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旋转电机以及使用旋转电机的飞机的制作方法

2023-03-17 15:06:20 来源:中国专利 TAG:


1.本技术涉及旋转电机以及使用旋转电机的飞机。


背景技术:

2.以往,关于由两个相向的可动部包围的旋转电机的定子铁芯,公开了如下结构:在与面向作为转子的可动部的两个面平行且与可动部的可动方向垂直的方向上层叠薄板而构成定子铁芯,通过设置在层叠方向上贯通的孔并将保持构件嵌合于孔来保持定子铁芯(例如,专利文献1)。
3.另外,公开了一种旋转电机,该旋转电机在与两个相向的可动部平行且与可动部的可动方向大致并行的方向上层叠薄板而构成定子铁芯,通过在与定子铁芯的面向作为转子的可动部的两个面平行且与可动部的可动方向垂直的方向上设置用于对层叠薄板间进行保持的螺栓孔并通过螺栓进行紧固来保持定子铁芯(例如,专利文献2)。
4.在先技术文献
5.专利文献
6.专利文献1:日本特开2019-37084号公报
7.专利文献2:日本特开2018-85886号公报


技术实现要素:

8.发明要解决的课题
9.在专利文献1中,随着旋转电机的动作产生的电磁力作用于剪切定子铁芯的层叠薄板间的方向,因此,为了保持定子铁芯而设置在层叠方向上贯通的孔并将保持构件嵌合于孔。因此,保持构件位于定子铁芯的磁路,所以存在装置的大型化及效率降低的可能性。
10.另一方面,在专利文献2中,需要在层叠方向上施加夹持的力来保持定子铁芯,因此定子铁芯的磁特性变差。另外,在专利文献2的另一例中,定子铁芯也由嵌合部按压,因此磁特性变差。
11.本技术公开一种用于解决上述那样的课题的技术,其目的在于提供一种在不使装置大型化、不使磁特性变差的情况下保持定子铁芯的旋转电机以及使用该旋转电机的飞机。
12.用于解决课题的手段
13.本技术所公开的旋转电机具备定子铁芯和隔着所述定子铁芯配置且相对于同一旋转轴旋转的两个可动部,其中,所述定子铁芯的至少一部分通过在所述两个可动部的旋转方向上层叠薄板而构成,在两端部具备定子铁芯保持部,所述定子铁芯保持部在平行于与所述两个可动部相向的面且垂直于所述可动部的旋转方向的方向上延伸,所述两端部的所述定子铁芯保持部的保持面分别与保持构件抵接而固定,所述两端部的所述定子铁芯保持部的保持面形成为朝向彼此的方向。
14.发明的效果
15.根据本技术所公开的旋转电机,由于对定子铁芯施加拉伸应力来进行保持,因此,能够在不使装置大型化、不使定子铁芯的磁特性变差的情况下进行保持。
附图说明
16.图1是实施方式1的旋转电机的沿着旋转轴的剖视图。
17.图2是实施方式1的旋转电机的沿着旋转轴的剖视图,是图1的局部放大图。
18.图3是实施方式1的旋转电机的沿着旋转轴的剖视图,是图1的局部放大图。
19.图4是实施方式1的旋转电机的垂直于旋转轴的局部剖视图。
20.图5是实施方式2的旋转电机的沿着旋转轴的剖视图。
21.图6是表示实施方式3的旋转电机的定子的结构的局部立体图。
22.图7是表示实施方式3的旋转电机的定子铁芯的结构的局部立体图。
23.图8是表示实施方式3的旋转电机的定子铁芯的结构的局部立体图,是图7的局部放大图。
24.图9是表示实施方式3的旋转电机的定子铁芯的组装方法的立体图。
25.图10是表示实施方式3的旋转电机的另一定子的结构的局部立体图。
26.图11是实施方式4的旋转电机的沿着旋转轴的剖视图。
27.图12是实施方式5的旋转电机的沿着旋转轴的剖视图。
28.图13是实施方式5的旋转电机的沿着旋转轴的剖视图,是图12的局部放大图。
29.图14是实施方式5的旋转电机的沿着旋转轴的剖视图,是图12的局部放大图。
30.图15是实施方式6的旋转电机的沿着旋转轴的剖视图。
31.图16是实施方式6的旋转电机的垂直于旋转轴的剖视图,是表示定子的结构的图。
32.图17是实施方式7的旋转电机的沿着旋转轴的剖视图。
33.图18是实施方式7的旋转电机的垂直于旋转轴的局部剖视图。
34.图19是实施方式8的旋转电机的沿着旋转轴的剖视图。
35.图20是实施方式8的旋转电机的垂直于旋转轴的局部剖视图。
36.图21是表示实施方式9的使用旋转电机的飞机的示意图。
37.图22是表示实施方式9的使用旋转电机的另一飞机的另一示意图。
具体实施方式
38.以下,参照附图对实施方式进行说明。此外,附图是概略地表示的图,为了便于说明,进行结构的省略或结构的简化。另外,不同的附图分别表示的结构等的大小以及位置的相互关系未必是准确地记载的,可以适当变更。另外,在以下所示的说明中,对同样的构成要素标注相同的附图标记进行图示,关于它们的名称和功能也是同样的。因此,有时为了避免重复而省略对它们的详细说明。
39.实施方式1
40.以下,使用附图对实施方式1的旋转电机进行说明。
41.图1是表示实施方式1的旋转电机的结构的沿着旋转轴的剖视图。在图中,旋转电机1具备两个转子即内转子10和外转子20以及夹在两个转子的径向之间的定子30,构成为双转子型的径向间隙电动机。
42.内转子10具备轴2、压入固定于轴2的毂部12、以及粘接固定于毂部12的外径侧的永久磁铁14。
43.外转子20具备固定于轴2的外轴21以及粘接固定于外轴21的内径侧的永久磁铁22。
44.定子30在安装于负载侧定子基座34的负载侧基座保持构件35与负载相反侧定子基座33的轴向之间配置有定子铁芯31,在定子铁芯31上卷绕有定子线圈32。另外,定子30配置在内转子10与外转子20之间,但通过负载侧内轴承3、负载侧外轴承5、负载相反侧内轴承4、负载相反侧外轴承6将内转子10和外转子20保持为旋转自如。
45.在定子铁芯31的轴向的两端部,内转子10侧及外转子20侧的两方的侧部在轴向上延伸并突出。定子铁芯31的负载侧的前端部即定子铁芯负载侧保持部36具有向内侧方向弯曲成l字形状的结构,定子铁芯31的负载相反侧的前端部即定子铁芯负载相反侧保持部37具有向外侧方向弯曲成l字形状的结构。定子铁芯31由钢板制成,定子铁芯负载侧保持部36和定子铁芯负载相反侧保持部37是定子铁芯31的一部分,由同一钢板构成。即,定子铁芯31通过在内转子10和外转子20的旋转方向上层叠薄板而构成,在两端部具备定子铁芯保持部,该定子铁芯保持部在平行于与内转子10和外转子20相向的面且垂直于旋转方向的方向上延伸。
46.图2是图1中由虚线包围的x1区域的放大图,图3是图1中由虚线包围的x2区域的放大图,表示定子铁芯31的轴向的两端部的结构。
47.在图2中,作为向定子铁芯31的轴向一方即负载侧方向延伸的前端部的定子铁芯负载侧保持部36以收敛于定子铁芯31的轴向的方式弯曲成l字形状,插入到负载侧基座保持构件35的槽部。此时,定子铁芯负载侧保持部36的负载侧保持面38与设置于负载侧定子基座34的负载侧基座保持构件35的槽部抵接而固定。
48.在图3中,作为向轴向另一方即负载相反侧方向延伸的前端部的定子铁芯负载相反侧保持部37以内转子10侧的延伸的前端部从定子铁芯31的轴向向内转子10侧弯曲、外转子20侧的延伸的前端部向外转子20侧弯曲的方式分别弯曲成l字形状,插入到负载相反侧定子基座33的槽部。此时,定子铁芯负载相反侧保持部37的负载相反侧保持面39与负载相反侧定子基座33的槽抵接而固定。
49.如图2和图3中的箭头所示,在定子铁芯31中,负载侧保持面38的与负载侧基座保持构件35抵接的方向和负载相反侧保持面39的与负载相反侧定子基座33抵接的方向彼此在轴向上相向。
50.虽然未图示,但安装于负载侧定子基座34的负载侧基座保持构件35的槽部和负载相反侧定子基座33的槽部分别在周向的一部分具有开口部,该开口部具有能够供定子铁芯负载侧保持部36及定子铁芯负载相反侧保持部37充分插入的大小。在将定子铁芯负载侧保持部36及定子铁芯负载相反侧保持部37分别插入该开口部后,在周向上旋转至规定的位置,从而定子铁芯负载侧保持部36及定子铁芯负载相反侧保持部37以不会在轴向上脱落的方式固定。
51.图4是旋转电机1的垂直于旋转轴的剖视图,是图1中a-a线方向的局部剖视图。在图中,旋转电机1由48极72槽的集中绕组构成。定子铁芯31通过在大致周向上层叠轴向长的薄钢板而构成。构成定子铁芯31的钢板是通过轧制制造的电磁钢板,以轧制方向成为定子
铁芯的径向的方式配置。
52.内转子10和外转子20均以相同的角速度向图中逆时针方向旋转。即,内转子10和外转子20是可动部。
53.图1所示的负载侧内轴承3和负载相反侧内轴承4是角接触轴承,考虑到定子铁芯31的轴向尺寸,对负载侧内轴承3和负载相反侧内轴承4施加预压,并且将定子铁芯负载侧保持部36的负载侧保持面38按压到负载侧定子基座34(负载侧基座保持构件35)上,将定子铁芯负载相反侧保持部37的负载相反侧保持面39按压到负载相反侧定子基座33上。
54.如上所述,根据实施方式1的旋转电机,定子铁芯31通过负载侧保持面38和负载相反侧保持面39在轴向上施加拉伸应力而进行固定,因此,不会因压缩应力而导致磁特性劣化,能够实现高效率化。另外,定子铁芯31的内转子10侧和外转子20侧各自的端部是定子齿的凸缘部且无法卷绕定子线圈32的部分,将该部分作为在轴向上延伸并固定的保持部,因此,能够在不减少绕线空间且不阻碍磁路的情况下固定定子30。
55.作为向轴向一方即负载侧方向延伸的前端部的定子铁芯负载侧保持部36以收敛于定子铁芯31的轴向的宽度的方式弯曲成l字形状,能够在有限的设置空间保持定子铁芯31。
56.作为向轴向另一方即负载相反侧方向延伸的前端部的定子铁芯负载相反侧保持部37以从定子铁芯31的轴向向内转子10侧和外转子20侧弯曲的方式弯曲成l字形状,能够较大地获得定子铁芯负载相反侧保持部37,能够提高保持强度。
57.在本实施方式中,定子铁芯负载侧保持部36和定子铁芯负载相反侧保持部37的弯曲成l字形状的方向构成为在径向上不同的朝向,从而构成为不易在径向上脱落,但也可以是在相同方向上弯曲的结构。
58.实施方式2
59.以下,使用附图对实施方式2的旋转电机进行说明。
60.图5是实施方式2的旋转电机1的沿着旋转轴的剖视图。在图中,在定子铁芯31的轴向的两端部,内转子10及外转子20侧的两方的侧部从主体部向轴向延伸并突出。与实施方式1的不同之处在于,负载侧的前端部即定子铁芯负载侧保持部36具有向内侧方向弯曲成钝角的l字形状的结构,固定侧的前端部即定子铁芯负载相反侧保持部37具有向外侧方向弯曲成钝角的l字形状的结构。即,l字形状的角度不同。定子铁芯31由钢板制成,定子铁芯负载侧保持部36和定子铁芯负载相反侧保持部37是定子铁芯31的一部分,由同一钢板构成。
61.与实施方式1同样,作为向轴向一方即负载侧方向延伸的前端部的定子铁芯负载侧保持部36插入到安装于负载侧定子基座34的负载侧基座保持构件35的槽部。此时,定子铁芯负载侧保持部36的负载侧保持面38与负载侧基座保持构件35的槽部抵接而固定。
62.作为向轴向另一方即负载相反侧方向延伸的前端部的定子铁芯负载相反侧保持部37以内转子10侧的延伸的前端部从定子铁芯31的轴向向内转子10侧弯曲、外转子20侧的延伸的前端部向外转子20侧弯曲的方式分别弯曲成l字形状,插入到负载相反侧定子基座33的槽部。此时,定子铁芯负载相反侧保持部37的负载相反侧保持面39与负载相反侧定子基座33抵接而固定。
63.在定子铁芯31中,负载侧保持面38的与负载侧基座保持构件35抵接的方向和负载
相反侧保持面39的与负载相反侧定子基座33抵接的方向虽然彼此具有径向的分量,但彼此在轴向上相向。
64.如上所述,在实施方式2的结构中,也起到与实施方式1同样的效果。另外,定子铁芯负载侧保持部36及定子铁芯负载相反侧保持部37为钝角的l字形状,因此,相对于负载侧保持面38和负载相反侧保持面39的面积,定子铁芯负载侧保持部36和定子铁芯负载相反侧保持部37的径向的尺寸变小,能够减小负载侧定子基座34和负载相反侧定子基座33的开口部的大小,因此能够实现小型化。
65.实施方式3
66.以下,作为实施方式3的电磁设备,使用附图对旋转电机进行说明。
67.图6是表示实施方式3的旋转电机的定子30的结构的一部分的立体图,图7是表示定子铁芯31的结构的立体图,图8是图7的虚线区域x3的局部放大图。在实施方式1和实施方式2中,定子铁芯31是将轴向长的薄钢板在大致周向、旋转方向上层叠而构成的。而且,实施方式1和实施方式2的定子铁芯31是如下结构:在定子铁芯31的轴向的两端部,内转子10侧及外转子20侧的两方的侧部从主体部向轴向延伸并突出,其前端部31c在负载侧向内侧方向弯曲成l字形状,前端部31d在负载相反侧向外侧方向弯曲成l字形状。本实施方式3的定子铁芯31的不同之处在于,定子铁芯31由侧部311和侧部保持部312构成,该侧部311分别与内转子10和外转子20相向,该侧部保持部312保持两方的侧部311并卷绕定子线圈32。
68.如图7和图8所示,定子铁芯31的两方的侧部311通过将轴向长的薄电磁钢板在大致周向、旋转方向上层叠而构成。另一方面,定子铁芯31的侧部保持部312通过将具有规定的形状的电磁钢板在轴向上层叠至与内转子10和外转子20各自的永久磁铁14、22相向的高度而构成。侧部保持部312为大致方形形状,但其内转子侧即内周侧、外转子侧即外周侧的中央部设置有切口部312a,插入并保持两方的侧部311。另外,也可以在切口部312a的周向上如图所示地设置凸缘部312b。此外,定子铁芯31的两方的侧部311紧贴地保持于侧部保持部312,以使与旋转轴正交的方向的磁通无缝流动。两方的侧部311从侧部保持部312向轴向两侧延伸,具有弯曲成l字形状的前端部31c、31d。该前端部31c、31d分别相当于实施方式1和实施方式2所示的定子铁芯负载侧保持部36和定子铁芯负载相反侧保持部37。
69.具有在周向上层叠的两方的侧部311和在轴向上层叠的侧部保持部312的本实施方式3的定子铁芯31也与实施方式1和实施方式2同样,在轴向上被施加拉伸应力而进行保持。即,若与实施方式1的图1对应,则定子铁芯31的两方的侧部的前端部31c、31d被固定,负载相反侧定子基座33的槽部内的负载相反侧保持面39和负载侧基座保持构件35内的负载侧保持面38配置为相向。即,定子铁芯31的侧部311的轴向一端侧的前端部31c的l字型嵌合并保持于负载侧基座保持构件35的槽部,定子铁芯31的侧部311的轴向另一端侧的前端部31d的l字型嵌合并保持于负载相反侧定子基座33的槽部,被施加拉伸应力。
70.此外,在图7中,示出了两方的侧部311的轴向前端部31c、31d均以朝向侧部保持部312侧的方式向内侧方向弯曲的结构,但也可以如图1、5所示,采用在固定侧向外侧方向弯曲的结构。另外,也可以如图5所示弯曲成钝角的l字形状。
71.如本实施方式3的定子铁芯31的两方的侧部311那样,定子铁芯31的一部分是将轴向长的薄电磁钢板在大致周向、旋转方向上层叠而构成并被施加拉伸应力而进行保持的结构,能够抑制因压缩应力导致的磁特性劣化,实现高效率化。
72.接下来,对保持定子铁芯31的侧部311的侧部保持部312进行说明。在实施方式1和实施方式2中,将轴向长的薄钢板在大致周向、旋转方向上层叠而构成定子铁芯31,但在本实施方式3中,侧部311是如实施方式1和实施方式2那样将轴向长的薄钢板在大致周向、旋转方向上在内周侧及外周侧这两方层叠而构成的,保持两方的侧部311的侧部保持部312是在轴向上层叠电磁钢板而构成的。因此,如上所述,垂直于轴的方向为构成侧部保持部312的每一片电磁钢板的大致方形的片,加工成所希望的形状变得容易。如图7、8所示,侧部保持部312为大致方形形状,其内周侧、外周侧的中央部设置有插入并保持两方的侧部311的切口部312a,在切口部312a的周向上设置有凸缘部312b。加工成这样的形状也变得容易。
73.另一方面,如图4所示,当观察旋转电机1的轴向截面时,定子30配置在内转子10与外转子20之间,但由于定子铁芯31以恒定间隔配置,因此,产生因从内转子10和外转子20与定子30之间的间隙观察时导磁率不恒定而引起的磁通。所产生的磁通被称为空间高次谐波,成为损失的主要原因。
74.在本实施方式中,侧部保持部312具有凸缘部312b,以将在周向上相邻的定子30之间填埋的方式发挥作用,能够减少空间高次谐波。另外,侧部保持部312在旋转轴方向上层叠,因此,相对于在周向上交链的磁通而磁通进行交链的导体的面积变小。由此,导体的电阻增加,能够减少涡电流。
75.下面,对侧部311和侧部保持部312的安装方法进行说明。
76.在图9中,图9a是表示在轴向上层叠的侧部保持部312的图,图9b是表示在周向上层叠的两方的侧部311的图。侧部保持部312的切口部312a以具有切口浅的切口部312a1和切口深的切口部312a2这两种切口部的侧部保持部312分别达到规定的厚度d2、d1的方式层叠。切口浅的切口部312a1的层叠部位与切口深的切口部312a2的层叠部位相比在内周侧和外周侧均凸起。
77.侧部311以内周侧和外周侧分别相向的方式配置,在保持部侧,突出的部位311a和凹陷的部位311b分别以达到与厚度d1、d2对应的长度的方式依次形成。突出的部位311a与凹陷的部位311b的高度差d3和侧部保持部312的切口浅的切口部312a1与切口深的切口部312a2的切口的深度之差对应。图9a的侧部保持部312和图9b的两方的侧部311以使切口浅的切口部312a1的层叠部位与凹陷的部位311b相配合、使切口深的切口部312a2的层叠部位与突出的部位311a相配合的方式嵌合,即,在图中箭头方向上使两者的凹凸形状嵌合而如图6所示形成定子铁芯31。
78.这样,使形成于侧部保持部312的切口部312a的凹凸形状与形成于两方的侧部311的凹凸形状嵌合,因此,能够使在彼此不同的方向上层叠的薄板形状的电磁钢板不会散开地紧贴而形成定子铁芯31。
79.此外,形成于侧部保持部312的切口部312a的凹凸形状和形成于两方的侧部311的凹凸形状不限于上述形状,例如,也可以是不仅在径向上嵌合而且在轴向上也嵌合或卡合的形状。
80.图10是图6的变形例,是表示本实施方式3的另一定子30的结构的立体图。与图6的不同之处在于,在定子铁芯31的两方的侧部311,图4中的旋转方向的前进侧部分不是电磁钢板的层叠物,而是由非金属或非磁性体构成的结构体311b。旋转方向滞后侧是电磁钢板的层叠体311a。
81.在周向上层叠的电磁钢板中产生面内涡电流,但产生的涡电流具有在旋转方向前进方向较大的倾向。因此,如图10所示,由非电磁钢板的构件形成旋转方向前进侧,从而能够抑制因旋转方向前进侧的涡电流引起的损失。在本实施方式中,作为由非金属或非磁性体构成的结构体311b,使用高强度的树脂。此外,结构体311b及电磁钢板的层叠体311a的形状不限于图示,两者的周向的大小等也可以不同。
82.如上所述,根据实施方式3,由于将构成定子铁芯31的两方的侧部311设为将轴向长的薄电磁钢板在大致周向、旋转方向上层叠而构成并被施加拉伸应力的结构,因此,如实施方式1和实施方式2那样,能够抑制因压缩应力导致的磁特性劣化,实现高效率化。
83.另外,通过将大致方形的电磁钢板在轴向上层叠而构成保持两方的侧部311的定子铁芯的侧部保持部312,并将内周侧和外周侧形成为凸缘形状,从而有助于抑制空间高次谐波和涡电流,能够实现高效率化。
84.并且,由于在构成定子铁芯31的两方的侧部311中,旋转方向前进侧是由非金属或非磁性体构成的结构体311b,而不是电磁钢板的层叠物,因此,能够减少由涡电流引起的损失。
85.实施方式4
86.以下,使用附图对实施方式4的旋转电机进行说明。
87.图11是实施方式4的旋转电机1的沿着旋转轴的剖视图。在图中,与实施方式1的不同之处在于,定子铁芯31在其轴向的两端部,从径向中央部以比定子铁芯31的与内转子10和外转子20相向的宽度窄的宽度分别向轴向延伸并突出。作为负载侧的突出的前端部的定子铁芯负载侧保持部36及作为固定侧的突出的前端部的定子铁芯负载相反侧保持部37分别具有t字形状的结构。该t字形状的结构的在轴向上延伸的部分和在径向上延伸的部分的连接部具有锥形形状。定子铁芯31由电磁钢板制成,定子铁芯负载侧保持部36和定子铁芯负载相反侧保持部37是定子铁芯31的一部分,由同一钢板构成。
88.与实施方式1、2同样,作为向轴向一方即负载侧方向延伸的前端部的定子铁芯负载侧保持部36插入到安装于负载侧定子基座34的负载侧基座保持构件35的槽部。此时,具有t字形状的结构的定子铁芯负载侧保持部36的径向部位即负载侧保持面38与负载侧基座保持构件35的槽部抵接而固定。
89.作为向轴向另一方即负载相反侧方向延伸的前端部的定子铁芯负载相反侧保持部37插入到负载相反侧定子基座33的槽部。此时,具有t字形状的结构的定子铁芯负载相反侧保持部37的径向部位即负载相反侧保持面39与负载相反侧定子基座33抵接而固定。
90.在本实施方式中,在定子铁芯31中,负载侧保持面38的与负载侧基座保持构件35抵接的方向和负载相反侧保持面39的与负载相反侧定子基座33抵接的方向虽然彼此具有径向的分量,但彼此在轴向上相向。
91.如上所述,在实施方式4的结构中,也起到与实施方式1同样的效果。另外,定子铁芯负载侧保持部36和定子铁芯负载相反侧保持部37为t字形状,相对于负载侧保持面38和负载相反侧保持面39的面积,定子铁芯负载侧保持部36和定子铁芯负载相反侧保持部37的径向的尺寸小,因此,能够减小安装于负载侧定子基座34的负载侧基座保持构件35的开口部和负载相反侧定子基座33的开口部的大小。另外,定子铁芯负载侧保持部36及定子铁芯负载相反侧保持部37分别在轴向上有一处,因此,能够减少保持部的数量,能够实现小型
化。并且,定子铁芯负载侧保持部36和定子铁芯负载相反侧保持部37为t字形状的结构,在轴向上延伸的部分和在径向上延伸的部分的连接部具有锥形形状,因此,连接部能够确保一定的强度。
92.实施方式5
93.以下,使用附图对实施方式5的旋转电机进行说明。
94.图12是实施方式5的旋转电机1的沿着旋转轴的剖视图。在图中,与实施方式1的不同之处在于,定子铁芯31在其轴向的两端部,从径向中央部以比定子铁芯31的与内转子10和外转子20相向的宽度窄的宽度分别向轴向延伸并突出。另外,与实施方式3的不同之处在于,在轴向上延伸并突出的前端部分别设置有卡合用的孔。定子铁芯31由电磁钢板制成,定子铁芯负载侧保持部36和定子铁芯负载相反侧保持部37是定子铁芯31的一部分,由同一钢板构成。
95.图13是图12中由虚线包围的x4区域的放大图,图14是图12中由虚线包围的x5区域的放大图,表示定子铁芯31的轴向的两端部的结构。
96.在图中,设置于作为向轴向一方即负载侧方向延伸的前端部的定子铁芯负载侧保持部36的孔36a插入安装于负载侧基座保持构件35的固定销40,负载侧保持面38以与负载侧基座保持构件35的固定销40抵接的方式固定于负载侧定子基座34。
97.设置于作为向轴向另一方即负载相反侧方向延伸的前端部的定子铁芯负载相反侧保持部37的孔37a插入安装于负载相反侧定子基座33的固定销40,负载相反侧保持面39以与负载相反侧定子基座33的固定销40抵接的方式固定于负载相反侧定子基座33。
98.在本实施方式中,负载侧保持面38的与负载侧基座保持构件35抵接的方向和负载相反侧保持面39的与负载相反侧定子基座33抵接的方向虽然彼此具有径向的分量,但彼此在轴向上相向。
99.如上所述,在实施方式5的结构中,也起到与实施方式1同样的效果。另外,定子铁芯负载侧保持部36和定子铁芯负载相反侧保持部37为与固定销40卡合的结构,在负载相反侧定子基座33和负载侧定子基座34上不需要用于插入定子铁芯负载侧保持部36和定子铁芯负载相反侧保持部37的开口部,因此能够实现小型化。另外,与实施方式4同样,定子铁芯负载侧保持部36和定子铁芯负载相反侧保持部37分别在轴向上有一处,因此,能够减少保持部的数量,在这一点上也能够实现小型化。
100.实施方式6
101.以下,使用附图对实施方式6的旋转电机进行说明。
102.图15是表示实施方式6的旋转电机1a的结构的沿着旋转轴的剖视图,图16是表示定子30a的结构的剖视图,是图15中b-b线方向的局部剖视图。在图中,旋转电机1a具备两个转子即负载相反侧转子10a和负载侧转子20a以及夹在两个转子的径向之间的定子30a,构成为双转子型的轴向间隙电动机。
103.负载相反侧转子10a具备轴2a、压入固定于轴2a的负载相反侧毂部12a、以及粘接固定于负载相反侧毂部12a的负载侧的永久磁铁14a。
104.负载侧转子20a具备固定于轴2a的负载侧毂部21a以及粘接固定于负载侧毂部21a的负载相反侧的永久磁铁22a。
105.定子30a配置在负载相反侧转子10a与负载侧转子20a之间,通过负载侧内轴承3a、
负载相反侧内轴承4a分别将负载相反侧转子10a和负载侧转子20a保持为旋转自如。
106.定子30a在外径侧保持构件35a和内径侧保持构件33a的径向之间配置有定子铁芯31a,在定子铁芯31a上卷绕有定子线圈32a。另外,外径侧保持构件35a安装于与轴2a分离配置的负载相反侧基座41a和负载侧基座41b,包围两个转子即负载相反侧转子10a和负载侧转子20a。轴2a以能够旋转的方式从负载侧基座41b的中央部突出,并与负载侧基座41b分离。
107.定子铁芯31a将径向长的薄钢板在大致周向即旋转方向上层叠。在定子铁芯31a的径向两端部,径向的负载相反侧转子10a侧和负载侧转子20a侧的两侧部分别延伸并突出。
108.定子铁芯31a的突出的两侧部中的外径侧的定子铁芯外径侧保持部36a具有向轴向外侧弯曲、即以两侧部彼此远离的方式弯曲的l字形状的前端部,该l字形状的部位与外径侧保持构件35a的槽部35aa卡合,外径侧的定子铁芯外径侧保持部36a的外径侧保持面38a与槽部35aa抵接而固定。
109.定子铁芯31a的突出的两侧部中的内径侧的定子铁芯内径侧保持部37a具有向轴向内侧弯曲、即以两侧部相向的方式弯曲的l字形状的前端部,与设置于内径侧保持构件33a的l型的槽部33ab卡合,定子铁芯内径侧保持部37a的内径侧保持面39a与槽部33ab抵接而固定。
110.在定子铁芯31a中,外径侧保持面38a与外径侧保持构件35a的槽部35aa抵接的方向和内径侧保持面39a与设置于内径侧保持构件33a的槽部33ab抵接的方向彼此在径向上相向。即,定子铁芯31a被施加拉伸应力而固定。
111.在这样的实施方式6的轴向间隙电动机的结构中,定子铁芯31a也被施加拉伸应力而固定,因此,起到与实施方式1同样的效果。即,能够提供一种能够构成为不会产生因压缩应力导致的磁特性劣化、转矩提高且高效率的旋转电机。
112.此外,本实施方式6的旋转电机1a构成为10极12槽的集中绕组。如上所述,定子铁芯31a在大致周向上层叠径向长的薄钢板而构成。负载相反侧转子10a和负载侧转子20a均以相同的角速度旋转。
113.另外,定子铁芯31a的薄钢板是通过轧制而制造的电磁钢板,配置为轧制方向成为定子铁芯31a的轴向、即负载相反侧转子10a与负载侧转子20a相向的方向。
114.实施方式7
115.以下,使用附图对作为实施方式7的旋转电机的磁齿轮进行说明。
116.图17是表示实施方式7的磁齿轮1b的结构的沿着旋转轴的剖视图,图18是图17中c-c线方向的局部剖视图。磁齿轮1b不具备定子线圈32。但是,如图18所示,定子铁芯31是平坦的,在径向的两侧部不具有折弯部(凸缘部)。该定子铁芯31发挥极片的作用,相对于内转子10和外转子20根据由周向上有无定子铁芯31引起的磁阻的大小来调制内转子10和外转子20的磁通。
117.在图17和图18中,磁齿轮1b的内转子10与外转子20彼此不连接。内转子10向图中逆时针方向旋转,外转子20以与内转子10相同的电角速度向图中顺时针方向旋转。在此,例如,若将外转子20的极数设为60,将内转子10的极数设为12,将外转子20的极数设为内转子10的极数的5倍,则能够构成减速比为5的磁齿轮。作为极片的定子铁芯31的周向的数量相对于低速转子即外转子20的极数60和高速转子即内转子10的极数12而满足(极片的数量)
=(低速转子极数)
±
(高速转子极数)即可,因此,60
±
12=72或48,在本例中构成为48。
118.定子铁芯31在其轴向的两端部从径向中央部分别向轴向延伸并突出。在作为向轴向一方即负载侧方向延伸的前端部的定子铁芯负载侧保持部36与实施方式4同样地设置有卡合用的孔,插入设置于负载侧定子基座34的负载侧基座保持构件35的固定销40,负载侧保持面38与负载侧基座保持构件35的固定销40抵接而固定。
119.作为向轴向另一方即负载相反侧方向延伸的前端部的定子铁芯负载相反侧保持部37与实施方式3同样地具有t字形状的结构,插入到负载相反侧定子基座33的槽部。此时,具有t字形状的结构的定子铁芯负载相反侧保持部37的径向部位即负载相反侧保持面39与负载相反侧定子基座33抵接而固定。
120.此外,定子铁芯31由电磁钢板制成,定子铁芯负载侧保持部36和定子铁芯负载相反侧保持部37是定子铁芯31的一部分,由同一钢板构成。其他结构与实施方式1同样。
121.在本实施方式中,在定子铁芯31中,负载侧保持面38的与负载侧基座保持构件35抵接的方向和负载相反侧保持面39的与负载相反侧定子基座33抵接的方向虽然彼此具有径向的分量,但彼此在轴向上相向。即,定子铁芯31被施加拉伸应力而固定。
122.如上所述,在实施方式7的磁齿轮的结构中,也起到与实施方式1同样的效果。即,在磁齿轮1b中,定子铁芯31在轴向上延伸,在被施加拉伸应力的状态下固定,因此,能够在不使定子铁芯31的磁特性变差的情况下进行保持。由此,能够实现磁齿轮的高效率化、高转矩化。另外,定子铁芯负载侧保持部36及定子铁芯负载相反侧保持部37分别在轴向上有一处,因此,能够减少保持部的数量,能够实现小型化。
123.在其他实施方式中,也可以如本实施方式那样,定子铁芯负载侧保持部36和定子铁芯负载相反侧保持部37的保持结构不同。
124.在上述说明中,内转子10和外转子20的旋转方向是相同方向,但也可以是相反方向。在该情况下,作为极片的定子铁芯31的数量可以不是48而是72。另外,内转子10和外转子20的极数作为磁齿轮根据内转子10和外转子20所驱动的对象物的变速比来设定即可。
125.实施方式8
126.以下,使用附图对实施方式8的旋转电机进行说明。
127.图19是表示实施方式8的旋转电机1的结构的沿着旋转轴的剖视图。在图中,与实施形式1的不同之处在于,外轴21没有固定于轴2。另外,相当于在实施方式7的磁齿轮上卷绕定子线圈32而成的磁齿轮电动机。因此,旋转电机1的内转子10和外转子20彼此不连接,例如,内转子10和外转子20彼此向相反方向旋转,外转子20以内转子10的二分之一的角速度旋转。
128.图20是旋转电机1的垂直于旋转轴的剖视图,是图19中d-d线方向的局部剖视图。在图中,内转子10向逆时针方向旋转,外转子20向顺时针方向旋转。定子铁芯31通过在大致周向上层叠轴向长的薄电磁钢板而构成,定子铁芯31的轴向的两侧部即分别与内转子10和外转子20侧相向的侧部不具有折弯部(凸缘部)。
129.其他结构与实施方式1同样,另外,如在本实施方式7中说明的那样,本实施方式8的定子铁芯31也被施加拉伸应力而安装。
130.在上述说明中,示出了内转子10和外转子20彼此向相反方向旋转且外转子20的角速度是内转子10的角速度的一半的例子,但内转子10和外转子20的旋转方向也可以是相同
的,两者的旋转速度也可以独立设定。
131.如上所述,根据实施方式8,起到与实施方式1同样的效果。即,在以轴2为轴可动的内转子10与外转子20之间配置定子30,定子30具有在旋转方向上层叠薄板而成的定子铁芯31,在轴向上被施加拉伸应力而保持,因此,能够在不使定子铁芯31的磁特性变差的情况下进行保持。由此,能够实现旋转电机的高效率化、高转矩化。
132.另外,由于旋转电机1的内转子10和外转子20彼此不连接,因此,能够独立设定各自的旋转方向和旋转速度,因此,即使由各转子驱动的对象物不同,也能够分别设定旋转方向和旋转速度来进行控制。
133.实施方式9
134.以下,对实施方式9的飞机进行说明。
135.图21是表示实施方式9的飞机100的一例的图,搭载有实施方式1至8中说明的旋转电机。在图中,在飞机100的发动机壳体210内,风扇230、旋转电机1、1a、磁齿轮1b、发动机220通过轴连结而配置。旋转电机1、1a是电动机,用于驱动风扇230,磁齿轮1b作为进行增减速的变速器使用。
136.在搭载旋转电机1、1a的情况下,虽然未图示,但也可以在风扇230与旋转电机1、1a之间或者旋转电机1、1a与发动机220之间的任一方或者两方搭载改变转速的齿轮。在该情况下,齿轮可以是正齿轮和行星齿轮等机械式齿轮,但也可以搭载磁齿轮1b。
137.另外,在搭载旋转电机1、1a的情况下,图16相对于风扇230将旋转电机1、1a和发动机220同轴配置,但经由齿轮等分轴地构成也起到同样的效果。
138.实施方式1至6以及8所示的旋转电机由于对定子铁芯施加拉伸应力,因此,能够在不使磁特性降低的情况下可靠地保持定子铁芯,并且能够得到高的转矩输出,优选应用于搭载于飞机的被旋转物。
139.另外,实施方式7所示的磁齿轮在不降低磁特性的情况下可靠地保持定子铁芯,并且与机械式的齿轮相比没有磨损部位,因此,优选应用于搭载于飞机的机构部件。
140.另外,图22是表示实施方式9的飞机100的另一例的图,图22a是在尾部具有风扇壳体240的飞机100的概略放大图,图22b是风扇壳体240的概略放大图。在图中,同样地搭载有实施方式1至8中说明的旋转电机。在图21中,旋转电机收纳在与发动机220相同的发动机壳体210,但也可以如图22所示,收纳在与发动机220不同的壳体,驱动被驱动物。在图22中,是在尾部的风扇壳体240中旋转电机1、1a或磁齿轮1b通过轴与风扇230连结的例子。在连结磁齿轮1b的情况下,还连结旋转电机1、1a或发动机220来进行驱动。
141.另外,飞机100也可以不具有发动机220,而具备旋转电机1、1a作为驱动动力源。并且,虽然未图示,但也可以不安装于固定翼的飞机100而安装于直升机或具有多个旋翼的多翼直升机等的机翼来作为驱动源。
142.如上所述,根据实施方式9,将实施方式1至8所示的旋转电机应用于飞机,因此,能够在不降低磁特性的情况下可靠地保持定子铁芯,并且能够得到高转矩输出,因此能够提高每单位燃料的续航距离。
143.实施方式的变形例、补充例
144.此外,在上述实施方式中,优选对定子铁芯施加不超过100mpa的程度的拉伸应力地进行保持,但只要是不会由于应力而屈服、破损的程度即可。
145.在上述实施方式中,负载侧定子基座34和负载相反侧定子基座33也可以是铁等磁性体,但优选由导磁率小的材质或非磁性体构成。这样,能够减少或消除经由负载侧定子基座34和负载相反侧定子基座33在周向上穿过定子铁芯31之间的磁通,因此能够提高转矩,能够实现小型轻量化。
146.在上述实施方式中,旋转电机1、1a为电动机,但作为发电机进行动作也起到同样的效果。
147.虽然本技术记载了各种例示性的实施方式和实施例,但在一个或多个实施方式中记载的各种特征、方式和功能不限于特定的实施方式的应用,能够单独或以各种组合应用于实施方式。
148.因此,在本技术说明书中公开的技术的范围内,可设想未例示的无数变形例。例如,包括对至少一个构成要素进行变形的情况、追加的情况或省略的情况,还包括提取至少一个构成要素并与其他实施方式的构成要素组合的情况。
149.附图标记说明
150.1、1a:旋转电机,1b:磁齿轮,2、2a:轴,3、3a:负载侧内轴承,4、4a:负载相反侧内轴承,5:负载侧外轴承,6:负载相反侧外轴承,10:内转子,10a:负载相反侧转子,12:毂部,12a:负载相反侧毂部,14、14a:永久磁铁,20:外转子,20a:负载侧转子,21:外轴,21a:负载侧毂部,22、22a:永久磁铁,30、30a:定子,31、31a:定子铁芯,32、32a:定子线圈,33:负载相反侧定子基座,33a:内径侧保持构件,33ab:槽部,34:负载侧定子基座,35:负载侧基座保持构件,35a:外径侧保持构件,35aa:槽部,36:定子铁芯负载侧保持部,36a、37a:孔,36a:定子铁芯外径侧保持部,37:定子铁芯负载相反侧保持部,37a:定子铁芯内径侧保持部,38:负载侧保持面,38a:外径侧保持面,39:负载相反侧保持面,39a:内径侧保持面,40:固定销,41a:负载相反侧基座,41b:负载侧基座,100:飞机,210:发动机壳体,220:发动机,230:风扇,240:风扇壳体,311:侧部,311a:突出的部位,311b:凹陷的部位,311a:层叠体,311b:结构体,312:侧部保持部,312a、312a1、312a2:切口部,312b:凸缘部。
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