CN103051136A - 马达 - Google Patents

Abstract

根据一个实施例，一种马达（20）包括至少两个基部单元。基部单元沿着马达（20）的旋转轴线布置。基部单元每个包括转子单元（22）和电枢单元（23）。转子单元（22）形成为圆柱形，可绕着旋转轴线旋转，并且设置有永磁体。电枢单元（23）包括多个三极电枢芯部，以及相对于旋转轴线同轴的第一环状线圈和第二环状线圈。在所述至少两个基部单元的每个中，第一环状线圈设置于第一环状空间中，第二环状线圈设置于第二环状空间中，并且相反的电流施加至第一和第二环状线圈。

Description

马达

相关申请的交叉参考

这个申请基于2011年8月9日申请的在先日本专利申请No.2011-173728并且要求其优先权，其全部内容通过参考结合于此。

技术领域

这里描述的实施例总体上涉及电磁型马达，并且更具体地涉及沿着其旋转轴线产生磁路的横向磁通量马达。

背景技术

为了节省动力、减少二氧化碳等，需要进一步增强电磁马达的功能性，由此性能（通过尺寸和重量降低以及效率、扭矩和输出等增大来表示）的增强现在变得很显著。在电磁马达基于磁通量方向粗略地分类时，它们能分组为（1）径向磁通量马达，（2）轴向磁通量马达和（3）横向磁通量马达。在这些类型中，径向磁通量马达尤其在成本性能上是优良的，并且迄今已经广泛地用于各种产品，作为用于通用致动器的典型机械元件。轴向磁通量马达具有如此的结构特点以使得它们能适合于复杂的立体磁路，但是通常广泛地使用的层压钢板难以用于轴向磁通量马达。轴向磁通量马达尤其用作大孔径的中/大尺寸薄马达。

而且，横向磁通量马达每个的特征在于其中基部单元沿着马达的旋转轴线在两个或更多级中相对于旋转轴线以预定的相对相位角布置的结构，每个基部单元包括具有永磁体的转子，以及设置有环状线圈的电枢（形成分开型环形芯部结构），环状线圈绕着转子的旋转轴线设置，并且电枢设置有绕着环状线圈圆周地设置的多个大致U形的定子芯部（在下文中是“U形定子芯部”）的结构。这个结构能相对容易地产生非常有效的磁场，利用由多级结构和分开型环形芯部结构产生的高扭矩。即，通常，横向磁通量马达能容易地形成为具有多极性，因为与需要死区用于例如组装和插入具有多个布置于旋转轴线周围的多个狭槽以及缠绕在狭槽部分上的线圈的定子芯部的径向磁通量马达或轴向磁通量马达相比，多个U形定子芯部布置于旋转轴线周围就已足够。而且，由于在横向磁通量马达中，包括环状线圈和U形定子芯部（分开型环形芯部）的电枢具有其中由线圈产生的磁通量不容易泄漏的结构，由线圈产生的磁场产生效率较高。因此，横向磁通量马达与径向磁通量马达或轴向磁通量马达相比能更紧凑。

JP-B No.408059例如公开了一种常规马达。

然而，在公开的常规横向磁通量马达中，使用了U形定子芯部，并且每个U形定子芯部的两个磁极部分沿着旋转轴线布置。用于产生扭矩的至少两个永磁体设置于转子的相应于具有U形定子芯部的电枢的适合部分处，因此转子的轴向长度变长并且因此基部单元不能紧凑。

而且，在多级结构的情况下，就防止磁干扰而言，必须在每对相邻的基部单元之间提供具有预定磁性空间的多个基部单元。这进一步增大了马达的尺寸。

另外，作为旋转机器的转子的长轴在性能方面不是一直令人满意的，因为将涉及到由于转子惯性增大而导致的高速响应性降低，以及旋转稳定性由于转子的振动特点而降级。因此，马达尺寸不可避免地增大并且马达变得更加昂贵。

附图说明

图1是示出用于根据一个实施例的马达的基部单元的透视图；

图2A是示出图1中所示的转子单元的透视图，图2B是示出图1中所示的电枢单元的透视图，图2C是示出图1中所示的电枢磁芯的透视图，并且图2D是示出图1中所示的第一和第二环状线圈的透视图；

图3A示出基部单元沿着基部单元的旋转轴线z截取的纵向横截面，图3B示出图3A中所示的截面A的横截面，其用来解释由第一环状线圈产生的磁通量M1和M2，图3C示出截面A的横截面，其用来解释由第二环状线圈产生的磁通量M3和M4，并且图3D示出截面A的横截面，其用来解释由第一和第二环状线圈产生的磁通量M1和M3；

图4A示出基部单元的横截面的左半部，其垂直于旋转轴线z截取并且用来解释由永磁体11产生的磁通量的磁路，并且图4B示出图3A中所示的截面A的横截面，其用来解释包括由每个永磁体11产生的磁通量M5、M51和M53的磁通量；

图5是示出根据该实施例的马达20的透视图；

图6A是示出图5中所示的转子单元的透视图，图6B是示出图5中所示的电枢单元的透视图，并且图6C是示出图6B中所示的电枢磁芯组24的透视图；

图7A是示出包括外壳的马达的透视图，并且图7B示出马达沿着旋转轴线z截取的纵向横截面；

图8是图7B中所示的横截面的放大图，示出由每个永磁体以及第一和第二环状线圈产生的磁通量的磁路；

图9是用来解释该实施例的马达20的操作的视图，并且示出全部线圈磁通量的时间关系图；

图10A示出由上部（第一级）基部单元在图9中的时间点t1产生的扭矩，并且图10B示出由下部（第二级）基部单元在时间点t1产生的扭矩；

图11A示出由上部（第一级）基部单元在图9中的时间点t2产生的扭矩，并且图11B示出由下部（第二级）基部单元在时间点t2产生的扭矩；

图12是示出根据该实施例的马达40的透视图；

图13A是示出图12中所示的转子单元的透视图，并且图13B是示出图12中所示的电枢单元的透视图；

图14是用来解释该实施例的马达40的操作的视图，并且示出全部线圈磁通量的时间关系图；

图15A示出由最上部（第一级）基部单元在图14中的时间点t3产生的扭矩，并且图15B示出由中部（第二级）基部单元在时间点t3产生的扭矩，并且图15C示出由最下部（第三级）基部单元在时间点t3产生的扭矩；

图16是用来解释通过变型马达40获得的马达40A的操作的视图，并且示出全部线圈磁通量的时间关系图；

图17A示出由最上部（第一级）基部单元在图16中的时间点t3产生的扭矩，图17B示出由中部（第二级）基部单元在图16的时间点t3产生的扭矩，并且图17C示出由最下部（第三级）基部单元在图16中时间点t3的产生的扭矩；并且

图18A、18B、18C、18D和18E是用来解释通过变型基部单元1获得的基部单元1A的视图。

具体实施方式

根据一个实施例的马达将参照附图详细地进行描述。在实施例中，相同的参考数字指示相同的元件，并且将省略重复解释。

考虑到上述情况，该实施例已经开发并且旨在提供其结构能消除常规马达的问题的马达，即，使得基部单元的转子的轴向长度能形成为较短并且因此使得基部单元能紧凑，并且还使得基部单元能具有没有用来防止磁干扰的磁间隙的多级结构，使得整个马达尺寸减小。

总体上，根据一个实施例，马达包括至少两个基部单元。所述至少两个基部单元沿着马达的旋转轴线布置。所述至少两个基部单元每个包括转子单元和电枢单元。转子单元形成为圆柱形，可绕着旋转轴线旋转，并且设置有永磁体。电枢单元包括多个三极电枢芯部，以及相对于旋转轴线同轴的第一环状线圈和第二环状线圈。三极电枢芯部每个具有第一磁极部分、第二磁极部分以及第三磁极部分。第一至第三磁极部分与转子单元的多个表面相对并且其间限定有空间。所述至少两个基部单元的转子单元或电枢单元彼此圆周地位移一个相对角度。所述至少两个基部单元的每个的三极电枢芯部绕着所述至少两个基部单元的每个的转子单元的圆周布置。在所述至少两个基部单元的每个中，第一环状线圈设置于由与转子单元相对的第一和第二磁极部分限定的第一环状空间中，第二环状线圈设置于由与转子单元相对的第一和第三磁极部分限定的第二环状空间中，并且相反电流施加至第一和第二环状线圈。

首先参照图1至4B，将描述该实施例的每个马达的基部单元。

图1是示出用于根据该实施例的马达的基部单元1的透视图。基部单元1包括转子单元2和电枢单元3。电枢单元3包括电枢芯部4、第一环状线圈5和第二环状线圈6。

图2A至2D是示出基部单元1的各个结构元件的透视图。具体地，图2A示出转子单元2，图2B示出电枢单元3，图2C示出电枢磁芯4的一个，并且图2D示出第一和第二环状线圈5和6。

转子单元2由轴承（未示出）支撑以使得其能绕着旋转轴线z旋转。转子单元2是盘状的并且设置有永磁体。电枢单元3绕着转子单元2设置。

电枢磁芯4以直径方面规则的间隔绕着转子单元2设置。在图1以及2A至2D中所示的情况下，设置12个电枢芯部。

如图1以及图2B和2D中所示，第一和第二环状线圈5和6绕着旋转轴线z设置。

如图2A中所示，转子单元2包括绕着旋转轴线z设置的12齿齿轮状的转子芯部10、12个永磁体11以及绕着旋转轴线z设置的环状转子芯部12，齿轮状芯部和磁体11以30°的圆周间距圆周交替地布置。转子芯部10和12机械地并且磁性地成整体。替代地，转子芯部10和12可构造为使得它们相互机械地独立但是磁性地成整体。转子芯部10和永磁体11提供转子单元2的周边部分。电枢芯部4以及转子芯部10和12由铁磁性材料形成，并且作用为形成用于由永磁体11产生的磁通量以及由第一和第二环状线圈5和6产生的磁通量的磁路。为了减少马达旋转期间的铁损耗，更优选地使用压粉铁芯。在压粉铁芯的情况下，它们可整体地形成为一体。而且，虽然在该实施例中齿轮状芯部和磁体11以30°的圆周间距圆周交替地布置，但该实施例不限于此。转子芯部10的齿轮齿的数目以及永磁体的数目仅是根据期望的装置规格确定的选择参数。

每个电枢芯部4具有如图2C中所示的形状。其具有与转子单元2的周边表面部分相对并且其间具有预定空间的第一磁极部分4a，并且具有与转子单元2的上表面相对并且其间具有预定空间的第二磁极部分4b，上表面垂直于旋转轴线z。每个电枢芯部4还具有与转子单元2的下表面相对并且其间具有预定空间的第三磁极部分4c，下表面垂直于旋转轴线z。第一环状线圈5设置于整体地由芯部4的第一和第二磁极部分4a和4b以及转子单元2限定为大致环状的空间7中。类似地，第二环状线圈6设置于整体地由芯部4的第一和第三磁极部分4a和4c以及转子单元2限定为大致环状的空间8中。

然后参照图3A至3D，将描述由基部单元1的第一和第二环状线圈5和6产生的磁通量的磁路。

图3A至3D示出由基部单元1的第一和第二环状线圈5和6产生的磁通量的磁路。具体地，图3A示出基部单元1沿着基部单元的旋转轴线z截取的纵向横截面，并且图3B至3D示出图3A中所示的截面A的横截面。图3B是用来解释由第一环状线圈5产生的磁通量M1和M2的视图，图3C是用来解释由第二环状线圈6产生的磁通量M3和M4的视图，并且图3D是用来解释由第一和第二环状线圈5和6产生的磁通量M1和M3的视图。相反方向的电流穿过第一和第二线圈5和6。

在电流穿过第一环状线圈5时，产生闭环磁通量M1，其穿过每个电枢芯部4的第一和第二磁极部分4a和4b，通过由转子单元2的上表面限定的空间进入转子单元2的转子芯部10，并且通过由转子单元2的周边表面限定的空间返回至第一磁极部分4a。而且，产生闭环磁通量M2，其穿过每个电枢芯部4的第二磁极部分4b，通过由转子单元2的上表面限定的空间进入转子单元2的转子芯部10，并且通过由转子单元2的下表面和第三磁极部分4c限定的空间返回至第二磁极部分4b。类似地，在电流穿过第二环状线圈6时，产生闭环磁通量M3，其穿过每个电枢芯部4的第一和第三磁极部分4a和4c，并且还产生闭环磁通量M4，其穿过每个电枢芯部4的第三和第二磁极部分4c和4b。

由于闭环磁通量M2和M4是相反方向的并且因此相互偏移，仅闭环M1和M3保持在如图3D中所示的理想状态之下。因此，在转子单元2的周边表面与第一磁极部分4a之间的空间中产生的磁通量变得大于在第二和第三磁极部分4b和4c之间的空间中产生的磁通量。

然后参照图4A和4B，将描述由马达基部单元1的永磁体11产生的磁通量的磁路。

图4A和4B示出由马达的马达基部单元1的永磁体11产生的磁通量的磁路。图4A示出基部单元的横截面的左半部，其垂直于旋转轴线z截取并且用来解释由永磁体11产生的磁通量的磁路，并且图4B示出图3A中所示的截面A的横截面，其用来解释包括由每个永磁体11产生的磁通量M5、M51、M52和M53的磁通量。

永磁体11在全部方向上径向地布置，它们的作为转子单元2的外表面的端部设置为S极，并且接近旋转轴线z的另一端部设置为N极。在每个永磁体11处，产生闭环磁通量M5。磁通量M5从N极输出，穿过转子芯部12，然后穿过转子芯部10，进入转子芯部10，然后通过转子单元2与电枢单元4之间的空间进入第一磁极部分4a，通过电枢单元4的圆周部分到达每个永磁体11的S极，并且返回至N极。因此，顺时针和逆时针闭环磁通量M5形成于转子芯部10的各对相邻圆周部分之间的12个永磁体11处。由于因此多个转子芯部10和多个永磁体11以预定的圆周间距交替地布置，并且全部永磁体11在转子单元2中径向地正向地磁化或负向地磁化，该实施例的马达与其中磁体在不同的方向上磁化的常规马达相比能更容易地磁化并且能更加抑制磁化性能的降级。因此，该实施例能获得在驱动性能降级和生产成本受到抑制的马达。

每个永磁体11还具有通过其间的预定空间从转子芯部10导向至第二极部分4b的磁通量M51，以及通过其间的预定空间从转子芯部10导向至第三极部分4c的磁通量M52，磁通量M51和M52在靠近第一极部分4a的电枢芯部4处接合在一起，从而形成磁通量M53。磁通量M53是闭环磁通量，类似于磁通量M5，其从电枢芯部4的圆周部分输出，穿过该空间和S极，并且返回至N极。永磁体11的磁通量M51和第一环状线圈5的磁通量M1由于它们的方向相反而相互偏移。因此，在理想状态下，第二磁极部分4b的磁通量能设置为零或非常低的值，因而形成第二磁极部分4b的磁路的芯部区域能是紧凑的，由此减小电枢芯部4的尺寸和重量。

类似地，每个永磁体11的磁通量M52和第二环状芯部6的磁通量M53相互偏移。因此，在理想状态下，第三磁极部分4c的磁通量能设置为零或非常低的值，因而形成第三磁极部分4c的磁路的芯部区域能是紧凑的，由此进一步减小电枢芯部4的尺寸和重量。

而且，由于马达的基部单元包括电枢芯部，电枢芯部设置有设置于转子单元的周边表面上的第一磁极部分，以及设置于转子单元的垂直于旋转轴线的上表面和下表面上的第二和第三磁极部分，旋转截面沿着旋转轴线的厚度能进一步减小，由此进一步增强作为旋转机械的马达的功能和优点。

然后参照图5至11B，将详细描述包括该实施例的基部单元1的马达20。

图5是示出根据该实施例的马达20的透视图。图6A是示出转子单元22的透视图，图6B是示出电枢单元23的透视图，并且图6C是示出电枢磁芯组24的透视图。由于马达20主要由图1至4B中所示的基部单元1形成，将不再详细描述上面已经描述的元件。

如所示，马达20包括转子单元22和电枢单元23。如图6A中所示，转子单元22包括两个转子单元2，转子单元类似于上述基部单元1的转子单元2并且布置于两级中且其间具有预定空间。两个转子单元2紧固至公用转子轴25，以相对圆周角P1偏移。相对角P1能从30°的圆周间距计算，12个转子芯部10和12个永磁体11以30°的圆周间距布置。即，相对角P1是7.5°。如图6C中所示，每个电枢芯部组24包括两个电枢芯部4，它们类似于上述基部单元1的电枢芯部4并且沿着旋转轴线z布置于两级中且其间具有预定空间。每个电枢芯部组24还包括公用磁路部分24a，其通过将磁路的包括上部电枢芯部4的第三磁极部分4c的部分机械地和电气地连接磁路的包括下部电枢芯部4的第二磁极部分4b的部分而形成。

马达20具有多级结构，其包括沿着旋转轴线布置于两级中的至少两个基部单元。在例如两级结构的情况下，如果具有永磁体的两个转子单元2如图6A中所示布置于两级中就已足够。这个结构使得整个转子单元22的轴向长度能比使用U形电枢芯部的常规马达短，常规马达需要沿着旋转轴线布置的四个盘状转子单元。该结构能解决常规马达由于转子单元惯性的增大导致高速响应性降低以及由于转子单元的机械振动特点导致旋转稳定性降级所导致的问题。因此，能期望马达驱动特点的增强、马达尺寸和重量的降低、以及因此制造成本的降低。而且，如果转子单元的级数增加至三个或更多以增大马达的扭矩和输出，转子单元和常规转子单元的整个轴向长度的差异引起马达驱动性能的差异、马达的尺寸和重量的降低以及制造成本的降低。即，该实施例将可与常规马达明显地区别开。

图7A示出连同其外壳26的马达20，并且图7B示出沿着旋转轴线z截取的马达20的纵向横截面。如所示，电枢单元23容纳于外壳26中以使得转子单元22能通过轴承27绕着旋转轴线z旋转。图8是图7B中所示的横截面的放大图，示出由每个永磁体11以及第一和第二环状线圈产生的磁通量的磁路。由每个永磁体11产生的磁通量已经参照图3A至3D解释，并且由环状线圈5和6产生的磁通量也已经参照图4A和4B解释。因此，将仅描述不同的部分。

在每个电枢芯部组24的公用磁路部分24a中，上部基部单元中的磁通量M3和下部基部单元中的磁通量M1在相同方向上经过并且因此相互增强。类似地，上部基部单元中的磁通量M52和下部基部单元中的磁通量M51在相同方向上经过并且因此相互增强。相反，磁通量M3和M1偏移磁通量M52和M51。因而，在理想状态下，公用磁路部分24a的磁通量能设置为零或非常低的值，因此用于公用磁路部分24a的磁路的所需芯部区域能减小，从而减小整个转子单元的轴向长度。这最小化了多级结构的转子单元的轴向长度的增大，由此抑制由于转子单元的惯性的增大引起的高速响应性的降低，以及由于转子单元的振动特点引起的旋转稳定性的降级，并且实现了马达驱动特点的增强以及马达装置的尺寸、重量和制造成本的降低。级数越大，公用磁路部分24a的优点越大。

参照图9至11B，将描述该实施例的马达20的操作。

图9的上部示出由第一级的基部单元的第一和第二环状线圈5和6产生的整个线圈磁通量φ21的时间关系图，并且图9的下部示出由第二级的基部单元的第一和第二环状线圈5和6产生的整个线圈磁通量φ22的时间关系图。图9中所示的两个交流电具有90°的相对电相位角。如果磁通量φ21和φ22都具有正值，N极形成于每个基部单元1的第一磁极部分4a处。相反，如果磁通量φ21和φ22都具有负值，S极形成于每个基部单元1的第一磁极部分4a处。图10A和10B示出由上部基部单元（第一级）和下部基部单元（第二级）在图9的时间点t1产生的扭矩。类似地，图11A和11B示出由上部基部单元（第一级）和下部基部单元（第二级）在图9的时间点t2产生的扭矩。

在图10A、10B、11A和11B中，在转子单元2的周边表面处，N极形成于转子芯部10中并且S极形成于永磁体11中。这些N和S极与每个第一磁极部分4a的根据交流电随着时间改变的极性特点磁性地共同配合，从而将由于吸引力造成的扭矩以及由于排斥力造成的扭矩赋予转子单元2。更具体地，在上部（第一级）基部单元中，如图10A中所示，N极在时间点t1形成于第一磁极部分4a处，并且因此排斥力出现在第一磁极部分4a的N极与转子芯部10的N极之间并且吸引力出现在第一磁极部分4a的N极与永磁体11的S极之间，由此将扭矩赋予转子单元2。相反，在下部（第二级）基部单元中，如图10B中所示，第一磁极部分4a处没有形成极性并且因此在相同的时间点t1没有在转子单元2中出现扭矩。而且，在时间点t2，通过与图10A和10B中相反的效果，扭矩不会出现在上部（第一级）基部单元处并且会出现在下部（第二级）基部单元处，如图11A和11B中所示。由于因而扭矩交替地出现在上部和下部（第一和第二级）基部单元处，实现了作为马达性质的连续旋转。

参照图12至15C，将描述根据该实施例的马达40，其具有采用类似于上述基部单元1的多个基部单元的结构。

图12是示出该实施例的马达40的透视图，并且图13A和13B是示出马达40的各个元件的透视图。更具体地，图13A是转子单元42的透视图，并且图13B是示出电枢单元43的透视图。马达40基于图1至4B中所示的基部单元1构造，并且具有类似于图5至11B中所示的马达20的多级结构的概念并且包括两级基部单元。因此，关于马达40，将避免重复描述。

马达40包括转子单元42和电枢单元43。转子单元42具有三级结构，其中三个转子单元2沿着旋转轴线z布置并且每对相邻转子单元2之间具有预定空间，并且所述三个转子单元2以相对圆周位移角P2和P3紧固至公用转子轴45，如图13A中所示。相对角P2和P3能从30°的圆周间距确定，12个转子芯部10和12个永磁体11以30°的圆周间距布置。具体地，P2和P3是每个10°。布置12个电枢芯部组44。每个电枢芯部组包括沿着旋转轴线布置于三级中并且其间具有预定空间的3个电枢芯部4、以及将上部、中部和下部电枢芯部4机械地且磁性地连接至与之圆周地相邻的电枢芯部4的2个公用磁路部分。因而构造的马达40具有与马达20基本上相同的功能和优点，但是与两级马达2相比能提供更高的扭矩和更高的输出，因为马达40的级数大于马达20。

而且，在这个构造中，两个或更多转子单元以彼此间位移预定圆周角地紧固至转子轴，并且构造为彼此一体地旋转，同时采用其中全部相邻电枢单元以在旋转方向上没有相对位移角来布置的定子结构。因此，外壳能容易地生产，并且多个电枢单元或电枢芯部组能容易地组装。尤其，由于每个电枢芯部组包括多个机械地一体形成的电枢单元，能期待装配的容易性以及装配准确性的增强，因此能容易地实现马达驱动特点增强，例如，在旋转期间抑制振动。

而且，该实施例包括第一公用磁路部分和第二公用磁路部分，并且包括具有第一或第二公用磁路部分或具有第一和第二公用磁路部分这两个的电枢芯部组。因此，在多级结构中每个电枢芯部的轴向长度能缩短，由此提供作为旋转机械的上述功能和优点。

然后参照图14、15A、15B和15C，将描述该实施例的马达40的操作。

图14示出在交流电施加至基部单元的第一和第二环状线圈5和6时出现的上部（第一级）基部单元的线圈总磁通量φ31的时间关系图、中部（第二级）基部单元的线圈总磁通量φ32的时间关系图以及下部（第三级）基部单元的线圈总磁通量φ33的时间关系图。上述三个交流电具有120°的相对相位角（电角）。如果磁通量φ31、φ32和φ33假定是正值，N极形成于每个基部单元1的第一磁极部分4a处，而如果磁通量φ31、φ32和φ33假定是负值，S极形成于每个基部单元1的第一磁极部分4a处。

图15A、15B和15C示出由上部（第一级）、中部（第二级）和下部（第三级）基部单元在图14中的时间点t3产生的扭矩。在上部（第一级）基部单元中，第一磁极部分4a在时间点t3没有产生扭矩，如图15A中所示。在中部（第二级）基部单元，N极在时间点t3形成于第一磁极部分4a处，并且因此排斥力出现在第一磁极部分4a的N极与转子芯部10的N极之间并且吸引力出现在第一磁极部分4a的N极与永磁体11的S极之间，由此将扭矩赋予转子单元2，如图15B中所示。在下部（第三）基部单元中，S极在时间点t3形成于第一磁极部分4a处，由此将扭矩赋予转子单元2，如在图15C中所示。因而，在时间点t3，在马达40的中部基部单元和下部基部单元处产生扭矩，马达40能具有比马达20更高的扭矩。而且，与两级马达20相比，旋转期间的扭矩波动在三级马达40中更加受到抑制，由此实现更稳定的旋转。而且，由于转子单元中的每个永磁体的磁化方向与和这个转子单元轴向地相邻的另一个转子单元中的相应永磁体的磁化方向相同，轴向地相邻的转子单元的永磁体的吸引力能在装配期间最小化。因此，在装配工作期间的安全性能得到确保，并且能抑制工作效率的降低。

现在参照图16、17A、17B和17C，将描述作为本实施例的马达40的变型的马达40A。在图16中所示的示例中，在交流电施加至基部单元的第一和第二环状线圈5和6时出现的中部（第二级）基部单元的线圈总磁通量φ32a与马达40的磁通量φ32极性不同。根据这个结构，在中部（第二级）基部单元的转子单元2的周边表面处，S极和N极分别形成于转子芯部10和永磁体11处。马达40A的操作原理与马达40的相同。在马达40A的结构中，彼此轴向地相邻的基部单元的磁通量彼此相反（换言之，转子单元中的每个永磁体的磁化方向与和这个转子单元轴向地相邻的另一个转子单元中的相应永磁体的磁化方向相反）。因此，轴向地相邻的电枢芯部4的磁通量彼此偏移，由此电枢芯部4的磁通饱和，即，公用磁路部分的磁通饱和，得到缓和。这使得能获得与图15A、15B和15C中所示的马达40相比更小并且更轻的马达。

最后参照图18A至18E，将描述通过变型本实施例的基部单元1获得的基部单元1A。在这个变型中，电枢芯部4A、转子芯部10A和转子芯部12A由层压钢板形成，并且基部单元1A包括转子单元2A和电枢单元3A。更具体地，电枢芯部4A和转子芯部10A由层压钢板形成。芯部4A和10A的每个层压钢板通过将包括纵向轴线z的参考平面（未示出）设置为层压平面并且沿着层压平面叠置钢板而形成。设置用于电枢芯部4A和转子芯部10A的相应层压平面径向地并且垂直于转子单元2A的上（或下）表面地延伸。而且，关于转子芯部12A，层压平面设置为大致垂直于旋转轴线z，并且钢板沿着层压平面叠置。在基部单元1A的结构中，由于电枢芯部4A、电枢芯部组、转子芯部10A和转子芯部12A由层压钢板形成，伴随着马达旋转的铁损耗，尤其是涡流电流损耗，能有效地得到抑制。因此，能实现与径向磁通量马达基本上相同的扭矩波动降低效果，而不管在该实施例中电枢磁通量和转子磁通量形成三维磁路的事实，由此除了实现高扭矩和高输出以外，能期待较高的效率。基部单元1A相应于转子芯部12的部分以及转子轴可由非磁性物质形成。

如上所述，本实施例和变型能提供结构紧凑的马达，其中每个转子单元的轴向长度能形成为较短，每个基部单元能容易地形成为紧凑，并且用来防止将在多个基部单元成级地布置时出现的磁干扰的磁间隙是不需要的。举例来说，马达是具有沿着旋转轴线延伸的磁路的横向磁通量马达。尤其，本实施例和变型能提供新结构的马达，其能通过在相邻基部单元之间共享电枢芯部来实现紧凑的多级组件，基部单元通过缓解电枢芯部的磁饱和来形成为紧凑，马达的输出保持为较高。

由于因而本实施例和变型的马达能整体地形成为紧凑，其驱动性能尤其是输出和扭矩增强，期望它们在需要极高扭矩和输出密度的很多领域（比如工作机、船舶、汽车和机器人领域）中用作高扭矩高输出的驱动源。

虽然已经描述了某些实施例，但是这些实施例仅借助示例呈现，并且不是意在要限制本发明。实际上，这里描述的新颖实施例能以各种其他形式具体化；而且，这里描述的实施例的形式中的各种省略、代替和变化可在不脱离本发明的精神之下做出。所附权利要求及其等同意在覆盖这些形式或变型，因为它们将落入本发明的范围和精神内。

Claims (7)

1.一种马达，其特征在于，包括：

沿着马达的旋转轴线布置的至少两个基部单元，

所述至少两个基部单元均包括转子单元和电枢单元，

转子单元形成为圆柱形，能够绕着旋转轴线旋转，并且设置有永磁体，

电枢单元包括多个三极电枢芯部，以及相对于旋转轴线同轴的第一环状线圈和第二环状线圈，三极电枢芯部均具有第一磁极部分、第二磁极部分和第三磁极部分，第一至第三磁极部分与转子单元的多个表面相对并且其间限定有空间，

其中

所述至少两个基部单元的转子单元或电枢单元彼此圆周向位移一相对角度；

所述至少两个基部单元的每个的三极电枢芯部绕着所述至少两个基部单元的所述每个的转子单元的圆周布置；并且

在所述至少两个基部单元的每个中，第一环状线圈设置于由与转子单元相对的第一和第二磁极部分限定的第一环状空间中，第二环状部分设置于由与转子单元相对的第一和第三磁极部分限定的第二环状空间中，并且相反的电流施加至第一和第二环状线圈。

2.根据权利要求1的马达，其特征在于，在所述至少两个基部单元的每个中，

第一磁极部分与转子单元的周边表面相对并且其间具有空间；并且

第二和第三磁极部分分别与转子单元的上表面和下表面相对并且其间具有空间，上表面和下表面垂直于旋转轴线，周边表面、上表面和下表面包括于这些表面中。

3.根据权利要求1的马达，其特征在于，还包括围绕所述至少两个基部单元的外壳，

其中

所述至少两个基部单元的转子单元圆周向位移所述相对角度并且构造为一起旋转，并且对于所述至少两个基部单元的电枢单元没有圆周向位移相对角度，电枢单元形成为一体；并且

外壳紧固电枢单元，或紧固电枢芯部组，电枢芯部组的每个包括多个电枢芯部，所述电枢芯部包括于三极电枢芯部中，具有圆周向相同的相位，并且彼此机械地并且磁性地结合。

4.根据权利要求3的马达，其特征在于，

所述至少两个基部单元包括三个基部单元；

电枢芯部组均包括第一公用磁路部分和第二公用磁路部分中的至少一个；

第一公用磁路部分将形成于第一电枢芯部的第二磁极部分处的一部分磁路磁性地结合至形成于第二电枢芯部的第二磁极部分处的一部分磁路，第一电枢芯部包括于三个基部单元之一的电枢芯部中，第二电枢芯部与第一电枢芯部相邻并且包括于三个基部单元中的另一个的电枢芯部中；

并且

第二公用磁路部分将形成于第一电枢芯部的第三磁极部分处的一部分磁路磁性地结合至形成于第三电枢芯部的第二磁极部分处的一部分磁路，第三电枢芯部与第一电枢芯部相邻并且包括于三个基部单元的又一个的电枢芯部中。

5.根据权利要求1的马达，其特征在于，在所述至少两个基部单元的每个中，

转子单元包括多个第一转子芯部和永磁体，第一转子芯部和永磁体提供转子单元的周边部分，第一转子芯部和永磁体以一间距圆周向交替布置，永磁体径向地被磁化，或每个永磁体平行于为每个永磁体设置的代表性径向轴线地磁化，并且如果从旋转轴线至转子单元的圆周的径向定义为正向，还全部在正向或全部在负向上磁化；

转子单元还包括环状地形成于其径向内部处的第二转子芯部以提供永磁体的磁路；并且

永磁体和第一转子芯部共同配合以形成经由第二转子芯部磁性地结合的磁路，第一转子芯部和第二转子芯部彼此机械地分开并且彼此磁性地结合，或彼此机械地且磁性地结合。

6.根据权利要求5的马达，其特征在于，

电枢芯部和第一转子芯部由层压钢板形成，层压钢板使用包括旋转轴线的相应参考平面作为层压平面形成，并且

第二转子芯部由层压钢板形成，层压钢板使用垂直于旋转轴线的参考平面作为层压平面形成。

7.根据权利要求5的马达，其特征在于，所述至少两个基部单元的转子单元之一的每个永磁体的磁化方向与所述至少两个基部单元的另一个转子单元的相应一个永磁体的磁化方向相同或相反。

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