[发明专利]多间隙旋转电机

说明书

技术领域

本发明涉及多间隙旋转电机，该多间隙旋转电机例如在机动车辆中用作电动机和发电机。

背景技术

存在用于狭窄空间中并因此需要为扁平形状的旋转电机，比如设置在混合动力车辆中的发动机与变速器之间的与发动机直接联接式电动机以及用于家用电器(例如洗衣机)的电动机。此外，作为增加这些旋转电机的输出转矩的方法，已知一种包括径向内侧磁间隙和径向外侧磁间隙的双间隙结构。

此外，作为双间隙旋转电机，已知1定子-2转子旋转电机和1转子-2定子旋转电机。

1定子-2转子旋转电机包括定子及内部转子和外部转子。定子包括定子芯和安装在定子芯上的定子线圈。内部转子设置在定子的径向内侧以由定子围绕，在内部转子与定子之间形成有径向内侧磁间隙。外部转子设置在定子的径向外侧以围绕定子，在外部转子与定子之间形成有径向外侧磁间隙。

然而，1定子-2转子旋转电机涉及下列问题。首先，尽管仅设有单一定子，但定子线圈的匝数多。其次，内部转子和外部转子的形状薄且宽。此外，内部转子暴露在径向内侧上，而外部转子暴露在径向外侧上。因此，内部转子和外部转子都可能容易变形，由此在工作期间产生很大的噪音。第三，由于定子径向地置入两个旋转物体--即内部转子和外部转子--之间，因而难以将定子牢固地固定在旋转电机中。

另一方面，1转子-2定子旋转电机包括转子及内部定子和外部定子。内部定子设置在转子的径向内侧，而外部定子设置在转子径向外侧。

例如，图13示出用于车辆的1转子-2定子轮毂电机，该轮毂电机最初在日本专利申请公开No.2007-282331中公开。如图所示，该电动机包括转子20A、设置在转子20A的径向内侧的内部定子31A、和设置在转子20A的径向外侧的外部定子33A。因此，转子20A径向地置入内部定子31A和外部定子33A之间，并且因此既不会暴露在径向内侧上也不会暴露在径向外侧上。此外，内部定子31A和外部定子33A都能够被牢固地固定在电动机中。

然而，使用上述构造，有必要分别缠绕两个定子线圈用于内部定子31A和外部定子33A、并将内部定子31A和外部定子33A分离地固定到轮架上。因此，电动机的组装过程复杂，并且难以确保内部定子31A和外部定子33A的高的同心度。

为了解决上述问题，可以考虑使用固定构件以将内部定子31A和外部定子33A连接并进而固定在一起。然而，在该情形下，固定构件将轴向地定位于内部定子31A和外部定子33A的定子线圈的线圈端部的外侧，由此增加了电动机的轴向总长度。因此，电动机可能在形状上变得不再扁平，并且因此可能使在轮内安装电动机变得困难。

发明内容

根据本发明，提供了包括转子、定子芯和定子线圈的多间隙旋转电机。转子包括环形转子芯。定子芯具有径向外部、径向内部和连接部。径向外部具有环形形状并定位在转子芯的径向外侧，在径向外部与转子芯之间形成有径向外侧磁间隙。径向外部具有形成在径向外部的径向内表面中并沿径向外部的周向方向间隔开的多个凹槽。径向内部具有环形形状并定位在转子芯的径向内侧，在径向内部与转子芯之间形成有径向内侧磁间隙。径向内部具有形成在径向内部的径向外表面中并沿径向内部的周向方向间隔开的多个凹槽。连接部径向地延伸以连接径向外部和径向内部。连接部位于转子芯的轴向一侧上，在连接部与转子芯之间形成有轴向磁间隙。连接部具有多个凹槽，每个凹槽形成在连接部的面向转子芯的轴向端面中，从而与相应的一对径向外部的凹槽和径向内部的凹槽连通。定子线圈由安装在定子芯上的多个电线形成。每个电线具有多个径向外侧槽内部分、多个径向内侧槽内部分和多个径向中间槽内部分。每个径向外侧槽内部分容置在定子芯的径向外部的凹槽中相应的一个内。每个径向内侧槽内部分容置在定子芯的径向内部的凹槽中相应的一个内。每个径向中间槽内部分容置在定子芯的连接部的凹槽中相应的一个内。

在上述构造的情况下，定子芯的径向外部和径向内部通过连接部连接，由此为定子芯提供了一体式结构。因此，可确保径向外部和径向内部的高的同心度。此外，不必在定子线圈的线圈端部的轴向外侧设置用于连接径向外部和径向内部的附加连接构件。因此，可以使多间隙旋转电机的轴向总长度最小化，由此使多间隙旋转电机呈扁平的形状。因此，多间隙旋转电机可以适当地设置在狭窄空间内。

此外，在上述构造的情况下，电线一起构成单个定子线圈。换言之，在多间隙旋转电机中仅设有一个定子线圈。此外，定子线圈安装至一体式结构的定子芯上。因此，可简化多间隙旋转电机的组装过程，由此提高生产率。