非晶质分割铁芯定子以及利用该定子的轴向间隙型马达的制作方法
【专利摘要】本发明涉及非晶质分割铁芯定子及利用该定子的轴向间隙型非晶质分割铁芯马达，上述非晶质分割铁芯定子及利用该定子的轴向间隙型非晶质分割铁芯马达由于能够最大化多个分割铁芯与磁铁间的相向面积，提高线圈填充因数，并利用非晶质合金粉末成型，因此，能够最小化涡流损耗（铁芯损耗）。本发明的非晶质分割铁芯定子及利用该定子的轴向间隙型非晶质分割铁芯马达，其特征在于，包括：旋转轴，两端部以能够旋转的方式支撑，环形的第一磁轭及第二磁轭，中央部分别与上述旋转轴相结合，并以留有间隔的方式配置，第一转子及第二转子，在上述第一磁轭及第二磁轭的内侧面设有以相向的极性方式安装的多个磁铁，以及定子，配置在上述第一转子及第二转子之间，分别设有缠绕线圈的多个分割铁芯；上述多个分割铁芯由非晶质金属粉末成型。
【专利说明】非晶质分割铁芯定子以及利用该定子的轴向间隙型马达
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种非晶质分割铁芯定子以及利用该定子的轴向间隙型马达，尤其涉及一种由于能够最大化多个分割铁芯与磁铁间的相向面积，提高线圈填充因数(fillfactor)，并随着将多个分割铁芯通过线轴间的凹凸结合进行组装，或者通过固定用辅助物进行组装，能够省略插入注射成型，因此，容易制作，并且，还利用非晶质合金粉末成型，因此，能够最小化涡流损耗(铁芯损耗)的非晶质分割铁芯定子以及利用该定子的轴向间隙型马达。
【背景技术】
[0002]将无刷直流(BLDC，brushless dc)马达根据定子铁芯是否存在来分类，一般分为具有杯子(圆筒)结构的铁芯型(或径向间隙型)和无芯型(或轴向间隙型)。
[0003]铁芯型结构的无刷直流马达为了在内周部形成的多个突起具有电磁铁结构，分为内部磁铁型和外部磁铁型，上述内部磁铁型由缠绕线圈的圆筒形定子和由圆筒形永久磁铁形成的转子构成，上述外部磁铁型由定子对在外周部形成的多个突起以上下方向缠绕线圈，并在其外部由多极磁化的圆筒形永久磁铁组成的转子构成。
[0004]在现有的外部磁铁型无刷直流马达的磁通的主路径是在回转子的永久磁铁中进行，并通过空隙形成通过固定子的定子重新与永久磁铁向磁轭的方向进行的磁气回路。
[0005]在内部磁铁型的情况下，缠绕线圈的定子铁芯的多个“T型”铁芯部从外部向内侧方向突出地形成，各铁芯部的内侧终端部形成规定直径的圆，并在其内部的空间安装回转子，上述回转子在包括旋转轴的圆筒形的永久磁铁或在中心包括旋转轴的圆筒形磁轭上附着环形的永久磁铁。马达旋转的方式与上述外部磁铁型相同。
[0006]这些铁芯型无刷直流马达是，磁气回路以轴为中心向径向方向具有对称的结构，因此，轴方向振动性噪音低，适合低速旋转，并且，由于空隙对磁路的方向所占有的部分极其少，因此，即使采用性能低的磁铁或者减少磁铁的量，也能得到较高的磁通密度，因此，具有扭矩大、效率高的优点。
[0007]但是，这些磁轭结构具有如下缺点，即，在制作定子时，会因磁轭(yoke，轭铁)的材料损失大，且在批量生产时磁轭的复杂的结构，使得在磁轭缠绕线圈时，需要使用特殊的高价的专用绕线器，且在制作定子时模具投资费较高，从而需要较高的设备投资费用。
[0008]另一方面，为了改善上述铁芯型无刷直流马达的缺点，本 申请人:通过韩国专利登录第213571号，作为利用无芯型轴向间隙型无刷直流马达，提出过相互抵消回转子旋转时产生的轴方向振动同时，还能将扭矩增加两倍以上的双转子结构。
[0009]如上所述的现有的双转子方式的无刷直流马达对定子及旋转轴形成对称结构的磁气回路，从而根据第一转子及第二转子和定子，使定子线圈比单一转子结构增加两倍，场磁铁也增加2倍，因此，使驱动电流及磁通密度增加到2倍，从而比起相同的轴向间隙型单一转子结构，能够获得至少两倍以上的扭矩。
[0010]虽然这些轴向间隙型无芯方式的马达具有诸多优点，但电枢绕组所占的部分由空隙形成，从而磁气电阻较高，与使用的磁铁量相比，空隙的磁通密度低，因此，马达的效率低。
[0011]并且，为了体现高扭矩的马达，弱项增加电驱线圈的圈数，就需要再增加空隙，因此，反而会减少磁通密度，从而导致效率更减少的结果。
[0012]因此，轴向间隙型无芯方式的马达与同等功率的径向间隙型铁芯式相比，具有需要使用高性能磁铁或者增加磁铁量的缺点，并最终引起产品价格上升的问题。进而，为了提高功率，当增加线圈缠绕量时，与此成正比，增加与转子的空隙(因为是空心结构)，因此，随着磁气电阻的增加，存在引起马达效率减少的问题。
[0013]并且，在韩国公开专利10-2010-31688号，提出了一种轴向间隙型旋转机器，上述轴向间隙型旋转机器在不会减少磁通量的情况下，根据离心率或者热循环运转，也能使磁铁不会散开，且坚固地固定在转子磁轭。
[0014]上述韩国公开专利10-2010-31688号为此提出了在旋转板与定子相对的面设有凹部，且嵌在凹部，使得永久磁铁从旋转板的表面具有突出部的结构，但与韩国专利登录第213571号相同，由于是无芯方式的马达，如果为了提高功率而增加线圈量，就会与此成正t匕，来增加与转子的空隙(因为是空心结构)，从而随着磁气电阻的增加，存在引起马达效率减少的问题。并且，韩国公开专利10-2010-31688号由于使用杆型磁铁，因此，无法提出与定子线圈的相向面积最优化的结构。
[0015]为了克服这些问题，本 申请人:在韩国专利登录第440514号，提出了轴向间隙型铁芯形态的马达。
[0016]但是现有的上述轴向间隙型铁芯形态的马达由缠绕定子线圈的多个分割铁芯以正四角形状组成，并与此相向的转子的多个磁铁以梯形或正四角形状组成，因此，是定子铁芯与相对置的转子磁铁的相向面积未能最优化的结构。进而，随着分割铁芯形成四角形，由于相互间的间距较宽，因此，是线圈填充因数(fill factor)低的结构。
[0017]尤其，现有的上述轴向间隙型铁芯形态的马达，在缠绕线圈的绝缘体线轴中插入分割铁芯的一部分，接着向线轴的反方向组装分割铁芯的剩余部分，并通过敛缝粘接两部分，从而完成分割铁芯。在此情况下，将制造的电驱排列在印刷电路板(PCB)进行固定，并结线后注射成型，从而制作了定子。
[0018]但是现有的上述轴向间隙型铁芯形态的马达是由缠绕线圈的多个分割铁芯通过插入注射成型形成一体化的结构，从而追加插入注射成型的工序，因此,不仅会增加作业量，还因插入注射成型是必须的重要条件而提高了制作费用。同时，为了对缠绕绝缘体线轴的线圈进行相互结线，额外使用印刷电路板，并因这些复杂繁琐的制作工序，存在工作效率下降的问题。
[0019]另一方面，定子铁芯一般是将0.35?0.5mm厚度的多个娃钢板按预定形状成型后，对此层压而成的，而在一体型铁芯的情况下，因用于缠绕线圈的插槽的影响，使空隙中的磁通密度不均匀，从而发生扭矩不均匀的齿槽扭矩现象和扭矩脉动。
[0020]用于降低上述齿槽扭矩和扭矩脉动的方法有定子铁芯上多钻插槽，或者形成辅助凸极或辅助插槽，或者采用歪斜(skew)结构。
[0021]并且，在径向间隙型马达的情况下，与磁铁相向的齿的中央部与磁铁邻近，且设计成齿的前端部形状，使得越接近两侧端部距离越远，但由于这是由具有相同形状的多个电子钢板层压而成的铁芯，因此，只能对某一个的轴方向适用循环处理。
[0022]进而，作为减少基于扭矩脉动的噪音的方法，在磁铁实施歪斜(skew)磁化，或对扇形磁铁的两侧进行边缘加工(修整)，使得磁力线的分布形成正弦波。
[0023]但是，如上所述的解决方法存在只能对某一种轴方向实施循环处理，或发生线圈缠绕的困难，或很难线轴成型或者磁化费用昂贵的问题。
【发明内容】
[0024]技术问题
[0025]本发明的目的在于，为了解决上述问题，提供非晶质分割铁芯定子及利用该定子的轴向间隙型马达，上述非晶质分割铁芯定子及利用该定子的轴向间隙型马达既能最大化多个分割铁芯和磁铁间的相向面积，还能提高线圈填充因数(fill factor)。
[0026]并且，本发明的另一目的在于，提供非晶质分割铁芯定子及利用该定子的轴向间隙型马达，上述非晶质分割铁芯定子及利用该定子的轴向间隙型马达随着将多个分割铁芯通过线轴间的凹凸结合进行组装，或者通过固定用辅助物进行组装，能够省略插入注射成型，容易制作，并对于相同的相，每个分割铁芯都连续缠绕线圈，从而能够省略用于线圈间的连接的额外的印刷电路板(PCB )。
[0027]进而，本发明的再一目的在于，提供非晶质分割铁芯定子及利用该定子的轴向间隙型马达，上述非晶质分割铁芯定子及利用该定子的轴向间隙型马达的分割铁芯利用非晶质合金粉末来成型，因此，能够最小化涡流损耗(铁芯损耗)，从而能够对通常适用于电子自动车的50000rpm以上的高速旋转马达进行小型化。。
[0028]并且，本发明的又一目的在于，提供非晶质分割铁芯定子及利用该定子的轴向间隙型马达，上述非晶质分割铁芯定子及利用该定子的轴向间隙型马达通过对非晶质合金粉末进行成型来表现，使得在与磁铁相向的分割铁芯露出面，向放射方向和/或圆周方向具有曲面形状，从而获得正弦波电动势(EMF, Electromotive Force),由此能够减少由于扭矩脉动的振动而产生的噪音。
[0029]技术问题解决手段
[0030]为了达成上述目的，本发明提供一种轴向间隙型非晶质分割铁芯马达，其特征在于，包括:旋转轴，两端部以能够旋转的方式被支撑，环形的第一磁轭及第二磁轭，以留有间隔的方式配置，中央部分别与上述旋转轴相结合，第一转子及第二转子，具有多个磁铁，所述多个磁铁以极性相向的方式安装在上述第一磁轭及第二磁轭的内侧面，以及定子，配置在上述第一转子及第二转子之间，具有分别缠绕有线圈的多个分割铁芯；上述多个分割铁芯由非晶质金属粉末成型。
[0031]根据本发明的另一特征，本发明提供一种轴向间隙型非晶质分割铁芯马达，其特征在于，包括:壳体，旋转轴，以能够旋转的方式被支撑在上述壳体内，转子，包括磁轭及多个磁铁,上述磁轭能够以上述旋转轴为中心轴与上述旋转轴一体旋转，上述多个磁铁分别以扇状形成，且以留有间隔的方式环形地配置在上述磁轭的一面，以及定子，以留有间隔地与上述转子的磁铁相向的方式固定在壳体，在线圈缠绕空间缠绕多个线圈，上述线圈缠绕空间在分别以扇状环形地配置的多个分割铁芯的外周形成；上述多个分割铁芯由非晶质金属粉末成型。[0032]根据本发明的再一特征，本发明提供一种轴向间隙型非晶质分割铁芯马达，其特征在于，包括:壳体，旋转轴，以能够旋转的方式被支撑在上述壳体内；第一转子及第二转子，包括第一磁轭及第二磁轭和多个磁铁，上述第一磁轭及第二磁轭能够与上述旋转轴一体旋转，且中央部分别以留有间隔的方式与上述旋转轴相向配置，上述多个磁铁分别以扇状形成在上述第一磁轭及第二磁轭的内侧面，并以环形形状配置，以及定子，配置在上述第一转子及第二转子之间，以留有间隔地与上述转子的磁铁相向的方式固定在壳体，在线圈缠绕空间缠绕多个线圈，上述线圈缠绕空间在分别以扇状环形地配置的多个分割铁芯的外周形成；上述多个分割铁芯由非晶质金属粉末成型。
[0033]根据本发明的又一特征，本发明提供一种非晶质分割铁芯定子，用于轴向间隙型非晶质分割铁芯马达，其特征在于，包括:多个分割铁芯，分别以扇状形成，且在外周部设有沟槽形的线圈缠绕空间，并以环形的形式配置，多个线轴，用于使上述多个分割铁芯的沟槽形的线圈缠绕空间绝缘，以及线圈，缠绕在上述线轴的线圈缠绕空间；上述多个分割铁芯由非晶质金属粉末成型。
[0034]发明的效果
[0035]如上所述，本发明具有以下优点，即，能够最大化与多个分割铁芯相向的磁铁间的相向面积，且缠绕分割铁芯或线轴的线圈防止分割铁芯或线轴向外侧突出，来提高线圈填充因数(fill factor)，从而使马达效率最大化，上述多个分割铁芯制作成扇状，并配置成放射状，。
[0036]并且，本发明随着通过多个线轴间的凹凸结合或固定用辅助物来进行组装，从而能够省略额外的插入注射成型，并随着由分割铁芯结构形成，能够使用费用低廉的通用缠绕器，对于相同的相，每个分割铁芯连续缠绕线圈，从而能够省略用于线圈间连接的额外的印刷电路板，因此，容易制作，并能够提高工作效率。
[0037]进而，本发明在制作分割铁芯时，利用非晶质金属粉末成型或在非晶质金属粉末中混合结晶质金属粉末来成型，因此，能够最小化涡流耗损(铁芯耗损)，从而能够对通常适用于对50000rpm以上的高速旋转马达进行小型化。
[0038]并且，本发明当中，与磁铁相向的分割铁芯的露出面体现向放射方向和/或圆周方向形成曲面形状，来获得正弦波电动势(EMF, Electromotive Force),从而减少由于扭矩脉动的振动而产生的噪音。
【专利附图】
【附图说明】
[0039]图1是表示本发明第一实施例的轴向间隙型非晶质分割铁芯马达的剖视图。
[0040]图2是表不图1所不的非晶质分割铁芯的立体图。
[0041]图3是表示在图2所示的非晶质分割铁芯缠绕线圈的状态的图。
[0042]图4是表示在图3所示的非晶质分割铁芯结合线轴的状态的俯视图。
[0043]图5是沿着图4所示的V-V线表示的剖视图。
[0044]图6是表示利用在线轴上形成的凹凸结合结构，将图4所示的多个非晶质分割铁芯组装成环形的定子的俯视图。
[0045]图7是表示用于插入多个非晶质分割铁芯的铁芯固定用辅助物的俯视图。
[0046]图8是表示通过图7所示的铁芯固定用辅助物，将多个非晶质分割铁芯组装成环形的定子的俯视图。
[0047]图9是表示图1所示的第一转子的图。
[0048]图10是表示图9所示的背轭的图。
[0049]图11是表示本发明第二实施例的轴向间隙型非晶质分割铁芯马达的剖视图。【具体实施方式】
[0050]以下，参照附图详细说明本发明一实施例的轴向间隙型非晶质分割铁芯马达。
[0051]参照图1，本发明第一实施例的轴向间隙型非晶质分割铁芯马达包括壳体10、旋转轴15、定子30、第一转子51及第二转子53。
[0052]壳体10由设有空间部的桶状形成，上述空间部包括驱动印刷电路板17、定子30、第一转子51及第二转子53。壳体10的上测封闭，下测通过盖13来封闭。上述壳体10设有驱动印刷电路板17，上述驱动印刷电路板17的内侧安装有驱动器IC (未图示)。
[0053]上述驱动印刷电路板17被盖13支撑，或者配置在盖13和第二转子53之间的空间或者配置在旋转轴15的外部。
[0054]并且，壳体10可以由圆筒部和上部及下步盖构成，上述圆筒部与定子30以一体方式形成，上述上部及下部盖与圆筒部的上/下部相结合。
[0055]旋转轴15分别在壳体10和盖13以能够分别旋转的方式设置。上述旋转轴15的一侧贯通壳体10，且通过向内侧的轴承壳体12插入的轴承12a，以能够旋转的方式被支撑，而旋转轴15的另一端则通过向盖13的内侧的轴承壳体14插入的轴承14a，以能够旋转的方式被支撑。
[0056]定子30设置在第一转子51及第二转子53之间，且在中央贯通旋转轴15。并且，上述定子30在外周部对壳体10的内周部压接地进行固定，或者在用于形成对多个分割铁芯31形成一体化的定子支撑体时,形成壳体10的一部分,并能与壳体以一体方式形成。
[0057]上述定子30如图6或图8所示，包括环形配置的多个分割铁芯31和缠绕上述多个分割铁芯31的线圈33。
[0058]上述多个分割铁芯31如图2所示，大致以扇状相同地形成。如此，将上述分割铁芯31制作成扇状的情况下，以旋转轴15为中心，排列成放射状(参照图6及图8)时，增大分割铁芯31的有效面积，从而能够在最大限度地利用空间，并由此最大化与第一转子51及第二转子53的磁铁52、54之间的相向面积，从而能够最小化磁通泄露(损失)。
[0059]如上所述的多个分割铁芯31能够将非晶质金属粉末和粘结剂混合成型，或者将非晶质金属粉末、软磁特性优秀的结晶质金属粉末及粘结剂按预定的比率混合成型。在这种情况下，与采用100%的非晶质金属粉末相比，将金属粉末按预定比率混合的情况更能解决高压烧结的困难，还能提高导磁率。
[0060]并且，上述多个分割铁芯31沿着扇状的线圈缠绕部31b的侧面，由第一突缘31c及第二突缘32d以扇状相向形成，从而在第一突缘31c及第二突缘32d之间确保由线圈33缠绕的沟槽结构的线圈缠绕空间31a (参照图2)。由此，多个分割铁芯31即使在分别缠绕线圈33的线轴41 (参照图6)之间形成结合，也因线圈33不会向线轴41的外侧突出，导致在连接各线轴31进行组装的情况下，解除线轴间相互干扰的问题，并最终最大化线圈的填充因数(fill factor)，从而能够提高马达效率。[0061]参照图4及图5，上述线轴41除了扇状的分割铁芯31的两侧面之外，以利用绝缘树脂的插入注射方法形成为一体，使得利用绝缘树脂来围绕沟槽结构的线圈缠绕空间31a。这种情况下，上述线轴41以围绕分割铁芯31的扇状的第一突缘31c及第二突缘31d的方式形成，结果大致以对应于分割铁芯31的形状的扇状形成，并在内侧43插入分割铁芯31。
[0062]并且，线轴41如图6，沿着与轴方向平行的方向，在一侧形成结合突起45，另一侧形成结合孔47，使得以环形组装时，邻接的线轴41之间形成相互结合。
[0063]优选地，上述多个线轴41对相同的相，连续缠绕线圈33后，如图6，利用结合突起45和结合孔47与相邻的线轴41连接，并组装成环形，以最小化分割铁芯31之间线圈33的端子连接。并且，在组成利用上述结合突起45和结合孔47的相互结合后，将结合突起45的突出的前端部通过热熔敷进行固定，从而能够省略树脂模塑处理。
[0064]在此情况下，组装成环形时，在邻接的线轴41之间能够形成相互结合的结合结构，也能采用上述结合突起45和结合孔47以外的众所周知的某个凹凸结合结构或者单元结合结构。
[0065]进而，以这种方式组装的多个分割铁芯31是为了一体化、耐久性强化及防水用密封进行树脂模塑处理，从而能够形成定子支撑体。在这种定子支撑体能够附加轴承结构物，用于以能够旋转的方式支撑与壳体10的组装结构和/或旋转轴。
[0066]另一方面，如上所述，多个分割铁芯31能够通过多个线轴41进行相互组装，但并不局限于此，而是如图7及图8所示，能够通过固定用辅助物49进行组装或者临时组装。
[0067]如图7，上述固定用辅助物49作为在内部环48a和外部环48b之间，由多个连接部48c以放射状相连接，从而配置多个插入孔49b的结构，在内部环48a的中央形成由旋转轴15贯通的贯通孔49a，并以贯通孔49a为中心，形成以放射状插入多个分割铁芯31的多个插入孔4%。在此情况下，多个插入孔49b大致以扇状形成，使得对应分割铁芯31及线轴41的形状。
[0068]如图8，在如此利用固定用辅助物49的定子的情况下，分割铁芯31以由线圈33直接缠绕的状态向插入孔49b压入地进行结合。上述多个插入孔49b插入全部分割铁芯31，从而在完成组装时，如同使用线轴的情况一样，利用插入注射方法进行树脂模塑处理，从而通过形成定子支撑体，将多个分割铁芯31完全固定在固定用辅助物49。在此情况下，通过利用一对固定用辅助物49，将多个分割铁芯31在两侧进行固定，能够省略树脂模塑处理。
[0069]另一方面，第一转子51及第二转子53由相同的结构形成，但设置方向以多个磁铁52、54沿着相向于定子的方向分别进行配置方面有相异。因此，第一转子51及第二转子53的构成只对第一转子51说明，而第二转子53的构成将省略。
[0070]并且，本发明在定子30的两侧留着间隔地配置第一转子51及第二转子53，而在相向于第一转子51及第二转子53的部分配置具有相互不同极性的磁铁的情况下，抵消转子的轴方向的振动，从而抑制噪音的产生。
[0071]参照图9及图10，第一转子51在中央部设有固定旋转轴15的环状的背轭51a，并在背轭51a中包括以放射状排列的多个磁铁52。
[0072]上述背轭51a大致形成为环状，且在中央形成由旋转轴51贯通/结合的贯通孔51b，贯通孔51b的一部分形成键槽51c，以与旋转轴15 —起旋转。
[0073]并且，上述背轭51a由位置引导突起51d以贯通孔51b为中心，以放射状排列多个，上述位置安装突起51d在放置磁铁52的一面，留着间隔地形成一列，使得引导多个磁铁52所附着的位置的同时，支撑扇状的多个磁铁52的侧面，即直线部分。进而，上述背轭51a沿着外周端形成遮蔽突缘51e,以防止泄漏磁气回路的磁通,从而形成为包围多个磁铁52的曲线部分。
[0074]结果，如图10，本发明的背轭51a基于遮蔽突缘51e与多个位置引导突起51d，划分六个磁铁配置领域51f,并如图9,由六个磁铁52向六个磁铁配置领域51f压入地进行结合的同时，随着利用粘合剂来固定，由此实现坚固的附着。
[0075]进而，优选地，在本发明中，上述背轭51a与上述定子铁芯一样，利用非晶质金属粉末成型。如此，在利用非晶质金属粉末成型上述背轭51a的情况下，能够在圆盘的外周部以直角弯曲地形成遮蔽突缘51e，用于包围扇状磁铁的曲线部分。并且，还能将多个位置引导突起51d从圆盘中突出，从而以一体方式形成，上述多个位置引导突起51d用于支撑扇状磁铁的直线部分。。
[0076]作为普通的磁路形成材料的硅钢板的情况下，在背轭51a中以一体方式形成遮蔽突缘51e和多个位置引导突起51d，这在实质上是不可能制作的。
[0077]上述多个磁铁52由磁化了相互不同的极(N极、S极)的磁铁以交替的方式在背轭51a的突起51d之间配置/固定。上述多个磁铁52与分割铁芯一样，为了增大有效面积，而形成扇状。由此，多个磁铁52和多个分割铁芯31能够最大化相互相向的相向面积，来最小化磁通泄漏(损失)，从而提高马达效率。
[0078]并且，上述第一转子51及第二转子53在磁铁配置领域51f安装多个磁铁52后，在多个磁铁52之间的空间里利用树脂模塑形成转子支撑体，上述磁铁配置领域51f分别通过背轭53的遮蔽突缘51e和位置引导突起51d划分。在此情况下，能够在内周部以一体方式形成套管，上述套管设有与旋转轴15相结合的键槽51c。
[0079]另一方面，本实施例中，虽然将磁铁52以扇状设置多个，但并不局限于此，磁铁也可以形成为环状的单一磁铁，并以交替N极及S极的方式，分割地进行磁化。
[0080]并且，上述背轭51a能够采用作为普通的磁路形成材料的硅钢板来制作。在此情况下，也能在背轭51a安装多个磁铁52后，代替遮蔽突缘51e和多个位置引导突起51d，在对应的部分利用树脂模塑形成转子支撑体，从而能够将多个磁铁52固定在背轭51a。
[0081]图11是表示本发明第二实施例的轴向间隙型非晶质分割铁芯马达的轴方向剖视图，与第一实施例相同的部分赋予同样的附图标记，并省略对此的说明。
[0082]第二实施例的定子30b与第一实施例相同，设有多个扇状的分割铁芯35。第二实施例的分割铁芯35分别对与磁铁52、54相向的露出面35a、35b，通过成型为分别向分割铁芯35的放射方向(图11)和/或圆周方向(图5)具有曲面形状，来减少基于扭矩脉动的振动及噪音。
[0083]即，从第一突缘31c及第二突缘3Id的放射方向及圆周方向的两端越靠近中央，越会渐渐突出，从而成型为组成曲面。因此，各个分割铁芯35与相向的磁铁52、54的距离对放射方向和/或圆周方向，分别设置成越靠近中央越会变短，之后又重新变远的关系。
[0084]如此,对于与磁铁52、54相向的分割铁芯35的露出面,可以向放射方向和/或圆周方向以具有曲面的方式成型是因为利用非晶质金属粉末，并利用压缩成型方法来制作，所以才有可能实施的。[0085]如上述第二实施例所述，如果在与磁铁52、54相向的分割铁芯35的露出面35a、35b，体现为向放射方向和/或圆周方向具有曲面形状，就能获得正弦波电动势(EMF，Electromotive Force),从而能够减少由扭矩脉动的振动引起的噪音。虽然能够使上述露出面35a、36a的曲率越大，噪音越小，但在此情况下，如果与磁铁的距离渐远，会使马达的效率降低，因此，优选地，根据使用马达的领域，应进行适当的选择。
[0086]下面，对包括上述本发明的分割铁芯与背轭的制造磁气回路部件的方法进行说明。
[0087]本发明的磁气回路部件通过以下方法获得，S卩，将非晶质合金通过基于熔融纺丝法的快速凝固法(RSP)，来制造30um以下的极薄型非晶质合金带或条之后，对上述非晶质合金带或条进行粉碎后获得非晶质金属粉末。此时，所获得的粉碎后的非晶质金属粉末具有Ium?150um的范围内的大小。
[0088]在此情况下，可以在氮气气氛中，在400-600°C温度条件下进行热处理，使得上述非晶质合金带具有能够实现高导磁率的纳米晶粒微细组织。
[0089]并且，上述非晶质合金带可在100-400°C的条件下，在大气气氛中进行热处理，以提高粉碎效率。
[0090]上述非晶质合金粉末除了可以使用通过非晶质合金带的粉碎方法获得的粉末之外，还可使用通过喷雾法获得的球形粉末。
[0091]作为上述非晶质合金可使用例如Fe类、Co类及Ni类中的一种，优选地，低廉的是Fe类非晶质合金。优选地，作为上述Fe类非晶质合金为Fe_Si_B、Fe-S1-Al, Fe-Hf-C,Fe-Cu-Nb-S1-B或者Fe-S1-N中的某一种，并且，优选地，作为上述Co类非晶质合金是Co-Fe-S1-B 或者 Co-Fe-N1-S1-B 中的某一种。
[0092]之后，将粉碎的非晶质合金粉末按大小进行分级后，以具有最佳的组合均匀性的粉末粒度分布进行混合。在此情况下，优选地，由于粉碎的上述非晶质合金粉末呈板状，因此，在与粘结剂混合并以部件形状成型时，填充密度无法具有最佳条件。由此，在本发明中，粉末的粒子呈球状的同时按预定量混合磁特性，即，按预定量混合能够提高导磁率的球形状的软磁粉末，从而提高成型密度。
[0093]上述的能够实现提高导磁率与填充密度的球形软磁粉末能够使用，例如铁镍钥(MPP)粉末、高磁通(HighFlux)粉末、铁硅铝(Sendust)粉末及铁粉中的一种或者它们的混合物。
[0094]与已混合的上述非晶质合金粉末进行混合的粘结剂可以使用，例如水玻璃、陶瓷硅酸铝、环氧树脂、酚醛树脂、硅酮树脂或聚酰亚胺等热固化树脂。在此情况下，优选地，粘结剂的最大混合比例为20重量％。
[0095]已混合的上述非晶质合金粉末在添加粘结剂及润滑剂的状态下，利用冲压机和模具以所需的铁芯或背轭形状组成压缩成型。优选地，利用冲压机进行压缩成型时，成型压力设定为 15_20ton/cm2。
[0096]之后，成型的上述铁芯或背轭在300-600°C的范围内以10-600分钟的范围进行退火热处理，从而实现磁特性。
[0097]在热处理温度小于300°C的情况下，热处理时间会增加，从而导致生产率的下降，而在大于600°C的情况下，会产生非晶质磁特性的降解。[0098]如上所述，本发明通过对非晶质金属材料进行粉末化并进行压缩成型，从而使复杂形状的分割铁芯和背轭部件的成型变得容易，也能通过将软磁特性优秀的结晶质金属粉末包含在非晶质合金粉末中，来实现磁气导磁率的提高以及在压缩成型时的成型密度的提闻。
[0099]如上所述，就本发明而言，能够最大化多个分割铁芯31和磁铁52间的相向面积，并防止缠绕分割磁芯31或线轴41的线圈33向分割磁芯31或线轴41的外侧突出，来提高线圈填充因数(fill factor)，从而最大化马达的效率。多个分割铁芯31制作成扇状，并配置成放射状，上述磁铁52与分割铁芯相向。
[0100]并且，本发明随着通过多个线轴间的凹凸结合或固定用辅助物进行临时组装后，进行模塑处理，从而能够省略额外的插入注射成型，并随着由分割铁芯结构形成，对于相同的相，对每个分割铁芯连续缠绕线圈，从而能够省略用于线圈间连接的额外的印刷电路板，因此，既能容易制作，也能提高工作效率。
[0101]进而，本发明在制作分割铁芯时，利用非晶质金属粉末成型，或者在非晶质金属粉末中混合结晶质金属粉末来成型，因此，能够最小化涡流耗损(铁芯损耗)，从而适合适用于50000rpm以上的高速旋转马达。
[0102]在上述实施例中虽然举例说明了在定子两侧配置第一转子及第二转子的双转子结构，但本发明也能够适用于组合单一定子与单一转子的结构。
[0103]并且，也能扩张为在单一转子的两侧配置双定子或组合两个双转子，从而在一对定子之间及外侧设置三个转子的结构。
[0104]另一方面，本发明的轴向间隙型马达，相对于径向间隙型马达，尤其适用于要求增加厚度，但需要小直径的情况。
[0105]以上，以特定的优选的实施例为例对本发明进行了图示和说明，但是，本发明并不局限于如上所述的实施例，只要在不脱离本发明的精神的范围内，能够通过本发明所属领域技术人员进行各种变更和修改。
[0106]产业上的可利用性
[0107]本发明是一种能够最大化多个分割铁芯和磁铁间的相向面积，提高填充因数(fill factor)，并利用非晶质合金粉末成型，从而最小化涡流损耗(铁芯损耗)的技术，因此，能够适用于具备非晶质分割铁芯定子的轴向间隙型马达。
【权利要求】
1.一种轴向间隙型非晶质分割铁芯马达，其特征在于， 包括: 旋转轴，两端部以能够旋转的方式被支撑， 环形的第一磁轭及第二磁轭，以留有间隔的方式配置，中央部分别与上述旋转轴相结I=I， 第一转子及第二转子，具有多个磁铁，所述多个磁铁以极性相向的方式安装在上述第一磁轭及第二磁轭的内侧面，以及 定子，配置在上述第一转子及第二转子之间，具有分别缠绕有线 圈的多个分割铁芯； 上述多个分割铁芯由非晶质金属粉末成型。
2.根据权利要求1所述的轴向间隙型非晶质分割铁芯马达，其特征在于，上述多个分割铁芯是在板状的上述非晶质金属粉末中混合软磁特性优秀的球状的结晶质金属粉末来成型的，以提高导磁率和填充密度。
3.根据权利要求1所述的轴向间隙型非晶质分割铁芯马达，其特征在于，上述多个磁铁以及分割铁芯分别以扇状形成，并以上述旋转轴为中心配置成放射状，以使得与上述第一转子及第二转子相结合的多个磁铁和上述多个分割铁芯之间的相向面积最大化。
4.根据权利要求1所述的轴向间隙型非晶质分割铁芯马达，其特征在于，上述多个分割铁芯沿着扇状的侧面，形成沟槽形的线圈缠绕空间，以在上述多个分割铁芯的内侧缠绕线圈。
5.根据权利要求4所述的轴向间隙型非晶质分割铁芯马达，其特征在于，上述多个分割铁芯包括多个线轴，所述多个线轴分别包围线圈缠绕空间，并以能够相互分离的方式与相邻的分割铁芯之间相连接。
6.根据权利要求5所述的轴向间隙型非晶质分割铁芯马达，其特征在于，上述多个线轴与相邻的线轴通过凹凸结合进行组装。
7.根据权利要求5所述的轴向间隙型非晶质分割铁芯马达，其特征在于，上述定子包括固定用辅助物，上述固定用辅助物具有多个扇状的贯通孔，上述多个分割铁芯以放射状插入于上述贯通孔并固定。
8.根据权利要求5所述的轴向间隙型非晶质分割铁芯马达，其特征在于，上述多个分割铁芯在利用线轴组装的状态下通过树脂模塑处理来进行完全固定。
9.根据权利要求1所述的轴向间隙型非晶质分割铁芯马达，其特征在于，上述第一磁轭及第二磁轭还包括多个位置引导突起，上述多个位置引导突起用于分别引导多个磁铁的附着位置，并支撑磁铁的侧面。
10.根据权利要求1所述的轴向间隙型非晶质分割铁芯马达，其特征在于，在第一磁轭及第二磁轭的环形外周部延伸形成包围磁铁的外周部的遮蔽突缘，以使从安装在上述第一磁轭及第二磁轭的磁铁中泄漏的磁通最小化。
11.根据权利要求1所述的轴向间隙型非晶质分割铁芯马达，其特征在于，上述定子包括: 多个分割铁芯，分别以扇状形成，在外周部设有沟槽形的线圈缠绕空间，并以环形的形式配置；多个线轴，用于使上述多个分割铁芯的沟槽形的线圈缠绕空间绝缘，并以能够相互分离的方式与相邻的分割铁芯之间相连接；以及线圈，缠绕在上述线轴的线圈缠绕空间。
12.根据权利要求1所述的轴向间隙型非晶质分割铁芯马达，其特征在于，上述分割铁芯的与转子的磁铁相向的露出面分别在放射方向与圆周方向中的一个分别以曲面形状形成。
13.一种轴向间隙型非晶质分割铁芯马达，其特征在于， 包括: 壳体， 旋转轴，以能够旋转的方式被支撑在上述壳体内， 转子，包括磁轭及多个磁铁，上述磁轭能够以上述旋转轴为中心轴与上述旋转轴一体旋转，上述多个磁铁分别以扇状形成，且以留有间隔的方式环形地配置在上述磁轭的一面，以及 定子，以留有间隔地与上述转子的磁铁相向的方式固定在壳体，在线圈缠绕空间缠绕多个线圈，上述线圈缠绕空间在分别以扇状环形地配置的多个分割铁芯的外周形成； 上述多个分割铁芯由非晶质金属粉末成型。
14.一种轴向间隙型非晶质分割铁芯马达，其特征在于， 包括: 壳体， 旋转轴，以能够旋转的方式被支撑在上述壳体内； 第一转子及第二转子，包括第一磁轭及第二磁轭和多个磁铁，上述第一磁轭及第二磁轭能够与旋转轴一体旋转，且中央部分别以留有间隔的方式与上述旋转轴相向配置，上述多个磁铁分别以扇状形成在上述第一磁轭及第二磁轭的内侧面，并以环形形状配置，以及定子，配置在上述第一转子及第二转子之间，以留有间隔地与上述转子的磁铁相向的方式固定在壳体，在线圈缠绕空间缠绕多个线圈，上述线圈缠绕空间在分别以扇状环形地配置的多个分割铁芯的外周形成； 上述多个分割铁芯由非晶质金属粉末成型。
15.根据权利要求14所述的轴向间隙型非晶质分割铁芯马达，其特征在于，还包括多个线轴，上述多个线轴用于使上述多个分割铁芯的各个线圈缠绕空间绝缘，并以能够相互分离的方式与相邻的分割铁芯之间相连接。
16.根据权利要求14所述的轴向间隙型非晶质分割铁芯马达，其特征在于，上述磁轭由非晶质金属粉末成型。
17.根据权利要求14所述的轴向间隙型非晶质分割铁芯马达，其特征在于，上述磁轭还包括: 遮蔽突缘，在上述磁轭的环形外周部延伸形成，以包围磁铁的外周部的方式直角弯曲，以使从安装在上述磁轭的磁铁中泄漏的磁通最小化；以及 多个位置引导突起，分别引导多个磁铁的附着位置，并将磁轭划分成与磁铁对应的空间，以支撑磁铁的侧面。
18.一种非晶质分割铁芯定子，用于轴向间隙型非晶质分割铁芯马达，其特征在于，包括: 多个分割铁芯，分别以扇状形成，且在外周部设有沟槽形的线圈缠绕空间，并以环形的形式配置， 多个线轴，用于使上述多个分割铁芯的沟槽形的线圈缠绕空间绝缘，以及 线圈，缠绕在上述线轴的线圈缠绕空间； 上述多个分割铁芯由非晶质金属粉末成型。
19.根据权利要求18所述的非晶质分割铁芯定子，其特征在于，上述线轴在扇状的外围的边角分别沿着与轴方向平行的方向，在一侧形成结合突起，而在另一侧形成结合孔，以在组装为环形时，与在邻接相邻的线轴之间相结合。
20.根据权利要求18所述的非晶质分割铁芯定子，其特征在于，包括固定用辅助物，上述固定用辅助物具有多个扇状的贯通孔，上述多个分割铁芯以放射状插入于上述贯通孔并固定。`
【文档编号】H02K1/12GK103430428SQ201280012840
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2012年3月23日 优先权日:2011年3月25日
【发明者】金炳秀 申请人:阿莫泰克有限公司