
13 旋转轴部件
14 连结部件
20 定子
21,21A～21C 定子单元
22 相间部件
22A UV相间部件(物体)
22B VW相间部件(物体)
23 端部部件(物体)
24 插通部件(轴向导热部件)
28 物体
30 固定部件
40 散热部件
211 定子铁芯(铁芯)
211A 磁轭部
211B 爪磁极
211C 磁轭部
211D 插通孔
212 绕组

Claims (8)

1.一种电动机,包括:
铁芯,其由压粉磁芯形成；
轴向导热部件,其以与上述铁芯的壁面的至少一部分相对的方式配置,并且能够在轴向进行导热；
散热部件,其构成为能够在轴向自上述轴向导热部件进行导热；以及
固定部件,其固定上述铁芯和上述轴向导热部件,
在上述铁芯与上述轴向导热部件之间产生的应力比在上述铁芯与上述固定部件之间产生的应力、以及在上述轴向导热部件与上述固定部件之间产生的应力小,
上述轴向导热部件与上述铁芯构成为能够进行导热。
2.根据权利要求1所述的电动机,其中,
在上述轴向导热部件与上述铁芯之间设置能够进行导热的物体。
3.根据权利要求2所述的电动机,其中,
上述物体配置为与轴向中的上述铁芯的至少一个端面抵接而能够将来自上述铁芯的热在轴向进行导热,其将来自上述铁芯的热朝向上述轴向导热部件进行导热。
4.根据权利要求2或3所述的电动机,其中,
上述物体由非磁性体形成。
5.根据权利要求2所述的电动机,其中,
上述物体是设于上述铁芯与上述轴向导热部件彼此对置之间的空间中的树脂、粘接剂或者润滑脂。
6.根据权利要求5所述的电动机,其中,
在上述树脂、上述粘接剂、或者上述润滑脂中包括导热性填料。
7.根据权利要求1所述的电动机,其中,
上述轴向导热部件构成为在与上述铁芯相比相对较大变形的状态下与上述铁芯抵接，从而能够进行导热。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的电动机,其中,
该电动机由多个相的电枢电流进行驱动。
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