永磁式旋转电机及电梯驱动提升的制造方法
永磁式旋转电机及电梯驱动提升的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供能够在抑制电源容量的增加的基础上实现高转矩密度的永磁式旋转电机及电梯驱动提升机。本实用新型的永磁式旋转电机，包括：定子，由定子铁芯和配置在定子铁芯的槽内的定子绕组构成；转子，与定子隔着径向的气隙相对，并且在该转子中，层叠有转子铁芯和与径向成直角地被磁化的永磁铁交替地呈辐射状地配置，在槽的开口部的最小宽度为a，转子铁芯的磁极前端宽度为b时，满足a≥b。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及永磁式旋转电机以及使用该永磁式旋转电机的电梯驱动提升机。 永磁式旋转电机及电梯驱动提升机
【背景技术】
[0002] 要求小型、轻量、低振动的电梯驱动提升机使用高转矩密度且低转矩脉动的永磁 式同步电动机。该电动机中采用具有高能量密度的钕磁铁。但由于近年来追求永磁式旋转 电机的少稀土族化/无稀土族化，与钕磁铁相比稀土族元素含量更少的铁氧体磁铁再次受 到关注。
[0003] 铁氧体磁铁的磁力为钕磁铁的1/3左右。如果从钕磁铁换到铁氧体磁铁，由于需 要通过增加磁铁表面积来弥补磁力的下降导致的转矩不足，电动机的体积增大。这对于设 置空间限制严格的电梯驱动提升机是一大问题。因此，追求能够以铁氧体磁铁那样的低磁 力磁铁实现高转矩密度的永磁式旋转电机。
[0004] 电梯驱动提升机中使用的永磁式旋转电机主要为将永磁铁贴附在转子表面的表 面磁铁型（SPM，Surface Permanent Magnet :表面式永磁）。但该构造无法将磁铁表面积增 大至超过气隙的面积（转子与定子的相对面积），难以使气隙中的磁通密度成为磁铁的剩 余磁通密度以上。因此，在这样的构造中，难以使用铁氧体磁铁那样的低磁力永磁铁实现高 转矩密度。
[0005] 另一方面，作为实现了高转矩密度的永磁式旋转电机，有专利文献1中公开的无 刷式DC电动机。该电动机的转子中磁铁部和磁性材料部交替地成辐射状地配置。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1 :日本特开2000-217286号公报 实用新型内容
[0009] 通过如专利文献1所述那样配置磁铁，由于能够沿径向扩大磁铁的表面积，能够 增大转子与定子间的气隙中的磁通密度。因此，通过优化转子铁芯的纵横比，使气隙中的磁 通密度超过磁铁的剩余磁通密度变得可能。因此，在使用铁氧体磁铁那样的低磁力的磁铁 的情况下，也能够实现与钕磁铁相同程度的转矩密度。
[0010] 然而，在过载时需要输出比较大的转矩（数百?数千Nm)的电梯驱动提升机的情 况下，经过本
【发明者】等的研究，在专利文献1中记载的永磁式旋转电机中因泄露磁通导致 电源容量的大幅增加。即，在专利文献1中记载的永磁式旋转电机中，如果转子的磁极与定 子的槽相对，则由定子绕组产生的磁通经过转子的磁极表面回到定子侧，成为对转矩没有 贡献的泄露磁通。进一步地，该泄露磁通成为在过载时定子齿的磁饱和的原因，永磁铁的磁 通因齿的磁饱和的影响而不进入定子侧，成为转矩相对于电流增加而饱和的原因。这在过 载时需要输出比较大的转矩（数百?数千Nm)的电梯驱动提升机的情况下导致电源容量的 大幅度增加。 toon] 如上，专利文献1的永磁式旋转电机用作类似电梯驱动提升机那样的要求高转矩 密度的机器的旋转电机的情况下，在兼顾高转矩密度与低电源容量两方面有改善的余地。
[0012] 本实用新型的目的为提供能够在抑制电源容量的增加的基础上实现高转矩密度 的永磁式旋转电机和使用其的电梯驱动提升机。
[0013] 用于解决课题的手段
[0014] 本实用新型的第一方面的永磁式旋转电机，其特征在于，包括：定子，由定子铁芯 和配置在定子铁芯的槽内的定子绕组构成；和转子，与定子隔着径向的气隙相对，交替地辐 射状配置转子铁芯和与径向成直角地被磁化的永磁铁，其中，令槽的开口部的最小宽度为 a，转子铁芯的磁极前端宽度为b时，满足a > b。
[0015] 本实用新型的第二方面的永磁式旋转电机，其在第一方面的永磁式旋转电机中， 所述永磁铁的形状为矩形，在磁化方向的厚度为c时，满足b > c。
[0016] 本实用新型的第三方面的永磁式旋转电机，其在第一方面的永磁式旋转电机中， 在所述定子铁芯的定子凸极的与径向成直角的方向上的最小宽度为d时，满足b < d。
[0017] 本实用新型的第四方面的永磁式旋转电机，其在第二方面的永磁式旋转电机中， 在所述定子铁芯的定子凸极的与径向成直角的方向上的最小宽度为d时，满足b < d。
[0018] 本实用新型的第五方面的永磁式旋转电机，其在第四方面的永磁式旋转电机中， 在所述定子铁芯的定子凸极的前端的两侧具有向周向突出的突起。
[0019] 本实用新型的第六方面的永磁式旋转电机，其在第五方面的永磁式旋转电机中， 在所述转子铁芯的磁极前端的两侧具有向周向突出的突起。
[0020] 本实用新型的第七方面的永磁式旋转电机，其在第六方面的永磁式旋转电机中， 所述定子铁芯的定子凸极的前端被施以倒角。
[0021] 本实用新型的第八方面的永磁式旋转电机，其在第七方面的永磁式旋转电机中， 所述转子铁芯的磁极前端被施以倒角。
[0022] 本实用新型的第九方面的永磁式旋转电机，其在第八方面的永磁式旋转电机中， 所述转子铁芯的磁极前端的两侧分别与跨所述永磁铁相邻的转子铁芯的磁极前端的侧端 相连结。
[0023] 本实用新型的第十方面的永磁式旋转电机，其在第九方面的永磁式旋转电机中， 具备被固定在所述永磁式旋转电机的旋转轴上的环状的非磁性体，在所述非磁性体的外周 侧形成有燕尾槽，在所述转子铁芯的内周侧形成有从轴向嵌入到所述燕尾槽的燕尾榫。
[0024] 本实用新型的第十一方面的永磁式旋转电机，其在第一至第十方面的永磁式旋转 电机中，所述永磁铁使用铁氧体磁铁。
[0025] 本实用新型的第十二方面的电梯驱动提升机，该电梯驱动提升机使用本实用新型 的第十一方面的永磁式旋转电机，所述定子被固定在所述电梯驱动提升机的机架上，所述 转子被固定在所述电梯驱动提升机的具备绳轮的旋转体上。
[0026] 实用新型效果
[0027] 通过本实用新型，能够抑制电源容量的增加，实现高转矩密度。
[0028] 上述之外的研究问题、结构和效果通过以下实施方式的说明可明了。
【专利附图】
【附图说明】
[0029] 图1是本实用新型的第一实施方式的永磁式旋转电机的1/6模型的半径方向的剖 面概览图。
[0030] 图2是将本实用新型的第一实施方式的永磁式旋转电机的半径方向剖面展开后 的示意图。
[0031] 图3是图1所示的永磁式旋转电机的转子与定子相对的部分的放大图。
[0032] 图4是图1所示的永磁式旋转电机的定子铁芯的部分放大图。
[0033] 图5是图1所示的永磁式旋转电机的转子铁芯的部分放大图。
[0034] 图6是图1所示的永磁式旋转电机和比较例的永磁式旋转电机的电流一转矩特性 的模拟结果。
[0035] 图7是本实用新型的第二实施方式的永磁式旋转电机的转子与定子相对的部分 的放大图。
[0036] 图8是本实用新型的第三实施方式的永磁式旋转电机的1/6模型的半径方向的剖 面概览图。
[0037] 图9是使用图8所示的永磁式旋转电机的电梯驱动提升机的轴向剖面概览图。
【具体实施方式】
[0038] 以下利用【专利附图】
【附图说明】本实用新型的实施例。
[0039] 【实施例1】
[0040] 利用图1?6说明本实用新型的第一实施方式的永磁式旋转电机。
[0041] 图1是本实用新型的第一实施方式的永磁式旋转电机的1/6模型（在周向上分割 成6部分后的一个部分）的半径方向的剖面概览图。
[0042] 如图1所示，永磁式旋转电机1由定子2和转子3构成。定子2包括定子铁芯4 和定子绕组5。定子铁芯4通过层叠多个由冲切模具冲切的电磁钢板而构成。定子铁芯4 由设于外周部的、构成定子磁路的环状定子芯背41 ;和以规定角度间隔从定子芯背41向定 子内周辐射状地延伸设置的定子凸极（定子齿）42构成。如图1所示，相邻的一对定子凸 极42之间与定子芯背41所构成的空间为槽部43,为容纳定子绕组5的空间。在此，如图1 所示，在各定子凸极42的每一个极卷绕有一个定子绕组5。
[0043] 另一方面，转子3由转轴10、配置在转轴10的外周面的非磁性体9、设置于非磁性 体9的外周面的转子铁芯7、和永磁铁6构成，与定子2隔着径向的气隙8配置在内周侧。
[0044] 如图1所示，永磁铁6和定子铁芯7分别向着转子外周辐射状地配置。转子铁芯 7通过层叠多个由冲切模具等冲切的电磁钢板而构成，如图所示，每个极分离并沿着转子3 的周向以规定角度间隔排列设置。转子铁芯7作为构成转子磁路的转子磁极71发挥作用。
[0045] 如图1所示，在相邻的一对转子磁极71与非磁性体9所构成的空间即磁铁插入空 间72中容纳了永磁铁6。此时永磁铁6的磁化相对于转子3的径向垂直，转子磁极71沿着 转子的周向以NSNS…交替的方式配置。永磁铁6使用铁氧体磁铁。此外，永磁铁6的形状 期望为矩形。由于磁铁的加工负担减少，能够降低磁铁成本。
[0046] 永磁铁6通过粘合剂等固定在磁铁插入空间72中。非磁性体9具有减少转子磁 极71的内周侧的泄露磁通的效果。作用于转子铁芯7的转矩通过非磁性体9传递到转轴 10。作为非磁性体使用SUS304CJIS标准）等非磁性的奥氏体（austenite)不锈钢。作为 非磁性体，也可以使用非磁性的铝合金等。
[0047] 此外，作为非磁性体9的替代能够设置空隙。此时，在转轴10的轴向端部相对地 设置一对圆盘，将转子铁芯7通过螺栓固定在该圆盘，作用于转子铁芯7的转矩通过圆盘传 递到转轴10。
[0048] 图2是将本实用新型的第一实施方式的永磁式旋转电机的半径方向剖面展开后 的示意图。
[0049] 在图2中，令槽部43的开口部的最小宽度为a、转子磁极71的前端宽度为b、永磁 铁6的磁化方向厚度为c、定子凸极42相对于径向垂直的方向上的最小宽度为d时，本实施 例中 a、b、c、d 满足 a > b、b > c、b < d。
[0050] 图3是图1所示的永磁式旋转电机的转子与定子相对的部分的放大图。
[0051] 如图3所示，通过满足a > b，在槽部43与转子磁极71相对的状态下，不存在转子 磁极71与定子凸极42在径向上重叠的部分。这样，在槽部43与转子磁极71相对的状态 下，如果不存在转子磁极71与定子凸极42重叠的部分，则在定子凸极42 -气隙8 -转子 磁极71的表面一气隙8-相邻的定子凸极42这一磁通路径的磁阻增大。由此，定子绕组 5的磁通的泄露成分Π 变小，能够缓和过载时定子凸极42的磁饱和。此外，也能够缓和转 矩相对于电流增加的饱和。但在极端地增大a或者极端地减小b的情况下，虽然减少泄露 磁通的效果较大，但由于定子凸极42和转子磁极71磁饱和，转矩密度降低。因此，通过使 a与b实质上相等（尽可能地相等）能够兼顾泄露磁通的减少和高转矩密度两者。
[0052] 此外，以往的永磁式旋转电机中，为了减少气隙中的磁阻的变化，降低噪声，可认 为期望槽部43的开口部的最小宽度a尽可能地小（为了卷绕定子绕组所需的最小宽度）。 在本实用新型中，为了抑制电源容量的增加，实现高转矩密度，经研究之后的结果为，与以 往的使槽部43的开口部的最小宽度a减小的想法相反，获得了增大槽部43的开口部的最 小宽度a更佳的想法，发现如上所述期望满足a彡b这一点。
[0053] 而在满足a彡b的永磁式旋转电机中，进一步地，通过满足b彡c，定子凸极42 - 气隙8 -转子磁极71 -永磁铁6 -相邻的转子磁极71 -气隙8 -相邻的定子凸极42这 一磁通路径的磁阻变小。换而言之，在满足a > b的永磁式旋转电机中，为了减小定子凸极 42 -气隙8 -转子磁极71 -永磁铁6 -相邻的转子磁极71 -气隙8 -相邻的定子凸极42 这一磁通路径的磁阻，在图3所示的槽部43与转子磁极71相对的状态以外，需要增大定子 凸极42与转子磁极71相对的区域。为了实现这点，只需满足b>c即可。由此，定子绕组 5产生的磁通易于进入转子3内部，泄露磁通减少，有助于转矩的有效的磁通增加。但在极 端地增大b或者极端地减小c的情况下，虽然增加了有助于转矩的有效的磁通，但永磁铁6 的抗消磁性降低，容易发生不可逆消磁。因此，通过使b与c实质上相等（尽可能地相等） 能够在确保永磁铁的抗消磁性的同时兼顾泄露磁通的减少和高转矩密度两者。
[0054] 并且，在满足a彡b、或者满足a彡b和b彡c的永磁式旋转电机中，进一步地，通 过满足b < d，转子磁极71 -气隙8 -定子凸极42 -定子芯背41 一相邻的定子凸极42 - 气隙8 -相邻的转子磁极71这一磁通路径71的磁阻减小。换而言之，在满足a > b、或者 满足a 和b > c的永磁式旋转电机中，为了减小转子磁极71 -气隙8 -定子凸极42 - 定子芯背41 一定子凸极42 -气隙8 -转子磁极71这一磁通路径的磁阻，不仅在图3所示 的槽部43与转子磁极71相对的状态，还需要增大定子凸极42与转子磁极71相对的区域。 为了实现这点，只需满足b < d即可。由此，永磁铁6产生的磁通易于进入定子2内部，增 加有助于转矩的有效的磁通。但在极端地减小b或者极端地增大d的情况下，由于转子磁 极71磁饱和，经由定子凸极42的表面返回到转子的永磁铁6的磁通的泄露成分增加，转矩 密度降低。因此，通过使b与d实质上相等（尽可能地相等）能够兼顾泄露磁通的减少和 高转矩密度两者。
[0055] 尤其根据本
【发明者】等的研究，本实用新型的实施例中期望的a、b、c、d比例大致为 0.9:0. 9:0. 7:1.0(图 1 的形状）。
[0056] 图4是图1所示的永磁式旋转电机的定子铁芯的部分放大图。
[0057] 如图4所示，在定子凸极42的前端的两侧分别设有向周向突出的突起44,突起44 防止定子绕组5脱离到气隙8中。进一步地，通过定子凸极42的前端的两侧的倒角45,减 少图3所示的泄露磁通Π 。即，在图3的状态下，由于能够增大定子凸极42的前端的侧端 部与转子磁极71的前端的侧端部之间的气隙8,定子凸极42 -气隙8 -转子磁极71的表 面一气隙8 -相邻的定子凸极42这一磁通路径的磁阻增大，能够减少泄露磁通Π 。此外， 通过定子凸极42的前端的两侧的倒角45,能够减少气隙8的磁通密度的空间高次谐波成 分，降低转矩脉动。
[0058] 图5是图1所示的永磁式旋转电机的转子铁芯的部分放大图。
[0059] 如图5所示，转子磁极71的前端的两侧分别设有向周向突出的突起73,突起73防 止永磁铁6因离心力而飞出到气隙8中。进一步地，通过转子磁极71的前端的两侧的倒角 74,能够减少气隙8的磁通密度的空间高次谐波成分，降低转矩脉动。
[0060] 图6中表示本实用新型的实施例的永磁式旋转电机（a、b、c、d的比例为 0.9:0.9:0.7:1.0)的电流一转矩特性的模拟（基于棱边元有限元法的磁场分析）结果。 此外，作为比较例，同时展示了 a、b、c、d比例为0. 3:1. 5:0. 8:1. 0的永磁式旋转电机（模 拟以往的永磁式旋转电机）的电流一转矩特性的模拟结果。转矩利用过载转矩、电流利用 过载转矩时的最大电流加以标准化。此外，所使用的永磁铁为在常温下约0. 45T左右的铁 氧体磁铁。
[0061] 在比较例的构造中，定子绕组产生的磁通经过转子的磁极表面回到定子侧，不贡 献转矩的泄露磁通Π 变大。进一步地，该泄露磁通成为在过载时定子齿的磁饱和的原因， 永磁铁的磁通因齿部的磁饱和的影响而不进入定子侧，如图6中实线所示成为转矩相对于 电流的增加而饱和的原因。这在过载时需要输出比较大的转矩（数百?数千Nm)的电梯驱 动提升机的情况下，导致电源容量的大幅度增加。
[0062] 另一方面，通过本实用新型的实施例的永磁式旋转电机的结构来降低泄露磁通， 如图6所示，可知以过载转矩时的最大电流到达过载转矩。此外，可知能够缓和转矩相对于 电流的增加的饱和。即，通过本实用新型的实施例的永磁式旋转电机的构造，可获得接近理 想特性的电流一转矩特性。因此，能够抑制电源容量的增加，实现使高转矩密度和低转矩脉 动成为可能的永磁式旋转电机。并且通过将该永磁式旋转电机应用于电梯驱动提升机，能 够实现使用铁氧体磁铁这样的低磁力的磁铁的电梯驱动提升机。
[0063] 【实施例2】
[0064] 利用图7针对本实用新型的第二实施方式的永磁式旋转电机的构造进行说明。
[0065] 图7是本实用新型的第二实施方式的永磁式旋转电机的转子与定子相对的部分 的放大图。对于与图1和图3所示的第一实施方式相同的部分附以同一附图标记并省略说。 [0066] 如图7所示，转子磁极71的前端的两侧通过桥部75与跨永磁铁6相邻的转子铁 芯7相连结。由此，能够提高转子铁芯7的外径圆度，能够减小因制造误差产生的齿槽转 矩。此外，桥部75防止永磁铁6因离心力向气隙8中飞出。但如果桥部75的径向厚度过 厚，永磁铁6的磁通流过桥部75成为泄露磁通，转矩降低。相对地，如果桥部75的径向厚 度过薄，由于桥部75被施加于永磁铁6上的离心力破坏，因此需要以桥部75的强度优先 来考虑桥部75的径向厚度。
[0067] 在本实施例中也与第一实施方式相同，a、b、c、d以满足a彡b、b彡c、b<d的方 式构成，能够实现与第一实施方式相同的效果。
[0068] 【实施例3】
[0069] 利用图8?图9针对本实用新型的第三实施方式的永磁式旋转电机以及使用其的 电梯驱动提升机的构造进行说明。
[0070] 图8是本实用新型的第三实施方式的永磁式旋转电机的1/6模型（在周向上分割 成6部分后的一个部分）的半径方向的剖面概览图。图9是使用图8所示的永磁式旋转电 机的电梯驱动提升机的轴向剖面概览图。对于与图1所示的第一实施方式相同的部分附以 同一附图标记并省略说。图8所不的永磁式旋转电机中也与第一实施方式相同，a、b、c、d 以满足a>b、b>c、b<d的方式构成。
[0071] 如图8所示，构成转子3的非磁性体9的外周侧形成有燕尾槽91。将转子铁芯的 燕尾榫76从轴向嵌入到该燕尾槽91中，将转子铁芯7固定于非磁性体9。由此，能够将作 用于转子磁极71的转矩传递到非磁性体。进一步地，通过利用燕尾榫将转子铁芯固定于非 磁性体，能够提高转子铁芯的外径圆度，减小因制造误差产生的齿槽转矩。
[0072] 在非磁性体9设置有用于利用螺栓93固定在后述的旋转体103上的螺栓孔92。 由此，能够将传递到非磁性体的转矩传递到外部。同样地，对定子铁芯4由于也产生反作用 转矩，因此设有用于利用螺栓将定子铁芯固定在外部（后述的机架101)上的螺栓孔46。不 必在所有的螺栓孔中嵌入螺栓，在能够维持螺栓的机械强度的范围内决定螺栓个数即可。
[0073] 图9是使用图8所示的永磁式旋转电机的电梯驱动提升机的轴向剖面概览图。如 图9所示，永磁式旋转电机的定子铁芯4通过螺栓47在轴向上被固定在机架101。机架101 被固定于升降通道内的基座（machine base)或最上层的机械室的基座。如上所述地连接 的转子铁芯7和非磁性体9通过螺栓93在轴向上被固定于旋转体103中。机架101与旋 转体103之间插设有轴承105。旋转体103包括：用于承受（接触）外周侧的制动器106的 制动蹄片（shoe)的制动鼓104;用于将转矩产生的力传递到绳缆的绳轮102;和用于进行 永磁式旋转电机的控制的编码器107。制动器106配置在机架101的外周侧。
[0074] 通过使用图8所示的永磁式旋转电机构成电梯驱动提升机，能够实现使高转矩密 度和低转矩脉动成为可能的薄型提升机。
[0075] 此外，本实用新型的永磁式旋转电机并不限定于电梯驱动提升机中，可应用于伺 服器或电动助力转向器等要求高转矩密度和低转矩脉动的旋转电机。
[0076] 总结上述的本实用新型如下。
[0077] (1) -种永磁式旋转电机，其特征在于，包括：定子，其包括层叠有多个电磁钢板 的定子铁芯和配置在上述定子铁芯的槽中的定子绕组；和转子，其与上述定子隔着径向的 气隙相对，并且在该转子中，层叠有多个电磁钢板的转子铁芯和与径向成直角地被磁化的 永磁铁交替地呈辐射状地配置，在上述槽的开口部的最小宽度为a，上述转子铁芯的磁极前 端宽度为b时，满足a彡b。
[0078] (2)如（1)所述的永磁式旋转电机，其特征在于：上述永磁铁的形状为矩形，在磁 化方向的厚度为c时，满足b > c。
[0079] (3)如（1)或（2)所述的永磁式旋转电机，其特征在于：在上述定子铁芯的定子凸 极的与径向成直角的方向上的最小宽度为d时，满足b < d。
[0080] (4)如（1)?（3)任一项所述的永磁式旋转电机，其特征在于：在上述定子铁芯的 定子凸极的前端的两侧具有向周向突出的突起。
[0081] (5)如（1)?（4)任一项所述的永磁式旋转电机，其特征在于：在上述转子铁芯的 磁极前端的两侧具有向周向突出的突起。
[0082] (6)如（1)?（5)任一项所述的永磁式旋转电机，其特征在于：上述定子铁芯的定 子凸极的前端被施以倒角。
[0083] (7)如（1)?（6)任一项所述的永磁式旋转电机，其特征在于：上述转子铁芯的磁 极前端被施以倒角。
[0084] (8)如⑴?（7)任一项所述的永磁式旋转电机，其特征在于：上述转子铁芯的磁 极前端的两侧分别与跨上述永磁铁相邻的转子铁芯的磁极前端的侧端相连结。
[0085] (9)如（1)?（8)任一项所述的永磁式旋转电机，其特征在于：具备被固定在上述 永磁式旋转电机的旋转轴上的环状的非磁性体，在上述非磁性体的外周侧形成有燕尾槽， 在上述转子铁芯的内周侧形成有从轴向嵌入到上述燕尾槽的燕尾榫。
[0086] (10)如⑴?（9)任一项所述的永磁式旋转电机，其特征在于：上述永磁铁使用 铁氧体磁铁。
[0087] (11) 一种使用⑴?（10)中任一项所述的永磁式旋转电机的电梯驱动提升机，其 特征在于：上述定子被固定在上述电梯驱动提升机的机架上，上述转子被固定在上述电梯 驱动提升机的具备绳轮的旋转体上。
[0088] 此外，本实用新型并不限定于上述的实施例，包含了各种变形例。例如，上述实施 例是为了使本实用新型易于理解而详细地进行说明，并非限定于必须具备所说明的全部的 结构。此外，能够将某实施例的结构的一部分替换成其它实施例的结构，并且在某实施例中 能够添加其它实施例的结构。另外，针对各实施例的结构的一部分，能够进行其它结构的追 力口、删除、替换。
[0089] 符号说明：
[0090] 1 :永磁式旋转电机
[0091] 2:定子
[0092] 3 :转子
[0093] 4 :定子铁芯
[0094] 41 :定子芯背
[0095] 42 :定子凸极
[0096] 43 :槽部
[0097] 44 :定子突起
[0098] 45 :定子倒角
[00"] 46 :螺栓孔
[0100] 47 :螺栓
[0101] 5:定子绕组
[0102] 6 :永磁铁
[0103] 7 :转子铁芯
[0104] 71 :转子磁极
[0105] 72 :磁铁插入空间
[0106] 73 :转子突起
[0107] 74 :转子倒角
[0108] 75 :桥部
[0109] 76 :燕尾榫
[0110] 8:气隙
[0111] 9 :非磁性体
[0112] 91 :燕尾槽
[0113] 92 :螺栓孔
[0114] 93 :螺栓
[0115] 10 :转轴
[0116] 100 :电梯驱动提升机
[0117] 101 :机架
[0118] 102 :绳轮
[0119] 103:旋转体
[0120] 104 :制动鼓
[0121] 105 :轴承
[0122] 106 :制动器
[0123] 107 :编码器。
【权利要求】
1. 一种永磁式旋转电机，其特征在于，包括： 定子，其包括层叠有多个电磁钢板的定子铁芯和配置在所述定子铁芯的槽中的定子绕 组；和 转子，其与所述定子隔着径向的气隙相对，并且在该转子中，层叠有多个电磁钢板的转 子铁芯和与径向成直角地被磁化的永磁铁交替地呈辐射状地配置， 在所述槽的开口部的最小宽度为a，所述转子铁芯的磁极前端宽度为b时，满足a > b。
2. 如权利要求1所述的永磁式旋转电机，其特征在于： 所述永磁铁的形状为矩形，在磁化方向的厚度为c时，满足b > c。
3. 如权利要求1所述的永磁式旋转电机，其特征在于： 在所述定子铁芯的定子凸极的与径向成直角的方向上的最小宽度为d时，满足b < d。
4. 如权利要求2所述的永磁式旋转电机，其特征在于： 在所述定子铁芯的定子凸极的与径向成直角的方向上的最小宽度为d时，满足b < d。
5. 如权利要求4所述的永磁式旋转电机，其特征在于： 在所述定子铁芯的定子凸极的前端的两侧具有向周向突出的突起。
6. 如权利要求5所述的永磁式旋转电机，其特征在于： 在所述转子铁芯的磁极前端的两侧具有向周向突出的突起。
7. 如权利要求6所述的永磁式旋转电机，其特征在于： 所述定子铁芯的定子凸极的前端被施以倒角。
8. 如权利要求7所述的永磁式旋转电机，其特征在于： 所述转子铁芯的磁极前端被施以倒角。
9. 如权利要求8所述的永磁式旋转电机，其特征在于： 所述转子铁芯的磁极前端的两侧分别与跨所述永磁铁相邻的转子铁芯的磁极前端的 侧端相连结。
10. 如权利要求9所述的永磁式旋转电机，其特征在于： 具备被固定在所述永磁式旋转电机的旋转轴上的环状的非磁性体，在所述非磁性体 的外周侧形成有燕尾槽，在所述转子铁芯的内周侧形成有从轴向嵌入到所述燕尾槽的燕尾 榫。
11. 如权利要求1?10中的任一项所述的永磁式旋转电机，其特征在于： 所述永磁铁使用铁氧体磁铁。
12. -种电梯驱动提升机，其特征在于： 该电梯驱动提升机使用权利要求11中记载的永磁式旋转电机， 所述定子被固定在所述电梯驱动提升机的机架上，所述转子被固定在所述电梯驱动提 升机的具备绳轮的旋转体上。
【文档编号】H02K1/27GK203896058SQ201420056597
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年1月29日 优先权日:2013年3月14日
【发明者】北村英树, 北村正司, 小松辽, 二瓶秀树 申请人:株式会社日立产机系统
【专利摘要】本实用新型提供能够在抑制电源容量的增加的基础上实现高转矩密度的永磁式旋转电机及电梯驱动提升机。本实用新型的永磁式旋转电机，包括：定子，由定子铁芯和配置在定子铁芯的槽内的定子绕组构成；转子，与定子隔着径向的气隙相对，并且在该转子中，层叠有转子铁芯和与径向成直角地被磁化的永磁铁交替地呈辐射状地配置，在槽的开口部的最小宽度为a，转子铁芯的磁极前端宽度为b时，满足a≥b。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及永磁式旋转电机以及使用该永磁式旋转电机的电梯驱动提升机。 永磁式旋转电机及电梯驱动提升机
【背景技术】
[0002] 要求小型、轻量、低振动的电梯驱动提升机使用高转矩密度且低转矩脉动的永磁 式同步电动机。该电动机中采用具有高能量密度的钕磁铁。但由于近年来追求永磁式旋转 电机的少稀土族化/无稀土族化，与钕磁铁相比稀土族元素含量更少的铁氧体磁铁再次受 到关注。
[0003] 铁氧体磁铁的磁力为钕磁铁的1/3左右。如果从钕磁铁换到铁氧体磁铁，由于需 要通过增加磁铁表面积来弥补磁力的下降导致的转矩不足，电动机的体积增大。这对于设 置空间限制严格的电梯驱动提升机是一大问题。因此，追求能够以铁氧体磁铁那样的低磁 力磁铁实现高转矩密度的永磁式旋转电机。
[0004] 电梯驱动提升机中使用的永磁式旋转电机主要为将永磁铁贴附在转子表面的表 面磁铁型（SPM，Surface Permanent Magnet :表面式永磁）。但该构造无法将磁铁表面积增 大至超过气隙的面积（转子与定子的相对面积），难以使气隙中的磁通密度成为磁铁的剩 余磁通密度以上。因此，在这样的构造中，难以使用铁氧体磁铁那样的低磁力永磁铁实现高 转矩密度。
[0005] 另一方面，作为实现了高转矩密度的永磁式旋转电机，有专利文献1中公开的无 刷式DC电动机。该电动机的转子中磁铁部和磁性材料部交替地成辐射状地配置。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1 :日本特开2000-217286号公报 实用新型内容
[0009] 通过如专利文献1所述那样配置磁铁，由于能够沿径向扩大磁铁的表面积，能够 增大转子与定子间的气隙中的磁通密度。因此，通过优化转子铁芯的纵横比，使气隙中的磁 通密度超过磁铁的剩余磁通密度变得可能。因此，在使用铁氧体磁铁那样的低磁力的磁铁 的情况下，也能够实现与钕磁铁相同程度的转矩密度。
[0010] 然而，在过载时需要输出比较大的转矩（数百?数千Nm)的电梯驱动提升机的情 况下，经过本
【发明者】等的研究，在专利文献1中记载的永磁式旋转电机中因泄露磁通导致 电源容量的大幅增加。即，在专利文献1中记载的永磁式旋转电机中，如果转子的磁极与定 子的槽相对，则由定子绕组产生的磁通经过转子的磁极表面回到定子侧，成为对转矩没有 贡献的泄露磁通。进一步地，该泄露磁通成为在过载时定子齿的磁饱和的原因，永磁铁的磁 通因齿的磁饱和的影响而不进入定子侧，成为转矩相对于电流增加而饱和的原因。这在过 载时需要输出比较大的转矩（数百?数千Nm)的电梯驱动提升机的情况下导致电源容量的 大幅度增加。 toon] 如上，专利文献1的永磁式旋转电机用作类似电梯驱动提升机那样的要求高转矩 密度的机器的旋转电机的情况下，在兼顾高转矩密度与低电源容量两方面有改善的余地。
[0012] 本实用新型的目的为提供能够在抑制电源容量的增加的基础上实现高转矩密度 的永磁式旋转电机和使用其的电梯驱动提升机。
[0013] 用于解决课题的手段
[0014] 本实用新型的第一方面的永磁式旋转电机，其特征在于，包括：定子，由定子铁芯 和配置在定子铁芯的槽内的定子绕组构成；和转子，与定子隔着径向的气隙相对，交替地辐 射状配置转子铁芯和与径向成直角地被磁化的永磁铁，其中，令槽的开口部的最小宽度为 a，转子铁芯的磁极前端宽度为b时，满足a > b。
[0015] 本实用新型的第二方面的永磁式旋转电机，其在第一方面的永磁式旋转电机中， 所述永磁铁的形状为矩形，在磁化方向的厚度为c时，满足b > c。
[0016] 本实用新型的第三方面的永磁式旋转电机，其在第一方面的永磁式旋转电机中， 在所述定子铁芯的定子凸极的与径向成直角的方向上的最小宽度为d时，满足b < d。
[0017] 本实用新型的第四方面的永磁式旋转电机，其在第二方面的永磁式旋转电机中， 在所述定子铁芯的定子凸极的与径向成直角的方向上的最小宽度为d时，满足b < d。
[0018] 本实用新型的第五方面的永磁式旋转电机，其在第四方面的永磁式旋转电机中， 在所述定子铁芯的定子凸极的前端的两侧具有向周向突出的突起。
[0019] 本实用新型的第六方面的永磁式旋转电机，其在第五方面的永磁式旋转电机中， 在所述转子铁芯的磁极前端的两侧具有向周向突出的突起。
[0020] 本实用新型的第七方面的永磁式旋转电机，其在第六方面的永磁式旋转电机中， 所述定子铁芯的定子凸极的前端被施以倒角。
[0021] 本实用新型的第八方面的永磁式旋转电机，其在第七方面的永磁式旋转电机中， 所述转子铁芯的磁极前端被施以倒角。
[0022] 本实用新型的第九方面的永磁式旋转电机，其在第八方面的永磁式旋转电机中， 所述转子铁芯的磁极前端的两侧分别与跨所述永磁铁相邻的转子铁芯的磁极前端的侧端 相连结。
[0023] 本实用新型的第十方面的永磁式旋转电机，其在第九方面的永磁式旋转电机中， 具备被固定在所述永磁式旋转电机的旋转轴上的环状的非磁性体，在所述非磁性体的外周 侧形成有燕尾槽，在所述转子铁芯的内周侧形成有从轴向嵌入到所述燕尾槽的燕尾榫。
[0024] 本实用新型的第十一方面的永磁式旋转电机，其在第一至第十方面的永磁式旋转 电机中，所述永磁铁使用铁氧体磁铁。
[0025] 本实用新型的第十二方面的电梯驱动提升机，该电梯驱动提升机使用本实用新型 的第十一方面的永磁式旋转电机，所述定子被固定在所述电梯驱动提升机的机架上，所述 转子被固定在所述电梯驱动提升机的具备绳轮的旋转体上。
[0026] 实用新型效果
[0027] 通过本实用新型，能够抑制电源容量的增加，实现高转矩密度。
[0028] 上述之外的研究问题、结构和效果通过以下实施方式的说明可明了。
【专利附图】
【附图说明】
[0029] 图1是本实用新型的第一实施方式的永磁式旋转电机的1/6模型的半径方向的剖 面概览图。
[0030] 图2是将本实用新型的第一实施方式的永磁式旋转电机的半径方向剖面展开后 的示意图。
[0031] 图3是图1所示的永磁式旋转电机的转子与定子相对的部分的放大图。
[0032] 图4是图1所示的永磁式旋转电机的定子铁芯的部分放大图。
[0033] 图5是图1所示的永磁式旋转电机的转子铁芯的部分放大图。
[0034] 图6是图1所示的永磁式旋转电机和比较例的永磁式旋转电机的电流一转矩特性 的模拟结果。
[0035] 图7是本实用新型的第二实施方式的永磁式旋转电机的转子与定子相对的部分 的放大图。
[0036] 图8是本实用新型的第三实施方式的永磁式旋转电机的1/6模型的半径方向的剖 面概览图。
[0037] 图9是使用图8所示的永磁式旋转电机的电梯驱动提升机的轴向剖面概览图。
【具体实施方式】
[0038] 以下利用【专利附图】
【附图说明】本实用新型的实施例。
[0039] 【实施例1】
[0040] 利用图1?6说明本实用新型的第一实施方式的永磁式旋转电机。
[0041] 图1是本实用新型的第一实施方式的永磁式旋转电机的1/6模型（在周向上分割 成6部分后的一个部分）的半径方向的剖面概览图。
[0042] 如图1所示，永磁式旋转电机1由定子2和转子3构成。定子2包括定子铁芯4 和定子绕组5。定子铁芯4通过层叠多个由冲切模具冲切的电磁钢板而构成。定子铁芯4 由设于外周部的、构成定子磁路的环状定子芯背41 ;和以规定角度间隔从定子芯背41向定 子内周辐射状地延伸设置的定子凸极（定子齿）42构成。如图1所示，相邻的一对定子凸 极42之间与定子芯背41所构成的空间为槽部43,为容纳定子绕组5的空间。在此，如图1 所示，在各定子凸极42的每一个极卷绕有一个定子绕组5。
[0043] 另一方面，转子3由转轴10、配置在转轴10的外周面的非磁性体9、设置于非磁性 体9的外周面的转子铁芯7、和永磁铁6构成，与定子2隔着径向的气隙8配置在内周侧。
[0044] 如图1所示，永磁铁6和定子铁芯7分别向着转子外周辐射状地配置。转子铁芯 7通过层叠多个由冲切模具等冲切的电磁钢板而构成，如图所示，每个极分离并沿着转子3 的周向以规定角度间隔排列设置。转子铁芯7作为构成转子磁路的转子磁极71发挥作用。
[0045] 如图1所示，在相邻的一对转子磁极71与非磁性体9所构成的空间即磁铁插入空 间72中容纳了永磁铁6。此时永磁铁6的磁化相对于转子3的径向垂直，转子磁极71沿着 转子的周向以NSNS…交替的方式配置。永磁铁6使用铁氧体磁铁。此外，永磁铁6的形状 期望为矩形。由于磁铁的加工负担减少，能够降低磁铁成本。
[0046] 永磁铁6通过粘合剂等固定在磁铁插入空间72中。非磁性体9具有减少转子磁 极71的内周侧的泄露磁通的效果。作用于转子铁芯7的转矩通过非磁性体9传递到转轴 10。作为非磁性体使用SUS304CJIS标准）等非磁性的奥氏体（austenite)不锈钢。作为 非磁性体，也可以使用非磁性的铝合金等。
[0047] 此外，作为非磁性体9的替代能够设置空隙。此时，在转轴10的轴向端部相对地 设置一对圆盘，将转子铁芯7通过螺栓固定在该圆盘，作用于转子铁芯7的转矩通过圆盘传 递到转轴10。
[0048] 图2是将本实用新型的第一实施方式的永磁式旋转电机的半径方向剖面展开后 的示意图。
[0049] 在图2中，令槽部43的开口部的最小宽度为a、转子磁极71的前端宽度为b、永磁 铁6的磁化方向厚度为c、定子凸极42相对于径向垂直的方向上的最小宽度为d时，本实施 例中 a、b、c、d 满足 a > b、b > c、b < d。
[0050] 图3是图1所示的永磁式旋转电机的转子与定子相对的部分的放大图。
[0051] 如图3所示，通过满足a > b，在槽部43与转子磁极71相对的状态下，不存在转子 磁极71与定子凸极42在径向上重叠的部分。这样，在槽部43与转子磁极71相对的状态 下，如果不存在转子磁极71与定子凸极42重叠的部分，则在定子凸极42 -气隙8 -转子 磁极71的表面一气隙8-相邻的定子凸极42这一磁通路径的磁阻增大。由此，定子绕组 5的磁通的泄露成分Π 变小，能够缓和过载时定子凸极42的磁饱和。此外，也能够缓和转 矩相对于电流增加的饱和。但在极端地增大a或者极端地减小b的情况下，虽然减少泄露 磁通的效果较大，但由于定子凸极42和转子磁极71磁饱和，转矩密度降低。因此，通过使 a与b实质上相等（尽可能地相等）能够兼顾泄露磁通的减少和高转矩密度两者。
[0052] 此外，以往的永磁式旋转电机中，为了减少气隙中的磁阻的变化，降低噪声，可认 为期望槽部43的开口部的最小宽度a尽可能地小（为了卷绕定子绕组所需的最小宽度）。 在本实用新型中，为了抑制电源容量的增加，实现高转矩密度，经研究之后的结果为，与以 往的使槽部43的开口部的最小宽度a减小的想法相反，获得了增大槽部43的开口部的最 小宽度a更佳的想法，发现如上所述期望满足a彡b这一点。
[0053] 而在满足a彡b的永磁式旋转电机中，进一步地，通过满足b彡c，定子凸极42 - 气隙8 -转子磁极71 -永磁铁6 -相邻的转子磁极71 -气隙8 -相邻的定子凸极42这 一磁通路径的磁阻变小。换而言之，在满足a > b的永磁式旋转电机中，为了减小定子凸极 42 -气隙8 -转子磁极71 -永磁铁6 -相邻的转子磁极71 -气隙8 -相邻的定子凸极42 这一磁通路径的磁阻，在图3所示的槽部43与转子磁极71相对的状态以外，需要增大定子 凸极42与转子磁极71相对的区域。为了实现这点，只需满足b>c即可。由此，定子绕组 5产生的磁通易于进入转子3内部，泄露磁通减少，有助于转矩的有效的磁通增加。但在极 端地增大b或者极端地减小c的情况下，虽然增加了有助于转矩的有效的磁通，但永磁铁6 的抗消磁性降低，容易发生不可逆消磁。因此，通过使b与c实质上相等（尽可能地相等） 能够在确保永磁铁的抗消磁性的同时兼顾泄露磁通的减少和高转矩密度两者。
[0054] 并且，在满足a彡b、或者满足a彡b和b彡c的永磁式旋转电机中，进一步地，通 过满足b < d，转子磁极71 -气隙8 -定子凸极42 -定子芯背41 一相邻的定子凸极42 - 气隙8 -相邻的转子磁极71这一磁通路径71的磁阻减小。换而言之，在满足a > b、或者 满足a 和b > c的永磁式旋转电机中，为了减小转子磁极71 -气隙8 -定子凸极42 - 定子芯背41 一定子凸极42 -气隙8 -转子磁极71这一磁通路径的磁阻，不仅在图3所示 的槽部43与转子磁极71相对的状态，还需要增大定子凸极42与转子磁极71相对的区域。 为了实现这点，只需满足b < d即可。由此，永磁铁6产生的磁通易于进入定子2内部，增 加有助于转矩的有效的磁通。但在极端地减小b或者极端地增大d的情况下，由于转子磁 极71磁饱和，经由定子凸极42的表面返回到转子的永磁铁6的磁通的泄露成分增加，转矩 密度降低。因此，通过使b与d实质上相等（尽可能地相等）能够兼顾泄露磁通的减少和 高转矩密度两者。
[0055] 尤其根据本
【发明者】等的研究，本实用新型的实施例中期望的a、b、c、d比例大致为 0.9:0. 9:0. 7:1.0(图 1 的形状）。
[0056] 图4是图1所示的永磁式旋转电机的定子铁芯的部分放大图。
[0057] 如图4所示，在定子凸极42的前端的两侧分别设有向周向突出的突起44,突起44 防止定子绕组5脱离到气隙8中。进一步地，通过定子凸极42的前端的两侧的倒角45,减 少图3所示的泄露磁通Π 。即，在图3的状态下，由于能够增大定子凸极42的前端的侧端 部与转子磁极71的前端的侧端部之间的气隙8,定子凸极42 -气隙8 -转子磁极71的表 面一气隙8 -相邻的定子凸极42这一磁通路径的磁阻增大，能够减少泄露磁通Π 。此外， 通过定子凸极42的前端的两侧的倒角45,能够减少气隙8的磁通密度的空间高次谐波成 分，降低转矩脉动。
[0058] 图5是图1所示的永磁式旋转电机的转子铁芯的部分放大图。
[0059] 如图5所示，转子磁极71的前端的两侧分别设有向周向突出的突起73,突起73防 止永磁铁6因离心力而飞出到气隙8中。进一步地，通过转子磁极71的前端的两侧的倒角 74,能够减少气隙8的磁通密度的空间高次谐波成分，降低转矩脉动。
[0060] 图6中表示本实用新型的实施例的永磁式旋转电机（a、b、c、d的比例为 0.9:0.9:0.7:1.0)的电流一转矩特性的模拟（基于棱边元有限元法的磁场分析）结果。 此外，作为比较例，同时展示了 a、b、c、d比例为0. 3:1. 5:0. 8:1. 0的永磁式旋转电机（模 拟以往的永磁式旋转电机）的电流一转矩特性的模拟结果。转矩利用过载转矩、电流利用 过载转矩时的最大电流加以标准化。此外，所使用的永磁铁为在常温下约0. 45T左右的铁 氧体磁铁。
[0061] 在比较例的构造中，定子绕组产生的磁通经过转子的磁极表面回到定子侧，不贡 献转矩的泄露磁通Π 变大。进一步地，该泄露磁通成为在过载时定子齿的磁饱和的原因， 永磁铁的磁通因齿部的磁饱和的影响而不进入定子侧，如图6中实线所示成为转矩相对于 电流的增加而饱和的原因。这在过载时需要输出比较大的转矩（数百?数千Nm)的电梯驱 动提升机的情况下，导致电源容量的大幅度增加。
[0062] 另一方面，通过本实用新型的实施例的永磁式旋转电机的结构来降低泄露磁通， 如图6所示，可知以过载转矩时的最大电流到达过载转矩。此外，可知能够缓和转矩相对于 电流的增加的饱和。即，通过本实用新型的实施例的永磁式旋转电机的构造，可获得接近理 想特性的电流一转矩特性。因此，能够抑制电源容量的增加，实现使高转矩密度和低转矩脉 动成为可能的永磁式旋转电机。并且通过将该永磁式旋转电机应用于电梯驱动提升机，能 够实现使用铁氧体磁铁这样的低磁力的磁铁的电梯驱动提升机。
[0063] 【实施例2】
[0064] 利用图7针对本实用新型的第二实施方式的永磁式旋转电机的构造进行说明。
[0065] 图7是本实用新型的第二实施方式的永磁式旋转电机的转子与定子相对的部分 的放大图。对于与图1和图3所示的第一实施方式相同的部分附以同一附图标记并省略说。 [0066] 如图7所示，转子磁极71的前端的两侧通过桥部75与跨永磁铁6相邻的转子铁 芯7相连结。由此，能够提高转子铁芯7的外径圆度，能够减小因制造误差产生的齿槽转 矩。此外，桥部75防止永磁铁6因离心力向气隙8中飞出。但如果桥部75的径向厚度过 厚，永磁铁6的磁通流过桥部75成为泄露磁通，转矩降低。相对地，如果桥部75的径向厚 度过薄，由于桥部75被施加于永磁铁6上的离心力破坏，因此需要以桥部75的强度优先 来考虑桥部75的径向厚度。
[0067] 在本实施例中也与第一实施方式相同，a、b、c、d以满足a彡b、b彡c、b<d的方 式构成，能够实现与第一实施方式相同的效果。
[0068] 【实施例3】
[0069] 利用图8?图9针对本实用新型的第三实施方式的永磁式旋转电机以及使用其的 电梯驱动提升机的构造进行说明。
[0070] 图8是本实用新型的第三实施方式的永磁式旋转电机的1/6模型（在周向上分割 成6部分后的一个部分）的半径方向的剖面概览图。图9是使用图8所示的永磁式旋转电 机的电梯驱动提升机的轴向剖面概览图。对于与图1所示的第一实施方式相同的部分附以 同一附图标记并省略说。图8所不的永磁式旋转电机中也与第一实施方式相同，a、b、c、d 以满足a>b、b>c、b<d的方式构成。
[0071] 如图8所示，构成转子3的非磁性体9的外周侧形成有燕尾槽91。将转子铁芯的 燕尾榫76从轴向嵌入到该燕尾槽91中，将转子铁芯7固定于非磁性体9。由此，能够将作 用于转子磁极71的转矩传递到非磁性体。进一步地，通过利用燕尾榫将转子铁芯固定于非 磁性体，能够提高转子铁芯的外径圆度，减小因制造误差产生的齿槽转矩。
[0072] 在非磁性体9设置有用于利用螺栓93固定在后述的旋转体103上的螺栓孔92。 由此，能够将传递到非磁性体的转矩传递到外部。同样地，对定子铁芯4由于也产生反作用 转矩，因此设有用于利用螺栓将定子铁芯固定在外部（后述的机架101)上的螺栓孔46。不 必在所有的螺栓孔中嵌入螺栓，在能够维持螺栓的机械强度的范围内决定螺栓个数即可。
[0073] 图9是使用图8所示的永磁式旋转电机的电梯驱动提升机的轴向剖面概览图。如 图9所示，永磁式旋转电机的定子铁芯4通过螺栓47在轴向上被固定在机架101。机架101 被固定于升降通道内的基座（machine base)或最上层的机械室的基座。如上所述地连接 的转子铁芯7和非磁性体9通过螺栓93在轴向上被固定于旋转体103中。机架101与旋 转体103之间插设有轴承105。旋转体103包括：用于承受（接触）外周侧的制动器106的 制动蹄片（shoe)的制动鼓104;用于将转矩产生的力传递到绳缆的绳轮102;和用于进行 永磁式旋转电机的控制的编码器107。制动器106配置在机架101的外周侧。
[0074] 通过使用图8所示的永磁式旋转电机构成电梯驱动提升机，能够实现使高转矩密 度和低转矩脉动成为可能的薄型提升机。
[0075] 此外，本实用新型的永磁式旋转电机并不限定于电梯驱动提升机中，可应用于伺 服器或电动助力转向器等要求高转矩密度和低转矩脉动的旋转电机。
[0076] 总结上述的本实用新型如下。
[0077] (1) -种永磁式旋转电机，其特征在于，包括：定子，其包括层叠有多个电磁钢板 的定子铁芯和配置在上述定子铁芯的槽中的定子绕组；和转子，其与上述定子隔着径向的 气隙相对，并且在该转子中，层叠有多个电磁钢板的转子铁芯和与径向成直角地被磁化的 永磁铁交替地呈辐射状地配置，在上述槽的开口部的最小宽度为a，上述转子铁芯的磁极前 端宽度为b时，满足a彡b。
[0078] (2)如（1)所述的永磁式旋转电机，其特征在于：上述永磁铁的形状为矩形，在磁 化方向的厚度为c时，满足b > c。
[0079] (3)如（1)或（2)所述的永磁式旋转电机，其特征在于：在上述定子铁芯的定子凸 极的与径向成直角的方向上的最小宽度为d时，满足b < d。
[0080] (4)如（1)?（3)任一项所述的永磁式旋转电机，其特征在于：在上述定子铁芯的 定子凸极的前端的两侧具有向周向突出的突起。
[0081] (5)如（1)?（4)任一项所述的永磁式旋转电机，其特征在于：在上述转子铁芯的 磁极前端的两侧具有向周向突出的突起。
[0082] (6)如（1)?（5)任一项所述的永磁式旋转电机，其特征在于：上述定子铁芯的定 子凸极的前端被施以倒角。
[0083] (7)如（1)?（6)任一项所述的永磁式旋转电机，其特征在于：上述转子铁芯的磁 极前端被施以倒角。
[0084] (8)如⑴?（7)任一项所述的永磁式旋转电机，其特征在于：上述转子铁芯的磁 极前端的两侧分别与跨上述永磁铁相邻的转子铁芯的磁极前端的侧端相连结。
[0085] (9)如（1)?（8)任一项所述的永磁式旋转电机，其特征在于：具备被固定在上述 永磁式旋转电机的旋转轴上的环状的非磁性体，在上述非磁性体的外周侧形成有燕尾槽， 在上述转子铁芯的内周侧形成有从轴向嵌入到上述燕尾槽的燕尾榫。
[0086] (10)如⑴?（9)任一项所述的永磁式旋转电机，其特征在于：上述永磁铁使用 铁氧体磁铁。
[0087] (11) 一种使用⑴?（10)中任一项所述的永磁式旋转电机的电梯驱动提升机，其 特征在于：上述定子被固定在上述电梯驱动提升机的机架上，上述转子被固定在上述电梯 驱动提升机的具备绳轮的旋转体上。
[0088] 此外，本实用新型并不限定于上述的实施例，包含了各种变形例。例如，上述实施 例是为了使本实用新型易于理解而详细地进行说明，并非限定于必须具备所说明的全部的 结构。此外，能够将某实施例的结构的一部分替换成其它实施例的结构，并且在某实施例中 能够添加其它实施例的结构。另外，针对各实施例的结构的一部分，能够进行其它结构的追 力口、删除、替换。
[0089] 符号说明：
[0090] 1 :永磁式旋转电机
[0091] 2:定子
[0092] 3 :转子
[0093] 4 :定子铁芯
[0094] 41 :定子芯背
[0095] 42 :定子凸极
[0096] 43 :槽部
[0097] 44 :定子突起
[0098] 45 :定子倒角
[00"] 46 :螺栓孔
[0100] 47 :螺栓
[0101] 5:定子绕组
[0102] 6 :永磁铁
[0103] 7 :转子铁芯
[0104] 71 :转子磁极
[0105] 72 :磁铁插入空间
[0106] 73 :转子突起
[0107] 74 :转子倒角
[0108] 75 :桥部
[0109] 76 :燕尾榫
[0110] 8:气隙
[0111] 9 :非磁性体
[0112] 91 :燕尾槽
[0113] 92 :螺栓孔
[0114] 93 :螺栓
[0115] 10 :转轴
[0116] 100 :电梯驱动提升机
[0117] 101 :机架
[0118] 102 :绳轮
[0119] 103:旋转体
[0120] 104 :制动鼓
[0121] 105 :轴承
[0122] 106 :制动器
[0123] 107 :编码器。
【权利要求】
1. 一种永磁式旋转电机，其特征在于，包括： 定子，其包括层叠有多个电磁钢板的定子铁芯和配置在所述定子铁芯的槽中的定子绕 组；和 转子，其与所述定子隔着径向的气隙相对，并且在该转子中，层叠有多个电磁钢板的转 子铁芯和与径向成直角地被磁化的永磁铁交替地呈辐射状地配置， 在所述槽的开口部的最小宽度为a，所述转子铁芯的磁极前端宽度为b时，满足a > b。
2. 如权利要求1所述的永磁式旋转电机，其特征在于： 所述永磁铁的形状为矩形，在磁化方向的厚度为c时，满足b > c。
3. 如权利要求1所述的永磁式旋转电机，其特征在于： 在所述定子铁芯的定子凸极的与径向成直角的方向上的最小宽度为d时，满足b < d。
4. 如权利要求2所述的永磁式旋转电机，其特征在于： 在所述定子铁芯的定子凸极的与径向成直角的方向上的最小宽度为d时，满足b < d。
5. 如权利要求4所述的永磁式旋转电机，其特征在于： 在所述定子铁芯的定子凸极的前端的两侧具有向周向突出的突起。
6. 如权利要求5所述的永磁式旋转电机，其特征在于： 在所述转子铁芯的磁极前端的两侧具有向周向突出的突起。
7. 如权利要求6所述的永磁式旋转电机，其特征在于： 所述定子铁芯的定子凸极的前端被施以倒角。
8. 如权利要求7所述的永磁式旋转电机，其特征在于： 所述转子铁芯的磁极前端被施以倒角。
9. 如权利要求8所述的永磁式旋转电机，其特征在于： 所述转子铁芯的磁极前端的两侧分别与跨所述永磁铁相邻的转子铁芯的磁极前端的 侧端相连结。
10. 如权利要求9所述的永磁式旋转电机，其特征在于： 具备被固定在所述永磁式旋转电机的旋转轴上的环状的非磁性体，在所述非磁性体 的外周侧形成有燕尾槽，在所述转子铁芯的内周侧形成有从轴向嵌入到所述燕尾槽的燕尾 榫。
11. 如权利要求1?10中的任一项所述的永磁式旋转电机，其特征在于： 所述永磁铁使用铁氧体磁铁。
12. -种电梯驱动提升机，其特征在于： 该电梯驱动提升机使用权利要求11中记载的永磁式旋转电机， 所述定子被固定在所述电梯驱动提升机的机架上，所述转子被固定在所述电梯驱动提 升机的具备绳轮的旋转体上。
【文档编号】H02K1/27GK203896058SQ201420056597
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年1月29日 优先权日:2013年3月14日
【发明者】北村英树, 北村正司, 小松辽, 二瓶秀树 申请人:株式会社日立产机系统
相关技术
网友询问留言
已有0条留言
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！
1