永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機，定子（20）構(gòu)成為，分別具有與轉(zhuǎn)子（30）相向的齒（22）的多個分割鐵芯（21a、21aa）被連結(jié)成周向相鄰的分割鐵芯彼此能繞永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的旋轉(zhuǎn)軸方向的共同軸旋轉(zhuǎn)，在上述各分割鐵芯的齒的大致中央部設(shè)有永磁鐵或磁性體部件（23）；上述各分割鐵芯是把齒中央部的徑向的轉(zhuǎn)子相反側(cè)的鐵芯做成為薄壁形狀和無鐵芯構(gòu)造中的任何構(gòu)造，并具有使磁阻增大的磁性構(gòu)造。
【專利說明】永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機，特別涉及轉(zhuǎn)矩密度提高所帶來的馬達的小型化、以及永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的定子的制造方法。另外，還涉及永磁鐵式線性馬達及其動子的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]產(chǎn)業(yè)用、車載用馬達等旋轉(zhuǎn)電機要求小型化、高速化、使用速度范圍的大范圍化。作為響應(yīng)這些要求的馬達，提出了轉(zhuǎn)子構(gòu)造簡單且堅固的馬達構(gòu)造，該馬達構(gòu)造中，定子側(cè)采用了電樞繞組和永磁鐵。另外，對于定子側(cè)采用了永磁鐵的馬達，為了擴大其使用速度范圍、即為了降低電樞電感，提出了把磁鐵埋設(shè)在齒部中央部附近的馬達(例如參見下述專利文獻I?3)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:日本特開2002 - 199679號公報
[0006]專利文獻2:美國專利申請公開第2010/0072832號說明書
[0007]專利文獻3:美國專利申請公開第2009/0091198號說明書

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明要解決的課題
[0009]已往，例如上述專利文獻I的裝置，是把永磁鐵埋設(shè)在齒中央部的構(gòu)造，由于在芯背(core back)部附近未埋設(shè)永磁鐵，所以，在永磁鐵的徑向的反轉(zhuǎn)子側(cè)(轉(zhuǎn)子的相反側(cè))，產(chǎn)生了短路磁通。因此，轉(zhuǎn)矩密度降低，存在馬達大型化的問題。另外，由于在齒中央部采用了永磁鐵,所以，齒槽轉(zhuǎn)矩(cogging torque )增大，成為產(chǎn)生振動的主要因素。
[0010]另外，在上述專利文獻2、3中，將齒分割為兩半，用-字形(或U字形)的鐵芯來構(gòu)成定子，但是，由于采用-字形的鐵芯，所以繞組的填充系數(shù)不能提高而導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩密度降低、或不能減小縫隙開口寬度，所以存在著齒槽轉(zhuǎn)矩增大等課題。
[0011]本發(fā)明是為了解決上述問題而做出的，其目的是提供在可高速旋轉(zhuǎn)的馬達中能實現(xiàn)高轉(zhuǎn)矩化、低齒槽轉(zhuǎn)矩化等的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機、以及該永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的定子的制造方法。
[0012]另外，本發(fā)明的目的還在于提供與此關(guān)聯(lián)的永磁鐵式線性馬達、永磁鐵式線性馬達的動子的制造方法。
[0013]解決課題的技術(shù)方案
[0014]本發(fā)明涉及永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機等，在永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機中，定子構(gòu)成為，分別具有與轉(zhuǎn)子相向的齒的多個分割鐵芯被連結(jié)成使得周向相鄰的分割鐵芯彼此能繞永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的旋轉(zhuǎn)軸方向的共同軸旋轉(zhuǎn)，在上述各分割鐵芯的齒的大致中央部設(shè)有永磁鐵或磁性體部件，上述各分割鐵芯是齒的中央部的徑向的轉(zhuǎn)子相反側(cè)的鐵芯成為薄壁形狀和無鐵芯的構(gòu)造中的任一構(gòu)造，并具有增大磁阻的磁性構(gòu)造。
[0015]發(fā)明效果
[0016]根據(jù)本發(fā)明，構(gòu)成為齒中央的徑向反轉(zhuǎn)子側(cè)的磁阻增大的磁性構(gòu)造，從而可降低永磁鐵的徑向反轉(zhuǎn)子側(cè)的短路磁通，提高轉(zhuǎn)矩密度。另外，通過將相鄰的齒做成為連結(jié)構(gòu)造，可提高繞線的作業(yè)性，實現(xiàn)高密度繞線，也可降低齒槽轉(zhuǎn)矩。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明實施方式I的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的剖視圖。
[0018]圖2是本發(fā)明實施方式I中的定子鐵芯的剖視圖。
[0019]圖3是本發(fā)明實施方式I中的定子鐵芯的一部分的剖視圖。
[0020]圖4是本發(fā)明實施方式I中的定子鐵芯的一部分的立體圖和表示鐵芯板的疊置方法的圖。
[0021]圖5是進行了電磁場解析模擬的旋轉(zhuǎn)電機的定子鐵芯的剖視圖。
[0022]圖6是表示根據(jù)電磁場解析模擬算出的(外周側(cè)鐵芯的厚度/電磁鋼板的板厚)與轉(zhuǎn)矩比的關(guān)系的圖。
[0023]圖7是本發(fā)明實施方式I中的定子鐵芯的一部分的剖視圖。
[0024]圖8是本發(fā)明實施方式I中的定子鐵芯的一部分的剖視圖。
[0025]圖9是本發(fā)明實施方式I中的定子鐵芯的一部分的剖視圖。
[0026]圖10是用于說明本發(fā)明實施方式I中的定子的制造方法的圖(永磁鐵安裝時)。
[0027]圖11是用于說明本發(fā)明實施方式I中的定子的制造方法的圖(永磁鐵安裝后)。
[0028]圖12是用于說明本發(fā)明實施方式I中的定子的制造方法的圖(繞線時)。
[0029]圖13是用于說明本發(fā)明實施方式I中的定子的制造方法的圖(繞線后)。
[0030]圖14是本發(fā)明實施方式2的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的定子的剖視圖。
[0031]圖15是本發(fā)明實施方式2的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的定子的側(cè)視圖。
[0032]圖16是本發(fā)明實施方式3的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的定子鐵芯的剖視圖。
[0033]圖17是表示本發(fā)明實施方式3中的永磁鐵安裝后的定子的剖視圖。
[0034]圖18是本發(fā)明實施方式4的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的剖視圖。
[0035]圖19是本發(fā)明實施方式4中的定子鐵芯的剖視圖。
[0036]圖20是用于說明本發(fā)明實施方式4中的定子的制造方法的圖(永磁鐵安裝時)。
[0037]圖21是用于說明本發(fā)明實施方式4中的定子的制造方法的圖(永磁鐵安裝后)。
[0038]圖22是用于說明本發(fā)明實施方式4中的定子的制造方法的圖(繞線后)。
[0039]圖23是表示本發(fā)明實施方式5的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的定子鐵芯的剖視圖。
[0040]圖24是表示本發(fā)明實施方式5中的定子鐵芯的一部分的剖視圖。
[0041]圖25是表示本發(fā)明實施方式6的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的定子鐵芯的剖視圖。
[0042]圖26是表示本發(fā)明實施方式6中的定子鐵芯的一部分的剖視圖。
[0043]圖27是表示本發(fā)明實施方式6中的往繞組架上繞線的圖。
[0044]圖28是表示本發(fā)明實施方式6中的往定子鐵芯上安裝繞組的狀況的圖。
[0045]圖29是表示本發(fā)明實施方式7的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的定子鐵芯的剖視圖。
[0046]圖30是表示本發(fā)明實施方式7中的定子鐵芯的一部分的剖視圖。[0047]圖31是表示本發(fā)明實施方式8的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的定子鐵芯的剖視圖。
[0048]圖32是表示本發(fā)明實施方式9的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的定子的剖視圖。
[0049]圖33是表示本發(fā)明實施方式9中的定子鐵芯的剖視圖。
[0050]圖34是表示本發(fā)明實施方式9中的定子鐵芯的一部分的剖視圖。
[0051]圖35是用于說明本發(fā)明實施方式9的定子的制造方法的圖(永磁鐵安裝時)。
[0052]圖36是用于說明本發(fā)明實施方式9的定子的制造方法的圖(永磁鐵安裝后)。
[0053]圖37是本發(fā)明實施方式10的永磁鐵式線性馬達的一例的概略剖視圖。
[0054]圖38是本發(fā)明實施方式10的永磁鐵式線性馬達的另一例的概略剖視圖。
【具體實施方式】
[0055]下面，參照附圖，按照各實施方式說明本發(fā)明的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機、永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的定子的制造方法。在各實施方式中，相同或相當?shù)牟糠钟孟嗤瑯擞洷硎荆渲貜?fù)說明從略。
[0056]實施方式I
[0057]圖1是本發(fā)明實施方式I的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的剖視圖(與旋轉(zhuǎn)電機的旋轉(zhuǎn)軸正交的面的剖視圖)。圖中是轉(zhuǎn)子凸極數(shù)為10、定子齒數(shù)和磁鐵數(shù)為12的旋轉(zhuǎn)電機。
[0058]圖中，20是定子，21是將定子20分割成為多個分割鐵芯21a的定子鐵芯，22是設(shè)在各分割鐵芯21a上的齒，23是設(shè)置于齒22的永磁鐵，24是施加在齒22上的繞組，25是朝著與紙面垂直的方向(后述鐵芯板的疊置方向、或者旋轉(zhuǎn)電機的旋轉(zhuǎn)軸方向)凹凸的緊固部。另外，分割鐵芯21a是齒被分割為兩半的分割鐵芯。緊固部25 (例如圓形緊固部)是把周向相鄰的分割鐵芯21a彼此連結(jié)以使其能繞垂直于紙面的方向(永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的旋轉(zhuǎn)軸方向)的共同軸(緊固部25)旋轉(zhuǎn)的關(guān)節(jié)式構(gòu)造。永磁鐵23相對于齒22配置在齒的大致中央部或中心，在大致周向或周向被磁化，并且，周向相鄰的永磁鐵的磁化方向被設(shè)置成在周向是相互相反的方向。另外，全部的齒上都施加了繞組24。
[0059]30是轉(zhuǎn)子，31是轉(zhuǎn)子鐵芯，32是轉(zhuǎn)子凸極。構(gòu)成定子鐵芯21的各分割鐵芯21a、以及轉(zhuǎn)子鐵芯31和轉(zhuǎn)子凸極32，例如如圖4所示，是由電磁鋼板等鐵芯板疊置而成的。圖2是只表示定子鐵芯21的圖。圖3是只表示定子鐵芯的一部分(后述的連結(jié)半片分割鐵芯21bb)的剖視圖((a) (b)中，左右的組合相反)。圖4 (a)是只表示定子鐵芯的一部分(連結(jié)半片分割鐵芯21bb)的立體圖。圖4 (b)是表示用于形成連結(jié)半片分割鐵芯21bb用的鐵芯板的疊置方法的圖。定子鐵芯21由分割鐵芯21a (這里是12個)構(gòu)成，借助緊固部25的凹凸形狀，可旋轉(zhuǎn)地連結(jié)著。如圖4 (b)所示，左右組合相反連結(jié)的鐵芯板，通過一邊緊固一邊交替地疊置，形成為可自由開合動作的關(guān)節(jié)式構(gòu)造。通過做成為可自由開合動作的關(guān)節(jié)式構(gòu)造，可以提高后述繞組的填充系數(shù)和定子鐵芯的內(nèi)周正圓度。
[0060]另外，在被分割的各齒22上，在永磁鐵23的配置面的外周側(cè)(徑向上的轉(zhuǎn)子的相反側(cè))，設(shè)有在周向突出的凸部(凸形狀)26。這是為了永磁鐵23的定位和高轉(zhuǎn)矩化所必需的，其原因如下。
[0061]把圖5中所示的外周側(cè)的定子鐵芯的厚度t作為參數(shù)，進行了產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的模擬。圖6表示產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的模擬結(jié)果。圖6中的橫軸是外周側(cè)鐵芯的厚度t相對于電磁鋼板(鐵芯板)的板厚的比，縱軸表示外周側(cè)鐵芯的厚度以零為基準時的轉(zhuǎn)矩比。從圖6可知，外周側(cè)鐵芯的厚度t越小，轉(zhuǎn)矩比越大。這是因為，若定子鐵芯的外周部存在鐵芯，則在永磁鐵的外周部會產(chǎn)生短路磁通，從而會導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩降低。為此，在本發(fā)明中，盡可能地加大定子鐵芯的永磁鐵配置面外周部的磁阻，并且，為了進行永磁鐵的定位，將外周側(cè)做成為凸形狀(凸部26)。另外，可知:為了把永磁鐵外周部的短路磁通導(dǎo)致的轉(zhuǎn)矩降低的影響限定在6%以下，必須使外周側(cè)鐵芯的厚度比在約1.5以下。
[0062]另外，在本實施方式中，在齒22內(nèi)周側(cè)的內(nèi)側(cè)的兩側(cè)(轉(zhuǎn)子側(cè)的永磁鐵側(cè))，設(shè)置了在周向突出的凸部(凸形狀)27，在齒22內(nèi)周側(cè)的外側(cè)的兩側(cè)(轉(zhuǎn)子側(cè)的永磁鐵的相反側(cè)，即繞組側(cè))，設(shè)置了在周向突出的凸部(凸形狀)28。凸部27用于永磁鐵的定位和齒槽轉(zhuǎn)矩的降低。凸部28為了降低齒槽轉(zhuǎn)矩，是凸形狀。關(guān)于齒22內(nèi)周側(cè)(轉(zhuǎn)子側(cè))的凸部27、28的具體形狀，根據(jù)考慮了齒槽轉(zhuǎn)矩降低、轉(zhuǎn)矩提高等的最佳化來決定。
[0063]下面，說明永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的尤其是定子的制造方法。例如，圖1所示的定子鐵芯21的各分割鐵芯21a由在齒22的周向中央部或中心、沿徑向分割成兩半的2個半片分割鐵芯構(gòu)成。2個半片分割鐵芯將永磁鐵23在齒側(cè)夾入其間地固定。圖7、8、9表示本發(fā)明實施方式I中采用的半片分割鐵芯(鐵芯塊)、和用緊固部25連結(jié)相鄰分割鐵芯的相鄰半片分割鐵芯的側(cè)端彼此以使之可繞疊置方向的共同軸旋轉(zhuǎn)而成的連結(jié)半片分割鐵芯(鐵芯塊)。這些半片分割鐵芯和連結(jié)半片分割鐵芯如圖10?13所示地連接。圖8是表示連結(jié)半片分割鐵芯21bb的剖視圖，該連結(jié)半片分割鐵芯21bb是用緊固部25連結(jié)相鄰的半片分割鐵芯21b的側(cè)端彼此以使之可繞疊置方向的共同軸旋轉(zhuǎn)而構(gòu)成的。圖7、圖9表示多個連結(jié)半片分割鐵芯21bb被連接起來時的、用于兩側(cè)終端的一組終端半片分割鐵芯21c、21d的剖視圖。終端半片分割鐵芯21c、21d在側(cè)端具有相互嵌合的凹部和凸部。
[0064]預(yù)先準備構(gòu)成半片分割鐵芯21b的兩種半片分割鐵芯板，把各個要連結(jié)的相鄰2個半片分割鐵芯疊置起來，并且，在疊置時，為了形成關(guān)節(jié)式構(gòu)造，用緊固部25把相鄰半片分割鐵芯的側(cè)端彼此連結(jié)以使之可繞疊置方向的共同軸旋轉(zhuǎn)，形成為由多個鐵芯板疊置而成的連結(jié)半片分割鐵芯21bb (見圖8)。另外，關(guān)于一組終端半片分割鐵芯21c、21d，是把構(gòu)成各終端半片分割鐵芯的終端半片分割鐵芯板分別疊置并固定(用粘接或緊固等)，從而形成一組終端半片分割鐵芯21c、21d(見圖7、圖9)。對圖7和圖9的終端半片分割鐵芯21c、21d，各準備I個。對圖9的連接半片分割鐵芯21bb，準備11個。
[0065]接著，準備12個永磁鐵，如圖10所示，用相鄰的連結(jié)半片分割鐵芯21bb把永磁鐵23夾入并固定在成為齒的中央部側(cè)的外側(cè)之間，形成齒，從而把多個連結(jié)半片分割鐵芯21bb連接起來，然后，在連接著的多個連結(jié)半片分割鐵芯21bb的兩側(cè)終端的齒的中央部側(cè)即外側(cè)，將永磁鐵23夾入其間地連接終端半片分割鐵芯21c、21d。
[0066]永磁鐵23與鐵芯21bb、21c、21d之間的固定是利用永磁鐵23的磁吸引力或利用粘接劑進行的(下同)。固定時，利用設(shè)在鐵芯21bb、21c、21d的齒中央部側(cè)(永磁鐵側(cè))的凸部26、27進行定位。圖11表示將永磁鐵23與鐵芯21bb、21c、21d固定后的剖視圖。
[0067]然后，將利用圖8的連結(jié)半片分割鐵芯21bb的關(guān)節(jié)式構(gòu)造而連接的鐵芯21bb、21c、21d(定子鐵芯)如圖12所示地形成為反彎曲狀態(tài)，并形成為相鄰的齒之間張開的狀態(tài)，用繞線機(省略圖示)進行繞組24的纏繞作業(yè)。在本發(fā)明中，由于形成為反彎曲狀態(tài)，所以，可以實現(xiàn)繞組的高密度化。圖13表示把繞線后的定子形成為直線形狀時的剖面形狀。使圖13中的定子的內(nèi)周(圖中下側(cè))形狀變形成為大致圓形或圓形，并且，將兩側(cè)終端的終端半片分割鐵芯21c、21d連結(jié)、固定(用粘接劑、焊接等)，這樣，可制造圖1所示的旋轉(zhuǎn)電機的定子。
[0068]實施方式2
[0069]圖14是本發(fā)明實施方式2的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的定子的剖視圖。圖15是從與永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的旋轉(zhuǎn)軸方向正交的方向看上述定子的外周側(cè)的側(cè)視圖。本實施方式中說明的分割鐵芯21a、21aa相當于實施方式I的鐵芯板(見圖4)。在本實施方式中，如圖15
(a)(b)所示的2個例子那樣，在疊層方向，采用2種分割鐵芯的層，S卩，采用了圖14 (a)所示的分割鐵芯21aa (與圖32?34相關(guān))的層和圖14 (b)所的示分割鐵芯21a的層(與圖2相同)。圖14 (a)所示的分割鐵芯21aa是把齒中央部的徑向的轉(zhuǎn)子相反側(cè)的鐵芯做成為薄壁狀。圖14 (b)所示的分割鐵芯21a，由在齒的中央部、沿徑向分成為兩半的2個半片分割鐵芯21b構(gòu)成。在疊層方向的兩端部，是齒中央部的徑向的轉(zhuǎn)子相反側(cè)的鐵芯為薄壁狀的分割鐵芯2Iaa的層；在疊層方向的中央部，是由在齒的中央部、沿徑向分成為兩半的2個半片分割鐵芯構(gòu)成的分割鐵芯21a的層。特別是圖15 (b)的例子中，在疊層方向的兩端部，是分割鐵芯21aa的層；在疊層方向的中央部，交替層疊分割鐵芯21aa的層和分割鐵芯21a的層。
[0070]在本實施方式中，由于周向相鄰的分割鐵芯彼此連結(jié)成可繞旋轉(zhuǎn)電機的旋轉(zhuǎn)軸方向的軸旋轉(zhuǎn)，所以，繞線后，使分割鐵芯的內(nèi)周形狀變形為大致圓形或圓形，但確保這時的內(nèi)周形狀的正圓度是很重要的。這是因為，如果正圓度差，就會產(chǎn)生與正圓度不良對應(yīng)的齒槽轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩波動，從而引發(fā)振動、噪音。為了確保內(nèi)周形狀的正圓度，即使齒中央部的徑向的轉(zhuǎn)子相反側(cè)的鐵芯是薄壁，也最好將其連接起來，但是，如實施方式I中所述那樣，把齒中央部的徑向的轉(zhuǎn)子相反側(cè)的鐵芯連接起來時，會導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩降低。為此，在本實施方式中，在疊層方向采用兩種分割鐵芯構(gòu)造，這樣，可以既可確保鐵芯的內(nèi)周真圓度，又可提高轉(zhuǎn)矩。
[0071]另外，在本實施方式中，是在疊層方向的端部和中央部使分割鐵芯構(gòu)造變化的。但是，如圖15 (b)所示那樣，在疊層方向交替地疊置，也可以取得同樣的效果。另外，該構(gòu)造的特征，也適用于本發(fā)明其它實施方式的結(jié)構(gòu)。另外，作為永磁鐵，當然可以采用磁性強的釹燒結(jié)磁鐵，但是，即使是磁性弱的鐵氧體磁鐵等，也能得到同樣的效果。
[0072]實施方式3
[0073]圖16和圖17是本發(fā)明實施方式3的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的定子鐵芯的剖視圖。圖16是定子鐵芯的整體圖，圖17是安裝磁鐵后將定子形成為直線形狀時的圖。在實施方式I中，分割鐵芯21a在疊置方向的固定是利用粘接或只利用連結(jié)部的緊固部25的凹凸部實現(xiàn)的。但是在本實施方式中，為了提高固定強度，在齒22部設(shè)置了緊固部25a。鐵芯板在疊置方向的固定采用圓形、或四邊形的凸凹形狀，從而在沖壓鐵芯時進行了沖壓緊固。
[0074]在本實施方式中，雖然是用沖壓緊固來實施鐵芯板的軸方向(疊置方向)的固定，但是，其制造方法與實施方式I相同。
[0075]實施方式4
[0076]圖18是本發(fā)明實施方式4的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的剖視圖。在圖18的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機中，只在半數(shù)的齒上施加了繞組24，以使有繞組的齒和沒有繞組的齒交替。因此，分割鐵芯21a、連結(jié)半片分割鐵芯21bb例如是4以上的偶數(shù)個，或者，3相驅(qū)動時是6以上的偶數(shù)個。圖19是只表示定子鐵芯的圖，與實施方式I同樣地，是關(guān)節(jié)式構(gòu)造。在本實施方式中，與實施方式I相比，繞組數(shù)是1/2，并且，只由圖8所示的連結(jié)半片分割鐵芯21bb構(gòu)成，所以，可實現(xiàn)低成本化。
[0077]下面，說明本實施方式的定子的制造方法。在本實施方式中，只采用圖8所示的關(guān)節(jié)式構(gòu)造的連結(jié)半片分割鐵芯21bb。預(yù)先準備12個圖8所示的連結(jié)半片分割鐵芯21bb(如上所述，是將各鐵芯板分別疊置而形成的)、和12個永磁鐵23。接著，如圖20所示，把永磁鐵23固定在連結(jié)半片分割鐵芯21bb之間，再將多個連結(jié)半片分割鐵芯21bb之間連接起來。固定時，利用設(shè)在齒22上的凸部26、27進行定位。圖21表示將永磁鐵23和連結(jié)半片分割鐵芯21bb固定后的剖視圖。
[0078]然后，利用連結(jié)半片分割鐵芯21bb的關(guān)節(jié)式構(gòu)造而將鐵芯形成為反彎曲狀態(tài)等，用繞線機施加繞組24。因此，可實現(xiàn)高密度的繞組。圖22表示把繞線后的定子形成為直線形狀時的剖面形狀。使圖22的定子的內(nèi)周形狀變形為大致圓形或圓形，并且，用永磁鐵23將兩側(cè)終端的連結(jié)半片分割鐵芯21bb固定，這樣，可制造圖18所示的旋轉(zhuǎn)電機的定子。
[0079]實施方式5
[0080]圖23和圖24是本發(fā)明實施方式5的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的定子鐵芯的剖視圖。圖23是定子鐵芯的整體圖，圖24表示一個連結(jié)半片分割鐵芯21bb。連結(jié)半片分割鐵芯21bb，其半片分割鐵芯21b與相鄰分割鐵芯的半片分割鐵芯21b在塑性變形部41連接著。該塑性變形部41由缺口部41a和薄壁部41b構(gòu)成。在本實施方式中，如圖24所示，在分割鐵芯間、即在齒間，設(shè)置了塑性變形部41。制造方法與實施方式I?4相同，預(yù)先準備多個圖24所示的連結(jié)半片鐵芯2Ibb，將永磁鐵23夾入并連接在其間，然后，繞線。然后，使各連結(jié)半片鐵芯21bb的塑性變形部41塑性變形，以使連接著多個連接半片分割鐵芯21bb的定子的內(nèi)周形狀成為大致圓形。這樣，由于在半片分割鐵芯間設(shè)置塑性變形部41，所以，鐵芯的沖壓模具簡單，可提高生產(chǎn)性。
[0081]實施方式6
[0082]圖25和圖26是本發(fā)明實施方式6的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的定子鐵芯的剖視圖。圖25是定子鐵芯的整體圖，圖26表示一個連結(jié)半片分割鐵芯21bb。在本實施方式的連結(jié)半片分割鐵芯21bb中，構(gòu)成為沒有實施方式I中的設(shè)在齒22內(nèi)周側(cè)的外側(cè)的兩側(cè)(轉(zhuǎn)子側(cè)的繞組側(cè))的凸部28的形狀。做成這樣的構(gòu)造，雖然齒槽轉(zhuǎn)矩的降低效果稍稍降低，但是，可提高生產(chǎn)性。具體地說，把繞組24施加在圖27所示的非磁性材料制作的繞組架29上，然后，可把已繞線的繞組架29如圖28所示地直接插到齒22上。這樣，可提高旋轉(zhuǎn)電機的生產(chǎn)性，并且可實現(xiàn)高密度的繞線。
[0083]實施方式7
[0084]圖29和圖30是本發(fā)明實施方式7的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的定子鐵芯的剖視圖。圖29是定子鐵芯的整體圖，圖30表示一個連結(jié)半片分割鐵芯21bb。在本實施方式的連結(jié)半片分割鐵芯21bb中，構(gòu)成為如下形狀:沒有實施方式I中的齒22內(nèi)周側(cè)的內(nèi)側(cè)的兩側(cè)(轉(zhuǎn)子側(cè)的永磁鐵側(cè))的凸部27、內(nèi)周側(cè)的外側(cè)的兩側(cè)(轉(zhuǎn)子側(cè)的永磁鐵相反側(cè)、即繞組偵彳)的凸部28、和永磁鐵配置面的外周側(cè)(轉(zhuǎn)子相反側(cè))的凸部26。做成該構(gòu)造，可以使用圖27所示的已繞線的繞組架29，并且，可以加大磁鐵量，可提高轉(zhuǎn)矩密度。
[0085]實施方式8[0086]圖31是本發(fā)明實施方式8的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的定子鐵芯的剖視圖。本實施方式與實施方式2的圖14 (a)的定子鐵芯相關(guān)，各分割鐵芯21aa構(gòu)成為，永磁鐵(省略圖示)嵌入在齒22的縫隙21e內(nèi)，由于縫隙21e，齒22中央部的徑向的轉(zhuǎn)子相反側(cè)的鐵芯形成為薄壁形狀部21f。為了避免轉(zhuǎn)矩密度降低，薄壁形狀部21f?的尺寸的徑向的厚度被設(shè)定為用于形成分割鐵芯21a而疊置的鐵芯板板厚的1.5倍以下(如果限定范圍，例如是1.5倍以下~0倍以上)。通過形成該構(gòu)造，齒22不被分割，可高精度地組裝鐵芯。
[0087]實施方式9
[0088]圖32是本發(fā)明實施方式9的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的定子鐵芯的剖視圖。圖33是圖32所示的定子的定子鐵芯的整體圖，圖33是表示制造定子時的作為單位元件的連結(jié)半片分割鐵芯的圖。在本實施方式中，如圖32、33所示，相鄰的分割鐵芯是齒22被分割成兩半的分割鐵芯21a和齒為非分割的分割鐵芯21aa，構(gòu)成為連結(jié)構(gòu)造。
[0089]實施方式I等的齒被分割的分割鐵芯21a由在齒的中央部、沿徑向分成兩半的2個半片分割鐵芯21b構(gòu)成，在齒中央部側(cè)，2個半片分割鐵芯21b在其間夾入永磁鐵23并固定。
[0090]實施方式8的非分割的分割鐵芯2Iaa構(gòu)成為，永磁鐵23嵌入形成在齒22上的縫隙21e內(nèi)，齒22中央部的徑向的轉(zhuǎn)子相反側(cè)的鐵芯由于縫隙21e而形成為薄壁形狀部21f。各分割鐵芯21a、21aa由利用緊固部25的關(guān)節(jié)式構(gòu)造而連結(jié)。
[0091]圖34所示的2個齒量的鐵芯即連結(jié)半片分割鐵芯21bb，由非分割的分割鐵芯21aa和半片分割鐵芯21b構(gòu)成。分割鐵芯21aa構(gòu)成第I鐵芯部。半片分割鐵芯21b分別連結(jié)在分割鐵芯2Iaa的兩側(cè)，構(gòu)成第2鐵芯部。
[0092]下面，說明本實施方式的定子的制造方法。在本實施方式中，預(yù)先準備6個圖34所示的連結(jié)半片分割鐵芯21b b、和12個永磁鐵23。連結(jié)半片分割鐵芯21bb，是把構(gòu)成分割鐵芯21aa (第I鐵芯部)和兩側(cè)的半片分割鐵芯21b (第2鐵芯部)的鐵芯板按各連結(jié)半片鐵芯21bb疊置，并且，一邊疊置，一邊用緊固部25把分割鐵芯21aa和兩側(cè)的半片鐵芯21b側(cè)端彼此連結(jié)以使之能繞疊置方向的共同軸旋轉(zhuǎn)。
[0093]接著，把永磁鐵23嵌入并固定在各分割鐵芯21aa的縫隙21e內(nèi)，另外，把永磁鐵23夾入并固定在各相鄰的連結(jié)半片分割鐵芯21bb的齒側(cè)即外側(cè)之間，如圖35所示，使各永磁鐵23和各連結(jié)半片鐵芯21bb固定。該固定是利用永磁鐵23的磁吸引力或者是用粘接劑進行的。
[0094]把永磁鐵23裝入到分割鐵芯21aa的縫隙21e內(nèi)是從旋轉(zhuǎn)電機的旋轉(zhuǎn)軸方向插入而進行的，把永磁鐵23裝入到連結(jié)半片分割鐵芯21bb之間是從齒側(cè)面?zhèn)?與旋轉(zhuǎn)電機的旋轉(zhuǎn)軸正交的方向)進行的。固定時，利用設(shè)在齒22上的凸部進行定位。圖36表示將永磁鐵23和連結(jié)半片鐵芯21bb固定后的連接狀態(tài)的定子。
[0095]然后，利用關(guān)節(jié)式構(gòu)造將鐵芯形成為反彎曲狀態(tài)(相鄰的齒之間張開的狀態(tài))，與實施方式4同樣地繞線。使已繞線后的定子鐵芯、即連接著的多個連結(jié)半片分割鐵芯21bb變形成為大致圓形或圓形，用永磁鐵23將兩側(cè)終端連接，這樣，可制造本實施方式的旋轉(zhuǎn)電機的定子。
[0096]在本實施方式中，與實施方式4相比，鐵芯的分割數(shù)是1/2，所用的鐵芯塊數(shù)、即連結(jié)半片分割鐵芯21bb也是1/2，所以，與實施方式4相比，可大幅度降低組裝工時。[0097]另外，在上述各實施方式中，說明了轉(zhuǎn)子凸極數(shù)為10個、定子齒數(shù)及磁鐵數(shù)為12個的旋轉(zhuǎn)電機。但是，也適用于其它的轉(zhuǎn)子突極數(shù)、齒數(shù)及磁鐵數(shù)的組合的情況。
[0098]另外，也可以用磁化前的磁性體部件，代替上述各實施方式的永磁鐵。這時，由于沒有磁吸引力，所以，鐵芯間的固定是采用粘接劑等。
[0099]另外，本實施方式也與實施方式2相關(guān)。在實施方式2中，在疊置時，把齒被分割為兩半的分割鐵芯21a和非分割的分割鐵芯21aa (分別相當于其它實施方式中的鐵芯板)按層分開配置。而在本實施方式中，是把齒被分割成兩半的分割鐵芯21a和非分割的分割鐵芯21aa混合配置在一個層中。為此，將它們組合，按照所要求的條件，把齒被分割成兩半的分割鐵芯21a和非分割的分割鐵芯21aa配置在各層的周向和疊置方向，這樣，可按所需的平衡，既確保鐵芯的內(nèi)周正圓度又提高轉(zhuǎn)矩。
[0100]實施方式10
[0101]圖37、38是本發(fā)明實施方式10的永磁鐵式線性馬達的概略剖視圖。上述各實施方式的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的定子構(gòu)造及其制造方法適用于該永磁鐵式線性馬達的動子，但是，將定子鐵芯變形為圓形并將兩側(cè)終端連結(jié)的工序除外。在圖37、38所示的永磁鐵式線性馬達中，動子200的齒數(shù)是6個，定子300的凸極數(shù)是5個。圖37表示在全部齒上都施加了繞組240時的、與例如實施方式I同樣的例子。圖38表示在半數(shù)的齒上施加了繞組240時的、與例如實施方式4同樣的例子。只是齒的形狀(動子200和定子300的形狀)是直線形狀這一點，與上述實施方式不相同，制造方法等是相同的。
[0102]在永磁鐵式線性馬達中，動子200沿著與其相向的定子300移動。動子200的動子鐵芯210構(gòu)成為，分別具有與定子300相向的齒的多個分割鐵芯210a是在移動方向相鄰的分割鐵芯相互連接而成的，在各分割鐵芯210a的齒的大致中央部設(shè)有永磁鐵或磁性體部件(230)，各分割鐵芯210a是把齒中央部的相向方向上的定子300相反側(cè)的鐵芯做成薄壁形狀的構(gòu)造、和無鐵芯的構(gòu)造二者之中的至少一方的構(gòu)造，具有使磁阻增大的磁性構(gòu)造(圖37,38中只表示了無鐵芯的構(gòu)造)。動子200的各分割鐵芯210a具有與上述各實施方式的定子的分割鐵芯同樣的構(gòu)造。
[0103]另外，作為動子200的制造方法，如上述各實施方式的定子制造方法那樣，概略地說，多個分割鐵芯210a分別具有與定子300相向的齒，在移動方向連結(jié)而構(gòu)成動子200。構(gòu)成多個分割鐵芯210a的各分割鐵芯在齒的中央部、沿相向方向分成兩半的半片分割鐵芯的半片分割鐵芯板，按在移動方向相鄰的分割鐵芯連結(jié)的相鄰半片分割鐵芯疊置，并且，一邊疊置，一邊把相鄰的半片分割鐵芯板的側(cè)端彼此連結(jié)以使之能繞疊置方向(在與定子的相向面平行的面內(nèi)、與動子的移動方向垂直的方向)的共同軸旋轉(zhuǎn)，從而形成為多個連結(jié)半片分割鐵芯。另外，圖37、38中，概略地表示各分割鐵芯210a的形狀。
[0104]然后，把永磁鐵或磁性體部件230夾入相鄰的連結(jié)半片分割鐵芯的外側(cè)之間(連結(jié)半片分割鐵芯間)，形成動子齒，從而將多個連結(jié)半片分割鐵芯連接起來。然后，對連接著的多個連結(jié)半片分割鐵芯，在相鄰的齒之間張開的狀態(tài)下，對齒施加繞組(240)。
[0105]另外，該動子200的制造方法，除了上述各實施方式的使定子變形為圓形并將兩側(cè)終端連結(jié)外，可按照制造定子的工序，制造動子。
[0106]另外，在上述各實施方式中，可以在全部的齒上施加繞組，也可以有已施加繞組的齒和不施加繞組的齒。[0107]本發(fā)明不限定于上述各實施方式，本發(fā)明當然包含各實施方式的特征的可能的組
口 o
[0108]產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0109]本發(fā)明的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機、永磁鐵式線性馬達、及其定子或動子的制造方法，可適用于各種領(lǐng)域的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機、永磁鐵式線性馬達。
[0110]附圖標記的說明
[0111]20…定子,21…定子鐵芯,21a…齒被分割為兩半的分割鐵芯,21aa…齒未被分割的分割鐵芯，21b…半片分割鐵芯，21bb…連結(jié)半片分割鐵芯，21c、21d…終端半片分割鐵芯，21e…縫隙，21f…薄壁形狀部，21a…分割鐵芯，22…齒，23…永磁鐵，24…繞組，25、25a…緊固部，26、27、28…凸部，29…繞組架，30…轉(zhuǎn)子，31…轉(zhuǎn)子鐵芯，32…轉(zhuǎn)子凸極，41…塑性變形部，41b…薄壁部，41a…缺口部，200…動子，210…動子鐵芯，210a…分割鐵芯，230…永磁鐵，240…繞組， 300…定子
【權(quán)利要求】
1.一種永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機,其特征在于,定子構(gòu)成為，分別具有與轉(zhuǎn)子相向的齒的多個分割鐵芯被連結(jié)成使得周向相鄰的分割鐵芯彼此能繞永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的旋轉(zhuǎn)軸方向的共同軸旋轉(zhuǎn)，在上述各分割鐵芯的齒的大致中央部設(shè)有永磁鐵或磁性體部件；上述各分割鐵芯分別是齒的中央部的徑向的轉(zhuǎn)子相反側(cè)的鐵芯成為薄壁形狀和無鐵芯的構(gòu)造中的任一構(gòu)造，并具有增大磁阻的磁性構(gòu)造。
2.如權(quán)利要求1所述的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機，其特征在于，全部的分割鐵芯中，在齒的中央部的徑向的轉(zhuǎn)子相反側(cè)沒有鐵芯，各分割鐵芯由在齒的中央部沿徑向分成兩半的2個半片分割鐵芯構(gòu)成，2個上述半片分割鐵芯是將永磁鐵或磁性體部件夾入其間地固定的。
3.如權(quán)利要求1或2所述的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機，其特征在于，在各分割鐵芯的永磁鐵或磁性體部件側(cè)的轉(zhuǎn)子側(cè)，設(shè)有在周向突出的凸部。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機,其特征在于，在各分割鐵芯的齒外側(cè)的定子側(cè)，設(shè)有凸部。
5. 如權(quán)利要求1所述的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機，其特征在于，各分割鐵芯在齒上形成有縫隙，永磁鐵或磁性體部件嵌入該縫隙內(nèi)，由于上述縫隙，齒的中央部的徑向的轉(zhuǎn)子相反側(cè)的鐵芯成為薄壁形狀部，上述各分割鐵芯由多個鐵芯板疊置而成，上述薄壁形狀部的部分的徑向的厚度是上述鐵芯板的板厚的1.5倍以下。
6.如權(quán)利要求1所述的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機，其特征在于，各分割鐵芯具有疊層構(gòu)造；在齒的中央部沿徑向分為兩半的2個半片分割鐵芯構(gòu)成的分割鐵芯的層、和將在齒的中央部的徑向的轉(zhuǎn)子相反側(cè)的鐵芯制成薄壁形狀而構(gòu)成的分割鐵芯的層，在疊置方向疊置。
7.如權(quán)利要求1所述的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機，其特征在于，各分割鐵芯由第I鐵芯部和第2鐵芯部構(gòu)成；在第I鐵芯部中，永磁鐵或磁性體部件嵌入形成在齒上的縫隙內(nèi)，由于上述縫隙，齒的中央部的徑向的轉(zhuǎn)子相反側(cè)的鐵芯成為薄壁形狀；第2鐵芯部分別連結(jié)在上述第I鐵芯部的兩側(cè)，是在齒的中央部沿徑向分成兩半的半片分割鐵芯；相鄰的上述分割鐵芯的上述第2鐵芯部之間夾入并固定永磁鐵或磁性體部件。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項所述的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機,其特征在于，利用永磁鐵的磁吸引力，鐵芯間被固定。
9.一種永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的定子的制造方法,該定子由多個分割鐵芯連結(jié)而成，其特征在于，上述制造方法具有以下工序: 將構(gòu)成半片分割鐵芯的半片分割鐵芯板，按在周向相鄰的分割鐵芯連結(jié)的相鄰的半片分割鐵芯疊置，并且，一邊疊置，一邊將相鄰的半片分割鐵芯板的側(cè)端彼此連結(jié)以使其能繞疊置方向的共同軸旋轉(zhuǎn)，從而形成多個連結(jié)半片分割鐵芯，上述半片分割鐵芯是在上述分割鐵芯的齒的中央部沿徑向分成兩半而成的，上述分割鐵芯分別具有與轉(zhuǎn)子相向的齒并在周向連結(jié)而構(gòu)成定子； 將永磁鐵或磁性體部件夾入各相鄰的上述連結(jié)半片分割鐵芯的外側(cè)之間，形成定子齒，將多個連結(jié)半片分割鐵芯連接； 對已連接的多個連結(jié)半片分割鐵芯，以相鄰的齒間張開的狀態(tài)，向齒上繞線；以及 使已連接的多個連結(jié)半片分割鐵芯變形成為大致圓形，并將兩側(cè)終端連結(jié)。
10.如權(quán)利要求9所述的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的定子的制造方法，其特征在于， 在上述形成多個連結(jié)半片分割鐵芯的工序中，形成4以上的偶數(shù)個連結(jié)半片分割鐵芯; 在上述進行繞線的工序中，從已連接的多個連結(jié)半片分割鐵芯的兩側(cè)終端的一個內(nèi)側(cè)的齒開始，每隔一個進行繞線； 在上述變形并將兩側(cè)終端連結(jié)的工序中，把永磁鐵或磁性體部件夾入兩側(cè)終端的連結(jié)半片分割鐵芯之間，之后將兩側(cè)終端連結(jié)。
11.如權(quán)利要求9所述的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的定子的制造方法，其特征在于，還具有如下工序:將構(gòu)成一組終端半片分割鐵芯的終端半片分割鐵芯板分別疊置固定而形成上述一組終端半片分割鐵芯，該一組終端半片分割鐵芯用于已連接的多個連結(jié)半片分割鐵芯的兩側(cè)終端； 在上述將連結(jié)半片分割鐵芯連結(jié)的工序中，把永磁鐵或磁性體部件夾入到已連接的多個連結(jié)半片分割鐵芯的兩側(cè)終端之間，將上述一組終端半片分割鐵芯連接； 在上述進行繞線的工序中，對全部的齒進行繞線； 在上述變形并將兩側(cè)終端連結(jié)的工序中，使兩側(cè)終端的上述一組終端半片分割鐵芯連結(jié)。
12.如權(quán)利要求9所述的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的定子的制造方法，其特征在于，各分割鐵芯由第I鐵芯部和第2鐵芯部構(gòu)成；在第I鐵芯部中，在齒上形成用于嵌入永磁鐵或磁性體部件的縫隙，由于上述縫隙，齒的中央部的徑向的轉(zhuǎn)子相反側(cè)的鐵芯成為薄壁形狀;第2鐵芯部分別連結(jié)在上述第I鐵芯部的兩側(cè)，是在齒的中央部沿徑向分成兩半的半片分割鐵-1-H心； 在上述形成多個連結(jié)半片分割鐵芯的工序中，將用于構(gòu)成上述第I鐵芯部和兩側(cè)的第2鐵芯部的鐵芯板按連結(jié)半片分割鐵芯疊置，并且，一邊疊置，一邊將用于上述第I鐵芯部和兩側(cè)的第2鐵芯部的鐵芯板的側(cè)端彼此連結(jié)已能繞疊置方向的共同軸旋轉(zhuǎn)； 在上述將連結(jié)半片分割鐵芯連接的工序中，將永磁鐵或磁性體部件嵌入并固定在上述各第I鐵芯部的縫隙內(nèi)，并且，把永磁鐵或磁性體部件夾入并固定在各相鄰的上述連結(jié)半片分割鐵芯的外側(cè)之間。
13.如權(quán)利要求9至12中任一項所述的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的定子的制造方法，其特征在于，利用永磁鐵的磁吸引力，將鐵芯間固定。
14.一種永磁鐵式線性馬達，動子沿著相向的定子移動，其特征在于，上述動子構(gòu)成為，分別具有與上述定子相向的齒的多個分割鐵芯被連接成使得在移動方向相鄰的分割鐵芯彼此能繞在與上述定子相向的相向面平行的面內(nèi)、垂直于上述移動方向的軸旋轉(zhuǎn)，在上述各分割鐵芯的齒的大致中央部設(shè)有永磁鐵或磁性體部件；上述各分割鐵芯是齒的中央部的相向方向上的定子相反側(cè)的鐵芯成為薄壁形狀的構(gòu)造和無鐵芯的構(gòu)造的至少一方，并具有增大磁阻的磁性構(gòu)造。
15.一種永磁鐵式線性馬達的動子的制造方法，在該永磁鐵式線性馬達中，動子沿著相向的定子移動，其特征在于，上述制造方法具有以下工序: 將構(gòu)成半片分割鐵芯的半片分割鐵芯板，按在移動方向相鄰的分割鐵芯連結(jié)的相鄰的半片分割鐵芯疊置，并且，一邊疊置，一邊將相鄰的半片分割鐵芯板的側(cè)端彼此連結(jié)以使其能繞疊置方向的共同軸旋轉(zhuǎn)，從而形成多個連結(jié)半片分割鐵芯，上述半片分割鐵芯是在多個分割鐵芯的各分割鐵芯的齒的中央部沿相向方向分成兩半而成的，上述多個分割鐵芯分別具有與定子相向的齒并在移動方向連結(jié)而構(gòu)成動子； 將永磁鐵或磁性體部件夾入各相鄰的上述連結(jié)半片分割鐵芯的外側(cè)之間，形成定子齒，將多個連結(jié)半片分割鐵芯連接；以及 對已連接的多個連結(jié)半片分割鐵芯，以相鄰的齒間張開的狀態(tài)，向齒上繞線。
【文檔編號】H02K21/04GK103493338SQ201280019610
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月23日
【發(fā)明者】山口信一, 十時詠吾, 田中敏則 申請人:三菱電機株式會社