轴向气隙型旋转电机及旋转电机用绕线架制造技术

本发明专利技术实现轴向气隙型旋转电机的小型化并且确保可靠性。一种轴向气隙型旋转电机，其包括由具有铁芯(21)、卷绕在铁芯外周方向的线圈(23)和配置在铁芯与线圈之间的绕线架(22)的多个磁芯构件(20)排列成环状而构成的定子(19)；和在旋转轴径向上隔着气隙与铁芯的端面面相对的转子(30)，绕线架具有：与铁芯的外周侧的面相对且比上述铁芯的长度短的筒部(22a)；在筒部的两端部附近从该筒部的外周延伸到垂直方向外侧规定长度的凸缘部(22)；突出部(10)，其在至少一个凸缘部的外侧表面上且靠筒部的内缘，具有与插入的铁芯的端部外周侧的面相对的内周面，并且在筒部的延伸方向上更突出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】轴向气隙型旋转电机及旋转电机用绕线架
本专利技术涉及轴向气隙型旋转电机及旋转电机用绕线架。
技术介绍
轴向气隙型旋转电机具有大致圆环形状的定子和圆盘状的转子在旋转轴方向面相对地配置的结构。定子由以旋转轴为中心、在径向圆环状地配置的多个单槽磁芯构件构成。磁芯构件由铁芯、插入铁芯的筒形绕线架(绝缘体)和卷绕在绕线架外周的线圈等构成。由于轴向气隙型旋转电机产生转矩的气隙面大致与直径的平方成比例增加，因此可认为是适合于薄型形状的旋转电机。近年来，在追求薄型的旋转电机中，作为实现小型、高效率化的有效结构得到关注。一般地，为了实现旋转电机的小型、高效率化，在定子内高密度地配置对转矩输出有直接贡献的铁芯和电枢绕组是重要的。铁芯形成旋转电机的磁路，通过以减小对主磁路的磁阻的方式形成，能够有效地利用线圈和永磁体产生的磁通。电枢绕组为磁动势源，在假定为相同匝数的情况下，通过使其体积形成得较大，能够扩大线径，实现线圈中发生的焦耳损耗的降低亦即旋转电机的高效率化。在轴向气隙型旋转电机中，铁芯和线圈的高密度化是重要的技术问题，在以往提出了很多的专利技术。专利文献1公开了轴向气隙型旋转电机的线圈的卷绕方法和线圈的制造方法。在此，在具有规定宽度的规定的轴上卷绕线圈，公开了在具有凸缘部的铁芯上直接卷绕的方法和在具有凸缘部的绕线架上卷绕的方法。此外，专利文献2公开了在绕线架内插入铁芯的状态下将绕线架在轴方向上直接连结并连续卷绕的方法。对于被卷绕线圈的部件，即绕线架或铁芯，被施加了相当大的紧固力而变形。因此，在插入铁芯的状态下在绕线架上卷绕线圈更容易将磁芯插入绕线架中。进一步地，在卷绕线圈时，通过在线圈上施加张力，能够抑制绕组隆起，高密度地卷绕线圈。但是，这种情况下支承线圈的卷绕轴侧也被施加较大的力，因此需要坚固地支承磁芯构件。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2008-182867号公报专利文献2：日本特开2007-14146号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题然而，在插入铁芯后的绕线架上卷绕线圈的情况下，无法从绕线架内侧利用绕组夹具支承磁芯构件。因此必须利用磁芯构件的端面来进行支承。例如可保持从绕线架突出的铁芯。这种情况下，由于对铁芯要求相应的强度，因此难以使用非晶金属或纳米晶软磁合金(FINEMET)等箔带状软磁性体的层叠结构以及压粉磁芯等粉末状软磁性体的压缩结构作为铁芯。并且，在层叠如电磁钢板等具有刚性的软磁性体的情况下，由于其截面形状依赖于裁断加工的精度和层叠时的配置精度，因此也难以在铁芯的侧面与夹具之间稳定地保持接触面。导致可操作性的恶化和加工设备的成本上升。作为其它的方法，还有支承绕线架自身的方法。这种情况下，可通过利用绕线架的凸缘侧面、凸部或凹部来支承磁芯构件而不受磁芯的材料的影响。树脂性的绕线架由于形状的偏差小，能够稳定地保持与夹具的接触面。然而，难以使树脂性的绕线架具有足够的强度。如果通过单纯的加厚来提高绕线架的刚性，则会导致旋转电机的大型化和成本增加。期望有实现轴向气隙型旋转电机的小型化并且确保可靠性的结构。用于解决课题的技术方案为了解决上述问题，例如采用权利要求书的范围中记载的结构。即，一种轴向气隙型旋转电机，包括：定子，其将多个磁芯构件以旋转轴为中心排列成环状而构成，其中所述多个磁芯构件包括构成为具有大致梯形的端面的柱体形状的铁芯、卷绕在该铁芯外周方向的线圈和配置在所述铁芯与所述线圈之间的绕线架；和转子，其在旋转轴径向上隔着规定的气隙与所述铁芯的端面面相对，所述绕线架具有：与所述铁芯的外周侧的面相对且比所述铁芯的长度短的筒部；在所述筒部的两端部附近从该筒部的外周延伸到垂直方向外侧规定长度的凸缘部；突出部，其在至少一方的所述凸缘部的外侧表面上且靠所述筒部的内缘，具有与插入的所述铁芯的端部外周侧的面相对的内周面，并且在所述筒部的延伸方向上更突出。而且，是旋转电机用绕线架，包括：由供铁芯插入的、具有大致梯形的截面的内筒和卷绕线圈的外筒构成的筒部；在所述筒部的两开口端部附近从所述外筒的整周在垂直方向上延伸规定宽度的凸缘部；突出部，其在至少一方的所述凸缘部的外侧表面上且靠所述筒部的内缘，沿着该内缘的至少一部分在所述内筒的延伸方向上更延伸。专利技术效果通过本专利技术的一个方案，能够获得实现旋转电机的小型、高性能化且确保可靠性的旋转电机。上述之外的问题、结构和效果通过以下的记载可得以明了。附图说明图1是表示采用本专利技术的第一实施方式的轴向气隙型旋转电机的概要结构的立体图。图2是表示第一实施方式的单槽的磁芯构件的结构的立体图。图3是表示第一实施方式的单槽的磁芯构件的结构的截面图。图4是表示第一实施方式的使用线圈夹具的线圈卷绕的样子的示意图。图5是表示第二实施方式的树脂模具的样子的示意图。图6(a)是表示第二实施方式的单槽的磁芯构件的结构的立体图。(b)是表示第二实施方式的单槽的磁芯构件结构的截面图。图7(a)是表示第三实施方式的单槽的磁芯构件的结构的立体图。(b)是表示第三实施方式的单槽的磁芯构件结构的截面图。图8是表示第三实施方式的使用插入夹具的铁芯插入的样子的示意图。图9(a)是表示第四实施方式的单槽的磁芯构件的结构的顶面侧立体图。(b)是表示第四实施方式的单槽的磁芯构件结构的底面侧立体图。图10(a)是表示第四实施方式的变形例1的单槽的磁芯构件的结构的顶面侧立体图。(b)是表示第四实施方式的变形例1的单槽的磁芯构件结构的底面侧立体图。图11(a)是表示第四实施方式的变形例2的单槽的磁芯构件的结构的顶面侧立体图。(b)是表示第四实施方式的变形例2的单槽的磁芯构件结构的底面侧立体图。图12是第四实施方式的变形例2的磁芯构件的仰视图。图13是比较例的磁芯构件的仰视图。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中表示采用本专利技术的第一实施方式的轴向气隙型电机1(以下有时简称为“电机1”)的电枢的概要结构。电机1为双转子型轴向气隙型电机的例子。电机1具有一个圆筒状的定子与两个圆盘状的转子在旋转轴方向A的径向上隔着规定的气隙而面相对的电枢结构。定子19固定在壳体40的内周，以旋转轴A为中心环状配置了多个单槽的磁芯构件20。磁芯构件20中包含具有大致梯形的端面的柱体状铁芯21、具有与铁芯21的外周外径大致相同的内径的筒形状的绕线架22、和卷绕在绕线架22外周的线圈23。定子19将环状配置的各磁芯构件20及壳体40的内周部分通过树脂模塑一体地构成。铁芯21为从旋转轴开始向壳体40侧层叠板片而构成的层叠铁芯，其中上述板片以使含有非晶材料等磁性体材料的薄板的宽度逐渐增大的方式切断而成(包括带状的)。其结果是，铁芯21具有柱体的形状，该柱体具有截面为大致梯形的形状。此外，本专利技术并不限定于层叠铁芯，也可适用于压粉铁心和切削的铁芯。转子30由与铁芯21的旋转轴方向端面相对的永磁体31、和支承永磁体31的磁轭32构成。虽然未图示，磁轭32与转轴接合，通过轴承以可自由旋转的方式支承在端架上。端架与壳体40机械地连接。壳体40的外周侧的面设有端子箱(未图示)，初级侧的电线和次级侧的电线通过端子台电连接。次级侧上连接了从磁芯构件20引出的跨接线。图2表示单槽的磁芯构件20的结构。此外，图3表示磁芯构件20的径向截面图。绕线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轴向气隙型旋转电机，其特征在于，包括：定子，其将多个磁芯构件以旋转轴为中心排列成环状而构成，其中所述多个磁芯构件包括构成为具有大致梯形的端面的柱体形状的铁芯、卷绕在该铁芯外周方向的线圈和配置在所述铁芯与所述线圈之间的绕线架；和转子，其在旋转轴径向上隔着规定的气隙与所述铁芯的端面面相对，所述绕线架具有：与所述铁芯的外周侧的面相对且比所述铁芯的长度短的筒部；在所述筒部的两端部附近从该筒部的外周延伸到垂直方向外侧规定长度的凸缘部；突出部，其在至少一方的所述凸缘部的外侧表面上且靠所述筒部的内缘，具有与插入的所述铁芯的端部外周侧的面相对的内周面，并且在所述筒部的延伸方向上更突出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种轴向气隙型旋转电机，其特征在于，包括：定子，其将多个磁芯构件以旋转轴为中心排列成环状而构成，其中所述多个磁芯构件包括构成为具有大致梯形的端面的柱体形状的铁芯、卷绕在该铁芯外周方向的线圈和配置在所述铁芯与所述线圈之间的绕线架；和转子，其在旋转轴径向上隔着规定的气隙与所述铁芯的端面面相对，所述绕线架具有：与所述铁芯的外周侧的面相对且比所述铁芯的长度短的筒部；在所述筒部的两端部附近从该筒部的外周延伸到垂直方向外侧规定长度的凸缘部；突出部，其在至少一方的所述凸缘部的外侧表面上且靠所述筒部的内缘，具有与插入的所述铁芯的端部外周侧的面相对的内周面，并且在所述筒部的延伸方向上更突出。2.如权利要求1所述的轴向气隙型旋转电机，其特征在于：插入的所述铁芯的端部外周侧的面与所述突出部的内周面接触。3.如权利要求1所述的轴向气隙型旋转电机，其特征在于：所述突出部的顶面部与所述铁芯的端面位于旋转轴方向上的位置。4.如权利要求1所述的轴向气隙型旋转电机，其特征在于：所述突出部的内周面与所述内筒部内周的延伸方向的延长线隔开规定间隔。5.如权利要求1所述的轴向气隙型旋转电机，其特征在于：所述突出部沿着所述筒部的内缘的整周连续地设置。6.如权利要求1所述的轴向气隙型旋转电机，其特征在于：所述突出部沿着所述筒部的内缘不连续设置。7.如权利要求6所述的轴向气隙型旋转电机，其特征在于：所述突出部在旋转轴旋转方向上的彼此不相对的位置不连续地设置。8.如权利要求6所述的轴向气隙型旋转电机，其特征在于：所述突出部在旋转轴旋转方向上的彼此相对的位置不连续地设置。9.如权利要求6所述的轴向气隙型旋转电机，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：高桥秀一，床井博洋，酒井亨，山崎克之，铃木利文，樱井润，川越友则，高桥大作，
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