永久磁铁式旋转电机的制作方法
【专利摘要】本发明提供能够抑制由于定子铁芯的分割而产生的转矩脉动、确保定子铁芯的刚性的永久磁铁式旋转电机。在P极S槽的永久磁铁式旋转电机中，定子铁芯由将冲裁成在旋转周向上成为槽距的3倍以上、S/2倍以下的区间的电磁钢板按任意的单位长度在旋转轴方向上层叠而成的层叠铁芯构成整周，将上述层叠铁芯在旋转轴方向上层叠D层，相对于第1层层叠铁芯将第2层以后的层叠铁芯按每1层在旋转周向上错开槽距的倍数的角度E在旋转周向上连结上述层叠铁芯，上述D和E是使由于定子铁芯在旋转周向上的分割所产生的齿的磁通量减少的影响分散于三相的值。
【专利说明】
永久磁铁式旋转电机
技术领域
[0001]本发明涉及永久磁铁式旋转电机。
【背景技术】
[0002 ]在低速大转矩用永久磁铁式旋转电机中使用多极的旋转电机。特别是在外径大的多极旋转电机中，由于定子铁芯的截面形状在径向上较短，所以电磁钢板的成品率差。作为改善电磁钢板的成品率的方法，具有在整周配置在槽距的倍数的区间对电磁钢板冲裁而层叠的铁芯、在定子的组装时进行连结的方法(本方法在以下的说明中记作分割铁芯方式)。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开2011-87361号公报
【发明内容】
[0006]发明所要解决的问题
[0007]多极旋转电机中分割铁芯方式是将定子的铁芯背(Coreback，铁芯外径处)部分切断，所以存在定子铁芯的刚性受到损害而变得强度不足的情况。此外，由于在铁芯的连结部产生空气层，所以铁芯的连结部附近的齿(tooth)的磁通量减少，三相的磁通量变得不平衡，因此引起转矩脉动的增加。因此，本发明的课题在于同时实现定子铁芯的刚性确保和低转矩脉动。
[0008]作为上述课题中实现低转矩脉动的方式在专利文献I中有所公开。专利文献I通过采用使因定子的旋转周向上的分割而减少磁通量的影响在三相成为均等的分割数来避免转矩脉动的增加。但是，专利文献I中未采取确保定子铁芯的刚性的措施，而未能解决本课题。因此，专利文献I的方式在使定子铁芯的刚性确保和低转矩脉动同时实现的方面存在改善的余地。
[0009]用于解决问题的方式
[0010]用于解决上述课题的本发明的特征作为一个例子如下所述。
[0011 ] 一种P极S槽的永久磁铁式旋转电机，其是P极S槽的永久磁铁式旋转电机，具有构架、固定于上述构架的定子和在上述定子的径向上隔着气隙相对设置的转子，上述定子具有定子铁芯和线圈，上述转子具有转子铁芯和磁铁，上述定子铁芯在外周侧具有环状的铁芯背，从上述铁芯背向内周方向形成齿，在上述齿集中地卷绕有线圈，上述永久磁铁式旋转电机的特征在于:上述定子铁芯由将冲裁成在旋转周向上成为槽距的3倍以上、S/2倍以下的区间的电磁钢板以任意单位长度在旋转轴方向上层叠而成的层叠铁芯构成整周，并在旋转轴方向上堆叠D层上述层叠铁芯，相对于第I层层叠铁芯将第2层以后的层叠铁芯每I层在旋转周向上错开槽距倍数的角度E，在旋转轴方向上将上述层叠铁芯连结，上述D和E是使因定子铁芯在旋转周向上的分割而产生的齿的磁通量减少的影响分散于三相的值。
[0012]发明的效果
[0013]根据本发明，能够提供同时实现定子铁芯的刚性确保和低转矩脉动的永久磁铁式旋转电机。此外，降低由于定子铁芯的物理性能和尺寸的参差不齐而产生的转矩脉动，实现噪声降低。
[0014]上述以外的课题、结构和效果通过以下的实施方式的说明而能够明了。
【附图说明】
[0015]图1是表示本发明的第一实施方式的定子和转子的结构的旋转轴方向的截面图(定子铁芯旋转周向16分割)。
[0016]图2是图1的定子的展开图。
[0017]图3是图1的定子的放大图。
[0018]图4是各齿的磁通的矢量图。
[0019]图5是受到分割影响的齿的磁通的矢量图(定子铁芯旋转周向16分割)。
[0020]图6是使分割的影响分散于三相时的齿的磁通的矢量图(定子铁芯旋转周向16分害Ij，定子铁芯旋转轴方向3层)。
[0021]图7是产生图6的矢量的定子结构的俯视图(定子铁芯旋转周向16分割，定子铁芯旋转轴方向3层)。
[0022]图8是表示本发明的第一实施方式中的定子和转子的结构的旋转轴方向的截面图(定子铁芯旋转周向12分割)。
[0023]图9是受到分割的影响的齿的磁通的矢量图(定子铁芯旋转周向12分割)。
[0024]图10是使分割的影响分散于三相时的齿的磁通的矢量图(定子铁芯旋转周向12分害Ij，定子铁芯旋转轴方向2层)。
[0025]图11是产生图10的矢量的定子结构的俯视图(定子铁芯旋转周向12分割，定子铁芯旋转轴方向2层)。
[0026]图12是使分割的影响分散于三相时的齿的磁通的矢量图(定子铁芯旋转周向12分害Ij，定子铁芯旋转轴方向4层)。
[0027]图13是产生图12的矢量的定子结构的俯视图(定子铁芯旋转周向12分割，定子铁芯旋转轴方向4层)。
[0028]图14是表示本发明的第一实施方式中的定子和转子的结构的旋转轴方向的截面图(定子铁芯旋转周向8分割)。
[0029]图15是受到分割的影响的齿的磁通的矢量图(定子铁芯旋转周向8分割)。
[0030]图16是使分割的影响分散于三相时的齿的磁通的矢量图(定子铁芯旋转周向8分害Ij，定子铁芯旋转轴方向3层)。
[0031]图17是产生图16的矢量的定子结构的俯视图(定子铁芯旋转周向8分割，定子铁芯旋转轴方向3层)。
[0032]图18是使分割的影响分散于三相时的齿的磁通的矢量图(定子铁芯旋转周向8分害Ij，定子铁芯旋转轴方向6层)。
[0033]图19是产生图18的矢量的定子结构的俯视图(定子铁芯旋转周向8分割，定子铁芯旋转轴方向6层)。
[0034]图20是表示本发明的第一实施方式中的定子和转子的结构的旋转轴方向的截面图(定子铁芯旋转周向6分割)。
[0035]图21是受到分割的影响的齿的磁通的矢量图(定子铁芯旋转周向6分割)。
[0036]图22是使分割的影响分散于三相时的齿的磁通的矢量图(定子铁芯旋转周向6分害Ij，定子铁芯旋转轴方向2层)。
[0037]图23是产生图22的矢量的定子结构的俯视图(定子铁芯旋转周向6分割，定子铁芯旋转轴方向2层)。
[0038]图24是使分割的影响分散于三相时的齿的磁通的矢量图(定子铁芯旋转周向6分害Ij，定子铁芯旋转轴方向4层)。
[0039]图25是产生图24的矢量的定子结构的俯视图(定子铁芯旋转周向6分割，定子铁芯旋转轴方向4层)。
[0040]图26是表示本发明的第一实施方式中的定子和转子的结构的旋转轴方向的截面图(定子铁芯旋转周向4分割)。
[0041]图27是受到分割的影响的齿的磁通的矢量图(定子铁芯旋转周向4分割)。
[0042]图28是使分割的影响分散于三相时的齿的磁通的矢量图(定子铁芯旋转周向4分害Ij，定子铁芯旋转轴方向3层)。
[0043]图29是产生图28的矢量的定子结构的俯视图(定子铁芯旋转周向4分割，定子铁芯旋转轴方向3层)。
[0044]图30是使分割的影响分散于三相时的齿的磁通的矢量图(定子铁芯旋转周向4分害Ij，定子铁芯旋转轴方向6层)。
[0045]图31是产生图30的矢量的定子结构的俯视图(定子铁芯旋转周向4分割，定子铁芯旋转轴方向6层)。
[0046]图32(a)是使分割的影响分散于三相时的齿的磁通的矢量图(定子铁芯旋转周向4分割，定子铁芯旋转轴方向12层、第I?6层)。
[0047]图32(b)是使分割的影响分散于三相时的齿的磁通的矢量图(定子铁芯旋转周向4分割，定子铁芯旋转轴方向12层、第7?12层)。
[0048]图33是产生图32的矢量的定子结构的俯视图(定子铁芯旋转周向4分割，定子铁芯旋转轴方向12层)。
[0049 ]图34是表示本发明的第二实施方式中的定子的概略结构的展开图。
[0050]图35是表示本发明的第三实施方式中的定子结构的俯视图(定子铁芯旋转周向4分割，定子铁芯旋转轴方向3层2连结)。
[0051]图36是表示具有本发明的永久磁铁式旋转电机的升降装置的结构的径向截面图。
【具体实施方式】
[0052]以下，使用附图等对本发明的实施方式进行说明。以下的说明是表示本发明的内容的具体例，本发明并不限定于这些说明，在本说明书公开的技术思想的范围内能够由本领域技术人员进行各种变更和修正。此外，在用于说明本发明的所有图中，存在对具有相同功能的结构标注相同的附图标记、省略其重复说明的情况。
[0053]使用图1?33，对本发明的第一实施方式的永久磁铁式旋转电机的结构进行说明。在本实施方式中，说明40极48槽(1极12槽的4次重复)的永久磁铁式旋转电机的例子。
[0054]图1是表示对本发明的第一实施方式中的定子铁芯在旋转周向上进行16分割后的定子和转子的结构的旋转轴方向的截面图。图2是图1的定子的展开图。图3是图1的定子的放大图。图4是各齿的磁通的矢量图。图5是受到分割的影响的齿的磁通的矢量图。图6是使分割的影响分散于三相时的齿的磁通的矢量图。图7是产生图6的矢量的定子结构的俯视图。
[0055]在图1中，永久磁铁式旋转电机I包括定子2和转子3。上述定子2包括定子铁芯21和线圈22。上述定子铁芯构成为通过将利用冲裁模等冲裁成在旋转周向上成为槽距的3倍的区间的电磁钢板在旋转轴方向上层叠而将其整周地配置(定子铁芯在旋转周向上进行了 16分割)。此外，上述定子铁芯包括铁芯背23和齿24，该铁芯背23设置在外周部，构成定子的磁路，该齿24自上述铁芯背向定子内周以规定的槽距角呈放射状地延伸设置。由相邻的一对上述齿间和上述铁芯背构成的空间为槽25，收纳上述线圈。在各齿，在I极卷绕I个线圈。另一方面，上述转子3在上述定子的径向上隔着气隙4相对设置，包括转子铁芯31和永久磁铁32。上述转子铁芯由利用铸件形成的一体铁芯或将利用冲裁模等冲裁的电磁钢板在旋转轴方向上层叠而得到的层叠铁芯构成。上述永久磁铁32的磁化以朝向径向、沿着旋转周向按NSNS……交替的方式配置在转子的外周面。上述永久磁铁通过粘接剂等紧固于上述转子铁芯的外周面。
[0056]如图2所示，在定子铁芯的铁芯背23通过分割而产生空气层。因此，与分割位置相邻的齿的磁通量减少，三相的磁通量变得不平衡，因此产生转矩脉动。该影响仅在将定子铁芯的电磁钢板冲裁成槽距的3倍的区间的情况下产生，在将电磁钢板冲裁成槽距的2倍以下的区间的情况下，分割的影响由于对所有的齿发挥相同的作用而不产生。
[0057]作为将分割引起的磁通量的不平衡状态可视化的方式，矢量图是有效的。如图3所示那样，从任意的齿起沿逆时针方向依序标注编号。各齿的磁通的矢量能够如图4所示那样以12个矢量表示。此处，关于与图中的各矢量对应的相(U、V、W)的配置，以使得绕组因数成为最大的方式配置。将该矢量图应用于图1的永久磁铁式旋转电机，对与分割位置相邻的齿的编号附加圆圈标记。其结果是，如图5所示，U、W相的圆圈的数量为8个，与此相对，V相为16个，V向受到分割的影响强烈。因此，由于磁通量的三相不平衡而产生转矩脉动。
[0058]为了避免分割引起的转矩脉动的产生，消除磁通量的三相不平衡即可。因此，使由于定子铁芯的分割而使得磁通量减少的影响在三相(U、V、W)变得均等即可。在图5的三相不平衡的情况下，考虑如图6所示那样使图5的矢量沿逆时针方向旋转30度而得到的矢量、旋转60度而得到的矢量，通过将它们重合能够将分割产生的影响均等地分散于U、V、W相(分散后的U、V、W相的圆圈的数量均为32个)。产生这样的矢量的定子结构，如图7所示那样将层叠铁芯在旋转轴方向上层叠3层，将第2层层叠铁芯202相对于第I层层叠铁芯201在逆时针方向上错开槽距角(360/48 = 7.5度)，将第3层层叠铁芯203相对于第2层层叠铁芯202在逆时针方向上错开槽距角(360/48 = 7.5度)，将它们在旋转轴方向上连结(图7的槽距角相当于图5的矢量图的30度)。通过采用这样的结构，能够避免分割引起的转矩脉动的产生，进一步，由于定子铁芯背的连结部分散于定子整周，因此能够提高定子铁芯的刚性。因此，能够同时实现定子铁芯的刚性确保和低转矩脉动。在上述说明中，令层叠铁芯的错开角度为槽距角，从图5的矢量图形可知，只要是槽距角的3倍的倍数以外的角度就能够消除磁通量的三相不平衡。
[0059]图8是表示将本发明的第一实施方式中的定子铁芯在旋转周向上进行12分割后的定子和转子的结构的旋转轴方向的截面图。图9是受到分割的影响的齿的磁通的矢量图。图10是使分割的影响分散于三相时的齿的磁通的矢量图(定子铁芯旋转轴方向2层)。图11是产生图10的矢量的定子结构的俯视图。图12是使分割的影响分散于三相时的齿的磁通的矢量图(定子铁芯旋转轴方向4层)。图13是产生图12的矢量的定子结构的俯视图。
[0060]在图8中，定子铁芯21构成为通过将利用冲裁模等冲裁成在旋转周向上成为槽距的4倍区间的电磁钢板在旋转轴方向上层叠而将其整周地配置(定子铁芯成为在旋转周向上进行了 12分割)。
[0061]将矢量图应用于图8的永久磁铁式旋转电机，对与分割位置相邻的齿的编号附加圆圈标记。其结果是，如图9所示，U、V、W相的圆圈的数量均为8个，不产生磁通量的三相不平衡。因此，不产生分割引起的转矩脉动。在这种情况下，从磁通量的三相平衡的鲁棒性的观点出发考虑使受到分割的影响的齿进一步分散于整周。在图9的三相平衡的情况下，考虑如图10所示那样使图9的矢量沿顺时针方向旋转60度后的矢量，通过将它们重合能够将分割引起的影响分散于整周(分散后的U、V、W相的圆圈的数量均为16个)。产生这样的矢量的定子结构，如图11所示那样将层叠铁芯在旋转轴方向上层叠2层，将第2层层叠铁芯202相对于第I层层叠铁芯201在逆时针方向上错开槽距角的2倍的角度(360/48 X 2 = 15度)，并将它们在旋转轴方向上连结(图11的槽距角相当于图9的矢量图的30度)。通过采用这样的结构，能够提高磁通量的三相平衡的鲁棒性，进一步，由于定子铁芯背的连结部分散在定子整周，因此能够提尚定子铁芯的刚性。
[0062]此外，考虑如图12所示那样使图9的矢量在顺时针方向上旋转30度后的矢量、旋转60度后的矢量、旋转90度后的矢量，通过将它们重合能够将分割引起的影响与上述2层的情况相比进一步在整周上分散(分散后的U、V、W相的圆圈的数量均为32个)。产生这样的矢量的定子结构，如图13所示那样将层叠铁芯在旋转轴方向上层叠4层，将第2层层叠铁芯202相对于第I层层叠铁芯201在逆时针方向上错开槽距角(360/48 = 7.5度)，将第3层层叠铁芯203相对于第2层层叠铁芯202在逆时针方向上错开槽距角(360/48 = 7.5度)，将第4层层叠铁芯204相对于第3层层叠铁芯203在逆时针方向上错开槽距角(360/48 = 7.5度)，并将它们在旋转轴方向上连结(图13的槽距角相当于图9的矢量图的30度)。通过采用这样的结构，与上述2层的情况相比能够进一步提高磁通量的三相平衡的鲁棒性，能够进一步提高定子铁芯的刚性。
[0063]图14是表示将本发明的第一实施方式中的定子铁芯在旋转周向上进行8分割后的定子和转子的结构的旋转轴方向的截面图。图15是受到分割的影响的齿的磁通的矢量图。图16是使分割的影响分散于三相时的齿的磁通的矢量图(定子铁芯旋转轴方向3层)。图17是产生图16的矢量的定子结构的俯视图。图18是使分割的影响分散于三相时的齿的磁通的矢量图(定子铁芯旋转轴方向6层)。图19是产生图18的矢量的定子结构的俯视图。
[0064]在图14中，上述定子铁芯21构成为通过将利用冲裁模等冲裁成在旋转周向上成为槽距的6倍区间的电磁钢板在旋转轴方向上层叠而将其整周地配置(定子铁芯成为在旋转周向上进行了 8分割)。
[0065]将矢量图应用于图14的永久磁铁式旋转电机，对与分割位置相邻的齿的编号附加圆圈标记。其结果是，如图15所示，U、W相的圆圈的数量为8个，与此相对，V相为O个，因磁通量的三相不平衡而产生转矩脉动。
[0066]在图15的三相不平衡的情况下，考虑如图16所示那样使图15的矢量沿逆时针方向旋转60度后的矢量、旋转120度后的矢量，通过将它们重合能够将分割引起的影响均等地分散于U、V、W相(分散后的U、V、W相的圆圈的数量均为16个)。产生这样的矢量的定子结构，如图17所示那样将层叠铁芯在旋转轴方向上层叠3层，将第2层层叠铁芯202相对于第I层层叠铁芯201在逆时针方向上错开槽距角的2倍的角度(360/48 X 2 = 15度)，将第3层层叠铁芯203相对于第2层层叠铁芯202在逆时针方向上错开槽距角的2倍的角度(360/48 X 2 = 15度)，并将它们在旋转轴方向上连结(图17的槽距角相当于图15的矢量图的30度)。通过采用这样的结构，能够避免分割引起的转矩脉动的产生，进一步，由于定子铁芯背的连结部分散于定子整周，因此能够提高定子铁芯的刚性。在上述说明中，令层叠铁芯的错开角度为槽距角的2倍的角度，从图15的矢量图形可知，只要是槽距角的6倍的倍数以外的角度就能够消除磁通量的三相不平衡。
[0067]此外，考虑如图18所示那样使图15的矢量沿逆时针方向旋转30度后的矢量、旋转60度后的矢量、旋转90度后的矢量、旋转120度后的矢量、旋转150度后的矢量，通过将它们重合能够将分割引起的影响与上述3层的情况相比进一步分散于整周(分散后的U、V、W相的圆圈的数量均为32个)。在产生这样的矢量的定子结构，如图19所示那样将层叠铁芯在旋转轴方向上层叠6层，将第2层层叠铁芯202相对于第I层层叠铁芯201在逆时针方向上错开槽距角(360/48 = 7.5度)，将第3层层叠铁芯203相对于第2层层叠铁芯202在逆时针方向上错开槽距角(360/48 = 7.5度)，将第4层层叠铁芯204相对于第3层层叠铁芯203在逆时针方向上错开槽距角(360/48 = 7.5度)，将第5层层叠铁芯205相对于第4层层叠铁芯204在逆时针方向上错开槽距角(360/48 = 7.5度)，将第6层层叠铁芯206相对于第5层层叠铁芯205在逆时针方向上错开槽距角(360/48 = 7.5度)，并将它们在旋转轴方向上连结(图19的槽距角相当于图15的矢量图的30度)。通过采用这样的结构，与上述3层的情况相比能够进一步提高磁通量的三相平衡的鲁棒性，能够进一步提高定子铁芯的刚性。在上述说明中，令层叠铁芯的错开角度为槽距角，从图15的矢量图形可知，只要是槽距角的3倍的倍数以外的角度就能够消除磁通量的三相不平衡。
[0068]图20是表示将本发明的第一实施方式中的定子铁芯在旋转周向上进行6分割后的定子和转子的结构的旋转轴方向的截面图。图21是受到分割的影响的齿的磁通的矢量图。图22是使分割的影响分散于三相时的齿的磁通的矢量图(定子铁芯旋转轴方向2层)。图23是产生图22的矢量的定子结构的俯视图。图24是使分割的影响分散于三相时的齿的磁通的矢量图(定子铁芯旋转轴方向4层)。图25是产生图24的矢量的定子结构的俯视图。
[0069]在图20中，定子铁芯21构成为将利用冲裁模等冲裁成在旋转周向上成为槽距的8倍区间的电磁钢板在旋转轴方向上层叠后将其整周地配置(定子铁芯成为在旋转周向上进行了 6分割)。
[0070]将矢量图应用于图20的永久磁铁式旋转电机，对与分割位置相邻的齿的编号标注圆圈标记。其结果是，如图21所示，U、V、W相的圆圈的数量均为4个，不产生磁通量的三相不平衡。因此，不产生分割引起的转矩脉动。在这种情况下，与12分割时相同，从磁通量的三相平衡的鲁棒性的观点出发考虑使受到分割的影响的齿进一步分散于整周。在图21的三相平衡的情况下，考虑如图22所示那样使图21的矢量在顺时针方向上旋转60度后的矢量，通过将它们重合能够将分割引起的影响分散于整周(分散后的U、V、W相的圆圈的数量均为8个)。产生这样的矢量的定子结构，如图23所示那样将层叠铁芯在旋转轴方向上层叠2层，将第2层层叠铁芯202相对于第I层层叠铁芯201在逆时针方向上错开槽距角的2倍的角度(360/48X 2=15度)，并将它们在旋转轴方向上连结(图23的槽距角相当于图21的矢量图的30度)。通过采用这样的结构，能够提高磁通量的三相平衡的鲁棒性，进一步，由于定子铁芯背的连结部分散于定子整周，因此能够提高定子铁芯的刚性。此外，考虑如图24所示那样使图21的矢量沿顺时针方向旋转30度后的矢量、旋转60度后的矢量、旋转90度后的矢量，通过将它们重合能够将分割引起的影响与上述2层的情况相比进一步分散于整周(分散后的U、V、W相的圆圈的数量均为16个)。在产生这样的矢量的定子结构，如图25所示那样将层叠铁芯在旋转轴方向上层叠4层，将第2层层叠铁芯202相对于第I层层叠铁芯201在逆时针方向上错开槽距角(360/48 = 7.5度)，将第3层层叠铁芯203相对于第2层层叠铁芯202在逆时针方向上错开槽距角(360/48 = 7.5度)，将第4层层叠铁芯204相对于第3层层叠铁芯203在逆时针方向上错开槽距角(360/48 = 7.5度)，并将它们在旋转轴方向上连结(图25的槽距角相当于图21的矢量图的30度)。通过采用这样的结构，与上述2层的情况相比能够进一步提高磁通量的三相平衡的鲁棒性，能够提高定子铁芯的刚性。
[0071]图26是表示将本发明的第一实施方式中的定子铁芯在旋转周向上进行4分割后的定子和转子的结构的旋转轴方向的截面图。图27是受到分割的影响的齿的磁通的矢量图。图28是使分割的影响分散于三相时的齿的磁通的矢量图(定子铁芯旋转轴方向3层)。图29是产生图28的矢量的定子结构的俯视图。图30是使分割的影响分散于三相时的齿的磁通的矢量图(定子铁芯旋转轴方向6层)。图31是产生图30的矢量的定子结构的俯视图。图32是使分割的影响分散于三相时的齿的磁通的矢量图(定子铁芯旋转轴方向12层)。图33是产生图32的矢量的定子结构的俯视图。
[0072]在图26中，定子铁芯21构成为将利用冲裁模等冲裁成在旋转周向上成为槽距的12倍区间的电磁钢板在旋转轴方向上层叠后将其配置成整周(定子铁芯成为在旋转周向上进行了 4分割)。
[0073]将矢量图应用于图26的永久磁铁式旋转电机，对与分割位置相邻的齿的编号附加圆圈标记。其结果是，如图27所示，U、W相的圆圈的数量均为4个，与此相对，V相为O个，由于磁通量的三相不平衡而产生转矩脉动。
[0074]在图27的三相不平衡的情况下，考虑如图28所示那样使图27的矢量沿逆时针方向旋转120度后的矢量、旋转240度后的矢量，通过将它们重合能够将分割引起的影响均等地分散于U、V、W相(分散后的U、V、W相的圆圈的数量均为8个)。在产生这样的矢量的定子结构，如图29所示那样将层叠铁芯在旋转轴方向上层叠3层，将第2层层叠铁芯202相对于第I层层叠铁芯201在逆时针方向上错开槽距角的4倍的角度(360/48 X4 = 30度)，将第3层层叠铁芯203相对于第2层层叠铁芯202在逆时针方向上错开槽距角的4倍的角度(360/48 X 4 = 30度)，并将它们在旋转轴方向上连结(图29的槽距角相当于图27的矢量图的30度)。通过采用这样的结构，能够避免分割引起的转矩脉动的产生，进一步，由于定子铁芯背的连结部分散于定子整周，因此能够提高定子铁芯的刚性。在上述说明中，令层叠铁芯的错开角度为槽距角的4倍的角度，从图27的矢量图形可知，只要是槽距角的4倍的倍数且12倍的倍数以外的角度就能够消除磁通量的三相不平衡。
[0075]此外，考虑如图30所示那样使图27的矢量沿逆时针方向旋转60度后的矢量、旋转120度后的矢量、旋转80度后的矢量、旋转240度后的矢量、旋转300度后的矢量，通过将它们重合能够将因分割而引起磁通量减少的影响与上述3层的情况相比进一步分散于整周(分散后的U、V、W相的圆圈的数量均为16个)。在产生这样的矢量的定子结构，如图31所示那样将层叠铁芯在旋转轴方向上层叠6层，将第2层层叠铁芯202相对于第I层层叠铁芯201在逆时针方向上错开槽距角的2倍的角度(360/48 X 2 = 15度)，将第3层层叠铁芯203相对于第2层层叠铁芯202在逆时针方向上错开槽距角的2倍的角度(360/48X2 = 15度)，将第4层层叠铁芯204相对于第3层层叠铁芯203在逆时针方向上错开槽距角的2倍的角度(360/48 X 2 =
15度)，将第5层层叠铁芯205相对于第4层层叠铁芯204在逆时针方向上错开槽距角的2倍的角度(360/48 X 2= 15度)，将第6层层叠铁芯206相对于第5层层叠铁芯205在逆时针方向上错开槽距角的2倍的角度(360/48 X 2 = 15度)，并将它们在旋转轴方向上连结(图31的槽距角相当于图27的矢量图的30度)。通过采用这样的结构，与上述3层的情况相比能够进一步提高磁通量的三相平衡的鲁棒性，能够进一步提高定子铁芯的刚性。在上述说明中，令层叠铁芯的错开角度为槽距角的2倍的角度，从图27的矢量图形可知，只要是槽距角的2倍的倍数且6倍的倍数以外的角度就能够消除磁通量的三相不平衡。此外，如图32所示那样除图27的矢量以外还考虑11种模式的矢量，通过将它们重合能够将分割引起的影响与上述6层的情况相比进一步分散于整周(分散后的U、V、W相的圆圈的数量均为32个)。产生这样的矢量的定子结构，如图33所示那样将层叠铁芯在旋转轴方向上层叠12层，将各层层叠铁芯每I层在逆时针方向上错开槽距角(360/48 = 7.5度)并将它们在旋转轴方向上连结(图33的槽距角相当于图27的矢量图的30度)。通过采用这样的结构，与上述6层的情况相比能够进一步提高磁通量的三相平衡的鲁棒性，能够进一步提高定子铁芯的刚性。在上述说明中，令层叠铁芯的错开角度为槽距角，从图27的矢量图形可知，只要是槽距角的倍数且是3倍的倍数以外的角度就能够消除磁通量的三相不平衡。
[0076]在3分割、2分割中也能够利用上述的观点消除磁通量的三相不平衡。
[0077]此外，考虑上述定子铁芯的旋转周向的分割部的空隙宽度在各部分参差不齐的情况。在这种情况下，由于分割引起的齿的磁通量的减少量在各齿不同，所以不能完全消除磁通量的三相不平衡，但是与现有结构相比能够获得降低分割引起的转矩脉动的效果。
[0078](实施例2)
[0079]使用图34对本发明的第二实施方式的永久磁铁式旋转电机的结构进行说明。
[0080]图34是表示本发明的第二实施方式的定子的概略结构的展开图。
[0081]在图34中，定子铁芯21将铁芯背23和齿24在径向上分割，将上述铁芯背在旋转周向上相邻的齿间的大致中央部分分割。通过采用这样的结构，铁芯背的旋转周向上的分割位置和齿的径向上的分割位置不重叠，能够使在与铁芯背的旋转周向上的分割位置相邻的齿同等程度地受到磁通量减少的影响，能够提供磁通量的三相平衡的鲁棒性。进一步，能够实现电磁钢板的材料的成品率改善和线圈占空系数的提高。
[0082](实施例3)
[0083]使用图35对本发明的第三实施方式的永久磁铁旋转电极的结构进行说明。
[0084]在图35中，定子铁芯构成位将利用冲裁模等冲裁成在旋转周向上成为槽距的12倍区间的电磁钢板在旋转轴方向上层叠后将其整周地配置(定子铁芯成为在旋转周向上进行了 4分割)。将上述层叠铁芯在旋转轴方向上层叠3层，将第2层层叠铁芯202相对于第I层层叠铁芯201在逆时针方向上错开槽距角的4倍的角度(360/48 X4 = 30度)，将第3层层叠铁芯203相对于第2层层叠铁芯202在逆时针方向上错开槽距角的4倍的角度(360/48 X 4 = 30度)，并将它们在旋转轴方向上连结。进一步，将上述层叠铁芯201?203在第4?6层也同样地配置并在旋转轴方向上连结。通过采用这样的结构，与上述仅3层的情况相比能够进一步提高磁通量的三相平衡的鲁棒性，能够进一步提高定子铁芯的刚性。此外，上述定子铁芯也可以按每一个电磁钢板在旋转周向上错开槽距角的倍数的角度并在旋转轴方向上将它们连结。通过采用这样的结构，与上述结构相比能够进一步提高磁通量的三相平衡的鲁棒性，能够进一步提尚定子铁芯的刚性。
[0085]使用图36对具有本发明的永久磁铁式旋转电机的升降装置的结构进行说明。
[0086]图36是表示具有本发明的永久磁铁式旋转电机的升降装置的结构的径向的截面图。
[0087]在图36中，定子2通过铁芯背23由螺栓120在旋转轴方向上固定于构架5，转子3由螺栓在旋转轴方向上固定于旋转体201，上述旋转体通过轴承6安装于上述构架。在上述转子，在旋转轴方向上连接有用于进行永久磁铁式旋转电机的控制的编码装置7。上述旋转体包括:用于承接配置在外周侧的制动器202的制动靴(shoe，蹄)的制动鼓203和用于向缆绳传递力的绳轮(sheaVe)204。上述构架被固定在升降路内的设备底座或建筑物最上层的设备机房的设备底座。通过采用这样的结构，能够降低电梯的轿厢的振动引起的转矩脉动，能够获得好的乘坐心情。
[0088]在以上的实施例中对内转型的永久磁铁式旋转电机进行了说明，在外转型的永久磁铁式旋转电机中也能够获得同样的效果。
[0089]工业上的可利用性
[0090]以下对本发明的永久磁铁式旋转电机和具有它的电梯装置进行了说明，本发明能够应用于要求高转矩和低转矩脉动的伺服压力机用永久磁铁式旋转电机。
[0091]附图标记的说明
[0092]I 永久磁铁式旋转电机
[0093]2 定子
[0094]3 转子
[0095]4 气隙
[0096]5 构架
[0097]6 轴承
[0098]7 编码器
[0099]21定子铁芯
[0100]22 线圈
[0101]23铁芯背
[0102]24 齿
[0103]25 槽
[0104]201定子铁芯第I层
[0105]202定子铁芯第2层
[0106]203定子铁芯第3层
[0107]204定子铁芯第4层
[0108]205定子铁芯第5层
[0109]206定子铁芯第6层
[0110]207定子铁芯第7层
[0111]208定子铁芯第8层
[0112]209定子铁芯第9层
[0113]210定子铁芯第10层
[0114]211定子铁芯第11层
[0115]212定子铁芯第12层
[0116]31转子铁芯
[0117]32永久磁铁
[0118]120螺栓
[0119]201旋转体
[0120]202制动器
[0121]203制动鼓
[0122]204绳轮
【主权项】
1.一种永久磁铁式旋转电机，其是P极S槽的永久磁铁式旋转电机，具有构架、固定于所述构架的定子和在所述定子的径向上隔着气隙相对设置的转子，所述定子具有定子铁芯和线圈，所述转子具有转子铁芯和磁铁，所述定子铁芯在外周侧具有环状的铁芯背，从所述铁芯背向内周方向形成齿，在所述齿集中地卷绕有线圈，所述永久磁铁式旋转电机的特征在于: 所述定子铁芯由将冲裁成在旋转周向上成为槽距的3倍以上、S/2倍以下的区间的电磁钢板以任意单位长度在旋转轴方向上层叠而成的层叠铁芯构成整周，并在旋转轴方向上堆叠D层所述层叠铁芯，相对于第I层层叠铁芯将第2层以后的层叠铁芯每I层在旋转周向上错开槽距倍数的角度E在旋转轴方向上将所述层叠铁芯连结，所述D和E是使因定子铁芯在旋转周向上的分割而产生的齿的磁通量减少的影响分散于三相的值。2.如权利要求1所述的永久磁铁式旋转电机，其特征在于: 所述D和E是使因定子铁芯在旋转周向上的分割而产生的齿的磁通量减少的影响在三相大致均等地分散的值。3.如权利要求1或2所述的永久磁铁式旋转电机，其特征在于: 所述定子铁芯在径向上分割铁芯背和齿，在旋转周向上相邻的齿间的大致中央部分割所述铁芯背。4.如权利要求1?3中任一项所述的永久磁铁式旋转电机，其特征在于: 所述定子铁芯由冲裁成在旋转周向上成为槽距的3倍以上、S/2倍以下的区间的电磁钢板构成整周，并在旋转轴方向上堆叠D片所述电磁钢板，相对于第I片电磁钢板将第2片以后的电磁钢板每I片在旋转周向上错开槽距倍数的角度E在旋转轴方向上连结所述电磁钢板，所述D和E是使因定子铁芯在旋转周向上的分割而产生的齿的磁通量减少的影响分散于三相的值。5.如权利要求4所述的永久磁铁式旋转电机，其特征在于: 所述D和E是使因定子铁芯在旋转周向上的分割而产生的齿的磁通量减少的影响在三相大致均等地分散的值。6.如权利要求1?5中任一项所述的永久磁铁式旋转电机，其特征在于: 在旋转轴方向上连结多个所述定子铁芯。7.如权利要求1?6中任一项所述的永久磁铁式旋转电机，其特征在于: 磁极数P和槽数S的组合的基本单位为1极12槽或14极12槽，设所述磁极数和槽数的组合的基本单位的重复次数为A、定子铁芯的旋转周向的分割数为B、所述分割而得到的铁芯具有的齿的个数为C、定子铁芯的旋转轴方向上的层数为D、定子铁芯的旋转轴方向上的每一层在旋转周向上错开的角度为E、m= {1、2、…}、n = {…、-1、O、1、…}时， C=12A/B， C = 6+12(m-l)的情况下， D = 3、6E = (3/D) (πη±π/3)/Α， C = 6+12(m-l) ±2的情况下， D = 2、4E=(2/D)(Ji/3)n/A， C = 6+12(m-l) ±3的情况下， D = 3E= (3/D) (πη/2±π/6)/Α，C= 12+12 (m-ι)的情况下，D = 3、6、12E=(3/D)(23in±23i/3)/A。8.—种电梯装置，其特征在于:具有权利要求1?7中任一项所述的永久磁铁式旋转电机。
【文档编号】H02K1/18GK105939069SQ201610073086
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年2月2日
【发明人】北村英树, 中津川润之介, 三好努
【申请人】株式会社日立产机系统