永磁电动机的制作方法

专利名称：永磁电动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及永磁电动机，特别是涉及使用集中缠绕线圈(在齿上经由绝缘物直接 缠绕的线圈)的、12槽、10极以及其整数倍的槽数和极数的组合构成的永磁电动机。
背景技术：
作为现有的电动机，在使用集中缠绕线圈的集中缠绕电动机中，将电磁钢板冲压 成该定子的截面形状来得到定子钢板，并且将如此得到的多个定子钢板层叠，由此来作成 定子，但是为了提高定子铁芯的电磁钢板的利用率，提出了以下的技术将定子铁芯分割为 多个铁芯(以下将该一个一个的铁心称为定子铁芯)，对每个定子铁芯采用与上述相同的 方法作成通过电磁钢板的层叠形成的定子铁芯，将这些定子铁芯排列为闭合的环状并且使 定子铁芯接合，由此来制作定子(例如参照专利文献1)。通过该方法，在电磁钢板上被冲压的部分的形状与定子铁芯的截面形状相同，且 其边的一部分形成圆弧一部分的形状，所以在按照形成闭合环状的整个定子的形状对电磁 钢板进行冲压作成定子时，相对于该环状内部的圆的部分的电磁钢板变得无用，而在上述 的方法中，可以消除这样的电磁钢板的浪费。在上述专利文献1中，表示了在18槽的定子中，为了使各个定子铁芯的齿数成为 3，将定子划分6份(=18 + ，具有6个定子铁心形成的定子的结构的集中缠绕电动机。此外，作为其他的现有例子，还已知有以下的技术对每个齿制作铁芯片，将这些 齿连结作成由规定个数(例如6个)的齿形成的分割铁芯，通过连结这些分割铁芯，形成定 子(例如参照专利文献2)。专利文献1特开平2002-233122号公报专利文献2特开平2004-274970号公报

发明内容
在上述专利文献1中，记载了 18槽、12极的三相电动机，成为在定子铁芯的依次的 齿上安装不同相的集中缠绕线圈，在相邻的齿上配置下一相的集中缠绕线圈的构造。因此， 当把定子铁芯分割为三个齿的分割铁芯时，成为在各个部分铁芯上将UVW相的线圈各组合 一个的状态。因此，分割铁芯的两端部的相成为UVW相中的某两个相，中央部的相成为3个 相中的特定的一个相。例如，当在定子铁芯的中央的齿上配置了 V相的线圈时，在该定子铁芯中，在V相 线圈的一侧配置U相的线圈，在另一侧配置W相的线圈。图9 (a)、(b)表示由该定子铁芯形成的定子的一部分，1是定子，2a 2d是定子铁 芯，3是齿，4是线圈，5是槽，6是分割部。在图9 (a)、(b)中，形成定子1的定子铁芯加 2d具有3个齿3，且对每个齿3按 照U相、V相、W相的顺序设置一个线圈4 (将各个称为U相线圈、V相线圈、W相线圈)。按 照该定子铁芯加 2d的顺序排列成环状然后进行接合，形成定子1。因此，定子铁芯加 2d的接合部(因此，定子的分割部6)位于定子1的U相线圈和W相线圈之间。因此，当目前在U相线圈中产生磁通时，该磁通在图9(a)中如实线箭头所示，通过 两个相邻的W相线圈和U相线圈，所以不会通过相邻的定子铁芯2 (定子铁芯加 2d的总 称)之间的分割部6。与此相对，当在设置在定子铁芯2的两端部的W相或U相线圈中产生 磁通时，例如当在U相线圈中产生磁通时，在图9(b)中如实线箭头所示那样，该磁通通过U 相线圈的两相邻的W相、V相，所以该磁通的一部分，即在图9中在相邻的W相的线圈中流 过的磁通还通过定子铁芯2之间的分割部6。但是，该分割部6是相邻的定子铁芯2的接合部，为了极力减小在该接合部的磁 阻，采取措施以使这些相邻的定子铁芯2紧密接合，但无法使这些定子铁芯之间的空隙完 全为零。并且，如果考虑作为工业产品的生产性，还不得不考虑定子铁芯2的偏差，必须允 许某种程度的空隙。因此，目前，当在W相线圈中产生磁通时，其一部分通过分割部6，由于 该分割部6的影响，磁通减少。以上的情况，在U相线圈中产生磁通时也相同。图10是表示现有的永磁电动机的定子的其他例子的截面图，对于与图9对应的部 分赋予相同的符号。各层中的“ + ”、“_”表示在齿3中的线圈5的缠绕方向相反。该现有例子，将定子1分割为8个定子铁芯加 池，对各个定子铁芯2设置有U+、 U-的U相线圈、V+、V-的V相线圈、以及W+、W-的W相线圈这6个线圈，具有48 ( = 8X6) 个槽。在这样的定子1中，如图所示，在W+相线圈和U+相线圈之间、W-相线圈和U-相 线圈之间设置有分割部6，仅在W相线圈和U相线圈之间存在分割部6。因此，从V相线圈 (V+、V-相线圈)产生的磁通不会受到分割部6的影响，在W相线圈或U相线圈中产生的磁 通受到分割部6的影响。因此，当在V相和U、W相中产生磁通的不平衡时，对于V相的磁通 导致的感应电压，在U相、W相，感应电压降低与该磁通减少的量相当的量，结果，在永磁电 动机中产生转矩波动。在上述专利文献2记载的技术中，因为连接每个齿的铁芯片来作成定子，所以在 全部线圈中产生的磁通在该连接部衰减。此外，在上述专利文献2记载的技术中，对于36槽的定子，作为M极、30极、40极、 42极、48极的转子的组合，当分割定子时，考虑分割的接缝的变形导致的磁场的变形，将分 割数选择为了使变形的模式即分割数与转矩波动的模式即槽数与极数的最大公约数一致。 但是，没有分割位置与定子的线圈的相的关系的规定。如此，在为上述现有例子时，与在V相线圈中产生磁通时相比，为了在除此以外的 U相、W相线圈中产生磁通，磁通减少，这作为电动机的特性，与转矩的减少有关联。因此，半 个周期转矩减少一次，结果，就表现为转矩波动。本发明的目的在于消除这样的问题，提供一种能够降低定子铁芯间的分割部导致 的磁通减少的影响，可以抑制转矩波动的发生的永磁电动机。为了达成上述目的，本发明是具有对于多个槽将集中缠绕线圈分配给3相的定子 以及与定子相向地设置了多个永久磁铁的转子的多个极性且多个槽的永磁电动机，其特征 为构成3相的最小单位的齿数为3n(其中η是1以上的整数，是每1相的线圈数)，定子 被分割为多个定子铁芯，在定子铁芯中的齿数为(kX3n) 士η(其中k是1以上的整数)。
此外，本发明的特征为，将定子均等分割为齿数相等的多个定子铁芯。此外，本发明的特征为，在定子铁芯中η = 2，各相的线圈由在齿中的缠绕方向不 同的两个线圈构成，将同相的两个线圈安装在相邻的齿上。此外，本发明的特征为，在定子铁芯中η = 2，定子由齿数不同的两种定子铁芯的 排列构成。此外，本发明的特征为，相连地排列齿数不同的两种定子铁芯其中一种的多个定 子铁芯，继一种定子铁芯的排列之后，相连地排列另一种类的多个定子铁芯。此外，本发明的特征为，以相同的个数交互地、并且相连地排列齿数不同的两种定 子铁芯其中一种的定子铁芯以及另一种类的定子铁芯。本发明是是具有对于多个槽将集中缠绕线分配给3相的定子以及与定子相向地 设置了多个永久磁铁的转子的多个极性并且多个槽的永磁电动机，特征为，在定子中设置 12η个齿(其中η为1以上的整数)，转子的极数为10η，定子被分割为多个定子铁芯，在定 子铁芯中的齿数为2的倍数，并且不是6的倍数。此外，本发明的特征为，转子被分割为多个转子铁芯，转子铁芯的极数是2的倍数。此外，本发明的特征为，转子设置在定子的外侧，在转子的与定子相向的表面上配 置了矩形的永久磁铁。根据本发明，各相的线圈产生的磁通不会偏向特定的相，可以一样地通过定子的 分割部，可以抑制由于在特定的相磁通减低而导致的转矩波动的产生。


图1是表示本发明的永磁电动机的第一实施方式的截面图。图2是表示图1中的定子的具体结构的截面图。图3是表示本发明的永磁电动机的第二实施方式的定子的截面图。图4是表示本发明的永磁电动机的第三实施方式的定子的截面图。图5是表示本发明的永磁电动机的第四实施方式的定子的截面图。图6是表示本发明的永磁电动机的第五实施方式的定子的截面图。图7是表示本发明的永磁电动机的第六实施方式的定子的截面图。图8表示针对各种极数、槽数的定子的定子铁芯数、槽(线圈)数的组合的例子。图9表示由定子铁芯形成的定子的一部分。图10是表示现有的永磁电动机的定子的其他例子的截面图。符号说明1定子、加 2d定子铁芯、3齿、4线圈、5槽、6分割部、7转子、8a 8e转子铁芯、 9永久磁铁、10分割部
具体实施例方式以下通过

本发明的实施方式。图1是表示本发明的永磁电动机的第一实施方式的截面图，7是转子，8a 8e是 转子铁芯，9是永久磁铁，10是分割部，与上述附图相同，1是定子，2a 2f是定子铁芯，3是齿，4是线圈，5是槽，6是分割部。在该图中，该实施例是将转子1配置在定子的外侧的外转型永磁电动机。转子1 被划分为多个，在此被划分为5个转子铁芯8a 8e，形成将这些转子铁芯排列成环状然后 接合的结构。在转子1的内表面，即在各个转子铁芯8a Se的与定子1相向的面上，设置 永久磁铁9，在各个转子铁芯8a Se上分别设置8个，总计40个永久磁铁9。定子1具有48个齿3，因此具有48个槽5，在各个齿3上安装有线圈4。在此，将 定子1划分为6个定子铁芯加 2f，在这些定子铁芯加 2f上分别设置8个齿，因此设 置各相的线圈4。在此，在图1中，省略了支持转子7、定子1的旋转的旋转轴以及轴承、电动机机座、 端盖等构造物、引线以及端子等电气部件等记载，但是该实施方式构成40极、48槽(齿)的 基本结构的集中缠绕的永磁电动机。附加支持转子7、定子1的旋转的旋转轴以及轴承、电 动机机座、端盖等构造物、引线以及端子等电气部件等，通过以适当相位、振幅的电流对各 相线圈进行通电，转子7进行旋转，发挥电动机的功能。图2是表示图1中的定子2的具体结构的截面图，对于与前面附图对应的部分赋 予相同的符号并省略重复的说明。在该图中，在6个定子铁芯加 2f中分别设置48 + 6 = 8个齿3，对每个齿3按 顺序从一端开始设置线圈4。在此，各相的线圈4由“ + ”线圈和“-”线圈构成，各相由两个 线圈4构成。即，对同相的线圈使用两个齿3，在同相的线圈中使用的齿3是总是相邻的齿 3。
因此，在各个定子铁芯加 2f中，在3个相内的2个相中，各使用2个齿3，对于剩 余的一个相使用4个齿3。具体地说，在定子铁芯加中，按照U相(U+，U_)线圈、V相(V-， V+)线圈、W相(W+，W-)线圈、U相(U-，U+)线圈的顺序排列，在定子铁芯2b中，按照V相 (V+, V-)线圈、W相(W-, W+)线圈、U相(U+, U-)线圈、V相(V-, V+)线圈的顺序排列，在定 子铁芯2c中，按照W相(W+, W-)线圈、U相(U-,U+)线圈、V相(V+, V-)线圈、W相(W-,W+) 线圈的顺序排列，……，在定子铁芯2f中，按照W相(W+,W-)线圈、U相(U-,U+)线圈、V相 (V+, V")线圈、W相(W-, W+)线圈的顺序排列。通过这样的排列，在相向的定子铁芯加、2(1 中的各相的线圈4的排列相等，在相向的定子铁芯2b、2e中的各相的线圈4的排列相等，在 相向的定子铁芯2c、2f中的各相的线圈4的排列相等。然后，根据各相的线圈4的排列，定子铁芯2a、2b之间和定子铁芯2dde之间的分 割部6处于U相(U+)线圈和V相(V+)线圈之间，定子铁芯2b、2c之间和定子铁S&、2e 之间的分割部6处于V相(V+)线圈和W相(W+)线圈之间，定子铁芯2c、2d之间和定子铁 芯2f、h之间的分割部6处于W相(W+)线圈和U相(U+)线圈之间。如此，定子1中的分割部6就处于U、V相线圈之间和V、W相线圈之间和W、U相线 圈之间，无论在u、v、w相的线圈的哪一个中产生磁通，关于这些u、v、w相的线圈，分别在相 同个数的线圈中产生的磁通必定全部通过分割部6。S卩，在U、V、W相中均等地分配产生通 过分割部6的磁通的线圈的个数。在图2中，产生通过分割部6的磁通的线圈在U、V、W相 中分别为4个。即，各相均等地分配产生通过分割部6的磁通的线圈。由此，当在U、V、W相的线圈中产生磁通时，在各个相中产生的磁通均等地受到分 割部6的影响，这些U、V、W相中的由于分割部6导致的磁通的减少几乎均等，不会产生U、V、W相之间的磁通的不平衡，可以抑制转矩波动。在该第一实施方式中，U、V、W相这三相所需要的最小单位的齿3(因此，线圈4)的 个数由各相中的线圈4为“ + ”的线圈和“-”线圈这两个线圈形成，所以为2X相数3 = 6。 即，当各相的线圈4是η个(其中η为1以上的整数)线圈4的组合形成的线圈时，U、V、W 相这三相所需要的最小单位的齿3 (因此，线圈4)的个数为3η，该第一实施方式为η = 2。然后，在该第一实施方式中，在3相(相数= 的永磁电动机中，将定子1等分为 6个定子铁芯2 (=相数3的2倍)，在各个定子铁芯2中配置了 4个相(相数3+1)的线圈 4。在此，此时的一个相的线圈是指“ + ”线圈和“_”线圈的组合，将48个线圈分配给各个定 子铁芯2，对每个定子铁芯2分配48 + 6 = 8个。该情况为一个定子铁芯2中的齿数不是3相所需要的最小单位齿(因此，线圈) 数的整数倍，该齿数由以下表示，齿数=(kX3n)士η (1)其中，k为1以上的整数，在该实施方式中，k = l，n = 2，上式(1)为3X2+2 = 8。如此，在该第一实施方式中，是与图10所示的现有的定子相同的48槽的定子，同 时可以降低在使用该现有的定子1的现有的永磁电动机中产生的转矩波动。图3是表示本发明的永磁电动机的第二实施方式的定子的截面图，对于与图2对 应的部分赋予相同的符号，并省略重复的说明。在该图中，在该第二实施方式中，与上述第一实施方式相同，是40极、48槽的永磁 电动机，但是将定子1等分为12个定子铁芯加 21，对一个定子铁芯2分配2相的线圈 4。在此，1相的线圈4由“ + ”线圈和“-”线圈的组合形成，从线圈数来说，对各个定子铁芯 2分配2相X2 = 4个线圈4。具体地说，在定子铁芯加中，按照U相(U+，U-)线圈、V相(V-，V+)线圈的顺序 配置线圈4，在定子铁芯2b中，按照W相(W+，W_)线圈、U相(U-，U+)线圈的顺序配置线圈 4，在定子铁芯2c中，按照V相(V+，V_)线圈、W相(W-，W+)线圈的顺序配置线圈4。并且， 在以下3个定子铁芯2(1、2^2€中，分别按照相同的顺序，配置与定子铁芯加、213、2(3相同的 相的线圈4，同样地，在下面三个定子铁芯2g、2h、2i中，并且在下面三个定子铁芯2j、2k、21 中，分别按照相同的顺序，配置与定子铁芯h、2b、2c相同的相的线圈4。然后，根据各相的线圈4的排列，定子铁芯h、2b之间、定子铁芯2dJe之间、定子 铁芯2g、》!之间以及定子铁芯2jJk之间各自的分割部6处于相同的V相(V+)线圈和W 相(W+)线圈之间，定子铁芯2b、2c之间、定子铁芯&、2f之间、定子铁芯之间以及定 子铁芯2k、21之间各自的分割部6处于相同的U相(U+)线圈和V相(V+)线圈之间，定子 铁芯2c、2d之间、定子铁芯2f、2g之间、定子铁芯2i、2j之间以及定子铁芯21、加之间各自 的分割部6处于相同的W相(W+)线圈和U相(U+)线圈之间。在除此之外的场所，不存在 分割部6如此，定子1中的分割部6处于U、V相线圈之间和V、W相线圈之间和W、U相线圈 之间，无论在u、v、w相的线圈的哪一个中产生磁通，关于这些u、v、w相的线圈，分别在相同 个数的线圈中产生的磁通必定全部通过分割部6。即，在该第二实施方式中，与之前的第一 实施方式相同，在U、V、W相中均等地分配产生通过分割部6的磁通的线圈的个数。在图3 中，产生通过分割部6的磁通的线圈在U、V、W相中分别为8个。即，各相均等地分配产生通过分割部6的磁通的线圈。由此，在该第二实施方式中，与之前的第一实施方式相比，对应于分割部6的个数 多出的量，在各相通过分割部6的磁通多，磁通减少该相应的量这样的由分割部6导致的影 响变大，但是与之前的第一实施方式相同，当在U、V、W相的线圈中产生磁通时，在各相产生 的磁通均等地受到分割部6的影响，这些U、V、W相中的由于分割部6导致的磁通减少大体 均等，不会产生U、V、W相之间的磁通的不平衡，可以抑制转矩波动。在该第二实施方式中，U、V、W相这3相所需要的最小单位的齿3 (因此，线圈4)的 个数与上述第一实施方式相同，U、V、W相这3相所需要的最小单位的齿数3 (因此线圈4) 的个数为3η，η = 2。并且，在该第二实施方式中，在3相(相数= 的永磁电动机中，将定子1等分为 12个定子铁芯2 (=相数3的4倍)，对各个定子铁芯2分配2个相(相数3-1)的线圈4。 因此，此时的一个相的线圈为“ + ”线圈和“_”线圈的组合，对定子铁芯2分配48个线圈，即 分别对每个定子铁芯2分配48 + 12 = 2X (相数3-1) = 4个。该情况为1个定子铁芯2中的齿数不是3相所需要的最小单位齿(因此，线圈) 数的整数倍，该齿数在上述式⑴中，k= 1，η = 2,3X2-2 = 4。此外，在该第二实施方式中，相对于与其相同极数、槽数的第一实施方式，定子1 的分割数大，各个定子铁芯2的排列方向的圆弧状的边的长度变短，所以，成为定子1的内 表面一侧以及外表面一侧的边部更接近直线，由此，对用于形成定子铁芯2的钢板进行冲 压的电磁钢板的利用率更高，定子铁芯2的成品率提高。在该第二实施方式中，在3相(相数= 的永磁电动机中，将定子1等分为12个 定子铁芯2(=相数3X4)，对各个定子铁芯2分配2个相(相数3-1)的线圈4。在此，此 时的一个相的线圈是“ + ”线圈和“_”线圈的组合，对定子铁芯2分配48个线圈，即分别对 每个定子铁芯2分配48 + 12 = 2X (相数3-1) = 4个。如此，在该第二实施方式中，与之前的第一实施方式相同，是与图10所示的现有 的定子1相同的48槽的定子，可以降低在使用该现有的定子1的现有的永磁电动机中产生 的转矩波动。图4是表示本发明的永磁电动机的第三实施方式的定子的截面图，对于与前面的 附图对应的部分赋予相同的符号并省略重复的说明。在该图中，该第三实施方式关于32极、48槽(定子)的永磁电动机，将定子1等分 为定子铁芯h 2f这6个定子铁芯2。并且，对各个定子铁芯2分配8个(=48 + 6)的 线圈4。在此，U、V、W相的线圈分别仅由向相同方向缠绕的一种线圈(在此将其设为“ + ”的 线圈)形成，按照“U+”线圈、“V+”线圈、“W+”线圈的顺序重复在定子1中排列这些U、V、W 相线圈。具体地说，在定子铁芯加中，按照U+、V+、W+、U+、V+、W+、U+、V+的顺序排列U、V、 W相的线圈，在定子铁芯2b中，按照W+、U+、V+、W+、U+、V+、W+、U+的顺序排列U、V、W相的线 圈，在定子铁芯2c中，按照V+、W+、U+、V+、W+、U+、V+、U+的顺序排列U、V、W相的线圈。并 且，在定子铁芯2d中，该U、V、W的线圈的排列与定子铁芯加相同，在定子铁芯中，该U、 V、W的线圈的排列与定子铁芯2b相同，在定子铁芯2f中，该U、V、W的线圈的排列与定子铁 芯2c相同。
根据这样的线圈的排列，定子铁芯2a、2b之间与定子铁芯2dde之间的分割部6 位于V相的线圈(即，“V+”线圈)和W相的线圈(即，“W+”线圈)之间，定子铁芯2b、2c之 间与定子铁芯&、2f之间的分割部6位于U相的线圈(即，“U+”线圈)和V相的线圈(即， “V+”线圈)之间，定子铁芯2c、2d之间与定子铁芯2f、h之间的分割部6位于W相的线圈 和U相的线圈之间。在除此以外的场所不存在分割部6。如此，定子1中的分割部6位于U、V相线圈之间，V、W相线圈之间以及W、U相线 圈之间，与之前的实施方式相同，无论在U、V、W相的线圈中的哪一个中产生磁通，对于这些 U、V、W相的线圈，在分别相同个数的线圈中产生的磁通必定全部通过分割部6。S卩，在该第 三实施方式中，也和之前的实施方式相同，按照U、V、W相均等地分配产生通过分割部6的磁 通的线圈的个数。在图4中，产生通过分割部6的磁通的线圈在U、V、W相中分别为4个，对 各相均等地分配产生通过分割部6的磁通的线圈。由此，在该第三实施方式中，也和之前的第一实施方式相同，当在U、V、W相的线圈 中产生磁通时，在各相中产生的磁通均等地受到分割部6的影响，这些U、V、W相中的由于分 割部6导致的磁通的减少几乎均等，不会产生U、V、W相之间的磁通的不平衡，可以抑制转矩 波动。在该第三实施方式中，U、V、W相这3相所需要的最小单位的齿3 (因此，线圈4)的 个数为3η，η = 1。然后，在该第三实施方式中，在3相(相数= 的永磁电动机中，将定子1等分为 6个定子铁芯2(=相数3的2倍)，对各个定子铁芯2分配了 8个相QX相数3+2)的线 圈4。S卩，对定子铁芯2分配48个线圈，即对每个定子铁芯2分配48+ 6 = 2 X相数3+2 = 8个。该情况为1个定子铁芯2中的齿数不是3相所需要的最小单位齿(因此，线圈) 数的整数倍，该齿数在上述式⑴中，k= 1，η = 2,3X2+2 = 8。如此，在该第三实施方式中，也和之前的实施方式相同，是与图10所示的定子相 同的48槽的定子，同时可以降低在使用该现有的定子1的现有的永磁电动机中产生的转矩 波动。图5是表示本发明的永磁电动机的第四实施方式的定子的截面图，对于与之前附 图对应的部分赋予相同的符号，并省略重复的说明。在该图中，该第四实施方式也是涉及32极、48槽(齿)的永磁电动机，如图4所示 的第三实施方式那样，U、V、W相的线圈由“ + ”的一种的线圈构成，按照U、V、W相的顺序重 复在定子1中排列，但是如图3所示的第三实施方式那样，将定子1等分为12个定子铁芯 加 21。因此，对各个定子铁芯2排列48 + 12 = 4个线圈4。具体地说，在定子铁芯2a中，按照U相(U+)线圈、V相(V+)线圈、W相(W+)线圈、 U相线圈的顺序排列线圈4，在定子铁芯2b中，按照V相线圈、W相线圈、U相线圈、V相线圈 的顺序排列线圈4，在定子铁芯2c中，按照W相线圈、U相线圈、V相线圈、W相线圈的顺序 排列线圈4。然后，如之前的第三实施方式那样，在以下三个定子铁芯2d、2e、2f中，分别按 照相同的顺序配置与定子铁芯h、2b、2c相同的相的线圈4，同样地，在以下的三个定子铁 芯2g、2h、2i中，以及其以下的3个定子铁芯2j、2k、21中，分别按照相同的顺序配置与定子铁芯2a.2b.2c相同的相的线圈4。根据各相的线圈4的排列，定子铁芯2a、2b之间，定子铁芯2dde之间，定子铁芯 2g、2h之间以及定子铁芯2i、2k之间的各个分割部6处于相同的V相线圈和W相线圈之间， 定子铁芯2b、2c之间，定子铁芯&、2f之间，定子铁芯2h、2i之间以及定子铁芯2k、21的各 个分割部6处于相同的U相线圈和V相线圈之间，定子铁芯2c、2d之间，定子铁芯2f、2g，定 子铁芯2i、2j之间以及定子铁芯21、加之间的各个分割部6处于相同的W相线圈和U相线 圈之间。在除此之外的场所，不存在分割部6。如此，定子1中的分割部6处于U、V相线圈之间，V、W相线圈之间以及W、U相线圈 之间，无论在u、v、w相的线圈中的哪一个中产生磁通，关于这些u、v、w相的线圈，分别在相 同个数的线圈中产生的磁通必定全部通过分割部6。即，在该第四实施方式中，也和之前的 第一实施方式相同，在U、V、W相中均等地分配产生通过分割部6的磁通的线圈的个数。在 图5中，产生通过分割部6的磁通的线圈在U、V、W相中分别为8个。即，各相均等地分配产 生通过分割部6的磁通的线圈。由此，在该第四实施方式中，与之前的第三实施方式相比，对应于分割部6的个数 多出的量，在各相通过分割部6的磁通多，磁通减少相应的量这样的由分割部6导致的影响 变大，但是与之前的第一实施方式相同，当在U、V、W相的线圈中产生磁通时，在各相中产生 的磁通均等地受到分割部6的影响，这些U、V、W相中的由于分割部6导致的磁通减少大体 均等，不会产生U、V、W相之间的磁通的不平衡，可以抑制转矩波动。在该第四实施方式中，U、V、W相这3相所需要的最小单位的齿3 (因此，线圈4)的 个数与上述第三实施方式相同，U、V、W相这3相所需要的最小单位的齿数3 (因此线圈4) 的个数为3η，η = 1。并且，在该第四实施方式中，在3相(相数=3)的永磁电动机中，将定子1等分为 12个定子铁芯2(=相数3的4倍)，对各个定子铁芯2分配4个相(IX相数3+1)的线圈 4。即，对定子铁芯2分配48个线圈，分别对每个定子铁芯2分配48 + 12 = IX相数3+1 =4个。该情况为1个定子铁芯2中的齿数不是3相所需要的最小单位齿(因此，线圈) 数的整数倍，该齿数在上述式⑴中，k= 1，η = 2，3Χ1+1 =4。此外，在该第四实施方式中，相对于与其相同极数、槽数的第三实施方式，定子1 的分割数大，各个定子铁芯2的它们的排列方向的圆弧状的边的长度变短，所以，成为定子 1的内表面一侧以及外表面一侧的边部更接近直线，由此，对用于形成定子铁芯2的钢板进 行冲压的电磁钢板的利用率更高，定子铁芯2的成品率提高。如此，在该第四实施方式中，与之前的第一实施方式相同，是与图10所示的现有 的定子1相同的48槽的定子，可以降低在使用该现有的定子1的现有的永磁电动机中产生 的转矩波动。图6是表示本发明的永磁电动机的第五实施方式的定子的截面图，对于与之前附 图对应的部分赋予相同的符号，并省略重复的说明。在该图中，该第五实施方式涉及30极、36槽(齿)的永磁电动机，如图2所示的第 一实施方式那样，U、V、W相的线圈由“ + ”线圈和“-”线圈这样的缠绕方向不同的两种线圈 构成，在定子1中按照U、v、w相的顺序重复排列，与之前的实施方式相比，组合了槽数(线圈数)不同的定子铁芯2。在此，形成将该定子1分割为6个定子铁芯2，但相连地排列将 线圈数设置为8个的3个定子铁芯h、2b、2c，然后，相连地排列将线圈数设置为4个的3个 定子铁芯2d、2e、2f的结构，排列了 8X3+4X3 = 36个线圈4。具体地说，在定子铁芯加中，按照U相(U+,U-)线圈、V相(V-, V+)线圈、W相(W+, W-)线圈、U相(u-，u+)线圈的顺序配置4个相的线圈4 (总共8个线圈4)，在定子铁芯2b 中，按照V相(V+, V-)线圈、W相(W-, W+)线圈、U相(U+, U-)线圈、V相(V-, V+)线圈的顺 序配置总共8个线圈4，在定子铁芯2c中，按照W相(W+，W_)线圈、U相(U-，U+)线圈、V相 (V+, V-)线圈、W相(W-, W+)线圈的顺序配置总共8个线圈4，在定子铁芯2d中，按照U相 (U+, U-)线圈、V相(V-, V+)线圈的顺序配置总共4个线圈4，在定子铁芯2e中，按照W相 (W+, W")线圈、U相(U-, U+)线圈的顺序配置总共4个线圈4，在定子铁芯2f中，按照V相 (V+, V-)线圈、W相(W-, W+)的顺序配置总共4个线圈4。根据各相的线圈4的排列，在定子铁芯h、2b之间和定子铁S&、2f之间，分割部 6处于U相(U+)线圈和V相(V+)线圈之间，在定子铁芯2b、2c之间和定子铁芯2dJe之间 分割部6处于V相(V+)线圈和W相(W+)线圈之间，在定子铁芯2c、2d之间和定子铁芯2f、 加之间分割部6处于W相(W+)线圈和U相(U+)线圈之间。在除此以外的场所，不存在分 割部6。如此，在该第五实施方式中，定子1中的分割部6处于U、V相线圈之间和V、W相线 圈之间以及W、U相线圈之间，无论在U、V、W相的线圈的哪一个中产生磁通，关于这些U、V、 W相的线圈，分别在相同个数的线圈中产生的磁通必定全部通过分割部6。即，与之前的第 一实施方式相同，在U、V、W相中均等地分配产生通过分割部6的磁通的线圈的个数。在图 6中，产生通过分割部6的磁通的线圈在U、V、W相中分别为4个。即，各相均等地分配产生 通过分割部6的磁通的线圈。由此，在该第五实施方式中，也和之前的实施方式相同，当在U、V、W相的线圈中产 生磁通时，在各个相中产生的磁通均等地受到分割部6的影响，这些U、V、W相中的由于分割 部6导致的磁通的减少几乎均等，不会产生U、V、W相之间的磁通的不平衡，可以抑制转矩波动。在该第五实施方式中，U、V、W相这三相所需要的最小单位的齿3(因此，线圈4)的 个数与上述第三实施方式相同，U、V、W相这三相所需要的最小单位的齿3(因此，线圈4)的 个数为3η，η = 2。然后，在该第五实施方式中，在3相(相数= 的永磁电动机中，将定子1分割为 6个定子铁芯2 (=相数3的4倍)，对于其中的三个，设置2 X相数3+2 = 8个(在上述式 ⑴中，k= l，n = 2)线圈4，对于另外三个，设置2X相数3-2 = 4个(在上述式(1)中， k = 1，η = 2)线圈4。该情况为一个定子铁芯2中的齿数不是3相所需要的最小单位齿 (因此，线圈)数的整数倍。在该第五实施方式中，在3相(相数=3)的永磁电动机中，将定子1分割为6个 定子铁芯2(=相数X》，对其中的3个定子铁芯加 2c配置8个(=2X (相数3+1) 在此，数值“2”是一个相的线圈数。即4个相)线圈4，对剩余的3个定子铁芯2d 2f 配 置4个( = 2X (相数3-D 在此，数值“2”是一个相的线圈数。S卩，两个相)。如此，在该第五实施方式中，也和之前的第一实施方式相同，可以降低在使用图10所示的现有的定子的现有的永磁电动机中产生的转矩波动。图7是表示本发明的永磁电动机的第六实施方式的定子的截面图，对于与前面的 附图对应的部分赋予相同的符号并省略重复的说明。在该图中，该第六实施方式涉及40极、48槽(定子)的永磁电动机，如图6所示 的第五实施方式那样，组合了槽数(线圈数)不同的定子铁芯2。在此，构成以下的结构 U、V、W相的线圈4分别仅由“ + ”的一种线圈形成，定子1被分割为9个定子铁芯2，在设置 了 7个线圈4的各个定子铁芯2a、2C、2e、2g之间，排列设置了 4个线圈4的定子铁芯2b、 2d、2f，并且，在这些定子铁芯2g和定子铁芯加之间配置设置了 4个线圈4的两个定子铁 芯2h、2i，排列7X4+4X5 = 48个线圈4。具体地说，在定子铁芯加中，按照V相、W相、U相、V相、W相、U相、V相的顺序排 列7个相的线圈，在定子铁芯2b中，按照W相、U相、V相、W相的顺序排列4个相的线圈4， 在定子铁芯2c中，按照U相、V相、W相、U相、V相、W相、U相的顺序排列7个相的线圈4， 在定子铁芯2d中，按照V相、W相、U相、V相的顺序排列4个相的线圈4，在定子铁芯2e中， 按照W相、U相、V相、W相、U相、V相、W相的顺序排列7个相的线圈4，在定子铁芯2f中， 按照U相、V相、W相、U相的顺序排列4个相的线圈4。在以下的定子铁芯2g、2h中，分别 配置与定子铁芯2a、2b相同的线圈，在最后的定子铁芯2i中，配置与定子铁芯2f相同的线 圈4。根据该各相的线圈4的排列，在定子铁芯2a、2b之间、定子铁芯2dje之间、定子 铁芯2g、池之间分割部6位于V相的线圈和W相的线圈之间，定子铁芯2b、2c之间、定子铁 芯加、2f之间、定子铁芯2h、2i之间分割部6位于W相的线圈和U相的线圈之间，定子铁芯 2c、2d之间、定子铁芯2f、2g之间、定子铁芯2i、h之间分割部6位于U相的线圈和V相的 线圈之间。在除此以外的场所不存在分割部6。如此，在该第六实施方式中，定子1中的分割部6均等地位于U、V相线圈之间，V、 W相线圈之间以及w、u相线圈之间，无论在u、v、w相的线圈中的哪一个中产生磁通，对于这 些U、V、W相的线圈，在分别相同个数的线圈中产生的磁通必定全部通过分割部6。S卩，也和 之前的第一实施方式相同，按照U、V、W相均等地分配产生通过分割部6的磁通的线圈的个 数。在图7中，产生通过分割部6的磁通的线圈在U、V、W相中分别为6个，S卩，对各相均等 地分配产生通过分割部6的磁通的线圈。由此，在该第六实施方式中，也和之前的实施方式相同，当在U、V、W相的线圈中产 生磁通时，在各相中产生的磁通均等地受到分割部6的影响，这些U、V、W相中的由于分割 部6导致的磁通的减少几乎均等，不会产生U、V、W相之间的磁通的不平衡，可以抑制转矩波动。在该第六实施方式中，在40极、48槽的3相(相数= 的永磁电动机中，将定子1 分割为9个定子铁芯2 (=相数3X3)，对其中的4个定子铁芯2a、2c、2e、2f配置7个(在 上述式(1)中，2X相数3+1 在此，数值“2”是1个相的线圈数)线圈4，对剩下的5个定 子铁芯2b、2d、2f、2h、2i分别配置4个(在上述式(1)中，IX相数3+1)线圈4。这与上述第二实施方式相同。如此，在该第六实施方式中，也和之前的第一实施方式相同，可以降低在使用图10 所示的现有的定子的现有的永磁电动机中产生的转矩波动。
图8表示针对各种极数。槽数的定子的定子铁芯数、槽(线圈)数的组合的例子， P为极数，M为定子的全部槽数，U为3相的最小单位的槽(线圈)数，Ka、Kb是定子铁芯数， A、B是在各个定子铁芯数Ka、Kb下的每个定子铁芯的槽(线圈)数。在该图中，通过No. UNo. 2,No. 3……表示各个组合例子，对于每个组合，表示极数 P、定子的全部槽数M、3相的最小单位的槽(线圈)数U、定子铁芯数Ka、Kb、在定子铁芯数 Ka、Kb下的每个定子铁芯的槽(线圈)数A、B。当在全部的定子铁芯2中线圈数相等时，其 定子铁芯数为定子铁芯数Ka，其线圈数由槽(线圈)数A来表示。在由不同的线圈数的定 子铁芯2构成的定子时，各个定子铁芯数为定子铁芯数Ka、Kb，在各个定子铁芯2中的线圈 数由槽(线圈)数A、B表示。在此，当使以上的实施方式与图8对应时，图2所示的第一实施方式相当于组合例 子No. 9，图3所示的第二实施方式相当于组合例子No. 8。图4所示的第三实施方式相当于 3相的最小单位的槽(线圈)数U为3时的、组合例子No. 9，图5所示的第四实施方式相当 于3相的最小单位的槽(线圈)数U为3时的、组合例子No. 8。此外，图6所示的第5实施 方式相当于组合例子No7，图7所示的第六实施方式相当于组合例子No. 20。关于之前图1 图7所示的实施方式以外，如图7所示，对于各种极数、定子的槽 数的永磁电动机，设定基于定子的分割数，即，基于定子铁芯2的个数或上述式(1)的定子 铁芯2中的槽数(线圈数)，由此，可以得到与之前的实施方式相同的效果。根据以上所述，关于转子7 (图1)的分割数(即，转子铁芯数)，没有特别说明，当 考虑极性的平衡时，在分割后的转子铁芯中，为了使N极与S极的个数一致，使极数为偶数 来进行分割是恰当的方式。此外，在上述实施方式中，采用外转型电动机进行了表示，但即使是将转子配置在 内侧的内转型的电动机，也能够进行同样的分割，由此可以得到相同的效果。由于转子侧的磁铁的形状的不同，本发明的效果不会消失。此外，即使是磁铁埋入 型，也可以得到相同的效果。本发明适合于在进行电动机的定子的铁芯分割时，为了使影响不会偏向特定的 相，选择定子的分割位置，所以能够抑制电动机的转矩波动，用于进行高精度的速度控制、 位置控制的电动机。例如，适用于精密工业机械或电梯装置。
权利要求
1.一种永磁电动机，该永磁电动机是具有对于多个槽将集中缠绕线圈分配给3相的定 子以及与该定子相向地设置了多个永久磁铁的转子的多个极性且多个槽的永磁电动机，其 特征在于，构成3相的最小单位的齿数为3η，其中η是1以上的整数，是每1相的线圈数， 该定子被分割为多个定子铁芯，在该定子铁芯中的齿数为(kX3n) 士η，其中k是1以上 的整数。
2.根据权利要求1所述的永磁电动机，其特征在于， 所述定子均等分割为齿数相等的多个定子铁芯。
3.根据权利要求1或2所述的永磁电动机，其特征在于， 在所述定子铁芯中η = 2，各相的线圈由在所述齿中的缠绕方向不同的两个线圈构成，将同相的该两个线圈安装 在相邻的所述齿上。
4.根据权利要求1所述的永磁电动机，其特征在于， 在所述定子铁芯中η = 2，所述定子由所述齿数不同的两种所述定子铁芯的排列构成。
5.根据权利要求4所述的永磁电动机，其特征在于，相连地排列所述齿数不同的两种所述定子铁芯其中一种的多个所述定子铁芯，继该种 类所述定子铁芯的排列之后，相连地排列另一种类的多个所述定子铁芯。
6.根据权利要求4所述的永磁电动机，其特征在于，以相同的个数交互地、并且相连地排列所述齿数不同的两种所述定子铁芯其中一种的 所述定子铁芯以及另一种类的所述定子铁芯。
7.—种永磁电动机，该永磁电动机是具有对于多个槽将集中缠绕线分配给3相的定子 以及与该定子相向地设置了多个永久磁铁的转子的多个极性并且多个槽的永磁电动机，其 特征在于，在该定子中设置12η个齿，其中η为1以上的整数， 该转子的极数为10η，该定子被分割为多个定子铁芯，在该定子铁芯中的齿数为2的倍数，并且不是6的倍数。
8.根据权利要求1 7的任一项所述的永磁电动机，其特征在于， 所述转子被分割为多个转子铁芯，该转子铁芯的极数是2的倍数。
9.根据权利要求1 8的任一项所述的永磁电动机，其特征在于， 所述转子设置在所述定子的外侧，在所述转子的与所述定子相向的表面上配置了矩形的永久磁铁。
全文摘要
本发明提供一种永磁电动机，可以降低由于定子铁芯之间的分割部导致的磁通减少的影响，抑制转矩波动的发生。在40极、48槽的3相永磁电动机中，使定子(1)成为排列了6个由8个槽(3)(因此，8个线圈4)构成的定子铁芯(2a～2f)的结构，作为各个定子铁芯(2)(定子铁芯2a～2f的总称)的结合部的分割部(6)均等地(各为相同的数量)存在于W相、U相线圈之间，U相、V相线圈之间以及V相、W相线圈之间。由此，产生的磁通通过分割部(6)的U相、V相、W相的线圈数相等，各个相的由分割部(6)导致的磁通降低的影响变得均等。
文档编号H02K21/22GK102044945SQ20101025811
公开日2011年5月4日 申请日期2010年8月18日 优先权日2009年10月13日
发明者二瓶秀树, 尾方尚文, 山崎政英 申请人:株式会社日立制作所