CN101689773A - 轴向间隙型电动机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轴向间隙型电动机，其具备：能够绕旋转轴旋转的转子；从所述转子的所述旋转轴方向的两侧夹着所述转子对置配置的第一定子及第二定子，所述轴向间隙型电动机的特征在于，所述转子包括：多个主永久磁铁，其配置在所述转子的周向，且磁化方向是所述转子的所述旋转轴方向；分隔部件，其配置于在所述转子的所述周向上相邻的所述主永久磁铁彼此之间，并含有非磁性材料；副永久磁铁，其相对于所述分隔部件配置在所述转子的所述旋转轴方向的两侧，且磁化方向是与所述转子的所述旋转轴方向及径向正交的方向。

Description

轴向间隙型电动机

技术领域

本发明涉及轴向间隙型电动机。

本申请根据2007年6月26日在日本提出申请的专利申请2007-167490号主张优先权，并将其内容引用在本申请中。

背景技术

目前，已知有例如下述的轴向间隙型的永久磁铁发电机，即，具有从旋转轴方向的两侧夹入转子而对置配置的一对定子，相对于转子的永久磁铁形成的励磁磁通，形成通过一对定子的磁通回路(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：日本特表平6-500457号公报。

这里，在上述现有技术的一例所涉及的永久磁铁发电机中，通过使转子的永久磁铁所产生的励磁磁通在所谓的一对定子间扫描，而使其在转子内直线贯通，由此降低转子内的磁通泄漏量，并增大交链定子的定子绕组的交链磁通量。

在这样的永久磁铁发电机中，期望降低对定子通电时产生的电枢磁通所引起的涡流损耗，提高永久磁铁发电机的运转功率，并进一步增大交链定子的定子绕组的交链磁通量，从而增大转矩电势。

发明内容

本发明鉴于上述情况而提出，其目的在于提供一种能够降低通电时产生的涡流损耗，提高运转功率，同时增大交链定子的定子绕组的交链磁通量的轴向间隙型电动机。

为了解决上述课题而达成所述目的，本发明采用以下的结构。

(1)一种轴向间隙型电动机，其具备：能够绕旋转轴旋转的转子；从所述转子的所述旋转轴方向的两侧夹着所述转子对置配置的第一定子及第二定子，所述轴向间隙型电动机的特征在于，所述转子包括：多个主永久磁铁，其配置在所述转子的周向，且磁化方向是所述转子的所述旋转轴方向；分隔部件，其配置于在所述转子的所述周向上相邻的所述主永久磁铁彼此之间，并含有非磁性材料；副永久磁铁，其相对于所述分隔部件配置在所述转子的所述旋转轴方向的两侧，且磁化方向是与所述转子的所述旋转轴方向及径向正交的方向。

根据本发明的轴向间隙型电动机，在周向上相邻的主永久磁铁彼此之间配置含有非磁性材料的分隔部件。另外，在该分隔部件的旋转轴方向的两端部配置在与主永久磁铁的磁化方向正交的方向被磁化的副永久磁铁。由此，能够确保作为结构体所期望的刚性，并在所谓的永久磁铁的海尔贝克配置而产生的磁通镜效果的作用下，能够会聚各永久磁铁的磁通。由此，能够增大在定子的定子绕组上交链的磁通量，增大转矩电势，从而提高轴向间隙型电动机的运转功率。

(2)在所述轴向间隙型电动机中，所述分隔部件可以为中空。

在这种情况下，能够提高磁绝缘性，从而有效地会聚各永久磁铁的磁通。与此同时，能够降低通电时产生的电枢磁通所引起的涡流损耗，防止焦耳热所引起的温度过度上升。

(3)在所述轴向间隙型电动机中，所述分隔部件可以通过层叠绝缘性的非磁性材料和非绝缘性的非磁性材料而形成。

在这种情况下，能够降低通电时产生的电枢磁通所引起的涡流损耗，防止焦耳热所引起的温度过度上升。

(4)在所述轴向间隙型电动机中，所述转子可以包括配置在内周侧的内周侧环和配置在外周侧的外周侧环，所述内周侧环和所述外周侧环相互同轴配置，通过所述分隔部件接合，并从所述转子的所述径向的两侧夹持所述主永久磁铁及所述副永久磁铁。

在这种情况下，能够确保作为结构体所期望的刚性。

附图说明

图1是本发明一实施方式中的轴向间隙型电动机的立体图。

图2是该轴向间隙型电动机的转子的分解立体图。

图3是该轴向间隙型电动机的径向肋的立体图。

图4是该轴向间隙型电动机的转子的要部分解立体图。

图5是该轴向间隙型电动机的转子的要部分解立体图。

图6是对于该轴向间隙型电动机的径向的要部剖面图。

图7是本发明一实施方式的第一变形例中的轴向间隙型电动机的径向肋的立体图。

图8是本发明一实施方式的第二变形例中的轴向间隙型电动机的径向肋的立体图。

符号说明：10-轴向间隙型电动机，11-转子，12-定子(定子、第一定子、第二定子)，22-齿，23-槽，34-径向肋(分隔部件)，34a-非电绝缘性的非磁性材料，34b-电绝缘性的非磁性材料，35-外周侧筒状部(外周侧环)，36-内周侧筒状部(内周侧环)，41-主永久磁铁片(主永久磁铁)，43-副永久磁铁片(副永久磁铁)。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的轴向间隙型电动机的一实施方式。

例如图1及图2所示，本实施方式所涉及的轴向间隙型电动机10具备：设置为能够绕该轴向间隙型电动机10的旋转轴O旋转的大致圆环状的转子11；从旋转轴O方向的两侧夹着转子11对置配置，并具有产生使转子11旋转的旋转磁场的多相的各定子绕组的一对定子12。

该轴向间隙型电动机10搭载在例如混合动力车辆或电动车辆等车辆中作为驱动源，输出轴与变速器(省略图示)的输入轴连接。由此，轴向间隙型电动机10的驱动力经由变速器向车辆的驱动轮(省略图示)传递。

另外，若在车辆减速时从驱动轮侧向轴向间隙型电动机10传递驱动力，则轴向间隙型电动机10作为发电机发挥作用，产生所谓的再生制动力。而且，轴向间隙型电动机10将车体的动能回收为电能(再生能)。进而，例如在混合动力车辆中，轴向间隙型电动机10的旋转轴与内燃机(省略图示)的曲轴连接。在这种情况下，即使内燃机的输出传递到轴向间隙型电动机10，轴向间隙型电动机10也作为发电机发挥作用而产生发电能。

各定子12具备：大致圆环板状的磁轭部21；多个齿22，该多个齿22在与转子11对置的磁轭部21的对置面上从周向上隔开规定间隔的位置沿旋转轴O方向朝向转子11突出，并且沿径向延伸；定子绕组，该定子绕组安装在该齿22之间。

各定子12例如是主极为六个(例如，U+、V+、W+、U-、V-、W-)的6N型。相对于一个定子12的各U+、V+、W+极，另一个定子12的各U-、V-、W-极在旋转轴O方向上对置。

例如在旋转轴O方向上对置的一对定子12中，对应于U+、V+、W+极的一个定子12的三个齿22与对应于U-、V-、W-极的另一个定子12的三个齿22在旋转轴O方向上分别对置。对于在旋转轴O方向上对置的一个定子12的齿22和另一个定子12的齿22的通电状态利用电角变为反转状态。

而且，周向相邻的齿22彼此间的周向上的间隔、即形成在周向相邻的齿22之间并沿径向延伸的槽23的槽宽度在径向上为规定的一定值。

转子11具备多个主磁极部31、多个副磁铁部32、由非磁性材料构成的转子架33，主磁极部31和副磁铁部32以沿周向交替配置的状态收容于转子架33内。

转子架33具备：通过周向上隔开规定间隔配置的多个径向肋34连接的内周侧筒状部36及外周侧筒状部35；从内周侧筒状部36的内周面上向内方突出并与外部的驱动轴(例如，车辆的变速器的输入轴等)连接的圆环板状的连接部37。

在本实施方式中，由于转子架33的内周侧筒状部36与外部的驱动轴连接，因此径向肋34的径向的内方侧为轴部侧，径向肋34的径向的外方侧为轮缘部侧。

例如图3所示，径向肋34为中空，是由非磁性材料形成的沿径向延伸的筒状。

例如图4～图6所示，主磁极部31具备：在厚度方向(即，旋转轴O方向)被磁化的大致扇形板状的主永久磁铁片41；从厚度方向的两侧夹着该主永久磁铁片41的一对大致扇形板状的磁性材料部件42。例如图6所示，周向相邻的主磁极部31的各主永久磁铁片41的磁化方向为相互不同的方向。

而且，收容于转子架33内的多个主磁极部31通过内周侧筒状部36和外周侧筒状部35从径向的两侧夹入，并且隔着径向肋34在周向上相邻。

即，在转子架33内，通过两个径向肋34从周向的两侧夹入各主磁极部31的主永久磁铁片41。

副磁铁部32具备例如在转子架33内从旋转轴O方向的两侧夹入径向肋34的一对副永久磁铁片43。例如图5、图6所示，副永久磁铁片43沿着分别与旋转轴O方向及径向正交的方向(大致周向)被磁化。在旋转轴O方向上对置的一对副永久磁铁片43的磁化方向为相互不同的方向。

而且，在转子架33内，周向相邻的副磁铁部32的副永久磁铁片43彼此从周向的两侧夹入主磁极部31的磁性材料部件42。

此外，在图2中，分开表示转子11的构成要素中的转子架33以及除此以外的构成要素(即，主磁极部31以及副磁铁部32)。另外，在图4中，仅示出转子11的构成要素中的转子架33以外的结构(即，主磁极部31以及副磁铁部32)。在图2和图4中，在旋转轴O方向上对置的一对副永久磁铁片43之间且周向上相邻的两个主永久磁铁片41之间，图示有配置转子架33的径向肋34的空间部34a。

例如图5、图6所示，隔着磁性材料部件42在周向上对置的一对副永久磁铁片43彼此的磁化方向为相互不同的方向。

而且，配置在旋转轴O方向的一侧的一对副永久磁铁片43彼此使与沿着旋转轴O方向被磁化的主永久磁铁片41的同一侧的磁极同极性的磁极对置。而且，配置在旋转轴O方向的另一侧的一对副永久磁铁片43彼此使与在旋转轴O方向被磁化的主永久磁铁片41的该另一侧的磁极同极性的磁极对置。

这里，采用其他表述方式对上述结构进行说明。首先着眼于例如旋转轴O方向的一侧为N极且另一侧为S极的主永久磁铁片41中的旋转轴O方向的N极侧。这里，从周向的两侧夹入与该N极侧相接的磁性材料部件42的一对副永久磁铁片43配置为其各自的N极在周向上对置。另一方面，主永久磁铁片41的旋转轴O方向的另一侧为S极。从周向的两侧夹入与该S极侧相接的磁性材料部件42的一对副永久磁铁片43配置为各自的S极在周向上对置。

由此，获得所谓的永久磁铁的海尔贝克(ハルバ_ツク)配置所产生的磁通镜效果。其结果是，主永久磁铁片41及各副永久磁铁片43的各磁通会聚，在各齿12交链的有效磁通相对增大。

如上所述，根据本实施方式中的轴向间隙型电动机10，在周向相邻的主永久磁铁片41彼此之间配置非磁性材料构成的中空状的径向肋34。另外，在该径向肋34的旋转轴方向的两端部配置在与该永久磁铁片41的磁化方向正交的方向被磁化的副永久磁铁片43。由此，能够确保作为结构体所期望的刚性，提高磁绝缘性。另外，由此产生所谓的永久磁铁的海尔贝克配置而引起的磁通镜效果。因此，能够有效地会聚各永久磁铁的磁通，增大在定子12的定子绕组上交链的磁通量。与此同时，能够降低通电时产生的电枢磁通所引起的涡流损耗，从而增大转矩电势，防止焦耳热所引起的温度过度上升，提高轴向间隙型电动机10的运转功率。

此外，在上述实施方式中，只是将径向肋34通过非磁性材料形成为中空状的形状。但并不局限于此，例如图7所示，也可以通过层叠绝缘性的非磁性材料和非绝缘性的非磁性材料来形成径向肋34。在图7所示的第一变形例中，筒状的径向肋34通过例如非绝缘性的金属系的环状非磁性材料(例如，铜)34a和绝缘性的环状非磁性材料34b在径向上交替层叠而形成。

根据该第一变形例，将径向肋34制成非绝缘性的非磁性材料34a和绝缘性的非磁性材料34b层叠而成的层叠体。由此，能够进一步减低通电时产生的电枢磁通所引起的涡流损耗，防止焦耳热所引起的温度过度上升。

另外，在第一变形例中，将径向肋34制成中空状，但并不局限于该结构。在通过层叠绝缘性的非磁性材料和非绝缘性的非磁性材料来形成径向肋34时，例如也可以像图8所示的第二变形例那样，将径向肋34形成为沿径向延伸的柱状。在该第二变形例中，柱状的径向肋34通过例如非绝缘性的金属系的板状非磁性材料(例如，铜等)34a和电绝缘性的板状非磁性材料34b在径向上交替层叠而形成。

根据该第二变形例，通过层叠非绝缘性的非磁性材料34a和绝缘性的非磁性材料34b来形成柱状的径向肋34，从而能够抑制通电时的电枢磁通所引起的涡流损耗，同时提高结构体的刚性。

工业实用性

根据本发明的轴向间隙型电动机，在周向相邻的主永久磁铁彼此之间配置含有非磁性材料的分隔部件。另外，在该分隔部件的旋转轴方向的两端部配置在与该主永久磁铁的磁化方向正交的方向被磁化的副永久磁铁。由此，能够确保作为结构体所期望的刚性，并且，在所谓的永久磁铁的海尔贝克配置而产生的磁通镜效果的作用下，能够使各永久磁铁的磁通会聚。由此，能够增大在定子的定子绕组上交链的磁通量，增大转矩电势，从而提高轴向间隙型电动机的运转功率。

Claims (4)

1.一种轴向间隙型电动机，其具备：能够绕旋转轴旋转的转子；从所述转子的所述旋转轴方向的两侧夹着所述转子对置配置的第一定子及第二定子，

所述轴向间隙型电动机的特征在于，

所述转子包括：

多个主永久磁铁，其配置在所述转子的周向，且磁化方向是所述转子的所述旋转轴方向；

分隔部件，其配置于在所述转子的所述周向上相邻的所述主永久磁铁彼此之间，并含有非磁性材料；

副永久磁铁，其相对于所述分隔部件配置在所述转子的所述旋转轴方向的两侧，且磁化方向是与所述转子的所述旋转轴方向及径向正交的方向。

2.根据权利要求1所述的轴向间隙型电动机，其特征在于，

所述分隔部件为中空。

3.根据权利要求1所述的轴向间隙型电动机，其特征在于，

所述分隔部件通过层叠绝缘性的非磁性材料和非绝缘性的非磁性材料而形成。

4.根据权利要求1所述的轴向间隙型电动机，其特征在于，

所述转子包括配置在内周侧的内周侧环和配置在外周侧的外周侧环，

所述内周侧环和所述外周侧环相互同轴配置，通过所述分隔部件接合，并从所述转子的所述径向的两侧夹持所述主永久磁铁及所述副永久磁铁。

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