CN104380576A - 旋转电机的定子 - Google Patents

Abstract

一种旋转电机的定子(12)包括定子芯(21)、线圈(22)和磁性体(44)。定子芯(21)包括朝转子突出并且彼此间隔开的多个齿(23)和配置在两个相邻的齿(23)之间的多个槽(24)。线圈(22)由线圈体(42)形成，所述线圈体沿径向、即齿延伸的方向层叠，并在槽(24)内卷绕在齿(23)周围。磁性体(44)配置在相邻的线圈体(42)之间。磁性体(44)在径向上的厚度随着齿(23)的长度增大或随着离转子(14)与定子(12)之间的气隙的距离减小而增大。

Description

旋转电机的定子

技术领域

本发明涉及一种旋转电机的定子，所述定子包括：定子芯，朝转子突出的多个齿在所述定子芯中排列成互相间隔开，并且在所述齿之间形成有槽；和线圈，所述线圈从所述槽通过并卷绕在所述齿周围。

背景技术

日本专利申请公报No.2010-220387(JP 2010-220387 A)描述了一种旋转电机，在该旋转电机中磁性板插入线圈线之间，所述线圈线层叠并卷绕在定子齿周围的集中绕组中。结果，磁通更容易流到磁性板，并因而被抑制流到线圈线，这降低了由于与线圈铰链的磁通的变动而产生的涡电流。

当在向定子与转子之间作用磁通时流经定子齿的磁通变得饱和时，磁通从齿中漏出并经位于相邻的齿之间(即，槽内)的线圈流出。流经位于齿之间的线圈的泄漏磁通的量朝齿的与磁通所作用的转子接近的末端侧增加，并且朝齿的远离该转子的根端(即，基部)侧减少。此外，当流经位于齿之间的线圈的泄漏磁通变动时，在线圈中产生涡电流，并且发生该涡电流导致的损失。特别地，在位于齿的与转子接近的末端侧的线圈中，由于流经位于齿之间的线圈的泄漏磁通的变动而引起的涡电流趋于增大，并且因而该涡电流导致的损失也趋于增大。

JP 2010-220387 A中描述的技术试图通过促进齿之间的泄漏磁通流到插入线圈线之间的磁性板来降低由于与线圈交联的磁通的变动而产生的涡电流。然而，插入线圈线之间的磁性板的厚度从齿的磁通量大的末端侧到齿的磁通量小的根端侧是恒定的。因此，磁性板的厚度(即，磁路的宽度)在齿的根端侧过大。结果，齿之间的导体占空比下降。

发明内容

本发明因而提供了一种旋转电机的定子，该定子在防止齿之间的导体占空比下降的同时抑制了线圈中由于在齿之间流动的泄漏磁通的变动而产生涡电流。

根据本发明的旋转电机的定子采用下述手段。

本发明涉及一种旋转电机的定子，所述定子包括定子芯、线圈和磁性体。所述定子芯包括多个齿和多个槽。朝转子突出的所述齿排列成互相间隔开，并且所述槽配置在所述齿之间。所述线圈由沿所述齿突出的方向层叠在所述槽中并卷绕在所述齿周围的线圈体形成。所述磁性体在沿所述齿突出的方向相邻的所述线圈体之间配置在所述槽中。所述磁性体在所述齿突出的方向上的厚度随着离所述转子的距离变得越短而越厚。

在上述发明中，所述线圈体可各自包括导电部和覆盖所述导电部的外周的绝缘部。此外，所述磁性体在所述齿的排列方向上的宽度可大于所述导电部在所述齿的排列方向上的宽度。

在上述发明中，所述线圈体可以以在所述齿突出的方向上排成一列的方式配置在所述槽中。

根据本发明，能够通过使齿之间的泄漏磁通流经磁性体来抑制它流经线圈体。结果，能够抑制在线圈体中产生涡电流。此外，磁性体的厚度是与齿之间的泄漏磁通的量对应的厚度，因此能够防止齿之间的导体占空比下降。

附图说明

下面将参照附图说明本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中相似的附图标记表示相似的要素，并且其中：

图1是示意性地示出从转子旋转轴线方向看的定子和转子的结构的截面图；

图2是示意性地示出从垂直于转子旋转轴线的方向看的定子和转子的结构的截面图；

图3是示意性地示出从转子旋转轴线方向看的根据本发明示例性实施例的定子的结构的截面图；

图4是示出定子的齿之间产生的泄漏磁通的视图；以及

图5是示出根据本发明示例性实施例的定子中的齿之间产生的泄漏磁通的视图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图说明用于实施本发明的模式(在下文中简称为“示例性实施例”)。

图1至3是示意性地示出设置有根据本发明一个示例性实施例的定子的旋转电机的结构的视图。图1是从定子轴线或转子旋转轴线(在下文中简称为“旋转轴线”)方向看的定子12和转子14的结构的示意图。图2是从垂直于旋转轴线的方向看的定子12和转子14的示意图。图3是从旋转轴线方向看的定子12的示意图。根据该示例性实施例的旋转电机包括定子12和转子14，所述定子是静止的(即，固定成使得它不会旋转)，所述转子能够相对于定子12旋转。在图1和2所示的示例中，定子12和转子14在垂直于旋转轴线的径向上跨预定的微小间隙对向配置。转子14配置在定子12的内周侧。

转子14包括转子芯31和沿转子芯31的周向配置在转子芯31中的多个永磁体32。定子12包括定子芯21和配置在定子芯21上的多相(诸如三相)线圈22。朝转子14径向向内突出的多个齿23沿围绕旋转轴线的周向以一定间隔(即，等间隔)排列在定子芯21上。槽24形成为在周向相邻的齿23之间沿旋转轴线方向延伸。槽24配置在各对相邻的齿之中的齿之间。在图1和2所示的示例中，多个齿23的排列方向与周向一致，并且槽24延伸的方向与旋转轴线方向一致。通过线圈22穿过位于齿23之间的槽24卷绕在齿23周围而在定子12上形成磁极。卷绕方法例如为分布式卷绕。

如图3所示，线圈22通过将在槽24内沿旋转轴线方向延伸的多个线圈体42在径向(即，齿突出的方向)上层叠在一起并且将这些线圈体42卷绕在齿23周围而形成。在图3中，齿23和线圈22在周向上仅被部分地示出，但未示出的部分的结构可通过与已示出的部分的结构相同的结构来实现。各线圈体42包括导体线42a和覆盖导体线42a的外周的绝缘体层42b。在图3所示的示例中，线圈体42以在径向上排成一列的方式配置在槽24内。在图3所示的示例中，四层线圈体42排列在径向上，但可适当设定排列在径向上的线圈体42的数目。

在该示例性实施例中，如图3所示，磁通能够容易地通过的磁性层44设置成被夹于在径向上(即，在齿突出的突出方向上)相邻的线圈体42之间。这些磁性层44对应于本发明的磁性体。磁性层44在径向上的厚度t从配置在径向外侧(即，齿的根端侧)的磁性层44朝配置在径向内侧(即，齿的末端侧)的磁性层44逐渐变厚。亦即，磁性层44在径向(即，齿的突出方向)上的厚度t随着离转子14的距离变得越短而变得越厚。各磁性层44在周向上大致跨槽24(即，在相邻的齿23之间)延伸，在齿23与磁性层44在周向上的两端之间存在小的间隙。磁性层44在周向(即，齿的排列方向)上的宽度w1比导体线42a在周向(即，齿的排列方向)上的宽度w2长。磁性层44为薄板并由与线圈体42分离的部件形成。然而，磁性层44还可装设在线圈体42的表面(即，绝缘体层42b)上或与其一体形成。

对于旋转电机，各齿23被顺次磁化，使得通过使交流电流流经多相(例如，三相)线圈22而在定子12中形成沿周向旋转的旋转磁场。此外，定子12中产生的旋转磁场与由转子14的永磁体32产生的场磁通之间的电磁交互作用向转子14作用转矩(磁力矩)，这使得转子14能够被驱动旋转。该电磁交互作用为吸引和排斥。这样，能够使旋转电机起到利用供给至线圈22的电力由转子14产生动力的电动机的作用。另一方面，还能够使旋转电机起到利用转子14的动力在线圈22中产生电力的发电机的作用。此外，转子14并不限于设置有永磁体32的结构。例如，转子14还可具有设置有线圈的结构或利用来自磁阻变化的磁阻转矩的结构。

当在定子12与转子14之间作用转矩时，磁通作用在定子12与转子14之间，并且该磁通沿径向流经齿23。然而，当流经齿23的磁通变得饱和时，磁通从齿23中漏出并沿周向从相邻的齿23之间(即，经槽24)流出。特别地，当转子14的转矩大时，流经齿23的磁通趋于变得饱和，因此磁通趋于沿周向在齿23之间流动。沿周向在齿23之间流动的泄漏磁通的量朝离磁通所作用的转子14的距离近的径向内侧(即，齿的末端侧)增大，并且朝远离转子14的径向外侧(即，齿的根端侧)减少。这里，如图4所示，当考虑未设置磁性层44的情形时，位于齿23之间的泄漏磁通46将沿周向流经线圈体42(即，导体线42a)，并且泄漏磁通的量在更朝向离转子14的距离更近的径向内侧的导体线42a中将增大。此外，当流经位于齿23的线圈体42的泄漏磁通46变动时，涡电流将流经导体线42a。结果，将由于该涡电流而发生损失。特别地，由于齿23之间的泄漏磁通46的变动而产生的涡电流趋于更大，并且因而在离转子14的距离更近的、更朝向径向内侧的导体线42a中由于涡电流而产生的损失趋于更大。

相比而言，在该示例性实施例中，磁性层44设置在槽24内的线圈绕圈之间(即，线圈体42之间)，因此齿23之间的泄漏磁通46主要沿周向流经磁性层44，如图5所示。此外，对于越朝向离转子14的距离短的径向内侧的磁性层44，磁性层44在径向上的厚度t越大，并且产生大量泄漏磁通。结果，越多的泄漏磁通46流经更朝向产生大量泄漏磁通的径向内侧的磁性层44，并且流经磁性层44的泄漏磁通46变得越不朝向泄漏磁通减少的径向外侧。因此，能够抑制齿23之间的泄漏磁通从齿的末端侧经线圈体42(即，导体线42a)一直流到齿的根端侧，因此能从齿的末端侧一直到齿的根端侧抑制在导体线42a中产生涡电流。结果，能够抑制由于涡电流而产生的损失。此外，磁性层44的厚度是与齿23之间的泄漏磁通的量对应的厚度，因此能够防止槽24内的导体占空比下降。

此外，在该示例性实施例中，磁性层44在周向上的宽度w1比导体线42a在周向上的宽度w2长，因此能够更容易地使齿23之间的泄漏磁通流经磁性层44。

此外，在该示例性实施例中，线圈体42以在径向上排成一列的方式配置，因此线圈体42和磁性层44能够以其间无间隙的方式配置，这使得能够提高槽24内的导体占空比。

在上述示例性实施例中，磁性层44不一定必须设置在排列在径向上的所有线圈体42之间。例如，磁性层44可仅设置在位于离转子14的距离短的径向内侧(即，位于齿的末端侧)的线圈体42之间，并且可省去位于远离转子14的径向外侧(即，位于齿的根端侧)的线圈体42之间的磁性层44。

在上述示例性实施例中，描述了线圈22以分布式卷绕的方式卷绕在齿23周围的情形，但也可通过不同于分布式卷绕的卷绕方法将线圈22卷绕在齿23周围。例如，也可采用集中卷绕的方式将线圈22卷绕在齿23周围。

在上述示例性实施例中，描述了本发明应用于径向型旋转电机的情形，但本发明也可应用于轴向型旋转电机。

尽管已参考本发明的示例性实施例描述了本发明，但应该理解的是，本发明决不局限于这些示例性实施例。亦即，本发明当然可以在已采用任意多种方式进行修改的模式下实施而不脱离其范围。

Claims (3)

1.一种用于旋转电机的定子，包括：

定子芯，所述定子芯包括多个齿和多个槽，所述齿朝转子突出并且排列成互相间隔开，并且所述槽配置在所述齿之间；

由线圈体形成的线圈，所述线圈体沿所述齿突出的方向层叠在所述槽中并卷绕在所述齿周围；和

磁性体，所述磁性体在沿所述齿突出的方向相邻的所述线圈体之间配置在所述槽中，所述磁性体在所述齿突出的方向上的厚度随着离所述转子的距离变得越短而越厚。

2.根据权利要求1所述的定子，其中，所述线圈体各自包括导电部和覆盖所述导电部的外周的绝缘部；并且所述磁性体在所述齿的排列方向上的宽度大于所述导电部在所述齿的排列方向上的宽度。

3.根据权利要求1或2所述的定子，其中，所述线圈体以在所述齿突出的方向上排成一列的方式配置在所述槽中。