專(zhuān)利名稱(chēng)：軸向間隙型電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及轉(zhuǎn)子及定子在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)方向上相對(duì)配置而收納在機(jī)殼中的電動(dòng)機(jī)，即，定子和轉(zhuǎn)子間的空隙(氣隙)存在于定子及轉(zhuǎn)子的軸線(xiàn)方向相對(duì)面間的軸向間隙型電動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
一般在轉(zhuǎn)子使用永久磁體的同步型電動(dòng)機(jī)中，向定子通電而產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)吸引排斥轉(zhuǎn)子內(nèi)的永久磁體而產(chǎn)生磁力矩，一般是由該磁力矩使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，使電動(dòng)機(jī)起動(dòng)。
作為同步型的電動(dòng)機(jī)之一有轉(zhuǎn)子和定子在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)方向上相對(duì)配置并被收納在機(jī)殼內(nèi)的軸向間隙型電動(dòng)機(jī)。
作為同步型的電動(dòng)機(jī)，例如公知有特開(kāi)2004-297902號(hào)公報(bào)記載的軸向間隙型電動(dòng)機(jī)。
軸向間隙型電動(dòng)機(jī)，是盤(pán)狀的轉(zhuǎn)子及定子在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)方向上相對(duì)配置的。
但是，在電動(dòng)機(jī)中，由給定子通電而產(chǎn)生的磁通和由轉(zhuǎn)子內(nèi)的永久磁體產(chǎn)生的磁通，作為用于產(chǎn)生力矩的磁通，通過(guò)轉(zhuǎn)子及定子的相對(duì)面(氣隙面)，但這些磁通在通過(guò)氣隙面的時(shí)候，會(huì)給轉(zhuǎn)子施加無(wú)助于力矩的方向的力。
上述軸向間隙型電動(dòng)機(jī)中，形成氣隙的轉(zhuǎn)子及定子的相對(duì)面是與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)垂直的平面，因此在氣隙和轉(zhuǎn)子間作為無(wú)助于電動(dòng)機(jī)的輸出力矩的力，對(duì)轉(zhuǎn)子作用其旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)方向的力(軸力)。
在這樣的軸向間隙型電動(dòng)機(jī)中，用于產(chǎn)生力矩的磁通在通過(guò)與定子相對(duì)的轉(zhuǎn)子的面(隙面)時(shí)產(chǎn)生，作用于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)方向的力(軸力)是僅從轉(zhuǎn)子向定子方向的力，因此對(duì)轉(zhuǎn)子總是從轉(zhuǎn)子向定子的方向上施加軸力，轉(zhuǎn)子及軸承的負(fù)載增大的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)子的面振動(dòng)的問(wèn)題。
并且此現(xiàn)象在不進(jìn)行弱磁通控制的區(qū)域尤為顯著，上述問(wèn)題不能忽略。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而研發(fā)的，其目的在于提供一種軸向間隙型電動(dòng)機(jī)的改進(jìn)結(jié)構(gòu)，這種改進(jìn)結(jié)構(gòu)可以抵消減小或相互抵消磁通在通過(guò)間隙面時(shí)產(chǎn)生的上述作用于轉(zhuǎn)子的軸力，由此解決上述問(wèn)題，即，轉(zhuǎn)子及軸承的負(fù)載增大的問(wèn)題及轉(zhuǎn)子產(chǎn)生面振動(dòng)的問(wèn)題。
為此目的，本發(fā)明的軸向間隙型電動(dòng)機(jī)具有自如旋轉(zhuǎn)地支承于機(jī)殼的旋轉(zhuǎn)軸；與上述旋轉(zhuǎn)軸連結(jié)并有多個(gè)永久磁體的轉(zhuǎn)子；與上述旋轉(zhuǎn)軸位于同軸上且與上述轉(zhuǎn)子的側(cè)面的一面相對(duì)配置并具有多個(gè)線(xiàn)圈的定子；與上述旋轉(zhuǎn)軸位于同軸上且與上述轉(zhuǎn)子的側(cè)面的另一面相對(duì)配置而不能向旋轉(zhuǎn)軸方向變位的收納在上述機(jī)殼內(nèi)由磁體形成的輔助軛。
根據(jù)本發(fā)明的軸向間隙型電動(dòng)機(jī)，可將用于產(chǎn)生力矩的磁通的部分或全部朝向位于與定子的位置相反的轉(zhuǎn)子側(cè)的輔助軛，由此，在與定子位置相反的轉(zhuǎn)子側(cè)的轉(zhuǎn)子面上也通過(guò)有上述磁通。
這樣在與定子位置相反的轉(zhuǎn)子側(cè)的轉(zhuǎn)子面上通過(guò)上述磁通而產(chǎn)生的軸力與在相對(duì)定子的轉(zhuǎn)子面上通過(guò)上述的磁通而產(chǎn)生的上述軸力方向相反，這些軸力在轉(zhuǎn)子之上抵消減少或相互抵消。
這樣，可以解決與定子相對(duì)的轉(zhuǎn)子面上通過(guò)上述磁通而產(chǎn)生的上述軸力使轉(zhuǎn)子及軸承的負(fù)載增大的上述問(wèn)題和轉(zhuǎn)子產(chǎn)生面振動(dòng)的問(wèn)題。


圖1是表示軸向間隙型電動(dòng)機(jī)的一結(jié)構(gòu)例的縱剖側(cè)面概略圖；圖2是從圖1所示的軸向間隙型電動(dòng)機(jī)中僅僅取出定子及轉(zhuǎn)子，同磁通的流向一同表示的側(cè)面概略圖；圖3是從作為本發(fā)明的一實(shí)施例的軸向間隙型電動(dòng)機(jī)中僅取出重要部件與磁通的流向一同表示的側(cè)面概略圖；圖4是從圖3的箭頭A方向看去表示同一實(shí)施例的軸向間隙型電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的正面正面圖；圖5是從圖3的箭頭B方向看去表示在同一實(shí)施例的軸向間隙型電動(dòng)機(jī)的定子的正面圖；圖6是從圖3的箭頭C方向看去表示在同一實(shí)施例的軸向間隙型電動(dòng)機(jī)中的輔助軛的正面圖；圖7是表示同一實(shí)施例的軸向間隙型電動(dòng)機(jī)的磁通分布，其(a)是輔助軛如在圖6中所示的無(wú)輔助軛芯體的情況下的磁通分布圖，(b)是輔助軛如在圖6中所示的有輔助軛芯體的情況下的磁通分布圖；圖8是表示與圖3中輔助軛相關(guān)的安裝結(jié)構(gòu)的一例子的軸向間隙型電動(dòng)機(jī)的主要部分的側(cè)面概略圖；圖9是表示與圖3中輔助軛的安裝結(jié)構(gòu)的另一例子的軸向間隙型電動(dòng)機(jī)的主要部分側(cè)面概略圖；圖10是表示與圖3中輔助軛的安裝結(jié)構(gòu)的其他例子的軸向間隙型電動(dòng)機(jī)的主要部分側(cè)面概略圖；圖11是表示代替圖6的輔助軛的另一結(jié)構(gòu)例子的與圖6相同的正面圖；圖12是表示代替圖6的輔助軛的其他構(gòu)成例子的與圖6相同的正面圖；圖13是表示作用于軸向間隙型電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上的軸力的隨時(shí)間變化，其(a)是表示作用于如圖1、2所示的不具有輔助軛的軸向間隙型電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上的軸力隨時(shí)間變化的流程圖，其(b)是表示作用于如圖3、8～10所示的具有輔助軛的軸向間隙型電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上的軸力隨時(shí)間變化的流程圖。
附圖標(biāo)記說(shuō)明1轉(zhuǎn)子2定子3氣隙4機(jī)殼5轉(zhuǎn)子芯體6永久磁體7轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸8軸承9電磁線(xiàn)圈10定子芯體11定子背承芯體12輔助軛13氣隙
14齒15絕緣體16輔助軛芯體17輔助軛背承芯體18輔助軛支承框架19挾持板20推力軸承21挾持板22推力軸承23電磁鋼板的渦旋層疊體24粉末壓模芯體具體實(shí)施方式
以下基于圖示的實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1是具有本發(fā)明要解決的問(wèn)題，用于適用本發(fā)明的立意的軸向間隙型電動(dòng)機(jī)的剖面概略圖。
在圖1中，1、2分別表示轉(zhuǎn)子和定子，該轉(zhuǎn)子1及定子2兩者間存在著空隙(氣隙)3，并且在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)方向上相對(duì)配置的同時(shí)收納在機(jī)殼4內(nèi)。
轉(zhuǎn)子1將多個(gè)永久磁體6相對(duì)于與由磁性體作成的盤(pán)狀的轉(zhuǎn)子芯體5在圓周方向上等間距排列配置而成。這些永久磁體6在轉(zhuǎn)子芯體5的圓周方向上隔開(kāi)規(guī)定間隔排列而極性交替不同。
上述轉(zhuǎn)子1，其轉(zhuǎn)子芯體5的中心部5a緊固在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸7上，該旋轉(zhuǎn)軸7由兩端的軸承8旋轉(zhuǎn)自如地支承在機(jī)殼4內(nèi)，并在軸線(xiàn)方向上不能變位。
定子2其卷繞電磁線(xiàn)圈9的多個(gè)定子芯體10相對(duì)于背承芯體11在圓周方向上等間隔配置支承而成。
并且該定子2朝向使其定子芯體10隔著氣隙3與轉(zhuǎn)子1相對(duì)的方向，并與轉(zhuǎn)子1同心配置，進(jìn)而經(jīng)由背承芯體11安裝在機(jī)殼4上。
另外，W表示負(fù)責(zé)電動(dòng)機(jī)的冷卻的冷卻水路。R表示用于檢測(cè)轉(zhuǎn)子1的旋轉(zhuǎn)位置而提供電磁線(xiàn)圈9的順序驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)的旋轉(zhuǎn)譯碼器。
為簡(jiǎn)要說(shuō)明圖1所示的軸向間隙型電動(dòng)機(jī)的作用，電磁線(xiàn)圈9在未圖示的變換器的控制下被順次驅(qū)動(dòng)而激勵(lì)，由此在定子2的周向上形成旋轉(zhuǎn)磁界，在轉(zhuǎn)子1的周向上極性交替相異而配置的多個(gè)永久磁體6被該旋轉(zhuǎn)磁界吸引排斥，轉(zhuǎn)子1以與該旋轉(zhuǎn)磁界同步的速度被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。
圖1所示的軸向間隙型電動(dòng)機(jī)中僅是關(guān)于轉(zhuǎn)子1和定子2兩者的相互關(guān)系則如圖2所示。
另外，為方便起見(jiàn)，在圖2中將轉(zhuǎn)子1和定子2與圖1左右位置相反地表示。
根據(jù)圖2說(shuō)明用于產(chǎn)生力矩的磁通Φ的路徑。該磁通Φ從轉(zhuǎn)子1通過(guò)氣隙3進(jìn)入定子2的定子芯體10，之后經(jīng)過(guò)定子2的背承芯體11返回定子芯體10而彎曲，進(jìn)而從定子芯體10通過(guò)氣隙3朝向轉(zhuǎn)子1，再?gòu)霓D(zhuǎn)子1通過(guò)氣隙3進(jìn)入定子2而流動(dòng)。
在該過(guò)程中，用于產(chǎn)生力矩的磁通Φ通過(guò)與定子2相對(duì)的轉(zhuǎn)子1的面1a(氣隙面)，從而對(duì)轉(zhuǎn)子1作用轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)方向的軸力α。
該軸力α是僅從轉(zhuǎn)子1到定子2方向上的力，因此如果將該軸力α在轉(zhuǎn)子1的整周上進(jìn)行積分，則在轉(zhuǎn)子1上總是向上述一方向持續(xù)作用力，出現(xiàn)轉(zhuǎn)子1及支承該轉(zhuǎn)子自如旋轉(zhuǎn)的軸承8(參照?qǐng)D1)的負(fù)載增大的問(wèn)題和轉(zhuǎn)子1的面振動(dòng)的問(wèn)題。
為不產(chǎn)生此類(lèi)問(wèn)題在本實(shí)施例中，如圖3所示，相對(duì)于圖2的結(jié)構(gòu)，增加了如后述地由磁性體構(gòu)成的輔助軛12。
該輔助軛12在與配置定子2相反的轉(zhuǎn)子1側(cè)相對(duì)于轉(zhuǎn)子1同心配置，這些輔助軛12和轉(zhuǎn)子1之間最好具有與氣隙3同樣的氣隙13，同時(shí)，為保持此氣隙13，將輔助軛12不能向轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)方向變位地固定在機(jī)殼14中(參照?qǐng)D1)。
并且輔助軛12的直徑可與轉(zhuǎn)子1的直徑相同或比其大。
在本實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子1如其A向視圖即圖4所示，其相對(duì)于由磁性體構(gòu)成盤(pán)狀的轉(zhuǎn)子芯體5將多個(gè)永久磁體6在圓周方向上等間距配置而構(gòu)成。
另外，永久磁體6如上所述，因?yàn)槭窃趫A周方向上等間距配置的，所以從轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)方向上看去呈扇形，并埋設(shè)在形成于轉(zhuǎn)子芯體5上的同樣形狀的開(kāi)口內(nèi)，但是極性交替相異而隔開(kāi)規(guī)定間隔配置在轉(zhuǎn)子5的周向上。
上述轉(zhuǎn)子1將轉(zhuǎn)子芯體5的中心部5a固定在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸7上。
另外，定子2如作為圖3的B向視圖即圖5所示，形成如下的結(jié)構(gòu)是多個(gè)經(jīng)由絕緣體15將電磁線(xiàn)圈9卷繞在齒14上的定子芯體10相對(duì)于由磁性體構(gòu)成的盤(pán)狀的共用的定子背承芯體11在圓周方向上等間距配置支承。
定子芯體10如上所述，因?yàn)槭窃趫A周方向上等間距配置的，所以從轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)方向上看去呈扇形，與相鄰的定子芯體10之間設(shè)定規(guī)定的空隙。
并且在定子支持芯體11的中心部，形成用于游隙嵌合轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸7的中心孔11a。
進(jìn)而輔助軛12如作為圖3的C向視圖即圖6所示形成如下形狀，即，其多個(gè)(最好是與定子芯體10數(shù)目相同)的輔助軛芯體16，相對(duì)于由磁性體作成的盤(pán)狀共用的輔助軛背承芯體17在圓周方向上等間距配置支持。
在輔助軛背承芯體17的中心部形成用于游隙嵌合轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸7的中心孔17a。
另外，輔助軛背承芯體17的軸線(xiàn)方向厚度如圖3所示與定子背承芯體11的軸線(xiàn)方向厚度相同或比其厚。
在構(gòu)成上述本實(shí)施例的軸向間隙型電動(dòng)機(jī)中，用于產(chǎn)生力矩的磁通Φ如圖3所示，從轉(zhuǎn)子1通過(guò)氣隙3進(jìn)入定子2的定子芯體10，之后經(jīng)過(guò)定子2的背承芯體11返回定子芯體10而彎曲，進(jìn)而從定子芯體10通過(guò)氣隙3朝向轉(zhuǎn)子1，之后從轉(zhuǎn)子1通過(guò)氣隙13進(jìn)入輔助軛12的輔助軛芯體16，然后經(jīng)過(guò)輔助軛背承芯體17回到轉(zhuǎn)子1，再?gòu)霓D(zhuǎn)子1通過(guò)氣隙3進(jìn)入定子2而流動(dòng)。
在此過(guò)程中，用于產(chǎn)生力矩的磁通Φ通過(guò)與定子2相對(duì)的轉(zhuǎn)子1的面1a(氣隙面)，從而對(duì)轉(zhuǎn)子1作用與定子1接近的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)方向的軸力α。
另一方面，磁通Φ通過(guò)配置定子2的相反側(cè)的轉(zhuǎn)子1的面1b(氣隙面)，從而在轉(zhuǎn)子1上作用遠(yuǎn)離定子1的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)方向上的軸力β。
該軸力β與上述軸力α方向相反，將軸力β在轉(zhuǎn)子1的整周上進(jìn)行積分求得的力與軸力α在轉(zhuǎn)子1的整周上積分求得的力抵消減小，或抵消，可以解決軸力α作用于轉(zhuǎn)子1，轉(zhuǎn)子1及支承該轉(zhuǎn)子自如旋轉(zhuǎn)的軸承8(參照?qǐng)D1)的負(fù)載增大的問(wèn)題和轉(zhuǎn)子1的面振動(dòng)的問(wèn)題。
根據(jù)圖13說(shuō)明上述作用效果，圖13(a)表示如圖1及圖2所示沒(méi)有輔助軛的現(xiàn)有的軸向間隙型電動(dòng)機(jī)中上述軸力α(單位N)的經(jīng)時(shí)變化(單位msec)，圖13(b)表示如圖3所示設(shè)有輔助軛12的本實(shí)施例的軸向間隙型電動(dòng)機(jī)的上述軸力(α+β)的經(jīng)時(shí)變化。
另外，在圖7(a)、(b)中的軸力α或(α+β)的負(fù)數(shù)是轉(zhuǎn)子1牽引偏向定子2的方向上的軸力。
如圖1及圖2所示沒(méi)有輔助軛的現(xiàn)有的軸向間隙型電動(dòng)機(jī)中，與軸力α如圖13(a)所示較大，與此相對(duì)，如圖3所示設(shè)有輔助軛12的本實(shí)施例的軸向間隙型電動(dòng)機(jī)中，軸力α+β如圖13(b)所示可以減少到現(xiàn)有的大約1/10。
另外，在如圖3所示具備了輔助軛12的本實(shí)施例的軸向間隙型電動(dòng)機(jī)中，軸力α+β如圖13(b)所示轉(zhuǎn)向正向，這是由于，由轉(zhuǎn)子1與輔助軛12間的磁通而作用于轉(zhuǎn)子1上的軸力β(參照?qǐng)D3)在周方向上積分所得的值比由轉(zhuǎn)子1和定子2間的磁通而作用于轉(zhuǎn)子1上的軸力α(參照?qǐng)D3)在周方向上的積分而得的值稍大。
并且，本實(shí)施例中，輔助軛12如圖6所示，是將多個(gè)輔助軛芯體16相對(duì)于由磁性體構(gòu)成的盤(pán)狀的共用的輔助軛背承芯體17在圓周方向上等間距排列支承而構(gòu)成的，所以可以得到以下的作用效果。
圖7(a)表示輔助軛12沒(méi)有圖3及圖6所示的輔助軛芯體16情況下的結(jié)構(gòu)，在此情況下，在從定子2經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)子1到達(dá)輔助軛12的磁通路徑中，輔助軛12的磁通入口面積比定子2的磁通出口面積(定子芯體10的與軸垂直的斷面積)大，在轉(zhuǎn)子1及定子2間的氣隙3上的磁通分布γ和在轉(zhuǎn)子1及輔助軛12間的氣隙13上的磁通分布δ不對(duì)稱(chēng)，在輔助軛12側(cè)磁通如δ所示擴(kuò)張而泄漏，由軸力β降低使其不能充分得到上述作用效果。
與此相對(duì)，本實(shí)施例中，輔助軛12如圖6所示，是多個(gè)輔助軛芯體16相對(duì)于輔助軛背承芯體17在圓周方向上等間距排列支承而構(gòu)成的，所以如圖7(b)所示，在從定子2經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)子1到達(dá)輔助軛12的磁通路徑中，定子2的磁通出口面積(定子芯體10的與軸垂直的斷面積)與輔助軛12的磁通入口面積(輔助芯體16的與軸垂直的斷面積)相同，在轉(zhuǎn)子1及定子2間的氣隙3中的磁通分布γ和在轉(zhuǎn)子1及輔助軛12間的氣隙13上的磁通分布ε相對(duì)稱(chēng)，磁通經(jīng)過(guò)輔助軛12時(shí)不擴(kuò)張泄漏，軸力β形成預(yù)定的力，可確保上述作用效果。
另外，在本實(shí)施例中，輔助軛背承芯體17的軸線(xiàn)方向厚度如圖3所示與定子背承芯體11的軸線(xiàn)方向厚度相同或比其厚，因此可以得到如下的效果。
即，決定電動(dòng)機(jī)輸出的磁通線(xiàn)的條數(shù)依存于磁通路徑的最小橫斷面積，在電動(dòng)機(jī)(轉(zhuǎn)子1及定子2)中的磁通路徑的最小橫斷面積由定子背承芯體11的磁通路徑方向的橫斷面積決定。
這樣，如本實(shí)施例所示，輔助軛背承芯體17的軸線(xiàn)方向厚度大于或等于定子背承芯體11的軸線(xiàn)方向厚度的情況下，輔助軛背承芯體17的磁通路徑方向的橫斷面積大于或等于定子背承芯體11的磁通路徑方向的橫斷面積，在本實(shí)施例中，為達(dá)到上述作用效果，即使磁通經(jīng)過(guò)輔助軛12，磁通線(xiàn)的條數(shù)不會(huì)減少，而可回避電動(dòng)機(jī)輸出降低，同時(shí)實(shí)現(xiàn)上述作用效果。
另外，在本實(shí)施例中，如前所述，輔助軛12的直徑大于或等于轉(zhuǎn)子1的直徑，由此可回避從轉(zhuǎn)子1朝向輔助軛12的磁通泄漏。由此，用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的的上述軸力β(參照?qǐng)D3)形成規(guī)定的力，可確保上述作用效果。
輔助軛12如前所述，都相對(duì)于機(jī)殼4不能向轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)方向變位而安裝，但是在此安裝過(guò)程中，可以采用圖8，或圖9，或者圖10所示的安裝結(jié)構(gòu)。
首先說(shuō)明圖8所示的輔助軛12的安裝結(jié)構(gòu)，其具備了包套著轉(zhuǎn)子1和定子2的圓筒狀的輔助軛支承框架18，其基端安裝在機(jī)殼4上，自由端將輔助軛12的外周嵌合固定。
轉(zhuǎn)子1的旋轉(zhuǎn)軸7貫通定子2及輔助軛12兩者，軸方向兩端分別由軸承4在軸線(xiàn)方向上不能變位地自如旋轉(zhuǎn)地支承在機(jī)殼4。
根據(jù)上述輔助軛12的安裝結(jié)構(gòu)，不但可以將輔助軛12以簡(jiǎn)易的結(jié)構(gòu)安裝起來(lái)，而且可以保證輔助軛12自身不旋轉(zhuǎn)，因此可以提高其耐用性。
接下來(lái)說(shuō)明圖9所示的輔助軛12的安裝結(jié)構(gòu)，其也是具備了包套著轉(zhuǎn)子1和定子2的圓筒狀的輔助軛支承框架18，其基端固定在機(jī)殼4上。
轉(zhuǎn)子1的旋轉(zhuǎn)軸7貫通定子2以及輔助軛12兩者，軸方向兩端分別由軸承4在軸線(xiàn)方向上不能變位地自如旋轉(zhuǎn)地支承在機(jī)殼4上，但是通過(guò)花鍵17b將輔助軛12的中心部花鍵嵌合在所述的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸7之上，由此將輔助軛12與轉(zhuǎn)子1一同旋轉(zhuǎn)地收納在機(jī)殼4內(nèi)。
并且，在輔助軛支承框架18的自由端內(nèi)周上，嵌著從軸方向兩側(cè)挾持住輔助軛12的外周部而配置的一對(duì)非磁性體構(gòu)成的圓環(huán)狀挾持板19，在這些圓環(huán)狀的挾持板19和輔助軛12間分別介入推力軸承20，使輔助軛12在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸7之上在軸線(xiàn)方向上不能變位。
根據(jù)上述輔助軛12的安裝結(jié)構(gòu)，可以使輔助軛12與轉(zhuǎn)子1一同、從而同步旋轉(zhuǎn)，所以可以得到以下的作用效果。
即，包含定子2產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子1的永久磁體6(參照?qǐng)D4)產(chǎn)生的磁通的、使轉(zhuǎn)矩發(fā)生磁通在輔助軛12通過(guò)時(shí)，如圖8的情況使輔助軛12靜止的結(jié)構(gòu)下，伴隨著轉(zhuǎn)矩發(fā)生磁通的變化，使輔助軛12與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步旋轉(zhuǎn)，在輔助軛12內(nèi)產(chǎn)生渦電流的同時(shí)，如圖9所示在使輔助軛12與轉(zhuǎn)子1同步旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)中，可以抑制轉(zhuǎn)矩發(fā)生磁通的變動(dòng)本身，抑制上述渦電流以及產(chǎn)生渦電流損失。
另外，將輔助軛12在旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)方向上受限時(shí)，如圖9所示通過(guò)推力軸承20由挾持板19將輔助軛12的外周部受限在軸線(xiàn)方向上的情況下，可以使輔助軛12和轉(zhuǎn)子1間的軸向間隙在整周上以及徑向整體上均勻，可以使為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的的上述軸力β(參照?qǐng)D3)保持穩(wěn)定。
接下來(lái)說(shuō)明如圖10所示的輔助軛12的安裝結(jié)構(gòu)，其也是具備了包套著轉(zhuǎn)子1和定子2的圓筒狀的輔助軛支承框架18，其基端安裝在機(jī)殼4上。
轉(zhuǎn)子1的旋轉(zhuǎn)軸7貫通定子2以及輔助軛12兩者，軸方向兩端分別由軸承4在軸線(xiàn)方向上不能變位地自如旋轉(zhuǎn)地支承在機(jī)殼4內(nèi)。并且，在輔助軛支承框架18的自由端內(nèi)周上，嵌著從軸方向兩側(cè)挾持輔助軛12的大致整體的一對(duì)非磁性體構(gòu)成的圓環(huán)狀挾持板21，在這些圓環(huán)狀的挾持板21和輔助軛12的內(nèi)周部之間分別介入推力軸承22，使輔助軛12在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸7之上不向軸線(xiàn)方向變位。
在上述輔助軛12的安裝結(jié)構(gòu)中，與圖9的輔助軛安裝結(jié)構(gòu)相同，輔助軛12與轉(zhuǎn)子1同步旋轉(zhuǎn)，因此與圖9中的同樣的作用效果，即、可以實(shí)現(xiàn)抑制轉(zhuǎn)矩發(fā)生磁通的變動(dòng)本身，并抑制輔助軛12內(nèi)產(chǎn)生渦電流的作用效果以及抑制產(chǎn)生渦電流損失的作用效果。
另外，將輔助軛12受限在旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)方向上時(shí)，如圖10所示，輔助軛12的內(nèi)周部經(jīng)由推力軸承22由挾持板21受限在軸線(xiàn)方向上的情況下，推力軸承22的周速減小，耐用性提高，同時(shí)，推力軸承22小型化，成本和重量方面也大有益處。
并且，上述實(shí)施例中，輔助軛12如圖6所示，是將多個(gè)輔助軛芯體16相對(duì)于由磁性體構(gòu)成的盤(pán)狀共用的輔助軛背承芯體17在圓周方向上等間距排列支承構(gòu)成的，但是輔助軛12除此之外如圖11所示，由將電磁鋼板23從中心部連續(xù)渦旋狀層疊而成的電磁鋼板的渦旋層疊體構(gòu)成的，或者如圖12所示由粉末壓模芯體24構(gòu)成，都可以實(shí)現(xiàn)上述各作用效果。
輔助軛12如圖11所示，由電磁鋼板23的渦旋層疊體構(gòu)成，或者如圖12所示由粉末壓模芯體24構(gòu)成，可以得到以下的作用效果。
輔助軛12如圖8所示被固定支持的情況下，因?yàn)橥ㄟ^(guò)靜止的輔助軛12的磁通的變動(dòng)在輔助軛12內(nèi)會(huì)產(chǎn)生渦電流，但是如圖11所示在由電磁鋼板23的層疊體構(gòu)成的輔助軛12中，由于在該層疊的方向上電流難以流動(dòng)(電阻變高)而在輔助軛12內(nèi)難以產(chǎn)生渦電流，另外，如圖12所示由粉末壓模芯體24構(gòu)成的輔助軛12中，由于在全方向上電流難以流動(dòng)(電阻提高)，從而在輔助軛12內(nèi)難以產(chǎn)生渦電流，因此可以減低輔助軛12內(nèi)的渦電流損失。
另外，輔助軛12如圖9以及圖10所示被旋轉(zhuǎn)支承的情況下，由于定子2的激勵(lì)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)為起因，在輔助軛12內(nèi)有產(chǎn)生渦電流的傾向，因此將輔助軛12如圖11所示由電磁鋼板23的層疊體構(gòu)成，或者如圖12所示由粉末壓模芯體24構(gòu)成，輔助軛12內(nèi)難以產(chǎn)生渦電流，從而減低輔助軛12內(nèi)的渦電流損失是很重要的。
輔助軛12如圖11所示由電磁鋼板23的層疊體構(gòu)成或如圖12所示由粉末壓模芯體24構(gòu)成的情況下，輔助軛12的軸線(xiàn)方向厚度與定子背承芯體11的軸線(xiàn)方向厚度相同或者比其厚更有利于產(chǎn)生下的作用效果，即，決定電動(dòng)機(jī)輸出的磁通線(xiàn)的條數(shù)依存于磁通路徑的最小橫斷面積，在電動(dòng)機(jī)(轉(zhuǎn)子1以及定子2)中的磁通路徑的最小橫斷面積由定子背承芯體11的磁通路徑方向的橫斷面積決定。
因此，輔助軛12如圖11所示由電磁鋼板23的層疊體構(gòu)成，或如圖12所示由粉末壓模芯體24構(gòu)成時(shí)，如上所述輔助軛12的軸線(xiàn)方向厚度大于或等于定子背承芯體11的軸線(xiàn)方向厚度的情況下，輔助軛12的磁通路徑方向的橫斷面積大于或等于定子背承芯體11的磁通路徑方向的橫斷面積，由此不會(huì)有磁通線(xiàn)的條數(shù)減少的情況可以實(shí)現(xiàn)上述作用效果的同時(shí)回避電動(dòng)機(jī)輸出降低的問(wèn)題。
權(quán)利要求
1.一種軸向間隙型電動(dòng)機(jī)，該軸向間隙型電動(dòng)機(jī)由旋轉(zhuǎn)自如地支承在機(jī)殼上的旋轉(zhuǎn)軸、與該旋轉(zhuǎn)軸連結(jié)并具有多個(gè)永久磁體的轉(zhuǎn)子和與上述轉(zhuǎn)子的軸方向側(cè)面的一面相對(duì)配置并具有多個(gè)線(xiàn)圈的定子組成，其特征在于，以不能向旋轉(zhuǎn)軸方向變位的方式收納在上述機(jī)殼內(nèi)的由磁性體形成的輔助軛與上述定子的與轉(zhuǎn)子側(cè)相反一側(cè)的軸方向側(cè)面相對(duì)設(shè)置。
2.如權(quán)利要求1所述的軸向間隙型電動(dòng)機(jī)，其特征在于，上述輔助軛以不能旋轉(zhuǎn)的方式收納在上述機(jī)殼內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的軸向間隙型電動(dòng)機(jī)，其特征在于，上述輔助軛可與上述轉(zhuǎn)子一體旋轉(zhuǎn)而收納在上述機(jī)殼內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1～3任一項(xiàng)所述的軸向間隙型電動(dòng)機(jī)，其特征在于，上述輔助軛具有多個(gè)輔助軛芯體和將上述多個(gè)輔助軛芯體在圓周方向上排列支承的盤(pán)狀的輔助軛背承芯體。
5.如權(quán)利要求4所述的軸向間隙型電動(dòng)機(jī)，其特征在于，上述定子具有將卷繞線(xiàn)圈的多個(gè)定子芯體在圓周方向上排列支承而成的盤(pán)狀的定子背承芯體，上述輔助軛背承芯體的旋轉(zhuǎn)軸方向的厚度大于或等于上述定子背承芯體的旋轉(zhuǎn)軸方向的厚度。
6.如權(quán)利要求1～3任一項(xiàng)所述的軸向間隙型電動(dòng)機(jī)，其特征在于，上述輔助軛由電磁鋼板的渦旋層疊體或粉末壓模芯體構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求6所述的軸向間隙型電動(dòng)機(jī)，其特征在于，上述定子具有將卷繞線(xiàn)圈的多個(gè)定子芯體在圓周方向上排列支承而成的盤(pán)狀的定子背承芯體，上述輔助軛的旋轉(zhuǎn)軸方向的厚度大于或等于上述定子背承芯體的旋轉(zhuǎn)軸方向的厚度。
8.如權(quán)利要求1～3所述的軸向間隙型電動(dòng)機(jī)，其特征在于，上述輔助軛其直徑大于或等于上述轉(zhuǎn)子的直徑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種軸向間隙型電動(dòng)機(jī)，其可減低作用于轉(zhuǎn)子上的軸力，減小轉(zhuǎn)子及軸承的負(fù)載，抑制轉(zhuǎn)子的面振動(dòng)。其中，轉(zhuǎn)子(1)隔著氣隙(3)與定子(2)相對(duì)配置，輔助軛(12)隔著氣隙(13)與轉(zhuǎn)子(1)的相對(duì)側(cè)相對(duì)配置。磁通Φ從轉(zhuǎn)子(1)如箭頭所示循環(huán)，磁通Φ通過(guò)轉(zhuǎn)子(1)的定子側(cè)的氣隙面(1a)，從而在轉(zhuǎn)子(1)上作用有軸力α，磁通Φ通過(guò)轉(zhuǎn)子(1)的輔助軛側(cè)的氣隙面(1b)，從而在轉(zhuǎn)子(1)上作用有軸力β。軸力β與軸力α方向相反，而抵消減小軸力α，從而可以消除由軸力α引起的轉(zhuǎn)子(1)以軸承的負(fù)載增大的問(wèn)題。
文檔編號(hào)H02K21/02GK1866692SQ20061008038
公開(kāi)日2006年11月22日 申請(qǐng)日期2006年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月17日
發(fā)明者成瀬有二, 皆川裕介, 金子雄太郎, 初田匡之 申請(qǐng)人:日產(chǎn)自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社