轴向间隙型旋转电机制造技术

本发明专利技术提供轴向间隙型旋转电机，其包括：多个磁芯部件(20)以旋转轴(A)为中心环状排列而构成的定子(19)，磁芯部件(20)具有铁芯(21)、卷绕在铁芯外周的线圈(22)和设置在铁芯与线圈之间的绕线架(19)；和在旋转轴径向上隔着规定的间隙与铁芯的端面面相对的至少一个转子(30)，绕线架(23)具有用于将铁芯插入的筒部(23a)和沿着与筒部(23a)的外周垂直的方向延伸规定长度的凸缘部(23b)，线圈(22)以排列卷绕的方式卷绕在筒部(23a)外周，并由如下所述的层连续地构成，即：在比与凸缘部(23b)接触地卷绕的层靠外侧的位置卷绕的层的每一层的匝数为比邻接的内侧的层的匝数至少依次减1的匝数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及轴向间隙型旋转电机，涉及在绕线架上卷绕线圈的轴向间隙型旋转电机。
技术介绍
在追求旋转电机的小型化、高效率化中，轴向间隙型旋转电机受到关注。本旋转电机形成为圆盘状的转子与圆筒状的定子在旋转轴轴向上面相对的结构。由于产生转矩的间隙面大约与直径的平方成比例地增加，因此对于使薄型形状的旋转电机小型化、高效率化尤其地有效。轴向间隙型旋转电机的定子包括沿壳体内周配置有多个的铁芯和隔着绝缘部件卷绕在铁芯上的线圈。从铁芯-线圈之间可靠的绝缘和组装的容易性等方面出发，绝缘部件多使用根据铁芯或绕组的侧面形状而成形的树脂性的绕线架。绕线架包括与铁芯接触并能够卷绕绕组的筒部和从筒部两端向铁芯的外周方向突出的凸缘部。由这些铁芯、线圈和绕线架构成的磁芯部件通过某种手段被支持为一体。在两个转子夹着定子的双转子型的轴向间隙型旋转电机中，有时使用模制树脂作为磁芯部件的保持机构。在此，在实现旋转电机的小型化、高效率化方面，将对转矩输出有直接贡献的铁芯和线圈高密度地配置在定子内是重要的。铁芯是形成旋转电机的磁路的骨架，形成为主磁路的磁阻减小，由此能够有效地利用由线圈或永磁铁产生的磁通。此外，在假定相同卷绕数的情况下，增加线圈的体积带来线径的扩大。这关系到将线圈中产生的焦耳损耗降低的情况。另一方面，如果提高铁芯或线圈的密度，则由于各部分的间隙尺寸减小，存在导致生产效率的恶化或成本的增加的风险。因此，为了维持生产效率和低成本特性，需要提高铁芯和线圈的占空系数。作为实现旋转电机中的铁芯和电枢绕组的高密度化的技术，专利文献1公开了使旋转电机用的电枢的线圈高密度化的结构和方法。在在专利文献1中公开了在容纳有铁芯的绕线架上卷绕线圈后对线圈表面向铁芯方向加压的方法。现有技术文献专利文献专利文献1：(日本)特开2007-135397号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，利用专利文献1的公开技术，实现铁芯和电枢绕组的高密度化时存在以下问题。(1)若高密度地配置铁芯和线圈，则邻接的磁芯部件的线圈之间的间隙以及线圈与壳体内周面的间隙缩小。在对定子实施树脂模塑的构成的情况下，由于树脂的流路缩小，需要增加填充压力。结果存在由其引起的铁芯或线圈的变形或位置偏移等填充不良的风险。(2)若线圈与壳体内周靠近，则各磁芯部件的连接线必须配置在转子侧面。由于连接线与转子的靠近，它们之间的电容量增加。结果导致轴电压的增加及伴随其的轴承电腐蚀。另一方面，还需要用于避免连接线与转子的接触的保持机构。(3)为了线圈卷绕的高密度化，需要在卷绕时增加对线圈施加的张力或增加卷绕后的成形压力。在绕线架端部侧具有凸缘部的情况下，根据施加在线圈的张力，从线圈对绕线架凸缘部施加力。此外，在卷绕后进行加压成形的情况下，与成形压力相应的力作用在绕线架凸缘部。结果，应力集中在绕线架凸缘部的根部而导致破损等。特别是，在铁芯在旋转轴轴向上具有相同截面的开口槽形状的磁芯部件的情况下，由于没有可承受从线圈施加在凸缘部的力的部件，因此存在容易导致凸缘部的变形或破损的隐患。(4)开口槽形式的磁芯部件中，若旋转轴轴向上的铁芯端面与线圈端面靠近，则泄漏到线圈的磁通交链。特别是，在向线圈泄漏的磁通的趋肤深度相对于线圈直径足够小的情况下，线圈中产生的损耗大，存在导致旋转电机的效率降低的隐患。期望有满足输出和效率的特性、可靠性、小型化、成本降低等要求的构成。用于解决问题的手段为了解决上述问题，例如采用权利要求书的范围内记载的结构。即一种轴向间隙型旋转电机，其包括：多个磁芯部件以旋转轴为中心沿壳体内周面环状排列而构成的定子，上述磁芯部件具有由大致柱体构成的铁芯、卷绕在该铁芯外周的线圈和设置在上述铁芯与线圈之间的绕线架；和在旋转轴径向上隔着规定的间隙与上述铁芯的端面面相对的至少一个转子，其中，上述绕线架包括用于将上述铁芯插入的筒部和在该筒部的两开口端部的至少一者的附近在与该筒部外周垂直的方向上延伸规定长度的凸缘部，上述线圈以排列卷绕的方式卷绕在上述筒部外周，并由如下所述的层连续地构成：在比与上述凸缘部接触地卷绕的层靠外侧的位置卷绕的层的每一层的匝数为比邻接的内侧的层的匝数至少依次减1的匝数。专利技术效果根据本专利技术的一个方案，在轴向间隙型旋转电机中，能够在对输出和效率的特性、可靠性、小型化、成本降低等没有造成损害的情况下实现铁芯和线圈的高密度化。本专利技术的其他问题、结构和效果通过以下的实施方式的说明可得以明了。附图说明图1是表示采用了本专利技术的第一实施方式的轴向间隙型电机的电枢的概要结构的立体图。图2是表示从旋转轴轴向观察第一实施方式的定子的样子的图。图3是表示第一实施方式的一个槽部分的磁芯部件的结构的立体图。图4是图3所示的磁芯部件的截面图。图5(a)是示意性地表示图3所示的磁芯部件的线圈挤压力的截面图。(b)是示意性地表示作为比较例的磁芯部件的线圈挤压力的截面图。图6(a)是表示第一实施方式的变形例的线圈的配置等的截面图。(b)是表示第一实施方式的其他变形例的线圈的配置等的截面图。图7是表示第二实施方式的定子和连接线的配置的立体图。图8是第三实施方式的定子、第一导电部件和引线的配置的截面立体图。图9(a)是表示第四实施方式的定子、第二导电部件和第三导电部件的配置的截面立体图。(b)是图9(a)的部分放大图。具体实施方式【第一实施方式】以下利用附图对用于实施本专利技术的方式进行说明。图1中示意性地表示采用本专利技术的第一实施方式的双转子型轴向间隙型永磁同步电机1(以下有时称为“电机1”)的电枢结构。电机1包括沿壳体40内周的圆环形状的定子19和配置成在旋转轴轴向上夹着定子19的圆盘状的两个转子30。定子19的端面与转子30的圆形平面在旋转轴径向上隔着规定的间隙而面相对。与转子19的中央连接的旋转轴(未图示)贯通于在定子20的中央部分形成的内筒部分的空隙，与隔着定子20配置在相反侧的转子19连接。旋转轴的两端部经由轴承可旋转地连接在输出侧及输出侧的相反侧的支架(未图示)上。两端部支架在具有大致筒形形状的壳体40的两端面附近机械地连接。此外，在壳体40的外周侧面设有端子盒，初级侧的电线和次级侧的电线经由端子盒电连接。在次级侧连接有从各磁芯部件20引出的连接线。转子30包括永磁铁31和支持其的磁轭32。永磁铁31中磁极不同的大致扇形的板状磁铁交替配置，通过与定子19中产生的旋转轴A方向的交替的磁通的反复吸引、排斥而旋转。在本实施方式中，作为永磁铁采用铁氧体磁铁，但并不限定于此。也可在永磁铁31与磁轭32之间配备后磁轭。图2中表示从旋转轴轴向观察定子19的样子。定子19中，12个磁芯部件20以旋转轴为中心沿壳体40的内周环状地排列。邻接的磁芯部件20隔着间隙(d)等间隔地排列，间隙(d)由铁芯21之间的距离及宽度和绕线架23的凸缘部23b的宽度(W)决定。磁芯部件20之间以及壳体40的内周通过树脂模塑而成形为一体，同时将定子19固定在壳体40上。磁芯部件20与邻接的磁芯部件20之间、与壳体40内周之间、与旋转轴侧的模塑模具5之间以及磁芯部件20的除了铁芯21的端面的表面部分被填充了树脂。此外，铁芯21端面也可利用树脂进行模塑。此外，在第一实施方式中为对定子19和壳体40同时进行树脂模塑的例子，但也可以是定子19的模塑分开进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轴向间隙型旋转电机，其特征在于，包括：多个磁芯部件以旋转轴为中心沿壳体内周面环状地排列而构成的定子，所述磁芯部件具有由大致柱体构成的铁芯、卷绕在该铁芯外周的线圈和设置在所述铁芯与线圈之间的绕线架；和在旋转轴径向上隔着规定的间隙与所述铁芯的端面面相对的至少一个转子，所述绕线架具有用于将所述铁芯插入的筒部和在该筒部的两开口端部的至少一者的附近沿着与该筒部外周垂直的方向延伸规定长度的凸缘部，所述线圈以排列卷绕的方式卷绕于所述筒部外周，并由如下所述的层连续地构成，即：在比与所述凸缘部接触地卷绕的层靠外侧的位置卷绕的层的每一层的匝数为比邻接的内侧的层的匝数至少依次减1的匝数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种轴向间隙型旋转电机，其特征在于，包括：多个磁芯部件以旋转轴为中心沿壳体内周面环状地排列而构成的定子，所述磁芯部件具有由大致柱体构成的铁芯、卷绕在该铁芯外周的线圈和设置在所述铁芯与线圈之间的绕线架；和在旋转轴径向上隔着规定的间隙与所述铁芯的端面面相对的至少一个转子，所述绕线架具有用于将所述铁芯插入的筒部和在该筒部的两开口端部的至少一者的附近沿着与该筒部外周垂直的方向延伸规定长度的凸缘部，所述线圈以排列卷绕的方式卷绕于所述筒部外周，并由如下所述的层连续地构成，即：在比与所述凸缘部接触地卷绕的层靠外侧的位置卷绕的层的每一层的匝数为比邻接的内侧的层的匝数至少依次减1的匝数。2.如权利要求1所述的轴向间隙型旋转电机，其特征在于：与所述凸缘部接触地卷绕的第一层之后的第二层的线圈卷绕至该第一层的与所述凸缘部接触的线圈之后下一圈卷绕的线圈与该线圈的再下一圈卷绕的线圈之间，之后折返为第三层线圈。3.如权利要求1所述的轴向间隙型旋转电机，其特征在于：所述线圈在所述凸缘部与所述筒部的根部附近与该凸缘部接触。4.如权利要求1所述的轴向间隙型旋转电机，其特征在于：在比与所述凸缘部中的所述筒部外周侧的面接触地卷绕的层靠内侧的位置至少有一层卷绕的线圈。5.如权利要求1所述的轴向间隙型旋转电机，其特征在于：从各个所述磁芯部件引出的连接线配设在所述凸缘部和与该凸缘部相对的线圈端面之间。6.如权利要求1所述的轴向间隙型旋转电机，其特征在于：所述定子还具有旋转轴从内部贯通的筒状的第一导电部件，所述定子还具有一个端部与第一导电部件的外周连接且另一端部与所述壳体内周面电连接的引线，所述引线配设在所述凸缘部和与该凸缘部相对的线圈端面之间。7.如权利要求6所述的轴向间隙型旋转电机，其特征在于：所述绕线架在所述凸缘部的与...

【专利技术属性】
技术研发人员：床井博洋，北岛大辅，川越友则，山崎克之，酒井亨，高桥秀一，铃木利文，岩崎则久，正木良三，榎本裕治，
申请(专利权)人：株式会社日立产机系统，
类型：发明
国别省市：日本;JP