CN110808643A - 旋转电机用定子铁心及旋转电机 - Google Patents

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Abstract

提供能够抑制转矩脉动且降低制造成本的旋转电机用定子铁心及旋转电机。旋转电机用定子铁心通过层叠铁心构件(10A、10B)而成，所述铁心构件具备：多个插槽(12)，它们以包围转子的方式形成为环状，且从Z方向的一端延伸到另一端；以及齿(11)，其形成于插槽(12)之间。齿(11)包括：第一齿部，其在铁心构件(10A、10B)的内周面侧的前端设置有沿着该铁心构件(10A、10B)的W方向突出的第一突出部(11a)和与第一突出部(11a)相比突出高度低的第二突出部(11b)；以及第二齿部，其设置有一对第一突出部(11a)及一对第二突出部(11b)。

Description

旋转电机用定子铁心及旋转电机
技术领域
本发明涉及旋转电机用定子铁心及旋转电机。
背景技术
在以往的旋转电机中，作为降低转矩波动(转矩不均)的方法，提出了在定子铁心的齿部之间形成与插槽连通的开口部，且使该开口部相对于轴向倾斜地形成的方法。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-18802号公报
发明要解决的课题
然而，在专利文献1所记载的定子铁心中，齿前端部的塌角部不一致，因此担心在电磁钢板的层叠之间存在间隙。当形成这样的间隙时，电磁钢板的占空系数降低，转矩密度降低。另外，在专利文献1所记载的定子铁心中，因电磁钢板的压力冲裁模具数量的增大而成本增加。
发明内容
本发明是解决所述的以往的课题的发明，其目的在于，提供能够在抑制转矩波动的同时降低制造成本的旋转电机用定子铁心及旋转电机。
用于解决课题的方案
本发明的特征在于，旋转电机用定子铁心通过层叠铁心构件而成，所述铁心构件具备：多个插槽，它们以包围转子的方式形成为环状，且从轴向的一端延伸到另一端；齿，其形成于所述插槽之间，所述齿的全体包括：第一齿部，其在所述铁心构件的内周面侧的前端设置有沿着该铁心构件的周向突出的第一突出部和与所述第一突出部相比突出高度低的第二突出部；以及第二齿部，其设置有一对所述第一突出部及/或一对所述第二突出部。
发明效果
根据本发明，能够提供在抑制转矩脉动的同时降低制造成本的旋转电机用定子铁心及旋转电机。
附图说明
图1是表示第一实施方式的定子铁心的立体图。
图2是表示具备第一实施方式的定子铁心的旋转电机的主视图。
图3A是图2的IIIA部的放大图。
图3B是图2的IIIB部的放大图。
图4是表示第一实施方式的定子铁心的另一方的铁心构件的主视图。
图5是示意性地表示将图1的定子铁心展开了的状态的图。
图6是示意性地表示第一实施方式的定子铁心的毛边部与塌角部的关系的图。
图7是表示第二实施方式的定子铁心的立体图。
图8是示意性地表示第二实施方式的定子铁心的毛边部与塌角部的关系的图。
附图标记说明：
1 定子
1A、1B、1C 定子铁心
2 转子
2a 转子铁心
2b 插槽
2c 永久磁铁
10A、10B、10C 铁心构件
10a 铁心主体
10s 毛边部
10t 塌角部
11 齿
11A、11B 第一齿部
11C、11D 第二齿部
11a 第一突出部
11b 第二突出部
12 插槽
13a、13b 开口部
13c、13d 开口部
100 旋转电机
S1、S2 分界部。
具体实施方式
以下，适当参照附图来详细地说明本发明的实施方式的旋转电机用定子铁心(以下称作定子铁心)。另外，为了便于说明，构件的尺寸及形状有时变形或夸张地示意性表示。
(第一实施方式)
图1是表示第一实施方式的定子铁心的立体图。需要说明的是，在以下的附图中，将定子铁心的“轴向”用附图标记Z表示，将“周向”用附图标记W表示，将“径向”用附图标记R表示。
如图1所示，定子铁心1A将铁心构件10A、10B层叠，构成为大致圆筒状。铁心构件10A、10B是由铁损值、磁通密度及导磁率等优异的材料形成的薄板层叠而成的环状的构件，在外表面涂覆有绝缘覆膜。需要说明的是，在图1中，在下段采用铁心构件10A、在上段采用铁心构件10B，但也可以相反。
铁心构件10A沿着W方向交替地形成有齿(定子齿)11和插槽12。铁心构件10B是与铁心构件10A相同的形状的构件(将铁心构件10A翻过来的构件)，沿着W方向交替地形成有齿11和插槽12。需要说明的是，在图1中，图示成铁心构件10A和铁心构件10B分别由1片的厚的构件构成，但铁心构件10A、10B分别由将磁性板材在Z方向上重叠多个而成的构件构成。
另外，铁心构件10A在外周侧具有圆筒状(环状)的铁心主体10a。从该铁心主体10a的内周面向R方向内侧突出有齿11。齿11在W方向上等间隔地形成。另外，齿11形成于铁心主体10a的整个内周面。需要说明的是，齿11是用于卷绕定子线圈3(参照图2)的突起。
插槽12形成于相邻的齿11之间并且在W方向上等间隔地形成。另外，插槽12形成为与齿11相同的数量。
定子铁心1A以铁心构件10A的插槽12与铁心构件10B的插槽12在Z方向上连通的方式层叠。另外，定子铁心1A以铁心构件10A的齿11与铁心构件10B的齿11在Z方向上重合的方式层叠。
图2是表示具备第一实施方式的定子铁心的旋转电机的主视图。需要说明的是，以下，例举说明永久磁铁埋入型旋转电机(IPM马达)。另外，图2俯视地示出了从铁心构件10A侧观察的状态。
如图2所示，旋转电机100构成为具备定子1和转子2。定子1具备定子铁心1A和在该定子铁心1A设置的定子线圈3(绕组)。定子线圈3以例如通过分布卷绕而收纳于多个插槽12中的方式卷绕。转子2构成为具备固定于未图示的轴的转子铁心2a和在转子铁心2a设置的多个永久磁铁2c，且通过定子1生成的旋转磁场来进行旋转。
转子铁心2a例如通过将圆环状的电磁钢板在Z方向(参照图1)上层叠多个而构成。另外，在转子铁心2a的外周部形成有沿着Z方向贯穿的插槽(磁铁收容孔)2b。这些插槽2b沿着W方向配置。另外，两个插槽2b组成组而呈V字形状在外径侧张开地配置。
在各插槽2b内收容有由稀土类磁铁等构成的永久磁铁2c。永久磁铁2c在R方向上被磁化，在转子铁心2a的外周部分形成有多个(在本实施方式中为8个)磁极部。这些磁极部构成为沿着W方向交替地将磁化方向设为相反。
定子铁心1A构成为在一个磁极部配置有6个齿11。在本实施方式中，存在8个磁极部，因此齿由48个齿11构成。另外，由于齿11为48个，因此插槽由48个插槽12构成。
另外，定子铁心1A如单点划线所示那样，每隔180度设置分界部S1、S2。这些分界部S1、S2以通过齿11的R方向的中心O的方式设定。另外，定子铁心1A以分界部S1、S2分界，在图示左侧和右侧具备相同数量的齿11及插槽12。
如图2所示，铁心构件10A构成为具备第一齿部11A、11B和第二齿部11C、11D。
第一齿部11A构成为在各齿11的内周面侧的前端具备多个齿11，该齿11设置有沿着W方向突出的第一突出部11a和与第一突出部11a相比突出高度低的第二突出部11b。另外，第一齿部11A构成为在以分界部S1、S2为分界的一侧(图示左侧)处，使第一突出部11a向顺时针方向突出，使第二突出部11b向逆时针方向突出。
第一齿部11B构成为在各齿11的内周面侧的前端具备多个齿11，该齿11设置有沿着W方向突出的第一突出部11a和与第一突出部11a相比突出高度低的第二突出部11b。另外，第一齿部11B构成为在以分界部S1、S2为分界的另一侧(图示右侧)处，使第一突出部11a向逆时针方向突出，第二突出部11b向图示顺时针方向突出。
第二齿部11C在铁心构件10A的内周面侧的前端设置有沿着W方向突出的一对第一突出部11b、11b。另外，第二齿部11C设置于与分界部S1重合的位置。
第二齿部11D在铁心构件10A的内周面侧的前端设置有沿着W方向突出的一对第二突出部11a、11a。另外，第二齿部11D设置于与分界部S2重合的位置。
图3A是图2的IIIA部的放大图，图3B是图2的IIIB部的放大图。
如图3A所示，第一齿部11A的齿11在齿11的内周面侧的前端形成有沿着W方向(图2的顺时针方向)突出的第一突出部11a。另外，第一齿部11A的齿11在齿11的内周面侧的前端形成有向第一突出部11a的W方向相反侧(图2的逆时针方向)突出的第二突出部11b。详细叙述，即第一突出部11a的突出高度尺寸a是从基准线C1到第一突出部11a的前端11a1的长度，其中，所述基准线C1通过齿11的W方向的中央且沿着R方向延伸。另外，第二突出部11b的突出高度尺寸b是从基准线C1到第二突出部11b的前端11b1的长度。第一突出部11a的突出高度尺寸a形成为比第二突出部11b的突出高度尺寸b长。这样，第一突出部11a与第二突出部11b形成为非对称(a＞b)。
另外，在相邻的齿11之间形成的插槽12在从Z方向观察的俯视下形成为在R方向上细长且大致矩形形状。另外，在相邻的齿11之间形成有与插槽12连通的开口部13a。该开口部13a形成于在位于插槽12的一侧的齿11形成的第一突出部11a的前端11a1与在位于插槽12的另一侧的齿11形成的第二突出部11b的前端11b1之间。
另外，前端11a1、11b1沿着R方向形成为平面状，在R方向上形成为彼此相同的长度。另外，第一突出部11a的基端部11a2的R方向的宽度形成为比第二突出部11b的基端部11b2的R方向的宽度长。
另外，第一区域中的开口部13a的中心St1相对于轴线C10在W方向(顺时针方向)上偏移地配置，其中，所述轴线C10是将定子铁心1A(参照图2)的中心(轴中心)O(参照图2)与插槽12的W方向中心连结的轴线。
如图3B所示，第一齿部11B的齿11在齿11的内周面侧的前端形成有沿着W方向(图2的逆时针方向)突出的第一突出部11a。另外，第一齿部11B的齿11在齿11的内周面侧的前端形成有向第一突出部11a的W方向相反侧(图2的顺时针方向)突出的第二突出部11b。详细叙述，即第一突出部11a的突出高度尺寸a形成为比第二突出部11b的突出高度尺寸b长。
图4是表示第一实施方式的定子铁心的另一方的铁心构件的主视图。
如图4所示，铁心构件10B构成为具备第一齿部11A、11B和第二齿部11C、11D。
第一齿部11A在以分界部S1、S2为分界的一侧(图示左侧)处，使第一突出部11a向图示逆时针方向突出，使第二突出部11b向图示顺时针方向突出。
第一齿部11B在以分界部S1、S2为分界的另一侧(图示右侧)处，使第一突出部11a向图示顺时针方向突出，使第二突出部11b向图示逆时针方向突出。
第二齿部11C在铁心构件10B的内周面侧的前端设置有沿着W方向突出的一对第一突出部11b、11b。第二齿部11C设置于与分界部S2重合的位置。
第二齿部11D在铁心构件10B的内周面侧的前端设置有沿着W方向突出的一对第二突出部11a、11a。第二齿部11D设置于与分界部S1重合的位置。
这样，定子铁心1A通过将铁心构件10A这样的形状的电磁钢板(磁性板材)以翻过来的状态层叠于铁心构件10A来构成。详细叙述，即以第二齿部11C与第二齿部11D在Z方向上层叠的方式(参照图1)，将翻过来的铁心构件10B层叠于铁心构件10A来构成。
图5是示意性地表示将图1的定子铁心展开后的状态的图。
如图5所示，在定子铁心1A中，在对于层叠厚度方向基准(Z方向基准)而言的图示下侧(一方)作为A层(第一层)而配置有铁心构件10A，在对于层叠厚度方向基准(Z方向基准)而言的图示上侧(另一方)作为B层(第二层)而配置有铁心构件10B。需要说明的是，A层及B层是铁心构件10A、10B层叠有多片薄的磁性板材的结构。
另外，铁心构件10A(A层)在对于周向基准(0°)而言的0～180°区间配置有在顺时针方向上长的齿(第一突出部11a)。另外，铁心构件10A(A层)在0～-180°的区间配置有在逆时针方向上长的齿(第一突出部11a)。另一方面，铁心构件10B(B层)在对于周向基准(0°)而言的0～180°的区间配置有在逆时针方向上长的齿(第一突出部11a)。另外，铁心构件10B(B层)在0～-180°的区间配置有在顺时针方向上长的齿(第一突出部11a)。
这样，在定子铁心1A中，第一突出部11a的朝向在W方向上错开180°地配置(参照图1)，因此能够将开口部13a、13b以在W方向上错开的状态层叠(能够使其扭斜(skew))。其结果是，能够抵消磁导分布，由此能够降低转矩波动。另外，在定子铁心1A中，相对于层叠厚度基准而磁对称地构成，因此成为在旋转电机100中不容易产生轴向力的构造。
图6是示意性地表示第一实施方式的定子铁心的毛边部与塌角部的关系的图。需要说明的是，在图6中，简化地图示出毛边部和塌角部。
此外，定子铁心1A的铁心构件10A、10B例如通过将对薄的铁板进行冲裁加工得到的薄的电磁件在Z方向上重叠多个来构成。在这样的加工法中，在将磁性板材(电磁钢板)切断后的缘部产生毛边部10s及塌角部10t。在该情况下，在铁心构件10A与铁心构件10B层叠的分界部分处，当以毛边部彼此相对的方式配置时会在铁心构件10A与铁心构件10B之间产生间隙，电磁钢板(磁性板材)的占空系数降低，转矩密度降低。
于是，如图6所示，在第一实施方式中，对于铁心构件10A，设为使毛边部10s及塌角部10t的朝向为图示朝下，对于铁心构件10B，设为使毛边部10s及塌角部10t的朝向为图示朝上(与铁心构件10A的朝向相反)。这样，通过以塌角部10t彼此相对的方式层叠铁心构件10A、10B，能够防止毛边部10s彼此干涉，能够抑制电磁钢板(磁性板材)的占空系数降低。
如以上所说明那样，第一实施方式的定子铁心1A通过层叠铁心构件10A、10B而成，所述铁心构件10A、10B具备：多个插槽12，它们以包围转子2的方式形成为环状，且从Z方向的一端延伸到另一端；以及齿11，其形成于插槽12之间。齿11具有第一齿部11A、11B，该第一齿部11A、11B在铁心构件10A、10B的内周面侧的前端设置有沿着该铁心构件10A、10B的W方向突出的第一突出部11a、以及与第一突出部11a相比突出高度低的第二突出部11b。另外，齿11具有设置有一对第一突出部11a的第二齿部11C及设置有一对第二突出部11b的第二齿部11D。据此，只需将1种电磁钢板翻过来并层叠就能够得到扭斜效果(转矩波动降低效果)，因此能够相对于以往的转子扭斜、定子前端扭斜而言得到同样的效果，且大幅降低制造成本。
另外，在第一实施方式中，在层叠铁心(层叠的铁心构件10A、10B)的内周面上，在相邻的齿11之间形成有与插槽12连通的开口部13a、13b。开口部13a、13b的W方向的中心St1相对于轴线C10在W方向上偏移地配置，其中，所述轴线C10是将铁心构件10A、10B的中心O与插槽12的W方向中心(基准线)C1连结的轴线。据此，能够增大第一突出部11a与第二突出部11b的非对称性，能够增大转矩波动降低效果。
另外，在第一实施方式中，层叠铁心(层叠的铁心构件10A、10B)包括：第一齿部11A的第一突出部11a的朝向朝着W方向一侧且包含一个以上的A层(铁心构件10A)；以及第一齿部11B的第一突出部11a的朝向朝着W方向另一侧且包含一个以上的B层(铁心构件10B)。据此，只需将铁心构件10A、10B翻过来就能够得到扭斜效果(转矩波动降低效果)。通过仅设为A层和B层这两层，能够防止毛边部10s彼此相对，能够抑制伴随对毛边部10s进行处理产生的成本增加。
另外，在第一实施方式中，开口部13a、13b在以形成于层叠铁心(层叠的铁心构件10A、10B)的插槽12在铁心构件10A、10B的Z方向上连通的方式层叠有多个的状态下，通过将A层及B层交替地层叠而被扭斜。据此，能够通过将A层与B层交替地层叠来进行扭斜。
另外，在第一实施方式中，在开口部13a、13b以形成于层叠铁心(层叠的铁心构件10A、10B)的插槽12在Z方向上连通的方式层叠有多个，第二齿部在周向及反周向上的突出高度一致(第一突出部11a、11a/第二突出部11b、11b)。据此，能够防止第一突出部11a彼此的干涉。
另外，在第一实施方式中，层叠铁心(层叠的铁心构件10A、10B)每隔180度地设置分界部S1、S2，第一突出部11a及第二突出部11b的W方向的朝向以分界部S1、S2为起点而设为在W方向上相反朝向。据此，能够以简单的结构发挥扭斜效果。
另外，在第一实施方式中，分界部S1、S2以通过第二齿部11C、11D的方式设置。据此，在定子铁心1A的整周上，包括第二齿部11C、11D在内能够使开口部13a、13b在W方向上错开(能够使之扭斜)。
(第二实施方式)
图7是表示第二实施方式的定子铁心的立体图。
如图7所示，第二实施方式的定子铁心1B将铁心构件10A(第一层)、铁心构件10C(第二层)及铁心构件10A(第一层)层叠而构成为大致圆筒状。铁心构件10A、10C例如将电磁钢板(磁性板材)重叠多个而构成。
另外，铁心构件10C构成为Z方向的长度为铁心构件10A的2倍的长度。铁心构件10C以将铁心构件10A与第一实施方式同样地翻过来的方式层叠于铁心构件10A。
在这样的定子铁心1B中，在下段的铁心构件10A中，开口部13a、13b相对于铁心构件10C的开口部13c、13d在W方向上偏移地配置。同样地，上段的铁心构件10A的开口部13a、13b相对于铁心构件10C的开口部13c、13d在W方向上偏移地配置。
图8是示意性地表示第二实施方式的定子铁心的毛边部与塌角部的关系的图。
如图8所示，在定子铁心1B中，在上段的铁心构件10A中，设为使毛边部10s和塌角部10t的朝向为图示朝上，在铁心构件10C中，设为使毛边部10s和塌角部10t的朝向为图示朝下。在该情况下，在下段的铁心构件10A中，与上段的铁心构件10A同样地，设为使毛边部10s和塌角部10t的朝向为图示朝上。因此，下段的铁心构件10A的毛边部10s与铁心构件10C的毛边部10s成为彼此相对的状态。
对于这样的定子铁心1B，为了防止毛边部10s的干涉，进行对毛边部10s实施倒角的处理，或者进行加厚电磁钢板(磁性板材)的粘接层叠的厚度来避免毛边部10s干涉这样的处理。与此相对，在第一实施方式中，通过形成为A层(铁心构件10A)和B层(铁心构件10B)这两层，能够避免使毛边部10s彼此相对，因此不需要进行所述的处理，能够抑制成本增加。
需要说明的是，本发明并不限定于所述的实施方式，包含各种变形例。例如，在本实施方式中，作为第二齿部11C、11D，例举说明了具备一对第一突出部11a和一对第二突出部11b的情况，但也可以仅由一对第一突出部11a构成，还可以仅由一对第二突出部11b构成。
另外，在所述的实施方式中，例举说明了将薄的磁性板材层叠多个而形成的铁心构件10A、10B、10C，但各铁心构件也可以由一个厚的板材(一层板材)构成。

Claims (8)

1.一种旋转电机用定子铁心，其特征在于，
所述旋转电机用定子铁心通过层叠铁心构件而成，所述铁心构件具备：多个插槽，它们以包围转子的方式形成为环状，且从轴向的一端延伸到另一端；以及齿，其形成于所述插槽之间，
所述齿的全体包括：第一齿部，其在所述铁心构件的内周面侧的前端设置有沿着该铁心构件的周向突出的第一突出部和与所述第一突出部相比突出高度低的第二突出部；以及第二齿部，其设置有一对所述第一突出部及/或一对所述第二突出部。
2.根据权利要求1所述的旋转电机用定子铁心，其特征在于，
在所述铁心构件的内周面上，在相邻的所述齿之间形成有与所述插槽连通的开口部，
所述开口部的周向中心相对于将所述铁心构件的中心与所述插槽的周向中心连结的轴线而在周向上偏移地配置。
3.根据权利要求2所述的旋转电机用定子铁心，其特征在于，
层叠的所述铁心构件包括：所述第一齿部的所述第一突出部的朝向朝着周向一侧且包含一个以上的第一层；以及所述第一齿部的所述第一突出部的朝向朝着周向另一侧且包含一个以上的第二层。
4.根据权利要求3所述的旋转电机用定子铁心，其特征在于，
所述开口部在以形成于层叠的所述铁心构件的所述插槽在所述铁心构件的轴向上连通的方式层叠有多个的状态下，通过使所述第一层及所述第二层交替地层叠而被扭斜。
5.根据权利要求2所述的旋转电机用定子铁心，其特征在于，
所述开口部以形成于层叠的所述铁心构件的所述插槽在所述铁心构件的轴向上连通的方式层叠有多个，且形成为所述第二齿部在周向及反周向上的突出高度一致。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的旋转电机用定子铁心，其特征在于，
层叠的所述铁心构件每隔180度设置有分界部，
所述第一突出部及所述第二突出部的周向的朝向以所述分界部为起点而设为在周向上相反朝向。
7.根据权利要求6所述的旋转电机用定子铁心，其特征在于，
所述分界部以通过所述第二齿部的方式设置。
8.一种旋转电机，其特征在于，
所述旋转电机具备权利要求1至7中任一项所述的旋转电机用定子铁心。
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