雙轉子型電動機的制作方法

專利名稱：雙轉子型電動機的制作方法
技術領域：
本發明涉及具有雙轉子的電動機。
背景技術：
圖8表示現有的雙轉子型電動機的剖面圖。該相關技術例如公開在曰 本專利申請特開2001 - 37133號公報中。
圖8表示現有的環形方式的無刷電動機，由定子60、外側轉子70以及 內側轉子75構成。另外，圖8表示通常的分布巻繞所使用的極對數P與槽 數Ns的組合為1: 6的4極12槽的電動機。
定子60具有環狀的軛部(yoke)61、設于該軛部61外徑側的多個外側 齒部62以及外側槽部63、設于該軛部61內徑側的多個內側齒部65以及內 側槽部66。并且，具有環形線圈狀地巻繞于軛部61上的外側槽部63及內 側槽部66之間的多個線圈64。
另一方面，在該定子60的內外設有兩個轉子70、 75。外側轉子70由 與外側齒部62相對的外側永久^茲鐵72和外側軛71構成，旋轉自如地被支 承在定子60的外側。內側轉子75由與內側齒部65相對的內側永久磁鐵77 和內側輒76構成，旋轉自如地被支承在定子60的內側。
線圈64為三相星形聯結或三相三角形聯結。通過對該線圈64通電， 外側轉子70和內側轉子75都利用流過線圈64的電流產生的^茲場而產生轉 矩并向規定的方向旋轉。
定子60在與環狀的軛部61的外側齒部62及內側齒部65交叉的部分 設有多個安裝孔80。該安裝用孔80貫通軛部61。
在雙轉子型電動機中，由于在定子60的外側和內側雙方分別具有外側 轉子70以及內側轉子75，故不能夠使用通常為了保持定子60而使用的燒 嵌或壓入等固定方法。因此，如圖8所示，通過設置安裝用孔80并在該安 裝用孔80中插通螺栓(未圖示)而能夠將定子60固定在設備上。
該現有的安裝方法被公開在技術文獻"正EE TRANSACTIONS ON
INDUSTRY APPLICATIONS, VOL.40, NO.3 MAY/JUNE 2004"中。該文獻的 論文 "Design and Parameter Effect Analysis of Dual-Rotor, Radial-Flux, Toroidally-Wound, Permanent-Magnet Machines'， 的第 774 頁、"A. Flux Distribution，，項中記載有漏磁由于螺栓孔而增加，定子芯的磁通密度降低 15%。
在該現有的雙轉子型電動機中，為了將定子60向設備安裝，而可能設 置安裝用孔80，但由此，在軛61的某部分需要用于設置安裝用孔80的空 間。為了減少對電動機性能的影響，如圖8所示，在軛61與外側齒62以 及內側齒65交叉的部分設置安裝用孔80為好。但是，尤其是電動機的轉 矩越大，用于安裝的螺栓所要求的強度越高，隨之，不得不增大安裝用孔 80的直徑。
在這種情況下，與電動機的磁路設計上所需要的軛61、外側齒62、內 側齒65的寬度相比，在安裝強度方面機械所需要的寬度大。由此，例如若 外側齒62或內側齒65的寬度增大，則槽面積減小，故而電流密度增加而 使得可靠性上產生問題，為了抑制該電流密度的增加而增大槽面積時，內 側轉子75的外徑減小，電動機的轉矩降低。另外，若軛61的寬度增大， 則內側轉子75的外徑減小，電動機的轉矩降低。因此，由于設置安裝用孔 80而難以充分確保電動^/L的特性。

發明內容
本發明的雙轉子型電動機具有如下的結構。即，雙轉子型電動機由定 子和轉子構成，該定子具有環狀的扼部、設置在該輒部外徑側的多個外側 齒部以及外側槽部、設于該輒部內徑側的多個內側齒部以及內側槽部、在 該輒部上環形線圈狀地巻繞的多個線圈；所述轉子包括具有與外側齒部 相對的外側永久》茲鐵的外側轉子、和具有與內側齒部相對的內側永久磁鐵 的內側轉子。另外，定子具有樹脂模制部，該樹脂模制部將線圏密封并具 有安裝部。
根據該結構，能夠提供一種高性能的雙轉子型電動機，不使效率降低、 不使轉矩降低等，不使特性變差。


圖l是本發明實施方式l的雙轉子型電動機的剖面圖。
圖2是本發明實施方式1的雙轉子型電動機的定子的詳細剖面圖。
圖3是表示圖1的A-O截面的軸向剖面圖。
圖4是本發明實施方式2的雙轉子型電動機的軸向剖面圖。
圖5是本發明實施方式3的雙轉子型電動機的軸向剖面圖。
圖6是本發明實施方式4的雙轉子型電動機的剖面圖。
圖7是本發明實施方式4的定子的詳細剖面圖。
圖8是現有的雙轉子型電動機的剖面圖。
附圖標記說明
10:定子；11:軛部；12:外側齒部；13:外側槽部；14:線圈；15: 內側齒部；16:內側槽部；20:外側轉子；21:外側專厄；22、 22B:外側永 久》茲鐵；24、 29、 41:輸出軸；25:內側轉子；26:內側軛；27、 27B:內 側永久磁鐵；30、 30A:樹脂模制部；31:安裝部
具體實施例方式
以下，使用

本發明的實施方式。
(實施方式1 )
圖1是表示本發明實施方式1的雙轉子型電動機的剖面圖，表示進行 了三相環形線圈狀的線圈巻繞的無刷式電動機。如圖1所示，本發明的雙 轉子型電動機由定子IO、外側轉子20和內側轉子25構成。另外，圖l表 示極對數P與槽數Ns的組合為1: 6的四極十二槽的電動機。
定子IO具有環狀的軛部11、設于該軛部11外徑側的多個外側齒部12 及外側槽部13、設于該軛部11內徑側的多個內側齒部15及內側槽部16。 并且，具有環形線圈狀地巻繞在軛部11上的外側槽部13及內側槽部16之 間的多個線圈14。如圖1的陰影線所示，具有密封該線圈14的樹脂模制部 13。
另一方面，在該定子10的內外具有兩個轉子20、 25。外側轉子20由 與外側齒部12相對的外側永久》茲《失22和外側扼21構成。內側轉子25由 與內側齒部15相對的內側永久;茲鐵27和內側軛26構成。外側永久^t鐵22 和內側永久;茲鐵27都被》茲化成四極(極對數P = 2 )。
圖2是將圖1的定子10的被樹脂模制部30密封的部分取出后的剖面 圖。線圈14由在軛部11上環形線圈狀地巻繞在各個外側槽部13及內側槽 部16之間的各個線圈Ul、 VI、 Wl、 U2、 V2、 W2、 U3、 V3、 W3、 U4、 V4、 W4構成，三相星形聯結或三相三角形聯結。并且，通過對該線圈14 通電，外側轉子20和內側轉子25都產生轉矩并向規定的方向旋轉。
圖3是表示圖1的A-O截面的剖面圖。外側轉子20將外側轉子軛21 延長到內徑側，與外側轉子用輸出軸24結合并旋轉自如地被支承。內側轉 子25經由內側轉子軛26與內側轉子用輸出軸29結合并旋轉自如地被支承。 外側齒部12經由間隙G1與外側永久^f茲鐵22相對，內側齒部15經由間隙 G2與內側永久磁鐵27相對。兩個輸出軸24 、 29也能夠構成不同的旋轉方 向或不同的旋轉速度。
另外，定子10具有樹脂模制部30以密封線圈14。由該樹脂模制部30 而具有使線圈14的散熱性良好的效果。
另外，該樹脂模制部30具有安裝部31。該安裝部31與樹脂模制部30 一體成形為好。該安裝部31例如可在軸向上設置貫通孔并利用螺栓等向設 備固定。向設備安裝的方法不限于螺栓固定，也可以使用鉚接、焊接等方 法。另外，在圖3中表示了臺座狀的安裝部31，但不限于這樣的形狀。例 如，安裝部31可以不形成該臺座形狀而直接螺栓固定在密封線圈的樹脂模 制部30上，或者在下方設置多個突起部而焊接固定在設備上。
這樣，通過設置與樹脂模制部30—體成形的安裝部31，在定子芯的軛 部11上不需要貫通孔，定子10的形狀能夠僅由影響電動機特性的磁路設 計上的要素來決定。因此，不會為了向設備安裝而引起電動機特性降低， 能夠實現高性能的雙轉子型電動機。
(實施方式2)
圖4是本發明實施方式2的雙轉子型電動機的軸向剖面圖。另外，對 于與實施方式1相同的結構，標注同一附圖標記并省略詳細的說明。本實 施方式與實施方式1的定子相同，僅轉子不同。
在圖4中，外側轉子20A將外側轉子軛21A延伸到內徑側，與構成內 側轉子25A的內側轉子軛26A結合，構成內外轉子軛40。該內外轉子軛40 與輸出軸41結合。
這樣，由于轉子的輸出軸為一個，顯然，外側轉子20A的輸出轉矩與 內側轉子25A的輸出轉矩之和為電動機的輸出軸轉矩。因此，電動機的輸 出轉矩增大。
如前所述，需要用于將外側轉子20A和內側轉子25A結合的內外轉子 扼40,該內外轉子扼40覆蓋定子10的軸向單側而構成。因此，在定子芯 的扼部11上設置貫通孔而向設備的固定是非常困難的。如本實施方式，通 過設置與樹脂模制部30—體成形的安裝部31，向設備的安裝極其容易。 (實施方式3)
圖5是本發明實施方式3的雙轉子型電動機的軸向剖面圖。對于與實 施方式1及實施方式2相同的結構，標注同一附圖標記并省略詳細的說明。 本實施方式與實施方式2的轉子相同，僅定子不同。
在本實施方式中，樹脂模制部30A的形狀與實施方式1以及實施方式 2不同。即，樹脂才莫制部30A在徑向上縮小，形成外側齒部12以及內側齒 部15的前端部露出的結構。該露出的機構可適用于外側齒部12和內側齒 部15二者，也可以適用于其中的任一個。
該樹脂模制部30A將線圈14密封而使散熱性提高，具有抑制線圏14 溫度上升的作用，但在本實施方式中，能夠僅由充分得到該效果所需的最 小限度的樹脂模制部30A構成，因此材料的使用量減少。
另夕卜，由于外側齒部12和內側齒部15的前端部露出，可將該露出部 分作為電動機組裝時的定位而使用。尤其是，在本發明所示的雙轉子型電 動機中，與一般的電動機相比，在定子和外側轉子以及內側轉子的同軸度 等上需要高精度。此時，能夠利用于外側齒部12和內側齒部15徑向兩面 和軸向端面一部分組裝時的定位，相對于高精度地組裝電動機而言，能夠 獲得較大的效果。 (實施方式4)
圖6是本發明實施方式4的雙轉子型電動機的剖面圖。另外，圖7是 將定子10B的被樹脂模制部30密封的部分取出后的剖面圖。另外，對于與 實施方式1相同的構成，標注同一附圖標記并省略詳細說明。本實施方式 中，與實施方式1的永久磁鐵的極對數和線圈的巻線規格不同。
本實施方式中為極對數P和槽數Ns的組合P: Ns = 5: 6的20極12 槽的雙轉子型電動機。
在定子10B的內外i殳有兩個轉子20B、 25B。外側轉子20B由與外側 齒部12相對的外側永久》茲4失22B和外側軛21構成。內側轉子25B由與內 側齒部15相對的內側永久》茲鐵27B和內側軛26構成。由此，外側永久石茲 鐵22B和內側永久/茲鐵27B都被磁化為20極(極對數P = 10 )。
另外，圖7表示用于實現本實施方式的線圈分布，與圖2相比，巻繞 成環形線圈狀的各個線圈Ul、 VI、 Wl、 U2、 V2、 W2、 U3、 V3、 W3、 U4、 V4、 W4的分布與》走轉方向反向。
本實施方式的極對數P與槽數Ns的組合P: Ns = 5: 6時，與實施方式 1的P: Ns=l: 6的組合的電動機的轉矩常數相同。另一方面，由于極對數 的增加，定子芯12的磁通密度減少。這意味著由定子芯產生的鐵損減少， 電動機效率提高。
另一方面，如圖7所示，巻繞在軛11的線圈14B保持著環形線圏狀、 僅改變線圈分布而構成，因此不產生向銅損增加等的效率的不良影響、不 會產生對轉矩變動或旋轉不均這樣的噪音的不良影響等。
另外，定子芯的磁通密度減小意味著，可不降低轉矩而減小設計齒12、 15和軛11的寬度。例如，若進行減小齒12、 15以及軛11的寬度、并且槽 面積相同的設計，則為了能夠增大內側轉子的外徑，可提高電動機轉矩或 提高效率。另外，通過減小軛ll的寬度，減小線圈14B的周長，減小線圏 的電阻值，而減小銅損。
這樣，通過本實施方式的電動機構成，能夠實現效率高的雙轉子型電 動機。
產業上的可利用性
本發明的雙轉子型電動機在定子上具有用于密封線圈的樹脂模制部， 通過設置與樹脂模制部一體成形的安裝部，在定子芯的軛部上不需要用于 向設備安裝的貫通孔。由此，提供一種發生轉矩大且效率高的雙轉子型電 動機，不會由于要向設備安裝而導致電動機特性的降低。
權利要求
1.一種雙轉子型電動機，其特征在于，由定子和轉子構成，所述定子具有環狀的軛部、設置在該軛部外徑側的多個外側齒部及外側槽部、設于所述軛部內徑側的多個內側齒部及內側槽部、在所述軛部上環形線圈狀地卷繞的多個線圈，所述轉子包括具有與所述外側齒部相對的外側永久磁鐵的外側轉子、和具有與所述內側齒部相對的內側永久磁鐵的內側轉子，所述定子具有樹脂模制部，該樹脂模制部將所述線圈密封并具有安裝部。
2. 如權利要求1所述的雙轉子型電動機，其特征在于，所述線圈利用 三相星形聯結或三相三角形聯結中的任一種聯結方式進行連接。
3. 如權利要求1所述的雙轉子型電動機，其特征在于，所述外側轉子 和所述內側轉子分別各自具有輸出軸。
4. 如權利要求1所述的雙轉子型電動機，其特征在于，所述外側轉子 和所述內側轉子具有相結合的一個輸出軸。
5. 如權利要求1所述的雙轉子型電動機，其特征在于，所述樹脂模制 部使所述外側齒部和所述內側齒部中的至少一個齒部的齒前端部露出。
6. 如權利要求1所述的雙轉子型電動機，其特征在于，所述外側永久 》茲4失和所述內側永久》茲4失的極對數相同。
7. 如權利要求6所述的雙轉子型電動機，其特征在于，所述外側槽部 和所述內側槽部的槽數相同，所述極對數與所述槽數的比例為1: 6。
8. 如權利要求6所述的雙轉子型電動機，其特征在于，所述外側槽部 和所述內側槽部的槽數相同，所述極對數與所述槽數的比例為5: 6。
全文摘要
本發明提供一種雙轉子型電動機，該雙轉子型電動機的定子具有環狀的軛部、設置在該軛部外徑側的多個外側齒部以及外側槽部、設于該軛部內徑側的多個內側齒部以及內側槽部、在該軛部上環形線圈狀地卷繞的多個線圈。另外，該雙轉子型電動機的轉子包括具有與外側齒部相對的外側永久磁鐵的外側轉子、和具有與內側齒部相對的內側永久磁鐵的內側轉子。另外，定子具有樹脂模制部，該樹脂模制部將線圈密封并具有安裝部。
文檔編號H02K5/08GK101199099SQ20068002191
公開日2008年6月11日 申請日期2006年2月13日 優先權日2005年7月20日
發明者小柴敦譽, 村上浩, 檜脅英治 申請人:松下電器產業株式會社