CN101719708A - 轴向间隙型电机及其转子制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够抑制磁通短路的轴向间隙型电机及其转子制造方法。该轴向间隙型电机(10)具有：能够绕旋转轴线旋转的转子(11)，该转子包括在旋转轴线(O)方向上起磁并沿周向进行配置的多个主永磁片(41)和具有分别保持主永磁片(41)的多个主磁片用孔部(15)的转子铁心(13)；和定子(12)，该定子从旋转轴线(O)方向的至少一侧与转子(11)相对配置，转子铁心(13)通过卷绕带状的磁性板(14)而构成，并且具有在径向上相邻的第一卷绕层和第二卷绕层，在第一卷绕层和第二卷绕层的相对于转子铁心(13)的旋转中心处于相同相位的部分上，第一卷绕层具有抑制磁通短路的外侧磁通短路抑制部(62)，第二卷绕层具有外侧连接部(61)。

Description

轴向间隙型电机及其转子制造方法
技术领域
本发明涉及一种轴向间隙型电机及其转子制造方法。
背景技术
以往，例如已知有如下的轴向间隙型电机，该轴向间隙型电机具有能够绕旋转轴线旋转的转子和从旋转轴线方向的至少一侧与转子相对配置的定子，并且相对于由转子的永磁铁产生的磁场磁通，形成有经由定子的磁通环(例如，专利文献1)。
如图10所示，在上述专利文献1中记载的轴向间隙型电机中，转子铁心101通过如下方式形成：卷绕带状的电磁钢板102，并在卷绕好的转子铁心101上沿周向等间隔地设置用于容纳磁片103的开口104。
专利文献1：日本特开2006-166635号公报
在该专利文献1中记载的轴向间隙型电机中，周向相邻的磁片103、103之间的部分由电磁钢板102形成，因此磁通会在周向相邻的磁片103、103之间短路，由此不能防止电机的发生转矩减小以及或者效率降低。
发明内容
本发明就是鉴于上述情况而作出的，其目的在于提供一种能够抑制磁通短路的轴向间隙型电机。
为了达成上述目的，第一发明的轴向间隙型电机(后述实施方式中的轴向间隙型电机10、10A)具有：能够绕旋转轴线旋转的转子(后述实施方式中的转子11)，该转子包括转子铁心(后述实施方式中的转子铁心13)和多个主磁片(后述实施方式中的主永磁片41)，所述多个主磁片在旋转轴线方向上起磁并沿周向配置，该转子铁心具有用于分别保持所述主磁片的多个主磁片用孔部(后述实施方式中的主磁片用孔部15)：和定子(后述实施方式中的定子12)，该定子从旋转轴线方向的至少一侧与所述转子相对配置，其特征在于，所述转子铁心通过卷绕带状的磁性板(后述实施方式中的磁性板14)而构成，并且具有在径向上相邻的第一卷绕层和第二卷绕层，在所述第一卷绕层和所述第二卷绕层的相对于所述转子铁心的旋转中心位于相同相位的部分上，所述第一卷绕层具有用于抑制磁通短路的磁通短路抑制部(后述实施方式中的外侧磁通短路抑制部62、内侧磁通短路抑制部52)，所述第二卷绕层具有用于确保所述磁性板的强度的机械强度维持部(后述实施方式中的外侧连接部61、内侧连接部51)。
在第一发明的基础上，第二发明的轴向间隙型电机的特征在于，所述磁通短路抑制部是将在周向上相邻的所述主磁片用孔部连通的连通部(后述实施方式中的内侧磁通短路抑制部52)，所述机械强度维持部是将在周向上相邻的所述主磁片用孔部封闭的封闭部(后述实施方式中的内侧连接部51)。
在第一发明或第二发明的基础上，第三发明的轴向间隙型电机的特征在于，所述转子具有在与旋转轴线方向和径向正交的方向上被磁化的多个副磁片(后述实施方式中的副永磁片43)，所述转子铁心具有分别保持所述副磁片的多个副磁片用孔部(后述实施方式中的副磁片用孔部17)，所述多个副磁片用孔部形成于在周向上相邻的所述主磁片用孔部之间且在所述旋转轴线方向的至少一侧。
在第三发明的基础上，第四发明的轴向间隙型电机的特征在于，所述磁通短路抑制部是在所述旋转轴线方向的至少一侧、所述副磁片用孔部的旋转轴线方向外侧开口而成的开口部(后述实施方式中的外侧磁通短路抑制部62)，所述机械强度维持部是在所述旋转轴线方向的至少一侧、所述副磁片用孔部的旋转轴线方向外侧封闭而成的封闭部(后述实施方式中的外侧连接部61)。
在第一～第四发明的基础上，第五发明的轴向间隙型电机的特征在于，在所述转子铁心中，所述第一卷绕层和所述第二卷绕层分别具有所述磁通短路抑制部和所述机械强度维持部，在构成所述转子铁心的所述带状磁性板上形成的所述磁通短路抑制部和所述机械强度维持部的排列以预定的模式重复。
在第五发明的基础上，第六发明的轴向间隙型电机的特征在于，在所述转子铁心中，在构成所述转子铁心的所述带状磁性板上形成的所述磁通短路抑制部和所述机械强度维持部的排列以所述主磁片总数的约数之外的整数个作为一个模式进行重复。
在第一～第六发明的基础上，第七发明的轴向间隙型电机的特征在于，通过热处理将所述机械强度维持部去磁。
在第七发明的基础上，第八发明的轴向间隙型电机的特征在于，将所述带状磁性板是在所述机械强度维持部预先去磁后被卷绕。
为了达成上述目的，在第九发明的轴向间隙型电机(后述实施方式中的轴向间隙型电机10、10A)的转子制造方法中，该轴向间隙型电机具有：能够绕旋转轴线旋转的转子(后述实施方式中的转子11)，该转子包括转子铁心(后述实施方式中的转子铁心13)和多个主磁片(后述实施方式中的主永磁片41)，所述多个主磁片在旋转轴线方向上起磁并沿周向配置，该转子铁心具有用于分别保持所述主磁片的多个主磁片用孔部(后述实施方式中的主磁片用孔部15)；和定子(后述实施方式中的定子12)，该定子从旋转轴线方向的至少一侧与所述转子相对配置，该轴向间隙型电机的转子制造方法的特征在于包括：在带状磁性板(后述实施方式中的磁性板14)上形成所述主磁片用孔部的冲切工序；以及将形成有所述主磁片用孔部的所述磁性板卷绕起来的卷绕工序，在所述冲切工序中形成如下部分：将在周向上相邻的所述主磁片用孔部连通的磁通短路抑制部(后述实施方式中的内侧磁通短路抑制部52)；以及将在周向上相邻的所述主磁片用孔部封闭的机械强度维持部(后述实施方式中的内侧连接部51)。
为了达成上述目的，在第十发明的轴向间隙型电机(后述实施方式中的轴向间隙型电机10、10A)的转子制造方法中，该轴向间隙型电机具有：能够绕旋转轴线旋转的转子(后述实施方式中的转子11)，该转子包括转子铁心(后述实施方式中的转子铁心13)和多个主磁片(后述实施方式中的主永磁片41)，所述多个主磁片在旋转轴线方向上起磁并沿周向配置，该转子铁心具有用于分别保持所述主磁片的多个主磁片用孔部(后述实施方式中的主磁片用孔部15)；和定子(后述实施方式中的定子12)，该定子从旋转轴线方向的至少一侧与所述转子相对配置，该轴向间隙型电机的转子制造方法的特征在于包括：冲切工序，在带状磁性板上形成所述主磁片用孔部和副磁片用孔部(后述实施方式中的副磁片用孔部17)，所述副磁片用恐怖形成于在周向上相邻的所述主磁片用孔部之间且在所述旋转轴线方向的至少一侧，并且分别保持在与旋转轴线方向和径向正交的方向上被磁化的多个副磁片(后述实施方式中的副永磁片43)；以及将形成有所述主磁片用孔部和所述副磁片用孔部的所述磁性板卷绕起来的卷绕工序，在所述冲切工序中形成如下部分：在所述旋转轴线方向的至少一侧、所述副磁片用孔部的旋转轴线方向外侧开口而成的磁通短路抑制部(后述实施方式中的外侧磁通短路抑制部62)；以及在所述旋转轴线方向的至少一侧、所述副磁片用孔部的旋转轴线方向外侧封闭而成的机械强度维持部(后述实施方式中的外侧连接部61)。
在第九发明或者第十发明的基础上，第十一发明的轴向间隙型电机的转子制造方法，其特征在于，在所述卷绕工序之前，具有通过热处理将所述机械强度维持部去磁化的热处理工序。
在第十一发明的基础上，第十二发明的轴向间隙型电机的转子制造方法，其特征在于，在所述冲切工序中，形成于所述带状磁性板上的所述磁通短路抑制部和所述机械强度维持部的排列以所述主磁片的总数的约数之外的整数个作为一个模式进行重复。
根据第一发明，转子铁心具有径向相邻的第一卷绕层和第二卷绕层，并且在第一卷绕层和所述第二卷绕层的相对于转子铁心的旋转中心位于相同相位的部分上，第一卷绕层具有抑制磁通短路的磁通短路抑制部，第二卷绕层具有确保所述磁性板的强度的机械强度维持部，因此在相对于卷绕起来的转子铁心的旋转中心处于相同相位的部分上能够同时实现抑制磁力线短路和维持机械强度这两方面。即，由于利用机械强度维持部将磁性板连接起来，因此能够通过卷绕的方式制造转子铁心，并且能够利用磁通短路抑制部抑制磁通的短路，从而能够抑制电机的发生转矩降低。
根据第二发明和第九发明，利用将周向相邻的主磁片用孔部连通的连通部、即第一卷绕层的磁通短路抑制部，将第一卷绕层的周向相邻的主磁片之间连通，因此能够抑制周向相邻的主磁片之间的磁通短路。此外，利用将周向相邻的主磁片用孔部封闭的封闭部、即第二卷绕层的机械强度维持部，能够将主磁片保持在主磁片用孔部中。
根据第三发明，通过采用大致海尔贝克(Halbach)结构，从而能够利用对主磁片的磁通方向进行限制的磁透镜效果使有效磁通产生量相对增加。
根据第四发明和第十发明，利用在旋转轴线方向的至少一侧使副磁片用孔部的旋转轴线方向外侧开口的开口部、即磁通短路抑制部，能够抑制副磁片外侧的磁通短路。此外，利用作为在旋转轴线方向的至少一侧使副磁片用孔部的旋转轴线方向外侧封闭的封闭部、即机械强度维持部，能够将副磁片保持在副磁片用孔部中，能够防止副磁片在旋转轴线方向外侧脱出。进而，利用磁通短路抑制部能够抑制在转子和定子之间产生的涡电流的出现。
根据第五发明，由于在构成转子铁心的带状磁性板上形成的磁通短路抑制部和机械强度维持部的排列以预定的模式重复，能够容易地进行制造。
根据第六方面和第十二发明，由于在构成转子铁心的带状磁性板上形成的磁通短路抑制部和机械强度维持部的排列以不是主磁片总数的约数的整数个作为一个模式进行重复，因此能够消除在某个相位处仅形成有磁通短路抑制部，或者仅形成有机械强度维持部的问题。
根据第七发明，由于通过热处理将机械强度维持部去磁，因此用于维持机械强度的相连部分也能够通过去磁而抑制磁通短路。
根据第八发明和第十一发明，由于带状磁性板是在机械强度维持部预先去磁后被卷绕，因此与在卷绕后进行热处理的情况相比，能够容易地以高精度进行制造。此外，用于热处理的空间较小，能够以小型的热处理设备进行加工。
附图说明
图1是本发明所述的轴向间隙型电机的第一实施方式的整体立体图。
图2是图1所示的轴向间隙型电机的分解立体图。
图3是图1所示的轴向间隙型电机的转子铁心和磁片的分解立体图。
图4是图1所示的轴向间隙型电机的转子支架的分解立体图。
图5是说明具有磁片的转子铁心的图，(a)图为从周向观察具有磁片的转子铁心的示意图，(b)图为从侧方观察(a)图的示意图，(c)图为沿(a)图的VC-VC线的剖视图。
图6是构成图1所示的轴向间隙型电机转子的磁片部分的分解立体图。
图7是说明图5的转子铁心的层叠结构的说明图，(a)图为从周向观察各层的示意图，(b)为沿(a)图的VIIB-VIIB线的剖视图。
图8是说明具有第二实施方式的磁片的转子铁心的图，(a)图为从周向观察具有磁片的转子铁心的示意图，(b)图为从侧方观察(a)图的示意图，(c)图为沿(a)图的VIIIC-VIIIC线的剖视图。
图9是说明图8的转子铁心的层叠结构的说明图，(a)图为从周向观察各层的示意图，(b)图为沿(a)图的IXB-IXB线的剖视图。
图10是专利文献1记载的轴向间隙型电机的分解立体图。
标号说明
10、10A：轴向间隙型电机；11：转子；12：定子；13：转子铁心；14：带状磁性板；15：主永磁片用孔部；16：漏磁抑制空间；17：副永磁片用孔部；33：转子支架；35：径向肋；36：轴部；37：轮缘部；41：主永磁片(主磁片)；42：轭部；43：副永磁片(副磁片)；51：内侧连接部(机械强度维持部)；52：内侧磁通短路抑制部(磁通短路抑制部)；61：外侧连接部(机械强度维持部)；62：外侧磁通短路抑制部(磁通短路抑制部)；O：旋转轴线。
具体实施方式
下面，基于附图对本发明所述的轴向间隙型电机的各实施方式进行详细说明。另外，附图是按照符号的朝向进行观察的。
<第一实施方式>
例如如图1和图2所示，本实施方式中的轴向间隙型电机10具有如下部件：大致圆环形状的转子11，其设置成能够绕该轴向间隙型电机10的旋转轴线O旋转；一对定子12、12，它们以沿旋转轴线O方向从两侧夹设转子11的方式相对配置，并且具有用于产生使转子11旋转的旋转磁场的多相的各定子绕组。
该轴向间隙型电机10例如搭载于混合动力车辆或电动车辆等车辆中作为驱动源，其输出轴与变速器(图示省略)的输入轴连接，由此，轴向间隙型电机10的驱动力经由变速器传递到车辆的驱动轮(图示省略)。
此外，在车辆减速时从驱动轮侧向轴向间隙型电机10传递驱动力时，轴向间隙型电机10作为发电机发挥作用，即产生所谓再生制动力，将车体的动能以电能(再生能)回收。进而，例如在混合动力车辆中，将轴向间隙型电机10的旋转轴线与内燃机(图示省略)的曲轴连接起来的话，在内燃机的输出传递到轴向间隙型电机10的情况下也能够使轴向间隙型电机10起到发电机的作用而产生电能。
各定子12具有如下部件：大致圆环板状的轭部21；多个齿22、…、22，它们在与转子11相对的轭部21的相对面上，从沿周向隔开预定间隔的位置开始沿旋转轴线O方向朝向转子11突出，并且在径向上延伸；和定子绕组(图示省略)，其装配在适当的齿22、22之间。
各定子12是例如主极为六个(例如U+、V+、W+、U-、V-、W-)的6N型定子，在旋转轴线O方向上设定成一个定子12的各U+、V+、W+极与另一定子12的各U-、V-、W-极相对。例如对于在旋转轴线O方向上相对的一对定子12、12，与U+、V+、W+极和U-、V-、W-极中的一方对应的一个定子12的三个齿22、22、22和与U+、V+、W+极和U-、V-、W-极中的另一方对应的另一定子12的三个齿22、22、22设定成在旋转轴线O方向上相对，并且设定成对在旋转轴线O方向上相对的一个定子12的齿22和另一定子12的齿22通电的通电状态为电角反转状态。
例如如图2所示，转子11构成为具有转子铁心13、多个主磁铁部31、…、31、多个副磁铁部32、…、32、以及由非磁性材料构成的转子支架33。主磁铁部31和副磁铁部32在转子铁心13内沿周向交替配置，以该状态将转子铁心13收纳在转子支架33内。
并且，转子支架33具有由沿周向隔开预定间隔配置的多个径向肋35、…、35连接起来的内周侧圆环状的轴部36和外周侧圆环状的轮缘部37，与外部的驱动轴(例如，车辆的变速器的输入轴等)连接的输出轴可连接到轴部36的内周部。
转子铁心13是卷绕由带状电磁钢板构成的磁性部件14而形成的，如图3所示，在转子铁心13宽度方向中央部沿周向隔开预定间隔交替形成有大致扇形形状的主永磁片用孔部15和柱状的漏磁抑制空间16，该主永磁片用孔部15用于收纳后述的主永磁片41，并且，在漏磁抑制空间16的旋转轴线O方向两侧形成有用于收纳后述的副永磁片43的柱状的副永磁片用孔部17、17。换言之，转子铁心13具有：轭部42、…、42，它们配置成沿周向隔开预定间隔地从旋转轴线O方向两侧夹设主永磁片41；一对内侧轴向连接部14a、14a，它们形成于主永磁片用孔部15和漏磁抑制空间16之间，将旋转轴线O方向相邻的轭部42、42之间连接起来；和一对内侧周向连接部14b、14b，它们形成于漏磁抑制空间16和副永磁片用孔部17之间，将周向相邻的轭部42、42之间连接起来。由内侧轴向连接部14a、14a和内侧周向连接部14b、14b构成的内侧连接部51形成于层叠起来的所有层中(参照图5(c))，从而使转子铁心13构成为单一部件。
另外，如图5所示，漏磁抑制空间16的轴向长度被设定为与主永磁片用孔部15的轴向长度大致相等，漏磁抑制空间16的周向长度被设定为与副永磁片用孔部17的周向长度大致相等。
此外，如图5(b)所示，转子铁心13在层叠起来的一部分层(在本实施方式中为4n层，n为整数)的副磁片用孔部17的旋转轴线O方向外侧具有外侧连接部61(机械强度维持部)，该外侧连接部61夹设副磁片用孔部17并将周向相邻的轭部42、42之间连接起来；在其余层(4n-3、4n-2、4n-1，n为整数)的副磁片用孔部17的旋转轴线O方向外侧具有外侧磁通短路抑制部62(磁通短路抑制部)，该外侧磁通短路抑制部62是副永磁片43的旋转轴线O方向外侧开口而形成的。
主磁铁部31是通过将被沿厚度方向(即旋转轴线O方向)磁化的大致扇形板状的主永磁片41配置在主永磁片用孔部15中而构成的，如图6所示，在周向上相邻的主磁铁部31、31的各主永磁片41、41设定成磁化方向互不相同。
副磁铁部32是通过将如图6所示分别沿与旋转轴线O方向和径向正交的方向(大致周向)被磁化的一对副永磁片43、43配置在副永磁片用孔部17、17中(形成于漏磁抑制空间16的宽度方向两侧)而构成的，在旋转轴线O方向上相对的一对副永磁片43、43的磁化方向互不相同。
此外，隔着主磁铁部31在周向上相对的一对副永磁片43、43彼此的磁化方向互不相同。并且，配置于旋转轴线O方向的一侧的一对副永磁片43、43彼此配置成以与沿旋转轴线O方向被磁化的主永磁片41的一侧的磁极同极的磁极相对；配置于旋转轴线O方向的另一侧的一对副永磁片43、43彼此配置成以与沿旋转轴线O方向被磁化的主永磁片41的另一侧的磁极同极的磁极相对。
即，如图6所示，例如对于旋转轴线O方向的一侧为N极而另一侧为S极的主永磁片41，在旋转轴线O方向的一侧从周向两侧夹设轭部42的一对副永磁片43、43配置成彼此的N极在周向上相对，而在旋转轴线O方向的另一侧从周向两侧夹设轭部42的一对副永磁片43、43配置成彼此的S极在周向上相对。由此，通过由所谓的永磁铁的大致海尔贝克配置产生的磁透镜效果，将主永磁片41和各副永磁片43、43的各磁通聚集起来，使得与各定子12、12交链的有效磁通相对增多。
如图4所示，在转子支架33中，轴部36沿周向等间隔地形成有多个装配径向肋35的圆形贯通孔、即轴部侧肋装配孔36a，轮缘部37沿周向等间隔地形成有多个装配径向肋35的矩形贯通孔、即轮缘部侧肋装配孔37a。
此外，径向肋35形成为大致T字形状，其径向内侧端部35a的截面为大致圆形并且形成有阳螺纹部，径向外侧端部35b和径向中途部35c的截面为矩形，径向外侧端部35b形成为：径向外侧端部35b的周向长度从径向中途部35c开始随着靠近径向外侧而逐渐增长，并且轴向长度相同。
并且，轴部36和轮缘部37分别从内径侧和外径侧夹设着具有主永磁片41和副永磁片43的转子铁心13。对于从轮缘部37的轮缘部侧肋装配孔37a插入的径向肋35，其径向中途部35c嵌合在漏磁抑制空间16中，其径向内侧端部35a装配在轴部侧肋装配孔36a中，并从轴部36的内径侧螺合螺母38，由此径向肋35被固定到轴部36上。
接着，对本发明的轴向间隙型电机10的转子11的制造方法进行说明。另外，磁性板14的宽度方向为转子11的旋转轴线O方向，磁性板14的长边方向为转子11的周向。
如图7(a)所示，转子铁心13例如通过采用冲压成型机进行冲切加工而在由带状电磁钢板构成的磁性板14的宽度方向中央部形成主永磁片用孔部15和漏磁抑制空间16，并且在漏磁抑制空间16的宽度方向两侧形成副永磁片用孔部17(冲切工序)。此时，所有层的漏磁抑制空间16被内侧连接部51所围绕，该内侧连接部51由内侧轴向连接部14a、14a和内侧周向连接部14b、14b构成。此外，在图7(a)中，在卷绕时从内径侧开始作为第一～三(例如4n-3、4n-2、4n-1，n为整数)层的部分处，形成有外侧磁通短路抑制部62(即、副永磁片用孔部17的宽度方向外侧开口的开口部)，另一方面，在图7(a)中，在卷绕时从内径侧开始作为第四(例如4n，n为整数)层的部分处，形成有外侧连接部61(即副永永磁片用孔部17的外侧封闭的封闭部)。
这样，形成有主永磁片用孔部15、漏磁抑制空间16和副永磁片用孔部17的带状磁性板14被临时固定在卷芯上，并通过卷芯的旋转而进行卷绕。
磁性板14在卷芯上卷绕，因此其长边方向的长度从最内径侧开始按照第一层、第二层、第三层、…的顺序增长。由此，在图7(a)中，以相邻的漏磁抑制空间16、16的中心间距离为间距P的话，间距P被设定为从最内径侧开始按照第一层、第二层、第三层、…的顺序逐渐增大。此外，由于主永磁片41为大致扇形板状，因此主永磁片用孔部15的长边方向长度也被设定为从最内径侧开始按照第一层、第二层、第三层、…的顺序逐渐增大。另外，在图7中为了简略化而将第一～第四层图示成长边方向长度全部相同(图8也是如此)。并且，卷绕成预定大小的磁性板14的卷绕起点和卷绕终点在径向上距卷芯中心的相同位置处结束卷绕，通过将卷绕好的磁性板14的卷绕起点和卷绕终点焊接起来从而形成转子铁心13(卷绕工序)。另外，也可以在焊接后将磁性板14的各层接合起来。
如此制造成的转子铁心13是卷绕了由带状电磁钢板形成的磁性板14而成的，在其宽度方向中央部沿周向替形成有用于收纳主永磁片41的大致扇形形状的主永磁片用孔部15和柱状的漏磁抑制空间16，并且，在漏磁抑制空间16的旋转轴线O方向两侧形成有用于收纳副永磁片43的柱状的副永磁片用孔部17、17。
此外，如图5(b)、(c)所示，在副磁片用孔部17的旋转轴线O方向外侧沿径向以预定间隔形成有外侧连接部61以及外侧磁通短路抑制部62，外侧连接部61夹设副磁片用孔部17并将周向相邻的轭部42、42之间连接起来，外侧磁通短路抑制部62是副永磁片用孔部17的旋转轴线O方向外侧开口而形成的。
并且，在转子铁心13的主永磁片用孔部15中装配有主永磁片41，在副磁片用孔部17中装配有副永磁片43。
接着，在具有主永磁片41和副永磁片43的转子铁心13的内径侧设置轴部36，在外径侧设置轮缘部37，并且将径向肋35从轮缘部37的轮缘部侧肋装配孔37a插入。此时，径向肋35的径向中途部35c嵌合在漏磁抑制空间16中，径向内侧端部35a装配在轴部侧肋装配孔36a中，通过从轴部36的内径侧螺合螺母38，将径向肋35固定于轴部36。这样，转子铁心13被收纳在转子支架33内，从而制造出转子11。
如上所述，根据本实施方式中的轴向间隙型电机10，在转子铁心13的在径向上相邻的卷绕层，例如图7的第三层(第一卷绕层)、第四层(第二卷绕层)中，在相对于转子铁心13的旋转中心位于相同相位的部分上，第三层具有外侧磁通短路抑制部62，该外侧磁通短路抑制部62是副磁片用孔部17的旋转轴线O方向外侧开口的开口部，第四层具有外侧连接部61，该外侧连接部61是副磁片用孔部17的旋转轴线O方向外侧封闭的封闭部，因此在相对于卷绕好的转子铁心13的旋转中心处于相同相位的部分上能够同时实现抑制磁短路和维持机械强度这两方面。
更为具体地来说，在第三层，通过外侧磁通短路抑制部62使副永磁片43的旋转轴线O方向外侧开口，因此能够抑制夹设副永磁片43并在周向上相邻的轭部42、42之间的磁通短路，从而能够抑制电机的发生转矩降低。此外，在第四层，通过外侧连接部61将在周向上相邻的轭部42、42连接起来，因此能够将副永磁片43保持在副磁片用孔部17中，从而能够防止副永磁片43向旋转轴线O方向外侧脱出。
此外，如图5(b)和图5(c)所示，在副永磁片43的旋转轴线O方向外侧，一部分通过外侧连接部61将周向相邻的轭部42、42之间连接起来，余下部分作为外侧磁通短路抑制部62而形成为断开的开口部。因此，在转子11和定子12之间产生的涡电流仅在外侧连接部61处产生，而不会在外侧磁通短路抑制部62处产生，从而能够将在转子11和定子12之间产生的涡电流抑制到最小限度。
此外，根据本实施方式中的轴向间隙型电机10，由于形成于构成转子铁心13的带状磁性板14上的外侧磁通短路抑制部62和外侧连接部61的排列在本实施方式中针对重叠起来的各层以预定的模式重复，因此能够容易地进行制造。
<第二实施方式>
下面，适当地参照附图对本发明的第二实施方式进行说明。
图8是从周向观察第二实施方式的轴向间隙型电机的转子铁心的示意图。另外，第二实施方式的轴向间隙型电机10A除了转子铁心13的结构以外都与第一实施方式的轴向间隙型电机10的结构相同，图中将与第一实施方式相同的构成部分标以相同符号并省略重复说明。
如图9(a)所示，构成与转子铁心13的第一层对应的部分的磁性板14，从图中左侧开始配置了形成有外侧连接部61(机械强度维持部)的一个副永磁片用孔部17和形成有外侧磁通短路抑制部62(磁通短路抑制部)的四个副永磁片用孔部17，并将该部分作为一个模式沿周向连续排列。
在本实施方式中，由于具有十二个主永磁片41和旋转轴线O方向单侧十二个(两侧共二十四个)副永磁片43，因此在第二层、第三层、…中，其相邻的内径侧的层之间错开模式进行排列。即，图9(a)的第一层在左数第一个副永磁片用孔部17处形成外侧连接部61，与此相对地，第二层在左数第二个副永磁片用孔部17、第三层在左数第三个副永磁片用孔部17、第四层在左数第四个副永磁片用孔部17处分别形成外侧连接部61。
在形成有外侧连接部61的旋转轴线O方向两侧的副永磁片用孔部17、17所夹设的漏磁抑制空间16中，形成有内侧磁通短路抑制部52(磁通短路抑制部)，该内侧磁通短路抑制部52连通漏磁抑制空间16、主永磁片用孔部15和副永磁片用孔部17，夹设漏磁抑制空间16且周向相邻的主永磁片用孔部15、15和在旋转轴线O方向上夹设漏磁抑制空间16且相邻的副永磁片用孔部17、17形成为一个开口。
另一方面，在形成有外侧磁通短路抑制部62的旋转轴线O方向两侧的副永磁片用孔部17、17所夹设的漏磁抑制空间16处，形成有内侧连接部51(机械强度维持部)，该内侧连接部51有下述部分构成：一对内侧轴向连接部14a、14a，它们形成于主永磁片用孔部15和漏磁抑制空间16之间并将在旋转轴线O方向上相邻的轭部42、42之间连接起来；和一对内侧周向连接部14b、14b，它们形成于漏磁抑制空间16和副永磁片用孔部17之间并将在周向上相邻的轭部42、42之间连接起来，并且形成为分别相对于主永磁片用孔部15、漏磁抑制空间16和副永磁片用孔部17独立的开口。因此，通过以外侧连接部61或者内侧连接部51卷绕带状磁性板14，从而形成一个转子铁心13。
将像这样形成了主永磁片用孔部15、漏磁抑制空间16和副永磁片用孔部17的带状磁性板14卷绕，从而如图8(a)～(c)所示，沿径向以预定模式在副永磁片用孔部17的旋转轴线O方向外侧形成有外侧连接部61和外侧磁通短路抑制部62，外侧连接部61夹设副永磁片用孔部17并将在周向上相邻的轭部42、42之间连接起来，外侧磁通短路抑制部62是副永磁片用孔部17的旋转轴线O方向外侧开口而形成的，并且，还沿径向以预定模式形成有内侧连接部51以及内侧磁通短路抑制部52，内侧连接部51围绕漏磁抑制空间16，内侧磁通短路抑制部52将漏磁抑制空间16与主永磁片用孔部15和副永磁片用孔部17连通起来。
由此，根据本实施方式中的轴向间隙型电机10A，由于在副永磁片用孔部17的旋转轴线O方向外侧具有外侧连接部61和外侧磁通短路抑制部62，因此能够在通过外侧连接部61防止收纳在副永磁片用孔部17中的副永磁片43脱出，同时通过外侧磁通短路抑制部62抑制副永磁片用孔部17的旋转轴线O方向外侧的磁通短路，从而能够抑制电机10A的发生转矩降低。
此外，如图8(b)和图8(c)所示，在副永磁片43的旋转轴线O方向外侧，一部分通过外侧连接部61将周向相邻的轭部42、42之间连接起来，余下部分作为外侧磁通短路抑制部62形成为断开的开口部。因此，在转子11和定子12之间产生的涡电流仅在外侧连接部61处产生，而不会在外侧磁通短路抑制部62处产生，从而能够将在转子11和定子12之间产生的涡电流抑制到最小限度。
此外，根据本实施方式中的轴向间隙型电机10A，在漏磁抑制空间16的周围具有内侧磁通短路抑制部52和内侧连接部51，因此能够在通过内侧连接部51保持主永磁片41的同时，通过内侧磁通短路抑制部52防止漏磁抑制空间16周围的磁通短路，从而能够抑制电机的发生转矩降低。
另外，在本实施方式中，在沿周向并排的五个副永磁片用孔部17、17、17、17、17的旋转轴线O方向外侧，沿周向从图中左侧依次形成有一个外侧连接部61和外侧磁通短路抑制部62，并将上述内容构成为一个模式，然而并不限定于此，只要是对于具有多个主永磁片41的转子11，以不是主永磁片41总数的约数的整数个为一个模式，就能够在层叠状态下无偏向且平衡良好地配置外侧磁通短路抑制部62和外侧连接部61、以及内侧连接部51和内侧磁通短路抑制部52。
<第三实施方式>
下面，对本发明的第三实施方式进行说明。
第三实施方式的轴向间隙型电机为通过热处理使第二实施方式的轴向间隙型电机10A的内侧连接部51和外侧连接部61去磁化而形成的。由此，能够抑制磁通经由内侧连接部51和外侧连接部61短路的情况。
在该情况下，在带状磁性板14上形成主磁片用孔部15、漏磁抑制空间16和副永磁片用孔部17后，在卷绕前对内侧连接部51和外侧连接部61实施热处理进行去磁(热处理工序)后再进行卷绕，从能够抑制电机的性能劣化，并能够抑制磁通短路。
另外，第三实施方式对第二实施方式的内侧连接部51和外侧连接部61实施热处理进行去磁，然而也可以对第一实施方式的内侧连接部51和外侧连接部61实施热处理进行去磁。
另外，本发明并不限定于所述各实施方式，还可以进行适当的变形和改良等。
在第一～第三实施方式中，在周向相邻的主磁片用孔部15、15之间形成有漏磁抑制空间16，然而也可以不设置漏磁抑制空间16，而形成大致四边形的内侧连接部51。该情况下，优选通过热处理对内侧连接部51进行去磁化，转子支架33的轴部36和轮缘部37能够通过压入或者热嵌合等进行固定。
在第一～第三实施方式中，在漏磁抑制空间16内，也可以取代径向肋36而设置空隙或者是设置由非磁性部件构成的分隔部件。即使是设置空隙或者是设置由非磁性材料构成的分隔部件也能够抑制漏磁。该情况下，能够通过压入或者热嵌合将轴部36和轮缘部37固定于转子铁心13。特别是在第二实施方式中，在副永磁片用孔部17的旋转轴线O方向外侧形成有外侧磁通短路抑制部62和外侧连接部61，然而也可以在副永磁片用孔部17中装配非磁性部件，副永磁片用孔部17的旋转轴线O方向外侧在所有层和相位部分形成都外侧连接部61，在周向相邻的主永磁片41、41之间形成内侧连接部51和内侧磁通短路抑制部52。
由此，由于取代副永磁片43而具有非磁性部件，因此在副永磁片用孔部17的旋转轴线O方向外侧不会产生磁通短路，通过连通周向相邻的主磁片用孔部15、15的连通部、即内侧磁通短路抑制部52，将周向相邻的主永磁片41、41之间连通，因此能够抑制周向相邻的主永磁片41、41之间的磁通短路。此外，通过将周向相邻的主磁片用孔部15、15封闭的封闭部、即内侧连接部51，能够将主永磁片41保持在主磁片用孔部15中。
进而，在第一～第三实施方式中，也可以仅在旋转轴线O方向的一侧具有转子12。该情况下，也可以仅在旋转轴线O方向的一侧设置副永磁片43，在另一侧不形成副永磁片用孔部17而是整体形成背轭。

Claims (12)

1.一种轴向间隙型电机，该轴向间隙型电机具有：能够绕旋转轴线旋转的转子，该转子包括转子铁心和多个主磁片，所述多个主磁片在旋转轴线方向上起磁并沿周向配置，该转子铁心具有分别保持所述主磁片的多个主磁片用孔部；和定子，该定子从旋转轴线方向的至少一侧与所述转子相对配置，其特征在于，
所述转子铁心通过卷绕带状的磁性板而构成，并且具有在径向上相邻的第一卷绕层和第二卷绕层，
在所述第一卷绕层和所述第二卷绕层的相对于所述转子铁心的旋转中心位于相同相位的部分上，所述第一卷绕层具有抑制磁通短路的磁通短路抑制部，所述第二卷绕层具有确保所述磁性板强度的机械强度维持部。
2.根据权利要求1所述的轴向间隙型电机，其特征在于，
所述磁通短路抑制部是将在周向上相邻的所述主磁片用孔部连通的连通部，
所述机械强度维持部是将在周向上相邻的所述主磁片用孔部封闭的封闭部。
3.根据权利要求1或2所述的轴向间隙型电机，其特征在于，
所述转子具有在与旋转轴线方向和径向正交的方向上被磁化的多个副磁片，
所述转子铁心具有分别保持所述副磁片的多个副磁片用孔部，所述多个副磁片用孔部形成于在周向相邻的所述主磁片用孔部之间且在所述旋转轴线方向的至少一侧。
4.根据权利要求3所述的轴向间隙型电机，其特征在于，
所述磁通短路抑制部是在所述旋转轴线方向的至少一侧、所述副磁片用孔部的旋转轴线方向外侧开口而成的开口部，
所述机械强度维持部是在所述旋转轴线方向的至少一侧、所述副磁片用孔部的旋转轴线方向外侧封闭而成的封闭部。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的轴向间隙型电机，其特征在于，
在所述转子铁心中，所述第一卷绕层和所述第二卷绕层分别具有所述磁通短路抑制部和所述机械强度维持部，
在构成所述转子铁心的所述带状磁性板上形成的所述磁通短路抑制部和所述机械强度维持部的排列以预定的模式重复。
6.根据权利要求5所述的轴向间隙型电机，其特征在于，
在所述转子铁心中，在构成所述转子铁心的所述带状磁性板上形成的所述磁通短路抑制部和所述机械强度维持部的排列以所述主磁片的总数的约数之外的整数个作为一个模式进行重复。
7.根据权利要求1～6中的任一项所述的轴向间隙型电机，其特征在于，
通过热处理将所述机械强度维持部去磁。
8.根据权利要求7所述的轴向间隙型电机，其特征在于，
所述带状磁性板是在所述机械强度维持部预先去磁后被卷绕。
9.一种轴向间隙型电机的转子制造方法，该轴向间隙型电机具有：能够绕旋转轴线旋转的转子，该转子包括转子铁心和多个主磁片，所述多个主磁片在旋转轴线方向上起磁并沿周向配置，该转子铁心具有分别保持所述主磁片的多个主磁片用孔部；和定子，该定子从旋转轴线方向的至少一侧与所述转子相对配置，该轴向间隙型电机的转子制造方法的特征在于包括：
在带状磁性板上形成所述主磁片用孔部的冲切工序；以及
将形成有所述主磁片用孔部的所述磁性板卷绕起来的卷绕工序，
在所述冲切工序中形成如下部分：将在周向上相邻的所述主磁片用孔部连通的磁通短路抑制部；以及将在周向上相邻的所述主磁片用孔部封闭的机械强度维持部。
10.一种轴向间隙型电机的转子制造方法，该轴向间隙型电机具有：能够绕旋转轴线旋转的转子，该转子包括转子铁心和多个主磁片，所述多个主磁片在旋转轴线方向上起磁并沿周向配置，该转子铁心具有分别保持所述主磁片的多个主磁片用孔部；和定子，该定子从旋转轴线方向的至少一侧与所述转子相对配置，该轴向间隙型电机的转子制造方法的特征在于包括：
冲切工序，在带状磁性板上形成所述主磁片用孔部和副磁片用孔部，所述副磁片用孔部形成于在周向上相邻的所述主磁片用孔部之间且在所述旋转轴线方向的至少一侧，并且分别保持在与旋转轴线方向和径向正交的方向上被磁化的多个副磁片；以及
将形成有所述主磁片用孔部和所述副磁片用孔部的所述磁性板卷绕起来的卷绕工序，
在所述冲切工序中形成如下部分：在所述旋转轴线方向的至少一侧、所述副磁片用孔部的旋转轴线方向外侧开口而成的磁通短路抑制部；以及在所述旋转轴线方向的至少一侧、所述副磁片用孔部的旋转轴线方向外侧封闭而成的机械强度维持部。
11.根据权利要求9或10所述的轴向间隙型电机的转子制造方法，其特征在于，
在所述卷绕工序之前，具有通过热处理将所述机械强度维持部去磁的热处理工序。
12.根据权利要求11所述的轴向间隙型电机的转子制造方法，其特征在于，
在所述冲切工序中，形成于所述带状磁性板上的所述磁通短路抑制部和所述机械强度维持部的排列以所述主磁片的总数的约数之外的整数个作为一个模式进行重复。
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