CN104377900A - 轴向磁通电机的定子铁芯、其制作方法及定子组件 - Google Patents

Abstract

公开了轴向磁通电机的定子铁芯、其制作方法及定子组件。根据本发明一侧面，提供的轴向磁通电机的定子铁芯制作方法，包括：设置以长度方向延长的平板形状的铁芯材料的步骤；及将铁芯材料弯曲或折叠为锯齿形状进行加工的步骤。根据本发明另一侧面提供的轴向磁通电机的定子铁芯，包括按顺序层叠的多个铁芯钢板，将多个铁芯钢板弯曲或折叠为锯齿形状进行加工可使其相互连续的形成。

Description

轴向磁通电机的定子铁芯、其制作方法及定子组件

技术领域

本发明涉及定子铁芯、其制作方法及定子组件，更详细地说以旋转轴方向形成磁束的轴向磁通电机中，涉及定子铁芯、其制作方法及定子组件。

背景技术

一般地说，发动机作为将电能变换为机械能获取旋转力的装置，从家用电子产品到各种产业用机器，正在被利用于更加广泛的领域。与此相同的发动机固定在外壳或机箱的同时，主要由根据施加电源使旋转磁场形成绕组线圈的定子，与设置在定子内部根据轴可以旋转的的转子构成，并且定子发生的磁束与转子起到相互作用，其形成使旋转扭矩发生。

另一方面，最近在使用燃烧式引擎的汽车上，正在对考虑环保与燃比的另一形态的汽车，即混合动力汽车或电动汽车的进行活跃的研究。混合动力汽车，连接现有的燃烧式引擎与电动驱动式发动机，以两种动力源驱动车辆。电动汽车，以电力驱动式发动机驱动，与减少根据排气的环境污染一起可以提高燃比，正在成为现实性方案的新一代汽车。在如上所述的混合动力汽车或电动汽车中，发动机为左右车辆整体性能的核心零部件，在混合动力汽车中高功率、小型化的发动机的开发成为焦点。

发明内容

(要解决的课题)

本发明实施例提供轴向磁通电机的定子铁芯、其制作方法及定子组件的目的在于，量产性优秀并且可降低制作成本。

(课题的解决方法)

根据本发明第1侧面，以圆周方向配置多个铁芯-线轴单元(bobbin)的定子组件中，关于构成所述各个铁芯-线轴单元的定子铁芯的制作方法，可提供的轴向磁通电机的定子铁芯制作方法，包括：(a)设置以长度方向延长的平板形状的铁芯材料的步骤；(b)弯曲或折叠(folding)为锯齿(zigzag)形状进行加工的步骤。

根据本发明第2侧面，可提供的轴向磁通电机的定子铁芯，包括按顺序层叠的多个铁芯钢板。所述多个铁芯钢板弯曲或折叠(folding)为锯齿(zigzag)形状进行加工可使其相互连续的形成。

根据本发明第3侧面，可提供的轴向磁通电机的定子铁芯，以圆周方向配置多个铁芯-线轴单元，以转子的旋转轴方向发生磁束的轴向磁通电机的定子组件中，所述各个铁芯-线轴装置，具有定子铁芯；及与所述定子铁芯缔结的线轴。所述定子铁芯，将以长度方向延长形成的平板形状的铁芯材料弯曲或折叠(folding)锯齿(zigzag)形状，其由层叠多个铁芯钢板的构造形成。

(发明的效果)

根据本发明实施例的定子铁芯、其制作方法及定子组件，通过弯曲或折叠为锯齿形态的加工，形成定子铁芯的层叠构造，因此在制作上并不要求多个模具，并且可简便的解决根据线切割发生的铁屑或铁损失增多的问题。因此，可以低廉的费用易于制作轴向磁通电机的定子铁芯，并且可将因铁损失等的发动机损失最小化。

附图说明

图1是与本发明相关的轴向磁通电机的概念图。

图2是显示在图1图示的轴向磁通电机的定子组件的立体图。

图3是在图2图示的铁芯-线轴单元的立体图。

图4是沿着在图2图示的I-I线截取的截面图。

图5(a)和图5(b)是显示在图4图示的定子铁芯的层叠构造的概略图。

图6(a)和图6(b)是显示为了在图5(a)和图5(b)图示的定子铁芯层叠构造的传统制作方法的概略图。

图7(a)至图7(c)是根据本发明一实施例，显示定子铁芯制作方法的概略图。

图8(a)和图8(b)是根据本发明一实施例，显示定子铁芯的立体图。

(附图标记说明)

A：轴向磁通电机    100：定子组件

200：转子组件    300：外壳组件

具体实施例方式

以下，参照附图详细说明本发明实施例。以下的实施例，只是为了有助于理解本发明而提供，并且本发明的范围并非限制于以下的实施例。另外，为了给在该技术领域具有平均知识的技术人员更加完整的告知本发明，而提供以下的实施例，对于判断将本发明的技术要点不必要的遗漏的的公知构成，将省略对其详细说明。

图1是与本发明相关的轴向磁通电机的概念图。

参照图1，轴向磁通电机10(Axial flux permanent magnet motor)的构成，包括：定子组件100，其发生磁束(magnetic flux)形成旋转磁场(rotating field)；转子组件200，其在旋转磁场内相互作用而旋转驱动；外壳组件300，其安装定子组件100与转子组件200。

定子组件100，可包括定子铁芯110及线圈130。定子铁芯110，支撑绕组的线圈130，并且可提供磁束的移动路径。线圈130，可绕组(winding)于定子铁芯110。线圈130，与电源部连接可接收电流的提供，并且通过所述电流发生为了形成旋转磁场的磁束。

转子组件200，可包括轴210；及一对旋转组件220，其设置在轴210的前后方。轴210，其可形成使其以长度方向或前后方向的旋转轴C为中心可以旋转。一对旋转板组件220，将定子组件100设置在其之间，可使其在轴210的前后方相互相对的配置。旋转板组件220，具有磁性体并且在旋转磁场内引起相互作用发生旋转驱动力。

外壳组件300，可包括：发动机外壳310，在其内侧收容定子组件100等；前方盖320及后方盖330，其分别缔结于发动机外壳310的前后面。发动机外壳310，固定并且支撑定子组件100，另一方面提供为了配置转子组件200等的安装空间。发动机外壳310的前、后面，分别根据前方盖320及后方盖330可屏蔽其。前方盖320及后方盖330，从外部屏蔽发动机外壳310内安装空间，另一方面通过轴承等使转子组件200可以旋转的支撑。

通常所知的半径方向磁束发动机(Radial flux permanent magnet motor)的情况，与在转子的旋转轴以垂直的方向(即半径方向)形成定子的磁束相反，如上所述的轴向磁通电机10，以转子组件200的旋转轴C方向形成在定子组件100发生的磁束M。另外，如上所述的轴向磁通电机10，相比于相同体积及重量的半径方向磁束发动机生成发扭矩(torque)。即，轴向磁通电机10在每个单位体积或单位重量的扭矩中，相比于半径方向磁束发动机其可具有优秀的性能，因此相比于要求的的扭矩缩减装置的大小或重量，可以实现小型高功率的驱动手段。

如上所述的轴向磁通电机10的基本概念已公知于该技术领域，因此省略其更加详细地说明，并且在以下以与本发明相关的定子组件100为中心，进行更加详细地说明

图2是显示在图1图示的轴向磁通电机的定子组件的立体图。

参照图2，定子组件100的构成可包括定子铁芯110及线轴120(bobbin)。这时，定子铁芯110及线轴120可具有多个，并且以圆周方向或外缘方向连续配置缔结于各个定子铁芯110与各个线轴120的铁芯-线轴单元U，整体构成圆形圈环或环形状(ring)。

图3是在图2图示的铁芯-线轴单元的立体图。

图3是扩大显示在图2图示的多个铁芯-线轴单元U中的一个铁芯-线轴单元U。参照其，定子铁芯110大致形成具有梯形形状横截面的杆(bar)形状，可向线轴120的内侧插入缔结其。定子铁芯110，除露出前后端一部分的部位，大部分以收容在线轴120内侧的状态与线轴120缔结。

另一方面，线轴120作为为了定子铁芯110的绝缘，为了连接以圆周方向或外缘方向邻接的另一线轴，其在前后端可具有法兰(flange)构造。另外，虽然未在图3图示，但是在插入并缔结定子铁芯110的线轴120的外面绕组线圈120(参照图2)。

如上所述的定子铁芯110及线轴120，其相互结合可形成铁芯-线轴单元U。

重新参照图2，如上所述的铁芯-线轴单元U，其以圆周方向或周缘方向配置多个，整体构成圆形圈环或环形状。即，定子组件100可具有多个铁芯-线轴单元U，并且以圆周方向或外缘方向连续缔结各个铁芯-线轴单元U，整体可构成圆形圈环或环形状。

另外，如上所述的以圆周方向或周缘方向连续配置的多个铁芯-线轴单元U，在前、后端分别缔结支撑环140可固定并支撑其，并且如图1所示其收容在外壳组件300内，与转子组件200一起构成轴向磁通电机10。

图4是沿着在图2图示的I-I线截取的截面图。

参照图4，如上所述的定子铁芯110，大致可具有梯形形状的横截面。与其相同的情况，定子铁芯110的短侧对边L1可向半径方向内侧配置，并且长侧对边L2可向半径方向外侧配置。另外，定子铁芯110越向半径方向内侧，圆周方向的宽度就越窄，或半径方向越向外侧，圆周方向其宽度就越宽。与其相同的定子铁芯110的形状，是为了如上所述以圆周方向或外缘方向连续配置多个定子铁芯110，整体形成圆形圈环或环形状。

这时，定子铁芯110以多个薄钢板以半径方向层叠的构造形成。出于方便，在图4只对右侧上端图示的一个定子铁芯110图示这种层叠构造。这种定子铁芯110的层叠构造，缩减发生涡电流部分的截面积，可缩减铁损失(core loss)，但是为了制作层叠构造的定子铁芯110，要求多个模具因此很难制作定子铁芯110，并且会发生提高制作成本的问题。

图5(a)和图5(b)是显示在图4图示的定子铁芯层叠构造的概略图。

为了便于说明，在图5(a)和图5(b)多少夸张图示了层叠各个铁芯钢板P1、P2的厚度。

参照图5(a)和图5(b)，定子铁芯110可以层叠多个铁芯钢板P1、P2的构造形成。这时，定子铁芯110由于其横截面大致以梯形形状形成，因此构成定子铁芯110的各个铁芯钢板P1、P2其各个宽度应不相同的形成。即，在半径方向外侧端配置的铁芯钢板P2的宽度L2形成大于在半径方向内侧端配置的铁芯钢板P1的宽度L1，并且内、外侧端铁芯钢板P1、P2之间的各个铁芯钢板其宽度可分别不相同的形成。

因此，理论来讲为了制作定子铁芯110，根据层叠的铁芯钢板P1、P2的个数会要求多个模具。但是现实来讲与其相同的每个铁芯钢板P1、P2分别设置模具制作定子铁芯110的方式，由于模具费用等制作成本过于上升，并且存在显著降低量产性的问题(例如，以30mm的高度层叠0.1t厚度的铁芯钢板的情况，为了各个铁芯钢板要求300个模具)。

图6(a)和图6(b)是显示为了在图5(a)和图5(b)图示的定子铁芯层叠构造的传统制作方法的概略图。

首先，参照图6(a)鉴于如上所述的制作上的困难，层叠预定宽度的铁芯钢板P之后，根据定子铁芯110的形状可考虑线切割(wire cutting)方法。

如上所述的方式，由于层叠相同宽度的铁芯钢板P，因此具有不要求多个模具的优点，但是切割之后发生废弃的铁屑S是不可避免的，结果会提高材料费用。另外，在层叠铁芯钢板P1、P2的状态线切割，因此在切割过程中根据外力可分离或断落各个铁芯钢板P1、P2之间。这种各个铁芯钢板P1、P2之间的分离或断落，成为通过层叠构造降低铁损失效果的主要原因。

另一方面，参照图6(b)将铁芯钢板P制作为其宽度相同几个编为一组，进而可考虑为缩减模具个数的方案。即，可考虑层叠宽度相同的几个铁芯钢板P形成铁芯钢板组(G1至G6)，按顺序层叠分别形成不同宽度的各个铁芯钢板组(G1至G6)的方式。

如上所述的方式，由于只以铁芯钢板组(G1至G6)的个数要求模具，因此相比每个铁芯钢板P1、P2分别要求1个模具的方式，具有缩减模具一部分个数的优点。但是，这也只是缩减模具个数的一部分，结果还在制作定子铁芯上要求的多个模具是不可避免的，尤其是在定子铁芯的角落部位形成多个阶梯(step)形状，存在成为噪音、震动的原因。

根据本发明实施例的轴向磁通电机的定子铁芯及其制作方法要解决如上所述的问题，不要求多个模具可以低廉的费用易于制作，并且没有切割钢线工序等，因层叠构造可获得充分缩减铁损失的效果。

以下，参照图面说明根据本发明一实施例的定子铁芯的制作方法。为了便于说明，在以下说明图7(a)至图8(b)的情况，与上述的图1至图6不同重新赋予了新的图面符号。

图7(a)至图7(c)是根据本发明一实施例，显示定子铁芯制作方法的概略图。

首先，参照图7(a)根据本实施例的定子铁芯的制作方法，可包括设置铁芯材料10的步骤。这时，本步骤的铁芯材料10可形成以长度方向延长的平板形状，图7(a)图示了与其相同的铁芯材料10的厚度部分。

以下，参照图7(b)根据本实施例的定子铁芯的制作方法，可包括将铁芯材料10弯曲或折叠(folding)为锯齿形状进行加工的步骤。

更详细地说，在本步骤平板形状的铁芯材料10，在开始点0间隔第1长度L1的第1位置F1，以第1旋转方向R1将其弯曲或折叠进行加工。这时，第1旋转方向R1可意味着顺时针方向或逆时针方向。另外，继上述意味着在的1位置F1间隔第2长度L2的第2位置，以第2旋转方向R2执行将其弯曲或折叠的加工。这时，第2旋转方向R2意味着与所述的第1旋转方向R1相反的方向。另外，在第2位置F2以第3长度L3间隔的第3位置F3，以第1旋转方向R1执行将其重新弯曲或折叠加工。

如上所述的过程，沿铁芯材料10的长度方向可反复执行多次。这时，按顺序反复执行以第1旋转方向的弯曲或折叠加工，以及与以第2旋转方向的弯曲或折叠加工，因此铁芯材料10整体可弯曲或折叠为锯齿形状进行加工。

参照图7(c)，根据本实施例的定子铁芯的制作方法，可包括通过如上所述的弯曲或折叠加工，形成层叠多个铁芯钢板11构造的步骤。

更详细地说，通过如图7(b)通过弯曲或折叠的加工，铁芯材料10形成多个铁芯钢板11。多个铁芯钢板11，以各个铁芯钢板11的一面接触于邻接的另一铁芯钢板11的一面的形状可形成层叠的构造，并且根据需要可执行粘合、压合等的过程。

另外，层叠的各个铁芯钢板11的宽度可形成越向一侧越大或越小。如同上述的图4是为了以梯形形状形成定子铁芯的横截面。

图8(a)和图8(b)是根据本发明一实施例，显示定子铁芯的立体图。

图8(a)和图8(b)是显示根据上述图7制作的定子铁芯20的形状，为了便于说明多少夸张图示各个铁芯钢板21的厚度。

参照图8(a)和图8(b)，根据本实施例的定子铁芯20可包括按顺序层叠的多个铁芯钢板21。这时，多个铁芯钢板21对应于上述图7的铁芯钢板11，并且将平板形状的铁芯材料10弯曲或折叠为锯齿形状进行加工，可使各个铁芯钢板21相互连续的形成。

例如，某一个的铁芯钢板21a，通过第1弯曲部22a第1端部可与邻接的另一铁芯钢板21b的第1端部连接。另外，所述第1端部相反侧的第2端部，可形成通过第2弯曲部22b连接以所述另一铁芯钢板21b相反的方向邻接的其他另一铁芯钢板21c的第1端部。这时，第1、2弯曲部22a、22b称为通过弯曲或折叠加工形成的邻接的铁芯钢板21之间的连接部位，并且可形成相反于分别弯曲或折叠加工的方向。

另外，多个铁芯钢板21其越向一侧使各个铁芯钢板21的宽度越大或越小的形成，因此定子铁芯20整体大致构成梯形形状的横截面。

在以上说明，根据本发明实施例的定子铁芯及其制作方法，通过锯齿形状的弯曲或折叠的加工，形成定子铁芯的层叠构造。因此，不要求制造多个模具，并且可简便的解决根据切割发生铁屑或铁损失增多的问题，因此以低廉的费用可易于制作轴向磁通电机的定子铁芯，并且可将因铁损失等的发动机的损失最小化。

以上，对本发明的实施例进行了说明，但是在该技术领域具有通常知识的技术人员不超过在权利要求范围内记载的本发明思想的范围内，根据构成要素的附加、变更、删除或增加等可多样的修改及变更本发明，并且这也是包括在本发明的权利范围内。

Claims (15)

1.一种轴向磁通电机的定子铁芯制作方法，即以圆周方向配置多个铁芯-线轴单元的定子组件中，关于构成所述各个铁芯-线轴单元的定子铁芯的制作方法，其特征在于，包括：

(a)设置以长度方向延长的平板形状的铁芯材料的步骤；

(b)将所述铁芯材料弯曲或折叠(folding)为锯齿(zigzag)形状进行加工的步骤。

2.根据权利要求1所述的轴向磁通电机的定子铁芯制作方法，其特征在于，

所述(b)步骤，

以第1旋转方向及所述第1旋转方向反方向的第2旋转方向，将所述铁芯材料弯曲或折叠(folding)进行加工，按顺序反复数次以所述第1旋转方向的弯曲或折叠的加工与以所述第2旋转方向的弯曲或折叠的加工。

3.根据权利要求1所述的轴向磁通电机的定子铁芯制作方法，其特征在于，

所述(b)步骤，包括：

所述弯曲或折叠加工的铁芯材料形成多个铁芯钢板，将所述各个铁芯钢板的至少一面接触于邻接的另一铁芯钢板的一面形成层叠构造的步骤。

4.根据权利要求3所述的轴向磁通电机的定子铁芯制作方法，其特征在于，

所述(b)步骤，包括：

将所述各个铁芯钢板的一面与所述邻接的另一铁芯钢板的一面接触或压缩的步骤。

5.根据权利要求1所述的轴向磁通电机的定子铁芯制作方法，其特征在于，

所述(b)步骤，包括：

将所述铁芯材料弯曲或折叠进行加工，使所述多个铁芯钢板构成按顺序层叠的构造，将所述铁芯材料弯曲或折叠进行加工使所述各个铁芯钢板的宽度越向一侧越大或越小的步骤。

6.根据权利要求1所述的轴向磁通电机的定子铁芯制作方法，其特征在于，

所述定子铁芯具有梯形形状的横截面。

7.一种轴向磁通电机的定子铁芯，其特征在于，

包括按顺序层叠的多个铁芯钢板，

所述多个铁芯钢板，弯曲或折叠(folding)其为锯齿(zigzag)形状进行加工使其相互连接。

8.根据权利要求7所述的轴向磁通电机的定子铁芯，其特征在于，

所述各个铁芯钢板形成为，

第1端部通过第1弯曲部与邻接的另一铁芯钢板的第1端部连接，

所述第1端部相反侧的第2端部，通过第2弯曲部与以所述另一铁芯钢板反方向邻接的其他另一铁芯钢板的第1端部连续。

9.根据权利要求7所述的轴向磁通电机的定子铁芯，其特征在于，

所述多个铁芯钢板形成为，

越向一侧所述各个铁芯钢板的宽度越大或越小。

10.根据权利要求7所述的轴向磁通电机的定子铁芯，其特征在于，

所述多个铁芯钢板形成为，

按顺序层叠，其整体形成梯形形状的横截面。

11.一种轴向磁通电机的定子组件，在以圆周方向配置多个铁芯-线轴单元，以转子的旋转轴方向发生磁束的轴向磁通电机轴向磁通电机的定子组件中，其特征在于，

所述各个铁芯-线轴装置，具有定子铁芯及与所述定子铁芯缔结的线轴，

所述定子铁芯，将以长度方向延长形成的平板形状的铁芯材料弯曲或折叠(folding)为锯齿(zigzag)形状，由层叠多个铁芯钢板的构造形成。

12.根据权利要求11所述的轴向磁通电机的定子组件，其特征在于，

所述各个铁芯钢板，

第1端部，通过第1弯曲部与邻接的另一铁芯钢板的第1端部连接，

所述第1端部相反侧的第2端部，通过第2弯曲部与以所述另一铁芯钢板反方向邻接的其他另一铁芯钢板的第1端部连续。

13.根据权利要求11所述的轴向磁通电机的定子组件，其特征在于，

所述多个铁芯钢板，

弯曲或折叠使得越向一侧使所述各个铁芯钢板的宽度越大或越小。

14.根据权利要求13所述的轴向磁通电机的定子组件，其特征在于，

所述定子铁芯，

根据所述多个铁芯钢板形成梯形形状的横截面。

15.根据权利要求11所述的轴向磁通电机的定子组件，其特征在于，还包括：

支撑环，其缔结于在以圆周方向配置的所述多个铁芯-线轴单元的前端或后端，固定并支撑所述多个铁芯-线轴单元。