CN109478809A - 轴向间隙型旋转电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轴向间隙型旋转电机，其具有定子和转子，定子是由多个铁芯单元以旋转轴为中心沿壳体内周面呈环状配置而构成的，其中铁芯单元由铁芯、线圈和绕线架形成，转子在旋转轴径向上隔着规定的间隙与铁芯的端面相面对，绕线架形成为筒形，且具有在筒形的上下向外周方向上延伸规定量的凸缘部，在绕线架的凸缘部的内周方向的前端部形成有缺口部，该缺口部形成为锐角形状。此外，在绕线架的外周方向的附近的侧面部形成有大致圆形的缺口部，由此，在模塑成形定子的情况下能够使模塑树脂容易流动从而避免铁芯单元的绕线架的破损。

Description

轴向间隙型旋转电机

技术领域

本发明涉及轴向间隙型旋转电机，特别涉及适合将定子(stator)模塑成形的用途的轴向间隙型旋转电机。

背景技术

轴向间隙型旋转电机将圆筒状的定子与圆盘状的转子在旋转轴径向上隔着规定的气隙相面对地配置。定子包括沿壳体部内周方向配置的多个铁芯和卷绕于该铁芯的线圈。轴向间隙型旋转电机，由于其产生转矩的间隙面大致与直径的平方成比例地增加，因此，与在径向上具有间隙的机构的径向间隙型相比，被认为是高效率而适合于薄型形状的旋转电机。

特别是以2个转子夹着一个定子的双转子型的轴向间隙型旋转电机能够确保2倍的间隙面积，因此作为能够获得更优异的性能的结构而受到瞩目。在该双转子型的轴向间隙型旋转电机中，铁芯和线圈独立地配置，因此多利用模塑树脂将它们支承固定于壳体。

例如，在专利文献1中公开有利用树脂模将多个铁芯单元成形为一体的技术(段落号0006)。此外，在模具700中，在铁芯单元的最外周的中央附近形成突起703(段落号0025，图5)，在进行树脂800的固化时，利用形成的凹部802确保与相对于树脂的充入压力的偏移对应的绝缘性(段落号0034，图7)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2016/170608号公报。

发明内容

发明所要解决的问题

上述专利文献1在进行树脂模塑时，通过使模带有特征，从而利用由此形成的树脂的形状，能够防止铁芯单元的偏移。

一般而言，在利用树脂模塑进行成形的情况下多使用热固化性树脂。在使用这样的树脂的情况下，在树脂充入工序的后半，先注入的树脂开始固化，为了将树脂填充至每个角落，需要以高压进行树脂充入。

在利用模具形成定子时，期望能够使模塑树脂容易流动从而能够简便地制造轴向间隙型旋转电机。

用于解决问题的技术方案

本发明的轴向间隙型旋转电机优选具有定子和转子，定子是由多个铁芯单元以旋转轴为中心沿壳体内周面呈环状配置而构成的，其中铁芯单元由铁芯、线圈和绕线架形成，转子在旋转轴径向上隔着规定的间隙与铁芯的端面相面对，绕线架形成为筒形，且具有在筒形的上下向外周方向上延伸规定量的凸缘部，在绕线架的凸缘部的内周方向或外周方向的附近的侧面设置有缺口部。

此外，优选缺口部形成为锐角形状，形成在绕线架的凸缘部的内周方向的前端。

此外，优选绕线架的凸缘部的外周方向的附近的侧面的缺口部形成为大致半圆形或大致半椭圆形。

发明的效果

根据本发明，能够提供在将定子模塑成形的情况下能够使模塑树脂容易流动从而避免铁芯单元的绕线架的破损的轴向间隙型旋转电机。

附图说明

图1A是实施方式1的轴向间隙型旋转电机的概略结构图(其一)。

图1B是实施方式1的轴向间隙型旋转电机的概略结构图(其二)。

图2A是现有技术的铁芯单元的立体图。

图2B是现有技术的绕线架的立体图。

图3是定子的树脂模塑成形的情形的图。

图4是定子的树脂模塑成形的主要部分放大图。

图5是实施方式1的绕线架的立体图。

图6A是现有技术的绕线架的上表面图。

图6B是现有技术的绕线架的下表面图。

图7A是实施方式1的绕线架的上表面图(其一)。

图7B是实施方式1的绕线架的上表面图(其二)。

图7C是实施方式1的绕线架的上表面图(其三)。

图8是实施方式2的绕线架的上表面图。

图9是实施方式2的绕线架的下表面图。

具体实施方式

以下，使用图1A至图9说明应用本发明的各实施方式。

实施方式1

首先，使用图1A和图1B对实施方式1的轴向间隙型旋转电机的整体结构进行说明。

图1A的截面图表示实施方式1的双转子型轴向间隙型永磁体同步电动机1(以下，有时简称为“电动机1”。)的概略结构。

电动机1如图1A所示，圆盘状的2个转子30在旋转轴径向上隔着规定的气隙夹着沿壳体50的内周面配置的甜甜圈状的定子19，彼此相面对地配置。

转子30的圆盘中央与旋转轴40相固定。而且，旋转轴40贯通定子19的中央部分地配置，两个端部通过轴承70与端部支架60可旋转地相固定。此外，端部支架60固定在大致圆筒形的壳体50的两个开口端部附近。

进一步，转子30在圆形的磁轭33隔着转子座32设置有永磁体31。永磁体包括由以旋转轴40方向为中心的大致扇形的形状构成的多个平板状的磁体，在旋转方向上配置不同的极性的磁体。另外，永磁体31使用铁素体，但并不限定于此。例如也可以采用省略磁轭33的结构。

电动机1的电枢结构如图1B的立体图所示。定子19由以旋转轴心A为中心方向沿壳体50的内周配置的12个铁芯单元20构成。一个铁芯单元20构成1个槽。此外，铁芯单元20彼此之间和壳体50的内周面利用树脂模塑而相互地一体成形，固定于定子(后述)。

接着，使用图2A、图2B对现有技术中的铁芯单元的结构进行说明。

如图2A所示，铁芯单元20包括绕线架22、铁芯21和线圈23。铁芯21是以宽度逐渐变大的方式成形的金属板在径向上依次叠层而构成的、具有大致梯形或三角柱形的形状的以铁为主成分的非晶金属。另外，在铁芯21的截面形状中，除了大致梯形和三角形以外，只要是具有在延伸方向上具有交点的二个斜边的截面均可。作为叠层的金属板，也可以为铁等，不过在本实施方式中通过将含有非晶的金属形成为薄板、依次使旋转方向上的宽度变大地叠层而得到铁芯21。

如图2B的立体图所示，绕线架22包括梯形筒状的主体部22A，其具有成为与梯形柱状的叠层铁芯外周的形状基本一致的内径的内筒部22C；和凸缘部22B，其设置在主体部22A的两个端部，在与主体部22A的外筒部垂直的整周方向上延伸规定长度。主体部22A具有在向内筒部22C插入叠层铁芯时能够覆盖铁芯21的外周两端部(即，外周上旋转轴心A的延伸方向的两端部)附近的长度，其中，该内筒部22C具有与铁芯21的外径大致相同或稍大的内径。绕线架22只要能够确保线圈与铁芯的绝缘就能够使用各种原料，一般通过树脂成形来提供。在绕线架22使用树脂作为原料时，以承受树脂模塑成形时的充入压力的方式进行模塑成形成为重要问题。

设置在凸缘部22B的外周方向的缺口部22a是用于引出线圈的引出线24的缺口。此外，以包围主体部22A的内筒部22C的外周的方式形成有在上下具有一定宽度的突出部的凸部22b。

如图2A所示，铁芯单元20通过向绕线架22的主体部22A的内径侧插入铁芯21，在主体部22A的外周且两端的凸缘部22B之间卷绕线圈23而构成。

接着，使用图3和图4说明铁芯单元20彼此之间和与壳体50内周一体地成形的树脂模塑工序的情形。

在进行铁芯单元20彼此之间和与壳体50内周一体地成形的树脂模塑时，如图3所示，壳体50插入其内径基本一致的下金属模62，筒状的中金属模61自壳体50的相反侧开口配置在下金属模62的中央，该至金属膜61用于形成之后供旋转轴贯通的轴芯空间。铁芯单元20以中金属模61为中心呈环状排列。此时，绕线架的凸缘部22B进行径向的定位和与相邻的铁芯单元20的旋转轴旋转方向的定位。

之后，从与下金属模62相反侧的壳体开口插入具有与壳体50的内径基本一致的外径并且为了贯通中金属模61而在中央具有圆筒空间的上金属模，夹着铁芯单元20进行支承。之后，从上金属模和下金属模62的相对面充入模塑树脂80。如图4所示，模塑树脂80在铁芯单元20间、壳体50内周面、中金属模61方向和绕线架的凸缘部22B的与转子30的相对面上几乎没有空隙地填充。该模塑树脂80通常使用成形收缩率低、尺寸稳定性高的热固化性的不饱和聚酯纤维树脂(例如，BMC(Bulk Molding Compound：整体模塑料))。

接着，使用图5至图7C对实施方式1的绕线架的形状进行说明。

本实施方式的绕线架22在上表面的凸缘部22B的靠近外周方向的侧面的两个方向形成有大致半圆形或大致半椭圆形的缺口部22d，在下表面的凸缘部22B的内周方向的前端部形成有缺口部22c，成为锐角形状。此处，如图3所示，与金属模62相对的方向指示绕线架22的下表面，与之相对的一方、即注入模塑树脂80的方向指示绕线架22的上表面。

在以高压填充模塑树脂80时，从下表面的部分至上表面地逐渐注满模塑树脂80，在绕线架22的上表面的凸缘部22B的附近充入压力成为最大。绕线架22由于树脂(塑料)成形而存在破损的问题。因此，在本实施方式中，为了确保模塑树脂80的流路，模塑成形的最后阶段时减小绕线架22的上表面的凸缘部22B的附近的充入压力，在上表面的凸缘部22B的接近外周方向的侧面形成有缺口部22d，在下表面的凸缘部22B的内周方向的前端部设置有锐角形状的缺口部22c(图6A的现有技术中的绕线架的上表面图与图7A的本实施方式中的绕线架的上表面图的比较)。

另外，缺口部22d在图7A中为半圆形形状，不过也可以为半椭圆形形状，还可以为形成正方形、长方形的大约一半的孔的形状。

在现有技术的下表面的凸缘部22B也形成有用于使模塑树脂80通过的流路的缺口22e，但本实施方式的缺口部22c的角度更大。即，令现有技术的绕线架的缺口部22e的切入角度为本实施方式的绕线架的缺口部22c的切入角度为θ时，优选的关系成立。

此外，也可以如图7B所示，在绕线架22的内周方向的前端的两个方向设置缺口部22g，在前端形成凸部22f，以确保用于使模塑树脂80通过的流路。

进一步，也可以如图7C所示，在绕线架22的内周方向的前端形成与凸部22b的下边抵接的缺口部22h，使上表面的整个凸缘部22B为大致梯形形状，使绕线架的旋转轴方向的形状为直线状，以确保用于使模塑树脂80通过的流路。

实施方式2

接着，使用图8和图9说明第二轴向间隙型旋转电机。

在本实施方式中，改变实施方式1的绕线架的形状，其它部分相同。

本实施方式的绕线架22的形状不以包围主体部22A的内筒部22C的外周的方式形成上下具有一定宽度的突出部的凸部22b。在上表面的凸缘部22B形成有缺口部22c、缺口部22d则与实施方式1相同。在下表面的凸缘部22B也没有形成凸部22b，没有形成用于模塑树脂80的流路的缺口部22e。

如以上说明的那样，根据本实施方式的轴向间隙型旋转电机的绕线架的形状，能够降低定子的模塑成形时的绕线架的破损的风险，提高生产率。

附图标记的说明

1……电动机，19……定子，20……铁芯单元，21……铁芯，22……绕线架，22A……主体部，22B……凸缘部，22C……内筒部，22a、22c～22g、22h……缺口部，22b、22f……凸部，23……线圈，24……引出线，30……转子，31……永磁体，32……转子座，33……磁轭，40……旋转轴，50……壳体，60……端部支架，70……轴承。

Claims (5)

1.一种轴向间隙型旋转电机，其具有定子和转子，所述定子是由多个铁芯单元以旋转轴为中心沿壳体内周面呈环状配置而构成的，其中所述铁芯单元由铁芯、线圈和绕线架形成，所述转子在旋转轴径向上隔着规定的间隙与所述铁芯的端面相面对，该轴向间隙型旋转电机的特征在于：

所述绕线架形成为筒形，且具有在筒形的上下向外周方向上延伸规定量的凸缘部，

在所述绕线架的凸缘部的内周方向或外周方向的附近的侧面设置有缺口部。

2.如权利要求1所述的轴向间隙型旋转电机，其特征在于：

所述缺口部形成为锐角形状，形成在所述绕线架的凸缘部的内周方向的前端。

3.如权利要求1所述的轴向间隙型旋转电机，其特征在于：

在所述凸缘部的位于所述绕线架的模塑成形时的上表面的内周方向的前端部、和所述凸缘部的位于所述绕线架的模塑成形时的下表面的内周方向的前端部，均形成有缺口部，

所述凸缘部的位于所述绕线架的模塑成形时的上表面的内周方向的前端部的缺口部的缺口角度大于所述凸缘部的位于所述绕线架的模塑成形时的下表面的内周方向的前端部的缺口部的缺口角度。

4.如权利要求1所述的轴向间隙型旋转电机，其特征在于：

所述绕线架的凸缘部的外周方向的附近的侧面的缺口部形成为大致半圆形或大致半椭圆形。

5.一种轴向间隙型旋转电机，其具有定子和转子，所述定子是由多个铁芯单元以旋转轴为中心沿壳体内周面呈环状配置而构成的，其中所述铁芯单元由铁芯、线圈和绕线架形成，所述转子在旋转轴径向上隔着规定的间隙与所述铁芯的端面相面对，该轴向间隙型旋转电机的特征在于：

所述绕线架形成为筒形，且具有：在筒形的上下向外周方向上延伸规定量的凸缘部；和围绕所述绕线架的内筒部的外周且在上下具有一定宽度的突出部的凸部，

在所述绕线架的凸缘部的内周方向的前端部形成有缺口部，所述缺口部与所述凸部抵接，使所述缺口部的所述绕线架的旋转轴方向上的形状为直线状。