专利名称：旋转电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及轴向间隙或径向间隙型的电机。
背景技术：
作为径向间隙电机的、用于电动摩托车中的驱动源或用于其他普通电动机的径向间隙电动机具有这样的结构转子的磁轭(转子磁轭)与定子的磁轭(定子磁轭，具有由轴承支撑的旋转轴)彼此相对，并且相对的面与所述旋转轴平行。所述转子磁轭的相对面具有产生磁场的圆柱形磁体，所述定子侧的相对面具有布置成径向形状以便与所述圆柱面相对的多个齿，每个齿缠绕有线圈。换言之，在所述径向间隙电动机中，所述磁体和齿的所述相对面与所述旋转轴平行，并且所述相对面之间的间隙沿所述旋转轴形成圆柱形。
另一方面，近年来，相关领域中的轴向间隙电机以及上述径向间隙电机引起了公众的注意。
例如，在诸如轴向间隙电机之类的轴向间隙电动机中，转子磁轭(具有由其轴承支撑的旋转轴)与定子磁轭(其是一个叠片体，该叠片体通过在中心轴方向层叠例如盘形钢片来形成)彼此相对，并且它们的相对面与所述旋转轴正交。
在所述转子磁轭的相对面，以例如圆形(或环形)布置有产生磁场的磁体，并且在所述定子磁轭的相对面，相对于所述旋转轴沿径向方向(半径方向)布置有多个齿。所述磁体和齿的相对面与所述旋转轴正交，并且所述相对面之间的间隙形成与所述旋转轴垂直的平面。
换言之，在轴向间隙电动机中，在转子与定子之间形成磁路，并且通过缠绕定子的各个齿的线圈来顺序地切换各个齿(对应于转子侧磁体的N极和S极)的激励，利用相对于各个齿的转子侧磁体的吸引力和排斥力来转动转子。
在上述轴向间隙电动机中，由于转子侧上的磁体的旋转，通过激励线圈产生的、从齿流向定子磁轭的磁通量在方向或大小上有所变化。
在这种情况下，从齿流向定子磁轭的磁通量的一部分(其从齿的侧面漏向定子磁轭)垂直地进入定子磁轭与转子相对的面。
由于定子磁轭的相对面与旋转轴正交，并且其钢片沿旋转轴的方向层叠，相对于磁通量分量(其以正交方向进入定子磁轭)而产生的旋转感应电流沿着各个钢片流动。
换言之，在定子磁轭中，没有阻止由漏磁通量产生的感应电流的障碍，因此可以有大量感应电流流动。
感应电流可引起焦耳热，而焦耳热会增加损耗(铁损)并导致电动机的驱动效率降低。
发明内容
鉴于上述情况，本发明的一个目标是限制由漏磁通量引起的涡流电流的产生，并减小由于涡流电流造成的铁损。
实现上述目标的本发明的第一实施例是一种电机，所述电机包括在预定间隙处与磁体相对的齿、其中放置所述齿的至少一部分的线圈以及放置的以便与所述磁体相对的磁轭，其中以这样的方式将所述齿安装到所述磁轭所述齿的至少一部分被插入所述磁轭的与所述磁体相对的面，并且所述齿在插入所述磁轭的部分处的截面积大于所述齿置于所述线圈内部的部分的截面积，所述齿在插入所述磁轭的部分处的截面积是在所述线圈被激励时相对于在所述齿处产生的磁力线被垂直地截取的截面积，所述齿置于所述线圈内部的部分的截面积是相对于所述磁力线被垂直地截取的截面积。
在本发明的第一实施例中，所述齿通过层叠多个钢片来形成，所述多个钢片中的每个钢片都具有将插入所述磁轭的部分和将置于所述彼此整体成型的线圈内的部分，并且在所述层叠方向观察的所述每个钢片在要被插入所述磁轭的部分处的宽度大于在所述层叠方向观察的要被置于所述线圈内的部分的宽度。
在本发明的第一实施例中，提供有多个齿，并且以这样的方式将所述多个齿安装到所述磁轭当所述线圈被激励时，在所述多个齿的将被置于所述线圈内的各部分处产生的所述磁力线彼此基本平行。
在本发明的第一实施例中，与所述磁体相对的所述齿的与所述磁体相对的端部的截面积小于将被置于所述线圈内的部分的截面积，与所述磁体相对的所述齿的与所述磁体相对的端部的截面积是在所述线圈被激励时相对于在所述齿处产生的所述磁力线被垂直地截取的截面积，将被置于所述线圈内的部分的截面积是相对于在将被置于所述线圈内的部分处产生的所述磁力线被垂直地截取的截面积。
在本发明的第一实施例中，提供有多个线圈，所述多个齿被至少部分地置于所述多个线圈内，并且以这样的方式整体成型所述多个线圈当所述多个线圈被激励时，在所述多个齿的被置于所述各个线圈内的各部分处产生的所述磁力线彼此平行。
在本发明的第一实施例中，面对所述磁体的所述多个齿的与所述磁体相对的各端部位于所述多个线圈之外，多个铁芯被置于与所述磁体相对的所述多个齿的与所述磁体相对的各端部附近，并且所述多个铁芯和所述多个线圈被整体地成型。
用于实现上述目标的本发明的第二实施例是一种具有产生磁场的磁体的电机，所述电机包括在预定间隙处与所述磁体相对的齿，以及其中放置所述齿的至少一部分的线圈，其中与所述磁体相对的所述齿的与所述磁体相对的端部的截面积小于将被置于所述线圈内的部分的截面积，与所述磁体相对的所述齿的与所述磁体相对的端部的截面积是在所述线圈被激励时相对于在所述齿处产生的磁力线被垂直地截取的截面积，将被置于所述线圈内的部分的截面积是相对于在被置于所述线圈内的部分处产生的磁力线被垂直地截取的截面积。
在本发明的第二实施例中，分别提供有多个齿和铁芯，所述多个齿被至少部分地分别置于所述多个铁芯内，并且提供了磁轭，所述磁轭以这样的方式将所述多个齿安装在其上当所述多个线圈被激励时，在所述线圈内提供的所述多个齿的各部分处产生的磁力线彼此基本平行，并且所述多个线圈以这样的状态被整体成型在所述状态中，在所述线圈内提供的所述多个齿的各部分处产生的磁力线彼此基本平行。
在本发明的第二实施例中，与所述磁体相对的所述多个齿的与所述磁体相对的各端部位于所述多个线圈之外，多个铁芯被置于与所述磁体相对的所述多个齿的与所述磁体相对的各端部附近，并且所述多个铁芯和所述多个线圈被整体地成型。
在本发明的第二实施例中，以这样的状态将所述多个齿安装到所述磁轭在所述状态中，穿过所述磁轭的与所述磁体相对的面，所述多个齿至少部分被插入所述磁轭，并且所述各个齿在插入所述定子磁轭的部分处的各截面积大于所述各个齿置于所述各个线圈内部的各部分的截面积，所述各个齿在插入所述定子磁轭的部分处的各截面积是在所述各个线圈被激励时相对于在所述各个齿处产生的磁力线被垂直地截取的截面积，所述各个齿置于所述各个线圈内部的各部分的截面积是相对于所述磁力线被垂直地截取的截面积。
如上所述，在根据本发明的第一实施例的电机中，由于所述各个齿在插入所述磁轭的各部分处的各截面积大于所述各个齿被置于所述各线圈内的各部分处的截面积，所述各个齿在插入所述磁轭的各部分处的各截面积是在所述各线圈被激励时相对于在所述各个齿处产生的磁力线被垂直地截取的截面积，所述各个齿被置于所述各线圈内的各部分处的截面积是相对于所述磁力线被垂直地截取的截面积，所以从置于所述各线圈内的所述各部分泄漏的所述磁力线(磁通量)将进入被插入所述磁轭的所述各个齿的所述各部分。
结果，与漏磁通量直接进入磁轭中的情况相比，可以通过在被插入所述磁轭的所述各齿的各部分处的绝缘电阻来限制由所述漏磁通量引起的涡流电流的产生。
因此，可以减小由于涡流电流引起的铁损，并且因此可以提高电机的效率。
根据第二实施例的电机，由于与所述磁体相对的所述齿的与所述磁体相对的各端部的截面积小于将被置于所述各线圈内的部分的截面积，与所述磁体相对的所述齿的与所述磁体相对的各端部的截面积是在所述各线圈被激励时相对于在所述齿处产生的磁力线被垂直地截取的截面积，将被置于所述各线圈内的部分的截面积是相对于在被置于所述各线圈内的各部分处产生的磁力线被垂直地截取的截面积，因此可以容易地将所述齿与各插入孔对准，例如，当将所述齿插入所述磁轭上的各插入孔时，由此可以简化采用所述齿的电机的装配过程。
图1是作为其上安装有根据本发明的第一实施例的轴向间隙电机的装置的实例的摩托车的侧视图。
图2是沿图1中的线II-II截取的、用于说明图1中示出的后臂的后端部分n的内部的截面图(部分为侧视图)。
图3是从后轮侧观察的、作为图1和图2中示出的摩托车电动机的一部分安装在后臂的后端部的使用中的定子的图。
图4是示出了图3中示出的定子的主要部分的总体结构的透视图。
图5A是示出了在根据第一实施例安装齿的情况下齿以及定子磁轭的一部分的总体结构的透视图。
图5B是示出从层叠方向观察时图5A中的齿的图。
图6A是示出了图5中示出的齿在被插入磁轭的部分处的截面积的图，该截面积当线圈被激励时相对于产生的磁力线被垂直地截取。
图6B是示出了图5中示出的齿被置于线圈内的部分的截面积的图，该截面积相对于磁力线被垂直地截取。
图7A是齿的总体结构的透视图，当从层叠方向观察时，该齿沿其较短侧被插入磁轭中的部分的宽度是对应于置于线圈内的部分以及安装到定子磁轭的齿的部分的宽度。
图7B是从层叠方向观察时的图7A中的齿的图。
图8A是示出了在根据本发明的第二实施例安装齿的情况下齿以及定子磁轭的一部分的总体结构的透视图。
图8B是从层叠方向观察时的图8A中的齿的图。
图9A是示出了在根据本发明的第三实施例安装齿的情况下齿以及定子磁轭的一部分的总体结构的透视图。
图9B是从层叠方向观察时的图9A中的齿的图。
图10A是示出了包括图9中示出的齿的定子的装配过程的分解透视图(仅包括单个齿的部分)。
图10B是示出了包括图7中示出的齿的定子的装配过程的分解透视图(仅包括单个齿的部分)。
图11是示出了根据本发明的第三实施例的成型的整体线圈的总体结构的透视图。
图12是示出了采用图11中示出的成型的整体线圈的定子的装配过程分解透视图。
图13是示出了根据本发明的第三实施例的变形例的成型的整体线圈的总体结构的透视图。
具体实施例方式
现在参考附图，对根据本发明的电机的各实施例进行说明。
(第一实施例)图1是作为其上安装有根据本发明的第一实施例的轴向间隙电机的装置的实例的电动摩托车1的侧视图。
如图1所示，电动摩托车1包括在车身的前部上方处的前管2(headpipe)，该前管可旋转地容纳转向轴(未示出)，用于改变该处的车身的方向。其上固定有手柄3a的手柄支承部3被安装在转向轴的上端，并且把手4被安装到手柄3a的两侧。右侧(图1的远侧)把手4(未示出)构成了可转动的节流把手。
前管2的下端向下方向安装有一对左右前叉5。在前叉5的相应下端，通过前轴7安装有前轮6，前轮6由前轴7可转动地支承并借助前叉5以减振方式处于被悬挂的状态。在手柄3a前方，手柄支承部3之上放置有仪表8，在仪表8下方，前照灯9被固定到手柄支承部3。闪光灯10(图1中只示出了其中一个)被放置在前照灯9的两侧。
一对左右车身架11(每个车身架在侧视图中基本上形成L形)从车身的前管2向后方延伸。车身架11是圆管，从前管2向后方并从前管2向下方倾斜地延伸，然后水平地朝向后方，以便在侧视图中基本上形成L形。
从该对车身架11的后端部分，一对左右座椅横挡12向后并倾斜地向上延伸，然后座椅横挡12的后端部分12a沿座椅13的形状向后弯曲。
在该对左右座椅横挡12之间，提供有可拆卸的电池14，电池14包括多个可充电的二次电池。
在该对左右座椅横挡12的弯曲部分附近，焊接有形成倒U形的座椅支架(seat stay)15以便相对车身向前上方倾斜，在由座椅支架15以及左右座椅横挡12包围的部分处放置有可以打开与合上的座椅13，即可以绕座椅13的前端在垂直方向转动。
座椅横挡12的后端安装有后挡板16，后挡板16的后表面安装有尾灯17。此外，在尾灯17的左右安装有闪光灯(图1只示出了其中一个)18。
另一方面，在座椅13的下面，在该对左右车身架11的水平部分处分别焊接有后臂支架19(图1只示出了其中一个)，并且通过枢轴21由该对左右后臂支架19旋转地支承后臂20的前端。后轮22(其为驱动轮)由后臂20的后端部分20a可旋转地支承，后臂20和后轮22通过后减振器23以减振方式被悬挂。
在左右车身架11的水平部分下面分别布置有一对左右踏脚24(图1只示出了其中一个)，侧支架25由左后臂20支承以便可以通过踏脚24后面的轴26旋转。侧支架25由复位弹簧27向闭合侧推动。
包括被连接到后轮22以便使后轮22旋转的轴向间隙电动机28(此后，可以简称为电动机28)的驱动装置29安装在后臂20的后端部分20a内。
图2是沿图1中的线II-II截取的、用于说明后臂20的后端部分20a的内部的截面图(部分为侧视图)。后轮22未示出。
如图2所示，齿轮罩35覆盖了后臂20的后端20a的右侧面，并且构成驱动装置29的电动机28、行星齿轮减速器36、控制器37等整体装配在该处形成的空间内。
如图2所示，轴向间隙电动机28包括转子40和定子41，转子40在后臂20的后端部分20a处通过轴承38a、38b来支承，以便可以绕轴承38a、38b的中心轴BO旋转，定子41基本上为环(圆环)形，被固定到后臂的后端部分20a的内表面以便与转子40相对。
如图2所示，转子40包括转子磁轭42，转子磁轭42的形状像陀螺，其向后臂20的后端部分20a突出。
换言之，转子磁轭42包括与定子41相对的环形的环形部分42a、以基本上锥形(基本上圆锥形)从环形部分42a的内周边缘向后臂20的后端部分20a延伸的锥形部分42b、从锥形部分42b的后臂的后端部分20a的侧周边缘以突出方式沿中心轴BO向后端部分20a延伸的第一圆柱部分42c、从后臂的后端部分20a的侧面上的圆柱部分42c的侧周边缘向内径向地延伸的环形部分42d，以及从环形部分42d的内周边缘以突出方式沿中心轴BO向后端部分20a延伸的第二圆柱部分42e。
第二圆柱部分42e通过绕中心轴BO的轴承38a、38b被可转动地支承，以构成转子40的旋转轴。因此，转子40的旋转轴42e的旋转轴中心与轴承38a、38b的中心轴BO对应。
转子40被安装到转子磁轭42的环形部分42a的与定子相对的表面，并配备有形成环形(其与中心轴BO同轴)的、用于产生磁场的磁体45。
磁体45包括沿其圆周交替布置的N极和S极。
旋转轴46在后轮侧的端部处被连接到转子40的旋转轴42e并与转子40(旋转轴42e)同轴，并且旋转轴46可以与转子40一体地转动。
另一方面，行星齿轮减速器36被连接到旋转轴46，并被装配在转子磁轭42的锥形部分42b中。行星齿轮减速器36与电动机28在车的宽度方向上彼此部分重叠。
行星齿轮减速器36被连接到与旋转轴46同轴地布置的后轴47，并具有减小电动机28的旋转(旋转轴46的旋转)速度并其传递给后轴47的功能。螺母50被可拆卸地拧紧在从齿轮罩35突出的后轴47的末端47a上，并通过拧紧后轴47上的螺母50以这样的状态将后轮22安装和固定到后轴47后轮22被套在后轴47上。
图3是从后轮侧观察的、作为图1和图2中示出的摩托车1的电动机28的一部分安装在后臂20的后端部分20a的使用中的定子41的图。
如图2和图3所示，定子41被固定到后臂20的后端部分20a，并且包括分层的定子磁轭60以及多个齿61，所述定子磁轭60通过层叠多个钢片来形成，每个钢片基本上形成被部分地移除的圆(环)的形状(基本上为C形)，该圆在轴承38a、38b的中心轴BO上沿该中心轴具有中点，所述多个齿61在预定间隙处面对磁体45，并且每个齿61由多个层叠的钢片形成。
所述多个齿61被布置在定子磁轭60的表面上，以便以基本上部分移除的圆形(基本上为C形)与磁体45相对，该圆形在轴承38a、38b的中心轴BO上具有中点。
本实施例中的“部分移除的圆”代表基本上完整的圆形或椭圆形，但其一部分被移除。
换言之，本实施例中的基本上布置成部分移除的圆的形状(基本上为C形)的多个齿61被以预定间隔(周向间距)周向地布置在定子磁轭60上，并且与其中多个齿61被布置成完整的圆形的情况相比，缺少了与三个相(U相、V相和W相)对应的三个齿。
周向间距代表在将相邻齿61的与磁体相对的面的中心和轴承38a、38b的中心轴BO沿该相对面分别相连的线段之间形成的角度。
定子41包括缠绕每个齿61的线圈62(参见图2)、定子磁轭60、通过将每个齿61与线圈62整体成型来形成的成型部分63，以及在成型部分63的外圆周表面上形成的多个凸缘64(用于将包括齿61和线圈62的成型部分63安装到后臂20的后端部分20a)。通过拧紧螺栓65来将凸缘64固定到后臂的后端部分20a。
在定子磁轭60上的其上缺少齿61的部分(移除的部分)TW处，布置有控制器37和逆变器70，逆变器70被电连接到控制器37和相应的线圈62，用于根据控制器37的控制，切换电流并允许电流流过线圈62(U相线圈、V相线圈以及W相线圈)。标号71表示用于检测转子40的旋转位置的编码器底板(substrate)，标号71a、71b、71c表示对应于相应的相的圆孔IC。
此外，如图3中所示，定子磁轭60的移除部分TW一侧上的端部60a1和60a2两者的相对的内圆周部分借助连接磁轭73来连接。
图4是示出了图3中示出的定子的主要部分的总体结构的透视图。
如图4中所示，定子磁轭60由方形插入孔75形成，方形插入孔75用于在预定的周向间距以基本上为部分移除的圆形(基本上为C形)来插入(嵌入)和固定齿61，并且在插入孔75的一对较短侧上的内表面75a、75b面对中心轴BO(与定子磁轭60的径向方向正交)。
此外，插入孔75的较短侧上的内表面75a、75b外，定子磁轭60的外圆周表面60a的一侧上的内表面75b形成有径向延伸的缝隙76，缝隙76通过切割内表面75b与外圆周表面60a之间的钢片部分形成，以便连通插入孔75与定子磁轭60的外侧。
另一方面，如图4和图5(a)以及图5(b)所示，每个齿61均通过层叠多个基本上为I形的钢片80来形成。
换言之，每个钢片80均包括端部80a、中部以及另一端部80c，端部80a沿钢片80的较短侧具有预定宽度W3，沿钢片80的纵向具有预定长度，所述中部从端部80a沿纵向延伸预定长度并具有宽度W2，宽度W2窄于(短于)端部80a沿较短侧的宽度，另一端部80c从中部80b的相对侧上的一端相对于端部80a沿纵向延伸，并且沿较短侧具有预定宽度W1。
钢片80的另一端部80c的宽度W1基本上与插入孔75的较短侧的内表面的长度相同。宽度W1与W3可以相同，也可以不同。
由层叠多个钢片80(其构成齿61)的另一端部80c形成的部分沿层叠方向具有方形截面，并且以其中层叠方向与径向方向一致的方向被插入定子磁轭60的插入孔75并被固定在该处。由层叠齿61的另一端部80c形成的部分构成了插入到磁轭中的部分81。
由层叠多个钢片80(其构成齿61)的中部80b形成的部分，该部分对应于放置在线圈62内的部分(即，其上缠绕线圈62的部分)，沿层叠方向具有基本上方形的截面，并构成了放置在线圈内的部分82。
由层叠多个钢片80(其构成齿61)的端部80a形成的部分，该部分对应于包括在预定间隙与磁体45相对的方形相对面的部分，被放置在线圈62之外，并在齿61的预定间隙一侧(与磁体相对的一侧)上构成了端部83。
换言之，如图6(a)和(b)中所示，在这种布置中，要插入磁轭的齿61的部分81的截面积(方形截面的面积)S1(其当线圈62被激励时相对于产生的磁力线(磁通量B1的方向)被垂直地截取)大于相对于磁力线(磁通量B1的方向)放置在线圈内的部分82的截面积(方形截面的面积)S2。
在这种布置中，多个齿61以这样的状态被安装到定子磁轭60在该状态中，当对应于相应的齿61的线圈62被激励时，在多个齿61的要放置到线圈内的部分82处产生的磁力线(磁通量B1的方向)以彼此基本上平行的方向延伸。
接着，将说明具有上述结构的电动机28的运行，同时重点说明基于定子41的结构的运行。
在电动机28中，转子40与定子41之间形成有磁路，从转子40上的磁体45的N极输出的磁通量B1流过与磁体相对的端部83、要放置在线圈内的部分82以及要插入齿61的磁轭中的部分81而到达定子磁轭60，然后经由其他齿61到达磁体45的S极。
在这种情况下，由于齿61的几何结构或插入磁轭的部分处的磁阻的增加，当从层叠方向(参见箭头AR1)观察时，除了磁通量B1之外，还会从置于线圈内的齿61的部分82的两个侧面82a产生朝向定子磁轭60的漏磁通量B2。
此时，例如，如图7(a)和(b)中所示，当从层叠方向观察时，将沿其较短侧插入磁轭的齿180的部分181沿较短侧的宽度W1A短于对应于要放置在线圈内的部分182的宽度W2A，漏磁通量B2垂直地进入定子磁轭160的与转子相对的表面。
在这种情况下，由于定子磁轭160的钢片沿旋转轴的方向层叠，相对于垂直地进入定子磁轭160的磁通量分量以涡流形式产生的感应电流IC在定子磁轭160中没有受到阻碍，因此大量感应电流将漏出。
但是，根据本实施例，由于与要插入磁轭的部分81的磁力线B1正交的截面积S1(从层叠方向观察时，沿其较短侧的宽度W1)大于(长于)与要放置在线圈内的部分82的磁力线B1正交的截面积S2(从层叠方向观察时，沿其较短侧的宽度W2)，当从层叠方向观察时，从齿61的要放置在线圈内的部分82的两个侧面82a泄漏的磁通量B2将垂直地进入要插入磁轭的具有上述宽度W1的部分81，而不是进入定子磁轭60。
在这种情况下，由于包括要插入磁轭的部分81的齿61的层叠方向是与磁通量B2正交的方向，相对于磁通量B2的分量以涡流形式产生的感应电流倾向于以要插入磁轭的部分81的层叠方向(从图5(b)的平面的后侧到前侧，并且从前侧到后侧的方向)流动。
但是，由于层叠的钢片80之间的绝缘电阻将阻碍感应电流，因此几乎不会产生感应电流。
当以这样的状态(其中将如上所述产生由漏磁通量B2引起的感应电流)来激励预定的齿61的线圈62时，该预定的齿61通过线圈62被激励，并且在被激励的预定的齿61与磁体45之间出现引力和斥力。
因此，通过控制器37和逆变器70顺序地切换要被激励的齿61，可以顺序地移位要被激励的齿61，以便借助磁体45来转动转子40。
如上所述，根据本发明，由于可以限制由漏磁通量引起的涡流电流(感应电流)的产生，因此可以减小电动机28中由于涡流电流产生的铁损，从而可以提高电动机28的驱动效率。
(第二实施例)图8A是示出了在根据本实施例安装齿的情况下齿91以及定子磁轭92的一部分的总体结构的透视图，并且图8B是从层叠方向观察时的图8A中的齿91的图。
由于除齿91和定子磁轭92之外的组件与第一实施例中的组件基本相同，因此将省略说明或者只简单地进行说明。
如图8A中所示，定子磁轭92由方形插入孔93形成，方形插入孔93用于在预定的周向间距以基本上为部分移除的圆形(基本上为C形)来插入(嵌入)和固定各个齿91，并且每个插入孔93的一对纵向内表面93a、93b面对中心轴BO。
此外，插入孔93的纵向内表面93a、93b外，定子磁轭92的外圆周表面91a的一侧上的内表面93b上，插入孔93形成有径向延伸的缝隙(未示出)，该缝隙通过切割内表面93b与磁轭的外圆周表面92a之间的钢片部分形成，以便连通插入孔93与定子磁轭92的外侧。
另一方面，如图8A和图8B中所示，每个齿91均通过层叠多个基本上为I形的钢片95来形成。
换言之，每个钢片95均包括端部95a、中部95b以及另一端部95c，端部95a沿钢片95的较短侧具有预定宽度W6，沿钢片95的纵向侧具有预定长度，中部95b从端部95a沿纵向延伸预定长度并具有宽度W5，宽度W5窄于端部95a沿较短侧的宽度，另一端部95c从中部95b的相对侧上的一端相对于端部95a沿纵向延伸，并且沿较短侧具有预定宽度W4。
钢片95的另一端部95c的宽度W4基本上与插入孔93的较短侧的内表面的长度相同。宽度W4与W6可以相同，也可以不同。
在本发明中，由层叠多个钢片95(其构成齿91)的另一端部95c形成的部分沿层叠方向具有方形截面，并且以其中层叠方向与径向方向一致的方向被插入和固定到定子磁轭92的插入孔93中。由层叠齿91的另一端部95c形成的部分构成了要插入到磁轭中的部分96。
由层叠多个钢片95(其构成齿91)的中部95b形成的部分，该部分对应于要放置在线圈62内的部分，沿层叠方向具有基本上方形的截面，并构成了要放置在线圈内的部分97。
由层叠多个钢片95(其构成齿91)的端部95a形成的部分，该部分对应于包括在预定间隙与磁体45相对的方形相对面的部分，被放置在线圈62之外，并构成齿91的与磁体相对的端部98。
在这种布置中，与在第一实施例中相同，要插入磁轭的齿91的部分96的截面积S4(其当线圈62被激励时相对于产生的磁力线(磁通量B3的方向)被垂直地截取)大于要放置在线圈内的部分97的截面积S5(其相对于磁力线(磁通量B3的方向)被垂直地截取)。
在这种布置中，与在第一实施例中相同，多个齿91以这样的状态被安装到定子磁轭92在该状态中，当对应于相应的齿91的线圈62被激励时，在多个齿91的要放置到线圈内的部分97处产生的磁力线(磁通量B3的方向)以彼此基本上平行的方向延伸，并且多个齿91由成型的部分63整体固定。
接着，将说明具有上述结构的电动机28的运行，同时重点说明基于定子41的结构的运行。
在本实施例中，与在第一实施例中相同，当从层叠方向(参见箭头AR1指示的方向)观察时，除了在要放置到线圈内的部分97处产生的磁通量B3之外，还会从放置在线圈内的齿91的部分97的两个侧面97a产生朝向定子磁轭92的漏磁通量B4。
在这种情况下，根据本实施例，由于要插入磁轭的部分96的截面积S4(从层叠方向观察时，沿较短侧的宽度W4)大于(长于)要置于线圈内的部分97的截面积S5(从层叠方向观察时，沿较短侧的宽度W5)，截面积S4相对于磁通量B3被垂直地截取，截面积S5相对于磁通量B3被垂直地截取，因此，当从层叠方向观察时，从要置于线圈内的齿91的部分97的两个侧面97a泄漏的磁通量B4将垂直地进入要插入磁轭且具有宽度W4的部分96，而不是进入定子磁轭92。
在这种情况下，由于包括要插入磁轭的部分96的齿91的层叠方向是与磁通量B4正交的方向，相对于磁通量B4的分量以涡流形式产生的感应电流倾向于以要插入磁轭的部分96的层叠方向(从图8(b)的平面的后侧到前侧，并且从前侧到后侧的方向)流动。
但是，由于层叠的钢片95之间的绝缘电阻将阻碍感应电流，因此几乎不会产生感应电流。
结果，根据本实施例，与第一实施例相同，由于可以限制由漏磁通量引起的涡流电流(感应电流)的产生，因此可以减小电动机28中由于涡流电流产生的铁损，从而可以提高电动机28的驱动效率。
(第三实施例)图9A是示出了在根据本发明的第三实施例安装齿的情况下齿以及定子磁轭的一部分的总体结构的透视图，并且图9B是从层叠方向观察时的图9A中的齿的图。
由于除齿101之外的组件与第一实施例中的组件基本相同，因此将省略说明或者只简单地进行说明。
在本实施例中，如图9A和图9B中所示，每个齿101均通过层叠多个基本上为T形的钢片102来形成。
每个钢片102均包括端部102a、中部102b以及另一端部102c，端部102a沿钢片102的较短侧具有预定宽度W7，沿钢片102的纵向侧具有预定长度，中部102b从端部102a沿纵向延伸预定长度并具有宽度W7，宽度W7与沿较短侧的端部95a的宽度相同，另一端部102c从中部102b的相对侧上的一端相对于端部102a沿纵向延伸预定长度，并沿较短侧具有预定的宽度W8，宽度W8长于宽度W7。
钢片102的另一端部102c的宽度W8基本上与插入孔75的较短侧的内表面的长度相同。
在本发明中，由层叠多个钢片102(其构成齿101)的另一端部102c形成的部分沿层叠方向具有基本上方形的截面，并且以其中层叠方向与径向方向一致的方向被插入和固定到定子磁轭60的插入孔75中。由层叠齿101的另一端部101c形成的部分构成了要插入磁轭中的部分106。
由层叠多个钢片102(其构成齿101)的中部102b形成的部分，该部分对应于要放置在线圈62内的部分，沿层叠方向具有基本上方形的截面，并构成了要放置在线圈内的部分107。
此外，由层叠多个钢片102(其构成齿101)的端部102a形成的部分，该部分对应于包括在预定间隙与磁体45相对的方形相对面的部分，被放置在线圈62之外，并构成齿101的与磁体相对的端部108。
在这种布置中，与在第一实施例中相同，要插入磁轭的齿101的部分106的截面积S8(其当线圈62被激励时相对于产生的磁力线(磁通量B5的方向)被垂直地截取)大于要放置在线圈内的部分107的截面积S7(其相对于磁力线(磁通量B5的方向)被垂直地截取)。
在这种布置中，与磁体45相对的齿101的与磁体相对的端部108的截面积S7(其当线圈62被激励时相对于产生的磁力线(磁通量B5的方向)被垂直地截取)等于要放置在线圈内的部分107的截面积S7(磁通量B5的方向)。
图10A是示出了包括齿101的定子41的装配过程的分解透视图(仅包括单个齿的部分)。
如图10A中所示，齿101的要插入磁轭中的部分106被插入(例如，压入配合)并固定到定子磁轭60(其上预先形成有插入孔75和缝隙76)的插入孔75中，同时将要插入磁轭中的部分106与插入孔75精确地对准。
然后装配定子41，将由绝缘材料形成的中空线圈架110放置在定子磁轭60上，以便将齿101的要置于线圈内的部分107放置在线圈架110的中空部分内，然后在线圈架110的外周表面上缠绕线圈62(或者将预先缠绕的线圈62附着到线圈架的外周表面上)，并借助树脂成型部分63来固定线圈62、线圈架110、齿101以及定子磁轭60。
在这种布置中，与在第一实施例中相同，多个齿101以这样的状态被安装到定子磁轭60在该状态中，当对应于相应的齿101的线圈62被激励时，在多个齿101的要放置到线圈内的部分107处产生的磁力线(磁通量B5的方向)以彼此基本上平行的方向延伸。
接着，将说明具有上述结构的电动机28的运行，同时重点说明基于定子41的结构的运行。
与第一实施例相同，当从层叠方向(参见箭头AR1指示的方向)观察时，除了在要置于线圈内的部分107处产生的磁通量B5之外，还会从齿101的置于线圈内的部分107的两个侧面107a产生朝向定子磁轭60的漏磁通量B6。
在这种情况下，根据本实施例，由于要插入磁轭的部分106的截面积S8(从层叠方向观察时，沿较短侧的宽度W8)大于(长于)要置于线圈内的部分107的截面积S7(从层叠方向观察时，沿较短侧的宽度W7)，截面积S8相对于磁通量B5被垂直地截取，截面积S7相对于磁通量B5被垂直地截取，因此，当从层叠方向观察时，从要置于线圈内的齿101的部分107的两个侧面107a泄漏的磁通量B6将垂直地进入要插入磁轭且具有宽度W8的部分106，而不是进入定子磁轭60。
在这种情况下，由于包括要插入磁轭的部分106的齿101的层叠方向是与磁通量B6正交的方向，相对于磁通量B6的分量以涡流形式产生的感应电流倾向于以要插入磁轭的部分106的层叠方向(从图9(b)的平面的后侧到前侧，并且从前侧到后侧的方向)流动。
但是，由于层叠的钢片102之间的绝缘电阻将阻碍感应电流，因此几乎不会产生感应电流。
结果，根据本实施例，与第一实施例相同，由于可以限制由漏磁通量引起的涡流电流(感应电流)的产生，因此可以减小电动机28中由于涡流电流产生的铁损，从而可以提高电动机28的驱动效率。
如图9A和图9B中所示，在根据本实施例的定子41的齿101中，放置在线圈62外的与磁体相对的端部108的面积S7和宽度W7分别与放置在线圈内的部分107的面积S7和宽度W7相同。
此时，如图7A和图7B中所示，当从层叠方向观察时，当沿齿180的与磁体相对的端部183的较短侧的宽度W3A长于要放置在线圈内的部分182的对应宽度W2A时，如图10B中所示，将齿180通过线圈架边缘192插入其外周缠绕有线圈191的线圈架190中，然后以这样的方式将其中插入有齿180的线圈架190安装到定子磁轭60齿180的要插入磁轭中的部分181被插入(压入配合)定子磁轭160上的插入孔175。
但是，使用上述的装配，当从与磁体相对的端部183的上方通过齿180观察定子磁轭160时，与磁体相对的端部183挡住了观察者，使得难以准确看到定子磁轭160上的插入孔175。
因此，将齿180的要插入磁轭中的部分181与插入孔175对准很困难，这使得装配工作变得复杂。
但是，根据本实施例的结构，由于放置在线圈62外的与磁体相对的端部108的面积S7和宽度W7分别与放置在线圈内的部分107的面积S7和宽度W7相同，当从与磁体相对的端部108的上方通过齿101观察定子磁轭60时，可以准确看到定子磁轭60上的插入孔75。
因此，可以以准确地与插入孔75对准的状态来插入(压入配合)齿101的要插入磁轭中的部分106，随后，可以从齿101的上方，按顺序准确地放置线圈架110、线圈62等。
结果，可以进一步简化定子41的装配过程。
在本实施例中，各个齿101的放置在线圈62外的与磁体相对的端部108的面积S7和宽度W7分别与放置在线圈内的部分107的面积S7和宽度W7相同。但是，本发明并不局限于此，放置在线圈62外的与磁体相对的端部108的面积S7和宽度W7可以小于放置在线圈内的部分107的面积和宽度。
进而，根据本发明，线圈62缠绕在各个齿101上。但是，如图11中所示，为了简化连接工作，将对应于所有齿101的线圈62连接起来，以便使用树脂成型固定的成型整体线圈121来形成齿安装孔120，齿安装孔120布置成部分移除的圆形，该形状对应于齿101的总体布置形状(部分移除的圆形)。
在这种布置中，如图12中所示，可以按这样的方式装配定子41将成型的整体线圈121安装到定子磁轭60，以便多个齿101的要放置到各线圈内的各部分107被插入相应的齿安装孔120。
结果，可以容易地完成各线圈的装配，而无需进行诸如线圈连接或在多个齿之间对准之类的费力的工作，由此可以进一步简化定子41的装配过程。
此外，如图13中所示，作为本实施例的修改，当从层叠方向观察时，在与齿101的与磁体相对的端部108的侧面相邻和相对的部分处，将铁芯122(铁芯)附着到构成成型的整体线圈121的齿安装孔120的内周壁。
根据图13中示出的布置，当成型的整体线圈121a被安装到定子磁轭60以便齿101的要置于线圈内的部分107可以被插入齿安装孔120时，铁芯122还与相应的齿101的与磁体相对的端部108一起用作与磁体相对的表面。因此，与图9中示出的结构相比，可以感应更多的从磁体45产生的磁通量(磁力线)。
结果，其提供了增大的转矩并减小了基于定子41(其包括成型的整体线圈121a)的电动机28的大小。
在上述实施例中，齿的要插入磁轭中的部分的宽度长于要置于线圈内的部分的宽度。但是，本发明并不局限于此，只要插入磁轭中的部分的截面积(其当对应的线圈被激励时垂直于产生的磁力线被截取)大于要置于线圈内的部分的截面积(其与磁力线垂直)，便可以应用任何形状的齿。
此外，在第三实施例中，齿的与磁体相对的端部的宽度与置于线圈内的部分的宽度相同。但是，本发明并不局限于此，只要与磁体相对的端部的截面积(其当对应的线圈被激励时相对于产生的磁力线被垂直地截取)小于要置于线圈内的部分的截面积(其相对于磁力线被垂直地截取)，便可以应用任何形状的齿。
进而，在上述各实施例中，已说明了其中将对应于根据本发明的轴向间隙电机的电动机安装在摩托车上的情况。但是，本发明并不局限于此，可以将所述电动机安装在其他类型的装置/设备上，并可获得上述效果。
此外，在上述实施例中，已说明了作为根据本发明的轴向间隙电机的轴向间隙电动机(电动机)的情况，本发明并不局限于此，所述电动机还可用作所谓的发电机，其允许通过从外部转动转子来使线圈产生电动势。
在上述实施例中，已说明了将转子作为磁体侧并将定子作为线圈侧的根据本发明的轴向间隙电机。但是，本发明并不局限于此，并可以将定子作为磁体侧并将转子作为线圈侧，其获得了与上述实施例基本上相同的效果。
在上述实施例中，已说明了作为根据本发明的电机的轴向间隙电机(电动机)。但是，本发明并不局限于此，它还可应用于径向间隙电机，即这样的径向间隙电机其中磁体和多个齿的相对面与旋转轴平行，这些相对面之间的间隙沿旋转轴形成圆柱形，并且在多个齿处产生的磁力线径向地延伸。
本发明并不局限于上述第一至第七实施例，还可以通过根据需要在本发明的范围内进行修改来以其他方式实施。
权利要求
1.一种电机，所述电机包括在预定间隙处与磁体相对的齿；其中放置有所述齿的至少一部分的线圈；以及与所述磁体相对放置的磁轭，其中所述齿以这样的方式被安装到所述磁轭，所述齿的至少一部分被插入所述磁轭的与所述磁体相对的面，并且所述齿在被插入所述磁轭的部分处的截面积大于所述齿被放置在所述线圈内的部分的截面积，所述齿在被插入所述磁轭的部分处的截面积是当所述线圈被激励时相对于在所述齿处产生的磁力线被垂直地截取的截面积，所述齿被放置在所述线圈内的部分的截面积是相对于所述磁力线被垂直地截取的截面积。
2根据权利要求1的电机，其中所述齿通过层叠多个钢片来形成，每个所述钢片都具有要插入所述磁轭中的部分和要放置在彼此整体成型的所述线圈内的部分，并且从层叠方向观察时的所述每个钢片在要插入所述磁轭的部分处的宽度大于从层叠方向观察时的要放置在所述线圈内的部分的宽度。
3.根据权利要求1或2的电机，其中提供有多个所述齿，并且以这样的方式将所述多个齿安装到所述磁轭，当所述线圈被激励时，在所述多个齿的要放置在所述各线圈内的各部分处产生的磁力线基本上彼此平行。
4.根据权利要求1至3中任一权利要求的电机，其中与所述磁体相对的所述齿的与所述磁体相对的端部的截面积小于要放置在所述线圈内的部分的截面积，所述与所述磁体相对的所述齿的与所述磁体相对的端部的截面积是当所述线圈被激励时相对于在所述齿处产生的磁力线被垂直地截取的截面积，所述要放置在所述线圈内的部分的截面积是相对于在要放置在所述线圈内的部分处产生的磁力线被垂直地截取的截面积。
5.根据权利要求4的电机，其中提供有多个所述线圈，并且所述多个齿被至少部分地放置在所述多个线圈内，并且所述多个线圈被以这样的方式整体地成型，当所述多个线圈被激励时，在所述多个齿的要放置在所述各线圈内的各部分处产生的磁力线彼此平行。
6.根据权利要求5的电机，其中面对所述磁体的所述多个齿的与所述磁体相对的端部位于所述多个线圈之外，多个铁芯被放置在与所述磁体相对的所述多个齿的与所述磁体相对的端部的附近，并且所述多个铁芯与所述多个线圈被整体地成型。
7.一种具有产生磁场的磁体的电机，所述电机包括在预定间隙处与所述磁体相对的齿；以及其中放置有所述齿的至少一部分的线圈，其中与所述磁体相对的所述齿的与所述磁体相对的端部的截面积小于要放置在所述线圈内的部分的截面积，所述与所述磁体相对的所述齿的与所述磁体相对的端部的截面积是当所述线圈被激励时相对于在所述齿处产生的磁力线被垂直地截取的截面积，所述要放置在所述线圈内的部分的截面积是相对于在要放置在所述线圈内的部分处产生的磁力线被垂直地截取的截面积。
8.根据权利要求7的电机，其中分别提供有多个齿和线圈，并且所述多个齿分别被至少部分地放置在所述多个线圈内，并且提供有其上安装所述多个齿的磁轭，以便在所述线圈内分别提供的所述多个齿的各部分处产生的磁力线基本上彼此平行，并且所述多个线圈以这样的状态被整体地成型，在所述状态中，在所述线圈内分别提供的所述多个齿的各部分处产生的磁力线基本上彼此平行。
9.根据权利要求8的电机，其中面对所述磁体的所述多个齿的与所述磁体相对的端部位于所述多个线圈之外，多个铁芯被放置在与所述磁体相对的所述多个齿的与所述磁体相对的端部的附近，并且所述多个铁芯与所述多个线圈被整体地成型。
10.根据权利要求8或9的电机，其中所述多个齿被以这样的状态安装到所述磁轭，在所述状态中，通过所述磁轭的与所述磁体相对的面，所述多个齿至少部分被插入所述磁轭，并且所述各齿在被插入所述磁轭的部分处的截面积大于所述各齿被放置在所述各线圈内的部分的截面积，所述各齿在被插入所述磁轭的部分处的截面积是当所述各线圈被激励时相对于在所述各齿处产生的磁力线被垂直地截取的截面积，所述各齿被放置在所述各线圈内的部分的截面积是相对于所述磁力线被垂直地截取的截面积。
全文摘要
本发明限制了由漏磁通量引起的涡流电流的产生，并减小了由于涡流电流造成的铁损。齿61以这样的状态被安装到定子磁轭60在该状态中，齿61的至少一部分(要插入磁轭中的部分81)通过定子磁轭60的与磁体相对的面被插入形成的插入孔75，并且齿61的要插入磁轭中的部分81的截面积S1(参见图6A)大于齿61的要置于线圈内的部分82的截面积S2(参见图6B)，截面积S1是当线圈62被激励时相对于在齿61处产生的磁力线B1被垂直地截取的截面积，截面积S2是相对于磁力线B1被垂直地截取的截面积。
文档编号H02K21/24GK1685585SQ03823460
公开日2005年10月19日 申请日期2003年8月15日 优先权日2002年8月16日
发明者内藤真也, 日野阳至, 石原弘之, 室田圭子, 寺田润史, 小野朋宽 申请人:雅马哈发动机株式会社