TW201541808A - 軸向氣隙型馬達 - Google Patents

Abstract

本發明之軸向氣隙型馬達有效率地應對積層鐵芯之板厚偏差。 該軸向氣隙型馬達包含：定子，其係將定子芯(6)以旋轉軸(4)為中心排列成環狀而成，所述定子芯(6)包含將金屬板狀構件於旋轉軸之徑向上積層而成之柱體即積層鐵芯(8)、具有***積層鐵芯之內徑之筒形狀之繞線管(7)、及捲繞於積層鐵芯之外徑延長線上之線圈(9)；及至少1個轉子(3)，其與定子之旋轉軸方向端部剖面介隔特定之氣隙而面對向，積層鐵芯包含：將於旋轉軸之旋轉方向上寬度隨著自旋轉軸心朝徑向而變大之金屬板狀構件連續積層而成之部分(芯構件10b)；及將寬度大致相同之金屬板狀構件連續積層而成之部分(芯構件10a)。

Description

軸向氣隙型馬達

本發明係關於一種軸向氣隙型馬達，且係關於將積層型鐵芯用於定子之軸向氣隙型馬達。

近年來，於推進馬達之高效率化時，PM(Permanent Magnet，永久磁鐵)馬達正在普及。作為磁鐵，釹磁鐵為更有效率者，但因其係稀有金屬(稀土元素)故而存在成本等問題。

作為未使用稀有金屬之磁鐵，一般利用鐵氧體磁鐵，於與旋轉軸相同方向上具有氣隙之徑向氣隙型馬達中，必須沿輸出軸之旋轉方向配置鐵氧體磁鐵，因此為了取得與釹磁鐵相同之性能而需要增大馬達且增大鐵氧體磁鐵之體積。即，存在輸出與機器之尺寸取捨之問題。

作為解決輸出與機器之尺寸之關係之馬達，已知軸向氣隙型馬達。軸向氣隙型馬達之特徵在於，例如與內轉子型等徑向氣隙型馬達相比可使旋轉軸方向之厚度變薄，即，可形成為扁平。

專利文獻1中揭示一種軸向氣隙型馬達，其係使定子與轉子於旋轉軸之徑向上介隔特定之氣隙而面對向。具體而言，其包含將複數個定子芯以旋轉軸為中心排列成環狀而成之定子、及與該定子之旋轉軸方向之兩端部平面對向之2個轉子。定子芯要素包含鐵芯、絕緣體(繞線管)及線圈。鐵芯係將金屬板狀構件於旋轉軸徑向上積層而成之具有剖面大致梯形之形狀之積層鐵芯。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2004-282989號公報

且說，於製作用於軸向氣隙型馬達之定子之積層鐵芯之情形時，以電磁鋼板或非晶帶所代表之板狀之磁體即芯構件中存在厚度尺寸之不均(板厚偏差)，因而即便積層固定之片數，亦存在其積層尺寸變得不固定之虞。

於製作之定子芯為如下構成，即，將成為柱體之積層鐵芯***至筒狀之繞線管，其後將線圈捲繞於繞線管之外周之情形時，於鐵芯之積層尺寸變大時，存在所積層之芯構件屈曲而無法正確地***之問題。另一方面，若鐵芯之積層尺寸變小，則亦存在鐵芯自繞線管脫落等課題，從而可成為損及軸向氣隙型馬達之生產性之原因。

關於該點，軸向氣隙型馬達中利用之積層鐵芯具有如下特性：積層之金屬板狀構件之寬度隨著自旋轉軸朝旋轉軸徑向而變化(例如，藉由積層而成為大致梯形剖面)。因此，若相應於板厚偏差而增減積層片數，則會成為積層鐵芯之形狀不同者。必須以一直對變化之板厚尺寸與鐵芯形狀進行計算所得之切斷寬度進行調整，因此若一面測定一直使用之構件之板厚一面控制切斷尺寸及積層片數，則存在生產性變得極低之問題。

要求有效率地應對積層鐵芯之板厚偏差。

為解決上述問題，使用申請專利範圍中記載之發明。即，該發明係一種軸向氣隙型馬達，其包含：定子，其係將定子芯以旋轉軸為中心排列成環狀而成，上述定子芯包含將金屬板狀構件於旋轉軸之徑 向上積層而成之柱體即積層鐵芯、具有***該積層鐵芯之內徑之筒形狀之繞線管、及捲繞於上述積層鐵芯之外徑延長線上之線圈；及至少1個轉子，其與上述定子之旋轉軸方向端部剖面介隔特定之氣隙而面對向，上述積層鐵芯包含：將於上述旋轉軸之旋轉方向上寬度隨著自旋轉軸心朝徑向而變大之金屬板狀構件連續積層而成之部分；及將於上述旋轉軸之旋轉方向上寬度大致相同之金屬板狀構件連續積層而成之部分。

根據本發明之一側面，發揮如下之效果：相應於構成積層鐵芯之金屬板狀構件所具有之板厚尺寸之不均而容易地獲得固定之積層尺寸。進而，發揮亦可確保維持積層鐵芯之外徑形狀之效果。

本發明之其他課題及效果根據以下之記載而進一步明瞭。

1‧‧‧軸向氣隙型馬達

2‧‧‧定子

3‧‧‧轉子

4‧‧‧旋轉軸

5‧‧‧殼體

6‧‧‧定子芯

7‧‧‧繞線管

7a‧‧‧筒部

7b‧‧‧凸緣部

7c‧‧‧引出口

8‧‧‧積層鐵芯

9‧‧‧線圈

10a‧‧‧芯構件

10b‧‧‧芯構件

圖1(a)係模式性表示應用本發明之第1實施形態之軸向氣隙型馬達之整體構成之側視圖。圖1(b)係模式性表示第1實施形態之軸向氣隙型馬達之要部之縱剖視立體圖。

圖2(a)係模式性表示第1實施形態之軸向氣隙型馬達之定子芯之立體圖。圖2(b)係模式性表示構成該定子芯之繞線管之立體圖。圖2(c)係模式性表示由該定子芯構成之定子之前視圖。

圖3係模式性表示第1實施形態之積層鐵芯之立體圖及其一部分之部分放大圖。

圖4係第1實施形態之積層鐵芯之端部剖視圖。

圖5係第2實施形態之軸向氣隙型馬達之積層鐵芯之端部剖視圖。

圖6係第3實施形態之軸向氣隙型馬達之積層鐵芯之端部剖視圖。

圖7(a)~(d)係模式性表示將第1~第3實施形態之積層鐵芯之要部組合而成之應用例之端部剖視圖。

以下，使用圖式對用以實施本發明之形態詳細地進行說明。

[第1實施形態]

圖1(a)中表示應用本發明之第1實施形態之軸向氣隙型馬達1之整體構成，圖1(b)中表示要部之剖視圖。軸向氣隙型馬達1於大致筒形狀之殼體5內部包含：定子2；固定於旋轉軸4上且共同旋轉之轉子3；經由軸承而與旋轉軸4連接之輸出側及反向輸出側之端部支架；與貫通反向輸出軸側之端部支架之旋轉軸4之端部連接且共同旋轉之冷卻風扇及將冷卻風扇生成之冷卻風引導至殼體5之外周側之風扇外罩。

如圖1(b)所示，軸向氣隙型馬達1係將具有旋轉軸方向之磁通之圓環形狀之定子2與設置於輸出軸側及反向輸出軸側之2個轉子3介隔特定之氣隙而平面對向之雙轉子式電樞構成。再者，本發明並不限定於此，可應用於單轉子式、包含複數個定子與複數個轉子之形式等各種形式。

定子2中，將複數個(本例中為12個)定子芯6以旋轉軸方向為中心而排列成環狀，且將其等之外周藉由樹脂鑄模成形(未圖示)而直接固定於殼體5。再者，亦可另外利用樹脂鑄模成形等將定子2作為強度構件而製作固形化之狀態，且以螺栓等固定於馬達殼體5。

圖2(a)、(b)中表示定子芯6及構成其之繞線管7。定子芯6包含積層鐵芯8、繞線管7及線圈9。繞線管7包含：具有大致梯形之內徑及外徑之筒部7a；自筒部7a之兩端部附近外周朝鉛垂方向以特定寬度延伸之凸緣部7b；及於凸緣部7b之殼體5側部分設置有一個或複數個之線圈引出口7c。即，將積層鐵芯8***至繞線管7之筒部7a之內徑，且於繞線管7之筒部7a之外徑上捲繞有複數級線圈。

積層鐵芯8係將板狀之金屬磁體(芯構件)於旋轉軸4之徑向(自旋轉軸4側朝殼體5側)上積層而成，其剖面具有大致梯形之柱體形狀。作為板狀之金屬磁體使用含有非晶之薄板(帶)，但並不限於此。

如圖2(c)所示，藉由將如此般構成之定子芯6排列成環狀而獲得定子2。

其次，對作為本實施形態之特徵之一之積層鐵芯8進行詳述。

圖3中表示積層鐵芯8之構成。於積層鐵芯8之殼體5側，將朝旋轉軸4之旋轉方向之寬度大致相同之芯構件10a連續積層至少2片以上，且於旋轉軸側，將朝旋轉軸4之旋轉方向之寬度隨著自旋轉軸接近殼體5方向(旋轉軸徑向)而逐漸變大之芯構件10b連續積層至少2片以上。如圖4所示，積層鐵芯8之剖面成為包含由芯構件10b形成之梯形部分、及由芯構件10a形成之長方形部分之大致本壘形狀。

積層鐵芯8必須以較高之精度***、配置於繞線管7中，因而積層鐵芯之外徑必須與繞線管7之內徑大體一致(或繞線管7之內徑稍大)。然而，亦有積層鐵芯8之積層厚度並非必須相同之情況。例如，亦考慮將板(包含帶)切斷而成之芯構件與板厚尺寸並非必須相同之情形，且亦有例如難以使切斷面之微弱之翹曲等完全消失之情形。即，即便積層特定片數之芯構件，亦有積層厚度並不固定之情形，因而必須進行積層厚度之調整。

本實施形態相應於為大致梯形之積層芯形狀之主要積層於斜邊部之構件10b所具有之板厚尺寸之不均，如圖3及圖4所示，相對於旋轉軸4而於外周側、即積層芯之切斷寬度較寬之側形成用以增減特定之積層片數之直線部(芯構件10a)。

根據本實施形態，藉由增減芯構件10a之積層片數而可容易地進行積層鐵芯8之積層厚度之調整，於軸向氣隙型馬達中，可獲得精度較高之定子，又可確保性能。

[第2實施形態]

其次，對第2實施形態進行說明。圖5中表示第2實施形態之積層鐵芯8之端部剖面。於本實施形態中，將相應於為板狀之芯構件10a之切斷、積層方向而積層為直線狀之芯構件10a相對於軸向氣隙型馬達1之旋轉軸4而於內周、即積層鐵芯8之切斷寬度較窄之側(旋轉軸側)形成用以增減特定之積層片數之直線部(芯構件10a)。

即便為該構成，亦可藉由增減芯構件10a之積層片數而容易地進行積層鐵芯8之積層厚度之調整，於軸向氣隙型馬達中，可獲得精度較高之定子，又可確保性能。

其次，對第3實施形態進行說明。圖6中表示第3實施形態之積層鐵芯8之端部剖面。於本實施形態中，將芯構件10a相對於軸向氣隙型馬達1之旋轉軸4而於鉛垂方向之中央附近、即積層鐵芯8之積層方向中央附近形成用以增減特定之積層片數之直線部(芯構件10a)。

即便為該構成，亦可藉由增減芯構件10a之積層片數而容易地進行積層鐵芯8之積層厚度之調整，於軸向氣隙型馬達中，可獲得精度較高之定子，又可確保性能。

[應用例]

最後，對將第1~第3實施形態組合而成之應用例進行說明。圖7(a)~(d)中表示積層鐵芯8之應用例之端部剖面。圖中，圓虛線所示之部分表示積層厚度調整用之直線部(芯構件10a)。

圖7(a)為如下之構成：相對於軸向氣隙型馬達1之旋轉軸4而於外周側即芯構件之切斷寬度較寬之側、及相對於旋轉軸4而於內周側即芯構件之切斷寬度較窄之側之兩者端部，設置有積層為直線狀之芯構件10a。

同樣地，圖7(b)為如下之構成：相對於軸向氣隙型馬達1之旋轉軸4而於外周側即芯構件之切斷寬度較寬之側、及相對於旋轉軸4而於 鉛垂方向之中央附近即積層鐵芯8之斜邊部之中央附近之兩者，設置有積層為直線狀之芯構件10a。

同樣地，圖7(c)為如下之構成：相對於軸向氣隙型馬達1之旋轉軸4而於鉛垂方向之中央附近即積層鐵芯8之斜邊部之中央附近、及相對於旋轉軸4而於內周側即芯構件之切斷寬度較窄之側之兩者，設置有積層為直線狀之芯構件10a。

進而，圖7(d)為同時設置有第1~第3實施形態之全部情形之構成。再者，於圖7(a)~(d)中，各直線部(芯構件10a)之積層方向之厚度亦可不必相同。例如，於將直線部中必要之積層厚度設為N之情形時，若直線部為2處，則可分別為1/2N之積層厚度，亦能夠以分別不相等之比而變更積層厚度。

根據應用例，將積層為直線狀之芯構件10a之配置分散於複數部位，因而可減少於各個調整部位增減之芯構件10a之片數，進而，亦可藉由調整而使積層鐵芯8整體之形狀均勻化。即，藉由縮短直線部之長度而維持更近似於梯形之積層芯形狀，由此可使***、配置於繞線管7時之位置穩定。

以上，對用以實施本發明之形態進行了說明，但本發明並不限定於上述各種例，當然於不脫離其要旨之範圍可進行各種變更。例如，積層之芯構件10a、10b並非必須為直線(水平)，亦可於旋轉軸旋轉方向上為圓弧形狀(積層鐵芯8之端部剖面成為扇形之形狀等)。

8‧‧‧積層鐵芯

10a‧‧‧芯構件

10b‧‧‧芯構件

Claims (5)

1. 一種軸向氣隙型馬達，其包含：定子，其係將定子芯以旋轉軸為中心排列成環狀而成，上述定子芯包含將金屬板狀構件於旋轉軸之徑向上積層而成之柱體即積層鐵芯、具有***該積層鐵芯之內徑之筒形狀之繞線管、及捲繞於上述積層鐵芯之外徑延長線上之線圈；及至少1個轉子，其與上述定子之旋轉軸方向端部剖面介隔特定之氣隙而面對向，上述積層鐵芯包含：將於上述旋轉軸之旋轉方向上寬度隨著自旋轉軸心朝徑向而變大之金屬板狀構件連續積層而成之部分；及將於上述旋轉軸之旋轉方向上寬度大致相同之金屬板狀構件連續積層而成之部分。
2. 如請求項1之軸向氣隙型馬達，其中將於上述旋轉軸之旋轉方向上寬度大致相同之金屬板狀構件連續積層而成之部分為旋轉軸徑向上最外側。
3. 如請求項1之軸向氣隙型馬達，其中將於上述旋轉軸之旋轉方向上寬度大致相同之金屬板狀構件連續積層而成之部分為旋轉軸徑向上最靠旋轉軸側。
4. 如請求項1之軸向氣隙型馬達，其中將於上述旋轉軸之旋轉方向上寬度大致相同之金屬板狀構件連續積層而成之部分位於旋轉軸徑向之除最外側及最靠旋轉軸側以外之位置。
5. 如請求項1之軸向氣隙型馬達，其中將於上述旋轉軸之旋轉方向上寬度大致相同之金屬板狀構件連續積層而成之部分、與將於上述旋轉軸之旋轉方向上寬度隨 著自上述旋轉軸心朝徑向而變大之金屬板狀構件連續積層而成之部分係彼此鄰接且有2個以上。