電動機
【課題】ロータの作動不良を回避しながら、著しいコストの上昇を伴うことなく前記コイルを有効に冷却することが可能な電動機を提供する。
【解決手段】電動機は、ロータ１０と、ステータコア２２及びコイル２４を有するステータ２０と、ステータフレーム３０と、エンドカバー４０と、ステータフレーム３０内に配設される放熱用樹脂６０と、を備える。コイル２４は軸方向両側に突出する第１及び第２端部２７，２８を有する。放熱用樹脂６０は、第１端部２７を覆ってステータフレーム３０の内側面に密着する第１樹脂部分６１と、第２端部２８を覆って第２ボス部４６の外周面４６ａから離間する第２樹脂部分６２とを有する。第１樹脂部分６１のうち第１端部２７と第１ボス部３６の間に介在する部分６４の厚みは放熱用樹脂６０の他の部分の厚みよりも大きい。
【解決手段】電動機は、ロータ１０と、ステータコア２２及びコイル２４を有するステータ２０と、ステータフレーム３０と、エンドカバー４０と、ステータフレーム３０内に配設される放熱用樹脂６０と、を備える。コイル２４は軸方向両側に突出する第１及び第２端部２７，２８を有する。放熱用樹脂６０は、第１端部２７を覆ってステータフレーム３０の内側面に密着する第１樹脂部分６１と、第２端部２８を覆って第２ボス部４６の外周面４６ａから離間する第２樹脂部分６２とを有する。第１樹脂部分６１のうち第１端部２７と第１ボス部３６の間に介在する部分６４の厚みは放熱用樹脂６０の他の部分の厚みよりも大きい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば建設機械における旋回駆動のために用いられる電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、建設機械等に用いられる電動機として、ロータと、これを回転させる磁界を形成するためのコイルを含むステータと、このステータを収容するステータフレームとを備えたものが知られている。このタイプの電動機では、前記コイルに電流が流されることにより前記磁界が形成されるが、当該コイルに比較的大きな電流が流されて当該コイルの発熱が著しい場合、その生じた熱を効率よく前記ステータフレームの外部に放散して前記コイルを冷却することが求められる。
【０００３】
このようなコイルの冷却のための手段として、特許文献１には、熱伝導性の高いフィラーを含む冷却用の樹脂を用いることが記載されている。具体的に、この特許文献１には、永久磁石を含むロータと、このロータを回転させるためのコイルを含むステータと、これらを収容して保持するモータフレーム（ステータフレーム）とを備えた電動機であって、前記モータフレームの内部に前記冷却用樹脂が充填されたものが開示されている。前記冷却用樹脂は、前記コイルの外表面と前記モータフレームの内側面との間に介在するように配設され、当該コイルから当該モータフレームへの熱伝導を促進する役割を担う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１４３２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１に記載される電動機では、ステータフレーム内に充填される樹脂の厚みの設定が難しい。この樹脂は、熱伝導率の高いフィラーを含んでいるが、当該樹脂全体の熱伝導率は前記ステータフレームを構成する材料（一般には金属）のそれよりも低いから、コイルの放熱を促進するには前記樹脂の厚みが極力小さいことが望ましい。その一方、この厚みが小さいと、出力軸を含むロータの振動等に起因する外力によって前記樹脂に割れが生じ易くなり、このような割れにより生じた樹脂の破片が前記ロータに巻き込まれるとその作動不良を引き起こすおそれがある。また、前記樹脂の厚みを大きくしながら高い熱伝導率を確保するために前記フィラーの含有量を増やすことは、コストの著しい増大を伴う。このような課題は、例えば建設機械の上部旋回体を旋回駆動するための電動機のように、コイルに流される電流が大きく、またロータに作用する機械的荷重が大きい電動機において、特に顕著となる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑み、コイルを含むステータ及びこれを収容するステータフレームを備え、かつ、当該ステータフレーム内に放熱用の樹脂が配設される電動機であって、当該樹脂の割れに起因するロータの作動不良を回避しながら、著しいコストの上昇を伴うことなく前記コイルを有効に冷却することが可能な電動機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記のようなステータフレーム及びエンドカバーを有する電動機では、当該ステータフレームが当該エンドカバーよりも高い強度及び剛性を有することから、一般にロータにおいてはその軸方向の両端部のうち当該ステータフレーム側の端部（当該エンドカバーと反対側の端部）が機械的荷重に連結される荷重側端部とされる。従って、電動機には前記エンドカバー側よりもその反対側のステータフレーム側に大きな荷重が加わり易い。
【０００８】
本発明は、このような観点からなされたものであり、次の構成を有する電動機を提供する。当該電動機は、特定の回転中心軸回りに回転可能でかつその軸方向の一方の端部が機械的負荷に連結される負荷側端部であるロータと、このロータの周囲に配置されるステータコア及びこのステータコアに支持されるコイルを有し、当該コイルの通電により前記ロータに回転力を与える磁界を形成するステータと、前記ロータの負荷側端部と反対の側で当該ロータの軸方向と平行な方向に開口し、前記ステータを収容してそのステータコアを保持するステータフレームと、このステータフレームの開口を塞ぐように当該ステータフレームに装着されるエンドカバーと、前記ステータフレーム及び前記エンドカバーにそれぞれ保持され、前記ロータをその軸方向に異なる位置でそれぞれ回転可能に支持する第１軸受及び第２軸受と、前記コイルから発せられる熱を前記ステータフレームに伝達して放熱を促進するように当該ステータフレーム内に配設される放熱用樹脂と、を備える。前記ステータのコイルは、前記ステータコアから前記ロータの軸方向に沿ってその負荷側端部に近づく側に突出する第１端部と前記ステータコアから前記ロータの軸方向に沿って前記第１端部と反対の側に突出する第２端部とを有する。前記ステータフレームは、前記コイルの第１及び第２端部の外側面との間に径方向の隙間をおいて当該ステータを外側から囲む周壁と、当該ステータフレームの開口と反対の側に位置して前記周壁と一体につながる端壁と、を有し、前記端壁の中央部分はその周辺部分よりも前記ロータの軸方向に沿って内側に突出して前記第１軸受を保持する第１ボス部を構成する一方、前記エンドカバーの中央部分はその周辺部分よりも前記ロータの軸方向に沿って内側に突出して前記第２軸受を保持する第２ボス部を構成する。
【０００９】
前記ステータは、そのコイルの第１端部が前記第１ボス部と前記ステータフレームの周壁との間に入り込み、第２端部が当該第２ボス部と前記ステータフレームの周壁との間に入り込むように、前記ステータフレーム内に配置される。
【００１０】
前記放熱用樹脂は、前記コイルの第１端部の表面を覆いかつ前記ステータフレームの内側面に密着する第１樹脂部分と、前記コイルの第２端部の表面を覆いかつ前記エンドカバーの第２ボス部の外周面から離間する第２樹脂部分とを有し、前記第１樹脂部分のうち前記コイルの第１端部の内側面と前記第１ボス部の外周面との間に介在する内側介在部分の厚みが当該放熱用樹脂の他の部分の厚みよりも大きい形状を有する。
【００１１】
以上の構成を有する電動機では、前記ステータフレーム内に配設される放熱用樹脂の特徴的な形状が、当該放熱用樹脂の割れに起因するロータの作動不良の回避と、高い放熱性能の確保との両立を可能にする。
【００１２】
具体的に、当該放熱用樹脂では、ロータの荷重側端部に近い第１樹脂部分であって、その中でも前記コイルの第１端部の内側面と前記第１ボス部の外周面との間に介在する内側介在部分に大きな厚みが与えられることにより、当該第１ボス部に加えられる機械的荷重、例えばロータの振動による荷重、が前記内側介在部分に与えられることによる当該内側介在部分の割れが防がれ、当該割れに起因して生ずる放熱用樹脂の破片がロータの作動不良を引き起こすことが防がれる。しかも、この第１樹脂部分の内側介在部分は、ステータフレームの外表面から遠く、当該ステータフレームの外部への放熱に寄与する度合いが比較的低い部分であるから、この内側介在部分の厚みを大きくすることが放熱性能に与える影響は小さい。また、この内側介在部分が前記第１ボス部の外周面と前記第１端部の内側面の双方に密着する（すなわち当該第１ボス部の外周面から当該第１端部の内側面に至るまで連続している）ことも当該内側介在部分の強度の向上に寄与する。
【００１３】
一方、前記内側介在部分以外の放熱用樹脂の部分については、その厚みが抑えられることにより、材料費が節減される。特に、コイルの第１及び第２端部の表面とステータフレームの端壁や周壁との間に介在する部分の厚みが抑えられることは、高い放熱性能の確保に寄与する。しかも、これらの部分はロータから離れているので、このロータから受ける機械的荷重は相対的に低く、仮に当該部分に割れが生じたとしてもロータの作動に影響を与えるおそれは低い。
【００１４】
また、前記放熱用樹脂の第２樹脂部分のうち前記コイルの第２端部の外側面を覆う部分は、エンドカバーの第２ボス部の外周面から離間することにより、当該エンドカバーのステータフレームに対する着脱を容易にする。また、この第２樹脂部分はロータの荷重側端部と反対の側に位置するので、当該荷重側端部に近い前記内側介在部分の厚みより小さい厚みを有していても割れは生じ難い。
【００１５】
なお、前記エンドカバーのうち前記第２ボス部の周辺部分は、前記第２樹脂部分とロータ軸方向に離間していてもよいし、接触していてもよい。第２樹脂部分の割れの防止の確実性を優先する場合には前記周辺部分と前記第２樹脂部分とが離間していることが好ましく、放熱性の向上を優先する場合には接触していることが好ましい。
【００１６】
前記第１樹脂部分の具体的な形状としては、当該第１樹脂部分のうち前記コイルの第１端部の内側面を覆う部分の厚みが前記内側介在部分からステータコアに近づくに従って連続的に減少する形状が、好適である。この形状は、例えば前記内側介在部分とそれ以外の部分との間に不連続な箇所、例えば段差、が存在する形状に比べ、前記第１樹脂部分での応力集中を抑制することができ、これにより当該第１樹脂部分での割れの可能性をさらに低くすることができる。
【００１７】
一方、前記コイルの第２端部は、当該第２端部の外側面が前記コイルのうち前記ステータコア内に配置される部分の外側面よりも径方向の外側に位置するように膨出する形状を有し、その第２端部の外側面と前記周壁の内周面との間に前記第２樹脂部分が介在するのが、好ましい。この第２端部の形状は、その外側面全域に亘って当該外側面と前記周壁の内周面との間に介在する第２樹脂部分の厚みを小さくすることを可能にし、これにより当該第２端部からステータフレーム外部への放熱を効果的に促進することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明によれば、ステータフレーム内に配設される放熱用の樹脂の割れに起因するロータの作動不良を回避しながら、著しいコストの上昇を伴うことなく前記コイルを有効に冷却することが可能な電動機が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電動機の断面正面図である。
【図２】前記電動機の断面平面図であってコイルの図示を省略したものである。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る電動機の断面正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の実施の形態を図１及び図２を参照しながら説明する。この実施の形態に係る電動機は、例えば建設機械の上部旋回体のように比較的重量の大きい対象物を駆動するのに適するが、本発明に係る電動機はその駆動対象を問わない。
【００２１】
この実施の形態に係る電動機は、ロータ１０と、ステータ２０と、ステータフレーム３０と、エンドカバー４０と、第１軸受５１及び第２軸受５２と、放熱用樹脂６０と、を備える。
【００２２】
前記ロータ１０は、特定の回転中心軸（図１では上下方向の軸）回りに回転可能となるように前記ステータフレーム３０及び両軸受５１，５２により支持される。このロータ１０は、前記回転中心軸に沿って延びる回転軸１２と、この回転軸１２の中間部分の周囲に設けられる磁石部１４とを有し、当該回転軸１２と当該磁石部１４とが一体に回転するように両者が結合されている。前記磁石部１４は、円柱状の鉄心１５と、この鉄心１５にそれぞれ埋め込まれる複数枚の永久磁石１６とを有する。前記鉄心１５は、例えば複数枚の鋼板を前記ロータ１０の軸方向に沿って積層することにより形成され、前記各永久磁石１６は互いにロータ１０の周方向に並ぶように前記鉄心１５に埋め込まれている。
【００２３】
すなわち、この実施の形態に係るロータ１０は、いわゆる永久磁石型同期モータを構成する。しかし、本発明に係るロータはこれに限定されない。例えば、永久磁石が鉄心の外周面上に配設されるもの（すなわち表面磁石型同期モータのロータを構成するもの）や、いわゆるかご型回転子を構成するもの（すなわち誘電モータのロータを構成するもの）でもよい。
【００２４】
前記回転軸１２の一方の端部（図１では下側の端部）は、機械的負荷に連結される負荷側端部１２ａを構成する。例えば、この電動機が下部走行体及び上部旋回体を有する油圧ショベルなどの建設機械の当該上部旋回体を当該下部走行体に対して旋回させるために当該上部旋回体に搭載される場合、前記負荷側端部１２ａには、前記下部走行体に固定されたリングギアに噛合されるピニオンが連結される。
【００２５】
この実施の形態に係る第１軸受５１及び前記第２軸受５２は、それぞれ、内輪と外輪を有する転がり軸受からなり、前記ロータ１０の回転軸１２をその軸方向に異なる位置でそれぞれ回転可能に支持するように配置される。前記第１軸受５１は、前記回転軸１２のうち前記負荷側端部１２ａに近い部分を支持するように配置され、この部分に当該第１軸受５１の内輪が固定され、前記ステータフレーム３０に前記外輪が固定される。前記第２軸受５２は、前記回転軸１２のうち前記磁石部１４を挟んで前記負荷側端部１２ａと反対側の部分を支持するように配置され、この部分に当該第２軸受５２の内輪が固定され、前記エンドカバー４０に前記外輪が固定される。
【００２６】
前記ステータ２０は、前記ロータ１０の周囲（この実施の形態では前記磁石部１４の周囲）に配置される円筒状のステータコア２２と、このステータコア２２に支持されるコイル２４と、を有する。前記ステータコア２２は、例えば複数枚の鋼板を前記ロータ１０の軸方向に積層することにより形成され、当該ステータコア２２の内周部分には、周方向に並ぶ複数のスロット２６が形成されている。
【００２７】
前記コイル２４は、前記各スロット２６内に収められるように前記ステータコア２２に巻き付けられる巻線により構成され、このコイル２４の通電により前記ロータ１０の磁石部１４に回転力を与える磁界を形成する。このコイル２４は、前記ステータコア２２から前記ロータ１０の軸方向に沿ってその負荷側端部１２ａに近づく側（図１では下側）に突出する第１端部２７と、前記ステータコア２２から前記ロータ１０の軸方向に沿って前記第１端部２７と反対の側（図１では上側）に突出する第２端部２８と、を有する。
【００２８】
前記ステータフレーム３０は、例えば鉄鋼材料のように熱伝導性及び強度に優れた金属材料により形成され、前記ロータ１０の負荷側端部１２ａと反対の側（図１では上側）で前記ロータ１０の軸方向と平行な方向（図１では上向き）に開口し、当該開口から挿入される前記ステータ２０を収容してそのステータコア２２を保持する。
【００２９】
具体的に、前記ステータフレーム３０は、周壁３２と、端壁３４とを一体に有する。
【００３０】
前記周壁３２は、前記コイル２４の第１及び第２端部２７，２８の外側面２７ａ，２８ａとの間に径方向の隙間をおいて前記ステータ２０を外側から囲む。この実施の形態では、この周壁３２の内側に前記ステータコア２２が圧入されることにより当該ステータコア２２が当該ステータフレーム３０内に固定されるが、当該ステータコア２２は例えばボルト等の締結具でステータフレーム３０に固定されてもよい。
【００３１】
この実施の形態に係る周壁３２の下部、すなわち前記第１軸受５１よりの部分は、段部３３を構成する。この段部３３は、それ以外の周壁３２の部分すなわち当該段部３３よりも上側の部分よりも小さい内径を有して内側に突出しており、この段部３３に前記ステータコア２２の下端が突き当てられることにより、当該ステータコア２２の軸方向の位置が決められる。
【００３２】
前記端壁３４は、前記ステータフレーム３０の開口と反対の側（図１では下側）、すなわち前記ロータ１０の荷重側端部１２ａに近い側に位置する。この端壁３４は円形状をなし、その周縁が前記周壁３２の下端と一体につながる。この端壁３４の中央部分は、前記第１軸受５１を保持する第１ボス部３６を構成する。この第１ボス部３６は、その周辺部分よりも前記ロータ１０の軸方向に沿って内側（図１では上側）に突出するとともに、前記第１軸受５１を囲む上側部分とこの第１軸受５１から外側（図１では下側）に突出する回転軸１２を囲む下側部分とを一体に有する。すなわち、前記第１軸受５１の外輪は前記第１ボス部３６の上側部分の内側に圧入されて固定される。
【００３３】
前記エンドカバー４０は、前記ステータフレーム３０と同様、例えば鉄鋼材料のように熱伝導性及び強度に優れた金属材料により形成され、前記ステータフレーム３０の開口を塞ぐように当該ステータフレーム３０の当該開口側の端部（図１では上端部）に装着されることが可能な形状を有する。具体的には、全体が略円板状をなし、外周部４２と、中間部４４と、第２ボス部４６とを一体に有する。
【００３４】
前記外周部４２は、前記ステータフレーム３０への前記エンドカバー４０の装着の際、当該ステータフレーム３０の周壁３２に対してロータ軸方向に突き当てられ、ボルト等により固定される。中間部４４は、外周部４２よりもロータ軸方向に沿って内側（図１では下側）に突出し、前記周壁３２の内径と略同等の外径を有し、当該周壁３２の内側にほぼ隙間なく嵌入される。
【００３５】
前記第２ボス部４６は、その周辺部分すなわち中間部４４よりもさらにロータ軸方向に沿って内側（図１では下側）に突出するとともに、前記第２軸受５２を囲む下側部分とこの第２軸受５２から外側（図１では上側）に突出する回転軸１２を囲む上側部分とを一体に有する。前記第２軸受５２の外輪は前記第２ボス部４６の下側部分の内側に圧入されて固定される。
【００３６】
前記ステータ２０は、そのコイル２４の第１端部２７が前記第１ボス部３６の外周面３６ａと前記周壁３２の段部３３の内周面３３ａとの間に入り込み、かつ、前記エンドカバー４０が前記ステータフレーム３０に装着されたときに第２端部２８が前記第２ボス部４６の外周面４６ａと前記周壁３２の上端部の内周面３２ａとの間に入り込むように、前記ステータフレーム３０内に配置される。
【００３７】
前記放熱用樹脂６０は、前記ステータフレーム３０及び前記エンドカバー４０を構成する金属材料の熱伝導率よりは低いが比較的熱伝導性の高い樹脂からなり、前記コイル２４の通電時に当該コイル２４から発せられる熱を前記ステータフレーム３０に伝達して放熱を促進するように当該ステータフレーム３０内に配設される。
【００３８】
この放熱用樹脂６０には、例えば、エポキシ樹脂や不飽和ポリエステル樹脂が好適である。これらの樹脂は、空気の熱伝導率（０．０２４〜０．０２５Ｗ／ｍ・ｋ）よりも著しく高い熱伝導率（１．２〜１．５Ｗ／ｍ・ｋ）を有し、前記コイル２４とステータフレーム３０との間に空気層のみが介在する場合よりも当該コイル２４からの放熱を促進する。さらに、当該樹脂に熱伝導性の高いフィラー（５〜１０Ｗ／ｍ・ｋ）を含ませることにより、放熱促進効果はさらに高められる。この場合でも、後述のような放熱用樹脂６０の特徴的な形状、すなわち放熱促進効果の高い形状は、フィラーの必要量を減らすことを可能にし、これによりコストの抑制に寄与することができる。
【００３９】
前記放熱用樹脂６０は、具体的に、第１樹脂部分６１と第２樹脂部分６２とを有する。第１樹脂部分６１は、前記コイル２４の第１端部２７の表面を覆いかつ前記ステータフレーム３０の内側面（この実施の形態では段部３３の内周面３３ａ、端壁３４の内側面３４ａ、及び第１ボス部３６の外周面３６ａのそれぞれ）に密着する形状を有する。一方、第２樹脂部分６２は、前記コイル２４の第２端部２８の表面を覆いかつ前記エンドカバー４０の第２ボス部４６の外周面４６ａから離間する形状を有する。エンドカバー４０のうち前記第２ボス部４６の周辺部分である中間部４４の内側面４４ａは、前記第２樹脂部分６２と離間していてもよいし、接触していてもよい。第２樹脂部分６２の割れの防止の確実性を優先する場合には前記中間部４４の内側面４４ａと前記第２樹脂部分６２とが離間していることが好ましく、放熱性の向上を優先する場合には接触していることが好ましい。
【００４０】
この放熱用樹脂６０は、その第１樹脂部分６１が前記コイル２４の第１端部２７の内側面２７ｂと前記第１ボス部３６の外周面３６ａとの間に介在する内側介在部分６４を有するとともに、この内側介在部分６４の厚み（径方向の厚み）が当該放熱用樹脂６０の他の部分の厚みよりも小さい形状を有する。また、当該内側介在部分６４からステータコア２２の内側端に至るまでの部分６５は、その厚みが前記内側介在部分６４から前記ステータコア２２に近づくに従って（図１では上側に向かうに従って）連続的に減少する形状を有する。
【００４１】
さらに、この実施の形態に係るコイル２４は、その第２端部２８の外側面２８ａ全体が前記コイル２４のうち前記ステータコア２２内に配置される部分２５の外側面２５ａよりも径方向の外側（この実施の形態では段部３３の内周面３３ａよりもさらに径方向の外側）に位置するように、換言すれば、周壁３２の上部の内周面３２ａに近づくように、膨出する形状を有する。
【００４２】
なお、このような放熱用樹脂６０を含む電動機は、例えば次の手順によって組立てられることが可能である。
【００４３】
１）ステータフレーム３０内にその開口（図１では上側の開口）からステータ２０を装填する。この実施の形態では、ステータフレーム３０内の段部３３の上端にステータコア２２の下端が突き当たるまで、ステータフレーム３０内にステータ２０を挿入する。
【００４４】
２）ステータ２０の内側に、成形すべき放熱用樹脂６０の内側面及び両軸受５１，５２の外周面の形状に相当する形状の外周面をもつ成形用型を挿入する。
【００４５】
３）ステータフレーム３０内の空間、すなわち、ステータフレーム３０内において前記ステータ２０及び前記型の周囲にある空間に、前記放熱用樹脂６０を構成する樹脂を流動性を有する状態で注入し、その後，固化させる。
【００４６】
４）放熱用樹脂６０の固化後、前記型を抜き取り、これに代えてロータ１０と両軸受５１，５２のアセンブリをステータフレーム３０内に装填する。
【００４７】
５）前記ステータフレーム３０の開口端（図１では上端）にエンドカバー４０を装着し、ボルト等で固定する。
【００４８】
以上説明した電動機によれば、前記放熱用樹脂６０の特徴的な形状が、当該放熱用樹脂６０の割れに起因するロータ１０の作動不良の回避と、高い放熱性能の確保との両立を可能にする。具体的には、次のとおりである。
【００４９】
まず、前記放熱用樹脂６０のうちの第１樹脂部分６１、すなわち、ロータ１０の荷重側端部１２ａに近い側の部分については、そのうち前記コイル２４の第１端部２７の内側面２７ｂと前記第１ボス部３６の外周面３６ａとの間に介在する内側介在部分６４が、当該内側面２７ｂ、当該外周面３６ａさらには端壁３４の内側面３４ａに密着し、かつ、この内側介在部分６４に他の部分に比して相対的に大きな厚みが与えられることにより、当該第１ボス部３６に加えられる荷重、例えばロータ１０の振動による荷重、が前記内側介在部分６４に与えられることによる当該内側介在部分６４の割れが防がれ、当該割れに起因して生ずる放熱用樹脂６０の破片がロータ１０の作動不良を引き起こすことが防がれる。しかも、この第１樹脂部分６１の内側介在部分６４は、ステータフレーム３０の外表面から遠く、当該ステータフレーム３０の外部への放熱に寄与する度合いが比較的低い部分であるから、この内側介在部分６４の厚みを大きくすることが電動機全体の放熱性能に与える影響は小さい。
【００５０】
これに対して前記内側介在部分６４以外の部分の厚みが抑えられることは、材料費の節減に寄与する。特に、コイル２４の第１及び第２端部２７，２８の表面とステータフレーム３０の端壁３４や周壁３２との間に介在する部分の厚みが抑えられることは、高い放熱性能の実現を可能にする。しかも、これらの部分はロータ１０から離れているので、仮に当該部分に割れが生じてもロータ１０の作動に影響を与えるおそれは低い。
【００５１】
なお、前記第２樹脂部分６２のうち前記コイル２４の第２端部２８の内側面２８ｂを覆う部分６６は、前記ロータ１０に近い位置にあるが、前記ロータ１０の荷重側端部１２ａからは遠く離れた位置にあるので、この部分６６に伝えられる機械的荷重は、当該荷重側端部１２ａに近い位置にあって第１ボス部３６に接触する前記内側介在部分６４が受ける機械的荷重に比べ低く、よって当該内側介在部分６４より薄くても割れが生じるおそれは低い。そして、この部分が第２ボス部４６の外周面から外側に離間していることは、ステータフレーム３０に対するエンドカバー４０の着脱を容易にする。
【００５２】
さらに、この実施の形態に係る電動機では、前記第１樹脂部分６１のうち前記内側介在部分６４と前記ステータコア２２との間でコイル２４の第１端部２７の内側面を覆う部分６５は、その厚みが前記内側介在部分６４からステータコア２２に近づくに従って連続的に減少する形状を有するので、当該部分６５の割れもより確実に回避されることが可能である。例えば、この部分６５の内径が一定（内側介在部分６４の内径すなわち第１ボス部３６の外径よりも小さい径）であって当該部分６５と前記内側介在部分６４との間に内径が不連続に変わる段差が存在する場合には、この段差の部分で応力集中が生ずるおそれがあるが、前記のように厚みが連続的に変化する形状は、前記応力集中を緩和して第１樹脂部分６１での割れの可能性をさらに低くすることができる。
【００５３】
一方、前記コイル２４の第２端部２８が外側に膨出して当該第２端部２８の外側面２８ａ全体が前記コイル２４のうち前記ステータコア２２内に配置される部分２５の外側面２５ａよりも径方向の外側に位置する形状は、当該外側面２８ａと前記周壁３２の上部の内周面３２ａとの間に介在する第２樹脂部分６２の厚みを小さくすることを可能にし、これにより、当該第２端部２８からステータフレーム３０の外部への放熱を効果的に促進することを可能にする。
【００５４】
例えば、第２の実施の形態として図３に示すように前記第２端部２８が外側に膨出しない形状を有するものと対比すると、この第２の実施の形態では第２端部２８の外側面２８ａと周壁３２の内周面３２ａとの間に少なくともステータコア２２の外周部の厚みに相当する厚みの樹脂が介在することになるが、図１に示すように第２端部２８の外側面２８ａ全体が前記内周面３２ａに近づくように当該第２端部２８が外側に膨出する形状は、前記ステータコア２２の外周部の厚みにかかわらず当該外側面２８ａと当該内周面３２ａとの間に介在する樹脂の厚みを減らすことを可能にする。
【符号の説明】
【００５５】
１０ ロータ
１２ 回転軸
１４ 磁石部
２０ ステータ
２２ ステータコア
２４ コイル
２５ コイルのうちステータコアの内側に設けられる部分
２７ 第１端部
２７ａ 第１端部の外側面
２７ｂ 第１端部の内側面
２８ 第２端部
２８ａ 第２端部の外側面
２８ｂ 第２端部の内側面
３０ ステータフレーム
３２ 周壁
３２ａ 周壁の内周面
３３ 段部
３３ａ 段部の内周面
３４ 端壁
３４ａ 端壁の内側面
３６ 第１ボス部
３６ａ 第１ボス部の外周面
４０ エンドカバー
４２ 外周部
４４ 中間部（第２ボス部の周辺部分）
４４ａ 中間部の内側面
４６ 第２ボス部
４６ａ 第２ボス部の外周面
５１ 第１軸受
５２ 第２軸受
６０ 放熱用樹脂
６１ 第１樹脂部分
６２ 第２樹脂部分
６４ 内側介在部分
６５ 内側介在部分とステータコアとの間の部分
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば建設機械における旋回駆動のために用いられる電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、建設機械等に用いられる電動機として、ロータと、これを回転させる磁界を形成するためのコイルを含むステータと、このステータを収容するステータフレームとを備えたものが知られている。このタイプの電動機では、前記コイルに電流が流されることにより前記磁界が形成されるが、当該コイルに比較的大きな電流が流されて当該コイルの発熱が著しい場合、その生じた熱を効率よく前記ステータフレームの外部に放散して前記コイルを冷却することが求められる。
【０００３】
このようなコイルの冷却のための手段として、特許文献１には、熱伝導性の高いフィラーを含む冷却用の樹脂を用いることが記載されている。具体的に、この特許文献１には、永久磁石を含むロータと、このロータを回転させるためのコイルを含むステータと、これらを収容して保持するモータフレーム（ステータフレーム）とを備えた電動機であって、前記モータフレームの内部に前記冷却用樹脂が充填されたものが開示されている。前記冷却用樹脂は、前記コイルの外表面と前記モータフレームの内側面との間に介在するように配設され、当該コイルから当該モータフレームへの熱伝導を促進する役割を担う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１４３２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１に記載される電動機では、ステータフレーム内に充填される樹脂の厚みの設定が難しい。この樹脂は、熱伝導率の高いフィラーを含んでいるが、当該樹脂全体の熱伝導率は前記ステータフレームを構成する材料（一般には金属）のそれよりも低いから、コイルの放熱を促進するには前記樹脂の厚みが極力小さいことが望ましい。その一方、この厚みが小さいと、出力軸を含むロータの振動等に起因する外力によって前記樹脂に割れが生じ易くなり、このような割れにより生じた樹脂の破片が前記ロータに巻き込まれるとその作動不良を引き起こすおそれがある。また、前記樹脂の厚みを大きくしながら高い熱伝導率を確保するために前記フィラーの含有量を増やすことは、コストの著しい増大を伴う。このような課題は、例えば建設機械の上部旋回体を旋回駆動するための電動機のように、コイルに流される電流が大きく、またロータに作用する機械的荷重が大きい電動機において、特に顕著となる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑み、コイルを含むステータ及びこれを収容するステータフレームを備え、かつ、当該ステータフレーム内に放熱用の樹脂が配設される電動機であって、当該樹脂の割れに起因するロータの作動不良を回避しながら、著しいコストの上昇を伴うことなく前記コイルを有効に冷却することが可能な電動機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記のようなステータフレーム及びエンドカバーを有する電動機では、当該ステータフレームが当該エンドカバーよりも高い強度及び剛性を有することから、一般にロータにおいてはその軸方向の両端部のうち当該ステータフレーム側の端部（当該エンドカバーと反対側の端部）が機械的荷重に連結される荷重側端部とされる。従って、電動機には前記エンドカバー側よりもその反対側のステータフレーム側に大きな荷重が加わり易い。
【０００８】
本発明は、このような観点からなされたものであり、次の構成を有する電動機を提供する。当該電動機は、特定の回転中心軸回りに回転可能でかつその軸方向の一方の端部が機械的負荷に連結される負荷側端部であるロータと、このロータの周囲に配置されるステータコア及びこのステータコアに支持されるコイルを有し、当該コイルの通電により前記ロータに回転力を与える磁界を形成するステータと、前記ロータの負荷側端部と反対の側で当該ロータの軸方向と平行な方向に開口し、前記ステータを収容してそのステータコアを保持するステータフレームと、このステータフレームの開口を塞ぐように当該ステータフレームに装着されるエンドカバーと、前記ステータフレーム及び前記エンドカバーにそれぞれ保持され、前記ロータをその軸方向に異なる位置でそれぞれ回転可能に支持する第１軸受及び第２軸受と、前記コイルから発せられる熱を前記ステータフレームに伝達して放熱を促進するように当該ステータフレーム内に配設される放熱用樹脂と、を備える。前記ステータのコイルは、前記ステータコアから前記ロータの軸方向に沿ってその負荷側端部に近づく側に突出する第１端部と前記ステータコアから前記ロータの軸方向に沿って前記第１端部と反対の側に突出する第２端部とを有する。前記ステータフレームは、前記コイルの第１及び第２端部の外側面との間に径方向の隙間をおいて当該ステータを外側から囲む周壁と、当該ステータフレームの開口と反対の側に位置して前記周壁と一体につながる端壁と、を有し、前記端壁の中央部分はその周辺部分よりも前記ロータの軸方向に沿って内側に突出して前記第１軸受を保持する第１ボス部を構成する一方、前記エンドカバーの中央部分はその周辺部分よりも前記ロータの軸方向に沿って内側に突出して前記第２軸受を保持する第２ボス部を構成する。
【０００９】
前記ステータは、そのコイルの第１端部が前記第１ボス部と前記ステータフレームの周壁との間に入り込み、第２端部が当該第２ボス部と前記ステータフレームの周壁との間に入り込むように、前記ステータフレーム内に配置される。
【００１０】
前記放熱用樹脂は、前記コイルの第１端部の表面を覆いかつ前記ステータフレームの内側面に密着する第１樹脂部分と、前記コイルの第２端部の表面を覆いかつ前記エンドカバーの第２ボス部の外周面から離間する第２樹脂部分とを有し、前記第１樹脂部分のうち前記コイルの第１端部の内側面と前記第１ボス部の外周面との間に介在する内側介在部分の厚みが当該放熱用樹脂の他の部分の厚みよりも大きい形状を有する。
【００１１】
以上の構成を有する電動機では、前記ステータフレーム内に配設される放熱用樹脂の特徴的な形状が、当該放熱用樹脂の割れに起因するロータの作動不良の回避と、高い放熱性能の確保との両立を可能にする。
【００１２】
具体的に、当該放熱用樹脂では、ロータの荷重側端部に近い第１樹脂部分であって、その中でも前記コイルの第１端部の内側面と前記第１ボス部の外周面との間に介在する内側介在部分に大きな厚みが与えられることにより、当該第１ボス部に加えられる機械的荷重、例えばロータの振動による荷重、が前記内側介在部分に与えられることによる当該内側介在部分の割れが防がれ、当該割れに起因して生ずる放熱用樹脂の破片がロータの作動不良を引き起こすことが防がれる。しかも、この第１樹脂部分の内側介在部分は、ステータフレームの外表面から遠く、当該ステータフレームの外部への放熱に寄与する度合いが比較的低い部分であるから、この内側介在部分の厚みを大きくすることが放熱性能に与える影響は小さい。また、この内側介在部分が前記第１ボス部の外周面と前記第１端部の内側面の双方に密着する（すなわち当該第１ボス部の外周面から当該第１端部の内側面に至るまで連続している）ことも当該内側介在部分の強度の向上に寄与する。
【００１３】
一方、前記内側介在部分以外の放熱用樹脂の部分については、その厚みが抑えられることにより、材料費が節減される。特に、コイルの第１及び第２端部の表面とステータフレームの端壁や周壁との間に介在する部分の厚みが抑えられることは、高い放熱性能の確保に寄与する。しかも、これらの部分はロータから離れているので、このロータから受ける機械的荷重は相対的に低く、仮に当該部分に割れが生じたとしてもロータの作動に影響を与えるおそれは低い。
【００１４】
また、前記放熱用樹脂の第２樹脂部分のうち前記コイルの第２端部の外側面を覆う部分は、エンドカバーの第２ボス部の外周面から離間することにより、当該エンドカバーのステータフレームに対する着脱を容易にする。また、この第２樹脂部分はロータの荷重側端部と反対の側に位置するので、当該荷重側端部に近い前記内側介在部分の厚みより小さい厚みを有していても割れは生じ難い。
【００１５】
なお、前記エンドカバーのうち前記第２ボス部の周辺部分は、前記第２樹脂部分とロータ軸方向に離間していてもよいし、接触していてもよい。第２樹脂部分の割れの防止の確実性を優先する場合には前記周辺部分と前記第２樹脂部分とが離間していることが好ましく、放熱性の向上を優先する場合には接触していることが好ましい。
【００１６】
前記第１樹脂部分の具体的な形状としては、当該第１樹脂部分のうち前記コイルの第１端部の内側面を覆う部分の厚みが前記内側介在部分からステータコアに近づくに従って連続的に減少する形状が、好適である。この形状は、例えば前記内側介在部分とそれ以外の部分との間に不連続な箇所、例えば段差、が存在する形状に比べ、前記第１樹脂部分での応力集中を抑制することができ、これにより当該第１樹脂部分での割れの可能性をさらに低くすることができる。
【００１７】
一方、前記コイルの第２端部は、当該第２端部の外側面が前記コイルのうち前記ステータコア内に配置される部分の外側面よりも径方向の外側に位置するように膨出する形状を有し、その第２端部の外側面と前記周壁の内周面との間に前記第２樹脂部分が介在するのが、好ましい。この第２端部の形状は、その外側面全域に亘って当該外側面と前記周壁の内周面との間に介在する第２樹脂部分の厚みを小さくすることを可能にし、これにより当該第２端部からステータフレーム外部への放熱を効果的に促進することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明によれば、ステータフレーム内に配設される放熱用の樹脂の割れに起因するロータの作動不良を回避しながら、著しいコストの上昇を伴うことなく前記コイルを有効に冷却することが可能な電動機が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電動機の断面正面図である。
【図２】前記電動機の断面平面図であってコイルの図示を省略したものである。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る電動機の断面正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の実施の形態を図１及び図２を参照しながら説明する。この実施の形態に係る電動機は、例えば建設機械の上部旋回体のように比較的重量の大きい対象物を駆動するのに適するが、本発明に係る電動機はその駆動対象を問わない。
【００２１】
この実施の形態に係る電動機は、ロータ１０と、ステータ２０と、ステータフレーム３０と、エンドカバー４０と、第１軸受５１及び第２軸受５２と、放熱用樹脂６０と、を備える。
【００２２】
前記ロータ１０は、特定の回転中心軸（図１では上下方向の軸）回りに回転可能となるように前記ステータフレーム３０及び両軸受５１，５２により支持される。このロータ１０は、前記回転中心軸に沿って延びる回転軸１２と、この回転軸１２の中間部分の周囲に設けられる磁石部１４とを有し、当該回転軸１２と当該磁石部１４とが一体に回転するように両者が結合されている。前記磁石部１４は、円柱状の鉄心１５と、この鉄心１５にそれぞれ埋め込まれる複数枚の永久磁石１６とを有する。前記鉄心１５は、例えば複数枚の鋼板を前記ロータ１０の軸方向に沿って積層することにより形成され、前記各永久磁石１６は互いにロータ１０の周方向に並ぶように前記鉄心１５に埋め込まれている。
【００２３】
すなわち、この実施の形態に係るロータ１０は、いわゆる永久磁石型同期モータを構成する。しかし、本発明に係るロータはこれに限定されない。例えば、永久磁石が鉄心の外周面上に配設されるもの（すなわち表面磁石型同期モータのロータを構成するもの）や、いわゆるかご型回転子を構成するもの（すなわち誘電モータのロータを構成するもの）でもよい。
【００２４】
前記回転軸１２の一方の端部（図１では下側の端部）は、機械的負荷に連結される負荷側端部１２ａを構成する。例えば、この電動機が下部走行体及び上部旋回体を有する油圧ショベルなどの建設機械の当該上部旋回体を当該下部走行体に対して旋回させるために当該上部旋回体に搭載される場合、前記負荷側端部１２ａには、前記下部走行体に固定されたリングギアに噛合されるピニオンが連結される。
【００２５】
この実施の形態に係る第１軸受５１及び前記第２軸受５２は、それぞれ、内輪と外輪を有する転がり軸受からなり、前記ロータ１０の回転軸１２をその軸方向に異なる位置でそれぞれ回転可能に支持するように配置される。前記第１軸受５１は、前記回転軸１２のうち前記負荷側端部１２ａに近い部分を支持するように配置され、この部分に当該第１軸受５１の内輪が固定され、前記ステータフレーム３０に前記外輪が固定される。前記第２軸受５２は、前記回転軸１２のうち前記磁石部１４を挟んで前記負荷側端部１２ａと反対側の部分を支持するように配置され、この部分に当該第２軸受５２の内輪が固定され、前記エンドカバー４０に前記外輪が固定される。
【００２６】
前記ステータ２０は、前記ロータ１０の周囲（この実施の形態では前記磁石部１４の周囲）に配置される円筒状のステータコア２２と、このステータコア２２に支持されるコイル２４と、を有する。前記ステータコア２２は、例えば複数枚の鋼板を前記ロータ１０の軸方向に積層することにより形成され、当該ステータコア２２の内周部分には、周方向に並ぶ複数のスロット２６が形成されている。
【００２７】
前記コイル２４は、前記各スロット２６内に収められるように前記ステータコア２２に巻き付けられる巻線により構成され、このコイル２４の通電により前記ロータ１０の磁石部１４に回転力を与える磁界を形成する。このコイル２４は、前記ステータコア２２から前記ロータ１０の軸方向に沿ってその負荷側端部１２ａに近づく側（図１では下側）に突出する第１端部２７と、前記ステータコア２２から前記ロータ１０の軸方向に沿って前記第１端部２７と反対の側（図１では上側）に突出する第２端部２８と、を有する。
【００２８】
前記ステータフレーム３０は、例えば鉄鋼材料のように熱伝導性及び強度に優れた金属材料により形成され、前記ロータ１０の負荷側端部１２ａと反対の側（図１では上側）で前記ロータ１０の軸方向と平行な方向（図１では上向き）に開口し、当該開口から挿入される前記ステータ２０を収容してそのステータコア２２を保持する。
【００２９】
具体的に、前記ステータフレーム３０は、周壁３２と、端壁３４とを一体に有する。
【００３０】
前記周壁３２は、前記コイル２４の第１及び第２端部２７，２８の外側面２７ａ，２８ａとの間に径方向の隙間をおいて前記ステータ２０を外側から囲む。この実施の形態では、この周壁３２の内側に前記ステータコア２２が圧入されることにより当該ステータコア２２が当該ステータフレーム３０内に固定されるが、当該ステータコア２２は例えばボルト等の締結具でステータフレーム３０に固定されてもよい。
【００３１】
この実施の形態に係る周壁３２の下部、すなわち前記第１軸受５１よりの部分は、段部３３を構成する。この段部３３は、それ以外の周壁３２の部分すなわち当該段部３３よりも上側の部分よりも小さい内径を有して内側に突出しており、この段部３３に前記ステータコア２２の下端が突き当てられることにより、当該ステータコア２２の軸方向の位置が決められる。
【００３２】
前記端壁３４は、前記ステータフレーム３０の開口と反対の側（図１では下側）、すなわち前記ロータ１０の荷重側端部１２ａに近い側に位置する。この端壁３４は円形状をなし、その周縁が前記周壁３２の下端と一体につながる。この端壁３４の中央部分は、前記第１軸受５１を保持する第１ボス部３６を構成する。この第１ボス部３６は、その周辺部分よりも前記ロータ１０の軸方向に沿って内側（図１では上側）に突出するとともに、前記第１軸受５１を囲む上側部分とこの第１軸受５１から外側（図１では下側）に突出する回転軸１２を囲む下側部分とを一体に有する。すなわち、前記第１軸受５１の外輪は前記第１ボス部３６の上側部分の内側に圧入されて固定される。
【００３３】
前記エンドカバー４０は、前記ステータフレーム３０と同様、例えば鉄鋼材料のように熱伝導性及び強度に優れた金属材料により形成され、前記ステータフレーム３０の開口を塞ぐように当該ステータフレーム３０の当該開口側の端部（図１では上端部）に装着されることが可能な形状を有する。具体的には、全体が略円板状をなし、外周部４２と、中間部４４と、第２ボス部４６とを一体に有する。
【００３４】
前記外周部４２は、前記ステータフレーム３０への前記エンドカバー４０の装着の際、当該ステータフレーム３０の周壁３２に対してロータ軸方向に突き当てられ、ボルト等により固定される。中間部４４は、外周部４２よりもロータ軸方向に沿って内側（図１では下側）に突出し、前記周壁３２の内径と略同等の外径を有し、当該周壁３２の内側にほぼ隙間なく嵌入される。
【００３５】
前記第２ボス部４６は、その周辺部分すなわち中間部４４よりもさらにロータ軸方向に沿って内側（図１では下側）に突出するとともに、前記第２軸受５２を囲む下側部分とこの第２軸受５２から外側（図１では上側）に突出する回転軸１２を囲む上側部分とを一体に有する。前記第２軸受５２の外輪は前記第２ボス部４６の下側部分の内側に圧入されて固定される。
【００３６】
前記ステータ２０は、そのコイル２４の第１端部２７が前記第１ボス部３６の外周面３６ａと前記周壁３２の段部３３の内周面３３ａとの間に入り込み、かつ、前記エンドカバー４０が前記ステータフレーム３０に装着されたときに第２端部２８が前記第２ボス部４６の外周面４６ａと前記周壁３２の上端部の内周面３２ａとの間に入り込むように、前記ステータフレーム３０内に配置される。
【００３７】
前記放熱用樹脂６０は、前記ステータフレーム３０及び前記エンドカバー４０を構成する金属材料の熱伝導率よりは低いが比較的熱伝導性の高い樹脂からなり、前記コイル２４の通電時に当該コイル２４から発せられる熱を前記ステータフレーム３０に伝達して放熱を促進するように当該ステータフレーム３０内に配設される。
【００３８】
この放熱用樹脂６０には、例えば、エポキシ樹脂や不飽和ポリエステル樹脂が好適である。これらの樹脂は、空気の熱伝導率（０．０２４〜０．０２５Ｗ／ｍ・ｋ）よりも著しく高い熱伝導率（１．２〜１．５Ｗ／ｍ・ｋ）を有し、前記コイル２４とステータフレーム３０との間に空気層のみが介在する場合よりも当該コイル２４からの放熱を促進する。さらに、当該樹脂に熱伝導性の高いフィラー（５〜１０Ｗ／ｍ・ｋ）を含ませることにより、放熱促進効果はさらに高められる。この場合でも、後述のような放熱用樹脂６０の特徴的な形状、すなわち放熱促進効果の高い形状は、フィラーの必要量を減らすことを可能にし、これによりコストの抑制に寄与することができる。
【００３９】
前記放熱用樹脂６０は、具体的に、第１樹脂部分６１と第２樹脂部分６２とを有する。第１樹脂部分６１は、前記コイル２４の第１端部２７の表面を覆いかつ前記ステータフレーム３０の内側面（この実施の形態では段部３３の内周面３３ａ、端壁３４の内側面３４ａ、及び第１ボス部３６の外周面３６ａのそれぞれ）に密着する形状を有する。一方、第２樹脂部分６２は、前記コイル２４の第２端部２８の表面を覆いかつ前記エンドカバー４０の第２ボス部４６の外周面４６ａから離間する形状を有する。エンドカバー４０のうち前記第２ボス部４６の周辺部分である中間部４４の内側面４４ａは、前記第２樹脂部分６２と離間していてもよいし、接触していてもよい。第２樹脂部分６２の割れの防止の確実性を優先する場合には前記中間部４４の内側面４４ａと前記第２樹脂部分６２とが離間していることが好ましく、放熱性の向上を優先する場合には接触していることが好ましい。
【００４０】
この放熱用樹脂６０は、その第１樹脂部分６１が前記コイル２４の第１端部２７の内側面２７ｂと前記第１ボス部３６の外周面３６ａとの間に介在する内側介在部分６４を有するとともに、この内側介在部分６４の厚み（径方向の厚み）が当該放熱用樹脂６０の他の部分の厚みよりも小さい形状を有する。また、当該内側介在部分６４からステータコア２２の内側端に至るまでの部分６５は、その厚みが前記内側介在部分６４から前記ステータコア２２に近づくに従って（図１では上側に向かうに従って）連続的に減少する形状を有する。
【００４１】
さらに、この実施の形態に係るコイル２４は、その第２端部２８の外側面２８ａ全体が前記コイル２４のうち前記ステータコア２２内に配置される部分２５の外側面２５ａよりも径方向の外側（この実施の形態では段部３３の内周面３３ａよりもさらに径方向の外側）に位置するように、換言すれば、周壁３２の上部の内周面３２ａに近づくように、膨出する形状を有する。
【００４２】
なお、このような放熱用樹脂６０を含む電動機は、例えば次の手順によって組立てられることが可能である。
【００４３】
１）ステータフレーム３０内にその開口（図１では上側の開口）からステータ２０を装填する。この実施の形態では、ステータフレーム３０内の段部３３の上端にステータコア２２の下端が突き当たるまで、ステータフレーム３０内にステータ２０を挿入する。
【００４４】
２）ステータ２０の内側に、成形すべき放熱用樹脂６０の内側面及び両軸受５１，５２の外周面の形状に相当する形状の外周面をもつ成形用型を挿入する。
【００４５】
３）ステータフレーム３０内の空間、すなわち、ステータフレーム３０内において前記ステータ２０及び前記型の周囲にある空間に、前記放熱用樹脂６０を構成する樹脂を流動性を有する状態で注入し、その後，固化させる。
【００４６】
４）放熱用樹脂６０の固化後、前記型を抜き取り、これに代えてロータ１０と両軸受５１，５２のアセンブリをステータフレーム３０内に装填する。
【００４７】
５）前記ステータフレーム３０の開口端（図１では上端）にエンドカバー４０を装着し、ボルト等で固定する。
【００４８】
以上説明した電動機によれば、前記放熱用樹脂６０の特徴的な形状が、当該放熱用樹脂６０の割れに起因するロータ１０の作動不良の回避と、高い放熱性能の確保との両立を可能にする。具体的には、次のとおりである。
【００４９】
まず、前記放熱用樹脂６０のうちの第１樹脂部分６１、すなわち、ロータ１０の荷重側端部１２ａに近い側の部分については、そのうち前記コイル２４の第１端部２７の内側面２７ｂと前記第１ボス部３６の外周面３６ａとの間に介在する内側介在部分６４が、当該内側面２７ｂ、当該外周面３６ａさらには端壁３４の内側面３４ａに密着し、かつ、この内側介在部分６４に他の部分に比して相対的に大きな厚みが与えられることにより、当該第１ボス部３６に加えられる荷重、例えばロータ１０の振動による荷重、が前記内側介在部分６４に与えられることによる当該内側介在部分６４の割れが防がれ、当該割れに起因して生ずる放熱用樹脂６０の破片がロータ１０の作動不良を引き起こすことが防がれる。しかも、この第１樹脂部分６１の内側介在部分６４は、ステータフレーム３０の外表面から遠く、当該ステータフレーム３０の外部への放熱に寄与する度合いが比較的低い部分であるから、この内側介在部分６４の厚みを大きくすることが電動機全体の放熱性能に与える影響は小さい。
【００５０】
これに対して前記内側介在部分６４以外の部分の厚みが抑えられることは、材料費の節減に寄与する。特に、コイル２４の第１及び第２端部２７，２８の表面とステータフレーム３０の端壁３４や周壁３２との間に介在する部分の厚みが抑えられることは、高い放熱性能の実現を可能にする。しかも、これらの部分はロータ１０から離れているので、仮に当該部分に割れが生じてもロータ１０の作動に影響を与えるおそれは低い。
【００５１】
なお、前記第２樹脂部分６２のうち前記コイル２４の第２端部２８の内側面２８ｂを覆う部分６６は、前記ロータ１０に近い位置にあるが、前記ロータ１０の荷重側端部１２ａからは遠く離れた位置にあるので、この部分６６に伝えられる機械的荷重は、当該荷重側端部１２ａに近い位置にあって第１ボス部３６に接触する前記内側介在部分６４が受ける機械的荷重に比べ低く、よって当該内側介在部分６４より薄くても割れが生じるおそれは低い。そして、この部分が第２ボス部４６の外周面から外側に離間していることは、ステータフレーム３０に対するエンドカバー４０の着脱を容易にする。
【００５２】
さらに、この実施の形態に係る電動機では、前記第１樹脂部分６１のうち前記内側介在部分６４と前記ステータコア２２との間でコイル２４の第１端部２７の内側面を覆う部分６５は、その厚みが前記内側介在部分６４からステータコア２２に近づくに従って連続的に減少する形状を有するので、当該部分６５の割れもより確実に回避されることが可能である。例えば、この部分６５の内径が一定（内側介在部分６４の内径すなわち第１ボス部３６の外径よりも小さい径）であって当該部分６５と前記内側介在部分６４との間に内径が不連続に変わる段差が存在する場合には、この段差の部分で応力集中が生ずるおそれがあるが、前記のように厚みが連続的に変化する形状は、前記応力集中を緩和して第１樹脂部分６１での割れの可能性をさらに低くすることができる。
【００５３】
一方、前記コイル２４の第２端部２８が外側に膨出して当該第２端部２８の外側面２８ａ全体が前記コイル２４のうち前記ステータコア２２内に配置される部分２５の外側面２５ａよりも径方向の外側に位置する形状は、当該外側面２８ａと前記周壁３２の上部の内周面３２ａとの間に介在する第２樹脂部分６２の厚みを小さくすることを可能にし、これにより、当該第２端部２８からステータフレーム３０の外部への放熱を効果的に促進することを可能にする。
【００５４】
例えば、第２の実施の形態として図３に示すように前記第２端部２８が外側に膨出しない形状を有するものと対比すると、この第２の実施の形態では第２端部２８の外側面２８ａと周壁３２の内周面３２ａとの間に少なくともステータコア２２の外周部の厚みに相当する厚みの樹脂が介在することになるが、図１に示すように第２端部２８の外側面２８ａ全体が前記内周面３２ａに近づくように当該第２端部２８が外側に膨出する形状は、前記ステータコア２２の外周部の厚みにかかわらず当該外側面２８ａと当該内周面３２ａとの間に介在する樹脂の厚みを減らすことを可能にする。
【符号の説明】
【００５５】
１０ ロータ
１２ 回転軸
１４ 磁石部
２０ ステータ
２２ ステータコア
２４ コイル
２５ コイルのうちステータコアの内側に設けられる部分
２７ 第１端部
２７ａ 第１端部の外側面
２７ｂ 第１端部の内側面
２８ 第２端部
２８ａ 第２端部の外側面
２８ｂ 第２端部の内側面
３０ ステータフレーム
３２ 周壁
３２ａ 周壁の内周面
３３ 段部
３３ａ 段部の内周面
３４ 端壁
３４ａ 端壁の内側面
３６ 第１ボス部
３６ａ 第１ボス部の外周面
４０ エンドカバー
４２ 外周部
４４ 中間部（第２ボス部の周辺部分）
４４ａ 中間部の内側面
４６ 第２ボス部
４６ａ 第２ボス部の外周面
５１ 第１軸受
５２ 第２軸受
６０ 放熱用樹脂
６１ 第１樹脂部分
６２ 第２樹脂部分
６４ 内側介在部分
６５ 内側介在部分とステータコアとの間の部分
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機であって、
特定の回転中心軸回りに回転可能でかつその軸方向のホイールの端部が機械的付加に連結される負荷側端部であるロータと、
このロータの周囲に配置されるステータコア及びこのステータコアに支持されるコイルを有し、当該コイルの通電により前記ロータに回転力を与える磁界を形成するステータと、
前記ロータの負荷側端部と反対の側で前記ロータの軸方向と平行な方向に開口し、前記ステータを収容してそのステータコアを保持するステータフレームと、
このステータフレームの開口を塞ぐように当該ステータフレームに装着されるエンドカバーと、
前記ステータフレーム及び前記エンドカバーにそれぞれ保持され、前記ロータをその軸方向に異なる位置でそれぞれ回転可能に支持する第１軸受及び第２軸受と、
前記コイルから発せられる熱を前記ステータフレームに伝達して放熱を促進するように当該ステータフレーム内に配設される放熱用樹脂と、を備え、
前記ステータのコイルは、前記ステータコアから前記ロータの軸方向に沿ってその負荷側端部に近づく側に突出する第１端部と前記ステータコアから前記ロータの軸方向に沿って前記第１端部と反対の側に突出する第２端部とを有し、
前記ステータフレームは、前記コイルの第１及び第２端部の外側面との間に径方向の隙間をおいて当該ステータを外側から囲む周壁と、当該ステータフレームの開口と反対の側に位置して前記周壁と一体につながる端壁と、を有し、当該端壁の中央部分はその周辺部分よりも前記ロータの軸方向に沿って内側に突出して前記第１軸受を保持する第１ボス部を構成し、
前記エンドカバーの中央部分はその周辺部分よりも前記ロータの軸方向に沿って内側に突出して前記第２軸受を保持する第２ボス部を構成し、
前記ステータは、そのコイルの第１端部が前記第１ボス部と前記ステータフレームの周壁との間に入り込み、第２端部が当該第２ボス部と前記ステータフレームの周壁との間に入り込むように、前記ステータフレーム内に配置され、
前記放熱用樹脂は、前記コイルの第１端部の表面を覆いかつ前記ステータフレームの内側面に密着する第１樹脂部分と、前記コイルの第２端部の表面を覆いかつ前記エンドカバーの第２ボス部の外周面から離間する第２樹脂部分とを有し、前記第１樹脂部分のうち前記コイルの第１端部の内側面と前記第１ボス部の外周面との間に介在する内側介在部分の厚みが当該放熱用樹脂の他の部分の厚みよりも大きい形状を有する、電動機。
【請求項２】
請求項１記載の電動機であって、前記第１樹脂部分のうち前記コイルの第１端部の内側面を覆う部分は、その厚みが前記内側介在部分からステータコアに近づくに従って連続的に減少する形状を有する、電動機。
【請求項３】
請求項１または２記載の電動機であって、前記コイルの第２端部は、当該第２端部の外側面が前記コイルのうち前記ステータコア内に配置される部分の外側面よりも径方向の外側に位置するように膨出する形状を有し、その第２端部の外側面と前記周壁の内周面との間に前記第２樹脂部分が介在する、電動機。
【請求項１】
電動機であって、
特定の回転中心軸回りに回転可能でかつその軸方向のホイールの端部が機械的付加に連結される負荷側端部であるロータと、
このロータの周囲に配置されるステータコア及びこのステータコアに支持されるコイルを有し、当該コイルの通電により前記ロータに回転力を与える磁界を形成するステータと、
前記ロータの負荷側端部と反対の側で前記ロータの軸方向と平行な方向に開口し、前記ステータを収容してそのステータコアを保持するステータフレームと、
このステータフレームの開口を塞ぐように当該ステータフレームに装着されるエンドカバーと、
前記ステータフレーム及び前記エンドカバーにそれぞれ保持され、前記ロータをその軸方向に異なる位置でそれぞれ回転可能に支持する第１軸受及び第２軸受と、
前記コイルから発せられる熱を前記ステータフレームに伝達して放熱を促進するように当該ステータフレーム内に配設される放熱用樹脂と、を備え、
前記ステータのコイルは、前記ステータコアから前記ロータの軸方向に沿ってその負荷側端部に近づく側に突出する第１端部と前記ステータコアから前記ロータの軸方向に沿って前記第１端部と反対の側に突出する第２端部とを有し、
前記ステータフレームは、前記コイルの第１及び第２端部の外側面との間に径方向の隙間をおいて当該ステータを外側から囲む周壁と、当該ステータフレームの開口と反対の側に位置して前記周壁と一体につながる端壁と、を有し、当該端壁の中央部分はその周辺部分よりも前記ロータの軸方向に沿って内側に突出して前記第１軸受を保持する第１ボス部を構成し、
前記エンドカバーの中央部分はその周辺部分よりも前記ロータの軸方向に沿って内側に突出して前記第２軸受を保持する第２ボス部を構成し、
前記ステータは、そのコイルの第１端部が前記第１ボス部と前記ステータフレームの周壁との間に入り込み、第２端部が当該第２ボス部と前記ステータフレームの周壁との間に入り込むように、前記ステータフレーム内に配置され、
前記放熱用樹脂は、前記コイルの第１端部の表面を覆いかつ前記ステータフレームの内側面に密着する第１樹脂部分と、前記コイルの第２端部の表面を覆いかつ前記エンドカバーの第２ボス部の外周面から離間する第２樹脂部分とを有し、前記第１樹脂部分のうち前記コイルの第１端部の内側面と前記第１ボス部の外周面との間に介在する内側介在部分の厚みが当該放熱用樹脂の他の部分の厚みよりも大きい形状を有する、電動機。
【請求項２】
請求項１記載の電動機であって、前記第１樹脂部分のうち前記コイルの第１端部の内側面を覆う部分は、その厚みが前記内側介在部分からステータコアに近づくに従って連続的に減少する形状を有する、電動機。
【請求項３】
請求項１または２記載の電動機であって、前記コイルの第２端部は、当該第２端部の外側面が前記コイルのうち前記ステータコア内に配置される部分の外側面よりも径方向の外側に位置するように膨出する形状を有し、その第２端部の外側面と前記周壁の内周面との間に前記第２樹脂部分が介在する、電動機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−９４００９（Ｐ２０１３−９４００９Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３５８４９（Ｐ２０１１−２３５８４９）
【出願日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【出願人】（０００２４６２７３）コベルコ建機株式会社 (644)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【出願人】（０００２４６２７３）コベルコ建機株式会社 (644)
【Ｆターム（参考）】
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