爪齿型旋转电机的制作方法

专利名称：爪齿型旋转电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种覆盖安装环状线圈，并采用设置有多个爪部的定子的
爪齿(clawteeth)型旋转电机。
背景技术：
作为有效利用磁阻转矩的旋转电机的代表例，有混合动力电动汽车用 的驱动电机。该电机中，在低速旋转时，通过强力的稀土类的永磁体产生 大的磁转矩(magnet torque),在高速旋转时， 一边通过弱磁抑制电机电压， 一边通过磁阻转矩的活用来实现高输出化。
作为具有上述功能的无刷电动机，公开了一种由在叠层电磁钢板而形 成的定子铁心上缠绕分布线圈而构成的定子、和设置有永磁体以及高透磁 率磁性体(辅助凸极)的转子构成的无刷电动机(专利文献l)。
但是，专利文献l中所述的无刷电动机，难以使气隙(air gap)中的 无负载时的磁场分布成为正弦状，转子在周方向上形成复杂的磁结构。因 此，该电动机会产生各种模式的电磁激振力，其结果容易产生电动机的振 动和噪声。进一步，因对叠层有电磁钢板得到的定子铁心施放绕组，而必 然会形成线圈端(coil end)部，而线圈端部为使电机的轴长增加的重要原 因，尤其在扁平形状的电机中对于实现电机的小型化成为障碍。
专利文献l:特许第2667815号说明书(权利要求l，图l)

发明内容
因此，本发明的课题在于，提供一种活用磁阻转矩，并且能够实现低 振动化、低噪声化的爪齿型旋转电机。
为了解决上述课题，本发明的爪齿型旋转电机，具备在相对旋转轴 同轴的圆筒状面内配设多个永磁体的转子；和具备相对上述旋转轴同轴地
设置的圆环状的定子磁心、以及磁化上述定子磁心的线圈的定子，其中 上述线圈，为导线被缠绕为环状的环状线圈，上述定子磁心，具备覆盖 安装上述环状线圈的圆环部；在该圆环部的内径面等间隔地配置并沿轴方 向延伸的多个爪部；和形成在邻接的爪部之间的多个磁隙，上述爪部的数
目与上述永磁体的数目相等，上述各永磁体，在与邻接的永磁体之间产生 的、相对中心轴方向电角正交的方向的磁通，比中心轴方向的磁通更多。 由此，通过电角相对中心轴方向正交的方向的磁通而产生磁阻转矩。 此外，由于爪部的数目与永磁体的数目相等，因此磁转矩和磁阻转矩同样 地产生。此外，由于不产生低次的电磁激振力，因此圆环振动减小。因此， 噪声振动减少。另外，为了使各永磁体在邻接的永磁体之间产生的、电角 相对中心轴方向正交的方向的磁通，比中心轴方向的磁通更多，通过在各 永磁体之间配设由金属构成的极间辅助极来实现。
根据本发明，能够提供一种有效利用磁阻转矩，并且能够实现低振动 化、低噪声化的爪齿型旋转电机。


图1为本发明的一实施方式的爪齿型旋转电机的剖面图。
图2为构成定子的爪铁心的立体图。 图3为定子的一部分的立体图。
图4为本发明的一实施方式即爪齿型旋转电机的另一剖面图。 图5为用于说明定子的磁化的图。 图6为用于说明磁转矩的产生的图。 图7为用于说明磁阻转距的产生的图。
图8为表示与q轴方向的磁通cpq和d轴方向的磁通cpd相关的磁路的 展开图。
图9为磁阻转矩产生时的矢量图。 图IO为第二实施方式中的爪齿型旋转电机的截面图。 图11为表示第二实施方式中的与q轴方向的磁通cpq和d轴方向的磁 通q)d相关的磁路的转子的展开图。
图中l一爪齿型电机(爪齿型旋转电机)；2 —旋转轴；3 —转子；4
一转子铁心；5 —永磁体；6 —定子；7、 7U、 7V、 7W—定子铁心(定子 磁心)；8 —定子框；9A、 9B—轴承；10、 IOU、 IOV、 10W—环状线圈； IIA、 IIB—爪铁心；12、 12A、 12B—爪部；12F—磁极面；12T—轴方向 延伸端；13 —环状磁轭部(圆环部)；14一外周侧磁轭部(圆环部)；15 — 极间辅助极；16 —气隙。
具体实施例方式
(第1实施方式)
以下，采用图1 图7对本发明的爪齿型旋转电机的一实施方式的24
极的爪齿型电机(爪齿型旋转电机)进行说明。
首先，采用图l的结构图，对爪齿型电机的整体结构进行说明。
爪齿型电机l，具备插设有旋转轴2的转子3、相对该转子3隔着 气隙16同心状设置的定子6、支撑该定子6的定子框8、设置在该定子框 8的轴方向两端并将旋转轴2支撑为可自由旋转的轴承9A、 9B。转子3， 由与旋转轴2同心状地形成的转子铁心4和固定在其外周的多个永磁体5 构成，定子6由定子磁心即定子铁心7U、 7V、 7W和覆盖安装在定子铁 心7U、 7V、 7W上的环状线圈10U、 IOV、 IOW构成。而且，定子铁心7 由定子框8支撑，该定子框8的轴方向两端部通过轴承9A、 9B将上述旋 转轴2支撑为可自由旋转。
如图2所示，定子铁心7由爪铁心IIA和爪铁心11B构成，上述爪铁 心IIA、 IIB包括爪部12、环状磁轭部(圆环部)13和外周侧磁轭部(圆 环部)14而成。其中爪部12从内径部突出，具备磁极面12F并沿轴方向 延伸。环状磁轭部(圆环部)13，从该爪部12的端部向外径侧直角地延 伸。外周侧磁轭部14,从该环状磁轭部13沿与上述爪部12相同方向延伸。 另外，在爪部12的前端，形成有轴方向延伸端12T。上述爪部12，在周 方向上等间隔地形成12极。而且，上述爪铁心11A、 IIB，通过成形模具 的成型冲床(punch),将通过由绝缘膜覆盖而避免产生涡电流的铁粉压縮 成形，来以相同形状形成，与叠层硅钢板(电磁钢板)构成的相比，可得 到复杂的磁极结构。
参照图3，对定子6进行说明。
定子6具备由压粉磁心等的软磁性体构成的圆环状的两个爪铁心 11A、 11B;和将被覆导线缠绕为圆环状的环状线圈10，构成为相重合的
两个爪铁心11A、 IIB裹住环状线圈IO。此外，对铁粉压缩成形而构成的 爪铁心IIA和爪铁心IIB，配置为爪部12 (12A、 12B)互相咬合，沿转 子3的圆周面形成与转子3同心的24极的磁极面12F (参照图2)。
如图3所示，爪铁心11A、 IIB中，截面的边缘部形成为L字状，该 L字的短边侧S被对接，爪铁心11A、 IIB重叠在一起。由此，定子6的 界面形成为大致长方形。进而，在形成在内侧的凹部配设环状线圈10。此 外，在爪铁心11A、11B的内周面，彼此分离地形成梯形状的多个爪部12A、 12B。
此外，通过各定子铁心7U、 7V、 7W的爪铁心11A和爪铁心11B互 相咬合，通过爪铁心11A上形成的L字状的边缘部、和爪铁心11B上形 成的L字状的边缘部，来保持各环状线圈IOU、 IOV、 IOW，由此构成定 子6。
爪齿型电机l (参照图l)，将内置有环状线圈IO (IOU、 IOV、 10W) 的一相的定子铁心7 (参照图2)在周方向上错开120度位置，即逐次错 开机械角=电角/极对数=120度/12=10度，同时在轴方向上叠层，形成三 层结构。通过绝缘树脂将上述三个定子铁心7U、 7V、 7W铸模，从而可 得到爪铁心IIA、爪铁心11B和环状线圈10成为一体的定子6。
图4为与电机旋转轴垂直的面上的截面图，为包括爪铁心11A的环状 磁轭部13以及爪铁心11B的爪部12的面的截面图。
转子3由旋转轴2、嵌插有旋转轴2的转子铁心4、和在转子铁心4 的外周表面等间隔配设的24个永磁体5构成，在轴方向上具有相同的结 构。此外，在转子铁心4的外周表面上，沿周方向等间隔地形成有极间辅 助极15。在极间辅助极15之间，在周方向上等间隔形成的凹部中贴设永 磁体5，永磁体5的半径方向的极性沿周方向交替地反转。转子3，被隔 着气隙16与定子6同心地、用轴承9A、 9B保持为可自由旋转。即定子6 隔着气隙16与转子3对置。
在本实施方式中，爪部12的数目以及永磁体5的数目，设定得较大 为"24"。通过增大磁极数，能够减小磁体每一极的交链磁通数，可降低
定子6的直径方向厚度，因此在使电机小型化上较为有效。但是，在将转
子3的极数设定得较多的情况下，为了贴设永磁体5，而增加制造工序数， 从而成为成本提高的原因。作为解决上述问题的方法，有将铁粉和磁体粉 一体成形来制作转子3的方法。
接下来，对爪齿型电机1的动作进行说明。
最初，说明通过在环状线圈10中流过交流电流来让爪部被磁化，接 下来，说明通过转子3进行旋转而在环状线圈IO产生感应电动势。
首先，参照图5，设置在爪铁心IIA的爪部12A和设置在爪铁心11B 的爪部12B，在内周面侧交替排列，形成空气的气隙。
在定子6的环状线圈10中流过正弦波交流电流时，根据右手螺旋法 则的方向的磁通，生成在由爪铁心IIA、爪铁心11B和在邻接的爪部12A、 12B之间形成的磁隙构成的闭路中。另外，如粗实线所示，在从爪部12B 通过爪铁心IIA、 11B的芯部到爪部12A以顺时针流动的磁通的情况下， 爪部12B磁化为N极，爪部12A磁化为S极(在图5中以黑体记载)。反 过来，如粗虚线所示，在从爪部12A通过爪铁心11A0a、 11Bb的芯部到 爪部12B以逆时针流动的磁通的情况下，爪部12A磁化为N极，爪部12B 磁化为S极(在图5中以明朝体记载)。
定子铁心7的爪部12的总数为24 (参照图2)，它们交替地成为爪铁 心11A、爪铁心11B的一部分而构成磁回路，因此24极(12极对)的转 子3每旋转1/12，与环状线圈10U、 IOV、 IOW交链。即转子3在每旋转 1/12时，永磁体5所产生的交链磁通数变化一周期。
因此，在转子3旋转一周的期间，各环状线圈10U、 IOV、 IOW中产 生12周期的交流感应电压。由于该情况，以及定子铁心7U、 7V、 7W在 周方向上逐个错位电角120度来配置为三层结构的情况，因此在各环状线 圈10U、 IOV、 IOW中产生的感应电压为三相交流电压。因此，将这些环 状线圈IOU、 IOV、 IOW进行Y连接或A连接，从三相交流电源供给电力， 并且通过适当的手段检测出电机的磁极位置来对供给电力进行控制，从而 能够作为三相同步电机进行工作。
从上述观点来考虑电机的工作，则本实施方式的爪齿型电机1和叠层 电磁钢板(硅钢板)来形成槽的状的定子铁心7的槽型旋转电机，从工作
原理上没有较大不同。但是，如果进一步对转矩、电池力的详细的发生状 况也进行考虑而比较，则爪齿型电机1与槽型旋转电机明显不同。
图6为电机产生最大的转矩并同时同步旋转时的、某时刻的转子3和
定子6的展开图。图6中，为了使对磁转矩的产生状况的说明容易理解， 而省略了设置在转子3的极间辅助极15。此外，该展开图选择了U相的 定子铁心7U的电流为最大的时刻(位置)。转子3的展开图的下方面对气 隙16，定子6的展开图的上方面对气隙16。定子6中，按照U相、V相、 W相的定子铁心7U、 7V、 7W，分别逐个错开电角120度的相对的位置而 配置。
转子3的展开图中所示的l、 t，表示永磁体5中的磁化矢量，定子 6的展开图中所示的l、 t，表示通过环状线圈IOU、 IOV、 IOW的电流 产生的爪部12中的磁化矢量。例如，由于U相环状线圈IOU的电流为最 大，如果设U相电流的大小为+0.1，则V相电流以及W相电流为一0.5。 在图中，为了反映该电流的大小和方向的不同，而将V相以及W相的爪 部12中的磁化矢量表示得小些。
在图6中，如果考虑永磁体5以及定子铁心7U、 7V、 7W的爪部12 中存在的磁化矢量间的相互作用即磁转矩产生的情形，则U相定子铁心 7U的爪部12位于永磁体5的中间，并且由于爪部12中的磁化矢量为最 大，因此可知对U相定子铁心7U作用最大的磁转矩Nmu。其他相的定子 铁心7V、 7W中，在该瞬间中如图所示，作用彼此反向的小的磁转矩Nmv、 Nmw。这种磁转矩产生的方式，为槽型多相旋转电机中没有的特征。
艮P，对各相定子铁心7U、 7V、 7W作用的、瞬时的磁转矩中存在较大 的差别，在各相定子铁心7U、 7V、 7W中作用于爪部12的磁转矩相同。 这是由于，转子3的永磁体5的数量和爪部12的数量相同而产生的情况。 此外，对定子6整体作用的转矩为各相定子铁心7U、 7V、 7W的磁转矩 Nmu、 Nmv、 Nmw之和，作为整体，对定子6作用右向的磁转矩。另一 方面，转子3中作用有反方向的相同大小的磁转矩，作为它们的反作用。
这是电机最有效地产生磁转矩的、瞬间(位置)中的磁转矩的发生状 况。此时，环状线圈IOU、 IOV、 10W (参照图1)中流过的电流和感应 电压的相位相同，电流的流向，与旋转电机理论上的q轴方向一致。另外，
从图6所示的时刻开始随着时间推进，转子3和定子6的相对位置变化， 进而环状线圈10U、 IOV、 IOW的电流也变化，因此产生最大磁转矩的定 子6，以V相、W相、U相、…的顺序推移。
此外，如果着眼于将各定子铁心7U、 7V、 7W作用于气隙16的24 极的磁场叠加得到的合成磁场来考虑磁转矩，则与槽型旋转电机的类似性 再次显现。
设电机的极数为P时，由于各相的定子铁心7U、 7V、 7W产生的P 极的交变磁场，与环状线圈10U、 IOV、 IOW的电流成比例，在各定子铁 心7U、 7V、 7W的相对位置上决定相位，因此U、 V、 W相的定子铁心 7U、 7V、 7W在气隙16产生的交变磁场，在设极对数为11= (P/2)，电源 的各频率(角速度)为co时，分别与Cos[coXt]XCos[nXe]、 Cos[coXt—2 X Pi/3] X Cos[n X (9-2 X Pi/3/n]、 Cos[co X t—4 X Pi/3] X Cos[n X (6-4 X Pi/3/n] 成比例。省略详细的计算，但上述合成磁场为1.5XCos[nXe—coXt]。
因此，可知将各相的定子铁心7U、 7V、 7W产生的P极的交变磁场叠 加得到的是，以角频率(角速度)co/n旋转的、P极的旋转磁场。从该磁 场与在轴方向具有相同的结构的转子3相互作用来产生转矩的角度来看， 作用于定子6整体的磁转矩、即Nmu、 Nmv、 Nmw之和的产生方式与槽 型旋转电机相同。但是，该观点中，没有对上述爪齿型电机l中的磁转矩 的详细的发生方式进行说明。
图7与图6同样为电机的展开图，表示的是爪齿型电机1中也有效地 产生磁阻转矩。在图中表示了图6中未图示的极间辅助极15。图7与图6 同样，表示了 U相的环状线圈10U的电流为最大的瞬间的时刻(位置关 系)，该瞬间磁阻转矩最有效地产生。因此，在图6中，使电流相位与q 轴方向一致，但在图7中成为从q轴方向超前电角45度的电流相位。由 此，在U相电流为最大的瞬间，转子3和定子6之间的位置关系与图6有 一些偏差。
在图7中，作为设置在转子3上的极间辅助极15和定子铁心7U、 7V、 7W的爪部12中产生的磁化转矩间的相互作用，产生磁阻转矩。如果考虑 该磁阻转矩发生的情形，则U相的定子铁心7U的爪部12中的磁化矢量 为最大，并且位于极间辅助极15可有效地吸引地位置，因此可知对U相
的定子铁心7U作用最大的磁阻转矩。其他相的定子铁心7V、 7W，如图 所示那样作用小且彼此反向的磁阻转矩。
上述磁阻转矩的发生方式，为槽型多相旋转电机中没有的特征。即作 用于各相的定子铁心7U、 7V、 7W的、瞬时的磁阻转矩中存在较大差别， 作用于设置在各相的定子铁心7U、 7V、 7W的爪部12的磁阻转矩相同。 作用于定子6整体的磁阻转矩，为各相的定子铁心7U、 7V、 7W的磁阻 转矩Nru、 Nrv、 Nrw之和，整体上对定子6作用右向的磁阻转矩。这是 与上述的磁转矩相同的方向。另一方面，转子3中作用有反方向的相同大 小的磁阻转矩，作为它的反作用。
以上为爪齿型电机1最有效地产生磁阻转矩的、某瞬间中的磁阻转矩 的发生状况。此时，如上所述，环状线圈10U、 IOV、 IOW的电流相位为 从q轴方向超前电角45度的相位。在此，所谓q轴为与永磁体5的磁极 的中心轴方向电气上正交的方向。另外，从图7所示的时刻开始随着时间 推进，转子3和定子6的相对位置变化，进而环状线圈10U、 IOV、 10W 的电流也变化，因此产生最大磁转矩的定子铁心7以V相、W相、U相、… 的顺序推移。
如上所述，磁阻转矩的产生方式与槽型旋转电机明显不同。但是，从 着目于将各定子铁心7U、 7V、 7W所产生的交变磁场叠加而得到的P极 的旋转磁场的角度来看，作用于定子6整体的磁阻转矩、即Nru、 Nrv、 Nrw之和，可作为与槽型旋转电机类似的方式来处理。即根据旋转电机的 理论，设与沿永磁体5的磁极的中心轴方向的磁通cpd相关的电感为Ld， 与电气上正交于磁通cpd的方向的磁通cpq相关的电感为Lq，可知磁阻转 矩与(cpq—(pd)艮卩(Lq—Ld)成比例。
图8表示本实施方式的转子3的展开图中记载的上述磁通(pd和磁通 cpq。由于将永磁体5配置在阻挡(block)磁通cpd的位置，因此可知满足 (Lq—Ld) >0。由此，可知电机整体上产生磁阻转矩。将Lq>Ld的性 质称作反凸极性，作为具有反凸极性的其他例子，有将永磁体5嵌入转子 铁心4中的结构。
接下来，对电机内的电磁激振力的发生状况进行说明。
在槽型旋转电机中，由于定子6以及转子3在电机的轴方向具有相同
的结构，因此在轴方向上大致相同的分布的电磁激振力作用于定子铁心7。 该电磁激振力，为具有各种空间以及时间次数的周方向的行波的叠加。在 将电磁激振力分为直径成分以及周方向成分时，前者的直径方向成分容易
成为电机的振动和噪声的原因。这是因为，容易与定子铁心7和定子框8
中的圆环振动结合的缘故。
将电机的极数设为P时，可知在槽型旋转电机中，对空间o次和空间
p次之间的、比较低次的次数，也会产生许多模式的电磁激振力。尤其，
在有效利用磁阻转矩的槽型旋转电机中，由于难以使气隙16中的无负载 时的磁场分布成为正弦波状、以及转子3在周方向上具有复杂的磁结构等， 而产生各种次数的电磁激振力，从而电机以圆环状振动，会发生振动、噪 声明显增大的情况。
与此相对，在本实施方式的爪齿型电机1中，各相的定子铁心7U、 7V、 7W在气隙16中产生的磁场为P极的驻波，此外转子3产生P极的旋转磁 场。由于上述原因，磁场之间可产生的电磁激振力成为空间0次 空间P 次、2P次、…这种P的倍数次。此外，磁转矩或磁阻转矩随着时间经过， 与最大转矩发生场所以U相、V相、W相、U相、…按照定子铁心7的 顺序推移同样，电磁激振力随着时间向相邻的定子铁心7转移，恰好如轴 方向的行波那样在各相的定子铁心7U、 7V、 7W间传输。
在对本实施方式的爪齿型电机1和槽型旋转电机中的电磁激振力的发 生状况进行比较时，爪齿型电机l的应特别强调的特征为，能够将电磁激 振力的空间次数取得足够大。例如，如果将槽型旋转电机的极数设为8， 则相对于槽型旋转电机中，产生8以下的、非0的空间次数的电磁激振力， 爪齿型电机l中，最低次数(非零)的电磁激振力的空间次数为24。
一般来说，对于大的空间次数的电磁激振力，定子铁心7或定子框8 不易变形，能够抑制振动的振幅。因此，能够使电磁激振力的空间次数增 大的特征，从振动、噪声的降低的角度来看非常有利。根据以上的理由， 在本实施方式的爪齿型电机l中，能与磁转矩同时活用磁阻转矩，进而能 够大幅降低电机的振动和噪声。换句话说，通过爪齿型电机l，没有使电 机的轴长增大的主要原因的线圈端部，能够实现简单结构的小型电机，此 外通过活用磁阻可提高高速旋转时的电机输出，并可使振动、噪声大幅降
低。
虽然关于磁转矩、磁阻转矩、电磁激振力的产生方式，本实施方式的
爪齿型电机1和槽型旋转电机中明显不同，但关于多相电机的宏观(macro) 特性(转矩之和的产生)，如上所述能够将本实施方式的爪齿型电机1与 槽型旋转电机同样地进行处理。在此，采用矢量图，对爪齿型电机l中的 电压和电流进行更详细的说明。
图9为着眼于某一相的矢量图。本矢量图表示图7中说明的电机的运 转状况。设电流I的各成分为Iq、 Id，相电压V为相感应电压E、线圈电 阻R所引起的电压降RI、电感所引起的电压降coLqlq、 coLdld的矢量和。 图7说明时所述的电流I的超前角为图中的(3。通过使P超前电角45度左 右，可将相电压V较小地抑制。此时，由于也同时产生磁阻转矩，因此能 够补偿q轴方向的电流成分减少所引起的磁转矩的减少。这种运行的方式， 称作弱磁(减弱磁场)，在混合动力电动汽车用的驱动电机等中经常使用。 即，通过爪齿型电机l，可在抑制电机的电压的同时，能够有效地发生转 矩，因此能够在电机的高速旋转区域为止的范围内产生较大的转矩。
上述电机的特性，在电源电压比较低且需要同时产生大的输出的情况 下尤其有效。此时，由于电机中需要流过相当大的电流，因此因中途的布 线电阻或逆变器等中的电压降，供给电机的电压变得相当小，因此上述的 弱磁很重要。作为以电池等的低电压电源作为能量供给源的电机，优选例 如将汽车用的电动水泵或油泵用电机、电动动力转向用电机、电动制动用 电机等，作为对本实施方式的爪齿型电机l的应用。上述应用中电机的小 型化也很重要，能够有效利用没有线圈端部等的空间浪费的爪齿型电机1 的特征。
(第2实施方式)
图10表示本发明的爪齿型电机的第二实施方式。使用的定子6与第 一实施方式相同。但是，在转子3中，使永磁体5的数目为第一实施方式 的二分之一即12极，在转子铁心4的外周，沿周方向等间隔地形成有12 处的极间辅助极15。虽然在第一实施方式中，将直径方向的永磁体5的极 性在周方向交替反转着进行固定，但在第二实施方式中，直径方向的永磁 体5的极性全部配置在同一方向上。通过上述结构，永磁体5间的极间辅助极15作为虚拟的磁极工作，能通过12个永磁体5构成24极的转子3。 图11表示第二实施方式的转子3的展开图。对与q轴方向的磁通cpq
和d轴方向的磁通cpd相关的磁路进行比较，由于配置为对于磁通cpd永磁
体5阻挡磁通，因此在本实施方式中，可知反凸极性(Lq〉Ld)成立。 由上可知，在本实施方式中也能期待与第1实施方式相同的效果。进
而，由于永磁体5的数目减小，因此也具有能够价廉地制作转子3的效果。
(变形例)
本发明并不限定于上述的实施方式，例如可有以下那样的各种变形。
(1) 虽然上述各实施方式，将爪齿型电机1作为电机(电动机)进 行了说明，但也可用作发电机。
(2) 虽然在上述各实施方式中，采用永磁体5以及极间辅助极来产 生磁转矩以及磁阻转矩，但也可不使用任何永磁体5来作为同步磁阻电 机工作。此时的转子铁芯，为对应爪部的数目而在周方向上设置凹凸形 状的大致圆筒形状，构成为通过该转子铁芯的旋转磁阻发生变化。此外， 也能够使转子铁芯在转角方向上改变透磁率，来形成极间辅助极。
权利要求
1、一种爪齿型旋转电机，具备在相对旋转轴同轴的圆筒状面内配设多个永磁体的转子；和具备相对上述旋转轴同轴地设置的圆环状的定子磁心、以及磁化上述定子磁心的线圈的定子，其中上述线圈，为导线被缠绕为环状的环状线圈，上述定子磁心，具备覆盖安装上述环状线圈的圆环部；在该圆环部的内径面等间隔地配置并沿轴方向延伸的多个爪部；和形成在邻接的爪部之间的多个磁隙，上述爪部的数目与上述永磁体的数目相等，上述各永磁体，在与邻接的永磁体之间产生的、相对中心轴方向电角正交的方向的磁通，比中心轴方向的磁通更多。
2、 根据权利要求l所述的爪齿型旋转电机，其特征在于， 上述圆环部，具备外周面和与该外周面邻接的两个侧面， 上述多个爪部，从上述定子磁心的内径部两侧交替突出，按照彼此咬合的方式沿轴方向延伸。
3、 根据权利要求l所述的爪齿型旋转电机，其特征在于， 上述定子磁心，通过绝缘被覆的铁粉压縮成形得到。
4、 根据权利要求l所述的爪齿型旋转电机，其特征在于， 上述转子，将磁体粉和铁粉一体成形。
5、 根据权利要求1所述的爪齿型旋转电机，其特征在于， 在切断上述中心轴方向的磁通的位置上，配置上述永磁体。
6、 一种旋转电机，具备在相对旋转轴同轴的圆筒状面内配设多个 永磁体的转子；和具备相对上述旋转轴同轴地设置的圆环状的定子磁心、 以及磁化上述定子磁心的线圈的定子，其中上述线圈，为导线被缠绕为环状的环状线圈，上述定子磁心，具备覆盖安装上述环状线圈的圆环部；在该圆环部 的内径面等间隔地配置并沿轴方向延伸的多个爪部；和形成在邻接的爪部 之间的多个磁隙，上述爪部的数目与上述永磁体的数目相等， 上述转子，在上述各永磁体之间配设由金属构成的极间辅助极。
7、 根据权利要求6所述的爪齿型旋转电机，其特征在于，上述转子，具备圆筒状的转子铁心、和在该转子铁心的外周面配设的多个永磁体，上述极间辅助极，由上述转子铁心形成。
8、 根据权利要求6所述的爪齿型旋转电机，其特征在于， 上述转子，在圆筒状的转子铁心的外周表面配设有上述多个永磁体， 在上述各永磁体和邻接的永磁体之间，在上述转子铁心的外周沿周方 向等间隔地形成由金属构成的极间辅助极， 上述各永磁体的极性沿周方向交替反转。
9、 一种爪齿型旋转电机，具备转子，其具备相对旋转轴同轴的转 子铁芯；和定子，其具备相对上述旋转轴同轴地设置的圆环状的定子磁心、 以及磁化上述定子磁心的线圈，其中上述线圈，为导线被缠绕为环状的环状线圈，上述定子磁心，具备覆盖安装上述环状线圈的圆环部；在该圆环部 的内径面等间隔地配置并沿轴方向延伸的多个爪部；和形成在邻接的爪部 之间的多个磁隙。
10、 根据权利要求9所述的爪齿型旋转电机，其特征在于， 上述转子在相对上述旋转轴同轴的圆筒状面内配设有多个永磁体， 上述永磁体的数目为上述爪部的数目的一半，上述转子铁芯，在邻接的上述永磁体之间配设有由金属构成的极间辅 助极，上述永磁体的极性沿周方向相同。
全文摘要
本发明的爪齿型旋转电机，具备转子(3)，在相对旋转轴(2)同轴的圆筒状面内配设多个永磁体(5)；和定子(6)，其具备相对旋转轴(2)同轴地设置的圆环状的定子磁心(7)以及磁化定子磁心(7)的圆环状的环状线圈，上述定子磁心具备覆盖安装有上述环状线圈的圆环部；在该圆环部的内径面等间隔地配置并沿轴方向延伸的多个爪部；和形成在该爪部之间的多个磁间隙，爪部的数目与永磁体(5)的数目相等，各永磁体(5)在邻接的永磁体(5)间产生的、相对中心轴方向电角正交的方向的磁通，比中心轴方向的磁通多。为了实现上述那样，在永磁体(5)之间设置金属的极间辅助极(15)。由此能够有效利用磁阻转矩，能实现低振动、低噪声。
文档编号H02K15/02GK101114777SQ20071013692
公开日2008年1月30日 申请日期2007年7月23日 优先权日2006年7月24日
发明者伊藤元哉, 北村正司, 大岩昭二, 榎本裕治, 正木良三, 田岛文男, 石原千生, 角川滋 申请人:株式会社日立产机系统;日本伺服株式会社;日立粉末冶金株式会社