CN114868322A - 电动机及具有该电动机的车辆用动力装置、发电机及具有该发电机的带有发电机的车轮用轴承 - Google Patents

Abstract

提供一种电动机、具有该电动机的车辆动力装置、发电机和具有该发电机的带有发电机的车轮轴承，其中，可以使用具有大横截面积的定子线圈，同时增加转子磁铁和定子的对置面积，可以满足径向和轴向尺寸的限制，并且可以提高输出。电动机(1)是外转子型。定子铁芯(4)分割成圆环部(7)和多个齿(8)。每个齿(8)的前端部分的圆周方向宽度大于齿主部的圆周方向宽度，并且在圆环部(7)的外周面中沿着圆周方向形成多个嵌合槽，该多个嵌合槽具有在开口侧处包括缩窄截面的横截面形状并且在轴向方向上延伸。在各齿(8)的基端部分处设置有嵌合部(8c)，该嵌合部(8c)具有与嵌合槽嵌合的横截面形状，该嵌合部(8c)沿轴向方向插入环形部分(7)中的嵌合槽中，并且相对于上述圆环部(7)在径向上以不能脱离的方式嵌合。各嵌合部(8c)的圆周方向最大宽度小于齿主部的圆周方向宽度。

Description

电动机及具有该电动机的车辆用动力装置、发电机及具有该 发电机的带有发电机的车轮用轴承

相关申请

本申请要求申请日为2019年12月23日、申请号为JP特愿2019－231054号的申请的优先权，通过参照其整体，将其作为构成本申请的一部分的内容而引用。

技术领域

本发明涉及设置于汽车等上的电动机、具有该电动机的车辆用动力装置、发电机以及具有该发电机的带有发电机的车轮用轴承。

背景技术

作为设置于汽车等上的带有辅助动力装置的车轮用轴承装置，人们提出了如下技术：在车轮用轴承凸缘与转向节的外侧面的轴向范围，并且在与制动盘的外周部相比靠半径方向内侧的位置具有构成辅助动力装置的驱动源的电动机(专利文献1)。

如图18所示的那样，作为电动机，人们提出了在环状的磁轭50的径向外侧结合有以等角度间隔呈放射状突出的多个齿51的构造(专利文献2)。在该结构中，通过将磁轭侧嵌合槽52的嵌入凸部53嵌入各齿51的嵌入凹部中，从而防止各齿51在径向上脱落。另外，通过使在圆周方向上相邻的绕线管54的凸缘55、56彼此相互不同地在切口部处沿径向重叠，从而抑制向磁轭50的浸水等，确保绝缘性。

此外，如图19所示的那样，人们提出了各分割铁芯57以相同形状在圆周方向上连结而构成一个圆环状的定子铁芯的电动机(专利文献3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2018－52482号公报

专利文献2：JP特开2012－65510号公报

专利文献3：JP特许第4286829号公报

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1中，没有减速器的直接结构的轮毂马达需要在有限的空间内使输出转矩最大化。在专利文献1中，为了增加转子与定子对置的面积，形成在外转子中配置永久磁铁并在内定子中配置线圈的外转子型的永久磁铁同步马达，将径向的转矩产生位置设为外径侧。但是，轮毂马达在轴向尺寸上也存在制约，难以实现高转矩化。

在专利文献2中，如上所述的那样，必须使各齿51在径向上防脱，并且必须使凸缘55、56彼此在径向上重叠，因此若采用将各齿51从轴向组装于磁轭50上的方法，则必须高精度地管理各部件的尺寸，在制作上较为困难。在采用将各齿51从径向组装于磁轭50上的方法的情况下，为了防止在圆周方向上相邻的线圈彼此的干涉，线圈的占空系数降低。因此，难以在有限的尺寸内提高电动机的输出。

在专利文献3中，如图19所示的那样，由于内外径侧的两端部的宽度尺寸A1、A3比各齿部的圆周方向宽度A2大，因此无法将线圈及绕线管插通于各齿部来构成。另外，各齿部单体为左右非对称的形状，因此难以进行用于绕组的固定。如图20A所示的那样，在经由用于绝缘的绕线管5等将线圈6卷绕于各齿部上的线圈绕线工序中，若强力地卷绕线圈6，则绕线管5因齿8与绕线管5的尺寸差而变形为椭圆状(图20B)。在该情况下，在齿8与绕线管5之间的整周产生间隙δ，有可能使热传导性降低。在电动机运转时，通过使电流流过线圈6而使线圈6发热，但若在齿8与绕线管5之间存在间隙δ，则无法将线圈6的热高效地传递至齿8，因此无法提高电动机的输出。

本发明的目的在于提供一种电动机、具有该电动机的车辆用动力装置、发电机以及具有该发电机的带有发电机的车轮用轴承，其中，能够在增加转子的磁铁与定子的对置面积的同时，使用较粗的截面积的定子线圈，能够满足径向尺寸和轴向尺寸的制约，并且能够谋求输出的提高。

用于解决课题的技术方案

本发明的电动机是具有定子和转子的外转子型，该定子具有定子铁芯和卷绕于该定子铁芯上的定子线圈，该转子在半径方向外侧与该定子对置，上述定子铁芯具有圆环部和从该圆环部向半径方向外侧突出且供上述定子线圈卷绕的圆周方向上的多个齿；

上述定子铁芯分割成上述圆环部和多个上述齿，上述各齿的前端部分的圆周方向宽度比上述齿中的卷绕有上述定子线圈的齿主部的圆周方向宽度宽，在上述圆环部的外周面上，在圆周方向形成有多个沿轴向延伸的嵌合槽，上述嵌合槽形成为在开口侧具有缩窄部的截面形状，上述各齿在基端部分上分别设置有嵌合部，上述嵌合部具有与上述嵌合槽嵌合的截面形状，上述嵌合部沿轴向插入上述圆环部的各嵌合槽中，并且相对于上述圆环部在径向上以不能脱离的方式嵌合，上述各嵌合部的圆周方向的最大宽度比上述齿主部的圆周方向宽度窄。

按照该结构，各齿的前端部分的圆周方向宽度比齿主部的圆周方向宽度宽，因此，与前端部分在径向上成为直线状的齿相比较，通过增加定子的径向前端与磁铁的对置面积，能够有效地利用转子的磁铁磁通。因此，能够增加电动机的转矩，并且降低齿槽的转矩。

然而，在一体定子的情况下，需要使定子线圈及喷射定子线圈的喷嘴等通过在圆周方向上相邻的齿之间，因此无法卷绕比在圆周方向上相邻的齿的前端部分的间隙粗的定子线圈。在本发明的结构中，定子铁芯分割成圆环部和多个齿，因此能够在组装于圆环部之前的各齿上安装定子线圈等。于是，可使用截面积比在圆周方向上相邻的齿的前端部分的间隙大的定子线圈。

各齿的基端部分的嵌合部的圆周方向的最大宽度比齿主部的圆周方向宽度窄，因此能够容易地从经分割的各齿的基端部分侧安装定子线圈等。在该情况下，能够在适当地保持确保定子线圈与齿的绝缘性的部件的形状的同时，将定子线圈卷绕于齿主部上。例如，若在先将定子线圈卷绕于确保绝缘性的部件上之后，从各齿的基端部分侧将定子线圈等插通，则确保绝缘性的部件的尺寸管理变得容易，能够适当地管理向齿插通的部件的间隙。因此，在电动机运转时，通过使电流流过定子线圈而使定子线圈发热，但通过适当地管理向齿插通的部件的间隙，能够将定子线圈的热高效地传递至齿。而且，由于各齿的嵌合部沿轴向插入圆环部的各嵌合槽中，因此能够可靠地防止在圆周方向上相邻的定子线圈彼此干涉的情况，并且能够提高线圈的占空系数。通过上述间隙的管理和线圈的占空系数的提高，能够提高电动机的输出。另外，在圆环部的外周面上，形成有形成为在开口侧具有缩窄部的截面形状且沿着轴向延伸的嵌合槽，在各齿的基端部分上设置有与上述嵌合槽嵌合的截面形状的嵌合部，因此能够实现各齿在径向上以不能脱离的方式嵌合于圆环部的构造，并且能够从上述轴向将各齿容易地组装于圆环部上。因此，能够在增加转子的磁铁与定子的对置面积的同时，使用较粗的截面积的定子线圈，能够满足径向尺寸和轴向尺寸的制约，并且能够谋求电动机的输出的提高。

上述各齿也可以在上述定子线圈卷绕于上述齿主部上的状态下沿轴向插入于上述圆环部的各嵌合槽中。在该情况下，能够防止在圆周方向上相邻的定子线圈彼此干涉的情况。

也可以是，上述各齿的上述嵌合部是由与上述圆环部的上述缩窄部嵌合的颈部分和在与该颈部分相比靠径向的内径侧向圆周方向两侧突出的突出部分在从轴向观察时呈T字的形状，上述圆环部的上述嵌合槽是与上述嵌合部的上述突出部分及上述颈部分相对应的T字形状的截面形状。像这样，通过将各齿的嵌合部和圆环部的嵌合槽设为上述那样的形状，能够简易地实现各齿相对于圆环部在径向上以不能脱离的方式嵌合的构造。

还可以是，上述各齿的上述前端部分的圆周方向宽度为上述齿主部的圆周方向宽度的1.1倍～2.6倍。在该情况下，与各齿的前端部分的圆周方向宽度和齿主部的圆周方向宽度相等的电动机相比较，能够实现输出的提高。

也可以是，上述各齿形成为上述齿主部的轴向两端部的宽度比轴向中间部的宽度窄的阶梯形状。无论圆线、方线，截面积较大的定子线圈的挠性较差，因此难以以较小的曲率半径进行弯曲。因此，在线圈端部的定子线圈与齿之间产生间隙，无助于电动机的输出提高的尺寸量、电动机的轴向尺寸增大。若齿主部的轴向两端部形成为宽度比轴向中间部窄的阶梯形状，则能够减小无助于电动机的输出的提高的线圈端部的轴向突出量，从而能够缩短定子线圈的轴向尺寸。

还可以是，上述齿主部的阶梯形状中的轴向及圆周宽度方向的阶梯尺寸分别为以与卷绕有上述定子线圈的上述齿的径向相垂直的平面而切断上述定子线圈的截面中的线圈宽度尺寸的0.5倍以上。在该情况下，所弯曲的定子线圈的表面的绝缘覆膜没有受到破坏，电动机的功能也没有受损。

本发明的车辆用动力装置具有车轮用轴承和安装于该车轮用轴承上的上述任一项所述发明的电动机，上述车轮用轴承具有固定圈和经由滚动体而自由旋转地支承于该固定圈上的旋转圈，车辆的车轮安装于设置在该旋转圈上的轮毂凸缘，上述定子安装于上述固定圈上，上述转子安装于上述旋转圈上。在该情况下，通过安装于车轮用轴承上的电动机，能够提高行驶性能、制动性能，降低燃料消耗量。此外，关于本发明的电动机，能够得到前述的各项效果。

也可以是，在上述轮毂凸缘上安装有上述车轮及制动盘，在与上述制动盘的内径相比靠半径方向内侧的位置处设置有上述电动机，并且在上述轮毂凸缘与上述车辆中的底盘架部件的外侧面的轴向范围设置有上述电动机。在该情况下，能够在与制动盘的内径相比靠半径方向内侧的位置，有效地利用位于轮毂凸缘与底盘架部件的外侧面的轴向范围内的空间来设置电动机。

本发明的发电机是具有定子和转子的外转子型，该定子具有定子铁芯和卷绕于该定子铁芯上的定子线圈，该转子在半径方向外侧与该定子对置，上述定子铁芯具有圆环部和从该圆环部向半径方向外侧突出，并且卷绕有上述定子线圈的圆周方向上的多个齿；

上述定子铁芯分割成上述圆环部和多个上述齿，上述各齿的前端部分的圆周方向宽度比上述齿的卷绕有上述定子线圈的齿主部的圆周方向宽度宽，在上述圆环部的外周面上，在圆周方向形成有多个沿轴向延伸的嵌合槽，上述嵌合槽形成为在开口侧具有缩窄部的截面形状，上述各齿在基端部分上分别设置有嵌合部，上述嵌合部具有与上述嵌合槽嵌合的截面形状，上述嵌合部沿轴向插入上述圆环部的各嵌合槽中，并且相对于上述圆环部在径向上以不能脱离的方式嵌合，上述各嵌合部的圆周方向的最大宽度比上述齿主部的圆周方向宽度窄。

按照该结构，各齿的前端部分的圆周方向宽度比齿主部的圆周方向宽度宽，因此与直线状的齿相比较，通过增加定子的径向前端与磁铁的对置面积，能够有效地利用转子的磁铁磁通。因此，能够增加发电机的转矩，并且降低齿槽的转矩。由于定子铁芯分割成圆环部和多个齿，因此能够在组装于圆环部之前的各齿上安装定子线圈等。因此，能够使用截面积比在圆周方向上相邻的齿的前端部分的间隙大的线圈。

各齿的基端部分的嵌合部的圆周方向的最大宽度比齿主部的圆周方向宽度窄，因此能够容易地从已分割的各齿的基端部分侧安装定子线圈等。在该情况下，能够在适当地保持确保定子线圈与齿的绝缘性的部件的形状的同时，将定子线圈卷绕于齿主部上。例如，若在先将定子线圈卷绕于确保绝缘性的部件上之后，从各齿的基端部分侧将定子线圈等插通，则确保绝缘性的部件的尺寸管理变得容易，能够适当地管理向齿插通的部件的间隙。因此，在发电机运转时，通过使电流流过定子线圈而使定子线圈发热，但通过适当地管理向齿插通的部件的间隙，能够将定子线圈的热高效地传递至齿。而且，由于各齿的嵌合部沿轴向插入圆环部的各嵌合槽中，因此能够可靠地防止在圆周方向上相邻的定子线圈彼此干涉的情况，并且能够提高线圈的占空系数。通过上述间隙的管理和线圈的占空系数的提高，能够提高发电机的输出。另外，在圆环部的外周面上形成有形成为在开口侧具有缩窄部的截面形状并且沿着轴向延伸的嵌合槽，在各齿的基端部分上设置有与上述嵌合槽嵌合的截面形状的嵌合部，因此能够实现各齿在径向上以不能脱离的方式嵌合于圆环部的构造，并且能够从上述轴向将各齿容易地组装于圆环部上。因此，能够在增加转子的磁铁与定子的对置面积的同时，使用较粗的截面积的定子线圈，能够满足径向尺寸和轴向尺寸的制约，并且能够谋求发电机的输出的提高。

本发明的带有发电机的车轮轴承装置包括车轮轴承和上述任一项所述发明的发电机，该车轮轴承包括固定圈和经由滚动体而自由旋转地支承在上述固定圈上的旋转圈，车辆的车轮安装于设置在上述旋转圈上的轮毂凸缘，上述发电机安装于上述车轮轴承上，上述定子安装于上述固定圈上，上述转子安装于上述旋转圈上。在该情况下，能够通过安装于车轮用轴承上的发电机来降低燃料消耗量。此外，关于本发明的发电机，能够得到前述的效果。

在权利要求书和/或说明书和/或附图中公开的至少两种方案的任何组合都包括在本发明中。特别是，权利要求书中的各项权利要求的两个以上的任意组合也包含在本发明中。

附图说明

本发明通过参考附图的以下优选实施方式的说明，会更清楚地理解。然而，实施方式和附图仅是为了图示和说明，而不是为了限制本发明的范围。本发明的范围由权利要求书来确定。在附图中，多个附图中的相同的标号表示相同或相当的部分。

图1为本发明的实施方式的电动机的剖视图；

图2为该电动机的俯视图；

图3为该电动机的主视图；

图4为将该电动机局部地放大而表示的放大剖视图；

图5为该定子的定子铁芯中的圆环部的俯视图；

图6为从轴向观看该定子铁芯的齿的图；

图7A为表示将该齿的前端部分的圆周方向宽度除以齿主部的圆周方向宽度而得到的值与输出转矩的比例的关系的图；

图7B为表示针对图7A的齿的宽度尺寸的图；

图8A为说明该齿的前端部分的径向尺寸等的图；

图8B为表示压入图8A的齿的方向的图；

图9A为表示该齿与定子线圈等的组装例子的图；

图9B为表示该齿与定子线圈等的组装例子的图；

图9C为表示该齿与定子线圈等的组装例子的图；

图10为表示在该圆环部的嵌合槽中沿轴向插入有齿的嵌合部的状态的透视图；

图11为局部地放大而表示本发明的另一实施方式的电动机的定子的图；

图12为局部地放大表示该电动机的齿的图；

图13为在该齿上卷绕有定子线圈的部分的放大剖视图；

图14为表示该齿与定子线圈等的组装例子的图；

图15为表示该齿的嵌合部沿轴向插入圆环部的嵌合槽中的状态的透视图；

图16为表示本发明的又一实施方式的电动机的齿与定子线圈等的组装例子的图；

图17为具有任一电动机的车辆用动力装置的剖视图；

图18为已有技术的电动机的定子的局部放大剖视图；

图19为表示另一已有技术的分割铁芯的形状例子的图；

图20A为说明又一已有技术的电动机的课题的图；

图20B为从图20A的状态进一步产生了间隙的状态的图；

图21为表示在齿上不设置带阶梯的比较例子的局部放大剖视图。

具体实施方式

[第1实施方式]

根据图1至图10对本发明的实施方式的电动机进行说明。该电动机例如组装于作为直接驱动结构的轮毂电动机驱动装置的车辆用动力装置上。

<电动机的基本结构>

如图1～图3所示的那样，该实施方式的电动机1是外转子型的表面磁体型永磁电动机，该外转子型的表面磁体型永磁电动机包括具有分割结构的环状的定子2和与该定子2在半径方向外侧对置的转子3。图1为沿图3中的I－I线的剖视图。如图1和图4所示的那样，定子2具有定子铁芯4和经由绕线管5卷绕于该定子铁芯4上的定子线圈6。定子铁芯4包括圆环部7和从该圆环部7向半径方向外侧突出且供定子线圈6卷绕的圆周方向的多个齿8。转子3具有圆筒状的磁性体24和在该磁性体24的内周面圆周均等地设置的多个永磁铁25。

<关于电动机的特征>

如图4～图6所示的那样，在该定子铁芯4中，圆环部7与各齿8为分割结构，各齿8的前端部分8a比齿主部8b更向圆周方向两侧延伸。设置于各齿8的基端部分上的嵌合部8c的圆周方向的最大宽度A1比齿主部8b的圆周方向宽度A2窄。并且，如图10所示的那样，各齿8的嵌合部8c成为相对于圆环部7的各嵌合槽7a而沿轴向L1插入的构造。

<详细结构>

如图4～图6所示的那样，齿8的供定子线圈6卷绕的中央部分即齿主部8b的圆周方向宽度A2恒定。有时将该齿主部8b的圆周方向宽度A2称为“齿宽A2”。齿8的前端部分8a的圆周方向宽度(T字宽度)A3即与转子3对置的外径侧的端部宽度比齿宽A2宽，由前端部分8a和齿主部8b成形为T字形状。

在圆环部7的外周面上，在圆周方向L2上形成有多个沿轴向延伸的嵌合槽7a，该嵌合槽7a形成为在开口侧具有缩窄部7aa、在槽底侧具有扩宽部7ab的截面形状。上述截面形状是将圆环部7以与轴向相垂直的平面切断而观察到的截面(图5)的形状。各齿8在基端部分上分别设置有嵌合部8c，该嵌合部8c具有与圆环部7的嵌合槽7a嵌合的截面形状。上述截面形状是以与轴向L1相垂直的平面剖切齿8而观察到的截面的形状。圆环部7和各齿8的材质以及制造方法能够根据需要进行选择。例如，可以是将多个薄板状的电磁钢板沿轴向L1层叠并通过铆接、粘接、焊接等的手段一体化而成的结构，也可以使用压粉磁芯。也能够将各齿8或各齿8与绕线管5一起嵌件成型。

齿8的嵌合部8c在轴向L1上插入圆环部7的各嵌合槽7a从而相对于圆环部7在径向L3(图7B)上以不可脱离的方式嵌合。各齿8的嵌合部8c具有颈部分9和突出部分10。颈部分9与圆环部7的缩窄部7aa嵌合。突出部分10在与颈部分9相比靠径向的内径侧向圆周方向两侧突出，与圆环部7的扩宽部7ab嵌合。嵌合部8c是由这些颈部9和突出部分10从轴向观察呈T字的形状，形成为沿着圆环部7的嵌合槽7a的形状。该圆环部7的嵌合槽7a的具有缩窄部7aa及扩宽部7ab的截面形状为与嵌合部8c的颈部分9及突出部分10对应的T字形状。突出部分10的周向宽度A1比颈部分9的周向宽度A4宽。并且，嵌合部8c的圆周方向L2的最大宽度即突出部分10的圆周方向宽度A1比齿主部8b的圆周方向宽度A2窄。

如图4以及图9A～图9C所示的那样，绕线管5安装有定子线圈6，由确保定子线圈6与定子铁芯4的绝缘性的绝缘材料构成。该绕线管5具有可供各齿8插通的方筒状的绕线管主体5a、以及从该绕线管主体5a的两端缘部呈凸缘状延伸的外径侧和内径侧凸缘部5b、5c。在由卷线筒主体5a的外侧面、外径侧凸缘部5b的径向内侧面、内径侧凸缘部5c的径向外侧面围成的环状空间内安装有定子线圈6。

<关于各部分尺寸>

各齿8的前端部分8a的圆周方向宽度A3是齿主部8b的圆周方向宽度A2的1.1倍～2.6倍。作为一个例子，将齿8的前端部分8a的圆周方向宽度(T字宽度)A3除以齿宽A2得到的值与电动机的转矩的关系如图7A的曲线图所示。在该图7A中，横轴表示T字宽度/齿宽，纵轴表示将T字宽度/齿宽为“1”的情况下的转矩设为100％的情况下的转矩比例。

在该例子中，与齿8的前端部分8a不是T字的情况(横轴的左端)相比较，大致在T字宽度/齿宽度为“2.6”为止的范围内转矩变高。这是因为转子的磁铁与定子的对置面积增加。图7A为某一形状的电动机的分析结果，根据电动机的各种因素，转矩的峰值位置发生变化，但一般在T字宽度存在转矩成为最大的最佳值。

如图8A所示的那样，齿8的前端部分8a的径向尺寸B1设为0.7mm以上且3.0mm以下。在前端部分8a的径向尺寸B1小于0.7mm的情况下，在将齿8嵌合于圆环部7时，没有按压的部位，无法将齿8沿轴向L1(图8B)压入嵌合槽7a中。若仅利用与位于各齿8的内径侧的圆环部7嵌合的嵌合部8c在轴向L1上进行按压，则齿8不与轴向L1平行地移动而倾斜，容易产生嵌合部8c的异常。另外，当使载荷作用于齿8的一个部位时，其线对称位置的电磁钢板的层叠有可能分解。另一方面，若前端部分8a的径向尺寸B1过大，则能够卷绕定子线圈6的截面积S1或容积变小，电动机的转矩降低，因此将前端部分8a的径向尺寸B1的上限值设为3.0mm。

<齿和定子线圈等的组装例子>

在图9A～图9C中示出向各齿8组装绕线管5和定子线圈6的组装例子。由于齿8的嵌合部8c的最大宽度比齿主部8b的齿宽窄，因此能够容易地从定子内径侧插通绕线管5和定子线圈6。

如图9A所示的那样，也可以在将绕线管5从定子内径侧安装于齿8之后，将定子线圈卷绕于该绕线管5上。在该情况下，在定子内径侧也能够使用具有凸缘部5c的绕线管5，因此能够以较少的部件个数和工序来确保定子线圈与定子铁芯间的绝缘性。

如图9B所示的那样，也可以在将定子线圈6卷绕于绕线管5上之后安装于齿8。在该情况下，能够在适当地保持绕线管5的形状的同时，卷绕定子线圈6。

如图20A所示的那样，在将绕线管5安装于齿8上之后卷绕定子线圈的工序中，若强力地卷绕定子线圈，则如图20B所示的那样，由于齿8与绕线管5的尺寸差，绕线管5变形为椭圆状，在齿8与绕线管5之间产生间隙δ。即，若强力地卷绕定子线圈6，则绕线管5在齿8的角部强力地抵接，绕线管5变形为椭圆状，在整周上产生间隙δ。由于该间隙δ，有可能使定子的导热性显著降低。

在电动机工作时，电流流过定子线圈6，由此定子线圈6发热，但通过将定子线圈6的热高效地传递到齿8，线圈温度下降，能够提高电动机的输出。如图20B所示的那样，当在绕线管5与齿8之间存在空隙时，定子线圈6的热量难以传递到齿8。

因此，如图9B所示的那样，通过先将定子线圈6卷绕于绕线管5上，绕线管5的尺寸管理变得容易，能够适当地管理向齿8插通的间隙。如图9C所示的那样，也可以在齿8中插入绕线管5和制造为绕组形状的空芯的定子线圈(设为以线圈单体卷绕的形状的空芯线圈)6。在该情况下，在绕线作业时，不需要固定绕线管5和齿8，能够容易地使用任意的绕线截面和卷绕方法。另外，无需将绕线管5设为分割形状等，能够容易地将绕线管5和定子线圈6组装于齿8上。

<定子的组装例子>

在图10中示出定子2的组装例子。如图9A～图9C和图10所示的那样，各齿8在定子线圈6卷绕于齿主部8b上的状态下沿轴向L1插入圆环部7的嵌合槽7a中。即，通过将齿8的嵌合部8c从电动机的轴向L1压入设置于圆环部7的外周面的嵌合槽7a，从而组装定子铁芯4。在图10中，虽然省略了图示，但在将绕线管以及定子线圈安装于齿8的状态下，将齿8的嵌合部8c压入圆环部7的嵌合槽7a中，在组装成定子形状之后将各定子线圈接线而成为定子组件。

<作用效果>

按照以上说明的电动机1，各齿8的前端部分8a的圆周方向宽度A3比齿主部8b的圆周方向宽度A2宽，因此与前端部分在径向上成为直线状的齿相比较，通过增加定子2的径向前端与磁铁25的对置面积，能够有效地利用转子3的磁铁磁通。因此，能够增加电动机1的转矩，并且降低齿槽的转矩。

由于定子铁芯4分割成圆环部7和多个齿8，因此能够在组装于圆环部7上之前的各齿8上安装定子线圈6以及绕线管5。因此，可使用截面积比在圆周方向上相邻的齿8的前端部分8a的间隙粗的定子线圈6。

各齿8的基端部分的嵌合部8c的圆周方向的最大宽度A1比齿主部8b的齿宽A2窄，因此能够容易地从已分割的各齿8的基端部分侧安装定子线圈6和绕线管5。在该情况下，能够在适当地保持绕线管5的形状的同时，将定子线圈6卷绕于齿主部8b上。由此，绕线管5的尺寸管理变得容易，能够适当地管理绕线管5与齿8的间隙。因此，在电动机1运转时，能够将定子线圈6的热高效地传递给齿8。而且，由于各齿8的嵌合部8c在轴向上插入，因此能够可靠地防止在圆周方向上相邻的定子线圈6彼此干涉的情况，并且能够提高线圈的占空系数。通过上述间隙的管理和线圈的占空系数的提高，能够提高电动机1的输出。另外，在圆环部7的外周面上形成有形成为在开口侧具有缩窄部7aa的截面形状并且沿着轴向延伸的嵌合槽7a，在各齿8的基端部分上设置有与嵌合槽7a嵌合的截面形状的嵌合部8c，因此能够实现各齿8在径向上以不能脱离的方式嵌合于圆环部7的构造，并且可从轴向容易地将各齿8组装于圆环部7上。各齿8在定子线圈6卷绕于齿主部8b的状态下沿轴向L1插入圆环部7的嵌合槽7a中，因此能够防止在圆周方向上相邻的定子线圈6彼此干涉的情况。因此，能够在增加转子3的磁铁25与定子2的对置面积的同时，使用较粗的截面积的定子线圈6，能够满足径向尺寸以及轴向尺寸的制约，并且能够谋求电动机1的输出提高。

<关于其他实施方式>

在以下的说明中，对与在各实施方式中在先说明的事项相对应的部分标注相同的标号，省略重复的说明。在仅对结构的一部分进行说明的情况下，结构的其他部分只要没有特别记载，则与在先说明的方式相同。由于为相同的结构，故实现相同的作用效果。不仅是在实施的各方式中具体地说明的部分的组合，只要不特别地对组合产生障碍，也能够将实施的方式彼此部分地组合。

<齿的带阶梯的形状例子>

如图11～图15所示的那样，各齿8也可以形成为齿主部8b的轴向两端部8ba的宽度比轴向中间部的宽度窄的阶梯形状。图11的(a)为安装有绕线管5和定子线圈6的各齿8的剖视图(沿图11的(c)中的XI(a)－XI(a)线的剖视图)。图11的(b)为沿图11的(a)中的XI(b)－XI(b)线的剖视图。图11的(c)为从轴向观看安装有绕线管5和定子线圈6的各齿8的图。图12的(a)为从轴向观看各齿8的图，图12的(b)为沿图12的(a)中的XII(b)－XII(b)的剖视图。

如图12以及图13所示的那样，齿主部8b的阶梯形状的轴向以及圆周宽度方向的阶梯尺寸W1、W2分别为线圈径向投影宽度A的0.5倍以上。上述线圈径向投影宽度A是指承受线圈线材的弯曲变形的宽度尺寸(在圆线的情况下为线圈直径)，具体而言，是以与卷绕有定子线圈6的齿8的径向垂直的平面而将所述定子线圈6切断的截面中的线圈宽度尺寸。

无论圆线、方线，截面积较大的定子线圈的挠性较差，因此难以以较小的曲率半径进行弯曲。因此，如图21所示的那样，在线圈端部6a的定子线圈6与齿8之间产生间隙δ1，无助于电动机的输出提高的尺寸量、电动机的轴向尺寸变大。因此，如图12和图13所示的那样，如果齿主部8b的轴向两端部8ba形成为宽度比轴向中间部窄的阶梯形状，则能够减小无助于电动机的输出的提高的线圈端部的轴向突出量，能够缩短定子线圈6的轴向尺寸。

然而，当由于伴随着定子线圈以较小的曲率半径的绕线的弯曲，线圈表面的绝缘包覆层破坏时，齿与定子线圈之间或定子线圈之间彼此导通，电动机的功能受损。一般在定子线圈与齿之间夹入绝缘体，但齿的边缘部与定子线圈的沿面距离最接近，容易损害定子线圈与定子铁芯的绝缘性。

在这里，齿主部8b的阶梯形状的轴向以及圆周宽度方向的阶梯尺寸W1、W2分别为线圈径向投影宽度A的0.5倍以上即可。由此，能够在弯曲的定子线圈6中的内外径的各表面的绝缘覆膜不受到破坏的情况下进行卷绕。另一方面，若使齿主部8b的阶梯尺寸W1、W2过大，则齿8的电磁钢板的体积减少，导致电动机转矩的减少。

虽在在图中没有示出，但齿主部中的轴向一端部或轴向两端部也可以将多个齿宽尺寸的电磁钢板组合而形成为圆角形状(R形状)。在该情况下，由于电磁钢板的种类增加，因此需要加工、组装的工时以及费用，但通过设为上述圆角形状，齿处的电磁钢板的体积提高，导致电动机转矩的提高。作为定子线圈与齿间的绝缘部件，能够使用绝缘纸、树脂、绝缘涂层等。

关于卷线筒，卷线筒主体与外径侧以及内径侧凸缘部可以一体地形成，也可以如图14、图16所示的那样，卷线筒主体5a与外径侧凸缘部5b一体地形成，卷线筒主体5a与内径侧凸缘部5c以可由不同的部件组装的方式构成。“一体地形成”是指，作为对象的多个部分不是将多个要素结合而成的部分，而是由单一的材料例如通过锻造、机械加工等作为单独的物体的一部分而成形的部分。在卷线筒主体5a和内径侧凸缘部5c可由不同部件组装的情况下，能够在将卷线筒主体5a和定子线圈6插入齿8后，组装内径侧凸缘部5c。如图10、图15所示的那样，能够将该组装件沿轴向L1插入圆环部7的各嵌合槽7a中。

<车辆用动力装置>

也可以将任一实施方式的电动机搭载于车辆用动力装置上。如图17所示的那样，车辆用动力装置包括车轮用轴承15和安装于该车轮用轴承15上的电动机1。车轮用轴承15具有作为固定圈的外圈16、双列滚动体17、以及作为旋转圈的内圈18。内圈18经由双列滚动体17自由旋转地支承于外圈16上。在内外圈18、16之间的轴承空间内封入有润滑脂。内圈18在比外圈16向轴向的外侧突出的部位具有轮毂凸缘18a。外圈16在内侧的端部通过螺栓安装于转向节等的底盘架部件19上。此外，在本说明书中，将在车辆用动力装置搭载于车辆的状态下靠车辆的车宽方向的外侧的一侧称为外侧，将靠车辆的车宽方向的中央的一侧称为内侧。

制动盘20和作为从动轮的车轮21的轮21a以在轴向上重叠的状态通过轮毂螺栓22安装于轮毂凸缘18a的外侧的面上。在车轮21a的外周上安装有车轮21的轮胎21b。车轮用轴承15以及电动机1收纳于车轮21a的轴向宽度内。

在外圈16的外周面上安装有电动机1的定子2，在该定子2的外周侧配置有转子3。转子3包括旋转壳体23、设置于该旋转壳体23的内周上的磁性体24、以及设置于该磁性体24的永久磁铁，旋转壳体23安装于轮毂凸缘18a上。在轮毂凸缘18a的外周面上，例如通过嵌合、焊接或粘接等的方式固定有旋转壳体23的外盘侧的内周面。该例子的电动机1通过车轮21的旋转进行发电，通过供电从而能够对车轮21进行旋转驱动。

电动机1设置在与制动盘20的内径20a相比靠半径方向内侧的位置。并且，电动机1中的除了向轮毂凸缘18a安装的安装部以外的整体位于轮毂凸缘18a与底盘架部件19的外侧表面的轴向范围L4。因此，在将电动机1支承于车轮用轴承15上时，不需要变更车轮21的周边的衰减装置等构造。并且，关于车轮用轴承15，外圈以外的内圈18等的结构部件也能够沿用现有产品。

在该情况下，在与制动盘20的内径20a相比靠半径方向内侧的位置，能够高效地利用位于轮毂凸缘18a与底盘架部件19的外侧面的轴向范围L4的空间来设置电动机1。通过安装于车轮用轴承15的电动机1，能够提高行驶性能、制动性能，降低燃料消耗量。

<带有发电机的车轮用轴承>

也可以在车辆搭载具有进行发电的功能但不进行基于供电的旋转驱动的带发电机的车轮用轴承。该带发电机的车轮用轴承包括不兼用作马达的发电机1A和车轮用轴承15。该带发电机的车轮用轴承除了能够发电以及旋转驱动的电动机1之外，为与上述的车辆用动力装置相同的结构。按照搭载有带发电机的车轮用轴承的车辆，例如，能够使用发电机1A产生的再生电力来产生制动力。

电动机也能够应用于家庭用马达、工业用马达、机床用马达、机器人用马达等。发电机能够应用于风力发电机或水力发电机的发电机。电动机1也可以是IPM(InteriorPermanent Magnet，内置式永磁)同步马达(或者标记为IPMSM(Interior PermanentMagnet Synchronous Motor，内置式永磁同步马达))。

如上所述，参照附图而对优选的实施方式进行了说明，但在不脱离本发明的主旨的范围内，能够进行各种追加、变更、删除。因此，这样的技术方案也包含在本发明的范围内。

标号的说明：

标号1表示电动机；

标号1A表示发电机；

标号2表示定子；

标号3表示转子；

标号4表示定子铁芯；

标号6表示定子线圈；

标号7表示圆环部；

标号7a表示嵌合槽；

标号7aa表示缩窄部

标号8表示齿；

标号8a表示前端部分；

标号8b表示齿主部；

标号8c表示嵌合部；

标号9表示颈部分；

标号10表示突出部分；

标号16表示外圈(固定圈)；

标号17表示滚动体；

标号18表示内圈(旋转圈)；

标号18a表示轮毂凸缘；

标号19表示底盘架部件；

标号20表示制动盘；

标号21表示车轮。

Claims (10)

1.一种电动机，该电动机是具有定子和转子的外转子型，该定子具有定子铁芯和卷绕于该定子铁芯上的定子线圈，该转子在半径方向外侧与该定子对置，上述定子铁芯具有圆环部和从该圆环部向半径方向外侧突出且供上述定子线圈卷绕的圆周方向上的多个齿；

上述定子铁芯分割成上述圆环部和多个上述齿，上述各齿的前端部分的圆周方向宽度比上述齿中的卷绕有上述定子线圈的齿主部的圆周方向宽度宽，在上述圆环部的外周面上，在圆周方向形成有多个沿轴向延伸的嵌合槽，上述嵌合槽形成为在开口侧具有缩窄部的截面形状，上述各齿在基端部分上分别设置有嵌合部，上述嵌合部具有与上述嵌合槽嵌合的截面形状，上述嵌合部沿轴向插入上述圆环部的各嵌合槽并相对于上述圆环部在径向上以不能脱离的方式嵌合，上述各嵌合部的圆周方向的最大宽度比上述齿主部的圆周方向宽度窄。

2.根据权利要求1所述的电动机，其中，上述各齿在上述定子线圈卷绕于上述齿主部的状态下沿轴向插入于上述圆环部的各嵌合槽中。

3.根据权利要求1或2所述的电动机，其中，上述各齿的上述嵌合部是由与上述圆环部的上述缩窄部嵌合的颈部分和在与该颈部分相比靠径向的内径侧向圆周方向两侧突出的突出部分在从轴向观察时呈T字的形状，上述圆环部的上述嵌合槽是与上述嵌合部的上述突出部分及上述颈部分相对应的T字形状的截面形状。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的电动机，其中，上述各齿的上述前端部分的圆周方向宽度为上述齿主部的圆周方向宽度的1.1倍～2.6倍。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的电动机，其中，上述各齿形成为上述齿主部的轴向两端部的宽度比轴向中间部的宽度窄的阶梯形状。

6.根据权利要求5所述的电动机，其中，上述齿主部的阶梯形状中的轴向及圆周宽度方向的阶梯尺寸分别为，以与卷绕有上述定子线圈的上述齿的径向相垂直的平面而切断上述定子线圈的截面中的线圈宽度尺寸的0.5倍以上。

7.一种车辆用动力装置，该车辆用动力装置具有车轮用轴承和安装于该车轮用轴承上的权利要求1～6中任一项所述的电动机，上述车轮用轴承具有固定圈和经由滚动体而自由旋转地支承于该固定圈上的旋转圈，车辆的车轮安装于设置在该旋转圈上的轮毂凸缘上，上述电动机安装于该车轮用轴承上，上述定子安装于上述固定圈上，上述转子安装于上述旋转圈上。

8.根据权利要求7所述的车辆用动力装置，其中，在上述轮毂凸缘上安装有上述车轮及制动盘，在与上述制动盘的内径相比靠半径方向内侧的位置处设置有上述电动机，并且在上述轮毂凸缘与上述车辆中的底盘架部件的外侧表面的轴向范围设置有上述电动机。

9.一种发电机，该发电机是具有定子和转子的外转子型，该定子具有定子铁芯和卷绕于该定子铁芯上的定子线圈，该转子在半径方向外侧与该定子对置，上述定子铁芯具有圆环部和从该圆环部向半径方向外侧突出且卷绕有上述定子线圈的圆周方向上的多个齿；

上述定子铁芯分割成上述圆环部和多个上述齿，上述各齿的前端部分的圆周方向宽度比上述齿的卷绕有上述定子线圈的齿主部的圆周方向宽度宽，在上述圆环部的外周面上，在圆周方向形成有多个沿轴向延伸的嵌合槽，上述嵌合槽形成为在开口侧具有缩窄部的截面形状，上述各齿在基端部分上分别设置有嵌合部，上述嵌合部具有与上述嵌合槽嵌合的截面形状，上述嵌合部沿轴向插入上述圆环部的各嵌合槽中并相对于上述圆环部在径向上以不能脱离的方式嵌合，上述各嵌合部的圆周方向的最大宽度比上述齿主部的圆周方向宽度窄。

10.一种带有发电机的车轮轴承装置，该带有发电机的车轮轴承装置包括车轮轴承和权利要求9所述的发电机，该车轮轴承包括固定圈和经由滚动体而自由旋转地支承在上述固定圈上的旋转圈，车辆的车轮安装于设置在上述旋转圈上的轮毂凸缘，上述发电机安装于上述车轮轴承上，上述定子安装于上述固定圈上，上述转子安装于上述旋转圈上。

Images