CN101199099A - 双转子型电动机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种双转子型电动机,该双转子型电动机的定子具有环状的轭部、设置在该轭部外径侧的多个外侧齿部以及外侧槽部、设于该轭部内径侧的多个内侧齿部以及内侧槽部、在该轭部上环形线圈状地卷绕的多个线圈。另外,该双转子型电动机的转子包括:具有与外侧齿部相对的外侧永久磁铁的外侧转子、和具有与内侧齿部相对的内侧永久磁铁的内侧转子。另外,定子具有树脂模制部,该树脂模制部将线圈密封并具有安装部。
Description
技术领域
本发明涉及具有双转子的电动机。
背景技术
图8表示现有的双转子型电动机的剖面图。该相关技术例如公开在日本专利申请特开2001-37133号公报中。
图8表示现有的环形方式的无刷电动机,由定子60、外侧转子70以及内侧转子75构成。另外,图8表示通常的分布卷绕所使用的极对数P与槽数Ns的组合为1∶6的4极12槽的电动机。
定子60具有环状的轭部(yoke)61、设于该轭部61外径侧的多个外侧齿部62以及外侧槽部63、设于该轭部61内径侧的多个内侧齿部65以及内侧槽部66。并且,具有环形线圈状地卷绕于轭部61上的外侧槽部63及内侧槽部66之间的多个线圈64。
另一方面,在该定子60的内外设有两个转子70、75。外侧转子70由与外侧齿部62相对的外侧永久磁铁72和外侧轭71构成,旋转自如地被支承在定子60的外侧。内侧转子75由与内侧齿部65相对的内侧永久磁铁77和内侧轭76构成,旋转自如地被支承在定子60的内侧。
线圈64为三相星形联结或三相三角形联结。通过对该线圈64通电,外侧转子70和内侧转子75都利用流过线圈64的电流产生的磁场而产生转矩并向规定的方向旋转。
定子60在与环状的轭部61的外侧齿部62及内侧齿部65交叉的部分设有多个安装孔80。该安装用孔80贯通轭部61。
在双转子型电动机中,由于在定子60的外侧和内侧双方分别具有外侧转子70以及内侧转子75,故不能够使用通常为了保持定子60而使用的烧嵌或压入等固定方法。因此,如图8所示,通过设置安装用孔80并在该安装用孔80中插通螺栓(未图示)而能够将定子60固定在设备上。
该现有的安装方法被公开在技术文献“IEEE TRANSACTIONS ONINDUSTRYAPPLICATIONS,VOL.40,NO.3 MAY/JUNE 2004”中。该文献的论文“Design and Parameter Effect Analysis of Dual-Rotor,Radial-Flux,Toroidally-Wound,Permanent-Magnet Machines”的第774页、“A.FluxDistribution”项中记载有:漏磁由于螺栓孔而增加,定子芯的磁通密度降低15%。
在该现有的双转子型电动机中,为了将定子60向设备安装,而可能设置安装用孔80,但由此,在轭61的某部分需要用于设置安装用孔80的空间。为了减少对电动机性能的影响,如图8所示,在轭61与外侧齿62以及内侧齿65交叉的部分设置安装用孔80为好。但是,尤其是电动机的转矩越大,用于安装的螺栓所要求的强度越高,随之,不得不增大安装用孔80的直径。
在这种情况下,与电动机的磁路设计上所需要的轭61、外侧齿62、内侧齿65的宽度相比,在安装强度方面机械所需要的宽度大。由此,例如若外侧齿62或内侧齿65的宽度增大,则槽面积减小,故而电流密度增加而使得可靠性上产生问题,为了抑制该电流密度的增加而增大槽面积时,内侧转子75的外径减小,电动机的转矩降低。另外,若轭61的宽度增大,则内侧转子75的外径减小,电动机的转矩降低。因此,由于设置安装用孔80而难以充分确保电动机的特性。
发明内容
本发明的双转子型电动机具有如下的结构。即,双转子型电动机由定子和转子构成,该定子具有环状的轭部、设置在该轭部外径侧的多个外侧齿部以及外侧槽部、设于该轭部内径侧的多个内侧齿部以及内侧槽部、在该轭部上环形线圈状地卷绕的多个线圈;所述转子包括:具有与外侧齿部相对的外侧永久磁铁的外侧转子、和具有与内侧齿部相对的内侧永久磁铁的内侧转子。另外,定子具有树脂模制部,该树脂模制部将线圈密封并具有安装部。
根据该结构,能够提供一种高性能的双转子型电动机,不使效率降低、不使转矩降低等,不使特性变差。
附图说明
图1是本发明实施方式1的双转子型电动机的剖面图。
图2是本发明实施方式1的双转子型电动机的定子的详细剖面图。
图3是表示图1的A-O截面的轴向剖面图。
图4是本发明实施方式2的双转子型电动机的轴向剖面图。
图5是本发明实施方式3的双转子型电动机的轴向剖面图。
图6是本发明实施方式4的双转子型电动机的剖面图。
图7是本发明实施方式4的定子的详细剖面图。
图8是现有的双转子型电动机的剖面图。
附图标记说明
10:定子;11:轭部;12:外侧齿部;13:外侧槽部;14:线圈;15:内侧齿部;16:内侧槽部;20:外侧转子;21:外侧轭;22、22B:外侧永久磁铁;24、29、41:输出轴;25:内侧转子;26:内侧轭;27、27B:内侧永久磁铁;30、30A:树脂模制部;31:安装部
具体实施方式
以下,使用附图说明本发明的实施方式。
(实施方式1)
图1是表示本发明实施方式1的双转子型电动机的剖面图,表示进行了三相环形线圈状的线圈卷绕的无刷式电动机。如图1所示,本发明的双转子型电动机由定子10、外侧转子20和内侧转子25构成。另外,图1表示极对数P与槽数Ns的组合为1∶6的四极十二槽的电动机。
定子10具有环状的轭部11、设于该轭部11外径侧的多个外侧齿部12及外侧槽部13、设于该轭部11内径侧的多个内侧齿部15及内侧槽部16。并且,具有环形线圈状地卷绕在轭部11上的外侧槽部13及内侧槽部16之间的多个线圈14。如图1的阴影线所示,具有密封该线圈14的树脂模制部13。
另一方面,在该定子10的内外具有两个转子20、25。外侧转子20由与外侧齿部12相对的外侧永久磁铁22和外侧轭21构成。内侧转子25由与内侧齿部15相对的内侧永久磁铁27和内侧轭26构成。外侧永久磁铁22和内侧永久磁铁27都被磁化成四极(极对数P=2)。
图2是将图1的定子10的被树脂模制部30密封的部分取出后的剖面图。线圈14由在轭部11上环形线圈状地卷绕在各个外侧槽部13及内侧槽部16之间的各个线圈U1、V1、W1、U2、V2、W2、U3、V3、W3、U4、V4、W4构成,三相星形联结或三相三角形联结。并且,通过对该线圈14通电,外侧转子20和内侧转子25都产生转矩并向规定的方向旋转。
图3是表示图1的A-O截面的剖面图。外侧转子20将外侧转子轭21延长到内径侧,与外侧转子用输出轴24结合并旋转自如地被支承。内侧转子25经由内侧转子轭26与内侧转子用输出轴29结合并旋转自如地被支承。外侧齿部12经由间隙G1与外侧永久磁铁22相对,内侧齿部15经由间隙G2与内侧永久磁铁27相对。两个输出轴24、29也能够构成不同的旋转方向或不同的旋转速度。
另外,定子10具有树脂模制部30以密封线圈14。由该树脂模制部30而具有使线圈14的散热性良好的效果。
另外,该树脂模制部30具有安装部31。该安装部31与树脂模制部30一体成形为好。该安装部31例如可在轴向上设置贯通孔并利用螺栓等向设备固定。向设备安装的方法不限于螺栓固定,也可以使用铆接、焊接等方法。另外,在图3中表示了台座状的安装部31,但不限于这样的形状。例如,安装部31可以不形成该台座形状而直接螺栓固定在密封线圈的树脂模制部30上,或者在下方设置多个突起部而焊接固定在设备上。
这样,通过设置与树脂模制部30一体成形的安装部31,在定子芯的轭部11上不需要贯通孔,定子10的形状能够仅由影响电动机特性的磁路设计上的要素来决定。因此,不会为了向设备安装而引起电动机特性降低,能够实现高性能的双转子型电动机。
(实施方式2)
图4是本发明实施方式2的双转子型电动机的轴向剖面图。另外,对于与实施方式1相同的结构,标注同一附图标记并省略详细的说明。本实施方式与实施方式1的定子相同,仅转子不同。
在图4中,外侧转子20A将外侧转子轭21A延伸到内径侧,与构成内侧转子25A的内侧转子轭26A结合,构成内外转子轭40。该内外转子轭40与输出轴41结合。
这样,由于转子的输出轴为一个,显然,外侧转子20A的输出转矩与内侧转子25A的输出转矩之和为电动机的输出轴转矩。因此,电动机的输出转矩增大。
如前所述,需要用于将外侧转子20A和内侧转子25A结合的内外转子轭40,该内外转子轭40覆盖定子10的轴向单侧而构成。因此,在定子芯的轭部11上设置贯通孔而向设备的固定是非常困难的。如本实施方式,通过设置与树脂模制部30一体成形的安装部31,向设备的安装极其容易。
(实施方式3)
图5是本发明实施方式3的双转子型电动机的轴向剖面图。对于与实施方式1及实施方式2相同的结构,标注同一附图标记并省略详细的说明。本实施方式与实施方式2的转子相同,仅定子不同。
在本实施方式中,树脂模制部30A的形状与实施方式1以及实施方式2不同。即,树脂模制部30A在径向上缩小,形成外侧齿部12以及内侧齿部15的前端部露出的结构。该露出的机构可适用于外侧齿部12和内侧齿部15二者,也可以适用于其中的任一个。
该树脂模制部30A将线圈14密封而使散热性提高,具有抑制线圈14温度上升的作用,但在本实施方式中,能够仅由充分得到该效果所需的最小限度的树脂模制部30A构成,因此材料的使用量减少。
另外,由于外侧齿部12和内侧齿部15的前端部露出,可将该露出部分作为电动机组装时的定位而使用。尤其是,在本发明所示的双转子型电动机中,与一般的电动机相比,在定子和外侧转子以及内侧转子的同轴度等上需要高精度。此时,能够利用于外侧齿部12和内侧齿部15径向两面和轴向端面一部分组装时的定位,相对于高精度地组装电动机而言,能够获得较大的效果。
(实施方式4)
图6是本发明实施方式4的双转子型电动机的剖面图。另外,图7是将定子10B的被树脂模制部30密封的部分取出后的剖面图。另外,对于与实施方式1相同的构成,标注同一附图标记并省略详细说明。本实施方式中,与实施方式1的永久磁铁的极对数和线圈的卷线规格不同。
本实施方式中为极对数P和槽数Ns的组合P∶Ns=5∶6的20极12槽的双转子型电动机。
在定子10B的内外设有两个转子20B、25B。外侧转子20B由与外侧齿部12相对的外侧永久磁铁22B和外侧轭21构成。内侧转子25B由与内侧齿部15相对的内侧永久磁铁27B和内侧轭26构成。由此,外侧永久磁铁22B和内侧永久磁铁27B都被磁化为20极(极对数P=10)。
另外,图7表示用于实现本实施方式的线圈分布,与图2相比,卷绕成环形线圈状的各个线圈U1、V1、W1、U2、V2、W2、U3、V3、W3、U4、V4、W4的分布与旋转方向反向。
本实施方式的极对数P与槽数Ns的组合P∶Ns=5∶6时,与实施方式1的P∶Ns=1∶6的组合的电动机的转矩常数相同。另一方面,由于极对数的增加,定子芯12的磁通密度减少。这意味着由定子芯产生的铁损减少,电动机效率提高。
另一方面,如图7所示,卷绕在轭11的线圈14B保持着环形线圈状、仅改变线圈分布而构成,因此不产生向铜损增加等的效率的不良影响、不会产生对转矩变动或旋转不均这样的噪音的不良影响等。
另外,定子芯的磁通密度减小意味着,可不降低转矩而减小设计齿12、15和轭11的宽度。例如,若进行减小齿12、15以及轭11的宽度、并且槽面积相同的设计,则为了能够增大内侧转子的外径,可提高电动机转矩或提高效率。另外,通过减小轭11的宽度,减小线圈14B的周长,减小线圈的电阻值,而减小铜损。
这样,通过本实施方式的电动机构成,能够实现效率高的双转子型电动机。
产业上的可利用性
本发明的双转子型电动机在定子上具有用于密封线圈的树脂模制部,通过设置与树脂模制部一体成形的安装部,在定子芯的轭部上不需要用于向设备安装的贯通孔。由此,提供一种发生转矩大且效率高的双转子型电动机,不会由于要向设备安装而导致电动机特性的降低。
Claims (8)
1.一种双转子型电动机,其特征在于,由定子和转子构成,
所述定子具有环状的轭部、设置在该轭部外径侧的多个外侧齿部及外侧槽部、设于所述轭部内径侧的多个内侧齿部及内侧槽部、在所述轭部上环形线圈状地卷绕的多个线圈,
所述转子包括:具有与所述外侧齿部相对的外侧永久磁铁的外侧转子、和具有与所述内侧齿部相对的内侧永久磁铁的内侧转子,
所述定子具有树脂模制部,该树脂模制部将所述线圈密封并具有安装部。
2.如权利要求1所述的双转子型电动机,其特征在于,所述线圈利用三相星形联结或三相三角形联结中的任一种联结方式进行连接。
3.如权利要求1所述的双转子型电动机,其特征在于,所述外侧转子和所述内侧转子分别各自具有输出轴。
4.如权利要求1所述的双转子型电动机,其特征在于,所述外侧转子和所述内侧转子具有相结合的一个输出轴。
5.如权利要求1所述的双转子型电动机,其特征在于,所述树脂模制部使所述外侧齿部和所述内侧齿部中的至少一个齿部的齿前端部露出。
6.如权利要求1所述的双转子型电动机,其特征在于,所述外侧永久磁铁和所述内侧永久磁铁的极对数相同。
7.如权利要求6所述的双转子型电动机,其特征在于,所述外侧槽部和所述内侧槽部的槽数相同,所述极对数与所述槽数的比例为1∶6。
8.如权利要求6所述的双转子型电动机,其特征在于,所述外侧槽部和所述内侧槽部的槽数相同,所述极对数与所述槽数的比例为5∶6。
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