專利名稱：永磁式同步電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
永磁式同步電動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及通過3相電源驅(qū)動(dòng)的永磁式同步電動(dòng)機(jī)，尤其涉及用于切實(shí)地抑制齒槽轉(zhuǎn)矩的新的改良技術(shù)。
背景技術(shù)：
[0002]一般，在永磁式同步電動(dòng)機(jī)中，當(dāng)在繞組未通電時(shí)通過外部驅(qū)動(dòng)使轉(zhuǎn)子磁鐵(轉(zhuǎn)子)旋轉(zhuǎn)了時(shí)，會(huì)在定子鐵心和轉(zhuǎn)子之間產(chǎn)生齒槽轉(zhuǎn)矩。[0003]這種齒槽轉(zhuǎn)矩是由于轉(zhuǎn)子每機(jī)械性地轉(zhuǎn)I圈都產(chǎn)生定子槽數(shù)和永磁鐵磁極數(shù)的最小公倍數(shù)的脈動(dòng)而引起的，齒槽轉(zhuǎn)矩的大小與脈動(dòng)數(shù)成反比。[0004]在通過3相交流驅(qū)動(dòng)的永磁式同步電動(dòng)機(jī)中，通過適當(dāng)選擇磁極數(shù)和槽數(shù)的組合，能夠降低未通電時(shí)產(chǎn)生的齒槽轉(zhuǎn)矩。[0005]通常，為了抑制永磁式同步電動(dòng)機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩，需要選擇定子槽數(shù)和永磁鐵磁極數(shù)的最小公倍數(shù)的大的組合。[0006]作為最小公倍數(shù)的大的組合的例子，在所謂的通過3相電源驅(qū)動(dòng)的永磁式同步電動(dòng)機(jī)中，可以舉出如下結(jié)構(gòu):在具有形成為圓環(huán)狀并施加有繞組(線圈)的Z個(gè)(Z為自然數(shù))定子槽、而且具有2P極(P為自然數(shù))的永磁鐵的情況下，Z/{3 (ffi) X2P}的值為“2/5”或“2/7”。[0007]例如，在Z/{3 (相)X2P}的值為“2/5”的永磁式同步電動(dòng)機(jī)中，在磁極數(shù)為“10”的情況下，槽數(shù)為“12”，通過極數(shù)和槽數(shù)的組合產(chǎn)生的齒槽轉(zhuǎn)矩在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)I圈的期間僅產(chǎn)生“60個(gè)波峰”。[0008]此外，一般地，在永磁式同步電動(dòng)機(jī)中，也存在因制造誤差、電磁鋼板的磁各向異性等而產(chǎn)生的齒槽轉(zhuǎn)矩，若將通電的電流波形的基波(即，電角360度)稱為“ If ”，則會(huì)因定子的制造誤差等產(chǎn)生2f分量(以電角180度為I個(gè)周期)、4f分量(以電角90度為I個(gè)周期)的齒槽轉(zhuǎn)矩。[0009]尤其是，在通過在框架內(nèi)徑為圓形而外側(cè)為四邊形形狀的框架的徑內(nèi)熱壓配合定子鐵心或者將電磁鋼板的軋制方向沿同一方向堆積來制造定子鐵心的情況下，齒槽轉(zhuǎn)矩的4f 分量大大產(chǎn)生。[0010]另一方面，以 往,還提出通過設(shè)置扭斜(Skew:使鐵心或磁化相對(duì)于軸方向傾斜地形成)來抑制齒槽轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生的技術(shù)(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。[0011]在先技術(shù)文獻(xiàn)[0012]專利文獻(xiàn)[0013]專利文獻(xiàn)1:日本實(shí)用新型第2558514號(hào)公報(bào)實(shí)用新型內(nèi)容[0014]實(shí)用新型要解決的問題[0015]在以往的永磁式同步電動(dòng)機(jī)中，為了減少因脈動(dòng)引起的齒槽轉(zhuǎn)矩，選擇了定子槽數(shù)和永磁鐵磁極數(shù)的最小公倍數(shù)的大的組合，但卻存在如下問題:對(duì)于在磁極數(shù)為10極、槽數(shù)為12的情況下產(chǎn)生的齒槽轉(zhuǎn)矩，在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)I圈的期間產(chǎn)生60個(gè)波峰，而且，由于制造誤差、電磁鋼板的磁各向異性等，4f分量的齒槽轉(zhuǎn)矩會(huì)大大產(chǎn)生。[0016]此外，即使在如專利文獻(xiàn)I那樣設(shè)置扭斜的情況下，也存在如下問題:由于扭斜的電角度小(20度 40度左右)，因此，不能充分抑制齒槽轉(zhuǎn)矩。[0017]本實(shí)用新型是為了解決上述問題而作出的，目的在于獲得能夠充分抑制2f分量及4f分量的齒槽轉(zhuǎn)矩的永磁式同步電動(dòng)機(jī)。[0018]用于解決問題的手段[0019]本實(shí)用新型的永磁式同步電動(dòng)機(jī)具備:形成為圓環(huán)狀并施加有繞組的Z個(gè)(Z為自然數(shù))定子槽；配置在定子槽的圓環(huán)狀內(nèi)的轉(zhuǎn)子；和與轉(zhuǎn)子一體構(gòu)成并與定子槽對(duì)置地配置的2P極(P為自然數(shù))永磁鐵，該永磁式同步電動(dòng)機(jī)以Z/{3 (相)X2P}的值為2/5或2/7的方式構(gòu)成，其中，在永磁鐵的與定子槽的對(duì)置面，設(shè)置有相對(duì)于轉(zhuǎn)子的軸方向、電角度為42度 128度的連續(xù)扭斜。[0020]在上述永磁式同步電動(dòng)機(jī)中，優(yōu)選所述連續(xù)扭斜被設(shè)置成:所述轉(zhuǎn)子的軸方向的扭斜角度的開始位置和結(jié)束位置關(guān)于所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相同。[0021]本實(shí)用新型的永磁式同步電動(dòng)機(jī)具備:Z個(gè)定子槽，該定子槽形成為圓環(huán)狀并施加有繞組，Z為自然數(shù)；轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子配置在所述Z個(gè)定子槽的圓環(huán)狀內(nèi)；和2P極永磁鐵，該永磁鐵與所述轉(zhuǎn)子一體構(gòu)成并與所述定子槽對(duì)置地配置，P為自然數(shù)，所述永磁式同步電動(dòng)機(jī)以Z/{3 (相)X2P}的值為2/5或2/7的方式構(gòu)成，其中，在所述永磁鐵的與所述定子槽的對(duì)置面，以電角度相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子的軸方向?yàn)?2度 128度的方式，設(shè)有至少2層以上的層扭斜。[0022]在上述永磁式同步電動(dòng)機(jī)中，優(yōu)選所述層扭斜由2n+l層構(gòu)成，并被設(shè)置成扭斜角度的開始位置和結(jié)束位置關(guān)于所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相同，n為自然數(shù)。[0023]本實(shí)用新型的永磁式同步電動(dòng)機(jī)具備:Z個(gè)定子槽，該定子槽形成為圓環(huán)狀并施加有繞組，Z為自然數(shù)；轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子配置在所述Z個(gè)定子槽的圓環(huán)狀內(nèi)；和2P極永磁鐵，該永磁鐵與所述轉(zhuǎn)子一體構(gòu)成并與所述定子槽對(duì)置地配置，P為自然數(shù)，所述永磁式同步電動(dòng)機(jī)以Z/{3 (相)X2P}的值為2/5或2/7的方式構(gòu)成，其中，對(duì)與所述永磁鐵對(duì)置的所述定子槽的頂端形狀，設(shè)有電角度相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子的軸方向?yàn)?2度 128度的連續(xù)扭斜或?qū)优ば?。[0024]在上述永磁式同步電動(dòng)機(jī)中，優(yōu)選所述連續(xù)扭斜或所述層扭斜被設(shè)置成:扭斜角度的開始位置和結(jié)束位置關(guān)于所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相同。[0025]實(shí)用新型效果[0026]根據(jù)本實(shí)用新型，通過對(duì)永磁鐵(轉(zhuǎn)子)設(shè)置電角度42 128度的連續(xù)扭斜，能夠切實(shí)地抑制因定子偏差產(chǎn)生的齒槽轉(zhuǎn)矩的4f分量。


[0027]圖1是示出本實(shí)用新型實(shí)施方式I的永磁式同步電動(dòng)機(jī)的與軸方向垂直的剖面的剖視圖。(實(shí)施例1)[0028]圖2是示出熱壓配合圖1內(nèi)的定子的框架的與軸方向垂直的剖面的剖視圖。(實(shí)施例I)[0029]圖3是示出因未設(shè)置扭斜的情況下的定子朝框架內(nèi)的熱壓配合、軋制方向等的磁不對(duì)稱性而產(chǎn)生的齒槽轉(zhuǎn)矩的說明圖。(實(shí)施例1)[0030]圖4是示出對(duì)圖3的齒槽轉(zhuǎn)矩進(jìn)行了頻率分析的結(jié)果的說明圖。(實(shí)施例1)[0031]圖5是將一般的電磁鋼板的軋制方向與定子的剖視圖一起示出的說明圖。(實(shí)施例I)[0032]圖6是示出未對(duì)圖1內(nèi)的環(huán)形磁鐵(轉(zhuǎn)子)設(shè)置扭斜的狀態(tài)的立體圖。(實(shí)施例1)[0033]圖7是示出本實(shí)用新型實(shí)施方式I的設(shè)置有連續(xù)扭斜的環(huán)形磁鐵及轉(zhuǎn)子的立體圖。(實(shí)施例1)[0034]圖8是示出采用了圖7的轉(zhuǎn)子的永磁式同步電動(dòng)機(jī)的扭斜角度和齒槽轉(zhuǎn)矩(4f 分量)之間的關(guān)系的說明圖。(實(shí)施例1)[0035]圖9是示出采用了圖7的轉(zhuǎn)子的永磁式同步電動(dòng)機(jī)的扭斜角度和電動(dòng)機(jī)輸出之間的關(guān)系的說明圖。(實(shí)施例1)[0036]圖10是示出本實(shí)用新型實(shí)施方式2的設(shè)置有連續(xù)扭斜的環(huán)形磁鐵及轉(zhuǎn)子的立體圖。(實(shí)施例2)[0037]圖11是用于說明圖10的環(huán)形磁鐵的制造方法的展開圖。(實(shí)施例2)[0038]圖12是示出將圖11內(nèi)的2個(gè)環(huán)形磁鐵組合了的狀態(tài)的展開圖。(實(shí)施例2)[0039]圖13是用I個(gè)環(huán)形磁鐵構(gòu)成圖11的2層環(huán)形磁鐵的情況的展開圖。(實(shí)施例2)[0040]圖14是示出本實(shí)用新型實(shí)施方式3的設(shè)置有層扭斜的環(huán)形磁鐵及轉(zhuǎn)子的立體圖。(實(shí)施例3)[0041]圖15是用于說明圖14的環(huán)形磁鐵的制造方法的展開圖。(實(shí)施例3)[0042]圖16是示出采用了圖14的轉(zhuǎn)子的永磁式同步電動(dòng)機(jī)的扭斜角度和電動(dòng)機(jī)輸出之間的關(guān)系的說明圖。(實(shí)施例3)[0043]圖17是示出本實(shí)用新型實(shí)施方式3的采用了扇形磁鐵的永磁式同步電動(dòng)機(jī)的與軸方向垂直的剖面的剖視圖。(實(shí)施例3)[0044]圖18是示出未對(duì)圖17內(nèi)的環(huán)形磁鐵(轉(zhuǎn)子)設(shè)置扭斜的狀態(tài)的立體圖。(實(shí)施例3)[0045]圖19是示出本實(shí)用新型實(shí)施方式3的設(shè)置有層扭斜的扇形磁鐵及轉(zhuǎn)子的立體圖。(實(shí)施例3)[0046]圖20是示出本實(shí)用新型實(shí)施方式4的設(shè)置有層扭斜的環(huán)形磁鐵及轉(zhuǎn)子的立體圖。(實(shí)施例4)[0047]圖21是本實(shí)用新型實(shí)施方式4的采用了扇形磁鐵的情況的轉(zhuǎn)子的立體圖。(實(shí)施例4)[0048]圖22是示出本實(shí)用新型實(shí)施方式5的定子槽的I個(gè)齒的軸方向上端部的剖面形狀的剖視圖。(實(shí)施例5)[0049]圖23是示出本實(shí)用新型實(shí)施方式5的定子槽的I個(gè)齒的軸方向下端部的剖面形狀的剖視圖。(實(shí)施例5)圖24是示出本實(shí)用新型實(shí)施方式5的設(shè)置有連續(xù)扭斜的定子槽的I個(gè)齒的外觀的立體圖。(實(shí)施例5)[0051]圖25是示出排列多個(gè)圖24的齒而形成的定子的一部分的內(nèi)表面結(jié)構(gòu)的立體圖。(實(shí)施例5)[0052]圖26是平面示出圖25的定子槽的齒端面形狀的展開圖。(實(shí)施例5)[0053]圖27是示出本實(shí)用新型實(shí)施方式5的設(shè)置有連續(xù)扭斜的定子槽的其他結(jié)構(gòu)例的立體圖。(實(shí)施例5)[0054]圖28是平面示出圖27的定子槽的齒端面形狀的展開圖。(實(shí)施例5)[0055]圖29是示出本實(shí)用新型實(shí)施方式5的設(shè)置有層扭斜的定子槽的I個(gè)齒的外觀的立體圖。(實(shí)施例5)[0056]圖30是示出多個(gè)排列圖29的齒而形成的定子的一部分的內(nèi)表面結(jié)構(gòu)的立體圖。(實(shí)施例5)[0057]圖31是平面示出圖30的定子槽的齒端面形狀的展開圖。(實(shí)施例5)[0058]圖32是示出本實(shí)用新型實(shí)施方式5的設(shè)置有層扭斜的定子槽的其他結(jié)構(gòu)例的立體圖。(實(shí)施例5)[0059]圖33是平面示出圖32的定子槽的齒端面形狀的展開圖。(實(shí)施例5)具體實(shí)施方式
[0060](實(shí)施例1)[0061]圖1示出本實(shí)用新型實(shí)施方式I的永磁式同步電動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造的剖視圖，示出與轉(zhuǎn)子軸方向垂直的剖面。[0062]圖1中，在由旋轉(zhuǎn)軸構(gòu)成的轉(zhuǎn)子I的外周部，一體形成多極(此處為10極)環(huán)形磁鐵(永磁鐵)11。[0063]由于環(huán)形磁鐵11在單個(gè)永磁鐵中形成多個(gè)磁極，因此，無法目視各磁極間的分界，但在圖1中，為了易于理解，示出了各磁極間的分界線。[0064]在轉(zhuǎn)子I的外周部配置有定子2，該定子2具有與環(huán)形磁鐵11對(duì)置的多極(此處為12極)定子槽21。另外，此處雖未圖示，但在各定子槽21中卷繞有繞組。[0065]此外，圖1中，以環(huán)形磁鐵11的磁極數(shù)2P為10極(P=5)、槽數(shù)Z為12個(gè)的情況為例，設(shè)定為Z/{3 (相)X2P}的值為2/5的組合，但并不限于該組合，也可以將14極(P=7)轉(zhuǎn)子I和12槽組合而設(shè)定為Z/{3 (相)X2P}的值為2/7。[0066]首先，一邊參照?qǐng)D2 圖6，一邊對(duì)圖1的永磁式同步電動(dòng)機(jī)中、未設(shè)置扭斜的情況下的齒槽轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生原因進(jìn)行說明。[0067]圖2是示出用于通過熱壓配合等固定圖1內(nèi)的定子2的框架3的剖視圖，示出框架的與軸方向垂直的剖面。[0068]圖2中，框架3的形狀為，熱壓配合定子2的內(nèi)徑部31被加工成圓形，而外側(cè)被加工成四邊形形狀。[0069]如圖2所示，在采用內(nèi)側(cè)和外側(cè)形狀不同的框架3的情況下，在將定子2熱壓配合到內(nèi)徑部31時(shí)，由于施加給定子2的應(yīng)力不同，因此，定子2的鐵心部的BH曲線會(huì)根據(jù)熱壓配合應(yīng)力而變化。[0070]S卩，在將圖1內(nèi)的定子2熱壓配合至圖2的框架3的情況下，在框架3的壁厚大的部分和壁厚小的部分，定子2的鐵心部受到的應(yīng)力不同，施加給定子2的熱壓配合應(yīng)力也產(chǎn)生差異。[0071] 因此，在熱壓配合后的定子2中，尤其是在定子2的鐵心背部部分，BH曲線會(huì)產(chǎn)生差異，因此，與環(huán)形磁鐵11的磁極數(shù)和定子槽21的槽數(shù)的組合對(duì)應(yīng)，在轉(zhuǎn)子I轉(zhuǎn)I圈的期間，產(chǎn)生10個(gè)及20個(gè)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。[0072]尤其是，在熱壓配合于圖2那樣的四邊形的框架3的情況下，會(huì)產(chǎn)生磁失衡，因此會(huì)強(qiáng)烈產(chǎn)生20個(gè)脈動(dòng)分量。[0073]此處，環(huán)形磁鐵11 (轉(zhuǎn)子I)的磁極數(shù)為10個(gè)，因此，若使電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用的通電電流的頻率為If ，則10個(gè)脈動(dòng)分量按電角來講為“2f 分量”，20個(gè)脈動(dòng)分量為“4f 分量”。[0074]圖3是示出磁極數(shù)“10極”及槽數(shù)“12槽”的永磁式同步電動(dòng)機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩的說明圖，示出了在未設(shè)置扭斜的情況下、轉(zhuǎn)子I轉(zhuǎn)I圈的期間(0度 360度)實(shí)際產(chǎn)生的齒槽轉(zhuǎn)矩波形。[0075]圖3中，齒槽轉(zhuǎn)矩的振幅因?qū)⒍ㄗ?熱壓配合于四邊形形狀的框架3內(nèi)、定子2的軋制方向(與圖5 —起在后面敘述)等的磁不對(duì)稱性而多次變動(dòng)。[0076]圖4是示出對(duì)圖3的齒槽轉(zhuǎn)矩波形進(jìn)行頻率分析的結(jié)果的說明圖，橫軸表示轉(zhuǎn)子I轉(zhuǎn)I圈的齒槽轉(zhuǎn)矩的次數(shù)，縱軸表示齒槽轉(zhuǎn)矩的大小。[0077]此處，永磁式同步電動(dòng)機(jī)為磁極數(shù)“10極”和槽數(shù)“12槽”的組合，因此，在圖4中，因轉(zhuǎn)子I的磁化偏差等而在轉(zhuǎn)子I機(jī)械性地轉(zhuǎn)I圈的期間產(chǎn)生“12個(gè)”及“24個(gè)”脈動(dòng)。[0078]此外，產(chǎn)生磁極數(shù)“10”及槽數(shù)“12”的最小公倍數(shù)即“60個(gè)”脈動(dòng)。[0079]但如圖4所示，由于因熱壓配合應(yīng)力產(chǎn)生的磁失衡，會(huì)大大產(chǎn)生“20個(gè)”脈動(dòng)分量(電4f分量)。[0080]另外，如前所述，永磁式同步電動(dòng)機(jī)的磁失衡也會(huì)因?yàn)殡姶配摪宓能堉品较蚨a(chǎn)生。[0081]一般來說，在電動(dòng)機(jī)中，為了降低定子2產(chǎn)生的渦流損耗，將電磁鋼板堆積而制作，作為電磁鋼板，存在方向性電磁鋼板和無方向性電磁鋼板。[0082]在這些電磁鋼板中的任何一種的情況下，在形成鐵心組的帶板階段，盡管其產(chǎn)生量不同，但都會(huì)出現(xiàn)被認(rèn)為是因軋制方向和非軋制方向引起的“基于晶形差異的磁方向性”，鐵損及磁通密度在軋制方向和非軋制方向不同。[0083]S卩，如圖5所示，在總是使軋制方向(參照箭頭)為相同方向而堆積組裝定子2的情況下，由于定子2的磁方向性的不同,會(huì)產(chǎn)生齒槽轉(zhuǎn)矩。[0084]像這樣因磁方向性的不同而產(chǎn)生的齒槽轉(zhuǎn)矩也如圖3及圖4所示那樣，大大產(chǎn)生20個(gè)脈動(dòng)分量。[0085]圖6是從軸方向觀察到的一般的環(huán)形磁鐵11的立體圖，示出扭斜角度0為0度(無扭斜)的狀態(tài)。[0086]接下來，一邊參照?qǐng)D1及圖疒圖9，一邊對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施方式I的永磁式同步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行說明。[0087]圖7是示出本實(shí)用新型實(shí)施方式I的設(shè)有扭斜的環(huán)形磁鐵11及轉(zhuǎn)子I的立體圖。[0088]圖7那樣的扭斜結(jié)構(gòu)可如下實(shí)現(xiàn):在磁化環(huán)形磁鐵11時(shí)，預(yù)先對(duì)磁軛(未圖示)的形狀設(shè)置扭斜角度e。[0089]如圖7所示，通過對(duì)環(huán)形磁鐵11 (轉(zhuǎn)子I)設(shè)置扭斜，能夠降低圖3及圖4所示的齒槽轉(zhuǎn)矩的20個(gè)脈動(dòng)分量。[0090]圖8是示出采用了圖7的轉(zhuǎn)子I的情況的齒槽轉(zhuǎn)矩特性的說明圖，示出扭斜角度0(橫軸)和20個(gè)脈動(dòng)分量的齒槽轉(zhuǎn)矩的大小(縱軸)之間的關(guān)系。[0091]圖7所示的扭斜角度0是按機(jī)械角度示出的，但圖8所示的扭斜角度是按電角度示出的。[0092]由圖8可知，通過將扭斜角度0設(shè)定在大區(qū)域(例如，42度以上)，能夠抑制20個(gè)脈動(dòng)分量(4f分量)。[0093]另一方面，在前述的專利文獻(xiàn)I的情況下，扭斜角度0設(shè)定在小區(qū)域(20度 40度的電角度)，因此，不能充分抑制4f分量。[0094]此外，圖9是示出扭斜角度0 (橫軸)和永磁式同步電動(dòng)機(jī)的輸出(縱軸)之間的關(guān)系的說明圖。[0095]由圖9可知，扭斜角度0從0度開始變?yōu)樵酱蟮闹?，電?dòng)機(jī)輸出越下降，因此，過大設(shè)定扭斜角度9會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)輸出的下降。[0096]因此，鑒于圖8及圖9，扭斜角度0優(yōu)選設(shè)定成:4f分量降低2/3以上的(效果明顯)電角度42度以上，且不大幅降低電動(dòng)機(jī)輸出地充分獲得抑制效果的電角度128度以下。[0097]由此，能不大幅降低電動(dòng)機(jī)輸出地充分降低齒槽轉(zhuǎn)矩的4f分量。[0098]如上所述，本實(shí)用新型實(shí)施方式I (圖1、圖7)的永磁式同步電動(dòng)機(jī)具備:形成為圓環(huán)狀并施加有繞組的Z個(gè)(Z為自然數(shù))定子槽21 ;配置在定子槽21的圓環(huán)狀內(nèi)的轉(zhuǎn)子1;和與轉(zhuǎn)子I 一體構(gòu)成且與定子槽21對(duì)置地配置的2P極(P為自然數(shù))環(huán)形磁鐵(永磁鐵)11，并構(gòu)成為Z/{3 (相)X2P}的值為2/5或2/7。[0099]在環(huán)形磁鐵11的與定子槽21的對(duì)置面，設(shè)置電角度相對(duì)于轉(zhuǎn)子I的軸方向?yàn)?2度 128度的連續(xù)扭斜。[0100]由此，能夠抑制齒槽轉(zhuǎn)矩的4f分量及2f分量，尤其是，能夠切實(shí)地抑制因定子2的偏差而產(chǎn)生的齒槽轉(zhuǎn)矩的4f分量。[0101](實(shí)施例2)[0102]在上述實(shí)施方式I (圖7)中，設(shè)置有單一方向的連續(xù)扭斜，但也可如圖10那樣，以使連續(xù)扭斜在中央部對(duì)稱地返回、使相對(duì)于轉(zhuǎn)子I的旋轉(zhuǎn)方向的扭斜角度e的開始位置和結(jié)束位置相同的方式，來設(shè)置連續(xù)扭斜。[0103]圖10是示出本實(shí)用新型實(shí)施方式2的永磁式同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子I及環(huán)形磁鐵11的立體圖，對(duì)與前述一樣的部分加有與前述相同的標(biāo)號(hào)并省略詳細(xì)描述。此外，本實(shí)用新型實(shí)施方式2的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示那樣。[0104]在像前述的實(shí)施方式I (圖7)那樣設(shè)置單一方向的連續(xù)扭斜的情況下，在對(duì)永磁式同步電動(dòng)機(jī)通電并加有負(fù)荷的狀態(tài)下，會(huì)在轉(zhuǎn)子I的軸方向(推力方向)產(chǎn)生力，可能會(huì)使軸承部的軸承(未圖示)破損，這樣的軸承破損會(huì)導(dǎo)致異響產(chǎn)生、機(jī)械損失增加。[0105]與此相對(duì)，通過像本實(shí)用新型實(shí)施方式2 (圖10)那樣，以使相對(duì)于轉(zhuǎn)子I的旋轉(zhuǎn)方向的扭斜角度e的開始位置和結(jié)束位置相同的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)子磁化，能夠抵消朝向推力方向的力。[0106]S卩，如圖10那樣，以環(huán)形磁鐵11的軸方向的端部的磁極間的位置相同、且軸方向的中央部分的磁極間的位置僅偏離扭斜角度9的方式進(jìn)行磁化，由此，能夠消除軸方向的推力。[0107]在制作圖10的環(huán)形磁鐵11 (轉(zhuǎn)子I)時(shí)，首先，如圖11的展開圖那樣，準(zhǔn)備2個(gè)長度為轉(zhuǎn)子I的軸方向長度的一半的環(huán)形磁鐵11，并使傾斜彼此為相反方向，由此，按圖8所示的扭斜角度e (42度 128度)進(jìn)行磁化。[0108]接下來，如圖12的展開圖那樣，使磁化后的2個(gè)環(huán)形磁鐵11在軸方向組合并一體化，由此能夠制作圖10的環(huán)形磁鐵11。[0109]此外，如圖13的展開圖那樣，準(zhǔn)備長度與轉(zhuǎn)子I的軸方向長度相同的單個(gè)環(huán)形磁鐵11，并使用軸方向的端部的磁極間的位置被設(shè)定為相同的磁化用軛(未圖示)來進(jìn)行磁化，這樣也能夠制作圖10的環(huán)形磁鐵11。[0110]圖10中，示出了磁極數(shù)為10極(P=5)的環(huán)形磁鐵11 (轉(zhuǎn)子1)，但并不限于此，也可應(yīng)用于如下設(shè)定的永磁式同步電動(dòng)機(jī):將磁極數(shù)為14極的轉(zhuǎn)子I和12槽組合，Z/{3(相)X2P}的值為2/7。[0111]如上所述，根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施方式2 (圖1、圖10)，以使轉(zhuǎn)子I的軸方向的扭斜角度e的開始位置和結(jié)束位置相同的方式設(shè)置連續(xù)扭斜，因此，既可降低齒槽轉(zhuǎn)矩的4f分量，又可消除因扭斜產(chǎn)生的推力，能夠避免軸承破損。[0112](實(shí)施例3)[0113]另外，上述實(shí)施方式1、2 (圖7、圖10)中，設(shè)置了連續(xù)扭斜，但也可如圖14那樣設(shè)置層扭斜。[0114]圖14是示出本實(shí)用新型實(shí)施方式3的永磁式同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子I及環(huán)形磁鐵11的立體圖，對(duì)與前述一樣的部分加有與前述相同的標(biāo)號(hào)并省略詳細(xì)描述。此外，本實(shí)用新型實(shí)施方式3的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示那樣。[0115]圖14中，環(huán)形磁鐵11在轉(zhuǎn)子I的軸方向被分割而由2層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，各自的磁極位置相對(duì)于轉(zhuǎn)子I的旋轉(zhuǎn)方向僅移位扭斜角度0。[0116]圖15是用于說明圖14內(nèi)的環(huán)形磁鐵11 (轉(zhuǎn)子I)的制造方法的展開圖。[0117]如圖14及圖15那樣，沿軸方向采用2層未設(shè)置扭斜的2個(gè)環(huán)形磁鐵11，并使軸方向的端部的磁極間的位置僅移位圖8所示的扭斜角度0 (42度 128度)，由此，能夠獲得與前述的實(shí)施方式I相同的效果。[0118]圖16是示出 采用了圖14的環(huán)形磁鐵11 (轉(zhuǎn)子I)的永磁式同步電動(dòng)機(jī)的扭斜角度0和電動(dòng)機(jī)輸出之間的關(guān)系的說明圖。[0119]圖16中，相對(duì)于扭斜角度0的電動(dòng)機(jī)輸出特性比前述的實(shí)施方式I (圖9)的情況提聞。[0120]S卩，在圖9的情況下，滿足電動(dòng)機(jī)輸出彡0.8的扭斜角度0為0度 大約130度，但在圖16的情況下，滿足電動(dòng)機(jī)輸出> 0.8的扭斜角度0為0度 大約150度。[0121]因此，通過設(shè)置本實(shí)用新型實(shí)施方式3 (圖14)那樣的層扭斜，不使電動(dòng)機(jī)輸出下降就能夠降低齒槽轉(zhuǎn)矩的4f分量。[0122]圖14中，采用了一體形式的環(huán)形磁鐵11，但也可如圖17及圖19那樣，采用按各磁極分割的扇形磁鐵12。[0123]圖17是示出本實(shí)用新型實(shí)施方式3的其他結(jié)構(gòu)例的剖視圖，示出采用了扇形磁鐵12的永磁式同步電動(dòng)機(jī)的與軸方向垂直的剖面。[0124]圖18是示出未對(duì)扇形磁鐵12設(shè)置層扭斜的狀態(tài)的立體圖。圖19是示出本實(shí)用新型實(shí)施方式3的對(duì)扇形磁鐵12設(shè)置了層扭斜的(磁極間的位置發(fā)生了移位)狀態(tài)的立體圖。即使在如圖19那樣采用了扇形磁鐵12的情況下，通過將扇形磁鐵12沿軸方向分割成2層以上并使軸方向的磁極間的貼附位置移位，也能夠與前述的實(shí)施方式I同樣地充分抑制齒槽轉(zhuǎn)矩的4f分量。此外，該情況下也是，永磁式同步電動(dòng)機(jī)的相對(duì)于扭斜角度0的電動(dòng)機(jī)輸出特性如圖16所示那樣，電動(dòng)機(jī)輸出特性與環(huán)形磁鐵11的情況同樣地提高。圖14 圖19中，示出環(huán)形磁鐵11或扇形磁鐵12 (轉(zhuǎn)子I)的磁極數(shù)為10極的情況，但并不限于此，也可與前述一樣，與Z/{3 (相)X2P}的值為2/7的14極的轉(zhuǎn)子I組合，成為14極12槽的電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)。如上所述，本實(shí)用新型實(shí)施方式3 (圖1、圖14、圖19)的永磁式同步電動(dòng)機(jī)具備:形成為圓環(huán)狀并施加有繞組的Z個(gè)(Z為自然數(shù))定子槽21 ;配置在定子槽21的圓環(huán)狀內(nèi)的轉(zhuǎn)子I ;和與轉(zhuǎn)子一體構(gòu)成并與定子槽21對(duì)置地配置的2P極(P為自然數(shù))的環(huán)形磁鐵11或扇形磁鐵12 (永磁鐵)，并構(gòu)成為Z/{3 (相)X2P}的值為2/5或2/7。在環(huán)形磁鐵11或扇形磁鐵12的與定子槽21的對(duì)置面，以電角度相對(duì)于轉(zhuǎn)子I的軸方向?yàn)?2度 128度的方式設(shè)置至少2層以上的層扭斜。由此，既能夠與前述的實(shí)施方式1、2—樣、充分抑制齒槽轉(zhuǎn)矩的4f 分量，又能夠像層扭斜中的電動(dòng)機(jī)輸出特性(圖16)那樣、與前述的設(shè)置連續(xù)扭斜的情況相比減小基波的降低，因此，還能夠提高輸出特性。(實(shí)施例4)上述實(shí)施方式3 (圖14、圖19)中，采用2層環(huán)形磁鐵11或扇形磁鐵12來形成層扭斜，但也可如圖20、圖21那樣來構(gòu)成:采用3層環(huán)形磁鐵Ilallc或扇形磁鐵12a 12c，以通過中央部成為對(duì)稱關(guān)系的方式形成層扭斜，并與前述的實(shí)施方式2 —樣，使相對(duì)于轉(zhuǎn)子I的旋轉(zhuǎn)方向的扭斜角度9的開始位置和結(jié)束位置相同。圖20 (圖21)是示出本實(shí)用新型實(shí)施方式4的永磁式同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子I及環(huán)形磁鐵11 (扇形磁鐵12)的立體圖,對(duì)與前述一樣的部分加有與前述相同的標(biāo)號(hào)并省略詳細(xì)描述。此外，本實(shí)用新型實(shí)施方式4的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示那樣。在圖20 (圖21)中，環(huán)形磁鐵11 (扇形磁鐵12)中的軸方向的兩端部的環(huán)形磁鐵lla、llc (扇形磁鐵12a、12c)的旋轉(zhuǎn)方向位置被設(shè)定為相同。此外，軸方向的中央部的環(huán)形磁鐵Ilb (扇形磁鐵12b)的旋轉(zhuǎn)方向位置相對(duì)于兩端部的磁鐵僅移位扭斜角度0。此外,兩端部的環(huán)形磁鐵lla、llc (扇形磁鐵12a、12c)的各軸方向的長度Ha、He被設(shè)定為相同值，所述兩端部的磁鐵長度之和(Ha+Hc)被設(shè)定為與中央部的環(huán)形磁鐵Ilb(扇形磁鐵12b)的磁鐵長度Hb相同的值。由此，既能切實(shí)地抑制槽轉(zhuǎn)矩的4f分量，又能與前述的實(shí)施方式2 —樣，消除在通有電動(dòng)機(jī)電流并加有負(fù)荷的狀態(tài)下、因扭斜在軸方向上產(chǎn)生的推力。
尤其是，通過將兩端部的磁鐵長度之和(Ha+Hc)和中央部的磁鐵長度Hb設(shè)定為相同值，能夠切實(shí)地抵消推力。[0140]另外，圖20、圖21中，示出環(huán)形磁鐵11或扇形磁鐵12 (轉(zhuǎn)子I)的磁極數(shù)為10極的情況，但并不限于此，也可與前述一樣，與Z/{3 (相)X2P}的值為2/7的14極的轉(zhuǎn)子I組合，成為14極12槽的電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)。此外，此處構(gòu)成3層的層扭斜，但也可由任意數(shù)的(2n+l)層(n為自然數(shù))構(gòu)成，只要扭斜角度的開始位置和結(jié)束位置相同即可。(實(shí)施例5)另外，上述實(shí)施方式廣4 (圖T圖21)中，為了抑制齒槽轉(zhuǎn)矩的4f分量，對(duì)轉(zhuǎn)子I側(cè)設(shè)置了扭斜，但也可如圖22 圖33所示那樣，在定子2側(cè)(定子槽21)設(shè)置扭斜。該情況下，作為轉(zhuǎn)子I，例如，也可應(yīng)用未設(shè)置扭斜的結(jié)構(gòu)(參照?qǐng)D6、圖18)。此外，本實(shí)用新型實(shí)施方式5的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示那樣。圖22 圖33示出本實(shí)用新型實(shí)施方式5的定子槽21，圖22是示出設(shè)置了連續(xù)扭斜的情況的定子槽21的I個(gè)齒的軸方向上端部的剖面形狀的剖視圖。此外，圖23是示出設(shè)置了連續(xù)扭斜的情況的定子槽21的I個(gè)齒的軸方向下端部的剖面形狀的剖視圖。圖24是示出具有圖22及圖23 (軸方向的跟前側(cè)及進(jìn)深側(cè))的上下剖面形狀的定子槽21的I個(gè)齒的立體圖。圖24中，定子槽21的I個(gè)齒形狀通過僅齒端面在軸方向上變化而形成連續(xù)扭斜，并具有與前述一樣的扭斜角度0。圖25是示出排列多個(gè)圖24的齒而制作定子2的情況的內(nèi)表面構(gòu)造的立體圖，圖26是平面示出圖25的定子槽21的齒端面形狀的展開圖。在采用了圖22 圖26所示的定子槽21的永磁式同步電動(dòng)機(jī)中，齒槽轉(zhuǎn)矩相對(duì)于扭斜角度9的關(guān)系如前述的圖8所示那樣。另外，即使在如圖22 圖26那樣對(duì)定子槽21 (定子2)設(shè)有連續(xù)扭斜的情況下，也能如圖27所示那樣，形成為將關(guān)于旋轉(zhuǎn)方向的齒位置在軸方向的上表面(跟前)側(cè)和下表面(進(jìn)深)側(cè)設(shè)定為相同位置而使中央部分的齒位置移位的形狀，由此，能夠消除因扭斜而在轉(zhuǎn)子I上產(chǎn)生的推力。圖27中，齒端面處于如下位置關(guān)系:在軸方向的上端側(cè)和下端側(cè)位于相同位置，齒中央部分位于不同位置。圖28是平面示出圖27的定子槽21的端面形狀的展開圖。另外，圖22 圖28中，對(duì)定子槽21設(shè)置了連續(xù)扭斜，但也可如圖29 圖33所示那樣，對(duì)定子槽21設(shè)置層扭斜。圖29是示出設(shè)置有層扭斜的情況的定子槽21的I個(gè)齒的立體圖，示出在齒的中央部分、齒端面形狀發(fā)生了變化的狀態(tài)。圖29中，定子槽21的齒端面相對(duì)于軸方向在齒中央部分以后成為點(diǎn)對(duì)稱形狀。圖30是示出排列了多個(gè)圖29的齒的定子槽21的內(nèi)表面構(gòu)造的立體圖，圖31是平面示出圖30的定子槽21的端面形狀的展開圖。圖30中，定子槽21的各齒直到軸方向的中心部分形成為相同形狀，因此，無需具有多個(gè)模具。如圖30、圖31所示，即使在各齒的中央部分、端面形狀改變的情況下，也能與前述一樣地充分抑制相對(duì)于扭斜角度e的齒槽轉(zhuǎn)矩的4f分量。此外，在如圖29 圖31那樣對(duì)定子槽21設(shè)有層扭斜的情況下，也可如圖32所示那樣形成為齒的軸方向的跟前側(cè)和進(jìn)深側(cè)的位置關(guān)系不變、僅中央部的位置關(guān)系變化的形狀。圖32中，定子槽21的各齒的端面處于如下位置關(guān)系:在軸方向的上側(cè)和下側(cè)處于同一位置，齒中央部分處于不同位置。圖33 是平面示出圖32的定子槽21的端面形成的展開圖。即使在采用了圖31 圖33的定子2的永磁式同步電動(dòng)機(jī)中，也可與前述一樣獲得對(duì)齒槽轉(zhuǎn)矩的4f分量的抑制效果。此外，通過形成為圖32的定子形狀，能夠消除因扭斜而在轉(zhuǎn)子I上產(chǎn)生的推力。如上所述，本實(shí)用新型實(shí)施方式5 (圖1、圖6、圖18、圖22 圖33)的永磁式同步電動(dòng)機(jī)具備:形成為圓環(huán)狀并施加有繞組的Z個(gè)(Z為自然數(shù))定子槽21 ;配置在定子槽21的圓環(huán)狀內(nèi)的轉(zhuǎn)子I ;和與轉(zhuǎn)子I 一體構(gòu)成并與定子槽21對(duì)置地配置的2P極(P為自然數(shù))的環(huán)形磁鐵11或扇形磁鐵12 (永磁鐵)，并構(gòu)成為Z/{3 (相)X2P}的值為2/5或2/7。對(duì)與環(huán)形磁鐵11或扇形磁鐵12對(duì)置的定子槽21的頂端形狀，設(shè)有電角度相對(duì)于轉(zhuǎn)子I的軸方向?yàn)?2度 128度的連續(xù)扭斜或?qū)优ば?。這樣,通過在定子槽21的端面設(shè)置扭斜構(gòu)造,可與前述一樣充分抑制齒槽轉(zhuǎn)矩的4f分量。此外，當(dāng)在轉(zhuǎn)子I側(cè)也設(shè)有扭斜的情況下，能夠抑制另外的齒槽轉(zhuǎn)矩的分量，還能夠降低齒槽轉(zhuǎn)矩。此外，如圖32那樣，在連續(xù)扭斜或?qū)优ば敝校瑢⑴ば苯嵌鹊拈_始位置和結(jié)束位置設(shè)定成關(guān)于轉(zhuǎn)子I的旋轉(zhuǎn)方向相同，由此，能夠抑制推力的產(chǎn)生。標(biāo)號(hào)說明1:轉(zhuǎn)子，2:定子,3:框架，IUlla^llc:環(huán)形磁鐵,12、12a 12c:扇形磁鐵，21:定
子槽，31:內(nèi)徑部，e:扭斜角度。
權(quán)利要求1.一種永磁式同步電動(dòng)機(jī)，其具備: Z個(gè)定子槽，該定子槽形成為圓環(huán)狀并施加有繞組，Z為自然數(shù)； 轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子配置在所述定子槽的圓環(huán)狀內(nèi)；和 2P極永磁鐵，該永磁鐵與所述轉(zhuǎn)子一體構(gòu)成并與所述定子槽對(duì)置地配置，P為自然數(shù)， 所述永磁式同步電動(dòng)機(jī)以Z/{3 (相)X2P}的值為2/5或2/7的方式構(gòu)成， 所述永磁式同步電動(dòng)機(jī)的特征在于， 在所述永磁鐵的與所述定子槽的對(duì)置面，設(shè)有電角度相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子的軸方向?yàn)?2度 128度的連續(xù)扭斜。
2.如權(quán)利要求1所述的永磁式同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于， 所述連續(xù)扭斜被設(shè)置成:所述轉(zhuǎn)子的軸方向的扭斜角度的開始位置和結(jié)束位置關(guān)于所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相同。
3.—種永磁式同步電動(dòng)機(jī)，其具備: Z個(gè)定子槽，該定子槽形成為圓環(huán)狀并施加有繞組，Z為自然數(shù)； 轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子配置在所述Z個(gè)定子槽的圓環(huán)狀內(nèi)；和 2P極永磁鐵，該永磁鐵與所述轉(zhuǎn)子一體構(gòu)成并與所述定子槽對(duì)置地配置，P為自然數(shù)， 所述永磁式同步電動(dòng)機(jī)以Z/{3 (相)X2P}的值為2/5或2/7的方式構(gòu)成， 所述永磁式同步電動(dòng)機(jī)的特征在于， 在所述永磁鐵的與所述定子槽的對(duì)置面，以電角度相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子的軸方向?yàn)?2度 128度的方式，設(shè)有至少2層以上的層扭斜。
4.如權(quán)利要求3所述的永磁式同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于， 所述層扭斜由2n+l層構(gòu)成，并被設(shè)置成扭斜角度的開始位置和結(jié)束位置關(guān)于所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相同，n為自然數(shù)。
5.—種永磁式同步電動(dòng)機(jī),其具備: Z個(gè)定子槽，該定子槽形成為圓環(huán)狀并施加有繞組，Z為自然數(shù)； 轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子配置在所述Z個(gè)定子槽的圓環(huán)狀內(nèi)；和 2P極永磁鐵，該永磁鐵與所述轉(zhuǎn)子一體構(gòu)成并與所述定子槽對(duì)置地配置，P為自然數(shù)， 所述永磁式同步電動(dòng)機(jī)以Z/{3 (相)X2P}的值為2/5或2/7的方式構(gòu)成， 所述永磁式同步電動(dòng)機(jī)的特征在于， 對(duì)與所述永磁鐵對(duì)置的所述定子槽的頂端形狀，設(shè)有電角度相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子的軸方向?yàn)?2度 128度的連續(xù)扭斜或?qū)优ば薄?br> 6.如權(quán)利要求5所述的永磁式同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于， 所述連續(xù)扭斜或所述層扭斜被設(shè)置成:扭斜角度的開始位置和結(jié)束位置關(guān)于所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相同。
專利摘要獲得能夠充分抑制2f分量及4f分量的齒槽轉(zhuǎn)矩的永磁式同步電動(dòng)機(jī)。該永磁式同步電動(dòng)機(jī)具備形成為圓環(huán)狀并施加有繞組的Z個(gè)定子槽(21)；配置在定子槽(21)的圓環(huán)狀內(nèi)的轉(zhuǎn)子(1)；和與轉(zhuǎn)子(1)一體構(gòu)成并與定子槽(21)對(duì)置地配置的2P極的環(huán)形磁鐵(11)。以Z/{3(相)×2P}的值為2/5或2/7的方式構(gòu)成。在環(huán)形磁鐵(11)的與定子槽(21)的對(duì)置面，設(shè)有電角度相對(duì)于轉(zhuǎn)子(1)的軸方向?yàn)?2度~128度的連續(xù)扭斜。
文檔編號(hào)H02K1/27GK203027042SQ20109000141
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2010年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月19日
發(fā)明者田中敏則, 山口信一 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社