專利名稱：旋轉(zhuǎn)電機(jī)以及旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過向定子芯通電來驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)電機(jī)以及旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子。
背景技術(shù)：
存在關(guān)于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的現(xiàn)有技術(shù)，其中，旋轉(zhuǎn)電機(jī)包括定子，是分別卷繞有線圈的多個(gè)芯以圓環(huán)狀保持在保持環(huán) 的內(nèi)周面而形成的；轉(zhuǎn)子，是以在半徑方向上與定子相向的方式形成的(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。上述旋轉(zhuǎn)電機(jī)主要作為混合動(dòng)力車輛的車輪驅(qū)動(dòng)用的馬達(dá)而使用，使多個(gè)芯以圓環(huán)狀排列的狀態(tài)壓入于保持環(huán)的內(nèi)周面，然后將保持環(huán)安裝于馬達(dá)殼體內(nèi)。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本專利第3666727號(hào)公報(bào)；專利文獻(xiàn)2 :日本特開2008-86172號(hào)公報(bào)；專利文獻(xiàn)3 :日本特開2008-125333號(hào)公報(bào)。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問題圖10表示在多個(gè)芯以圓環(huán)狀排列并安裝于定子的保持環(huán)5的內(nèi)周面的情況下，在各芯所包含的芯齒6上產(chǎn)生的應(yīng)力的狀態(tài)。各芯齒(core tooth) 6具有齒部61，其卷繞有線圈(在圖10以及圖11中未圖示);后磁軛(backyoke)部62,其與齒部61的半徑方向外側(cè)相連接。彼此相鄰的芯齒6以使后磁軛部62的圓周方向的端部彼此對(duì)接的狀態(tài)，壓入于保持環(huán)5的內(nèi)周面。如圖10所示，由于芯齒6向保持環(huán)5壓入，所以各后磁軛部62的外周面從保持環(huán)5受到向半徑方向內(nèi)側(cè)作用的大致均等的按壓力(面壓)。另外，后磁軛部62的兩端部從相鄰的芯齒6的后磁軛部62受到圓周方向上的按壓力。因此，在失去退路的后磁軛部62的兩端部，分別容易產(chǎn)生朝向半徑方向內(nèi)側(cè)的力矩。通常，芯齒6的齒部61形成為具有規(guī)定以上的剛性，因此如上述那樣，由于在后磁軛部62的兩端部產(chǎn)生的力矩，在齒部61和后磁軛部62的接合部SP (圖10所示)容易產(chǎn)生壓縮應(yīng)力。各芯齒6是多個(gè)薄的電磁鋼板層疊而形成的，在產(chǎn)生的應(yīng)力過大的情況下，一部分電磁鋼板成為向定子的軸向彎曲的狀態(tài)，即所謂的芯齒6的壓曲。另外，在芯齒6上產(chǎn)生的應(yīng)力，使芯齒6內(nèi)的鐵損(應(yīng)力鐵損)增加，從而降低旋轉(zhuǎn)電機(jī)的效率。作為減小向保持環(huán)5安裝所引起的芯齒6的壓曲的方法，如圖11所示，可以考慮使圓弧狀的狹縫63貫通后磁軛部62的方法。由此，形成于后磁軛部62的狹縫63成為對(duì)來自保持環(huán)5的面壓進(jìn)行緩沖的緩沖部位，從而在某種程度上能夠減小芯齒6的壓曲。但是，在后磁軛部62的兩端部沒有形成狹縫63，向后磁軛部62的外周面施加的面壓能夠直接傳遞。而且，向后磁軛部62的中央部施加的面壓也通過狹縫63的外側(cè)的橋部64傳遞至兩端部。因此，與上述情況同樣，由于在后磁軛部62的兩端部產(chǎn)生的力矩，在齒部61和后磁軛部62的接合部SP產(chǎn)生壓縮應(yīng)力(圖11所示)。另外，作為將芯列固定在保持環(huán)的方法，除了上述的常溫下的壓入之外，還存在熱壓配合。其為如下方法，即，在對(duì)保持環(huán)進(jìn)行加熱而擴(kuò)大其內(nèi)徑的狀態(tài)下嵌入芯列，然后對(duì)保持環(huán)進(jìn)行冷卻使內(nèi)徑收縮，來在保持環(huán)上固定芯列。但是，即使通過這樣的方法，在冷卻后的保持環(huán)和芯列之間的過盈量大的情況下，與壓入時(shí)的情況相同，由于施加于外周面的面壓，電磁鋼板容易壓曲。為了將芯牢固地安裝到保持環(huán)上，芯和保持環(huán)之間需要規(guī)定值以上的過盈量(芯的外徑一保持環(huán)的內(nèi)徑)，該過盈量越大在芯上產(chǎn)生的應(yīng)力也越大。即，存在在保持環(huán)中牢固地保持芯和芯齒的壓曲是相對(duì)立的問題。
作為用于減小此前敘述的芯的壓曲的現(xiàn)有技術(shù)，存在在保持環(huán)的圓筒部上形成多個(gè)貫通孔的技術(shù)(參照上述專利文獻(xiàn)2)。通過在保持環(huán)上形成的貫通孔，保持環(huán)能夠向半徑方向擴(kuò)張，從而能夠減小從保持環(huán)施加于芯上的面壓。但是，相反地，由于形成有貫通孔，保持環(huán)的強(qiáng)度容易降低。另外，需要在保持環(huán)上形成多個(gè)貫通孔的工序，使保持環(huán)的制造成本增加。而且，為了緩和在芯上產(chǎn)生的應(yīng)力，提出了不進(jìn)行壓入或熱壓配合的工序，而在保持環(huán)上固定芯的方法(參照上述專利文獻(xiàn)3)。上述方法是在各芯的后磁軛部的外周面形成凹部，并且在與凹部對(duì)應(yīng)的保持環(huán)的位置形成多個(gè)貫通孔，向貫通孔和凹部中壓入銷，來將芯固定在保持環(huán)上。但是，若這樣，則需要在芯以及保持環(huán)上形成凹部或貫通孔的工序，而且必須設(shè)置壓入于芯和保持環(huán)中的銷，因此導(dǎo)致部件數(shù)量增加且制造成本增加。本發(fā)明是鑒于上述情況而提出的，其目的在于提供一種通過簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)就能夠減少因來自保持環(huán)的面壓而引起的芯齒的損傷的旋轉(zhuǎn)電機(jī)以及旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子。用于解決問題的手段為了解決上述問題，技術(shù)方案I的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的發(fā)明結(jié)構(gòu)，具有轉(zhuǎn)子，被安裝為能夠相對(duì)于殼體旋轉(zhuǎn)，定子，被設(shè)置為在轉(zhuǎn)子的半徑方向外側(cè)與轉(zhuǎn)子相向，并且具有保持環(huán)和多個(gè)芯齒，其中，所述保持環(huán)具有圓筒部并安裝在殼體上，所述多個(gè)芯齒分別被卷繞線圈，并且多個(gè)芯齒通過壓入或者熱壓配合以圓環(huán)狀排列的狀態(tài)安裝在圓筒部的內(nèi)周面；各芯齒處于安裝在保持環(huán)上安裝的狀態(tài)下，具有齒部，沿著半徑方向延伸，并被卷繞線圈，后磁軛部，與齒部的半徑方向外側(cè)相連接，并沿著圓周方向延伸；安裝于保持環(huán)上的多個(gè)芯齒，在相鄰的芯齒之間，使后磁軛部的端部彼此對(duì)接，來以圓環(huán)狀排列，各后磁軛部的外周面具有凸部，在圓周方向的中央部，相對(duì)于與定子的軸心相距恒定距離的基準(zhǔn)圓，向半徑方向外側(cè)突出，凹部，在圓周方向的兩端部，相對(duì)于基準(zhǔn)圓向半徑方向內(nèi)側(cè)凹陷。技術(shù)方案2的發(fā)明結(jié)構(gòu)，在技術(shù)方案I的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的基礎(chǔ)上，凸部以及凹部由正弦曲線或者余弦曲線形成。技術(shù)方案3的發(fā)明結(jié)構(gòu)，在技術(shù)方案I或者2的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的基礎(chǔ)上，各芯齒具有狹縫，該狹縫在從后磁軛部的外周面向半徑方向內(nèi)側(cè)位移規(guī)定距離的部位，沿著圓周方向延伸，并且沿著軸向貫通后磁軛部。
技術(shù)方案4的發(fā)明結(jié)構(gòu)，在技術(shù)方案I至3中任一項(xiàng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的基礎(chǔ)上，在芯齒中，從基準(zhǔn)圓到凸部的半徑方向距離和從基準(zhǔn)圓到凹部的半徑方向距離相同。技術(shù)方案5的發(fā)明結(jié)構(gòu)，在技術(shù)方案I至4中任一項(xiàng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的基礎(chǔ)上，從定子的軸心到后磁軛部的外周面的半徑方向長(zhǎng)度的平均值與基準(zhǔn)圓的半徑方向長(zhǎng)度相同。技術(shù)方案6的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子的發(fā)明結(jié)構(gòu)，具有保持環(huán)，具有圓筒部，多個(gè)芯齒，具有齒部以及后磁軛部，其中，所述齒部沿著半徑方向延伸，并分別被卷繞線圈，所述后磁軛部與齒部的半徑方向外側(cè)相連接，并沿著圓周方向延伸；在相鄰的芯齒之間，使后磁軛部的端部彼此對(duì)接，通過壓入或者熱壓配合以圓環(huán)狀排列的狀態(tài)將所述多個(gè)芯齒安裝在圓筒部的內(nèi)周面；各后磁軛部的外周面具有凸部，在圓周方向的中央部，相對(duì)于與定子的軸心相距恒定距離的基準(zhǔn)圓，向半徑方向外側(cè)突出，凹部，在圓周方向的兩端部，相對(duì)于基準(zhǔn)圓向半徑方向內(nèi)側(cè)凹陷。技術(shù)方案7的發(fā)明結(jié)構(gòu),在技術(shù)方案I至5中任一項(xiàng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的基礎(chǔ)上,在后磁軛 部的外周面，凸部向半徑方向外側(cè)平滑地突出，并且凹部向半徑方向內(nèi)側(cè)平滑地凹陷；凸部和凹部彼此平滑地相連接。技術(shù)方案8的發(fā)明結(jié)構(gòu)，在技術(shù)方案6的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子的基礎(chǔ)上，在后磁軛部的外周面，凸部向半徑方向外側(cè)平滑地突出，并且凹部向半徑方向內(nèi)側(cè)平滑地凹陷；凸部和凹部彼此平滑地相連接。發(fā)明的效果根據(jù)技術(shù)方案I的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，后磁軛部的外周面具有凸部，在圓周方向的中央部，相對(duì)于與定子的軸心相距恒定距離的基準(zhǔn)圓，向半徑方向外側(cè)突出；凹部，在圓周方向的兩端部，相對(duì)于基準(zhǔn)圓向半徑方向內(nèi)側(cè)凹陷。由此，能夠一邊維持后磁軛部的圓周方向的中央部從保持環(huán)接受的面壓，一邊減小后磁軛部的兩端部從保持環(huán)接受的面壓。因此，產(chǎn)生后磁軛部的兩端部的向半徑方向外側(cè)的力矩，從而能夠減小上述的向半徑方向內(nèi)側(cè)的力矩。因此，減小后磁軛部和齒部的接合部位的應(yīng)力，從而能夠防止芯齒的壓曲。也就是說，既能夠維持保持環(huán)對(duì)芯齒的保持力，又能夠減小芯齒的壓曲。另外，由于能夠減小在芯齒中產(chǎn)生的應(yīng)力，因此能夠減小芯齒內(nèi)的應(yīng)力鐵損，從而提高旋轉(zhuǎn)電機(jī)的效率。另外，包含凸部以及凹部的后磁軛部的外周面，能夠通過沖壓成形等容易地形成，而且也不必增加部件數(shù)量，因此能夠形成低成本的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。根據(jù)技術(shù)方案2的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，通過使凸部以及凹部由正弦曲線或者余弦曲線形成，來減少用于形成凸部以及凹部的運(yùn)算量，從而能夠容易地形成凸部以及凹部。根據(jù)技術(shù)方案3的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，通過使各芯齒具有沿著圓周方向延伸并沿著軸向貫通后磁軛部的狹縫，使狹縫成為緩沖部位，從而能夠減小從保持環(huán)向后磁軛部的外周面施加的面壓，從而能夠進(jìn)一步減小芯齒的壓曲。根據(jù)技術(shù)方案4的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，在芯齒中，通過使從基準(zhǔn)圓到凸部的半徑方向距離和從基準(zhǔn)圓到凹部的半徑方向距離相同，使保持環(huán)對(duì)芯齒的保持力和后磁軛部的兩端部從保持環(huán)接受的面壓的減小量保持恰當(dāng)?shù)钠胶?，從而能夠進(jìn)一步共同實(shí)現(xiàn)，維持芯齒的保持力以及減小芯齒的壓曲。
根據(jù)技術(shù)方案5的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，通過使從定子的軸心到后磁軛部的外周面的半徑方向長(zhǎng)度的平均值與基準(zhǔn)圓的半徑方向長(zhǎng)度相同，使保持環(huán)對(duì)芯齒的保持力和后磁軛部的兩端部從保持環(huán)接受的面壓的減小量進(jìn)一步保持恰當(dāng)?shù)钠胶?。根?jù)技術(shù)方案6的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子，后磁軛部的外周面具有凸部，在圓周方向的中央部，相對(duì)于與上述定子的軸心相距恒定距離的基準(zhǔn)圓，向半徑方向外側(cè)突出，凹部，在圓周方向的兩端部，相對(duì)于上述基準(zhǔn)圓向半徑方向內(nèi)側(cè)凹陷。由此，能夠一邊維持后磁軛部的圓周方向的中央部從保持環(huán)接受的面壓，一邊減小后磁軛部的兩端部從保持環(huán)接受的面壓。因此，產(chǎn)生后磁軛部的兩端部向半徑方向外側(cè)的力矩。因此，減小上述的向半徑方向內(nèi)側(cè)的力矩，減小后磁軛部和齒部的接合部位上的應(yīng)力，從而能夠防止芯齒的壓曲。也就是說，既能夠維持保持環(huán)對(duì)芯齒的保持力，又能夠減小芯齒的壓曲。另外，由于能夠減小在芯齒上產(chǎn)生的應(yīng)力，因此能夠減小芯齒內(nèi)的應(yīng)力鐵損，從而 提高旋轉(zhuǎn)電機(jī)的效率。另外，包含凸部以及凹部的后磁軛部的外周面，能夠通過沖壓成形等容易地形成，而且也不必增加部件數(shù)量，因此能夠形成低成本的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。根據(jù)技術(shù)方案7的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，通過使一同平滑地形成的凸部和凹部彼此平滑地連接，能夠進(jìn)一步減小芯齒中產(chǎn)生的應(yīng)力。根據(jù)技術(shù)方案8的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子，通過使一同平滑地形成的凸部和凹部彼此平滑地連接，能夠進(jìn)一步減小芯齒中產(chǎn)生的應(yīng)力。


圖I是示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中的電動(dòng)馬達(dá)裝載于車輛的狀態(tài)的剖視圖。圖2是圖I所示的電動(dòng)馬達(dá)的定子的俯視圖。圖3是圖2所示的定子所包含的單個(gè)芯齒的俯視圖。圖4是變形實(shí)施方式中的單個(gè)芯齒的俯視圖。圖5是用于說明形成后磁軛部的外周面形狀的方法的示意圖。圖6是用于說明后磁軛部的外周面形狀的坐標(biāo)的圖。圖7是將本實(shí)施方式中的后磁軛部的外周面形狀與現(xiàn)有技術(shù)的部件進(jìn)行比較來示出的放大圖。圖8是示出在本實(shí)施方式中的芯齒上所產(chǎn)生的應(yīng)力分布的圖。圖9是示出在現(xiàn)有技術(shù)的部件中的芯齒上所產(chǎn)生的應(yīng)力分布的圖。圖10是用于說明在芯齒上產(chǎn)生應(yīng)力的機(jī)理的示意圖。圖11是用于說明在具有狹縫的芯齒上產(chǎn)生應(yīng)力的機(jī)理的示意圖。
具體實(shí)施例方式基于圖I至圖9，對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中的電動(dòng)馬達(dá)I進(jìn)行說明。電動(dòng)馬達(dá)I(相當(dāng)于本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機(jī))是混合動(dòng)力車輛的車輪驅(qū)動(dòng)用的同步馬達(dá)。但是，本發(fā)明并不一定限定于此，而能夠應(yīng)用于在家庭用電器上設(shè)置的馬達(dá)或者用于驅(qū)動(dòng)一般的產(chǎn)業(yè)用機(jī)械的馬達(dá)等所有電動(dòng)馬達(dá)。
此外，在說明中稱為旋轉(zhuǎn)軸方向或者軸向的情況下，若沒有特別的說明，則表示沿著電動(dòng)馬達(dá)I的旋轉(zhuǎn)軸C的方向即圖I中的左右方向。另外，在圖I中，稱左方為電動(dòng)馬達(dá)I以及離合器裝置3的前方，稱右方為后方，但是這些與實(shí)際車輛上的方向無關(guān)。另外，在圖2中，省略了芯體16的線圈骨架(bobbin)162、163以及線圈164。而且，在圖6以及圖7中，省略了狹縫161d。如圖I所示，馬達(dá)殼體11 (相當(dāng)于本發(fā)明的殼體)在內(nèi)置有轉(zhuǎn)子13以及定子14的狀態(tài)下，被馬達(dá)蓋12封固前方。在馬達(dá)蓋12的前方安裝有未圖示的車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)，在馬達(dá)殼體11的后方配設(shè)有變速器(未圖不)。另外，在構(gòu)成電動(dòng)馬達(dá)I的轉(zhuǎn)子13和發(fā)動(dòng)機(jī)之間，安裝有作為濕式多板離合器的常閉型的離合器裝置3。而且，電動(dòng)馬達(dá)I通過變速器與未圖示的車輛的驅(qū)動(dòng)輪相連接，電動(dòng)馬達(dá)I的驅(qū)動(dòng)力輸入至驅(qū)動(dòng)輪。
安裝了圖I所示的電動(dòng)馬達(dá)I的車輛，在通過發(fā)動(dòng)機(jī)行駛的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)由變速器使驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)。另外，在通過電動(dòng)馬達(dá)I行駛的情況下，電動(dòng)馬達(dá)I經(jīng)由變速器使驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，使離合器裝置3分離(release)來解除發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)馬達(dá)I之間的連接。而且，電動(dòng)馬達(dá)I通過離合器裝置3被發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，還發(fā)揮發(fā)電機(jī)的功能。在馬達(dá)蓋12的內(nèi)周端通過軸承31安裝有離合器裝置3的輸入軸32，該輸入軸32能夠以旋轉(zhuǎn)軸C為中心旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)軸C也是發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)馬達(dá)I以及變速器的渦輪軸2的旋轉(zhuǎn)軸。輸入軸32與發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸相連接。另外，輸入軸32通過離合器裝置3的卡合部33與離合器外圈(clutchouter) 34相連接。通過使卡合部33卡合或脫離，使輸入軸32和離合器外圈34連接或分離。離合器外圈34與電動(dòng)馬達(dá)I的轉(zhuǎn)子13相連接，并且向半徑方向內(nèi)側(cè)延伸，在內(nèi)端與渦輪軸2花鍵嵌合。另外，在離合器外圈34和馬達(dá)殼體11的固定壁111之間安裝有軸承裝置35，以便兩者能夠進(jìn)行相對(duì)旋轉(zhuǎn)。電動(dòng)馬達(dá)I的轉(zhuǎn)子13通過離合器外圈34能夠旋轉(zhuǎn)地安裝在馬達(dá)殼體11上。轉(zhuǎn)子13是如下形成的，即，由一對(duì)保持板132a、132b夾住層疊的多個(gè)電磁鋼板131，使固定構(gòu)件133貫通上述結(jié)構(gòu)，并鉚接固定構(gòu)件133的端部，來形成轉(zhuǎn)子13。另外，在轉(zhuǎn)子13的圓周上設(shè)置有未圖不的多個(gè)場(chǎng)磁極(fieldpole)用磁鐵。一個(gè)保持板132b安裝在離合器外圈34上，由此，轉(zhuǎn)子13與離合器外圈34相連接。另外，在馬達(dá)殼體11的內(nèi)周面，以與轉(zhuǎn)子13在半徑方向上相向的方式，安裝有電動(dòng)馬達(dá)I的定子14。定子14以如下方式形成，S卩，在定子環(huán)15 (相當(dāng)于本發(fā)明的保持環(huán))的圓筒部151的內(nèi)周面，以圓環(huán)狀排列的方式安裝有旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生用的多個(gè)芯體16 (圖2所示)。定子環(huán)15是對(duì)鋼板進(jìn)行沖壓成形來形成的，如圖2所示，具有環(huán)狀的圓筒部151和外周凸緣152，所述外周凸緣152與圓筒部151的軸向的一側(cè)的端部相連接，在整周上向半徑方向外側(cè)延伸。另外，在外周凸緣152的圓周上的3個(gè)位置，分別形成有向半徑方向外側(cè)進(jìn)一步延伸的安裝凸緣153。安裝凸緣153是為了在馬達(dá)殼體11上安裝定子14而形成的，分別貫通有一個(gè)或者一對(duì)安裝孔154。在定子環(huán)15中，圓筒部151與外周凸緣152及安裝凸緣153連接的部位，在整周上形成為具有規(guī)定大小的曲率的曲面。另一方面，各芯體16具有通過使多個(gè)硅鋼板(電磁鋼板)層疊而形成的芯齒161。在芯齒161上安裝有一對(duì)線圈骨架162、163，線圈骨架162、163以包圍芯齒161的外周面的方式彼此相嵌合。而且，在線圈骨架162、163的周圍卷繞有用于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的線圈164(圖I所示)。卷繞在芯體16的周圍的線圈164,通過未圖示的總線環(huán)(bus ring)與外部的變換器(inverter)相連接。在具有上述結(jié)構(gòu)的電動(dòng)馬達(dá)I中，例如通過向線圈164供給三相交流電流，在定子14中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，借助因旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)引起的吸引力或者排斥力轉(zhuǎn)子13相對(duì)于定子14旋轉(zhuǎn)。
上述芯齒161在其安裝定子環(huán)15上的狀態(tài)下，具有齒部161a，沿著半徑方向延伸，并卷繞有線圈164 ;后磁軛部161b,與齒部161a的半徑方向外側(cè)相連接,并沿著圓周方向延伸。這樣，各芯齒161大概呈T字狀(圖3所示)。如圖2所示，安裝于定子環(huán)15的多個(gè)芯齒161，在相鄰的芯齒161之間，后磁軛部161b的端部彼此對(duì)接，由此以圓環(huán)狀排列，而形成芯列CR。另外，在各芯齒161上形成有狹縫161d，該狹縫161d在從后磁軛部161b的外周面161c向半徑方向內(nèi)側(cè)位移規(guī)定距離的部位,沿著圓周方向延伸(圖3所示)。各狹縫161d沿著軸向貫通后磁軛部161b。形成于后磁軛部161b的狹縫161d并不一定限定于圖3所示的形狀，只要在后磁軛部161b上沿著圓周方向延伸即可，可以應(yīng)用各種形狀。另外，能夠應(yīng)用于定子14的芯齒161并不一定僅限定于圖3所示的芯齒，也可以是圖4所示的沒有在后磁軛部161e上形成狹縫161d的芯齒161A。芯齒161或者芯齒161A的外周面161c并不形成為具有單一的曲率的圓弧狀。也就是說，如圖7所示，外周面161c在圓周方向的中央部具有凸部α，該凸部α相對(duì)于與定子15的軸中心相距恒定的距離而形成的真圓(下面稱為基準(zhǔn)圓Φ)向半徑方向外側(cè)平滑地突出。另外，在圓周方向的兩端部具有凹部β，該凹部β相對(duì)于基準(zhǔn)圓Φ向半徑方向內(nèi)側(cè)平滑地凹陷，凸部α和凹部β平滑地相連接。在本實(shí)施方式中，彼此平滑地連接的凸部α以及凹部β由一個(gè)正弦曲線(或者余弦曲線)形成。對(duì)凸部α以及凹部β進(jìn)行補(bǔ)充說明，在芯齒161、161Α的外周面161c上，從基準(zhǔn)圓Φ到凸部α的半徑方向距離和從基準(zhǔn)圓Φ到凹部β的半徑方向距離相同。另外，從定子14的軸中心到后磁軛部161b、161e的外周面161c的半徑方向長(zhǎng)度的平均值與基準(zhǔn)圓Φ的半徑方向長(zhǎng)度相同。下面，基于圖5以及圖6,對(duì)后磁軛部161b的外周面161c(下面稱為外周面161c)的形成方法進(jìn)行說明。圖5是表不一個(gè)芯齒161的不意圖。在圖5中，CL表不將外周面161c的圓周方向的中央和定子14的軸心連接的直線。圖5中的橫向表示，假設(shè)形成將外周面161c的各位置和定子14的軸心連接的直線，該直線與直線CL所成的角度Θ。另外，縱向表示，外周面161c的各位置離定子14的軸心的半徑方向距離R (參照?qǐng)D6)。因此，在圖5中，將上述基準(zhǔn)圓Φ用直線展開來表示。另外，圖5中的芯齒161的橫向的寬度相當(dāng)于一個(gè)芯齒161所占的在定子14的圓周上的角度Θ c(在本實(shí)施方式中為24。)。
預(yù)先所設(shè)定的定子14的規(guī)格包括定子環(huán)15的內(nèi)徑d和平均過盈量S。平均過盈量s設(shè)定為，考慮了定子環(huán)15對(duì)芯齒161的保持力以及防止芯齒161壓曲而得到的值。最開始，基于式D=d+s，來決定芯列CR的平均外徑D。平均外徑D相當(dāng)于上述基準(zhǔn)圓Φ的直徑。接著，利用定子14的規(guī)格中所包含的過盈量變化幅度(過盈量振幅)Λ s，基于式Dl=D+Λ s以及式D2=D-Λ s，分別計(jì)算出芯列CR的最大外徑Dl以及最小外徑D2。因此，D=(Dl+D2)/2。此外，過盈量振幅Λ s設(shè)定為考慮了防止芯齒161的壓曲而得到的值。接著，以外周面161c中的圓周方向的中心成為最大點(diǎn)且圓周方向的兩端部成為最小點(diǎn)的方式，描畫形成外周面161c的正弦曲線(sine curve)或者余弦曲線(cosinecurve)。下面，將作為外周面161c而形成的正弦曲線或者 余弦曲線稱為凸正弦曲線。在此，將芯列的位于凸正弦曲線的最大點(diǎn)的外徑設(shè)為計(jì)算出的最大外徑D1，將芯列的位于最小點(diǎn)的外徑設(shè)為最小外徑D2。 為了描畫凸正弦曲線，在圖5中的表示基準(zhǔn)圓Φ的直線上，從外周面161c的圓周方向的中心到兩端部(在-Θ c/2 < Θ ( Θ c/2的范圍內(nèi))，分別均等地設(shè)置規(guī)定數(shù)量η的運(yùn)算點(diǎn)EP (I)飛P (η)。雖然并不限定于此，但是例如可以在橫軸的正方向上以分割角度為1°的間隔配置12個(gè)運(yùn)算點(diǎn)EP (η)，在橫軸的負(fù)方向上以分割角度為1°的間隔配置12個(gè)運(yùn)算點(diǎn)EP (η)。接著，按照表示基準(zhǔn)圓Φ的直線上的圓周方向的中心點(diǎn)CP以及各運(yùn)算點(diǎn)ΕΡ(η)，分別利用各運(yùn)算點(diǎn)與直線CL所成的角度θ (η),基于式T (η) = ( Δ s/2) · cos θ (η),求出凸正弦曲線上的值T (η)。凸正弦曲線上的值T (η)相當(dāng)于中心點(diǎn)CP以及各運(yùn)算點(diǎn)EP(η)與外周面161c的平均外徑D之差的1/2。最后，基于式R (n)=D/2+T (n)，按照中心點(diǎn)CP以及各運(yùn)算點(diǎn)EP (η)分別計(jì)算出離定子14的軸心的半徑方向距離R U)，從而確定分別與中心點(diǎn)CP以及各運(yùn)算點(diǎn)EP (η)對(duì)應(yīng)的凸正弦曲線上的各點(diǎn)(下面稱為軌跡點(diǎn)LP (η))。之后，通過利用了 CAD系統(tǒng)等的樣條曲線的作圖方法，使運(yùn)算出的軌跡點(diǎn)LP (η)連續(xù),從而通過凸正弦曲線形成外周面161c。此外，對(duì)樣條曲線的作圖方法的詳細(xì)說明，在專利公開公報(bào)的日本特開平5-290106號(hào)等上記載。通過上述的方法，在圓周方向的中央部具有向半徑方向外側(cè)平滑地突出的凸部α，并且在圓周方向的兩端部具有向半徑方向內(nèi)側(cè)平滑地凹陷的凹部β，從而形成凸部α和凹部β平滑地連接的外周面161c (圖7所示)。在上述的方法中，外周面161c的形狀是基于各軌跡點(diǎn)LP (η)與直線CL所成的角度θ (η)和離定子14的軸心的半徑方向距離R (η)而形成的。但是，取而代之，如圖6所示，也可以將芯齒161放在XY坐標(biāo)上，基于各軌跡點(diǎn)LP (η)的XY坐標(biāo)形成外周面161c的形狀。在該情況下，利用式X (n) =R (η) · sin θ (η)以及式 Y (η) =R (η) · cos θ (η)來分別計(jì)算各軌跡點(diǎn)LP的XY坐標(biāo)。如上述那樣，多個(gè)芯體16通過熱壓配合安裝于圓筒部151的內(nèi)周面。將完成了的定子環(huán)15加熱至規(guī)定溫度,使其內(nèi)徑擴(kuò)大。使芯齒161的后磁軛部161a與加熱了的圓筒部151相互抵接，來使多個(gè)芯體16以圓環(huán)狀排列的狀態(tài)插入。
在芯體16插入于圓筒部151內(nèi)之后，定子環(huán)15被冷卻而進(jìn)行收縮，從而能夠牢固地保持各芯體16。另外，作為將芯體16安裝于定子環(huán)15內(nèi)的方法，也可以應(yīng)用常溫下的壓入。而且，在通過壓入使芯體16保持在定子環(huán)15內(nèi)的情況下，也可以在芯體16和圓筒部151之間介入粘接劑來提高其保持力。如圖I所示，安裝有芯體16的定子環(huán)15固定于馬達(dá)殼體11上。使安裝凸緣153與馬達(dá)殼體11的軸套部112抵接之后，通過使安裝螺栓17穿過安裝孔154并與軸套部112螺合，從而將安裝凸緣153安裝到馬達(dá)殼體11上。圖8是示出了利用有限元法(FEM)解析在本實(shí)施方式中的芯齒161安裝于定子環(huán)15的情況下所產(chǎn)生的應(yīng)力分布的結(jié)果的圖。另外，圖9是示出了在利用基準(zhǔn)圓Φ形成外周面161c的芯齒161上產(chǎn)生的應(yīng)力分布的圖。在圖8以及圖9中，按照各產(chǎn)生的應(yīng)力劃分的 區(qū)域f區(qū)域8中的各區(qū)域，在兩個(gè)圖中表示相互等同的應(yīng)力產(chǎn)生部位。也就是說，例如，圖8中的區(qū)域6和圖9中的區(qū)域6，表示產(chǎn)生了相互同等的應(yīng)力的情況。如圖8所示，將利用凸正弦曲線形成后磁軛部161b的外周面161c的芯齒161安裝到定子環(huán)15的情況，與將利用基準(zhǔn)圓Φ形成外周面161c的芯齒161安裝到定子環(huán)15的情況(圖9)相比，在后磁軛部161b產(chǎn)生的應(yīng)力更均勻，大大減小在齒部161a和后磁軛部161b的接合部產(chǎn)生的壓縮應(yīng)力。根據(jù)本實(shí)施方式，后磁軛部161b的外周面161c具有凸部α和凹部β。其中，凸部α在圓周方向的中央部，相對(duì)于離定子14的軸心恒定距離的基準(zhǔn)圓Φ，向半徑方向外側(cè)突出；凹部β處于圓周方向的兩端部，相對(duì)于基準(zhǔn)圓Φ向半徑方向內(nèi)側(cè)凹陷。由此，能夠一邊維持后磁軛部161b的圓周方向的中央部從定子環(huán)15接受的面壓，一邊減小后磁軛部161b的兩端部從定子環(huán)15接受的面壓。因此，產(chǎn)生后磁軛部161b的兩端部的向半徑方向外側(cè)的力矩，從而能夠減小上述的向半徑方向內(nèi)側(cè)的力矩。因此，能夠減小后磁軛部161b和齒部161a的接合部位中的應(yīng)力，從而能夠防止芯齒161的壓曲。也就是說，既能夠維持定子環(huán)15對(duì)芯齒161的保持力，又能夠減小芯齒161的壓曲。另外，由于能夠減小芯齒161中發(fā)生的應(yīng)力，因此能夠減小芯齒161內(nèi)的應(yīng)力鐵損，從而能夠提聞電動(dòng)馬達(dá)I的效率。另外，包含凸部α以及凹部β的后磁軛部161b的外周面能夠通過沖壓成形等容易地形成，也不必增加部件數(shù)量，因此可以形成低成本的電動(dòng)馬達(dá)I。另外，通過由正弦曲線或者余弦曲線來形成凸部α以及凹部β，減少用于形成凸部α以及凹部β的運(yùn)算量，從而能夠容易地形成凸部α以及凹部β。另外,各芯齒161通過具有沿著圓周方向延伸且沿著軸向貫通后磁軛部161b的狹縫161d，使狹縫161d成為緩沖部位，從而能夠減小從定子環(huán)15向后磁軛部161b的外周面161c施加的面壓，能夠進(jìn)一步減小芯齒161的壓曲。另外,在芯齒161中，通過使從基準(zhǔn)圓Φ到凸部α的半徑方向距離和從基準(zhǔn)圓Φ到凹部β的半徑方向距離相同，使定子環(huán)15對(duì)芯齒161的保持力和后磁軛部161b的兩端部從定子環(huán)15接受的面壓的減小量保持恰當(dāng)?shù)钠胶?，從而進(jìn)一步能夠共同實(shí)現(xiàn)，維持對(duì)芯齒161的保持力以及減小芯齒161的壓曲。
另外，通過使從定子14的軸中心到后磁軛部161b的外周面161c的半徑方向長(zhǎng)度的平均值與基準(zhǔn)圓Φ的半徑方向長(zhǎng)度相同，能夠使定子環(huán)15對(duì)芯齒161的保持力和后磁軛部161b的兩端部從定子環(huán)15接受的面壓的減小量進(jìn)一步保持恰當(dāng)?shù)钠胶?。另外，通過使一同平滑地形成的凸部α和凹部β彼此平滑地連接，能夠進(jìn)一步減小在芯齒161中產(chǎn)生的應(yīng)力?！雌渌麑?shí)施方式〉本發(fā)明并不限定于上述的實(shí)施方式，能夠進(jìn)行如下的變形或者擴(kuò)充。在形成后磁軛部161b的外周面161c的情況下，并不一定使用凸正弦曲線，也可以利用二次函數(shù)曲線等來形成凸部α以及凹部β。本發(fā)明不僅應(yīng)用于將多個(gè)電磁鋼板層疊而形成的芯齒中，也能夠應(yīng)用于將金屬磁性粉末加壓成形而形成的芯齒中。 另外，本發(fā)明中的電動(dòng)馬達(dá)I能夠應(yīng)用于同步馬達(dá)、感應(yīng)馬達(dá)、直流馬達(dá)或者除此之外的所有旋轉(zhuǎn)電機(jī)。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)以及旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子能夠利用于混合動(dòng)力車輛或者電動(dòng)汽車等四輪車輛、兩輪車輛以及另外的車輛或者另外的家庭電機(jī)或者產(chǎn)業(yè)用機(jī)械。附圖標(biāo)記的說明在附圖中，I表不電動(dòng)馬達(dá)(旋轉(zhuǎn)電機(jī))，11表不馬達(dá)殼體(殼體)，13表不轉(zhuǎn)子，14表不定子，15表不定子環(huán)(保持環(huán))、151表不圓筒部，161、16IA表不芯齒，161a表不齒部，161b、161e表不后磁軛部，161c表不外周面，161d表不狹縫，164表不線圈，α表不凸部，β表示凹部，Φ表示基準(zhǔn)圓。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)， 具有: 轉(zhuǎn)子，被安裝為能夠相對(duì)于殼體旋轉(zhuǎn)， 定子，被設(shè)置為在上述轉(zhuǎn)子的半徑方向外側(cè)與上述轉(zhuǎn)子相向，并且具有保持環(huán)和多個(gè)芯齒，其中，上述保持環(huán)具有圓筒部并安裝在上述殼體上，上述多個(gè)芯齒分別被卷繞線圈，并且多個(gè)芯齒通過壓入或者熱壓配合以圓環(huán)狀排列的狀態(tài)安裝在上述圓筒部的內(nèi)周面；各上述芯齒在其安裝在上述保持環(huán)上的狀態(tài)下， 具有: 齒部，沿著半徑方向延伸，并被卷繞上述線圈， 后磁軛部，與上述齒部的半徑方向外側(cè)相連接，并沿著圓周方向延伸； 安裝于上述保持環(huán)上的多個(gè)上述芯齒，在相鄰的上述芯齒之間，使上述后磁軛部的端部彼此對(duì)接，來以圓環(huán)狀排列， 該旋轉(zhuǎn)電機(jī)的特征在于， 各上述后磁輒部的外周面具有 凸部，在圓周方向的中央部，相對(duì)于與上述定子的軸心相距恒定距離而形成的基準(zhǔn)圓，向半徑方向外側(cè)突出， 凹部，在圓周方向的兩端部，相對(duì)于上述基準(zhǔn)圓向半徑方向內(nèi)側(cè)凹陷。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，上述凸部以及上述凹部由正弦曲線或者余弦曲線形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或者2所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，各上述芯齒具有狹縫，所述狹縫在從上述后磁軛部的外周面向半徑方向內(nèi)側(cè)位移規(guī)定距離的部位，沿著圓周方向延伸，并且沿著軸向貫通上述后磁軛部。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，在上述芯齒中，從上述基準(zhǔn)圓到上述凸部的半徑方向距離和從上述基準(zhǔn)圓到上述凹部的半徑方向距離相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，從上述定子的軸心到上述后磁軛部的外周面的半徑方向長(zhǎng)度的平均值與上述基準(zhǔn)圓的半徑方向長(zhǎng)度相同。
6.—種旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子， 具有 保持環(huán)，具有圓筒部， 多個(gè)芯齒，具有齒部以及后磁軛部，其中，上述齒部沿著半徑方向延伸，并分別被卷繞線圈，上述后磁軛部與上述齒部的半徑方向外側(cè)相連接，并沿著圓周方向延伸；在相鄰的上述芯齒之間，使上述后磁軛部的端部彼此對(duì)接，通過壓入或者熱壓配合以圓環(huán)狀排列的狀態(tài)將上述多個(gè)芯齒安裝在上述圓筒部的內(nèi)周面； 該旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子的特征在于， 各上述后磁輒部的外周面具有 凸部，在圓周方向的中央部，相對(duì)于與上述定子的軸心相距恒定距離的基準(zhǔn)圓，向半徑方向外側(cè)突出， 凹部，在圓周方向的兩端部，相對(duì)于上述基準(zhǔn)圓向半徑方向內(nèi)側(cè)凹陷。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，在上述后磁輒部的外周面，上述凸部向半徑方向外側(cè)平滑地突出，并且上述凹部向半徑方向內(nèi)側(cè)平滑地凹陷；上述凸部和上述凹部彼此平滑地相連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子，其特征在于，在上述后磁輒部的外周面，上述凸部向半徑方向外側(cè)平滑地突出，并且上述凹部向半徑方向內(nèi)側(cè)平滑地凹陷；上述凸部和上述凹部彼此平滑地相連接。
全文摘要
通過在圓筒狀的保持環(huán)上以圓環(huán)狀排列的狀態(tài)保持多個(gè)芯體，來形成旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子。各芯體所包含的芯齒在安裝在保持環(huán)上的狀態(tài)下，具有齒部，沿著半徑方向延伸，并被卷繞線圈，后磁軛部，與齒部的半徑方向外側(cè)相連接，并沿著圓周方向延伸。后磁軛部的外周面具有凸部，在圓周方向的中央部，相對(duì)于與定子的軸心相距恒定距離的基準(zhǔn)圓，向半徑方向外側(cè)突出，凹部，在圓周方向的兩端部，相對(duì)于基準(zhǔn)圓向半徑方向內(nèi)側(cè)凹陷。
文檔編號(hào)H02K1/18GK102906966SQ20118002465
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2011年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月2日
發(fā)明者佐藤知宏 申請(qǐng)人:愛信精機(jī)株式會(huì)社