本發(fā)明涉及軸向氣隙型電動(dòng)機(jī)，涉及定子中使用層疊型鐵芯的軸向氣隙型電動(dòng)機(jī)。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，隨著電動(dòng)機(jī)的高效率化的進(jìn)展，PM(Permanent Magnet：永磁鐵)電動(dòng)機(jī)正在普及。作為磁體，釹磁體效率更高，但其為稀有金屬(稀土)，所以存在成本等問(wèn)題。

作為不使用稀有金屬的磁體，一般使用鐵氧體磁體，而在與旋轉(zhuǎn)軸相同的方向上具有氣隙的徑向氣隙型電動(dòng)機(jī)中，必須沿著輸出軸的旋轉(zhuǎn)方向配置鐵氧體磁體，所以為了獲得與釹磁體相同的性能需要增大電動(dòng)機(jī)而增大鐵氧體磁體的體積。即，存在輸出與設(shè)備的尺寸成權(quán)衡關(guān)系的問(wèn)題。

關(guān)于解決輸出與設(shè)備尺寸的關(guān)系的電動(dòng)機(jī)，已知有軸向氣隙型電動(dòng)機(jī)。軸向氣隙型電動(dòng)機(jī)例如具有與內(nèi)轉(zhuǎn)子型等徑向氣隙型電動(dòng)機(jī)相比能夠使旋轉(zhuǎn)軸方向的厚度變薄、即變得扁平的特征。

專利文獻(xiàn)1公開(kāi)了定子與轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)軸的徑向上隔著規(guī)定的氣隙面相對(duì)的軸向氣隙型電動(dòng)機(jī)。具體而言，包括使多個(gè)定子鐵心以旋轉(zhuǎn)軸為中心環(huán)狀排列而成的定子；和與該定子的旋轉(zhuǎn)軸方向的兩端部平面相對(duì)的2個(gè)轉(zhuǎn)子。定子鐵心構(gòu)件包括鐵芯、絕緣子(繞線架)和線圈。鐵芯是使金屬板狀部件在旋轉(zhuǎn)軸徑向上層疊的具有截面為大致梯形的形狀的層疊鐵芯。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2004-282989號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

但是，制造軸向氣隙型電動(dòng)機(jī)的定子中使用的層疊鐵芯的情況下，在以電磁鋼板和非晶薄帶(amorphous tape)為代表的板狀的磁性體的芯部件中厚度尺寸存在誤差(板厚偏差)，存在即使層疊固定的片數(shù)，其層疊尺寸也不固定的可能性。

制造的定子鐵心是將成為柱體的層疊鐵芯插入筒狀的繞線架，之后，在繞線架的外周卷繞線圈的結(jié)構(gòu)等情況下，鐵芯的層疊尺寸增大時(shí)，存在層疊的芯部件發(fā)生壓曲而不能夠正確地插入的問(wèn)題。另一方面，如果鐵芯的層疊尺寸減小，也存在鐵芯從繞線架脫落等課題，可能成為損害軸向氣隙型電動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)效率的原因。

關(guān)于這一點(diǎn)，軸向氣隙型電動(dòng)機(jī)中使用的層疊鐵芯，具有層疊的金屬板狀部件的寬度隨著從旋轉(zhuǎn)軸向旋轉(zhuǎn)軸徑向去發(fā)生變化(例如，通過(guò)層疊而成為大致梯形截面)的特性。所以與板厚偏差相應(yīng)地增減層疊片數(shù)時(shí)，層疊鐵芯的形狀變得不同。因?yàn)樾枰偸前从?jì)算得到的切斷寬度調(diào)整變化的板厚尺寸和鐵芯形狀，所以總是在測(cè)定使用的部件的板厚的同時(shí)控制切斷尺寸和層疊片數(shù)時(shí)，存在生產(chǎn)效率變得非常低的課題。

要求高效地應(yīng)對(duì)層疊鐵芯中的板厚偏差。

用于解決課題的方法

為了解決上述課題，應(yīng)用權(quán)利要求書(shū)中記載的發(fā)明。即，一種軸向氣隙型電動(dòng)機(jī)，其包括：定子鐵心以旋轉(zhuǎn)軸為中心環(huán)狀排列而成的定子，其中，上述定子鐵心包括：作為在旋轉(zhuǎn)軸的徑向上層疊金屬板狀部件而成的柱體的層疊鐵芯、具有能夠插入該層疊鐵芯的內(nèi)徑的筒形的繞線架、和在上述層疊鐵芯的外徑延長(zhǎng)上卷繞的線圈；和與上述定子的旋轉(zhuǎn)軸方向端部截面隔開(kāi)規(guī)定的氣隙面相對(duì)的至少1個(gè)轉(zhuǎn)子，其中上述層疊鐵芯包括：隨著從旋轉(zhuǎn)軸心向徑向去而在上述旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)方向上寬度變大的金屬板狀部件連續(xù)層疊而成的部分；和在上述旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)方向上寬度大致相同的金屬板狀部件連續(xù)層疊而成的部分。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，實(shí)現(xiàn)了可以與構(gòu)成層疊鐵芯的金屬板狀部件具有的板厚尺寸的誤差相應(yīng)地容易地得到固定的層疊尺寸的效果。進(jìn)而，實(shí)現(xiàn)了也能夠確保維持層疊鐵芯的外徑形狀的效果。

本發(fā)明的其他課題和效果將通過(guò)以下記載進(jìn)一步說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

圖1(a)是示意性地表示應(yīng)用了本發(fā)明的第1實(shí)施方式的軸向氣隙型電動(dòng)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。圖1(b)是示意性地表示了第1實(shí)施方式的軸向氣隙型電動(dòng)機(jī)的主要部分的縱截面立體圖。

圖2(a)是示意性地表示第1實(shí)施方式的軸向氣隙型電動(dòng)機(jī)的定子鐵心的立體圖。圖2(b)是示意性地表示構(gòu)成該定子鐵心的繞線架的立體圖。圖2(c)是示意性地表示由該定子鐵心構(gòu)成的定子的正面圖。

圖3是示意性地表示第1實(shí)施方式的層疊鐵芯的立體圖及其一部分的部分放大圖。

圖4是第1實(shí)施方式的層疊鐵芯的端部截面圖。

圖5是第2實(shí)施方式的軸向氣隙型電動(dòng)機(jī)的層疊鐵芯的端部截面圖。

圖6是第3實(shí)施方式的軸向氣隙型電動(dòng)機(jī)的層疊鐵芯的端部截面圖。

圖7(a)～(d)是示意性地表示將第1～第3實(shí)施方式的層疊鐵芯的主要部分組合而成的應(yīng)用例的端部截面圖。

具體實(shí)施方式

以下，用附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。

〔第1實(shí)施方式〕

在圖1(a)中示出了應(yīng)用了本發(fā)明的第1實(shí)施方式的軸向氣隙型電動(dòng)機(jī)1的整體結(jié)構(gòu)，在圖1(b)中示出了主要部分的截面圖。軸向氣隙型電動(dòng)機(jī)1在大致筒形的殼體5內(nèi)部設(shè)置有：定子2；固定于旋轉(zhuǎn)軸4并一同旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子3；通過(guò)軸承與旋轉(zhuǎn)軸4連接的輸出側(cè)和輸出的相反側(cè)的端部支架；與貫通輸出軸相反側(cè)的端部支架的旋轉(zhuǎn)軸4的端部連接并一同旋轉(zhuǎn)的冷卻風(fēng)扇；和將冷卻風(fēng)扇生成的冷卻風(fēng)引導(dǎo)至殼體5的外周側(cè)的風(fēng)扇罩。

如圖1(b)所示，軸向氣隙型電動(dòng)機(jī)1是具有旋轉(zhuǎn)軸方向的磁通的圓環(huán)形狀的定子2與在輸出軸側(cè)和輸出軸相反側(cè)設(shè)置的2個(gè)轉(zhuǎn)子3隔開(kāi)規(guī)定的氣隙平面相對(duì)的雙轉(zhuǎn)子式的電樞結(jié)構(gòu)。另外，本發(fā)明不限定于此，能夠應(yīng)用于單轉(zhuǎn)子式、由多個(gè)定子和多個(gè)轉(zhuǎn)子構(gòu)成的形式等各種形式。

定子2中，多個(gè)(本例中為12個(gè))定子鐵心6以旋轉(zhuǎn)軸方向?yàn)橹行沫h(huán)狀排列，它們的外周通過(guò)樹(shù)脂模塑成形(未圖示)直接固定于殼體5。另外，也可以對(duì)定子2另外通過(guò)樹(shù)脂模塑成形等而制造為固形化為強(qiáng)度部件的狀態(tài)，用螺栓等固定于電動(dòng)機(jī)殼體5。

圖2(a)、(b)中示出了定子鐵心6和構(gòu)成其的繞線架7。定子鐵心6包括：層疊鐵芯8、繞線架(bobbin)7和線圈9。繞線架7包括：具有大致梯形的內(nèi)徑和外徑的筒部7a；從筒部7a的兩端部附近外周向鉛垂方向延伸規(guī)定寬度的凸緣部7b；和在凸緣部7b的殼體5一側(cè)部分設(shè)置了一個(gè)或多個(gè)的線圈引出口7c。即，將層疊鐵芯8插入到繞線架7的筒部7a的內(nèi)徑，在繞線架7的筒部7a的外徑上卷繞多層線圈。

層疊鐵芯8使板狀的金屬磁性體(芯部件)在旋轉(zhuǎn)軸4的徑向(旋轉(zhuǎn)軸4一側(cè)向殼體5一側(cè))上層疊而成，具有截面為大致梯形的柱體形狀。用含有非晶體的薄板(薄帶)作為板狀的金屬磁性體，但不限于此。

如圖2(c)所示，通過(guò)使這樣構(gòu)成的定子鐵心6環(huán)狀排列而得到定子2。

接著，對(duì)于本實(shí)施方式的特征之一即層疊鐵芯8進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

在圖3中示出了層疊鐵芯8的結(jié)構(gòu)。在層疊芯8的殼體5一側(cè)，使旋轉(zhuǎn)軸4的旋轉(zhuǎn)方向的寬度大致相同的芯部件10a連續(xù)層疊至少2片以上，在旋轉(zhuǎn)軸一側(cè)，使旋轉(zhuǎn)軸4的旋轉(zhuǎn)方向上的寬度隨著從旋轉(zhuǎn)軸接近殼體5方向(旋轉(zhuǎn)軸徑向)而逐漸變大的芯部件10b連續(xù)層疊至少2片以上。如圖4所示，層疊鐵芯8的截面是包括由芯部件10b形成的梯形部分、和由芯部件10a形成的長(zhǎng)方形部分的大致本壘(home base)形狀。

層疊鐵芯8需要高精度地插入、配置在繞線架7中，所以層疊鐵芯的外徑需要與繞線架7的內(nèi)徑大致一致(或者繞線架7的內(nèi)徑大一些)。但是，層疊鐵芯8的層疊厚度不一定一致。例如，也考慮將板(包括薄帶)切斷而成的芯部件的板厚尺寸不一定一致的情況，另外，例如也存在難以完全消除切斷面的微弱的彎曲等的情況。即，也存在即使將規(guī)定片數(shù)的芯部件層疊，層疊厚度也不固定的情況，所以需要進(jìn)行層疊厚度的調(diào)整。

本實(shí)施方式中，與大致成梯形的層疊芯形狀的主要在斜邊部層疊的芯部件10b具有的板厚尺寸的偏差相應(yīng)地，如圖3和圖4所示，相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸4在外周側(cè)、即層疊芯的切斷寬度較寬的一側(cè)形成了用于增減規(guī)定的層疊片數(shù)的直線部(芯部件10a)。

根據(jù)本實(shí)施方式，能夠通過(guò)增減芯部件10a的層疊片數(shù)而容易地進(jìn)行層疊鐵芯8的層疊厚度的調(diào)整，在軸向氣隙型電動(dòng)機(jī)中，能夠得到精度高的定子，另外能夠確保性能。

[第2實(shí)施方式]

接著，說(shuō)明第2實(shí)施方式。圖5示出了第2實(shí)施方式的層疊鐵芯8的端部截面。本實(shí)施方式中，使與板狀的芯部件10a的切斷、層疊方向相應(yīng)地直線狀地層疊而成的芯部件10a相對(duì)于軸向氣隙型電動(dòng)機(jī)1的旋轉(zhuǎn)軸4在內(nèi)周即層疊鐵芯8的切斷寬度較窄的一側(cè)(旋轉(zhuǎn)軸一側(cè))形成用于增減規(guī)定的層疊片數(shù)的直線部(芯部件10a)。

該結(jié)構(gòu)也能夠通過(guò)增減芯部件10a的層疊片數(shù)而容易地進(jìn)行層疊鐵芯8的層疊厚度的調(diào)整，在軸向氣隙型電動(dòng)機(jī)中，能夠得到精度高的定子，另外能夠確保性能。

接著，說(shuō)明第3實(shí)施方式。圖6示出了第3實(shí)施方式的層疊鐵芯8的端部截面。本實(shí)施方式中，使芯部件10a相對(duì)于軸向氣隙型電動(dòng)機(jī)1的旋轉(zhuǎn)軸4在鉛垂方向的中央附近即層疊鐵芯8的層疊方向中央附近形成了用于增減規(guī)定的層疊片數(shù)的直線部(芯部件10a)。

該結(jié)構(gòu)也能夠通過(guò)增減芯部件10a的層疊片數(shù)而容易地進(jìn)行層疊鐵芯8的層疊厚度的調(diào)整，在軸向氣隙型電動(dòng)機(jī)中，能夠得到精度高的定子，另外能夠確保性能。

[應(yīng)用例]

最后，說(shuō)明將第1～第3實(shí)施方式組合而成的應(yīng)用例。圖7(a)～(d)中示出了層疊鐵芯8的應(yīng)用例中的端部截面。圖中，用圓形虛線示出的部分表示調(diào)整層疊厚度用的直線部(芯部件10a)。

圖7(a)是在相對(duì)于軸向氣隙型電動(dòng)機(jī)1的旋轉(zhuǎn)軸4的外周側(cè)即芯部件的切斷寬度較寬的一側(cè)、和相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸4的內(nèi)周側(cè)即芯部件的切斷寬度較窄的一側(cè)這兩方端部設(shè)置直線狀地層疊的芯部件10a的結(jié)構(gòu)。

同樣，圖7(b)是在相對(duì)于軸向氣隙型電動(dòng)機(jī)1的旋轉(zhuǎn)軸4的外周側(cè)即芯部件的切斷寬度較寬的一側(cè)、和相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸4的鉛垂方向的中央附近即層疊鐵芯8的斜邊部的中央附近雙方設(shè)置直線狀地層疊的芯部件10a的結(jié)構(gòu)。

同樣，圖7(c)是在相對(duì)于軸向氣隙型電動(dòng)機(jī)1的旋轉(zhuǎn)軸4的鉛垂方向的中央附近即層疊鐵芯8的斜邊部的中央附近、和相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸4的內(nèi)周側(cè)即芯部件的切斷寬度較窄的一側(cè)雙方設(shè)置直線狀地層疊的芯部件10a的結(jié)構(gòu)。

進(jìn)而，圖7(d)是同時(shí)設(shè)置第1～第3實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)。其中，圖7(a)～(d)中，各直線部(芯部件10a)的層疊方向的厚度不一定一致。例如，設(shè)直線部所需的層疊厚度為N的情況下，如果直線部存在2處，則也可以分別是1/2N的層疊厚度，也可以以各自不等的比例變更層疊厚度。

根據(jù)應(yīng)用例，因?yàn)橹本€狀地層疊的芯部件10a的配置分散至多個(gè)場(chǎng)所，所以能夠減少在各個(gè)調(diào)整場(chǎng)所增減的芯部件10a的片數(shù)，進(jìn)而，也能夠使調(diào)整得到的層疊鐵芯8的整體形狀均勻化。即，通過(guò)縮短直線部的長(zhǎng)度，維持更近似于梯形的層疊芯形狀，能夠使對(duì)繞線架7插入、配置時(shí)的位置變得穩(wěn)定。

以上說(shuō)明了本發(fā)明的實(shí)施方式，但本發(fā)明不限定于上述各種例子，能夠在不脫離其主旨的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變更。例如，層疊的芯部件10a、10b不一定需要是直線(水平)的，也可以在旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)方向上是圓弧形狀(層疊鐵芯8的端部截面是扇形形狀等)。

附圖標(biāo)記的說(shuō)明

1…軸向氣隙型電動(dòng)機(jī)

2…定子

3…轉(zhuǎn)子

4…旋轉(zhuǎn)軸

5…殼體

6…定子鐵心

7…繞線架

7a…筒部

7b…凸緣部

7c…引出口

8…層疊鐵芯

9…線圈

10a、10b……芯部件。