CN106256070A - 轴向间隙电机 - Google Patents

轴向间隙电机 Download PDF

Info

Publication number
CN106256070A
CN106256070A CN201580007584.8A CN201580007584A CN106256070A CN 106256070 A CN106256070 A CN 106256070A CN 201580007584 A CN201580007584 A CN 201580007584A CN 106256070 A CN106256070 A CN 106256070A
Authority
CN
China
Prior art keywords
supporting member
rotor
axial gap
gap motor
stator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201580007584.8A
Other languages
English (en)
Inventor
竹崎谦
竹崎谦一
日野弥
原田浩司
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dynax Corp
Original Assignee
Dynax Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dynax Corp filed Critical Dynax Corp
Publication of CN106256070A publication Critical patent/CN106256070A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2793—Rotors axially facing stators
    • H02K1/2795—Rotors axially facing stators the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2796—Rotors axially facing stators the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets where both axial sides of the rotor face a stator
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/16—Stator cores with slots for windings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/24—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets axially facing the armatures, e.g. hub-type cycle dynamos
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/12—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof specially adapted for operating in liquid or gas
    • H02K5/128—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof specially adapted for operating in liquid or gas using air-gap sleeves or air-gap discs
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/003—Couplings; Details of shafts

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

为减少轴向间隙电机的转子的支撑构件中的涡流损耗，提高电机的效率，本发明的轴向间隙电机包括转子(10)和定子(20、22)，所述转子具有安装有多个永磁铁段(11)的圆盘状的支撑构件(12)，所述定子与该转子(10)相向设置，并且配置有用于产生旋转磁场的多个励磁线圈槽，其中，所述转子(10)的所述支撑构件(12)由非导电性且热固性树脂所构成。

Description

轴向间隙电机
技术领域
本发明涉及一种电机，更详细地说，涉及一种能够设置于车辆的轮子内且轴向尺寸小的轴向间隙电机(axial gap motor，轴向间隙马达)。
背景技术
随着化石燃料的价格高涨，混合动力汽车以及电动汽车受到关注。尤其，将轮毂型轴向间隙电机组装于车轮内的EV车(electric vehicle：电动汽车)，由于不需要复杂且重量大的变速器，因而能够有效利用空间，降低成本，以及实现轻量化。作为能够使用这种轮毂型轴向间隙电机的车辆，以近距离移动为目的一人乘坐或两人乘坐的被称为所谓城市通勤车(city commuter)的小型车辆受到关注。目前，包括城市通勤车在内的EV车所使用的轮毂型驱动电机，由于要求高性能，因而采用了使用高价稀土的稀土类磁铁。
发明内容
发明要解决的问题
然而，由于最近稀土价格高涨，难以获得，因而正在研究使用采用廉价且容易获得的铁氧体磁铁来代替稀土类磁铁的EV用轮毂电机。铁氧体磁铁的剩余磁通密度比稀土类磁铁低30％左右，因而存在转矩降低的问题。因此，试作了如下的5kW大小的电机结构，并对其工作特性进行了专门的实验研究。在该5kW大小的电机结构中，(1)采用能够期望转矩增大以及轴向薄型化的轴向间隙电机型结构，(2)设置在转子内部安装了永磁铁的SPM型的电机，使转矩最大并降低定子芯内的铁损，(3)为了有效利用电机的内部空间，在定子内部组装有减速齿轮。为进一步增大输出，试作了10kW大小的电机(16极18槽)，经测定工作特性，判断出会产生在5kW大小的电机中没有显现的导电性金属制转子内部的涡流损耗变大的问题。
因此，本发明是为解决上述课题而提出的，本发明的目的在于提供一种涡流损耗小的电机，尤其是轴向间隙电机。
用于解决问题的手段
上述课题通过一种轴向间隙电机解决，该轴向间隙电机包括转子和定子，所述转子具有圆盘状的支撑构件以及多个永磁铁段(permanent magnet segment)，所述多个永磁铁段以在该支撑构件的毂部与外周部之间以等间隔角(pitch-angle)在周向上分隔设置的状态安装于所述支撑构件，并且所述转子以能够与输出轴一起旋转的方式固定于该输出轴，所述定子在所述转子的至少一侧，以相对于所述转子留有规定间隙的方式与所述转子相向设置，在所述定子的外周部，在周向上以等间隔角的方式分隔设置有用于产生旋转磁场的多个励磁线圈槽，其特征在于，所述转子的所述支撑构件由非导电性树脂所构成。
能够使所述树脂为从包括环氧树脂、酚醛树脂以及三聚氰胺树脂的组中选择出的热固性树脂。
能够将安装于所述支撑构件的所述多个永磁铁段嵌入所述支撑构件内。
能够在所述转子的所述支撑构件的毂部的两侧或者一侧，一体地形成从所述毂部的平面垂直突出的中空套筒，使所述输出轴贯穿该中空套筒，并且与所述转子一起旋转。
能够通过花键将所述支撑构件的所述中空套筒与所述输出轴结合，并通过粘接剂进行接合。
能够在所述支撑构件的外周部卷绕由非导电性高强度材料所构成的外缘构件。
能够使所述非导电性高强度材料为用玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维或者碳纤维加强后的树脂材料。
发明效果
根据本发明，通过减少因配置于定子之间的转子的支撑构件而产生的涡流损耗，从而能够提高轴向间隙电机的电效率，并提高转子的机械强度，实现轴向间隙电机的轻量化。
附图说明
图1是示出本发明的轴向间隙电机的一个实施方式的分解立体简图。
图2是示出设置有用于安装多个永磁铁段的安装孔的支撑构件的立体简图。
图3是示出使转速以及转矩为同一条件时的各比较例和实施例的效率的图表。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的一个实施方式进行说明，但是，该实施例仅用于对发明进行说明，本发明并不限于该实施例。
首先参照图1。在此示出了本发明的轴向间隙电机。该轴向间隙电机主要包括转子10和定子20、22，转子10以与未图示的输出轴一起旋转的方式被固定，定子20、22以与转子10之间留有规定间隙的方式，与转子10相向地配置在该转子10的两侧。
在图1中，连接有未图示的输出轴的减速器30配置在定子20的内侧空间，在另一个定子22的内侧空间配置有旋转变压器40，能够检测转子10的旋转位置。定子20、22通过适当的方式安装于本轴向间隙电机的壳体(未图示)。通过这样的配置，轴向的尺寸变小，更容易将轴向间隙电机作为轮毂电机设置在EV用车轮内。
接下来，参照图2。图2所示的轴向间隙电机的转子10，形成为如下的所谓的无芯(coreless)转子形状，包括以与输出轴(未图示)一起旋转的方式固定于输出轴的圆盘状的支撑构件12，该支撑构件12包括中心的毂部13和安装有多个永磁铁段11的外周部14。该支撑构件12由具有非导电性的树脂所构成，进一步而言，该非导电性树脂可以为热固性树脂，例如环氧树脂、酚醛树脂以及三聚氰胺甲醛树脂(melamine resin)。
在位于支撑构件12的中心的毂部13，一体地形成有中空套筒18，以强化毂部13与输出轴的结合。该中空套筒18在支撑构件12的两侧或者一侧从毂部13的平面垂直突出。未图示的输出轴通过该中空套筒18的中空部分而贯穿支撑构件12，输出轴与转子10一起旋转，并输出转子10的旋转运动。为保证转子10与输出轴的一体旋转，能够在该转子10的中空套筒18的中空部分的内侧表面和输出轴的外侧表面之间设置相互互补的花键槽，进而用粘接剂将两者粘接。在支撑构件12的厚度能够充分保证输出轴与支撑构件12结合的情况下，可以省略如上所述的中空套筒构件18，直接将平面状的毂部13和输出轴接合。
如图1所明确示出那样，在转子10的支撑构件12的外周部14，在周向上以相等的旋转角分隔设置有多个永磁铁段11。该永磁铁段11由不含高价稀土类的铁氧体磁铁所构成。这些永磁铁段11嵌合并固定在安装孔16(在图2中未图示永磁铁段11)中，安装孔16以与永磁铁段11呈相同形状的方式形成于支撑构件12。作为固定方法，可以采用使用粘接剂的粘接方法。除了这样的通过嵌合和粘接来固定的固定方法之外，也可以使用如下的固定方法，即，像上述那样将永磁铁段11嵌合到安装孔16之后，以与支撑构件12相同尺寸以及相同材料的圆盘状构件夹住支撑构件12，通过加压成形，将永磁铁段11嵌入支撑构件12内。通过这样将永磁铁段11嵌入支撑构件12内，能够牢固固定永磁铁段11，并防止永磁铁段11的偏离。进一步而言，由于支撑构件12的表面是平坦的，所以能够减少转子10在旋转时表面所产生的紊流，改善转子10的旋转效率。也能够在进行这种加压成形的同时使将如前所述的中空套筒18成形。
为了减少转矩波动(torque ripple)以及齿槽转矩(cogging torque)，永磁铁段11的侧面带有规定的斜角(永磁铁段11的侧面相对于从中心轴延伸的放射状轴的角度)，使得永磁铁段11的平面形状呈大致梯形。这些永磁铁段11之间形成有辐条状部分15，这些辐条状部分15在径向上从毂部13延伸到支撑构件12的外周边缘部17。
进一步地，在支撑构件12的外周边缘部17的周围卷绕有由绝缘性高强度材料构成的外缘(rim)构件19。该绝缘性高强度材料可以为用玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维(aramidfiber)或者碳纤维加强后的塑料。通过设置这样的外缘构件19，能够防止在转子10旋转时所产生的从永磁铁段11向支撑构件12的外周边缘部17的离心力导致外周边缘部破损。在这样设置有外缘构件19的情况下进行强度试验，可知支撑构件12能够承受高旋转(10000rpm)爆裂试验(burst test)(2倍安全系数)。
表1示出了对由导电性金属材料构成支撑构件12的比较例和由非导电性树脂构成支撑构件12的实施例即轴向间隙电机(10kW)实施的特性比较试验的结果。由该表可知，比较例的电机以1600rpm旋转时的涡流损耗为169.98W，而实施例的电机以相同的1600rpm旋转时的涡流损耗为0W。比较例的电机以2800rpm旋转时的涡流损耗为47.75W，而实施例的电机以相同的2800rpm旋转时的涡流损耗为0W。另外，比较例的电机以5000rpm旋转时的涡流损耗为778.96W，而实施例的电机以相同的5000rpm旋转时的涡流损耗为0W。
表1
如上所述，根据本发明，通过使构成转子10的支撑构件12由非导电性树脂构成，因而不会流动有由导电性金属材料构成支撑构件12时所产生的涡流，电机产生的涡流损耗为0W。
此外，如图3所示，在图表上的A点、B点、C点各个点上，在实施例的电机和比较例的电机的转速以及转矩相同的状态下，对各电机的效率进行了测定。由图表可知，都是作为实施例的电机的效率高。
在以留有规定间隙的方式配置在转子10的两侧的各定子20、22上，以与永磁铁段11相向的方式设置多个槽，并且它们之间的槽在周向上以等间隔角分隔设置，但是，由于轴向间隙电机的定子结构被本领域技术人员公知，因而省略其说明。
附图标记说明
10 转子
11 永磁铁段
12 支撑构件
13 毂部
14 外周部
15 辐条状部分
16 安装孔
17 外周边缘部
18 中空套筒
19 外缘构件
20、22 定子

Claims (7)

1.一种轴向间隙电机，具有转子和定子，所述转子具有圆盘状的支撑构件以及多个永磁铁段，所述多个永磁铁段以在该支撑构件的毂部与外周部之间以等间隔角在周向上分隔设置的状态，安装于所述支撑构件，并且所述转子以能够与输出轴一起旋转的方式固定于该输出轴，所述定子在所述转子的至少一侧，以相对于所述转子而留有规定间隙的方式与所述转子相向设置，
在所述定子的外周部，在周向上以等间隔角分隔设置有用于产生旋转磁场的多个励磁线圈槽，
所述轴向间隙电机的特征在于，
所述转子的所述支撑构件由非导电性且热固性树脂构成。
2.根据权利要求1所述的轴向间隙电机，其特征在于，
所述树脂是从包括环氧树脂、酚醛树脂以及三聚氰胺树脂的组中选择出的树脂。
3.根据权利要求1或2所述的轴向间隙电机，其特征在于，
安装于所述支撑构件的所述多个永磁铁段被嵌入所述支撑构件内。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的轴向间隙电机，其特征在于，
在所述转子的所述支撑构件的毂部的两侧或者一侧，一体地形成从所述转子的平面垂直突出的中空套筒，
所述输出轴贯穿该中空套筒，并且以与所述转子一起旋转的方式与所述中空套筒结合。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的轴向间隙电机，其特征在于，
所述支撑构件的所述中空套筒与所述输出轴通过花键结合，并通过粘接剂接合。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的轴向间隙电机，其特征在于，
在所述支撑构件的外周部，卷绕有由非导电性高强度材料构成的外缘构件。
7.根据权利要求6所述的轴向间隙电机，其特征在于，
所述非导电性高强度材料为用玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维或者碳纤维加强后的树脂材料。
CN201580007584.8A 2014-03-03 2015-01-28 轴向间隙电机 Pending CN106256070A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014-040272 2014-03-03
JP2014040272A JP2015165750A (ja) 2014-03-03 2014-03-03 アキシャルギャップモータ
PCT/JP2015/052321 WO2015133205A1 (ja) 2014-03-03 2015-01-28 アキシャルギャップモータ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106256070A true CN106256070A (zh) 2016-12-21

Family

ID=54055017

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580007584.8A Pending CN106256070A (zh) 2014-03-03 2015-01-28 轴向间隙电机

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20170054336A1 (zh)
EP (1) EP3116102A4 (zh)
JP (1) JP2015165750A (zh)
KR (1) KR20160129003A (zh)
CN (1) CN106256070A (zh)
TW (1) TW201535936A (zh)
WO (1) WO2015133205A1 (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107420187A (zh) * 2017-09-13 2017-12-01 浙江金禾成汽车空调有限公司 一种汽车用双排式增压中冷***
CN108336861A (zh) * 2018-04-23 2018-07-27 上海惠深工具科技有限公司 外转子电机
CN109691906A (zh) * 2017-10-23 2019-04-30 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 磁盘、搅拌刀具组件及食物料理机
CN112018916A (zh) * 2020-08-24 2020-12-01 上海盘毂动力科技股份有限公司 盘式电机的转子结构

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6853022B2 (ja) * 2016-11-17 2021-03-31 株式会社日立産機システム アキシャルギャップ型回転電機および圧縮機
JP7253319B2 (ja) * 2017-08-18 2023-04-06 株式会社シマノ 自転車用部品
EP3480930B1 (de) * 2017-11-03 2021-03-31 Miba Sinter Austria GmbH Axialflussmaschine
KR101984144B1 (ko) * 2017-11-07 2019-05-31 (주)엔젤 감속기 일체형 모터
US10892654B2 (en) * 2018-11-09 2021-01-12 Shenzhen Shanxiang Intelligent Technology Enterprise Axial magnetic field motor with grain-oriented silicon steel sheets
TWI732423B (zh) * 2020-01-14 2021-07-01 福炬股份有限公司 分離式無刷馬達
CN111181337B (zh) * 2020-02-26 2021-12-21 安徽美芝精密制造有限公司 转子总成及其装配方法、电机和电动车辆
US11646611B2 (en) * 2021-07-28 2023-05-09 GM Global Technology Operations LLC Locking mechanism for segmented stator core
US11689073B2 (en) 2021-08-13 2023-06-27 GM Global Technology Operations LLC Rotor core design

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4578610A (en) * 1978-06-12 1986-03-25 General Electric Company Synchronous disk motor with amorphous metal stator and permanent magnet rotor and flywheel
JPS58163255A (ja) * 1982-03-24 1983-09-28 Okuma Mach Works Ltd 永久磁石式同期モ−タの回転子
US4996457A (en) * 1990-03-28 1991-02-26 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Ultra-high speed permanent magnet axial gap alternator with multiple stators
US4951518A (en) * 1990-08-28 1990-08-28 Candy Mfg. Co., Inc. Zero back lash phase adjusting mechanism
JP3207251B2 (ja) * 1992-07-10 2001-09-10 株式会社東芝 アキシャルギャップ回転電機
US6278212B1 (en) * 1999-07-07 2001-08-21 American Superconductor Corp. Exciter with axial gap
CA2379037C (en) * 1999-08-09 2009-07-21 Perm Motor Gmbh Electric axial flow machine
US7262536B2 (en) * 2003-08-11 2007-08-28 General Motors Corporation Gearless wheel motor drive system
JP4613599B2 (ja) * 2004-12-14 2011-01-19 日産自動車株式会社 アキシャルギャップ型回転電機のロータ構造
JP2009095089A (ja) * 2007-10-04 2009-04-30 Honda Motor Co Ltd アキシャルギャップ型モータ
DE102008050807A1 (de) * 2008-10-08 2010-04-22 Pro Diskus Ag Rotor für eine elektrische Maschine
EP2284979A1 (en) * 2009-08-13 2011-02-16 Sunonwealth Electric Machine Industry Co., Ltd. Miniature motor with axial air gap and printed windings
JP5471621B2 (ja) * 2010-03-08 2014-04-16 株式会社富士通ゼネラル アキシャルギャップ型電動機
JP5776275B2 (ja) * 2011-03-31 2015-09-09 Tdk株式会社 複合磁石構造体
JP2012244671A (ja) * 2011-05-17 2012-12-10 Daihatsu Motor Co Ltd アキシャルギャップモータのロータ

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107420187A (zh) * 2017-09-13 2017-12-01 浙江金禾成汽车空调有限公司 一种汽车用双排式增压中冷***
CN109691906A (zh) * 2017-10-23 2019-04-30 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 磁盘、搅拌刀具组件及食物料理机
CN108336861A (zh) * 2018-04-23 2018-07-27 上海惠深工具科技有限公司 外转子电机
CN112018916A (zh) * 2020-08-24 2020-12-01 上海盘毂动力科技股份有限公司 盘式电机的转子结构
CN112018916B (zh) * 2020-08-24 2021-06-25 上海盘毂动力科技股份有限公司 盘式电机的转子结构

Also Published As

Publication number Publication date
TW201535936A (zh) 2015-09-16
US20170054336A1 (en) 2017-02-23
EP3116102A4 (en) 2017-11-01
JP2015165750A (ja) 2015-09-17
WO2015133205A1 (ja) 2015-09-11
KR20160129003A (ko) 2016-11-08
EP3116102A1 (en) 2017-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106256070A (zh) 轴向间隙电机
KR102232732B1 (ko) 액셜갭 모터
US8701805B2 (en) Motor having rotors arranged concentrically and driving apparatus having the motor
US20140062242A1 (en) Transverse flux permanent magnet rotatory device
CN107112872A (zh) 具有smc芯的电机
US20110068652A1 (en) Traction motor for electric vehicles
JPH0837769A (ja) 電気的整流が施された直流機
JP2015033287A (ja) アキシャルギャップモータ
CN104124791A (zh) 一种基于环形电机的动量轮
KR102527294B1 (ko) 축방향 자속 회전기기
CN105529848B (zh) 电动车轮毂电机及电动车车轮
JP5292656B1 (ja) 「左ネジ巻−間隙−右ネジ巻」トロイダルコアの磁極部を兼ねた取付具と冷却パイプ
CN103840586A (zh) 永磁外转子轮毂电机
CN203151303U (zh) 一种磁浮轴承电力驱动装置
CN105576856A (zh) 电动汽车用外转子双凸极永磁轮毂电动机
KR101725422B1 (ko) 차량용 모터
CN2777836Y (zh) 永磁直流无换向电动机
CN202798174U (zh) 分立电磁铁定子结构的新型永磁电机
CN204118880U (zh) 电动车轮毂电机及电动车车轮
US20050285455A1 (en) Low speed discoidal electric motor
KR102684606B1 (ko) 축방향 자속 회전기기
US11830668B2 (en) Method of manufacturing permanent magnet of rotor for axial flux electric machine yielding permanent magnet with low loss and low cost
CN105703505A (zh) 永磁激励的电机
CN104184230B (zh) 一种高可靠混合励磁容错电机***
KR20230129367A (ko) 축방향 자속 회전기기

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20161221

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication