永磁体型同步电动机及其制造方法

专利名称：永磁体型同步电动机及其制造方法
技术领域：
本发明涉及有助于减少嵌齿转矩的永磁体型同步电动机以及用 于制造这种电动4几的方法。
背景技术：
在内转子型永磁体型同步电动机中的嵌齿转矩包括转矩中的脉 动分量，在没有电流送入绕组的时刻，当磁体转子由外部驱动转动时， 其在定子铁心的齿和磁体转子(转子)之间产生，并且在理论上只出 现转子磁体的磁极的数量2p和定子铁心的齿(槽)的数量z的最小公 倍数的阶数(见非专利文件1)。不过，这个理论限制于转子(主要 是磁体)和定子铁心的形状与材料性能是均匀的，并相对于极数和槽 数被完全对称地制造的情况。
不过，因为在实际的电机中，极数和槽数脱离对称的性能，特别 是在批量生产的领域，在许多情况下出现大幅值的具有低于最小公倍 数的阶数的嵌齿转矩的分量。嵌齿转矩的增加对于产品的性能具有大 的影响，这是因为，对于伺服电动机，会引起位置精度的变劣，而对 于汽车的动力操纵，会引起对电动机的操纵感觉变差。
回到转矩产生的原理，对转矩中的脉动分量的产生机理给予解 释。转矩和磁通密度相关，在磁通容易通过的情况下，转矩增加。磁 通通过的容易程度被称为磁导(磁阻的倒数)，转矩和磁导的平方成 正比。因而，当磁导改变时，便产生嵌齿转矩。在作为产生磁通的源的磁体涉及不均匀的分布并且对称性能和极数不一致的情况下，这些 被在定子侧检测，并出现其阶数和槽的数量一致的并具有其较高阶的 分量的脉动。较高阶的分量由较高的谐波分量构成，其不均勻的成分 不一定作近似正弦变化使然。
因为主》兹通从》兹体通过空气再从定子《失心的齿通过后/P兹辄返回 磁体，所通过的材料被分成两个。 一个是在转子和定子之间存在的空 气，另一个是构成铁心的磁本体。近年来，在许多情况下使用轧制的 平的磁钢片和带的层叠体作为这种磁本体，轧制的平的磁钢片和带的 磁特性经常引起问题。在主磁通的通量涉及不均匀的分布以及对称特 性和槽数不一致的情况下，这些在转子侧上被感知，并出现具有和极 数一致的阶数以及其较高阶的分量的脉动。
为了使磁通通过，表示磁通通过的容易度的导磁率fl在空气中是 恒定的，因此由于气隙长度的改变而出现在空气中的磁通数量的改变。 对通过转子磁体和定子齿而运动的主磁通具有影响的物理量大致被分 为两类， 一类是表示在转子磁体的外径和定子齿之间的最短的距离的 间隙(称为气隙)，另一类是相邻的定子齿之间的间隙(一般称为开 口宽度)。当气隙由转子的外径形状和定子的内径形状决定时，定子 的内径形状在许多情况下会引起问题。
此外，在为了便于绕制处理的情况下，使用一种方法代替由基本 上圆形的 一体铁心制造定子铁心，其中铁心被部分地或全部地被分割 在齿之间，具有微小的间隙，当被分割的部分被连接在一起则构成隙 距。
此外，在铁心被部分地分割并在绕制之后被连接的情况下，为了 连接处理的方便，在一些情况下使一部分和其余的部分不同，从而产 生了在结构上的不均匀。
还有，由于各种因素以及在同一个铁心中的不均匀的分布，由磁 本体例如轧制的平的磁钢片和带制成的铁心在许多情况下产生各个不
同的导磁率。产生各个差异的一个因素是作为铁心材料的轧制的平的 磁钢片和带的成分(等级)。此外，在同一个铁心上产生差异的一个因素是由于由冲制铁心的形状的方法而获得的铁心的特定部分中的不 同的导磁率，这是由于在例如轧制的平的磁钢片和带的轧制方向和与 之垂直的方向之间的磁特性的差异(磁各向异性)。此外，当轧制的 平的磁钢片和带借助于金属模的利刃沖制时，由利刃施加的力引起齿 端面上的导磁率的劣化，以及用于固定层叠体的凹凸部分的装配处理 (被称为填缝)引起被填缝的部分及其相邻的部分的劣化。
此外，在许多情况下采用在定子铁心的外周边上固定一个框架以 便把铁心固定到支撑着轴承的托架上的制造工艺，以便阻止由于在转 动的转子和定子之间产生的力矩使定子运动，但是由框架施加到定子 铁心的外周边上的力不仅对定子铁心的外周边的附近具有影响，在那 里不通过如此之多的磁通，而且对齿附近具有影响，其构成主要的通 路，使得导致轧制的平的磁钢片和带的磁特性的劣化和齿的移动，因 而改变定子铁心的内径的形状。
除非在理想情况下对于极数和槽数而言间隙和磁特性被均匀地 构成，便产生较低阶的嵌齿转矩。
如上所述，由于磁体的侧部的不均匀，产生和槽数Z—致的阶数 的嵌齿转矩，由于多种因素例如气隙的不均匀、开口宽度的不均匀、 隙距的不均匀、关于轧制的平的磁钢片和带的磁各向异性的磁特性的 分布、由于冲制、填缝和框架中的应力而导致的导磁率的局部劣化而 产生的磁特性的分布、分裂的铁心的隙距的不均匀的分布、接头的结
构的不均匀等，产生其阶数和极的数量2p—致的嵌齿转矩。
由于在大量生产中由于提高产量的制造方法或者由于在制造过 程中加工精度的限制，在实际的电动机中，这些因素的产生是不可避免的。
注意到这些制造方法，进行了旨在减少嵌齿转矩的试验。例如， 为了获得均匀的气隙，JP-A-2001-218429 (见专利文件l)提出了确 保内径的圆度的措施，其中借助于当要把定子利用压力装配到框架中 时，在铁心的外周边和内周边上均勻地施加压力以对其进行固定。在 JP-A-09 - 23687 (见专利文件2)中，借助于从齿的中心角移动磁各向异性的方向，试图减小由于磁各向异性而引起的嵌齿转矩。
此外，在JP-A-2001 - 95199中(见专利文件3)，通过使框架的 厚度保持尽可能均匀，以均匀地保持由框架给予定子的力，并阻止定 子的内径形状发生非均匀的改变，试图阻止嵌齿转矩的增加。在 JP-A-2001 - 258225 (见专利文件4 )和JP-A-2002 - 272074 (见专利 文件5)中，考虑到填缝的影响，提出了由于限制被填缝的部分的数 量的措施。此外，在JP-A-06-52346 (见专利文件6)中，这样制造层 叠体，使得以基本上相等的间隔沿周向设置接缝，借以试图解决由接 缝导致的磁通的不均匀问题。
本申请的发明人研究了在具有比磁极的数量2p和定子的槽数z
的最小公倍数较小的脉动数量的嵌齿转矩当中具有和极数2p相同的
阶数的分量，并且澄清了这是在许多情况下，在大量生产中制造的
产品，由于至少两个或多个因素而产生的包括幅值和相位的嵌齿转矩
波形的叠加而出现的。因而，获得了一个基本的理解，即，如现有技 术中那样只注意到一种特性而采取措施不足以足够地减少嵌齿转矩，
并且对于单个的特性采取的措施，例如试图使圆度接近于零不能精确 地实现一个完全理想的状态。特别是，对于在大量生产中制造的实际 的电动机，不考虑加工精度难于无限制地使嵌齿转矩接近于零。这就 是说，需要一种技术，其中最终掌握由加工精度引起的嵌齿转矩，并 且在制造过程的最后阶段测量的嵌齿转矩被消除而成为零。
非专利文件1: Materials of workshop of rotation machinery of Electric Appliance Society RM-03-152 (2003)
专利文件1: JP-A-2001 - 218429
专利文件2: JP-A-09 - 23687
专利文件3: JP-A-2001 - 95199
专利文件4: JP-A-2001 - 258225
专利文件5: JP-A-2002 - 272074
专利文件6: JP-A-06 - 52346
本发明要解决的问题在永磁体型同步电动机中，由于各种因素的综合叠加，例如气隙 的不均匀、开口宽度的不均匀、隙距的不均匀、关于轧制的平的磁钢 片和带的磁各向异性的磁特性的分布、由于冲制、填缝和框架中的应 力而导致的导磁率的局部劣化而产生的磁特性的分布、分裂的铁心的 隙距的不均匀的分布、接头的结构的不均匀等，产生其阶数和极的数
量2p相同的嵌齿转矩。在这种情况下，需要注意不仅包括幅值而且包 括相位的嵌齿转矩波形的叠加，因而除去采取补偿措施以分离和正确 地估计各个因素之外，其中幅值否定其它的特性并被明显地减小，并
且为了减小各个幅值，需要采取消除措施，使得作为叠加的结果而出 现的嵌齿转矩因此而接近于零。

发明内容
本发明便是为了解决上述问题而想出的，其目的在于提供一种永 磁体型的同步电动机，其中借助于分开嵌齿转矩的合成的各个因素， 并采取彻底的措施，在实验制造阶段减少引起大的幅值的原因，并调 节对特性的处理，其中相位控制是可能的，其中为了制造方便，幅值 不能被减小，以便消除幅值，具有阶数和磁体的极数2p相同的脉动分 量的嵌齿转矩被无限制地减小接近于零，并提供一种用于制造这种同 步电动机的方法。
本发明包括具有z个槽的定子(z是自然数)，其上设置有线圏， 具有2p (p是自然数)个极的永磁体并被插入所述定子的环形铁心内 的转子，以及框架，其在定子的外周边的N个位置(N是自然数)利 用比其它部分大的力施加压力。特别是，在收缩装配和模制处理的情 况下，可以利用一个框架，其外部形状不是圆环面，而基本上是方形 的，以便具有一种厚度分布，并且在框架的形状基本上是圆环面的情 况下，部分地添加加压部件，例如垫片等，以构成N个加压区域。在 框架的外形不是大致的圆环并且加压点的数量小于N的情况下，添加 加压部件，以增加加压点的数量。在^f吏用加压作用或加压部件的情况 下，构成一种能够调节加压的区域和加压作用的程度的机构。
7在直到框架的安装的处理中，在一个或几个位置作用于识别定子 的各个齿或槽的标记，被设置一个参考位置。在采用分裂的铁心而包 括被连接的接缝的情况下，接缝可以作为参考位置。
在试验制造阶段，关于具有和极数2p相同的阶数并由定子引起 的分量的嵌齿转矩，产生的状态利用特征被分离，并在制造处理中在 框架安装之前通过测量无框架的定子的嵌齿转矩，或者测量定子的嵌 齿转矩被掌握，在所述定子上通过实验安装其形状具有高的精度的并 经受过由框架施加的应力的尽可能小的影响的环形铁心。
在往定子上安装框架的处理中，其特征在于，在定子的参考位置 和框架上的N个位置的加压区域之间的位置关系根据数量N和一个角 度被确定之后进行固定，其在框架安装之前消除嵌齿转矩的状态。在 参考位置和加压点之间的角度根据数据被确定，其中在框架安装之前离。
本发明的优点
按照本发明，能够获得一种永磁体型同步电动机，其中通过在定 子上给出一些预定的位置，可归于定子的非均匀性、由应力引起的磁 特性的非均匀性、由应力引起的内径上的气隙、开口宽度以及隙距的 位移的嵌齿转矩被消除，以便减少全部的嵌齿转矩。


图1表示按照本发明的实施例1的垂直于定子轴向的永磁体型同 步电动机的横截面图2表示按照本发明的实施例2的垂直于定子轴向的永磁体型同 步电动机的横截面图3表示按照本发明的实施例3的垂直于定子轴向的永磁体型同 步电动机的横截面图4表示按照本发明的实施例4的垂直于定子轴向的永磁体型同 步电动机的横截面图；图5表示在本发明的实施例4中的沿法线方向的框架的厚度分
布；
图6表示在本发明的实施例5中的铰接型铁心；
图7表示在本发明的实施例5中的铰接型铁心的邻接部分；
图8表示在本发明的实施例5中在铰接型铁心的邻接部分中进行 定位和制造的情况下嵌齿转矩的低阶分量的实际测量的结果；
图9表示按照本发明的实施例6的垂直于定子轴向的永磁体型同 步电动机的横截面图IO是在按照本发明的实施例6的永磁体型同步电动机中在转 子的一个角度嵌齿转矩的测量的结果的例子；
图11表示垂直于按照本发明的实施例7的永磁体型同步电动机 的轴向的横截面图12是在按照本发明的实施例7的永磁体型同步电动机中在转
子的一个角度嵌齿转矩的测量的结果的例子；
图13表示垂直于按照本发明的实施例7的永磁体型同步电动机 的轴向横截面图14是表示按照本发明的实施例8的永磁体型同步电动机的横 向横截面图；以及
图15表示垂直于按照本发明的实施例7的永磁体型同步电动机 的轴向的横截面图。
附图标号说明 1定子铁心 2齿
4框架
5用于固定的螺栓孔 6框架的短轴 7齿中心线
98槽中心线 9正方形对角线 10铰链
11邻接部分(焊接) 12转子 12a轴
12b转子》兹辄 12c磁体 13定子 14加压部件 15铠装框架
具体实施方式
实施例1
图1表示在用于实施本发明的实施例1中的用于装配转子的方 法。在图1中，定子铁心l通过层叠轧制的平的磁钢片和带构成，其 中形成有12个齿2和12个槽3。 一个框架4 (下面称为圆形框架)在 这个例子中被预先确定为环形的，具有垂直于转子转轴(未示出)的 环形的横截面。以180度的角度彼此相对地提供螺栓孔，用于装配转 子和定子。因为框架4被加工成和模具一致，其形状精度基本上和磨 具的相同，其中容纳着定子铁心1的框架4的孔的形状的圆度(内经 的最大直径/最小直径的差)不是如此之高，使得对于某个系列的产品， 具有例如大约120微米的椭圆的形状。
图1示出了直线6，其表示椭圆形的短轴。此外，框架4的外径 形状基本上和内径形状类似，呈椭圆形。因而，框架4沿周向的厚度 基本上是恒定的，并且发现，作为形状测量的结果，用于固定的螺栓 孔5的确位于椭圆的主轴方向。因而，在主轴上框架的厚度被减小一 个等于螺栓孔的直径的数量。
在另一方面，定子铁心1一般通过层叠轧制的平的磁钢片和带的切割部分同时对其填缝来制造，并且定子铁心1的外径例如具有50 微米或更小的圆度，因而在许多情况下，和框架4的形状相比，被认 为是基本上圓形的。
一般地说，当定子铁心l要被插入和固定到框架4的孔中时，不 考虑框架4和定子铁心1沿围绕转子转动轴线的转动方向的位置关系， 但是定子铁心1以选择的位置利用例如收缩装配、挤压装配、模制等 方法被固定到框架4上。
注意到这样的事实，在大多数情况下，框架4的孔在圆度上不如 定子铁心l的外部形状，如上所述，本发明注意到了在固定处理中在 控制沿转动方向的位置关系中的有用性，其中框架4和定子铁心在制 造过程中被装配在一起。
例如，在利用收缩装配把定子铁心固定到框架的情况下，使在正 常温度状态下的定子铁心符合其形状已发生膨胀的框架，并被置于正 常温度下，与此同时，框架的形状收缩，以便加紧定子铁心，此时框 架对定子铁心的最大直径侧施加应力。即，对于其中的孔具有椭圆形 的横截面的框架4和具有基本上圆形截面的定子铁心1,框架4和定 子铁心1在固定处理的初始阶段沿着椭圆的短轴的方向彼此接触。
此外，可以一般地说，框架的厚度越大，在膨胀和收缩时的变形 也越大，并且框架的厚度越大，由框架直接施加到定子铁心侧的最大 外径上的力越大。因而，在这种情况下，在固定中，定子铁心l的应 力成为极值(这种情况下为最大值)的位置相应于和短轴一致的直线 6和定子铁心1的外径相交的位置。在这个实施例中，使定子铁心1 的应力成为极值的位置离定子铁心1的齿2最近。其中因为齿2是偶 数，为了实现这种结构，使和短轴一致的直线6和齿中心线7—致便 足够了，齿中心线7在位于定子铁心1的相对极的齿2之间连接，或 者使得它们的距离最近。
虽然可以设置在数量上相应于齿的总数的一半的齿中心线7，即 多个齿中心线，在位置上和直线6对准的齿中心线7可以是多个齿中 心线7中的一个。在用这种方式定位之后，在保持相互的位置关系的同时把两个元件固定。作为收缩装配的例子，框架4的孔和定子铁心 1的外部形状首先在环境温度TO下和其形状一道被测量。 一般地说， 不必测量每个框架和每个定子铁心1，只需测量典型的试样即可。
接着，框架4被升高到一个特定温度Tl。在给定定子铁心1的 材料和形状的条件下，Tl可以作为这样一个温度预先通过计算估计来 获得即直到框架4的孔由于热膨胀而增加使得能够把定子铁心1插 入孔中的温度。
用这种方式，定子铁心1被插入到已被加热到温度Tl的框架4 中。然后，定子铁心l被转动或进行类似操作，以便相对于框架4被 这样定位，使得已经获得的相应于框架4的孔的短轴的直线6和定子 铁心1的齿中心线7—致。在用这种方式定位之后，框架4被冷却到 常温T0，以〗更通过在冷却时的收缩把定子^l失心1固定到框架4上。
如上所述，相应于框架4的短轴的直线6和定子铁心1的齿中心 线7—起被定位和固定，借以使得和在其它位置进行固定相比能够减 少嵌齿转矩。据认为这样作的理由是，因为定子铁心1由于齿2而比 其它位置较厚，以便具有大的机械强度，具有对供磁通通过定子铁心 的内部的通路的影响的区域是小的，并且当磁通通过时难于受到应力 的影响。
对于永磁体型电动机，假定包括磁体的定子和转子取理论值，当 转子转动一圏时，嵌齿转矩脉动的次数相应于磁体的极数和定子的槽 数的最小公倍数，如非专利文件1的p2-p4所述。不过在实际的产品 中，存在小于磁体的极数和定子槽数的最小公倍数的脉动次数，这一 般发生在和定子的槽数及其整数倍相同的脉动分量中，或者和^ 兹体的 极数及其整数倍相同的脉动分量中。
其中，非专利文件1的p4上的公式19表示，数量和磁体的极数 相同的嵌齿转矩的脉动分量的发生条件是这样的情况，其中由定子形 成的导磁率分布函数在转子的每转具有N次的脉动分量，其具有一个 预定条件，并且还表示N个预定的条件。即，由定子侧构成的导磁率 的脉动分量构成产生嵌齿转矩的脉动分量的原因之一，其次数和磁体的极数相同。在8极和12槽的情况下，在定子铁心中N-4，并且作为 由N-2产生的较高阶的分量的N-4也成为较低阶的脉动分量的原因。
由于在固定框架时由框架在定子铁心上施加力而发生对嵌齿转 矩的影响的机理大致分成两类。 一类是铁心的变形问题。即，当力在 铁心内传播时，问题是，齿尖端的位置和开口宽度(这些对作为磁通 通路的气隙具有影响)和被固定到框架之前相比发生了怎样的改变， 以及当框架和铁心在最后状态下相对于刚性(硬度或类似性能)而平 衡时，从每个齿看，它们具有怎样的不均勻分布。
第二类是，最终不能产生变形因而作为剩余应力而留在铁心内部 的能量部分地改变铁心的磁特性(磁通通过的容易程度，导磁率)， 因而，》兹通通过的方式如何改变以及产生怎样的不均匀分布。
对于这些改变，结构分析使得能够计算最终变形的状态和剩余应 力分布的状态。尤其是，剩余应力的分布进行提示知道磁通通过的通 路如何改变，以及从每个齿看来，哪个区域发生这种改变的提示。
作为 一个例子，在完全圓形的定子铁心被收缩装配到框架内的情 况下进行结构分析，所述框架的内径是圆形的，外径是椭圓形的，结 果是，在应力的最大点和槽中心一致的情况下比使应力的最大点和齿 中心一致的情况下，剩余应力的双对称脉动的幅值变得较大。认为是， 因为剩余应力改变轧制的平的磁钢片和带的磁特性，轧制的平的磁钢 片和带的磁特性也成为具有双对称脉动的幅值的，并且具有较低阶数 的脉动分量的嵌齿转矩被增加。即，为了减少具有较低阶数的脉动分 量，认为使应力的最大点和齿中心一致比使应力的最大点和槽中心一 致更为有效。
不过，代替定位应力的最大点距齿2最近，在一些情况下，将其 定位使得距槽3的中心最近也是有效的。即，使在位于相对极的槽3 的中心之间连接的槽中心线8和直线6—致。在这种情况下，减少嵌 齿转矩的效果被识别，除非在根据齿中心线7进行定位的情况。因为 在这个位置，定子铁心1的厚度比其它位置较小，不过嵌齿转矩的改 进被识别，应力施加的方向不是定子铁心1的圓形截面上的径向，而是相对于径向的一个角度，并且剩余应力本身被分散而在幅值上变小， 这在减小嵌齿转矩方面似乎是有效的，如机构分析表明的。
这是因为，嵌齿转矩不仅作为由剩余应力引起的磁特性的改变而 出现，而且作为这个改变和当进行实际的电动机操作时磁通量的流动 的组合结果而最终出现，并且认为，最佳地使齿中心和槽中心的哪一 个和应力的最大点一致，根据条件例如定子铁心的具体的形状、在转 子侧上的永磁体的磁化方向、磁通量的幅值等而改变，因此需要利用
结构分析来确定最佳位置，如实施例2所示。
此外，因为认为在极数和槽数的组合和本实施例不同的情况下， 在嵌齿转矩中出现的脉动分量根据由框架施加在定子铁心上的应力是 施加在定子铁心的槽侧或者施加在齿侧而改变，需要使一种方式保持 不变，其中应力被从框架施加在定子铁心上，以便抑制嵌齿转矩的散 布。因此，需要注意这样一点，在该点由框架施加到定子铁心上的应 力为最大或最小，以便相对于该点定位定子铁心的齿中心或槽中心。
用这种方式，在两种情况下，和在其它位置进行固定的情况相比， 嵌齿转矩被减小，并且假如框架4和定子铁心1在被控制的状态下被 固定在一起，其中用这种方式保持不变的位置关系，使得就同一类装 置而言，嵌齿转矩在幅值上是均匀的。因为这种用于控制这种相互位 置关系为恒定的方法不便于被采用，在常规的产品中的嵌齿转矩在幅 值上涉及大的分散性，并且涉及嵌齿转矩的统计的平均中心值增加， 并且在使嵌齿转矩的大小成为产品控制的指标的情况下，产品的产量 被减少。按照本发明，嵌齿转矩的大小的分散性得以改善，结合嵌齿 转矩减少的效果，使得产品的产量增加。
这种效果仅仅是通过简单的定位和固定获得的，不需要复杂的制 造工艺，其中制造和专利文件3相关的翅状物，因而其可以简化制造 工艺，在减少成本方面也是有效的。此外，按照专利文件3披露的发 明，框架的有效厚度被大大减少，因而担心机械强度，但是本发明使 得有效厚度的减少较小，因而在这方面是优异的。
实施例2图2表示在本发明的实施例2中用于装配电动机的方法，图中以 和实施例1中的框架相同的环形框架为例。标号和图1所示的标号相 同。
在实施例2中，示出了由框架4施加于定子铁心1上的应力的最 大点的位置从其形状来看不清楚的情况。例如以收缩装配为例进行说 明，框架4的孔和定子铁心1的外形都是椭圆的，在框架4被冷却的 情况下，不知道定子铁心1的哪个位置首先和框架接触。因而，不知 道应力的最大点。
为了确定在这种情况下的应力的最大点的位置，例如利用用于确 定由框架4施加于定子铁心1上的应力的分布的结构分析程序便足够 了。
当框架4的形状和材料、定子铁心1的形状和材料、相互安排的 条件以及温度条件被输入时，可以使用结构分析程序计算在例如通过 收缩装配进行固定的情况下在定子铁心上施加的应力的分布。可以通 过根据对于框架4和定子铁心1的多个布置的条件(例如特别是转角 的改变)的计算结果，找到一种布置来确定一种预定的布置，其中应 力的最大值出现在相应于齿中心线7或槽中心线8的位置。
此外，因为应力从从框架施加到定子铁心的一侧，使得向内部传 播，同时产生应变，最后用这种方法得到剩余应力的分布和方向，在 一些从减少嵌齿转矩看来是最佳的情况下，根据这种信息应力的最大 值最好出现在其它的位置代替使最大值出现在齿的附近或槽的附近。 这引导根据应力的方向以及沿所述方向定子铁心1的厚度进行判断。
此外，当对于用于把框架4和定子铁心1固定到一起的装置的类 型而确定出的位置进行定位时，除去如实施例1中所述减少嵌齿转矩 的效果之外，还产生减少散布的效果。因而，和常规的制造方法相比， 其中不以固定的位置关系进行固定，对于嵌齿转矩的幅值的分散的改 善和减少嵌齿转矩的效果相结合，从而提高产品的产量。
即使在框架4的外部形状或其它形状时，上述内容同样被确定， 并且可以获得同样的效果。实施例3
图3表示在本发明的实施例3中用于装配电动机的方法。使用和 图l相同的标号说明相同的部件。框架4是方形的，框架4的孔的垂 直于转子的转轴的横截面基本上是圆形的，并且定子铁心1的外部形 状也基本上是圆形的。
在这种情况下，因为框架4的厚度沿轴向具有清楚的分布，由框 架4施加于定子铁心1的一侧上的应力取决于框架4的厚度，并且认 为沿法线方向框架的厚度越大，在该侧上施加的应力越大。即，由框 架4施加于定子铁心1上的应力沿对角线方向而增加，和其它情况相 比，沿该方向框架4的厚度^皮增加。
借助于这样进行定位，使得定子铁心1的齿中心线7和框架4的 两个对角线9的任何一个一致，以便把齿中心线设置在应力的最大点， 并把定子铁心1固定到框架4上，可以获得如实施例1所述的嵌齿转 矩减少的效果。此外，在框架的厚度在法线方向具有清楚的分布，并 且取决于厚度的应力被施加于定子铁心上的情况下，以及在应力的分 布相对于360度的机械角度是4对称，槽数是12并且槽数被作为对称 特性的4除而得到3为奇数的情况下，不必注意应力成为最大的任何 点，即使注意到应力成为最小的点时，使定子铁心的槽中心线和作为 是应力最小点的框架的一侧的中心线一致，结果使得齿中心和应力成 为最大的点一致。
用这种方式，可以说，按照框架的形状和槽数，不需要只注意应 力成为最大的点，如果注意到应力成为最小的点来确定用于定位的参 考点，则其是无关紧要的。除去定位方法之外，本制造方法的细节和 实施例1的相同。
此外，虽然在实施例1-实施例3中框架和定子铁心的固定借助 于收缩装配进行，这种固定也可以借助于压力装配进行，或者利用黏 合剂进行，因而固定方式不受特定的限制。
此外，虽然本发明以具有12槽的定子为例，具有其它的极槽的 情况也同样适用，对此没有限制。此外，在各个实施例中，以框架的外部形状具有环形或方形的横 截面为例，但是可以具有三角形或五边形的截面，对此没有限制。
实施例4
图4表示在本发明的实施例4中用于装配电动机的方法。使用和 图l相同的标号表示相同的部件。框架4基本上是方形的，在对角线 方向包括基本上圆形的缺口。此外，虽然未示出，在一些情况下在框 架的上方安装有连接器盒或或其类似物，从而对框架4的厚度具有影 响。
在这种情况下，因为框架4的厚度不能容易地知道，沿法线方向 框架厚度的角度相关性被求得如图5所示。
结果发现，厚度分布厚的并且由框架4施加于定子铁心1上的应 力成为最大的区域是陡峭的，并且厚度分布最小、施加于定子铁心上 的应力成为最小的区域是緩慢变化的。
如上所述，因为利用四对称的框架，槽数是12并且槽数除以作 为对称特征的4得到奇数3，即使在考虑应力成为最小的点进行定位 时，也得到等同的布置。
尤其是，在应力成为最大的点具有陡峭的变化率的情况下，如本 实施例的框架结构，从制造工艺的观点看来，必然存在有限的定位精 度，因此在这种结构中的定位，其中变化率成为最小，难于受在大量 生产时的定位误差的影响。
因此，按照本实施例，对于大量生产的电动机，定子铁心l和框 架4在一个定位精度的范围内被定位，以应力成为最小的角度为中心 的土10度，并且框架4被固定。借助于这样作，可以获得和实施例1 所述的效果同样的嵌齿转矩减少效果，在从加工的观点看来定位精度 是有限的情况下，可以在难于受误差影响的状态下进行定位，并且在 大量生产中可以保持小的嵌齿转矩而没有分散。
实施例5
在本实施例中，使用和实施例4相同的框架，但是定子铁心采用 铰接型的铁心。这可被这样设计，使得代替由轧制的平的磁钢片和带基本上圆形的无缝铁心，提供一个或几个切口，并在槽上提供可弯曲
的铰链机构(铰接IO)，如图6所示，以便使定子铁心是直的，使得 在围绕齿绕制绕组的处理中容易进行绕制。
因为定子铁心包括切口，需要在绕制之后把切口放在一起，以便 在铁心的一侧进行连接操作，例如焊接等。这些部分被称为邻接部分。 图7是清楚地表示邻接部分11的定子铁心的示意图。定子铁心的邻接 部分11在结构和内部状态上具有和其它的槽部分不同的特性，例如在 焊接时留下的剩余应力。因此，在铰链型铁心的情况下，其中存在邻 接部分11，认为需要由框架施加在邻接部分上的应力是小的。
因此，按照本发明，代替槽中心线，使邻接部分11的中心线作 为定位的参考点，并且定位的目标点被这样设置，使得邻接部分11 符合一种结构，其中由框架施加到定子铁心上的应力确实成为最小， 即，其中厚度成为最小，并且其沿框架的法线方向的厚度分布的变化 率也成为最小。定位精度和实施例4的相同，即土10度。
图8表示在按照上述进行定位和制造的情况下较低阶的嵌齿转矩 分量的实际测量的结果的总结。即使当定位角度分散在士IO度的范围 内时，所述分量为0.05[任意单位Urb. unit)或更小，这是目标值。 此外，实心方块表示在定位角被特意分散在22度时的情况下的数据。 从实际的测量结果可以看出，和不进行定位的情况相比，在定位的情 况下，嵌齿转矩确实被减小了。
用这种方式，即使在使用铰链型铁心的情况下，其中存在邻接部 分ll，通过进行定位使定子铁心的邻接部分和目标点一致，也能达到 和实施例1所述的效果一样的嵌齿转矩减少的效果，在所述目标点上， 由框架施加于定子铁心上的应力，即沿框架的法线方向的厚度分布成 为最小，并且厚度分布的变化率成为最小，并且从加工处理的观点看 来在定位精度是有限的情况下，可以在难于受误差影响的状态下进行 处理，使得可以在大量生产中保持嵌齿转矩为小的值而没有分散。
此外，显然，本方法不限于铰链型铁心，而是可用于薄壁连接型 铁心，其中齿的连接由薄壁来实现。实施例6
将针对具有8极和12个槽的永磁体型同步电动机说明实施例6， 其能够通过在预定位置利用压力部件施加压力来减少嵌齿转矩。图9 是表示按照实施例6的永磁体型同步电动机的横截面的图。在本实施 例中，将针对8极和12槽的情况进行说明。
转子12包括轴12a，转子》兹轭12b和是永磁体的磁体12c。轴12a 上固定有转子磁轭12b，其包括外部形状是8边形的磁本体，磁体12c 被固定在转子磁轭12b的8边形的外形的各个平的部分上。磁体12c 的相邻的极被配置为彼此相反。定子铁心13主要由在圆形管子上的齿 13a和后磁轭13b构成，并且定子13的齿13a的内圆环侧和转子12 的磁体12c的弓形侧被设置用于限定一个空气隙。此外，在图1中在 齿13a周围正常绕制的线圏被省略了。
此外，在定子13的外部提供有加压部件14，其在定子的外圓周 的预定位置向内对定子13加压，并在加压部件14的外圆周上提供有 铠装部件15，用于对加压部件14向内加压。此外，虽然未示出，转 子2被可转动地支撑着，并且在本实施例中的磁体12c被理想地设置， 使得提供均匀的且对称的磁通密度分布。在另一方面，因为定子13 包括就制造而言为非均匀的部分，在性能上包括脉动分量。稍后说明 脉动分量对产品产生的影响。
下面说明操作。转子12和定子13被装配在一起，在不使电流流 过齿13a的周围的线圏(未示出)的状态下，转子12以低的恒定速度 旋转，此时用于旋转所需的转矩在每个角度被测量。这种转矩被称为 损失转矩。损失转矩由转动地支撑着转子12的轴承的滑动转矩为代表 的特定部分以及按照在由转子12和定子13构成的磁路的总磁能量中 每个角度转子12的改变的脉动分量构成。此外，脉动分量被称为嵌齿 转矩。
图IO表示在按照实施例6的永磁体型同步电动机的转子的一个 角度进行的嵌齿转矩测量的结果的例子。在0度到90度的范围内示出 了转子的角度。在图中，横轴表示转子角度，纵轴表示嵌齿转矩，曲线a是在制造时加压部件14在定子的外圆周上的预定位置对定子13 加压之前的测量结果。在把转子12和定子13的角度位置关系置于图 9所示的布置的情况下，转子角度的参考点假定是O度。即，转子12 的参考角度是磁极之间的中间值的情况下，转子12的参考角度的位置 和定子13的齿13a的中心被设置在一条直线上。
图10中的曲线a包含当转子12转一圏时24次的脉动分量和8 次的脉动分量的叠加。24次的脉动分量被称为即使定子14和转子12 具有理论的形状时也可以产生的脉动分量，因为在本实施例中转子12 的极数是8，定子13的槽数是12， 24次的脉动分量和24—致，其是 8和12的最小公倍数。8次的脉动分量和转子12的极数相同。
如非专利文件1的p 4上的公式19所示，其表示转子12每转一 圏在由定子形成的磁导分布函数具有N次的情况下，转子l每转一圏 可以产生具有8次的(2p)脉动分量的嵌齿转矩。其表示N满足下面 的/>式中的任何一个
<formula>formula see original document page 20</formula> (1)
或
<formula>formula see original document page 20</formula> (2)
或
<formula>formula see original document page 20</formula>( 3 )
其中p表示极对数，取极数一半的值，z表示槽数，il表示当磁 导分布函数用富氏级数展开时的空间阶数。
因为具有最大影响的阶数il是1,如果il-l则无关紧要。在其 被用于实施例6中具有8极和12槽的永磁体型同步电动机的情况下， 在N个解答中的最小数字是4。从p=4获得N=4，并且当 il=l，z=12，p=4，N=lxl2-8 = 4结果。N的解越小，其作为嵌齿转矩出 现越容易。即，转子l每转一圏嵌齿转矩具有8次的脉动分量(沿正 方向8次和沿负方向8次)这个事实表示N=4次的脉动分量被包含在 定子13的磁导分布函数中的可能性，因为定子13根据制造是非均匀 的。不过，其原因归于定子13使用的钢板的导磁率的各向异性、由 在制造时的加工产生的剩余应力、由于定子13的压力装配而产生的应 力等、以及定子13的形状，并且在制造方面难于规范和除去这些原因。 为了减小具有转子12每转一圈的8次脉动分量的的嵌齿转矩，认为有 效的方法是对于由定子13形成的磁导分布函数中的4次的脉动分量相 反地给予具有相反相位的分量，并在磁导分布函数中抵消4次的脉动 分量。
其中，在嵌齿转矩中包含的8次的脉动分量具有如图10所示的 相位的波形的情况下，通过制备对应于包含在图9所示的定子13的磁 导分布函数中的4次的脉动分量的4个加压部件14给予定子13预定 的应力和位移，并从设置在通过在铠装部件15和定子13之间的参考 角度的一个位置的直线上的齿的中心以90度的间隔在4个位置压力装 配所述部件。应力局部地改变定子13的相对导磁率。转子12每转一
量，因为由于定子13的后磁轭的应力，转子12每转一圏在定子13 和转子12之间的气隙长度和相对导磁率也引起4次的脉动分量。因此， 给予在磁导分布函数中具有和4次的脉动分量的相位相反的相位的分 量，以使得能够抵消在定子13的磁导分布函数中的4次脉动分量。
图10的曲线b在利用合适的干涉把定子13压力装配到加压部件 中之后测量的嵌齿转矩。和曲线a相比，发现每一圏的嵌齿转矩中包 含的8次脉动分量被抵消了，因而嵌齿转矩普遍地减少了。
此外，在嵌齿转矩中包含的8次的脉动分量与图10的曲线a的 相位错开a度的情况下，借助于相应地转动加压的位置可以使其适应。 同时要使加压的位置错开的数量一般趋于和a度成比例，成比例不会 偶然地发生，这是因为这种趋势取决于压力装配的情况下的干涉程度。 因而，需要通过实验按照各个产品的条件掌握这个数量。
加压位置的数量借助于由N=p 或N=±2xp-Z或N= z土2xp求得 的N的正值确定，其中在公式(l) - (3)中il=l,并且加压的位置 被这样确定，使得在嵌齿转矩测量中嵌齿转矩是零的点或其邻近成为
21加压的第一位置，使加压的第一位置作为图9中的参考角，加压的剩余位置以相等的角度间隔被设置。
如上所述，因为本实施例包括具有12个槽的定子13,其上设置有线圏，具有8极的永磁体的并被插入定子13的环形铁心中的转子12，以及加压部件14，其在定子的外周边的N个位置向内施加压力，N是由N=4，N=±2x4 - 12，或N = 12±2x4计算的4个中的正的最小值，由该应力产生的应力和位移在预定位置被给予定子13，以便撤消由定子13形成的磁导中的4次的脉动分量，借以能够减少具有和转子12的极数相同的次数的脉动分量的嵌齿转矩。
此外，虽然本实施例采用这样一种结构，其中在定子13和铠装部件15之间设置有弓形的加压部件14，但是也可以采用这样一种结构，其中应力可以在4个预定位置被施加于定子13的外周边的内部，因此在应用于例如大量生产的产品时，可以通过设计模具的模制方向和形状，如在模制铠装时增加外部的厚度，在施加应力的预定位置基本上每个产品都相同的情况下。
此外，按照本实施例，转子12的极数和定子13的槽数的比是2:3，和此数量相同的比的典型的例子包括4极和6槽以及6 4及和9槽。和在定子13的磁导分布函数中N次的脉动分量相关的N的这些解当中的最小的，其可能产生嵌齿转矩中的和转子的极数相同的次数的脉动分量，在4极和6槽的情况下是N=2,在6极和9槽的情况下是N=3。这些产生相同的效果，只要分别设置相应数量的加压部件14，这是因为当转子12的角度被认为是电角度时，定子13的槽数和转子12的极数按照角度关系和电角度完全相同。此外，虽然按照本实施例N取在由N=4，N=±2x4-12，或N= 12±2x4计算的值中的正的最小值，但是N不限于最小值，而是可以取正值中的任何一个。
实施例7
下面针对具有10极和12槽的永》兹体型同步电动机说明实施例7，其中通过利用加压部件在预定位置施加压力能够减少嵌齿转矩。
图ll是表示按照实施例7的永磁体型同步电动机的横截面图。和实施例6相比，在本实施例中转子具有IO个极，定子具有12个槽。不过，虽然在实施例6中在4个位置设置有加压部件14，在本实施例中只在两个位置设置加压部件。
此外，在本实施例中的磁体12c被理想地提供用于产生均匀的对称的磁密分布。在另一方面，因为定子13包括根据制造而言的非均匀部分，在磁导中包含脉动分量。稍后说明由脉动分量对产品产生的影响。
图12表示在按照实施例7的永磁体型同步电动机的转子12的一个角度嵌齿转矩测量的结果。在从0度到360度的范围内示出了转子的角度。图12a表示在制造时在定子3的外周边的预定位置由加压部件3施加压力之前的测量。
图12a中的嵌齿转矩包含当转子12转一圏时由叠加等于定子槽数的12次脉动分量和等于转子极数的10次脉动分量而获得的分量。关于等于转子12的极数的10次的脉动分量，以和实施例6中所示的理论相同的方式，和在由定子形成的磁导分布函数中的N次脉动分量相关的N的条件，转子12每转一圏其可能产生具有10次(2p)的脉动分量的嵌齿转矩，是满足N-p，或N-士2p-ilxz，或N = ilxz±2p中的任何一个。因此，按照实施例7，在应用于具有10极和12槽的永磁体型同步电动机的情况下，在N的解当中的最小值是2。这是il=l，z=12，2p=10的情况，其中N-1x12-10。
即，转子12每转一圏嵌齿转矩具有10次的脉动分量(正方向10次和负方向10次)这个事实表示在定子13的磁导分布函数中包含2次脉动分量的可能性，这是因为定子13按制造而言是非均匀的。如实施例6所述，其原因除去定子13的形状之外还有钢板的导磁率的各向异性、在制造时由加工产生的局部剩余压力、由于定子的压力装配而产生的应力等。
特别是，关于在磁导分布函数中包含的2次的脉动分量，当制造由于定子13的钢板本身时，在完成钢板制造中的轧制工艺之后，剩余的内部应力沿轧制方向和与其垂直的方向是不同的，因此钢板的导磁率具有各向异性。在由钢板冲压的铁心被叠置同时沿着形成定子13的方向被巻绕的情况下，转子12每转一圏定子13的后磁轭13b的相对导磁率具有2次脉动分量。为了减少转子12每转一圏的10次脉动分量，在由定子13形成的磁导分布函数中反向地给出和2次的脉动分量的相位相反的分量便足够了 。
这里，在嵌齿转矩中包含的8次的脉动分量呈现具有图2中的曲线a的相位的情况下，通过制备等于图11所示的定子13的磁导分布函数中的2次脉动分量的两个加压部件3给予定子13预定的应力和位移，以便在铠装部件15和定子13之间在相对的位置压力装配定子。应力局部地改变定子13的相对导磁率。转子12每转一圏由定子13的位移和应力引起的相对导磁率的改变产生2次脉动，因为由于定子13的后磁辄13b的应力，转子12每转一圏，定子13和转子12之间的气隙长度和相对导磁率也引起2次脉动。因此，当转子12和定子13的位置关系被整理时，磁导分布函数也给出具有和2次脉动分量的相位相反的相位的分量。
图12b表示在利用合适的干涉把加压部件14装配到定子13上之后测量的嵌齿转矩。和图12a比较，可以发现，转子每转一圏在嵌齿转矩中包含的10次的脉动分量被抵消了 ，因而嵌齿转矩被普遍地减小了。
如上所述，因为本实施例包括具有12槽的定子13,其上设置有线圏，具有IO极的永磁体12c的并被插入定子13的环形铁心中的转子12，以及和=加压部件14,用于在N个位置向内对定子13的外周边加压，N是从N-5， N=±2x5-12，或N = 12土2x5计算的2的正的最小值，由应力产生的应力和位移在预定位置上被给予定子13，以便消除由定子13形成的磁导中的2次脉动分量，借以使得能够减少具有和转子12的极数相同的次数的脉动分量的嵌齿转矩。
实施例8
图13是按照本发明的永磁体型同步电动机的实施例8的横截面图。本实施例和实施例6的不同之处在于，代替加压部件14和铠装部件15，定子13被压力装配在框架5中。此外，图14是表示按照实施 例8的永磁体型同步电动机的横向的截面图。框架15包括加压部分 14a，用于在4个预定位置对定子13加压，以及轴承部分14b，用于 支撑着被装配到转子12上的轴承17的外圆环，从而支撑着转子12 的端部以使得其能够转动。在结构图中，框架15的轴承部分14b和加 压部分14a被提供在同一个轴线上。
在制造时，定子13被压力装配到框架15上，使得框架15的加 压部分14a和定子13的外周边上的预定位置一致。此时，框架15对 定子13的外周边的预定位置向内施加压力。因此，借助于给予和实施 例6的加压部分14的作用相同的作用，可以减少嵌齿转矩。因而，部 件可以被简化，这是因为这样一种结构，其中除去使得实施例8能够 产生和实施例6相同的效果之外，框架15可以在定子13的外周边上 的预定位置向内直接地对定子施加压力。
此外，虽然本实施例针对作为 一致方法进行压力装配的情况进行 了说明，借助于压力装配把框架15固定住定子13并对定子施加压力， 但是也可以进4亍收缩装配作为装配方法。
此外，虽然针对8极和12槽的情况进行了说明，但是只要框架 15的加压部分在实施例7的10极和12槽的情况下被提供在两个位置 上，便可以产生相同的效果。
实施例9
下面针对一种制造方法说明实施例9，其中可以减少按照本发明 的永磁体型同步电动机的嵌齿转矩。
一般地说，为了在制造永磁体型同步电动机时稳定质量，通常在 制造时进行嵌齿转矩检验。不过，在所有元件被装配之后，在成品的 最后检验阶段进行嵌齿转矩检验的处理。因此，在按照产品规范要求 小的嵌齿转矩的情况下，在制造时生产的这些产品不能满足规范要求 而被报废，或者被拆卸进行重新调整或类似的处理。此外，在永磁体 型同步电动机的情况下，其需要定子13的外部形状的压力装配工艺， 在一些情况下压力装配的处理会大大增加嵌齿转矩。本实施例针对实施例6中的8极和12槽的情况进行说明。首先，通过设置转子12和定子13在一个阶段在装配之后的位置来测量嵌齿转矩，其中定子13被加压部分14加压。此时，需要在这样一种状态下进行测量，其中线圏被绕制。这是因为在绕制时线圏18中的张力在某些情况下在定子13的齿或类似部位产生应力。
此外，在大量生产的产品中的每个产品在制造中测量时的嵌齿转矩的相位基本恒定的情况下，不需要检验每个产品，但是可以在不通知的检验中进行测量。
接着，由每个角度转子12的嵌齿转矩的数据确定定子13被加压的位置的数量N。在由嵌齿转矩的数据检测到和转子12的极数相同的次数即8次的脉动分量的情况下，根据非专利文件1的p4上的公式19，具有由定子形成的磁导分布函数具有转子每转一圏N次脉动分量的可能性。其表示N是满足N-p,或N-土2p-ilxz或N = ilxz±2p的任何一个，其中p表示极对数，是极数的一半，z是槽数，il表示当磁导分布函数用富氏级数展开时的空间顺序。
在N的解当中正的最小数值等于4,如实施例6所示。因此，为了减少具有转子12每转一圏8次的脉动分量的嵌齿转矩，需要在由定子13形成的磁导分布函数中相反地给予具有和4次脉动分量的相位相反的相位的分量，使得N被确定等于4。
接着，由每个角度转子12的嵌齿转矩的数据确定定子2被加压的那些位置。具体地说，从嵌齿转矩提取和转子12的极数相同的次数的分量，并按照这样提取的基本上是正弦波分量的相位确定定子13被加压的那些位置。例如，在嵌齿转矩如同实施例6中图10的曲线a所示的情况下，加压位置的数量是4个，间隔是90度，从通过图9所示的参考角的位置的直线上设置的齿的中心开始。
此外，在嵌齿转矩中包含的8次脉动分量与图10的曲线a的相位错开a度的情况下，需要用实验掌握这些位置，如实施例6所示，因此需要计及一些条件例如干扰等预先进行变换，以便在生产时从所述变换中取得信息，用于确定相应于定子13被加压的位置的位置。最后，在定子13的外周边上的预定位置加压。使加压部分14和 要在铠装部件15与定子之间进行压力装配的定子13的外周边上的4 个预定位置一致。
因而，实施例9的特征在于，其包括在被形成环形的并具有12 个槽的在其上设置线圏的定子13中插入和装配具有8极(p是自然数) 的永磁体的转子12的步骤，在一种状态下转动转子12的步骤，在该 状态下不使电流流过定子13的线圏，以便测量每个角度的嵌齿转矩， 根据嵌齿转矩的测量确定定子13的外周边被加压的位置的步骤，以及 装配加压部件的步骤，所述加压部件在4个位置对定子的外侧对定子 的外周边加压，4是从N-4， N = ±2x4-12,或N = 12±2x4计算的正 的最小值。
因此，在定子13的外周边的预定位置被加压之前的嵌齿转矩的 状态被利用，可以作为黑匣子对待嵌齿转矩产生的原因，由每个槽的 嵌齿转矩的非均匀性引起的分量在任何原因下都可被减小，使得能够 减小嵌齿转矩而不探究嵌齿转矩的原因。
此外，在测量嵌齿转矩的步骤中不产生和转子12的极数相同的 次数的嵌齿转矩的情况下，可以使用普通的圆管形的部件固定定子 13，而不使用具有用于加压的结构的加压部分14和框架15。此外， 按照本实施例的制造方法同样适用于按照实施例8的框架15。
实施例10
下面针对在定子被加压部件加压的位置的数量不是条件N的解 当中的最小值的情况下能够减少嵌齿转矩的永磁体型同步电动机说明 实施例10。
图15是表示按照实施例10的永磁体型同步电动机的横截面图。 与实施例6相比，在本实施例中转子具有4极，定子具有12槽。此外， 在本实施例中的磁体12c被理想地设置用于提供均勻的对称的磁通密 度分布。在另一方面，因为定子13就制造而言包括非均匀的部分，在 磁导中包含脉动分量。稍后将说明脉动分量对产品的影响。
此外，按照实施例10,在进行永磁体型同步电动机的嵌齿转矩的
27测量时，其具有4极和12槽，在一些情况下，转子l每转一圏包含和 转子1的极数相同次数的4次分量。
虽然针对在N的计算的解当中的正的最小值的情况说明了实施 例6到9，但是在一些情况下，即使在N的解不是最小值的情况下， 当在由定子13形成的磁导分布函数中给予具有和N次脉动分量的相 位相反相位的分量时，也能减小嵌齿转矩。在实施例10的4极和12 槽中，假定在关于脉动分量的次数N的公式中il-0，在N-4是由N-2， N=±2x2-12x0，或N-12x0士2x2计算的值当中的正值的情况下，在 磁导分布函数中产生N次的脉动分量。
此外，虽然在非专利文件1中针对il>0的情况进行了说明，甚 至il^O在理论上被建立，因为il是当磁导分布函数用富氏级数展开 时的空间顺序。当建立公式(2) ， (3)时，il越小，嵌齿转矩的幅 值越大。
如图15所示，制备4个加压部件14, 4等于在定子13的磁导分 布函数中包含的脉动分量的次数4，把在测量嵌齿转矩时嵌齿转矩是0 的点或其邻近作为加压的第一位置，其余的加压位置以相等的角度间 隔设置。通过把加压部件应力装配在铠装框14和定子13之间来给予 定子13预定的应力和位移。该应力局部地改变定子13的导磁率。
由定子3的位移和应力引起的相对导磁率的改变在转子12每转 一圏引起4次的脉动分量，因为由于定子13的后磁轭的应力，在定子 13和转子12之间的气隙长度、以及相对导磁率转子12每转一圏也引 起4次的脉动。因此，当定子13和转子12的位置关系被调整时，磁 导分布函数也给出具有和4次脉动分量的相位相反的相位的分量。
在这种情况下，已经证实，在由加压部件14加压的前后，嵌齿 转矩都被减小。因而，磁导分布函数也产生4次的脉动分量，由加压 部件14进行的加压使得能够给予具有和该脉动分量的相位相反的相 位的分量。
如上所述，因为本实施例包括具有12槽的定子13,其上设置有 线圏，具有4极的永磁体的被插入定子13的环形铁心中的转子12，以及在N个位置在定子13的外周边向内加压的加压部件14，其中N是由/>式(1) N-P，或7厶式(2 ) N = ±2p-ilxz，或/>式(3 ) N = ilxz±2p求出的正的最小值，由该应力产生的应力和位移在预定位置被加于定子13，以便抵消由定子13形成的磁导中的4次脉动分量，借以使得能够减少和转子12的极数相同的次数的脉动分量的嵌齿转矩。
在本实施例中，从公式(1)获得N-2，由公式(2)获得N-土2x2-12x0-4,或由^^式(3)获得N= 12x0±2x2 = 4。在这些N的值当中，采用作为正值的4，并在4个位置加压。
此外，即使在代替加压部件14和铠装部件15，以和实施例8相同的方式把框架15压力装配到定子13中的情况下，也能获得相同的效果。
实施例11
下面说明实施例11，其针对的是按照实施例IO的永磁体型同步电动机;陂应用于按照实施例9的制造方法的情况。
只对本实施例和实施例9之间的处理中的不同之处进行说明。在由每个角度的转子12的嵌齿转矩的数据确定对定子13进行加压的那些位置的数量的处理中，利用N的解当中的正的最小值进行确定，在实施例9中其满足N-P，N-土2p-ilxz， N = ilxz±2p的任何一个，而实施例11和实施例9的不同之处在于，根据在磁导分布函数中产生作为正值的N-4的脉动分量，确定N-4。通过进行和实施例9相同的随后的处理，可以制造永磁体型同步电动机。
因而，因为实施例11包括在被形成圆环形并具有12槽的定子13中插入和装配具有4个极(p是自然数)的永磁体的制转子12的步骤，在所述定子上设置有线圏，在一种状态下转动转子12的步骤，所述状态是，不使电流流过线圏18,以便测量每个角度的嵌齿转矩，根据嵌齿转矩的测量确定在定子13的外周边上加压的那些位置的步骤，以及在定子13的外侧的4个位置装配加压部件14的步骤，所述加压部件在定子13的外周边上加压，4是由N=2，N=±2x2 - 12x0，或N =12x0土2x2计算的正的最小值，利用在定子13的外周边的预定位置加压之前的嵌齿转矩的状态，使得可以作为黑匣子对待嵌齿转矩产生的 原因，由每个槽的嵌齿转矩的非均匀性引起的分量在任何原因下都可 被减小，使得能够减小嵌齿转矩而不探究嵌齿转矩的原因。
此外，在测量嵌齿转矩的步骤中不产生和转子12的极数相同的 次数的嵌齿转矩的情况下，可以使用普通的圆管形的部件固定定子 13，而不使用具有用于加压的结构的加压部分14和框架15。
权利要求
1. 一种永磁体型同步电动机，包括具有z(z是自然数)个槽的定子铁心，其上设置有线圈；具有2×p(p是自然数)个极的永磁体并被插入定子铁心的环形铁心中的转子；以及在定子铁心的外周边的N个位置向内加压的加压部件，N是由N＝p，N＝±2×p-z×i1(i1是至少为0的整数)，或N＝z×i1±2×p计算的值当中的正值中的任何一个。
2. 如权利要求1所述的永磁体型同步电动机，其中N是由N=p， N=±2xp-Zxil (il是至少为0的整数)，或N = zxil±2xp计算的值当 中的正的最小值。
3. 如权利要求1所述的永磁体型同步电动机，其中所述加压部件 包括用于固定定子铁心并可转动地支撑转子的一端的框架。
4. 一种制造永磁体型同步电动机的方法，所述方法包括在其上设 置有线圈的、被制成环形的、并具有z(z是自然数)个槽的定子铁心 的环形铁心中插入并装配具有2xp (p是自然数)个极的永磁体的转 子的步骤；在一种状态下转动转子的步骤，在所述状态下不使电流流 过线圏，以便测量每个角度的嵌齿转矩；用于根据嵌齿转矩的测量确 定在定子铁心的外周边上被加压的那些位置的步骤；以及把加压部件 装配到定子铁心的外侧的N个位置的步骤，所述加压部件加压定子铁 心的外周边，N是由N=p， N=±2xp-Zxii (il是至少为0的整数)， 或N = zxil±2xp计算的值当中的任何一个正值。
全文摘要
本发明涉及永磁体型同步电动机及其制造方法，其中在例如具有8个磁极的转子(1)和具有12个槽并具有磁导的脉动分量的定子(2)的组合中，所述磁导的脉动分量产生基本上呈正弦波的具有和转子(1)的极数相同的次数的嵌齿转矩，在4个预定位置设置的加压部件(3)对定子(2)的外周边向内加压，借以消除具有和转子(1)的极数相同的次数的嵌齿转矩的脉动分量。
文档编号H02K21/14GK101459366SQ20091000224
公开日2009年6月17日 申请日期2004年8月26日 优先权日2003年9月4日
发明者中野正嗣, 吉冈孝, 大榖晃裕, 宫崎高志, 山口信一, 有田秀哲, 枦山盛幸, 菊池友弘, 速水胜巳, 都出结花利 申请人:三菱电机株式会社