能够降低齿槽转矩的电动机制造技术

提供能够降低齿槽转矩的电动机，该电动机包括具有磁极部的转子以及具有与转子的外周面相对的槽的定子。磁极部向径向外侧鼓出，使得从转子产生的磁通密度的波形呈正弦波的形状，在磁极部的外周面的周向中央部处，设置有微小到不会使根据槽的个数和转子的磁极数的最小公倍数决定的齿槽转矩的波形的周期发生变化的程度的凹部或凸部。能够通过适当变更这些凹部或凸部的大小来容易地将齿槽转矩的大小调整为任意的大小。

【技术实现步骤摘要】
能够降低齿槽转矩的电动机
本专利技术涉及一种能够降低齿槽转矩的电动机。
技术介绍
在包括具有永磁体的转子的永磁体型电动机中，由于与转子的外周面相对的定子芯的槽的存在，转子旋转时的磁共能(磁気随伴エネルギー)发生变动，产生转矩的脉动、即齿槽转矩(coggingtorque)。该齿槽转矩妨碍转子的顺畅旋转，是产生声音、振动的主要原因，因此需要降低该齿槽转矩。以往，作为使齿槽转矩降低的电动机，已知日本特开2003-023740号公报(JP2003-023740A)和日本特开平11-164501号公报(JP11-164501A)所记载的电动机。JP2003-023740A所记载的电动机的转子具备磁极部，该磁极部具有向径向外侧鼓出的圆弧状的外周面，使得从转子产生的磁通密度的波形呈正弦波形状。外周面的最外径部设置于磁极部的周向中心部(磁极中心)的两侧，在磁极部的周向中心部设置有凹部。由此，将转子每旋转一周时产生的齿槽转矩的波形的峰的数量增至2倍，使齿槽转矩的大小降低到一半。另一方面，在JP11-164501A中，记载了将转子的磁极部的外周面形成为以转子的旋转轴为中心的圆筒状的电动机。该电动机的转子的磁通密度的波形不是正弦波的形状，而是呈梯形波的形状。上述JP2003-023740A所记载的电动机通过将磁极的数量实质上增加到2倍，来使齿槽转矩的大小降低到一半，无法将齿槽转矩的大小调整为任意的大小。
技术实现思路
本专利技术的一个方式是电动机，该电动机具备：转子，其具有磁极部；以及定子，其具有与转子的外周面相对的槽，其中，磁极部向径向外侧鼓出，使得从转子产生的磁通密度的波形呈正弦波的形状，在磁极部的外周面的周向中央部处，设置有微小到不会使根据槽的个数和转子的磁极数的最小公倍数决定的齿槽转矩的波形的周期发生变化的程度的凹部或凸部。附图说明本专利技术的目的、特征以及优点通过与附图相关联的以下的实施方式的说明会变得更进一步明确。在该附图中，图1是概要性地表示本专利技术的实施方式所涉及的电动机的内部结构的剖视图，图2A是图1的转子的放大图，图2B是表示图2A的转子的1个极的结构的放大图，图3是表示在假定定子的内周面没有槽开口部的情况下的磁通密度的波形的图，图4是表示电动机中的磁通线图的一例的图，图5是表示在定子的内周面有槽开口部的情况下的磁通密度的波形的图，图6是放大表示构成本专利技术的实施方式所涉及的电动机的转子的外周面形状的图，图7是表示在具有图6的外周面形状的电动机中产生的齿槽转矩的波形的变化的图，图8是表示伴随最大校正量的变化所产生的齿槽转矩的波形的变化的图，图9A是表示外周面为圆形状的转子的图，图9B是表示从图9A的转子产生的磁通密度的波形的图，图10是表示在具有图9A的外周面形状的电动机中产生的齿槽转矩的波形的变化的图，图11是表示图6的变形例的图，图12是表示在具有图11的外周面形状的电动机中产生的齿槽转矩的波形的变化的图，图13是表示图6的另一变形例的图，图14是表示图6的另一变形例的图，图15A是说明用于设定转子的外周面形状的方法的图，图15B是放大表示通过图15A而得到的转子的外周面形状的图，图16是表示图6的另一变形例的图，图17是表示在具有图16的外周面形状的电动机中产生的齿槽转矩的波形的变化的图，图18是表示图2A的变形例的图，图19是表示图1的变形例的图，图20是表示在图19的电动机中产生的齿槽转矩的波形的变化的图，图21是表示作为图1的另一变形例的电动机中的磁通线图的一例的图。具体实施方式下面，参照图1～图21来说明本专利技术的实施方式。图1是概要性地表示本专利技术的实施方式所涉及的电动机100的内部结构的剖视图。该电动机100是8极12槽的永磁体同步电动机，具有转子1和定子2，该转子1具有永磁体3，该定子2配置于转子1的周围。在转子1的中心部处配置有输出轴4。在转子1的外周面11与定子2的内周面21之间设置有规定的间隙。在定子2的内周面21，沿周向交替地形成槽开口部22和齿部23，在槽开口部22的径向外侧形成有槽20。在槽20中容纳线圈，通过向线圈流通电流，定子2形成旋转磁场，转子1与旋转磁场同步地旋转。图2A是转子1的放大图。如图2A所示，8个永磁体3以转子1的旋转中心P0为中心沿周向等间隔地配置成放射状。在周向上相邻的永磁体3、3之间分别配置有轭10(轭铁)，通过轭10形成了形状相同的8个磁极(磁极部)。轭10是通过将多片板构件沿轴向层叠并通过拉紧杆(タイロッド)5紧固为一体而构成的。图2B是放大表示图2A的单个轭10的结构、即1个极的转子1的图，图中的转子1的中心角为45°。转子1呈相对于基准线L0在周向上线对称的形状，该基准线L0是将旋转中心P0与轭10的外周面11的周向中心(磁极中心P1)用直线进行连接的线。轭10的外周面11形成为向径向外侧鼓出。因而，相对于直线L0的角度θ越大，则从旋转中心P0到轭10的外周面11的距离(转子半径R)越小，在θ为0°的磁极中央部12处转子半径R最大。此外，将以旋转中心P0为中心的相对于基准线L0的角度θ也称为机械角度。图3是表示在假定定子2的内周面21没有槽开口部22的情况下的磁通密度B的波形的图。通过在转子1的周围配置圆筒状的筒并在使转子1静止的状态下测量转子1与筒之间的磁通，来得到该波形。图3的横轴是转子1的机械角度，纵轴是从转子1产生的磁通密度B的半径方向分量。波形的1周期与机械角度45°相当。在本实施方式中，转子1具有向径向外侧鼓出的外周面11，因此从转子1产生的磁通密度B如图3所示那样呈正弦波形状，磁通集中在磁极中央部12(图3的a部分)。在实际的电动机100中，由于在定子2的内周面21有槽开口部22，因此槽开口部22与齿部23之间在磁导率μ上产生差。即，由电磁钢板等构成的齿部23的磁导率μ一般比由槽20内的空气和线圈(铜等)决定的槽开口部22处的磁导率μ大1000倍以上。因此，从转子1产生的磁通如图4所示那样，不通过磁阻大的槽开口部22，而通过齿部23。即，磁通在齿部23处较密，在周向上产生磁通密度B的疏密的分布。根据磁通密度B×B/磁导率μ而得到的物理量被称为磁共能。当磁极中央部12随着转子1的旋转而依次通过槽开口部22和齿部23的附近时，磁极中央部12的磁共能发生变动，产生转矩的脉动、即齿槽转矩。具体说明该齿槽转矩的产生状况。图5是表示在定子2的内周面21有槽开口部22的情况下的磁通密度B的波形的图。如图5所示，在转子1与槽开口部22相对的位置(图5的b部分)，正弦波形失去原形，磁通密度B接近0。由此磁共能发生变动，产生齿槽转矩。转子1每旋转一周，齿槽转矩产生槽数与磁极数的最小公倍数的次数(若8极12槽则为24次)，齿槽转矩的周期为机械角度15°(＝360°/24)。该齿槽转矩妨碍转子1的顺畅旋转，是产生声音、振动的主要原因，因此期望降低该齿槽转矩。在本实施方式中，为了降低齿槽转矩，如下那样构成磁通集中的转子1(轭10)的磁极中央部12。图6是放大表示构成本专利技术的实施方式所涉及的电动机100的轭10的外周形状的图。横轴是相对于基准线L0(图2B)的角度、即机械角度θ，纵轴是从旋转中心P0到外周面11的距离、即转子半径R。在本实施方式中，通过将以机械角本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动机，具备：转子(1)，其具有磁极部(10)；以及定子，其具有与上述转子的外周面相对的槽(20)，该电动机的特征在于，上述磁极部向径向外侧鼓出，使得从上述转子产生的磁通密度的波形呈正弦波的形状，在上述磁极部的外周面(11)的周向中央部(12)处，设置有微小到不会使根据上述槽的个数和上述转子的磁极数的最小公倍数决定的齿槽转矩的波形的周期发生变化的程度的凹部(15)或凸部(16)。

【技术特征摘要】
2013.10.11 JP 2013-2137361.一种电动机，具备：转子(1)，其具有磁极部(10)；以及定子，其具有与上述转子的外周面相对的槽(20)，该电动机的特征在于，上述磁极部向径向外侧鼓出，使得从上述转子产生的磁通密度的波形呈正弦波的形状，在上述磁极部的外周面(11)的周向中央部(12)处，设置有微小到不会使根据上述槽的个数和上述转子的磁极数的最小公倍数决定的齿槽转矩的波形的周期发生变化的程度的凹部(15)或凸部(16)，上述磁极部的外周面是通过将向径向外侧鼓出使得从上述...

【专利技术属性】
技术研发人员：前田拓也，
申请(专利权)人：发那科株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP