CN104718688A - 两相旋转电机 - Google Patents

Abstract

该两相旋转电机被设定为在将磁极数作为P，将定子齿(16)数作为T，将n作为自然数时，磁极数P、以及定子齿(16)数T符合P:T＝4n:4(n+1)。定子齿(16)沿着径向方向延伸，由卷绕有电枢绕组的卷绕鼓部(61)、和从卷绕鼓部(61)的前端向圆周方向延伸的前端部(62)构成，对应一相的前端部(62)的圆周方向中央部的位置成为与磁极的圆周方向中央部对向的位置，且对应另一相的前端部(62)的圆周方向中央部的位置被形成为与在圆周方向上邻接的两个磁极之间对向的位置。

Description

两相旋转电机

技术领域

本发明涉及一种例如搭载在摩托车上的两相旋转电机。

本申请基于2012年10月19日在日本申请的特愿2012-231907号要求优先权，且在这里引用其内容。

背景技术

例如，搭载在摩托车上的两相旋转电机集具备永久磁铁的发电机、和起动马达(Starter Motor)功能于一体。这样的旋转电机包括：与摩托车的发动机(Engine)的曲轴(Crank Shaft)相配合的有底筒状的飞轮(Fly Wheel)(转子)(Rotor)、被固定在发动机外壳内侧的定子(Stator)。截面为C字状的永久磁铁被设置在飞轮的内圆周面上，且卷绕有多个电枢线圈(Coil)的定子齿(Teeth)沿圆周方向被突出设置在定子上。

并且，通过飞轮的旋转，穿过定子齿的磁通量产生变化，且成为电动势使得电流流过电枢线圈。与此相对，当将蓄积在蓄电池(Battery)中的电流向电枢线圈供给时，定子齿中产生磁通量，且在该磁通量与飞轮的永久磁铁之间产生磁性吸引力或者排斥力，从而飞轮进行旋转(例如，参照专利文献一)。

由两相的电机线圈所构成的两相旋转电机被设定为在将磁极数作为P，将定子齿数作为T，将n作为自然数时，磁极数P、以及定子齿数T符合

P:T＝4n:4(n+1)…(1)

根据图5更具体地对两相旋转电机的一个示例进行说明。

图5是在公式(1)中设定n＝3时的两相旋转电机101。

如图5所示，两相旋转电机101包括：有底筒状的飞轮102、被设置在飞轮102的径向方向内侧的定子103。

在飞轮102的外周壁102a上，在内圆周面上有12个截面为C字状的永久磁铁104沿着圆周方向使得磁极交替出现。与此相对，定子103具有向径向方向外侧突出的16个定子齿105。

定子齿105被形成为截面大致呈T字状，由沿着径向方向延伸的卷绕鼓部106、和在该卷绕鼓部106的径向方向外侧的前端被一体成型且沿着圆周方向延伸的前端部107构成。卷绕鼓部106以等间隔被配置在圆周方向上，前端部107被形成为该圆周方向中央部位于卷绕鼓部106的前端。于是，在相邻接的定子齿105之间形成燕尾槽状的齿槽(Slot)108。将电枢线圈穿过该齿槽108，在安装有绝缘体(Insulator)(未作图示)的各个定子齿105上将电枢线圈卷绕。于是，通过电枢线圈，从而构成相位偏移90°的磁路。

这里，通过定子103的电枢线圈而形成的磁通的磁通量在前端部107的圆周方向中央部为最大。然而，例如图5中以机械角90°偏移的X部，彼此同相的定子齿105的前端部107不位于永久磁铁104的圆周方向中央部，而是相对于该永久磁铁104的圆周方向中央部偏移仅达到角度θ100。在这种情况下，存在这样一个课题，不能够有效利用根据电枢线圈而形成的磁通或永久磁铁104的磁通，导致两相旋转电机101的能力下降。

先行技术文献

专利文献

【专利文献一】日本特开2009-213259号公报

发明内容

因此，本发明鉴于上述情况，提供一种能够抑制能力下降的两相旋转电机。

根据本发明的第一实施方式，在该两相旋转电机中，包括：自由旋转地被支撑且沿着圆周方向被设有多个磁极的转子，和沿着圆周方向被突出设置有多个定子齿的定子；且被设定为在将所述磁极数作为P，将所述定子齿数作为T，将n作为自然数时，所述磁极数P、以及所述定子齿数T符合P:T＝4n:4(n+1)。所述定子齿沿着径向方向延伸，由卷绕有线圈的卷绕鼓部、从所述卷绕鼓部的前端向圆周方向延伸的前端部构成，对应一相的所述前端部的圆周方向中央部的位置成为与所述磁极的圆周方向中央部对向的位置，且对应另一相的所述前端部的圆周方向中央部的位置被形成为与在圆周方向上邻接的两个所述磁极之间对向的位置。

通过上述结构，能够有效利用通过被卷绕在定子齿上的电枢线圈而形成的磁极或磁通，便能够抑制两相旋转电机的能力的下降。

根据本发明的第二实施方式，在本发明的第一实施方式涉及的两相旋转电机中，在圆周方向上相邻接的彼此异相的所述定子齿被形成为各自的所述卷绕鼓部朝着互相分离的方向产生位移，各个卷绕鼓部的前端与各个前端部的圆周方向端部相连接。

这里，在将对应一相的前端部的圆周方向中央部的位置作为与磁极的圆周方向中央部对向的位置的同时，将对应另一相的定子齿的前端部的圆周方向中央部的位置作为与在圆周方向上邻接的两个所述磁极之间对向的位置时，彼此异相的前端部被互相接近地配置。以该状态，将前端部的圆周方向中央部与卷绕鼓部的前端部相连接地形成卷绕鼓部时，异相的定子齿之间的齿槽变窄，导致占空系数下降。因此，通过卷绕鼓部的前端与各个前端部的圆周方向端部相连接地形成卷绕鼓部，能够抑制齿槽变窄的情况。

根据本发明的第三实施方式，在本发明的第二实施方式涉及的两相旋转电机中，所述卷绕鼓部延伸为和所述前端部的圆周方向中央部与所述定子的径向方向中央部相交的直线基本平行。

通过上述这样的结构，能够尽可能地增大异相的定子齿之间的齿槽。

【发明效果】

通过上述两相旋转电机，能够有效利用通过被卷绕在定子齿上的电枢线圈而形成的磁极或磁通，便能够抑制两相旋转电机的能力的下降。

【简单附图说明】

【图1】本发明的实施方式涉及的两相旋转电机的平面图。

【图2】本发明的实施方式涉及的两相旋转电机的截面图。

【图3】本发明的实施方式涉及的定子的平面图。

【图4】本发明的实施方式涉及的定子的放大图。

【图5】以往的定子的平面图。

发明实施方式

(两相旋转电机)

接着，将根据附图对本发明的实施方面进行说明。

图1是两相旋转电机的平面图，图2是两相旋转电机的截面图。

如图1、图2所示，例如，两相旋转电机1是例如被用于摩托车的外转子(Outer-Rotor)型的电机，集具备永久磁铁的发电机的功能、和起动马达功能于一体。该两相旋转电机1包括：与发动机的曲轴(未图示)同步旋转的飞轮2、和被固定在未图示的发动机组(EngineBlock)中的定子4，由两相构成的电枢线圈18被卷绕在该定子4上。

飞轮2包括：被形成为基本呈圆板状的基(Base)部50、和被固定在基部50的定子4侧(图2中的左侧)的飞轮主体3。在基部50的径向方向大致中央处，轴套(Boss)部51被突出形成为朝向定子4侧。

被插入未图示的曲轴的通孔52被形成在轴套部51的径向方向中央部中。键(Key)槽53被形成在该通孔52上，而与键槽53相配合的键被形成在未作图示的曲轴上。通过这样，基部50与未作图示的曲轴呈相对不能旋转的状态。进一步，通过将螺母等拧入曲轴的前端，基部50被固定在曲轴上。

另外，在基部50中，多个通孔54沿圆周方向以等间隔被形成。该通孔54被构成为：将基部50形成为沿厚度方向穿过，用于固定飞轮主体3与基部50的铆钉(Rivet)27被插入。

飞轮主体3通过具有磁性的金属被形成为有底筒状。在飞轮主体3的底壁31上，通孔31b被形成在径向方向大致中央处。基部50的轴套部51以及未作图示的曲轴被插入到该通孔31b中。另外，在飞轮主体3的底壁31上，通孔32b被形成为在对应于基部50的通孔54的位置上沿厚度方向穿过。

将铆钉插入该通孔54,32，通过使该铆钉27的前端产生压曲变形，从而飞轮主体3与基部50被一体化。

在飞轮主体3的外周壁33中，在内圆周面侧上被12极磁化的永久磁铁8被设定为磁极沿着圆周方向交替改变。例如铁氧体磁铁(Ferrite Magnet)被用作为永久磁铁8。

另外，在飞轮主体3的外周壁33中，凸出的磁阻分配头71在外圆周面侧上被一体成型。该磁阻分配头71是用于检测发动机的点火正时等，与后述的脉冲(Pulse)发生器72一起使用。脉冲发生器72被设置为与被形成在飞轮主体3的外周壁33的外圆周面的磁阻分配头71对向。并且，磁阻分配头71的边缘(Edge)部(角部)通过横穿脉冲发生器72，通过使脉冲信号(正电压脉冲与负电压脉冲)从该脉冲发生器72产生，且使未作图示的控制部(CDI单元(Unit)等)对其进行接收，从而能够得到发动机的转速信息或者未作图示的曲轴的旋转角度信息。例如，发动机点火正时是根据通过磁阻分配头71与脉冲发送器72所得到的发动机的转速信息或者曲轴的旋转角度信息被控制。

(定子)

图3是定子的平面图。

如图1～图3所示，定子4具有被设置在飞轮主体3的外周壁33内侧的定子铁芯(Core)17。定子铁芯17是将例如电磁钢板等的板材在在轴线方向上层积从而被形成。定子铁芯17具有大致呈圆环状的定子主体17a。

为了避免飞轮2的轴套部51以及未作图示的曲轴的干涉，在定子主体17a的径向方向大致中央处形成溢流孔17b。另外，在定子主体17a中，螺栓(Bolt)插通孔20沿圆周方向被多处形成。该螺栓插通孔20被用于被未作图示的螺栓插通从而将定子4连结固定在发动机组上。

在定子主体17a的的外周部，向径向方向外侧突出的16个定子齿16沿圆周方向被并列设置。并且，在定子齿16之间形成各个燕尾槽状的齿槽21。电枢线圈18穿过该齿槽21，从被安装在定子17上的绝缘体40的上方，电枢线圈18被卷绕到各个定子齿16上。

这里，两相旋转电机1被设定为在将磁极数作为P，将定子齿16的数量作为T，将n作为自然数时，磁极数P、以及定子齿16的数量T符合

P:T＝4n:4(n+1)…(2)

由于本实施方式的两相旋转电机1被设有12个磁极沿着圆周方向交替改变的永久磁铁8，因此磁极数P为12个。另外，由于定子齿16的数量T被设定为16，因此，在n＝3时，

P:T＝4×3:4(3+1)＝12:16

符合公式(2)。

另外，两相旋转电机1的定子齿16含有彼此同相的定子齿16a，16a(定子齿对)和彼此同相的定子齿16b，16b(定子齿对)，形成齿槽21(参照图3中的A部分)的各对定子齿16a，16a之间以机械角度90°偏移且被卷绕一相的电枢线圈18，而除此以外的各对定子齿16b，16b之间以机械角度90°偏移且被卷绕另一相的电枢线圈18。通过这样，电枢线圈18构成90°相位偏移的两相磁路。

另外，在以下的说明中，将卷绕有一相的电枢线圈18的彼此同相的定子齿16a，16a仅称为一相的定子齿16a，将卷绕有另一相的电枢线圈18的彼此同相的定子齿16b，16b仅称为一相的定子齿16b。另外，对定子齿16a，16b总称时，有时仅称其为定子齿16进行说明。

图4是定子的放大图。

如图3、图4所示，定子齿16由沿着径向方向延伸的卷绕鼓部61、和在该卷绕鼓部61的前端被一体成型且沿着圆周方向延伸的前端部62构成。

这里，一相的定子齿16a的前端部62被设置为该圆周方向中央部的位置与永久磁铁8的圆周方向中央部的位置对向。另外，另一相的定子齿16b的前端部62被设置为该圆周方向中央部的位置与在圆周方向上邻接的两个永久磁铁8，8之间对向。

在像这样设置各个定子齿16a，16b的前端部时，在圆周方向上邻接的彼此异相的定子齿16a，16b的前端部62，62的间隔W1相比于在圆周方向上邻接的另一相的定子齿16a，16a的前端部62,62的间隔W2、以及在圆周方向上邻接的另一相的定子齿16b，16b的前端部62,62的间隔W3更狭窄。

由此可见，在圆周方向上邻接的彼此异相的定子齿16a，16b的卷绕鼓部61被形成为朝着互相分离的方向产生位移。

具体而言，在一相的定子齿16a的前端部62中，卷绕鼓部61的前端被连接在另一相的定子齿16b的前端部62的反对侧的端部。另外，在另一相的定子齿16b的前端部62中，卷绕鼓部61的前端被连接在一相的定子齿16a的前端部62的反对侧的端部。

这里，各个卷绕鼓部61的该中心线L1延伸为相对于将定子4的中心C1和各个前端部62的圆周方向中央部C2连接的直线L2基本平行。

回到图1、图2，被卷绕在这样结构的定子齿16上的电枢线圈18的末端被导出在线束(Harness)26的抽出位置近旁，且与该线束26相连接。线束26向电枢线圈18供给电流，或者向外部的蓄电池(Battery)等供给发电电流。

根据这样的结构，飞轮2经由未作图示的曲轴而进行选择时，穿过定子齿16的磁通量发生变化。该磁通量的变化成为电动势使得电流流过电枢线圈18。电枢线圈18中产生的电流被用于经由线束26从而在未作图示的蓄电池中蓄电，或者向未作图示的附属电气设备进行电力供给等用途。

与此相对，将积蓄在蓄电池中的电流经由线束26向电枢线圈18进行供给时，在定子齿16中产生磁通。于是，在该磁通与飞轮2的永久磁铁8之间产生磁性吸引力或者排斥力，从而飞轮进行旋转。

这里，一相的定子齿16b的前端部62在被设置为该圆周方向中央部的位置与永久磁铁8的圆周方向中央部的位置对向的同时，另一相的定子齿16b的前端部62在被设置为该圆周方向中央部的位置与在圆周方向上邻接的两个永久磁铁8，8之间对向。由此可见，在永久磁铁8的磁通量最多的位置上被同时设置了各自的一相的定子齿16a的前端部62的圆周方向中央部。即，能够有效利用由电枢线圈18产生的磁通或者永久磁铁的磁通。

(效果)

因此，通过上述实施形态，由于能够有效地使电流在电枢线圈18中产生，或者通过电枢线圈18从而产生磁通，或者最大限度地利用永久磁铁8的磁通量，因此能够使两相旋转电机1的能力提升。

另外，在一相的定子齿16a的前端部62中，卷绕鼓部61的前端被连接在另一相的定子齿16b的前端部62的反对侧的端部。另外，在另一相的定子齿16b的前端部62中，卷绕鼓部61的前端被连接在一相的定子齿16a的前端部62的反对侧的端部。进一步，各个卷绕鼓部61的该中心线L1延伸为相对于将定子4的中心C1和各个前端部62的圆周方向中央部C2连接的直线L2基本平行。

即，在圆周方向上邻接的彼此异相的定子齿16a，16b的前端部62,62的间隔W1相比于在圆周方向上邻接的另一相的定子齿16a，16a的前端部62,62的间隔W2，以及在圆周方向上邻接的另一相的定子齿16b，16b的前端部62,62的间隔W3更狭窄，但是通过将异相的定子齿16a，16b的卷绕鼓部61,61设置为互相分离，便能够抑制该异相的定子齿16a，16b之间的齿槽21变窄的情况。因此，能够尽可能地使该齿槽变大。因此，便能够抑制电枢线圈18的占空系数下降，进一步，能够提升两相旋转电机1的能力。

另外，本发明不仅限于上述的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，还包含对上述实施方式添加各种变更的实施方式。

例如，在上述实施方式中，对两相旋转电机1在内圆周面侧上被12极磁化的永久磁铁8被设定为磁极沿着圆周方向交替改变的同时，定子齿16的数量T被设定的情况进行说明。然而，不仅限定于此，在将磁极数作为P，将定子齿16的数量作为T，将n作为自然数时，磁极数P、以及定子齿16的数量T被设定为符合公式(2)。

【产业上的利用可能性】

通过上述两相旋转电机，能够有效利用通过被卷绕在定子齿上的电枢线圈而形成的磁极或磁通，便能够抑制两相旋转电机的能力的下降。

符号说明

1  两相旋转电机

2  飞轮(转子)

3  飞轮主体(转子)

4  定子

8  永久磁铁(磁极)

16  定子齿

16a  一相的定子齿

16b  他相的定子齿

18  电枢线圈(卷线)

61  卷绕鼓部

62  前端部

Claims (3)

1.一种两相旋转电机，包括：

自由旋转地被支撑且沿着圆周方向被设有多个磁极的转子；

沿着圆周方向被突出设置有多个定子齿的定子；

且该两相旋转电机被设定为在将所述磁极数作为P，将所述定子齿数作为T，将n作为自然数时，所述磁极数P、以及所述定子齿数T符合P:T＝4n:4(n+1)，其特征在于：

其中，所述定子齿沿着径向方向延伸，由卷绕有线圈的卷绕鼓部、从所述卷绕鼓部的前端向圆周方向延伸的前端部构成，

对应一相的所述前端部的圆周方向中央部的位置成为与所述磁极的圆周方向中央部对向的位置，

且对应另一相的所述前端部的圆周方向中央部的位置被形成为与邻接圆周方向的两个所述磁极之间对向的位置。

2.根据权利要求1所述的两相旋转电机，其特征在于：

其中，在圆周方向上相邻接的彼此异相的所述定子齿被形成为各自的所述卷绕鼓部朝着互相分离的方向产生位移，

各个卷绕鼓部的前端与各个前端部的圆周方向端部相连接。

3.根据权利要求2所述的两相旋转电机，其特征在于：

其中，所述卷绕鼓部延伸为和所述前端部的圆周方向中央部与所述定子的径向方向中央部相交的直线基本平行。