TWI673936B - 軸向間隙型旋轉電機 - Google Patents

Abstract

本發明係一種軸向間隙型旋轉電機，其係具有以下者：定子，其將複數個鐵芯單元以旋轉軸為中心環狀排列而成，該鐵芯單元具有：鐵芯、配置於該鐵芯外周之繞線及配置於該鐵芯與該繞線之間之繞線架；至少一個轉子，其與鐵芯之軸向端面隔開間隙面對向；旋轉軸，其與轉子一起旋轉；及殼體，其收納定子及轉子；於定子之軸向端面且外形側，具有具備沿著定子之外形側環狀形狀朝周方向延伸之外壁及內壁之配線固定構件，定子具備自鐵芯單元引出繞線之連接線，配線固定構件係將連接線配置於外壁與內壁之間者，內壁之定子側之軸向端面之至少一部分與繞線架相接。

Description

軸向間隙型旋轉電機

本發明係關於軸向間隙型旋轉電機，尤其是關於外殼內部之配線固定之構件。

軸向間隙型旋轉電極與一般使用之徑向間隙型旋轉電機相比，被認為是更薄型扁平構造。於本旋轉電機中，由於繞線與外殼(之內周)接近，故於多數情形係將自定子之繞線引出之連接線配置於轉子之外徑側。連接線較佳係以不移動將線圈或繞線等一起以樹脂等模塑固定。於該軸向間隙型旋轉電機中為了提高轉矩或效率，重要的是增加磁鐵面積，即增加磁路之剖面積。具體而言，期望於有限之外殼之內徑中增加轉子磁鐵與定子對向之面積。 因此，供自定子繞線引出之電線(引出線)及、與引出線連接之連接線配置之空間受到限制，多數配置於轉子之外徑側。當連接線超出該空間時，會導致因與轉子之干涉所致之損傷及因與外殼之接觸等所致之絕緣不良等。因此，為了確保對外殼及繞線之絕緣性能，或避免與轉子之干涉，必須實施連接線之固定、保護。 作為解決該問題之方法，例如專利文獻1揭示有如下之構成：一種軸向間隙型電動機，其於構成鐵芯單元之絕緣體端面之外周側具備朝軸向延伸之連接線處理部，且於該連接線處理部之外徑側具有朝旋轉方向延伸且供配置連接線之複數條支持槽，將各鐵芯單元之連接線經由相鄰之連接線處理部支持。 [先前技術文獻] [專利文獻] 專利文獻1：日本專利特開2008-118833號公報

[發明所欲解決之問題] 專利文獻1所記載之旋轉電機於繞線架突緣部外周側之軸向上部設置有用以支持連接線之槽(連接線處理部)。然而，於專利文獻1中，支持槽係繞線架之周方向長度之一半左右之長度，於繞線架間之不存在支持槽之部分中，有產生連接線朝內徑側突出之虞。 又，專利文獻1係於各鐵芯單元配置1個連接線處理部之構成。因此，具有相鄰之連接線處理部間之隔開距離增大之特性。於上述構成之情形時，將連接線直線地配置於連接線處理部間，相應地，連接線位於內徑側。當將連接線直線地配置於相鄰之各連接線處理部間時，連接線形成多角形之區域。於將連接線處理部及連接線與鐵芯單元一起以樹脂一體模塑之樹脂模塑定子之情形時，會產生只可使用內切於該多角形區域之大小之樹脂模具之問題。即，產生轉子之徑尺寸相應地受到限制之問題，於性能面或小型化方面而言均不利。又，若為了消除該等，而使用具備多角形區域以上之徑尺寸之樹脂模具時，有於插拔樹脂模具時損傷連接線之虞。 再者，由於專利文獻1之連接線處理部為與連接線之配設距離相比徑尺寸之比例較小之柱體形狀，故供連接線卡扣之槽之面積亦相應地減少，因而有因作業或樹脂模塑時之封入壓而容易地自槽脫落之虞，亦有作業性降低或損傷連接線等之虞。 本發明係提供一種可確保如上所述之連接線之可靠性、與配置區域之省空間化之軸向間隙型旋轉電機。 [解決問題之技術手段] 為了解決上述課題，採用一種例如申請專利範圍所記載之構成。本申請案包含複數種解決上述課題之方法，但若列舉其一例，則係一種軸向間隙型旋轉電機，其具有：定子，其將複數個鐵芯單元以旋轉軸為中心環狀排列而成，上述鐵芯單元具有：鐵芯、配置於該鐵芯外周之繞線及配置於該鐵芯與該繞線之間之繞線架；至少一個轉子，其與鐵芯之軸向端面隔開間隙面對向；旋轉軸，其與轉子一起旋轉；及殼體，其收納定子及轉子；於定子之軸向端面且外形側，具有具備沿著定子之外形側環狀形狀朝周方向延伸之外壁及內壁之配線固定構件，定子具備自鐵芯單元引出繞線之連接線，配線固定構件係將連接線配置於外壁與內壁之間者，內壁之定子側之軸向端面之至少一部分與繞線架相接。 [發明之效果] 根據本發明之一態樣，可實現連接線之配置區域之省空間化，可謀求軸向間隙型旋轉電機之高輸出化、高效率化或小型化。 本發明之其他課題、構成及效果可自以下之記載而予以明瞭。

以下，使用圖式說明用以實施發明之形態。 實施例1 首先，使用圖1及圖2說明軸向間隙型電動機之構造。圖1係軸向間隙電動機之定子及轉子之分解立體圖，圖2係將定子部分放大之立體圖。 定子100係如下者：環狀排列複數個將成為鐵芯之鐵心110插入繞線架120，並將線圈130捲繞於繞線架120而成之鐵芯單元。轉子200為將磁鐵220安裝於轉子磁軛210，磁鐵220露出之面與定子100之端面隔開特定之間隙對向，且夾著定子100之構造。 此時，捲繞於繞線架120之線圈130引出至定子100中之一軸向端面。自該線圈130引出之線(引出線140)電性連接於繞線架120之最外周上繞一周之連接線150。連接線150自設置於外殼之孔(未圖示)向外殼外引出，並與向該線圈供給電力之外部電源電性連接。連接線之數量係若為3相馬達則一般架設3之倍數條。於本實施例中為了省略而僅圖示1條。 於製造此種構造之電動機之情形時，可藉由以接近圓之形狀配線連接線而擴大轉子之直徑。又，於向外殼插入定子時，必須以不傷害該引出線140或連接線150之方式插入。又，樹脂模塑時之模塑模具或轉子均須注意不要與該等線接觸。因此，為了簡便地固定該等線，使用圖3、圖4對應用本發明之軸向間隙型電動機之構造進行說明。 於圖3顯示應用本發明之實施例1之軸向間隙型電動機1(以下有簡稱為「電動機1」之情形)之剖視圖，於圖4顯示應用本發明之軸向間隙型電動機1之定子及配線固定構件之概念圖。 如圖3、圖4所示，電動機1具有以下構成，其具備：大致環狀之1個定子(stator)100、及以自旋轉軸方向夾持其之方式配置之圓盤狀之2個轉子(rotor)200，且將該等於軸向隔開特定之空隙(間隙)面對向配置。 轉子200以其中央部與旋轉軸(shaft)500一起旋轉之方式固定，並經由軸承410將旋轉軸500之負載側及反負載側支持於支架400。支架400於外徑附近經由螺栓等與大致筒狀之外殼300之端部固定。於本實施例中作為電動機1之殼體之例列舉馬達外殼300進行說明，當然，作為電動機1之殼體可為與其他之應用一體之殼體。 轉子200具有轉子基座210及磁鐵220。基座210作為轉子200之基台發揮功能，由圓盤形狀組成，且於一端面利用接著劑或機械性固定將複數個磁鐵220固定。基座210亦可為作為轉子磁軛(軛鐵)發揮功能之材質。磁鐵220係永久磁鐵，可根據規格而應用釹、鐵氧體等各種磁鐵。作為磁鐵220之形狀之一例為以1極單元設為扇形，且於相鄰之磁鐵彼此中將軸向之一面作為不同之極(S、N)而環狀配置。 定子100係將於鐵心110之外周側隔著絕緣構件即繞線架120分別配置繞線130之複數個(於圖4中係6個)鐵芯單元以旋轉軸500為中心環狀配置而成。又，為了謀求由上述環狀體組成之定子100向外殼300內之固定及絕緣等，定子100具有覆蓋相鄰之鐵芯單元間及環狀體之內外周側及軸向端面之一部分或全部之模塑樹脂(未圖示)。 自各鐵芯單元引出之連接線150經由後述之配線固定構件600)配置於定子100之反負載側(圖3之側、圖4之上方側)端面且外殼300之內周側。繞線130、引出線140及連接線150較佳均為經被覆之導線。 又，為了謀求由環狀體組成之定子100及配線固定構件600之固定及絕緣，進而該等與外殼300之固定及絕緣，定子100具有一體覆蓋相鄰之鐵芯單元間、環狀體之內外周側及軸向端面之一部分或全部之模塑樹脂。 接著，對配線固定構件600進行說明。於本實施例中對將配線固定構件600設置於定子之軸向端面之一者之構造進行敍述。 自定子之引出線140如圖2般自定子之繞線架之徑向外側引出至軸向端面，並連接於連接線150。該連接線150插入至沿著定子外周設置之配線固定構件600中。配線固定構件為以內徑側之第1壁(內壁)與外徑側之第2壁(外壁)夾持連接線150之形狀，內壁與外壁於配線固定構件上部(旋轉軸方向外側)連結。配線固定構件之內壁及外壁以與外殼大致相同之曲率彎曲。藉由內壁之軸向端面中至少一部分與繞線架120之突緣部接觸而支持配線固定構件600。 配線固定構件600之軸向剖面如圖4所示具有大致コ字形狀之中空部，且於中空部內配置有連接線150。內壁與外壁之厚度(徑向長度)可如圖4般相同，亦可如圖5(a)般外壁較厚。又，剖面形狀可如圖5(b)所示為大致H狀。又，為了不易與模塑模具接觸，可如圖5(c)般削去內壁上部之角，亦可加工為圓形。內壁與外壁間之連接線可於軸向排列成一行，亦可如圖5(d)(e)般交錯重疊成2行等。 將本實施例之配線固定構件600設為除了向外殼300外拉出連接線150之引出部310附近以外，大致繞周方向一周之形狀。然而，本發明並不限定於此，可為設置複數個於周方向分割成複數個之配線固定構件600之形狀。例如，於圖6之例中顯示於周方向設置4個配線固定構件與6個鐵芯單元之例。藉由於周方向配置複數個配線固定構件600而提高於一個配線固定構件600中夾持連接線時之作業性。另，該配線固定構件600之數量可分割成任意個。配線固定構件600之數量少於鐵芯單元之數量，且配線固定構件之周方向長度長於鐵芯單元之周方向長度時，由於不會增加零件件數不會導致複雜化而較佳。例如，可為鐵芯單元為12個，配線固定構件600為6個之構成。鐵芯單元之數量與配線固定構件600之數量無須一定為約數關係，而可由例如角度決定。具體而言，可設置各120度之3個配線固定構件600，或以各90度之間隔設置4個配線固定構件600。 配線固定構件600之材料係只要為絕緣體則可為任意之材料。基於輕量化之觀點於本實施例中以使用樹脂之例進行說明。 另，於實施本發明時，轉子與定子之數量及位置關係無須一定與圖1及圖2相同。例如，轉子與定子之數量可各為一個，亦可為於兩個定子之間夾持1個轉子之構造。 接著，圖7係顯示於本實施例之軸向間隙型電動機1中模塑外殼與定子時之模式圖。 首先，於下模具500上載置排列有鐵芯單元之定子100及配線固定構件600，並插入內徑模具510。自其之上方覆蓋外殼300，並載置定子上模具520。隨後，自形成於定子上模具520之空隙(未圖示)流入樹脂，將定子100及配線固定構件600一體模塑。此時，由於連接線150被收納至配線固定構件600內，故可不使其與上模具520接觸地向外殼300內插入上模具520。 如以上般，根據本實施例之電動機100，藉由將連接線150夾入於配線固定構件600之內壁與外壁之間，可防止配線朝連接線150之內徑、外徑及軸向突出。因此，不會有連接線150偏移進入內徑側而與隨後插入之轉子接觸之虞，可將轉子徑擴大至配線固定構件600之最大。又，可藉由將該配線固定構件600與定子一起以樹脂固定，而實現更強固之固定。 ＜變化例＞ 另，於上述實施例1中對樹脂模塑定子100與外殼300之例進行敍述，但定子100與外殼300可藉由模塑以外之方法固定。例如可為將相鄰之鐵芯單元彼此嵌合之構造等、將環狀排列之鐵芯單元彼此固定，並以接著劑等固定於外殼300之構造。不論是否模塑定子100及外殼300，均可應用本發明。 實施例2 對應用本發明之實施例2之配線固定構件進行說明。 於圖8顯示實施例2之配線固定構件601。配線固定構件601由於係與連接線或定子一起予以樹脂模塑，故為了易於樹脂進入而於內壁、外壁及上壁設置複數個貫通孔。又，於內壁之周方向內側之面或上表面亦形成有為了成為模塑樹脂之流道而朝軸向或徑向延伸之凸部。由於該凸部與模塑模具接觸，故於不與模塑模具接觸之平面部與模塑模具之間形成流道，而成為易於模塑樹脂流入之構造。 再者，於外壁端面具有朝軸向延伸之突起610。該突起610包含：自外壁側根部延伸之突起軸部611、及相對於突起軸部611垂直延伸之突起卡扣部612。突起卡扣部612之周方向長度長於突起軸部611之周方向長度。於圖8所示之配線固定構件之例中，卡扣部612以對複數個軸部611共通之形狀設置。 於圖9顯示自軸向觀察排列配線固定構件601之狀態之外殼內部之圖。如圖般，配線固定構件排列成一圈。 於圖10顯示繞線架120之立體圖。對用於實施例2之定子之繞線架120使用如圖般於突緣部具有若干處缺口者。藉由將配線固定構件601之軸部611自徑向外側嵌合於該缺口，而將配線固定構件601固定於定子。可藉由於突起610具有卡扣部612而降低配線固定構件601朝軸向脫落之虞。由於會用於後述之圖11之說明，故於圖10中將繞線架之外周方向長度顯示為B。 應用本發明之配線固定構件601之突起610無須一定為圖8之形狀。 於圖11顯示突起610之變化例。於圖11(a)顯示配線固定構件601之俯視圖及後視圖(自徑向外側觀察之圖)。圖11(b)、(c)之俯視圖由於與(a)相同而予以省略。又，於圖中為了比較而顯示繞線架120之寬度B。實施例2之配線固定構件601設置自外壁下側朝方向延伸之突起部610。藉由將突起部610之徑向厚度設為與配線固定構件601之外壁厚度相同而易於作成。 該突起部610之形狀可為如圖11(a)般設置2個T字狀者而於2個部位對一個繞線架進行卡扣之形狀。或，可如圖11(b)般於兩個軸部611連結有一個突起卡扣部612之形狀。或，可如圖11(c)般對一個繞線架設置一個突起部610，並使配線固定構件601跨於複數個繞線架之缺口。 即便如圖11(d)般僅有軸部611而無卡扣部612，亦可獲得防止配線固定構件601朝周方向偏移之效果。 突起部610位置無須為配線固定構件601之中央，而可根據與繞線架突緣部之缺口之位置關係而自由決定。例如，可如圖11(d)般自配線固定構件601之中央偏移，亦可自繞線架突緣部之中央偏移。 又，此時，配線固定構件601之剖面如實施例1中所示之圖5(a)、(c)、(e)般，可藉由使外壁側厚於內壁側，而與並非如此之情形相比確保突起部610之強度。 如本實施例中所述般，可藉由於配線固定構件601設置突起部而防止配線固定構件偏移。 實施例3 於實施例1、2中，顯示無間隙地排列周方向長度相同之配線固定構件之例，但用於一個馬達之配線固定構件601之長度可未必全部相同。於應用本發明之實施例3中，對改變配線固定構件之長度之例進行說明。 於圖12顯示自軸向觀察外殼300內部之圖。圖中僅左上之配線固定構件602之周方向長度短於其他配線固定構件601之周方向長度。然而，最短之配線固定構件602之周方向長度仍長於鐵芯單元之周方向長度之方面於任一實施例均相同。 將配線固定構件602之周方向長度縮短係為了確保進行將連接線150自引出部310向外殼外部引出之作業之空間。 如此一來，藉由使用周方向長度不同之複數個配線固定構件而進一步提高作業性。 另，本發明之旋轉電機係可作為電動機(馬達)、發電機(Generator)而應用者。

1‧‧‧電動機

100‧‧‧定子

110‧‧‧鐵芯

120‧‧‧繞線架

130‧‧‧線圈

140‧‧‧引出線

150‧‧‧連接線

200‧‧‧轉子

210‧‧‧轉子基座

220‧‧‧磁鐵

300‧‧‧外殼

301‧‧‧連接線引出孔

310‧‧‧引出部

400‧‧‧端支架

410‧‧‧軸承

500‧‧‧下模具

500‧‧‧旋轉軸(shaft)

510‧‧‧內徑模具

520‧‧‧上模具

600‧‧‧配線固定構件

601‧‧‧配線固定構件

602‧‧‧配線固定構件

610‧‧‧突起部

611‧‧‧突起軸部

612‧‧‧卡扣部

B‧‧‧寬度

圖1係顯示軸向間隙型旋轉電機之構造例之分解立體圖。 圖2係顯示軸向間隙型旋轉電機之定子之例之立體圖。 圖3係應用本發明之實施例1之軸向間隙型旋轉電機之軸向剖視圖。 圖4係實施例1之軸向間隙型旋轉電機之定子、及配線固定構件之概念圖。 體5(a)～(e)係實施例1之配線固定構件之剖視圖。 圖6係實施例1之變化例之軸向間隙型旋轉電機之定子、及配線固定構件之概念圖。 圖7係顯示實施例1之軸向間隙型旋轉電機之定子固定方法之模式圖。 圖8係應用本發明之實施例2之配線固定構件之立體圖。 圖9係自軸向觀察實施例2之外殼內部之圖。 圖10係顯示實施例2之軸向間隙型旋轉電機之繞線架之例的立體圖。 圖11(a)～(d)係顯示實施例2之配線固定構件之俯視圖及後視圖。 圖12係自軸向觀察應用本發明之實施例3之外殼內部之圖。

Claims (8)

1. 一種軸向間隙型旋轉電機，其具備：定子，其將複數個鐵芯單元藉由樹脂以旋轉軸為中心呈環狀地固定而成，上述鐵芯單元具有：鐵芯、配置於該鐵芯外周之繞線及配置於該鐵芯與該繞線之間之繞線架；至少一個轉子，其與上述鐵芯之軸向端面隔開間隙而面對向；旋轉軸，其與上述轉子一起旋轉；及殼體，其收納上述定子及上述轉子；於上述定子之軸向端面且外形側具有沿著上述定子之外形側環狀形狀於周方向延伸之具備外壁及內壁之配線固定構件，上述定子具有自上述鐵芯單元引出上述繞線之連接線，上述配線固定構件係將上述連接線配置於上述外壁與上述內壁之間者，且上述內壁之上述定子側之軸向端面之至少一部分與上述繞線架相接。
2. 如請求項1之軸向間隙型旋轉電機，其中上述繞線架具有：供插入上述鐵芯之中空部，及朝與上述鐵芯之外周垂直之方向延伸特定長度之突緣部，且上述配線固定構件具有自上述外壁之上述定子側之軸向端面朝軸向延伸之突起部，且於上述突緣部之徑向外側具有凹向徑向之凹部，且上述突起部與上述凹部嵌合。
3. 如請求項2之軸向間隙型旋轉電機，其中上述突起部具有：朝軸向延伸之軸部、及與上述軸部交叉且較上述軸部之寬度更寬之卡扣部。
4. 如請求項2之軸向間隙型旋轉電機，其中上述外壁厚於上述內壁。
5. 如請求項1之軸向間隙型旋轉電機，其中上述定子、上述配線固定構件及上述殼體藉由樹脂固定，且上述配線固定構件之內壁及外壁具有複數個於徑向貫通之孔。
6. 如請求項1之軸向間隙型旋轉電機，其中上述配線固定構件於周方向被分割成複數個，且1個上述配線固定構件之周方向長度長於1個上述鐵芯單元之周方向長度。
7. 一種軸向間隙型旋轉電機，其具備：定子，其將複數個鐵芯單元藉由樹脂以旋轉軸為中心呈環狀地固定而成，上述鐵芯單元具有：鐵芯、配置於該鐵芯外周之繞線及配置於該鐵芯與該繞線之間之繞線架；至少一個轉子，其與上述鐵芯之軸向端面隔開間隙而面對向；旋轉軸，其與上述轉子一起旋轉；及殼體，其收納上述定子及上述轉子； 上述定子具有自上述鐵芯單元引出上述繞線之連接線，於上述定子之軸向端面且外形側具備具有收納上述連接線之中空部之配線固定構件，上述配線固定構件之周方向長度長於上述鐵芯單元之周方向長度。
8. 如請求項1或7之軸向間隙型旋轉電機，其中具有周方向長度不同之複數個配線固定構件。