CN110291699A

CN110291699A - 马达

Info

Publication number: CN110291699A
Application number: CN201780086695.1A
Authority: CN
Inventors: 加藤康司; 吉川祐一; 山内弘和; 额田庆一郎; 菱田光起
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2017-02-21
Filing date: 2017-12-20
Publication date: 2019-09-27
Also published as: EP3588744A1; US20200235628A1; EP3588744B1; WO2018154943A1; US11070103B2; EP3588744A4; JPWO2018154943A1; JP7050234B2

Abstract

马达包括：定子芯；齿，其自定子芯突出；以及线圈，其包括在齿上卷绕了n(n为2以上的整数)匝而成的第1匝～第n匝。在齿自定子芯突出的方向上，线圈的第1匝位于在齿上卷绕有线圈的范围中的马达的中心侧，线圈的第k(k为整数，且1＜k≤n)匝位于与马达的中心相反的一侧。将线圈沿齿自定子芯突出的突出方向剖切时的第1匝的截面积大于第k匝的截面积和第n匝的截面积。

Description

马达

技术领域

在此公开的技术涉及一种马达的线圈的构造。

背景技术

近年来，在工业、车载用途中，马达的需求提高。其中，期望马达的效率提高、低成本化。

作为提高马达的效率的一个方法，公知有使配置在定子的槽内的线圈的槽满率提高的方法。通过提高线圈的槽满率，能够在马达驱动时抑制由在线圈流动的电流引起的损失。

作为提高线圈的槽满率的方法，提出有在槽内配置使用了铜材料的铸造线圈的结构(例如参照专利文献1)。

以往，在利用铸造或成形等形成线圈的情况下，为了使电阻均匀化而使线圈的截面积均匀。另一方面，热是使马达效率下降的一个主要原因，由于产生焦耳热，因而热容易积存在线圈。此外，由线圈产生的热的释放路径根据靠近线圈的构件的配置或制冷剂的流路等而不同，因此，线圈内的热分布并不一致。然而，由于线圈的截面积是均匀的，因此，线圈的散热效果受其截面积约束。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：德国发明专利申请公开第102012212637号说明书

发明内容

发明要解决的问题

在此公开的技术即是鉴于这一点而做成的，其目的在于进一步提高线圈的散热效果，而实现高效率的马达。

用于解决问题的方案

为了达成上述目的，在此公开的技术的马达包括：定子，其具有定子芯和自定子芯向规定的突出方向突出的齿；以及线圈，其包括在齿上卷绕了n(n为2以上的整数)匝而成的第1匝～第n匝。在齿的突出方向上，线圈的第1匝位于在齿上卷绕有线圈的范围中的马达的中心侧，线圈的第k(k为整数，且1＜k≤n)匝位于与马达的中心相反的一侧。将线圈沿着齿的突出方向剖切时的第1匝的截面积大于第k匝的截面积和第n匝的截面积。

根据该结构，在线圈中，由于位于马达的中心侧的部分的截面积较大，因此，提高线圈相对于在马达的中心侧流动的制冷剂或马达的中心侧的空间等的散热效果，从而能够实现高效率的马达。

此外，在马达中，可以设为，n为3以上的整数，k为小于n的整数，线圈的第k匝的截面积大于第n匝的截面积。

此外，在马达中，可以设为，线圈的第1匝的截面积在第1匝～第n匝的截面积中是最大的，自第1匝到第n匝，截面积逐渐减小。

发明的效果

根据本公开，能够进一步提高线圈的散热效果，而实现高效率的马达。

附图说明

图1A是表示实施方式所涉及的马达的俯视图。

图1B是表示实施方式所涉及的马达的侧视图。

图1C是图1B中的1C－1C线处的剖视图。

图2是图1C的局部放大图。

图3是表示齿和线圈的其他的结构的剖视图。

具体实施方式

以下，基于附图详细地说明实施方式。以下的优选的实施方式的说明本质上仅是例示，完全没有意图限制本发明及其应用物或者其用途。

(实施方式)

(马达构造)

图1A是表示实施方式所涉及的马达1的俯视图。图1B是表示实施方式所涉及的马达1的侧视图。图1C是图1B中的1C－1C线处的剖视图。但是，在任一附图中，均未图示机壳等。另外，在图1C中，仅主要部位的剖面由阴影表示。马达1在机壳(未图示)的内部包括轴2、转子3、定子4、线圈U11～U41、V12～V42、W11～W41以及汇流条51～54。

在此，将轴2的长度方向(相对于图1A的纸面垂直的方向)称作Z轴方向。将与Z轴方向正交的方向(相对于图1A的纸面平行的方向)称作X轴方向和Y轴方向。X轴方向与Y轴方向正交。

“一体”或“一体化”不仅是指多个部件以螺栓紧固或铆接等机械的方式连接在一起，也指利用共价键、离子键或金属键等材料键合将部件电连接而得到的1个物体、或者部件整体利用熔融等而进行材料结合并电连接而得到的1个物体的状态。

轴2在内部具有沿Z轴方向延伸的中空部2a。在轴2的侧面设有多个贯通孔2b。中空部2a为用于冷却马达1的内部的制冷剂C的通路。制冷剂C在中空部2a内沿Z轴方向流动。利用设于外部的泵等(未图示)，制冷剂C在马达1的内部循环地流动。此外，在中空部2a内流动的制冷剂C的一部分还自多个贯通孔2b流出，而自马达1的中心侧朝向外侧、即自转子3朝向定子4所处的方向流动，冷却转子3和定子4。

转子3以与轴2的外周相接触的方式设置。转子3包括与定子4相对地沿轴2的外周方向交替配置N极、S极而成的磁体31。在本实施方式中，作为转子3所使用的磁体31，使用钕磁体，但对于磁体31的材料、形状以及材质，能够根据马达的输出等适当变更。

定子4具有实质上呈圆环状的定子芯41、沿定子芯41的内周以等间隔设置的多个齿42以及分别设于齿42之间的槽43。从Z轴方向观察，定子4以与转子3隔开一定间隔地分开的方式配置于转子3的外侧。

例如在层叠含有硅等的电磁钢板后进行冲裁加工来形成定子芯41。

在本实施方式中，转子3的磁极数是共计10极，其中，与定子4相对的N极为5个，S极为5个。槽43的数量为12个。但是，转子3的磁极数和槽43的数量没有特别限定于此，也能够应用其他的磁极数和槽数的组合。

定子4具有12个线圈U11～U41、V12～V42、W11～W41。线圈U11～U41、V12～V42、W11～W41分别安装于所对应的齿42，在从Z轴方向观察时配置于各槽43内。也就是说，线圈U11～U41、V12～V42、W11～W41相对于齿42成为集中绕组。此外，线圈U11～U41与汇流条51一体化地配置，线圈V12～V42与汇流条52一体化地配置，线圈W11～W41与汇流条53一体化地配置。

在此，表示线圈的附图标记UPQ、VPQ、WPQ中的第一个文字表示马达1的各相(在本实施方式的情况下，U相、V相、W相)。第二个文字表示同相内的线圈的排列顺序。第三个文字表示线圈的卷绕方向，在本实施方式中，1为顺时针方向，2为逆时针方向。因而，线圈U11表示U相的排列顺序为第1个的线圈，且卷绕方向为顺时针方向。线圈V42表示V相的排列顺序为第4个的线圈，且卷绕方向为逆时针方向。另外，顺时针是指从马达1的中心观察为右旋，“逆时针”是指从马达1的中心观察为左旋。

严格而言，线圈U11、U41为U相的线圈，线圈U22、U32为U-bar相(产生的磁场的朝向与U相的线圈相反)的线圈。但是，在以后的说明中，只要没有特别指出，就统称为U相的线圈。线圈V12～V42和线圈W11～W41也同样，分别统称为V相的线圈、W相的线圈。

(线圈剖面的特征)

图2是图1C的局部放大图。图2示出自定子芯41突出的齿42和卷绕于齿42的线圈5A。定子芯41位于马达1的外侧，齿42位于马达1的中心侧。线圈5A与图1C所示的线圈U11～U41、V12～V42、W11～W41中的任一者相对应。线圈5A形成为以例如铜、铝、锌、镁、黄铜、铁以及SUS(Steel Use Stainless：不锈钢)等中的任一者为主要材料。

在此，将齿42自定子芯41突出的方向设为R方向。图2示出沿R方向的剖面。在图2中，线圈5A在齿42上卷绕有6匝。A1～A6分别由剖面示出线圈5A的第1匝至第6匝。此外，还存在附图标记A1～A6分别表示该匝A1～A6的截面积的情况。

在本实施方式中，线圈5A的各匝的截面积不均匀，即不相同。在R方向上，将在齿42上卷绕有线圈5A的范围设为范围W。在此，线圈5A的第1匝A1位于范围W中的马达1的中心侧。

在图2的结构中，线圈5A的第1匝A1在第1匝A1～第6匝A6中截面积最大。自第1匝到第6匝，截面积逐渐减小(A1＞A2＞A3＞A4＞A5＞A6)。换言之，线圈5A的截面积在范围W中自马达1的中心侧到外侧逐渐减小。

这样，在线圈5A中，通过增大位于马达1的中心侧的部分的截面积，从而增加相对于制冷剂C的散热量，能够防止热积存在线圈5A。

在图2的结构中，既可以仅使线圈5A的第1匝A1的截面积大于其他匝的截面积(A1＞A2＝A3＝A4＝A5＝A6)，也可以使截面积自第1匝到第6匝逐级地减小(例如，A1＞A2＝A3＞A4＝A5＞A6)。

此外，在实施方式中，将线圈的匝数设为6，但并不是特别限定于此，能够根据马达1的尺寸或性能等适当变更。

图3是表示齿和线圈的其他的结构的剖视图。线圈5B的匝数为2。与图2同样地，图3示出自定子芯41突出的齿42和卷绕于齿42的线圈5B。与线圈5A同样地，线圈5B与图1C所示的线圈U11～U41、V12～V42、W11～W41中的任一者相对应。线圈5B形成为以例如铜、铝、锌、镁、黄铜、铁以及SUS等中的任一者为主要材料。

在图3的结构中，也通过使第1匝B1的截面积大于第2匝B2的截面积(B1＞B2)，从而增加相对于制冷剂C的散热量，能够防止热积存在线圈5B。

即使线圈的匝数为2和6以外，只要与在此已说明的结构同样地构成即可，匝数也可以是奇数。即，在齿42上卷绕有n(n为2以上的整数)匝的线圈5A或线圈5B的范围中，线圈5A或线圈5B的第1匝位于马达1的中心侧。另一方面，在线圈5A或线圈5B的第k(k为整数，且1＜k≤n)匝位于与马达1的中心相反的一侧时，使将线圈5A或线圈5B沿齿42自定子芯41突出的突出方向剖切时的第1匝的截面积大于第k匝的截面积和第n匝的截面积即可。

在实施方式中，将线圈的剖面形状设为实质上的梯形形状，但并不特别限定于此，也可以是矩形形状。此外，也可以是圆形形状或多边形形状、或者将圆形和多边形复合而成的形状。

在实施方式中，示出了线圈U11～U41与汇流条51一体化、线圈V12～V42与汇流条52一体化、线圈W11～W41与汇流条53一体化的例子。但是，也可以以与各个线圈形状相对应的方式利用熔接或焊接处理等将线圈安装于汇流条。

在实施方式中，设为制冷剂C在轴2内的中空部2a内流动的结构。但是，例如，也可以设为制冷剂C在转子3与定子4之间的空间内循环流动。作为制冷剂C，能够使用例如油等液体或空气等气体。此外，根据马达1的规格等的不同，也可以是马达1的内部利用自然风冷却的结构。在该情况下，也是自线圈5A、5B的第1匝向转子3与定子4之间的空间散热，因此，通过增大该部分的截面积，能够提高线圈5A、5B的散热效果。

如上所示，本实施方式的马达1包括：定子4，其具有定子芯41和自定子芯41突出的齿42；以及线圈5A，其包括在齿42上卷绕了n(n为2以上的整数)匝而成的第1匝～第n匝。在齿42自定子芯41突出的方向上，线圈5A的第1匝位于在齿42上卷绕有线圈5A的范围中的马达1的中心侧，线圈5A的第k(k为整数，且1＜k≤n)匝位于与马达1的中心相反的一侧。将线圈5A沿齿42自定子芯41突出的突出方向剖切时的第1匝的截面积大于第k匝的截面积和第n匝的截面积。

由此，在线圈5A中，由于位于马达1的中心侧的部分的截面积较大，因此，进一步提高线圈5A相对于在马达1的中心侧流动的制冷剂或马达1的中心侧的空间等的散热效果，从而能够实现高效率的马达1。

此外，在马达1中，可以设为，n为3以上的整数，k为小于n的整数，线圈5A的第k匝的截面积大于第n匝的截面积。

此外，在马达1中，可以设为，线圈5A的第1匝的截面积在第1匝～第n匝的截面积中最大，自第1匝到第n匝，截面积逐渐减小。

产业上的可利用性

本公开所涉及的马达进一步提高线圈的散热效果，因此在实现高效率且低成本的马达方面是有用的。

附图标记说明

1、马达；2、轴；2a、中空部；2b、贯通孔；3、转子；4、定子；5A、5B、线圈；31、磁体；41、定子芯；42、齿；43、槽；51～54、汇流条；A1～A6、线圈5A的各匝的剖面；B1、B2、线圈5B的各匝的剖面；C、制冷剂；U11、U22、U32、U41、V12、V21、V31、V42、W11、W22、W32、W41、线圈。

Claims

1.一种马达，该马达包括：

定子，其具有定子芯和自所述定子芯向规定的突出方向突出的齿；以及

线圈，其包括在所述齿上卷绕了n匝而成的第1匝～第n匝，n为2以上的整数，

其中，

在所述齿的所述突出方向上，所述线圈的第1匝位于在所述齿上卷绕有所述线圈的范围中的所述马达的中心侧，所述线圈的第k匝位于与所述马达的中心相反的一侧，k为整数，且1＜k≤n，

将所述线圈沿所述突出方向剖切时的所述第1匝的截面积大于第k匝的截面积和第n匝的截面积。

2.根据权利要求1所述的马达，其中，

n为3以上的整数，k为小于n的整数，

所述线圈的第k匝的所述截面积大于第n匝的所述截面积。

3.根据权利要求1所述的马达，其中，

所述线圈的第1匝的所述截面积在第1匝～第n匝的截面积中是最大的，

自第1匝到第n匝，截面积逐渐减小。

4.根据权利要求2所述的马达，其中，

自第1匝到第n匝，截面积逐渐减小。