永磁鐵型旋轉電動機的製作方法

2023-04-25 04:06:51

專利名稱：永磁鐵型旋轉電動機的製作方法
技術領域：
本發明涉及永磁鐵型旋轉電動機。
背景技術：
正在使用的永磁鐵型旋轉電動機具備具有由永磁鐵構成的永磁鐵磁極部的轉子、和由定子鐵心以及勵磁繞組部構成的定子。作為定子鐵心，公知的是具有環狀的軛鐵(yoke)和被配置在該軛鐵的內側的磁極構成體。在這種電動機中，磁極構成體設置有多個極柱、設置於該極柱上的磁極面形成部、和連接相鄰的兩個磁極面形成部的連接部。在日本特開2000-32690號公報(專利文獻1)所示的永磁鐵型旋轉電動機中，為了提高繞組的佔空係數而容易組裝，而被構成為能夠嵌合環狀的軛鐵和磁極構成體。另外，在日本特開2002-199630號公報(專利文獻2)所示的永磁鐵型旋轉電動機中，為了實現齒形力矩(cogging torque)的降低，不均等地配置極柱，使得多個極柱之間的尺寸不同。另外，在日本特開2002-10539號公報(專利文獻3)所示的永磁鐵型旋轉電動機中，在連結部上沿著軸線方向不連續地形成有朝向徑向內側和狹縫內開口的多個孔。設置這些多個孔是為了防止各磁極之間的漏磁。
專利文獻1日本特開2000-32690號公報專利文獻2日本特開2002-199630號公報專利文獻3日本特開2002-10539號公報永磁鐵型電動機，在維持了轉矩的狀態下，要求實現齒形力矩的下降。但是，在上述現有的永磁鐵型旋轉電動機中，實現齒形力矩的下降是有限度的。

發明內容
本發明的目的在於，提供一種不會使轉矩大幅度地下降，就能夠使齒形力矩下降的永磁鐵型旋轉電動機。
本發明的另一目的在於，提供一種能夠實現勵磁繞組部的電感的平衡化的永磁鐵型旋轉電動機。
本發明的另一目的在於，提供一種製造容易、而且能夠使齒形力矩下降的永磁鐵型旋轉電動機。
本發明改進的對象的永磁鐵型旋轉電動機，具有轉子、定子鐵心和N個勵磁繞組部。轉子具有被固定於旋轉軸的轉子鐵心、和安裝於該轉子鐵心的由永磁鐵構成的多個永磁鐵磁極部。定子鐵心包括環狀的軛鐵；在環狀的軛鐵的內側在周方向上留有間隔配置的、具有與軛鐵連結的一端和位於比一端靠向徑向內側的位置的另一端的N個(N為4以上的偶數)的極柱；具有被設置於N個極柱的另一端並在內周側與轉子相對的磁極面的N個磁極面形成部；以及連結相鄰的兩個磁極面形成部的N個連結部。在N個連結部上形成有在徑向上貫通連結部的一個以上的貫通孔。N個勵磁繞組部分別被設置於定子鐵心的N個極柱上。在本發明中，N個連結部包括N/2個第一類型的連結部和N/2個第二類型的連結部，所述N/2個第二類型的連結部和該第一類型的連結部在轉子的周方向上交互地配置。另外，分別連結旋轉軸的中心和在第一類型的連結部的周方向上相對的兩端的兩條假想線之間的第一角度θ1、和分別連結旋轉軸的中心和在第二類型的連結部的周方向上相對的兩端的兩條假想線之間的第二角度θ2的關係滿足θ1＞θ2。而且，在第一類型的連結部上形成有，分別從該第一類型的連結部的旋轉軸的軸線方向的中心位置向軸線方向的兩側延伸的一個貫通孔，在第二類型的連結部上形成有，分別從該第二類型的連結部的軸線方向的中心位置向軸線方向的兩側延伸的一個貫通孔。而且，形成於第一類型的連結部的貫通孔的周方向的長度，比形成於第二類型的連結部的貫通孔的周方向的長度長。另外，形成於第一類型的連結部的貫通孔的軸線方向的長度，比形成於第二類型的連結部的貫通孔的軸線方向的長度短。
在本發明的永磁鐵型旋轉電動機的定子鐵心中，定子鐵心的內周部分的結構，沿著旋轉軸的軸線方向，由如下三部分構成的，該三部分是(1)在周方向上排列的連結部上沒有形成貫通孔的部分；(2)在周方向上排列的連結部上每隔一個地形成貫通孔的部分；(3)在周方向上排列的連結部上全部形成有貫通孔的部分。另外，在(2)的部分中，只在周方向的長度短的第二類型的連結部上形成有貫通孔。如果在所述的三個類型產生的齒形力矩波可根據重合原理能夠抵消，則就能夠減小齒形力矩。因此，如果在(1)、(2)、(3)的各自的部分產生的齒形力矩波的振幅為S1、S2、S3，則在(1)以及(2)的部分產生正相、在(3)的部分產生逆相(相對於正相，相位錯開180。)，在這種情況下，需要S1+S2-S3＝0…(A)另外，則在(1)以及(3)的部分產生正相、在(2)的部分產生逆相，在這種情況下，需要S1-S2+S3＝0…(B)另外，在(1)的部分產生正相、在(2)以及(3)的部分產生逆相，在這種情況下，需要S1-S2-S3＝0…(C)在本發明中，通過使第一類型的連結部的第一角度θ1，適當大於第二類型的連結部的第二角度θ2，所述的(A)～(C)的公式成立。另外，在本發明中，通過形成貫通孔，降低漏磁，防止轉矩的下降。其結果是，根據本發明，不用大幅度降低轉矩，就可以使齒形力矩下降。另外，通過將軸線方向的長度尺寸長的一個貫通孔、和軸線方向的長度尺寸短的一個貫通孔，在周方向上交互地配置，從而能夠實現勵磁繞組部的電感的平衡化。
另外，在第一類型的連結部上，可以形成有從該第一類型的連結部的旋轉軸的軸線方向的一端朝向另一端延伸的第一貫通孔，從該第一類型的連結部的軸線方向的另一端朝向一端延伸的第二貫通孔。另外，在第二類型的連結部上，可以形成有從該第二類型的連結部的旋轉軸的軸線方向的一端朝向另一端延伸的第三貫通孔，從該第二類型的連結部的軸線方向的另一端朝向一端延伸的第四貫通孔。此時，形成於第一類型的連結部的第一以及第二貫通孔的周方向的長度，比形成於第二類型的連結部的第三以及第四貫通孔的周方向的長度長。另外，形成於第一類型的連結部的第一以及第二貫通孔的軸線方向的長度，比形成於第二類型的連結部的第三以及第四貫通孔的軸線方向的長度短。如此，不用大幅度降低轉矩，就可以使齒形力矩下降。另外，能夠實現勵磁繞組部的電感的平衡化。
可以使第一貫通孔以及第二貫通孔的軸線方向的長度相等，使第三貫通孔以及第四貫通孔的軸線方向的長度相等。如此，能夠進一步降低齒形力矩。
另外，可以在第一類型的連結部上，可以形成有從該第一類型的連結部的旋轉軸的軸線方向的一端朝向另一端延伸的貫通孔，在第二類型的連結部上，可以形成有從該第二類型的連結部的軸線方向的一端朝向另一端延伸的貫通孔。此時，形成於第一類型的連結部的貫通孔的周方向的長度，比形成於第二類型的連結部的貫通孔的周方向的長度長。另外，形成於第一類型的連結部的貫通孔的軸線方向的長度，比形成於第二類型的連結部的貫通孔的軸線方向的長度短。如此，不用大幅度降低轉矩，就可以使齒形力矩下降。另外，能夠實現勵磁繞組部的電感的平衡化。
優選第二角度θ2除以第一角度θ1後的值(θ2/θ1)處於0.25＜θ2/θ1＜0.35的範圍。如此，能夠更加可靠地實現勵磁繞組部的電感的平衡化。
在形成於第一類型的連結部的貫通孔的周方向測量的角度範圍，可以與第一角度θ1相等，在形成於第二類型的連結部的貫通孔的周方向測量的角度範圍，可以與第二角度θ2相等。如此，能夠充分地使齒形力矩降低。
本發明的永磁鐵型旋轉電動機的定子鐵心，由軛鐵、和配置在軛鐵的內側的磁極構成體構成，磁極構成體可以是對由磁性鋼板制構成的第一至第三種的磁極構成用鋼板層進行層疊而構成的，所述磁極構成用鋼板層分別具有構成極柱的一部分的極柱構成部、和構成磁極面形成部的一部分的磁極面構成部。第一至第三種的磁極構成用鋼板層所包括的在相鄰的兩個磁極面構成部之間形成的中間部分，是由在周方向上測量的角度範圍不同的第一中間部分和第二中間部分構成的。此時，在第一中間部分，分別連結在相鄰的兩個磁極面構成部的周方向上相對的兩個端部和轉子的中心的兩條假想線之間的角度成為第一角度θ1。另外，在第二中間部分，分別連結在相鄰的兩個磁極面構成部的周方向上相對的兩個端部和轉子的中心的兩條假想線之間的角度成為比第一角度θ1小的第二角度θ2。而且，第一中間部分和第二中間部分在周方向上交互地排列。第一種的磁極構成用鋼板層的第一中間部分以及第二中間部分的任一方，都以構成貫通孔的一部分的形式開口。第二種的磁極構成用鋼板層的第一中間部分構成連結部的一部分，第二中間部分以構成貫通孔的一部分的形式開口。第三種的磁極構成用鋼板層的第一中間部分以及第二中間部分的任一方都構成連結部的一部分。
而且，磁極構成體，是按照第三種的磁極構成用鋼板層、第二種的磁極構成用鋼板層、第一種的磁極構成用鋼板層、第二種的磁極構成用鋼板層、和第三種的磁極構成用鋼板層的順序，以層數的比率為1∶2∶4∶2∶1的方式進行層疊而構成的。如此，形成有從所述的第一類型的連結部的中心位置延伸的貫通孔、和從第二類型的連結部的中心位置延伸的貫通孔，只通過在轉子的軸線方向上對三種的磁性鋼板制的第一至第三種的磁極構成用鋼板層進行層疊，就能夠容易地形成這樣的定子鐵心，它的形成於第一類型的連結部的貫通孔的長度比形成於第二類型的連結部的貫通孔的長度短。
另外，如果按照第一種的磁極構成用鋼板層、第二種的磁極構成用鋼板層、第三種的磁極構成用鋼板層、第二種的磁極構成用鋼板層、和第一種的磁極構成用鋼板層的順序，以層數的比率為2∶2∶2∶2∶2的方式進行層疊而構成磁極構成體，則在所述的第一類型的連結部的兩端形成第一以及第二貫通孔，在第二類型的連結部的兩端形成第三以及第四貫通孔，只通過在轉子的軸線方向上對三種的磁性鋼板制的第一至第三種的磁極構成用鋼板層進行層疊，就能夠容易地形成這樣的定子鐵心，它的第一以及第二貫通孔的長度比第三以及第四貫通孔的長度短。
另外，如果按照第三種的磁極構成用鋼板層、第二種的磁極構成用鋼板層、和第一種的磁極構成用鋼板層的順序，以層數的比率為2∶4∶4的方式進行層疊而構成磁極構成體，則在所述的第一類型的連結部的一端形成貫通孔，在第二類型的連結部的一端形成貫通孔，只通過在轉子的軸線方向上對三種的磁性鋼板制的第一至第三種的磁極構成用鋼板層進行層疊，就能夠容易地形成這樣的定子鐵心，它的形成於第一類型的連結部上的貫通孔的長度比形成於第二類型的連結部上的貫通孔的長度短。
根據本發明，通過使定子鐵心的內周部分的結構，沿著旋轉軸的軸線方向，由如下三部分構成，該三部分是(1)在周方向上排列的連結部上沒有形成貫通孔的部分；(2)在周方向上排列的連結部上每隔一個地形成貫通孔的部分；(3)在周方向上排列的連結部上全部形成有貫通孔的部分，由此，不用大幅度降低轉矩，就可以使齒形力矩下降。另外，通過在周方向上交互地配置長度尺寸大的一個貫通孔和長度尺寸短的一個貫通孔，能夠實現勵磁繞組部的電感的平衡化。


圖1是本發明的第一實施方式的永磁鐵型旋轉電動機的概略圖；圖2是用於圖1所示的永磁鐵型旋轉電動機的定子鐵心的立體圖；圖3是從內側(轉子側)觀察用於圖1所示的永磁鐵型旋轉電動機的定子鐵心的局部圖；圖4是用於圖1所示的永磁鐵型旋轉電動機的定子鐵心的第一種的磁極構成用鋼板層；圖5是用於圖1所示的永磁鐵型旋轉電動機的定子鐵心的第二種的磁極構成用鋼板層；圖6是用於圖1所示的永磁鐵型旋轉電動機的定子鐵心的第三種的磁極構成用鋼板層；圖7是用於本發明的第二實施方式的永磁鐵型旋轉電動機的定子鐵心的立體圖；圖8是從內側(轉子側)觀察用於圖7所示的永磁鐵型旋轉電動機的定子鐵心的局部圖；圖9是用於本發明的第三實施方式的永磁鐵型旋轉電動機的定子鐵心的立體圖；圖10是從內側(轉子側)觀察用於圖9所示的永磁鐵型旋轉電動機的定子鐵心的局部圖；圖11是從內側(轉子側)觀察用於作為來自本發明的變形例的永磁鐵型旋轉電動機的定子鐵心的局部圖；圖12是表示第一實施方式的永磁鐵型旋轉電動機的轉子旋轉角和齒形力矩的關係的圖；圖13是表示第二實施方式的永磁鐵型旋轉電動機的轉子旋轉角和齒形力矩的關係的圖；圖14是表示第三實施方式的永磁鐵型旋轉電動機的轉子旋轉角和齒形力矩的關係的圖；圖15是表示圖11的永磁鐵型旋轉電動機的轉子旋轉角和齒形力矩的關係的圖；圖16是表示只對圖4所示的第一種的磁極構成用鋼板層進行層疊而形成磁極構成體的比較例1的永磁鐵型旋轉電動機的轉子旋轉角和齒形力矩的關係的圖；圖17是表示只對圖5所示的第二種的磁極構成用鋼板層進行層疊而形成磁極構成體的比較例2的永磁鐵型旋轉電動機的轉子旋轉角和齒形力矩的關係的圖；圖18是表示只對圖6所示的第三種的磁極構成用鋼板層進行層疊而形成磁極構成體的比較例3的永磁鐵型旋轉電動機的轉子旋轉角和齒形力矩的關係的圖；圖中1—轉子；3—定子；9、109、209—定子鐵心；11—勵磁繞組部；13—軛鐵；15—磁極構成體；17—極柱；19—磁極面形成部；21A、121A、221A—第一類型的連結部；21B、121B、221B—第二類型的連結部；27—第一種的磁極構成用鋼板層；29—第二種的磁極構成用鋼板層；31—第三種的磁極構成用鋼板層；27a、29a、31a—極柱構成部；27b、29b、31b—磁極面構成部；27c、29c、31c—第一中間部分；27d、29d、31d—第二中間部分；29e、31e、31f—連結部構成部；θ1—第一角度；θ2—第二角度；H1、H2、H21、H22—貫通孔；H11—第一貫通孔；H12—第二貫通孔；H13—第三貫通孔；H14—第四貫通孔具體實施方式
以下，參考附圖對於本發明的實施方式進行詳細說明。圖1是本發明的第一實施方式的永磁鐵型旋轉電動機的概略圖。如本圖所示，本例子的永磁鐵型旋轉電動機具有轉子1和定子3。轉子1具有被固定於旋轉軸2的轉子鐵心5；和在該轉子鐵心5內的表面上，在轉子鐵心5的周方向上相隔相等間隔而被配置的八個構成永磁鐵磁極部的板狀的永磁鐵7。在本例子中，利用一個永磁鐵7構成一個永磁鐵磁極部。轉子鐵心5是層疊多個電磁磁性鋼板而構成的。八個永磁鐵7是在轉子鐵心5的表面上，沿著周方向交互地顯現N極和S極而被磁化的。
定子3具有定子鐵心9和勵磁繞組部11。此外，為了容易理解，以虛線表示勵磁繞組部11。如圖1～圖3所示，定子鐵心9由環狀的軛鐵13、和被配置在環狀的軛鐵13的內側的磁極構成體15構成的。此外，圖2是定子鐵心9的立體圖，圖3是從內側(轉子側)觀察定子鐵心9的局部圖。磁極構成體15具有N個(N為4以上的偶數，在本例中為六個)的極柱17、設置在極柱17的端部的磁極面形成部19、環狀地連結六個磁極面形成部19的N個(在本例中為六個)的連結部21A、21B。極柱17在軛鐵13的內側在周方向上留有間隔地配置，具有與軛鐵13連結的一端和位於比該一端靠向的徑向內側的位置的另一端。在本例中，極柱17在一端具有凸部17a。而且，凸部17a被嵌合於在軛鐵13的內側形成的凹部13a，極柱17連結於軛鐵13。磁極面形成部19具有磁極面19a，其被設置於極柱17的另一端，在內周側與轉子1相對。
N個(六個)連結部21A、21B分別連結有相鄰的兩個磁極面形成部19，包括N/2個(三個)第一類型的連結部21A、和N/2個(三個)第二類型的連結部21B。第二類型的連結部21B和第一類型的連結部21A在轉子的周方向上交互地配置。而且，第一角度θ1和第二角度θ2的關係滿足θ1＞θ2，其中所述第一角度θ1是分別連結轉子1的旋轉軸2的中心C和在第一類型的連結部21A的周方向上相對的兩端的兩條假想線之間的角度，所述第二角度θ2是分別連結旋轉軸2的中心C和在第二類型的連結部21B的周方向上相對的兩端的兩條假想線之間的角度，在本例中，用第二角度θ2除以第一角度θ1後的值(θ2/θ1)處於0.25＜θ2/θ1＜0.35的範圍。
如圖3詳細表示的那樣，在第一類型的連結部21A上，形成有在從該第一類型的連結部21A的軸線方向(旋轉軸2的軸線方向箭頭AD)的中心位置向軸線方向的兩側分別延伸的一個貫通孔H1。另外，在第二類型的連結部21B上，形成有在從該第二類型的連結部21B的軸線方向(箭頭AD)的中心位置向軸線方向的兩側分別延伸的一個貫通孔H2。此外，在本例中，在形成於第一類型的連結部21A的貫通孔H1的周方向(旋轉軸2的周方向箭頭PD)測量的角度範圍與第一角度θ1相等，在形成於第二類型的連結部21B的貫通孔H2的周方向測量的角度範圍，與第二角度θ2相等。因此，形成於第一類型的連結部21A的貫通孔H1的周方向的長度變得比形成於第二類型的連結部21B的貫通孔H2的周方向的長度長。而且，形成於第一類型的連結部21A的貫通孔H1的軸線方向的長度L1，變得比形成於第二類型的連結部21B的貫通孔H2的軸線方向的長度L2短。在本例中，貫通孔H1的長度L1和貫通孔H2的長度L2的比率是1∶2。
在本例中，磁極構成體15是層疊多個磁性鋼板而構成的。具體地說，通過對圖4所示的第一種的磁極構成用鋼板層27、圖5所示的第二種的磁極構成用鋼板層29、和圖6所示的第三種的磁極構成用鋼板層31進行適當組合層疊而形成的。如圖4所示，第一種的磁極構成用鋼板層27由被分割的六個磁性鋼板27A～27F構成，各磁性鋼板分別具有構成極柱21的極柱構成部27a、和構成磁極面形成部23的磁極面構成部27b。而且，相鄰的兩個磁極面構成部27b的在周方向相鄰的兩個端部之間包括分別連結兩個端部和轉子的中心C的兩條假想線間的角度由第一角度θ1構成的第一中間部分27c；和分別連結兩個端部和轉子的中心的兩條假想線間的角度由比第一角度θ1小的第二角度θ2構成的第二中間部分27d。第一中間部分27c和第二中間部分27d交互地位於周方向上。而且，第一中間部分27c以及第二中間部分27d的任一方，都以構成貫通孔H1、H2的一部分的形式開口。
如圖5所示，第二種的磁極構成用鋼板層29由被分割的三個磁性鋼板29A～27C構成，各磁性鋼板分別具有構成極柱21的兩個極柱構成部29a、和構成磁極面形成部23的兩個磁極面構成部29b。而且，相鄰的兩個磁極面構成部29b的在周方向相鄰的兩個端部之間包括分別連結兩個端部和轉子的中心C的兩條假想線間的角度由第一角度θ1構成的第一中間部分29c；和分別連結兩個端部和轉子的中心的兩條假想線間的角度由比第一角度θ1小的第二角度θ2構成的第二中間部分29d。第一中間部分29c和第二中間部分29d交互地位於周方向上。而且，第一中間部分29c是由構成第一類型的連結部21A的一部分的連結部構成部29e形成的，第二中間部分29d以構成貫通孔H2的一部分的形式開口。
如圖6所示，第三種的磁極構成用鋼板層31由磁性鋼板構成，具有構成極柱21的六個極柱構成部31a、和構成磁極面形成部23的六個磁極面構成部31b。而且，相鄰的兩個磁極面構成部31b的在周方向相鄰的兩個端部之間包括分別連結兩個端部和轉子的中心C的兩條假想線間的角度由第一角度θ1構成的第一中間部分31c；和分別連結兩個端部和轉子的中心C的兩條假想線間的角度由比第一角度θ1小的第二角度θ2構成的第二中間部分31d。第一中間部分31c和第二中間部分31d交互地位於周方向上。而且，第一中間部分31c是由構成第一類型的連結部21A的一部分的連結部構成部31e形成的，第二中間部分31d是由構成第二類型的連結部21B的一部分的連結部構成部31f形成的。
磁極構成體15，如圖3所示，按照第三種的磁極構成用鋼板層31、第二種的磁極構成用鋼板層29、第一種的磁極構成用鋼板層27、第二種的磁極構成用鋼板層29、和第三種的磁極構成用鋼板層31的順序，以層數的比率是1∶2∶4∶2∶1的方式進行層疊而構成的。
其結果是，定子鐵心9的內周部分(由磁極面形成部19和第一以及第二類型的連結部21A、21B構成的部分)，沿著旋轉軸的軸線方向，由如下三部分構成的，該三部分是(1)由第三種的磁極構成用鋼板層31構成的、在周方向上排列的連結部上沒有形成貫通孔的部分；(2)由第二種的磁極構成用鋼板層29構成的、在周方向上排列的連結部上每隔一個地形成貫通孔的部分；(3)由第一種的磁極構成用鋼板層27構成的、在周方向上排列的連結部上全部形成有貫通孔的部分。
圖7是用於本發明的第二實施方式的永磁鐵型旋轉電動機的定子鐵心109的立體圖，圖8是從內側(轉子側)觀察定子鐵心109的局部圖。本例子的永磁鐵型旋轉電動機，除了定子鐵心的連結部的結構以外，具有與第一實施方式的永磁鐵型旋轉電動機相同的結構。在本例子的永磁鐵型旋轉電動機中，在第一類型的連結部121A上，形成有從該第一類型的連結部121A的旋轉軸2的軸線方向(箭頭AD)的一端向另一端延伸的第一貫通孔H11，並形成有從該第一類型的連結部121A的軸線方向的另一端朝向一端延伸的第二貫通孔H12。另外，在第二類型的連結部121B上，形成有從該第二類型的連結部121B的軸線方向的一端向另一端延伸的第三貫通孔H13，並形成有從該第二類型的連結部121B的軸線方向的另一端朝向一端延伸的第四貫通孔H14。而且，第一貫通孔H11的軸線方向的長度L11和第二貫通孔H12的軸線方向的長度L12相等，第三貫通孔H13的軸線方向的長度L13和第四貫通孔H14的軸線方向的長度L14相等。另外，形成於第一類型的連結部121A的第一以及第二貫通孔H11、H12的各自軸線方向的長度L11、L12，變得比形成於第二類型的連結部的第三以及第四貫通孔H13、H14的各自軸線方向的長度L13。L14短。在本例中，貫通孔H11、H12的長度L11、L12和貫通孔H13、H14的長度L13、L14的比率是1∶2。
另外，在本例中，磁極構成體115，按照圖4所示的第一種的磁極構成用鋼板層27、圖5所示的第二種的磁極構成用鋼板層29、圖6所示的第三種的磁極構成用鋼板層31、第二種的磁極構成用鋼板層29、和第一種的磁極構成用鋼板層27的順序，以層數的比率是2∶2∶2∶2∶2的方式進行層疊而構成的。
圖9是用於本發明的第三實施方式的永磁鐵型旋轉電動機的定子鐵心209的立體圖，圖10是從內側(轉子側)觀察定子鐵心209的局部圖。本例子的永磁鐵型旋轉電動機，除了定子鐵心的連結部的結構以外，具有與第一實施方式的永磁鐵型旋轉電動機相同的結構。在本例子的永磁鐵型旋轉電動機中，在第一類型的連結部221A上，形成有從該第一類型的連結部221A的旋轉軸2的軸線方向(箭頭AD)的一端向另一端延伸的第一貫通孔H21，在第二類型的連結部221B上，形成有從該第二類型的連結部221B的軸線方向的一端向另一端延伸的第一貫通孔H22。而且，形成於第一類型的連結部221A的貫通孔H21的軸線方向的長度L21，變得比形成於第二類型的連結部221B的貫通孔H22的軸線方向的長度L22短。在本例中，貫通孔H21的長度L21和貫通孔H22的長度L22的比率是1∶2。
另外，在本例中，磁極構成體215，按照圖6所示的第三種的磁極構成用鋼板層31、圖5所示的第二種的磁極構成用鋼板層29、圖4所示的第一種的磁極構成用鋼板層27的順序，以層數的比率是2∶4∶4的方式進行層疊而構成的。
圖11是從內側(轉子側)觀察用於參考本發明而製作的作為變形例的永磁鐵型旋轉電動機的定子鐵心309的局部圖。本例子的永磁鐵型旋轉電動機，除了定子鐵心的連結部的結構以外，具有與第一實施方式的永磁鐵型旋轉電動機相同的結構。在本例子的永磁鐵型旋轉電動機中，在第一類型的連結部321A上，形成有從該第一類型的連結部321A的旋轉軸2的軸線方向(箭頭AD)的一端向另一端延伸的第一貫通孔H31。另外在第二類型的連結部321B上，形成有從該第二類型的連結部321B的軸線方向的另一端向一端延伸的貫通孔H32。而且，形成於第一類型的連結部321A的貫通孔H31的軸線方向的長度L31，變得比形成於第二類型的連結部321B的貫通孔H32的軸線方向的長度L32短。在本例中，貫通孔H31的長度L31和貫通孔H32的長度L32的比率是1∶2。
接著，研究上述第一至第三實施方式的永磁鐵型旋轉電動機的齒形力矩。圖12～圖14表示第一至第三實施方式的各自的永磁鐵型旋轉電動機的轉子旋轉角和齒形力矩的關係。另外，圖15表示圖11所示的變形例的永磁鐵型旋轉電動機的轉子旋轉角和齒形力矩的關係。另外，圖16表示只對圖4所示的第一種的磁極構成用鋼板層27進行層疊而形成磁極構成體的比較例1的永磁鐵型旋轉電動機(連結部全部開口的電動機)的轉子旋轉角和齒形力矩的關係。圖17表示只對圖5所示的第二種的磁極構成用鋼板層29進行層疊而形成磁極構成體的比較例2的永磁鐵型旋轉電動機(連結部交互開口的電動機)的轉子旋轉角和齒形力矩的關係。圖18表示只對圖6所示的第三種的磁極構成用鋼板層31進行層疊而形成磁極構成體的比較例3的永磁鐵型旋轉電動機(連結部全部開口的電動機)的轉子旋轉角和齒形力矩的關係。根據圖12～圖18，如果使用第一至第三實施方式的永磁鐵型旋轉電動機，則與只對第一至第三種的磁極構成用鋼板層的各磁極構成部進行層疊而形成磁極構成體的比較例1～3的永磁鐵型旋轉電動機相比，能夠降低齒形力矩。
此外，以下表示作為圖11所示的參考例的永磁鐵型旋轉電動機的結構。
(1)一種永磁鐵型旋轉電動機，其包括轉子，其具有被固定於旋轉軸的轉子鐵心、和安裝於該轉子鐵心的由永磁鐵構成的多個永磁鐵磁極部；定子鐵心，其由如下部分構成，即環狀的軛鐵；在所述環狀軛鐵的內側在周方向上留有間隔配置的、具有與所述軛鐵連結的一端和位於比該一端靠向的徑向內側的位置的另一端的N個(N為4以上的偶數)的極柱；具有被設置於所述N個極柱的所述另一端並在內周側與所述轉子相對的磁極面的N個磁極面形成部；以及連結相鄰的兩個所述磁極面形成部的N個連結部，在所述N個連結部上形成有在徑向上貫通所述連結部的一個以上的貫通孔；以及N個勵磁繞組部，其分別設置於所述定子鐵心的N個所述極柱上，其特徵在於，所述N個連結部包括N/2個第一類型的連結部和N/2個第二類型的連結部，所述N/2個第二類型的連結部和該第一類型的連結部在所述轉子的周方向上交互地配置，分別連結所述旋轉軸的中心和在所述第一類型的連結部的所述周方向上相對的兩端的兩條假想線之間的第一角度θ1、和分別連結所述旋轉軸的中心和在所述第二類型的連結部的所述周方向上相對的兩端的兩條假想線之間的第二角度θ2的關係是，θ1＞θ2，在所述第一類型的連結部上形成有，從該第一類型的連結部的所述旋轉軸的軸線方向的一端向另一端延伸的貫通孔，在所述第二類型的連結部上形成有，從該第二類型的連結部的所述軸線方向的另一端向一端延伸的貫通孔，形成於所述第一類型的連結部的所述貫通孔的所述周方向的長度，比形成於所述第二類型的連結部的所述貫通孔的所述周方向的長度長，形成於所述第一類型的連結部的所述貫通孔的軸線方向的長度，比形成於所述第二類型的連結部的所述貫通孔的軸線方向的長度短。
權利要求
1.一種永磁鐵型旋轉電動機，包括轉子，具有被固定於旋轉軸的轉子鐵心、和安裝於該轉子鐵心的由永磁鐵構成的多個永磁鐵磁極部；定子鐵心，包括環狀的軛鐵；在所述環狀的軛鐵的內側在周方向上留有間隔而配置的、具有與所述軛鐵連結的一端和位於比該一端更靠向徑向內側的位置的另一端的N個的極柱，其中N為4以上的偶數；具有被設置於所述N個極柱的所述另一端並在內周側與所述轉子相對的磁極面的N個磁極面形成部；以及連結相鄰的兩個所述磁極面形成部的N個連結部，在所述N個連結部上形成有在徑向上貫通所述連結部的一個以上的貫通孔；以及N個勵磁繞組部，分別設置於所述定子鐵心的N個所述極柱上，所述N個連結部包括N/2個第一類型的連結部和N/2個第二類型的連結部，所述N/2個第二類型的連結部與該第一類型的連結部在所述轉子的周方向上交互地配置，分別連結所述旋轉軸的中心和在所述第一類型的連結部的所述周方向上相對的兩端的兩條假想線之間的第一角度θ1、和分別連結所述旋轉軸的中心和在所述第二類型的連結部的所述周方向上相對的兩端的兩條假想線之間的第二角度θ2的關係滿足θ1＞θ2，在所述第一類型的連結部上形成有，從該第一類型的連結部的所述旋轉軸的軸線方向的中心位置向所述軸線方向的兩側分別延伸的一個所述貫通孔，在所述第二類型的連結部上形成有，從該第二類型的連結部的所述軸線方向的中心位置向所述軸線方向的兩側分別延伸的一個所述貫通孔，形成於所述第一類型的連結部的所述貫通孔的所述周方向的長度，比形成於所述第二類型的連結部的所述貫通孔的所述周方向的長度長，形成於所述第一類型的連結部的所述貫通孔的所述軸線方向的長度，比形成於所述第二類型的連結部的所述貫通孔的所述軸線方向的長度短。
2.根據權利要求1所述的永磁鐵型旋轉電動機，其特徵在於，所述第二角度θ2除以所述第一角度θ1後的值θ2/θ1處於0.25＜θ2/θ1＜0.35的範圍。
3.根據權利要求1所述的永磁鐵型旋轉電動機，其特徵在於，在形成於所述第一類型的連結部的所述貫通孔的所述周方向測量的角度範圍，與所述第一角度θ1相等，在形成於所述第二類型的連結部的所述貫通孔的所述周方向測量的角度範圍，與所述第二角度θ2相等。
4.一種永磁鐵型旋轉電動機，包括轉子，具有被固定於旋轉軸的轉子鐵心、和安裝於該轉子鐵心的由永磁鐵構成的多個永磁鐵磁極部；定子鐵心，包括環狀的軛鐵；在所述環狀的軛鐵的內側在周方向上留有間隔而配置的、具有與所述軛鐵連結的一端和位於比該一端靠向徑向內側的位置的另一端的N個的極柱，其中N為4以上的偶數；具有被設置於所述N個極柱的所述另一端並在內周側與所述轉子相對的磁極面的N個磁極面形成部；以及連結相鄰的兩個所述磁極面形成部的N個連結部，在所述N個連結部上形成有在徑向上貫通所述連結部的一個以上的貫通孔；以及N個勵磁繞組部，分別設置於所述定子鐵心的N個所述極柱上，所述N個連結部包括N/2個第一類型的連結部和N/2個第二類型的連結部，所述N/2個第二類型的連結部與該第一類型的連結部在所述轉子的周方向上交互地配置，分別連結所述旋轉軸的中心和在所述第一類型的連結部的所述周方向上相對的兩端的兩條假想線之間的第一角度θ1、和分別連結所述旋轉軸的中心和在所述第二類型的連結部的所述周方向上相對的兩端的兩條假想線之間的第二角度θ2的關係滿足θ1＞θ2，在所述第一類型的連結部上，形成有從該第一類型的連結部的所述旋轉軸的軸線方向的一端向另一端延伸的第一貫通孔，形成有從該第一類型的連結部的所述軸線方向的另一端向一端延伸的第二貫通孔，在所述第二類型的連結部上，形成有從該第二類型的連結部的所述軸線方向的一端向另一端延伸的第三貫通孔，形成有從該第二類型的連結部的所述軸線方向的另一端向一端延伸的第四貫通孔，形成於所述第一類型的連結部的所述第一以及第二貫通孔的所述周方向的長度，比形成於所述第二類型的連結部的所述第三以及第四貫通孔的所述周方向的長度長，形成於所述第一類型的連結部的所述第一以及第二貫通孔的所述軸線方向的長度，比形成於所述第二類型的連結部的所述第三以及第四貫通孔的所述軸線方向的長度短。
5.根據權利要求4所述的永磁鐵型旋轉電動機，其特徵在於，所述第二角度θ2除以所述第一角度θ1後的值θ2/θ1處於0.25＜θ2/θ1＜0.35的範圍。
6.根據權利要求4所述的永磁鐵型旋轉電動機，其特徵在於，在形成於所述第一類型的連結部的所述貫通孔的所述周方向測量的角度範圍，與所述第一角度θ1相等，在形成於所述第二類型的連結部的所述貫通孔的所述周方向測量的角度範圍，與所述第二角度θ2相等。
7.根據權利要求4所述的永磁鐵型旋轉電動機，其特徵在於，所述第一貫通孔和所述第二貫通孔，在所述軸線方向上的長度相等，所述第三貫通孔和所述第四貫通孔，在所述軸線方向上的長度相等。
8.一種永磁鐵型旋轉電動機，包括轉子，具有被固定於旋轉軸的轉子鐵心、和安裝於該轉子鐵心的由永磁鐵構成的多個永磁鐵磁極部；定子鐵心，包括環狀的軛鐵；在所述環狀的軛鐵的內側在周方向上留有間隔而配置的、具有與所述軛鐵連結的一端和位於比該一端更靠向徑向內側的位置的另一端的N個的極柱，其中N為4以上的偶數；具有被設置於所述N個極柱的所述另一端並在內周側與所述轉子相對的磁極面的N個磁極面形成部；以及連結相鄰的兩個所述磁極面形成部的N個連結部，在所述N個連結部上形成有在徑向上貫通所述連結部的一個以上的貫通孔；以及N個勵磁繞組部，分別設置於所述定子鐵心的N個所述極柱上，所述N個連結部包括N/2個第一類型的連結部和N/2個第二類型的連結部，所述N/2個第二類型的連結部與該第一類型的連結部在所述轉子的周方向上交互地配置，分別連結所述旋轉軸的中心和在所述第一類型的連結部的所述周方向上相對的兩端的兩條假想線之間的第一角度θ1、和分別連結所述旋轉軸的中心和在所述第二類型的連結部的所述周方向上相對的兩端的兩條假想線之間的第二角度θ2的關係滿足θ1＞θ2，在所述第一類型的連結部上，形成有從該第一類型的連結部的所述旋轉軸的軸線方向的一端向另一端延伸的貫通孔，在所述第二類型的連結部上，形成有從該第二類型的連結部的所述軸線方向的一端向另一端延伸的貫通孔，形成於所述第一類型的連結部的所述貫通孔的所述周方向的長度，比形成於所述第二類型的連結部的所述貫通孔的所述周方向的長度長，形成於所述第一類型的連結部的所述貫通孔的所述軸線方向的長度，比形成於所述第二類型的連結部的所述貫通孔的所述軸線方向的長度短。
9.根據權利要求8所述的永磁鐵型旋轉電動機，其特徵在於，所述第二角度θ2除以所述第一角度θ1後的值θ2/θ1處於0.25＜θ2/θ1＜0.35的範圍。
10.根據權利要求8所述的永磁鐵型旋轉電動機，其特徵在於，在形成於所述第一類型的連結部的所述貫通孔的所述周方向測量的角度範圍，與所述第一角度θ1相等，在形成於所述第二類型的連結部的所述貫通孔的所述周方向測量的角度範圍，與所述第二角度θ2相等。
11.一種永磁鐵型旋轉電動機，包括轉子，具有被固定於旋轉軸的轉子鐵心、和安裝於該轉子鐵心的由永磁鐵構成的多個永磁鐵磁極部；定子鐵心，包括環狀的軛鐵；在所述環狀的軛鐵的內側在周方向上留有間隔而配置的、具有與所述軛鐵連結的一端和位於比該一端更靠向徑向內側的位置的另一端的N個的極柱，其中N為4以上的偶數；具有被設置於所述N個極柱的所述另一端並在內周側與所述轉子相對的磁極面的N個磁極面形成部；以及連結相鄰的兩個所述磁極面形成部的N個連結部，在所述N個連結部上形成有在徑向上貫通所述連結部的一個以上的貫通孔；以及N個勵磁繞組部，分別設置於所述定子鐵心的N個所述極柱上，所述定子鐵心由所述軛鐵、和配置在所述軛鐵的內側的磁極構成體構成，所述磁極構成體是對由磁性鋼板制構成的第一至第三種的磁極構成用鋼板層進行層疊而構成的，所述第一至第三種的磁極構成用鋼板層分別具有構成所述極柱的一部分的極柱構成部、和構成所述磁極面形成部的一部分的磁極面構成部，所述第一至第三種的磁極構成用鋼板層所包括的、在相鄰的兩個所述磁極面構成部之間形成的中間部分，由在所述周方向上測量的角度範圍不同的第一中間部分和第二中間部分構成，在所述第一中間部分，分別連結在相鄰的所述兩個磁極面構成部的所述周方向上相對的兩個端部和所述轉子的中心的兩條假想線之間的角度由第一角度θ1構成，在所述第二中間部分，分別連結在相鄰的所述兩個磁極面構成部的所述周方向上相對的兩個端部和所述轉子的中心的兩條假想線之間的角度由比第一角度θ1小的第二角度θ2構成，所述第一中間部分和所述第二中間部分在所述周方向上交互地排列，所述第一種的磁極構成用鋼板層以所述第一中間部分以及所述第二中間部分的任一方都構成所述貫通孔的一部分的方式開口，所述第二種的磁極構成用鋼板層以所述第一中間部分構成所述連結部的一部分，所述第二中間部分構成所述貫通孔的一部分的方式開口，所述第三種的磁極構成用鋼板層的所述第一中間部分以及所述第二中間部分的任一方都構成所述連結部的一部分，所述磁極構成體，是按照所述第三種的磁極構成用鋼板層、所述第二種的磁極構成用鋼板層、所述第一種的磁極構成用鋼板層、所述第二種的磁極構成用鋼板層、和所述第三種的磁極構成用鋼板層的順序，以層數的比率為1∶2∶4∶2∶1的方式進行層疊而構成的。
12.一種永磁鐵型旋轉電動機，包括轉子，具有被固定於旋轉軸的轉子鐵心、和安裝於該轉子鐵心的由永磁鐵構成的多個永磁鐵磁極部；定子鐵心，包括環狀的軛鐵；在所述環狀的軛鐵的內側在周方向上留有間隔而配置的、具有與所述軛鐵連結的一端和位於比該一端更靠向徑向內側的位置的另一端的N個的極柱，其中N為4以上的偶數；具有被設置於所述N個極柱的所述另一端並在內周側與所述轉子相對的磁極面的N個磁極面形成部；以及連結相鄰的兩個所述磁極面形成部的N個連結部，在所述N個連結部上形成有在徑向上貫通所述連結部的一個以上的貫通孔；以及N個勵磁繞組部，分別設置於所述定子鐵心的N個所述極柱上，所述定子鐵心由所述軛鐵、和配置在所述軛鐵的內側的磁極構成體構成，所述磁極構成體是對由磁性鋼板制構成的第一至第三種的磁極構成用鋼板層進行層疊而構成的，所述第一至第三種的磁極構成用鋼板層分別具有構成所述極柱的一部分的極柱構成部、和構成所述磁極面形成部的一部分的磁極面構成部，所述第一至第三種的磁極構成用鋼板層所包括的、在相鄰的兩個所述磁極面構成部之間形成的中間部分，由在所述周方向上測量的角度範圍不同的第一中間部分和第二中間部分構成，在所述第一中間部分，分別連結在相鄰的所述兩個磁極面構成部的所述周方向上相對的兩個端部和所述轉子的中心的兩條假想線之間的角度由第一角度θ1構成，在所述第二中間部分，分別連結在相鄰的所述兩個磁極面構成部的所述周方向上相對的兩個端部和所述轉子的中心的兩條假想線之間的角度由比第一角度θ1小的第二角度θ2構成，所述第一中間部分和所述第二中間部分在所述周方向上交互地排列，所述第一種的磁極構成用鋼板層，以所述第一中間部分以及所述第二中間部分的任一方都構成所述貫通孔的一部分的方式開口，所述第二種的磁極構成用鋼板層，以所述第一中間部分構成所述連結部的一部分，所述第二中間部分構成所述貫通孔的一部分的方式開口，所述第三種的磁極構成用鋼板層的所述第一中間部分以及所述第二中間部分的任一方，都構成所述連結部的一部分，所述磁極構成體是按照所述第一種的磁極構成用鋼板層、所述第二種的磁極構成用鋼板層、所述第三種的磁極構成用鋼板層、所述第二種的磁極構成用鋼板層、和所述第一種的磁極構成用鋼板層的順序，以層數的比率為2∶2∶2∶2∶2的方式進行層疊而構成的。
13.一種永磁鐵型旋轉電動機，包括轉子，具有被固定於旋轉軸的轉子鐵心、和安裝於該轉子鐵心的由永磁鐵構成的多個永磁鐵磁極部；定子鐵心，包括環狀的軛鐵；在所述環狀的軛鐵的內側在周方向上留有間隔而配置的、具有與所述軛鐵連結的一端和位於比該一端更靠向徑向內側的位置的另一端的N個的極柱，其中N為4以上的偶數；具有被設置於所述N個極柱的所述另一端並在內周側與所述轉子相對的磁極面的N個磁極面形成部；以及連結相鄰的兩個所述磁極面形成部的N個連結部，在所述N個連結部上形成有在徑向上貫通所述連結部的一個以上的貫通孔；以及N個勵磁繞組部，分別設置於所述定子鐵心的N個所述極柱上，所述定子鐵心由所述軛鐵、和配置在所述軛鐵的內側的磁極構成體構成，所述磁極構成體是對由磁性鋼板制構成的第一至第三種的磁極構成用鋼板層進行層疊而構成的，所述第一至第三種的磁極構成用鋼板層分別具有構成所述極柱的一部分的極柱構成部、和構成所述磁極面形成部的一部分的磁極面構成部，所述第一至第三種的磁極構成用鋼板層所包括的、在相鄰的兩個所述磁極面構成部之間形成的中間部分，由在所述周方向上測量的角度範圍不同的第一中間部分和第二中間部分構成，在所述第一中間部分，分別連結在相鄰的所述兩個磁極面構成部的所述周方向上相對的兩個端部和所述轉子的中心的兩條假想線之間的角度由第一角度θ1構成，在所述第二中間部分，分別連結在相鄰的所述兩個磁極面構成部的所述周方向上相對的兩個端部和所述轉子的中心的兩條假想線之間的角度由比第一角度θ1小的第二角度θ2構成，所述第一中間部分和所述第二中間部分在所述周方向上交互地排列，所述第一種的磁極構成用鋼板層，以所述第一中間部分以及所述第二中間部分的任一方都構成所述貫通孔的一部分的方式開口，所述第二種的磁極構成用鋼板層，以所述第一中間部分構成所述連結部的一部分，所述第二中間部分構成所述貫通孔的一部分的方式開口，所述第三種的磁極構成用鋼板層的所述第一中間部分以及所述第二中間部分的任一方，都構成所述連結部的一部分，所述磁極構成體是按照所述第三種的磁極構成用鋼板層、所述第二種的磁極構成用鋼板層、和所述第一種的磁極構成用鋼板層的順序，以層數的比率為2∶4∶4的方式進行層疊而構成的。
全文摘要
提供一種永磁鐵型旋轉電動機。分別連結旋轉軸的中心和在第一類型的連結部的兩端的兩條假想線之間的第一角度θ1大於分別連結旋轉軸的中心和在第二類型的連結部的兩端的兩條假想線之間的第二角度θ2。在第一類型的連結部上形成有從第一類型的連結部的旋轉軸的軸線方向的中心位置向軸線方向的兩側分別延伸的一個貫通孔。在第二類型的連結部上形成有從該第二類型的連結部的軸線方向的中心位置向軸線方向的兩側分別延伸的一個貫通孔。形成於第一類型的連結部的貫通孔的周方向的長度比形成於第二類型的連結部的貫通孔的周方向的長度長。形成於第一類型的連結部的貫通孔的軸線方向的長度比形成於第二類型的連結部的貫通孔的軸線方向的長度短。
文檔編號H02K3/18GK1937357SQ20061015401
公開日2007年3月28日 申請日期2006年9月19日 優先權日2005年9月20日
發明者宮下利仁 申請人:山洋電氣株式會社