旋轉(zhuǎn)電機(jī)的制作方法
【專利說明】旋轉(zhuǎn)電機(jī)
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)是基于并且要求2014年5月30日提交的日本專利申請(qǐng)N0.2014-113031的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容在此以參考方式并入。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本文所描述的實(shí)施例大體涉及一種產(chǎn)生沿著其旋轉(zhuǎn)軸線的磁路的橫向磁通旋轉(zhuǎn)電機(jī)以及使用該旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電動(dòng)車輛、風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)以及升降裝置。
【背景技術(shù)】
[0004]出于諸如節(jié)能和C(V咸排的原因，產(chǎn)生了進(jìn)一步改善電磁馬達(dá)性能的需求，并且諸如尺寸縮減、重量降低、高效、高扭矩和高輸出方面所代表的性能正在迅速地日臻完善。當(dāng)根據(jù)磁通的方向劃分時(shí)，電磁馬達(dá)可劃分為:(1)徑向磁通馬達(dá)，⑵軸向磁通馬達(dá)，以及
(3)橫向磁通馬達(dá)。在這些馬達(dá)中，徑向磁通馬達(dá)在成本方面特別具有優(yōu)勢(shì)，并且已經(jīng)普遍地在工業(yè)世界的各種各樣的產(chǎn)品上用作通用致動(dòng)器的常規(guī)機(jī)械元件。并且，軸向磁通馬達(dá)具有可應(yīng)付三維方向上的復(fù)雜磁路布局的結(jié)構(gòu)特征，但是使得廣泛使用的常規(guī)的層壓鋼板的使用變得困難。例如這樣的軸向磁通馬達(dá)特別用于中/大尺寸、低剖面、大直徑馬達(dá)的領(lǐng)域。
[0005]進(jìn)一步而言，橫向磁通馬達(dá)具有下述特征:基本單元由包括永磁體的轉(zhuǎn)子和包括圍繞轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線形成的環(huán)形線圈的電樞(形成狹縫式環(huán)形芯)形成，并且多個(gè)近似U形的定子芯(在下文中稱為U形定子芯)形成以環(huán)繞旋轉(zhuǎn)軸線在外周上覆蓋環(huán)形線圈，并且兩個(gè)或兩個(gè)以上基本單元沿著旋轉(zhuǎn)軸線繞著旋轉(zhuǎn)軸線以預(yù)定相對(duì)相位角布置。這種布置可通過多個(gè)磁極相對(duì)容易地實(shí)現(xiàn)高扭矩，并且可由狹縫式環(huán)形芯結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高效磁場(chǎng)的產(chǎn)生。也即，當(dāng)與需要包括繞著旋轉(zhuǎn)軸線位于圓周上的多個(gè)槽的定子芯、繞著這一槽部纏繞的線圈以及用于線圈組裝和插入的死空間等的徑向磁通馬達(dá)和軸向磁通馬達(dá)比較時(shí)，橫向磁通馬達(dá)僅僅需要繞著旋轉(zhuǎn)軸線形成在圓周上的多個(gè)U形定子芯。這大體上使得增加磁極的數(shù)量變得容易。并且，包括環(huán)形線圈和U形定子芯的電樞具有使線圈產(chǎn)生的磁通難以從其向外泄漏的結(jié)構(gòu)。由于這增加了線圈的場(chǎng)產(chǎn)生效率，因此橫向磁通馬達(dá)預(yù)期比具有線圈端的徑向磁通馬達(dá)和軸線磁通馬達(dá)更能縮減尺寸。
[0006]當(dāng)轉(zhuǎn)子在橫向磁通馬達(dá)中旋轉(zhuǎn)時(shí)，間歇變化其方向的磁力在旋轉(zhuǎn)方向上作用在U形定子芯上。該磁力使U形定子芯振動(dòng)。該振動(dòng)不僅降低了馬達(dá)的強(qiáng)度，還產(chǎn)生了噪音。進(jìn)一步而言，隨著扭矩的增加，導(dǎo)致扭矩振動(dòng)的齒槽轉(zhuǎn)矩也大致增加，并且這可推測(cè)地會(huì)進(jìn)一步增加振動(dòng)的產(chǎn)生。由此，需要減少橫向磁通馬達(dá)中振動(dòng)的產(chǎn)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)包括:轉(zhuǎn)子元件，所述轉(zhuǎn)子元件繞著旋轉(zhuǎn)軸線可旋轉(zhuǎn)；環(huán)形線圈，設(shè)置為與所述旋轉(zhuǎn)軸線同軸；多個(gè)定子芯，設(shè)置為與所述轉(zhuǎn)子元件相對(duì)，所述多個(gè)定子芯的每個(gè)包括彼此相對(duì)、其間夾置所述線圈的一對(duì)磁極部；以及多個(gè)楔形件，所述多個(gè)楔形件的每個(gè)布置在相鄰的定子芯之間以向所述相鄰的定子芯施加預(yù)負(fù)載，所述預(yù)負(fù)載包含在所述轉(zhuǎn)子元件的旋轉(zhuǎn)方向上的分量并且彼此相反。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，所述多個(gè)定子芯和所述多個(gè)楔形件交替布置以形成整體式環(huán)形體。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，所述電機(jī)還包括多個(gè)第一支撐件，所述多個(gè)第一支撐件的每個(gè)布置在所述相鄰的定子芯之間，所述相鄰的定子芯以接觸狀態(tài)固定至所述第一支撐件，其中，多個(gè)所述第一支撐件和所述楔形件的套組與所述多個(gè)定子芯交替布置從而使得所述多個(gè)定子芯、所述多個(gè)第一支撐件和所述多個(gè)楔形件形成整體式環(huán)形體。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，所述電機(jī)還包括第二支撐件，所述多個(gè)第一支撐件以接觸狀態(tài)固定至所述第二支撐件，所述第二支撐件與所述多個(gè)第一支撐件中的至少一個(gè)形成整體。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，所述電機(jī)還包括多個(gè)第一支撐件，所述多個(gè)第一支撐件中的每個(gè)布置在相鄰的定子芯之間，所述相鄰的定子芯以接觸狀態(tài)固定至所述第一支撐件，其中，所述多個(gè)第一支撐件和所述多個(gè)楔形件在所述多個(gè)定子芯之間布置，從而使得所述多個(gè)定子芯、所述多個(gè)第一支撐件和所述多個(gè)楔形件形成整體式環(huán)形體。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，所述電機(jī)還包括設(shè)置為覆蓋所述多個(gè)定子芯的第二支撐件，所述多個(gè)第一支撐件以接觸狀態(tài)固定至所述第二支撐件。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，所述多個(gè)第一支撐件通過使用螺釘以接觸狀態(tài)固定至所述第二支撐件。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，所述電機(jī)還包括設(shè)置為覆蓋所述多個(gè)定子芯的第二支撐件，所述多個(gè)第一支撐件以接觸狀態(tài)固定至所述第二支撐件，所述第二支撐件與所述多個(gè)第一支撐件中的至少一個(gè)形成整體。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，所述電機(jī)還包括第三支撐件，所述線圈以接觸狀態(tài)固定至所述第三支撐件，所述第三支撐件與所述多個(gè)第一支撐件中的至少一個(gè)形成整體。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，所述電機(jī)還包括與在所述第二支撐件中形成的多個(gè)螺紋孔螺紋接合的多個(gè)螺釘，所述多個(gè)螺釘通過與所述多個(gè)楔形件接觸向所述多個(gè)楔形件施加包含指向所述旋轉(zhuǎn)軸線的徑向分量的預(yù)負(fù)載。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，所述多個(gè)楔形件通過粘結(jié)以接觸狀態(tài)固定至所述多個(gè)定子芯。
【附圖說明】
[0018]圖1為示出根據(jù)第一實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的透視圖；
[0019]圖2為示出根據(jù)第一實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的分解透視圖；
[0020]圖3為示出根據(jù)第一實(shí)施例的定子的透視圖；
[0021]圖4為示出根據(jù)第一實(shí)施例的電樞的透視圖；
[0022]圖5為不出根據(jù)第一實(shí)施例的電樞的分解透視圖；
[0023]圖6為示出根據(jù)第二實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的透視圖；
[0024]圖7為示出根據(jù)第二實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的分解透視圖；
[0025]圖8為示出根據(jù)第二實(shí)施例的定子的透視圖；
[0026]圖9為示出根據(jù)第二實(shí)施例的電樞的透視圖；
[0027]圖10為示出根據(jù)第二實(shí)施例的電樞的分解透視圖；
[0028]圖11為示出根據(jù)第三實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的透視圖；
[0029]圖12為示出根據(jù)第三實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的分解透視圖；
[0030]圖13為示出根據(jù)第三實(shí)施例的定子的透視圖；
[0031]圖14A和14B為示出根據(jù)第三實(shí)施例的電樞在不同方向上的透視圖；
[0032]圖15為不出根據(jù)第三實(shí)施例的電樞的分解透視圖；
[0033]圖16為示出根據(jù)第四實(shí)施例的電樞的透視圖；
[0034]圖17為示出根據(jù)第四實(shí)施例的芯支架整體式殼體的透視圖；
[0035]圖18為示出根據(jù)第四實(shí)施例的電樞的分解透視圖；
[0036]圖19為示出根據(jù)第五實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的透視圖；
[0037]圖20A和20B分別為示出根據(jù)第五實(shí)施例的定子的透視圖和前視圖；
[0038]圖21為示出根據(jù)第五實(shí)施例的定子的分解透視圖；
[0039]圖22為示出根據(jù)第六實(shí)施例的電動(dòng)車輛的視圖；
[0040]圖23為圖22所示的電動(dòng)車輛的局部放大圖；
[0041]圖24為示出根據(jù)第七實(shí)施例的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的視圖；以及
[0042]圖25為示出根據(jù)第八實(shí)施例的升降設(shè)備的視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，旋轉(zhuǎn)電機(jī)包括轉(zhuǎn)子元件、環(huán)形線圈、多個(gè)定子芯和多個(gè)楔形件。轉(zhuǎn)子元件可繞著旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。線圈設(shè)置為與旋轉(zhuǎn)軸線共軸。所述多個(gè)定子芯與轉(zhuǎn)子元件相對(duì)設(shè)置并且每個(gè)定子芯包括彼此相對(duì)、其間夾置線圈的一對(duì)磁極部。所述多個(gè)楔形件的每個(gè)布置在相鄰的定子芯之間以向相鄰的定子芯施加預(yù)負(fù)載，所述預(yù)負(fù)載包含轉(zhuǎn)子元件的旋轉(zhuǎn)方向上的分量并且彼此相反。
[0044]在下文中，不同實(shí)施例將參考附圖予以描述。在下述實(shí)施例中，相同的附圖標(biāo)記指代相同的元件，并且重復(fù)的說明將被省略。
[0045](第一實(shí)施例)
[0046]圖1示意性地示出了根據(jù)第一實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)100。如圖1所示，旋轉(zhuǎn)電機(jī)100包括由軸承(未示出)支撐從而可繞著旋轉(zhuǎn)軸線ζ旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子101、和定子102，所述定子102與轉(zhuǎn)子101的外周面相對(duì)，在兩者之間具有預(yù)定間隙。轉(zhuǎn)子101具有環(huán)繞旋轉(zhuǎn)軸線ζ的近似圓柱形的形狀。定子102具有與所述旋轉(zhuǎn)軸線ζ同軸的近似圓柱形狀，并且設(shè)置為繞著旋轉(zhuǎn)軸線ζ覆蓋轉(zhuǎn)子101。轉(zhuǎn)子101定位在定子102內(nèi)部。
[0047]圖2示意性示出了處于被拆解為轉(zhuǎn)子101和定子102并且定子102被部分切除的狀態(tài)下的旋轉(zhuǎn)電機(jī)100。如圖2所示，旋轉(zhuǎn)電機(jī)100為在旋轉(zhuǎn)軸線方向(旋轉(zhuǎn)軸線ζ的方向)上布置三個(gè)基本單元103的三階(三相)式旋轉(zhuǎn)電機(jī)。每個(gè)基本單元103包括一個(gè)轉(zhuǎn)子元件110和與轉(zhuǎn)子元件110相對(duì)設(shè)置的一個(gè)電樞120。注意的是，基本單元103的數(shù)量根據(jù)設(shè)計(jì)條件確定，并且可為二或二以上的任意整數(shù)。旋轉(zhuǎn)電機(jī)100的輸出和扭矩通過改變基本單元103的數(shù)量而被容易地調(diào)整。
[0048]三個(gè)轉(zhuǎn)子元件110固定至沿著旋轉(zhuǎn)軸線ζ延伸的軸件111。軸件11