專利名稱：旋轉(zhuǎn)電機以及電動輪椅車的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通過改進定子齒而抑制了由感應電流引起的損耗的旋轉(zhuǎn)電機、以及安裝了該旋轉(zhuǎn)電機的電動輪椅車。
背景技術：
以往，作為這種旋轉(zhuǎn)電機有軸隙式旋轉(zhuǎn)電機，如圖16至圖19所示，在這種旋轉(zhuǎn)電機中，設有齒2的定子3與具有圖中沒有示出的磁鐵(永磁鐵)的轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)軸心方向上間隔間隙而配置。
具體地說，為了減少鐵損，所述齒2由多個鋼板2a在徑向上層疊而成，并且所述多個齒2間隔預定的距離排列并固定在圓盤(近似圓環(huán))形狀的定子軛鐵心6的圓周方向上。雖然在圖中省略了詳細的描述，但線圈通過絕緣材料(線圈架)而纏繞在這些多個齒2上。而且，如圖17所示，這些齒2、定子軛鐵心6、以及線圈如圖16所示那樣通過成型樹脂(mold resin)7而被成型固定為一體，并且這些齒2的與轉(zhuǎn)子相對的相對面2b露出。
所述齒2的鋼板2a在以分離的狀態(tài)被組裝到定子軛鐵心6上后被成型，并通過成型樹脂7而被固定為一體。但是，組裝分離的鋼板2a非常繁雜，會導致工序成本增加。
因此，為了減少制造及組裝的工夫，通常事先通過半穿通(halfpierce)部等嵌合手段來固定各個鋼板2a。
另外，例如在專利文獻1(日本專利文獻特開平11-318059號公報)中記載了這種方法。在該專利文獻1中，在與齒的鋼板相當?shù)耐箻O用鐵心層疊板上形成了用于將所述鐵心層疊板彼此層疊固定的孔。在編號為“0015”的段落中記載了“所述孔通過沖孔而形成”，另外，在編號為“0014”的段落中記載了“在圖2中，將沖孔的板片描繪在各個沖壓階段的軋制鋼板上的位置”，在圖2中，在軋制鋼板上的位置描繪經(jīng)沖孔的圓形板片。這樣看來，所述孔是貫穿孔是很清楚的。
但是，當通過半穿通部來固定各個鋼板2a時，僅通過一處半穿通部無法得到足夠的強度，在組裝過程中可能會分離。因此，為了得到對于制造和搬運來說足夠的嵌合強度，需要在多處嵌合，但同時會引發(fā)下述的問題這些鋼板2a是通過絕緣膜來絕緣的，但由于半穿通部破壞了所述絕緣膜而造成短路，各個鋼板2a變?yōu)殡娺B接的狀態(tài)，因此若在多處有半穿通部，則通過這些半穿通部將會形成閉合回路，從而由于磁通穿過該閉合回路而產(chǎn)生感應電流，造成能量損耗。
因此，要么不形成半穿通部，為提高效率(減少感應電流損耗)而接受(允許)組裝成本的增加，要么為了降低成本而接受一定程度的效率下降。
另外，在專利文獻1中，在與齒的鋼板相當?shù)耐箻O用鐵心層疊板上形成了用于將這些鐵心層疊板彼此層疊固定的孔，由于該孔為貫穿孔，所以不會產(chǎn)生感應電流。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種即使在使用配合部來固定齒的情況下也能夠?qū)⒔?jīng)由配合部的感應電流損耗抑制到最小限度的旋轉(zhuǎn)電機、以及安裝了該旋轉(zhuǎn)電機的電動輪椅車。
為了達到上述目的，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機包括定子，具有纏繞有線圈的多個齒和將所述各個齒連接起來的定子軛鐵心；以及轉(zhuǎn)子，具有與所述齒間隔間隙而相對配置的磁鐵；所述旋轉(zhuǎn)電機的特征在于，所述齒通過層疊多個磁性鋼板而形成為近似T字形狀，并具有與所述磁鐵相對的寬度寬的部分、即所述T字的頭部；供所述線圈纏繞的大致恒定寬度的部分、即所述T字的腳部的纏繞部；以及插入所述定子軛鐵心中的部分、即所述T字的腳部的插入部；在所述大致恒定寬度的部分的纏繞部設置有用于固定相互層疊的磁性鋼板的多個配合部，所述多個配合部排列設置在與所述大致恒定寬度的纏繞部的中心線的方向相同的方向上。
其他特征在于，所述多個配合部設置在離所述頭部和所述插入部的距離為所述纏繞部的寬度的1/2以上的區(qū)域。
其他特征在于，所述齒和所述磁鐵在旋轉(zhuǎn)軸心方向上間隔間隙而相對配置。
其他特征在于，在所述磁性鋼板的兩個側面上形成有絕緣膜，所述絕緣膜在所述配合部破損，從而通過該配合部而在多個磁性鋼板之間形成了閉合回路。
其他特征在于，在所述各個磁性鋼板上形成的所述各個配合部均向同一方向凸出，并在相反一側形成了凹陷部，通過所述各個配合部相互凹凸配合而將所述各個磁性鋼板層疊起來。
其他特征在于，所述各個配合部與所述線圈的纏繞部的所述中心線平行地形成或者形成在該中心線上。
其他特征在于，所述各個配合部形成為具有配合凸起部和配合凹陷部的半穿通部或者V字嵌合部。
其他特征是一種電動輪椅車，其包括作為車輛骨架的車架、供使用者乘坐的座椅部、具有兩個車輪的一對驅(qū)動輪單元、安裝在所述一對的各驅(qū)動輪單元上的電動馬達、以及操作部，通過操作所述操作部而經(jīng)由所述電動馬達驅(qū)動驅(qū)動輪，所述電動馬達由所述旋轉(zhuǎn)電機構成。
根據(jù)上述發(fā)明，由于設置在齒纏繞部上的多個配合部排列設置在與其大致恒定寬度的纏繞部的中心線的方向相同的方向上，因而在該纏繞部，尤其在磁通密度高時，磁通的流向與中心線的方向大致相同，因此通過在與中心線的方向相同的方向上排列設置多個配合部，能夠?qū)⒘鹘?jīng)在配合部之間形成的閉合回路的磁通的變化量抑制得很小，從而能夠?qū)⒛芰繐p耗抑制得很低。另外，通過多個配合部能夠提高組裝性能，同時還能夠提高對于制造和搬運來說足夠的組裝強度。
根據(jù)其他特征，由于配合部設置在離頭部和插入部的距離為纏繞部的寬度的1/2以上的區(qū)域，所以能夠抑制由于頭部、定子軛鐵心以及軛插入部附近的磁通的紊亂而造成的影響，可將損耗進一步抑制得很低。
根據(jù)其他特征，通過做成軸隙式的旋轉(zhuǎn)電機，可提供小型、扁平、輕量、并且由配合部導致的損耗小的高效率的旋轉(zhuǎn)電機。
根據(jù)其他特征，在各個磁性鋼板上形成的各個配合部呈均向同一方向凸出的凸起形狀，并通過各個配合部相互凹凸配合而使各個磁性鋼板層疊在一起，因此僅通過使它們凹凸配合，就能夠容易地將各個磁性鋼板層疊起來。
根據(jù)其他特征，由于可以減少旋轉(zhuǎn)電機的損耗，因而可提供安裝了小型且高輸出的旋轉(zhuǎn)電機的電動輪椅車。
圖1是本發(fā)明第一實施方式的電動輪椅車的側面圖；圖2是示出上述第一實施方式的電動馬達的截面圖；圖3是示出上述第一實施方式的電動馬達轉(zhuǎn)子的立體圖；圖4是示出上述第一實施方式的電動馬達轉(zhuǎn)子的正面圖；圖5是示出上述第一實施方式的電動馬達定子的立體圖；圖6是示出上述第一實施方式的電動馬達定子的背面圖；圖7是示出上述第一實施方式的電動馬達定子的成型前狀態(tài)的立體圖；圖8是示出上述第一實施方式的電動馬達定子的一部分的分解立體圖；圖9是示出上述第一實施方式的定子的齒的正面圖；圖10是上述第一實施方式的沿圖9的X-X線所取的截面圖；圖11是上述第一實施方式的定子軛鐵心和齒的示意圖；圖12A、圖12B是上述第一實施方式的磁通示意圖，圖12A和圖12B示出了轉(zhuǎn)子位置不同時的磁通；圖13是示出本發(fā)明第二實施方式的齒的正面圖；圖14是上述第二實施方式的沿圖13的XIV-XIV線所取的截面圖；圖15是示出本發(fā)明實施方式的變形例的、與圖5相當?shù)碾妱玉R達定子的立體圖；圖16是表示現(xiàn)有例子的定子的立體圖；
圖17是示出表示上述現(xiàn)有例子的定子的定子軛鐵心和齒的立體圖；圖18是表示上述現(xiàn)有例子的齒的立體圖；圖19是表示上述現(xiàn)有例子的齒的正面圖。
具體實施例方式
下面，對本發(fā)明的實施方式進行說明。
在圖1至圖12中示出了本發(fā)明的第一實施方式。
首先說明結構，圖1中的標號11是安裝了作為根據(jù)本發(fā)明的“旋轉(zhuǎn)電機”的電動馬達12的電動輪椅車，其通過該電動馬達12的驅(qū)動力而行駛。
在該電動輪椅車11中，在作為車輛骨架的車架13上設置有供使用者乘坐的座椅部14、以及內(nèi)置有后述的電動馬達12的一對驅(qū)動輪單元15，通過操作操作部17，該電動馬達12以規(guī)定量驅(qū)動驅(qū)動輪16。所述兩個驅(qū)動輪16構成為可被分別獨立驅(qū)動，通過操作部17的操作，可以被任意地轉(zhuǎn)向或調(diào)整速度。
該驅(qū)動輪單元15是將電動馬達12、驅(qū)動系統(tǒng)、驅(qū)動輪16等進行單元化而構成的，并如圖2所示，通過螺栓19和螺母19a而固定在車架13上。
所述電動馬達12是軸隙式電動馬達，具有定子21和轉(zhuǎn)子22，所述定子21和轉(zhuǎn)子22被容納在由機殼23和蓋24形成的空間內(nèi)。上述螺栓19插在蓋24中。
該定子21通過螺栓51而固定在機殼23上，另外，轉(zhuǎn)子22與轉(zhuǎn)子軸30鋸齒配合并通過螺母31而固定，所述轉(zhuǎn)子軸30通過軸承27、27旋轉(zhuǎn)自如地設置在機殼23一側。
如圖3和圖4所示，所述轉(zhuǎn)子22具有近似圓盤形狀的轉(zhuǎn)子軛33，該轉(zhuǎn)子軛33的中心部與所述轉(zhuǎn)子軸30鋸齒配合，另外，長方形的多個磁鐵34以恒定間隔沿圓周方向接合固定在所述轉(zhuǎn)子軛33的一個單面的周邊部分。于是，該磁鐵34與定子21在旋轉(zhuǎn)軸心方向上間隔間隙C(參見圖2)而相對配置。
這些磁鐵34按照N極和S極交替鄰接的方式配置，并呈近似圓形地接合固定在轉(zhuǎn)子軛33上。
另外，如圖2和圖3所示，該轉(zhuǎn)子軛33的中心部被沖壓加工成凹陷狀，固定在蓋24上的電磁制動器36容納在凹陷部33a中。通過該電磁制動器36而停止旋轉(zhuǎn)的環(huán)形旋轉(zhuǎn)體36a與轉(zhuǎn)子22通過銷37而在旋轉(zhuǎn)方向上被固定。并且，在該凹陷部33a的相反一側接合固定有磁傳感器38，與該磁傳感器38相對的磁極位置傳感器(霍爾IC)40固定在機殼23上，該磁極位置傳感器40與控制器39電連接，從而通過該磁極位置傳感器40來檢測轉(zhuǎn)子22的磁極位置。
并且，在轉(zhuǎn)子軸30上形成有太陽齒輪30a，其與兩級行星減速機42的行星齒輪42a嚙合。該行星減速機42將轉(zhuǎn)子22的旋轉(zhuǎn)減速后傳至輪轂44，并通過該輪轂44的旋轉(zhuǎn)而使驅(qū)動輪16旋轉(zhuǎn)。
另一方面，定子21具有近似圓盤(圓環(huán))形狀的定子軛鐵心47、以規(guī)定間隔配置在該定子軛鐵心47的圓周方向上的多個齒48、以及通過線圈架49纏繞在該各個齒48的周圍的線圈50，這些部件通過成型樹脂52而被成型固定為一體。此時，在定子21的周圍，通過插入多個軸環(huán)53而還同時成型了安裝法蘭52a。
這些多個安裝法蘭52a通過螺栓51而固定在機殼23上。
另外，線圈50按U、V、W相各自連結，并且各個連結線圈的一端電連接(中性點)，而另一端被引出到成型件外部以與驅(qū)動器連接。
更加詳細地說，如圖8所示，定子軛鐵心47通過層疊多個相同形狀的磁性鋼板54而形成，并形成有用于插入所述齒48的配合孔47a。
另外，齒48通過層疊多個磁性鋼板57而形成為近似T字的形狀，并具有與磁鐵34相對的寬度寬的部分、即T字的頭部48a；供所述線圈50纏繞的大致恒定寬度的部分、即T字的腳部48b的纏繞部48c；以及插入所述定子軛鐵心47的配合孔47a中的部分、即T字的腳部48b的插入部48d。
在該大致恒定寬度的部分的纏繞部48c處，相互疊合的磁性鋼板57通過多個(兩處)作為“配合部”的半穿通部57a而被相互固定，這兩處的半穿通部57a排列設置在與所述纏繞部48c的中心線O1的方向相同的方向上。這里，所述兩處半穿通部57a排列設置在與T字型齒的長度方向(圖9的上下方向)大致平行的中心線O1上，但也可以排列設置在與中心線O1平行的直線上。
如圖1 1所示，所述兩處半穿通部57a設置在離頭部48a和插入部48d的距離為所述纏繞部48c的寬度W的1/2以上的區(qū)域A(沖孔部分)中。
另外，這些半穿通部57a如圖10所示那樣在側視的情況下構成為近似矩形的配合凸起部57b與相鄰的磁性鋼板57的配合凹陷部57c配合的結構。所述磁性鋼板57通過在其兩個側面的幾乎整個面上形成絕緣膜57d而被絕緣，但由于形成半穿通部57a而在配合凸起部57b的側面57e和配合凹陷部57c的側面57f上沒有絕緣膜，因此，彼此相鄰的磁性鋼板57如箭頭所示發(fā)生電氣短路，從而在它們之間形成閉合回路。
并且，在該齒48的插入部48d上形成了通過填充成型樹脂52來防止脫落的樹脂填充槽48f，而且，在該齒48的頭部48a上形成了與所述轉(zhuǎn)子22的磁鐵34相對的相對面48g，在該相對面48g的定子圓周方向的大致中心部形成了沿徑向延伸的凸起部48h。凸起部48h的高度和寬度在整個長度范圍內(nèi)相同。另外，如圖5所示，該凸起部48h兩側的相對面48g被成型樹脂52掩埋。
所述齒48的相對面48g與轉(zhuǎn)子22的磁鐵34在旋轉(zhuǎn)軸心方向上間隔間隙C而相對配置。
圖2中的標號59為輪輻，標號60為手輪圈。
接著，對作用進行說明。
當為了驅(qū)動電動馬達12而向線圈50通電時，由線圈50產(chǎn)生的磁力與由磁鐵34產(chǎn)生的磁力合成，磁力作用在定子21與轉(zhuǎn)子22之間，使該轉(zhuǎn)子22旋轉(zhuǎn)，并通過轉(zhuǎn)子軸30、輪轂44等而驅(qū)動驅(qū)動輪16。
此時，如圖12A、圖12B所示，磁通流經(jīng)轉(zhuǎn)子軛33、磁鐵34、齒48以及定子軛鐵心47。在齒48中，磁通與其中心線O1(參見圖11)平行地流過恒定寬度部分的纏繞部48c，在其他部分、即頭部48a和插入部48d中，磁通的流動方向不固定。
因此，在所述磁通與中心線O1平行地流過的纏繞部48c中沿其中心線O1形成多個半穿通部57a，由此通過該半穿通部57a而形成的閉合回路也沿該中心線O1形成，因此穿過閉合回路而流過的磁通量的變化減小，其結果是減小了流過閉合回路的感應電流，從而能量損耗被抑制得很小。
與此相對，例如在圖9中，如果如點劃線X所示那樣一對半穿通部57a的位置位于相對于中心線O1的方向而傾斜的方向上，則由短路的半穿通部57a形成的閉合回路和與中心線O1平行地流過的磁通交鏈。于是，通過該磁通量的變化，將在該閉合回路中產(chǎn)生交鏈磁通的微分的感應電壓，并由該感應電壓產(chǎn)生感應電流。
圖12A示出了纏繞部48c的中心線O1和磁鐵34的中心線O2的位置大致一致時的磁通的流動，圖12B示出了中心線O1和中心線O2的位置稍微錯開時的磁通的流動。如圖12B所示，在頭部48a和插入部48d附近，磁通的流動紊亂，但通過將所述兩處的半穿通部57a如圖11所示那樣設置在離頭部48a和插入部48d的距離為纏繞部48c的寬度W的1/2以上的區(qū)域A(沖孔部分)中，在該區(qū)域A中磁通沿中心線O1流動，因而能夠進一步抑制感應電流的產(chǎn)生，能夠抑制能量損耗。
另外，由于圖8所示的齒48是通過將一種磁性鋼板57層疊多個而形成的，因而能夠抑制加工費和模具費，并且這些磁性鋼板57由于通過半穿通部57a而被嵌合固定，因而能夠簡單地進行層疊和組裝。
并且，由于在齒48上形成了內(nèi)部寬的樹脂填充槽48f并且在該樹脂填充槽48f中填充了成型樹脂52，因此可將齒48牢固地固定在定子軛鐵心47上防止脫落。
另外，通過用成型樹脂52覆蓋齒48的相對面48d的除了凸起部48e以外的部分，也能夠防止齒48在磁鐵34的吸引力的作用下脫落。
此外，由于該電動馬達12能夠降低能量損耗，因而能夠提供安裝有小型且高輸出的電動馬達12的電動輪椅車11。
圖13和圖14示出了本發(fā)明的第二實施方式。
該第二實施方式的“配合部”的構成與第一實施方式的不同。在第一實施方式中，從正面觀看時是圓形的半穿通部57a，但在第二實施方式中，如圖13所示，從正面觀看時呈沿纏繞部48c的中心線O1方向的長方形，并如圖14所示的截面圖那樣，通過呈近似V字形狀的V字嵌合部57f而將各個磁性鋼板57相互嵌合固定在一起。
與第一實施方式的半穿通部57a一樣，這兩處V字嵌合部57f也沿著纏繞部48c的中心線O1而排列形成。
其他結構和作用與第一實施方式的相同，因此省略說明。
另外，在上述各個實施方式中，配合部(半穿通部57a、V字嵌合部57f)在對各個磁性鋼板57進行沖軋時同時形成，并在后續(xù)的工序中，通過重疊多個磁性鋼板57并進行沖壓來將它們配合固定并層疊起來，但本發(fā)明不限于這種層疊方法。
另外，配合部的結構也不限于各個實施方式中的結構，可以是能夠使磁性鋼板相互重疊固定的任何結構。
并且，在上述各個實施方式中，在兩處形成了配合部(半穿通部57a、V字嵌合部57f)，但不限于此，諸如也可以在三處形成，或者也可以與中心線平行地形成多列。
另外，在上述各個實施方式中，用成型樹脂52覆蓋了齒相對面48a的除凸起部48h以外的部分的整個面，但不限于此，也可以如圖15所示那樣用成型樹脂52覆蓋除凸起部48h以外的部分中的一部分。
權利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)電機，包括定子，具有纏繞有線圈的多個齒和將所述各個齒連接起來的定子軛鐵心；以及轉(zhuǎn)子，具有與所述齒間隔間隙而相對配置的磁鐵；所述旋轉(zhuǎn)電機的特征在于，所述齒通過層疊多個磁性鋼板而形成為近似T字形狀，并具有與所述磁鐵相對的寬度寬的部分、即所述T字的頭部；供所述線圈纏繞的大致恒定寬度的部分、即所述T字的腳部的纏繞部；以及插入所述定子軛鐵心中的部分、即所述T字的腳部的插入部；在所述大致恒定寬度的部分的纏繞部設置有用于固定相互層疊的磁性鋼板的多個配合部，所述多個配合部排列設置在與所述大致恒定寬度的纏繞部的中心線的方向相同的方向上。
2.如權利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電機，其特征在于，所述多個配合部設置在離所述頭部和所述插入部的距離為所述纏繞部的寬度的1/2以上的區(qū)域。
3.如權利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電機，其特征在于，所述齒與所述磁鐵在旋轉(zhuǎn)軸心方向上間隔間隙而相對配置。
4.如權利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電機，其特征在于，在所述磁性鋼板的除所述配合部以外的兩個側面上形成有絕緣膜，通過該配合部而在所述磁性鋼板之間形成了閉合回路。
5.如權利要求4所述的旋轉(zhuǎn)電機，其特征在于，在所述磁性鋼板的兩個側面上形成有絕緣膜，所述絕緣膜在所述配合部破損，從而通過該配合部而在所述磁性鋼板之間形成了閉合回路。
6.如權利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電機，其特征在于，在所述各個磁性鋼板上形成的所述各個配合部均向同一方向凸出，并在相反一側形成了凹陷部，通過所述各個配合部相互凹凸配合而將所述各個磁性鋼板層疊起來。
7.如權利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電機，其特征在于，所述配合部與所述線圈的纏繞部的所述中心線平行地形成。
8.如權利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電機，其特征在于，所述配合部形成在所述線圈的纏繞部的所述中心線上。
9.如權利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電機，其特征在于，所述各個配合部形成為具有配合凸起部和配合凹陷部的半穿通部。
10.如權利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電機，其特征在于，所述各個配合部形成為V字嵌合部。
11.一種電動輪椅車，包括作為車輛骨架的車架、供使用者乘坐的座椅部、具有兩個車輪的一對驅(qū)動輪單元、安裝在所述一對的各驅(qū)動輪單元上的電動馬達、以及操作部，通過操作所述操作部而經(jīng)由所述電動馬達驅(qū)動驅(qū)動輪，所述電動馬達是一種旋轉(zhuǎn)電機，該旋轉(zhuǎn)電機的特征在于，包括定子，具有纏繞有線圈的多個齒和將所述各個齒連接起來的定子軛鐵心；以及轉(zhuǎn)子，具有與所述齒間隔間隙而相對配置的磁鐵；所述齒通過層疊多個磁性鋼板而形成為近似T字形狀，并具有與所述磁鐵相對的寬度寬的部分、即所述T字的頭部；供所述線圈纏繞的大致恒定寬度的部分、即所述T字的腳部的纏繞部；以及插入所述定子軛鐵心中的部分、即所述T字的腳部的插入部；在所述大致恒定寬度的部分的纏繞部設置有用于固定相互層疊的磁性鋼板的多個配合部，所述多個配合部排列設置在與所述大致恒定寬度的纏繞部的中心線的方向相同的方向上。
全文摘要
本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)電機以及安裝了該旋轉(zhuǎn)電機的電動輪椅車。定子的齒通過層疊多個磁性鋼板而形成為近似T字形狀，并具有與磁鐵相對的寬度寬的部分、即T字的頭部；供線圈纏繞的大致恒定寬度的部分、即T字的腳部的纏繞部；以及插入定子軛鐵心中的部分、即T字的腳部的插入部；在大致恒定寬度部分的纏繞部設置有用于固定相互層疊的磁性鋼板的多個半穿通部，多個半穿通部排列設置在與大致恒定寬度的纏繞部的中心線的方向相同的方向上。
文檔編號A61G5/04GK1901323SQ20061010333
公開日2007年1月24日 申請日期2006年7月18日 優(yōu)先權日2005年7月20日
發(fā)明者內(nèi)藤真也, 日野陽至 申請人:雅馬哈發(fā)動機株式會社