TWI814191B - 電氣機械 - Google Patents

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TWI814191B
TWI814191B TW110148881A TW110148881A TWI814191B TW I814191 B TWI814191 B TW I814191B TW 110148881 A TW110148881 A TW 110148881A TW 110148881 A TW110148881 A TW 110148881A TW I814191 B TWI814191 B TW I814191B
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内藤真也
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日商山葉發動機股份有限公司
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Abstract

電樞部具有第1電樞芯(H1)、第2電樞芯(H2)、及將第1電樞芯(H1)及第2電樞芯(H2)磁性耦合之芯連結部(L)。第1電樞芯(H1)具有磁性耦合之磁極組(G1u、G1v)。第2電樞芯(H2)具有磁性耦合之磁極組(G2u、G2v)。於電樞部,第1磁通(Φ1)與第2磁通(Φ7)由磁鐵(Mg)形成。供流通第1磁通(Φ1)之第1磁路包含磁極組(G1u)、磁極組(G1v)、磁極組(G2u)、磁極組(G2v)、激磁芯(22N、22S)、及磁鐵(Mg)。供流通第2磁通(Φ7)之第2磁路包含磁極組(G1u)、芯連結構造、磁極組(G2u)、激磁芯(22N、22S)、及磁鐵(Mg)。據此,能夠抑制形成於電樞部之磁路之磁飽和,又因無需將各電樞芯於機械動作方向上進行磁性分割而能夠增加電樞芯之強度。

Description

電氣機械
本發明係關於一種電氣機械。
於專利文獻1、專利文獻2、及專利文獻3中,定子芯具有於旋轉方向上排列之複數個芯部,複數個線圈分別設置於複數個芯部。各芯部具有於軸向上對向之2個板狀部分、及自2個板狀部分之各者於徑向突出之複數個磁極。於軸向上對向之2個板狀部分磁性耦合,由該2個板狀部分及設置於轉子之磁鐵形成磁路。
例如於專利文獻1中,2個定子板15於軸向上對向,且其等藉由橋接鐵心10而磁性耦合。於各定子板15形成有於徑向突出之磁極(爪極12、13)。專利文獻2中亦為,於在軸向上對向之磁極板21、25分別形成有與轉子對向之極齒23、27。磁極板21、25藉由在軸向上延伸之磁極芯22d而磁性耦合。專利文獻3中亦為,固定鐵心2之上層部2a與下層部2b於軸向上對向,於上層部2a與下層部2b之各者形成有突出部2c、2d(磁極)。上層部2a與下層部2b藉由在軸向上延伸之定子壓粉鐵心1而磁性耦合。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特表2003-513599號公報
[專利文獻2]日本專利特開2007-306745號公報
[專利文獻3]日本專利特開2007-185087號公報
專利文獻1、2及3所揭示之構造中,於軸向上對向之2個板部藉由在軸向上延伸之部分而磁性耦合,藉此形成閉合之磁路。就此種磁路而言,若使旋轉電機小型化,則會使供形成從一板部向另一板部流動之磁通之磁路變窄,該磁路容易達到磁飽和。為了避免磁飽和,必須將供給至線圈之電流抑制為較低,從而難以獲得較大之轉矩。
本發明提出之電氣機械之一例具有電樞部、及能夠相對於上述電樞部進行相對移動之激磁部。上述激磁部包含:於上述電樞部與上述激磁部之相對移動方向即機械動作方向上排列之複數個激磁芯、及分別配置於相鄰2個激磁芯之間的複數個磁鐵。上述電樞部包含:在相對於上述機械動作方向交叉之方向上分離之第1電樞芯與第2電樞芯、將上述第1電樞芯與上述第2電樞芯磁性耦合之芯連結構造、及複數個線圈。上述第1電樞芯具有於上述機械動作方向上排列且磁性耦合之第1磁極組與第2磁極組。上述第 2電樞芯具有於上述機械動作方向上排列且磁性耦合之第3磁極組與第4磁極組。上述機械動作方向上之上述第1磁極組之位置對應於上述機械動作方向上之上述第3磁極組之位置。上述機械動作方向上之上述第2磁極組之位置對應於上述機械動作方向上之上述第4磁極組之位置。上述複數個線圈包含設置於上述第1磁極組與上述第3磁極組中之一者之第1線圈。通過上述第1線圈之第1磁通與通過上述第1線圈之第2磁通由上述複數個磁鐵中之一個或複數個形成。供流通上述第1磁通之第1磁路包含上述第1磁極組、上述第2磁極組、上述第3磁極組、上述第4磁極組、上述激磁芯、及上述磁鐵。供流通上述第2磁通之第2磁路包含上述第1磁極組、上述芯連結構造、上述第3磁極組、上述激磁芯、及上述磁鐵。根據該電氣機械,能夠抑制磁路達到磁飽和。結果,能夠增加供給至線圈之電流,從而能夠自電氣機械獲得較大之動力。又,因無需將各電樞芯於機械動作方向上進行磁性分割,而能夠增加電樞芯之強度。
(1)於上述電氣機械之一例中,上述激磁部可具有沿著上述機械動作方向之第1面。上述第1電樞芯與上述第2電樞芯可相對於上述激磁部之上述第1面而言位於與上述機械動作方向交叉之第1方向。上述芯連結構造包含有於上述機械動作方向上排列之複數個芯連結部。上述複數個芯連結部可包含相對於上述第1磁極組、上述第3磁極組、及上述第1線圈位於上述第1方向之芯連結部。
(2)於上述電氣機械之另一例中,上述激磁部可具有沿著上述機械動作方向之第1面與第2面。上述第1電樞芯可相對於上述激磁部之上述第1 面而言位於與上述機械動作方向交叉之第1方向。上述第2電樞芯可相對於上述激磁部之上述第2面而言位於與上述機械動作方向交叉之第2方向。
(3)於(1)之電氣機械中,亦可為,上述第1電樞芯與上述第2電樞芯中之至少一電樞芯係包含積層之複數個鋼板的積層鋼板,具有供上述複數個芯連結部於上述鋼板之積層方向上分別嵌入之複數個嵌合孔。亦可於上述至少一電樞芯,形成有針對上述複數個嵌合孔之各者而在相對於上述鋼板之上述積層方向交叉之方向上自上述嵌合孔延伸之狹縫或在相對於上述鋼板之上述積層方向交叉之方向上打開之開口。據此,能夠抑制於各芯連結部之周圍產生感應電流。
(4)於(1)或(3)之電氣機械中,亦可為,上述激磁部能夠相對於上述電樞部以軸線為中心進行相對旋轉。亦可為,上述第1電樞芯與上述第2電樞芯中之至少一電樞芯係係包含積層之複數個鋼板的積層鋼板,具有供上述複數個芯連結部於上述鋼板之積層方向上分別嵌入之複數個嵌合孔。亦可於上述至少一電樞芯形成有狹縫,該狹縫和通過上述複數個嵌合孔與於上述機械動作方向上排列之上述複數個磁極組之間且包圍上述軸線之閉曲線交叉。據此,能夠抑制於電樞芯產生旋轉方向之感應電流。
(5)於(2)之電氣機械中,亦可為,上述芯連結構造包含有於上述機械動作方向上排列之複數個芯連結部。亦可為,上述第1電樞芯與上述第2電樞芯中之至少一電樞芯係包含積層之複數個鋼板的積層鋼板,具有供上述 複數個芯連結部於上述鋼板之積層方向上分別嵌入之複數個嵌合孔。亦可於上述至少一電樞芯,形成有針對上述複數個嵌合孔之各者而在相對於上述鋼板之上述積層方向交叉之方向上自上述嵌合孔延伸之狹縫或在相對於上述鋼板之上述積層方向交叉之方向上打開之開口。據此,能夠抑制於各芯連結部之周圍產生感應電流。
(6)於(2)或(5)之電氣機械中,亦可為,上述激磁部能夠相對於上述電樞部以軸線為中心進行相對旋轉。亦可為,上述芯連結構造包含有於上述機械動作方向上排列之複數個芯連結部。亦可為,上述第1電樞芯與上述第2電樞芯中之至少一電樞芯係包含積層之複數個鋼板的積層鋼板,具有供上述複數個芯連結部於上述鋼板之積層方向上分別嵌入之複數個嵌合孔。亦可於上述至少一電樞芯形成有狹縫,該狹縫和通過上述複數個嵌合孔與於上述機械動作方向上排列之上述複數個磁極組之間且包圍上述軸線之閉曲線交叉。據此,能夠抑制於電樞芯產生旋轉方向之感應電流。
(7)於(1)或(2)之電氣機械中,亦可為,上述芯連結構造與上述第1電樞芯及上述第2電樞芯中之一者一體地形成。據此,能夠使電樞部之組裝簡化。
(8)於(2)、(5)、及(6)中任一項之電氣機械,亦可為,上述芯連結構造包含有於上述機械動作方向上排列之複數個芯連結部。上述第1電樞芯具有第1磁軛部,上述第1磁極組與上述第2磁極組形成於上述第1磁軛部之上述激磁部側。上述第2電樞芯具有第2磁軛部,上述第3磁極組與上 述第4磁極組形成於上述第2磁軛部之上述激磁部側。上述複數個芯連結部可包含將上述第1磁軛部與上述第2磁軛部磁性耦合且配置於與上述機械動作方向上之上述第1磁極組之位置與上述第3磁極組之位置相對應之位置的芯連結部。
(9)於(1)至(8)中任一項之電氣機械中,亦可為,上述第1磁極組、上述第2磁極組、上述第3磁極組、及上述第4磁極組之各者包含有於上述機械動作方向上排列之複數個磁極。據此,能夠增加電氣機械輸出之動力。
(10)於(9)之電氣機械中,亦可為,上述複數個磁極之各者具有朝向上述激磁部突出之形狀。
(11)於(9)之電氣機械中,亦可為,上述複數個磁極之各者包含:具有朝向上述激磁部突出之形狀之本體、及從上述本體在相對於機械動作方向交叉之方向上延伸之突出部。據此,能夠降低激磁部與磁極之間的間隙所引起之磁阻。
(12)於(1)至(11)中任一項之電氣機械中,上述電氣機械之相數為3以上之奇數;上述電樞部針對各相包含1個線圈或具有相同捲繞方向之2個以上線圈;上述第1磁極組與上述第3磁極組構成第1磁極組對;上述第2磁極組與上述第4磁極組構成第2磁極組對; 於上述第1磁極組對與上述第2磁極組對之各者設置有上述線圈;當極性相同且相鄰2個激磁芯間之角度以電角度計為360度時,上述第1磁極組對與上述第2磁極組對以電角度計實質上相隔「360×(n+m/s)」度。此處,s、m、n分別表示以下之數。
s:相數
m:1以上、s-1以下之整數(其中,s之約數(不包括1)及約數(不包括1)之倍數除外)
n:1以上之整數
(13)於(12)之電氣機械中,上述激磁部與上述電樞部能夠進行相對旋轉;當將(激磁部之極數)/2設為p,且將關於各相之線圈數設為c時,「(360/p)×(n+m/s)」與「360/s/c」實質上相等。
(14)於(1)至(11)中任一項之電氣機械中,上述電氣機械之相數為3以上之奇數;上述電樞部針對各相包含由具有不同捲繞方向之2個線圈構成之線圈對;上述第1電樞芯具有上述第1磁極組、上述第2磁極組、及第5磁極組;上述第2電樞芯具有上述第3磁極組、上述第4磁極組、及第6磁極組;上述第1磁極組與上述第3磁極組構成第1磁極組對; 上述第2磁極組與上述第4磁極組構成第2磁極組對;上述第5磁極組與上述第6磁極組構成第3磁極組對;上述第1磁極組對之線圈之捲繞方向與上述第2磁極組對之線圈之捲繞方向相同,上述第1磁極組對之上述線圈與上述第3磁極組對之線圈構成上述線圈對;當極性相同且相鄰2個激磁芯間之角度以電角度計為360度時,(i)上述第1磁極組對與上述第2磁極組對以電角度計實質上相隔「360×(n+m/s)」度,(ii)上述第1磁極組對與上述第3磁極組對以電角度計實質上相隔「360×(q+1/2)」度。此處,s、m、n、q分別表示以下之數。
s:相數
m:1以上、s-1以下之整數(其中,s之約數(不包括1)及約數(不包括1)之倍數除外)
n:1以上之整數
q:1以上之整數
(15)於(14)之電氣機械中,上述激磁部與上述電樞部能夠進行相對旋轉;當將(激磁部之極數)/2設為p,將關於各相之線圈對之數設為c時,「(360/p)×(n+m/s)」與「360/s/c」實質上相等。
(16)於(1)至(11)中任一項之電氣機械中,上述電氣機械之相數為2以上之偶數;上述電樞部針對各相包含由具有不同捲繞方向之2個線圈構成之線圈 對;上述第1電樞芯具有上述第1磁極組、第2磁極組、及第5磁極組;上述第2電樞芯具有上述第3磁極組、第4磁極組、及第6磁極組;上述第1磁極組與上述第3磁極組構成第1磁極組對;上述第2磁極組與上述第4磁極組構成第2磁極組對;上述第5磁極組與上述第6磁極組構成第3磁極組對;上述第1磁極組對之線圈之捲繞方向與上述第2磁極組對之線圈之捲繞方向相同,上述第1磁極組對之上述線圈與上述第3磁極組對之線圈構成上述線圈對。
當極性相同且相鄰2個激磁芯間之角度以電角度計為360度時,(i)上述第1磁極組對與上述第12磁極組對以電角度計實質上相隔「360×(n+m/s/2)」度,(ii)上述第1磁極組對與上述第3磁極組對以電角度計相對地實質上相隔「360×(q+1/2)」度。此處,s、m、n、q分別表示以下之數。
s:相數
m:1以上、s-1以下之整數(其中,s之約數(不包括1)及約數(不包括1)之倍數除外)
n:1以上之整數
q:1以上之整數
(17)於(16)之電氣機械中,上述激磁部與上述電樞部能夠進行相對旋轉;當將(激磁部之極數)/2設為p,將關於各相之線圈對之數量設為c時,「(360/p)×(n+m/s/2)」與「180/s/c」實質上相等。
(18)於(1)至(17)中任一項之電氣機械中,亦可為,上述複數個磁鐵之各者於上述機械動作方向上磁化,上述複數個激磁芯之各者包含配置於相鄰2個磁鐵之間且於上述機械動作方向上分離之2個部分激磁芯。據此,能夠抑制激磁芯與磁鐵之尺寸誤差累積,從而能夠提昇激磁芯與磁鐵之位置精度。
22N,22S:激磁芯
22f:部分激磁芯
23:固定部
33A:磁極組部分芯
33A1:第1部分芯
33A2:第2部分芯
33D:磁軛部分芯
33E:端部鋼板
33F:本體鋼板
33G,33H:磁軛部分芯
33J:磁極芯
33a:磁極
33b:共通基部
33c:磁軛部
33d:凹部
33e:狹縫面
33f,33g,33h:嵌合孔
33i:連結面
33j:嵌合孔
33m:間隙
33n:突出部
33u:側面
34E:端部鋼板
34F:本體鋼板
34G,34H:磁軛部分芯
34J:磁極芯
34a:磁極
34b:凹部
34c:磁軛部
34g,34h:嵌合孔
34j:嵌合孔
34n:突出部
55a:卡合部
55b:被卡合部
Am1~Am8,Am10,Am21~Am27:電樞部
CL:線圈
CLu,CLv,CLw:線圈
CLu+:U+相線圈
CLu-:U-相線圈
CLv+:V+相線圈
CLv-:V-相線圈
CLw+:W+相線圈
CLw-:W-相線圈
Fs:激磁部
G1,G2:磁極組
G1a+,G1a-,G1b+,G1b-:磁極組
G1u,G1v,G1w:磁極組
G1u+:磁極組
G1u-:磁極組
G1v+:磁極組
G1v-:磁極組
G1w+:磁極組
G1w-:磁極組
G2a+:磁極組
G2a-:磁極組
G2b+:磁極組
G2u,G2v,G2w:磁極組
G2u+:磁極組
G2u-:磁極組
H1:第1電樞芯
H2:第2電樞芯
L,L11,L12:芯連結部
L1,L2:嵌合部
L3:延伸部
L5:第1部分芯
L5a,L5b:部分芯
L6:第2部分芯
L6a,L6b:部分芯
L7:延伸部
L8:嵌合部
Le:芯連結部之端部
Li:連結機構
M:部分
M1~M5,M8:旋轉電機
M10:線性電機
M21:旋轉電機
M22~M24:線性電機
M25~M27:旋轉電機
Mg:磁鐵
N:部分
P:磁極組對
Pa+:磁極組對
Pa-:磁極組對
Pb+:磁極組對
Pb-:磁極組對
Pu,Pv,Pw:磁極組對
Pu+:磁極組對
Pu-:磁極組對
Pv+:磁極組對
Pv-:磁極組對
Pw+:磁極組對
Pw-:磁極組對
S1、S2:間隙
S3:狹縫
S4:狹縫
S5:狹縫
S6:狹縫
S7:狹縫
S8:狹縫
Sp1,Sp2:電磁鋼板
W1:寬度
W3:突出寬度
W4:突出寬度
W20:寬度
W21:寬度
W22:寬度
W23:寬度
Wa:寬度
Wb:寬度
Φ1:磁通(第1磁通)
Φ2:磁通
Φ7:磁通(第2磁通)
圖1A係表示作為本發明所提出之電氣機械之一的旋轉電機之第1例的立體圖。
圖1B係第1例之旋轉電機之分解立體圖。
圖1C係第1例之旋轉電機之俯視圖,示出了第2電樞芯。
圖1D係第1例之旋轉電機之俯視圖,第2電樞芯局部斷裂,示出了第1電樞芯。
圖1E係第1例之旋轉電機之剖視圖。
圖2係表示第1例之旋轉電機之電樞部所具有之磁極之位置的展開圖。
圖3A係用以對激磁部所具有之激磁芯與電樞部所具有之磁極之位置關係進行說明之圖。
圖3B係表示沿箭頭方向觀察圖3A所示之A剖面、B剖面、C剖面、D剖面、E剖面所得的磁鐵之磁通流動的模式圖。
圖4係用以對用於防止產生電樞芯中之感應電流之構造進行說明之圖。
圖5係用以對用於防止產生電樞芯中之感應電流之構造進行說明之剖視圖。
圖6係用以說明感應電流產生之圖,模式性地示出了電樞芯及芯連結部之剖面。且示出了於包含芯連結部之磁路中流動之磁通。
圖7係第2例之旋轉電機之立體圖。
圖8係用以說明感應電流產生之圖。示出了環繞第1電樞芯整體1周之閉合電路。
圖9A係用以對防止圖8所示之感應電流產生之狹縫進行說明之圖,示出了圖7所示之第1電樞芯之平面。
圖9B係表示圖8所示之第1電樞芯之變化例之圖。
圖10係表示第3例之旋轉電機之立體圖。於激磁部之外側配置有電樞部。
圖11係表示第4例之旋轉電機之立體圖。電樞芯由軟磁性之壓粉材料形成。
圖12A係表示第5例之旋轉電機之立體圖。於各磁極組對設置有複數個芯連結部。
圖12B係圖12A所示之旋轉電機之電樞芯之俯視圖。
圖13A係表示第6例之旋轉電機之分解立體圖。電樞芯由部分電樞芯構成。
圖13B係構成圖13A所示之電樞部之第1電樞芯H1之俯視圖。
圖14A係表示第7例之旋轉電機之分解立體圖。電樞部針對各相具有捲繞方向互為相反之2個線圈。
圖14B係表示圖14A所示之電樞部所具有之磁極之位置的展開圖。
圖15A係表示第8例之旋轉電機之分解立體圖。供給至旋轉電機之交流電流之相數為偶數。
圖15B係表示圖15A所示之電樞部所具有之磁極之位置之展開圖。
圖16係表示激磁部之例之剖視圖。
圖17係例示電樞部與激磁部能夠於沿直線之方向上相對移動之線性電機之例作為第9例的立體圖。
圖18A係表示第10例之電氣機械之立體圖。示出了具有隔著激磁部而位於互為相反之側之2個電樞芯的徑向間隙型之旋轉電機。
圖18B係圖18A所示之旋轉電機之分解立體圖。
圖18C係表示形成於圖18A所示之旋轉電機之磁通之圖。
圖19係圖18A所示之旋轉電機上所設的芯連結部之安裝構造之變化例。
圖20係表示圖18A所示之旋轉電機所具有之激磁部之例的剖視圖。 該切斷面係相對於軸線正交之面。
圖21A係表示第11例之電氣機械之立體圖。示出了具有隔著激磁部而位於互為相反之側之2個電樞芯的線性電機。
圖21B係圖21A所示之線性電機之分解立體圖。
圖22係包含具有突出部之磁極之電樞芯之立體圖。
圖23係表示第12例之電氣機械之立體圖。示出了包含具有磁軛部分芯與磁極芯之電樞芯之線性電機。
圖24A係表示第13例之電氣機械之立體圖。示出了具有由軟磁性之壓粉材料形成之電樞芯的線性電機。
圖24B係圖24A所示之線性電機之分解立體圖。
圖25A係表示第14例之電氣機械之立體圖。示出了2個電樞芯隔著激磁部配置於互為相反之側之軸向間隙型之旋轉電機。
圖25B係圖25A所示之旋轉電機之分解立體圖。
圖25C係圖25A所示之旋轉電機之仰視圖。
圖26A係表示第15例之電氣機械之立體圖。示出了相對於激磁部在不同之2個方向上配置電樞芯之旋轉電機。
圖26B係圖26A所示之旋轉電機之分解立體圖。
圖27A係表示第16例之電氣機械之立體圖。作為將2個電樞芯之磁軛部磁性耦合之芯連結構造,示出了具有於機械動作方向上延伸之1個芯連結部之軸向間隙型之旋轉電機。
圖27B係圖27A所示之旋轉電機之分解立體圖。
以下,對本發明中提出之電氣機械之實施方式進行說明。於本說明書中,電氣機械包括例如作為電動馬達或發電機發揮功能之旋轉電機、線性電機等。旋轉電機包括徑向間隙型及軸向間隙型,徑向間隙型係電樞部與激磁部於旋轉電機之徑向上相向,軸向間隙型係電樞部與激磁部於旋轉電機之軸向上相向。
於本說明書中,將沿著圖1A等所示之旋轉電機之軸線Ax(通過旋轉中心之直線)之方向稱為「軸向」,將以軸線Ax為中心之旋轉電機M1之旋轉方向簡稱為「旋轉方向」。再者,於本說明書中,「旋轉方向」及「軸向」係指「實質之旋轉方向」「實質之軸向」。因此,例如下述之磁鐵之磁化方 向為旋轉方向之說明、及構成激磁芯之鋼板之積層方向為旋轉方向之說明,意味著,磁化方向及積層方向包含以軸線Ax為中心之圓之切線之方向。又,本說明書中,「機械動作方向」於旋轉電機中係指可動部(電樞部或激磁部)之旋轉方向,於線性電機中係指可動部(電樞部或激磁部)之活動方向。又,於旋轉電機中,與機械動作方向交叉之方向之一為軸向,另一方向為旋轉電機之徑向。又,於線性電機中,若將機械動作方向設為例如左右方向,則與機械動作方向交叉之方向之一為前後方向,另一方向為上下方向。又,於線性電機中,與機械動作方向交叉之方向亦包括與機械動作方向正交且相對於前後方向與上下方向兩者傾斜之方向。
又,於本說明書中,「機械角」係於旋轉電機中將環繞軸線Ax之1周設為360度時以環繞軸線Ax之1周為基準來表示的角度。相對於此,「電角度」係於旋轉電機或線性電機中將具有相同極性且電氣機械之機械動作方向(即,激磁部與電樞部之相對移動方向)上相鄰之2個激磁芯(例如,下述之激磁芯22N)之間的角度(換言之,為距離)設為360度時,以該2個激磁芯之間之角度為基準來表示的角度(距離)。
[基本構成]
對圖1A等中例示之徑向間隙型之旋轉電機M1進行說明。如圖1A所示,旋轉電機M1具有能夠相對旋轉之激磁部Fs與電樞部Am1(於圖1A中,激磁部Fs之旋轉方向之一部分未予以圖示)。例如,激磁部Fs為轉子,電樞部Am1為定子。激磁部Fs於供搭載旋轉電機M1之裝置中以能夠旋轉之方式被支持,電樞部Am1固定於供搭載旋轉電機M1之裝置所具有之 構造物。例如,於旋轉電機M1搭載於電動車輛(二輪車輛或四輪車輛等)之情形時,激磁部Fs以能夠旋轉之方式被支持且連結於車輪。另一方面,電樞部Am1例如固定於車體框架。再者,亦可為,電樞部Am1為轉子,激磁部Fs為定子。於電樞部Am1為轉子之情形時,宜通過電刷與集電環、或電刷與整流子等向電樞部Am1具備之下述線圈CL供給電流。
[激磁部之概要]
於旋轉電機M1中,激磁部Fs以包圍電樞部Am1外側之方式配置。如圖1A所示,激磁部Fs具有於旋轉方向上排列之複數個激磁芯22N、22S、及各自配置於相鄰2個激磁芯之間的複數個永久磁鐵Mg。圖3B中,磁鐵Mg之磁化方向以箭頭表示。處於箭頭所示方向上之磁鐵表面為N極,與N極之表面為相反側之磁鐵表面為S極。如該圖3B所示,磁鐵Mg向旋轉電機M1之旋轉方向(機械動作方向)被磁化。於本說明書中,「磁鐵Mg向旋轉電機M1之旋轉方向被磁化。」意味著,磁化之方向包括磁鐵Mg之位置上之圓(以旋轉電機之軸線Ax為中心之圓)之切線之方向。相鄰2個磁鐵Mg之磁化方向為相反方向,且相鄰2個磁鐵Mg的具有相同極性之磁鐵表面相向。激磁芯22N係位於相鄰2個磁鐵Mg之N極表面之間的激磁芯,激磁芯22S係位於相鄰2個磁鐵Mg之S極表面之間的激磁芯。激磁芯22N、22S例如可由積層鋼板、壓粉材料、其等之結合等構成。激磁芯22N、22S具有集磁效應,將磁鐵Mg之表面整體之磁通收集起來導向電樞部Am1。藉此,能夠有效地使用基於磁鐵Mg之磁通。
[電樞部]
如圖1A所示,電樞部Am1具有於軸向上排列之複數個電樞芯H1、H2、及將複數個電樞芯H1、H2磁性耦合之芯連結構造。芯連結構造可具有隔開間隔於機械動作方向上排列之複數個芯連結部L。
電樞部Am1例如具有1個第1電樞芯H1及2個第2電樞芯H2。2個第2電樞芯H2之間配置有第1電樞芯H1。電樞芯H1、H2之形狀與尺寸可互不相同。旋轉電機M1中,於第1電樞芯H1設置有線圈CLu、CLv、CLw(參照圖1B),於第2電樞芯H2未設置有線圈。又,第1電樞芯H1之厚度(軸向上之寬度)大於第2電樞芯H2之厚度(軸向上之寬度)。藉此,能夠防止流動於第1電樞芯H1之磁通之密度變得過大。(以下,於不區分線圈種類之說明中,線圈採用符號「CL」)
又,電樞芯之數量或配置亦不限於旋轉電機M1之例。電樞芯H1、H2之形狀亦可相同。如此一來,能夠減少電樞芯H1、H2之零件數,或減少模具數量。又,電樞部所具有之電樞芯亦可僅為例如1個第1電樞芯H1與1個第2電樞芯H2。
[第1電樞芯]
如圖1B所示,第1電樞芯H1具有於旋轉方向上排列之複數個磁極組G1u、G1v、G1w。(以下,於不區分3個磁極組G1u、G1v、G1w之說明中,磁極組採用符號G1)各磁極組G1具有於旋轉方向上排列之複數個磁極33a(參照圖1A)。各磁極組G1所具有之磁極33a之數量較佳為2以上。於旋轉電機M1中,各磁極組G1由5個磁極33a構成。磁極33a係形 成於第1電樞芯H1之朝向激磁部Fs之面上之突出部。即,磁極33a係具有於徑向上突出之形狀之部分。相鄰2個磁極33a於旋轉方向上相互分離。流動於激磁部Fs與第1電樞芯H1之間之磁通集中通過該磁極33a。
第1電樞芯H1具有呈以軸線Ax為中心之環狀之磁軛部33c(參照圖1B)。如圖3B所示,第1電樞芯H1可具有構成各磁極組G1之複數個磁極33a所連接之共通基部33b(參照圖3B)。可為共通基部33b從磁軛部33c朝向激磁部Fs伸出,且磁極33a從共通基部33b朝向激磁部Fs突出。第1電樞芯H1亦可不具有共通基部33b。於該情形時,複數個磁極33a可直接連接於磁軛部33c之環狀部分。
如下所述,第1電樞芯H1中,形成流動於在旋轉方向上排列之磁極組G1之間的磁通Φ1、Φ2與流向芯連結部L之磁通Φ7(參照圖3B),第2電樞芯H2中,形成流動於在旋轉方向上排列之磁極組G2之間的磁通Φ1、Φ2與流向芯連結部L之磁通Φ7(參照圖3B)。線圈CL以該等磁通Φ1、Φ2、Φ7通過線圈CL內側之方式配置於第1電樞芯H1。具體而言,如圖1B所示,線圈CL設置於磁極組G1,且捲繞於構成磁極組G1之複數個磁極33a。藉由線圈CL之此種配置,磁鐵Mg所形成之磁通高效地與線圈CL相交。再者,線圈CL之配置並不限於電樞部Am1之例。只要為磁通Φ1、Φ2、Φ7通過線圈CL內側之位置,則複數個線圈CL既可配置於第2電樞芯H2,亦可配置於第1電樞芯H1與第2電樞芯H2。
旋轉電機M1係藉由交流而驅動之旋轉電機。對於旋轉電機M1供給 例如三相交流。因此,第1電樞芯H1如圖1B所示,具有U相線圈CLu、V相線圈CLv、W相線圈CLw。U相線圈CLu、V相線圈CLv、及W相線圈CLw分別設置於磁極組G1u、G1v、G1w。旋轉電機M1中,針對各相設置有2個線圈CL。於軸向上觀察旋轉電機M1時,線圈CLu、CLv、CLw於旋轉方向上排列。藉此,能夠使作用於電樞部Am1及激磁部Fs之磁力平衡。再者,對1個相所設置之線圈CL之數量既可多於2個,亦可為1個。
又,於各磁極組G1亦可設置有外側線圈及配置於外側線圈之內側之內側線圈。例如,於U相之磁極組G1u,亦可設置有包圍構成磁極組G1u之全部磁極33a(5個磁極33a)之外側線圈、及僅包圍一部分磁極33a(正中間之3個磁極33a)之內側線圈。根據該構造,能夠有效地利用相鄰2個磁極33a間之空間,從而能夠使旋轉電機小型化。此種構造可應用於下文中說明之徑向間隙型之旋轉電機、軸向間隙型之旋轉電機、及線性電機中之任一個。
如圖2所示,旋轉電機M1中,對各相所設置之複數個線圈CL之捲繞方向相同。(圖2中,線圈CL之箭頭表示線圈之捲繞方向)捲繞方向對應於從未圖示之變流器等供給至線圈CL之電流之方向,當電流方向為正時,沿箭頭方向流動電流。當電流方向為負時,沿與箭頭相反之方向流動電流。再者,線圈CL之位置、數量、及捲繞方向並不限於旋轉電機M1之例。例如,對各相所設置之線圈數可為1個,亦可為3個以上。又,相數可為3以上之奇數,如5、7等,亦可為2以上之偶數。線圈之位置、數量、及捲繞方向之相關變化例稍後進行詳細說明。
[第2電樞芯]
如圖1B及圖2所示,第2電樞芯H2具有於旋轉方向上排列之複數個磁極組G2u、G2v、G2w。(以下,於不區分3個磁極組G2u、G2v、G2w之說明中,磁極組採用符號G2)各磁極組G2由在旋轉方向上排列之複數個磁極34a構成。各磁極組G2所具有之磁極34a之數量較佳為2以上。於旋轉電機M1中,各磁極組G2由6個磁極34a構成。如圖1B所示,磁極34a係形成於第2電樞芯H2之朝向激磁部Fs之面的突出部。於旋轉電機M1中,磁極34a係於徑向上突出之部分。第2電樞芯H2具有以軸線Ax為中心之環狀之磁軛部34c,磁極34a從磁軛部34c朝向激磁部Fs突出。相鄰2個磁極34a於旋轉方向上相互分離。流動於激磁部Fs與第2電樞芯H2之間的磁通集中通過該磁極34a。
如圖1A及圖1B所示,旋轉電機M1中,第2電樞芯H2所具有之3個磁極組G2u、G2v、G2w分別位於相對於第1電樞芯H1所具有之3個磁極組G1u、G1v、G1w而言之軸向(相對於機械動作方向交叉之方向)上。如上所述,旋轉電機M1具有2個第2電樞芯H2,各磁極組G1位於在軸向上分離之2個磁極組G2之間。
由於激磁部Fs與電樞芯H1、H2之距離較小,故磁通大多會通過磁極33a、34a於電樞芯H1、H2與激磁部Fs之間移動。只要為能發揮此種功能之形狀,便可適當變更磁極33a、34a之形狀。例如,磁極33a之前端面於圖1A中為沿著激磁部Fs之內周面之彎曲面,但亦可為具有較激磁部 Fs之內周面大之曲率之彎曲面。如此一來,能夠降低齒槽轉矩。又,相鄰2個磁極33a之間之槽(凹部)可為U字形狀,亦可實質上為矩形。作為進而其他例,亦可將磁極33a之前端面之角部進行倒角,或使磁極33a之前端面之角部呈圓弧狀彎曲。第2電樞芯H2之磁極34a亦可具有與此處所說明之磁極33a相同之形狀。
[磁極之位置]
第1電樞芯H1之磁極33a之位置與第2電樞芯H2之磁極34a之位置於旋轉方向上偏移。如圖2所示,旋轉方向上之磁極33a之位置為旋轉方向上相鄰之2個磁極34a之間。又,旋轉方向上之磁極34a之位置為旋轉方向上相鄰之2個磁極33a之間。
如圖2所示,磁極33a之位置例如為相鄰2個磁極34a之中間,磁極34a之位置例如為相鄰2個磁極33a之中間。圖2所示之數值係將旋轉方向上之角度(距離)以電角度表示者。於旋轉電機M1中,旋轉方向上相鄰之2個磁極33a以電角度計相隔360度,旋轉方向上之磁極33a之位置與旋轉方向上之磁極34a之位置以電角度計相隔180度。磁極33a與磁極34a之相對位置並不限於此。旋轉方向上之磁極33a、34a之角度(距離)既可略小於180度,亦可略大於180度。磁極33a、34a之角度(距離)可以電角度計為175度,或以電角度計為185度。又,旋轉方向上之磁極33a、34a之角度(距離)可隨著靠近旋轉方向上之磁極組G1、G2之端部而漸減或漸增。
[激磁芯與磁極之位置關係]
當將激磁部Fs固定於某個位置時,磁鐵Mg、激磁芯22N、22S、及磁極33a、34a具有以下之位置關係。
如圖3B所示,旋轉方向上之電樞芯H1、H2之磁極33a、34a之位置分別對應於旋轉方向上之激磁芯22N、22S之位置。例如,各磁極33a與激磁芯22N(或22S)對向,並在與該激磁芯22N(或22S)之間形成磁路。同樣地,各磁極34a與激磁芯22S(或22N)對向,並在與該激磁芯22S(或22N)之間形成磁路。(圖3B中,示出了流動於磁路之磁通Φ1、Φ2、Φ7)
於圖3B所示之狀態下,激磁芯22N之位置與磁極組G1u之磁極33a之位置一致,激磁芯22S之位置與磁極組G2u之磁極34a之位置一致。於該狀態下,激磁芯22S與磁極組G1v、G1w之磁極33a對向,激磁芯22N與磁極組G2v、G2w之磁極34a對向。雖然旋轉方向上之激磁芯22S之位置從磁極組G1v、G1w之磁極33a之位置偏移,但容許激磁芯22S與磁極組G1v、G1w之磁極33a之間的磁通流動。同樣地,雖然旋轉方向上之激磁芯22N之位置從磁極組G2v、G2w之磁極34a處偏移,但容許激磁芯22N與磁極組G2v、G2w之磁極34a之間的磁通流動。根據此種位置關係,構成下述之閉合磁路。於圖3中例示之狀態下,激磁芯22S之位置從磁極組G1v、G1w之磁極33a之位置以電角度計偏移60度,激磁芯22N之位置從磁極組G2v、G2w之磁極34a以電角度計偏移60度。
對旋轉方向上之磁極組G1、G2之位置及激磁芯22N、22S之位置進行詳細說明。該說明中,將於軸向上排列之磁極組G1u與磁極組G2u之對 稱為磁極組對Pu(參照圖2),將於軸向上排列之磁極組G1v與磁極組G2v之對稱為磁極組對Pv(參照圖2),將於軸向上排列之磁極組G1w與磁極組G2w之對稱為磁極組對Pw(參照圖2)。以下,於不區分該等3個磁極組對Pu、Pv、Pw之說明中,磁極組對採用符號P。
磁極33a、34a之數量於複數個磁極組對Pu、Pv、Pw中相同。即,第1電樞芯H1所具有之各磁極組G1u、G1v、G1w之磁極33a之數量相同,例如為5個。又,第2電樞芯H2所具有之各磁極組G2u、G2v、G2w之磁極34a之數量亦相同,例如為6個。磁極33a、34a之間隔亦係於複數個磁極組對Pu、Pv、Pw中實質上相同。即,磁極33a之間隔(相鄰2個磁極33a之距離)於第1電樞芯H1所具有之3個磁極組G1u、G1v、G1w中實質上相同,磁極34a之間隔(相鄰2個磁極34a之距離)於第2電樞芯H2所具有之3個磁極組G2u、G2v、G2w中實質上相同。再者,各磁極組G1中相鄰2個磁極33a之間隔無需相同,此間隔亦可不均勻。於此情形時,複數個磁極組G1之構造亦相同。即,複數個磁極組G1之各者具有以不均勻之間隔排列之複數個磁極33a,且1個磁極組G1與另一磁極組G1的磁極33a之間隔相同。同樣地,各磁極組G2中相鄰2個磁極34a之間隔無需相同,此間隔亦可不均勻。於此情形時,複數個磁極組G2之構造亦相同。即,複數個磁極組G2之各者具有以不均勻之間隔排列之磁極34a,且1個磁極組G2與另一磁極組G2的磁極34a之間隔相同。
進而較理想為,磁極33a、34a之寬度及/或高度亦可於複數個磁極組對Pu、Pv、Pw中實質上相同。即,旋轉方向上之磁極33a之寬度、及/或 軸向上之磁極33a之高度於第1電樞芯H1所具有之3個磁極組G1u、G1v、G1w中實質上相同。旋轉方向上之磁極34a之寬度、及/或軸向上之磁極34a之高度於第2電樞芯H2所具有之3個磁極組G2u、G2v、G2w中實質上相同。即,3個磁極組對Pu、Pv、Pw具有相同構造。因此,較理想為,使1個磁極組對(例如Pu)以軸線Ax為中心旋轉移動後,會成為另一磁極組對P(例如Pv、Pw)。
再者,構成各磁極組G1之複數個磁極33a之寬度、及/或複數個磁極33a之高度亦可不均勻。於該情形時,複數個磁極組G1u、G1v、G1w具有相同構造。即,複數個磁極組G1u、G1v、G1w之各者由具有不均勻之寬度及/或不均勻之高度之複數個磁極33a構成。同樣地,構成各磁極組G2之複數個磁極34a之寬度、及/或複數個磁極34a之高度亦可不均勻。於該情形時,複數個磁極組G2u、G2v、G2w具有相同構造。即,複數個磁極組G2之各者由具有不均勻之寬度及/或不均勻之高度之複數個磁極34a構成。
如圖2所示,相鄰2個磁極組對P之間之角度以電角度計實質上為「360×(n+m/s)」度。
s:相數
m:1以上、s-1以下之整數(其中,s之約數(不包括1)及約數(不包括1)之倍數除外)
n:1以上之整數
因此,於磁極組對Pu之磁極33a(或34a)與激磁芯22N(或22S)之角 度(距離)和另一磁極組對Pv、Pw之磁極33a(或34a)與激磁芯22N(或22S)之角度(距離)之間,存在以電角度計為(360×m/s)度之差。旋轉電機M1中,s=3、n=6、m=1。因此,相鄰2個磁極組對P之角度以電角度計為2,280度。因此,例如於磁極組對Pu之磁極33a與激磁芯22N正對時(磁極33a與激磁芯22N之角度(距離)為0度時),磁極組對Pv、Pw之磁極33a之位置相對於激磁芯22N以電角度計偏移120度。此種磁極組對P與激磁部Fs之相對位置亦可應用於線性電機、軸向間隙型之旋轉電機。
於此處之說明中,所謂2個磁極組對P之間之角度(距離),具體而言係旋轉方向上之磁極組G1之中心間之角度(距離)、或旋轉方向上之磁極組G2之中心間之角度(距離)。所謂磁極組G1之中心間之角度(距離),例如係旋轉方向上之磁極組G1u之中心與旋轉方向上之磁極組G1v之中心之距離。同樣地,所謂磁極組G2之中心間之角度(距離),例如係旋轉方向上之磁極組G2u之中心與旋轉方向上之磁極組G2v之中心之距離。
又,確保相鄰2個磁極組對P之間的機械角為「(360/p)×(n+m/s)」度。又,相鄰2個磁極組對P之角度以機械角計亦表示為「360/s/c」度。
p:(激磁部之極數)/2
c:針對各相之線圈數
因此,「(360/p)×(n+m/s)」與「360/s/c」實質上相等。「激磁部之極數」與激磁部Fs所具有之激磁芯22N、22S之數量一致,旋轉電機M1中,例如為76(p=38)。又,s=3、c=2。因此,相鄰2個磁極組對P之間之角度以機械角計約為60度。換言之,以「(360/p)×(n+m/s)」與「360/s/c」 實質上相等之方式,來設定激磁部Fs之極數(p×2)、電樞部之線圈數(s×c)、磁極33a、34a之數量等。
[旋轉方向上之磁性耦合]
於第1電樞芯H1中,旋轉方向上相鄰之2個磁極組G1相互磁性耦合。於旋轉電機M1中,複數個磁極組G1經由形成於其等之內側之磁軛部33c而磁性耦合。因此,磁鐵Mg所形成之磁通於2個磁極組G1之間流動(參照圖3B)。同樣地,於第2電樞芯H2中,旋轉方向上相鄰之2個磁極組G2亦相互磁性耦合。具體而言,複數個磁極組G2經由形成於其等之內側之磁軛部34c而磁性耦合。因此,磁鐵Mg所形成之磁通於2個磁極組G2之間流動(參照圖3B)。
第1電樞芯H1之磁軛部33c於相鄰2個磁極組G1之間不具有將其等磁性分離之構造。所謂將2個磁極組G1磁性分離之構造,例如係形成於磁軛部33c之狹縫、或由具有比電樞芯H1之其他部分大之磁阻之材料形成的部分。與第1電樞芯H1同樣地,第2電樞芯H2之磁軛部34c於相鄰2個磁極組G2之間不具有將其等磁性分離之構造。此種情況有助於形成旋轉方向上之磁通Φ1、Φ2(參照圖3B)。
旋轉電機M1中,如圖3B所示,徑向上之磁軛部33c之寬度Wa於旋轉方向上實質上固定。又,徑向上之磁軛部34c之寬度Wb亦於旋轉方向上實質上固定。該構造亦有助於形成旋轉方向上之磁通Φ1、Φ2(參照圖3B)。
進而,旋轉電機M1中,如圖3B所示,徑向上之磁軛部33c之寬度Wa大於磁極33a之突出寬度W3。又,磁軛部33c之寬度Wa可大於磁極33a之寬度與共通基部33b之寬度之和。又,徑向上之磁軛部34c之寬度Wb大於磁極34a之突出寬度W4。此種構造亦有助於形成旋轉方向上之磁通Φ1、Φ2(參照圖3B)。
[芯連結部]
芯連結部L將電樞芯H1、H2磁性耦合。在與電樞芯H1、H2之間形成通過芯連結部L之磁通Φ7(參照圖3B)。電樞部Am1具有複數個芯連結部L(參照圖1A),其等隔開間隔而於旋轉方向(即,機械動作方向)上排列。如圖3B所示,複數個芯連結部L分別設置於複數個磁極組對P。例如,於U相之磁極組對Pu(磁極組G1u、G2u)設置有芯連結部L,於第1電樞芯H1之磁極組G1u與第2電樞芯H2之磁極組G2u之間形成有經由芯連結部L之磁路。同樣地,於另外2個磁極組對Pw、Pv之各者設置有芯連結部L。
電樞部Am1具有1個第1電樞芯H1與2個第2電樞芯H2。芯連結部L將該等3個電樞芯(H1、H2)磁性耦合。各芯連結部L從上側之第2電樞芯H2延伸至下側之第2電樞芯H2。亦可不同於此,電樞部Am1具有於軸向上排列之2根芯連結部L。而且,第1芯連結部L亦可將第1電樞芯H1與上側之第2電樞芯H2耦合,第2芯連結部L將第1電樞芯H1與下側之第2電樞芯H2耦合。
如圖1A所示,旋轉電機M1係徑向間隙型之旋轉電機,磁極組G1、G2相對於激磁部Fs位於徑向上。更具體而言,電樞部Am1位於激磁部Fs之內側,因此,磁極組G1、G2相對於激磁部Fs位於徑向上之內側。如圖1C及圖1D所示,芯連結部L位於磁極組G1、G2之內側。換言之,芯連結部L隔著磁極組G1、G2及設置於其等之線圈CL而位於與激磁部Fs相反之側。藉此,能夠使流動於線圈連結部L之磁通Φ7通過線圈CL之內側,並且抑制流動於在旋轉方向上分離之2個磁極組(例如磁極組G1u、G1v)之磁通Φ1、Φ2與流動於芯連結部L之磁通Φ7產生干擾。結果,能夠有效率地利用形成於磁路之磁通而獲得轉矩。
旋轉方向上之芯連結部L之位置可與旋轉方向上之磁極組G1、G2之中心一致。旋轉電機M1中,構成各磁極組G2之磁極34a之數量與構成磁極組G1之磁極33a之數量僅相差1個。藉此,旋轉方向上之磁極組G1之中心之位置與旋轉方向上之磁極組G2之中心之位置一致。因此,3個要素(磁極組G1、G2、及芯連結部L)之旋轉方向上之中心一致。
如圖1A及圖1E所示,芯連結部L將電樞芯H1、H2之磁軛部33c、34c磁性耦合。於電樞部Am1中,在磁軛部33c、34c形成有在軸向上貫通其等之嵌合孔33h、34h(參照圖1B)。芯連結部L嵌入至該嵌合孔33h、34h。芯連結部L之上端到達電樞部Am1之上表面(上側之電樞芯H2之上表面),芯連結部L之下端到達電樞部Am1之下表面(下側之電樞芯H2之下表面)。
再者,與旋轉電機M1相反地,電樞部Am1可位於激磁部Fs之外側。於該情形時,磁極組G1、G2位於相對於激磁部Fs而言之徑向上之外側,芯連結部L配置於磁極組G1、G2之外側。
又,與電樞部Am1不同地,芯連結部L可與任一電樞芯H1、H2一體地形成。電樞部Am1中,電樞芯H1、H2如下所述為積層鋼板,但亦可電樞芯H1、H2之一者或兩者由軟磁性之壓粉材料形成。於該情形時,由壓粉材料形成之電樞芯與芯連結部可一體地形成。
如圖1C及圖1D所示,旋轉方向(機械動作方向)上之芯連結部L之寬度W20小於旋轉方向上之磁極組G1、G2之寬度W21、W22。因此,能更有效地形成經由芯連結部L流動之磁通Φ7(參照圖3B)與流動於在旋轉方向上分離之2個磁極組之間的磁通Φ1、Φ2(參照圖3B)之兩者。
於第1電樞芯H1中,如圖1D所示,構成各磁極組G1之複數個磁極33a中至少分別位於兩端的2個磁極33a宜位於較芯連結部L之兩端部Le更外側。圖1D之例中,位於右端之磁極33a位於較芯連結部L之右端部Le更右側,位於左端之磁極33a位於較芯連結部L之左端部Le更左側。同樣地,於圖1C所示之第2電樞芯H2中,亦係構成各磁極組G2之複數個磁極34a中至少分別位於兩端的2個磁極34a宜位於較芯連結部L之兩端部Le更外側。如此一來,容易形成流動於在旋轉方向上分離之2個磁極組之間的磁通Φ1、Φ2。
再者,與電樞部Am1不同地,於電樞芯H1(及/或H2)中,複數個磁極可位於較芯連結部L之兩端部Le更外側(該圖中為右側與左側)。例如可為,位於右端之複數個磁極33a位於較芯連結部L之右端部Le更右側,位於左端之複數個磁極33a位於較芯連結部L之左端部Le更左側。
又,如圖1D所示,徑向上之芯連結部L之寬度W23小於徑向上之磁軛部33c、34c之寬度Wa、Wb。因此,供芯連結部L嵌入之磁軛部33c、34c之嵌合孔33h、34h之尺寸變小,從而能夠確保電樞芯H1、H2之強度。
第1電樞芯H1與第2電樞芯H2僅藉由芯連結部L而磁性耦合,於除芯連結部L以外之區域進行磁性分離。具體而言,如圖1E所示,確保第1電樞芯H1與第2電樞芯H2之間存在間隙S1、S2。(於圖1E中,間隙S1為磁軛部33c與磁軛部34c之間的間隙;間隙S2為磁極33a與磁極34a之間的間隙)旋轉電機M1中,間隙S1可與間隙S2實質上相同。
又,如圖1E所示,間隙S1、S2大於線圈CL之繞組之粗細。又,電樞芯H1、H2於磁軛部33c、34c不具有在軸向上突出之凸部。即,電樞芯H1、H2亦可於芯連結部L以外,於磁軛部33c、34c亦不具有間隙S1小於間隙S2之構造物。
第1電樞芯H1、第2電樞芯H2、線圈CL及芯連結部L,即電樞部Am1之整體可藉由非磁性且具有絕緣性之材料加固。作為此種材料可利用樹脂,電樞部Am1可由樹脂進行鑄模。於該情形時,間隙S1、S2可由該 樹脂填埋。與此不同地,間隙S1、S2中可形成例如空氣層。
[磁路]
例如,於激磁部Fs之激磁芯22N與磁極組G1u之磁極33a之角度差為0度(電角度)之狀態下,在電樞部Am1與激磁部Fs形成有如圖3B所示的磁鐵Mg形成之磁通Φ1、Φ2、Φ7。於圖3B中,磁鐵Mg所形成之磁通Φ1、Φ2、Φ7係通過電樞部Am1與激磁部Fs之間的間隙而從激磁芯22N進入第1電樞芯H1之磁極組G1u後通過線圈CLu之內側的磁通。
如圖3B所示,供形成磁通Φ1之磁路包含第1電樞芯H1之磁極組G1u、G1v、第2電樞芯H2之磁極組G2u、G2v、激磁芯22N、22S、及其等之間之磁鐵Mg。即,磁通Φ1從激磁芯22N進入第1電樞芯H1之磁極組G1u,在第1電樞芯H1中沿旋轉方向流動於磁極組G1u與磁極組G1v之間。又,磁通Φ1在第2電樞芯H2中沿旋轉方向流動於磁極組G2v與磁極組G2u之間。磁通Φ1通過激磁芯22N、22S及磁鐵Mg於軸向上流動於磁極組G1v與磁極組G2v之間,且通過激磁芯22N、22S及磁鐵Mg於軸向上流動於磁極組G1u與磁極組G2u之間。磁通Φ1通過U相線圈CLu與V相線圈CLv之內側。同樣地,供形成磁通Φ2之磁路包含第1電樞芯H1之磁極組G1u、G1w、第2電樞芯H2之磁極組G2u、G2w、激磁芯22N、22S、及該2個激磁芯之間的磁鐵Mg。
如圖3B所示,供磁通Φ7流動之磁路之一包含第1電樞芯H1之磁極組G1u、芯連結部L、第2電樞芯H2之磁極組G2u、激磁芯22N、22S、 及該2個激磁芯之間的磁鐵Mg。即,磁通Φ7從激磁芯22N進入第1電樞芯H1之磁極組G1u,並通過U相線圈CLu之內側經由芯連結部L流入第2電樞芯H2之磁極組G2u。又,磁通Φ7通過激磁部Fs之激磁芯22N、22S及磁鐵Mg在軸向上流動於第1電樞芯H1之磁極組G1u與第2電樞芯H2之磁極組G2u之間。再者,如圖3B所示,亦形成經由芯連結部L流動於第1電樞芯H1之磁極組G1v與第2電樞芯H2之磁極組G2v之間的磁通Φ7、及經由芯連結部L流動於第1電樞芯H1之磁極組G1w與第2電樞芯H2之磁極組G2w之間的磁通Φ7。
根據此種旋轉電機M1,不同於先前之旋轉電機,無需將各電樞芯H1、H2在旋轉方向上進行磁性分割。因此,能夠增加電樞芯H1、H2之強度。又,於包含芯連結部L之磁路與包含有於旋轉方向上分離之2個磁極組(例如磁極組G1u、G1v)之磁路之2個迴路形成磁通。因此,能夠抑制磁路之磁飽和。結果,例如會使磁軛部33c、34c之寬度變窄,從而容易實現電樞部Am1之小型化、輕量化。尤其是於增加構成1個磁極組G1、G2之磁極33a、34a之數量之情形時,該優點變得顯著。又,由於能夠在不增加磁軛部33c、34c之寬度的情況下增加使磁路飽和之磁通,故而能夠增加供給至線圈CL之電流,增大旋轉電機之輸出轉矩。該等效果於下述軸向間隙型之旋轉電機、線性電機中亦可獲得。
又,磁極組G1、G2相對於激磁部Fs位於徑向上之內側。如圖1C及圖1D所示,芯連結部L位於磁極組G1、G2之內側。更具體而言,旋轉方向上之芯連結部L之位置與旋轉方向上之磁極組G1、G2之中心一致。 藉此,能夠抑制於旋轉方向上流動於2個磁極組之磁通Φ1、Φ2與流動於芯連結部L之磁通Φ7產生干擾。結果,能夠有效率地利用流動於2個磁路之磁通而獲得轉矩。
又,旋轉電機M1中,由於2個第2電樞芯H2之間配置有第1電樞芯H1,故而形成有於軸向上排列之2個磁路。根據該構造,能夠降低沿軸向流動於激磁芯22N、22S之磁通之密度,或縮小激磁芯22N、22S之截面積(相對於軸向垂直之面上之截面積)。又,線圈CL設置於第1電樞芯H1,第2電樞芯H2上未設置線圈。因此,針對第1電樞芯H1與第2電樞芯H2之各者,能夠選擇最佳形狀,從而使形狀之自由度提高。
再者,只要為上述2種磁通Φ1、Φ2、Φ7之兩者通過之位置,則線圈CL之位置不限於旋轉電機M1之例。例如,可為線圈CL設置於第1電樞芯H1之磁極組G1與第2電樞芯H2之磁極組G2之兩者,亦可為一部分線圈CL設置於第1電樞芯H1之磁極組G1,剩餘一部分線圈CL設置於第2電樞芯H2之磁極組G2。線圈CL設置於第1電樞芯H1之磁極組G1與第2電樞芯H2之磁極組G2之兩者之構造中,例如設置於第1電樞芯H1之磁極組G1u之線圈CL之捲繞方向與設置於第2電樞芯H2之磁極組G2u之線圈CL之捲繞方向相反。
[磁通之變化]
再者,當激磁部Fs從圖3B所示之位置朝向磁極組G1v、G2v旋轉30度(電角度)時,激磁部Fs之磁鐵Mg所形成之磁通會發生變化。具體而言,構成磁極組G1v、G2v之磁極33a、34a與激磁部Fs之磁鐵Mg正對。因此, 通過由第1電樞芯H1之磁極組G1u、G1v、激磁部Fs之激磁芯22S、22N及磁鐵Mg、以及第2電樞芯H2之磁極組G2u、G2v構成之磁路的磁通不再流動。又,通過包含第1電樞芯H1之磁極組G1v、芯連結部L、第2電樞芯H2之磁極組G2v、激磁芯22N、22S、及該2個激磁芯22N、22S之間之磁鐵Mg之磁路的磁通不再流動。
又,當激磁部Fs從圖3B所示之位置朝向磁極組G1v、G2v旋轉60度(電角度)時,激磁部Fs之磁鐵Mg所形成之磁通會進一步發生變化。具體而言,構成磁極組G1v、G2v之磁極33a、34a變得與激磁部Fs之激磁芯22N、22S對向(與圖3B相比,對向之極性發生改變)。因此,會形成通過由第1電樞芯H1之磁極組G1v、G1w、激磁部Fs之激磁芯22S、22N及磁鐵Mg、以及第2電樞芯H2之磁極組G2v、G2w構成之磁路的磁通。又,會形成通過包含第1電樞芯H1之磁極組G1v、芯連結部L、第2電樞芯H2之磁極組G2v、激磁芯22N、22S、及該2個激磁芯22N、22S之間之磁鐵Mg之磁路的磁通(與圖3B相比,磁通之流動方向相反)。如此,隨著激磁部Fs之旋轉,通過U、V、W相線圈CLu、CLv、CLw之內側的磁通之磁路會發生變化。又,流動於磁路之磁通之量或方向亦發生變化。具體而言,通過U、V、W相線圈CLu、CLv、CLw之內側的磁通呈以電角度計偏移120度後之大致正弦波狀變化。
[電樞部之材料]
於旋轉電機M1中,各電樞芯H1、H2為積層鋼板。即,第1電樞芯H1之整體由在軸向上積層之複數個鋼板Sp1(更具體而言,為電磁鋼板)構 成,第2電樞芯H2之整體亦由在軸向上積層之複數個鋼板Sp1(更具體而言,為電磁鋼板)構成。根據電樞芯H1、H2之該構造,能夠抑制因流動於在旋轉方向上分離之2個磁極組G1之間的磁通而使電樞芯H1、H2產生感應電流。
芯連結部L亦為包含積層之複數個鋼板Sp2(更具體而言,為電磁鋼板)的積層鋼板。芯連結部L之鋼板Sp2所積層之方向不同於電樞芯H1、H2之鋼板Sp1所積層之方向。具體而言,如圖1A及圖1E所示,芯連結部L之各鋼板Sp2沿電樞芯H1、H2分離之方向、即磁通Φ7之方向配置,複數個鋼板Sp2所積層之方向為旋轉電機M1之旋轉方向(機械動作方向)。於旋轉電機M1中,芯連結部L之鋼板Sp2沿軸向配置,複數個鋼板Sp2於旋轉方向(更具體而言,旋轉之切線方向)上積層。根據芯連結部L之該構造,能夠抑制因在軸向上流動於磁極組G1、G2之間的磁通Φ7而使芯連結部L產生感應電流。
再者,如下文中所詳細說明般,可為電樞芯H1、H2之整體由軟磁性之壓粉材料形成,亦可為電樞芯H1、H2之大部分由積層鋼板構成,一部分由軟磁性之壓粉材料形成。又,芯連結部L亦可由軟磁性之壓粉材料形成。於該情形時,芯連結部L可與同樣由軟磁性之壓粉材料形成之電樞芯H1(或H2)一體地形成。
[電樞芯之數量之變更例]
電樞芯之數量可多於3個。電樞部可具有例如於軸向上分離之2個第 1電樞芯H1、配置於2個第1電樞芯H1之間的第3電樞芯、及分別配置於2個第1電樞芯H1之上側與下側之2個第2電樞芯H2。第3電樞芯可具有2個第2電樞芯H2於軸向上合體而成之構造。例如,第3電樞芯之軸向上之寬度可為2個電樞芯H2之寬度之合計。激磁部Fs之軸向上之寬度可對應於5個電樞芯整體之軸向上之寬度。電樞部可具有更多之電樞芯(例如7個電樞芯、或9個電樞芯)於軸向上重疊之構造。
電樞芯之數量可少於3個。例如,電樞部可由1個第1電樞芯H1及1個第2電樞芯H2構成。電樞部之第2電樞芯H2可具有參照圖1A所說明之2個第2電樞芯H2於軸向上合體而成的構造。即,第2電樞芯H2之軸向上之寬度可為圖1A中所示之2個電樞芯H2之寬度之合計。第2電樞芯H2可配置於第1電樞芯H1之單側(圖1A中之第1電樞芯H1之上側或下側)。根據該構造,由於能夠減少零件數,且線圈CL露出於上側或下側,故能夠使對線圈CL供給電流之構件(例如,匯流排)向線圈CL之連接作業變得容易。
電樞部中,具有相同構造之複數個電樞芯可於軸向上排列。如此一來,可得到零件數減少、模具費降低等優點。於該情形時,一電樞芯所具有之各磁極組之磁極數與另一電樞芯所具有之各磁極組之磁極數相同。而且,2個電樞芯可按磁極之位置以電角度計偏移180度之方式配置。
[感應電流防止構造]
電樞芯H1、H2具有於其等之鋼板Sp1之積層方向上供芯H1、H2貫 通之嵌合孔33h、34h(參照圖1B)。芯連結部L嵌入至該嵌合孔33h、34h。如圖1C及圖1D所示,於電樞芯H1、H2形成有狹縫S3、S4。藉由該狹縫S3、S4,能夠防止因流動於芯連結部L之磁通Φ7(參照圖3B)而於電樞芯H1、H2產生感應電流。
圖4及圖5係用以說明防止電樞芯H1、H2中之感應電流產生之構造的圖。圖5係圖4之V-V線處之剖視圖。於圖4及圖5之電樞芯H1、H2未形成狹縫S3、S4。如圖5所示,形成從芯連結部L之鋼板Sp2流向電樞芯H1之鋼板Sp1之磁通Φ11~Φ14。藉由該磁通Φ11~Φ14,而如圖4所示,於芯連結部L之周圍產生感應電流C1。如圖1C及圖1D所示,電樞芯H1、H2中形成有上述狹縫S3、S4。該狹縫S3、S4從各芯連結部L所嵌入之嵌合孔33h、34h向相對於電樞芯H1之鋼板Sp1之積層方向交叉之方向(旋轉電機M1之徑向)延伸且與包圍嵌合孔33h、34h之閉曲線交叉。於本說明書中,所謂「包圍嵌合孔之閉曲線」,例如係包圍嵌合孔33h、34h之圓或橢圓,但不限於此,亦可具有與供芯連結部L嵌入之嵌合孔33h、34h之形狀相應的形狀。旋轉電機M1之例中,狹縫S3、S4朝向激磁部Fs延伸,到達電樞芯H1、H2之激磁部Fs側之開口。因此,藉由狹縫S3、S4能夠防止感應電流C1之產生。於旋轉電機M1中,由於激磁部Fs配置於電樞部Am1之外側,故而狹縫S3、S4從嵌合孔33h、34h朝向徑向上之外側延伸。
圖6係表示電樞芯H1、H2及芯連結部L之剖面之模式圖。該圖之磁通Φ7係圖3B所示的流動於包含芯連結部L之磁路之磁通。於旋轉電機 M1中,存在流動於芯連結部L之磁通Φ7與通過電樞芯H1、H2之磁軛部33c、34c之磁通Φ1、Φ2(參照圖3B)。因此,針對U相、V相、及W相之3個相之各者所形成之磁通Φ7之合計不會為零。例如,從第1電樞芯H1朝向第2電樞芯H2經由複數個芯連結部L流動之磁通Φ7會多於從第2電樞芯H2朝向第1電樞芯H1經由複數個芯連結部L流動之磁通Φ7,或亦會產生相反情形。
於未形成狹縫S3之情形時,在複數個芯連結部L與激磁部Fs之間形成有以軸線Ax為中心通過第1電樞芯H1整體之閉合電路(圖8中為流動有感應電流C2之電路)。同樣地,於未形成狹縫S4之情形時,在複數個芯連結部L與激磁部Fs之間形成以軸線Ax為中心通過第2電樞芯H2整體之閉合電路。圖6中,於芯連結部L至激磁部Fs之間之部分M、N(標網點之部分)形成旋轉方向之閉合電路。如上所述,全部芯連結部L中流動之磁通Φ7之合計不會為零,因此,會因磁通Φ7而於該閉合電路形成感應電流。然而,於旋轉電機M1中,狹縫S3、S4和通過於旋轉方向上排列之複數個嵌合孔33h、34h與於旋轉方向上排列之複數個磁極組G1、G2之間且包圍軸線Ax之閉曲線交叉。於本說明書中,「包圍軸線Ax之閉曲線」例如為以軸線Ax為中心之圓,但亦可為具有避開嵌合孔33h、34h之位置之迂迴部之曲線(例如,參照圖8之線C2)。狹縫S3、S4從嵌合孔33h、34h朝向激磁部Fs延伸,到達電樞芯H1、H2之激磁部Fs側之開口。因此,通過電樞芯H1、H2整體之閉合電路被狹縫S3、S4遮斷,能夠防止於電樞芯H1、H2產生旋轉方向之感應電流C2(參照圖8)。
再者,於電樞芯H1、H2,亦可在狹縫S3、S4中填充電性絕緣材料。例如,於電樞芯H1、H2之整體由樹脂鑄模之情形時,該狹縫S3、S4中填充有樹脂(電性絕緣材料)。又,狹縫S3、S4只要電性絕緣即可,較理想為使寬度變窄從而減小磁阻。
嵌合孔33h、34h係具有閉合之內表面之貫通孔,圖1C及圖1D所示之狹縫S3、S4從該嵌合孔33h、34h延伸。防止感應電流產生之構造不一定限於狹縫S3、S4。如圖7所示,於電樞芯H1、H2,亦可形成朝相對於鋼板Sp1之積層方向交叉之方向開口的嵌合孔33g、34g。圖7之例中,嵌合孔33g、34g朝向與激磁部Fs相反之側開口。藉由該嵌合孔33g、34g,能夠防止於各芯連結部L之周圍產生感應電流C1(參照圖8)。又,根據芯連結部L之此種配置,能夠增加磁極組G1、G2至嵌合孔33g、34g之距離,結果,能夠更有效地抑制因沿旋轉方向流動之磁通而使磁軛部33c、34c飽和。
如圖7所示,旋轉方向上之嵌合孔33g、34g之開口之寬度(旋轉電機M1中旋轉方向上之寬度W1,參照圖8)大於芯連結部L在該方向上之寬度之一半。更理想為,以旋轉方向上之嵌合孔33g、34g之開口之寬度W1與芯連結部L在該方向上之寬度實質對應為佳。藉由該構造,能夠防止因通過芯連結部L之旋轉方向上之端部的磁通Φ7而於芯連結部L之端部周圍產生感應電流。圖7所示之例中,嵌合孔33g、34g之開口之緣僅與位於芯連結部L之端部之1或2個鋼板Sp2接觸,剩餘鋼板Sp2從嵌合孔33g、34g之開口露出。
於電樞芯H1、H2,亦可代替於徑向開口之嵌合孔33g、34g,而形成有從嵌入有芯連結部L之嵌合孔33h、34h(參照圖1B)朝向與激磁部Fs相反之側延伸之狹縫。該構造中,亦能夠防止於各芯連結部L之周圍產生感應電流C1。
於如圖7所示般嵌合孔33g、34g朝向與激磁部Fs相反之側開口之構造中形成有以下閉合電路,即形成於複數個芯連結部L與激磁部Fs之間且以軸線Ax為中心通過電樞芯H1、H2整體之閉合電路(圖8中為流動有感應電流C2之迴路)。因此,圖6所示之磁通Φ7導致於該閉合電路產生感應電流C2(參照圖8)。對此,如圖7及圖9A所示,於電樞芯H1、H2可形成狹縫S5、S6。狹縫S5、S6和通過於旋轉方向上排列之複數個嵌合孔33g、34g與於旋轉方向上排列之複數個磁極組G1、G2之間且包圍軸線Ax之閉曲線交叉。藉由該狹縫S5、S6,以軸線Ax為中心通過電樞芯H1、H2整體之閉合電路被遮斷,從而能夠防止於電樞芯H1、H2產生旋轉方向之感應電流C2(參照圖8)。狹縫S5例如從複數個嵌合孔33g中之一個朝向激磁部Fs延伸,到達激磁部Fs側之開口。更具體而言,狹縫S5從旋轉方向上之嵌合孔33g之中心朝向磁極組G1延伸。同樣地,狹縫S6(參照圖7)例如從複數個嵌合孔34g中之一個朝向激磁部Fs延伸,到達激磁部Fs側之開口。
狹縫S5、S6亦可不必連接於嵌合孔33g、34g。例如,如圖9B所示,狹縫S5亦可形成於相鄰2個磁極組G1之間。該狹縫S5從第1電樞芯H1 之激磁部Fs側之緣延伸,到達相反側之緣。第2電樞芯H2之狹縫S6亦與圖9B所示之狹縫S5同樣地,可形成於相鄰2個磁極組G2之間。此種狹縫S5、S6亦會和通過於旋轉方向上排列之嵌合孔33g、34g與於旋轉方向上排列之複數個磁極組G1、G2之間且包圍軸線Ax之閉曲線交叉。結果,能夠防止於電樞芯H1、H2產生旋轉方向之感應電流。狹縫S5、S6只要電性絕緣即可,較理想為使寬度變窄從而減小磁阻。
當芯連結部L與嵌合孔33h、34h之內表面電性連接時,因通過芯連結部L之一部分(位於較狹縫S3更靠右側之部分、及位於較狹縫S3更靠左側之部分)之磁通,會形成包圍該磁通之閉合電路,在此可能會產生感應電流C3(參照圖1D)。對此,於芯連結部L與嵌合孔33h、34h之內表面之間亦可局部地形成間隙(絕緣部)。如此一來,能夠減少此種感應電流C3。
又,構成芯連結部L之複數個鋼板Sp2(參照圖1A)於旋轉電機M1之機械動作方向(旋轉方向)上積層。不同於旋轉電機M1之例,於芯連結部L之鋼板Sp2在徑向上積層之情形時,容易在位於徑向端部之鋼板Sp2產生因磁通Φ7引起之感應電流。相對於此,旋轉電機M21中,由於芯連結部L之鋼板Sp2於徑向上積層,故而能夠抑制產生此種感應電流。
[電樞芯之內側配置有激磁部之例]
圖10係表示激磁部Fs之外側配置有電樞部Am3之例作為本發明中提出之旋轉電機之另一例的立體圖。圖10中,電樞部Am3之旋轉方向之一部分未予以圖示。此處,以與圖1A所示之旋轉電機M1之不同點為中心 進行說明。就圖10所示之旋轉電機M3未作說明之事項亦可應用圖1A之旋轉電機M1之構造。
於電樞部Am3中,亦與電樞部Am1同樣地,在2個第2電樞芯H2之間配置有第1電樞芯H1。電樞芯H1、H2具有圓環狀之磁軛部33c、34c、及形成於磁軛部33c、34c之內側且於旋轉方向上排列之複數個磁極組G1、G2。各磁極組G1、G2具有朝向激磁部Fs突出且於旋轉方向上排列之複數個磁極33a、34a。構成磁極組G1之複數個磁極33a上捲繞有線圈CL。第2電樞芯H2之磁軛部34c之外徑與第1電樞芯H1之磁軛部33c之外徑以一致為宜。如此一來,於供搭載旋轉電機M3之裝置所具有之構造物上固定電樞部Am3時,能夠使該固定構造簡化、高精度化。
於圖10之例中,各磁極組G1具有4個磁極33a,各磁極組G2具有5個磁極34a,但該等數量可適當變更。位於磁極組G2之端部之磁極34a可與相鄰磁極組G2之磁極34a一體化。
關於相鄰2個磁極組對P之間之角度(機械角及電角度)的條件可與圖2所示之例相同。如上所述,相鄰2個磁極組對P之間之角度以電角度計實質上為「360×(n+m/s)」度,確保相鄰2個磁極組對P之間以機械角計為「(360/p)×(n+m/s)」度(如上所述,機械角亦表示為「360/s/c」)。
s:相數
m:1以上、s-1以下之整數(其中,s之約數(不包括1)及約數(不包括1)之倍數除外)
n:1以上之整數
p:(激磁部之極數)/2
c:針對各相之線圈數
圖10之例中,s=3,n=4,m=1,c=3,p=39。設置於複數個相之各者的線圈CL之捲繞方向可與圖1A等中說明之例同樣為相同。例如,3個U相線圈CLu之捲繞方向相同。
電樞部Am3亦具有隔開間隔而於旋轉方向(即,機械動作方向)上排列之複數個芯連結部L。電樞部Am3具有1個第1電樞芯H1與2個第2電樞芯H2,芯連結部L將該等3個電樞芯(H1、H2)磁性耦合。亦可不同於此,電樞部Am3具有將第1電樞芯H1與上側之第2電樞芯H2耦合之第1芯連結部L、及將第1電樞芯H1與下側之第2電樞芯H2耦合之第2芯連結部L。
如圖10所示,芯連結部L隔著磁極組對P(例如磁極組G1u、G2u)及設置於其等之線圈CL而位於與激磁部Fs相反之側。換言之,芯連結部L在徑向上位於磁極組G1、G2之外側。旋轉方向上之芯連結部L之位置宜與旋轉方向上之磁極組G1、G2之中心一致。藉此,能夠抑制流動於在旋轉方向上分離之2個磁極組之磁通與流動於芯連結部L之磁通發生干擾。
於電樞芯H1、H2之磁軛部33c、34c形成有在軸向上貫通其等之嵌合孔33h、34h。芯連結部L嵌入至該嵌合孔33h、34h。於第2電樞芯H2中,亦可於相鄰2個嵌合孔34h(相鄰2個芯連結部L)之間形成孔34e。藉 此,能夠抑制第2電樞芯H2之重量增加。
於旋轉電機M3中亦形成2種磁路。第1磁路之一種例如與圖3B中說明之旋轉電機M1同樣,包含第1電樞芯H1之磁極組G1u、G1v、第2電樞芯H2之磁極組G2u、G2v、激磁芯22N、22S、及該2個激磁芯22N、22S之間的磁鐵Mg。又,第1磁路之另一種包含第1電樞芯H1之磁極組G1u、G1w、第2電樞芯H2之磁極組G2u、G2w、激磁芯22N、22S、及該2個激磁芯之間之磁鐵Mg。第2磁路包含第1電樞芯H1之磁極組G1u、芯連結部L、第2電樞芯H2之磁極組G2u、激磁芯22N、22S、及該2個激磁芯22N、22S之間之磁鐵Mg。
於電樞部Am3中亦與圖1A之電樞部Am1同樣,旋轉方向(機械動作方向)上之芯連結部L之寬度小於旋轉方向上之磁極組G1、G2之寬度。因此,更有效地形成經由芯連結部L流動之磁通Φ7(參照圖3B)與流動於在旋轉方向上分離之2個磁極組之間的磁通Φ1、Φ2(參照圖3B)之兩者。
於電樞部Am3中亦較佳為與圖1C及圖1D所示之構造同樣,構成各磁極組G1之複數個磁極33a中至少分別位於兩端的2個磁極33a位於較芯連結部L之兩端部Le更靠外側(順時針方向及逆時針方向),構成各磁極組G2之複數個磁極34a中至少分別位於兩端的2個磁極34a位於較芯連結部L之兩端部Le更靠外側(順時針方向及逆時針方向)。如此一來,容易形成流動於在旋轉方向上分離之2個磁極組G1、G2之間的磁通Φ1、Φ2(參照圖3B)。
電樞芯H1、H2為積層鋼板。於電樞芯H1、H2,如圖10所示,形成有從各嵌合孔33h、34h延伸之狹縫S3、S4。狹縫S3、S4朝向激磁部Fs延伸,到達電樞芯H1、H2之激磁部Fs側之緣,朝向激磁部Fs開口。藉此,能夠藉由該狹縫S3、S4防止於各芯連結部L之周圍產生感應電流C1(參照圖4)。根據狹縫S3、S4,能夠防止電樞芯H1之整體產生旋轉方向之感應電流C2(參照圖8),且能夠防止電樞芯H2之整體產生旋轉方向之感應電流。
再者,供複數個芯連結部L分別嵌入之複數個嵌合孔亦可與圖7之例相反地,朝電樞芯H1、H2之徑向外側開口。(換言之,芯連結部L可至少局部地露出於徑向外側)即,複數個嵌合孔亦可朝與激磁部Fs相反之側開口。藉由該開口,能夠防止產生包圍各芯連結部L之感應電流C1(參照圖4)。於此種構造中,亦可如圖9A及圖9B所示,於電樞芯H1、H2形成狹縫S5、S6,該狹縫S5、S6和通過嵌入有複數個芯連結部L之複數個嵌合孔與於旋轉方向上排列之複數個磁極組G1、G2之間且包圍軸線Ax之閉曲線交叉。
再者,作為於激磁部Fs之內側配置有電樞部Am1之例以圖1A等進行說明,作為於激磁部Fs之外側配置有電樞部Am3之例以圖10進行說明,但在旋轉電機之一例中,亦可於1個激磁部Fs之內側與外側配置2個電樞部。
[具有由壓粉材料形成之電樞芯之例]
電樞芯可由軟磁性之壓粉材料形成。圖11示出具有此種構造之旋轉電機M4作為本發明中提出之旋轉電機之另一例。圖11係旋轉電機M4之立體圖。激磁部Fs之旋轉方向之一部分未予以圖示。就圖11所示之旋轉電機M4未作說明之事項亦可應用圖1A之旋轉電機M1所具有之構造。圖11所示之電樞芯之構造不僅可應用於圖中所示之徑向間隙型之旋轉電機,亦可應用於線性電機、軸向間隙型之旋轉電機。
旋轉電機M4之電樞部Am4具有由軟磁性之壓粉材料(Soft Magnetic Composite(SMC)materials)形成之電樞芯H1、H2。即,電樞芯H1、H2由包含軟磁性之粉末與覆蓋粉末表面之絕緣膜(例如,樹脂膜)之複合材料形成。複合材料被壓縮成型且經過熱處理後,形成電樞芯H1、H2。由於此種電樞芯H1、H2具有較高之電阻率,故不拘於通過電樞芯H1、H2之磁通之方向如何,均可抑制感應電流。因此,亦可不同於上文所說明之旋轉電機M1等,電樞芯H1、H2上未形成狹縫S3、S4、S5、S6。
壓粉材料不同於積層鋼板,其係利用模具來製作。因此,關於磁極33a、34a之形狀能夠確保較高之自由度。電樞部Am4中,磁極33a、34a之寬度於軸向上發生變化。磁極33a之寬度隨著接近第2電樞芯H2而逐漸變小。另一方面,磁極34a之寬度隨著接近第1電樞芯H1而逐漸變小。藉此,能夠減小齒槽轉矩。
又,磁極33a、34a亦可於磁極33a、34a之前端部具有在軸向上延伸 之突出部(未圖示)。藉此,磁極33a、34a之前端面之面積(面向激磁部Fs之面之面積)增加,能夠降低因激磁部Fs與磁極33a、34a之間的間隙產生之磁阻。
關於相鄰2個磁極組對P之間之角度(機械角及電機角)之條件可與圖2所示之例同樣。又,設置於複數個相之各者的線圈CL之捲繞方向可與圖1等中說明之例同樣為相同。亦可不同於此,針對複數個相之各者設置有捲繞方向不同之2個線圈CL。例如,2個U相線圈CLu之捲繞方向亦可互為相反。
如圖11所示,旋轉電機M4亦與旋轉電機M1同樣,具有隔開間隔而於旋轉方向(即,機械動作方向)上排列之複數個芯連結部L。電樞部Am4具有1個第1電樞芯H1與2個第2電樞芯H2,芯連結部L將該等3個電樞芯(H1、H2)磁性耦合。芯連結部L隔著磁極組對P(於軸向上排列之磁極組G1、G2)及設置於其等之線圈CL而位於與激磁部Fs相反之側。旋轉方向上之芯連結部L之位置及尺寸可與圖1A等所示之旋轉電機M1相同。
於電樞芯H1、H2之磁軛部33c、34c形成有在軸向上貫通其等之嵌合孔33h、34h。芯連結部L嵌入至該嵌合孔33h、34h。亦可不同於此,複數個芯連結部L例如與第1電樞芯H1一體地形成。於該情形時,芯連結部L可嵌入至形成於第2電樞芯H2之嵌合孔34h。反之,複數個芯連結部L亦可與第2電樞芯H2一體地形成。於該情形時,芯連結部L可嵌入至形成於第1電樞芯H1之嵌合孔33h。
[於各磁極組設置有複數個芯連結部之例]
旋轉電機M1~M4之例中,各磁極組對P之所設置之芯連結部L之數量為1個。亦可不同於此,於各磁極組對P設置有在旋轉方向(機械動作方向)上排列之複數個芯連結部L。旋轉電機M1~M4之例中,設置於各磁極組G1、G2之磁極33a、34a之數量為4~6,但設置於各磁極組G1、G2之磁極33a、34a之數量亦可更多。於此種情形時,宜在各磁極組對P設置有複數個芯連結部L。根據該構造,能夠增加設置於各磁極組對P之複數個芯連結部L之總截面積(於軸向上觀察時之面積)。因此,既能抑制磁軛部33c、34c之寬度及重量之增加,又能增加通過各磁極組G1、G2之磁通。
圖12A及圖12B係表示旋轉電機M5作為包含具有此種構造之電樞芯的旋轉電機之例的圖。圖12A係旋轉電機M5之一部分之立體圖,圖12B係旋轉電機M5所具有之第1電樞芯H1之俯視圖。此處,以與圖1A所示之旋轉電機M1之不同點為中心進行說明。就旋轉電機M5未作說明之事項可應用旋轉電機M1所具有之構造。此處說明之電樞芯之構造不僅可應用於圖中所示之徑向間隙型之旋轉電機,亦可應用於線性電機、軸向間隙型之旋轉電機。
於旋轉電機M5中,各磁極組G1具有11個磁極33a,各磁極組G2具有12個磁極34a。於各磁極組G1設置有線圈CL。即,於構成各磁極組G1之11個磁極33a捲繞有1個線圈CL。構成各磁極組對P之磁極組G1、 G2藉由在旋轉方向上排列之複數個芯連結部L而磁性耦合。於圖12A中,磁極組G1、G2藉由3個芯連結部L而磁性耦合。據此,能夠改變相鄰2個芯連結部L之角度,從而能夠使複數個芯連結部L之排列整體地追隨於磁極組G1、G2之彎曲。設置於1個磁極組對P之芯連結部L之數量既可為2個,亦可多於3個。
如圖12B所示,構成各磁極組G1之複數個磁極33a中至少分別位於兩端的2個磁極33a宜位於較3個芯連結部L之兩端部Le更靠外側(順時針方向及逆時針方向)。該圖中,位於右端之複數個磁極33a(更具體而言,2個磁極33a)位於較3個芯連結部L之右端部Le更靠右側,位於左端之複數個磁極33a(更具體而言,2個磁極33a)位於較3個芯連結部L之左端部Le更靠左側。於第2電樞芯H2中,亦以構成各磁極組G2之複數個磁極34a中至少分別位於兩端的2個磁極34a位於較3個芯連結部L之兩端部Le更靠外側(順時針方向及逆時針方向)為宜。如此一來,容易形成流動於在旋轉方向上分離之2個磁極組之間的磁通Φ1、Φ2(參照圖3B)。
如圖12B所示,嵌入有3個芯連結部L之3個嵌合孔33h於旋轉方向上隔著間隙33m而相連。而且,形成有從3個嵌合孔33h中之1個嵌合孔33h朝向激磁部Fs延伸之狹縫S3。包圍3個嵌合孔33h之整體之閉曲線與狹縫S3交叉。藉此,能夠防止包圍3個芯連結部L之感應電流產生於第1電樞芯H1。
再者,不同於圖12B之例,3個嵌合孔33h亦可相互分離。即,相鄰 2個嵌合孔33h之間亦可不形成間隙33m。於該情形時,亦可為3個狹縫S3從3個嵌合孔33h分別朝向激磁部Fs延伸。如此一來,能夠防止包圍各芯連結部L之感應電流產生於第1電樞芯H1。
又,亦可不同於圖12B之例,形成從3個嵌合孔33h中之1個嵌合孔33h(或複數個嵌合孔33h)朝與激磁部Fs相反之側延伸之狹縫。於該情形時,亦可與圖9A或圖9B所示之例同樣,於第1電樞芯H1形成有狹縫S5,該狹縫S5和通過於旋轉方向上排列之複數個嵌合孔33h與於旋轉方向上排列之複數個磁極組G1之間且包圍軸線Ax之閉曲線交叉。狹縫S5可如圖9A所示,例如從複數個嵌合孔33h中之一個朝向激磁部Fs延伸,朝激磁部Fs側在緣處開口,亦可如圖9B所示,例如形成於2個磁極組G1之間。此處說明之構造亦可應用於旋轉電機M5之第2電樞芯H2。
於旋轉電機M5中,亦係相鄰2個磁極組對P之間之角度以電角度計實質上為「360×(n+m/s)」度。
s:相數
m:1以上、s-1以下之整數(其中,s之約數(不包括1)及約數(不包括1)之倍數除外)
n:1以上之整數
旋轉電機M5中,s=3、m=1、n=12。因此,相鄰2個磁極組對P之角度以電角度計為4,440度。
又,確保相鄰2個磁極組對P之間以機械角計為「(360/p)×(n+m/s)」 度。又,相鄰2個磁極組對P之角度以機械角計亦表示為「360/s/c」度。
p:(激磁部之極數)/2
c:針對各相之線圈數
因此,「(360/p)×(n+m/s)」與「360/s/c」實質上相等。「激磁部之極數」與激磁部Fs所具有之激磁芯22N、22S之數量一致,旋轉電機M1中,例如為148(p=74)。又,s=3、c=2。因此,相鄰2個磁極組對P之間之角度以機械角計約為60度。換言之,以「(360/p)×(n+m/s)」與「360/s/c」實質上相等之方式,來設定激磁部Fs之極數(p×2)、電樞部之線圈數(s×c)、磁極33a、34a之數量等。
[電樞芯由複數個部分芯構成之例]
電樞芯亦可由單獨形成且相互耦合之複數個部分(部分電樞芯)構成。圖13A及圖13B係用以說明具有此種構造之旋轉電機所具有之電樞部Am6作為本發明中提出之旋轉電機之另一例的圖。圖13A係電樞部Am6之分解立體圖。圖13B係構成電樞部Am6之第1電樞芯H1之俯視圖。電樞部Am6與上文說明之另一旋轉電機之電樞部同樣,具有第1電樞芯H1、2個第2電樞芯H2、及將電樞芯H1、H2磁性耦合之芯連結部L。再者,此處說明之電樞芯之構造不僅應用於圖中所示之徑向間隙型之旋轉電機,亦可應用於線性電機、軸向間隙型之旋轉電機。
第1電樞芯H1具有於旋轉方向上排列之複數個磁極組部分芯33A(參照圖13A)。磁極組部分芯33A具有於旋轉方向上排列之複數個磁極33a(參照圖13B)、及位於複數個磁極33a之基部之共通基部33b(參照圖13B)。 複數個磁極33a構成磁極組G1。又,第1電樞芯H1具有環狀之磁軛部分芯33D(參照圖13A)。
如圖13A所示,複數個磁極組部分芯33A配置於磁軛部分芯33D之外側。磁極組部分芯33A係與磁軛部分芯33D分開形成之部分,藉由連結機構Li1(卡合部55a、被卡合部55b,參照圖13B)而與磁軛部分芯33D連結。磁極組部分芯33A與磁軛部分芯33D之各者由積層鋼板形成。根據此種第1電樞芯H1,與電樞芯整體由1個積層鋼板構成之情形相比,能夠提昇製造第1電樞芯H1時之芯材料之良率。
如圖13A所示,電樞部Am6中,與旋轉電機M1之例同樣,於磁極組G1設置有線圈CL。即,電樞部Am6中,設置有線圈CL之部分(即磁極組部分芯33A)與磁軛部分芯33D分開形成。因此,於電樞部Am6之製造過程中,例如能夠進行以下作業步驟:將圓筒式繞組或空芯繞組之線圈CL安裝於磁極組部分芯33A,其後將磁極組部分芯33A連結於磁軛部分芯33D。因此,能夠縮小相鄰磁極組部分芯33A之距離K1(參照圖13B)。結果,能夠增加構成1個磁極組G1之磁極33a之數量,從而能夠提昇磁鐵Mg之利用效率,增加旋轉電機之輸出轉矩。
如圖13B所示,構成各磁極組G1之複數個磁極33a包含位於旋轉方向上之最外側之磁極33a1。磁極33a1較共通基部33b之側面33u更向旋轉方向突出。藉由磁極組部分芯33A之此種形狀,能夠增加1個構成磁極組G1之磁極33a之數量。
如圖13B所示,磁極組部分芯33A具有用以防止因流動於芯連結部L之磁通形成的感應電流產生的之狹縫S3。磁極組部分芯33A包含有於旋轉方向上分離之第1部分芯33A1及第2部分芯33A2。該2個部分芯33A1、33A2具有相互分離之面33e。(以下,將該面33e稱為狹縫面)於該2個狹縫面33e之間形成有狹縫S3。該2個部分芯33A1、33A2具有隔著狹縫S3對稱之形狀。狹縫S3到達磁極組部分芯33A之激磁部Fs側之面。
如圖13B所示,第1部分芯33A1與第2部分芯33A2之各者藉由連結機構Li而連結於環狀之磁軛部分芯33D。藉由該3個部分芯33A1、33A2、33D,形成有狹縫S3、及嵌入有芯連結部L之嵌合孔。詳細而言,磁軛部分芯33D於朝向激磁部Fs之面具有凹部33d(參照圖13A)。各部分芯33A1、33A2具有朝向磁軛部分芯33D之面33i。(以下,將面33i稱為「連結面」)於連結面33i具有構成連結機構Li1之卡合部55a。藉由連結面33i與凹部33d之內表面,形成供芯連結部L嵌入之嵌合孔,且形成於2個部分芯33A1、33A2之間的狹縫S3連接於嵌合孔。
再者,用以形成狹縫S3及供芯連結部L嵌入之嵌合孔之構造並不限於此處說明之例。例如,供芯連結部嵌入之嵌合孔亦可形成於磁極組部分芯33A之共通基部33b。於該情形時,狹縫S3亦可從該嵌合孔朝向激磁部Fs延伸。於該情形時,磁極組部分芯33A亦可不具有被相互分割而成之2個部分芯33A1、33A2。換言之,2個部分芯33A1、33A2可藉由狹縫S3以外之部分相連。
進而其他例中,亦可於磁軛部分芯33D之內周面(與激磁部Fs為相反側之面)形成與圖7所示之例同樣之嵌合孔33g。於該情形時,和通過複數個嵌合孔33g與複數個磁極組G1之間且包圍軸線Ax之閉曲線交叉的狹縫S5(參照圖9A及圖9B)可形成於磁軛部分芯33D。
如圖13B所示,連結機構Li1由卡合部55a與被卡合部55b構成。該圖之例中,卡合部55a形成於部分芯33A1、33A2,被卡合部55b形成於磁軛部分芯33D。卡合部55a係從磁極組部分芯33A之連結面33i突出之凸部。另一方面,被卡合部55b係供卡合部55a嵌入之凹部。亦可與電樞部Am6之例相反地,作為凸部之卡合部55a形成於磁軛部分芯33D,作為凹部之被卡合部55b形成於磁極組部分芯33A。
如圖13B所示,於磁極組部分芯33A經由連結機構Li1連結於磁軛部分芯33D之狀態下,磁極組部分芯33A之連結面33i與磁軛部分芯33D接觸,磁極組部分芯33A與磁軛部分芯33D磁性耦合。
磁極組部分芯33A與磁軛部分芯33D之連結構造並不限於圖13A及圖13B所示之例。例如,磁極組部分芯33A與磁軛部分芯33D亦可不具有連結機構Li1,而是藉由其等之接合面之接著或硬焊相互連結,或由樹脂鑄模。
電樞芯之分割構造並不限於圖13A及圖13B所示之例。例如,電樞芯亦可具有於旋轉方向上排列之複數個部分芯。於該情形時,亦可於各部 分芯形成磁極組G1、G2。又,亦可於各部分芯形成供芯連結部L嵌入之嵌合孔、及從嵌合孔朝向激磁部Fs延伸之狹縫S3。複數個部分芯係相互分開形成之構件,於旋轉方向上相鄰之2個部分芯可藉由連結機構Li1而相互連結,且磁性耦合。而且,複數個部分芯可整體構成環狀之電樞芯。此種電樞芯之構造中,亦係與電樞芯之整體由1個積層鋼板構成之情形相比,能夠提昇製造電樞芯時之芯材料之良率。
如圖13A所示,磁極組部分芯33A之磁極33a可具有朝向激磁部Fs突出之形狀之本體、及從該本體於軸向上延伸之突出部33n。藉此,能夠增加磁極33a之前端面之面積(面向激磁部Fs之面之面積),降低因激磁部Fs與磁極33a之間的間隙產生之磁阻。又,由於該突出部33n除作為激磁芯22N、22S發揮功能以外,還能作為於軸向上流動之磁通之流路之一部分發揮功能,故能夠緩和激磁芯22N、22S之磁飽和。
如圖13A所示,磁極組部分芯33A具有位於軸向上之端部(圖13A中為上端與下端)之複數個端部鋼板33E、及配置於其等之間的複數個本體鋼板33F。該端部鋼板33E之磁極之前端朝向第2電樞芯H2彎折,構成突出部33n。圖中所示之例中,位於上端之2片端部鋼板33E之前端與位於下端之2片端部鋼板33E之前端彎折。構成突出部33n之端部鋼板33E之片數可為1片,亦可多於2片。再者,此種磁極33a之形狀(突出部33n)亦可應用於一體地形成之電樞芯(例如,圖1A所示之不具有部分芯之電樞芯H1)。
如圖13A所示,於第2電樞芯H2之磁軛部34c,形成有嵌入著芯連結部L之嵌合孔34h。又,第2電樞芯H2具有從嵌合孔34h朝向激磁部Fs延伸之狹縫S4。又,於相鄰2個嵌合孔34h之間形成有孔34e。藉由該孔34e,能夠謀求電樞部Am6之輕量化。
第2電樞芯H2之內徑(磁軛部34c之內徑)亦可與第1電樞芯H1之內徑(磁軛部分芯33D之內徑)一致。如此一來,藉由在第2電樞芯H2與第1電樞芯H1之內側放入圓筒形之支持構件,能夠將其等牢牢固定。
如圖13A所示,第2電樞芯H2之磁極34a亦具有朝向激磁部Fs突出之形狀之本體、及從本體於軸向上延伸之突出部34n。第2電樞芯H2由積層鋼板形成,具有端部鋼板34E及本體鋼板34F。端部鋼板34E配置在相對於本體鋼板34F而言之第1電樞芯H1側。第2電樞芯H2與第1電樞芯H1同樣,於軸向上之端部具有複數個(圖中所示之例中為2片)端部鋼板34E。端部鋼板34E之片數可為1片,亦可多於2片。於端部鋼板34E中,磁極34a之前端較其他鋼板之長度更長,朝向第1電樞芯H1彎折,構成突出部34n。藉此,能夠增加磁極34a之前端面之面積(面向激磁部Fs之面之面積),降低因激磁部Fs與磁極34a之間的間隙產生之磁阻。又,由於該突出部34n除作為激磁芯22N、22S發揮功能以外,還能作為於軸向上流動之磁通之流路之一部分發揮功能,故能夠緩和激磁芯22N、22S之磁飽和。
[具有捲繞方向不同之2個同相線圈之例]
旋轉電機可針對各相(例如U相、V相、W相)具有捲繞方向互為相反之2個線圈。圖14A及圖14B示出具有此種構造之旋轉電機之電樞部Am7以作為本發明中提出之旋轉電機之另一例。圖14A係電樞部Am7之分解立體圖,圖14B係表示電樞部Am7所具有之磁極之位置的展開圖,圖中之數值係將旋轉方向上之角度(距離)以電角度表示者。此處,以與圖1A所示之旋轉電機M1之電樞部Am1之不同點為中心進行說明。就圖14A及圖14B所示之電樞部Am7未作說明之事項亦可應用圖1A之旋轉電機M1所具有之構造。此處說明之電樞部之構造不僅應用於圖中所示之徑向間隙型之旋轉電機,亦可應用於線性電機、軸向間隙型之旋轉電機。
電樞部Am7所具有之複數個線圈CL針對各相具有捲繞方向互為相反之2個線圈CL。具有電樞部Am7之旋轉電機係被供給三相交流之旋轉電機。因此,複數個線圈CL如圖14A所示,具有U+相線圈CLu+、U-相線圈CLu-、V+相線圈CLv+、V-相線圈CLv-、W+相線圈CLw+、及W-相線圈CLw-。該等6個線圈CL分別設置於第1電樞芯H1之磁極組G1,於旋轉方向上排列。(圖14A及圖14B中,示出G1u+、G1v+、G1w+、G1u-、G1v-、G1w-作為磁極組G1)
如圖14B所示,此處將設置有6個線圈CL之6個磁極組對P分別稱為磁極組對Pu+、磁極組對Pv+、磁極組對Pw+、磁極組對Pu-、磁極組對Pv-、磁極組對Pw-。該等6個磁極組對P具有相同構造。即,磁極33a、34a之數量於複數個磁極組對Pu+、Pv+、Pw+、Pu-、Pv-、Pw-中相同。磁極33a、34a之間隔亦係於複數個磁極組對Pu+、Pv+、Pw+、Pu-、Pv-、 Pw-中實質上相同。磁極33a、34a之寬度及高度亦係於複數個磁極組對Pu+、Pv+、Pw+、Pu-、Pv-、Pw-中實質上相同。於磁極組對Pu+、Pv+、Pw+、Pu-、Pv-、Pw-之各者設置有芯連結部L。各芯連結部L隔著線圈CL位於與激磁部Fs相反之側,旋轉方向上之芯連結部L之位置與旋轉方向上之磁極組G1、G2之中心一致。當使1個磁極組對(例如,Pu+)以軸線Ax為中心旋轉移動時,會成為另一磁極組對P(例如,Pv+、Pw+、Pu-、Pv-、Pw-)。
於圖14B中,著眼於分別設置有同相且捲繞方向相反之線圈CL之2個磁極組對P。例如,著眼於磁極組對Pu+與磁極組對Pu-時,其等以電角度計實質上相隔「360×(q+1/2)」度。(q:1以上之整數)即,於第1電樞芯H1中,磁極組對Pu+之磁極33a與激磁芯22N之角度(距離)和磁極組對Pu-之磁極33a與激磁芯22N之角度(距離)之間,存在以電角度計為180度之差。因此,例如於磁極組對Pu+之磁極33a與激磁芯22N正對時(磁極33a與激磁芯22N之角度(距離)為0度時),磁極組對Pu-之磁極33a位於相對於激磁芯22N以電角度計偏移180度之位置,且與激磁芯22S正對。第2電樞芯H2中亦係於磁極組對Pu+之磁極34a與激磁芯22S之角度(距離)和磁極組對Pu-之磁極34a與激磁芯22S之角度(距離)之間存在以電角度計為180度之差。電樞部Am7中,q=18。因此,磁極組對Pu+與磁極組對Pu-之間之角度以電角度計為6,660度。再者,於該說明中,所謂磁極組對Pu+與磁極組對Pu-之間之角度,具體係指旋轉方向上之磁極組G1u+之中心與磁極組G1u-之中心之角度(距離)及旋轉方向上之磁極組G2u+之中心與磁極組G2u-之中心之角度(距離)。該等情況針對另一磁極組對Pv+、Pv-、 Pw+、Pw-亦同樣如此。
又,著眼於設置有捲繞方向相同之線圈CL之2個磁極組對P。例如,著眼於磁極組對Pv+與磁極組對Pw+。於第1電樞芯H1中,磁極組對Pv+之磁極33a與激磁芯22N之角度(距離)和磁極組對Pw+之磁極33a與激磁芯22N之角度(距離)之間,存在以電角度計為120度之差。因此,例如於磁極組對Pv+之磁極33a與激磁芯22N正對時(磁極33a與激磁芯22N之角度(距離)為0度時),磁極組對Pw+之磁極33a位於相對於激磁芯22N以電角度計偏移120度之位置。於第2電樞芯H2中,磁極組對Pv+之磁極34a與激磁芯22S之角度(距離)和磁極組對Pw+之磁極34a與激磁芯22S之角度(距離)之間,存在以電角度計為120度之差。即,如圖14B所示,磁極組對Pv+與磁極組對Pw+以電角度計實質上相隔「360×(n+m/s)」度。
s:相數
m:1以上、s-1以下之整數(其中,s之約數(不包括1)及約數(不包括1)之倍數除外)
n:1以上之整數
於電樞部Am7中,s=3,n=12。又,當設定m=1時,磁極組對Pv+與磁極組對Pw+以電角度計相隔4,440度。該情況針對設置有捲繞方向相同之線圈CL之另外2個磁極組對P之間之角度(例如磁極組對Pu+與磁極組對Pw+之間之角度、磁極組對Pv+與磁極組對Pu+之間之角度)亦同樣如此。此種磁極組對P與激磁部Fs之相對位置亦可應用於線性電機、軸向間隙型之旋轉電機。
又,確保設置有捲繞方向相同之線圈CL之2個磁極組對P之間以機械角計為「(360/p)×(n+m/s)」度。又,該2個磁極組對P之角度以機械角計亦表示為「360/s/c」度。
p:(激磁部之極數)/2
c:針對各相之線圈對之數量
因此,「(360/p)×(n+m/s)」與「360/s/c」實質上相等。電樞部Am7中,激磁部Fs之極數例如為74(p=37)。又,s=3、c=1。因此,設置有捲繞方向相同之線圈CL之相鄰2個磁極組對P之間之角度以機械角計為120度。換言之,以「(360/p)×(n+m/s)」與「360/s/c」實質上相等之方式,來設定激磁部Fs之極數(p×2)、線圈對數(s×c)、磁極33a、34a之數量等。
再者,圖14A及圖14B所示之例中,獲得了於1個磁極組(例如,磁極組G1u-)上捲繞有1個線圈(例如,CLu-)之集中繞組(concentrated winding)之線圈。然而,例如線圈可藉由疊繞組(lap winding)、波形繞組(wave winding)而獲得。
於具有疊繞組之線圈之電樞芯中,例如U+相線圈CLu+捲繞於相鄰之3個磁極組G1w-、G1u+、G1v-,U-相線圈CLu-捲繞於相鄰之3個磁極組G1w+、G1u-、G1v+。剩餘相之線圈CLv+、CLv-、CLw+、CLw-亦同樣捲繞於相鄰之3個磁極組。
於具有波形繞組之線圈之電樞芯中,例如相鄰之3個磁極組G1w+、G1u-、G1v+配置於U+相線圈CLu+(U+相之電線)與U-相線圈CLu-(U-相 之電線)之間。相鄰之3個磁極組G1u-、G1v+、G1w-配置於V+相線圈CLv+(V+相之電線)與V-相線圈CLv-(V-相之電線)之間。相鄰之3個磁極組G1v+、G1w-、G1u+配置於W+相線圈CLw+(W+相之電線)與W-相線圈CLw-(W-相之電線)之間。
又,電樞部Am7所具有之線圈CL之配置並不限於圖中所示之例。例如,因捲繞方向不同而產生相反極之磁場且分別設置有同相之2個線圈CL之2個磁極組對P(例如磁極組對Pu+、Pu-)可於旋轉方向上相鄰。於該情形時,亦可為磁極組對Pv+與磁極組對Pv-亦於旋轉方向上相鄰,磁極組對Pw+與磁極組對Pw-亦於旋轉方向上相鄰。
[相數為偶數之例]
被供給至旋轉電機之交流電流之相數可為偶數。例如,交流電流之相數可為2。圖15A及圖15B示出具有此種構造之旋轉電機所具有之電樞部Am8作為本發明中提出之旋轉電機之另一例。圖15A係電樞部Am8之分解立體圖。圖15B係表示電樞部Am8所具有之磁極之位置的展開圖,圖中之數值係將旋轉方向上之角度(距離)以電角度表示者。此處,以與圖1A所示之旋轉電機M1之電樞部Am1之不同點為中心進行說明。就圖15A及圖15B所示之電樞部Am8未作說明之事項亦可應用旋轉電機M1所具有之構造。此處說明之電樞部之構造不僅應用於圖中所示之徑向間隙型之旋轉電機,亦可應用於線性電機、軸向間隙型之旋轉電機。
於電樞部Am8中,複數個線圈CL如圖15B所示,包含A+相線圈 CLa+、B+相線圈CLb+、A-相線圈CLa-、B-相線圈CLb-。A-相線圈CLa-、及B-相線圈CLb-係捲繞方向與A+相線圈CLa+、B+相線圈CLb+相反之線圈。第1電樞芯H1針對各相具有4個線圈CL。於磁極組G1上捲繞有線圈CL。(圖15A中,作為磁極組G1示出了G1a+、G1a-、G1b+、G1b-)
磁極組G1與於軸向上排列之磁極組G2一起構成磁極組對P。將設置有4個線圈CLa+、CLb+、CLa-、CLb-之4個磁極組對P分別稱為磁極組對Pa+、磁極組對Pb+、磁極組對Pa-、磁極組對Pb-。該等4個磁極組對P具有實質上相同之構造。即,磁極33a、34a之數量於複數個磁極組對Pa+、Pb+、Pa-、Pb-中相同。磁極33a、34a之間隔亦係於複數個磁極組對Pa+、Pb+、Pa-、Pb-中實質上相同。進而,磁極33a、34a之寬度及/或高度亦係於複數個磁極組對Pa+、Pb+、Pa-、Pb-中實質上相同。於複數個磁極組對Pa+、Pb+、Pa-、Pb-之各者設置有芯連結部L。各芯連結部L隔著線圈CL位於與激磁部Fs相反之側,旋轉方向上之芯連結部L之位置與旋轉方向上之磁極組G1、G2之中心一致。當使1個磁極組對P(例如Pa+)以軸線Ax為中心旋轉移動時,便成為另一磁極組對P(例如Pb+、Pa-、Pb-)。
著眼於分別設置有同相且捲繞方向相反之線圈CL之2個磁極組對P。例如,當著眼於磁極組對Pa+與磁極組對Pa-時,於第1電樞芯H1中,磁極組對Pa+之磁極33a與激磁芯22N之角度(距離)和磁極組對Pa-之磁極33a與激磁芯22N之角度(距離)之間存在以電角度計為180度之差。因此,例如於磁極組對Pa+之磁極33a與激磁芯22N正對時(磁極33a與激磁芯22N之角度(距離)為0度時),磁極組對Pa-之磁極33a位於相對於激磁芯 22N以電角度計偏移180度之位置,與激磁芯22S正對。於第2電樞芯H2中亦係於磁極組對Pa+之磁極34a與激磁芯22S之角度(距離)和磁極組對Pa-之磁極34a與激磁芯22S之角度(距離)之間存在以電角度計為180度之差。
即,如圖15B所示,磁極組對Pa+與磁極組對Pa-以電角度計實質上相隔「360×(q+1/2)」度。(q:1以上之整數)
電樞部Am8中,q=8,磁極組對Pa+與磁極組對Pa-以電角度計相隔3,060度。於該說明中,所謂磁極組對Pa+與磁極組對Pa-之間之角度,具體係指旋轉方向上之磁極組G1a+之中心與磁極組G1a-之中心之角度(距離)、旋轉方向上之磁極組G2a+之中心與磁極組G2a-之中心之角度(距離)。該等情況針對其他磁極組對Pb+、Pb-亦同樣如此。再者,旋轉電機M8中,激磁部Fs之極數為68(p=34)。因此,磁極組對Pa+與磁極組對Pa-以機械角計為90度(=3,060/34)之角度(距離)。
著眼於設置有捲繞方向相同之線圈CL之2個磁極組對P。例如,著眼於磁極組對Pa+與磁極組對Pb+。於第1電樞芯H1中,磁極組對Pa+之磁極33a與激磁芯22N之角度(距離)和磁極組對Pb+之磁極33a與激磁芯22N之角度(距離)之間存在以電角度計為90度之差。因此,例如於磁極組對Pa+之磁極33a與激磁芯22N正對時(磁極33a與激磁芯22N之角度(距離)為0度時),磁極組對Pb+之磁極33a位於相對於激磁芯22N以電角度計偏移90度之位置。又,於第2電樞芯H2中,磁極組對Pa+之磁極34a與激磁芯22S之角度(距離)和磁極組對Pb+之磁極34a與激磁芯22S之角 度(距離)之間存在以電角度計為90度之差。即,如圖15B所示,磁極組對Pa+與磁極組對Pb+以電角度計實質上相隔「360×(n+m/s/2)」度。
s:相數
m:1以上、s-1以下之整數(其中,s之約數(不包括1)及約數(不包括1)之倍數除外)
n:1以上之整數
於電樞部Am8中,s=2,n=4。又,當設定m=1時,磁極組對Pa+與磁極組對Pb+以電角度計相隔1,530度。該情況針對設置有捲繞方向相同之2個線圈CL之另一磁極組對P之間之角度(例如,磁極組對Pa-與磁極組對Pb-之間之角度)亦同樣如此。此種磁極組對P與激磁部Fs之相對位置亦可應用於線性電機、軸向間隙型之旋轉電機。
又,確保設置有捲繞方向相同之線圈CL之2個磁極組對P之間以機械角計為「(360/p)×(n+m/s/2)」度。又,該2個磁極組對P之角度以機械角計亦表示為「180/s/c」度。
p:(激磁部之極數)/2
c:針對各相之線圈對之數量
因此,「(360/p)×(n+m/s/2)」與「180/s/c」實質上相等。電樞部Am8中,激磁部Fs之極數例如為68(p=34)。又,s=2、c=2。因此,相鄰2個磁極組對P之間之角度以機械角計為45度。換言之,以「(360/p)×(n+m/s/2)」與「180/s/c」實質上相等之方式,來設定激磁部Fs之極數(p×2)、線圈對數(s×c)、磁極33a、34a之數量等。
[具有部分激磁芯之例]
圖16係表示激磁部Fs之例之剖視圖。(切斷面係平行於旋轉方向之面)如該圖所示,各激磁芯22N、22S可例如由配置於相鄰2個磁鐵之間且於旋轉方向上分離之複數個部分芯構成。具體而言,各激磁芯22N、22S可由在旋轉方向上分離之2個部分激磁芯22f構成,且確保2個部分激磁芯22f之間的間隙K3。如此一來,能夠抑制激磁芯22N、22S與磁鐵Mg中尺寸誤差之累積,從而提昇激磁芯22N、22S與磁鐵Mg之位置精度。圖16所示之激磁部Fs係配置於徑向上之電樞部之外側的激磁部。因此,磁鐵Mg及部分激磁芯22f之寬度於徑向上固定,而間隙K3則是朝徑向之外側逐漸變大。藉此,激磁部Fs整體成為圓筒狀。
如圖16所示,間隙K3中例如填充有非磁性且絕緣性之材料。例如,激磁芯22N、22S與磁鐵Mg藉由固定部23而相互固定。固定部23例如由樹脂形成。相鄰之部分激磁芯22f之間的間隙K3中填充有固定部23。根據該構造,能夠提昇激磁芯22N、22S之位置精度,且能提昇旋轉電機之組裝作業之作業性。即,當激磁部之極數變多,激磁芯22N、22S間之距離(機械角)變小時,則激磁芯22N、22S之位置精度對旋轉電機之性能的影響變大。又,若因極數增加使得零件數增多,且其等以密接狀態固定,則有可能會產生零件之尺寸誤差之累積,導致激磁芯之位置精度降低。相對於此,圖16所例示之激磁部Fs之構造中,由於各激磁芯22N、22S由2個部分激磁芯22f構成,且該2個部分激磁芯22f之間設置有間隙K3,故能夠抑制尺寸誤差之累積,提昇激磁芯22N、22S與磁鐵Mg之位置精度。又,由於在旋轉電機之組裝作業時能夠將激磁部Fs一體地進行處理, 故能夠提昇組裝作業之作業性。
激磁部Fs之製造過程中,例如複數個磁鐵Mg與複數個部分激磁芯22f藉由治具或固定具而定位。其後,藉由非磁性且絕緣性之材料(具體而言,樹脂23)進行鑄模而加以固定。此時,既可為全部磁鐵Mg與全部的部分激磁芯22f被定位且藉由樹脂23而鑄模,亦可為激磁部Fs被分割成複數個部分且各自藉由樹脂23而鑄模。於該情形時,各自經鑄模而成之複數個部分於旋轉方向上排列並相互固定而構成環狀之激磁部Fs。亦可為複數個部分之各者固定於固定構件而構成環狀之激磁部Fs。
各部分激磁芯22f與磁鐵Mg之表面(N極面、S極面)接近地配置。各部分激磁芯22f亦可與磁鐵Mg之表面(N極面、S極面)接觸。各部分激磁芯22f亦可藉由接著材而固定於磁鐵Mg之表面。藉此,磁鐵Mg與激磁芯22N、22S之間的間隙消失,從而能夠防止磁力降低。
各部分激磁芯22f由積層鋼板形成。即,各部分激磁芯22f由在旋轉方向上積層之複數個鋼板22e形成。於本說明書中,「複數個鋼板22e積層之方向」不僅包含以軸線Ax為中心之真正之旋轉方向,而且包含部分激磁芯22f之位置上的以軸線Ax為中心之圓之切線之方向。鋼板22e之旋轉方向上之寬度(鋼板之厚度)於構成部分激磁芯22f之複數個鋼板22e中相同。再者,各部分激磁芯22f亦可由僅1片鋼板構成。
再者,上述激磁部Fs之構造亦可應用於如圖10所示配置於旋轉電機 之徑向上之電樞部內側的激磁部Fs。又,亦可應用於下述之線性電機或軸向間隙型之旋轉電機。
再者,於各激磁芯22N、22S中,部分激磁芯22f可由軟磁性之壓粉材料形成。於該情形時,可於構成各激磁芯22N、22S之2個部分激磁芯22f之間的間隙中填充非磁性且絕緣性之材料。例如,激磁芯22N、22S與磁鐵Mg藉由樹脂而鑄模,於間隙中填充樹脂。作為進而其他例,各激磁芯22N、22S亦可不具有複數個部分激磁芯22f。於該情形時,各部分激磁芯22f亦可由軟磁性之壓粉材料而非積層鋼板來形成。
[線性電機]
本發明中提出之電氣機械之構造可應用於電樞部與激磁部能夠在沿直線之方向上相對移動之線性電機。圖17係表示線性電機M10作為應用本發明中提出之構造之線性電機之例的立體圖。
再者,於線性電機M10中亦可應用上文說明的具有部分芯之電樞芯、利用軟磁性之壓粉材料之電樞芯、針對各相具有捲繞方向不同之2個線圈CL的電樞芯、於磁極之端部具有突出部之電樞芯等。
線性電機M10具有激磁部Fs及電樞部Am10。激磁部Fs與電樞部Am10能夠在沿著直線之方向(機械動作方向,圖17中為Y1-Y2方向)上相對移動。(以下,將Y1-Y2方向稱為「前後方向」)例如,於供搭載線性電機M10之裝置所具備之構造物固定激磁部Fs,電樞部Am10以於前後方向上 移動之方式被引導。於該情形時,激磁部Fs具有與電樞部Am10之可動範圍相對應之長度。亦可與此相反地,於供搭載線性電機M10之裝置所具備之構造物固定電樞部Am10,激磁部Fs以於沿著直線之方向上移動之方式被引導。
激磁部Fs具有於前後方向上排列之複數個磁鐵Mg。各磁鐵Mg於前後方向上磁化。激磁部Fs中之磁鐵Mg與旋轉電機M1等所具有之激磁部Fs同樣地,以相同極性之表面(磁極面)彼此相向之方式配置。於相鄰2個激磁芯22N、22S之間配置有磁鐵Mg。各激磁芯22N、22S可由在前後方向上分離之部分激磁芯22f構成。部分激磁芯22f既可由積層鋼板形成,亦可由軟磁性之壓粉材料形成。
電樞部Am10具有於左右方向(圖17中為X1-X2方向)上排列之複數個電樞芯H1、H2及芯連結部L。如圖所示,電樞部Am10例如具有第1電樞芯H1及2個第2電樞芯H2。第1電樞芯H1配置於2個第2電樞芯H2之間。第1電樞芯H1與第2電樞芯H2僅藉由芯連結部L而磁性耦合,於除芯連結部L以外之區域中磁性分離。
電樞部Am10可藉由樹脂而鑄模。於該情形時,可在第1電樞芯H1與第2電樞芯H2之間的間隙中填充將電樞芯H1、H2鑄模之樹脂。構成電樞部Am10之電樞芯之數量並不限於圖中所示之例。電樞部Am10可由例如1個第1電樞芯H1與1個第2電樞芯H2構成。電樞芯H1、H2例如為複數個電磁鋼板於左右方向上疊放而成之積層鋼板。
如圖17所示,第1電樞芯H1具有於前後方向上排列之複數個磁極組G1,複數個磁極組G1之各者具有於前後方向上排列之複數個磁極33a。第2電樞芯H2亦具有於前後方向上排列之複數個磁極組G2。複數個磁極組G2之各者具有於前後方向上排列之複數個磁極34a。各線圈CL捲繞於構成磁極組G1之磁極33a。
第1電樞芯H1具有於前後方向延伸之磁軛部33c。又,第2電樞芯H2具有於前後方向延伸之磁軛部34c。複數個磁極33a、34a從磁軛部33c、34c朝向激磁部Fs突出,於磁軛部33c、34c之激磁部Fs側形成有磁極組G1、G2。於前後方向上排列之複數個磁極組G1經由磁軛部33c而磁性相連。又,於前後方向上排列之複數個磁極組G2亦經由磁軛部34c而磁性相連。
線性電機M10例如為以三相交流驅動之線性馬達,於第1電樞芯H1設置有U相線圈CLu、V相線圈CLv(未圖示)、W相線圈CLw(未圖示)。該等3個線圈CL分別設置於3個磁極組G1。對線性電機供給之交流之相數並不限於3。
如圖17所示,第2電樞芯H2之磁極組G2相對於第1電樞芯H1之磁極組G1位於左右方向,與磁極組G1一起構成磁極組對P。構成磁極組G1之磁極33a與構成磁極組G2之磁極34a之位置關係可與旋轉電機M1和磁極33a、34a之關係相同。即,磁極組G1之磁極33a之位置係從磁極 組G2之磁極34a之位置以電角度計偏移例如180度之位置。
芯連結部L於左右方向上延伸,將電樞芯H1、H2磁性耦合。線性電機M10具有隔開間隔而於前後方向上排列之複數個芯連結部L。複數個芯連結部L設置於複數個磁極組對P(前後方向上之位置相互對應之磁極組G1、G2之對)之各者。因此,於第1電樞芯H1之磁極組G1與第2電樞芯H2之磁極組G2之間形成有經由芯連結部L之磁路。
如上所述,電樞部Am10具有1個第1電樞芯H1與2個第2電樞芯H2。芯連結部L將該等3個電樞芯(H1、H2)磁性耦合。各芯連結部L從右側之第2電樞芯H2之右端延伸至左側之第2電樞芯H2之左端。亦可不同於此,電樞部Am10具有於左右方向上排列之2根芯連結部L。而且,亦可為第1芯連結部L將第1電樞芯H1與一第2電樞芯H2耦合,第2芯連結部L將第1電樞芯H1與另一第2電樞芯H2耦合。
芯連結部L隔著磁極組G1、G2及設置於其等之線圈CL而位於與激磁部Fs相反之側。於圖17中,激磁部Fs配置於電樞芯H1、H2之下側,芯連結部L配置於電樞芯H1、H2之上側。藉此,能夠抑制流動於在前後方向上分離之2個磁極組G1及在前後方向上分離之2個磁極組G2之磁通Φ1、Φ2(參照圖3B)與流動於芯連結部L之磁通Φ7(參照圖3B)發生干擾。
芯連結部L係包含在相對於電樞芯H1、H2之鋼板之積層方向交叉之 方向上積層之複數個鋼板的積層鋼板。具體而言,芯連結部L係包含有於前後方向上積層之複數個鋼板的積層鋼板。藉此,能夠抑制於芯連結部L之鋼板產生感應電流。
芯連結部L將磁軛部33c、34c磁性耦合。於電樞部Am10中,磁軛部33c、34c於與激磁部Fs相反之側之面(圖17之例中為電樞芯H1、H2之上表面)具有嵌合孔33g、34g。芯連結部L嵌入至該嵌合孔33g、34g。嵌合孔33g、34g朝與構成電樞芯H1、H2之鋼板之積層方向交叉之方向開口。嵌合孔33g、34g朝向與激磁部Fs相反之側(朝向上側)開口。藉由該構造,能夠防止因流動於芯連結部L之磁通而於電樞芯H1、H2產生感應電流。
亦可不同於電樞部Am10,供芯連結部L嵌入之嵌合孔為與圖1A之旋轉電機M1同樣貫通磁軛部33c、34c且具有閉合之內表面之嵌合孔。即,嵌合孔亦可不朝上方開口。於該情形時,亦可形成從嵌合孔朝向激磁部Fs延伸之狹縫S3、S4(參照圖1C及圖1D)。
作為進而其他例,芯連結部L亦可與任一電樞芯H1、H2一體地形成。於電樞部Am10中,電樞芯H1、H2之一者或兩者可由軟磁性之壓粉材料形成。於該情形時,由壓粉材料形成之電樞芯與芯連結部可一體地形成。
前後方向上之芯連結部L之寬度可小於前後方向上之磁極組G1、G2 之寬度。因此,能更有效地形成經由芯連結部L流動於構成磁極組對P之2個磁極組G1、G2之間的磁通Φ7(參照圖3B)與流動於在前後方向上分離之2個磁極組G1(及於前後方向上分離之2個磁極組G2)之間的磁通Φ1、Φ2(參照圖3B)之兩者。
例如,與圖1C及圖1D所示之例同樣較佳為,構成各磁極組G1之複數個磁極33a中位於前端之1個或複數個磁極33a位於較芯連結部L之前端更靠前方,複數個磁極33a中位於後端之1個或複數個磁極33a位於較芯連結部L之後端更靠後方。同樣較佳為,構成各磁極組G2之複數個磁極34a中位於前端之1個或複數個磁極34a位於較芯連結部L之前端更靠前方,複數個磁極34a中位於後端之1個或複數個磁極34a位於較芯連結部L之後端更靠後方。
線性電機M10與上文說明之旋轉電機(例如,旋轉電機M1)同樣具有2種磁路。即,第1磁路包含於前後方向上分離之2個磁極組G1、於前後方向上分離之2個磁極組G2、和磁極組G1與磁極組G2對向之激磁芯22N、22S、及激磁芯22N、22S之間之磁鐵Mg。例如,如圖3B所例示,於激磁部Fs之激磁芯22N與磁極組G1u之磁極33a之角度差為0度(電角度)之狀態下,於第1磁路上藉由磁鐵Mg而形成有磁通Φ1、Φ2。
第2磁路包含芯連結部L、於左右方向上排列且經由芯連結部L而磁性耦合之磁極組G1、G2、和磁極組G1與磁極組G2對向之激磁芯22N、22S、及激磁芯22N、22S之間之磁鐵Mg。例如,如圖3B所例示,於激 磁部Fs之激磁芯22N與磁極組G1u之磁極33a之角度差為0度(電角度)之狀態下,於第2磁路上藉由磁鐵Mg形成有磁通Φ7。磁通Φ1、Φ2、Φ7通過設置於磁極組G1之線圈CL之內側。
根據此種線性電機M10,不再需要將各電樞芯H1、H2於前後方向上進行磁性分割。因此,能夠增加電樞芯H1、H2之強度。又,在包含芯連結部L之磁路、及包含有於前後方向上排列之2個磁極組G1、G2之磁路形成磁通。因此,能夠抑制磁路之磁飽和。結果,例如會使磁軛部33c、34c之寬度變窄,從而容易實現電樞部Am10之小型化、輕量化。尤其是於增加構成1個磁極組G1、G2之磁極33a、34a之數量之情形時,該效果變得顯著。又,由於能夠在不增加磁軛部33c、34c之寬度的情況下增加使磁路飽和之磁通,故而能夠增加供給至線圈CL之電流,增大旋轉電機之輸出轉矩。
[相對於激磁部位於不同方向之複數個電樞芯]
於上文說明之電氣機械(例如,圖1A中例示之旋轉電機M1)中,複數個電樞芯H1、H2相對於激磁部Fs位於相同方向。亦可不同於此,第1電樞芯H1相對於激磁部Fs之第1面位於第1方向,第2電樞芯H2相對於激磁部Fs之第2面位於第2方向。此處,第1方向與第2方向例如互為反向之2個方向、或相互交叉之2個方向。於該構造中亦可為,電樞部具有將複數個電樞芯H1、H2磁性耦合之芯連結構造(例如,於機械動作方向上排列之複數個芯連結部L)。此種構造既可應用於旋轉電機,亦可應用於線性電機。
以下,以第1方向與第2方向之間之角度為180度之構造(即,第1方向與第2方向互為反向之構造)及第1方向與第2方向之間之角度為90度之構造為例,參照圖進行說明。第1方向與第2方向之角度並不限於該等,可為小於90度之角度,亦可為大於90度且小於180度之角度。
[電樞芯隔著激磁部配置於相反側之例]
圖18A~圖18C示出徑向間隙型之旋轉電機M21作為具有相對於激磁部Fs而言之相對位置不同之第1電樞芯H1與第2電樞芯H2的電氣機械之例。圖18A係旋轉電機M21之立體圖,圖18B係旋轉電機M21之分解立體圖。圖18C係表示形成於旋轉電機M21之磁通之圖。以下,以與圖1A中說明之旋轉電機M1之不同點為中心進行說明。就圖18A~圖18C所示之旋轉電機M21未作說明之事項可應用圖1A之例。
如圖18A所示,於旋轉電機M21中,第1電樞芯H1與第2電樞芯H2隔著激磁部Fs配置於互為相反之側。激磁部Fs為筒狀。第1電樞芯H1配置在相對於激磁部Fs之外周面(第1面)而言之徑向上之外側(第1方向),第2電樞芯H2配置在相對於激磁部Fs之內周面(第2面)而言之徑向之內側(第2方向)。激磁部Fs之激磁芯22N、22S較理想為於該內側與外側之兩者露出。藉此,能夠降低激磁部Fs與電樞芯H1、H2之間之磁阻。再者,亦可與旋轉電機M21相反地,第1電樞芯H1位於相對於激磁部Fs之內周面而言之徑向上之內側,第2電樞芯H2位於相對於激磁部Fs之外周面而言之徑向之外側。
如圖18B所示,第1電樞芯H1具有於旋轉方向上排列之複數個磁極組G1,其等經由磁軛部33c而磁性耦合。旋轉電機M21例如為以三相交流動作之旋轉電機,於第1電樞芯H1設置有U相線圈CLu、V相線圈CLv、W相線圈CLw。該等3個線圈CLu、CLv、CLw分別設置於3個磁極組G1u、G1v、G1w。3個線圈CL之捲繞方向可相同。磁極組G1具有複數個磁極33a,其等與激磁部Fs之激磁芯22N、22S於徑向上對向。第2電樞芯H2亦具有於旋轉方向上排列之複數個磁極組G2,其等經由磁軛部34c而磁性耦合。磁極組G2具有複數個磁極34a,其等與激磁部Fs之激磁芯22N、22S於徑向上對向。隔著激磁部Fs而對向之2個磁極組G1、G2構成磁極組對P。圖中所示之例中,各磁極組G1由5個磁極33a構成,各磁極組G2由6個磁極34a構成。構成各磁極組G1、G2之磁極33a、34a之數量並不限於此。
於旋轉電機M21中,激磁部Fs之極數例如為76(p=38)。相鄰磁極組對P間之電角度表示為360×(n+m/s),例如為2,280度。又,相鄰磁極組對P間之機械角表示為(360/p)×(n+m/s)」,與「360/s/c」實質上一致。該機械角於旋轉電機M21中例如為60度(旋轉電機M21中,s=3、m=1、n=6、及c=2)。
如圖18B所示,電樞部Am21具有隔開間隔而於旋轉方向上排列之複數個芯連結部L。複數個芯連結部L設置於複數個磁極組對P之各者。磁極組G1、G2形成於磁軛部33c、34c之激磁部Fs側。各芯連結部L將磁軛 部33c、34c磁性耦合。又,旋轉方向上之芯連結部L之位置與構成磁極組對P之磁極組G1、G2之位置對應。具體而言,旋轉方向上之芯連結部L之中心與旋轉方向上之磁極組G1、G2之中心之位置一致。
如圖18B所示,磁軛部33c具有隔著磁極組G1位於與激磁部Fs相反之側的嵌合孔33h,磁軛部34c具有隔著磁極組G2位於與激磁部Fs相反之側的嵌合孔34h。嵌合孔33h、34h係於軸向上貫通電樞芯H1、H2之孔。各芯連結部L之端部於軸向上嵌入至嵌合孔33h、34h,將磁軛部33c、34c磁性耦合。芯連結部L之兩端部隔著線圈CL位於互為相反之側。各芯連結部L具有於徑向上延伸之延伸部L3、及從延伸部L3之兩端部沿軸向延伸之嵌合部L1、L2。嵌合部L1嵌入至第1電樞芯H1之嵌合孔33h,嵌合部L2嵌入至第2電樞芯H2之嵌合孔34h。
形成於電樞部Am21之磁通與參照圖3B進行說明之磁通實質上相同。具體而言,如圖18C所示,於激磁部Fs之激磁芯22N與磁極組G1u之磁極33a之角度差為0度(電角度)之狀態下,在電樞部Am21與激磁部Fs形成磁鐵Mg之磁通Φ1、Φ2、Φ7。供形成磁通Φ1之第1磁路例如包含第1電樞芯H1之磁極組G1u、G1v、第2電樞芯H2之磁極組G2u、G2v、激磁芯22N、22S、及該激磁芯22N、22S之間之磁鐵Mg。同樣地,第1磁路之另一個係供形成磁通Φ2之磁路,該迴路包含第1電樞芯H1之磁極組G1u、G1w、第2電樞芯H2之磁極組G2u、G2w、激磁芯22N、22S、及該2個激磁芯之間之磁鐵Mg。流動有磁通Φ7之第2磁路之一包含第1電樞芯H1之磁極組G1u、芯連結部L、第2電樞芯H2之磁極組G2u、激磁芯 22N、22S、及該2個激磁芯22N、22S之間之磁鐵Mg。
根據此種旋轉電機M21,不同於先前之旋轉電機,無需將各電樞芯H1、H2在旋轉方向上進行磁性分割。因此,能夠增加電樞芯H1、H2之強度。又,於包含芯連結部L之磁路與包含有在旋轉方向上分離之2個磁極組(例如,磁極組G1u、G1v)之磁路該2種迴路形成磁通。因此,能夠抑制磁路之磁飽和。結果,例如會使磁軛部33c、34c之寬度變窄,從而容易實現電樞部Am21之小型化、輕量化。尤其是於增加構成1個磁極組G1、G2之磁極33a、34a之數量之情形時,該優點變得顯著。又,由於能夠在不增加磁軛部33c、34c之寬度的情況下增加使磁路飽和之磁通,故而能夠增加供給至線圈CL之電流,增大旋轉電機之輸出轉矩。
於電樞部Am21之第1電樞芯H1中較佳為,構成各磁極組G1之複數個磁極33a中至少分別位於兩端的2個磁極33a位於較芯連結部L之兩端部更靠外側(順時針方向及逆時針方向)。同樣地,於電樞部Am21之第2電樞芯H2中亦較佳為,構成各磁極組G2之複數個磁極34a中至少分別位於兩端的2個磁極34a位於較芯連結部L之兩端部更靠外側(順時針方向及逆時針方向)。如此一來,容易形成流動於在旋轉方向上分離之2個磁極組之間的磁通Φ1、Φ2。
如圖18A所示,於第1電樞芯H1,形成有從各嵌合孔33h延伸且與包圍各嵌合孔33h之閉曲線交叉的狹縫S3。同樣地,於第2電樞芯H2,形成有從各嵌合孔34h延伸且與包圍各嵌合孔34h之閉曲線交叉之狹縫 S4。藉由該狹縫S3、S4能夠防止於各芯連結部L之周圍產生感應電流。狹縫S3、S4較理想為如圖18A所示,到達朝向激磁部Fs側之開口。
又,通過複數個嵌合孔33h與複數個磁極組G1之間且以軸線Ax為中心通過第1電樞芯H1整體之閉合電路被狹縫S3遮斷。又,通過複數個嵌合孔34h與複數個磁極組G2之間且以軸線Ax為中心通過第2電樞芯H2整體之閉合電路被狹縫S4遮斷。因此,能夠藉由狹縫S3、S4防止於電樞芯H1、H2產生旋轉方向之感應電流。
再者,於第1電樞芯H1,亦可如圖19所示,形成朝相對於第1電樞芯H1之鋼板之積層方向交叉之方向開口的嵌合孔33g。於該圖之例中,嵌合孔33g形成於第1電樞芯H1之外周面,朝向與激磁部Fs相反之側開口。又,亦可如圖19所示,於第2電樞芯H2亦形成有朝相對於第2電樞芯H2之鋼板之積層方向交叉之方向開口的嵌合孔34g。於該圖之例中,嵌合孔34g形成於第2電樞芯H2之內周面,朝向與激磁部Fs相反之側開口。於該構造中,亦能夠防止於各芯連結部L之周圍產生感應電流。
於圖19之構造中,亦可為狹縫S5形成於第1電樞芯H1,狹縫S6形成於第2電樞芯H2。狹縫S5、S6和通過於旋轉方向上排列之複數個磁極組G1、G2與複數個嵌合孔33g、34g之間且包圍軸線Ax之閉曲線交叉。能夠藉由狹縫S5、S6防止於電樞芯H1、H2之整體產生旋轉方向之感應電流。圖19之例中,狹縫S5、S6從嵌合孔33g、34g延伸,到達朝向激磁部Fs之開口。
亦可不同於圖19之例,狹縫S5形成於相鄰2個磁極組G1之間,且於第1電樞芯H1之與激磁部Fs側之面為相反側之面開口。又,亦可為狹縫S6形成於相鄰2個磁極組G2之間,且於第2電樞芯H2之與激磁部Fs側之面為相反側之面開口。
圖20係表示旋轉電機M21所具有之激磁部Fs之例的剖視圖。其切斷面係相對於軸線正交之面。圖20所示之激磁部Fs具有由在機械動作方向(該圖中為旋轉方向)上積層之電磁鋼板形成之激磁芯22N、22S。激磁芯22N、22S不同於圖16所例示之激磁部Fs,其係於激磁部Fs之內周面與外周面露出。藉此,能夠降低第1電樞芯H1與激磁部Fs之間之磁阻及第2電樞芯H2與激磁部Fs之間之磁阻。
激磁部Fs中,各激磁芯22N、22S分別具有由複數個電磁鋼板形成之2個部分激磁芯22f。於2個部分激磁芯22f之間填充有固定部23。固定部23例如由非磁性且絕緣性之材料(例如樹脂)形成。磁鐵Mg之寬度朝向外周面逐漸變大。亦可不同於此,固定部23之寬度朝向外周面逐漸變大,部分激磁芯22f之寬度朝向外周面逐漸變大。
[電樞芯配置於相反側之線性電機]
圖18A及圖18B中揭示之電樞芯之配置亦可應用於電樞部與激磁部能夠於沿直線之方向上相對移動之線性電機。圖21A及圖21B係表示線性電機之例之圖。圖21A係線性電機M22之立體圖,圖21B係線性電機M22 之分解立體圖。於圖21A中,省略了激磁部Fs之一部分與第2電樞芯H2之一部分。此處,以與圖18A及圖18B所例示之徑向間隙型之旋轉電機M21之不同點為中心進行說明。就線性電機M22未作說明之事項可應用旋轉電機M21之構造。
如圖21A所示,於線性電機M22中,激磁部Fs與電樞部Am22能夠在沿著直線之方向(圖21A中為Y1-Y2方向)上相對移動。(線性電機M22中,Y1-Y2方向為機械動作方向,以下稱為前後方向)例如,將激磁部Fs之位置固定,電樞部Am22於前後方向上往返移動。於該情形時,激磁部Fs可具有與電樞部Am22之可動範圍對應之長度。
如圖21A所示,第1電樞芯H1與第2電樞芯H2於左右方向(圖21A中為X1-X2方向)上隔著激磁部Fs配置於互為相反之側。第1電樞芯H1相對於激磁部Fs之左面(圖21A中為朝著X2方向之面)配置於左側,第2電樞芯H2相對於激磁部Fs之右面(圖21A中為朝著X1方向之面)配置於右側。激磁芯22N、22S可於右側與左側之兩者露出。藉此,能夠降低電樞芯H1、H2與激磁部Fs之磁阻。
如圖21B所示,第1電樞芯H1具有於前後方向上排列之複數個磁極組G1(G1u、G1v、G1w)。複數個磁極組G1之各者具有於前後方向上排列且朝向激磁部Fs突出之複數個磁極33a。線性電機M22例如為以三相交流動作之線性馬達,於第1電樞芯H1設置有U相線圈CLu、V相線圈CLv、W相線圈CLw。該等3個線圈CL分別設置於3個磁極組G1。3個 線圈CL之捲繞方向可相同。第2電樞芯H2亦具有於前後方向上排列之複數個磁極組G2。複數個磁極組G2之各者具有於前後方向上排列且朝向激磁部Fs突出之複數個磁極34a。圖中所示之例中,僅於第1電樞芯H1設置有線圈CL,但亦可於第1電樞芯H1與第2電樞芯H2之兩者設置線圈CL。
電樞芯H1、H2由在與電樞芯H1、H2對向之方向(左右方向)及機械動作方向(前後方向)之兩者正交之方向(上下方向)上積層的複數個電磁鋼板形成。亦可不同於此,電樞芯H1、H2之一者或兩者由軟磁性之壓粉材料形成。
如圖21A所示,電樞部Am21具有隔開間隔而於前後方向上排列之複數個芯連結部L。複數個芯連結部L設置於複數個磁極組對P(隔著激磁部Fs而對向之磁極組G1、G2之對)之各者。第1電樞芯H1之磁極組G1相對於磁軛部33c位於激磁部Fs側,第2電樞芯H2之磁極組G2相對於磁軛部34c位於激磁部Fs側。各芯連結部L將磁軛部33c、34c磁性耦合。前後方向上之芯連結部L之位置與前後方向上之磁極組對P之位置相互對應。
如圖21B所示,磁軛部33c具有隔著磁極組G1位於與激磁部Fs相反之側之嵌合孔33g,磁軛部34c具有隔著磁極組G2位於與激磁部Fs相反之側之嵌合孔34g。嵌合孔33g、34g朝相對於電樞芯H1、H2之鋼板之積層方向交叉之方向(即,朝向與激磁部Fs相反之側)開口。各芯連結部L 之端部嵌入至嵌合孔33g、34g,將磁軛部33c、34c磁性耦合。各芯連結部L如圖21B所示,具有於左右方向上延伸之延伸部L3及從延伸部L3之兩端部向下方延伸之嵌合部L1、L2。嵌合部L1、L2分別嵌入至嵌合孔33g、34g。由於嵌合孔33g、34g開口,故而能夠防止因通過各芯連結部L之磁通而於各芯連結部L之周圍產生感應電流。
如圖21A所示,芯連結部L配置於線圈CL之上方。亦可不同於此,電樞部Am22針對各磁極組對P具有位於線圈CL上方之芯連結部L及位於線圈CL下方之芯連結部L。
線性電機M22亦與上文說明之旋轉電機(例如,旋轉電機M1)同樣,具有2種磁路。即,第1磁路包含有於前後方向上分離之2個磁極組G1、於前後方向上分離之2個磁極組G2、和磁極組G1與磁極組G2對向之激磁芯22N、22S、及激磁芯22N、22S之間之磁鐵Mg。第2磁路包含芯連結部L、於左右方向上相向且經由芯連結部L而磁性耦合之磁極組G1、G2、和磁極組G1與磁極組G2對向之激磁芯22N、22S、及激磁芯22N、22S之間之磁鐵Mg。
如圖21A所示,前後方向上之芯連結部L之寬度小於前後方向上之磁極組G1、G2之寬度。例如較佳為,構成各磁極組G1之複數個磁極33a中位於前端之1個或複數個磁極33a位於較芯連結部L之前端更靠前方,複數個磁極33a中位於後端之1個或複數個磁極33a位於較芯連結部L之後端更靠後方。同樣較佳為,構成各磁極組G2之複數個磁極34a中位於 前端之1個或複數個磁極34a位於較芯連結部L之前端更靠前方,複數個磁極34a中位於後端之1個或複數個磁極34a位於較芯連結部L之後端更靠後方。
線性電機M22之電樞芯H1、H2如上所述為積層鋼板。於上下方向上積層之複數個鋼板中位於積層方向之端部之鋼板可於各磁極33a、34a具有向上方或下方延伸之突出部。圖22係表示此種磁極33a之例的圖。該圖所示之例中,位於磁極33a之端部之鋼板具有於積層方向上延伸之突出部33n。突出部33n可藉由鋼板之彎折而形成。此種突出部33n既可形成在位於積層方向(上下方向)上之一端部(例如上端)之1個或複數個鋼板及位於積層方向上之另一端部(例如下端)之1個或複數個鋼板之兩者,亦可僅形成於其中任一者。其他例中,突出部33n亦可不必藉由鋼板之彎折而形成。例如,磁極33a之積層方向上之端部亦可由具有突出部33n之軟磁性之壓粉材料而非電磁鋼板形成。圖22所示之構造亦可應用於第2電樞芯H2。
[磁軛部與磁極被分割之例]
線性電機中之電樞芯H1、H2亦可具有由電磁鋼板形成之磁軛部分芯、及由電磁鋼板形成且嵌入至形成於磁軛部分芯之嵌合孔的磁極芯。圖23係表示具有此種電樞芯H1、H2之線性電機M23之圖。此處,對與圖21A及圖21B所示之線性電機M22之不同點進行說明。關於就圖23所示之線性電機M23未作說明之事項(例如,磁極組對P間之距離(電角度)或激磁部Fs之構造),可應用上文說明之其他電氣機械之構造。再者,圖23中,為了表示第2電樞芯H2,省略了第1電樞芯H1之一部分及激磁部Fs之一部 分。
如圖23所示,第1電樞芯H1具有作為包含有於左右方向(X1-X2方向)上積層之複數個鋼板之積層鋼板的磁軛部分芯33G。又,第1電樞芯H1具有於前後方向(Y1-Y2方向)上排列之複數個磁極芯33J。各磁極芯33J係包含有於上下方向(Z1-Z2方向)上積層之複數個鋼板的積層鋼板。磁軛部分芯33G之鋼板與磁極芯33J之鋼板正交。於磁軛部分芯33G,形成有於前後方向上排列之複數個嵌合孔。磁極芯33J分別嵌入至複數個嵌合孔,與磁軛部分芯33G磁性耦合。磁極芯33J中之從磁軛部分芯33G之表面朝向激磁部Fs突出之部分為磁極33a。複數個磁極33a(5個磁極33a)構成磁極組G1,於各磁極組G1設置有線圈CL。
如圖23所示,第2電樞芯H2具有作為包含有於左右方向上積層之複數個鋼板之積層鋼板的磁軛部分芯34G。又,第2電樞芯H2具有於前後方向上排列之複數個磁極芯34J。各磁極芯34J係包含有於上下方向上積層之複數個鋼板之積層鋼板。即,磁軛部分芯34G之鋼板與磁極芯34J之鋼板正交。於磁軛部分芯34G形成有於前後方向上排列之複數個嵌合孔。磁極芯34J分別嵌入至複數個嵌合孔,與磁軛部分芯34G磁性耦合。磁極芯34J中之從磁軛部分芯34G之表面朝向激磁部Fs突出之部分為磁極34a。於線性電機M23中,由6個磁極34a構成磁極組G2。
磁極芯33J、34J之鋼板於和前後方向(機械動作方向)與左右方向(電樞芯H1、H2之對向方向)之兩者交叉之方向上,具體而言於上下方向上積 層。不同於線性電機M23之例,於磁極芯之鋼板在機械動作方向上積層之情形時,容易在位於機械動作方向之端部之鋼板產生感應電流。相對於此,線性電機M23中,由於磁極芯33J、34a之鋼板在上下方向上積層,故而能夠抑制此種感應電流之產生。
於磁軛部分芯33G、34G,如圖23所示形成有從嵌入有各磁極芯33J、34J之嵌合孔延伸之狹縫S7、S8。線性電機M23之例中,在分別嵌入有相鄰2個磁極芯33J之嵌合孔之間形成有狹縫S7。同樣地,在分別嵌入有相鄰2個磁極芯34J之嵌合孔之間形成有狹縫S8。藉由該狹縫S7、S8,能夠防止因流動於磁極芯33J、34J之磁通而於磁軛部分芯33G、34G產生感應電流。狹縫S7、S8亦可不同於圖23所示之例,從嵌合孔朝向磁軛部分芯33G、34G之緣延伸。
如圖23所示,電樞部Am23具有隔開間隔而於前後方向上排列之複數個芯連結部L。複數個芯連結部L設置於複數個磁極組對P(隔著激磁部Fs而對向之磁極組G1、G2之對)之各者。前後方向上之芯連結部L之位置與前後方向上之磁極組對P之位置相互對應。磁極組G1、G2(磁極芯33J、34J中之從磁軛部分芯33G、34G突出之部分)相對於磁軛部分芯33G、34G位於激磁部Fs側。芯連結部L與磁軛部分芯33G、34G磁性耦合。詳細而言,於磁軛部分芯33G、34G之上表面形成有貫通磁軛部分芯33G、34G之嵌合孔33g、34g。該嵌合孔33g、34g中嵌入並保持有芯連結部L。
芯連結部L係包含有於前後方向上積層之複數個鋼板之積層鋼板。根 據鋼板之該配置、積層,能夠抑制於芯連結部L產生感應電流。
如圖23所示,嵌合孔33g、34g朝相對於構成磁軛部分芯33G、34G之鋼板之積層方向交叉之方向開口。具體而言,嵌合孔33g、34g朝上方開口。因此,能夠防止於各芯連結部L周圍產生感應電流。芯連結部L位於線圈CL及激磁部Fs之上方。電樞部Am23可具有位於線圈CL及激磁部Fs上方之芯連結部L以及位於線圈CL及激磁部Fs下方之芯連結部L。
如圖23所示,於線性電機M23中,各芯連結部L可具有於左右方向(電樞芯H1、H2之對向方向)上排列之第1部分芯L5及第2部分芯L6。第1部分芯L5嵌入至第1電樞芯H1之嵌合孔33g,第2部分芯L6嵌入至第2電樞芯H2之嵌合孔34g。根據該構造,能夠簡化線性電機M23之組裝作業。
於線性電機M23中亦與上文說明之旋轉電機(例如,旋轉電機M1)同樣,具有2種磁路。即,第1磁路包含有於前後方向上分離之2個磁極組G1、於前後方向上分離之2個磁極組G2、和磁極組G1與磁極組G2對向之激磁芯22N、22S、及激磁芯22N、22S之間之磁鐵Mg。第2磁路包含芯連結部L、於左右方向上相向且經由芯連結部L而磁性耦合之磁極組G1、G2、和磁極組G1與磁極組G2對向之激磁芯22N、22S、及激磁芯22N、22S之間之磁鐵Mg。
[具有由壓粉材料形成之電樞芯的線性電機]
電樞芯H1、H2可由軟磁性之壓粉材料形成。圖24A及圖24B係表示線性電機M24作為此種電氣機械之例的立體圖。於圖24A及圖24B中,省略了激磁部Fs之一部分與第1電樞芯H1之一部分。以下,以與上文說明之線性電機之不同點為中心進行說明。關於就圖24A及圖24B所示之線性電機M24未作說明之事項(例如,磁極組對P間之距離(電角度)或激磁部Fs之構造),可應用上文說明之其他電氣機械之構造。
如圖24B所示,電樞部Am24具有於左右方向(X1-X2方向、相對於機械動作方向交叉之方向)上相向之第1電樞芯H1及第2電樞芯H2。第1電樞芯H1具有於前後方向(機械動作方向)上排列之複數個磁極組G1。磁極組G1具有複數個磁極33a。第1電樞芯H1具有從磁軛部33c之內表面(面向第2電樞芯H2之面)朝向激磁部Fs突出之共通基部33b。磁極33a從共通基部33b朝激磁部Fs側突出。複數個磁極33a於共通基部33b中在前後方向上排列。
如圖24B所示,於第2電樞芯H2之與激磁部Fs對向之面,形成有於前後方向上排列之複數個凹部34b。相鄰2個凹部34b之間之部分(凸部)為磁極34a。根據如此使相鄰2個凹部34b之間之部分作為磁極34a發揮功能的構造,能夠增加磁極34a之強度。
線性電機M24中,第1電樞芯H1與第2電樞芯H2由軟磁性之壓粉材料形成。電樞部Am24具有於前後方向上排列之複數個芯連結部L。如圖24B所示,芯連結部L與第2電樞芯H2一體地形成。即,準備具有和 芯連結部L與第2電樞芯之整體形狀對應之空間之模具,於該模具內之空間放入軟磁性之壓粉材料,形成第2電樞芯H2與芯連結部L。因此,第2電樞芯H2不具有於與芯連結部L對應之位置嵌入芯連結部L之構造(具體為嵌合孔)。
如圖24B所示,芯連結部L從磁軛部34c之上部朝向第1電樞芯H1之磁軛部33c之上部延伸,連接於第1電樞芯H1之磁軛部33c之上部。於磁軛部33c之上緣形成有嵌合孔33f,芯連結部L之端部嵌入至該嵌合孔33f。線性電機M24之例中,嵌合孔33f為朝上方開口之凹部。嵌合孔33f之構造可適當變更。
亦可與線性電機M24之例相反地,芯連結部L與第1電樞芯H1一體地形成。進而其他例中亦可為,芯連結部L被分割成2個部分芯,一部分芯與第1電樞芯H1一體地形成,另一部分芯與第2電樞芯H2一體地形成。
[軸向間隙型]
圖25A~圖25C示出了軸向間隙型之旋轉電機M25作為第1電樞芯H1與第2電樞芯H2隔著激磁部Fs配置於互為相反之側的電氣機械之例。圖25A係旋轉電機M25之立體圖,圖25B係旋轉電機M25之分解立體圖。圖25C係旋轉電機M25之仰視圖,示出了第1電樞芯H1之底面。此處,以與圖18A及圖18B中說明之旋轉電機M21之不同點為中心進行說明。就圖25A~圖25C所示之旋轉電機M25未作說明之事項可應用圖18A 之例。
如圖25A所示,旋轉電機M25之第1電樞芯H1與第2電樞芯H2之兩者為圓盤狀,於軸向上彼此相向。於2個電樞芯H1、H2之間配置有圓盤狀之激磁部Fs。激磁部Fs之激磁芯22N、22S較理想為於其上側與下側之兩者露出。藉此,能夠降低激磁部Fs與電樞芯H1、H2之磁阻。
如圖25B所示,第1電樞芯H1具有磁軛部分芯33H、及於旋轉方向上排列之複數個磁極芯33J。磁軛部分芯33H係包含有於軸向上積層之複數個鋼板的積層鋼板。各磁極芯33J係包含有於徑向上積層之複數個鋼板的積層鋼板。因此,磁軛部分芯33H之鋼板與磁極芯33J之鋼板正交。於磁軛部分芯33H,形成有於旋轉方向上排列之複數個嵌合孔33j。磁極芯33J分別嵌入至複數個嵌合孔33j,與磁軛部分芯33H磁性耦合。磁極芯33J中之從磁軛部分芯33H之表面朝向激磁部Fs突出之部分為磁極33a。
如圖25B所示,第2電樞芯H2與第1電樞芯H1同樣,具有磁軛部分芯34H、及於旋轉方向上排列之複數個磁極芯34J。磁軛部分芯34H係包含有於軸向上積層之複數個鋼板的積層鋼板。各磁極芯34J係包含有於徑向上積層之複數個鋼板的積層鋼板。即,磁軛部分芯34H之鋼板與磁極芯34J之鋼板正交。於磁軛部分芯34H形成有於旋轉方向上排列之複數個嵌合孔34j。磁極芯34J分別嵌入至複數個嵌合孔34j,與磁軛部分芯34H磁性耦合。磁極芯34J中之從磁軛部分芯34H之表面朝向激磁部Fs突出之部分為磁極34a。
於磁極芯33J、34J中,鋼板於旋轉電機M25之徑向上積層。不同於旋轉電機M25之例,於磁極芯之鋼板在旋轉方向上積層之情形時,容易在位於旋轉方向之端部的鋼板產生感應電流。相對於此,在旋轉電機M25中,由於磁極芯33J、34J之鋼板係於徑向上積層,故而能夠抑制此種感應電流之產生。
如圖25B及圖25C所示,於磁軛部分芯33H、34H,形成有與包圍嵌入有磁極芯33J、34J之嵌合孔33j、34j之閉曲線交叉的狹縫S7、S8。旋轉電機M25之例中,於分別嵌入有相鄰2個磁極芯33J之嵌合孔33j之間形成有狹縫S7(參照圖25C)。遍及磁軛部分芯33H之全周而形成有複數個狹縫S7。同樣地,於分別嵌入有相鄰2個磁極芯34J之嵌合孔34j之間形成有狹縫S8(參照圖25A)。遍及磁軛部分芯34H之全周而形成有複數個狹縫S8。藉由該狹縫S7、S8,能夠防止因流動於磁極芯33J、34J之磁通而於磁軛部分芯33H、34H產生感應電流。狹縫S7、S8亦可從嵌合孔33j、34j朝向磁軛部分芯33H、34H之內緣或外緣延伸,到達至該緣。
如圖25A所示,電樞部Am25具有隔開間隔而於旋轉方向上排列之複數個芯連結部L。複數個芯連結部L設置於複數個磁極組對P(隔著激磁部Fs而對向之磁極組G1、G2之對)之各者。旋轉方向上之芯連結部L之位置與旋轉方向上之磁極組對P之位置相互對應。包含複數個磁極33a、34a之磁極組G1、G2(磁極芯33J、34J中之從磁軛部分芯33H、34H突出之部分)相對於磁軛部分芯33H、34H位於激磁部Fs側。芯連結部L與磁 軛部分芯33H、34H磁性耦合。旋轉電機M25之例中,於磁軛部分芯33H、34H形成有在鋼板之積層方向上貫通磁軛部分芯33H、34H之嵌合孔33h、34h(參照圖25B)。於該嵌合孔33h、34h嵌入並保持有芯連結部L。
如圖25B所示,各芯連結部L可具有於軸向上排列之第1部分芯L5與第2部分芯L6。第1部分芯L5嵌入至第1電樞芯H1之嵌合孔33h,第2部分芯L6嵌入至第2電樞芯H2之嵌合孔34h。根據該構造,能夠簡化旋轉電機M25之組裝作業。當使第1電樞芯H1與第2電樞芯H2組合時,第1部分芯L5之前端面與第2部分芯L6之前端面相接。
芯連結部L係包含分別沿軸向配置且於旋轉方向(機械動作方向)上積層之複數個鋼板的積層鋼板。根據鋼板之該配置、積層,能夠抑制於芯連結部L之鋼板產生感應電流。
芯連結部L位於相對於磁極組G1、G2(線圈CL)而言之徑向上之外側。藉此,容易充分確保芯連結部L之旋轉方向上之寬度。亦可不同於此,芯連結部L位於相對於磁極組G1、G2(線圈CL)而言之徑向上之內側。
各芯連結部L於旋轉方向(機械動作方向)上亦可被分割成複數個部分。於旋轉電機M25中,各芯連結部L具有於旋轉方向上排列之部分芯。更詳細而言,如圖25C所示,與第1電樞芯H1磁性耦合之第1部分芯L5具有於旋轉方向上排列之部分芯L5a、L5b。藉此,能夠使部分芯L5a相對於部分芯L5b傾斜,從而能夠使部分芯L5a、L5b之姿勢與磁極33a(磁極 芯33J)之排列相適。再者,2個部分芯L5a、L5b可嵌入至1個嵌合孔33h。於該情形時,於2個部分芯L5a、L5b形成有間隙。同樣地,與第2電樞芯H2磁性耦合之第2部分芯L6具有於旋轉方向上排列之部分芯L6a、L6b(參照圖25B)。藉此,能夠使部分芯L6a、L6b之姿勢與磁極34a(磁極芯34J)之排列相適。
旋轉電機M25亦與上文說明之旋轉電機(例如,旋轉電機M1)同樣具有2種磁路。即,第1磁路包含有於旋轉方向上分離之2個磁極組G1、於旋轉方向上分離之2個磁極組G2、和磁極組G1與磁極組G2對向之激磁芯22N、22S、及激磁芯22N、22S之間之磁鐵Mg。第2磁路包含芯連結部L、於軸向上相向且經由芯連結部L而磁性耦合之磁極組G1、G2、和磁極組G1與磁極組G2對向之激磁芯22N、22S、及激磁芯22N、22S之間之磁鐵Mg。
如圖25C所示,磁軛部分芯33H具有從芯連結部L之嵌合孔33h向相對於磁軛部分芯33H之鋼板之積層方向交叉之方向延伸之狹縫S3。狹縫S3與包圍各嵌合孔33h之閉曲線交叉。藉此,能夠防止於各芯連結部L之周圍形成感應電流。狹縫S3朝向徑向之內側延伸,到達至位於與激磁部Fs對向之位置之開口。於第1電樞芯H1中,狹縫S7(朝向激磁部Fs打開之開口)位於與激磁部Fs對向之位置,狹縫S3到達至狹縫S7。狹縫S3亦可到達至磁極芯33J之嵌合孔33j,而非狹縫S7。
又,如圖25A所示,磁軛部分芯34H具有從芯連結部L之嵌合孔 34h(參照圖25B)朝相對於磁軛部分芯34H之鋼板之積層方向交叉之方向延伸之狹縫S4。狹縫S4與包圍各嵌合孔34h之閉曲線交叉。藉此,能夠防止於各芯連結部L之周圍形成感應電流。狹縫S4朝向嵌合孔34h之徑向之內側延伸,到達至位於與激磁部Fs對向之位置之開口。供磁極芯34J嵌入之嵌合孔34j形成於與激磁部Fs對向之位置,且朝向激磁部Fs開口。狹縫S4到達至該嵌合孔34j(位於與激磁部Fs對向之位置之開口)。狹縫S4亦可到達至形成於相鄰2個嵌合孔34j之間的狹縫S8。
如圖25C所示,第1電樞芯H1之狹縫S3和通過複數個嵌合孔33h與複數個磁極組G1之間且包圍軸線Ax之閉曲線交叉。該狹縫S3防止環繞第1電樞芯H1整體1周之閉合電路形成於複數個芯連結部L與複數個磁極組G1之間。因此,能夠防止因形成於包含芯連結部L之磁路之磁通Φ7(參照圖3B)而於第1電樞芯H1產生旋轉方向之感應電流。同樣地,第2電樞芯H2之狹縫S4亦和通過複數個嵌合孔34h與複數個磁極組G2之間且包圍軸線Ax之閉曲線交叉。因此,能夠防止因磁通Φ7(參照圖3B)而於第2電樞芯H2產生旋轉方向之感應電流。
再者,供芯連結部L嵌入之嵌合孔亦可於磁軛部分芯33H、34H之外周面開口。於該情形時,亦可不於各芯連結部L形成上述狹縫S3、S4。較佳為,代替狹縫S3、S4,而由與通過嵌入有複數個芯連結部L之複數個嵌合孔與複數個磁極組G1、G2之間且包圍軸線Ax之閉曲線交叉之狹縫形成於磁軛部分芯33H、34H之任一位置。該狹縫例如可與圖9A或圖9B所示之狹縫S5、S6同樣,從任一個嵌合孔延伸,連接於嵌入有磁極芯33J、 34J之嵌合孔33j、34j,亦可連接於相鄰2個嵌合孔33j、34j之間之狹縫S7、S8。
[電樞芯配置於不同之2個方向之例]
電樞芯H1、H2及激磁部Fs之相對位置並不限於上文說明之電氣機械之例。例如,於旋轉電機中,宜相對於激磁部之外周面或內周面在徑向上配置有一電樞芯,相對於激磁部Fs在軸向上配置另一電樞芯。於線性電機中,宜相對於激磁部Fs之右側面或左側面(沿著機械動作方向之第1面)在側方配置有一電樞芯,相對於激磁部Fs之上表面或下表面(沿著機械動作方向之第2面)在上方或下方配置有另一電樞芯。
圖26A及圖26B係表示旋轉電機M26作為此種電氣機械之一例的圖。圖26A係立體圖,圖26B係分解立體圖。於圖26A中,省略了電樞芯H1、H2、激磁部Fs及線圈CL之一部分。此處,以與圖1A中說明之旋轉電機M1之不同點為中心進行說明。就圖26A及圖26B所示之旋轉電機M26未作說明之事項可應用圖1A之例。
如圖26B所示,電樞部Am26具有1個第1電樞芯H1、及2個第2電樞芯H2。第1電樞芯H1相對於激磁部Fs之外周面配置於徑向上之外側。亦可不同於旋轉電機M26,第1電樞芯H1配置於激磁部Fs之內側。2個第2電樞芯H2於軸向上隔著激磁部Fs配置於互為相反之側。即,一第2電樞芯H2位於激磁部Fs之上表面(朝著軸向之面)之上方,另一第2電樞芯H2位於激磁部Fs之下表面(朝著軸向之面)之下方。2個電樞芯H2 可具有相同構造。如此一來,能夠抑制旋轉電機M26之製造成本。激磁芯22N、22S較理想為於激磁部Fs之外周面與激磁部Fs之上表面及下表面露出。
第1電樞芯H1例如由在軸向上積層之複數個鋼板構成。第1電樞芯H1可由軟磁性之壓粉材料形成。又,圖中所示之例中,第2電樞芯H2由軟磁性之壓粉材料形成。第2電樞芯H2可為積層鋼板。
於旋轉電機M26之使用時,例如激磁部Fs固定於搭載旋轉電機M26之裝置,電樞部Am26以軸線Ax為中心旋轉。亦可與之相反地,電樞部Am26固定於搭載旋轉電機M26之裝置,激磁部Fs以軸線Ax為中心旋轉。
如圖26B所示,第1電樞芯H1具有於旋轉方向上排列之複數個磁極組G1。於第1電樞芯H1,例如設置有U相線圈CLu、V相線圈CLv、及W相線圈CLw,旋轉電機M26例如為以三相交流驅動之電氣機械。各第2電樞芯H2於朝向激磁部Fs之側具有於旋轉方向上排列之複數個磁極組G2。於旋轉電機M26中,激磁部Fs之極數例如為56(p=28)。
相鄰磁極組對P間之電角度如參照圖2所說明般,表示為360×(n+m/s),例如可為1,680度(於旋轉電機M26中,s=3、及m=2、n=4)。相鄰磁極組對P間之機械角表示為(360/p)×(n+m/s)」,與「360/s/c」實質上一致。該機械角於旋轉電機M26中例如為60度(旋轉電機M26中,c=2)。
如圖26B所示,電樞部Am26具有於旋轉方向上隔開間隔排列之複數個芯連結部L。第1電樞芯H1之磁極組G1相對於磁軛部33c形成於激磁部Fs側。第2電樞芯H2之磁極組G2相對於磁軛部34c形成於激磁部Fs側。芯連結部L將磁軛部33c與磁軛部34c磁性耦合。複數個芯連結部L分別設置於複數個磁極組對P(位於旋轉方向上相互對應位置之磁極組G1、G2之對)。
電樞部Am26中,芯連結部L與第2電樞芯H2一體地形成。即,準備具有和芯連結部L與第2電樞芯H2之整體形狀對應之空間之模具,於該模具內之空間放入軟磁性之壓粉材料,而形成第2電樞芯H2與芯連結部L。
如圖26B所示,芯連結部L形成於2個第2電樞芯H2之各者。芯連結部L具有從第2電樞芯H2之磁軛部34c沿徑向延伸之延伸部L7。延伸部L7超過線圈CL之位置而沿徑向延伸。芯連結部L具有從延伸部L7之端部沿軸向延伸之嵌合部L8。第1電樞芯H1之磁軛部33c具有將其沿軸向貫通之嵌合孔33h。嵌合孔33h中嵌入有嵌合部L8,磁軛部33c與磁軛部34c經由芯連結部L而磁性耦合。上側之電樞芯H2之芯連結部L之嵌合部L8與下側之電樞芯H2之芯連結部L之嵌合部L8嵌入至共通之嵌合孔33h。
於第1電樞芯H1,形成有在相對於第1電樞芯H1之鋼板之積層方向 交叉之方向上從嵌合孔33h延伸之狹縫S3。具體而言,狹縫S3朝向激磁部Fs延伸。藉此,能夠防止因形成於芯連結部L之磁通而於各芯連結部L之周圍產生感應電流。
芯連結部L之形狀並不限於電樞部Am26之例。例如,於如磁軛部34c具有相對於磁極組G1及線圈CL位於軸向上之部分般,磁軛部34c之徑向上之寬度較大之情形時,芯連結部L亦可不具有於徑向上延伸之延伸部L7。
又,第2電樞芯可包含包括於軸向上積層之複數個鋼板的積層鋼板。於該情形時,磁軛部34c可具有相對於磁極組G1及線圈CL位於軸向上之部分,且於磁軛部34c之該部分形成有將其沿軸向貫通之孔。而且,可於磁軛部34c之該孔與第1電樞芯H1之嵌合孔33h嵌入芯連結部L。
旋轉電機M26亦與上文說明之旋轉電機(例如,旋轉電機M1)同樣,具有2種磁路。即,第1磁路包含有於旋轉方向上分離之2個磁極組G1、於旋轉方向上分離之2個磁極組G2、和磁極組G1與磁極組G2對向之激磁芯22N、22S、及激磁芯22N、22S之間之磁鐵Mg。第2磁路包含芯連結部L、旋轉方向上之角度位置相互對應且經由芯連結部L而磁性耦合之磁極組G1、G2、和磁極組G1與磁極組G2對向之激磁芯22N、22S、及激磁芯22N、22S之間之磁鐵Mg。通過2種磁路之磁通會通過設置於磁極組G1之線圈CL之內側。
再者,電樞芯H1、H2之配置並不限於上文說明之電氣機械。例如,將第1電樞芯H1相對於激磁部Fs所處之方向稱為第1方向,將第2電樞芯H2相對於激磁部Fs所處之方向稱為第2方向時,第1方向與第2方向之間之角度可並非90度或180度,而例如為120度。於該情形時,激磁部Fs之剖面可為三角形。
又,激磁部Fs之剖面亦可為圓形。於該情形時,電樞芯H1、H2之磁極33a、34a之端面可跟隨激磁部Fs之外周面而彎曲。
[芯連結構造之其他例]
上文說明之電氣機械中,作為將第1電樞芯H1與第2電樞芯H2磁性耦合之芯連結構造,利用的是於機械動作方向上隔開間隔而排列之複數個芯連結部L。芯連結構造並不限於此,亦可利用於機械動作方向上延伸之1個芯連結部L。圖27A及圖27B示出了軸向間隙型之旋轉電機M27作為此種電氣機械之例。圖27A係立體圖,圖27B係分解立體圖。此處,以與圖25A~圖25C中說明之旋轉電機M25、及圖27A及圖27B所示之旋轉電機M27之不同點為中心進行說明。就旋轉電機M27未作說明之事項可應用圖25A~圖25C之例。
如圖27B所示,第1電樞芯H1具有於旋轉方向上排列之複數個磁極組G1。磁極組G1具有朝向第2電樞芯H2於軸向上突出之磁極33a。第1電樞芯H1具有圓盤狀之磁軛部33c。於磁軛部33c之上表面(面向第2電樞芯H2之面)形成有磁極33a。磁軛部33c之徑向上之寬度遍及電樞芯H1 之全周而均勻。第1電樞芯H1例如由軟磁性之壓粉材料形成。
如圖27A所示,設置於各磁極組G1之線圈CL可具有捲繞於構成磁極組G1之全部磁極33a之第1線圈CL1、及僅捲繞於一部分磁極33a之第2線圈CL2。如此一來,能夠有效地利用磁極33a之間的間隙。再者,該2個線圈CL1、CL2之捲繞方向相同,且串聯連接。
如圖27B所示,於第2電樞芯H2之與激磁部Fs對向之面,形成有於旋轉方向上排列之複數個凹部34b。相鄰2個凹部34b之間之部分(凸部)為磁極34a。第2電樞芯H2具有圓盤狀之磁軛部34c。於磁軛部34c之下表面(面向第1電樞芯H1之面)形成有凹部34b及磁極34a。磁軛部34c之徑向上之寬度遍及電樞芯H2之全周而均勻。於第2電樞芯H2中,各磁極組G2由複數個磁極34a(例如,7個磁極34a)構成。第2電樞芯H2例如由軟磁性之壓粉材料形成。
於旋轉電機M27中,激磁部Fs之極數例如為76(p=38)。相鄰磁極組對P間之電角度如參照圖2所說明般,表示為360×(n+m/s),於旋轉電機M25中例如為2,280度(於該旋轉電機M25中,s=3、m=1、n=6)。又,相鄰磁極組對P間之機械角表示為(360/p)×(n+m/s)」,與「360/s/c」實質上一致。於旋轉電機M25中,該機械角例如為60度(於旋轉電機M25中,c=2)。
如圖27A所示,第1電樞芯H1具有從磁軛部33c之外周緣朝向第2 電樞芯H2延伸之芯連結部L11。芯連結部L11為遍及第1電樞芯H1之全周形成之環狀。同樣地,第2電樞芯H2具有從磁軛部34c之外周緣朝向第1電樞芯H1延伸之芯連結部L12。芯連結部L12為遍及第2電樞芯H2之全周形成之環狀。
第1電樞芯H1之芯連結部L11之軸向上之端面(圖27A中為芯連結部L11之上表面)與第2電樞芯H2之芯連結部L12之軸向上之端面(圖27A中為芯連結部L12之下表面)宜彼此相接。如此一來,能夠降低經由芯連結部L11、L12形成之磁路之磁阻。
再者,於電樞部Am27中,芯連結構造並不限於圖27A及圖27B所示之例。例如,可僅於電樞芯H1、H2之一者形成環狀之芯連結部。於該情形時,芯連結部之軸向上之端面宜與另一電樞芯之磁軛部之外周部相接。作為進而其他例,芯連結部L11、L12亦可形成於磁軛部33c、34c之內周緣,而非磁軛部33c、34c之外周緣。又,芯連結部L11、L12亦可不遍及全周而形成。例如,可切去一部分,用作將對旋轉電機M27供給電力之外部驅動電路與線圈CL連接之電線之拉出口。
於如此般芯連結構造為於機械動作方向(旋轉電機M27中之旋轉方向)上延伸之1個芯連結部L11、L12之旋轉電機M27中,亦與上文說明之旋轉電機(例如,旋轉電機M1)同樣,形成了分別形成有2種磁通之2個磁路。即,第1磁路包含有於旋轉方向上分離之2個磁極組G1、於旋轉方向上分離之2個磁極組G2、和磁極組G1與磁極組G2對向之激磁芯22N、 22S、及激磁芯22N、22S之間之磁鐵Mg。第2磁路包含芯連結部L11、L12、旋轉方向上之角度位置相互對應且經由芯連結部L11、L12而磁性耦合之磁極組G1、G2、和磁極組G1與磁極組G2對向之激磁芯22N、22S、及激磁芯22N、22S之間之磁鐵Mg。
再者,電樞芯H1、H2如上所述,由軟磁性之壓粉材料形成。由於此種電樞芯H1、H2具有較高之電阻率,故可不拘於通過電樞芯H1、H2之磁通之方向地抑制感應電流。因此,亦可不同於上文說明之電氣機械,於電樞芯H1、H2未形成用以防止產生感應電流之狹縫。
[變化例之應用及組合]
再者,參照圖27A及圖27B進行說明之芯連結部L11、L12不僅可應用於軸向間隙型之旋轉電機,亦可應用於例如圖24A所示之線性電機、或圖26A所示之旋轉電機、徑向間隙型之旋轉電機。於芯連結部L11、L12應用於線性電機M24之情形時,芯連結部L11、L12之前後方向長度可與電樞芯H1、H2所具有之複數個磁極組G1、G2之整體長度對應。
上文說明之任一電氣機械中均與圖27A之例同樣,可於各磁極組G1設置有複數個線圈CL。即,於任一電氣機械中,電樞部均可針對各磁極組G1具有包圍構成各磁極組G1之複數個磁極33a整體之第1線圈、及配置於第1線圈之內側且僅包圍一部分之磁極33a之第2線圈。於該情形時,宜為第1線圈之機械動作方向上之中心與第2線圈之機械動作方向上之中心一致。
以圖1A至圖3B所說明之電樞部中,線圈CL之相數為奇數(例如三相),各相之線圈之捲繞方向相同。該線圈配置可應用於徑向間隙型之旋轉電機、軸向間隙型之旋轉電機、線性電機、及參照圖26A進行說明之旋轉電機中之任一者。
圖14A及圖14B所示之線圈配置亦可應用於徑向間隙型之旋轉電機、軸向間隙型之旋轉電機、線性電機、及參照圖26A進行說明之旋轉電機中之任一者。即,於圖14A及圖14B以外之電氣機械中亦係線圈CL之相數為奇數(例如三相),且可針對各相設置有捲繞方向相反之2個線圈(例如U+相線圈CLu+、U-相線圈CLu-)。
又,圖15A及圖15B所示之線圈配置亦可應用於徑向間隙型之旋轉電機、軸向間隙型之旋轉電機、線性電機、及參照圖26A進行說明之旋轉電機中之任一者。即,於圖15A及圖15B以外之電氣機械中亦係線圈CL之相數為偶數(例如雙相),且可針對各相設置有捲繞方向相反之2個線圈(例如A+相線圈CLa+、A-相線圈CLa-)。
又,於上文說明之任一電氣機械中均為,磁極33a、34a可如圖13A及圖22所示,具有從磁極之本體與機械動作方向交叉且於沿著激磁部Fs之表面之方向延伸之突出部33n。於具有形成有突出部33n之磁極之電樞芯為積層鋼板之情形時,位於積層方向端部之鋼板之前端可彎折形成。於電樞芯為軟磁性之壓粉材料之情形時,突出部33n可與磁極之本體一體地 形成。作為進而其他例,電樞芯亦可具有為積層鋼板之部分、及配置於積層方向之端部且由軟磁性之壓粉材料形成之部分。於該情形時,突出部33n可與由軟磁性之壓粉材料形成之部分一體地形成。
又,於芯連結部L為積層鋼板且嵌入至具有閉合內表面之嵌合孔33h、34h的電氣機械中,芯連結部L之鋼板可於機械動作方向上積層。藉此,能夠抑制因通過芯連結部L之磁通Φ7而於鋼板產生感應電流。
又,具有由積層鋼板形成之電樞芯之電樞部可藉由非磁性且具有絕緣性之材料而加固。例如,電樞部可藉由樹脂鑄模。於該情形時,磁極33a、34a之前端面宜從樹脂露出。
又,上文說明之例中,僅於第1電樞芯H1設置有線圈CL。然而,亦可在第1電樞芯H1與第2電樞芯H2之兩者均設置線圈CL。
又,參照圖13A及圖13B,對藉由相互組合之複數個部分芯33A、33D構成電樞芯之電樞部進行了說明。該構造不僅可應用於徑向間隙型之旋轉電機,亦可應用於線性電機等其他電氣機械。又,電樞芯如圖13A及圖13B所例示,既可具有於徑向上組合之部分芯33A、33D,亦可具有於機械動作方向上組合之部分芯。
線性電機可具有於左右方向(複數個電樞芯之對向方向)上分離之2個 激磁部。於該情形時,電樞部可具有3個電樞芯。而且可為,1個電樞芯配置於2個激磁部之間,2個電樞芯分別配置於2個激磁部之左右。配置於2個激磁部之間的電樞芯可具有其右側與左側之磁極組。於該情形時,配置於2個激磁部之間的電樞芯既可具有容許前後方向(機械動作方向)上之磁通流動之磁軛部,亦可僅容許左右方向(電樞芯對向之方向)上之磁通流動。
[實施方式之總結]
如圖1A及圖18A所例示,旋轉電機M1、M21具有電樞部Am1、Am21、及能夠相對於電樞部Am1、Am21進行相對移動之激磁部Fs。激磁部Fs包含:於電樞部Am1、Am21與激磁部Fs之相對移動之方向即旋轉方向(機械動作方向)上排列之複數個激磁芯22N、22S、及分別配置於相鄰2個激磁芯22N、22S之間的複數個磁鐵Mg。電樞部Am1、Am21包含:在相對於旋轉方向交叉之方向(電樞部Am1中為軸向,電樞部Am21中為徑向)上分離之第1電樞芯H1與第2電樞芯H2、將第1電樞芯H1與第2電樞芯H2磁性耦合之芯連結構造、及複數個線圈CL。第1電樞芯H1具有於旋轉方向上排列且磁性耦合之磁極組G1u與磁極組G1v。第2電樞芯H2具有於旋轉方向上排列且磁性耦合之磁極組G2u與磁極組G2v。旋轉方向上之磁極組G1u之位置對應於旋轉方向上之磁極組G2u之位置。旋轉方向上之磁極組G1v之位置對應於旋轉方向上之磁極組G2v之位置。複數個線圈CL包含設置於磁極組G1u之U相線圈CLu。如圖3B及圖18C所示,通過U相線圈CLu之磁通Φ1(作為本案發明之第1磁通之一例)與通過U相線圈CLu之磁通Φ7(作為本案發明之第2磁通之一例)由複數個磁鐵Mg中之一個或複數個形成。供流通磁通Φ1之第1磁路包含磁極組 G1u、磁極組G1v、磁極組G2u、磁極組G2v、激磁芯22N、22S、及磁鐵Mg。供流通磁通Φ7之第2磁路包含磁極組G1u、芯連結構造、磁極組G2u、激磁芯22N、22S、及磁鐵Mg。根據該旋轉電機M1、M21,能夠抑制磁路達到磁飽和。結果,能夠增大供給至線圈CL之電流,從而能夠從旋轉電機M1、M21獲得較大之動力。又,因無需將各電樞芯H1、H2在旋轉方向上進行磁性分割,而能夠增加電樞芯H1、H2之強度。本發明中提出之其他電氣機械亦具有上述第1磁路與第2磁路,發揮出同樣之效果。
(1)圖1A所例示之旋轉電機M1中,激磁部Fs具有沿著旋轉方向之內周面。第1電樞芯H1與第2電樞芯H2相對於激磁部Fs之內周面位於徑向上之內側。芯連結構造包含有於旋轉方向上排列之複數個包含芯連結部L。複數個芯連結部L包含以下之芯連結部L,其相對於磁極組G1u、磁極組G2u、及設置於磁極組G1u之U相線圈位於徑向上之內側。圖10~圖17所例示之旋轉電機或線性電機亦具有相對於激磁部Fs位於相同方向之電樞芯H1、H2。
(2)圖18A所例示之旋轉電機M21中,激磁部Fs具有內周面與外周面作為沿著旋轉方向之面。第1電樞芯H1相對於激磁部Fs之外周面位於徑向上之外側,第2電樞芯H2相對於激磁部Fs之內周面位於徑向上之內側。圖21A~圖27B所例示之旋轉電機或線性電機亦與旋轉電機M21同樣地,具有相對於激磁部Fs位於不同方向之電樞芯H1、H2。根據該構造,能夠增加電樞芯H1、H2之配置之自由度。
(3)圖1A所例示之旋轉電機M1中,針對供複數個芯連結部L分別嵌入之複數個嵌合孔33h、34h之各者,形成有在相對於鋼板Sp1之積層方向交叉之方向上從嵌合孔33h、34h延伸之狹縫S3、S4。又,於圖7所例示之電樞部Am2中,電樞芯H1、H2之嵌合孔33g、34g朝相對於鋼板Sp1之積層方向交叉之方向(徑向之內側)開口。據此,能夠抑制於各芯連結部L之周圍產生感應電流。
(4)圖1A所例示之旋轉電機M1中,從各嵌合孔33h、34h延伸之狹縫S3、S4和通過於旋轉方向(機械動作方向)上排列之複數個嵌合孔33h、34h與於旋轉方向(機械動作方向)上排列之複數個磁極組G1、G2之間且包圍軸線Ax之閉曲線交叉。又,圖7所例示之電樞部Am2中,狹縫S5、S6和通過複數個嵌合孔33g、34g與於旋轉方向(機械動作方向)上排列之磁極組G1、G2之間且包圍軸線Ax之閉曲線交叉。根據該狹縫S3、S4、S5、S6,能夠抑制於電樞芯H1、H2產生旋轉方向之感應電流C2(參照圖8)。
(5)於圖18A之例中,電樞芯H1、H2針對複數個嵌合孔33h、34h之各者,具有在相對於鋼板之積層方向交叉之方向上從嵌合孔33h、34h延伸之狹縫S3、S4。於圖19之例中,形成於電樞芯H1、H2之嵌合孔33g、34g在相對於鋼板之積層方向交叉之方向上開口。據此,能夠抑制於各芯連結部L之周圍產生感應電流。
(6)於圖18A之例中,從各嵌合孔33h、34h延伸之狹縫S3、S4和通過於旋轉方向(機械動作方向)上排列之複數個嵌合孔33h、34h與於旋轉方 向(機械動作方向)上排列之複數個磁極組G1、G2之間且包圍軸線Ax之閉曲線交叉。於圖19之例中,狹縫S5、S6和通過複數個嵌合孔33g、34g與於旋轉方向(機械動作方向)上排列之磁極組G1、G2之間且包圍軸線Ax之閉曲線交叉。根據該狹縫S3、S4、S5、S6,能夠抑制於電樞芯H1、H2產生旋轉方向之感應電流。
(7)如圖24A及圖27A所例示,芯連結部L和第1電樞芯H1與第2電樞芯H2中之一者或兩者一體地形成。據此,能夠使電樞部之組裝簡化。
(8)如圖18A所例示,第1電樞芯H1具有磁軛部33c,磁極組G1u、G1v形成於磁軛部33c之激磁部Fs側。第2電樞芯H2具有磁軛部34c,磁極組G2v、G2v形成於磁軛部34c之激磁部Fs側。複數個芯連結部L包含以下之芯連結部L,其將磁軛部33c、34c磁性耦合且配置在和旋轉方向上之磁極組G1u之位置與磁極組G2u之位置對應的位置。
(9)磁極組G1、G2具有於機械動作方向上排列之複數個磁極33a、34a。據此,能夠增加電氣機械輸出之動力。
(10)磁極33a、34a具有朝向激磁部Fs突出之形狀。
(11)如圖13A及圖22所例示,磁極33a具有從磁極33a之本體在相對於機械動作方向交叉之方向上延伸之突出部33n。據此,能夠降低因激磁部Fs與磁極33a之間的間隙引起之磁阻。
(12)可如圖1A所例示,旋轉電機M1之相數為3以上之奇數,電樞部針對各相包含具有相同捲繞方向之2個以上之線圈CL。於該構造中,磁極組對Pu與磁極組對Pv以電角度計實質上相隔「360×(n+m/s)」度。此處,s、m、n分別表示以下之數。
s:相數
m:1以上、s-1以下之整數(其中,s之約數(不包括1)及約數(不包括1)之倍數除外)
n:1以上之整數
(13)於(12)之旋轉電機M1中,當將(激磁部之極數)/2設為p,且將關於各相之線圈數設為c時,「(360/p)×(n+m/s)」與「360/s/c」實質上相等。
(14)可如圖14A所例示,旋轉電機之相數為3以上之奇數,電樞部Am7針對各相包含由具有不同捲繞方向之2個線圈構成之線圈對(例如CLu+、CLu-)。例如,在本發明之一例中,將磁極組對Pu+作為第1磁極組對,磁極組對Pv+作為第2磁極組對,磁極組對Pu-作為第3磁極組對,磁極組G1u+作為第1磁極組,磁極組G2u+作為第3磁極組,磁極組G1v+作為第2磁極組,磁極組G2v+作為第4磁極組,磁極組G1u-作為第5磁極組,磁極組G2u-作為第6磁極組之情形時,第1磁極組對Pu+之線圈之捲繞方向與第2磁極組對Pv+之線圈之捲繞方向相同,第1磁極組對Pu+之線圈與第3磁極組對Pu-之線圈構成線圈對。於該構造中,(i)第1磁極組對Pu+與第2磁極組對Pv+以電角度計實質上相隔「360×(n+m/s)」度。 又,(ii)第1磁極組對Pu+與第3磁極組對Pu-以電角度計實質上相隔「360×(q+1/2)」度。此處,s、m、n、q分別表示以下之數。
s:相數
m:1以上、s-1以下之整數(其中,s之約數(不包括1)及約數(不包括1)之倍數除外)
n:1以上之整數
q:1以上之整數
(15)於(14)之旋轉電機中,當將(激磁部之極數)/2設為p,將關於各相之線圈對之數設為c時,「(360/p)×(n+m/s)」與「360/s/c」實質上相等。
(16)可如圖15A所例示,旋轉電機之相數為2以上之偶數,電樞部Am8針對各相包含由具有不同捲繞方向之2個線圈構成之線圈對(例如CLa+、CLa-)。在本發明之另一例中,將磁極組對Pa+作為第1磁極組對,磁極組對Pb+作為第2磁極組對,磁極組對Pa-作為第3磁極組對,磁極組G1a+作為第1磁極組,磁極組G2a+作為第3磁極組,磁極組G1b+作為第2磁極組,磁極組G2b+作為第4磁極組,磁極組G1a-作為第5磁極組,磁極組G2a-作為第6磁極組之情形時,如圖15B所示,第1磁極組對Pa+之線圈之捲繞方向與第2磁極組對Pb+之線圈之捲繞方向相同,第1磁極組對Pa+之線圈與第3磁極組對Pa-之線圈構成線圈對。於該構造中,(i)第1磁極組對與第2磁極組對以電角度計實質上相隔「360×(n+m/s/2)」度,(ii)第1磁極組對與第3磁極組對以電角度計相對地實質上相隔「360×(q+1/2)」度。此處,s、m、n、q分別表示以下之數。
s:相數
n:1以上之整數
m:1以上、s-1以下之整數(其中,s之約數(不包括1)及約數(不包括1)之倍數除外)
q:1以上之整數
(17)於(16)之旋轉電機中,當將(激磁部之極數)/2設為p,將關於各相之線圈對之數設為c時,「(360/p)×(n+m/s/2)」與「180/s/c」實質上相等。
(18)可如圖16及圖20所例示,各激磁芯22N、22S包含配置於相鄰2個磁鐵Mg之間且於機械動作方向上分離之2個部分激磁芯22f。據此,能夠抑制激磁芯22N、22S與磁鐵Mg之尺寸誤差之累積,從而提昇激磁芯22N、22S與磁鐵Mg之位置精度。
22N,22S:激磁芯
33a:磁極
33b:共通基部
33c:磁軛部
34a:磁極
34c:磁軛部
CLu,CLv,CLw:線圈
Fs:激磁部
G1u,G1v,G1w:磁極組
G2u,G2v,G2w:磁極組
H1,H2:電樞芯
L:芯連結部
Mg:磁鐵
M1:旋轉電機
W3:寬度
W4:寬度
Wa:寬度
Wb:寬度
Φ1,Φ2,Φ7:磁通

Claims (18)

  1. 一種電氣機械,其具有 電樞部、及 能夠對於上述電樞部進行相對移動之激磁部; 上述激磁部包含:於上述電樞部與上述激磁部之相對移動方向即機械動作方向上排列之複數個激磁芯、及分別配置於相鄰2個激磁芯之間的複數個磁鐵; 上述電樞部包含:在相對於上述機械動作方向交叉之方向上分離之第1電樞芯與第2電樞芯、將上述第1電樞芯與上述第2電樞芯磁性耦合之芯連結構造、及複數個線圈; 上述第1電樞芯具有於上述機械動作方向上排列且磁性耦合之第1磁極組與第2磁極組; 上述第2電樞芯具有於上述機械動作方向上排列且磁性耦合之第3磁極組與第4磁極組; 上述機械動作方向上之上述第1磁極組之位置對應於上述機械動作方向上之上述第3磁極組之位置; 上述機械動作方向上之上述第2磁極組之位置對應於上述機械動作方向上之上述第4磁極組之位置; 上述複數個線圈包含設置於上述第1磁極組與上述第3磁極組中之一者之第1線圈; 通過上述第1線圈之第1磁通與通過上述第1線圈之第2磁通由上述複數個磁鐵中之一個或複數個形成; 供流通上述第1磁通之第1磁路包含上述第1磁極組、上述第2磁極組、上述第3磁極組、上述第4磁極組、上述激磁芯、及上述磁鐵; 供流通上述第2磁通之第2磁路包含上述第1磁極組、上述芯連結構造、上述第3磁極組、上述激磁芯、及上述磁鐵; 上述激磁部具有沿著上述機械動作方向之第1面; 上述第1電樞芯與上述第2電樞芯相對於上述激磁部之上述第1面位於與上述機械動作方向交叉之第1方向上; 上述芯連結構造包含在上述機械動作方向上排列之複數個芯連結部; 上述複數個芯連結部包含相對於上述第1磁極組、上述第3磁極組、及上述第1線圈位於上述第1方向之芯連結部。
  2. 一種電氣機械,其具有 電樞部、及 能夠對於上述電樞部進行相對移動之激磁部; 上述激磁部包含:於上述電樞部與上述激磁部之相對移動方向即機械動作方向上排列之複數個激磁芯、及分別配置於相鄰2個激磁芯之間的複數個磁鐵; 上述電樞部包含:在相對於上述機械動作方向交叉之方向上分離之第1電樞芯與第2電樞芯、將上述第1電樞芯與上述第2電樞芯磁性耦合之芯連結構造、及複數個線圈; 上述第1電樞芯具有於上述機械動作方向上排列且磁性耦合之第1磁極組與第2磁極組; 上述第2電樞芯具有於上述機械動作方向上排列且磁性耦合之第3磁極組與第4磁極組; 上述機械動作方向上之上述第1磁極組之位置對應於上述機械動作方向上之上述第3磁極組之位置; 上述機械動作方向上之上述第2磁極組之位置對應於上述機械動作方向上之上述第4磁極組之位置; 上述複數個線圈包含設置於上述第1磁極組與上述第3磁極組中之一者之第1線圈; 通過上述第1線圈之第1磁通與通過上述第1線圈之第2磁通由上述複數個磁鐵中之一個或複數個形成; 供流通上述第1磁通之第1磁路包含上述第1磁極組、上述第2磁極組、上述第3磁極組、上述第4磁極組、上述激磁芯、及上述磁鐵; 供流通上述第2磁通之第2磁路包含上述第1磁極組、上述芯連結構造、上述第3磁極組、上述激磁芯、及上述磁鐵; 上述激磁部具有沿著上述機械動作方向之第1面與第2面; 上述第1電樞芯相對於上述激磁部之上述第1面而言位於與上述機械動作方向交叉之第1方向,上述第2電樞芯相對於上述激磁部之上述第2面而言位於與上述機械動作方向交叉之第2方向。
  3. 如請求項1之電氣機械,其中上述第1電樞芯與上述第2電樞芯中之至少一電樞芯係包含積層之複數個鋼板的積層鋼板,具有供上述複數個芯連結部於上述鋼板之積層方向上分別嵌入之複數個嵌合孔; 於上述至少一電樞芯,形成有針對上述複數個嵌合孔之各者而在相對於上述鋼板之上述積層方向交叉之方向上自上述嵌合孔延伸之狹縫或在相對於上述鋼板之上述積層方向交叉之方向上打開之開口。
  4. 如請求項1或3之電氣機械,其中 上述激磁部能夠對於上述電樞部以軸線為中心進行相對旋轉; 上述第1電樞芯與上述第2電樞芯中之至少一電樞芯係包含積層之複數個鋼板的積層鋼板,具有供上述複數個芯連結部於上述鋼板之積層方向上分別嵌入之複數個嵌合孔; 上述至少一電樞芯形成有狹縫,該狹縫和通過上述複數個嵌合孔與形成於上述至少一電樞芯之上述複數個磁極組之間且包圍上述軸線之閉曲線交叉。
  5. 如請求項2之電氣機械,其中 上述芯連結構造包含在上述機械動作方向上排列之複數個芯連結部; 上述第1電樞芯與上述第2電樞芯中之至少一電樞芯係包含積層之複數個鋼板的積層鋼板,具有供上述複數個芯連結部於上述鋼板之積層方向上分別嵌入之複數個嵌合孔; 於上述至少一電樞芯,形成有針對上述複數個嵌合孔之各者而在相對於上述鋼板之上述積層方向交叉之方向上自上述嵌合孔延伸之狹縫或在相對於上述鋼板之上述積層方向交叉之方向上打開之開口。
  6. 如請求項2或5之電氣機械,其中 上述激磁部能夠對於上述電樞部以軸線為中心進行相對旋轉; 上述芯連結構造包含在旋轉方向上排列之複數個芯連結部; 上述第1電樞芯與上述第2電樞芯中之至少一電樞芯係包含積層之複數個鋼板的積層鋼板,具有供上述複數個芯連結部於上述鋼板之積層方向上分別嵌入之複數個嵌合孔; 上述至少一電樞芯形成有狹縫,該狹縫和通過上述複數個嵌合孔與形成於上述至少一電樞芯之上述複數個磁極組之間且包圍上述軸線之閉曲線交叉。
  7. 如請求項1或2之電氣機械,其中 上述芯連結構造係與上述第1電樞芯及上述第2電樞芯中之一者一體地形成。
  8. 如請求項2或5之電氣機械,其中 上述芯連結構造包含在上述機械動作方向上排列之複數個芯連結部; 上述第1電樞芯具有第1磁軛部,上述第1磁極組與上述第2磁極組形成於上述第1磁軛部之上述激磁部側; 上述第2電樞芯具有第2磁軛部,上述第3磁極組與上述第4磁極組形成於上述第2磁軛部之上述激磁部側; 上述複數個芯連結部包含芯連結部,該芯連結部將上述第1磁軛部與上述第2磁軛部磁性耦合,且配置於上述機械動作方向上之與上述第1磁極組之位置及上述第3磁極組之位置相對應之位置。
  9. 如請求項1至3、5中任一項之電氣機械,其中 上述第1磁極組、上述第2磁極組、上述第3磁極組、及上述第4磁極組之各者包含有於上述機械動作方向上排列之複數個磁極。
  10. 如請求項9之電氣機械,其中 上述複數個磁極之各者具有朝向上述激磁部突出之形狀。
  11. 如請求項9之電氣機械,其中 上述複數個磁極之各者包含:具有朝向上述激磁部突出之形狀之本體、及從上述本體在相對於機械動作方向交叉之方向上延伸之突出部。
  12. 如請求項1至3、5中任一項之電氣機械,其中 上述電氣機械之相數為3以上之奇數; 上述電樞部針對各相包含1個線圈或具有相同捲繞方向之2個以上線圈; 上述第1磁極組與上述第3磁極組構成第1磁極組對; 上述第2磁極組與上述第4磁極組構成第2磁極組對; 於上述第1磁極組對與上述第2磁極組對之各者設置有上述線圈; 當極性相同且相鄰2個激磁芯間之角度以電角度計為360度時,上述第1磁極組對與上述第2磁極組對以電角度計實質上相隔「360×(n+m/s)」度; 此處,s、m、n分別表示以下之數,即, s:相數 m:1以上、s-1以下之整數(其中,s之約數(不包括1)及約數(不包括1)之倍數除外) n:1以上之整數。
  13. 如請求項12之電氣機械,其中 上述激磁部與上述電樞部能夠進行相對旋轉; 當將(激磁部之極數)/2設為p,且將關於各相之線圈數設為c時, 「(360/p)×(n+m/s)」與「360/s/c」實質上相等。
  14. 如請求項1至3、5中任一項之電氣機械,其中 上述電氣機械之相數為3以上之奇數; 上述電樞部針對各相包含由具有不同捲繞方向之2個線圈構成之線圈對; 上述第1電樞芯具有上述第1磁極組、上述第2磁極組、及第5磁極組; 上述第2電樞芯具有上述第3磁極組、上述第4磁極組、及第6磁極組; 上述第1磁極組與上述第3磁極組構成第1磁極組對; 上述第2磁極組與上述第4磁極組構成第2磁極組對; 上述第5磁極組與上述第6磁極組構成第3磁極組對; 上述第1磁極組對之線圈之捲繞方向與上述第2磁極組對之線圈之捲繞方向相同,上述第1磁極組對之上述線圈與上述第3磁極組對之線圈構成上述線圈對; 當極性相同且相鄰2個激磁芯間之角度以電角度計為360度時,(i)上述第1磁極組對與上述第2磁極組對以電角度計實質上相隔「360×(n+m/s)」度,(ii)上述第1磁極組對與上述第3磁極組對以電角度計實質上相隔「360×(q+1/2)」度; 此處,s、m、n、q分別表示以下之數,即, s:相數 m:1以上、s-1以下之整數(其中,s之約數(不包括1)及約數(不包括1)之倍數除外) n:1以上之整數 q:1以上之整數。
  15. 如請求項14之電氣機械,其中 上述激磁部與上述電樞部能夠進行相對旋轉; 當將(激磁部之極數)/2設為p,將關於各相之線圈對之數設為c時, 「(360/p)×(n+m/s)」與「360/s/c」實質上相等。
  16. 如請求項1至3、5中任一項之電氣機械,其中 上述電氣機械之相數為2以上之偶數; 上述電樞部針對各相包含由具有不同捲繞方向之2個線圈構成之線圈對; 上述第1電樞芯具有上述第1磁極組、第2磁極組、及第5磁極組; 上述第2電樞芯具有上述第3磁極組、第4磁極組、及第6磁極組; 上述第1磁極組與上述第3磁極組構成第1磁極組對; 上述第2磁極組與上述第4磁極組構成第2磁極組對; 上述第5磁極組與上述第6磁極組構成第3磁極組對; 上述第1磁極組對之線圈之捲繞方向與上述第2磁極組對之線圈之捲繞方向相同,上述第1磁極組對之上述線圈與上述第3磁極組對之線圈構成上述線圈對; 當極性相同且相鄰2個激磁芯間之角度以電角度計為360度時,(i)上述第1磁極組對與上述第2磁極組對以電角度計實質上相隔「360×(n+m/s/2)」度,(ii)上述第1磁極組對與上述第3磁極組對以電角度計相對地實質上相隔「360×(q+1/2)」度; 此處,s、m、n、q分別表示以下之數,即, s:相數 m:1以上、s-1以下之整數(其中,s之約數(不包括1)及約數(不包括1)之倍數除外) n:1以上之整數 q:1以上之整數。
  17. 如請求項16之電氣機械,其中 上述激磁部與上述電樞部能夠進行相對旋轉; 當將(激磁部之極數)/2設為p,將關於各相之線圈對之數設為c時, 「(360/p)×(n+m/s/2)」與「180/s/c」實質上相等。
  18. 如請求項1至3、5中任一項之電氣機械,其中 上述複數個磁鐵之各者於上述機械動作方向上磁化; 上述複數個激磁芯之各者包含配置於相鄰2個磁鐵之間且於上述機械動作方向上分離之2個部分激磁芯。
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