非晶質(zhì)分割鐵芯定子以及利用該定子的軸向間隙型馬達的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及非晶質(zhì)分割鐵芯定子及利用該定子的軸向間隙型非晶質(zhì)分割鐵芯馬達，上述非晶質(zhì)分割鐵芯定子及利用該定子的軸向間隙型非晶質(zhì)分割鐵芯馬達由于能夠最大化多個分割鐵芯與磁鐵間的相向面積，提高線圈填充因數(shù)，并利用非晶質(zhì)合金粉末成型，因此，能夠最小化渦流損耗（鐵芯損耗）。本發(fā)明的非晶質(zhì)分割鐵芯定子及利用該定子的軸向間隙型非晶質(zhì)分割鐵芯馬達，其特征在于，包括：旋轉(zhuǎn)軸，兩端部以能夠旋轉(zhuǎn)的方式支撐，環(huán)形的第一磁軛及第二磁軛，中央部分別與上述旋轉(zhuǎn)軸相結(jié)合，并以留有間隔的方式配置，第一轉(zhuǎn)子及第二轉(zhuǎn)子，在上述第一磁軛及第二磁軛的內(nèi)側(cè)面設(shè)有以相向的極性方式安裝的多個磁鐵，以及定子，配置在上述第一轉(zhuǎn)子及第二轉(zhuǎn)子之間，分別設(shè)有纏繞線圈的多個分割鐵芯；上述多個分割鐵芯由非晶質(zhì)金屬粉末成型。
【專利說明】非晶質(zhì)分割鐵芯定子以及利用該定子的軸向間隙型馬達
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種非晶質(zhì)分割鐵芯定子以及利用該定子的軸向間隙型馬達，尤其涉及一種由于能夠最大化多個分割鐵芯與磁鐵間的相向面積，提高線圈填充因數(shù)(fillfactor)，并隨著將多個分割鐵芯通過線軸間的凹凸結(jié)合進行組裝，或者通過固定用輔助物進行組裝，能夠省略插入注射成型，因此，容易制作，并且，還利用非晶質(zhì)合金粉末成型，因此，能夠最小化渦流損耗(鐵芯損耗)的非晶質(zhì)分割鐵芯定子以及利用該定子的軸向間隙型馬達。
【背景技術(shù)】
[0002]將無刷直流(BLDC，brushless dc)馬達根據(jù)定子鐵芯是否存在來分類，一般分為具有杯子(圓筒)結(jié)構(gòu)的鐵芯型(或徑向間隙型)和無芯型(或軸向間隙型)。
[0003]鐵芯型結(jié)構(gòu)的無刷直流馬達為了在內(nèi)周部形成的多個突起具有電磁鐵結(jié)構(gòu)，分為內(nèi)部磁鐵型和外部磁鐵型，上述內(nèi)部磁鐵型由纏繞線圈的圓筒形定子和由圓筒形永久磁鐵形成的轉(zhuǎn)子構(gòu)成，上述外部磁鐵型由定子對在外周部形成的多個突起以上下方向纏繞線圈，并在其外部由多極磁化的圓筒形永久磁鐵組成的轉(zhuǎn)子構(gòu)成。
[0004]在現(xiàn)有的外部磁鐵型無刷直流馬達的磁通的主路徑是在回轉(zhuǎn)子的永久磁鐵中進行，并通過空隙形成通過固定子的定子重新與永久磁鐵向磁軛的方向進行的磁氣回路。
[0005]在內(nèi)部磁鐵型的情況下，纏繞線圈的定子鐵芯的多個“T型”鐵芯部從外部向內(nèi)側(cè)方向突出地形成，各鐵芯部的內(nèi)側(cè)終端部形成規(guī)定直徑的圓，并在其內(nèi)部的空間安裝回轉(zhuǎn)子，上述回轉(zhuǎn)子在包括旋轉(zhuǎn)軸的圓筒形的永久磁鐵或在中心包括旋轉(zhuǎn)軸的圓筒形磁軛上附著環(huán)形的永久磁鐵。馬達旋轉(zhuǎn)的方式與上述外部磁鐵型相同。
[0006]這些鐵芯型無刷直流馬達是，磁氣回路以軸為中心向徑向方向具有對稱的結(jié)構(gòu)，因此，軸方向振動性噪音低，適合低速旋轉(zhuǎn)，并且，由于空隙對磁路的方向所占有的部分極其少，因此，即使采用性能低的磁鐵或者減少磁鐵的量，也能得到較高的磁通密度，因此，具有扭矩大、效率高的優(yōu)點。
[0007]但是，這些磁軛結(jié)構(gòu)具有如下缺點，即，在制作定子時，會因磁軛(yoke，軛鐵)的材料損失大，且在批量生產(chǎn)時磁軛的復雜的結(jié)構(gòu)，使得在磁軛纏繞線圈時，需要使用特殊的高價的專用繞線器，且在制作定子時模具投資費較高，從而需要較高的設(shè)備投資費用。
[0008]另一方面，為了改善上述鐵芯型無刷直流馬達的缺點，本 申請人:通過韓國專利登錄第213571號，作為利用無芯型軸向間隙型無刷直流馬達，提出過相互抵消回轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的軸方向振動同時，還能將扭矩增加兩倍以上的雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。
[0009]如上所述的現(xiàn)有的雙轉(zhuǎn)子方式的無刷直流馬達對定子及旋轉(zhuǎn)軸形成對稱結(jié)構(gòu)的磁氣回路，從而根據(jù)第一轉(zhuǎn)子及第二轉(zhuǎn)子和定子，使定子線圈比單一轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)增加兩倍，場磁鐵也增加2倍，因此，使驅(qū)動電流及磁通密度增加到2倍，從而比起相同的軸向間隙型單一轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，能夠獲得至少兩倍以上的扭矩。
[0010]雖然這些軸向間隙型無芯方式的馬達具有諸多優(yōu)點，但電樞繞組所占的部分由空隙形成，從而磁氣電阻較高，與使用的磁鐵量相比，空隙的磁通密度低，因此，馬達的效率低。
[0011]并且，為了體現(xiàn)高扭矩的馬達，弱項增加電驅(qū)線圈的圈數(shù)，就需要再增加空隙，因此，反而會減少磁通密度，從而導致效率更減少的結(jié)果。
[0012]因此，軸向間隙型無芯方式的馬達與同等功率的徑向間隙型鐵芯式相比，具有需要使用高性能磁鐵或者增加磁鐵量的缺點，并最終引起產(chǎn)品價格上升的問題。進而，為了提高功率，當增加線圈纏繞量時，與此成正比，增加與轉(zhuǎn)子的空隙(因為是空心結(jié)構(gòu))，因此，隨著磁氣電阻的增加，存在引起馬達效率減少的問題。
[0013]并且，在韓國公開專利10-2010-31688號，提出了一種軸向間隙型旋轉(zhuǎn)機器，上述軸向間隙型旋轉(zhuǎn)機器在不會減少磁通量的情況下，根據(jù)離心率或者熱循環(huán)運轉(zhuǎn)，也能使磁鐵不會散開，且堅固地固定在轉(zhuǎn)子磁軛。
[0014]上述韓國公開專利10-2010-31688號為此提出了在旋轉(zhuǎn)板與定子相對的面設(shè)有凹部，且嵌在凹部，使得永久磁鐵從旋轉(zhuǎn)板的表面具有突出部的結(jié)構(gòu)，但與韓國專利登錄第213571號相同，由于是無芯方式的馬達，如果為了提高功率而增加線圈量，就會與此成正t匕，來增加與轉(zhuǎn)子的空隙(因為是空心結(jié)構(gòu))，從而隨著磁氣電阻的增加，存在引起馬達效率減少的問題。并且，韓國公開專利10-2010-31688號由于使用桿型磁鐵，因此，無法提出與定子線圈的相向面積最優(yōu)化的結(jié)構(gòu)。
[0015]為了克服這些問題，本 申請人:在韓國專利登錄第440514號，提出了軸向間隙型鐵芯形態(tài)的馬達。
[0016]但是現(xiàn)有的上述軸向間隙型鐵芯形態(tài)的馬達由纏繞定子線圈的多個分割鐵芯以正四角形狀組成，并與此相向的轉(zhuǎn)子的多個磁鐵以梯形或正四角形狀組成，因此，是定子鐵芯與相對置的轉(zhuǎn)子磁鐵的相向面積未能最優(yōu)化的結(jié)構(gòu)。進而，隨著分割鐵芯形成四角形，由于相互間的間距較寬，因此，是線圈填充因數(shù)(fill factor)低的結(jié)構(gòu)。
[0017]尤其，現(xiàn)有的上述軸向間隙型鐵芯形態(tài)的馬達，在纏繞線圈的絕緣體線軸中插入分割鐵芯的一部分，接著向線軸的反方向組裝分割鐵芯的剩余部分，并通過斂縫粘接兩部分，從而完成分割鐵芯。在此情況下，將制造的電驅(qū)排列在印刷電路板(PCB)進行固定，并結(jié)線后注射成型，從而制作了定子。
[0018]但是現(xiàn)有的上述軸向間隙型鐵芯形態(tài)的馬達是由纏繞線圈的多個分割鐵芯通過插入注射成型形成一體化的結(jié)構(gòu)，從而追加插入注射成型的工序，因此,不僅會增加作業(yè)量，還因插入注射成型是必須的重要條件而提高了制作費用。同時，為了對纏繞絕緣體線軸的線圈進行相互結(jié)線，額外使用印刷電路板，并因這些復雜繁瑣的制作工序，存在工作效率下降的問題。
[0019]另一方面，定子鐵芯一般是將0.35?0.5mm厚度的多個娃鋼板按預定形狀成型后，對此層壓而成的，而在一體型鐵芯的情況下，因用于纏繞線圈的插槽的影響，使空隙中的磁通密度不均勻，從而發(fā)生扭矩不均勻的齒槽扭矩現(xiàn)象和扭矩脈動。
[0020]用于降低上述齒槽扭矩和扭矩脈動的方法有定子鐵芯上多鉆插槽，或者形成輔助凸極或輔助插槽，或者采用歪斜(skew)結(jié)構(gòu)。
[0021]并且，在徑向間隙型馬達的情況下，與磁鐵相向的齒的中央部與磁鐵鄰近，且設(shè)計成齒的前端部形狀，使得越接近兩側(cè)端部距離越遠，但由于這是由具有相同形狀的多個電子鋼板層壓而成的鐵芯，因此，只能對某一個的軸方向適用循環(huán)處理。
[0022]進而，作為減少基于扭矩脈動的噪音的方法，在磁鐵實施歪斜(skew)磁化，或?qū)ι刃未盆F的兩側(cè)進行邊緣加工(修整)，使得磁力線的分布形成正弦波。
[0023]但是，如上所述的解決方法存在只能對某一種軸方向?qū)嵤┭h(huán)處理，或發(fā)生線圈纏繞的困難，或很難線軸成型或者磁化費用昂貴的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0024]技術(shù)問題
[0025]本發(fā)明的目的在于，為了解決上述問題，提供非晶質(zhì)分割鐵芯定子及利用該定子的軸向間隙型馬達，上述非晶質(zhì)分割鐵芯定子及利用該定子的軸向間隙型馬達既能最大化多個分割鐵芯和磁鐵間的相向面積，還能提高線圈填充因數(shù)(fill factor)。
[0026]并且，本發(fā)明的另一目的在于，提供非晶質(zhì)分割鐵芯定子及利用該定子的軸向間隙型馬達，上述非晶質(zhì)分割鐵芯定子及利用該定子的軸向間隙型馬達隨著將多個分割鐵芯通過線軸間的凹凸結(jié)合進行組裝，或者通過固定用輔助物進行組裝，能夠省略插入注射成型，容易制作，并對于相同的相，每個分割鐵芯都連續(xù)纏繞線圈，從而能夠省略用于線圈間的連接的額外的印刷電路板(PCB )。
[0027]進而，本發(fā)明的再一目的在于，提供非晶質(zhì)分割鐵芯定子及利用該定子的軸向間隙型馬達，上述非晶質(zhì)分割鐵芯定子及利用該定子的軸向間隙型馬達的分割鐵芯利用非晶質(zhì)合金粉末來成型，因此，能夠最小化渦流損耗(鐵芯損耗)，從而能夠?qū)νǔ＿m用于電子自動車的50000rpm以上的高速旋轉(zhuǎn)馬達進行小型化。。
[0028]并且，本發(fā)明的又一目的在于，提供非晶質(zhì)分割鐵芯定子及利用該定子的軸向間隙型馬達，上述非晶質(zhì)分割鐵芯定子及利用該定子的軸向間隙型馬達通過對非晶質(zhì)合金粉末進行成型來表現(xiàn)，使得在與磁鐵相向的分割鐵芯露出面，向放射方向和/或圓周方向具有曲面形狀，從而獲得正弦波電動勢(EMF, Electromotive Force),由此能夠減少由于扭矩脈動的振動而產(chǎn)生的噪音。
[0029]技術(shù)問題解決手段
[0030]為了達成上述目的，本發(fā)明提供一種軸向間隙型非晶質(zhì)分割鐵芯馬達，其特征在于，包括:旋轉(zhuǎn)軸，兩端部以能夠旋轉(zhuǎn)的方式被支撐，環(huán)形的第一磁軛及第二磁軛，以留有間隔的方式配置，中央部分別與上述旋轉(zhuǎn)軸相結(jié)合，第一轉(zhuǎn)子及第二轉(zhuǎn)子，具有多個磁鐵，所述多個磁鐵以極性相向的方式安裝在上述第一磁軛及第二磁軛的內(nèi)側(cè)面，以及定子，配置在上述第一轉(zhuǎn)子及第二轉(zhuǎn)子之間，具有分別纏繞有線圈的多個分割鐵芯；上述多個分割鐵芯由非晶質(zhì)金屬粉末成型。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的另一特征，本發(fā)明提供一種軸向間隙型非晶質(zhì)分割鐵芯馬達，其特征在于，包括:殼體，旋轉(zhuǎn)軸，以能夠旋轉(zhuǎn)的方式被支撐在上述殼體內(nèi)，轉(zhuǎn)子，包括磁軛及多個磁鐵,上述磁軛能夠以上述旋轉(zhuǎn)軸為中心軸與上述旋轉(zhuǎn)軸一體旋轉(zhuǎn)，上述多個磁鐵分別以扇狀形成，且以留有間隔的方式環(huán)形地配置在上述磁軛的一面，以及定子，以留有間隔地與上述轉(zhuǎn)子的磁鐵相向的方式固定在殼體，在線圈纏繞空間纏繞多個線圈，上述線圈纏繞空間在分別以扇狀環(huán)形地配置的多個分割鐵芯的外周形成；上述多個分割鐵芯由非晶質(zhì)金屬粉末成型。[0032]根據(jù)本發(fā)明的再一特征，本發(fā)明提供一種軸向間隙型非晶質(zhì)分割鐵芯馬達，其特征在于，包括:殼體，旋轉(zhuǎn)軸，以能夠旋轉(zhuǎn)的方式被支撐在上述殼體內(nèi)；第一轉(zhuǎn)子及第二轉(zhuǎn)子，包括第一磁軛及第二磁軛和多個磁鐵，上述第一磁軛及第二磁軛能夠與上述旋轉(zhuǎn)軸一體旋轉(zhuǎn)，且中央部分別以留有間隔的方式與上述旋轉(zhuǎn)軸相向配置，上述多個磁鐵分別以扇狀形成在上述第一磁軛及第二磁軛的內(nèi)側(cè)面，并以環(huán)形形狀配置，以及定子，配置在上述第一轉(zhuǎn)子及第二轉(zhuǎn)子之間，以留有間隔地與上述轉(zhuǎn)子的磁鐵相向的方式固定在殼體，在線圈纏繞空間纏繞多個線圈，上述線圈纏繞空間在分別以扇狀環(huán)形地配置的多個分割鐵芯的外周形成；上述多個分割鐵芯由非晶質(zhì)金屬粉末成型。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的又一特征，本發(fā)明提供一種非晶質(zhì)分割鐵芯定子，用于軸向間隙型非晶質(zhì)分割鐵芯馬達，其特征在于，包括:多個分割鐵芯，分別以扇狀形成，且在外周部設(shè)有溝槽形的線圈纏繞空間，并以環(huán)形的形式配置，多個線軸，用于使上述多個分割鐵芯的溝槽形的線圈纏繞空間絕緣，以及線圈，纏繞在上述線軸的線圈纏繞空間；上述多個分割鐵芯由非晶質(zhì)金屬粉末成型。
[0034]發(fā)明的效果
[0035]如上所述，本發(fā)明具有以下優(yōu)點，即，能夠最大化與多個分割鐵芯相向的磁鐵間的相向面積，且纏繞分割鐵芯或線軸的線圈防止分割鐵芯或線軸向外側(cè)突出，來提高線圈填充因數(shù)(fill factor)，從而使馬達效率最大化，上述多個分割鐵芯制作成扇狀，并配置成放射狀，。
[0036]并且，本發(fā)明隨著通過多個線軸間的凹凸結(jié)合或固定用輔助物來進行組裝，從而能夠省略額外的插入注射成型，并隨著由分割鐵芯結(jié)構(gòu)形成，能夠使用費用低廉的通用纏繞器，對于相同的相，每個分割鐵芯連續(xù)纏繞線圈，從而能夠省略用于線圈間連接的額外的印刷電路板，因此，容易制作，并能夠提高工作效率。
[0037]進而，本發(fā)明在制作分割鐵芯時，利用非晶質(zhì)金屬粉末成型或在非晶質(zhì)金屬粉末中混合結(jié)晶質(zhì)金屬粉末來成型，因此，能夠最小化渦流耗損(鐵芯耗損)，從而能夠?qū)νǔ＿m用于對50000rpm以上的高速旋轉(zhuǎn)馬達進行小型化。
[0038]并且，本發(fā)明當中，與磁鐵相向的分割鐵芯的露出面體現(xiàn)向放射方向和/或圓周方向形成曲面形狀，來獲得正弦波電動勢(EMF, Electromotive Force),從而減少由于扭矩脈動的振動而產(chǎn)生的噪音。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0039]圖1是表示本發(fā)明第一實施例的軸向間隙型非晶質(zhì)分割鐵芯馬達的剖視圖。
[0040]圖2是表不圖1所不的非晶質(zhì)分割鐵芯的立體圖。
[0041]圖3是表示在圖2所示的非晶質(zhì)分割鐵芯纏繞線圈的狀態(tài)的圖。
[0042]圖4是表示在圖3所示的非晶質(zhì)分割鐵芯結(jié)合線軸的狀態(tài)的俯視圖。
[0043]圖5是沿著圖4所示的V-V線表示的剖視圖。
[0044]圖6是表示利用在線軸上形成的凹凸結(jié)合結(jié)構(gòu)，將圖4所示的多個非晶質(zhì)分割鐵芯組裝成環(huán)形的定子的俯視圖。
[0045]圖7是表示用于插入多個非晶質(zhì)分割鐵芯的鐵芯固定用輔助物的俯視圖。
[0046]圖8是表示通過圖7所示的鐵芯固定用輔助物，將多個非晶質(zhì)分割鐵芯組裝成環(huán)形的定子的俯視圖。
[0047]圖9是表示圖1所示的第一轉(zhuǎn)子的圖。
[0048]圖10是表示圖9所示的背軛的圖。
[0049]圖11是表示本發(fā)明第二實施例的軸向間隙型非晶質(zhì)分割鐵芯馬達的剖視圖。【具體實施方式】
[0050]以下，參照附圖詳細說明本發(fā)明一實施例的軸向間隙型非晶質(zhì)分割鐵芯馬達。
[0051]參照圖1，本發(fā)明第一實施例的軸向間隙型非晶質(zhì)分割鐵芯馬達包括殼體10、旋轉(zhuǎn)軸15、定子30、第一轉(zhuǎn)子51及第二轉(zhuǎn)子53。
[0052]殼體10由設(shè)有空間部的桶狀形成，上述空間部包括驅(qū)動印刷電路板17、定子30、第一轉(zhuǎn)子51及第二轉(zhuǎn)子53。殼體10的上測封閉，下測通過蓋13來封閉。上述殼體10設(shè)有驅(qū)動印刷電路板17，上述驅(qū)動印刷電路板17的內(nèi)側(cè)安裝有驅(qū)動器IC (未圖示)。
[0053]上述驅(qū)動印刷電路板17被蓋13支撐，或者配置在蓋13和第二轉(zhuǎn)子53之間的空間或者配置在旋轉(zhuǎn)軸15的外部。
[0054]并且，殼體10可以由圓筒部和上部及下步蓋構(gòu)成，上述圓筒部與定子30以一體方式形成，上述上部及下部蓋與圓筒部的上/下部相結(jié)合。
[0055]旋轉(zhuǎn)軸15分別在殼體10和蓋13以能夠分別旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)置。上述旋轉(zhuǎn)軸15的一側(cè)貫通殼體10，且通過向內(nèi)側(cè)的軸承殼體12插入的軸承12a，以能夠旋轉(zhuǎn)的方式被支撐，而旋轉(zhuǎn)軸15的另一端則通過向蓋13的內(nèi)側(cè)的軸承殼體14插入的軸承14a，以能夠旋轉(zhuǎn)的方式被支撐。
[0056]定子30設(shè)置在第一轉(zhuǎn)子51及第二轉(zhuǎn)子53之間，且在中央貫通旋轉(zhuǎn)軸15。并且，上述定子30在外周部對殼體10的內(nèi)周部壓接地進行固定，或者在用于形成對多個分割鐵芯31形成一體化的定子支撐體時,形成殼體10的一部分,并能與殼體以一體方式形成。
[0057]上述定子30如圖6或圖8所示，包括環(huán)形配置的多個分割鐵芯31和纏繞上述多個分割鐵芯31的線圈33。
[0058]上述多個分割鐵芯31如圖2所示，大致以扇狀相同地形成。如此，將上述分割鐵芯31制作成扇狀的情況下，以旋轉(zhuǎn)軸15為中心，排列成放射狀(參照圖6及圖8)時，增大分割鐵芯31的有效面積，從而能夠在最大限度地利用空間，并由此最大化與第一轉(zhuǎn)子51及第二轉(zhuǎn)子53的磁鐵52、54之間的相向面積，從而能夠最小化磁通泄露(損失)。
[0059]如上所述的多個分割鐵芯31能夠?qū)⒎蔷з|(zhì)金屬粉末和粘結(jié)劑混合成型，或者將非晶質(zhì)金屬粉末、軟磁特性優(yōu)秀的結(jié)晶質(zhì)金屬粉末及粘結(jié)劑按預定的比率混合成型。在這種情況下，與采用100%的非晶質(zhì)金屬粉末相比，將金屬粉末按預定比率混合的情況更能解決高壓燒結(jié)的困難，還能提高導磁率。
[0060]并且，上述多個分割鐵芯31沿著扇狀的線圈纏繞部31b的側(cè)面，由第一突緣31c及第二突緣32d以扇狀相向形成，從而在第一突緣31c及第二突緣32d之間確保由線圈33纏繞的溝槽結(jié)構(gòu)的線圈纏繞空間31a (參照圖2)。由此，多個分割鐵芯31即使在分別纏繞線圈33的線軸41 (參照圖6)之間形成結(jié)合，也因線圈33不會向線軸41的外側(cè)突出，導致在連接各線軸31進行組裝的情況下，解除線軸間相互干擾的問題，并最終最大化線圈的填充因數(shù)(fill factor)，從而能夠提高馬達效率。[0061]參照圖4及圖5，上述線軸41除了扇狀的分割鐵芯31的兩側(cè)面之外，以利用絕緣樹脂的插入注射方法形成為一體，使得利用絕緣樹脂來圍繞溝槽結(jié)構(gòu)的線圈纏繞空間31a。這種情況下，上述線軸41以圍繞分割鐵芯31的扇狀的第一突緣31c及第二突緣31d的方式形成，結(jié)果大致以對應于分割鐵芯31的形狀的扇狀形成，并在內(nèi)側(cè)43插入分割鐵芯31。
[0062]并且，線軸41如圖6，沿著與軸方向平行的方向，在一側(cè)形成結(jié)合突起45，另一側(cè)形成結(jié)合孔47，使得以環(huán)形組裝時，鄰接的線軸41之間形成相互結(jié)合。
[0063]優(yōu)選地，上述多個線軸41對相同的相，連續(xù)纏繞線圈33后，如圖6，利用結(jié)合突起45和結(jié)合孔47與相鄰的線軸41連接，并組裝成環(huán)形，以最小化分割鐵芯31之間線圈33的端子連接。并且，在組成利用上述結(jié)合突起45和結(jié)合孔47的相互結(jié)合后，將結(jié)合突起45的突出的前端部通過熱熔敷進行固定，從而能夠省略樹脂模塑處理。
[0064]在此情況下，組裝成環(huán)形時，在鄰接的線軸41之間能夠形成相互結(jié)合的結(jié)合結(jié)構(gòu)，也能采用上述結(jié)合突起45和結(jié)合孔47以外的眾所周知的某個凹凸結(jié)合結(jié)構(gòu)或者單元結(jié)合結(jié)構(gòu)。
[0065]進而，以這種方式組裝的多個分割鐵芯31是為了一體化、耐久性強化及防水用密封進行樹脂模塑處理，從而能夠形成定子支撐體。在這種定子支撐體能夠附加軸承結(jié)構(gòu)物，用于以能夠旋轉(zhuǎn)的方式支撐與殼體10的組裝結(jié)構(gòu)和/或旋轉(zhuǎn)軸。
[0066]另一方面，如上所述，多個分割鐵芯31能夠通過多個線軸41進行相互組裝，但并不局限于此，而是如圖7及圖8所示，能夠通過固定用輔助物49進行組裝或者臨時組裝。
[0067]如圖7，上述固定用輔助物49作為在內(nèi)部環(huán)48a和外部環(huán)48b之間，由多個連接部48c以放射狀相連接，從而配置多個插入孔49b的結(jié)構(gòu)，在內(nèi)部環(huán)48a的中央形成由旋轉(zhuǎn)軸15貫通的貫通孔49a，并以貫通孔49a為中心，形成以放射狀插入多個分割鐵芯31的多個插入孔4%。在此情況下，多個插入孔49b大致以扇狀形成，使得對應分割鐵芯31及線軸41的形狀。
[0068]如圖8，在如此利用固定用輔助物49的定子的情況下，分割鐵芯31以由線圈33直接纏繞的狀態(tài)向插入孔49b壓入地進行結(jié)合。上述多個插入孔49b插入全部分割鐵芯31，從而在完成組裝時，如同使用線軸的情況一樣，利用插入注射方法進行樹脂模塑處理，從而通過形成定子支撐體，將多個分割鐵芯31完全固定在固定用輔助物49。在此情況下，通過利用一對固定用輔助物49，將多個分割鐵芯31在兩側(cè)進行固定，能夠省略樹脂模塑處理。
[0069]另一方面，第一轉(zhuǎn)子51及第二轉(zhuǎn)子53由相同的結(jié)構(gòu)形成，但設(shè)置方向以多個磁鐵52、54沿著相向于定子的方向分別進行配置方面有相異。因此，第一轉(zhuǎn)子51及第二轉(zhuǎn)子53的構(gòu)成只對第一轉(zhuǎn)子51說明，而第二轉(zhuǎn)子53的構(gòu)成將省略。
[0070]并且，本發(fā)明在定子30的兩側(cè)留著間隔地配置第一轉(zhuǎn)子51及第二轉(zhuǎn)子53，而在相向于第一轉(zhuǎn)子51及第二轉(zhuǎn)子53的部分配置具有相互不同極性的磁鐵的情況下，抵消轉(zhuǎn)子的軸方向的振動，從而抑制噪音的產(chǎn)生。
[0071]參照圖9及圖10，第一轉(zhuǎn)子51在中央部設(shè)有固定旋轉(zhuǎn)軸15的環(huán)狀的背軛51a，并在背軛51a中包括以放射狀排列的多個磁鐵52。
[0072]上述背軛51a大致形成為環(huán)狀，且在中央形成由旋轉(zhuǎn)軸51貫通/結(jié)合的貫通孔51b，貫通孔51b的一部分形成鍵槽51c，以與旋轉(zhuǎn)軸15 —起旋轉(zhuǎn)。
[0073]并且，上述背軛51a由位置引導突起51d以貫通孔51b為中心，以放射狀排列多個，上述位置安裝突起51d在放置磁鐵52的一面，留著間隔地形成一列，使得引導多個磁鐵52所附著的位置的同時，支撐扇狀的多個磁鐵52的側(cè)面，即直線部分。進而，上述背軛51a沿著外周端形成遮蔽突緣51e,以防止泄漏磁氣回路的磁通,從而形成為包圍多個磁鐵52的曲線部分。
[0074]結(jié)果，如圖10，本發(fā)明的背軛51a基于遮蔽突緣51e與多個位置引導突起51d，劃分六個磁鐵配置領(lǐng)域51f,并如圖9,由六個磁鐵52向六個磁鐵配置領(lǐng)域51f壓入地進行結(jié)合的同時，隨著利用粘合劑來固定，由此實現(xiàn)堅固的附著。
[0075]進而，優(yōu)選地，在本發(fā)明中，上述背軛51a與上述定子鐵芯一樣，利用非晶質(zhì)金屬粉末成型。如此，在利用非晶質(zhì)金屬粉末成型上述背軛51a的情況下，能夠在圓盤的外周部以直角彎曲地形成遮蔽突緣51e，用于包圍扇狀磁鐵的曲線部分。并且，還能將多個位置引導突起51d從圓盤中突出，從而以一體方式形成，上述多個位置引導突起51d用于支撐扇狀磁鐵的直線部分。。
[0076]作為普通的磁路形成材料的硅鋼板的情況下，在背軛51a中以一體方式形成遮蔽突緣51e和多個位置引導突起51d，這在實質(zhì)上是不可能制作的。
[0077]上述多個磁鐵52由磁化了相互不同的極(N極、S極)的磁鐵以交替的方式在背軛51a的突起51d之間配置/固定。上述多個磁鐵52與分割鐵芯一樣，為了增大有效面積，而形成扇狀。由此，多個磁鐵52和多個分割鐵芯31能夠最大化相互相向的相向面積，來最小化磁通泄漏(損失)，從而提高馬達效率。
[0078]并且，上述第一轉(zhuǎn)子51及第二轉(zhuǎn)子53在磁鐵配置領(lǐng)域51f安裝多個磁鐵52后，在多個磁鐵52之間的空間里利用樹脂模塑形成轉(zhuǎn)子支撐體，上述磁鐵配置領(lǐng)域51f分別通過背軛53的遮蔽突緣51e和位置引導突起51d劃分。在此情況下，能夠在內(nèi)周部以一體方式形成套管，上述套管設(shè)有與旋轉(zhuǎn)軸15相結(jié)合的鍵槽51c。
[0079]另一方面，本實施例中，雖然將磁鐵52以扇狀設(shè)置多個，但并不局限于此，磁鐵也可以形成為環(huán)狀的單一磁鐵，并以交替N極及S極的方式，分割地進行磁化。
[0080]并且，上述背軛51a能夠采用作為普通的磁路形成材料的硅鋼板來制作。在此情況下，也能在背軛51a安裝多個磁鐵52后，代替遮蔽突緣51e和多個位置引導突起51d，在對應的部分利用樹脂模塑形成轉(zhuǎn)子支撐體，從而能夠?qū)⒍鄠€磁鐵52固定在背軛51a。
[0081]圖11是表示本發(fā)明第二實施例的軸向間隙型非晶質(zhì)分割鐵芯馬達的軸方向剖視圖，與第一實施例相同的部分賦予同樣的附圖標記，并省略對此的說明。
[0082]第二實施例的定子30b與第一實施例相同，設(shè)有多個扇狀的分割鐵芯35。第二實施例的分割鐵芯35分別對與磁鐵52、54相向的露出面35a、35b，通過成型為分別向分割鐵芯35的放射方向(圖11)和/或圓周方向(圖5)具有曲面形狀，來減少基于扭矩脈動的振動及噪音。
[0083]即，從第一突緣31c及第二突緣3Id的放射方向及圓周方向的兩端越靠近中央，越會漸漸突出，從而成型為組成曲面。因此，各個分割鐵芯35與相向的磁鐵52、54的距離對放射方向和/或圓周方向，分別設(shè)置成越靠近中央越會變短，之后又重新變遠的關(guān)系。
[0084]如此,對于與磁鐵52、54相向的分割鐵芯35的露出面,可以向放射方向和/或圓周方向以具有曲面的方式成型是因為利用非晶質(zhì)金屬粉末，并利用壓縮成型方法來制作，所以才有可能實施的。[0085]如上述第二實施例所述，如果在與磁鐵52、54相向的分割鐵芯35的露出面35a、35b，體現(xiàn)為向放射方向和/或圓周方向具有曲面形狀，就能獲得正弦波電動勢(EMF，Electromotive Force),從而能夠減少由扭矩脈動的振動引起的噪音。雖然能夠使上述露出面35a、36a的曲率越大，噪音越小，但在此情況下，如果與磁鐵的距離漸遠，會使馬達的效率降低，因此，優(yōu)選地，根據(jù)使用馬達的領(lǐng)域，應進行適當?shù)倪x擇。
[0086]下面，對包括上述本發(fā)明的分割鐵芯與背軛的制造磁氣回路部件的方法進行說明。
[0087]本發(fā)明的磁氣回路部件通過以下方法獲得，S卩，將非晶質(zhì)合金通過基于熔融紡絲法的快速凝固法(RSP)，來制造30um以下的極薄型非晶質(zhì)合金帶或條之后，對上述非晶質(zhì)合金帶或條進行粉碎后獲得非晶質(zhì)金屬粉末。此時，所獲得的粉碎后的非晶質(zhì)金屬粉末具有Ium?150um的范圍內(nèi)的大小。
[0088]在此情況下，可以在氮氣氣氛中，在400-600°C溫度條件下進行熱處理，使得上述非晶質(zhì)合金帶具有能夠?qū)崿F(xiàn)高導磁率的納米晶粒微細組織。
[0089]并且，上述非晶質(zhì)合金帶可在100-400°C的條件下，在大氣氣氛中進行熱處理，以提高粉碎效率。
[0090]上述非晶質(zhì)合金粉末除了可以使用通過非晶質(zhì)合金帶的粉碎方法獲得的粉末之外，還可使用通過噴霧法獲得的球形粉末。
[0091]作為上述非晶質(zhì)合金可使用例如Fe類、Co類及Ni類中的一種，優(yōu)選地，低廉的是Fe類非晶質(zhì)合金。優(yōu)選地，作為上述Fe類非晶質(zhì)合金為Fe_Si_B、Fe-S1-Al, Fe-Hf-C,Fe-Cu-Nb-S1-B或者Fe-S1-N中的某一種，并且，優(yōu)選地，作為上述Co類非晶質(zhì)合金是Co-Fe-S1-B 或者 Co-Fe-N1-S1-B 中的某一種。
[0092]之后，將粉碎的非晶質(zhì)合金粉末按大小進行分級后，以具有最佳的組合均勻性的粉末粒度分布進行混合。在此情況下，優(yōu)選地，由于粉碎的上述非晶質(zhì)合金粉末呈板狀，因此，在與粘結(jié)劑混合并以部件形狀成型時，填充密度無法具有最佳條件。由此，在本發(fā)明中，粉末的粒子呈球狀的同時按預定量混合磁特性，即，按預定量混合能夠提高導磁率的球形狀的軟磁粉末，從而提高成型密度。
[0093]上述的能夠?qū)崿F(xiàn)提高導磁率與填充密度的球形軟磁粉末能夠使用，例如鐵鎳鑰(MPP)粉末、高磁通(HighFlux)粉末、鐵硅鋁(Sendust)粉末及鐵粉中的一種或者它們的混合物。
[0094]與已混合的上述非晶質(zhì)合金粉末進行混合的粘結(jié)劑可以使用，例如水玻璃、陶瓷硅酸鋁、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、硅酮樹脂或聚酰亞胺等熱固化樹脂。在此情況下，優(yōu)選地，粘結(jié)劑的最大混合比例為20重量％。
[0095]已混合的上述非晶質(zhì)合金粉末在添加粘結(jié)劑及潤滑劑的狀態(tài)下，利用沖壓機和模具以所需的鐵芯或背軛形狀組成壓縮成型。優(yōu)選地，利用沖壓機進行壓縮成型時，成型壓力設(shè)定為 15_20ton/cm2。
[0096]之后，成型的上述鐵芯或背軛在300-600°C的范圍內(nèi)以10-600分鐘的范圍進行退火熱處理，從而實現(xiàn)磁特性。
[0097]在熱處理溫度小于300°C的情況下，熱處理時間會增加，從而導致生產(chǎn)率的下降，而在大于600°C的情況下，會產(chǎn)生非晶質(zhì)磁特性的降解。[0098]如上所述，本發(fā)明通過對非晶質(zhì)金屬材料進行粉末化并進行壓縮成型，從而使復雜形狀的分割鐵芯和背軛部件的成型變得容易，也能通過將軟磁特性優(yōu)秀的結(jié)晶質(zhì)金屬粉末包含在非晶質(zhì)合金粉末中，來實現(xiàn)磁氣導磁率的提高以及在壓縮成型時的成型密度的提聞。
[0099]如上所述，就本發(fā)明而言，能夠最大化多個分割鐵芯31和磁鐵52間的相向面積，并防止纏繞分割磁芯31或線軸41的線圈33向分割磁芯31或線軸41的外側(cè)突出，來提高線圈填充因數(shù)(fill factor)，從而最大化馬達的效率。多個分割鐵芯31制作成扇狀，并配置成放射狀，上述磁鐵52與分割鐵芯相向。
[0100]并且，本發(fā)明隨著通過多個線軸間的凹凸結(jié)合或固定用輔助物進行臨時組裝后，進行模塑處理，從而能夠省略額外的插入注射成型，并隨著由分割鐵芯結(jié)構(gòu)形成，對于相同的相，對每個分割鐵芯連續(xù)纏繞線圈，從而能夠省略用于線圈間連接的額外的印刷電路板，因此，既能容易制作，也能提高工作效率。
[0101]進而，本發(fā)明在制作分割鐵芯時，利用非晶質(zhì)金屬粉末成型，或者在非晶質(zhì)金屬粉末中混合結(jié)晶質(zhì)金屬粉末來成型，因此，能夠最小化渦流耗損(鐵芯損耗)，從而適合適用于50000rpm以上的高速旋轉(zhuǎn)馬達。
[0102]在上述實施例中雖然舉例說明了在定子兩側(cè)配置第一轉(zhuǎn)子及第二轉(zhuǎn)子的雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，但本發(fā)明也能夠適用于組合單一定子與單一轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)。
[0103]并且，也能擴張為在單一轉(zhuǎn)子的兩側(cè)配置雙定子或組合兩個雙轉(zhuǎn)子，從而在一對定子之間及外側(cè)設(shè)置三個轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)。
[0104]另一方面，本發(fā)明的軸向間隙型馬達，相對于徑向間隙型馬達，尤其適用于要求增加厚度，但需要小直徑的情況。
[0105]以上，以特定的優(yōu)選的實施例為例對本發(fā)明進行了圖示和說明，但是，本發(fā)明并不局限于如上所述的實施例，只要在不脫離本發(fā)明的精神的范圍內(nèi)，能夠通過本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員進行各種變更和修改。
[0106]產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0107]本發(fā)明是一種能夠最大化多個分割鐵芯和磁鐵間的相向面積，提高填充因數(shù)(fill factor)，并利用非晶質(zhì)合金粉末成型，從而最小化渦流損耗(鐵芯損耗)的技術(shù)，因此，能夠適用于具備非晶質(zhì)分割鐵芯定子的軸向間隙型馬達。
【權(quán)利要求】
1.一種軸向間隙型非晶質(zhì)分割鐵芯馬達，其特征在于， 包括: 旋轉(zhuǎn)軸，兩端部以能夠旋轉(zhuǎn)的方式被支撐， 環(huán)形的第一磁軛及第二磁軛，以留有間隔的方式配置，中央部分別與上述旋轉(zhuǎn)軸相結(jié)I=I， 第一轉(zhuǎn)子及第二轉(zhuǎn)子，具有多個磁鐵，所述多個磁鐵以極性相向的方式安裝在上述第一磁軛及第二磁軛的內(nèi)側(cè)面，以及 定子，配置在上述第一轉(zhuǎn)子及第二轉(zhuǎn)子之間，具有分別纏繞有線 圈的多個分割鐵芯； 上述多個分割鐵芯由非晶質(zhì)金屬粉末成型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向間隙型非晶質(zhì)分割鐵芯馬達，其特征在于，上述多個分割鐵芯是在板狀的上述非晶質(zhì)金屬粉末中混合軟磁特性優(yōu)秀的球狀的結(jié)晶質(zhì)金屬粉末來成型的，以提高導磁率和填充密度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向間隙型非晶質(zhì)分割鐵芯馬達，其特征在于，上述多個磁鐵以及分割鐵芯分別以扇狀形成，并以上述旋轉(zhuǎn)軸為中心配置成放射狀，以使得與上述第一轉(zhuǎn)子及第二轉(zhuǎn)子相結(jié)合的多個磁鐵和上述多個分割鐵芯之間的相向面積最大化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向間隙型非晶質(zhì)分割鐵芯馬達，其特征在于，上述多個分割鐵芯沿著扇狀的側(cè)面，形成溝槽形的線圈纏繞空間，以在上述多個分割鐵芯的內(nèi)側(cè)纏繞線圈。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的軸向間隙型非晶質(zhì)分割鐵芯馬達，其特征在于，上述多個分割鐵芯包括多個線軸，所述多個線軸分別包圍線圈纏繞空間，并以能夠相互分離的方式與相鄰的分割鐵芯之間相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的軸向間隙型非晶質(zhì)分割鐵芯馬達，其特征在于，上述多個線軸與相鄰的線軸通過凹凸結(jié)合進行組裝。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的軸向間隙型非晶質(zhì)分割鐵芯馬達，其特征在于，上述定子包括固定用輔助物，上述固定用輔助物具有多個扇狀的貫通孔，上述多個分割鐵芯以放射狀插入于上述貫通孔并固定。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的軸向間隙型非晶質(zhì)分割鐵芯馬達，其特征在于，上述多個分割鐵芯在利用線軸組裝的狀態(tài)下通過樹脂模塑處理來進行完全固定。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向間隙型非晶質(zhì)分割鐵芯馬達，其特征在于，上述第一磁軛及第二磁軛還包括多個位置引導突起，上述多個位置引導突起用于分別引導多個磁鐵的附著位置，并支撐磁鐵的側(cè)面。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向間隙型非晶質(zhì)分割鐵芯馬達，其特征在于，在第一磁軛及第二磁軛的環(huán)形外周部延伸形成包圍磁鐵的外周部的遮蔽突緣，以使從安裝在上述第一磁軛及第二磁軛的磁鐵中泄漏的磁通最小化。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向間隙型非晶質(zhì)分割鐵芯馬達，其特征在于，上述定子包括: 多個分割鐵芯，分別以扇狀形成，在外周部設(shè)有溝槽形的線圈纏繞空間，并以環(huán)形的形式配置；多個線軸，用于使上述多個分割鐵芯的溝槽形的線圈纏繞空間絕緣，并以能夠相互分離的方式與相鄰的分割鐵芯之間相連接；以及線圈，纏繞在上述線軸的線圈纏繞空間。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向間隙型非晶質(zhì)分割鐵芯馬達，其特征在于，上述分割鐵芯的與轉(zhuǎn)子的磁鐵相向的露出面分別在放射方向與圓周方向中的一個分別以曲面形狀形成。
13.一種軸向間隙型非晶質(zhì)分割鐵芯馬達，其特征在于， 包括: 殼體， 旋轉(zhuǎn)軸，以能夠旋轉(zhuǎn)的方式被支撐在上述殼體內(nèi)， 轉(zhuǎn)子，包括磁軛及多個磁鐵，上述磁軛能夠以上述旋轉(zhuǎn)軸為中心軸與上述旋轉(zhuǎn)軸一體旋轉(zhuǎn)，上述多個磁鐵分別以扇狀形成，且以留有間隔的方式環(huán)形地配置在上述磁軛的一面，以及 定子，以留有間隔地與上述轉(zhuǎn)子的磁鐵相向的方式固定在殼體，在線圈纏繞空間纏繞多個線圈，上述線圈纏繞空間在分別以扇狀環(huán)形地配置的多個分割鐵芯的外周形成； 上述多個分割鐵芯由非晶質(zhì)金屬粉末成型。
14.一種軸向間隙型非晶質(zhì)分割鐵芯馬達，其特征在于， 包括: 殼體， 旋轉(zhuǎn)軸，以能夠旋轉(zhuǎn)的方式被支撐在上述殼體內(nèi)； 第一轉(zhuǎn)子及第二轉(zhuǎn)子，包括第一磁軛及第二磁軛和多個磁鐵，上述第一磁軛及第二磁軛能夠與旋轉(zhuǎn)軸一體旋轉(zhuǎn)，且中央部分別以留有間隔的方式與上述旋轉(zhuǎn)軸相向配置，上述多個磁鐵分別以扇狀形成在上述第一磁軛及第二磁軛的內(nèi)側(cè)面，并以環(huán)形形狀配置，以及定子，配置在上述第一轉(zhuǎn)子及第二轉(zhuǎn)子之間，以留有間隔地與上述轉(zhuǎn)子的磁鐵相向的方式固定在殼體，在線圈纏繞空間纏繞多個線圈，上述線圈纏繞空間在分別以扇狀環(huán)形地配置的多個分割鐵芯的外周形成； 上述多個分割鐵芯由非晶質(zhì)金屬粉末成型。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的軸向間隙型非晶質(zhì)分割鐵芯馬達，其特征在于，還包括多個線軸，上述多個線軸用于使上述多個分割鐵芯的各個線圈纏繞空間絕緣，并以能夠相互分離的方式與相鄰的分割鐵芯之間相連接。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的軸向間隙型非晶質(zhì)分割鐵芯馬達，其特征在于，上述磁軛由非晶質(zhì)金屬粉末成型。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的軸向間隙型非晶質(zhì)分割鐵芯馬達，其特征在于，上述磁軛還包括: 遮蔽突緣，在上述磁軛的環(huán)形外周部延伸形成，以包圍磁鐵的外周部的方式直角彎曲，以使從安裝在上述磁軛的磁鐵中泄漏的磁通最小化；以及 多個位置引導突起，分別引導多個磁鐵的附著位置，并將磁軛劃分成與磁鐵對應的空間，以支撐磁鐵的側(cè)面。
18.一種非晶質(zhì)分割鐵芯定子，用于軸向間隙型非晶質(zhì)分割鐵芯馬達，其特征在于，包括: 多個分割鐵芯，分別以扇狀形成，且在外周部設(shè)有溝槽形的線圈纏繞空間，并以環(huán)形的形式配置， 多個線軸，用于使上述多個分割鐵芯的溝槽形的線圈纏繞空間絕緣，以及 線圈，纏繞在上述線軸的線圈纏繞空間； 上述多個分割鐵芯由非晶質(zhì)金屬粉末成型。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的非晶質(zhì)分割鐵芯定子，其特征在于，上述線軸在扇狀的外圍的邊角分別沿著與軸方向平行的方向，在一側(cè)形成結(jié)合突起，而在另一側(cè)形成結(jié)合孔，以在組裝為環(huán)形時，與在鄰接相鄰的線軸之間相結(jié)合。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的非晶質(zhì)分割鐵芯定子，其特征在于，包括固定用輔助物，上述固定用輔助物具有多個扇狀的貫通孔，上述多個分割鐵芯以放射狀插入于上述貫通孔并固定。`
【文檔編號】H02K1/12GK103430428SQ201280012840
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月25日
【發(fā)明者】金炳秀 申請人:阿莫泰克有限公司