专利名称：永磁体同步电动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种转子中具备励磁用永磁体的永磁体同步电动机。
背景技术：
伴随着高残留磁通密度磁体的发展，永磁体同步电动机的性能得到飞跃式提高， 应用各种领域。特别是基于当前的环境规定的考虑，以汽车用途为首的车辆用电动机、以及为了 对空调压缩机谋求高能效率而采用的永磁体同步电动机的应用比例越来越高。另一方面，对于产业用电动机的领域，毫无例外地，永磁体同步电动机的应用比例 也正在扩大。特别显著的是各种加工·成型机都从以往的油压、气压系统置换采用了基于 多极机器的低速·大转矩驱动的永磁体同步电动机。为了以低速·大转矩驱动多极的永磁体同步电动机，考虑到市面上流通的永磁体 的磁能积有限，需要通过增大电动机的体积、或接通大电流等来应对。专利文献1 JP特开2003-1；34823号公报为了以低速·大转矩驱动多极永磁体同步电动机，从而增大电动机体积的情况下， 需要确保较大的组装电动机的机械侧空间。但是，由于当今对加工·成型机械的要求是节 省空间、以及方便搬运和安装即小型化 轻量化，因此可以说通过增大电动机体积来提高转 矩的对策不现实。此外，对于通过增加对电动机的接入电流来提高转矩的对策，由于电动机的磁饱 和将破坏转矩相对于电流的线性特性，因此需要接通更大的电流来产生期望的转矩。该情 况下，安装于电动机的电枢绕组所产生的铜损变得显著，需要另外设置冷却电动机的机构， 其结果与节省空间的要求背道而驰。再有，为了对电动机提供足够的电流，控制电动机的控制装置需要实现大容量化。 也就是说，要实现电力转换元件的大容量化设各部分配电系统的大容量化。此时，将引起使 用电力量和控制装置产生的损耗的增大，需要设置“专利文献1”所示的这种冷却、排热机 构，不仅系统整体变得复杂化成本增加，而且也与当今的节能要求相悖，因此，不应积极地 采用这些方式。
发明内容
本发明的目的在于提供一种永磁体同步电动机，通过采用适合于低速 大转矩、大 电流驱动的定子结构，能够减小因大电流时产生的磁饱和引起的转矩下降、以及伴随着电 流增加的损耗、发热的增大。为了解决上述课题，本发明的永磁体同步电动机构成为使槽的宽度在直径方向 恒定，使槽底部形成以槽宽度的1/2长度为半径的圆弧状，并且设有从齿内周侧端部朝向 槽宽度的中线在周方向延伸的磁极片。此外，为了解决上述课题，本发明的永磁体同步电动机构成为使槽的宽度在直径方向恒定，使槽底部形成以槽宽度的1/2长度为半径的圆弧状，并且相对于槽在旋转磁场 的超前侧相邻的齿具有磁极片，该磁极片朝向相对于槽在旋转磁场的滞后侧相邻的齿内周 侧端部、在周方向延伸。此外，为了解决上述壳体，本发明的永磁体同步电动机的特征在于，具备定子、隔 着间隙与该定子相对配置且被支撑为能够旋转的转子，所述转子具备转子铁芯以及多个永 久磁体，该多个永久磁体插入在该转子铁芯的内部形成的永久磁体插入孔中，所述定子具 备定子铁芯；在该定子铁芯设置的多个定子槽；与该槽相邻的齿；和在定子槽内设置的由 U相、V相、W相组成的电枢绕组，所述槽在直径方向具有恒定的宽度，并且该槽的开口宽度 与该槽的宽度大致相同。此外，为了实现上述目的，本发明的永磁体同步电动机的特征在于，具有定子，其 具有定子铁芯和电枢绕组，该定子铁芯具有多个槽以及齿，该电枢绕组设置在所述槽内由U 相、V相、W相组成；和转子，其具有转子铁芯以及多个永久磁体，该多个永久磁体插入在该 转子铁芯的内部形成的永久磁体插入孔中，所述转子在所述定子的内周侧隔着间隙相对配 置，被支撑为能够旋转。在所述转子铁芯设有磁通控制单元，在磁通控制单元在将所述转子 的磁极中心轴设为d轴、将从磁极中心轴电角偏离90°的轴设为q轴时，使流过q轴的磁通 量在正转时增加在反转时减少。此外，本发明的永磁体同步电动机特征在于，所述磁通控制单元减少相对于d轴 处于正转方向的q轴铁芯的磁阻，增加相对于d轴处于反转方向的q轴铁芯的磁阻。此外，本发明的永磁体同步电动机特征在于，所述磁通控制单元减少处于旋转方 向的超前侧的q轴铁芯的磁阻，增加处于旋转方向的滞后侧的q轴铁芯的磁阻。再有，本发明的永磁体同步电动机特征在于，该磁通控制单元具有空孔，该空孔仅 设置在处于旋转方向的滞后侧的q轴铁芯。再有，本发明的永磁体同步电动机特征在于，所述永久磁体相对于d轴为对称的 形状，并且所述磁通控制单元具有空孔，该空孔仅设置在处于所述永久磁体旋转方向的滞 后侧的q轴铁芯。再有，本发明的永磁体同步电动机特征在于，所述永久磁体相对于d轴为对称的 形状，并且所述磁通控制单元具有切口部，形成在处于所述永久磁体旋转方向的超前侧和 滞后侧的q轴铁芯的外周面；和空孔，仅设置在处于所述永久磁体旋转方向的滞后侧的q轴 铁芯。再有，本发明的永磁体同步电动机特征在于，所述永久磁体相对于d轴为对称的 形状，并且所述磁通控制单元具有切口部，该切口部形成在处于所述永久磁体旋转方向的 滞后侧的q轴铁芯的外周面。再有，本发明的永磁体同步电动机特征在于，所述永久磁体相对于d轴为对称的 形状，并且所述磁通控制单元具有切口部，形成在处于所述永久磁体旋转方向的滞后侧的 q轴铁芯的外周面；和空孔，设置在q轴铁芯。根据本发明，针对以低速·大转矩、大电流通电驱动多极永磁体同步电动机的情 况，能够减少槽的漏磁通，并作为有效磁通利用，因此，能够提供一种高转矩、高性能的永磁 体同步电动机。此外，根据本发明，在以低速·大转矩、大电流通电驱动多极永磁体同步电动机的情况下，能够仅增加正转时的电枢磁通，也就是增加有效磁通，因此，能够提供一种高转矩 且高性能的永磁体同步电动机。
图1是本发明的第1实施例涉及的永磁体同步电动机的定子槽的直径方向剖面放 大图。图2是本发明的第1实施例涉及的永磁体同步电动机的电枢绕组配置图。图3是本发明的第1实施例涉及的永磁体同步电动机的直径方向剖面图。图4是现有技术涉及的定子槽的直径方向剖面放大图。图5是相对于槽内径方向位置的槽漏磁通的测定结果。图6是相对于电流相位的平均转矩的测定结果。图7是本发明的第2实施例涉及的永磁体同步电动机的定子槽的直径方向剖面 图。图8是本发明的第2实施例涉及的电枢绕组配置图。图9是本发明的第3实施例涉及的永磁体同步电动机的电枢绕组配置图。图10是本发明的第3实施例涉及的永磁体同步电动机的直径方向剖面图。图11是表示本发明的永磁体同步电动机的基本结构的示意图。图12是表示本发明的永磁体同步电动机的横截面的示意图。图13是本发明的实施例4涉及的转子磁极部的半径方向的部分剖面图。图14是表示本发明的实施例4转子的剖面图。图15是现有例中的q轴磁通的示意图。图16是本发明的实施例4涉及的q轴磁通的示意图。图17是表示正转时相对于电流相位的平均转矩的曲线。图18是表示反转时相对于电流相位的平均转矩的曲线。图19是本发明的实施例5涉及的转子磁极部的部分剖面图。图20是本发明的实施例6涉及的转子磁极部的部分剖面图。图21是本发明的实施例7涉及的转子磁极部的部分剖面图。图22是本发明的实施例8涉及的转子磁极部的部分剖面图。图23是本发明的实施例9涉及的转子磁极部的部分剖面图。图M是本发明的实施例10涉及的转子磁极部的部分剖面图。图25是本发明的实施例11涉及的转子磁极部的部分剖面图。图沈是本发明的实施例12涉及的转子磁极部的部分剖面图。图27是本发明的实施例13涉及的伺服驱动系统的示意图。图中1 定子2定子铁芯3 槽4电枢绕组5 齿
6磁极片7槽开口部8、101 转子9、102转子铁芯10磁体插入孔11永久磁体12、107 轴103、203磁体插入孔104、204 永久磁体105,205,305 空孔106、206 切口部
具体实施例方式以下，参照附图对本发明的一个实施例进行说明。实施例1图1是本发明的第1实施例涉及的永磁体同步电动机的定子槽的直径方向剖面放 大图。此外，图2表示本发明的第1实施例涉及的永磁体同步电动机的电枢绕组配置图，图 3表示本发明的第1实施例涉及的永磁体同步电动机的直径方向剖面图，图4表示现有技术 中的定子槽的直径方向剖面放大图。此外，图5表示槽漏磁通量相对于槽内径方向位置的 测定结果，图6表示平均转矩相对于电流相位的测定结果。在图3中，转子8构成为在轴12上设置的转子铁芯9的内部，配置多个磁体插入 孔10和在其内部设置的永久磁体11，使得磁极数为M极。在此，永久磁体11是以稀土类 为主要成分的平板烧结磁体，分别插入于磁体插入孔10中。在图1和图3中，定子1设置了定子铁芯2上设有的多个定子槽(本实施例中为 M个)。该槽3相对于直径方向为恒定宽度，也就是将槽底部的宽度尺寸设为Wsb、将槽内 周侧宽度尺寸设为Wst时，各自形成大致相等的形状，理想上应形成相同的形状。此外，槽3 的底部3A形成为将槽宽度Wsb的1/2长度作为半径的圆弧状。另外，在槽内周侧，为了防 止电枢绕组4 (由底线圈4A、上线圈4B组成)脱落，在与槽3相邻的齿5的内周侧端部设有 磁极片6。在该磁极片6之间具有槽开口部7，通过从该槽开口部7插入铜线从而形成电枢 绕组4。在此，使槽3的宽度在直径方向恒定的情况下，由于随着靠近定子内径侧齿5的宽 度变窄，因此磁路横截面积缩小有可能引起特性劣化。但是，如本实施例所示，通过将每极 每相的槽数设定为0. 75个，从而能够确保齿5充足的宽度，因此不会对特性带来不良影响。 对此，通过实验确认只要每极每相的槽数在0. 5 2的范围内，就与每极每相的槽数为0. 75 的情况同样不会对特性带来不良影响，但每极每相的槽数为0. 5或1. 0时转矩的波动增大， 而每极每相的槽数为2. 0时齿5的机械强度有变弱的倾向。每极每相的槽数为0. 75的情 况下，也存在永磁体同步电动机的极数设定限制于4的倍数极的缺点，但从特性方面考虑 0. 75比较合适。此外，通过将槽底部3A形成为将槽宽度Wsb的1/2长度作为半径的圆弧状，在低速·大转矩驱动时能够缓和因施加于齿5的转矩的反力引起的应力集中，提高机械强度。在图1、图2中，在槽3内设置了分别对应U相线圈、V相线圈、W相线圈各相的电 枢绕组4。如上所述，各线圈在槽3内以上线圈4B、底线圈4A的方式配置成2层，而对于上 线圈4B、底线圈4A通过使多根绝缘铜线(未图示)成束状从而形状一根线圈，上线圈4B、 底线圈4A中各自至少卷绕一根以上的线圈。在此，优选绝缘铜线的截面形状使用市面广泛 通用的圆铜线，但也可以是使用方形线的结构。这样构成永磁体同步电动机的情况下，具有如下的效果。在图5中实验结果表明，现有技术中相对于槽内径方向位置的槽漏磁通量如图中 虚线所示，越是靠近槽3的内周侧槽漏磁通量变得越多。这是因为如图4所示，以往以低 速 大转矩驱动多极永磁体同步电动机时，设计思想是确保齿5的磁路横截面积，极力利用 有效磁通，这样相对于槽底部的宽度尺寸Wsb将槽内周侧宽度尺寸Wst设定得较小。但是， 在以低速 大转矩驱动多极永磁体同步电动机时，由于接通大电流，所以在槽内周侧宽度尺 寸Wst较小的情况下，在该部分横切槽3的漏磁通量增加。为此，针对图1 图3所述的结构的永磁体同步电动机实施同样的实验的情况下， 得到图5中实线所示的特性，能够大幅减少相对于槽内径方向位置的漏磁通量。可知该效 果是，如图1所示那样通过使槽底部的宽度尺寸Wsb与槽内周侧宽度尺寸Wst相等而产成 的。这是因为通过增大槽内周侧宽度尺寸Wst，能够增大槽内周侧的磁阻。其结果如图6所示，作为平均转矩能提高约5%以上，即便是不同的电流相位该倾 向也是恒定的。换句话说，如果输出同一转矩，能够使电流值降低5%以上，作为电枢绕组中 产生铜损能够减少约10%以上。鉴于该结果，通过形成图1所示的定子构造，能够降低槽中泄露的磁通量并作为 有效磁通利用，从而能够提供特性良好的永磁体同步电动机。实施例2图7表示本发明的第2实施例涉及的永磁体同步电动机的定子槽的直径方向剖面 图，图8表示本发明的第2实施例涉及的电枢绕组配置图。在图7、图8中，由于与图1 图3同一符号的部分是相同结构要素的部件，因此省 略重复说明。本结构与图1 图3的不同点在于，相对于槽3将磁极片6仅设置在旋转方向的 超前侧。如果这样构成，不仅得到与图1 图3相同的效果，而且大转矩运转时，存在缝隙 磁通相对于旋转方向往超前侧倾斜的趋势，因此，有助于转矩的磁通分量得到增加，能够进 一步提高永磁体同步电动机的性能。实施例3图9表示本发明的第3实施例涉及的永磁体同步电动机的电枢绕组配置图，图10 表示本发明的第3实施例涉及的永磁体同步电极的直径方向剖面图。在图9、图10中，由于与图2、图3同一符号的部分是相同的结构要素的部件，因此 省略重复说明。本结构与图2、图3的不同点在于，将每极每相的槽数设定为1. 5。
这样构成，也可获得与图2、图3相同的效果，并且还能将永磁体同步电动机的极 数设定成2的倍数极，因此，相对于每极每相的槽数为0. 75的情况，存在设计自由度进一步 增加的优点。以上，根据本发明的实施例，针对以低速·大转矩、大电流驱动多极永磁体同步电 动机的情况，能够减少槽的漏磁通，并作为有效磁通活用，因此，能够提供高转矩、高性能的 永磁体同步电动机。接下来，对其他的本发明的基本结构进行说明。图11是表示本发明的永磁体同步 电动机的概略结构的示意图，图12是表示上述永磁体同步电动机的横截面的示意图。在图 11、图12中，具有永磁体同步电动机M的轴110的转子120具备转子铁芯130，在转子铁芯 130的外周插入永久磁体140。与转子120相面对设有定子铁芯180，定子铁芯180具有齿 150、定子槽160、电枢绕组170。在轴10的一端设有位置检测器90。这些的设备收纳在永 磁体同步电动机的壳体100内。以下，参照附图对本发明的实施例进行说明。实施例4图13是基于本发明的第4实施例的永磁体同步电动机的转子磁极部的半径方向 剖面图。此外，图14是表示转子结构的剖面图。图15是表示基于现有技术的q轴磁通的 示意图，图16是表示基于实施例1的q轴磁通的示意图。此外，图17是表示相对于正转时 电流相位的平均转矩的测定结果的曲线图，图18是表示相对于反转时电流相位的平均转 矩的测定结果的曲线图。在图13、图14中，转子101构成为在设置于轴107上的转子铁芯102的内部，配 置多个永久磁体插入孔103和其内部设置的永久磁体104，使其磁极数为M。此外，永久磁 体104以稀土类为主要成分，是具有大致沿着转子铁芯102外周圆形成的圆弧状外周的半 圆柱体形状的烧结磁体，将永久磁体104的磁极轴设为d轴、将从d轴电角相隔90°的位置 设为q轴的情况下，永久磁体104以相对于d轴左右对称的方式分别插入磁体插入孔103。此外，将转子101的旋转方向设定为图示的逆时针方向时，与相对于旋转方向位 于滞后侧的q轴铁芯的永久磁体相邻的部分设有空孔105。同时，在q轴铁芯的外周部设有 切口部106。此外，与永久磁体104的厚度方向的C-C中心线相比，配置空孔105的半径方 向位置配置在外周侧。这样构成永磁体同步电动机的情况下，将永久磁体104的横截面形状形成为半圆 柱体形状时，由于在转子外周面可获得较大的表面积，因此能够更多地利用永久磁体104 的磁通。此外，通过设置配备在q轴铁芯外周部的切口部106，从而能够截断极性不同的相 邻永久磁体104间漏出的磁通，能够利用更多的磁体磁通。在图15、图16中，从定子流入的电枢磁通Oa流入相对于旋转方向处于超前侧的 q轴铁芯。在图15所示的现有例子的情况下，由于相对于旋转方向在超前侧、滞后侧都配置 有空孔105，因此正转时的电枢磁通成为受空孔105阻碍的磁回路。另一方面，在图16的结 构时，将现有技术中的电枢磁通设为ΦβΙ、将本发明中的电枢磁通设为ΦΒ2的情况下，得 到ΦΜ < Φ 2的磁场解析结果。也就是说，因为在旋转方向的超前侧的q轴铁芯并未设 置空孔105，所以能够增加电枢磁通。为了验证上述磁场解析结果，对平均转矩相对于电流相位的变化进行实际测量， 得到了图17、图18的曲线所示的结果。在图17中，可确认相对于现有技术正转时的转矩特性最大能提高约5%以上。换句话说，如果输出同一转矩，能够将电流值减少5%以上，电枢 绕组(未图示)中产生的铜损能减少约10%以上。由此可知，实施例4对于平均转矩提高 起到很大作用。另一方面，由图18的结果可知，反转时的转矩特性在现有技术中正转、反转时都 没有变化，本发明中相对于现有技术略有下降。这是因为在实施例4的结构中，在反转时 空孔105存在于q轴铁芯上成为妨碍电枢磁通的磁回路结构。该情况下，由于能够减少反 转时的磁通量，因此能减少电动机的感应电动势，存在能提高可运转的转速的优点。作为具有这种特征的实施例4的其他用途可用于冲压机。也就是说，在冲孔、成型 时(正转运转时)有效利用较大的转矩，冲孔之后以高旋转使金属模具迅速返回至初始位 置，具有能减少作业时间的效果。此外，同样也能够用于电梯。也就是说，提升轿厢时(正 转时)需要较大的转矩，在下降时由于能够利用重力因此无需使用较大转矩，从而能够使 其以高速移动。当然在提升机等的建设机械中也同样能够利用。如上所述，通过形成图13所示的转系结构，能够提高正转时的转矩特性，能够提 供特性良好的永磁体同步电动机。实施例5图19表示本发明的第5实施例涉及的永磁体同步电动机的转子磁极部的半径方 向剖面图。在以下的实施例中，对于与实施例4相同结构要素附于相同符号，并省略重复说 明。本结构与图13、图14的不同点在于，相对于磁体插入孔103将切口部106仅设置在旋 转方向的超前侧。如果这样构成，不仅获得与图13、图14同样的效果，还能够进一步增加有助于转 矩的磁通分量，能够进一步提高永磁体同步电动机的性能。实施例6图20表示本发明的第6实施例涉及的永磁体同步电动机的转子磁极部的半径方 向剖面图。本结构与图13、图14的不同点在于除去了切口部。如果这样构成，相对于图13、图14，尽管永久磁体14间漏磁通增加，转矩特性下 降，但能够提高可运转的最高转速和转子的机械强度。实施例7图21表示本发明的第7实施例涉及的永磁体同步电动机的转子磁极部的半径方 向剖面图。本结构与图13、图14的不同点在于，在结构上除去了切口部，将空孔205的形状 扩大为方形形状。如果这样构成，能够极力防止永久磁体104间的漏磁通，同时还能够增加流入q轴 铁芯的电枢磁通，能够进一步增加有助于转矩的磁通分量，能够进一步提高永磁体同步电 动机的性能。实施例8图22表示本发明的第8实施例涉及的永磁体同步电动机的转子磁极部的半径方 向剖面图。本结构与图21的不同之处在于，进一步扩大了空孔205的横截面积。该情况下， 空孔305的中心位置相对于永久磁体104的半径方向中心线设置在外周侧。如果这样构成，不仅获得与图21相同的效果，由于还能减少反转时的磁通量，因 此能够增加反转时的最大转速。
实施例9图23表示本发明的第9实施例涉及的永磁体同步电动机的转子磁极部的半径方 向剖面图。本结构与图13、图14不同之处在于，使磁体插入孔203和永久磁体204的截面 为方形。这样构成，不仅也能获得与图13、图14同样的效果，因为还能够通过简单的切割 等使永久磁体204成型，因此能够大幅减少加工工序数，有助于成本降低。实施例10图对表示本发明的第10实施例涉及的永磁体同步电动机的转子磁极部的半径方 向剖面图。本结构与图19的不同之处在于，使永久磁体204的截面形状为方形。这样构成，不仅获得与图19大致相同的效果，由于还能大幅削减永久磁体204的 加工工序数，因此有助于成本降低。实施例11图25表示本发明的第11实施例涉及的永磁体同步电动机的转子磁极部的半径方 向剖面图。本结构与图21的不同之处在于，使永久磁体204的截面形状为方形。这样构成，不仅获得与图21同样的效果，由于还能削减永久磁体204的加工工序 数，因此有助于成本降低。实施例12图沈表示本发明的第12实施例涉及的永磁体同步电动机的转子磁极部的半径方 向剖面图。本结构与图22的不同之处在于，使永久磁体204的截面形状为方形。这样构成，不仅获得与图22同样的效果，由于还能削减永久磁体204的加工工序 数，因此有助于成本降低。实施例13图27是表示本发明的第13实施例涉及的伺服驱动系统的示意图。由利用了本发 明的永磁体同步电动机的伺服电机210经由滚珠丝杠220驱动加工装置230。此外，具有在 伺服电机210的旋转轴上设置的编码器M0、对伺服电机210进行驱动控制的驱动控制装置 150。以上，根据本发明，针对以低速·大转矩、大电流驱动多极永磁体同步电动机的情 况，由于能够增加正转时的电枢磁通即有效磁通，因此能够提供高转矩、高性能的永磁体同 步电动机。
权利要求
1.一种永磁体同步电动机，其特征在于，具备定子、隔着间隙与该定子相对配置且被支撑为能够旋转的转子， 所述转子具备转子铁芯以及多个永久磁体，该多个永久磁体插入在该转子铁芯的内部 形成的永久磁体插入孔中，所述定子具备定子铁芯；在该定子铁芯设置的多个定子槽；与该槽相邻的齿；和在定 子槽内设置的由U相、V相、W相组成的电枢绕组， 所述槽相对直径方向具有恒定的宽度， 并且该槽的开口宽度与该槽的宽度大致相同。
2.一种永磁体同步电动机，其特征在于， 具备定子、隔着间隙与该定子相对配置且被支撑为能够旋转的转子， 所述转子具备转子铁芯以及多个永久磁体，该多个永久磁体插入在该转子铁芯的内部 形成的永久磁体插入孔中，所述定子具备定子铁芯；在该定子铁芯设置的多个定子槽；与该槽相邻的齿；和在定 子槽内设置的由U相、V相、W相组成的电枢绕组， 所述槽相对直径方向具有恒定的宽度，并且与该槽的两侧相邻的所述齿具有磁极片，该磁极片从内周侧端部朝向槽宽度的中 心在周方向延伸，该槽的开口部配置在所述磁极片之间。
3.—种永磁体同步电动机，其特征在于，具备定子、隔着间隙与该定子相对配置且被支撑为能够旋转的转子， 所述转子具备转子铁芯以及多个永久磁体，该多个永久磁体插入在该转子铁芯的内部 形成的永久磁体插入孔中，所述定子具备定子铁芯；在该定子铁芯设置的多个定子槽；与该槽相邻的齿；和在定 子槽内设置的由U相、V相、W相组成的电枢绕组，所述槽相对直径方向具有恒定的宽度，该槽的底部形成以槽宽度的1/2长度为半径的 圆弧状，与该槽的两侧相邻的所述齿具有磁极片，该磁极片从内周侧端部朝向槽宽度的中心在 周方向延伸，该槽的开口部配置在所述磁极片之间。
4.一种永磁体同步电动机，其特征在于，具备定子、隔着间隙与该定子相对配置且被支撑为能够旋转的转子， 所述转子具备转子铁芯以及多个永久磁体，该多个永久磁体插入在该转子铁芯的内部 形成的永久磁体插入孔中，所述定子具备定子铁芯；在该定子铁芯设置的多个定子槽；与该槽相邻的齿；和在定 子槽内设置的由U相、V相、W相组成的电枢绕组， 所述槽相对直径方向具有恒定的宽度，相对于该槽在旋转磁场的超前侧相邻的所述齿具有磁极片，该磁极片从内周侧端部朝 向相对于所述槽在旋转磁场的滞后侧相邻的齿内周侧端部在周方向延伸， 该槽的开口部配置在所述磁极片与齿端部之间。
5.一种永磁体同步电动机，其特征在于，具备定子、隔着间隙与该定子相对配置且被支撑为能够旋转的转子， 所述转子具备转子铁芯以及多个永久磁体，该多个永久磁体插入在该转子铁芯的内部 形成的永久磁体插入孔中，所述定子具备定子铁芯；在该定子铁芯设置的多个定子槽；与该槽相邻的齿；和在定 子槽内设置的由U相、V相、W相组成的电枢绕组，所述槽相对直径方向具有恒定的宽度，该槽的底部形成以槽宽度的1/2长度为半径的 圆弧状，相对于该槽在旋转磁场的超前侧相邻的所述齿具有磁极片，该磁极片从内周侧端部朝 向相对于所述槽在旋转磁场的滞后侧相邻的齿内周侧端部在周方向延伸， 该槽的开口部配置在所述磁极片与齿端部之间。
6.根据权利要求2至5所述的任意一个永磁体同步电动机，其特征在于， 该槽开口宽度相对于所述槽宽度的比未达到1.0。
7.根据权利要求1至5所述的任意一个永磁体同步电动机，其特征在于，所述电枢绕组是多根绝缘的铜线构成为束状，该束状的电枢绕组在所述槽内至少具备 1根以上。
8.根据权利要求7所述的永磁体同步电动机，其特征在于， 所述铜线的截面形状是圆形或方形。
9.根据权利要求1至8所述的任意一个永磁体同步电动机，其特征在于， 所述定子中具备的所述槽数是每极每相为0. 5 2的范围。
10.一种伺服驱动系统，其特征在于，具备作为控制对象的伺服电机、与所述伺服电机机械连接的驱动机构， 在具有驱动控制装置的伺服驱动系统中，所述伺服电机是权利要求1至8所述的任意 一个永磁体同步电动机，该驱动控制装置按照设定的控制参数对所述伺服电机进行驱动控 制。
11.一种永磁体同步电动机，具有定子，其具有定子铁芯和电枢绕组，该定子铁芯具有多个槽以及齿，该电枢绕组 设置在所述槽内由U相、V相、W相组成；和转子，其具有转子铁芯以及多个永久磁体，该多 个永久磁体插入在该转子铁芯的内部形成的永久磁体插入孔中，所述转子在所述定子的内 周侧隔着间隙相对配置，被支撑为能够旋转，在所述转子铁芯设有磁通控制单元，其在将所述转子的磁极中心轴设为d轴、将从磁 极中心轴电角偏离90°的轴设为q轴时，使流过q轴的磁通量在正转时增加在反转时减少。
12.根据权利要求11所述的永磁体同步电动机，其特征在于，所述磁通控制单元减少相对于d轴处于正转方向的q轴铁芯的磁阻，增加相对于d轴 处于反转方向的q轴铁芯的磁阻。
13.根据权利要求11所述的永磁体同步电动机，其特征在于，所述磁通控制单元减少处于旋转方向的超前侧的q轴铁芯的磁阻，增加处于旋转方向 的滞后侧的q轴铁芯的磁阻。
14.根据权利要求13所述的永磁体同步电动机，其特征在于，所述磁通控制单元具有空孔，该空孔仅设置在处于旋转方向的滞后侧的q轴铁芯。
15.根据权利要求13所述的永磁体同步电动机，其特征在于，所述永久磁体相对于d轴为对称的形状，并且所述磁通控制单元具有空孔，该空孔仅 设置在处于所述永久磁体旋转方向的滞后侧的q轴铁芯。
16.根据权利要求13所述的永磁体同步电动机，其特征在于，所述永久磁体相对于d轴为对称的形状，并且所述磁通控制单元具有切口部，形成在 处于所述永久磁体旋转方向的超前侧和滞后侧的q轴铁芯的外周面；和空孔，仅设置在处 于所述永久磁体旋转方向的滞后侧的q轴铁芯。
17.根据权利要求13所述的永磁体同步电动机，其特征在于，所述永久磁体相对于d轴为对称的形状，并且所述磁通控制单元具有切口部，该切口 部形成在处于所述永久磁体旋转方向的滞后侧的q轴铁芯的外周面。
18.根据权利要求13所述的永磁体同步电动机，其特征在于，所述永久磁体相对于d轴为对称的形状，并且所述磁通控制单元具有切口部，形成在 处于所述永久磁体旋转方向的滞后侧的q轴铁芯的外周面；和空孔，设置在q轴铁芯。
19.根据权利要求14、15、16、18所述的任意一个永磁体同步电动机，其特征在于，所述空孔的半径方向截面形状是方形。
20.根据权利要求14、15、16、18所述的任意一个永磁体同步电动机，其特征在于，所述空孔的半径方向截面形状是圆形。
21.根据权利要求14、15、16、18所述的任意一个永磁体同步电动机，其特征在于，与所述永久磁体厚度方向的中央部相比，所述空孔的中心部位于外周侧，所述空孔的 半径方向长度小于所述永久磁体的厚度。
22.根据权利要求11至21所述的任意一个永磁体同步电动机，其特征在于，所述永久磁体的半径方向截面形状是半圆柱体形状。
23.根据权利要求11至21所述的任意一个永磁体同步电动机，其特征在于，所述永久磁体的半径方向截面形状是方形。
24.一种伺服驱动系统，其特征在于，具备作为控制对象的伺服电机、与所述伺服电机机械连接的驱动机构，在具有驱动控制装置的伺服驱动系统中，所述伺服电机是权利要求11至23所述的任 意一个永磁体同步电动机，该驱动控制装置按照设定的控制参数对所述伺服电机进行驱动 控制。
全文摘要
本发明提供一种永磁体同步电动机，通过应用适合于低速·大转矩、大电流驱动的定子构造，能够减少因大电流时产生的磁饱和引起的转矩下降、以及伴随着电流增大的损耗、发热的增大。该定子构成为相对于直径方向使槽的宽度恒定，使槽底部成为以槽宽度的1/2长度为半径的圆弧状，并且设有从齿内周侧端部朝向槽宽度的中心在周方向延伸的磁极片。此外，在永磁体同步电动机中，使永久磁体形成对于d轴对称的形状，在处于永久磁体的旋转方向的超前侧、滞后侧的q轴铁芯的外周面形成切口部，并且通过在处于永久磁体的旋转方向的滞后侧的q轴铁芯设置空孔，减少槽的漏磁通，并作为有效磁通利用。
文档编号H02K1/27GK102106058SQ20098012948
公开日2011年6月22日 申请日期2009年7月28日 优先权日2008年7月28日
发明者八原昌尚, 大原光一郎, 涌井真一, 税所亮平, 菊地聪, 藤岳雅志, 酒井俊彦 申请人:株式会社日立制作所