旋转电机及直线电动机的制作方法

文档序号:20013000发布日期:2020-02-22 04:41阅读:226来源:国知局
旋转电机及直线电动机的制作方法

本发明涉及在齿安装有线圈的旋转电机及直线电动机。



背景技术:

当前,已知一种旋转电机,其在将转子的极数设为p、将定子的槽数设为n、将自然数设为n的情况下,通过设为p=2n、n=2n±1或者p=2n、n=2(n±1),并且设定为n不成为相数m的整数倍,从而将p和n的最小公倍数设为大的数,使产生的齿槽扭矩减少(例如,参照专利文献1)。

专利文献1:日本特开平04-208039号公报



技术实现要素:

但是,由于各相的电感相互不同,因此会在电枢上反作用产生差,存在产生扭矩脉动这样的课题。

本发明就是为了解决上述这样的课题而提出的,其目的在于提供能够使扭矩脉动减少的旋转电机及直线电动机。

本发明所涉及的旋转电机具有定子及转子,该转子与定子相对而可自由旋转地设置,转子具有在作为旋转方向的周向上排列的p个磁极,p为2的自然数倍的数,定子具有:定子铁心,其包含芯座及从芯座起在径向延伸、在周向排列的n个齿,n为整数;以及线圈,其安装于齿,在齿对3相的线圈进行安装,在将p及n的最大公约数设为c的情况下,处于n/c=p/c±1、n/c不是3的倍数的关系,在n个齿中,存在对仅1相的线圈进行安装的齿和对多个相的线圈进行安装的齿,在将安装有仅1相的线圈的齿、且在相邻的齿安装有包含同相的线圈在内的多个相的线圈的齿设为第1齿,将与第1齿中的周向一侧相邻、安装有多个相的线圈的齿设为第2齿,将与第1齿中的周向另一侧相邻、安装有多个相的线圈的齿设为第3齿的情况下,在第1齿安装的线圈的匝数,与在第2齿安装的多个线圈的匝数的合计不同、且与在第3齿安装的多个线圈的匝数的合计不同,在第1齿安装的线圈的匝数,相对于在其他各齿安装的线圈的匝数的合计的各个是最大的,且在第2齿及第3齿安装的线圈的匝数的合计中的至少一者,相对于在其他各齿安装的线圈的匝数的合计的各个是最小的,或者在第1齿安装的线圈的匝数,相对于在其他各齿安装的线圈的匝数的合计的各个是最小的,且在第2齿及第3齿安装的线圈的匝数的合计中的至少一者,相对于在其他各齿安装的线圈的匝数的合计的各个是最大的。

发明的效果

根据本发明所涉及的旋转电机,由于能够减小各相的电感的差值,因此能够使扭矩脉动减少。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1所涉及的旋转电机的剖视图。

图2是表示在图1的各齿安装的线圈的匝数的图。

图3是表示与在图1的各齿安装的线圈的各相的匝数的平方和有关的相对于平均值的偏差量的图。

图4是表示与匝数的平方和有关的相对于平均值的偏差量和电感的关系的图形。

图5是表示用于与图1的定子相比较的定子的剖视图。

图6是表示在图1的旋转电机产生的扭矩波形的图形。

图7是表示图1的旋转电机的变形例的剖视图。

图8是表示在图7的各齿安装的线圈的匝数的图。

图9是表示与在图7的各齿安装的线圈的各相的匝数的平方和有关的相对于平均值的偏差量的图。

图10是表示本发明的实施方式2所涉及的旋转电机的定子的线圈的配置的图。

图11是表示在图10的各齿安装的线圈的匝数的图。

图12是表示与在图10的各齿安装的线圈的各相的匝数的平方和有关的相对于平均值的偏差量的图。

图13是表示与匝数的平方和有关的相对于平均值的偏差量和电感的关系的图形。

图14是表示在图10的旋转电机产生的扭矩波形的图形。

图15是表示本发明的实施方式3所涉及的旋转电机的定子的剖视图。

图16是表示图15的定子的变形例的剖视图。

图17是表示本发明的实施方式4所涉及的旋转电机的定子的剖视图。

图18是表示图17的定子的变形例的剖视图。

图19是表示实施方式4所涉及的旋转电机的定子的变形例的剖视图。

图20是表示图19的定子的变形例的剖视图。

图21是表示本发明的实施方式5所涉及的旋转电机的定子的要部的图。

图22是表示图21的定子的其他要部的图。

图23是表示图21的定子的变形例的斜视图。

图24是对本发明的实施方式6所涉及的旋转电机的定子中的线圈的连接进行说明的图。

图25是对图24的定子的线圈的连接的变形例进行说明的图。

图26是表示本发明的实施方式7所涉及的直线电动机的剖视图。

图27是表示图26的直线电动机的变形例的剖视图。

图28是表示本发明的实施方式8所涉及的直线电动机的剖视图。

具体实施方式

下面,基于附图对本发明的各实施方式所涉及的旋转电机进行说明。在各实施方式中,关于相同或者相当的部件、部位,标注同一标号而进行说明。此外,本发明并不限定于下面的记述,能够在不脱离本发明的主旨的范围进行适当变形。

实施方式1.

图1是表示本发明的实施方式1所涉及的旋转电机的剖视图。本发明的实施方式1所涉及的旋转电机具有定子1和转子2,该转子2相对于定子1在径向上相对而设置,可自由旋转。在该例中,转子2相对于定子1配置于径向内侧。

转子2具有:轴21;转子铁心22,其相对于轴21被固定;以及6个永磁铁23,它们固定于转子铁心22,在作为旋转方向的周向上排列。转子铁心22是通过将电磁钢板等磁体的芯片层叠多片而构成的。转子铁心22形成为圆筒形状。永磁铁23配置于转子铁心22的外周面。6个永磁铁23在周向上排列而配置。

定子1具有:定子铁心11;以及多个线圈12,它们安装于定子铁心11。定子铁心11是通过将电磁钢板等磁体的芯片层叠多片而构成的。定子铁心11具有:圆环状的芯座111;以及7个齿112,它们从芯座111向径向内侧延伸。7个齿112在周向上排列而配置。在周向上相邻的齿112之间形成有槽113。线圈12配置于槽113。线圈12是通过将导线在齿112集中地卷绕而构成的。

对定子1从未图示的3相交流电源施加电压。如果将转子2的磁极的数即极数设为p,该p为2的自然数倍的数,则极数p为6,定子1的槽数n为7,极数p及槽数n的最大公约数c成为1。在该情况下,成为下述关系,即,槽数n/最大公约数c=极数p/最大公约数c±1,n/c不是相数3的倍数。通过设为如上所述的结构,从而能够得到能够使齿槽扭矩减少这样的效果。

在如上所述的旋转电机中,如果与槽数n/最大公约数c为相数3的倍数的旋转电机同样地设计为各线圈12的匝数变得均等,则在电枢反作用产生不平衡,产生扭矩脉动。

在图1中,针对各齿112为了方便起见而分配有齿编号。具体地说,在图1中,针对各齿112,顺时针地分配有从1至7为止的齿编号。在7个齿112各自从第1个齿112起顺时针地依次安装有+u相的线圈12、-u相及+v相的线圈12、-v相的线圈12、+v相的线圈12、+w相的线圈12、-w相的线圈12和-u相及+w相的线圈12。在这里,在各齿112安装的线圈12的各相中的+及-的记号表示在电流流过线圈12的情况下产生的磁通的朝向。

在第1个齿112安装有仅1相的线圈12、且在与第1个齿112相邻的第2个齿112及第7个齿112安装有包含与在第1个齿112设置的线圈12同相的线圈12在内的多个相的线圈12。将对仅1相的线圈12进行安装的齿112、且在与该齿112相邻的齿112对包含同相的线圈12在内的多个相的线圈12进行安装的齿112设为第1齿112a。另外,将与第1齿112a中的周向一侧相邻,对多个相的线圈12进行安装的齿112设为第2齿112b,将与第1齿112a中的周向另一侧相邻,对多个相的线圈12进行安装的齿112设为第3齿112c。在图1中,第1个齿112为第1齿112a,第2个齿112为第2齿112b,第7个齿112为第3齿112c。在本发明的实施方式1中,仅在第2齿112b及第3齿112c安装有多个相的线圈12。

图2是表示在图1的各齿112安装的线圈12的匝数的图。在图2中,在各齿112安装的线圈12的匝数基于在第1齿112a安装的线圈12的匝数而进行了标准化。如图2所示,在第1齿112a安装的线圈12的匝数,与在第2齿112b安装的多个相各自的线圈12的匝数的合计不同、且与在第3齿112c安装的多个相各自的线圈12的匝数的合计不同。

另外,在第1齿112a安装的线圈12的匝数,相对于在除了第1齿112a以外的6个各齿112各自安装的线圈12中的各个匝数的合计是最大的。另外,在第2齿112b及第3齿112c安装的线圈12各自的匝数,相对于在除了第2齿112b及第3齿112c以外的5个各齿112各自安装的线圈12中的各个匝数的合计是最小的。

通过设为图2所示这样的匝数,从而能够减小各相的电感的差值,能够减少扭矩脉动、特别是电角180°周期即电角2次的脉动成分。另外,由于能够增大绕组系数,因此感应电压变大,获得能够得到高扭矩这样的效果。

另外,能够使各相之间的线圈12的匝数的合计的差异减少,因此能够使相彼此的相电阻的差异减少。另外,能够使在各齿112安装的线圈12的匝数的差异减少,因此能够抑制定子铁心11中的局部的发热。

在本发明的实施方式1中,全部线圈12由同一线径的导线构成。因此,能够缩短定子1的制造所花费的时间,能够使定子1的制造性提高。

将i设为从1至7为止的自然数,将在第i个齿112安装的u相的线圈12的匝数设为nui,将在第i个齿112安装的v相的线圈12的匝数设为nvi,将在第i个齿112安装的w相的线圈12的匝数设为nwi。另外,将u相的线圈12的匝数的平方和σnui2、v相的线圈12的匝数的平方和σnvi2及w相的线圈12的匝数的平方和σnwi2的平均值设为a。

图3是表示与在图1的各齿112安装的线圈12的各相的匝数的平方和有关的相对于平均值的偏差量的图,图4是表示与匝数的平方和有关的相对于平均值的偏差量和电感的关系的图形。在图4中,横轴示出与匝数的平方和有关的相对于平均值的偏差量的绝对值的最大值,纵轴示出与3相的电感的最大值和最小值之比有关的相对于1的偏差量。

通常,例如在极数p为10、槽数n为12、相数为3、极数p及槽数n的最大公约数c为2的旋转电机中,槽数n/最大公约数c为6,成为相数3的倍数。因此,各相的齿数以4个为单位,相互变得相等,因此能够在各齿112安装相同数量的匝数的线圈12,各相的电感变得相等。其结果,电感的最大值和最小值之比成为1,与电感的最大值和最小值之比有关的相对于1的偏差量成为0。

图5是表示用于与图1的定子1相比较的定子1的剖视图。在图5中,在7个齿112各自安装有仅1相的线圈12、且全部线圈12的匝数变得均等。图4的虚线示出在7个齿112各自安装仅1相的线圈12、且将全部线圈12的匝数设为均等的情况下的与电感的最大值和最小值之比有关的相对于1的偏差量。图4的单点划线示出将在7个齿112各自安装仅1个相的线圈12、且将全部线圈12的匝数设为均等的情况下的与电感的最大值和最小值之比有关的相对于1的偏差量设为一半的情况。

在各相的线圈12的匝数的平方和的相对于平均值a的偏差量小于或等于24%的情况下,与电感的最大值和最小值之比有关的相对于1的偏差量小于或等于在各齿112仅安装有1相的线圈12的情况下的与电感的最大值和最小值之比有关的相对于1的偏差量。并且,在各相的线圈12的匝数的平方和的相对于平均值a的偏差量小于或等于12%的情况下,扭矩脉动与在各齿112安装有仅1相的线圈12的情况相比较,能够设为小于或等于一半。在将安装于各齿112的线圈12的匝数设为图2所示这样的匝数的情况下,与电感的最大值和最小值之比有关的相对于1的偏差量,小于或等于全部线圈12的匝数变得均等的情况下的与电感的最大值和最小值之比有关的相对于1的偏差量的一半。

图6是表示在图1的旋转电机产生的扭矩波形的图形。图6的实线示出将在各齿112安装的线圈12的匝数设为图2所示这样的匝数的情况下的扭矩波形。图6的虚线示出将全部线圈12的匝数变得均等的情况下的扭矩波形。在图6中,纵轴示出通过平均扭矩进行了标准化后的扭矩。如图6所示,通过将线圈12的匝数设为图2所示这样的匝数,从而电感的最大值和最小值之比接近1,因此能够使驱动时的扭矩脉动、特别是电角180°周期即电角2次的脉动成分减少。

此外,在上述实施方式1中,对将在各齿112安装的线圈12的匝数设为图2所示这样的匝数的结构进行了说明,但如果是在第1齿112a安装的线圈12的匝数相对于在其他齿112安装的线圈12中的各个匝数的合计是最大的、且在第2齿112b及第3齿112c安装的线圈12各自的匝数相对于在其他齿112安装的线圈12中的各个匝数的合计是最小的结构,或者在第1齿112a安装的线圈12的匝数相对于在其他齿112安装的线圈12中的各个匝数的合计是最小的、且在第2齿112b及第3齿112c安装的线圈12各自的匝数相对于在其他齿112安装的线圈12中的各个匝数的合计是最大的结构,则即使是不同的匝数的组合也会得到相同的效果。

另外,在上述实施方式1中,对永磁铁23粘贴于转子铁心22的表面的结构进行了说明,但也可以是永磁铁23埋入至转子铁心22的内部的结构。

另外,在上述实施方式1中,对极数p为6、槽数n为7、相数为3的结构进行了说明,但并不限定于此,极数p、槽数n也可以为其他数。图7是表示图1的旋转电机的变形例的剖视图,图8是表示在图7的各齿112安装的线圈12的匝数的图,图9是表示与在图7的各齿112安装的线圈12的各相的匝数的平方和有关的相对于平均值的偏差量的图。在图8中,在各齿112安装的线圈12的匝数基于在第1齿112a安装的线圈12的匝数而进行了标准化。如上所述,在设为其他槽数n的情况下,也能够得到相同的效果。在各齿112安装的线圈12的匝数如图8所示,但如果是在第1齿112a安装的线圈12的匝数相对于在其他齿112安装的线圈12中的各个匝数的合计是最大的、且在第2齿112b及第3齿112c安装的线圈12的匝数的合计的各个相对于在其他齿112安装的线圈12的匝数的各个是最小的结构,或者在第1齿112a安装的线圈12的匝数相对于在其他齿112安装的线圈12的匝数的合计的各个是最小的、且在第2齿112b及第3齿112c安装的线圈12的匝数的合计的各个相对于在其他齿112安装的线圈12的匝数的合计的各个是最大的结构,则即使是不同的匝数的组合也会得到相同的效果。

如以上说明所述,根据本发明的实施方式1所涉及的旋转电机,能够使扭矩脉动、特别是电角180°周期即电角2次的脉动成分减少。

另外,根据该旋转电机,能够使针对每相的电感的差异减少,因此能够使扭矩脉动、特别是电角180°周期即电角2次的脉动成分减少。

另外,由于全部线圈12的导线的线径相同,因此能够缩短制造所花费的时间,能够使制造性提高。

此外,在上述实施方式1中,对极数p为6、槽数n为7、极数p及槽数n的最大公约数c为1的旋转电机进行了说明,但以该单位为基本,即使在最大公约数c为2、3等除了1以外的其他自然数的情况下,也会得到相同的效果。作为最大公约数c为2的情况,例如存在p=12、n=14,作为最大公约数c为3的情况,例如存在p=18、n=21。

另外,在上述实施方式1中,对极数p为6的旋转电机进行了说明,但并不限定于此,极数p为2、4、6、8等偶数,换言之为2的自然数倍的数即可。另外,关于槽数n也同样地,为4、5、7、8、10等自然数、且槽数n/最大公约数c是不成为相数3的倍数的数即可。在该情况下,也会得到相同的效果。

实施方式2.

图10是表示本发明的实施方式2所涉及的旋转电机的定子的线圈的配置的图。在图10中,针对各齿112为了方便起见而分配有齿编号。具体地说,在图10中,针对各齿112,顺时针地分配有从1至7为止的齿编号。在7个齿112各自从第1个齿112起顺时针地依次安装有+u相的线圈12、-u相及+v相的线圈12、+u相及-v相的线圈12、-w相及+v相的线圈12、-v相及+w相的线圈12、+u相及-w相的线圈12和-u相及+w相的线圈12。在这里,在各齿112安装的线圈12的各相中的+及-的记号,表示在电流流过线圈12的情况下产生的磁通的朝向。

在第1个齿112安装有仅1相的线圈12、且在与第1个齿112相邻的第2个齿112及第7个齿112安装有包含与在第1个齿112设置的线圈12同相的线圈12在内的多个相的线圈12。将对仅1相的线圈12进行安装的齿112、且在与该齿112相邻的齿112对包含同相的线圈12在内的多个相的线圈12进行安装的齿112设为第1齿112a。另外,将与第1齿112a中的周向一侧相邻,对多个相的线圈12进行安装的齿112设为第2齿112b,将与第1齿112a中的周向另一侧相邻,对多个相的线圈12进行安装的齿112设为第3齿112c。在图1中,第1个齿112为第1齿112a,第2个齿112为第2齿112b,第7个齿112为第3齿112c。在本发明的实施方式2中,仅在第1齿112a安装有仅1相的线圈12,在其他齿112安装有多个相的线圈12。

图11是表示在图10的各齿112安装的线圈12的匝数的图。在图11中,在各齿112安装的线圈12的匝数基于在第1齿112a安装的线圈12的匝数而进行了标准化。如图11所示,在第1齿112a安装的线圈12的匝数,与在第2齿112b安装的多个线圈12的匝数的合计不同、且与在第3齿112c安装的多个线圈12的匝数的合计不同。

另外,在第1齿112a安装的线圈12的匝数,相对于在除了第1齿112a以外的6个各齿112各自安装的线圈12的匝数的合计的各个是最小的。另外,在第2齿112b及第3齿112c安装的线圈12的匝数的各个合计相对于在除了第2齿112b及第3齿112c以外的5个各齿112各自安装的线圈12的匝数的合计的各个是最大的。

通过设为图11所示这样的匝数,从而能够使各相的电感相互相等,能够使扭矩脉动、特别是电角180°周期即电角2次的脉动成分减少。

另外,能够使各相之间的线圈12的匝数的合计的差异减少,因此能够使相彼此的相电阻的差异减少。另外,能够使在各齿112安装的线圈12的匝数的差异减少,因此能够抑制定子铁心11中的局部的发热。

将i设为从1至7为止的自然数,将在第i个齿112安装的u相的线圈12的匝数设为nui,将在第i个齿112安装的v相的线圈12的匝数设为nvi,将在第i个齿112安装的w相的线圈12的匝数设为nwi。另外,将u相的线圈12的匝数的平方和σnui2、v相的线圈12的匝数的平方和σnvi2及w相的线圈12的匝数的平方和σnwi2的平均值设为a。

图12是表示与在图10的各齿112安装的线圈12的各相的匝数的平方和有关的相对于平均值的偏差量的图,图13是表示与匝数的平方和有关的相对于平均值的偏差量和电感的关系的图形。在图13中,横轴示出与匝数的平方和有关的相对于平均值的偏差量的绝对值的最大值,纵轴示出与3相的电感的最大值和最小值之比有关的相对于1的偏差量。

通常,例如在极数p为10、槽数n为12、极数p及槽数n的最大公约数c为2、相数为3的旋转电机中,槽数n/最大公约数c为6,成为相数3的倍数。因此,各相的齿数以4个为单位,相互变得相等,因此能够在各齿112安装相同数量的匝数的线圈12,各相的电感变得相等。其结果,电感的最大值和最小值之比成为1,与电感的最大值和最小值之比有关的相对于1的偏差量成为0。

图13的虚线示出在7个齿112各自安装仅1相的线圈12、且将全部线圈12的匝数设为均等的情况下的与电感的最大值和最小值之比有关的相对于1的偏差量。图13的单点划线示出将在7个齿112各自安装仅1个相的线圈12、且将全部线圈12的匝数设为均等的情况下的与电感的最大值和最小值之比有关的相对于1的偏差量设为一半的情况。

在各相的线圈12的匝数的平方和的相对于平均值a的偏差量小于或等于15%的情况下,与电感的最大值和最小值之比有关的相对于1的偏差量小于或等于在各齿112仅安装有1相的线圈12的情况下的与电感的最大值和最小值之比有关的相对于1的偏差量。并且,在各相的线圈12的匝数的平方和的相对于平均值a的偏差量小于或等于7.5%的情况下,扭矩脉动与在各齿112安装有仅1相的线圈12的情况相比较,能够设为小于或等于一半。在将安装于各齿112的线圈12的匝数设为图11所示这样的匝数的情况下,与电感的最大值和最小值之比有关的相对于1的偏差量,小于或等于全部线圈12的匝数变得均等的情况下的与电感的最大值和最小值之比有关的相对于1的偏差量的一半。

图14是表示在图10的旋转电机产生的扭矩波形的图形。图14的实线示出将在各齿112安装的线圈12的匝数设为图11所示这样的匝数的情况下的扭矩波形。图14的虚线示出将全部线圈12的匝数变得均等的情况下的扭矩波形。在图14中,纵轴示出通过平均扭矩进行了标准化后的扭矩。如图14所示,通过将线圈12的匝数设为图11所示这样的匝数,从而电感的最大值和最小值之比接近1,因此能够使驱动时的扭矩脉动、特别是电角180°周期即电角2次的脉动成分减少。

此外,在上述实施方式2中,对将在各齿112安装的线圈12的匝数设为图11所示这样的匝数的结构进行了说明,但如果是在第1齿112a安装的线圈12的匝数相对于在其他齿112安装的线圈12的匝数的合计的各个是最大的、且在第2齿112b及第3齿112c安装的线圈12的匝数的合计的各个相对于在其他齿112安装的线圈12的匝数的合计的各个是最小的结构,或者在第1齿112a安装的线圈12的匝数相对于在其他齿112安装的线圈12的匝数的合计的各个是最小的、且在第2齿112b及第3齿112c安装的线圈12的匝数的合计的各个相对于在其他齿112安装的线圈12的匝数的合计的各个是最大的结构,则即使是不同的匝数的组合也会得到相同的效果。

另外,在上述实施方式2中,对槽数n为7,相数为3的结构进行了说明,但并不限定于此,槽数n也可以是其他数。

如以上说明所述,根据本发明的实施方式2所涉及的旋转电机,能够使扭矩脉动、特别是电角180°周期即电角2次的脉动成分减少。

另外,根据该旋转电机,能够使针对每相的电感的差异减少,因此能够使扭矩脉动、特别是电角180°周期即电角2次的脉动成分减少。

此外,在上述实施方式2中,对极数p为6、槽数n为7、极数p及槽数n的最大公约数c为1的旋转电机进行了说明,但以该单位为基本,即使在最大公约数c为2、3等除了1以外的其他自然数的情况下,也会得到相同的效果。作为最大公约数c为2的情况,例如存在p=12、n=14,作为最大公约数c为3的情况,例如存在p=18、n=21。

另外,在上述实施方式2中,对极数p为6的旋转电机进行了说明,但并不限定于此,极数p为2、4、6、8等偶数,换言之为2的自然数倍的数即可。另外,关于槽数n也同样地,为4、5、7、8、10等自然数、且槽数n/最大公约数c是不成为相数3的倍数的数即可。在该情况下,也会得到相同的效果。

实施方式3.

图15是表示本发明的实施方式3所涉及的旋转电机的定子的剖视图,图16是表示图15的定子的变形例的剖视图。在图15中,与实施方式1同样地仅在第2齿112b及第3齿112c安装有多个相的线圈12。另外,在图16中,与实施方式2同样地仅在第1齿112a安装有1相的线圈12。

在本发明的实施方式3所涉及的旋转电机中,与每1个齿的匝数的合计相应地,构成线圈12的导线的线径相互不同。具体地说,在每1个齿的匝数的合计比较少的齿112,安装有由线径比较大的导线构成的线圈12。另一方面,在每1个齿的匝数的合计比较多的齿112,安装有由线径比较小的导线构成的线圈12。其他结构与实施方式1或者实施方式2相同。

线圈12的电阻与导线的线径的平方成反比。因此,导线的线径越小则线圈12的电阻变得越大,导线的线径越大则线圈12的电阻变得越小。另外,线圈12的电阻与线圈12的线长,即,匝数成正比。因此,匝数越多则线圈12的电阻变得越大,匝数越小则线圈12的电阻变得越小。如上所述,与匝数相应地选定构成线圈12的导线的线径,由此能够使针对每个齿112的电阻的差异减少。由此,能够使线圈发热量的差异减少,能够使热成立性提高。另外,能够使针对每相的电阻的差异减少,因此能够使扭矩脉动进一步减少。

如以上说明所述,根据本发明的实施方式3所涉及的旋转电机,各线圈12的导线的线径至少为大于或等于2种,因此能够减小在齿112安装的线圈12的电阻的差值,能够抑制线圈12发热量的差异。其结果,能够使热成立性提高。

实施方式4.

图17是表示本发明的实施方式4所涉及的旋转电机的定子的剖视图,图18是表示图17的定子的变形例的剖视图。在图17中,与实施方式1同样地仅在第2齿112b及第3齿112c安装有多个相的线圈12。另外,在图18中,与实施方式2同样地仅在第1齿112a安装有1相的线圈12。

在同一齿112安装的多个相的线圈12,以对多个相的线圈12进行安装的齿112为中心在周向排列而配置。在安装于同一齿112的多个相的线圈12中,相对于齿112接近地配置的线圈12的匝数变大,相对于齿112远离地配置的线圈12的匝数变小。由此,在安装于同一齿112的多个相的线圈12中,能够缩短匝数大的线圈12的导线的线长,加长匝数小的线圈12的导线的线长。线圈12的电阻与线圈12的导线的线长成正比。在将相对于线圈12的轴向垂直的剖面中的重心设为线圈剖面的重心的情况下,线圈12的导线的线长依赖于线圈剖面的重心和齿112的中央之间的距离,因此能够使由针对每相的线圈12的匝数的合计的差异而引起的电阻的差异减少。因此,在施加有电压的情况下能够使在各相中流动的电流值的差异减少,能够使在闭合电路内流动的循环电流减少。其结果,能够使扭矩脉动减少。其他结构与实施方式1至实施方式3相同。

图19是表示实施方式4所涉及的旋转电机的定子的变形例的剖视图,图20是表示图19的定子的变形例的剖视图。在图19中,与实施方式1同样地仅在第2齿112b及第3齿112c安装有多个相的线圈12。另外,在图20中,与实施方式2同样地仅在第1齿112a安装有1相的线圈12。

在同一齿112安装的多个相的线圈12,以将一个线圈12中的线圈剖面的重心a和定子1的中心b连结的线c不经过另一个线圈12中的线圈剖面的重心d的方式被分割。线圈12的导线的线长依赖于在槽113内配置的对应于1相的线圈剖面的重心和齿112的中央之间的距离,因此线圈剖面的重心相对于齿112接近地配置的线圈12的匝数变大,线圈剖面的重心相对于齿112远离地配置的线圈12的匝数变小。由此,在安装于同一齿112的多个相的线圈12中,能够缩短匝数大的线圈12的导线的线长,加长匝数小的线圈12的导线的线长。线圈12的电阻与线圈12的导线的线长成正比。在将相对于线圈12的轴向垂直的剖面中的重心设为线圈剖面的重心的情况下,线圈12的导线的线长依赖于线圈剖面的重心和齿112的中央之间的距离,因此能够使由针对每相的线圈12的匝数的合计的差异而引起的电阻的差异减少。因此,在施加有电压的情况下能够使在各相中流动的电流值的差异减少,能够使在闭合电路内流动的循环电流减少。其结果,能够使扭矩脉动减少。

如以上说明所述,根据本发明的实施方式4所涉及的旋转电机,各线圈12的导线的平均长度至少为大于或等于2种,因此能够减小在1个齿112安装的多个相的线圈的电阻的差值,能够抑制电阻的差异。其结果,能够使扭矩脉动减少。

实施方式5.

图21是表示本发明的实施方式5所涉及的旋转电机的定子的要部的图,图22是表示图21的定子的其他要部的图。在图21中示出从定子1的中心朝向径向外侧观察到匝数的合计大的线圈12安装于齿112的定子1的要部的图,在图22中示出从定子1的中心朝向径向外侧观察到匝数的合计小的线圈12安装于齿112的定子1的要部的图。定子1还具有安装于齿112的绝缘件13。绝缘件13由树脂、绝缘纸等构成。在齿112经由绝缘件13安装有线圈12。在对匝数的合计小的线圈12进行安装的齿112安装的绝缘件13,相对于在对匝数的合计大的线圈12进行安装的齿112安装的绝缘件13,定子1的轴向上的尺寸变大。在对匝数的合计小的线圈12进行安装的齿112安装的绝缘件13,相对于与在对匝数的合计大的线圈12进行安装的齿112安装的绝缘件13相同的绝缘件,通过安装间隔件而构成。在对匝数的合计小的线圈12进行安装的齿112安装的绝缘件13,也可以通过与间隔件一体成型而构成。

匝数的合计小的线圈12的导线的线长,与在对匝数的合计大的线圈12进行安装的齿112安装的绝缘件13安装于对匝数的合计小的线圈12进行安装的齿112的情况相比较而变长。由此,能够使匝数的合计小的线圈12和匝数的合计大的线圈12之间的电阻的差异减少。其结果,能够使针对每个齿112的发热量的差异减少,能够使热成立性提高。其他结构与实施方式1至实施方式4相同。

图23是表示图21的定子的变形例的斜视图。在图23中,没有示出线圈12。另外,在图23中,示出对多个相的线圈12进行安装的齿112。绝缘件13具有在径向内侧的部分设置的薄壁部131和在径向外侧的部分设置的厚壁部132。厚壁部132与薄壁部131相比较,轴向的尺寸变大。由此,对于绝缘件13而言,与径向内侧的部分相比径向外侧的部分的轴向的尺寸大。

在厚壁部132安装有匝数的合计小的线圈12。在薄壁部131安装有匝数的合计大的线圈12。通过如上所述的结构,能够使由针对每相的匝数的合计的差异而引起的电阻的差异减少。其结果,能够使扭矩脉动减少。

此外,在上述实施方式中,对薄壁部131在绝缘件中的径向内侧的部分设置、厚壁部132在绝缘件中的径向外侧的部分设置的结构进行了说明,但也可以是薄壁部131在绝缘件中的径向外侧的部分设置、厚壁部132在绝缘件中的径向内侧的部分设置的结构。

如以上说明所述,根据本发明的实施方式5所涉及的旋转电机,还具有在齿112的轴向端部设置的间隔件,因此能够减少线圈12的导线的线长的差异,抑制针对每相的电阻的差异。其结果,能够使扭矩脉动减少。

实施方式6.

图24是对本发明的实施方式6所涉及的旋转电机的定子中的线圈的连接进行说明的图。在图24中,仅在第2齿112b及第3齿112c安装有多个相的线圈12。在图24中,在1个齿112安装的多个相的线圈12,为了便于说明,多个线圈独立地在周向排列,分配有相同的齿编号。

如图24所示,u相的线圈12配置于第7个齿112、第1个齿112和第2个齿112,通过在各个线圈12之间设置的跨接线121而连续地串联连接。v相的线圈12配置于第2个齿112、第3个齿112和第4个齿112,通过在各个线圈12之间设置的跨接线121而连续地串联连接。w相的线圈12配置于第5个齿112、第6个齿112和第7个齿112,通过在各个线圈12之间设置的跨接线121而连续地串联连接。其他结构与实施方式1至实施方式5相同。

图25是对图24的定子的线圈12的连接的变形例进行说明的图。在图25中,仅在第1齿112a安装有1相的线圈12。u相的线圈12配置于第6个齿112、第7个齿112、第1个齿112、第2个齿112和第3个齿112,通过在各个线圈12之间设置的跨接线121而连续地串联连接。v相的线圈12配置于第2个齿112、第3个齿112、第4个齿112和第5个齿112,通过在各个线圈12之间设置的跨接线121而连续地串联连接。w相的线圈12配置于第4个齿112、第5个齿112、第6个齿112和第7个齿112,通过在各个线圈12之间设置的跨接线121而连续地串联连接。

与同一串联电路连接的同相的线圈12,在轴向一侧被连接。由此,在接线侧没有配置跨接线121。其结果,线圈12的接线作业变得容易,能够使工作性提高。另外,将在同一串联电路上连接的线圈12中的偶数个线圈12的匝数设为nt±0.5(nt为自然数),因此能够使用于减少驱动时的扭矩脉动的2f成分的设计的自由度提高。

如以上说明所述,根据本发明的实施方式6所涉及的旋转电机,在周向上相邻的同相的线圈12,通过在线圈12之间设置的跨接线121被连接,因此对线圈12进行接线的作业变得容易,能够使工作性提高。

另外,跨接线121配置于齿112的轴向一侧,因此对线圈12进行安装的作业变得容易,能够使工作性提高,另外,能够使设计的自由度提高。

实施方式7.

图26是表示本发明的实施方式7所涉及的直线电动机的剖视图。本发明的实施方式7所涉及的直线电动机成为永磁铁式线性电动机。直线电动机具有:定子1;以及可动件3,其相对于定子1而相对地设置,能够相对于定子1而相对地移动。在该例中,定子1为励磁,可动件3为电枢。

定子1在可动件3的行进方向延伸而配置。可动件3在定子1的长度方向上,能够相对于定子1移动。定子1具有:定子铁心11;以及多个永磁铁14,它们设置于定子铁心11。多个永磁铁14在定子1的长度方向上排列而配置。可动件3具有:可动件铁心31;以及多个线圈32,它们安装于可动件铁心31。在实施方式7所涉及的直线电动机中,可动件3具有线圈32,定子1具有永磁铁14,但关于动作原理,与实施方式1所涉及的旋转电机相同。

可动件铁心31具有:芯座311,其在定子1的长度方向上延伸而配置;以及7个齿312,它们从芯座311朝向定子1延伸。7个齿312在定子1的长度方向上排列而配置。

在图26中,针对各齿312为了方便起见而分配有齿编号。具体地说,在图26中,针对各齿312,从左端朝向右端而分配有5、6、7、1、2、3、4的齿编号。在这里,第1个齿312为第1齿312a,第2个齿312为第2齿312b,第7个齿312为第3齿312c。通过设为如上所述的结构,从而可动件3在行进方向上以第1齿312a为中心而成为磁性对称,因此得到能够使扭矩脉动减少这样的效果。在各齿312安装的线圈32的匝数通过参照图2,能够使针对每相的电感的差异减少。因此,能够使扭矩脉动、特别是电角180°周期即电角2次的脉动减少。其他结构与实施方式1至实施方式6相同。

此外,在上述实施方式7中,对齿312的数为7的结构进行了说明,但并不限定于此,齿312的数也可以为其他数。图27是表示图26的直线电动机的变形例的剖视图。在图27中,齿312的数成为5。在图27中,针对各齿312,从左端朝向右端而分配有4、5、1、2、3的齿编号。在这里,第1个齿312为第1齿312a,第2个齿312为第2齿312b,第5个齿312为第3齿312c。通过设为如上所述的结构,从而可动件3成为磁性对称,因此能够得到能够使扭矩脉动减少这样的效果。在各齿312安装的线圈32的匝数通过参照图8,能够使针对每相的电感的差异减少。因此,能够使扭矩脉动、特别是电角180°周期即电角2次的脉动减少。

另外,在图26及图27所示的直线电动机中,对可动件3为电枢,定子1为励磁的直线电动机进行了说明。与此相对,也可以是可动件3为励磁,定子1为电枢的直线电动机。

实施方式8.

图28是表示本发明的实施方式8所涉及的直线电动机的剖视图。本发明的实施方式8所涉及的直线电动机成为永磁铁式线性电动机。直线电动机具有:定子1;以及可动件3,其相对于定子1而相对地设置,能够相对于定子1移动。定子1在可动件3的行进方向上延伸而配置。可动件3在定子1的长度方向上,能够相对于定子1而相对地移动。定子1具有:定子铁心11;以及多个永磁铁14,它们设置于定子铁心11。多个永磁铁14在定子1的长度方向上排列而配置。可动件3具有:可动件铁心31;以及多个线圈32,它们安装于可动件铁心31。在实施方式7所涉及的直线电动机中,可动件3具有线圈32,定子1具有永磁铁14,但关于动作原理,与实施方式1所涉及的旋转电机相同。

可动件铁心31具有:芯座311,其在定子1的长度方向上延伸而配置;以及7个齿312,它们从芯座311朝向定子1延伸。7个齿312在定子1的长度方向上排列而配置。

在图28中,针对各齿312为了方便起见而分配有齿编号。具体地说,在图28中,针对各齿312,从左端朝向右端而分配有5、6、7、1、2、3、4的齿编号。在这里,第1个齿312为第1齿312a,第2个齿312为第2齿312b,第7个齿312为第3齿312c。通过设为如上所述的结构,从而可动件3在行进方向上以第1齿312a为中心而成为磁性对称,因此得到能够使扭矩脉动减少这样的效果。在各齿312安装的线圈32的匝数通过参照图11,能够使针对每相的电感的差异减少。因此,能够使扭矩脉动、特别是电角180°周期即电角2次的脉动减少。其他结构与实施方式1至实施方式6相同。

此外,在图28所示的直线电动机中,对可动件3为电枢,定子1为励磁的直线电动机进行了说明。与此相对,也可以是可动件3为励磁,定子1为电枢的直线电动机。

标号的说明

1定子,2转子,3可动件,11定子铁心,12线圈,13绝缘件,14永磁铁,21轴,22转子铁心,23永磁铁,31可动件铁心,32线圈,111芯座,112齿,112a第1齿,112b第2齿,112c第3齿,113槽,121跨接线,131薄壁部,132厚壁部,311芯座,312齿,312a第1齿,312b第2齿,312c第3齿。

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