专利名称：旋转电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种轴向间隙式旋转电机的结构，其中具有多个埋置的永久磁铁的转子和具有定子线圈和定子齿的定子的定子元件沿旋转电机的轴向配置。
背景技术：
公开于2003年3月20日的日本专利申请首次公开文本NO.2003-88032(其对应于2004年8月10日授权的美国专利NO.6,774,527)，例示了一种先前提出的轴向间隙式旋转电机，其中至少一个转子和至少一个定子元件沿轴向配置。在所述先前提出的轴向间隙式旋转电机中，转子配有一转子芯，沿其周向配置有多个扇段形永久磁铁。每一永久磁铁平行于旋转电机的转动轴线的方向予以磁化，而每一相邻永久磁铁的磁化方向交替相反。
在上述先前提出的轴向间隙式旋转电机中，转子沿转动轴线的方向磁化。因此，当试图提高磁阻扭矩时，磁铁扭矩减小。因而，总起来，旋转电机的扭矩相应地减小。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种轴向间隙式旋转电机，其能够提高转子芯利用率，能够增大磁阻扭矩，并能够即使在磁阻扭矩提高时增大磁铁扭矩和磁阻扭矩的总扭矩。
按照本发明一个方面，提供了一种旋转电机，包括转子，沿旋转电机的轴向配置并包括相对于旋转电机的转动轴线沿旋转电机的周向磁化以及相对于旋转电机的转动轴线沿旋转电机的径向磁化的多个永久磁铁；以及定子，沿旋转电机的轴向配置并包括多个定子元件，每一定子元件由定子线圈和定子齿构成并经由沿旋转电机的轴向形成的轴向间隙对置于所述转子，所述定子还包括配置成对置于转子的径向外圆周部分和径向内圆周部分中的至少之一的其它定子元件。
按照本发明另一方面，提供了一种可用于旋转电机的方法，包括提供一转子，转子沿旋转电机的轴向配置并包括相对于旋转电机的转动轴线沿旋转电机的周向磁化以及相对于旋转电机的转动轴线沿旋转电机的径向磁化的多个永久磁铁；以及提供一定子，沿旋转电机的轴向配置并包括多个定子元件，每一定子元件由定子线圈和定子齿构成并经由沿旋转电机的轴向形成的轴向间隙对置于所述转子，所述定子还包括配置成对置于转子的径向外圆周部分和径向内圆周部分中的至少之一的其它定子元件。
按照本发明，旋转电机配设有一转子，转子包括相对于旋转电机的转动轴线沿径向以及相对于旋转电机转动轴线沿周向磁化的多个永久磁铁。因而，可以利用转子芯利用率。磁阻扭矩可以增大。此外，沿轴向配置的定子元件以外的其他定子元件装设在转子的内圆周部分和外圆周部分中的至少之一上。因而，扭矩可以增大。本发明的这一综述并不必然说明所有必要特征，而是本发明也可以是所说明的这些特征的一种子组合。
图1是用于说明根据本发明的一种轴向间隙式旋转电机的基本实例的示意性视图；图2A和2B用于说明根据本发明的轴向间隙式旋转电机的第一优选实施例的示意性视图；图3是在图2A和2B中所示的第一实施例中于转子芯内由三个永久磁铁形成的每一三角形横截面空间的示意性透视图；图4A和4B是用于说明根据本发明的轴向间隙式旋转电机的第二优选
具体实施例方式
下面参照各图以便易于更好地理解本发明。
图1示出根据本发明的一种轴向间隙旋转电机的基本实例。在图1中，轴向间隙式旋转电机1由以下部件构成用作旋转电机的转动轴线(轴)的转子轴2；固定在转子轴2上的盘形转子3；以及装设成与转子3相对两个定子4-1、4-2。转子3和两个定子4-1、4-2装设于在机壳5中。在此实例中，转子轴2利用轴承6-1、6-2可转动地装接到机壳5上。此外，转子3由转子芯7和装设于转子芯7两侧的永久磁铁8-1、8-2构成。还有，各个定子4-1、4-2由线圈10-1、10-2分别缠绕其上的定子齿11-1、11-2构成，各定子齿等间距地以筒柱形状配置在筒柱形状的定子芯9-1、9-2内。
根据本发明的轴向间隙式旋转电机的特性为在轴向间隙式旋转电机中，转子3的结构被改进，每一定子4-1、4-2的结构被改进，相对于旋转电机1的转动轴线沿周向磁化的永久磁铁和相对于旋转电机1的转动轴线沿径向磁化的永久磁铁装设(埋置)在转子3内，而沿旋转电机1轴向设置的那些元件以外的其他定子元件装设在转子3的内周向部和外周向部中的至少一个上。因此，将在下面说明这些经过改进的项目。
图2A和2B表明轴向间隙式旋转电机的第一优选实施例。图2A是转子和附加的定子元件的局部横剖面视图，用于说明轴向间隙式旋转电机的第一实施例中转子和定子的改进。图2B是沿着示于图2A之中的X-X线截取的纵向截面视图。如图2A和2B之中所示，根据本发明的轴向间隙式旋转电机包括固定在一转子轴件上(图2A和2B之中未示出)的盘形转子23；相对于旋转电机1转动轴线沿轴向面对转子23布置的第一定子元件24-1和第二定子元件24-2；以及沿旋转电机的径向面对转子23的外周向部设置的第三定子元件24-3。转子23和第一、第二与第三定子元件24-1、24-2、24-3装设于机壳5中。需要指出的是，每一定子元件24-1、24-2集成装设于定子(承托)轭架25，而每一定子元件24-1、24-2、24-3包括定子绕组(定子线圈)33和定子齿34。
转子23于由软磁性材料制成的转子芯36内形成各三角形横截面空间。每一三角形横截面空间由相对于旋转电机转动轴线沿旋转电机的径向设置并沿旋转电机周向磁化的至少两个永久磁铁32-1和沿旋转电机周向设置并位于转子23外圆周部处的至少一个永久磁铁32-2形成。构成三角形横截面空间的这些永久磁铁32-1、32-2于每一三角形横截面空间内具有彼此面对的相同磁极(比如，N或是S)，如图2A之中所示。第一、第二和第三定子元件24-1、24-2、24-3的各自结构与先前提出的旋转电机情形下的一样。第一定子元件24-1和第二定子元件24-2沿着面对转子23的表面的周向配置，而第三定子元件24-3配置于面对转子23的外周表面(部分)的位置处，如图2A之中所示。每一定子元件以预定的空间间距设置并经由(承托)轭架25集成装设以构成定子。
图3(以三维形式)表明图2A和2B中示的构成各三角形横截面空间的转子永久磁铁的透视图。在此实施例中，由从永久磁铁中的相应一个32-2流经各第三定子元件中的相应一个24-3以及其相邻相永久磁铁32-2的磁通形成的、作为径向间隙式旋转电机的磁通回路和由流经永久磁铁32-1、32-2封围的相互不同的各磁极和第一定子元件24-1中的相应一个或第二定子元件24-2中的相应一个的磁通流形成的、作为轴向间隙式旋转电机的另一磁通回路导致形成一磁铁扭矩，而为本实施例固有的磁通流示于图2B中。如图2B之中所示，永久磁铁32-2之一的转子内侧由沿径向设置的两个永久磁铁32-1、32-1封围并相互具有相同的磁极(极性)。在图2B的情况下，转子内部空间具有S极，而从转子内侧指向转子径向的磁通通过借助于被供电的相应线圈33在相应定子齿34内产生沿同一方向的磁通而被第三定子元件24-3中的相应一个吸引。此外，磁通向身为由永久磁铁中的相应一个32-2和永久磁铁中的相应两个32-1、32-1封围的S极的相邻相的流动借助于相应的第三定子元件24-3进行控制。转子内侧的N极的相受到控制，使得磁通经由相应的第一定子元件24-1、(承托)轭架25和相应的第三定子元件24-3流进转子内侧的N极的相邻相。这就是说，磁铁扭矩可以通过磁量(或磁通密度)的增大予以增大。
在示于图2A、2B和3中的旋转电机中，转子23中永久磁铁32-1、32-2的配置如上所述地予以改进。因而，磁阻扭矩可以通过确保由与第一和第二定子元件24-1、24-2中的每一个对置的永久磁铁32-1、32-2所封围的转子芯31软磁性材料的面积来予以增大。此外，转子芯利用率可以提高。由于第三定子元件24-3连同第一和第二定子元件24-1、24-2一起予以装设，作为整个旋转电机的总扭矩得以增大。
图4A和4B表明轴向间隙式旋转电机的第二优选实施例。图4A是第二实施例中轴向间隙式旋转电机的局部横剖面视图。图4B是沿着图4A中O-X线截取的纵剖面视图。在此实施例中，与示于图2A、2B和3中的那些相同的附图标记表示同样的元件，而其详细说明在此将予以省略。
在示于图4A和4B中的实施例中，与示于图2A、2B和3中的第一实施例的不同之处是，由相对于转动轴线沿径向设置并沿周向磁化的至少两个永久磁铁32-1和沿周向设置、位于转子23内圆周部上并沿径向磁化的至少一个永久磁铁32-2构成的一字母U形的横截面空间，设置有面向转子23的外圆周部的孔口。构成每一字母U形横截面空间的各永久磁铁具有于每一空间内面对的相同磁极，如图4A之中所示。
在第二实施例中，永久磁铁32-1、32-2的配置如上所述地予以改进。因此，转子芯31的利用率得以提高。此外，磁阻扭矩得以增大。除了第一定子元件和第二定子元件24-1、24-2之外，另外装设了第三定子元件24-3以便面对转子23的外圆周部分。因而，作为整个旋转电机的扭矩得以增大。
需要指出的是，虽然第三定子元件24-3在径向上装设于转子23的外圆周部分，但本发明并不局限于此。比如，第三定子元件24-3可以装设在转子23的内圆周部分，或者另外，可以装设在转子23的内和外圆周两部分处。在这些替代情况下，可以获得在第一实施例中说明的同样一些优点。需要指出的是，附图标记2-1A表示一转子(中空)转动轴。
图5A和5B表明根据本发明的轴向间隙式旋转电机的第三优选实施例。与示于图2A、2B和3之中的第一实施例的不同之处是，由沿径向设置并沿周向磁化的至少两个永久磁铁32-1和沿周向设置、位于转子23外圆周部处并沿径向磁化的至少一个永久磁铁32-2构成的每一字母U形横截面空间，于转子23周向的等间距处形成。在此实施例中，字母U形横截面空间的孔口面向转子23的内圆周部。在此实施例中，第三定子元件34-3装设成在径向上面对转子23的内圆周部，如图5B之中所示。
在图5A和5B中所示的实施例中，转子23的永久磁铁32-1、32-2的配置如上所述地予以改进。因此，转子芯利用率得以提高，且磁阻扭矩得以增大。除了第一和第二定子元件24-1、24-2设置成沿旋转电机的轴向包罩转子23之外，第三定子元件24-3还装设于转子23的外圆周部分处。因而，作为轴向间隙式旋转电机的扭矩得以增大。需要指出，在此实施例中，第三定子元件24-3装设成对置于转子23的内圆周部分(参见图5B)。不过，本发明并不局限于此。比如，第三定子元件24-3可以装设成对置于转子23的外圆周部分，或另外可以装设成分别对置于转子23的内和外圆周部分。在这些另外的情况下，可以获得在第一实施例的情况下所述的同样的一些优点。需要指出，在图5B中，附图标记2-1B表示连接于转子芯31的另一型式的转子轴。
图6A和6B表明根据本发明的轴向间隙式旋转电机的第四优选实施例。图6A表明转子和定子的各部分的局部横剖面视图，用于说明根据本发明的第四实施例的结构。图6B表明沿图6中O-X直线截取的纵向剖面视图。在示于图6A和6B中的实施例中，与示于图2A和2B中的那些相同的附图标记表示同样的元件，而其详细说明在此将予以省略。
本实施例与示于图2A、2B和3中的第一实施例的不同之处是，四角形横截面空间沿着转子23的周向形成在转子芯31之内，每一四角形横截面空间由相对于转动轴线沿径向设置并沿周向磁化的至少两个永久磁铁32-1和配置在转子23的内和外圆周部分处并相对于转动轴线沿径向磁化的至少两个永久磁铁32-2形成，构成每一四角形横截面空间的各永久磁铁的磁极彼此面对，而第三定子元件24-3配设成沿转子23径向面对转子23的内和外圆周部分。需要指出，在此实施例中，根据转动轴2-1C与转子芯31的连接结构，第一定子元件24-1被取消了，且因而，第二定子元件24-2沿旋转电机的轴向设置。
在示于图6A和6B中的实施例中，转子23的永久磁铁32-1、32-2如上所述地进行配置。因而，转子芯利用率得以提高。磁阻扭矩可以增大。此外，由于除了第二定子元件24-2之外，第三定子元件24-3、24-3装设成面对转子23的内和外圆周部分，因此整个旋转电机的扭矩可以增大。
需要指出，在示于图6A和6B中的实施例中，第三定子元件24-3装设成面对转子23的内和外圆周部分。不过，本发明并不局限于此。第三定子元件24-3可以装设成仅只对置于转子23的内圆周部分或仅只对置于转子23的外圆周部分。在这些另外的情况下，可以获得与上述同样的一些优点。
在根据本发明的轴向间隙式旋转电机中，其中至少一对定子元件和转子沿着旋转电机的转动轴线相互对置，转子芯利用率可以提高，磁阻扭矩可以增大，且即使磁阻扭矩增大，总扭矩也可增大。
日本专利申请NO.2004-225471(2004年8月2日本提出)的全部内容在此纳入作为参考。本发明的范围参照所附权利要求予以限定。
权利要求
1.一种旋转电机，包括转子，该转子沿旋转电机的轴向配置，并包括相对于旋转电机的转动轴线沿旋转电机的周向磁化、以及相对于旋转电机的转动轴线沿旋转电机的径向磁化的多个永久磁铁；以及定子，该定子沿旋转电机的轴向配置，并包括多个定子元件，每一定子元件由定子线圈和定子齿构成，并经由沿旋转电机的轴向形成的轴向间隙对置于所述转子，所述定子还包括配置成对置于转子的径向外圆周部分和径向内圆周部分中的至少之一的其它定子元件。
2.按照权利要求1所述的旋转电机，其中，所述转子设置成由相对于所述旋转电机的转动轴径向配置并沿周向磁化的至少两个永久磁铁，和相对于所述旋转电机的转动轴配置在外圆周部分并沿径向磁化的至少一个永久磁铁形成一个三角形横截面空间；且在所述三角形横截面空间内所述永久磁铁的相同磁极相邻配置；所述定子包括多个第一定子元件和多个第二定子元件，将所述转子沿轴向夹置于所述第一与第二定子元件之间；以及多个第三定子元件，对置于所述转子的径向外圆周部分。
3.按照权利要求1所述的旋转电机，其中转子以这样一种方式构作而成，使得一字母U形横截面空间由沿径向配置并沿周向磁化的至少两个永久磁铁和配置在转子的内圆周部分上并沿径向磁化的至少一个永久磁铁形成，所述字母U形横截面空间在转子的径向外圆周部分上具有孔口，转子的构成字母U形横截面空间的永久磁铁以这样一种方式配置，使得字母U形横截面的空间中相同的磁极彼此面对，且所述定子包括多个第一定子元件和多个第二定子元件，转子沿轴向夹置在第一与第二定子元件之间；而且所述定子还包括多个第三定子元件，对置于转子径向外圆周部分和内圆周部分中的至少之一。
4.按照权利要求1所述的旋转电机，其中转子以这样一种方式构作而成，使得一字母U形横截面空间由沿转子的径向配置并沿周向磁化的至少两个永久磁铁和配置在转子的外圆周部分上并沿径向磁化的至少一个永久磁铁形成，所述字母U形横截面空间在内圆周部分上具有孔口，转子的构成字母U形横截面空间的永久磁铁以这样一种方式配置，使得在字母U形横截面空间中相同的磁极彼此面对，且所述定子包括多个第一定子元件和多个第二定子元件，所述转子沿轴向夹置在第一与第二定子元件之间，且所述定子还包括多个第三定子元件，对置于转子径向外圆周部分和内圆周部分中的至少之一。
5.按照权利要求1所述的旋转电机，其中转子以这样一种方式构作而成，使得一四角形横截面空间由沿转子的径向配置并沿周向磁化的至少两个永久磁铁和配置在内和外圆周部分上并沿径向磁化的至少两个永久磁铁形成，转子的构成四角形横截面空间的永久磁铁以这样一种方式配置，使得在四角形横截面空间中相同的磁极彼此面对，且所述定子包括多个沿轴向配置的第二定子元件，且所述定子还包括多个第三定子元件，对置于转子的径向外圆周部分和内圆周部分中的至少之一。
6.按照权利要求3所述的旋转电机，其中第三定子元件对置于转子的径向外圆周部分。
7.按照权利要求4所述的旋转电机，其中第三定子元件对置于转子的径向内圆周部分。
8.按照权利要求5所述的旋转电机，其中第三定子元件对置于转子的径向外圆周部分和内圆周部分两者。
9.按照权利要求1所述的旋转电机，其中所述多个定子元件和其他定子元件经由一定子轭架彼此形成一体。
10.一种可用于旋转电机的方法，包括提供转子，该转子沿旋转电机的轴向配置，并包括相对于旋转电机的转动轴线沿旋转电机的周向磁化以及相对于旋转电机的转动轴线沿旋转电机的径向磁化的多个永久磁铁；以及提供定子，该定子沿旋转电机的轴向配置，并包括多个定子元件，每一定子元件由定子线圈和定子齿构成，并经由沿旋转电机的轴向形成的轴向间隙对置于所述转子，所述定子还包括配置成对置于转子的径向外圆周部分和径向内圆周部分中的至少之一的其它定子元件。
全文摘要
本发明公开了一种轴向间隙式旋转电机，其中转子(23)沿旋转电机的轴向配置并包括相对于旋转电机的转动轴线沿旋转电机周向磁化以及相对于旋转电机的转动轴线沿旋转电机径向磁化的多个永久磁铁，而定子(25)沿旋转电机的轴向配置并包括多个定子元件(24－1、24－2)，每一定子元件由定子线圈(33)和定子齿(34)构成并经由沿旋转电机轴向形成的轴向间隙对置于转子，且定子还包括其他定子元件(24－3)，配置成对置于转子的径向外圆周部分和径向内圆周部分中的至少之一。
文档编号H02K1/27GK1734895SQ20051008933
公开日2006年2月15日 申请日期2005年8月2日 优先权日2004年8月2日
发明者中山裕介, 皆川裕介 申请人:日产自动车株式会社