同步电动的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种同步电动机，其具备了减小由永久磁铁的定位误差产生的齿槽转矩的构造。突起部沿铁心的周向交替地配置于A部以及B部，因此对于邻接的永久磁铁中的、第一突起部存在于其间的永久磁铁而言，永久磁铁的各端部在不存在突起部的B部被磁力相互吸引。另一方面，对于邻接的永久磁铁中的、第二突起部存在于其间的永久磁铁而言，永久磁铁的各端部在不存在突起部的A部被磁力相互吸引。这样，邻接的永久磁铁相互朝反向倾斜，因此产生的齿槽转矩大幅度地减小。
【专利说明】同步电动机
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及同步电动机。
【背景技术】
[0002] 在具有将永久磁铁粘贴于转子铁也的表面的、所谓的SPM(Surface化rmanent Magnet)式的转子的电动机中，由在永久磁铁与定子铁也的齿之间作用的磁吸引力引起的 齿槽转矩增大。该齿槽转矩成为电动机的输送不均的原因，因此期望该齿槽转矩减小。作 为用于减小齿槽转矩的方法之一，能够列举将永久磁铁的表面形成曲面（参照图9)。但是， 即使如上W齿槽转矩变小的方式设计磁铁形状，若不将永久磁铁准确地定位粘贴于转子铁 也的规定位置，则也无法获得所期望设计那样的（较小的）齿槽转矩。
[0003] 因此，为了减小齿槽转矩，期望将永久磁铁准确地定位粘贴于转子铁也的规定位 置。作为与此相关的现有技术，存在在转子的表面设置磁铁定位用的槽的技术、使梯形形状 的多个永久磁铁相互改变朝向并且沿周向邻接配置的技术（日本特开2007-006621号公 报）。
[0004] 通常，永久磁铁是烧结体，难较高的尺寸精度制成，因此各永久磁铁W具有某 种程度的误差（偏差）或者间隙的状态粘贴于转子。此处，在定子铁也的插槽数为S，并且 粘贴于转子的永久磁铁的个数为化(P对）的（所谓的S插槽化极的）同步电动机中，在S 与P的最小公倍数成为P的奇数倍的（无法被化整除的）情况下，如W下说明的那样，永 久磁铁从理想磁铁中也位置偏移，从而产生齿槽转矩。
[0005] 图8是构成现有技术所涉及的转子的铁也100的简图，铁也100具有永久磁铁定 位用的多个突起部102。此处，突起部102分别是与铁也的轴向平行并且直线地延伸的垄状 的突起，如图9所示，在各突起部102之间粘贴有大致长方体形状的永久磁铁104,从而构 成转子（rotor) 106。此外，此处将突起部102的个数设为16,从而永久磁铁的个数也成为 16巧对）。
[0006] 此时，若如上所述在各永久磁铁104考虑尺寸公差、永久磁铁的粘贴作业性，贝帖口 图10所示，铁也100的各突起部102之间的间隔d比各永久磁铁106的宽度W略大。因此 若在上述的铁也100粘贴永久磁铁，则如图10所示，邻接的永久磁铁被其磁吸引力朝箭头 所示的方向相互拉化，从而交替地表现有在两侧实际上无间隙地配置有永久磁铁104的突 起部102a、与在两侧W隔离的方式配置有永久磁铁104的突起部10化。换句话说各永久磁 铁从由虚线108所示的理想中也位置偏移。
[0007] 在将上述的转子106配置于例如图11所示的具有九个插槽110的定子铁也112 的内部而构成同步电动机114的情况下，插槽数（S = 9)与极对数（P = 8)的最小公倍数 (=72)成为P的奇数倍。图12是表示此时的电动机每转一圈的S与P的最小公倍数次的 齿槽转矩的图。在图12中，虚线116表示永久磁铁位于理想中也位置108(参照图10)时 的齿槽转矩，实线118表示如图10那样永久磁铁从理想中也位置偏移的齿槽转矩。此外， 在实线118包括多个（在图示例中为五个）图表，但该表示从理想中也位置的偏移量越大 齿槽转矩越大。
[000引若如图12所明确的那样，在所谓的S插槽化极的同步电动机中，在S与P的最小 公倍数成为P的奇数倍的情况下，如图10所示，邻接的永久磁铁彼此通过磁吸引力靠近为 构成（2个为一组的）一对，各磁铁从理想位置偏移，因此产生比较大的齿槽转矩，从而导致 电动机的性能降低。另外，在日本特开2007-006621号公报所记载的技术中，各永久磁铁的 形状为梯形，而梯形形状的磁铁与单纯的长方体形状的磁铁相比通常价格高昂。 实用新型内容
[0009] 因此，本实用新型的目的在于提供一种同步电动机，其具备了减小由永久磁铁的 定位误差产生的齿槽转矩的构造。
[0010] 为了实现上述目的，本申请实用新型提供一种同步电动机，其具有S个插槽W及 化个极，S与P的最小公倍数成为P的奇数倍，同步电动机具有；转子铁也，其具备多个对永 久磁铁进行定位的突起部；W及转子，其由配置于上述转子铁也的多个永久磁铁构成，W各 永久磁铁的一端朝与在一侧邻接的永久磁铁相互吸引的方向倾斜，并且另一端朝与在另一 侧邻接的永久磁铁相互吸引的方向倾斜的方式将上述突起部配置于上述转子铁也。
[0011] 在优选的实施方式中，对于对上述转子铁也沿其旋转轴方向进行两等分的第一部 分W及第二部分而言，在上述第一部分，将上述第一突起部沿上述转子铁也的周向每隔一 个地设置于邻接的永久磁铁的边界，在上述第二部分，将上述第二突起部沿上述转子铁也 的周向每隔一个地设置于邻接的永久磁铁的边界，并且，在一个边界且仅在上述第一部分 W及上述第二部分的任意一方配置有上述突起部。
[0012] 在优选的实施方式中，上述突起部的各自的形状是W上述转子铁也的旋转轴向为 高度的梯形，对于对上述转子铁也沿其旋转轴方向进行两等分的第一部分W及第二部分而 言，沿上述转子铁也的周向交替地配置有长边位于上述第一部分并且短边位于上述第二部 分的第一突起部、与短边位于上述第一部分并且长边位于上述第二部分的第二突起部。
[0013] 在优选的实施方式中，上述突起部的各自的形状是沿上述转子铁也的旋转轴方向 W比上述转子铁也的轴向长度短的长度延伸的垄状，对于对上述转子铁也沿其旋转轴向进 行了两等分的第一部分W及第二部分而言，沿上述转子铁也的周向交替地配置有在上述第 一部分中延伸至上述转子铁也的轴向端部但在上述第二部分未延伸至上述转子铁也的轴 向端部的第一突起部、与在上述第二部分延伸至上述转子铁也的轴向端部但在上述第一部 分未延伸至上述转子铁也的轴向端部的第二突起部。
[0014] 在优选的实施方式中，上述多个永久磁铁分别具有长方体形状。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 本实用新型的上述或者其他的目的、特征W及优点通过参照附图对W下的优选的 实施方式进行说明而能够更加清楚。
[0016] 图1是表示构成本实用新型的第一实施方式所涉及的电动机的转子的铁也的简 要构造的图。
[0017] 图2是示意性地表示在图1的铁也粘贴永久磁铁时的各磁铁的位置的变化的图。
[0018] 图3(A)是对本实用新型所涉及的电动机的、齿槽转矩的抵消效果进行说明的图， 图3炬）是对本实用新型所涉及的电动机的、齿槽转矩的抵消效果进行说明的图，图3(C)是 对本实用新型所涉及的电动机的、齿槽转矩的抵消效果进行说明的图。
[0019] 图4是表示构成本实用新型的第二实施方式所涉及的电动机的转子的铁也的简 要构造的图。
[0020] 图5是示意性地表示在图4的铁也粘贴永久磁铁时的各磁铁的位置的变化的图。
[0021] 图6是表示构成本实用新型的第H实施方式所涉及的电动机的转子的铁也的简 要构造的图。
[0022] 图7是示意性地表示在图6的铁也粘贴永久磁铁时的各磁铁的位置的变化的图。
[0023] 图8是表示构成现有技术所涉及的电动机的转子的铁也的简要构造的图。
[0024] 图9是表示在图8的铁也粘贴永久磁铁而构成转子的例子的图。
[00巧]图10是示意性地表示在图8的铁也粘贴永久磁铁时的各磁铁的位置的变化的图。
[0026] 图11是表示将图9的转子配置在定子铁也内的状态的图。
[0027] 图12是对在现有技术所涉及的电动机中产生的齿槽转矩进行说明的图。
【具体实施方式】
[0028] 图1是表示构成本实用新型的第一实施方式所涉及的电动机的转子的转子铁也 (W下，仅称为铁也）10的简要构造的图。铁也10是粘贴多个（此处为16个巧对））永久 磁铁12 (图2)而使用的SPM型的转子，并具有大致圆筒形的主体（套筒）14、供永久磁铁粘 贴的外侧面（磁铁粘贴面）16、W及对永久磁铁进行定位的突起部18。具备了永久磁铁的 铁也14 (转子）使用于极对数（P)与插槽数（S)的最小公倍数（LCM)成为P的奇数倍（无 法被化整除）的同步电动机，例如，配置于图11所示的插槽数为9个的定子铁也112内而 构成同步电动机。此外，在本实用新型中，定子铁也的结构本身也可W与现有的结构相同， 因此省略详细的说明。
[0029] 如图1所示，设置于主体14的外侧面16的突起部18配置于各永久磁铁12的粘 贴位置的边界（在图示例中，在外侧面16上并且在由与转子10的轴向平行的直线表示的 部位）20。具体而言，在考虑对铁也10沿其旋转轴方向（在图1中为上下方向）进行了两 等分的第一部分（A部）W及第二部分炬部）的情况下，在上半部分即A部，将第一突起 部18a沿铁也10的周向每隔一个地设置于边界20,相同地在下半部分即B部，将第二突起 部18b沿铁也10的周向每隔一个地设置于边界20。此处，在一个边界20且仅在A部W及 B部的任意一方设置有突起部18,即突起部沿主体14的周向交替地配置于A部W及B部。
[0030] 图2是示意性地表示在图1的铁也10粘贴永久磁铁时的各磁铁的位置的变化的 图。如上所述，突起部18 (18a W及18b)沿铁也10的周向交替地配置于A部W及B部，因此 对于邻接的永久磁铁中的、突起部18a存在于其间的永久磁铁（例如12a W及12b)而言， 永久磁铁的各端部在突起部不存在的B部被磁力相互吸引。另一方面，对于邻接的永久磁 铁中的、突起部18b存在于其间的永久磁铁（例如12b W及12c)而言，永久磁铁的各端部 在突起部不存在的A部被磁力相互吸引。该样，各永久磁铁12从虚线22所示的理想的磁 铁位置（理想磁铁中也位置）偏移或者倾斜，但如图2所示，邻接的永久磁铁相互朝反向倾 斜，因此产生的齿槽转矩大幅度地减小。W下，参照图3 (A)、图3炬）、图3 (C)对该理由进行 说明。
[0031] 图3(A)、图3炬)、图3似是表示本实用新型所涉及的电动机每转一圈的s与p的 最小公倍数回的齿槽转矩的图表，图表I W及图表II分别利用实线（与偏移量对应的五个 图）24表示在图2的A部W及B部产生的齿槽转矩。此外，该图的虚线26表示将各永久磁 铁整合配置于理想磁铁中也位置（图2的虚线22)时的理想的齿槽转矩。如参照图12进 行说明的那样，在转子的A部W及B部分别产生与偏移量对应的齿槽转矩，但若如图3(A) 的图表I W及图3炬）的图表II的比较所明确的那样，在A部与B部中，齿槽转矩的相位正 好偏移一个极大小，因此两部的齿槽转矩被抵消，作为结果如图表III (实线28)所示，能够 获得与将各永久磁铁整合配置于理想磁铁中也位置（图2的虚线22)时实际上同等的齿槽 转矩。
[0032] 接下来，对齿槽转矩的相位在A部与B部正好偏移一个极大小的理由进行说明。在 插槽数为S且极数为化（所谓的S插槽化极）的同步电动机中，如本实用新型所涉及的同 步电动机那样，在S与P的最小公倍数为P的奇数倍的情况下，在各永久磁铁12从理想磁 铁中也位置22偏移（倾斜）时，电动机每转一圈，产生相当于S与P的最小公倍数（LCM) 的次数的齿槽转矩。该齿槽转矩的周期0能够下的公式（1)表示。其中，LCM(p、S) 是P与S的最小公倍数，m是奇数（m =化-1，n是自然数）。
[0033] 白=2 31/LCM(p、S) = 2 31/(pXm) (1)
[0034] 如公式（1)所明确的那样，假设在m是偶数的情况下，LCM(p、s)被化整除，从而 不产生永久磁铁从理想磁铁中也位置偏移而引起的齿槽转矩。
[00巧]此处，如图2所示，在A部使各永久磁铁（例如12b)的一端朝被邻接的永久磁铁 的一方（12c)吸引的方向倾斜，并且，在B部使另一端朝被邻接的永久磁铁的另一方（12a) 吸引的方向倾斜，从而在图2的A部与B部齿槽转矩的相位偏移。该相位的偏移tP正好相 当于一个极大小，从而能够下的公式（2)表示。
[0036] 擎=2巧/2p (2 )
[0037] 根据公式（1) W及公式（2)，能够导出W下的公式（3)。
[0038] Q=2eI (P X ( 2n-l )) =<p/ ( n-1/2 ) (3)
[0039] 通过使公式（3)变形，相位的偏移9能够WW下的公式（4)表示。
[0040] f=0 X (n-l/2) (4)
[0041] 根据公式（4)，A部与B部的齿槽转矩的相位的偏移tp相当于一个周期的1/2。其 结果，如图3(A)的图表I W及图3炬）的图表II所明确的那样，在A部与B部，齿槽转矩被 抵消，作为电动机整体能够实现如图表III所示接近理想状态的齿槽转矩。
[0042] 根据W上所述，如本实用新型那样，在插槽数S与极对数P的最小公倍数成为P的 奇数倍的（无法被极数化整除的）情况下，W邻接的永久磁铁通过它们的吸引力沿铁也的 轴向相互反向并且对称地倾斜的方式在铁也设置突起部（定位部），从而永久磁铁从理想 磁铁中也位置偏移而引起的齿槽转矩能够抵消。
[0043] 此外，如图1 W及图2所示，在第一实施方式中，各突起部18作为隔着边界20邻接 配置的两个销状（圆柱状）部件而被图示，但只要是能够w邻接的永久磁铁通过其磁力相 互朝反向倾斜的方式对各磁铁的位置?姿势进行限制的部件，则也能够是其他的形状。例 女口，可W将各突起部18中的销状部件设为一个或者H个W上，也可W将销状部件设为楠 圆柱、棱柱形状。
[0044] 图4是表示构成本实用新型的第二实施方式所涉及的电动机的转子的铁也10' 的简要构造的图。此外，第二实施方式除了突起部的构造之外也可W与第一实施方式相同， 因此对于对应的构成要素标注相同的参照附图标记并省略详细的说明。
[0045] 如图4所示，设置于铁也10'的主体14的外侧面16的突起部18'具有梯形形 状，该梯形形状具有与主体14的轴向长度大体相等的高度，并形成于各永久磁铁12的粘贴 位置的边界（在图示例中，在外侧面16上并且在由与铁也10的轴向平行的直线表示的部 位）20。具体而言，在考虑对铁也10'沿其旋转轴方向（在图4中为上下方向）进行了两 等分的A部W及B部的情况下，沿主体14的周向交替地配置有长边位于A部且短边位于B 部的第一突起部18a'、与短边位于A部且长边位于B部的第二突起部18b'。
[0046] 图5是示意性地表示在图4的铁也10'粘贴永久磁铁时的各磁铁的位置的变化的 图。如上所述，沿主体14的周向交替地配置有突起部18'的长边（宽度较大的部分）与 短边（宽度较小的部分），因此对于邻接的永久磁铁中的、长边位于A部的突起部18a'存 在于其间的永久磁铁（例如12a W及12b)而言，永久磁铁的各端部在存在突起部18a'的 短边的B部被磁力相互吸引。另一方面，对于邻接的永久磁铁中的、长边位于B部的突起部 18b'存在于其间的永久磁铁（例如12b W及12c)而言，永久磁铁的各端部在存在突起部 18b'的短边的A部被磁力相互吸引。该样，各永久磁铁12从虚线22所示的理想的磁铁位 置（理想磁铁中也位置）偏移或者倾斜，但如图5所示，邻接的永久磁铁相互朝反向倾斜， 因此产生的齿槽转矩大幅度地减小。该理由如参照图3(A)、图3炬)、图3(C)进行了说明的 那样。
[0047] 如第二实施方式那样，在W突起部成为梯形的方式对磁铁粘贴面16进行加工的 情况下，若使立就刀等工具在相对于转子铁芯10'的轴W规定的角度倾斜的状态下移动则 能够容易地进行加工，从而能够为廉价的加工费。另外，也不需要将永久磁铁形成梯形等异 形形状（不是单纯的长方体）的磁铁，从而磁铁也能够廉价地制造。
[0048] 此外，在第二实施方式中，突起部18'具有W边界20为左右对称轴的梯形形状， 但只要能够W邻接的永久磁铁通过其磁力相互朝反向倾斜的方式对各磁铁的位置?姿势进 行限制，则也能够为其他的形状。例如，可W将梯形形状形成为左右非对称，梯形的侧边也 可W不是完全的直线。
[0049] 图6是表示构成本实用新型的第H实施方式所涉及的电动机的转子的铁也10" 的简要构造的图。此外，第H实施方式除了突起部的构造之外也可W与第一实施方式或者 第二实施方式相同，因此对于对应的构成要素标注相同的参照附图标记并省略详细的说 明。
[0050] 如图6所示，设置于铁也10"的主体14的外侧面16的突起部18"作为与铁也的 轴向平行并且直线地延伸的垄状的突起，形成于各永久磁铁12的粘贴位置的边界（在图示 例中在外侧面16上并且在由与铁也10"的轴向平行的直线表示的部位）20,但各突起部 18"的轴向长度比主体14的轴向长度短。并且，在考虑对铁也10"沿其旋转轴方向（在 图6中为上下方向）进行了两等分的A部W及B部的情况下，沿主体14的周向交替地配置 有在A部延伸至主体14的轴向端部但在B部未延伸至主体14的轴向端部的第一突起部 18a"、与在B部延伸至主体14的轴向端部但在A部未延伸至主体14的轴向端部的第二突 起部18b"。
[0051] 图7是示意性地表示在图6的铁也10"粘贴永久磁铁时的各磁铁的位置的变化的 图。如上所述，在主体14的各轴向端部，沿主体14的周向交替地配置有延伸至上述端部的 突起部与未延伸至上述端部的突起部，因此对于邻接的永久磁铁中的、在主体14的A部延 伸至轴向端部的突起部18a"存在于其间的永久磁铁（例如12a W及12b)而言，永久磁铁 的各端部在突起部18a"未延伸至轴向端部的B部被磁力相互吸引。另一方面，对于邻接 的永久磁铁中的、在主体14的B部延伸至轴向端部的突起部18b"存在于其间的永久磁铁 (例如12b W及12c)而言，永久磁铁的各端部在突起部18b"未延伸至轴向端部的A部被 磁力相互吸引。该样，各永久磁铁12从虚线22所示的理想的磁铁位置（理想磁铁中也位 置）偏移或者倾斜，但如图7所示，邻接的永久磁铁相互朝反向倾斜，因此产生的齿槽转矩 大幅度地减小。该理由如参照图3(A)、图3炬)、图3(C)进行了说明的那样。
[0052] 如第H实施方式那样，在W各突起部18"与铁也10"的轴向平行地延伸，并且 邻接的突起部的一端沿周向交替地缩短的方式对磁铁粘贴面16进行加工的情况下，能够 使用立就刀等工具容易地进行加工，从而能够为廉价的加工费。另外，也不需要将永久磁铁 形成梯形等异形形状（不是单纯的长方体）的磁铁，从而磁铁也能够廉价地制造。
[0053] 此外，在第H实施方式中，突起部18"具有W边界20为左右对称轴的垄状（细长 的长方体）形状，但只要能够W邻接的永久磁铁通过其磁力相互朝反向倾斜的方式对各磁 铁的位置?姿势进行限制，则也能够为其他的形状。例如，与轴向大致平行的垄状形状的侧 边也可W不是完全的直线。
[0054] 此外，在本实用新型中，在各永久磁铁的形状不存在特别的制约，但在上述的实施 方式中，各永久磁铁均能够形成单纯的长方体形状，从而能够实现降低成本。
[0055] 根据本申请实用新型所涉及的同步电动机，在插槽数S与极数P的最小公倍数成 为P的奇数倍的同步电动机中，使各永久磁铁的一端朝与邻接的永久磁铁的一方相互吸引 的方向倾斜，并且使另一端朝与邻接的永久磁铁的另一方相互吸引的方向倾斜，从而齿槽 转矩在轴向的两端被抵消，能够防止产生由永久磁铁的位置偏移引起的齿槽转矩。另外，永 久磁铁能够形成单纯的长方体形状，因此能够提供廉价的同步电动机。
【权利要求】
1. 一种同步电动机，其具有S个插槽以及2p个极，S与p的最小公倍数为p的奇数倍， 所述同步电动机的特征在于，具有： 转子铁心（1〇、1〇'、1〇")，其具备多个对永久磁铁进行定位的突起部（18、18'、 18");以及 转子，其由配置于所述转子铁心的多个永久磁铁（12)构成， 以各永久磁铁的一端朝与在一侧邻接的永久磁铁相互吸引的方向倾斜，并且另一端朝 与在另一侧邻接的永久磁铁相互吸引的方向倾斜的方式将所述突起部配置于所述转子铁 心。
2. 根据权利要求1所述的同步电动机，其特征在于， 对于对所述转子铁心沿其旋转轴方向进行了两等分的第一部分（A)以及第二部分（B) 而言，在所述第一部分，将第一突起部（18a)沿所述转子铁心的周向每隔一个地设置于邻 接的永久磁铁的边界（20)，在所述第二部分，将第二突起部（18b)沿所述转子铁心的周向 每隔一个地设置于邻接的永久磁铁的边界，并且在一个边界且仅在所述第一部分以及所述 第二部分的任意一方配置有所述突起部。
3. 根据权利要求1所述的同步电动机，其特征在于， 所述突起部（18a'、18b')的各自的形状是以所述转子铁心的旋转轴方向为高度的 梯形，对于对所述转子铁心沿其旋转轴方向进行了两等分的第一部分（A)以及第二部分 (B)而言，沿所述转子铁心的周向交替地配置有长边位于所述第一部分并且短边位于所述 第二部分的第一突起部（18a')、与短边位于所述第一部分并且长边位于所述第二部分的 第二突起部（18b')。
4. 根据权利要求1所述的同步电动机，其特征在于， 所述突起部（18a"、18b")的各自的形状是沿所述转子铁心的旋转轴方向以比所述 转子铁心的轴向长度短的长度延伸的垄状，对于对所述转子铁心沿其旋转轴方向进行了两 等分的第一部分（A)以及第二部分（B)而言，沿所述转子铁心的周向交替地配置有在所述 第一部分延伸至所述转子铁心的轴向端部但在所述第二部分未延伸至所述转子铁心的轴 向端部的第一突起部（18a")、与在所述第二部分延伸至所述转子铁心的轴向端部但在所 述第一部分未延伸至所述转子铁心的轴向端部的第二突起部（18b")。
5. 根据权利要求1?4中任一项所述的同步电动机，其特征在于， 所述多个永久磁铁分别具有长方体形状。
【文档编号】H02K1/27GK204243937SQ201420372924
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年7月7日 优先权日:2013年8月19日
【发明者】赤迫阳一 申请人:发那科株式会社