永磁体型电动机的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及永磁体型电动机，尤其涉及车辆用的电动助力转向装置所使用的电动机。
【背景技术】
[0002]对于电动助力转向装置所使用的电动机的结构一直都在进行研究，作为分段偏移(step-skew)的结构，例如公开了专利文献1、2。
专利文献I中示出了如下情况:通过将分割转子铁心间配置成分别以转轴的中心轴线为旋转中心向一个方向偏移6度，使得在转子铁心的磁极和定子的磁极之间保持电角度60度的斜磁(magnetic skew)，由此使无刷电动机产生的电角度12次分量的转矩脉动波消失。
此外，专利文献2中示出了如下情况:包括具有2n个磁极的转子和具有3n个槽的定子的无刷电动机中，具有分段偏移(step-skew)的结构，其中，转子的磁极由沿轴向配置成3列的扇形磁体(segment magnets)形成，并且相邻列的磁体配置于周向上错开的位置处，扇形磁体通过将其偏移角Θ skew设定为电角度60?75°，从而具有优异的稳健性，且与现有的由环型磁体构成的转子斜极结构的电动机相比输出有所提高。
现有技术文献专利文献
[0003]专利文献1:日本专利特开2012 - 157236号公报专利文献1:日本专利特开2009 - 213284号公报
【发明内容】
发明所要解决的技术问题
[0004]然而，专利文献I的结构中，偏移角为电角度60度那么大。
在偏移角为60度时，感应电压接近于正弦波，转矩脉动变小，另一方面，转矩降低，要使用较多的永磁体量，因此具有成本升高的问题。专利文献2的结构中，偏移角为60?75度那么大，并且，是具有2n个磁极和3n个槽的电动机，因此绕组系数较低，要使用较多的永磁体量，因此具有成本升高的问题。
另一方面，具有2n个磁极和3n个槽的电动机也具有转矩脉动变大的问题。
[0005]本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种能以较小的偏移角来降低电角度6次和12次两者的转矩脉动从而实现低转矩脉动的永磁体型电动机。
解决技术问题所采用的技术手段
[0006]本发明的永磁体型电动机包括:
转子，该转子具备转子铁心和永磁体，该永磁体设置于上述转子铁心，并构成磁极；以及定子，该定子具备定子铁心及电枢绕组，该电枢绕组由收纳在形成于上述定子铁心的多个槽中的第I三相绕组及第2三相绕组这两组三相绕组构成，
所述第I电枢绕组由第I逆变器提供电流，
所述第2电枢绕组由第2逆变器提供电流，
对于所述两组三相绕组，
将所述第I电枢绕组设为Ul相、Vl相、Wl相，
将所述第2电枢绕组设为U2相、V2相、W2相时，
Ul相和U2相的绕组收纳于彼此相邻的槽中，
Vl相和V2相的绕组收纳于彼此相邻的槽中，
Wl相和W2相的绕组收纳于彼此相邻的槽中，
流过所述两组三相绕组的电流相位互相偏离电角度20度以上40度以下的角度而被驱动，
所述转子由在轴向排列的m段转子结构部构成，
所述m段转子结构部分别是分别发生了偏移的分段偏移的结构，相邻单元间的偏移角Θ (单位:度)用电角度来表示时满足下式:
26/m彡Θ彡43.2/m(m为2以上的整数)。
发明效果
[0007]根据本发明，可获得如下效果:能同时降低电角度6次的转矩脉动和电角度12次的转矩脉动，并且因偏移而导致的转矩下降较小，因此能减少永磁体的数量，能获得小型且高转矩的永磁体型电动机。
【附图说明】
[0008]图1是表示包含本发明的永磁体型电动机的电动驱动装置的结构的剖视图。
图2是包含本发明的实施方式I的电动机和ECU的电路结构图。
图3是表示本发明的实施方式I所涉及的永磁体型电动机的剖视图。
图4是表示实施方式I所涉及的永磁体型电动机的转子的立体图。
图5是表示实施方式I所涉及的永磁体型电动机的转子的另一示例的立体图。
图6是表示实施方式I所涉及的永磁体型电动机的转子的又一示例的立体图。
图7是表示本发明的实施方式2所涉及的永磁体型电动机的剖视图。
图8是表示实施方式2所涉及的永磁体型电动机的转子的立体图。
图9是表示实施方式3所涉及的永磁体型电动机的立体图。
图10是表示实施方式3所涉及的永磁体型电动机的转子的立体图。
图11是用于说明实施方式I所涉及的永磁体型电动机的转矩脉动降低的矢量图。
图12是用于说明实施方式I所涉及的永磁体型电动机的转矩脉动降低的转矩脉动的波形图。
图13是表示实施方式I所涉及的永磁体型电动机的梯形的无负载感应电压的波形图。 图14是表示永磁体型电动机的正弦波的无负载感应电压的波形图。
图15是表示实施方式I所涉及的永磁体型电动机的偏移角和系数之间的关系的一个示例的特性图。
图16是表示实施方式I所涉及的永磁体型电动机的偏移角和系数之间的关系的另一个示例的特性图。
图17是表示实施方式I所涉及的永磁体型电动机的偏移角和系数之间的关系的又一个示例的特性图。
图18是表示实施方式I所涉及的永磁体型电动机的偏移角和转矩脉动之间的关系的特性图。
图19是表示实施方式I所涉及的永磁体型电动机的偏移角和齿槽转矩之间的关系的特性图。
图20是表示本发明的实施方式4所涉及的永磁体型电动机的转子的立体图及侧视图。 图21是使用本发明的永磁体型电动机的电动助力转向装置的概要说明图。
【具体实施方式】
[0009]下面，利用附图对本发明的电动助力转向用永磁体型电动机的优选实施方式进行说明。
实施方式I
图21是表示汽车的电动助力转向装置的概要说明图。
驾驶员转动方向盘(未图示)，其转矩经由转向轴(未图示)传递到轴201。
此时，转矩传感器202检测到的转矩被转换成电信号，并通过电缆经由连接器203传输至 ECU (Electronic Control Unit:电子控制单元)101。
E⑶101包括控制基板和用于驱动电动机10的逆变器电路。
另一方面，车速等汽车的信息被转换成电信号，并经由连接器204传输至ECU101。ECUlOl根据该转矩和车速等汽车的信息，计算所需的辅助转矩，通过逆变器向永磁体型电动机10提供电流。
电动机10配置在与齿条轴的移动方向(用箭头表示)平行的方向上。
此外，对E⑶101的供电是从电池、发电机经由电源连接器205输送的。
永磁体型电动机10产生的转矩被内置有传送带和滚珠丝杠的变速箱206减速，产生使位于外壳207内部的齿条轴向箭头方向移动的推力，由此来辅助驾驶员的转向力。
由此，横拉杆208移动，能使轮胎转向、车辆转动。得到永磁体型电动机10的转矩辅助的驾驶员能以较少的转向力使车辆转动。
另外，齿条启动(rack boot) 209设置为不会使异物进入装置内。
电动机10和ECU101形成为一体，构成电动驱动装置。
[0010]图1是表示包含本发明的永磁体型电动机的电动驱动装置的结构的剖视图。
电动驱动装置采用本发明的永磁体型电动机10和ECU101形成为一体的结构。
首先，对永磁体型电动机10进行说明。
永磁体型电动机10包括层叠电磁钢板而构成的定子铁心22、收纳于定子铁心22的电枢绕组26、对定子铁心进行固定的框架27。
并且，框架27通过螺栓29固定于设置在电动机10前表面部的外壳28。
外壳28中设有轴承30，轴承30和轴承31 —起对轴14进行支承，并且使该轴14自由旋转。
轴承31由与框架27形成为一体或分开设置的壁部32所支承。 在轴14的一个前端部、即输出轴侧压入有滑轮33，滑轮33进行将驱动力传递到电动助力转向装置的传送带的动作。
轴14的另一个前端部设有传感器用永磁体34。
轴14中压入有转子铁心12，转子铁心12上固定有永磁体13。
另夕卜，图1中不出了永磁体13固定于转子铁心12的表面的不例，但也可以米用将永磁体13埋于转子铁心12中的结构。详细情况将在后文进行阐述。
[0011]接着，对E⑶101进行说明。
ECUlOl中设有接受来自转矩传感器202的信号的连接器203、接受车速等汽车的信息的连接器204、及供电用的电源连接器205。
并且，E⑶101如后所述具有用于驱动电动机10的逆变器102，逆变器102具有MOS-FET等开关元件。
该开关元件例如可考虑将裸芯片安装于DBC (Direct Bonded Copper:铜直接键合)基板的结构、利用树脂对裸芯片进行模塑后得到模块的结构等。
开关元件有流过用于驱动电动机的电流，因此会发热。
因此，开关元件具有经由粘接剂、绝缘片材等与散热器124相接触来进行散热的结构。逆变器102中除了开关元件以外，还具有平滑电容器、去噪用线圈、电源继电器、将它们电连接的汇流条等，但图1中省略了图示。
汇流条与树脂形成为一体，从而形成中间构件121。
此外，与中间构件121相邻地设有控制基板122。
该控制基板122基于从连接器203、204接受到的信息，向逆变器102发送用于适当驱动电动机10的控制信号。
控制信号通过在控制基板122和逆变器102之间进行电连接的连接构件来传输。
该连接构件利用引线接合、压入配合、焊料等来固定。
上述逆变器102和控制基板122由壳体123所覆盖。
壳体123可以是树脂，也可以是铝等金属，也可以是树脂和铝等金属组合得到的结构。 控制基板122的配置采用沿着与电动机10的轴14垂直的面的配置。
[0012]散热器124的接近电动机10的一侧配置有传感器部125。
传感器部125具有磁性传感器126、基板127、连接构件128、支承部129，安装有磁性传感器126的基板127利用螺钉(未图示)固定于散热器124。
磁性传感器126与轴14配置在同轴上且位于相对应的位置，检测出传感器用永磁体34产生的磁场，通过得知其方向来检测电动机10的转子11的旋转角度。