专利名称：电动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用由在周向上被分割成多个的转子铁心材料构成的转子
4失心而构成的电动才几。
背景技术：
关于这样的由在周向上被分割成多个的转子铁心材料构成的转子铁 心，公知有专利文献1记载的技术。该专利文献1记载的技术中，这些转 子铁心材料经由结合部而以具有若干间隙的方式相互结合，由此被定位成 圓环状。在该状态下被置于成型模型内，并且在该成型模型内利用基于铁 板制框架和树脂的成型而 一体化。
根据专利文献1记载的技术，在将转子铁心材料设置在成型模具内的 情况下，转子铁心材料经由结合部以具有若干间隙的方式相互结合，故而 能够在成型模具与转子铁心之间隔着间隙而设置在成型模型中。由此，能 够提高操作性。另外，在由树脂成型时，利用树脂的成型压力将转子铁心 向内径侧按压而使转子铁心材料相互间的间隙消失，因此也能够确保尺寸 精度。
但是，在利用专利文献1记载的转子铁心材料构成的转子铁心时，在 转子铁心材料相互之间产生间隙。由此，在转子铁心材料与间隙之间产生 急剧的磁通变化。因此，具有齿槽转矩以及转矩波动增大的问题。
专利文献l:(日本)特开2006-187176号公报
发明内容
本发明的电动机具有如下的结构。
即，电动机，包括定子，其具有定子铁心和巻绕在定子铁心上的线 圈，所述定子铁心具有磁轭以及从磁轭突出的多个齿，在相互邻接的齿之 间形成有齿槽；转子，其具有转子铁心和被转子铁心保持的多个磁极，所 述转子经由间隙与所述齿的端面相对，并且相对于定子旋转自如地被保持。转子铁心由在周向上以规定的分割数被均等地分割的转子铁心材料构成。 将齿槽的数量和磁极的极数的最小公倍数设为N,将齿槽的数量和分割数
的最小公倍数设为M时，使N和M相等。
通过这样的结构，能够得到与 一体地构成转子铁心时相同的齿槽转矩 的特性，故而能够在利用由多个转子铁心材料构成的转子铁心的同时，降 低齿槽转矩以及转矩波动。
图1是表示本发明第一实施方式的电动机的剖面的图2是放大表示构成图1的转子铁心的一个转子铁心材料的局部放大
图3是表示第一实施方式的电动机的转子旋转位置和齿槽转矩的关系
的图4是表示将齿槽数S设为18、将磁极数P设为30的条件下， 一体地 构成电动机的转子铁心时的转子旋转位置和齿槽转矩的关系的图5八是表示1^#]\^(齿槽数8 = 18、磁极数P二30、分割数D-2)时、 转子旋转位置和齿槽转矩的关系的图5B是表示N^M(齿槽数S: 18、磁极数P:30、分割数D-3)时、 转子旋转位置和齿槽转矩的关系的图5C是表示N-M(齿槽数S: 18、磁极数P-30、分割数D-6)时、 转子旋转位置和齿槽转矩的关系的图6A是表示N = M (齿槽数S = 18、磁极数P = 30、分割数D = 10 ) 时、转子旋转位置和齿槽转矩的关系的图6B是表示N = M (齿槽数S = 18、石兹极数P = 30、分割数D = 15 ) 时、转子旋转位置和齿槽转矩的关系的图6C是表示N = M (齿槽数S = 18、磁极数P = 30、分割数D = 30 ) 时、转子旋转位置和齿槽转矩的关系的图7是表示在将齿槽数S设为12、将磁极数P设为20的条件下， 一体 地构成电动机的转子铁心时的转子旋转位置和齿槽转矩的关系的图8八是表示>^^]^(齿槽数8 = 12、磁极数P-20、分割数D-2)时、 转子旋转位置和齿槽转矩的关系的图；图8B是表示N-M(齿槽数S二 12、磁极数P二20、分割数D-4)时、转子旋转位置和齿槽转矩的关系的图9A是表示N = M (齿槽数S = 12、磁极数P = 20、分割数D = 5 )时、转子旋转位置和齿槽转矩的关系的图9B是表示N = M (齿槽数S = 12、磁极数P = 20、分割数D = 10 )时、转子旋转位置和齿槽转矩的关系的图9C是表示N = M (齿槽数S = 12、磁极数P = 20、分割数D = 20 )时、转子旋转位置和齿槽转矩的关系的图IO是表示本发明第二实施方式的电动机的剖面的图11是表示一体地构成外侧转子铁心时的外侧转子旋转位置和齿槽转矩的关系的图12是表示Nout = Mout (外侧齿槽数So = 18、外侧转子的极数Po =30、外侧转子铁心的分割数Do = 5)时、外侧转子的旋转位置和齿槽转矩的关系的图13是表示一体地构成内侧转子铁心时的内侧转子旋转位置和齿槽转矩的关系的图14是表示Nin = Min (内侧齿槽数Si = 18、内侧转子的极数Pi = 30、内侧转子铁心的分割数01 = 5)时、内侧转子的旋转位置和齿槽转矩的关系的图。
附图标记说明
I、 100::旋转轴
II、 111:定子12、 112:磁扼13:齿
14、 114:定子纟失心15:齿槽21:转子
22、 222、 232:磁铁埋设孔23:转子铁心25、 225、 235:永久磁铁26:转子铁心材料113外侧齿
115外侧齿槽
123内侧齿
125内侧齿槽
221外侧转子
223外侧转子铁心
226外侧转子铁心材料
231内侧转子
233内侧转子铁心
236内侧转子铁心材料
具体实施例方式
以下，参照
本发明的实施方式。(第一实施方式)
图1是表示本发明的第一实施方式的电动机的剖面的图。
第一实施方式的电动机具有定子11和转子21。
定子11包括例如用沖床将多片高透磁率薄铁板沖压层叠而成的定子铁心14、和巻绕在定子铁心14上的线圈(未图示)。该定子铁心14具有大致环状的磁轭12、从磁轭12向其外侧方向突出的多个齿13，在相互邻接的齿13之间形成有齿槽15。线圈通过集中缠绕(集中巻巻線fC)巻绕在该定子铁心14上，且收纳在齿槽15中。
转子21包括形成有多个磁铁埋设孔22的转子铁心23、被埋设于各个磁铁埋设孔22的永久磁铁25。为了形成转子21的》兹极而配置有永久磁铁25，该永久石兹4失25 一皮收纳保持于各个石兹铁埋设孔22内。
这样构成的转子21配置在定子11的外侧，并且经由间隙与定子11的齿13前端的端面相对。该转子21经由固定于底面的有底筒状的转子耦合器(未图示)而相对于旋转轴1进行固定，并且相对于定子11旋转自如地被支承。
转子铁心23由多个转子铁心材料26构成。转子铁心材料26具有将转子铁心23在周向上以规定的分割数均等地分割的构造。通过将这样的转子铁心材料26按照分割数组合而形成转子铁心23。在转子铁心材料26与邻接的转子铁心材料26的组合部形成凹凸形状。并且，邻接的转子铁心材料26使凹形状和凸形状相互嵌合而被固定。另夕卜，邻接的转子铁心材料26的组合不限于凹凸形状的嵌合，也可以通过粘接件进行固定。
图2是放大表示构成图1的转子铁心23的一个转子铁心材料26的局部放大图。
第一实施方式的转子铁心23由转子铁心材料26构成，该转子铁心材
在第一实施方式中，定子11的齿槽数S设定为18，转子21的极数P设定为30。另外，转子铁心23由五个转子铁心材料26构成，因此上述分割数D为5。若将齿槽数S和磁极的极数P的最小公倍数设为N，由于齿槽数S为18，磁极数P为30，故而其最小公倍数N为90。另外，若将齿槽数S和分割数D的最小公倍数设为M,由于齿槽数S为18，分割数D为5，故而其最小公倍数M也为90。即，在第一实施方式中，N = M,即N与M相等。
在此，说明第一实施方式中J吏N = M的理由。以下，关于转子旋转位置和齿槽转矩的关系，例举改变转子铁心的齿槽数S、磁极数P以及分割数D时的比较例进行说明。
首先，图3是表示第一实施方式的电动机的转子旋转位置和齿槽转矩的关系的图。即，图3表示齿槽数S为18、磁极数P为30、分割数D为5时、转子旋转位置和齿槽转矩的关系。如图3所示，第一实施方式的电动机在每个齿槽转矩周期，齿槽转矩的最大值以及最小值大致一致。并且，齿槽转矩大致在-0.1N m以上至0.1N m以下之间产生。
接着，图4是表示齿槽数S为18、极数P为30的条件下， 一体地构成电动机的转子铁心时的转子旋转位置和齿槽转矩的关系的图。即，具有图4所示的特性的电动机由于一体地构成转子铁心，故而转子铁心材料的数量为一个，分割数D为1。此时，N与M不相等，但是由于一体地构成转子铁心，故而如图4所示，齿槽转矩被抑制在-0.1N m ~ 0.1N . m的范围内。
接着，对将转子铁心分割成多个并且N和M不相等的情况进行说明。
图5A是表示N^M(齿槽数S^ 18、磁极数P-30、分割数D-2)时、转子旋转位置和齿槽转矩的关系的图。图5B是表示N-M(齿槽数S二 18、磁极数P-30、分割数0 = 3)时、转子旋转位置和齿槽转矩的关系的图。 图5C是表示N^M (齿槽数S: 18、磁极数P-30、分割数D-6)时、转 子旋转位置和齿槽转矩的关系的图。
如图5A 图5C所示，在N-M时，在每个齿槽转矩周期，齿槽转矩 的最大值及最小值变化。并且，产生使齿槽转矩超过-0.1N ' m 0.1N m 的范围的转子的旋转位置。
接着，与第一实施方式同样地，对将转子铁心分割成多个且N和M相 等的情况进行说明。
图6A是表示N = M (齿槽数S = 18、磁极数P = 30、分割数D = 10 ) 时、转子旋转位置和齿槽转矩的关系的图。图6B是表示N = M (齿槽数S =18、磁极数P-30、分割数D-15)时、转子旋转位置和齿槽转矩的关系 的图。图6C是表示N-M (齿槽数S: 18、磁极数P-30、分割数0 = 30) 时、转子旋转位置和齿槽转矩的关系的图。
如图6A 图6C所示，与N-M的情况相比，在^f吏N二M时，以与图 4所示的一体构成转子铁心时产生齿槽转矩相类似的特性而产生齿槽转矩。 即，即使改变分割数D,若N:M，则在每个齿槽转矩周期，齿槽转矩的最 大值以及最小值大致一致。并且，齿槽转矩在-O.lN'm以上至O.lN.m 以下之前产生。即，即使转子的旋转位置改变，N^M时的齿槽转矩也在-0.1N m 0.1N m的范围内。
接着，对将齿槽数S和磁极数P改变成其他个数的情况进行说明。
首先，图7是表示在将齿槽数S设为12、将磁极数P设为20的条件下， 一体地构成电动机的转子铁心时的转子旋转位置和齿槽转矩的关系的图。 即，具有图7所示特性的电动机一体地构成转子铁心，故而转子铁心材料 的数量为一个，分割数D为1。此时，虽然N和M不相等，但是由于一体 地构成转子铁心，故而如图7所示，齿槽转矩处于-0.02N . m 0.02N m 的范围内。
接着，对将转子铁心分割成多个且使N和M不相等的情况进行说明。 图8A是表示N#M(齿槽数S= 12、磁极数P-20、分割数D-2)时、 转子旋转位置和齿槽转矩的关系的图。图8B是表示N^M(齿槽数S二 12、 磁极数P:20、分割数D-4)时、转子旋转位置和齿槽转矩的关系的图。 如图8A及图8B所示，在使N^M时，即使改变齿槽数S和极数P，在每个齿槽转矩的周期，齿槽转矩的最大值以及最小值也改变。并且，产
生使齿槽转矩超过-0.02N m 0.02N m的范围的转子的旋转位置。
接着，对齿槽数S和极数P与一体地构成转子铁心时相同，将转子铁 心分割成多个且使N和M相等的情况进行说明。
图9A是表示N = M (齿槽数S = 12、磁极数P = 20、分割数D = 5 )时、 转子旋转位置和齿槽转矩的关系的图。图9B是表示N = M (齿槽数S = 12、 磁极数P-20、分割数D-IO)时、转子旋转位置和齿槽转矩的关系的图。 图9C是表示N = M (齿槽数S = 12、磁极数P = 20、分割数D = 20 )时、 转子旋转位置和齿槽转矩的关系的图。
如图9A 图9C所示，与使N-M的情况相比，在使N-M时，以与 图7所示的一体地构成转子铁心时的齿槽转矩的发生相类似的特性而产生 齿槽转矩。即，即使改变分割数D，若N-M，则在每个齿槽转矩周期，齿 槽转矩的最大值及最小值大致相等。并且，齿槽转矩在-0.02N m 0.02N m 的范围内产生。
如以上说明，本实施方式的电动机由在周向上以规定分割数被均等地 分割的转子铁心材料26构成转子铁心23，并且齿槽数S和磁极的极数P的 最小公倍数N与齿槽数S和分割数D的最小公倍数M相等。因此，在利用 由多个转子铁心材料26构成的转子铁心23的情况下，能够得到与一体地 构成转子铁心时相同的齿槽转矩的特性。因此，根据本发明，在具有由多 个转子铁心材料构成的转子铁心的电动机中，能够降低齿槽转矩，另外也 可以降低与齿槽转矩相关的转矩波动。
另外，在本发明第一实施方式的说明中，为了便于说明，使用齿槽数S 为18的定子以及极数P为30的转子进行了说明，但是如上所述，本发明 不限于这样的组合，若为N-M的关系，则齿槽数S、极数P及转子铁心材 料的数量即分割数D的组合也可以是任意数量的组合。
另外，在第一实施方式中，举例说明了在定子11的外侧配置转子21 的结构例，但是也可以在定子11的内侧配置转子21。即，也可以构成为， 定子铁心具有向石兹轭的内侧方向突出的多个齿，转子在定子的内侧经由间 隙与齿的端面相对。由于齿槽转矩关系到定子与转子之间的气隙部的磁导 和磁通势，故而若齿槽数S、磁极数P以及分割数D的组合相同，则认为 会产生同样的模式的齿槽转矩。
10(第二实施方式) 接着，使用附图对本发明的第二实施方式进行说明。 图IO是表示本发明第二实施方式的电动机的剖面的图。
第二实施方式的电动机具有定子111、外侧转子221以及内侧转子231。 定子111包括例如用沖床将多片高透磁率薄铁板冲压层叠而成的定子 铁心114、和巻绕在定子铁心114上的线圈(未图示)。该定子铁心114具 有大致环状的磁轭112、从磁轭112向其外侧方向突出的多个外侧齿113 以及从》兹轭112向内侧方向突出的多个内侧齿123。另外，定子铁心114在 相互邻接的外侧齿113之间形成有外侧齿槽115，在相互邻接的内侧齿123 之间形成有内侧齿槽125。另外，在定子铁心114上巻绕线圈的缠绕方式可 以是环形方式、集中缠绕方式、分布缠绕方式中的任一种。
外侧转子221包括形成有多个》兹铁埋设孔222的外侧转子铁心223、 埋设在各个^t铁埋设孔222的永久^f兹铁225。内侧转子231包括形成有多 个磁铁埋设孔232的内侧转子铁心233、埋设在各个》兹铁埋设孔232中的永 久磁铁235。永久磁铁225以及永久磁铁235用于形成各自的转子的磁极而 配置。
另外，外侧转子221和内侧转子231相互结合。该结合方法既可使用 粘接剂和螺栓等，也可以利用树脂进行模制。并且，外侧转子221以及内 侧转子231经由这样的粘接剂等、模制剂等而与旋转轴100结合。
外侧转子221经由间隙与外侧齿113外周面的前端的端面相对。另夕卜， 内侧转子231经由间隙与内侧齿123内周面的前端的端面相对。并且，外 侧转子221以及内侧转子231相对于定子111旋转自如地被支承。
第二实施方式的外侧转子铁心223以及内侧转子铁心233分别由多个 转子铁心材料构成。与第一实施方式同样地，转子铁心材料在各自的转子 铁心中具有在周向上以规定的分割数被均等地分割的结构。通过以分割数 组合这样的转子铁心材料而形成转子铁心。
如图10所示，外侧转子铁心223由外侧转子铁心材料226构成，外侧 转子铁心材料226以各自等间隔的方式在周向上按照规定的分割数被分割 成五份。内侧转子铁心233由内侧转子铁心材料236构成，内侧转子铁心 材料以各自等间隔的方式在周向上按照规定的分割数被分割成五份。
另外，在第二实施方式中，定子lll的外侧齿槽数So设定为18,外侧转子221的极数Po设定为30。外侧转子铁心223由五个外侧转子铁心材料 226构成，故而外侧转子铁心223的分割数Do为5。因此，若将外侧齿槽 数So和外侧石兹极的极数Po的最小公倍数设为Nout,则外侧齿槽数So为 18,极数Po为30，故而其最小公倍数Nout为90。另外，若将外侧齿槽数 So和分割数Do的最小公倍数设为Mout，由于外侧齿槽数So为18,分割 数Do为5，故而其最小公倍数Mout也为90。即，在第二实施方式中，Nout =Mout, Nout与Mout相等。
另外，在第二实施方式中，定子111的内侧齿槽数Si设定为18,内侧 转子231的极数Pi设定为30。另外，内侧转子铁心233的分割数Di为5。 因此，若将内侧齿槽数Si和内侧磁极的极数Pi的最小公倍数设为Nin，则 其最小公倍数Nin为90。另外，若将内侧齿槽数Si和分割数Di的最小公 倍数设为Min,则其最小公倍数Min也为90。即，在第二实施方式中，Nin =Min， Nin与Min相等。
在此，在第二实施方式中对Nout = Mout、以及Nin = Min的理由进行 说明。以下，关于转子旋转位置和齿槽转矩的关系，边例举比较例边进行 说明。
首先，在第二实施方式中说明使Nout = Mout的理由。 图11是表示一体地构成外侧转子铁心时的外侧转子旋转位置和齿槽转 矩的关系的图。
另外，图12是表示Nout = Mout (外侧齿槽数So = 18、外侧转子221 的极数Po = 30、外侧转子铁心222的分割数Do = 5 )时、外侧转子的旋转 位置和齿槽转矩的关系的图。
图11及图12所示的齿槽转矩将由内侧转子产生的齿槽转矩设为0而 进行测定。
如图12所示，在使Nout = Mout的情况下，以与图ll所示的一体构成 外侧转子铁心时的齿槽转矩的产生相类似的特性而产生齿槽转矩。即，在 每个齿槽转矩的周期，齿槽转矩的最大值以及最小值大致一致。齿槽转矩 在-0.1N . m以上至0.1N m以下的范围内产生。
接着，对第二实施方式中使Nin = Min的理由进行说明。 图13是表示一体地构成内侧转子铁心时的内侧转子旋转位置和齿槽转 矩的关系的图。另外，图14是表示Nin = Min (内侧齿槽数Si= 18、内侧转子的极数 Pi = 30、内侧转子铁心的分割数Di-5)时、内侧转子的旋转位置和齿槽转 矩的关系的图。
图13及图14所示的齿槽转矩是将由外侧转子产生的齿槽转矩设为0 而测定的。
如图14所示，在是Nin:Min的情况下，以与图13所示的一体构成内 侧转子铁心时的齿槽转矩的产生相类似的特性而产生齿槽转矩。即，在每 个齿槽转矩的周期，齿槽转矩的最大值以及最小值大致一致。齿槽转矩在 -0.1N m以上至0.1N m以下的范围内产生。
如以上说明，第二实施方式的电动机，外侧转子铁心223由在周向上 以规定分割数Do被均等地分割的外侧转子铁心材料226构成，内侧转子 223由在周向上以规定分割数Di被均等地分割的内侧转子铁心材料236构 成。将外侧齿槽数So和外侧磁极的极数Po的最小公倍数设为Nout,将外 侧齿槽数So和外侧转子铁心的分割数Do的最小公倍数设为Mout，将内侧 齿槽数Si和内侧磁极的极数Pi的最小公倍数设为Nin,将内侧齿槽数Si 和内侧转子铁心的分割数Di的最小公倍数设为Min时，至少使Nout与MOut 相等、或使Nin与Min相等而设定。因此，相对于定子，即使在其外侧以 及内侧配置由多个转子铁心材料构成的转子铁心时，也能够得到与一体地 构成转子铁心时相等的齿槽转矩的特性。因此，在本发明第二实施方式中， 在具有由多个转子铁心材料构成的转子铁心的电动机中，能够降低齿槽转 矩，并且能够降低与齿槽转矩关联的转矩波动。
另外，在第二实施方式的说明中，为了便于说明，使用齿槽数So、 Si 为18的定子以及极数Po、 Pi为30的转子进行了说明，但如上所述，本发 明不限于上述组合，只要是至少Nout = Mout或Nin = Min的关系，则齿槽 数So、 Si、极数Po、 Pi以及转子铁心材料的数量即分割数Do、 Di的组合 也可以是任意数量的组合。
产业上的可利用性
本发明的电动机能够降低齿槽转矩以及转矩波动，作为利用由在周向 上被分割的转子铁心材料构成的转子铁心而构成的电动机等是有用的。
权利要求
1.一种电动机，包括定子，其具有定子铁心和卷绕在所述定子铁心上的线圈，所述定子铁心具有磁轭以及从所述磁轭突出的多个齿，在相互邻接的所述齿之间形成有齿槽；转子，其具有转子铁心和被所述转子铁心保持的多个磁极，所述转子经由间隙与所述齿的端面相对，并且相对于所述定子旋转自如地被保持，所述转子铁心由在周向上以规定的分割数被均等地分割的转子铁心材料构成，将所述齿槽的数量和所述磁极的极数的最小公倍数设为N，将所述齿槽的数量和所述分割数的最小公倍数设为M时，使所述N和所述M相等。
2. 如权利要求1所述的电动机，其中，所述定子铁心具有向所述石兹轭 的外侧方向突出的所述多个齿，
3. 如权利要求1所述的电动机，其中，所述定子铁心具有向所述磁轭 的内侧方向突出的所述多个齿，所述转子在所述定子的内侧经由间隙与所述齿的端面相对。
4. 如权利要求1所述的电动机，其中，所述定子铁心具有向所述磁轭的外侧方向突出的多个外侧齿、和向所 述》兹辄的内侧方向突出的多个内侧齿，在相互邻接的所述外侧齿之间形成 外侧齿槽，在相互邻接的所述内侧齿之间形成内侧齿槽，所述转子具有外侧转子和内侧转子，所述外侧转子具有外侧转子铁心以及被所述外侧转子铁心保持的多个并且相对于所述定子旋转自如地被保持，所述内侧转子具有内侧转子铁心以及被所述内侧转子铁心保持的多个并且相对于所述定子旋转自如地被保持，所述外侧转子铁心由在周向上以规定分割数被均等地分割的外侧转子 铁心材料构成，所述内侧转子铁心由在周向上以规定的分割数被均等地分割的内侧转 子铁心材料构成，将所述外侧齿槽的数量和所述外侧转子的磁极的极数的最小公倍数设 为Nout,将所述外侧齿槽的数量和所述外侧转子铁心的所述分割数的最小公倍数设为Mout,并且将所述内侧齿槽的数量和所述内侧转子的磁极的极 数的最小公倍数设为Nin，将所述内侧齿槽的数量和所述内侧转子铁心的所 述分割数的最小公倍数设为Min时，至少使所述Nout和所述Mout相等或 使所述Nin和所述Min相等。
全文摘要
一种电动机，包括具有定子铁心(14)的定子(11)，该定子铁心(14)具有磁轭(12)以及从磁轭(12)突出的多个齿(13)，在相邻的齿(13)之间形成有齿槽(15)；转子(21)，其具有转子铁心(23)以及形成多个磁极的永久磁铁(25)，经由间隙与齿(13)的端面相对，转子铁心(23)由在周向上以规定的分割数被均等地分割的转子铁心材料(26)构成，将齿槽(15)的数量和磁极的极数的最小公倍数设为N，将齿槽(15)的数量和分割数的最小公倍数设为M时，使N与M相等。
文档编号H02K21/16GK101682243SQ20088001735
公开日2010年3月24日 申请日期2008年4月3日 优先权日2007年5月31日
发明者吉川佑一, 虎 李, 村上浩 申请人:松下电器产业株式会社