同步驱动电机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及同步驱动电机。
【背景技术】
[0002]驱动电机对于高转矩、高输出和小尺寸均要求较高的水准。具体地，驱动电机通常安装在驱动对象的机械上。因此，如何在约束尺寸的情况下实现高转矩和高输出成为问题。
[0003]专利文献1至3中的每一者公开了驱动压缩机的电机。为了实现高输出，专利文献1至3所公开的电机采用磁极面的数量为齿的数量的2/3的构造。被构造为磁极面的数量为齿的数量的2/3的电机的角速度ω较小并且阻抗较低。因此，被构造为磁极面的数量为齿的数量的2/3的电机能够接收较大的供给电流，故可提高电机的输出。
[0004]在专利文献1至3中，电机中所包括的每个齿的前端部具有沿周向突出的突出部。在齿上设置突出部可以增大齿与磁极面相对的区域，因此增大齿所接收的磁通量。结果，驱动电机的转矩可以增大。
[0005]引用列表
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本专利申请公报N0.2007-074898
[0008]专利文献2:日本专利申请公报N0.11-146584(1999)
[0009]专利文献3:日本专利申请公报N0.2004-135380
【发明内容】
[0010]技术问题
[0011]本发明的目的在于提供一种以较高的水准满足高转矩、高输出和小尺寸的同步驱动电机。
[0012]解决问题的技术方案
[0013]为了解决上述问题，本发明采用以下构造。
[0014](1) 一种同步驱动电机，其包括:
[0015]定子，其包括定子芯和绕组，所述定子芯包括彼此沿周向间隔槽的多个齿，所述绕组延伸通过所述槽，所述多个齿的每一者包括卷绕有所述绕组的部分；以及
[0016]转子，其包括形成多个磁极面的永久磁铁部，所述多个磁极面设置在所述转子的与所述定子相对的面上，
[0017]所述多个齿中的每一者具有与所述磁极面相对的前端部，所述前端部的周向宽度小于数量大于所述多个齿的数量的所述磁极面的周向宽度。
[0018]本发明人对于在实现高输出和高转矩的同时保持同步驱动电机的大小深入地研究。在研究的过程中，本发明人已经改变了思维方式，推翻了本领域技术人员所包括的对同步驱动电机的两种类型的常识，如以下(i)和(ii)所述。
[0019](i)通常使用构造为磁极面的数量为齿的数量的2/3的同步驱动电机的理由在于:在磁极面的数量与齿的数量的比值不相同的各种类型的同步驱动电机中，构造为磁极面的数量为齿的数量的2/3的同步驱动电机的角速度ω最小。较小的角速度ω导致较低的阻抗Ζ，这允许供应给同步驱动电机的电流增大。结果，提高同步驱动电机的输出。输出提高对同步驱动电机是有利的。换句话说，当磁极面的数量大于齿的数量的2/3时，角速度ω增大，故导致同步驱动电机的输出减小。因此，认为将磁极面的数量设置成大于齿的数量的2/3对同步驱动电机是不利的。然而，本发明人推翻了这种常识并且尝试构造磁极面的数量大于齿的数量的2/3的同步驱动电机。
[0020](ii)通常，齿的前端部设置有沿周向突出的突出部，理由如下。具有突出部的齿能够从磁极面集中大量的磁通，这有助于提高转矩。突出部的存在增大了齿的前端部与磁极面相对的面积。这提高了永久磁铁部的磁导系数。例如，通过减小永久磁铁部的厚度来使同步驱动电机小型化是允许的。也实现了转矩的提高。因此，认为增大齿的突出部的尺寸对同步驱动电机是有利的。然而，本发明人推翻了这种常识并且试图减小同步驱动电机的齿的突出部的尺寸。
[0021]本发明人尝试同时推翻磁极面的数量被设定为齿的数量的2/3的常识以及齿的突出部具有增大的尺寸的常识。结果，本发明人发现，通过将磁极面的数量设定为大于齿的数量并且将齿的前端部的周向宽度设定为小于磁极面的周向宽度，能够在例如不改变同步驱动电机的尺寸的情况下使得以较高的水准满足高输出和高转矩。
[0022]与以常规方式被构造为磁极面的数量为齿的数量的2/3的同步驱动电机(以下，有时简称为传统同步驱动电机)相比，(1)的同步驱动电机的磁极面的数量更多。因此，与尺寸和(1)的同步驱动电机的尺寸相同的传统同步驱动电机相比，在(1)的同步驱动电机中，磁极面具有较小的周向宽度。此外，齿的前端部的周向宽度小于磁极面的周向宽度。因此，在同步驱动电机中，齿的前端部的周向宽度减小，则作为相邻齿的前端部之间的周向间隔的齿间间隙增大。
[0023]通常，当前端部的周向宽度减小时，前端部与磁极面相对的面积减小，并且因此从磁极面输入到齿并与绕组交链的交链磁通量减少。在这方面，在磁极面具有较小的周向宽度的同步驱动电机(1)中，即使前端部的周向宽度减小，也能抑制前端部与磁极面相对的面积的减少。因此，抑制伴随齿的前端部的周向宽度的变小的绕组的交链磁通的减少。此外，较大的齿间间隙引起较少的磁通泄漏通过齿间间隙。漏磁通减少例如使得从齿输入到磁极面的定子磁通增多。因此，(1)的同步驱动电机例如能够通过增大定子磁通同时抑制绕组的交链磁通的减少来获得高转矩。
[0024]此外，在(1)的同步驱动电机中，齿间间隙较大，这极大地提高了绕组的设计自由度。因此，例如，可以增加绕组的匝数，以提高转矩。
[0025]如至此所述，(1)的同步驱动电机例如能够通过一面抑制交链磁通的减少一面使定子磁通增大或者增大绕组的匝数来提高转矩。相应地，与尺寸和(1)的同步驱动电机的尺寸相同的传统同步驱动电机相比，(1)的同步驱动电机能够提高转矩。
[0026]如上所述，在(1)的同步驱动电机中，齿间间隙较大，使得电感L较低。因此，即使当磁极面的数量大于齿的数量使得角速度ω较大时，也可以维持阻抗的交流分量ω L。结果，可以确保供应给同步驱动电机的电流。由于转矩得以提高(如上所述)中，因此确保电流能够提高输出。如上所述，在(1)的同步驱动电机中，绕组的设计自由度提高。因此，例如，在不使同步驱动电机尺寸增大的情况下便可卷绕直径较粗的线。这样可以降低绕组的电阻R。因此，通过增大供应给线圈的电流，能够提高转矩和输出两者。因此，与尺寸和(1)的同步驱动电机的尺寸相同的传统同步驱动电机相比，(1)的同步驱动电机能够提高输出。进一步提高转矩和输出中的哪一者，例如可以根据进一步增大绕组的直径的粗度和匝数中的哪一者进行调整。
[0027]以这种方式，与尺寸和(1)的同步驱动电机的尺寸相同的传统同步驱动电机相比，
(1)的同步驱动电机能够提高输出和转矩。
[0028]上面描述说明了与尺寸和(1)的同步驱动电机的尺寸相同的传统同步驱动电机相比，(1)的同步驱动电机能够提高输出和转矩。此外，与输出及转矩和(1)的同步驱动电机的输出及转矩相同的传统同步驱动电机相比，(1)的同步驱动电机实现了尺寸的小型化。
[0029]因此，在(1)的同步驱动电机中，以较高的水准满足了高转矩、高输出和尺寸的小型化。
[0030](2)根据(1)所述的同步驱动电机，其中
[0031]彼此相邻的所述齿的所述前端部之间的周向间隙大于所述前端部的周向宽度。
[0032](2)的构造进一步提高了绕组的设计自由度。因此，例如，进一步增加绕组的匝数或者进一步卷绕直径较粗的线是允许的。因此，以较高的水准满足了高转矩、高输出和尺寸的小型化。
[0033](3)根据(1)或(2)所述的同步驱动电机，其中
[0034]所述定子芯包括六个或六个以上齿，
[0035]所述六个或六个以上的齿中的每一者具有与所述磁极面相对的前端部，并且所述前端部的周向宽度小于数量大于所述多个齿的数量的所述磁极面的周向宽度。
[0036](3)的构造能够抑制每个齿的绕组的数量(体积)的增加，同时充分地确保整个同步驱动电机的绕组的数量(体积)的增加。因此，例如，允许进一步增大绕组的匝数的数量或者进一步卷绕直径较粗的线，同时抑制同步驱动电机的尺寸的增大。结果，以较高的水准满足了高转矩、高输出和尺寸的小型化。
[0037](4)根据(1)至(3)中任一项所述的同步驱动电机，其中
[0038]所述前端部的周向宽度小于数量大于所述多个齿的数量的所述磁极面的周向宽度并且小于所述齿的周向宽度最大的部分的周向宽度。
[0039]在(4)的同步驱动电机中，齿的前端部的周向宽度小于数量大于齿的数量的磁极面的周向宽度。此外，齿的前端部的周向宽度小于齿的周向宽度最大的部分的周向宽度。这种构造进一步提高了绕组的设计自由度。因此，例如，允许进一步增大绕组的匝数的数量或者进一步卷绕直径较粗的线。因此，以较高的水准满足了高转矩、高输出和尺寸的小型化。
[0040](5)根据(1)至(4)中任一项所述的同步驱动电机，其中
[0041]所述前端部的周向宽度小于数量大于所述多个齿的数量的所述磁极面的周向宽度，并且所述前端部的轴向厚度大于所述前端部的周向宽度。
[0042]当例如将前端部的面积固定为定值时，(5)的构造与轴向厚度等于或小于周向宽度的构造相比允许周向宽度较小。因此，可确保较宽的齿间间隙。因此，以较高的水准满足了高转矩、高输出和尺寸的小型化。
[0043](6)根据(1)至(5)中任一项所述的同步驱动电机，其中
[0044]当沿所述同步驱动电机的旋转轴线观察所述前端部时，卷绕在所述齿上的所述绕组的周向外缘位于较所述齿的所述前端部的周向外缘更外侧。
[0045]与例如绕组的周向外缘位于齿的前端部的周向外缘之内的构造相比，(6)的构造由于卷绕在齿上的绕组的数量较大，所以转矩增大。。因此，以较高的水准满足了高转矩、高输出和尺寸的小型化。
[0046](7)根据(1)至(6)中任一项所述的同步驱动电机，其中
[0047]所述永久磁铁部径向布置在所述定子外侧，
[0048]所述齿的每一者具有与径向设置在所述定子外侧的所述磁极面相对的前端部，并且所述前端部的周向宽度小于数量大于所述多个齿的数量的所述磁极面的周向宽度。
[0049]在(7)的构造中，磁极面径向布置在定子的外侧，并且齿的前端部与设置在定子的外侧的磁极面相对。因此，相邻的齿的前端部之间的间隔比相邻的齿的根部(与前端部相反的部分)之间的间隔相对较宽。该构造进一步提高了绕组的布置自由度。因此，以较高的水准满足了高转矩、高输出和尺寸的小型化。
[0050](8)根据(1)至(6)中任一项所述的同步驱动电机，其中[0051 ]所述永久磁铁部径向布置在所述定子内侧，
[0052]所述齿的每一者具有与径向布置在所述定子内侧的所述磁极面相对的前端部，并且所述前端部的周向宽度小于数量大于所述多个齿的数量的所述磁极面的周向宽度。
[0053]在(8)的构造中，磁极面径向布置在定子的内侧，并且齿的前端部与设置在定子的内侧的磁极面相对。因此，相邻的齿之间的周向间隔在径向上越靠近前端部则越小。然而，在该方面，由于前端部的周向宽度小于数量大于齿的数量的磁极面的周向宽度，所述(8)的构造能够使得绕组的布置自由度的增大效果更高。因此，以较高的水准满足了高转矩、高输出和尺寸的小型化。
[0054](9)根据(1)至(6)中任一项所述的同步驱动电机，其中
[0055]所述转子以使所述磁极面在所述转子的旋转轴线方向上与所述齿相对的方式布置，
[0056]所述齿的每一者具有与所述磁极面在所述旋转轴线方向上相对的前端部，并且所述前端部的周向宽度小于数量大于所述多个齿的数量的所述磁极面的周向宽度。
[0057]在(9)的同步驱动电机中，磁极面沿转子的旋转轴线方向与齿相对布置。因此，齿沿旋转轴线的方向延伸。这提供了较高的绕组的布置自由度。因此，以较高的水准满足了高转矩、高输出和尺寸的小型化。
[0058](10)根据(1)至(9)中任一项所述同步驱动电机，其中
[0059]所述永久磁铁部由稀土类磁铁形成，
[0060]所述齿的每一者具有与由所述稀土类磁铁形成的所述磁极面相对的前端部，并且所述前端部的周向宽度小于