轴向间隙型无刷电动的制造方法
轴向间隙型无刷电动的制造方法
【专利摘要】本发明提供能够通过大致扁平螺旋结构的线圈等效地实现分布卷绕的轴向间隙型无刷电动机。在本发明的轴向间隙型无刷电动机(Ma)中，配置在定子(10)上的多个线圈(12)各自具备以从内周侧开始卷绕而在外周侧卷绕结束的方式将带状的导体构件卷绕成螺旋状而成的单扁平螺旋结构的多个子线圈(121)，多个子线圈(121)以旋转轴为中心沿周向配置，相邻的子线圈(121)彼此以一方的卷绕结束端成为另一方的卷绕开始端的方式串联连结，所述一方的卷绕结束位置的线圈部分与所述另一方的卷绕开始位置的线圈部分在线圈轴向上重叠，多个线圈(12)通过沿周向偏移规定的角度而使多个相的各子线圈(121)在线圈轴向上重叠，由此多个线圈(12)沿轴向重叠。
【专利说明】轴向间隙型无刷电动机
【技术领域】[0001]本发明涉及一种轴向间隙型无刷电动机，特别是涉及一种通过大致扁平螺旋结构的线圈等效地实现分布卷绕的轴向间隙型无刷电动机。
【背景技术】
[0002]从结构的观点来看，无刷电动机大致分为径向间隙型无刷电动机和轴向间隙型无刷电动机。径向间隙型无刷电动机为在径向上空开间隔地配置定子和转子的结构，轴向间隙型无刷电动机为在轴向上空开间隔地配置定子和转子的结构。与径向间隙型无刷电动机相比，轴向间隙型无刷电动机具有能够以小径获得更大的转矩的优点，例如在汽车用途等中备受期待。
[0003]这样的轴向间隙型无刷电动机例如在专利文献I及专利文献2中公开。在专利文献I中公开的轴向间隙型无刷电动机具备:具备线圈的定子、具备永磁体且在轴向上从所述定子空开间隔地配置的转子，所述线圈为带状的线材，以使所述带状的线材的宽度方向与由所述转子的永磁体形成的磁通的方向大致一致的方式卷绕成旋涡状而成。此外，在专利文献2中公开的超导电动机具备:转子、夹着所述转子而在轴向上空开间隔地配置的一对定子，所述定子具备带状的线材卷绕成旋涡状而成的超导线圈来作为磁场绕组。这样的将带状的线材卷绕成旋涡状的所谓的扁平螺旋结构的线圈能够增大导体相对于空间的占有率(即，能够增大线圈的电流密度)，并且，能够抑制因从定子泄漏的磁通而产生的涡流从而减少铁损，进而能够确保向带的宽度方向的散热性。
[0004]【先行技术文献】
[0005]【专利文献】
[0006]【专利文献I】日本特开2012-050312号公报
[0007]【专利文献2】日本特开2011-250503号公报
[0008]【发明的概要】
[0009]【发明要解决的课题】
[0010]然而，在这样的轴向间隙型无刷电动机中，为了减少相对于旋转相位的转矩变动(齿槽转矩、脉动转矩等)，期望采用遍及多个槽地卷绕绕组的分布卷绕。然而，为了利用所述优点，若线圈采用所述专利文献I或专利文献2中公开的所述扁平螺旋结构，则线圈所使用的线材为长条的带状的导体构件，因此从几何学的角度来说，难以通过以往的卷绕方法来进行分布卷绕。
[0011]特别是，在带状的线材使用实用化的氧化物系的超导线材的情况下，在欲进行分布卷绕时，在带状的线材的长边方向上产生扭转，在超导线材内产生的残余应力会导致超导特性(不发生猝熄地流动的最大电流值)劣化。
【发明内容】
[0012]本发明是鉴于上述情况而作出的发明，其目的在于提供一种能够通过大致扁平螺旋结构的线圈等效地实现分布卷绕的轴向间隙型无刷电动机。
[0013]【用于解决课题的手段】
[0014]本发明人进行了各种研究，结果发现上述目的可通过以下的本发明来实现。即，本发明的一方案所涉及的轴向间隙型无刷电动机具备:定子，其具备分别与多个相对应的多个线圈；转子，其具备磁体或感应线圈，在旋转轴方向上从所述定子空开间隔地配置，所述多个线圈各自具备单扁平螺旋结构的多个子线圈，所述子线圈具备:长条的带状的导体构件，其以从内周侧开始卷绕而在针周侧卷绕结束的方式卷绕成螺旋状，且线圈轴向的宽度比线圈径向的厚度长；绝缘构件，其配置在卷绕成所述螺旋状的所述带状的导体构件的各匝之间，所述多个子线圈以旋转轴为中心沿周向配置，相邻的子线圈彼此以一方的卷绕结束端成为另一方的卷绕开始端的方式串联连结，所述一方的卷绕结束位置的线圈部分与所述另一方的卷绕开始位置的线圈部分在线圈轴向上重叠，所述多个线圈通过在周向上偏移规定的角度而使所述多个相的各子线圈在线圈轴向上重叠，从而所述多个线圈在轴向上重叠。
[0015]并且，优选，所述规定的角度为一个子线圈相对于旋转轴的中心所成的角度除以相数所得的角度。换言之，优选，所述规定的角度是将下述角的角度除以相数所得的角度，所述角是在一个子线圈中由第一线段和第二线段所成的角，所述第一线段是连结一方的重叠部分处的周向的第一中央位置和旋转轴的中心位置的线段，所述第二线段是连结另一方的重叠部分处的周向的第二中央位置和旋转轴的中心位置的线段，所述一方的重叠部分是该子线圈与在周向一方侧相邻的一方的子线圈沿线圈轴向重叠的部分，所述另一方的重叠部分是该子线圈与在周向另一方侧相邻的另一方的子线圈沿线圈轴向重叠的部分。
[0016]在这样的轴向间隙型无刷电动机中，所述相邻的子线圈彼此以一方的卷绕结束端成为另一方的卷绕开始端的方式串联连结，并且所述一方的卷绕结束位置的线圈部分与所述另一方的卷绕开始位置的线圈部分在线圈轴向上重叠，所述多个线圈通过沿周向偏移规定的角度而使所述多个相的各子线圈在线圈轴向上重叠，从而所述多个线圈在轴向上重叠。因此，这样的轴向间隙型无刷电动机能够通过扁平螺旋结构的线圈等效地实现分布卷绕。由此，这样的轴向间隙型无刷电动机具有分布卷绕的效果和扁平螺旋结构的效果这两方。即，在这样的轴向间隙型无刷电动机中，线圈与分布卷绕等效，因此能够减少相对于旋转相位的转矩变动(齿槽转矩、脉动转矩等)，并且，由于子线圈为扁平螺旋结构，因此能够增大导体相对于空间的占有率(即，能够增大线圈的电流密度)，并且，能够抑制从定子泄漏的磁通所产生的涡流从而减少铁损，进而能够确保向带的宽度方向的散热性。
[0017]在此，上述结构的轴向间隙型无刷电动机在转子具备磁体及感应线圈中的所述磁体的情况下为磁体励磁(基于永磁体的永磁体励磁)的无刷电动机，在转子具备磁体及感应线圈中的所述感应线圈的情况下为感应电动机方式的无刷电动机。
[0018]此外，在上述的轴向间隙型无刷电动机的基础上，另一方案的特征在于，所述导体构件是由超导材料形成的线材。
[0019]根据该结构，提供一种具备卷绕有由超导材料形成的线材的子线圈的线圈的轴向间隙型无刷电动机。并且，根据该结构，由于所述相邻的子线圈彼此以一方的卷绕结束端成为另一方的卷绕开始端的方式串联连结，因此，这样的轴向间隙型无刷电动机能够由I条带状的长条的导体构件形成线圈12。并且，根据该结构，由于所述一方的卷绕结束位置的线圈部分与所述另一方的卷绕开始位置的线圈部分在线圈轴向上重叠，因此这样的轴向间隙型无刷电动机基本能够消除长边方向的扭转。因此，这样的轴向间隙型无刷电动机能够确保超导特性。
[0020]此外，在上述的轴向间隙型无刷电动机的基础上，另一方案的特征在于，所述转子还具备设置在面向所述定子的一面的相反面上且由磁性体形成的磁轭。
[0021]在这样的轴向间隙型无刷电动机中，由于转子具备磁轭，因此能够减少磁通的泄漏，通过使磁通与线圈的电流方向大致正交，从而能够更有效地引出磁体或者感应线圈的性能。因此，与不具备所述磁轭的情况相比，这样的轴向间隙型无刷电动机能够产生更大的旋转转矩，能够提高旋转转矩。
[0022]此外，在上述的轴向间隙型无刷电动机的基础上，另一方案的特征在于，所述磁轭是通过对具有绝缘被膜的软磁性粉末进行压缩形成而形成的构件。并且，优选，所述软磁性粉末为铁基软磁性粉末，更优选，所述软磁性粉末为纯铁粉。
[0023]在这样的轴向间隙型无刷电动机中，由于所述磁轭是所述软磁性粉末的压缩形成构件，因此能够减少所述磁轭中的涡流损失。
[0024]此外，在上述的轴向间隙型无刷电动机的基础上，另一方案的特征在于，所述磁轭是单扁平螺旋结构的构件，其具备:长条的带状的纯铁，其卷绕成螺旋状且线圈轴向的宽度比线圈径向的厚度长；配置在卷绕成所述螺旋状的所述带状的纯铁的各匝之间的绝缘构件。
[0025]在这样的轴向间隙型无刷电动机中，由于所述磁轭是所述单扁平螺旋结构的构件，因此能够减少所述磁轭中的涡流损失。
[0026]此外，在这些上述的轴向间隙型无刷电动机的基础上，另一方案的特征在于，所述感应线圈是沿周向配置的多个单匝线圈。
[0027]根据该结构，能够提供具有由多个单匝线圈形成的感应线圈的感应电动机方式的轴向间隙型无刷电动机。
[0028]此外，在这些上述的轴向间隙型无刷电动机的基础上，另一方案的特征在于，所述感应线圈为笼形线圈，其具备:环状的第一导体；环状的第二导体，其直径比所述第一导体的直径大；直线状的多个第三导体，其一方端与所述第一导体连接且另一方端与所述第二导体连接，且沿径向配置。
[0029]根据该结构，能够提供具有由所谓的笼形形成的感应线圈的感应电动机方式的轴向间隙型无刷电动机。
[0030]此外，在这些上述的轴向间隙型无刷电动机的基础上，另一方案的特征在于，所述定子是在转子的旋转轴方向两侧空开间隔配置的I对第一及第二子定子。
[0031]根据该结构，能够提供双间隙型的轴向间隙型无刷电动机。因此，与单间隙型的情况相比，这样的轴向间隙型无刷电动机能够产生更大的旋转转矩，能够提高旋转转矩。
[0032]【发明效果】
[0033]本发明所涉及的轴向间隙型无刷电动机能够通过大致扁平螺旋结构的线圈等效地实现分布卷绕。
【专利附图】
【附图说明】[0034]图1是表示第一实施方式的轴向间隙型无刷电动机的结构的图。
[0035]图2是用于说明图1所示的轴向间隙型无刷电动机的线圈的图。
[0036]图3是用于说明图1所示的轴向间隙型无刷电动机的线圈的立体图。
[0037]图4是表示第二实施方式的轴向间隙型无刷电动机的结构的图。
[0038]图5是表示第三实施方式的轴向间隙型无刷电动机的结构的图。
[0039]图6是表示第四实施方式的轴向间隙型无刷电动机中的定子的结构的主视图。
[0040]图7是表示第五实施方式的轴向间隙型无刷电动机的结构的侧视图。
[0041]【符号说明】
[0042]Ma> Mb、Me、Md、Me轴向间隙型无刷电动机
[0043]10 定子
[0044]12 线圈
[0045]20 转子
[0046]22 磁体
[0047]25单匝线圈
[0048]26笼形线圈
【具体实施方式】`
[0049]以下，根据【专利附图】
【附图说明】本发明所涉及的一实施方式。需要说明的是，在各图中标注相同符号的结构表示相同的结构，适当地省略其说明。此针，在本说明书中，在总称的情况下，以省略了后缀的参照符号进行表示，在指个别的结构的情况下，以标注了后缀的参照符号进行表示。
[0050](第一实施方式)
[0051]图1是表示第一实施方式的轴向间隙型无刷电动机的结构的图。图1(A)为侧视图，图1(B)为轴向间隙型无刷电动机的线圈的主视图。图2是用于说明图1所示的轴向间隙型无刷电动机的线圈的图。各相的线圈具有同样的结构，因此在图2中图示出I相所对应的线圈。图3是用于说明图1所示的轴向间隙型无刷电动机的线圈的立体图。在图3中，图示出I相所对应的线圈的一部分(对应于3个子线圈)。在图1至图3中，在〇内设有X的符号表示在线圈(子线圈)中流动的电流从纸面跟前侧向纸面内侧流动，在〇内设有?的符号表示在线圈(子线圈)中流动的电流从纸面内侧向纸面跟前侧流动。此外，标注在线圈(子线圈)上的带箭头的细线表示在线圈(子线圈)中流动的电流的流动方向，标注在线圈(子线圈)上的带箭头的粗线表示将带状的导体构件卷绕成螺旋状的情况下的卷绕方向。
[0052]在图1中，第一实施方式的轴向间隙型无刷电动机Ma具备作为非旋转部分的定子10和作为旋转部分的转子20a，所述定子10和转子20a在轴向上空开规定的间隔而配置。在定子10上沿周向配置多个产生旋转磁场的线圈12，在转子20a上沿所述周向配置有与所述多个线圈12个数(极数)不同的磁体。并且，在这样的轴向间隙型无刷电动机Ma中，通过在规定的时刻对所述多个线圈12供给各相的交流电力，从而转子20a旋转。
[0053]以下，更具体地进行说明。转子20a具备转子主体21a、多个磁体22、输出轴23，在图1所示的示例中，还具备磁轭24。[0054]转子主体21a是支承多个磁体22并在该支承的多个磁体22与定子10的多个线圈12之间的磁性的相互作用下进行旋转的圆板状的构件。转子主体21a例如可以由非磁性材料的树脂或不锈钢材料形成，但优选由具有磁性的纯铁系合金形成，如此能够兼作为磁轭而增强磁场。在转子主体21a的中心形成有用于供输出轴23穿过的贯通开口，并且，以该贯通开口为中心地在周向上形成有与磁体22的个数对应的个数的凹部。
[0055]多个磁体22是用于产生磁场并通过与线圈12的磁场相互作用而产生力的磁体，例如为永磁体。多个磁体22分别嵌入并固定在形成于转子主体21a的周向上的多个所述凹部中。由此，在磁体22产生的力向转子主体21a传递，转子主体21a以输出轴23为旋转轴进行旋转。多个磁体22分别在轴向(厚度方向)上磁化，相邻的磁体22以彼此的各磁极相互反向的方式配置。
[0056]输出轴23是用于将定子主体21a的旋转力(旋转转矩)取出至外部的构件，例如，为圆柱状的棒状的杆构件。输出轴23穿过并固定于转子主体21a的所述贯通开口中，伴随着转子主体21a的旋转而旋转。
[0057]磁轭24设置在转子20a(转子主体21a)面向定子10的一面的相反面上，是由磁性体形成的构件。磁轭24是直径与转子主体21a的直径相同的圆板状的构件，在其中心形成有用于供输出轴23穿过的贯通开口。
[0058]这样的磁轭24例如可以是通过压缩形成具有绝缘被膜的软磁性粉末而形成的构件。这样的磁轭24在磁性上具有各向同性。例如,导磁率为各向同性。所述软磁性粉末为强磁性的金属粉末，更具体地说，例如可以举出纯铁粉、铁基合金粉末(Fe-Al合金、Fe-Si合金、铝硅铁粉、坡莫合金等)及非晶体粉末等。所述软磁性粉末例如能够通过利用粉化(atomize)法等进行微粒子化的方法、或将氧化铁等微粉碎后将其还原的方法等制造。此针，通常，由于在导磁率相同的情况下饱和磁通密度较大，因此软磁性粉末特别优选例如上述纯铁粉、铁基合金粉末及非晶体粉末等金属系材料。压缩形成这样的具有绝缘被膜的软磁性粉末而成的磁轭24例如可以通过制造所谓的压粉铁心的情况下的压粉形成等公知的常规方法形成。
[0059]此外，例如，这样的磁轭24可以是如下的单扁平螺旋结构的构件，其具备:卷绕成螺旋状且线圈轴向的宽度比线圈径向的厚度长的长条的带状的纯铁和配置在所述卷绕成螺旋状的所述带状的纯铁的各匝间的绝缘构件。这样的磁轭24例如可以通过如下方式形成:将在单面或者双面上具有绝缘性树脂等的绝缘覆盖且线圈轴向的宽度比线圈径向的厚度长的长条的带状的纯铁以宽度方向与所述线圈轴向平行的方式卷绕，由此形成磁轭24。此外，例如，这样的磁轭24也可以通过如下方式形成:将在I层纯铁层上层叠有I层绝缘层的长条的带状的构件以宽度方向与所述线圈轴向平行的方式卷绕，由此形成磁轭24。此夕卜，例如，也可以通过如下方式形成:将所述长条的带状的纯铁以夹住长条的带状的绝缘构件(例如树脂材料制的带等)并使宽度方向与所述线圈轴向平行的方式卷绕，由此形成磁轭24。所述树脂材料制的带例如为PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)等的带。
[0060]定子10具备定子主体11和与多个相分别对应的多个线圈12。
[0061]定子主体11是支承多个线圈12的圆板状的构件。为了避免驱动线圈的电流产生的交流磁场所引起的涡流，定子主体11优选例如形成为将纯铁粉的成形体或者纯铁系或硅钢系的带状薄板与绝缘膜卷绕成扁平螺旋状的卷铁芯。在定子主体11的中心形成有用于供输出轴23穿过的贯通开口。输出轴23穿过该贯通开口，并在该贯通开口被例如轴承等文承为能够旋转。需要说明的是，在定子主体11的中心，也可以代替形成所述贯通开口而形成有底的筒状的凹部，并使输出轴23的端部在该凹部被支承为能够旋转。
[0062]多个线圈12用于通过在规定的时刻供给各相的交流电力而产生旋转磁场。在图1所示的示例中，多个相为U相、V相及W相这三相，与之对应的多个线圈12为U相的U相线圈12u、V相的V相线圈12v及W相的W相线圈12w这三个。在驱动的情况下，向所述U相线圈12u、V相线圈12v及W相线圈12w供给三相交流。
[0063]如图1 (B)、图2及图3所示，所述三个线圈12u、12v、12w分别具备单扁平螺旋结构的多个子线圈121，所述子线圈121具备:以从内周侧开始卷绕并在外周侧卷绕结束的方式卷绕成螺旋状且线圈轴向的宽度比线圈径向的厚度长的长条的带状的导体构件、配置在卷绕成所述螺旋状的所述带状的导体构件的各匝间的绝缘构件。如图3所示，这样的单扁平螺旋结构的子线圈121通过如下方式形成:将线圈轴向的宽度比线圈径向的厚度长的长条的带状的导体构件以宽度方向与所述线圈轴向平行且从内周侧开始卷绕并在外周侧卷绕结束的方式、在利用绝缘构件进行绝缘的同时卷绕到线圈绕线管BB上，由此形成子线圈121。线圈绕线管BB是高度比较低的圆柱构件。更具体地说，这样的子线圈121例如可以通过将在单面或者双面上具有绝缘性树脂等的绝缘覆盖的所述长条的带状的导体构件以宽度方向与所述线圈轴向平行的方式卷绕而形成。此外，例如，这样的子线圈121可以通过将在I层导体层上层叠有I层绝缘层而成的长条的带状的构件以宽度方向与所述线圈轴向平行的方式卷绕而形成。此外，例如，也可以将所述长条的带状的导体构件以夹住长条的带状的绝缘构件(例如树脂材料制的带等)并使宽度方向与所述线圈轴向平行的方式卷绕而形成。所述树脂材料制的带例如为PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)等的带。
[0064]并且，该多个子线圈121以旋转轴为中心沿周向配置，在周向上相邻的子线圈121彼此以一方的卷绕结束端成为另一方的卷绕开始端的方式串联连结，且所述一方的卷绕结束位置的线圈部分与所述另一方的卷绕开始位置的线圈部分在线圈轴向上重叠。在图1 (B)及图2所示的示例中，线圈12具备6个子线圈121-1?121-6，它们以旋转轴为中心在周向上均等地配置成同心圆状。如此，由于所述相邻的子线圈121彼此以一方的卷绕结束端成为另一方的卷绕开始端的方式串联连结，因此这样的线圈12能够以I条带状的长条的导体构件形成。并且，在这样的线圈12中，由于在所述相邻的子线圈121彼此中所述一方的卷绕结束位置的线圈部分与所述另一方的卷绕开始位置的线圈部分在线圈轴向上重叠，因此这样的线圈12基本可以消除长边方向的扭转。因此，这样的线圈12能够将例如由实用化的氧化物系的超导材料形成的线材适当地作为所述I条带状的长条的导体构件使用，能够确保其超导特性。
[0065]此外，在对线圈12通电的情况下，由于多个子线圈121如上述那样构成，因此在所述线圈轴向上重叠的、一方的子线圈121的所述一方的卷绕结束位置的线圈部分与另一方的子线圈121的所述另一方的卷绕开始位置的线圈部分能够流动相同方向的电流。因此，在周向上相邻的子线圈121彼此的在线圈轴向上重叠的该各线圈部分，由各子线圈121产生的磁场不会抵消，能够将由各子线圈121产生的磁场有效地利用于旋转转矩。
[0066]进而，所述三个线圈12u、12v、12w通过在周向上偏移规定的角度而使所述各相的线圈12u、12v、12w中的各子线圈121在线圈轴向上重叠，由此所述三个线圈12u、12v、12w在轴向上重叠。
[0067]在这样的本实施方式的轴向间隙型无刷电动机Ma中，周向上相邻的子线圈121彼此以一方的卷绕结束端成为另一方的卷绕开始端的方式串联连结，且所述一方的卷绕结束位置的线圈部分与所述另一方的卷绕开始位置的线圈部分在线圈轴向上重叠，与三相对应的三个线圈12u、12v、12w通过在周向上偏移规定的角度而使所述各相的各子线圈121在线圈轴向上重叠，从而线圈12u、12v、12w在轴向上重叠。因此，这样的轴向间隙型无刷电动机Ma能够通过扁平螺旋结构的线圈12u、12v、12w等效地实现分布卷绕。由此,这样的轴向间隙型无刷电动机Ma具有分布卷绕的效果和扁平螺旋结构的效果这两方。即，对于这样的轴向间隙型无刷电动机Ma,由于线圈12u、12v、12w与分布卷绕等效，因此能够减少相对于旋转相位的转矩变动(齿槽转矩、脉动转矩等)，并且，由于子线圈121为扁平螺旋结构，因此能够增大导体相对于空间的占有率(即，能够增大线圈的电流密度)，并且，能够抑制因从定子泄漏的磁通所导致的涡流而减少铁损，进而能够确保向带的宽度方向的散热性。
[0068]从适当地减少这样的相对于旋转相位的转矩变动的观点出发，如图1(B)及图2(B)所示，所述规定的角度优选为一个子线圈121相对于旋转轴的中心所成的角度0 I除以相数所得的角度。换言之，优选，所述规定的角度是下述角度0 1除以相数所得的角度，所述角度9 I是在一个子线圈121中由第一线段CPl-RP和第二线段CP2-RP所成的角的角度，所述第一线段CPl-RP是连结一方的重叠部分处的周向的第一中央位置CPl和旋转轴的中心位置RP所成的线段，所述第二线段CP2-RP是连结另一方的重叠部分处的周向的第二中央位置CP2和旋转轴的中心位置RP所成的线段，所述一方的重叠部分是该子线圈121与在周向一方侧相邻的一方的子线圈121在线圈轴向上重叠的部分，所述另一方的重叠部分是该子线圈121与在周向另一方侧相邻的另一方的子线圈121在线圈轴向上重叠的部分。在图1(B)及图2(B)所示的示例中，0 I = 360度/(线圈12中的子线圈121的个数(在本例中为6个))=60度，所述规定的角度02、03为0 2 = 0 3 = 0 1/相数=60度/3=20度。因此，在以U相线圈12u的配置位置为基准时，V相线圈12v(V相线圈的各子线圈121v)配置在相对于U相线圈12u(U相线圈的各子线圈121u)的配置位置在周向上偏移了 20度(=0 2)的位置，W相线圈12w(W相线圈的各子线圈121w)配置在相对于U相线圈12u(U相线圈的各子线圈121u)的配置位置在周向上偏移了 40度(=0 2+ 0 3)的位置。即，W相线圈12w(W相线圈的各子线圈121w)配置在相对于V相线圈12v(V相线圈的各子线圈121v)的配置位置在周向上偏移了 20度(=0 3)的位置。
[0069]此外，在本实施方式的轴向间隙型无刷电动机Ma中，由于转子20a具备磁轭24，因此能够减少磁通的泄漏，通过使磁通与线圈12(子线圈)的电流方向大致正交，从而能够更有效地引出磁体22的性能。因此，这样的轴向间隙型无刷电动机Ma与不具备磁轭24的情况相比，能够产生更大的旋转转矩，能够提高旋转转矩。并且，在磁轭24为上述的软磁性粉末的压缩形成构件的情况下，能够减少磁轭24中的涡流损失。此外，在磁轭24为上述的单扁平螺旋结构的构件的情况下，能够减少磁轭24中的涡流损失。
[0070]接下来，对其它的实施方式进行说明。
[0071](第二实施方式)
[0072]图4是表示第二实施方式的轴向间隙型无刷电动机的结构的图。图4(A)为侧视图，图4(B)为轴向间隙型无刷电动机的线圈的主视图。[0073]第一实施方式的轴向间隙型无刷电动机Ma是具有一个间隙的单间隙型，但第二实施方式的轴向间隙型无刷电动机Mb是具有2个间隙的双间隙型。
[0074]如图4所示，这样的第二实施方式的轴向间隙型无刷电动机Mb具备作为非旋转部分的第一及第二定子10-1、10-2和作为旋转部分的转子20b，第一定子10-1在转子20b的一方侧在轴向上从转子20b空出规定的间隔(第一个的第一间隙)配置，第二定子10-2在转子20b的另一方侧在轴向上从转子20b空开规定的间隔(第二个的第二间隙)配置。即，在使配置有线圈12的面相互对置且在轴向上分离配置的I对第一及第二定子10-1、10-2之间，从第一及第二定子10-1、10-2分别分离地配置有转子20b。
[0075]该转子20b具备转子主体21a、多个磁体22和输出轴23。所述第二实施方式的轴向间隙型无刷电动机Mb的转子20b的转子主体21a)多个磁体22及输出轴23分别与第一实施方式的轴向间隙型无刷电动机Ma的转子20a的转子主体21a)多个磁体22及输出轴23同样，因此省略其说明。即，第二实施方式的轴向间隙型无刷电动机Mb的转子20b与相对于第一实施方式的轴向间隙型无刷电动机Ma的转子20a而言不具备磁轭24的结构为同样的结构。
[0076]此外，第二实施方式的轴向间隙型无刷电动机Mb的第一及第二定子10-1、10-2分别与第一实施方式的轴向间隙型无刷电动机Ma的定子10同样，因此省略其说明。需要说明的是，第一及第二定子10-1、10-2为相同的结构，因此在图4(B)中图示出一方的线圈的正面，另一方的线圈省略图不。
[0077]这样的第二实施方式的轴向间隙型无刷电动机Mb与单间隙型的情况(即，第一实施方式的情况)相比能够产生更大的旋转转矩，能够提高旋转转矩。
[0078]接下来，对其它的实施方式进行说明。
[0079](第三实施方式)
[0080]图5是表示第三实施方式的轴向间隙型无刷电动机的结构的图。图5(A)是侧视图，图5(B)是表示轴向间隙型无刷电动机的定子的结构的主视图。
[0081]第一及第二实施方式的轴向间隙型无刷电动机Ma、Mb是在转子20a、20b中具备磁体的磁体励磁(基于永磁体的永磁体励磁)的无刷电动机，但第三实施方式的轴向间隙型无刷电动机Mc是在转子20c中具备感应线圈的感应电动机方式的无刷电动机。
[0082]如图5所示，该第三实施方式的轴向间隙型无刷电动机Mc具备作为非旋转部分的定子10和作为旋转部分的转子20c，所述定子10和转子20c在轴向上空开规定的间隔配置。在定子10上沿周向配置有多个产生旋转磁场的线圈12，在转子20c上沿所述周向配置有多个感应线圈25。多个感应线圈25可以与所述多个线圈12数目相同，但优选为与所述多个线圈12不同的个数(极数)。并且，在这样的轴向间隙型无刷电动机Mc中，通过以规定的时刻对所述多个线圈12供给各相的交流电力，从而通过磁场的变化和在感应线圈25中感应的电流所产生的磁场的相互作用使转子20c旋转。
[0083]更具体地说，转子20c具备转子主体21b、多个感应线圈25和输出轴23，在图5所示的示例中还具备磁轭24。
[0084]转子主体21b为支承多个感应线圈25且通过在该支承的多个感应线圈25与定子10的多个线圈12之间的磁性的相互作用而旋转的圆板状的构件。在转子主体21b的中心形成有用于供输出轴23穿过的贯通开口，并且，在一方主面上以该贯通开口为中心沿周向形成有与感应线圈25的个数对应的个数的、与感应线圈25的形状对应的形状的凹部。
[0085]感应线圈25是用于通过在定子10的线圈12被供给交流电力时产生的磁场的变化而产生感应电流并在与线圈12的磁场的相互作用下产生力的线圈。在图5所示的示例中，感应线圈25为6个感应线圈25-1?25-6。多个感应线圈25也可以分别卷绕多次导体线材，但在本实施方式中，多个感应线圈25是将导体线材卷绕I次而成的单匝线圈(one-turn线圈、一次卷绕线圈、导体的圆环)。该单匝线圈也可以是空芯线圈，但为了通过进一步集中磁通而获得更大的旋转转矩，在本实施方式中采用有芯线圈。更具体地说，多个感应线圈25分别具备单匝线圈251和由磁性材料形成且配置在单匝线圈的芯部的圆板状的磁性体磁芯252。多个感应线圈25分别嵌入并固定于沿转子主体21b的周向形成的多个所述凹部中。由此，在感应线圈25产生的力向转子主体21b传递，转子主体21b以输出轴23为旋转轴旋转。所述凹部在本实施方式中是与有芯的单匝线圈25的形状对应的俯视下圆形状的凹部。为了避免感应线圈的电流产生的交流磁场所引起的涡流，本磁性体优选例如形成为将纯铁粉的成形体或者纯铁系或硅钢系的带状薄板与绝缘膜卷绕成扁平螺旋状的卷铁芯。
[0086]并且，第三实施方式的轴向间隙型无刷电动机Mc的转子20c的输出轴23及磁轭24与第一实施方式的轴向间隙型无刷电动机Ma的转子20a的输出轴23及磁轭24同样，因此省略其说明。
[0087]此外，第三实施方式的轴向间隙型无刷电动机Mc的定子10与第一实施方式的轴向间隙型无刷电动机Ma的定子10同样，因此省略其说明。
[0088]如此，根据第三实施方式，提供一种作为感应线圈使用多个有芯的单匝线圈25的感应电动机方式的轴向间隙型无刷电动机Me。并且，该第三实施方式的轴向间隙型无刷电动机Mc与第一实施方式的轴向间隙型无刷电动机Ma具备同样的定子10，因此具有分布卷绕的效果和扁平螺旋结构的效果这两方。
[0089]接下来，对其它的实施方式进行说明。
[0090](第四实施方式)
[0091]图6是表示第四实施方式的轴向间隙型无刷电动机的定子的结构的主视图。
[0092]第四实施方式的轴向间隙型无刷电动机Md与第三实施方式的轴向间隙型无刷电动机Mc同样，是在转子20d中具备感应线圈的感应电动机方式的无刷电动机。
[0093]如图6所示，该第四实施方式的轴向间隙型无刷电动机Md具备作为非旋转部分的定子10和作为旋转部分的转子20d，所述定子10和转子20d在轴向上空开规定的间隔配置。在定子10上沿周向配置有多个产生旋转磁场的线圈12，在转子20d上配置有笼形线圈26作为所述感应线圈。并且，在这样的轴向间隙型无刷电动机Md中，通过以规定的时刻对所述多个线圈12供给各相的交流电力，从而通过磁场的变化和在笼形线圈26中感应的电流所产生的磁场的相互作用而使转子20d旋转。
[0094]更具体地说，转子20d具备转子主体21c、作为所述感应线圈的笼形线圈26、以及输出轴23，在本实施方式中还具备磁轭24。
[0095]转子主体21c是支承笼形线圈26并在该支承的笼形线圈26与定子10的多个线圈12之间的磁性的相互作用下进行旋转的圆板状的构件。在转子主体21c的中心形成有用于供输出轴23穿过的贯通开口，并且，在一方主面上以该贯通开口为中心地在其周围形成有与笼形线圈26的形状对应的形状的凹部。[0096]笼形线圈26是用于通过对定子10的线圈12供给交流电力时产生的磁场的变化产生感应电流并在与线圈12的磁场的相互作用下产生力的线圈。在图6所示的示例中，笼形线圈26具备:配置在径向内侧且在周向整周上延伸设置的环状的第一导体26-1 ;配置在径向外侧且在周向整周上延伸设置的、直径比第一导体26-1的直径大的环状的第二导体26-2 ;一方端与第一导体26-1连接且另一方端与第二导体26-2连接的、沿径向延伸设置的直线状的多个第三导体26-3。多个第三导体26-3沿周向等间隔地配置，在图6所示的示例中具有6个第三导体26-3。并且，在本实施方式中，为了通过进一步集中磁通而获得更大的旋转转矩，笼形线圈26还具备板状的磁性体磁芯26-4，该磁性体磁芯26-4配置在由第一导体26-1、第二导体26-2、以及在周向上相邻的I组第三导体26-3围成的区域内，在俯视下为该区域的形状的相似形且为更小的形状。该磁性体磁芯26-4由磁性材料形成。由于所述第三导体26-3为6个，因此由第二导体26-2和在周向上相邻的I组第三导体26_3围成的所述区域为6个，与此相对应地，磁性体磁芯26-4也为6个。
[0097]为了将这种形状的笼形线圈26配置在转子20d上，形成于转子主体21c上的所述凹部具备:在径向内侧遍及周向整周上而形成为环状的第一凹部；在径向针侧遍及周向整周上而形成为环状的、直径大于第一凹部的直径的第二凹部；一方端与所述第一凹部连结且另一方端与所述第二凹部连结的、沿径向形成为直线状的多个第三凹部。多个所述第三凹部为与笼形线圈26的第三导体26-3的个数对应的个数，在周向上等间隔地形成。并且，在本实施方式中还具备与磁性体磁芯26-4的形状对应的形状的多个第四凹部。多个所述第四凹部为与笼形线圈26的磁性体磁芯26-4的个数对应的个数。更具体地说，所述第四凹部是在俯视下以中心彼此一致的方式从第一扇形中除去中心角与该第一扇形相同且半径比第一扇形的半径小的第二扇形所得的形状。在这样的形状的形成于转子主体21c上的所述凹部中，在所述第一凹部中嵌入并固定笼形线圈26的第一导体26-1，在所述第二凹部中嵌入并固定笼形线圈26的第二导体26-2，在多个所述第三凹部中分别嵌入并固定笼形线圈26的多个第三导体26-3，并且，在多个所述第四凹部中分别嵌入并固定笼形线圈26的多个磁性体磁芯26-4。由此，在笼形线圈26中产生的力向转子主体21c传递，转子主体21c以输出轴23为旋转轴而进行旋转。
[0098]并且，由于第四实施方式的轴向间隙型无刷电动机Md的转子20d的输出轴23及磁轭24与第一实施方式的轴向间隙型无刷电动机Ma的转子20a的输出轴23及磁轭24同样，因此省略其说明。
[0099]此外，由于第四实施方式的轴向间隙型无刷电动机Md的定子10与第一实施方式的轴向间隙型无刷电动机Ma的定子10同样，因此省略其说明。
[0100]如此，根据第四实施方式，能够提供使用笼形线圈26作为感应线圈的感应电动机方式的轴向间隙型无刷电动机Md。并且，由于该第四实施方式的轴向间隙型无刷电动机Md与第一实施方式的轴向间隙型无刷电动机Ma具备同样的定子10，因此具有分布卷绕的效果和扁平螺旋结构的效果这两方。
[0101]接下来，对其它的实施方式进行说明。
[0102](第五实施方式)
[0103]图7是表示第五实施方式的轴向间隙型无刷电动机的结构的侧视图。
[0104]第三及第四实施方式的轴向间隙型无刷电动机Me、Md为感应电动机方式且为单间隙型，但也可以与第二实施方式的轴向间隙型无刷电动机Mb同样地为双间隙型。第五实施方式的轴向间隙型无刷电动机Me为感应电动机方式且为双间隙型。
[0105]如图7所示，这样的第五实施方式的轴向间隙型无刷电动机Me具备作为非旋转部分的第一及第二定子10-1、10-2和作为旋转部分的转子20e，第一定子10-1在转子20b的一方侧在轴向上从转子20e空开规定的间隔(第一个的第一间隙)地配置，第二定子10-2在转子20e的另一方侧在轴向上从转子20e空开规定的间隔(第二个的第二间隙)地配置。即，在使配置有线圈12的面相互对置而在轴向上分离配置的I对第一及第二定子10-1、10-2之间，从第一及第二定子10-1、10-2分别分离地配置有转子20e。
[0106]该转子20e具备转子主体21b、作为有芯的单匝线圈的感应线圈25、以及输出轴23。所述第五实施方式的轴向间隙型无刷电动机Me的转子20e的转子主体21b、多个感应线圈25及输出轴23分别与第三实施方式的轴向间隙型无刷电动机Mc的转子20c的转子主体21b、多个感应线圈25及输出轴23同样，因此省略其说明。即，第五实施方式的轴向间隙型无刷电动机Me的转子20e与相对于第三实施方式的轴向间隙型无刷电动机Mc的转子20c而言不具备磁轭24的结构为同样的结构。
[0107]此外，由于第五实施方式的轴向间隙型无刷电动机Me的第一及第二定子10-1、10-2分别与第一实施方式的轴向间隙型无刷电动机Ma的定子10同样，因此省略其说明。
[0108]需要说明的是，在上述说明中，使用了具备感应线圈25的转子20e，但也可以代替转子20e而使用具备笼形线圈26来作为感应线圈的省略图示的转子20f。这样的转子20f具备转子主体21c、作为所述感应线圈的笼形线圈26、以及输出轴23。由于所述转子20f的转子主体21c、笼形线圈26及输出轴23分别与第四实施方式的轴向间隙型无刷电动机Md的转子20d的转子主体21c、笼形线圈26及输出轴23同样，因此省略其说明。即，该转子20f与相对于第四实施方式的轴向间隙型无刷电动机Md的转子20d而言不具备磁轭24的结构为同样的结构。
[0109]这样的第五实施方式的轴向间隙型无刷电动机Me与单间隙型的情况(即，第三及第四实施方式的情况)相比，能够产生更大的旋转转矩，能够提高旋转转矩。
[0110]为了表达本发明，在上述中参照附图并通过实施方式适当且充分地说明了本发明，但对于本领域技术人员而言，应当认识到对上述的实施方式进行变更及/或改进是容易想到的。因此，本领域技术人员所实施的变更方式或改进方式只要不是脱离记载于权利要求中的权利要求的权利范围的级别的方式，则该变更方式或该改进方式应解释为包含在该权利要求的权利范围内。
【权利要求】
1.一种轴向间隙型无刷电动机，其特征在于，具备: 定子，其具备分别与多个相对应的多个线圈； 转子，其具备磁体或感应线圈，在旋转轴方向上从所述定子空开间隔地配置， 所述多个线圈各自具备单扁平螺旋结构的多个子线圈，所述子线圈具备:长条的带状的导体构件，其以从内周侧开始卷绕而在外周侧卷绕结束的方式卷绕成螺旋状，且线圈轴向的宽度比线圈径向的厚度长；绝缘构件，其配置在卷绕成所述螺旋状的所述带状的导体构件的各匝之间， 所述多个子线圈以旋转轴为中心沿周向配置，相邻的子线圈彼此以一方的卷绕结束端成为另一方的卷绕开始端的方式串联连结，所述一方的卷绕结束位置的线圈部分与所述另一方的卷绕开始位置的线圈部分在线圈轴向上重叠， 所述多个线圈通过在周向上偏移规定的角度而使所述多个相的各子线圈在线圈轴向上重叠，从而所述多个线圈在轴向上重叠。
2.根据权利要求1所述的轴向间隙型无刷电动机，其特征在于， 所述导体构件是由超导材料形成的线材。
3.根据权利要求1或2所述的轴向间隙型无刷电动机，其特征在于， 所述转子还具备设置在面向所述定子的一面的相反面上且由磁性体形成的磁轭。
4.根据权利要求3所述的轴向间隙型无刷电动机，其特征在于， 所述磁轭是通过对具有绝缘被膜的软磁性粉末进行压缩形成而形成的构件。
5.根据权利要求3所述的轴向间隙型无刷电动机，其特征在于， 所述磁轭是单扁平螺旋结构的构件，其具备:长条的带状的纯铁，其卷绕成螺旋状且线圈轴向的宽度比线圈径向的厚度长；配置在卷绕成所述螺旋状的所述带状的纯铁的各匝之间的绝缘构件。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的轴向间隙型无刷电动机，其特征在于， 所述感应线圈是沿周向配置的多个单匝线圈。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的轴向间隙型无刷电动机，其特征在于， 所述感应线圈为笼形线圈，其具备:环状的第一导体；环状的第二导体，其直径比所述第一导体的直径大；直线状的多个第三导体，其一方端与所述第一导体连接且另一方端与所述第二导体连接，且沿径向配置。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的轴向间隙型无刷电动机，其特征在于， 所述定子是在转子的旋转轴方向两侧空开间隔配置的一对第一及第二子定子。
【文档编号】H02K3/04GK103683608SQ201310403207
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月6日 优先权日:2012年9月7日
【发明者】井上宪一, 井上浩司, 前田恭志, 财津享司 申请人:株式会社神户制钢所
【专利摘要】本发明提供能够通过大致扁平螺旋结构的线圈等效地实现分布卷绕的轴向间隙型无刷电动机。在本发明的轴向间隙型无刷电动机(Ma)中，配置在定子(10)上的多个线圈(12)各自具备以从内周侧开始卷绕而在外周侧卷绕结束的方式将带状的导体构件卷绕成螺旋状而成的单扁平螺旋结构的多个子线圈(121)，多个子线圈(121)以旋转轴为中心沿周向配置，相邻的子线圈(121)彼此以一方的卷绕结束端成为另一方的卷绕开始端的方式串联连结，所述一方的卷绕结束位置的线圈部分与所述另一方的卷绕开始位置的线圈部分在线圈轴向上重叠，多个线圈(12)通过沿周向偏移规定的角度而使多个相的各子线圈(121)在线圈轴向上重叠，由此多个线圈(12)沿轴向重叠。
【专利说明】轴向间隙型无刷电动机
【技术领域】[0001]本发明涉及一种轴向间隙型无刷电动机，特别是涉及一种通过大致扁平螺旋结构的线圈等效地实现分布卷绕的轴向间隙型无刷电动机。
【背景技术】
[0002]从结构的观点来看，无刷电动机大致分为径向间隙型无刷电动机和轴向间隙型无刷电动机。径向间隙型无刷电动机为在径向上空开间隔地配置定子和转子的结构，轴向间隙型无刷电动机为在轴向上空开间隔地配置定子和转子的结构。与径向间隙型无刷电动机相比，轴向间隙型无刷电动机具有能够以小径获得更大的转矩的优点，例如在汽车用途等中备受期待。
[0003]这样的轴向间隙型无刷电动机例如在专利文献I及专利文献2中公开。在专利文献I中公开的轴向间隙型无刷电动机具备:具备线圈的定子、具备永磁体且在轴向上从所述定子空开间隔地配置的转子，所述线圈为带状的线材，以使所述带状的线材的宽度方向与由所述转子的永磁体形成的磁通的方向大致一致的方式卷绕成旋涡状而成。此外，在专利文献2中公开的超导电动机具备:转子、夹着所述转子而在轴向上空开间隔地配置的一对定子，所述定子具备带状的线材卷绕成旋涡状而成的超导线圈来作为磁场绕组。这样的将带状的线材卷绕成旋涡状的所谓的扁平螺旋结构的线圈能够增大导体相对于空间的占有率(即，能够增大线圈的电流密度)，并且，能够抑制因从定子泄漏的磁通而产生的涡流从而减少铁损，进而能够确保向带的宽度方向的散热性。
[0004]【先行技术文献】
[0005]【专利文献】
[0006]【专利文献I】日本特开2012-050312号公报
[0007]【专利文献2】日本特开2011-250503号公报
[0008]【发明的概要】
[0009]【发明要解决的课题】
[0010]然而，在这样的轴向间隙型无刷电动机中，为了减少相对于旋转相位的转矩变动(齿槽转矩、脉动转矩等)，期望采用遍及多个槽地卷绕绕组的分布卷绕。然而，为了利用所述优点，若线圈采用所述专利文献I或专利文献2中公开的所述扁平螺旋结构，则线圈所使用的线材为长条的带状的导体构件，因此从几何学的角度来说，难以通过以往的卷绕方法来进行分布卷绕。
[0011]特别是，在带状的线材使用实用化的氧化物系的超导线材的情况下，在欲进行分布卷绕时，在带状的线材的长边方向上产生扭转，在超导线材内产生的残余应力会导致超导特性(不发生猝熄地流动的最大电流值)劣化。
【发明内容】
[0012]本发明是鉴于上述情况而作出的发明，其目的在于提供一种能够通过大致扁平螺旋结构的线圈等效地实现分布卷绕的轴向间隙型无刷电动机。
[0013]【用于解决课题的手段】
[0014]本发明人进行了各种研究，结果发现上述目的可通过以下的本发明来实现。即，本发明的一方案所涉及的轴向间隙型无刷电动机具备:定子，其具备分别与多个相对应的多个线圈；转子，其具备磁体或感应线圈，在旋转轴方向上从所述定子空开间隔地配置，所述多个线圈各自具备单扁平螺旋结构的多个子线圈，所述子线圈具备:长条的带状的导体构件，其以从内周侧开始卷绕而在针周侧卷绕结束的方式卷绕成螺旋状，且线圈轴向的宽度比线圈径向的厚度长；绝缘构件，其配置在卷绕成所述螺旋状的所述带状的导体构件的各匝之间，所述多个子线圈以旋转轴为中心沿周向配置，相邻的子线圈彼此以一方的卷绕结束端成为另一方的卷绕开始端的方式串联连结，所述一方的卷绕结束位置的线圈部分与所述另一方的卷绕开始位置的线圈部分在线圈轴向上重叠，所述多个线圈通过在周向上偏移规定的角度而使所述多个相的各子线圈在线圈轴向上重叠，从而所述多个线圈在轴向上重叠。
[0015]并且，优选，所述规定的角度为一个子线圈相对于旋转轴的中心所成的角度除以相数所得的角度。换言之，优选，所述规定的角度是将下述角的角度除以相数所得的角度，所述角是在一个子线圈中由第一线段和第二线段所成的角，所述第一线段是连结一方的重叠部分处的周向的第一中央位置和旋转轴的中心位置的线段，所述第二线段是连结另一方的重叠部分处的周向的第二中央位置和旋转轴的中心位置的线段，所述一方的重叠部分是该子线圈与在周向一方侧相邻的一方的子线圈沿线圈轴向重叠的部分，所述另一方的重叠部分是该子线圈与在周向另一方侧相邻的另一方的子线圈沿线圈轴向重叠的部分。
[0016]在这样的轴向间隙型无刷电动机中，所述相邻的子线圈彼此以一方的卷绕结束端成为另一方的卷绕开始端的方式串联连结，并且所述一方的卷绕结束位置的线圈部分与所述另一方的卷绕开始位置的线圈部分在线圈轴向上重叠，所述多个线圈通过沿周向偏移规定的角度而使所述多个相的各子线圈在线圈轴向上重叠，从而所述多个线圈在轴向上重叠。因此，这样的轴向间隙型无刷电动机能够通过扁平螺旋结构的线圈等效地实现分布卷绕。由此，这样的轴向间隙型无刷电动机具有分布卷绕的效果和扁平螺旋结构的效果这两方。即，在这样的轴向间隙型无刷电动机中，线圈与分布卷绕等效，因此能够减少相对于旋转相位的转矩变动(齿槽转矩、脉动转矩等)，并且，由于子线圈为扁平螺旋结构，因此能够增大导体相对于空间的占有率(即，能够增大线圈的电流密度)，并且，能够抑制从定子泄漏的磁通所产生的涡流从而减少铁损，进而能够确保向带的宽度方向的散热性。
[0017]在此，上述结构的轴向间隙型无刷电动机在转子具备磁体及感应线圈中的所述磁体的情况下为磁体励磁(基于永磁体的永磁体励磁)的无刷电动机，在转子具备磁体及感应线圈中的所述感应线圈的情况下为感应电动机方式的无刷电动机。
[0018]此外，在上述的轴向间隙型无刷电动机的基础上，另一方案的特征在于，所述导体构件是由超导材料形成的线材。
[0019]根据该结构，提供一种具备卷绕有由超导材料形成的线材的子线圈的线圈的轴向间隙型无刷电动机。并且，根据该结构，由于所述相邻的子线圈彼此以一方的卷绕结束端成为另一方的卷绕开始端的方式串联连结，因此，这样的轴向间隙型无刷电动机能够由I条带状的长条的导体构件形成线圈12。并且，根据该结构，由于所述一方的卷绕结束位置的线圈部分与所述另一方的卷绕开始位置的线圈部分在线圈轴向上重叠，因此这样的轴向间隙型无刷电动机基本能够消除长边方向的扭转。因此，这样的轴向间隙型无刷电动机能够确保超导特性。
[0020]此外，在上述的轴向间隙型无刷电动机的基础上，另一方案的特征在于，所述转子还具备设置在面向所述定子的一面的相反面上且由磁性体形成的磁轭。
[0021]在这样的轴向间隙型无刷电动机中，由于转子具备磁轭，因此能够减少磁通的泄漏，通过使磁通与线圈的电流方向大致正交，从而能够更有效地引出磁体或者感应线圈的性能。因此，与不具备所述磁轭的情况相比，这样的轴向间隙型无刷电动机能够产生更大的旋转转矩，能够提高旋转转矩。
[0022]此外，在上述的轴向间隙型无刷电动机的基础上，另一方案的特征在于，所述磁轭是通过对具有绝缘被膜的软磁性粉末进行压缩形成而形成的构件。并且，优选，所述软磁性粉末为铁基软磁性粉末，更优选，所述软磁性粉末为纯铁粉。
[0023]在这样的轴向间隙型无刷电动机中，由于所述磁轭是所述软磁性粉末的压缩形成构件，因此能够减少所述磁轭中的涡流损失。
[0024]此外，在上述的轴向间隙型无刷电动机的基础上，另一方案的特征在于，所述磁轭是单扁平螺旋结构的构件，其具备:长条的带状的纯铁，其卷绕成螺旋状且线圈轴向的宽度比线圈径向的厚度长；配置在卷绕成所述螺旋状的所述带状的纯铁的各匝之间的绝缘构件。
[0025]在这样的轴向间隙型无刷电动机中，由于所述磁轭是所述单扁平螺旋结构的构件，因此能够减少所述磁轭中的涡流损失。
[0026]此外，在这些上述的轴向间隙型无刷电动机的基础上，另一方案的特征在于，所述感应线圈是沿周向配置的多个单匝线圈。
[0027]根据该结构，能够提供具有由多个单匝线圈形成的感应线圈的感应电动机方式的轴向间隙型无刷电动机。
[0028]此外，在这些上述的轴向间隙型无刷电动机的基础上，另一方案的特征在于，所述感应线圈为笼形线圈，其具备:环状的第一导体；环状的第二导体，其直径比所述第一导体的直径大；直线状的多个第三导体，其一方端与所述第一导体连接且另一方端与所述第二导体连接，且沿径向配置。
[0029]根据该结构，能够提供具有由所谓的笼形形成的感应线圈的感应电动机方式的轴向间隙型无刷电动机。
[0030]此外，在这些上述的轴向间隙型无刷电动机的基础上，另一方案的特征在于，所述定子是在转子的旋转轴方向两侧空开间隔配置的I对第一及第二子定子。
[0031]根据该结构，能够提供双间隙型的轴向间隙型无刷电动机。因此，与单间隙型的情况相比，这样的轴向间隙型无刷电动机能够产生更大的旋转转矩，能够提高旋转转矩。
[0032]【发明效果】
[0033]本发明所涉及的轴向间隙型无刷电动机能够通过大致扁平螺旋结构的线圈等效地实现分布卷绕。
【专利附图】
【附图说明】[0034]图1是表示第一实施方式的轴向间隙型无刷电动机的结构的图。
[0035]图2是用于说明图1所示的轴向间隙型无刷电动机的线圈的图。
[0036]图3是用于说明图1所示的轴向间隙型无刷电动机的线圈的立体图。
[0037]图4是表示第二实施方式的轴向间隙型无刷电动机的结构的图。
[0038]图5是表示第三实施方式的轴向间隙型无刷电动机的结构的图。
[0039]图6是表示第四实施方式的轴向间隙型无刷电动机中的定子的结构的主视图。
[0040]图7是表示第五实施方式的轴向间隙型无刷电动机的结构的侧视图。
[0041]【符号说明】
[0042]Ma> Mb、Me、Md、Me轴向间隙型无刷电动机
[0043]10 定子
[0044]12 线圈
[0045]20 转子
[0046]22 磁体
[0047]25单匝线圈
[0048]26笼形线圈
【具体实施方式】`
[0049]以下，根据【专利附图】
【附图说明】本发明所涉及的一实施方式。需要说明的是，在各图中标注相同符号的结构表示相同的结构，适当地省略其说明。此针，在本说明书中，在总称的情况下，以省略了后缀的参照符号进行表示，在指个别的结构的情况下，以标注了后缀的参照符号进行表示。
[0050](第一实施方式)
[0051]图1是表示第一实施方式的轴向间隙型无刷电动机的结构的图。图1(A)为侧视图，图1(B)为轴向间隙型无刷电动机的线圈的主视图。图2是用于说明图1所示的轴向间隙型无刷电动机的线圈的图。各相的线圈具有同样的结构，因此在图2中图示出I相所对应的线圈。图3是用于说明图1所示的轴向间隙型无刷电动机的线圈的立体图。在图3中，图示出I相所对应的线圈的一部分(对应于3个子线圈)。在图1至图3中，在〇内设有X的符号表示在线圈(子线圈)中流动的电流从纸面跟前侧向纸面内侧流动，在〇内设有?的符号表示在线圈(子线圈)中流动的电流从纸面内侧向纸面跟前侧流动。此外，标注在线圈(子线圈)上的带箭头的细线表示在线圈(子线圈)中流动的电流的流动方向，标注在线圈(子线圈)上的带箭头的粗线表示将带状的导体构件卷绕成螺旋状的情况下的卷绕方向。
[0052]在图1中，第一实施方式的轴向间隙型无刷电动机Ma具备作为非旋转部分的定子10和作为旋转部分的转子20a，所述定子10和转子20a在轴向上空开规定的间隔而配置。在定子10上沿周向配置多个产生旋转磁场的线圈12，在转子20a上沿所述周向配置有与所述多个线圈12个数(极数)不同的磁体。并且，在这样的轴向间隙型无刷电动机Ma中，通过在规定的时刻对所述多个线圈12供给各相的交流电力，从而转子20a旋转。
[0053]以下，更具体地进行说明。转子20a具备转子主体21a、多个磁体22、输出轴23，在图1所示的示例中，还具备磁轭24。[0054]转子主体21a是支承多个磁体22并在该支承的多个磁体22与定子10的多个线圈12之间的磁性的相互作用下进行旋转的圆板状的构件。转子主体21a例如可以由非磁性材料的树脂或不锈钢材料形成，但优选由具有磁性的纯铁系合金形成，如此能够兼作为磁轭而增强磁场。在转子主体21a的中心形成有用于供输出轴23穿过的贯通开口，并且，以该贯通开口为中心地在周向上形成有与磁体22的个数对应的个数的凹部。
[0055]多个磁体22是用于产生磁场并通过与线圈12的磁场相互作用而产生力的磁体，例如为永磁体。多个磁体22分别嵌入并固定在形成于转子主体21a的周向上的多个所述凹部中。由此，在磁体22产生的力向转子主体21a传递，转子主体21a以输出轴23为旋转轴进行旋转。多个磁体22分别在轴向(厚度方向)上磁化，相邻的磁体22以彼此的各磁极相互反向的方式配置。
[0056]输出轴23是用于将定子主体21a的旋转力(旋转转矩)取出至外部的构件，例如，为圆柱状的棒状的杆构件。输出轴23穿过并固定于转子主体21a的所述贯通开口中，伴随着转子主体21a的旋转而旋转。
[0057]磁轭24设置在转子20a(转子主体21a)面向定子10的一面的相反面上，是由磁性体形成的构件。磁轭24是直径与转子主体21a的直径相同的圆板状的构件，在其中心形成有用于供输出轴23穿过的贯通开口。
[0058]这样的磁轭24例如可以是通过压缩形成具有绝缘被膜的软磁性粉末而形成的构件。这样的磁轭24在磁性上具有各向同性。例如,导磁率为各向同性。所述软磁性粉末为强磁性的金属粉末，更具体地说，例如可以举出纯铁粉、铁基合金粉末(Fe-Al合金、Fe-Si合金、铝硅铁粉、坡莫合金等)及非晶体粉末等。所述软磁性粉末例如能够通过利用粉化(atomize)法等进行微粒子化的方法、或将氧化铁等微粉碎后将其还原的方法等制造。此针，通常，由于在导磁率相同的情况下饱和磁通密度较大，因此软磁性粉末特别优选例如上述纯铁粉、铁基合金粉末及非晶体粉末等金属系材料。压缩形成这样的具有绝缘被膜的软磁性粉末而成的磁轭24例如可以通过制造所谓的压粉铁心的情况下的压粉形成等公知的常规方法形成。
[0059]此外，例如，这样的磁轭24可以是如下的单扁平螺旋结构的构件，其具备:卷绕成螺旋状且线圈轴向的宽度比线圈径向的厚度长的长条的带状的纯铁和配置在所述卷绕成螺旋状的所述带状的纯铁的各匝间的绝缘构件。这样的磁轭24例如可以通过如下方式形成:将在单面或者双面上具有绝缘性树脂等的绝缘覆盖且线圈轴向的宽度比线圈径向的厚度长的长条的带状的纯铁以宽度方向与所述线圈轴向平行的方式卷绕，由此形成磁轭24。此外，例如，这样的磁轭24也可以通过如下方式形成:将在I层纯铁层上层叠有I层绝缘层的长条的带状的构件以宽度方向与所述线圈轴向平行的方式卷绕，由此形成磁轭24。此夕卜，例如，也可以通过如下方式形成:将所述长条的带状的纯铁以夹住长条的带状的绝缘构件(例如树脂材料制的带等)并使宽度方向与所述线圈轴向平行的方式卷绕，由此形成磁轭24。所述树脂材料制的带例如为PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)等的带。
[0060]定子10具备定子主体11和与多个相分别对应的多个线圈12。
[0061]定子主体11是支承多个线圈12的圆板状的构件。为了避免驱动线圈的电流产生的交流磁场所引起的涡流，定子主体11优选例如形成为将纯铁粉的成形体或者纯铁系或硅钢系的带状薄板与绝缘膜卷绕成扁平螺旋状的卷铁芯。在定子主体11的中心形成有用于供输出轴23穿过的贯通开口。输出轴23穿过该贯通开口，并在该贯通开口被例如轴承等文承为能够旋转。需要说明的是，在定子主体11的中心，也可以代替形成所述贯通开口而形成有底的筒状的凹部，并使输出轴23的端部在该凹部被支承为能够旋转。
[0062]多个线圈12用于通过在规定的时刻供给各相的交流电力而产生旋转磁场。在图1所示的示例中，多个相为U相、V相及W相这三相，与之对应的多个线圈12为U相的U相线圈12u、V相的V相线圈12v及W相的W相线圈12w这三个。在驱动的情况下，向所述U相线圈12u、V相线圈12v及W相线圈12w供给三相交流。
[0063]如图1 (B)、图2及图3所示，所述三个线圈12u、12v、12w分别具备单扁平螺旋结构的多个子线圈121，所述子线圈121具备:以从内周侧开始卷绕并在外周侧卷绕结束的方式卷绕成螺旋状且线圈轴向的宽度比线圈径向的厚度长的长条的带状的导体构件、配置在卷绕成所述螺旋状的所述带状的导体构件的各匝间的绝缘构件。如图3所示，这样的单扁平螺旋结构的子线圈121通过如下方式形成:将线圈轴向的宽度比线圈径向的厚度长的长条的带状的导体构件以宽度方向与所述线圈轴向平行且从内周侧开始卷绕并在外周侧卷绕结束的方式、在利用绝缘构件进行绝缘的同时卷绕到线圈绕线管BB上，由此形成子线圈121。线圈绕线管BB是高度比较低的圆柱构件。更具体地说，这样的子线圈121例如可以通过将在单面或者双面上具有绝缘性树脂等的绝缘覆盖的所述长条的带状的导体构件以宽度方向与所述线圈轴向平行的方式卷绕而形成。此外，例如，这样的子线圈121可以通过将在I层导体层上层叠有I层绝缘层而成的长条的带状的构件以宽度方向与所述线圈轴向平行的方式卷绕而形成。此外，例如，也可以将所述长条的带状的导体构件以夹住长条的带状的绝缘构件(例如树脂材料制的带等)并使宽度方向与所述线圈轴向平行的方式卷绕而形成。所述树脂材料制的带例如为PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)等的带。
[0064]并且，该多个子线圈121以旋转轴为中心沿周向配置，在周向上相邻的子线圈121彼此以一方的卷绕结束端成为另一方的卷绕开始端的方式串联连结，且所述一方的卷绕结束位置的线圈部分与所述另一方的卷绕开始位置的线圈部分在线圈轴向上重叠。在图1 (B)及图2所示的示例中，线圈12具备6个子线圈121-1?121-6，它们以旋转轴为中心在周向上均等地配置成同心圆状。如此，由于所述相邻的子线圈121彼此以一方的卷绕结束端成为另一方的卷绕开始端的方式串联连结，因此这样的线圈12能够以I条带状的长条的导体构件形成。并且，在这样的线圈12中，由于在所述相邻的子线圈121彼此中所述一方的卷绕结束位置的线圈部分与所述另一方的卷绕开始位置的线圈部分在线圈轴向上重叠，因此这样的线圈12基本可以消除长边方向的扭转。因此，这样的线圈12能够将例如由实用化的氧化物系的超导材料形成的线材适当地作为所述I条带状的长条的导体构件使用，能够确保其超导特性。
[0065]此外，在对线圈12通电的情况下，由于多个子线圈121如上述那样构成，因此在所述线圈轴向上重叠的、一方的子线圈121的所述一方的卷绕结束位置的线圈部分与另一方的子线圈121的所述另一方的卷绕开始位置的线圈部分能够流动相同方向的电流。因此，在周向上相邻的子线圈121彼此的在线圈轴向上重叠的该各线圈部分，由各子线圈121产生的磁场不会抵消，能够将由各子线圈121产生的磁场有效地利用于旋转转矩。
[0066]进而，所述三个线圈12u、12v、12w通过在周向上偏移规定的角度而使所述各相的线圈12u、12v、12w中的各子线圈121在线圈轴向上重叠，由此所述三个线圈12u、12v、12w在轴向上重叠。
[0067]在这样的本实施方式的轴向间隙型无刷电动机Ma中，周向上相邻的子线圈121彼此以一方的卷绕结束端成为另一方的卷绕开始端的方式串联连结，且所述一方的卷绕结束位置的线圈部分与所述另一方的卷绕开始位置的线圈部分在线圈轴向上重叠，与三相对应的三个线圈12u、12v、12w通过在周向上偏移规定的角度而使所述各相的各子线圈121在线圈轴向上重叠，从而线圈12u、12v、12w在轴向上重叠。因此，这样的轴向间隙型无刷电动机Ma能够通过扁平螺旋结构的线圈12u、12v、12w等效地实现分布卷绕。由此,这样的轴向间隙型无刷电动机Ma具有分布卷绕的效果和扁平螺旋结构的效果这两方。即，对于这样的轴向间隙型无刷电动机Ma,由于线圈12u、12v、12w与分布卷绕等效，因此能够减少相对于旋转相位的转矩变动(齿槽转矩、脉动转矩等)，并且，由于子线圈121为扁平螺旋结构，因此能够增大导体相对于空间的占有率(即，能够增大线圈的电流密度)，并且，能够抑制因从定子泄漏的磁通所导致的涡流而减少铁损，进而能够确保向带的宽度方向的散热性。
[0068]从适当地减少这样的相对于旋转相位的转矩变动的观点出发，如图1(B)及图2(B)所示，所述规定的角度优选为一个子线圈121相对于旋转轴的中心所成的角度0 I除以相数所得的角度。换言之，优选，所述规定的角度是下述角度0 1除以相数所得的角度，所述角度9 I是在一个子线圈121中由第一线段CPl-RP和第二线段CP2-RP所成的角的角度，所述第一线段CPl-RP是连结一方的重叠部分处的周向的第一中央位置CPl和旋转轴的中心位置RP所成的线段，所述第二线段CP2-RP是连结另一方的重叠部分处的周向的第二中央位置CP2和旋转轴的中心位置RP所成的线段，所述一方的重叠部分是该子线圈121与在周向一方侧相邻的一方的子线圈121在线圈轴向上重叠的部分，所述另一方的重叠部分是该子线圈121与在周向另一方侧相邻的另一方的子线圈121在线圈轴向上重叠的部分。在图1(B)及图2(B)所示的示例中，0 I = 360度/(线圈12中的子线圈121的个数(在本例中为6个))=60度，所述规定的角度02、03为0 2 = 0 3 = 0 1/相数=60度/3=20度。因此，在以U相线圈12u的配置位置为基准时，V相线圈12v(V相线圈的各子线圈121v)配置在相对于U相线圈12u(U相线圈的各子线圈121u)的配置位置在周向上偏移了 20度(=0 2)的位置，W相线圈12w(W相线圈的各子线圈121w)配置在相对于U相线圈12u(U相线圈的各子线圈121u)的配置位置在周向上偏移了 40度(=0 2+ 0 3)的位置。即，W相线圈12w(W相线圈的各子线圈121w)配置在相对于V相线圈12v(V相线圈的各子线圈121v)的配置位置在周向上偏移了 20度(=0 3)的位置。
[0069]此外，在本实施方式的轴向间隙型无刷电动机Ma中，由于转子20a具备磁轭24，因此能够减少磁通的泄漏，通过使磁通与线圈12(子线圈)的电流方向大致正交，从而能够更有效地引出磁体22的性能。因此，这样的轴向间隙型无刷电动机Ma与不具备磁轭24的情况相比，能够产生更大的旋转转矩，能够提高旋转转矩。并且，在磁轭24为上述的软磁性粉末的压缩形成构件的情况下，能够减少磁轭24中的涡流损失。此外，在磁轭24为上述的单扁平螺旋结构的构件的情况下，能够减少磁轭24中的涡流损失。
[0070]接下来，对其它的实施方式进行说明。
[0071](第二实施方式)
[0072]图4是表示第二实施方式的轴向间隙型无刷电动机的结构的图。图4(A)为侧视图，图4(B)为轴向间隙型无刷电动机的线圈的主视图。[0073]第一实施方式的轴向间隙型无刷电动机Ma是具有一个间隙的单间隙型，但第二实施方式的轴向间隙型无刷电动机Mb是具有2个间隙的双间隙型。
[0074]如图4所示，这样的第二实施方式的轴向间隙型无刷电动机Mb具备作为非旋转部分的第一及第二定子10-1、10-2和作为旋转部分的转子20b，第一定子10-1在转子20b的一方侧在轴向上从转子20b空出规定的间隔(第一个的第一间隙)配置，第二定子10-2在转子20b的另一方侧在轴向上从转子20b空开规定的间隔(第二个的第二间隙)配置。即，在使配置有线圈12的面相互对置且在轴向上分离配置的I对第一及第二定子10-1、10-2之间，从第一及第二定子10-1、10-2分别分离地配置有转子20b。
[0075]该转子20b具备转子主体21a、多个磁体22和输出轴23。所述第二实施方式的轴向间隙型无刷电动机Mb的转子20b的转子主体21a)多个磁体22及输出轴23分别与第一实施方式的轴向间隙型无刷电动机Ma的转子20a的转子主体21a)多个磁体22及输出轴23同样，因此省略其说明。即，第二实施方式的轴向间隙型无刷电动机Mb的转子20b与相对于第一实施方式的轴向间隙型无刷电动机Ma的转子20a而言不具备磁轭24的结构为同样的结构。
[0076]此外，第二实施方式的轴向间隙型无刷电动机Mb的第一及第二定子10-1、10-2分别与第一实施方式的轴向间隙型无刷电动机Ma的定子10同样，因此省略其说明。需要说明的是，第一及第二定子10-1、10-2为相同的结构，因此在图4(B)中图示出一方的线圈的正面，另一方的线圈省略图不。
[0077]这样的第二实施方式的轴向间隙型无刷电动机Mb与单间隙型的情况(即，第一实施方式的情况)相比能够产生更大的旋转转矩，能够提高旋转转矩。
[0078]接下来，对其它的实施方式进行说明。
[0079](第三实施方式)
[0080]图5是表示第三实施方式的轴向间隙型无刷电动机的结构的图。图5(A)是侧视图，图5(B)是表示轴向间隙型无刷电动机的定子的结构的主视图。
[0081]第一及第二实施方式的轴向间隙型无刷电动机Ma、Mb是在转子20a、20b中具备磁体的磁体励磁(基于永磁体的永磁体励磁)的无刷电动机，但第三实施方式的轴向间隙型无刷电动机Mc是在转子20c中具备感应线圈的感应电动机方式的无刷电动机。
[0082]如图5所示，该第三实施方式的轴向间隙型无刷电动机Mc具备作为非旋转部分的定子10和作为旋转部分的转子20c，所述定子10和转子20c在轴向上空开规定的间隔配置。在定子10上沿周向配置有多个产生旋转磁场的线圈12，在转子20c上沿所述周向配置有多个感应线圈25。多个感应线圈25可以与所述多个线圈12数目相同，但优选为与所述多个线圈12不同的个数(极数)。并且，在这样的轴向间隙型无刷电动机Mc中，通过以规定的时刻对所述多个线圈12供给各相的交流电力，从而通过磁场的变化和在感应线圈25中感应的电流所产生的磁场的相互作用使转子20c旋转。
[0083]更具体地说，转子20c具备转子主体21b、多个感应线圈25和输出轴23，在图5所示的示例中还具备磁轭24。
[0084]转子主体21b为支承多个感应线圈25且通过在该支承的多个感应线圈25与定子10的多个线圈12之间的磁性的相互作用而旋转的圆板状的构件。在转子主体21b的中心形成有用于供输出轴23穿过的贯通开口，并且，在一方主面上以该贯通开口为中心沿周向形成有与感应线圈25的个数对应的个数的、与感应线圈25的形状对应的形状的凹部。
[0085]感应线圈25是用于通过在定子10的线圈12被供给交流电力时产生的磁场的变化而产生感应电流并在与线圈12的磁场的相互作用下产生力的线圈。在图5所示的示例中，感应线圈25为6个感应线圈25-1?25-6。多个感应线圈25也可以分别卷绕多次导体线材，但在本实施方式中，多个感应线圈25是将导体线材卷绕I次而成的单匝线圈(one-turn线圈、一次卷绕线圈、导体的圆环)。该单匝线圈也可以是空芯线圈，但为了通过进一步集中磁通而获得更大的旋转转矩，在本实施方式中采用有芯线圈。更具体地说，多个感应线圈25分别具备单匝线圈251和由磁性材料形成且配置在单匝线圈的芯部的圆板状的磁性体磁芯252。多个感应线圈25分别嵌入并固定于沿转子主体21b的周向形成的多个所述凹部中。由此，在感应线圈25产生的力向转子主体21b传递，转子主体21b以输出轴23为旋转轴旋转。所述凹部在本实施方式中是与有芯的单匝线圈25的形状对应的俯视下圆形状的凹部。为了避免感应线圈的电流产生的交流磁场所引起的涡流，本磁性体优选例如形成为将纯铁粉的成形体或者纯铁系或硅钢系的带状薄板与绝缘膜卷绕成扁平螺旋状的卷铁芯。
[0086]并且，第三实施方式的轴向间隙型无刷电动机Mc的转子20c的输出轴23及磁轭24与第一实施方式的轴向间隙型无刷电动机Ma的转子20a的输出轴23及磁轭24同样，因此省略其说明。
[0087]此外，第三实施方式的轴向间隙型无刷电动机Mc的定子10与第一实施方式的轴向间隙型无刷电动机Ma的定子10同样，因此省略其说明。
[0088]如此，根据第三实施方式，提供一种作为感应线圈使用多个有芯的单匝线圈25的感应电动机方式的轴向间隙型无刷电动机Me。并且，该第三实施方式的轴向间隙型无刷电动机Mc与第一实施方式的轴向间隙型无刷电动机Ma具备同样的定子10，因此具有分布卷绕的效果和扁平螺旋结构的效果这两方。
[0089]接下来，对其它的实施方式进行说明。
[0090](第四实施方式)
[0091]图6是表示第四实施方式的轴向间隙型无刷电动机的定子的结构的主视图。
[0092]第四实施方式的轴向间隙型无刷电动机Md与第三实施方式的轴向间隙型无刷电动机Mc同样，是在转子20d中具备感应线圈的感应电动机方式的无刷电动机。
[0093]如图6所示，该第四实施方式的轴向间隙型无刷电动机Md具备作为非旋转部分的定子10和作为旋转部分的转子20d，所述定子10和转子20d在轴向上空开规定的间隔配置。在定子10上沿周向配置有多个产生旋转磁场的线圈12，在转子20d上配置有笼形线圈26作为所述感应线圈。并且，在这样的轴向间隙型无刷电动机Md中，通过以规定的时刻对所述多个线圈12供给各相的交流电力，从而通过磁场的变化和在笼形线圈26中感应的电流所产生的磁场的相互作用而使转子20d旋转。
[0094]更具体地说，转子20d具备转子主体21c、作为所述感应线圈的笼形线圈26、以及输出轴23，在本实施方式中还具备磁轭24。
[0095]转子主体21c是支承笼形线圈26并在该支承的笼形线圈26与定子10的多个线圈12之间的磁性的相互作用下进行旋转的圆板状的构件。在转子主体21c的中心形成有用于供输出轴23穿过的贯通开口，并且，在一方主面上以该贯通开口为中心地在其周围形成有与笼形线圈26的形状对应的形状的凹部。[0096]笼形线圈26是用于通过对定子10的线圈12供给交流电力时产生的磁场的变化产生感应电流并在与线圈12的磁场的相互作用下产生力的线圈。在图6所示的示例中，笼形线圈26具备:配置在径向内侧且在周向整周上延伸设置的环状的第一导体26-1 ;配置在径向外侧且在周向整周上延伸设置的、直径比第一导体26-1的直径大的环状的第二导体26-2 ;一方端与第一导体26-1连接且另一方端与第二导体26-2连接的、沿径向延伸设置的直线状的多个第三导体26-3。多个第三导体26-3沿周向等间隔地配置，在图6所示的示例中具有6个第三导体26-3。并且，在本实施方式中，为了通过进一步集中磁通而获得更大的旋转转矩，笼形线圈26还具备板状的磁性体磁芯26-4，该磁性体磁芯26-4配置在由第一导体26-1、第二导体26-2、以及在周向上相邻的I组第三导体26-3围成的区域内，在俯视下为该区域的形状的相似形且为更小的形状。该磁性体磁芯26-4由磁性材料形成。由于所述第三导体26-3为6个，因此由第二导体26-2和在周向上相邻的I组第三导体26_3围成的所述区域为6个，与此相对应地，磁性体磁芯26-4也为6个。
[0097]为了将这种形状的笼形线圈26配置在转子20d上，形成于转子主体21c上的所述凹部具备:在径向内侧遍及周向整周上而形成为环状的第一凹部；在径向针侧遍及周向整周上而形成为环状的、直径大于第一凹部的直径的第二凹部；一方端与所述第一凹部连结且另一方端与所述第二凹部连结的、沿径向形成为直线状的多个第三凹部。多个所述第三凹部为与笼形线圈26的第三导体26-3的个数对应的个数，在周向上等间隔地形成。并且，在本实施方式中还具备与磁性体磁芯26-4的形状对应的形状的多个第四凹部。多个所述第四凹部为与笼形线圈26的磁性体磁芯26-4的个数对应的个数。更具体地说，所述第四凹部是在俯视下以中心彼此一致的方式从第一扇形中除去中心角与该第一扇形相同且半径比第一扇形的半径小的第二扇形所得的形状。在这样的形状的形成于转子主体21c上的所述凹部中，在所述第一凹部中嵌入并固定笼形线圈26的第一导体26-1，在所述第二凹部中嵌入并固定笼形线圈26的第二导体26-2，在多个所述第三凹部中分别嵌入并固定笼形线圈26的多个第三导体26-3，并且，在多个所述第四凹部中分别嵌入并固定笼形线圈26的多个磁性体磁芯26-4。由此，在笼形线圈26中产生的力向转子主体21c传递，转子主体21c以输出轴23为旋转轴而进行旋转。
[0098]并且，由于第四实施方式的轴向间隙型无刷电动机Md的转子20d的输出轴23及磁轭24与第一实施方式的轴向间隙型无刷电动机Ma的转子20a的输出轴23及磁轭24同样，因此省略其说明。
[0099]此外，由于第四实施方式的轴向间隙型无刷电动机Md的定子10与第一实施方式的轴向间隙型无刷电动机Ma的定子10同样，因此省略其说明。
[0100]如此，根据第四实施方式，能够提供使用笼形线圈26作为感应线圈的感应电动机方式的轴向间隙型无刷电动机Md。并且，由于该第四实施方式的轴向间隙型无刷电动机Md与第一实施方式的轴向间隙型无刷电动机Ma具备同样的定子10，因此具有分布卷绕的效果和扁平螺旋结构的效果这两方。
[0101]接下来，对其它的实施方式进行说明。
[0102](第五实施方式)
[0103]图7是表示第五实施方式的轴向间隙型无刷电动机的结构的侧视图。
[0104]第三及第四实施方式的轴向间隙型无刷电动机Me、Md为感应电动机方式且为单间隙型，但也可以与第二实施方式的轴向间隙型无刷电动机Mb同样地为双间隙型。第五实施方式的轴向间隙型无刷电动机Me为感应电动机方式且为双间隙型。
[0105]如图7所示，这样的第五实施方式的轴向间隙型无刷电动机Me具备作为非旋转部分的第一及第二定子10-1、10-2和作为旋转部分的转子20e，第一定子10-1在转子20b的一方侧在轴向上从转子20e空开规定的间隔(第一个的第一间隙)地配置，第二定子10-2在转子20e的另一方侧在轴向上从转子20e空开规定的间隔(第二个的第二间隙)地配置。即，在使配置有线圈12的面相互对置而在轴向上分离配置的I对第一及第二定子10-1、10-2之间，从第一及第二定子10-1、10-2分别分离地配置有转子20e。
[0106]该转子20e具备转子主体21b、作为有芯的单匝线圈的感应线圈25、以及输出轴23。所述第五实施方式的轴向间隙型无刷电动机Me的转子20e的转子主体21b、多个感应线圈25及输出轴23分别与第三实施方式的轴向间隙型无刷电动机Mc的转子20c的转子主体21b、多个感应线圈25及输出轴23同样，因此省略其说明。即，第五实施方式的轴向间隙型无刷电动机Me的转子20e与相对于第三实施方式的轴向间隙型无刷电动机Mc的转子20c而言不具备磁轭24的结构为同样的结构。
[0107]此外，由于第五实施方式的轴向间隙型无刷电动机Me的第一及第二定子10-1、10-2分别与第一实施方式的轴向间隙型无刷电动机Ma的定子10同样，因此省略其说明。
[0108]需要说明的是，在上述说明中，使用了具备感应线圈25的转子20e，但也可以代替转子20e而使用具备笼形线圈26来作为感应线圈的省略图示的转子20f。这样的转子20f具备转子主体21c、作为所述感应线圈的笼形线圈26、以及输出轴23。由于所述转子20f的转子主体21c、笼形线圈26及输出轴23分别与第四实施方式的轴向间隙型无刷电动机Md的转子20d的转子主体21c、笼形线圈26及输出轴23同样，因此省略其说明。即，该转子20f与相对于第四实施方式的轴向间隙型无刷电动机Md的转子20d而言不具备磁轭24的结构为同样的结构。
[0109]这样的第五实施方式的轴向间隙型无刷电动机Me与单间隙型的情况(即，第三及第四实施方式的情况)相比，能够产生更大的旋转转矩，能够提高旋转转矩。
[0110]为了表达本发明，在上述中参照附图并通过实施方式适当且充分地说明了本发明，但对于本领域技术人员而言，应当认识到对上述的实施方式进行变更及/或改进是容易想到的。因此，本领域技术人员所实施的变更方式或改进方式只要不是脱离记载于权利要求中的权利要求的权利范围的级别的方式，则该变更方式或该改进方式应解释为包含在该权利要求的权利范围内。
【权利要求】
1.一种轴向间隙型无刷电动机，其特征在于，具备: 定子，其具备分别与多个相对应的多个线圈； 转子，其具备磁体或感应线圈，在旋转轴方向上从所述定子空开间隔地配置， 所述多个线圈各自具备单扁平螺旋结构的多个子线圈，所述子线圈具备:长条的带状的导体构件，其以从内周侧开始卷绕而在外周侧卷绕结束的方式卷绕成螺旋状，且线圈轴向的宽度比线圈径向的厚度长；绝缘构件，其配置在卷绕成所述螺旋状的所述带状的导体构件的各匝之间， 所述多个子线圈以旋转轴为中心沿周向配置，相邻的子线圈彼此以一方的卷绕结束端成为另一方的卷绕开始端的方式串联连结，所述一方的卷绕结束位置的线圈部分与所述另一方的卷绕开始位置的线圈部分在线圈轴向上重叠， 所述多个线圈通过在周向上偏移规定的角度而使所述多个相的各子线圈在线圈轴向上重叠，从而所述多个线圈在轴向上重叠。
2.根据权利要求1所述的轴向间隙型无刷电动机，其特征在于， 所述导体构件是由超导材料形成的线材。
3.根据权利要求1或2所述的轴向间隙型无刷电动机，其特征在于， 所述转子还具备设置在面向所述定子的一面的相反面上且由磁性体形成的磁轭。
4.根据权利要求3所述的轴向间隙型无刷电动机，其特征在于， 所述磁轭是通过对具有绝缘被膜的软磁性粉末进行压缩形成而形成的构件。
5.根据权利要求3所述的轴向间隙型无刷电动机，其特征在于， 所述磁轭是单扁平螺旋结构的构件，其具备:长条的带状的纯铁，其卷绕成螺旋状且线圈轴向的宽度比线圈径向的厚度长；配置在卷绕成所述螺旋状的所述带状的纯铁的各匝之间的绝缘构件。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的轴向间隙型无刷电动机，其特征在于， 所述感应线圈是沿周向配置的多个单匝线圈。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的轴向间隙型无刷电动机，其特征在于， 所述感应线圈为笼形线圈，其具备:环状的第一导体；环状的第二导体，其直径比所述第一导体的直径大；直线状的多个第三导体，其一方端与所述第一导体连接且另一方端与所述第二导体连接，且沿径向配置。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的轴向间隙型无刷电动机，其特征在于， 所述定子是在转子的旋转轴方向两侧空开间隔配置的一对第一及第二子定子。
【文档编号】H02K3/04GK103683608SQ201310403207
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月6日 优先权日:2012年9月7日
【发明者】井上宪一, 井上浩司, 前田恭志, 财津享司 申请人:株式会社神户制钢所
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