電動機的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種電動機，在不會大型化的情況下能有效地冷卻定子。電動機具備：定子(23)，具有包含多個凸部(30)的外周面；以及外殼(24、25)，具有包含多個凹部(31)的內(nèi)周面，在讓各凸部(30)和各凹部(31)相互嵌合的狀態(tài)下保持定子(23)。在外殼(24、25)的內(nèi)部形成有冷卻通道(34)，該冷卻通道(34)具備：多個主通道(35)，分別形成于凹部之間區(qū)域，該凹部之間區(qū)域是在周向上相鄰接的凹部(31)之間的區(qū)域；以及連接通道(36)，在從所述各凹部(31)起遠離軸向的位置橫跨凹部(35)，并將隔著該凹部(31)相鄰接的各主通道(35)相互連接。
【專利說明】
電動機
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種電動機，其具備轉(zhuǎn)子及定子并且具有對該定子進行冷卻的功能。 【背景技術(shù)】
[0002]以往，已知專利文獻1及2記載的具有冷卻功能的電動機。這類電動機包括具備周壁的外殼，在該周壁的內(nèi)部形成有冷卻通道。通過讓水、油等冷卻介質(zhì)在該冷卻通道內(nèi)流動，對所述外殼進行冷卻。
[0003]對于具有這種冷卻功能的電動機而言，重點在于在抑制該電動機的結(jié)構(gòu)大型化的情況下提高冷卻功能，特別是提高對作為發(fā)熱部分的定子進行冷卻的功能。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:日本專利公開公報特開2007-120510號 [〇〇〇7] 專利文獻2:日本專利公開公報特開2010-104130號
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種電動機，其具備轉(zhuǎn)子及使該轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的定子，能夠在不會使該電動機明顯地大型化的情況下有效地對所述定子進行冷卻。該電動機包括:電動機軸，可以旋轉(zhuǎn);轉(zhuǎn)子，以所述電動機軸為中心與該電動機軸一體地旋轉(zhuǎn);定子，配置在所述轉(zhuǎn)子的周圍而使該轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn);外殼，用于收容所述轉(zhuǎn)子及定子，并且，在內(nèi)部形成有能夠讓冷媒流通的冷卻通道。所述定子具有包含多個凸部的外周面，該多個凸部在沿周向排列的多個位置分別向徑向外側(cè)突出。所述外殼具有包含多個凹部的內(nèi)周面，該多個凹部與所述各凸部相互嵌合，所述外殼在所述凸部和所述凹部分別嵌合的狀態(tài)下保持所述定子。所述冷卻通道包含:多個主通道，被分別形成在作為在周向上相鄰接的凹部之間的區(qū)域的凹部之間區(qū)域；以及連接通道，在從所述各凹部起遠離電動機的軸向的位置橫跨該凹部，并將隔著該凹部相鄰接的各主通道相互連接。【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的第1實施方式所涉及的電動機的剖面正視圖。
[0010]圖2是圖1的I1-1I線剖視圖。
[0011]圖3是圖1表示的電動機的冷卻通道的立體圖。
[0012]圖4是圖3表示的冷卻通道的展開圖。
[0013]圖5是本發(fā)明的第2實施方式所涉及的冷卻通道的展開圖。
[0014]圖6是本發(fā)明的第3實施方式所涉及的冷卻通道的展開圖。
[0015]圖7是本發(fā)明的第4實施方式所涉及的冷卻通道的展開圖。
[0016]圖8是用于說明本發(fā)明的參考例子所涉及的電動機的剖面正視圖。
[0017]圖9是圖8的IX-1X線剖視圖?！揪唧w實施方式】
[0018]參照附圖，對本發(fā)明的實施方式進行說明。各實施方式涉及的電動機是以讓電動機軸沿著垂直方向延伸的縱向姿勢被設(shè)置的樹脂成型式的電動機，如挖掘機的回轉(zhuǎn)電動機等，但是本發(fā)明并不限定于此。
[0019]圖1至圖4表示本發(fā)明的第1實施方式所涉及的電動機。該電動機具備:可旋轉(zhuǎn)的電動機軸21;轉(zhuǎn)子22，以該電動機軸21為中心與該電動機軸21—體地旋轉(zhuǎn);定子23，配置在該轉(zhuǎn)子22的周圍而使該轉(zhuǎn)子22旋轉(zhuǎn);外殼主體24，呈向上方開口的盒狀，用于收容所述轉(zhuǎn)子22 及所述定子23;以及端蓋25，安裝于該外殼主體24，封閉該外殼主體24的向上的開口。
[0020]在本實施方式中，所述外殼主體24及端蓋25構(gòu)成將所述電動機軸21以可旋轉(zhuǎn)的方式予以支撐的外殼。端蓋25在相當(dāng)于外殼主體24的上端面的位置通過圖中未示出螺栓緊固連接于該外殼主體24。所述電動機軸21具備:通過軸承26以可旋轉(zhuǎn)的方式被所述端蓋25支撐的上部；以及通過軸承27以可旋轉(zhuǎn)的方式被外殼主體24的下部支撐的下部。[〇〇21 ] 所述定子23具備定子芯(stator core)28和定子線圈29。定子芯28例如由相互疊層的多張電磁鋼板構(gòu)成。所述定子線圈29沿著上下方向卷繞安裝于所述定子芯28的周圍。 定子線圈29具備上下兩側(cè)的折返部分、即一對線圈末端29a，該定子線圈29以讓該一對線圈末端29從定子芯28的上下兩端向電動機的軸向突出的方式被卷繞安裝。[〇〇22]所述外殼主體24與所述定子23相互嵌合而保持該定子23。定子23的定子芯28具有包含多個凸部30的外周面，外殼主體24具有包含多個凹部31的內(nèi)周面，該多個凹部31可與所述各凸部30相互嵌合。定子23伴隨著所述各凸部30與各凹部31之間的相互嵌合而被安裝到所述外殼主體24。[〇〇23]所述多個凸部30形成于所述定子芯28的外周面上的沿著周向排列的多個位置，在本實施方式中，形成于以90°的間隔排列的四個位置。各凸部30比其它部分更向徑向外側(cè)突出，而且，在定子芯28的上下方向的整個區(qū)域沿著該上下方向延伸。[〇〇24]所述多個凹部31形成于外殼主體24上的與所述各凸部30相對應(yīng)的位置，在本實施方式中，形成于以90°的間隔排列的四個位置。各凹部31比其它部分更向徑向內(nèi)側(cè)凹陷，而且，以能夠接受相應(yīng)的凸部30的方式沿著上下方向延伸。即，各凹部31具有讓整個凸部30都嵌入的寬度、深度和長度。各凹部31是一種凹槽，其向上方敞開，并且，其下端被底面31a堵塞。所述凸部30以與所述底面31a抵接而被該底面31a支撐的方式嵌入所述凹部31內(nèi)，并通過沿上下方向貫穿該凸部30的螺栓32固定于所述外殼主體24。[〇〇25]該電動機還包含填充材料33。該填充材料33由兼具電絕緣性和傳熱性的材料制成，例如由不飽和聚酯等合成樹脂材料制成，該填充材料33以覆蓋定子23的方式成型，由此促進從定子23向外殼主體24及端蓋25傳熱。[〇〇26]在所述外殼主體24的內(nèi)部形成有用于冷卻所述定子23等的冷卻通道34。該冷卻通道34允許水等冷媒在該冷卻通道34內(nèi)循環(huán)，由此促進定子23等的冷卻。[〇〇27] 該冷卻通道34包含多個主通道35和多個連接通道36。[〇〇28]所述多個主通道35分別形成于在外殼主體24的周向上相鄰接的凹部31之間的區(qū)域、即凹部之間區(qū)域，從周向觀察時，該多個主通道35在至少部分地與所述凹部31相重疊的位置沿著該周向展開。所述多個連接通道36以從所述各凹部31起遠離電動機的軸向的位置橫跨該凹部31的方式，即從電動機的軸向觀察時至少部分地與所述凹部31相重疊的方式， 沿周向延伸，并將隔著該凹部31相鄰接的各主通道35相互連接。各通道35、36的寬度方向 (對應(yīng)于外殼主體24的徑向的方向)的中心既可以位于經(jīng)過各凹部31的中心的圓上，也可以在該通道35、36的一部分與該圓相重疊的范圍內(nèi)，從該圓稍微向外殼主體24的徑向外側(cè)偏離。[〇〇29]圖3及圖4分別是所述冷卻通道34的立體圖及展開圖。在圖4中，用網(wǎng)眼表示冷卻通道34,以便容易掌握該冷卻通道34的形狀。這在圖5至圖7中也同樣。
[0030] 所述各主通道35具備一對軸向部35a和折返部35b。所述一對軸向部35a分別沿著與電動機的軸向平行的方向、即上下方向延伸，并在所述凹部之間區(qū)域內(nèi)沿著周向彼此隔開間隔地排列。所述折返部35b以將所述軸向部35a的兩端中的一端之間相連接的方式，沿周向、即圖4中的左右方向延伸，在本實施方式中，所述兩端中的一端是上端。所述連接通道 36將在周向上相互鄰接的軸向部35a的兩端之中與所述折返部35b相反側(cè)的端相互連接，其中，該在周向上相互鄰接的軸向部35a分別屬于相互鄰接的主通道35。具體而言，在本實施方式中，連接通道36位于所述凸部30及凹部31的下方，并且，以將相互鄰接的主通道35之中屬于上游側(cè)的主通道35的下游側(cè)的軸向部35a的下端與屬于下游側(cè)的主通道35的上游側(cè)的軸向部35a的下端相連接的方式，沿周向延伸。因此，冷卻通道34呈在上下位置分別折返，并在外殼的圓周方向連續(xù)行進的蜿蜒形狀。[〇〇31] 如圖2所示，所述連接通道36具備冷媒進口 37和冷媒出口 38。冷媒進口 37及冷媒出口 38隔著特定的凹部31位于其兩側(cè)。冷媒進口 37連接于冷媒進口管39，冷媒出口 38連接于冷媒出口管40。[〇〇32] 如此，具備多個主通道35和多個連接通道36的冷卻通道34可形成于外殼主體24的徑向內(nèi)側(cè)，即靠近定子23的一側(cè)，其中，所述多個主通道35分別形成于多個凹部之間區(qū)域， 所述多個連接通道36在從各凹部31起遠離電動機的軸向的位置橫跨該凹部31，并將主通道 35之間相互連接。具體而言，關(guān)于電動機的徑向，該冷卻通道34的最內(nèi)側(cè)的端可以位于比所述各凹部31的外側(cè)的端更內(nèi)側(cè)。根據(jù)如此配置的冷卻通道34,所述冷媒能夠通過填充材料 33高效率地吸收發(fā)熱最嚴(yán)重的定子23、即定子芯28及包含線圈末端29a的定子線圈29所發(fā)出的熱，由此能明顯地提高整個電動機的冷卻性能。
[0033]通過與圖8及圖9所示的比較例相對比，對上述效果進行說明。如上述第1實施方式所涉及的電動機同樣，該比較例所涉及的電動機具備:電動機軸1，以能夠旋轉(zhuǎn)的方式被軸承6、7支撐;轉(zhuǎn)子2，與該電動機軸1 一體地旋轉(zhuǎn);定子3，具備定子芯8及定子線圈9，使所述轉(zhuǎn)子2旋轉(zhuǎn);外殼主體4，保持該定子3;以及端蓋5，安裝于該外殼主體4，與該外殼主體4一起構(gòu)成外殼。如上述第1實施方式同樣，定子3具有包含多個凸部10的外周面，外殼主體4具有包含多個凹部11的內(nèi)周面，該多個凹部11可與各凸部10相互嵌合，在分別嵌合的狀態(tài)下，定子 3通過螺栓12固定于外殼主體4。而且，在外殼4形成有冷卻通道14,其冷媒進口 15及冷媒出口 16分別與冷媒供給管17及冷媒排出管18相連接。
[0034]然而，該比較例所涉及的電動機的冷卻通道14與上述第1實施方式所涉及的冷卻通道24不同，如一般的冷卻通道同樣地呈包圍所述定子3及各凹部11的圓筒狀。這種形狀的冷卻通道14只能形成于比該凹部11更靠徑向外側(cè)的位置，從而該冷卻通道14和定子3之間的徑向的距離必然大于第1實施方式所涉及的冷卻通道34和定子23之間的徑向的距離。該距離的差異對冷卻通道34的冷卻性能帶來很大的差異。此外，在從所述各凹部11更向徑向外側(cè)離開的位置形成冷卻通道34,必將帶來外殼4的直徑增大。而且，為了保證較高的冷卻性能而將冷卻通道14向定子3的直徑方向或軸方向擴大的情況下，造成電動機的整個直徑或軸長進一步增大。
[0035]與該比較例所涉及的電動機相比，上述第1實施方式所涉及的電動機、即具備包含所述多個主通道35及多個連接通道36的冷卻通道34的電動機中，可以將所述冷卻通道34形成于該冷卻通道34的至少一部分與各凹部31在徑向上相重疊的位置，因此并不需要擴大外殼4的直徑，也不需要向外殼4的直徑方向及軸方向擴大冷卻通道34,就能夠?qū)崿F(xiàn)更高的冷卻性能。[〇〇36]而且，在圖1所示的電動機中，也可以將連接通道36形成于下側(cè)線圈末端29a的斜下方且靠近該下側(cè)線圈末端29a的位置，這可進一步提高該下側(cè)線圈末端29a的冷卻效果。 [〇〇37]而且，上述第1實施方式所涉及的冷卻通道34整體呈上下蜿蜒的形狀，因此，例如與主通道35在各凹部之間區(qū)域中呈單純的圓筒面形狀，并通過連接通道36將該主通道35的下端之間相互連接的情況相比，不容易在特定部分、一般而言是下部發(fā)生冷媒的偏離流動或滯留等流動障礙。這能實現(xiàn)定子23的外周面的整個區(qū)域均勻冷卻，進一步提高冷卻效率。 [〇〇38]此外，所述各折返部35b的下端面35c、即在電動機的軸向上的內(nèi)側(cè)面優(yōu)選被形成為在該軸向上向外側(cè)(本實施方式中為向上方)突出的圓弧狀，也就是沿著冷媒的流動方向的圓弧狀。這使折返部分的冷媒的流動進一步順暢。再加上，根據(jù)該形狀，在對帶冷卻通道的外殼主體24進行鑄模成型時，能夠容易地確保用于將主通道35形成為蜿蜒通道的型芯的強度，具有能防止制造時的裂紋等的效果。
[0039]本發(fā)明所涉及的冷卻通道的形狀也可以采用其它的各種變形形狀。
[0040]圖5表示本發(fā)明的第2實施方式所涉及的冷卻通道34A。在上述第1實施方式所涉及的冷卻通道34中，如圖2至圖4所示，冷媒進口37及冷媒出口38分別設(shè)于相鄰接的兩個主通道35、35,但在圖5所示的冷卻通道34A中，特定的連接通道36在其中間被分割，并在該被分割的部分分別設(shè)有冷媒進口 37和冷媒出口 38。[〇〇41]圖6表示第3實施方式所涉及的冷卻通道34B。該冷卻通道34B是被形成為蜿蜒狀的管，其被鑄造于外殼主體24中。冷媒進口 37及冷媒出口 38設(shè)于該管的兩端。如圖6所示，這些冷媒進口 37及冷媒出口 38既可以設(shè)于連接通道36,又可以如第1實施方式同樣地設(shè)于主通道35。[〇〇42]圖7表示第4實施方式所涉及的冷媒通道34C。該冷卻通道34C被分割為多個部分 (圖7中為兩個部分)，在該被分割的部分分別設(shè)有冷媒進口 37及冷媒出口 38。在此情況下， 冷媒進口 37及冷媒出口 38設(shè)置于各部分的主通道35及連接通道36中的哪一方都可以。
[0043]本發(fā)明中，并不限定定子的凸部及外殼的凹部的布置和數(shù)量。例如，這些凸部及凹部也可以設(shè)于周向排列的兩個、三個或者五個以上的部位。此外，這些凸部及凹部也可以并不一定在周向上隔開相同間隔。
[0044]本發(fā)明所涉及的電動機并不限定于以縱向姿勢配置的電動機，例如，也可以是以讓電動機軸水平延伸的橫向姿勢配置的電動機。此外，也不限定于填充材料被鑄塑成型的電動機。而且，本發(fā)明也可以如上述同樣地適用于具備轉(zhuǎn)子及定子的發(fā)電機及發(fā)電電動機。
[0045]如上所述，本發(fā)明可提供一種電動機，其具備轉(zhuǎn)子及使該轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的定子，能夠在不會使該電動機明顯地大型化的情況下有效地對所述定子進行冷卻。該電動機包括:電動機軸，可以旋轉(zhuǎn);轉(zhuǎn)子，以所述電動機軸為中心與該電動機軸一體地旋轉(zhuǎn);定子，配置在所述轉(zhuǎn)子的周圍而使該轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn);外殼，用于收容所述轉(zhuǎn)子及定子，并且，在內(nèi)部形成有能夠讓冷媒流通的冷卻通道。所述定子具有包含多個凸部的外周面，該多個凸部在沿周向排列的多個位置分別向徑向外側(cè)突出。所述外殼具有包含多個凹部的內(nèi)周面，該多個凹部與所述各凸部相互嵌合，所述外殼在所述凸部和所述凹部分別嵌合的狀態(tài)下保持所述定子。所述冷卻通道包含:多個主通道，被分別形成在作為在周向上相鄰接的凹部之間的區(qū)域的凹部之間區(qū)域；以及連接通道，在從所述各凹部起遠離電動機的軸向的位置橫跨該凹部，并將隔著該凹部相鄰接的各主通道相互連接。
[0046]所述冷卻通道具有多個主通道和連接通道的組合，該多個主通道分別形成于凹部之間區(qū)域，所述連接通道在從各凹部起遠離所述軸向的位置橫跨該凹部，并將各主通道相互連接，因此在外殼的徑向上，能夠?qū)⒃摾鋮s通道的內(nèi)側(cè)端形成于比各凹部的外側(cè)端更靠徑向內(nèi)側(cè)、即靠近定子側(cè)的位置。由此，不需明顯地擴大外殼的直徑及軸向的尺寸，就能夠進一步提高冷卻通道對定子進行冷卻的性能。
[0047]對于所述冷卻通道的具體形狀而言，優(yōu)選的是所述各主通道具備:一對軸向部，沿著所述外殼的周向隔開間隔地排列，并且，分別沿著與所述電動機的軸向平行的方向延伸； 以及折返部，將所述一對軸向部的兩端中的一方的端之間相連接，所述連接通道將分別屬于相互鄰接的主通道并在周向上相互鄰接的軸向部的兩端之中與所述折返部相反側(cè)的端之間相互連接，以便使所述冷卻通道整體在與所述電動機的軸向平行的方向上呈蜿蜒的形狀。
[0048]例如，與主通道為單純的面狀、且由連接通道將電動機的軸向的兩端之中一方的端之間相互連接的冷卻通道相比，具有如上所述的蜿蜒形狀的冷卻通道中不容易發(fā)生冷媒的流動偏向主通道的一部分(特別是下部)的偏離流動或滯留等流動障礙。這能促進定子的外周面的均勻冷卻，進一步提高冷卻效率。
[0049]在此情況下優(yōu)選的是，所述主通道的折返部中位于所述軸向的內(nèi)側(cè)的面呈朝向該軸向的外側(cè)突出的圓弧狀。通過該形狀，使折返部分的冷媒的流動、即折返變得順暢。此外， 在用鑄模對帶冷卻通道的外殼進行成型時，能夠容易地確保用于界定該冷卻通道的型芯的強度，防止制造時的裂紋等。
【主權(quán)項】
1.一種電動機，其特征在于包括:電動機軸，可以旋轉(zhuǎn)；轉(zhuǎn)子，以所述電動機軸為中心與該電動機軸一體地旋轉(zhuǎn)；定子，配置在所述轉(zhuǎn)子的周圍而使該轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)；外殼，用于收容所述轉(zhuǎn)子及定子，并且，在其內(nèi)部形成有能夠讓冷媒流通的冷卻通道， 其中，所述定子具有包含多個凸部的外周面，該多個凸部在沿周向排列的多個位置分別向徑 向外側(cè)突出，所述外殼具有包含多個凹部的內(nèi)周面，該多個凹部與所述各凸部相互嵌合，所述外殼 在所述凸部和所述凹部分別嵌合的狀態(tài)下保持所述定子，所述冷卻通道包含:多個主通道，被分別形成在作為在周向上相鄰接的凹部之間的區(qū)域的凹部之間區(qū)域； 以及連接通道，在從所述各凹部起遠離電動機的軸向的位置橫跨該凹部，并將隔著該凹部 相鄰接的各主通道相互連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機，其特征在于:所述冷卻通道的各主通道具備:一對軸向部，沿著所述外殼的周向隔開間隔地排列并分別沿著與所述電動機的軸向平 行的方向延伸;和折返部，將所述一對軸向部的兩端中的一方的端之間相互連接，其中，所述連接通道將分別屬于相互鄰接的主通道并在周向上相互鄰接的軸向部的兩端之 中與所述折返部相反側(cè)的端之間相互連接，以便使所述冷卻通道整體在與所述電動機的軸 向平行的方向上呈蜿蜒的形狀。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動機，其特征在于:所述主通道的折返部中位于所述軸向的 內(nèi)側(cè)的面呈朝向該軸向的外側(cè)突出的圓弧狀。
【文檔編號】H02K5/20GK105981268SQ201580007543
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2015年2月9日
【發(fā)明人】佐伯誠司, 吉原英喜
【申請人】神鋼建機株式會社