電動機制造技術

本發明專利技術的一實施例所涉及的電動機具有：轉子，其具有轉子鐵芯以及包括設置于轉子鐵芯的永磁體的多個磁極；以及定子，其配置于轉子的外周側，具有定子鐵芯，該定子鐵芯中形成有與多個磁極相向的多個齒以及用于收納卷繞于多個齒的電樞繞組的槽，該電動機的特征在于，轉子構成為從轉子的中心到外周的距離r(θ)滿足下述的式(1)和式(2)，

Motor

The invention relates to a motor case implementation with a rotor having a rotor core and a plurality of magnetic poles comprises a permanent magnet arranged on the rotor core; and a stator, the rotor is arranged on the outer circumference side has a stator core, armature winding a plurality of teeth and a plurality of magnetic pole to the stator core in formation and for receiving a plurality of teeth wound in the groove, characterized in that the motor rotor is composed of rotor, from the center to the periphery of the distance r (theta) satisfies the following formula (1) and (2),

【技術實現步驟摘要】
電動機
本專利技術涉及一種電動機，特別涉及一種優化了轉子形狀的電動機。
技術介紹
關于能夠通過優化轉子形狀來降低的齒槽轉矩(coggingtorque)的基本的頻率成分(以下稱為“基本成分”)，一般已知，轉子每旋轉1圈，產生轉子極數與定子齒數的最小公倍數次的基本成分。以往以來，為了降低齒槽轉矩的基本成分，進行了各種形狀優化。圖1中示出了使轉子形狀連續變化時的齒槽轉矩波形(基本成分)的變化。使轉子形狀從(1)逐漸變化至(5)，并設在轉子形狀為(3)的情況下齒槽轉矩的振幅變得最小。在該情況下，將(3)的形狀作為最佳形狀來使用。以往的形狀優化是以降低基本成分為目標的，但是難以完全消除基本成分。為了消除其剩余的基本成分，一般來說，使轉子形狀、定子齒(teeth)形狀、或者轉子與齒的相位關系等在整個電動機軸向上不同，來抵消基本成分。作為其中最一般的手法，已知一種使轉子的極相位在整個軸向上變化的偏斜(skew)(例如，日本特開2014-150626號公報。以下稱為“專利文獻1”。)。圖2是專利文獻1所記載的以往的電動機中的以2段的方式構成偏斜構造時的轉子的概要立體圖。轉子1002沿軸向具有2段的轉子芯塊1041a、1041b，該轉子芯塊1041a、1041b中裝入有構成多個磁極的永磁體1050。而且，轉子1002具有以使各段轉子芯塊1041a、1041b沿周向相互錯開的狀態一體形成的段偏斜構造。圖3是專利文獻1所記載的以往的電動機中的從軸向觀察圖2時的轉子芯1040的主要部分放大圖。以如下方式設定偏斜角度：在包括段不同的轉子芯塊1041a、1041b的轉子芯塊1041中，在裝入到磁體插入孔1042內的磁體1050的兩側的空間中，相鄰的磁極的磁通屏障(fluxbarrier)1060a、1060b之間的至少一部分相重合。相重合的磁通屏障1060a、1060b的至少一部分跨段地在軸向上一致。相重合的磁通屏障1060a、1060b的截面形狀均大致呈橢圓形，外周形狀大致一致。通過使磁通屏障1060a、1060b跨段地在軸向上大致一致，能夠切斷沿軸向流動的段間的短路磁通。在圖2所示的以往技術中，使轉子為多段，使各段的轉子相位錯開，從而使轉子與定子的相位關系錯開。由此，使所產生的齒槽轉矩的相位錯開，通過其重合來試圖抵消齒槽轉矩。除此以外，也有時使用使定子的相位錯開的方法、使轉子的形狀在各個段中變化的方法、使定子的齒形狀在各個段中變化的方法等。在以往技術中，齒槽轉矩的基本成分的降低不充分，也有時通過轉子的偏斜(連續性偏斜、使轉子的多段錯開的偏斜)來應對。然而，在進行偏斜的情況下，存在電動機的輸出有可能下降這樣的問題。另外，若進行偏斜則部件數量、工時會增加，從而還存在成本上升的問題。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種能夠通過優化轉子形狀來消除因轉子極數和定子槽數引起的齒槽轉矩的基本成分、從而實現齒槽轉矩的大幅降低的電動機。本專利技術的一個實施例所涉及的電動機具有：轉子，其具有轉子鐵芯以及包括設置于轉子鐵芯的永磁體的多個磁極；以及定子，其配置于轉子的外周側，具有定子鐵芯，該定子鐵芯中形成有與多個磁極相向的多個齒以及用于收納卷繞于多個齒的電樞繞組的槽，該電動機的特征在于，轉子構成為從轉子的中心到外周的距離r(θ)滿足下述的式(1)和式(2)，其中，R：定子芯的最小半徑r0：轉子最大半徑r1：以往形狀的轉子的半徑p：轉子的極數θ：以從轉子的旋轉中心與旋轉軸垂直地去向轉子極中心的直線為基準(0[rad])時的角度[rad]φ：用于指定r(θ)的范圍[rad]α、β、γ、μ：分別在上式中被指定了范圍的、用于對轉子形狀賦予特征的參數。附圖說明通過與附圖相關聯的以下的實施方式的說明，本專利技術的目的、特征以及優點會變得更進一步明確。在該附圖中，圖1是表示在以往的電動機中使轉子形狀連續地變化時的齒槽轉矩波形(基本成分)的變化的概念圖，圖2是以往的電動機中的以2段的方式構成偏斜構造時的轉子的概要立體圖，圖3是從軸向觀察圖2所示的以往的電動機時的主要部分放大圖，圖4是本專利技術的實施例所涉及的電動機的截面圖，圖5是本專利技術的實施例所涉及的電動機的轉子周邊部的放大截面圖，圖6是表示在本專利技術的實施例中使轉子形狀連續地變化時的齒槽轉矩波形(基本成分)的變化的概念圖，圖7是本專利技術的實施例所涉及的電動機的磁體和磁體孔的放大截面圖，圖8是在本專利技術的實施例所涉及的電動機中改變參數時的轉子形狀的模擬結果，圖9是表示本專利技術的實施例所涉及的電動機的從轉子中心到磁體孔周邊部的距離的磁體孔的放大截面圖，圖10是在本專利技術的實施例所涉及的電動機中使轉子形狀連續地變化時的齒槽轉矩的基本成分波形的變化的模擬結果，圖11A是表示本專利技術的實施例所涉及的電動機中的齒槽轉矩的旋轉角依賴性的曲線圖，圖11B是表示以往的電動機中的齒槽轉矩的旋轉角依賴性的曲線圖，圖12A是表示本專利技術的實施例所涉及的電動機中的齒槽轉矩的頻率成分的曲線圖，圖12B是表示以往的電動機中的齒槽轉矩的頻率成分的曲線圖，圖13A是表示在本專利技術的實施例所涉及的電動機中使磁體位置移動50μm之前的齒槽轉矩的基本成分波形的變化的曲線圖，圖13B是表示在本專利技術的實施例所涉及的電動機中使磁體位置移動50μm之后的齒槽轉矩的基本成分波形的變化的曲線圖，以及圖14是表示在本專利技術的實施例所涉及的電動機中改變磁體的磁通密度Br時的齒槽轉矩的基本成分波形的變化的曲線圖。具體實施方式下面，參照附圖來說明本專利技術所涉及的電動機。圖4中示出了本專利技術的實施例所涉及的電動機的截面圖。本專利技術的實施例所涉及的電動機100具有轉子1和定子2。轉子1具有轉子鐵芯11以及包括設置于轉子鐵芯11的永磁體12的多個磁極13。定子2配置于轉子1的外周側，具有定子鐵芯23，該定子鐵芯23中形成有與多個磁極13相向的多個齒21以及用于收納卷繞于多個齒21的電樞繞組(未圖示)的槽22。并且，本專利技術的實施例所涉及的電動機100的特征在于，轉子1構成為從轉子1的中心C到外周的距離r(θ)滿足下述的式(1)和式(2)。其中，f(θ)表示為以下的式(3)，r1(θ)表示為以下的式(4)。式(1)～(4)中的φ、α、β、μ、γ是用于對轉子形狀賦予特征的參數，被設定為滿足以下的式(5)～(9)。另外，如以下那樣定義式(1)～(4)中的R、r0、r1、p、θ、φ。R：定子芯23的最小半徑r0：轉子1的最大半徑r1：以往形狀的轉子的半徑p：轉子1的極數θ：以從轉子1的旋轉中心C與旋轉軸垂直地去向轉子極中心的直線為基準(0[rad])時的角度[rad]φ：用于指定r(θ)的范圍[rad]圖5中示出了f(θ)與r(θ)的關系。在圖5中，如以下那樣表示在-φ～φ的范圍內由曲線f(θ)和r(θ)圍起來的面積，式(1)的左邊與其成正比。式(1)的左邊大意味著f(θ)與r(θ)的形狀差大。另一方面，式(1)的右邊與由轉子的最大半徑r0和定子的最小半徑R圍起的通過以下的式來表示的面積成正比。可以說式(1)利用了相對于“由轉子的最大半徑r0和定子的最小半徑R圍起的面積”的比例來指定“轉子形狀的曲線f(θ)與r(θ)之差的容許范圍”。在此，補充說明式(1)的右邊的系數(1/10)的妥當性。作為一例，說明以下的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電動機，具有：轉子，其具有轉子鐵芯以及包括設置于所述轉子鐵芯的永磁體的多個磁極；以及定子，其配置于所述轉子的外周側，具有定子鐵芯，該定子鐵芯中形成有與所述多個磁極相向的多個齒以及用于收納卷繞于所述多個齒的電樞繞組的槽，該電動機的特征在于，所述轉子構成為從所述轉子的中心到外周的距離r(θ)滿足下述的式(1)和式(2)，

【技術特征摘要】
2015.11.17 JP 2015-2251811.一種電動機，具有：轉子，其具有轉子鐵芯以及包括設置于所述轉子鐵芯的永磁體的多個磁極；以及定子，其配置于所述轉子的外周側，具有定子鐵芯，該定子鐵芯中形成有與所述多個磁極相向的多個齒以及用于收納卷繞于所述多個齒的電樞繞組的槽，該電動機的特征在于，所述轉子構成為從所述轉子的中心到外周的距離r(θ)滿足下述的式(1)和式(2)，其中，R：定子芯的最小半徑r0：轉子最大半徑r1：以往形狀的轉子的半徑p：轉子的極數θ：以從轉子的旋轉中心與旋轉軸垂直地去向轉子極中心的直線為基準(0[rad])時的角度[rad]φ：用于指定r(θ)的范圍[rad]α、β、γ、μ：分別在式(1)和式(2)中被指定了范圍的、用于對轉子形狀賦予特征的參數，其中，設μ0＝1。2.根據權利要求1所述的電動機，其特征在于，在使所述轉子旋轉一圈時的齒槽轉矩中，轉子極數與定子齒數的最小公倍數次的頻率成分的齒槽轉矩的振幅為額定轉矩的0.2％以下。3.根據權利要求1所述的電動機，其特征在于，在使所述轉子旋轉一圈時的齒槽轉矩中，轉子極數與定子齒數的最小公倍數次的頻率成分的齒槽轉矩的振幅為額定轉矩的0.125％以下。4.根據權利要求1～3中的任一項所述的電動機，其特征在于，所述轉子的形狀、所述定子的齒的形狀以及兩者的相位關系在整個軸向上相同，所述轉子的多個磁極各自的形狀相同。5.根據權利要求1～4中的任一項所述的電動機，其特征在于，以取代所述式(5)而滿足以下的式(5′)的方式決定參數φ，6.根據權利要求1～4中的任一項所述的電動機，其特征在于，以取代所述式(6)而滿足以下的式(6′)的方式決定參數α，

【專利技術屬性】
技術研發人員：新井玲央，
申請(專利權)人：發那科株式會社，
類型：發明
國別省市：日本,JP