爪齒型旋轉電機及定子製造方法

2023-07-29 11:40:51

專利名稱：爪齒型旋轉電機及定子製造方法
技術領域：
本發明涉及一種環狀線圈設置在帶爪環狀磁芯內部的爪齒型(claw teeth type)旋轉電機及定子製造方法。
背景技術：
電機用作家電領域、汽車領域等工業用的將電能變換為機械能的驅動 用裝置。例如，在專利文獻l中，公開了結構便宜和驅動電路簡單的槽型 (slot type)三相無刷電機。此外，電機的形式根據用途區分有單相、二 相、三相。其中由於三相電機控制性好，可以A接線、Y接線，所以具有 可以由較少的電晶體元件進行正反轉驅動的優點。
另一方面，在專利文獻2中，公開了由設置多個爪磁極的環狀鐵芯和 在該環狀鐵芯內部設置的環狀線圈構成定子的爪齒型電機。
專利文獻l:日本特開2002—359938號公報(圖9)
專利文獻2:日本特開平7—227075號公報(圖9)
在專利文獻2的爪齒型電機中，定子鐵芯的材料由SPCC (冷間壓延鋼板)
等構成，在圓環狀的鐵芯部^A圓環狀的線亂M;彎折在內周部形艦部(爪
磁極)。
但是，SPCC的磁特性不好，並且由於磁力線集中的彎折部分因發生殘留應 力而導致應力應變，磁特性進一步地惡化。因此，這種電機具有在鐵芯內產生的 鐵損大這樣的問題。並且，由於彎折SPCC，在鐵芯的彎折部分上產生殘留應力， 並且由於應力應變導致磁特性進一步惡化。特別地，由於該彎折部分的磁力皿 中，產生的鐵損大。艮P，採用了專利文獻2中記載的SPCC的爪齒型電機是效率 非常低的電機。
因此，為了避免由鐵芯的彎折導致的磁特性的惡化，考慮採用由絕緣MM的 鐵粉成形的壓粉磁芯。但是，存在採用壓粉磁芯的定子鐵芯的機械弓M低的問題。
例如，鐵芯的成形體的彎曲S破比鐵板割氏，為10MPa，抗衝擊弱。因此，在構 成電機的情況下，需要構成為可以承受在定子和轉子間發生的轉矩反作用力和來 自外部的衝擊、振動等外部幹擾等的電機結構。

發明內容
因此，本發明的目的是提供一種可以提高定子機械強度的爪齒型旋轉 電機，以及定子的製造方法。
為了解決上述問題，本發明提供一種爪齒型旋轉電機，包括在由壓粉 磁芯成形的帶爪環狀磁芯的內部設有環狀線簡的定子，和在該定子的內部 設置的可以轉動的轉子，其特徵在於，所述帶爪環狀磁芯是通過以從內徑 部兩側在軸向上延伸的方式交互突出的多個爪部嚙合而形成的，所述定子 的所述帶爪環狀磁芯和所述環狀線圈通過熱可塑性或熱硬化性的樹脂形 成一體地模製成形。通過採用樹脂來模製成形，在環狀線圈和帶爪環狀磁 芯之間沒有空隙，可以避免壓縮變形，提高定子的機械強度。並且，通過 由壓粉磁芯成形帶爪環狀磁芯，可以減少鐵損。
根據本發明，可以提供可提高定子機械強度的爪齒型旋轉電機和定子 的製造方法。


圖1是作為本發明的一實施方式的爪齒型電機的剖面圖。 圖2是三相定子鐵芯的立體圖。
圖3A是圖1的剖面A (U相)的定子鐵芯的剖面圖。
圖3B是圖1的剖面B (V相)的定子鐵芯的剖面圖。
圖3C是圖1的剖面C (W相)的定子鐵芯的剖面圖。
圖4是示出定子結構的立體圖。
圖5是用於說明定子動作的立體圖。
圖6是進行模製的情況下的樹脂成形用模具的結構圖。
圖7是模製的定子的立體圖。
圖8A是示出爪齒型電機的FEM解析用網模(meshmodel)的立體圖。 圖8B是示出爪齒型電機的FEM解析用網模的齒槽轉矩(cogging
torgue)與機械角的解析結果的解析圖。
圖8C是示出爪齒型電機的FEM解析用網模的齒槽轉矩與電氣角的解 析結果的解析圖。
圖8D是示出爪齒型電機的FEM解析用網模的齒槽轉矩與機械角的解 析結果的圖。
圖9A是示出在爪齒型電機的各相定子鐵芯間設置磁絕緣材料的情況 的剖面圖。
圖9B是示出在爪齒型電機的各相定子鐵芯間沒有設置磁絕緣材料的 情況的剖面圖。
圖9C是示出在爪齒型電機的各相定子鐵芯間沒有設置磁絕緣材料的 情況的齒槽轉矩的圖。
圖10A是在爪齒型電機的各相定子鐵芯通過一體成形設置定位用凹 部(in-low)的結構圖。
圖10B是圖10A中使用的定子鐵芯的局部立體圖。
圖11A是用於說明三相爪齒型電機的各相定子發生旋轉角偏差的情 況的定子的立體圖。
圖11B是三相爪齒型電機的各相定子發生旋轉角偏差的情況的齒槽 轉矩與電氣角的關係的解析結果。
圖11C是三相爪齒型電機的各相定子發生旋轉角偏差的情況的齒槽 轉矩與機械角的關係的解析結果。
圖12A是為了確定三相爪齒型電機的定子的相間的位置，而設置鍵狀 突起的定子的立體圖。
圖12B是設置與上述鍵狀突起對應的鍵狀凹槽的定子的立體圖。
圖13A是設置冷卻用葉片的定子的結構圖。
圖13B是設置空氣流路的定子的局部放大立體圖。
圖14A是設置金屬散熱板的定子的局部放大立體圖。
圖14B是設置散熱片的定子的局部放大立體圖。
圖15是用於模製定子的模具的結構圖。
圖16A是防鏽處理後的定子的局部放大立體圖。
圖16B是形成通螺栓孔的定子的結構圖。
符號說明
l一軸；2 —轉子；3 —轉子鐵芯；4一轉子磁鐵；5 —定子；6， 6u， 6v，
6w—定子鐵芯；6A， 6B—爪部；7 —殼體；8， 8A， 8B—軸承(軸承)；
13 —線圈(環狀線圈)；14一模製上部模具；15 —澆口； 16 —模製下部模 具；17—中心鐵芯；18-樹脂注射工作缸；19一樹脂注射柱塞；20 —模製
樹脂(樹脂、填充材料)；21 —磁絕緣材料；22 —貫通螺栓；23 —磁鐵間
空隙；24—凹部；25 —鍵狀凹部；26 —鍵狀突起；27 —空氣流路(通風路 徑)；28 —渦輪機翼片；29 —散熱片；30—金屬散熱板；31—上線圈壓銷 (線圈壓夾具)；32 —下線圈壓銷(線圈壓夾具)；33 —線圈定位塊；34 一電機表面樹脂膜；35—通螺栓孔；IOO—爪齒型電機(爪齒型旋轉電機)； 200—模製用模具
具體實施例方式
(第一實施方式)
參考

作為本發明一個實施方式的爪齒型電機(爪齒型旋轉電 機)的結構。
圖1的剖面圖所示的爪齒型電機100是16極三相的多相電機，包括 設置在殼體(端架)7上的環狀的多個定子5，在定子5的環內插設軸1 的轉子2，和固定在殼體7上、保持軸l使其可以旋轉(可以轉動)的軸 承(bearing) 8A、 8B。
轉子2是所謂的環磁鐵結構，施加16極的磁化的轉子鐵芯3通過粘 著等方法在圓筒狀的強磁性體上插設(固定)軸1而構成。轉子2由軸向 兩端保持在殼體7上的軸承8A、 8B保持並可以旋轉。定子5被保持於殼 體7，內徑面隔著空隙與轉子2的外周面相對。爪齒型電機100的定子5 是每一相獨立存在的結構，三個相的定子5在軸向上並列設置在剖面A(u 相)、剖面B (v相)、剖面C (w相)上，從而構成三相電機。
圖2是並列設置三個相的定子5的一個極對部分的立體圖。各相的定 子5包括由一對鐵芯塊6構成的定子鐵芯和線圈13 (13u， 13v， 13w)， 如下所述，在定子鐵芯(一對鐵芯塊)6和線圈13之間由非磁性體的填充 材料模製。並且， 一對定子鐵芯塊6包括各個爪部6A、 6B，該爪部6A、
6B以嚙合的方式重合。此外，填充材料可以採用熱硬化性或熱可塑性樹 脂。
定子5並列設置在軸1的軸向上，作為帶爪環狀磁芯部件的定子鐵芯 (6U、 6V、 6W)分別以電氣角都是120度地配置，使得其旋轉方向位置 不同。在本實施方式的16極電機中，機械角=電氣角/極對數=120度/8=15 度，在剖面A、 B、 C各面中定子5在機械上分別平均相差15度錯開。此 外，定子鐵芯6U、 6V、 6W的爪部6A在徑向上接受來自轉子磁鐵4的磁 力線，該磁力線在軸向上流動，進一步地通過軛鐵部(環狀部)，成為從 鄰接的爪部6B在徑向上返回到轉子磁鐵4的三維的磁力線流。此外，爪 部6A、 6B通過形成前端部短的梯形狀，可使磁通密度均勻化，並且可以 使極數增加。
圖3A—C是剖面A、 B、 C (參考圖1)的各剖面圖，在剖面A、 B、 C各面中的轉子磁鐵4的極的位置相同。在剖面A中，爪部6A、 6B的中 心與轉子磁鐵4的極中心一致，在剖面B中，爪部的位置相對於剖面A 構成相差15度的位置，在剖面C中，爪部6A、 6B的位置與剖面A相比 構成相差30度的位置。
由於磁力線流過定子鐵芯6u、 6v、 6w的軛鐵部(環狀部)，所以如 果由鐵等磁性體塊構成定子鐵芯6u、 6v、 6w則存在會產生過電流的問題。 但是，由於定子鐵芯6u、 6v、 6w形成的是如槽型電機那樣通過層疊薄板 難以構成的形狀，優選由作為電氣絕緣體的磁性體(或，由絕緣物覆蓋的 鐵粉〉的壓粉磁芯構成。但是，由於該壓粉磁芯存在機械強度(例如彎曲 強度是鐵板等的1/3左右，為lOMPa左右)非常低的上述技術問題，所以 不能承受轉子2和定子5間產生的轉矩反作用力等。
圖4是示出定子鐵芯(一對鐵芯塊)6的結構的立體圖。 一個相的定 子鐵芯6包括剖面邊緣形成為L字形狀的環狀軛鐵部，和從該環狀軛鐵 部的內徑部兩側交互突出、在圓周上等間隔配置並在軸向上延伸的多個爪 部6A、 6B，並且通過在軸向上壓縮成形磁粉而形成。此外，如圖5所示， 帶爪環狀磁芯在圓形的S面使兩個定子鐵芯6相對，通過使爪部6A、 6B 相互嚙合而形成。此外，定子5包括嚙合構成的帶爪環狀磁芯和在爪部 6A、 6B外周側使定子鐵芯6對向形成的凹部中保持的環狀鐵芯13，這些
部件都由樹脂模製。
圖6是模製用模具的剖面圖。模製用模具是採用注射成形、轉換
(transfer)成形等方法進行模製的模具，包括具有注入模製樹脂的澆口 15的模製上部模具14，同軸狀設置圓筒狀中心鐵芯17的模製下部模具16， 樹脂注射工作缸18，和樹脂注射柱塞19。將定子5放置到該模製用模具 中，將熱可塑性、熱硬化性等模製樹脂填充到樹脂注射工作缸18中，通 過壓入樹脂注射柱塞19，模製樹脂經澆口 15填充到相對的兩個鐵芯塊(定 子鐵芯)6和線圈13的間隙中。由此，如圖7所示，由於在定子鐵芯6 和線圈13之間的間隙部分以及在爪部6A和爪部6B之間的間隙部分無間 隙地填充有模製樹脂20，所以可以提高定子鐵芯6的機械強度。在這種情 況下，優選模製樹脂20的線性膨脹係數近似於定子鐵芯6的線性膨脹系 數。
根據上述說明的本實施方式，由於在定子鐵芯6和線圈13之間的間 隙中填充有模製樹脂20，所以可以減小壓縮變形，並且提高定子5的機械 強度。此外，通過採用壓粉磁芯，與層疊SPCC相比由過電流導致的鐵損 少，以及由於沒有彎折爪部，所以不會產生彎折部的鐵損。即，爪齒型電 機IOO可以同時滿足電機效率的提高和機械強度的提高。 (第二實施方式)
第一實施方式的爪齒型電機100由於在軸向上並列設置獨立的三個定 子5 (參考圖1)，所以在相間產生不平衡。即，兩端的二相(u相和w 相)是與轉子磁鐵4相對的面的軸向一端接近於磁鐵端部的結構，與此相 對，中央的相(v相)是與磁鐵相對的面的軸向兩端都不接近於磁鐵的端 部的結構，從而構成磁迴路平衡不同的結構。這種不平衡引起對線圈13 的感應電動勢的不平衡，除了使電機的效率降低之外，還成為由磁性不平 衡產生的齒槽轉矩、負荷運行時的轉矩波動的原因。在此，所謂的齒槽轉 矩是相對於基於定子5和轉子2間的磁吸引力產生的旋轉角而發生的轉矩 變化，稱為所謂的轉矩不穩。
本實施方式的電機解決了這些三相爪齒型電機100的問題。基本的電 機結構雖然與圖l相同，但是不同點是在轉子磁鐵4、定子5的相間施加 磁絕緣。
在圖8中示出了採用FEM (電磁場解析)計算爪齒型電機100的齒槽 轉矩的例子。在圖8A中示出了 24極的爪齒型電機100的電氣角一個周期 (機械角=360度/ 12極對=30度)的FEM網模(mesh model)。採用這種 FEM網模，以轉子磁鐵4、爪部6A、 6B的磁特性作為輸入條件，計算電 機相對於機械角的齒槽轉矩(N'm)的結果在圖8B中示出。如果使轉子 磁鐵4從0度旋轉30度，則可以看出空隙磁通密度根據轉子磁鐵4和爪 部6A、 6B的關係而改變，從而產生正弦波狀的兩個周期的轉矩。在該一 相中產生的齒槽轉矩與任何相中產生的齒槽轉矩相同時，如圖1所示，轉 子磁鐵4的位置雖然在軸向上相同，但是定子5的爪部6A、 6B的位置由 於位於電氣角各相差120度的位置，所以在v相、w相產生的齒槽轉矩在 圖8B的齒槽轉矩的周期產生電氣角各相差120度的齒槽轉矩。在圖8C 中示出的是表示各相的齒槽轉矩的圖。齒槽轉矩的波形(振幅、周期)與 圖8B相同，是僅相位各相差120度的波形。
在作為三相電機來看的情況下的齒槽轉矩是三個相的合成轉矩。在圖 8D中示出了該合成轉矩波形。此外，圖8D與圖8B、 8C的縱軸的比例尺 不同。通過合成三個相，作為電機的齒槽轉矩的振幅是一個相的齒槽轉矩 的振幅的1/30，在電氣角一周期中可以減小為六周期的非常小的齒槽轉 矩。這是一個相的定子、轉子獨立存在且不受其他相的影響的情況。這樣 的電機結構如圖9A所示相當於如下情況定子鐵芯6的一個相被由非磁 性材料構成的磁絕緣材料(磁絕緣板)21磁絕緣，轉子2的轉子磁鐵(永 磁鐵)4由磁鐵間空隙23在軸向上分割。
與此相對，如圖9B所示，在沒有磁絕緣(磁絕緣材料21、磁鐵間空 隙23)的情況下，如圖9C所示，由於一個相(中央的相)磁性不同，所 以由於其磁能的不平衡，三個相的合成轉矩在電氣角每一周期產生兩個周 期的齒槽轉矩。因此，在齒槽轉矩必須減小的用途、例如精密機器的用途 中，圖9A所示的由非磁性材料構成的磁絕緣材料21和磁鐵間空隙23是 必需的。
雖然該磁絕緣材料21通常由塑料這樣的有機材料或銅、不鏽鋼、鋁 等非磁性金屬材料構成，但是需要保證相鄰相的定子鐵芯塊(帶爪環狀磁 芯)彼此之間的同軸度，並且需要具有在軸向平行等嚴格的尺寸。在第一
實施方式中說明的模製結構的定子鐵芯塊(帶爪環狀磁芯)中，僅通過模 制時的模具形狀設計就可以由模製材料將該磁絕緣材料一體化構成。該結
構在圖幼A、 B中示出。由模製樹脂將用於磁絕緣的磁絕緣材料21 (非磁 性部分) 一體化，在該樹脂部形成凹部24等同軸對合功能。在由壓粉磁 心構成的鐵芯的一側端面形成凹部，在樹脂模製的軸向一端面設置樹脂凸 部，通過在軸向上組裝該鐵芯，可以形成同心、同軸、平行度一次性確定 的結構。
如上所述說明，根據本實施方式，通過在相間設置採用有機材料或非 磁性金屬材料的磁絕緣材料21，減小了齒槽轉矩。此時，優選採用凹部 24進行同軸對合。
(第三實施方式)
接下來，說明在定子鐵芯6上設置定位機構，並且通過降低組裝誤差 來降低齒槽轉矩的實施方式。圖11中示出了在24極電機的旋轉方向的位 置錯開的情況下的齒槽轉矩。在通常的情況下，電氣角一個周期以機械角 計算是30度，組裝的允許公差設為士0.5度左右，此時電氣角的偏差
量是±6度。圖11示出了由組裝誤差導致的一相以機械角計算相差 0.5度的情況的例子。如圖IIA所示，A相(u相)相對於B相(v相) 在以機械角度計算相差10度的狀態下組裝，C相(w相)相對於B相， 原本應相差10度的地方以9.5度進行了組裝。此時，各相的齒槽轉矩如圖 UB所示，A相和B相的轉矩成為電氣角相差120度的關係，B相和C相 成為相差114度的關係。將這三個相的齒槽轉矩合成的結果在圖11C中示 出。結果，齒槽轉矩的振幅相對於設計值(參考圖8D)變大10倍以上。 相對於電氣角一周期，周期也變成二次，少於原本的三相電機的齒槽轉矩 的六次，成為旋轉時產生的低頻振動、噪音的原因。
為了減小由該組裝誤差導致的齒槽轉矩，必須提高組裝精度。因此， 在本實施方式中利用模製結構，實現電機組裝後的高精度化。上述問題由 於旋轉方向的位置誤差成為問題，所以構成為對樹脂部設置規定該旋轉方 向的定位功能。具體的結構例子在圖12A、 B中示出。在圖12A中，定子 5在由模製樹脂構成的磁絕緣材料21上，除了用於對合上述同軸度、平行 度的凹部24外，還具有旋轉方向的定位用的鍵狀凹槽(鍵槽)25等的定
位功能。在鄰接的定子5的一個上設置鍵狀凹槽25，在另一個上設置鍵狀 突起26 (圖12B)，若使這些鍵狀凹槽25和鍵狀突起26嵌合，則鄰接的 定子5的相對角度一次性地確定，確保組裝後的位置關係的精度。由此， 可以得到可靠地降低了齒槽轉矩的電機。
如上述說明，根據本實施方式，通過使作為凹凸部的鍵狀凹槽(鍵槽) 25和鍵狀突起26嵌合， 一次性地確定各相定子鐵芯6的相對角度。此外， 由凹部24對合同軸度、平行度。由此，提高組裝精度，降低齒槽轉矩。 (第四實施方式)
接下來，說明在磁絕緣材料21形成空氣流路(通風路)，設置散熱 片、渦輪機翼片來提高散熱性的實施方式。
通過用模製樹脂20 (熱傳導率是0.6W/m K)覆蓋線圈13，從線圈 表面傳熱的傳熱路徑的熱傳導率與線圈13的周圍是空氣的情況(空氣的 熱傳導率是0.1W/m'K)相比，熱傳導率提高。但是，提高的程度不大， 由於與沒有磁絕緣材料21的情況相比從鐵芯在軸向上的熱傳導變差，所 以存在散熱性變差的情況。因此，作為飛躍性地提高熱傳導率的方法，存 在提高樹脂自身的熱傳導率的方法。作為熱硬化性或熱可塑性樹脂的填充 物，通過形成混合了矽石、氧化鋁等高熱傳導性的非磁性體粉末的樹脂， 熱傳導率可以提高數倍左右，達到5.5W/m.K。
進一步地，如圖13A、 B所示，為了提高散熱性，從定子5的內周部 到外周部在徑向上形成用於對磁絕緣材料進行空氣冷卻的空氣流路(通風 路)27，從而形成風在該通風路積極流動的結構。並且，如圖13A所示， 在轉子磁鐵的磁絕緣部分設置用於攪拌旋轉裝置內部空隙的空氣的渦輪 機翼片28等，風從內部向外部流出，或者風從外部流入。並且，在定子5 的由模製形成的磁絕緣部分，通過一體成形構成空氣流路27。由此，通過 由轉子攪拌的空氣對該流路進行通風冷卻，提高冷卻性能。
進一步地，如圖14A所示，增大通風部分即樹脂部的形狀的表面積來 形成散熱片，也可以進一步地提高冷卻效率。並且，代替採用熱傳導性良 好的材料，如圖14B所示，模製時在模具內放置鋁、銅等熱傳導性好的金 屬散熱板30，通過採用同時成形的嵌入成形法，可以得到散熱性好的電機。 由此，金屬散熱板30插入於下述絕緣材料21和定子鐵芯6之間。並且，金屬散熱板30是圓環狀薄板，外周部形成為凹凸狀。 (第五實施方式)
接下來，說明線圈13和定子鐵芯6的絕緣。
如圖4所示，上述各實施方式的爪齒型電機的線圈13具有圓環狀的 非常簡單的結構。當巻繞該線圈13時，考慮到與定子鐵芯6的絕緣，如 果對巻繞的線圈13實施用於絕緣的帶繞，則雖然形成折角簡易的繞組， 但絕緣處理的工時數增加，電機的製造成本增高。本實施方式的模製結構 通過模製一體化也可以得到該線圈13的絕緣。具體的方法的例子在圖15 中示出。在該模製模具內部，具有作為線圈壓夾具的線圈定位銷(上線圈 壓銷31，下線圈壓銷32)，通過利用這些線圈壓銷在模製時使線圈13和 定子鐵芯6不接觸地相互離開來進行模製，從而不用對巻繞的線圈13施 加絕緣物，可以製造可靠性高的電機。即，本實施方式的定子製造方法是 在帶爪環狀磁芯的內部，在模製上部模具14、模製下部模具16內模製線 圈13的定子5的製造方法，該帶爪環狀磁芯採用兩個定子鐵芯6而形成， 該等定子鐵芯6包括剖面的邊緣部形成為L字形狀的環狀部和多個爪部， 這些環狀部相互接觸，由多個爪部嚙合的兩個定子鐵芯6安裝線圈13，通 過兩個插入到鐵芯塊(定子鐵芯)6的貫通孔中的上線圈壓銷31、下線圈 壓銷32在定子鐵芯6和線圈13間設置間隔地進行保持，採用熱可塑性或 熱硬化性的模製樹脂20在模具內模製成形兩個鐵芯塊6和線圈13。還有， 與定子鐵芯6的平面方向的定位，通過在模具上設置要插入到爪部6A、 6B (參考圖5)的間隙中的定位塊，可以進行該定位。 (第六實施方式)
接下來，說明覆蓋定子鐵芯6的表面，防止表面氧化(防鏽)的實施 方式。
定子鐵芯6由於是壓粉磁芯，所以在表面部分具有壓縮成形的面。因 此，由於絕緣被膜損傷了的粉末分散，所以存在該部分非常容易氧化(容 易生鏽)的缺點。因此，由於將壓粉磁芯直接作為電機的表面使用是困難 的，所以必須通過塗裝、鍍、樹脂塗布等方法對定子鐵芯6的表面進行處 理。本實施方式的模製結構可以由一體成形得到上述表面處理。如圖16A 所示，將這種情況下的電機表面樹脂膜34非常薄地設計成離壓粉磁芯表
面為0.3mm左右，從而在電機的重量不會大大增加的情況下得以實現目 的。並且，由於也不會大大增加厚度，所以可以實現電機的進一步小型化。 並且，雖然通過用兩端的端架(軸承保持部)夾v入鐵芯，且需要用於 在軸向上連接兩端的端架的貫通螺栓22 (參考圖9B、圖10A)，但是作 為在外觀上不使該貫通螺栓22向外露出的結構，可以由一體化模製結構 形成作為樹脂形狀的通螺栓孔35 (圖16B)。由此，該貫通螺栓22用於 連結多個定子5。並且，該貫通螺栓22也可以構成為固定軸承8A、 8B(參 考圖1)。
(變形例)
本發明不限於上述的實施方式，例如可以進行以下各種變形。
(1) 雖然上述各實施方式中說明的是電機(電動機)，但是也可以 用作發電機。
(2) 雖然上述各實施方式中在定子鐵芯6中使用壓粉磁芯，但是也 可以使用SPCC等金屬板，通過樹脂模製提高機械強度。
(3) 雖然在上述各實施方式中採用轉子磁鐵4產生磁轉矩，但是也 可以不使用轉子磁鐵4而作為同步磁阻電機動作。這種情況下的轉子是與 爪部的數量對應地在圓周方向設置凹凸形狀的大致圓筒形，構成為利用該 轉子的旋轉改變磁阻。
權利要求
1、一種爪齒型旋轉電機，包括具有由壓粉磁芯成形的帶爪環狀磁芯和在該環狀磁芯中組裝的環狀線圈的定子，和在所述定子內側配置成可以旋轉的轉子，在所述環狀磁芯的內周緣設有多個爪部，所述多個爪部以相互嚙合的方式在周方向上以規定的間隔且在軸向上延伸，所述定子由所述帶爪環狀磁芯、所述環狀線圈、和在所述帶爪環狀磁芯與環狀線圈間填充的非磁性的模製填充材料構成，所述帶爪環狀磁芯和所述環狀線圈通過所述模製填充材料形成一體。
2、 根據權利要求i所述的爪齒型旋轉電機，其特徵在於， 所述帶爪環狀磁芯由一對鐵芯塊構成，在這些鐵芯±央上分別設置形,其外周緣的剖面l字形狀的緣框和所述多個爪部，在所述鐵芯i央彼此嵌合時，所述環狀線圈配置於由戶;M^框形成的凹部。
3、 根據權利要求i所述的爪齒型旋轉電機，其特徵在於， 所述填充材料是熱可塑性或熱硬化性的樹脂。
4、 根據權利要求i戶脫的爪齒型旋轉電機，其特徵在於， 所述帶爪環狀磁芯三個相併列設置，鄰接的帶爪環狀磁芯以電氣角計對目差120度。
5、 根據權利要求4戶腿的爪齒型旋轉電機，其特徵在於， 在所述帶爪環狀磁芯的軸向的一端面或兩端面由非磁性體構成的磁絕緣材料與戶，樹脂一起一體成形。
6、 根據權禾腰求5戶腿的爪齒型旋轉電機，其特徵在於， 在所述磁絕緣材料和定子鐵芯之間插入有金屬散熱板。
7、 根據權利要求6戶脫的爪齒型旋轉電機，其特徵在於， 所述磁絕緣材料，所述金屬散熱件的外周部形成為片狀的凹凸形狀。
8、 根據權利要求4戶，的爪齒型旋轉電機，其特徵在於， 戶，帶爪環狀磁芯在軸向的一端面或兩端面設有凹凸部， ilii嵌合戶腿凹凸部，確保戶腐帶爪環狀磁芯的同心度，或者停liJ虔轉。
9、 根據權利要求1所述的爪齒型旋轉電機，其特徵在於， 戶腿帶爪環狀磁芯砂卜周表面設有一體成形的樹脂膜。
10、 根據權利要求3所述的爪齒型凝轉電機，其特徵在於， 所述樹脂混合有非磁性體粉末，從而提高熱傳導性。
11、 根據權利要求10所述的爪齒型旋轉電機，其特徵在於，戶;M非磁性體粉末是氧化鋁和矽石中的至少一種。
12、 根據權利要求1所述的爪齒型旋轉電機，其特徵在於，所述帶爪環狀磁芯包括i^;M轉子和所述定子間的空隙到外周部的通風路。
13、 根據權禾腰求12戶脫的爪齒型旋轉電機，其特徵在於， 所述轉子在磁迴路以外的外周緣部具有用於攪拌空氣的翼片， 構成從戶Jfm卿各吸排空氣的結構。
14、 根據權利要求1所述的爪齒型旋轉電機，其特徵在於， 戶，環狀線圈和所述帶爪環狀磁芯以相互隔開的狀態一體成形。
15、 根據權利要求4所述的爪齒型旋轉電機，其特徵在於，戶;M帶爪環狀磁芯分別在其外周形,脂，該樹脂具有螺栓貫通孔，用於連結三個帶爪環狀磁芯的貫通螺^Mil戶，貫通孔而插通。
16、 根據權利要求15所述的爪齒型旋轉電機，其特徵在於，戶腿貫Mi累栓對軸鄉行固定，該軸承保持戶脫轉子，4妙; ^轉子相對於所 述定子可以轉動。
17、 一種定子的製造方法，該定子具有由壓粉磁芯成形的帶爪環狀磁芯和在該環狀磁芯中組裝的環狀線圈，其特徵在於，採用在外周緣剖面呈L字形的緣框禾吶表面上具有多個爪部的一對環狀鐵 芯塊形成帶爪環狀磁芯，在連結的戶脫環狀鐵芯塊的內部組裝環狀線圈且相互嚙合戶腿多個爪部，利用貫通鐵芯塊的保^a，在保持距離的同時對戶;M—對鐵芯i央和環狀線 圈進行保持，通過向在模具中設置的環狀鐵芯塊和環狀線圈間填充採用熱可塑性樹脂或 熱硬化性樹脂的填充材料，進行模製。
全文摘要
提供一種爪齒型旋轉電機及定子製造方法，其可以提高定子的機械強度。其包括在由壓粉磁芯成形的帶爪環狀磁芯(6)的內部設有環狀線圈(13)的定子，和在該定子的內部設置的可以轉動的轉子，其特徵在於，所述帶爪環狀磁芯(6)是通過以從內徑部兩側在軸向上延伸的方式交互突出的多個爪部(6A、6B)嚙合而形成的，所述定子的所述帶爪環狀磁芯(6)和所述環狀線圈(13)通過熱可塑性或熱硬化性的樹脂(20)形成一體地模製成形。另外，通過採用壓粉磁芯來製作帶爪環狀磁芯，可以提高機械強度且減少鐵損。
文檔編號H02K15/02GK101114778SQ20071014649
公開日2008年1月30日 申請日期2007年7月23日 優先權日2006年7月24日
發明者伊藤元哉, 北村正司, 大巖昭二, 山崎克之, 榎本裕治, 正木良三, 淺香一夫, 石原千生, 茂木康彰 申請人:株式會社日立產機系統;日本伺服株式會社;日立粉末冶金株式會社