專利名稱：電機(jī)的鐵心及使用該鐵心的電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于信息設(shè)備、音響視頻設(shè)備以及產(chǎn)業(yè)機(jī)器等領(lǐng)域的電機(jī)。
近年來，信息設(shè)備或音響視頻設(shè)備等使用的電機(jī)以DVD(數(shù)字式錄象盤驅(qū)動裝置)，HDD(硬盤驅(qū)動裝置)為代表，機(jī)器正在日益高密度記錄化。這些機(jī)器中使用的電機(jī)也隨之被要求有更高的旋轉(zhuǎn)精度。同時，為了符合機(jī)器所需的精度，也對制造這些機(jī)器的設(shè)備中使用的電機(jī)提出了越來越高的旋轉(zhuǎn)精度的要求。
造成電機(jī)旋轉(zhuǎn)精度不良的原因大致有以下幾種。第一是因電機(jī)的磁鐵與鐵心的磁性吸引力變化造成的齒形扭矩(cogging torque)。第二是由通電電流產(chǎn)生的扭矩波動。第三是在軸承內(nèi)因軸的振擺旋轉(zhuǎn)引起的不定期振動。本發(fā)明尤其涉及減小其中的齒形扭矩。
以往，在通過改進(jìn)鐵心平面形狀來減小齒形扭矩的技術(shù)方面，已知有日本專利申請?zhí)亻_平4-304151號公報，特開平9-163649號公報和特開平9-285047號公報等記載的技術(shù)。
圖52表示上述特開平4-304151號公報記載的電機(jī)結(jié)構(gòu)。在圖52中，只要將鐵心的凸極前端部311、312、321、322、331、332與磁鐵302的各磁極間的位置關(guān)系分別以不同的角度錯開，就可減小齒形扭矩。
在通過使鐵心的軸向形狀而不是平面形狀的變化來減小齒形扭矩的技術(shù)方面，在日本專利申請?zhí)亻_平2-254954號公報和特開平3-3622號報中已有公開。
圖53表示上述特開平2-254954號公報記載的電機(jī)結(jié)構(gòu)。
在圖53中，圓筒狀鐵心401區(qū)分為上部鐵心411和下部鐵心412。通過使上部鐵心411與磁鐵的位置關(guān)系不同于下部鐵心412與磁鐵的位置關(guān)系，以此來使上部的齒形扭矩與下部的齒形扭矩相互抵消，減小電機(jī)整體的齒形扭矩。
圖54表示上述特開平3-3622號公報記載的電機(jī)的電樞結(jié)構(gòu)。
在圖54中，多層式鐵心501將凸極的開口角(相對于鐵心中心形成的角度)不同的鐵心、即齒的凸極寬度X與Y不同的鐵心沿軸向?qū)盈B構(gòu)成，以此使齒形扭矩相互抵消，減小電極整體的齒形扭矩。
在通過改進(jìn)磁鐵的磁化而不是鐵心的形狀來減小齒形扭矩的技術(shù)方面，日本專利第2588661號公報已有記載，圖55表示該公報記載的無刷電機(jī)的結(jié)構(gòu)。
在圖55中，該電機(jī)的環(huán)狀磁鐵602的極數(shù)為4n，轉(zhuǎn)子鐵心的極數(shù)為3n，形成4∶3的結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)子鐵心602的磁極扭斜角度θ2為(30°／n)×0．8≤θ2≤(30°／n)×1．2，以此來減小齒形扭矩和感應(yīng)電壓的畸變系數(shù)。
然而，上述這些傳統(tǒng)的技術(shù)存在著以下問題。
首先，在上述技術(shù)中，通過改變鐵心形狀來減小齒形扭矩的技術(shù)盡管可以取得減小齒形扭矩的某種程度的效果，但都不能達(dá)到完全消除齒形扭矩的目的。即，其結(jié)果是仍然會產(chǎn)生由鐵心的槽數(shù)與磁場極數(shù)的最小公倍數(shù)決定的基本齒形扭矩周期的1／2周期的齒形扭矩。
其次，在磁化條件下設(shè)置扭斜的以往技術(shù)，為了獲得充分的減小齒形扭矩的效果，必須為磁化而設(shè)置極大的扭斜角度。因此，會產(chǎn)生很多無效的磁通量，由此降低電機(jī)效率，增加鐵耗、影響電機(jī)的性能。另外，上述的傳統(tǒng)技術(shù)還存在著極大影響磁化精度和電極組裝精度、電機(jī)特性不穩(wěn)定等問題。
為解決上述課題，本發(fā)明的目的在于，使由鐵心基本形狀產(chǎn)生的齒形扭矩周期控制在由鐵心凸極與磁場極數(shù)的最小公倍數(shù)決定的基本齒形扭矩周期的1／4以下，極大地減小齒形扭矩的絕對值。
本發(fā)明的電機(jī)鐵心采用以下結(jié)構(gòu)。
一種電機(jī)的鐵心，包括具有N極和S極的、產(chǎn)生磁場用的激磁裝置以及由磁性材料組成的、面向激磁裝置的鐵心，使激磁裝置和鐵心中的任一方作相對性旋轉(zhuǎn)，其特點(diǎn)是，磁極數(shù)為2m，鐵心的槽數(shù)為6n(m、n為整數(shù))；鐵心的形狀是將槽開口角(槽開口角是指槽的開口部相對于鐵心中心形成的角度)制成電氣角α為80°以上、95°以下(機(jī)械角分別與(α／m)°對應(yīng))或者電氣角β為20°以上，35°以下(機(jī)械角分別與(β／m)°對應(yīng))，以此作為鐵心的基本形狀。由此，將產(chǎn)生的齒形扭矩周期控制在基本齒形扭矩周期的1／2。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)成將槽的位置錯開基本齒形扭矩周期的1／4周期的角度(機(jī)械角度為(90／k)°、[k為2m與6n的最小公倍數(shù)])的2個鐵心形狀組合的形狀。這樣，在同一電機(jī)內(nèi)，可消除齒形扭矩，其結(jié)果是使產(chǎn)生的齒形扭矩周期減小到基本齒形扭矩周期的1／4，可極大地減小齒形扭矩的絕對值。
并且，在上述的鐵心形狀中，再施以傳統(tǒng)技術(shù)的1／2以下的扭斜角度的磁化，就可在將降低電機(jī)效率控制在最小限度的同時，進(jìn)一步減小齒形扭矩。
對附圖的簡單說明圖1A為本發(fā)明第1實施例的鐵心的槽開口角(15°時)與磁鐵關(guān)系的示圖。
圖1B為同一實施例的鐵心的槽開口角(22．5°時)與磁鐵關(guān)系的示圖。
圖1C為同一實施例的鐵心的槽開口角(30°時)與磁鐵關(guān)系的示圖。
圖2A為圖1A所示電機(jī)的齒形扭矩波形的示圖。
圖2B為圖1B所示電機(jī)的齒形扭矩波形的示圖。
圖2C為圖1C所示電機(jī)的齒形扭矩波形的示圖。
圖3為圖1B所示電機(jī)的磁鐵與鐵心的槽的位置關(guān)系的說明圖。
圖4A、圖4B、圖4C和圖4D分別為圖1B所示的減小電機(jī)齒形扭矩的說明圖。
圖5A、圖5B和圖5C分別為同一實施例的鐵心形狀的示例圖。
圖6A為本發(fā)明第2實施例的鐵心形狀的示圖。
圖6B為在圖6A的鐵心形狀中相對基本形狀逆時針方向錯開后的鐵心部分說明圖。
圖6C為在圖6A的鐵心形狀中相對基本形狀順時針方向錯開后的鐵心部分說明圖。
圖7A為圖6B的鐵心形狀的齒形扭矩波形的示圖。
圖7B為圖6C的鐵心形狀的齒形扭矩波形的示圖。
圖7C為由圖7A和圖7B合成的圖6A的鐵心形狀的齒形扭矩波形的示圖。
圖8A為本發(fā)明第3實施例的鐵心形狀的示圖。
圖8B為在圖8A的鐵心形狀中相對基本形狀逆時針方向錯開后的鐵心部分說明圖。
圖8C為在圖8A的鐵心形狀中相對基本形狀順時針方向錯開后的鐵心部分說明圖。
圖9A為本發(fā)明第4實施例的鐵心形狀的示圖。
圖9B為在圖9A的鐵心形狀中相對基本形狀逆時針方向錯開后的鐵心部分說明圖。
圖9C為在圖9A的鐵心形狀中相對基本形狀順時針方向錯開后的鐵心部分說明圖。
圖10A為本發(fā)明第5實施例的鐵心形狀的示圖。
圖10B為在圖10A的鐵心形狀中相對基本形狀逆時針方向錯開后的鐵心部分說明圖。
圖10C為在圖10A的鐵心形狀中相對基本形狀順時針方向錯開后的鐵心部分說明圖。
圖11A為本發(fā)明第6實施例的鐵心形狀的示圖。
圖11B為在圖11A的鐵心形狀中相對基本形狀逆時針方向錯開后的鐵心部分說明圖。
圖11C為在圖11A的鐵心形狀中相對基本形狀順時針方向錯開后的鐵心部分說明圖。
圖12A為本發(fā)明第7實施例的鐵心形狀的示圖。
圖12B為在圖12A的鐵心形狀中相對基本形狀逆時針方向錯開后的鐵心部分說明圖。
圖12C為在圖12A的鐵心形狀中相對基本形狀順時針方向錯開后的鐵心部分說明圖。
圖13A為本發(fā)明第8實施例的鐵心形狀的示圖。
圖13B為在圖13A的鐵心形狀中相對基本形狀逆時針方向錯開后的鐵心部分說明圖。
圖13C為在圖13A的鐵心形狀中相對基本形狀順時針方向錯開后的鐵心部分說明圖。
圖14A為本發(fā)明第8實施例中的另一例鐵心形狀的示圖。
圖14B為在圖14A的鐵心形狀中相對基本形狀逆時針方向錯開后的鐵心部分說明圖。
圖14C為在圖14A的鐵心形狀中相對基本形狀順時針方向錯開后的鐵心部分說明圖。
圖15A為本發(fā)明第8實施例中的又一例鐵心形狀的示圖。
圖15B為在圖15A的鐵心形狀中相對基本形狀逆時針方向錯開后的鐵心部分說明圖。
圖15C為在圖15A的鐵心形狀中相對基本形狀順時針方向錯開后的鐵心部分說明圖。
圖16A為本發(fā)明第8實施例中的再一例鐵心形狀的示例。
圖16B為在圖16A的鐵心形狀中相對基本形狀逆時針方向錯開后的鐵心部分說明圖。
圖16C為在圖16A的鐵心形狀中相對基本形狀順時針方向錯開后的鐵心部分說明圖。
圖17A為本發(fā)明第8實施例中的再一例鐵心形狀的示圖。
圖17B為在圖17A的鐵心形狀中相對基本形狀逆時針方向錯開后的鐵心部分說明圖。
圖17C為在圖17A的鐵心形狀中相對基本形狀順時針方向錯開后的鐵心部分說明圖。
圖18A為本發(fā)明第8實施例中的再一例鐵心形狀的示圖。
圖18B為在圖18A的鐵心形狀中相對基本形狀逆時針方向錯開后的鐵心部分說明圖。
圖18C為在圖18A的鐵心形狀中相對基本形狀順時針方向錯開后的鐵心部分說明圖。
圖19A為本發(fā)明第8實施例中的再一例鐵心形狀的示圖。
圖19B為在圖19A的鐵心形狀中相對基本形狀逆時針方向錯開后的鐵心部分說明圖。
圖19C為在圖19A的鐵心形狀中相對基本形狀順時針方向錯開后的鐵心部分說明圖。
圖20A為本發(fā)明第8實施例中的再一例鐵心形狀的示圖。
圖20B為在圖20A的鐵心形狀中相對基本形狀逆時針方向錯開后的鐵心部分說明圖。
圖20C為在圖20A的鐵心形狀中相對基本形狀順時針方向錯開后的鐵心部分說明圖。
圖21A為本發(fā)明第8實施例中的再一例鐵心形狀的示圖。
圖21B為在圖21A的鐵心形狀中相對基本形狀逆時針方向錯開后的鐵心部分說明圖。
圖21C為在圖21A的鐵心形狀中相對基本形狀順時針方向錯開后的鐵心部分說明圖。
圖22A為本發(fā)明第8實施例中的再一例鐵心形狀的示圖。
圖22B為在圖22A的鐵心形狀中相對基本形狀逆時針方向錯開后的鐵心部分說明圖。
圖22C為在圖22A的鐵心形狀中相對基本形狀順時針方向錯開后的鐵心部分說明圖。
圖23A為本發(fā)明第9實施例的鐵心形狀的示圖。
圖23B為在圖23A的鐵心形狀中相對基本形狀逆時針方向錯開后的鐵心部分說明圖。
圖23C為在圖23A的鐵心形狀中基本形狀的鐵心部分說明圖。
圖23D為在圖23A的鐵心形狀中相對基本形狀順時針方向錯開后的鐵心部分說明圖。
圖24A為本發(fā)明第9實施例中的另一例鐵心形狀的示圖。
圖24B為在圖24A的鐵心形狀中相對基本形狀逆時針方向錯開后的鐵心部分說明圖。
圖24C為在圖24A的鐵心形狀中基本形狀的鐵心部分說明圖。
圖24D為在圖24A的鐵心形狀中相對基本形狀順時針方向錯開后的鐵心部分說明圖。
圖25A為本發(fā)明第9實施例中的又一例鐵心形狀的示圖。
圖25B為在圖25A的鐵心形狀中相對基本形狀逆時針方向錯開后的鐵心部分說明圖。
圖25C為在圖23A的鐵心形狀中基本形狀的鐵心部分說明圖。
圖25D為在圖25A的鐵心形狀中相對基本形狀順時針方向錯開后的鐵心部分說明圖。
圖26A為本發(fā)明第9實施例中的再一例鐵心形狀的示圖。
圖26B為在圖26A的鐵心形狀中相對基本形狀逆時針方向錯開后的鐵心部分說明圖。
圖26C為在圖26A的鐵心形狀中基本形狀的鐵心部分說明圖。
圖26D為在圖26A的鐵心形狀中相對基本形狀順時針方向錯開后的鐵心部分說明圖。
圖27A為本發(fā)明第9實施例中的再一例鐵心形狀的示圖。
圖27B為在圖27A的鐵心形狀中相對基本形狀逆時針方向錯開后的鐵心部分說明圖。
圖27C為在圖27A的鐵心形狀中基本形狀的鐵心部分說明圖。
圖27D為在圖27A的鐵心形狀中相對基本形狀順時針方向錯開后的鐵心部分說明圖。
圖28A為本發(fā)明第9實施例中的再一例鐵心形狀的示圖。
圖28B為在圖28A的鐵心形狀中相對基本形狀逆時針方向錯開后的鐵心部分說明圖。
圖28C為在圖28A的鐵心形狀中基本形狀的鐵心部分說明圖。
圖28D為在圖28A的鐵心形狀中相對基本形狀順時針方向錯開后的鐵心部分說明圖。
圖29A為本發(fā)明第10實施例的鐵心形狀的示圖。
圖29B、圖29C、圖29D和圖29E分別為形成圖29A的鐵心形狀的各相差電氣角90°相位的鐵心部分說明圖。
圖30A為本發(fā)明第10實施例中的又一例鐵心形狀的示圖。
圖30B、圖30C、圖30D和圖30E分別為形成30A的鐵心形狀的各相差電氣角90°相位的鐵心部分說明圖。
圖31A為本發(fā)明第11實施例的鐵心形狀的層疊剖面的說明圖。
圖31B為圖31A中的31B-31B剖面的鐵心形狀說明圖。
圖31C為圖31A中的31C-31C剖面的鐵心形狀的說明圖。
圖32A為圖31B的鐵心形狀的齒形扭矩波形的示圖。
圖32B為圖31C的鐵心形狀中的齒形扭矩波形的示圖。
圖32C為由圖32A和圖32B合成的圖31A的鐵心形狀中的齒形扭矩波形的示圖。
圖33A為本發(fā)明第12實施例的鐵心形狀的層疊剖面的說明圖。
圖33B為圖33A中的33B-33B剖面的鐵心形狀說明圖。
圖33C為圖33A中的33C-33C剖面的鐵心形狀說明圖。
圖34A和圖34B分別為形成圖33A的鐵心形狀的結(jié)構(gòu)說明圖。
圖35A為本發(fā)明第13實施例的鐵心形狀的層疊剖面的說明圖。
圖35B為圖35A中的35B-35B剖面的鐵心形狀說明圖。
圖35C為圖35A中的35C-35C剖面的鐵心形狀說明圖。
圖36A和圖36B分別為形成圖35A的鐵心形狀的結(jié)構(gòu)說明圖。
圖37A為本發(fā)明第14實施例的鐵心形狀的層疊剖面的說明圖。
圖37B為圖37A中的37B-37B剖面的鐵心形狀說明圖。
圖37C為圖37A中的37C-37C剖面的鐵心形狀說明圖。
圖38A和圖38B分別為形成圖37A的鐵心形狀的結(jié)構(gòu)說明圖。
圖39A為本發(fā)明第15實施例的鐵心形狀的層疊剖面的說明圖。
圖39B為圖39A中的39B-39B剖面的鐵心形狀說明圖。
圖39C為圖39A中的39C-39C剖面的鐵心形狀說明圖。
圖40A和圖40B分別為形成圖39A的鐵心形狀說明圖。
圖41A為本發(fā)明第16實施例的鐵心形狀的層疊剖面的說明圖。
圖41B為圖41A中的41B-41B剖面的鐵心形狀說明圖。
圖41C為圖41A中的41C-41C剖面的鐵心形狀說明圖。
圖42A和圖42B分別為形成圖41A的鐵心形狀的結(jié)構(gòu)說明圖。
圖43A為本發(fā)明第16實施例的鐵心凸極繞線部的剖視圖。
圖43B為本發(fā)明的鐵心凸極繞線部寬度固定時的剖視圖。
圖44A和圖44B分別為本發(fā)明第17實施例的鐵心形狀的示圖。
圖45A為本發(fā)明第18實施例的鐵心形狀的層疊剖面的說明圖。
圖45B為圖45A中的45B-45B剖面的鐵心形狀說明圖。
圖45C為圖45A中的45C-45C剖面的鐵心形狀說明圖。
圖45D為圖45A中的45D-45D剖面的鐵心形狀說明圖。
圖45E為圖45A中的45E-45E剖面的鐵心形狀說明圖。
圖46A為本發(fā)明第19實施例的鐵心形狀的層疊剖面的說明圖。
圖46B為圖46A中的46B-46B剖面的鐵心形狀說明圖。
圖46C為圖46A中的46C-46C剖面的鐵心形狀說明圖。
圖47A和圖47B分別為圖46B所示的46B-46B剖面的鐵心形狀的局部說明圖。
圖47C和圖47D分別為圖46C所示的46C-46C剖面的鐵心形狀的局部說明圖。
圖48A為本發(fā)明第19實施例中的另一例鐵心形狀的層疊剖面的說明圖。
圖48B為圖48A中的48B-48B剖面的鐵心形狀說明圖。
圖48C為圖48A中的48C-48C剖面的鐵心形狀說明圖。
圖49A和圖49B分別為圖48所示的48B-48B剖面的鐵心形狀的局部說明圖。
圖49C和圖49D分別為圖48C所示的48C-48C剖面的鐵心形狀的局部說明圖。
圖50為本發(fā)明第20實施例的磁鐵磁化狀態(tài)的示圖。
圖51A為同一實施例中的齒形扭矩與扭斜角度關(guān)系的示圖。
圖51B為同一實施例中的效率與扭斜角度關(guān)系的示圖。
圖52為傳統(tǒng)技術(shù)特開平4-304151號公報記載的電機(jī)。
圖53為傳統(tǒng)技術(shù)特開平2-254954號公報記載的電機(jī)鐵心。
圖54為傳統(tǒng)技術(shù)特開平3-3622號公報記載的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電樞。
圖55為傳統(tǒng)技術(shù)專利第2588661號公報記載的電機(jī)。
下面，結(jié)合


本發(fā)明的實施例。
(第1實施例)圖1A、圖1B和圖1C分別表示電機(jī)的鐵心1與激磁裝置、即磁鐵2之間的關(guān)系。在磁頭2上，以等間隔設(shè)有8個交替磁化的N、S極，又在鐵心1的6個部位上均等地設(shè)置槽3。
圖1A、圖1B和圖1C中的不同之處只是在于設(shè)在鐵心1上的槽3的開口部相對于鐵心中心所形成的角度(以下稱槽開口角)。各自的槽開口角在圖1A中是機(jī)械角15°(電氣角60°)、在圖1B中是機(jī)械角22．5°(電氣角90°)、在圖1C中是機(jī)械角30°(電氣角120°)，開口角逐級增大。
此時，若使磁鐵2相對鐵心1旋轉(zhuǎn)，則鐵心1與磁鐵2之間的吸引力會發(fā)生周期性變化，在鐵心1和磁鐵2上，產(chǎn)生一種稱之為齒形扭矩的扭矩波動。
圖2A、圖2B和圖2C分別表示圖1A、圖1B和圖1C所示的電機(jī)產(chǎn)生的齒形扭矩的波形。圖1A的電機(jī)的齒形扭矩如圖2A所示，每轉(zhuǎn)1圈形成24次反復(fù)波形。這與鐵心的槽數(shù)“6”與磁鐵的磁極數(shù)“8”的最小公倍數(shù)“24”一致。一般來講，這不局限于本電機(jī)，在普通的電機(jī)中，也會產(chǎn)生周期與鐵心的槽數(shù)和磁鐵的磁極數(shù)的最小公倍數(shù)相一致的齒形扭矩(以下將這種周期稱為基本齒形扭矩周期)。
在圖1C所示的電機(jī)、即加大了槽3的開口角的場合，如圖2C所示，齒形扭矩的周期及絕對值與圖2A的情況基本相同，但成為齒形扭矩的相位正相反的波形。
在圖1B所示的電機(jī)、即、使圖1B的槽3的開口角成為電氣角90°時，如圖2B所示，會產(chǎn)生基本齒形扭矩周期的1／2周期、即、產(chǎn)生具有基本齒形扭矩頻率的2倍頻率的齒形扭矩，并且，其絕對值本身也大幅度減小。
結(jié)合圖3、圖4A-圖4D來說明其原因。為便于理解說明，如圖3所示，將磁鐵2的N極和S極的轉(zhuǎn)換部分置于鐵心的槽3的邊緣部35附近。圖4A表示扭矩相對于旋轉(zhuǎn)角(用電氣角表示)的變化形態(tài)。即、隨著磁鐵2的旋轉(zhuǎn)，磁鐵2與鐵心1之間的磁能發(fā)生變化，產(chǎn)生圖4A所示的扭矩。這種波形在槽3的邊緣部35與磁極轉(zhuǎn)換部分一致的部位附近成為零。
槽3的相反方向的邊緣部36如圖4B所示，也同樣在邊緣部36與磁極轉(zhuǎn)換部分一致的位置附近產(chǎn)生波形為零的扭矩。該圖4B的波形形成與上述圖4A所示的波形呈點(diǎn)對稱的波形。此時，若將槽3的開口角設(shè)定為電氣角90°，則在槽3兩側(cè)的邊緣部35和36產(chǎn)生的扭矩相位相差180°，兩者的扭矩消除。其結(jié)果，如圖4C所示，在1個槽3中，形成被除去3次成分的扭矩。該扭矩波形雖然由1個槽3所產(chǎn)生，但從電機(jī)整體來看，由于電機(jī)整體的扭矩波形是由所有的槽產(chǎn)生的扭矩波形的合成波形，故圖4C所示的扭矩波形的1次、2次、4次、5次、7次…成分被其它5個槽產(chǎn)生的、相位各錯開電氣角120°的扭矩所抵消，因此，如圖4D所示，出現(xiàn)6次以上成分的扭矩。這樣一來，電機(jī)整體在每旋轉(zhuǎn)1圈產(chǎn)生48次反復(fù)波形(基本齒形扭矩周期的1／2周期)的齒形扭矩，同時它的絕對值也減小。
在上述第1實施例中，槽的開口角在電氣角90°時為最小，但在電氣角為30°時，同樣會在1個槽的兩個邊緣部產(chǎn)生相位相差60°的扭矩，故可除去在其1個槽中產(chǎn)生的齒形扭矩的3次成分，出現(xiàn)與上述相同的現(xiàn)象。
并且，在上述張1實施例中，是在槽的開口角90°時齒形扭矩最小，但若觀察90°前后的角度會發(fā)現(xiàn)，當(dāng)槽的開口角為電氣角80°或100°時，可除去1個槽中產(chǎn)生的齒形扭矩的3次成分的50％，當(dāng)槽的開口角為電氣角85°或95°時，可除去1個中槽產(chǎn)生的齒形扭矩的3次成分的74％。因此，為了獲得實用的性能，設(shè)定在使1個槽中產(chǎn)生的齒形扭矩的3次成分為約1／4以下的85°以上、95°以下范圍，便可大幅度減小齒形扭矩的基本周期成分，減小齒形扭矩。
如圖5A至圖5C所示，在凸極前端部4為非正圓形狀時、或者考慮到鐵心的磁性飽和等的影響時，在磁性特性上成為接近槽開口角擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)的條件。因此，當(dāng)槽3的開口角θ略微(電氣角5°前后)縮小時，往往會發(fā)生齒形扭矩為最小的現(xiàn)象。
由此，一般來講，與磁鐵的磁極數(shù)和鐵心的槽數(shù)無關(guān)，通過將槽的開口角設(shè)定在電氣角80°以上、90°以下或者20°以上、35°以下范圍的適當(dāng)?shù)慕嵌?，便可產(chǎn)生基本齒形扭矩周期的1／2周期的齒形扭矩，并減小它的絕對值。
以下的各實施例分別表示將原本的齒形扭矩小、且產(chǎn)生基本齒形扭矩周期的1／2周期的齒形扭矩的鐵心形狀作為基本形狀再進(jìn)一步減小齒形扭矩的方法。
(第2實施例)
圖6A表示第2實施例的鐵心形狀。在圖6中，鐵心1的凸極前端部的開口角固定為機(jī)械角37．5°(電氣角150°)，一側(cè)的3個凸極前端部41順時針方向錯開1．875°(基本齒形扭矩周期的1／8)，另一側(cè)的3個凸極前端部42逆時針方向錯開1．875°。
這種鐵心1的結(jié)構(gòu)是基于以下的想法構(gòu)成的。
在圖6B中，鐵心5的槽3的開口角為電氣角90°，并使凸極前端部4的位置逆時針方向錯開1．875°(基本齒形扭矩周期的1／8)。與基本形狀相比，這種鐵心5的凸極前端部4的形狀略微不同，但其齒形扭矩如圖7A的實線所示，除了相位稍有不同之外，其余與基本形狀相同。
在圖6C中，鐵心6的槽3的開口角為電氣角90°，并使凸極前端部4的位置順時針方向錯工1．875°。這種鐵心6的齒形扭矩如圖7B的實線所示，除了相位稍有不同之外，其余也與基本形狀相同。
這兩種鐵心5、6產(chǎn)生的齒形扭矩的絕對值相等，相位相差180°(機(jī)械角3．75°、基本齒形扭矩周期的1／4)。
在該第2實施例的鐵心1(圖6A)中，是將圖6B和圖6C的鐵心5、6的形狀各取斜線部分組合而成。圖6B的斜線部分及其以外的部分與磁鐵的位置關(guān)系相同，在斜線部分產(chǎn)生的齒形扭矩如圖7A的虛線所示，與整體相比，其絕對值為1／2而相位相等。圖6C的鐵心形狀也一樣。第2實施例的這種合成形狀的鐵心1(圖6A)因兩者的齒形扭矩抵消，故齒形扭矩的奇數(shù)次成分被消除，如圖7C所示，齒形扭矩波形成為每旋轉(zhuǎn)1圈反復(fù)96次的波形，周期是基本形狀的1／2(基本齒形扭矩周期的1／4)，絕對值也不到基本形狀的1／2。
采用上述結(jié)構(gòu)，齒形扭矩的周期是通常時的1／4以下，齒形扭矩的絕對值也非常之小，與傳統(tǒng)技術(shù)特開平4-304151號公報等記載的技術(shù)相比，齒形扭矩的周期為其1／2，絕對值也在1／2以下。
(第3實施例)圖8A表示第3實施例的鐵心形狀。
在圖8A中，設(shè)在鐵心1上的槽的開口角固定為電氣角90°，鐵心一側(cè)的一半槽31順時針方向錯開1．875°(基本齒形扭矩周期的1／8)，另一側(cè)的一半槽32逆時針方向錯開1．875°。
這種形狀與上述第2實施例一樣，是將齒形扭矩的相位相差180°的圖8B和圖8C的鐵心5、6的形狀各取1／2組合而成，具有與第2實施例完全相同的效果。
(第4實施例)圖9A表示第4實施例的鐵心形狀。
在圖9A中，鐵心1的槽的間隔固定，槽開口角為18．75°(電氣角90°-基本齒形扭矩周期的1／4)的槽31與26．25°(電氣角90°+基本齒形扭矩周期的1／4)的槽32交替重復(fù)。這種鐵心1的形狀與特開平4-304151號公報告等記載的技術(shù)接近，但本發(fā)明的鐵心1的凸極前端部4與磁鐵的位置錯開扭斜是上述公報等記載的1／2，與基本形狀相比，也可將效率降低控制在最小限度，且齒形扭矩的絕對值也減小至1／2以下。
(第5實施例)圖10A表示第5實施例的鐵心形狀。
在圖10A中，鐵心1的凸極前端部的間隔固定，凸極前端部開口角為33．75°(電氣角150°-基本齒形扭矩周期的1／4)的凸極41與41．25°(電氣角150°+基本齒形扭矩周期的1／4)的凸極42交替重復(fù)。
與上述第2實施例和第3實施例的鐵心形狀相比較，第4實施例和第5實施例的鐵心形狀由于左右對稱性好，組裝時方向性的影響小，便于大批量生產(chǎn)，同時由于左右的磁性平衡性優(yōu)良，故有利于提高旋轉(zhuǎn)精度。
(第6實施例)圖11A表示第6實施例的鐵心形狀。
在圖11A中，鐵心1的凸極前端部的間隔固定，一側(cè)的一半凸極前端部41的開口角為33．75°(電氣角150°-基本齒形扭矩周期的1／4)，另一半凸極前端部42的開口角為41．25°(電氣角150°+基本齒形扭矩周期的1／4)。
這種形狀與上述第4實施例和第5實施例不同，是有意識地破壞左右的磁性平衡，使磁鐵始終被施加一個方向的吸引力，可得到抑制轉(zhuǎn)子的振擺旋轉(zhuǎn)等的作用，在使用繞結(jié)含油軸承等的滑動軸承時，有利于提高旋轉(zhuǎn)精度。
(第7實施例)圖12A表示第7實施例的鐵心形狀。
在圖12A中，鐵心1的槽的間隔固定，一側(cè)的一半槽31的開口角為18．75°(電氣角90°-基本齒形扭矩周期的1／4)，另一半槽32的開口角為26．25°(電氣角90°+基本齒形扭矩周期的1／4)。這種形狀也是有意識地破壞左右的磁性平衡，具有與第6實施例相同的效果。
并且，在第7實施例中，由于在一側(cè)排列開口角大的槽32，因此該部位最適合于設(shè)置霍爾元件等位置檢測元件。
如上所述，從第2實施例至第7實施例是對磁鐵的磁極數(shù)為“8”、鐵心的槽數(shù)為“6”時的示例作了說明，但同樣的方法，也適用于磁鐵的磁極數(shù)、鐵心的槽數(shù)不同的場合。
(第8實施例)第8實施例表示將同樣的方法用于磁鐵的磁極數(shù)為“16”、鐵心的槽數(shù)為“12”的場合的例子。
圖13A表示第8實施例的鐵心形狀。磁鐵的磁極數(shù)為“16”，機(jī)械角45°相當(dāng)于電氣角360°(未作圖示)。
在圖13A中，鐵心1的凸極前端部的開口角固定為電氣角150°(機(jī)械角18．75°)，一側(cè)的一半凸極前端部41順時針方向錯開0．9375°(基本齒形扭矩周期的1／8)，另一側(cè)的一半凸極前端部42逆時針方向錯開0．9375°。這是運(yùn)用了第2實施例的方法，效果也與第2實施例相同。
圖14A至圖18A分別表示第8實施例中的其他的鐵心形狀。
在圖14A中，鐵心1的槽的開口角固定為電氣角90°(機(jī)械角11．25°)，一側(cè)的一半槽31順時針方向錯開0．9375°(基本齒形扭矩周期的1／8)，另一側(cè)的一半槽32逆時針方向錯開0．9375°。這是運(yùn)用了第3實施例的方法，效果也與第3實施例相同。
在圖15A中，鐵心1的槽的間隔固定，槽的開口角為9．375°(電氣角90°-基本齒形扭矩周期的1／4)的槽31與13．125°(電氣角90°+基本齒形扭矩周期的1／4)的槽32交替重復(fù)。這是運(yùn)用了第4實施例的方法，效果也與第4實施例相同。
在圖16A中，鐵心1的凸極前端部的間隔固定，凸極前端部的開口角為16．875°(電氣角150°-基本齒形扭矩周期的1／4)的凸極41與20．625°(電氣角150°+基本齒形扭矩周期的1／4)的凸極42交替重復(fù)。這是運(yùn)用了第5實施例的方法，效果也與第5實施例相同。
在圖17A中，鐵心1的凸極前端部的間隔固定，一側(cè)的一半凸極前端部41的開口角為16．875°(電氣角150°-基本齒形扭矩周期的1／4)，另一半凸極前端部42的開口角為20．625°(電氣角150°+基本齒形扭矩周期的1／4)。這是運(yùn)用了第6實施例的方法，效果也與第6實施例相同。
在圖18A中，鐵心1的凸極前端部的間隔固定，一側(cè)的一半槽31的開口角為9．375°(電氣角90°-基本齒形扭矩周期的1／4)，另一半的槽32的開口角為13．125°(電氣角90°+基本齒形扭矩周期的1／4)。這是運(yùn)用了第7實施例的方法，效果也與第7實施例相同。
圖19A至圖22A分別表示第8實施例中的其他鐵心形狀。
如圖19A和圖20A所示，當(dāng)槽數(shù)為“12”時，可以是凸極前端部的開口角固定為18．75°(電氣角150°)，而變化凸極前端部的間隔，或者，如圖21A和圖22A所示，也可以是鐵心的槽的開口角固定為11．25°(電氣角90°)，而變化槽的間隔。
上述第2實施例至第8實施例是以電氣角90°作基本形狀設(shè)計鐵心的槽的開口角的例子，但正如在第1實施例中所述，作為基本形狀的鐵心的槽的開口角最好設(shè)定在80°以上、95°以下或者20°以上、35°以下的范圍。在上述各實施例中，對于槽的開口角設(shè)定為電氣角90°的鐵心來講，該最佳范圍通常可以在將磁鐵的磁極數(shù)定為2m(m為整數(shù))時，若以機(jī)械角來表示，則槽的開口角可作為(80／m)°以上、(95／m)°以下，或者(20／m)°以上、(35／m)°以下而通用化。
若以凸極前端部的開口角為基準(zhǔn)來考慮上述角度，則在磁鐵的磁極數(shù)與鐵心的槽數(shù)之比為4∶3時，對于凸極前端部的開口角設(shè)定為電氣角150°的鐵心來講，同樣也可以設(shè)定為機(jī)械角(145／m)°以上、(160／m)°以下，或者(205／m)°以上、(220／m)°以下。
即使在采用其它的磁鐵極數(shù)和鐵心的槽數(shù)的情況下，一般來講，當(dāng)磁鐵的磁極數(shù)為2m、鐵心的槽數(shù)為6n(m、n為整數(shù))時，通過將鐵心的槽開口角設(shè)定為電氣角80°以上、95°以下(機(jī)械角(80／m)°以上、(95／m)°以下)，或者電氣角20°以上、35°以下(機(jī)械角(20／m)°以上、(35／m)°以下)，由此將產(chǎn)生基本齒形扭矩周期的1／2周期的齒形扭矩的鐵心形狀作為基本形狀，在此基礎(chǔ)上，構(gòu)成將槽的位置錯開基本齒形扭矩周期1／4周期的角度(機(jī)械角(90／k)°[k為2m和6n的最小公倍數(shù)])的兩個鐵心形狀組合的形狀，便可提供齒形扭矩的周期減小至基本齒形扭矩周期的1／4、齒形扭矩的絕對值也大幅度減小的電機(jī)。
(第9實施例)上述第2實施例至第8實施例是鐵心的槽數(shù)為偶數(shù)時的例子，但槽數(shù)為奇數(shù)時，也可采用下列方法取得同樣效果。
在本第9實施例中，是以磁鐵的磁極數(shù)為“12”、鐵心的槽數(shù)為“9”的場合為例進(jìn)行說明。在此，因磁鐵的磁極數(shù)為“12”，故機(jī)械角60°相當(dāng)于電氣角360°?！?2”和“9”的最小公倍數(shù)是“36”，基本齒形扭矩周期是機(jī)械角10°、電氣角60°。
上述第2實施例至第8實施例是將齒形扭矩的相位相差180°(機(jī)械角為基本齒形扭矩周期的1／4)的兩個鐵心形狀組合形成，但在本第9實施例中，則是將齒形扭矩的相位各相差120°的三個鐵心形狀組合而成。
圖23A表示第9實施例的鐵心形狀。
本第9實施例的鐵心7(圖23A)由將圖23B所示的基本形狀的凸極前端部逆時針方向錯開1．667°(基本齒形扭矩周期的1／6)的鐵心8、圖23C所示的基本形狀的鐵心9以及將圖23D所示的基本形狀的凸極前端部順時針方向錯開1．667°的鐵心10各取三分之一組合而成。分別在圖23B、圖23C和圖23D的鐵心8、9、10產(chǎn)生的齒形扭矩，其絕緣值和波形相等，相位各相差120°。并且，在由這3個合成的圖23A的鐵心7上產(chǎn)生的齒形扭矩，其齒形扭矩的1次、2次、4次、5次、7次…成分被消除，周期成為基本形狀時的三分之一，同時絕對值也變小。按照同樣的設(shè)想，也可作成圖24A至圖28A所示的鐵心形狀。另外，在采用其它的磁鐵極數(shù)和鐵心的槽數(shù)的情況下，一般來講，當(dāng)磁鐵的磁極數(shù)為2m、鐵心的槽數(shù)為3n(m、n為整數(shù))時，通過將鐵心的槽開口角設(shè)定為電氣角80°以上、95°以下(械角(80／m)°以上、(95／m)°以下)或者電氣角20°以上、35°以下(械角(20／m)°以上、(35／m)°以下)，由此將產(chǎn)生基本齒形扭矩周期的1／2周期的齒形扭矩的鐵心形狀作為基本形狀。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)成將槽的位置各錯開基本齒形扭矩周期1／6的角度(機(jī)械角(60／k)°[k為2m和3n的最小公倍數(shù)])的3個鐵心形狀組合的形狀，便可將齒形扭矩的周期減小至基本齒形扭矩周期的1／2(基本形狀的效果)×1／3(上述3個鐵心形狀組合后的效果)、即基本齒形扭矩周期的1／6，絕對值也大幅度減小。
(第10實施例)上述第2實施例至第9實施例是通過將2個或3個鐵心形狀組合，來產(chǎn)生基本齒形扭矩周期的1／4或1／6周期的齒形扭矩，而本第10實施例介紹的是通過將4個以上的鐵心形狀組合來進(jìn)一步減小齒形扭矩的方法。
在本第10實施例中，是以齒形扭矩的相位相互錯開90°的4個鐵心形狀組合的結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行說明。
圖29A表示第10實施例的鐵心形狀。本第10實施例以磁鐵的磁極數(shù)為“16”、鐵心的槽數(shù)為“12”的場合為例說明。因磁鐵的磁極數(shù)為“16”，故機(jī)械角45°相當(dāng)于電氣角360°?！?6”和“12”的最小公倍數(shù)是“48”，基本齒形扭矩周期是機(jī)械角7．5°，電氣角60°。如圖29B至圖29E所示，第10實施例的鐵心11通過將凸極前端的位置相互錯開0．9375°(基本齒形扭矩周期的1／8)，而將產(chǎn)生的齒形扭矩的相位各相差90°的4個鐵心12、13、14、15各取1／4組合而成。
由這4個合成的圖29A的鐵心11上產(chǎn)生的齒形扭矩，其齒形扭矩的奇數(shù)次成分和2次成分被消除，周期為基本形狀時的1／4，且絕對值進(jìn)一步減小。按照同樣的設(shè)想，可以作成圖30A所示的鐵心形狀及其它各種鐵心形狀，可提供形狀稍復(fù)雜、但齒形扭矩極小的電機(jī)。
圖29A和圖30A所示電機(jī)的齒形扭矩為基本齒形扭矩周期的1／2周期(基本形狀的效果)×1／4(上述4個鐵心形狀組合后的效果)、即基本齒形扭矩周期的1／8，絕對值也大幅度減小。
上面是以4個鐵心形狀組合的結(jié)構(gòu)為例作了說明，而對5個以上的鐵心形狀也可用同樣的方法。一般來講，在磁鐵的磁極數(shù)為2m、鐵心的槽數(shù)為3n(m、n為整數(shù)、n≥4)時，通過將鐵心的槽的開口角設(shè)定為電氣角80°以上、95°以下(機(jī)械角(80／m)°以上、(95／m)°以下)，或者電氣角20°以上、35°以下(機(jī)械角(20／m)°以上、(35／m)°以下)，以這種形狀的鐵心作為基本形狀，并在此基礎(chǔ)上，構(gòu)成將槽的位置各錯開基本齒形扭矩周期的1／2P周期的角度(機(jī)械角(180／(nk))°[k為2m和3n的最小公倍數(shù)])的P個鐵心形狀組合的形狀，可使齒形扭矩的周期減小至基本齒形扭矩周期的1／2P周期，絕對值也大幅度減小。
(第11實施例)下面，第11實施例至第18實施例介紹的是通過使鐵心形狀在軸向也變化來減小齒形扭矩的方法。
圖31A至圖31C表示第11實施例的鐵心形狀。
本第11實施例以磁鐵的磁極數(shù)為“8”、鐵心的槽數(shù)為“6”的場合為例進(jìn)行說明。因磁鐵的磁極數(shù)為“8”，故機(jī)械角90°相當(dāng)于電氣角360°?！?”和“6”的最小公倍數(shù)是“24”，基本齒形扭矩周期是機(jī)械角15°、電氣角60°。
在圖31A至圖31C中，鐵心16的凸極前端部開口角固定為電氣角15°，上側(cè)的一半凸極前端部4順時針方向錯開1．875°(基本齒形扭矩周期的1／8)，下側(cè)的一半凸極前端部4逆時針方向錯開1．875°。按照以下的設(shè)想來構(gòu)成鐵心16。
圖31B所示的鐵心17是將槽3的開口角設(shè)定為電氣角90°，同時將凸極前端部4的位置相對于基本形狀逆時針方向錯開1．875°(基本齒形扭矩周期的1／8)。這種鐵心17的凸極前端部4的形狀與基本形狀略有不同，但其齒形扭矩如圖32A實線所示，除相位稍有不同之外，其它均與基本形狀相同。
圖31C所示的鐵心1 8是將槽3的開口角設(shè)定為電氣角90°，同時將凸極前端部4的位置相對于基本形狀順時針方向錯開1．875°。這種鐵心18的齒形扭矩也如圖32B的實線所示，除了相位稍有不同之外，其它均與基本形狀相同。
本第11實施例的鐵心16是由圖31B和圖31C的鐵心17、18形狀的上下半部組合而成。上半部的鐵心17產(chǎn)生的齒形扭矩如圖32A的虛線所示，與整體都由圖31B的鐵心17構(gòu)成的場合相比，成為絕對值為1／2、相位相等的齒形扭矩。下半部的鐵心18也同樣。由于這種合成形狀的第11實施例的鐵心16的雙方齒形扭矩相互抵消，因此可消除齒形扭矩的奇數(shù)次成分，如圖32C所示，成為每旋轉(zhuǎn)1圈反復(fù)96次的齒形扭矩波形，周期減小至基本形狀時的1／2(基本齒形扭矩周期的1／4)，絕對值也減小至基本形狀時的1／2以下。
采用上述結(jié)構(gòu)，齒形扭矩的周期是通常時的1／4以下，齒形扭矩的絕對值也極小，與特開平2-254954號公報、特開平3-3622號公報記載的技術(shù)相比較，也可將齒形扭矩的周期減小至1／2，絕對值減小至1／2以下。
本第11實施例的鐵心16的形狀接近特開平2-254594號公報等記載的技術(shù)，但本發(fā)明的鐵心16上下角度錯開是上述公報等記載的1／2，其優(yōu)點(diǎn)是不僅可將相對于基本形狀的效率下降控制在最小限度，而且還可將齒形扭矩減小至1／2以下。
(第12實施例)圖33A至圖33C表示第12實施例的鐵心形狀。本第12實施例也與上述第11實施例一樣，以磁鐵的磁極數(shù)為“8”、鐵心的槽數(shù)為“6”的場合為例進(jìn)行說明。
在圖33A中，鐵心16的槽的間隔固定(機(jī)械角60°)，將槽的開口角為18．75°(電氣角90°-基本齒形扭矩周期的1／4周期的角度)的槽與26．25°(電氣角90°+基本齒形扭矩周期的1／4周期的角度)的槽交替重復(fù)的形狀改為上下反向折返的形狀。這種形狀比上述第11實施例的形狀稍復(fù)雜，但與第11實施例一樣，是由齒形扭矩的相位相差180°的圖34A和圖34B的鐵心17、18的形狀組合而成。
圖33B所示的鐵心16上半部的形狀是由圖34A和圖34B的鐵心17、18形狀的斜線部分組合而成。圖33C所示的鐵心16下半部的形狀則由圖34A和圖34B的鐵心17、18形狀的斜線以外部分組合而成。采用這種形狀，可取得與上述第11實施例相同的減小齒形扭矩的效果。又由于鐵心16的上下左右對稱性好，磁性平衡性優(yōu)良，故有利于提高旋轉(zhuǎn)精度。
(第13實施例)圖35A至圖35C表示第13實施例的鐵心形狀。
本第13實施例也與上述第11和第12實施例一樣，以磁鐵的磁極數(shù)為“8”、鐵心的槽數(shù)為“6”的場合為例進(jìn)行說明。
在圖35A中，鐵心16的槽的開口角固定為電氣角90°，將槽的間隔為63．75°(360°除以槽數(shù)得到的角度+基本齒形扭矩周期的1／4周期的角度)的槽與槽的間隔為56．25°(360°除以槽數(shù)得到的角度-基本齒形扭矩周期的1／4周期的角度)的槽交替重復(fù)的形狀改為上下反向折返的形狀。這種形狀也與上述第12實施例一樣，改變了圖36A和圖36B的鐵心17、18的形狀的組合方法。
圖35B所示的鐵心16上半部的形狀是由圖36A和圖36B的鐵心，17、18形狀的斜線部分組合而成，圖35C所示的鐵心16下半部的形狀則由圖36A和圖36B的鐵心17、18形狀的斜線以外的部分組合而成。采用這種形狀，具有與上述第11實施例和第12實施例相同的減小齒形扭矩的效果。并且，與第12實施例一樣，由于鐵心16的上下左右對稱性好，磁性平衡性優(yōu)良，故有利于提高旋轉(zhuǎn)精度。
本第13實施例的鐵心16的形狀接近于特開平3-3622號公報等記載的技術(shù)，但在上述公報等中，關(guān)于齒形扭矩的周期只說明了處在基本齒形扭矩周期1／2的狀態(tài)，而在本發(fā)明中，通過使鐵心16的槽的開口角和間隔形成持定的關(guān)系，可將齒形扭矩的周期減小至上述公報記載的1／2，齒形扭矩的絕對值也減小至1／2以下，在技術(shù)上具有明顯的優(yōu)越性。
(第14實施例)圖37A至圖37C表示第14實施例的鐵心形狀。
本第14實施例也與上述第11實施例、第12和第13實施例一樣，以磁鐵的磁極數(shù)為“8”、鐵心的槽數(shù)為“6”為例進(jìn)行說明。
在圖37中，鐵心16的上半部的凸極前端部的間隔固定(機(jī)械角60°)，一側(cè)的一半凸極前端部41的開口角為33．75°(電氣角150°-基本齒形扭矩周期的1／4)，另一半的凸極前端部42的開口角為41．25°(電氣角150°+基本齒形扭矩周期的1／4)，下半部的形狀是與上半部形狀的左右調(diào)換。這種形狀也與上述第11實施例到第13實施例一樣，在組合上稍復(fù)雜，是改變了圖38A和圖38B的鐵心17、18的形狀的組合方法。
本第14實施例的形狀與上述第12實施例和第13實施例相反，是有意識地破壞了左右磁性的平衡，使磁鐵始終被施加向一個方向傾斜的力矩，可得到抑制轉(zhuǎn)子振擺旋轉(zhuǎn)等的作用，在使用燒結(jié)含油軸承等滑動軸承時，可提高旋轉(zhuǎn)精度。
(第15實施例)圖39A至圖39C表示第15實施例的鐵心形狀。
本第15實施例也與上述第11實施例至第14實施例一樣，以磁鐵的磁極數(shù)為“8”、鐵心的槽數(shù)為“6”為例進(jìn)行說明。
在圖39A中，鐵心16上半部的槽的間隔固定(機(jī)械角60°)，一側(cè)的一半槽31的開口角為18．75°(電氣角90°-基本齒形扭矩周期的1／4)，另一半的槽32的開口角為26．25°(電氣角90°+基本齒形扭矩周期的1／4)，下半部的形狀是與上半部形狀的左右調(diào)換。這種形狀與上述第11實施例至第14實施例一樣，是改變了圖40A和圖40B的鐵心17、18形狀的組合方法，通過有意識地破壞左右的磁性平衡，具有與第14實施例相同的效果。并且，本第15實施例由于一側(cè)排列開口角大的槽32，因此該部位最適合于設(shè)置霍爾元件等位置檢測元件。
(第16實施例)第16實施例和第17實施例表示的是通過使用同樣方法在提高旋轉(zhuǎn)精度的同時又提高電機(jī)體積效率的方法。
圖41A至圖41C表示第16實施例的鐵心形狀。
與上述第11至第15實施例一樣，本第16實施例也以磁鐵的磁極數(shù)“8”、鐵心的槽“6”為例進(jìn)行說明。
上述第11實施例至第15實施例是將鐵心分為上下兩段，但在第16實施例中，是將鐵心16分為上、中、下3段。
上段和下段的鐵心形狀是相同的，如圖41B所示，凸極前端部4的間隔固定不變，凸極前端部4的開口角為33．75°(電氣角150°-基本齒形扭矩周期的1／4)。中段的鐵心形狀如圖41C所示，凸極前端部4的間隔固定不變，凸極前端部4的開口角為41．25°(電氣角150°+基本齒形扭矩周期的1／4)。
第16實施例的鐵心16的特點(diǎn)是除了凸極前端部的開口角以外，上段和下段的凸極繞線部的寬度比中段的凸極繞線部小。
本第16實施例的鐵心形狀采用下列結(jié)構(gòu)。即、鐵心16的上段部和下段部的形狀由圖42A和圖42B的鐵心17、18形狀的斜線部分組合而成。圖41C所示的鐵心16的中段部形狀由圖42A和圖42B的鐵心17、18形狀的斜線以外部分組合而成，與第11到第15實施例相同，可將齒形扭矩減到極小。
在第16實施例的鐵心16上，使凸極繞線部的寬度與凸極前端部的開口角一致，將上段及下段部的凸極繞線部的寬度W1做成比中段部的凸極繞線部的寬度W2細(xì)。這是由于在凸極前端部的開口角小的上下段部，流過凸極繞線部的磁通量減少，即使凸極繞線部較細(xì)，也不會產(chǎn)生磁性特性方面的問題。
另一方面，一旦凸極繞線部變細(xì)，即可取得以下效果。圖43A表示第16實施例的鐵心凸極繞線部的剖面，圖43B則用于比較，表示鐵心凸極繞線部的寬度固定不變時的凸極繞線部剖面。
如圖43A和圖43B所示，在鐵心上加有絕緣薄膜19，再在上面繞卷線圈20。將圖43A與圖43B作一比較可以看出，圖43A一方的線圈1圈的長度較短。因此，用同一種卷線繞卷后，圖43A的線圈電阻小，電極的體積效率高，另外，線圈20的形狀呈六角形，施加在鐵心邊緣部上的壓力分散在6處，故即使使用比圖43B薄的絕緣薄膜，仍可維持同等的絕緣性能，由于絕緣薄膜較薄，故可相應(yīng)地多繞線圈，可提高電機(jī)的體積效率。
(第17實施例)圖44A和圖44B表示第17實施例的鐵心形狀。在圖44A中，鐵心161具有3個凸極。該3個凸極上各自的下段部內(nèi)周用圓環(huán)部21結(jié)合。3個凸極的上段部的鐵心形狀是，凸極前端部的間隔固定，凸極前端部的開口角為33．75°(電氣角150°-基本齒形扭矩周期的1／4)，下段部的鐵心形狀是，凸極前端部的間隔固定，凸極前端部的開口角為41．25°(電氣角150°+基本齒形扭矩周期的1／4)。
在圖44B中，鐵心162與鐵心161的形狀相同，但上下相反。通過將鐵心161與162各自的圓環(huán)部21相互組合，變成與上述第14實施例相同的鐵心形狀相同的形狀，成為齒形扭矩很小的電機(jī)。
在鐵心161和162各自分開的狀態(tài)下，分別進(jìn)行繞線處理，然后，將兩個鐵心組合，便可將線圈卷入到以往因相鄰的凸極妨礙而未能卷繞線圈的部位，可大幅度提高線圈的占空因數(shù)，提高電極的體積效率。
這樣，通過分割成相同的鐵心形狀，不僅能將鐵心制造成本的上升幅度控制在最小限度，而且可大幅度提高電機(jī)的特性。
以上是將第14實施例的形狀分割后組成的，而第12實施例、第13實施例、第15實施例和第16實施例的形狀也可分割成相同的鐵心形狀。
上述第11實施例至第17實施例是以電氣角90°為基本形狀設(shè)計鐵心的槽的開口角，但正如在第1實施例中所述，作為基本形狀的鐵心的槽開口角只要設(shè)定在電氣角80°以上、95°以下，或者20°以上、35°以下即可。在將磁鐵的磁極數(shù)設(shè)定為2m(m為整數(shù))時，若以機(jī)械角來表示，則槽開口角為(80／m)°以上、(95／m)°以下，或者(20／m)°以上、(35／m)°以下，通過將上述各實施例中的電氣角90°置換為機(jī)械角(80／m)°以上、(95／m)°以下，或者(20／m)°以上、(35／m)°以下，可通用化。
若以凸極前端部的開口角為基準(zhǔn)來考慮上述角度，則在磁鐵的磁極數(shù)與鐵心的槽數(shù)之比為4∶3時，鐵心凸極前端部的開口角為電氣角150°的同樣可通過置換為機(jī)械角(145／m)°以上、(160／m)°以下，或者(205／m)°以上、(220／m)°以下而通用化。
上述第11實施例至第17實施例表示本發(fā)明鐵心形狀的代表性例子，但也可用其它形狀。一般來講，在磁鐵的磁極數(shù)為2m、鐵心槽數(shù)為3n(m、n為整數(shù))時，通過將鐵心的槽開口角設(shè)定為電氣角80°以上、95°以下(機(jī)械角(80／m)°以上、(95／m)°以下)，或者電氣角20°以上、35°以下(機(jī)械角(20／m)°以上、(35／m)°以下)，便可將產(chǎn)生基本齒形扭矩周期的1／2周期的齒形扭矩的鐵心作為基本形狀。在此基礎(chǔ)上，再將槽的位置錯開基本齒形扭矩周期1／4的周期的角度(機(jī)械角(90／nk)°[k為2m和3n的最小公倍數(shù)])的2個鐵心形狀沿平面和軸向適當(dāng)組合，由此可提供齒形扭矩的周期減小至基本齒形扭矩周期的1／4、齒形扭矩絕對值也大幅度減小的電機(jī)。
(第18實施例)上述第11實施例至第17實施例是通過將2個鐵心形狀組合，使其產(chǎn)生基本齒形扭矩周期1／4周期的齒形扭矩，下面介紹的是通過4個鐵心形狀的組合進(jìn)一步減小齒形扭矩的方法。
在第18實施例中，以產(chǎn)生的齒形扭矩相位各相差90°的4個鐵心形狀組合的結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行說明。
圖45A表示第18實施例的鐵心形狀，在本第18實施例中，也是以磁鐵的磁極數(shù)“8”、鐵心的槽數(shù)“6”為例作出說明。因磁鐵的磁極數(shù)為“8”，故機(jī)械角90°相當(dāng)于電氣角360°?！?”和“6”的最小公倍數(shù)是“24”，基本齒形扭矩周期就是機(jī)械角15°、電氣角60°。
圖45B至圖45E表示構(gòu)成第18實施例的鐵心22的4個鐵心形狀。鐵心22是將這4個鐵心23、24、25、26的凸極前端的位置依次各錯開1．875°(基本齒形扭矩周期的1／8)組合而成。因此，由4個鐵心產(chǎn)生的各齒形扭矩的相位各相差90°。
由這4個鐵心產(chǎn)生的各個齒形扭矩合成的、鐵心22上產(chǎn)生的齒形扭矩消除了各齒形扭矩的奇數(shù)次成分和2次成分，周期減小至基本形狀的1／4，同時絕對值也比上述第11實施例至第17實施例更小。
(第19實施例)上述第18實施例表示的是將4個鐵心的平面形狀軸向重疊的結(jié)構(gòu)例，但也可采取與上述第11實施例至第15實施例相同的方法，將鐵心的平面形狀不僅在軸向上、而且在同一平面上進(jìn)行組合。
圖46A至圖46C表示本第19實施例的鐵心形狀。在第19實施例中，也是以磁鐵的磁極數(shù)“8”、鐵心的槽數(shù)“6”為例進(jìn)行說明。在圖46A中，鐵心由上下2段構(gòu)成。上段部具有圖46B所示的平面形狀。下段部具有圖46C所示的平面形狀。
這種鐵心22與第18實施例相同，是由圖47A至圖47D所示的齒形扭矩相位各相差90°的4個形狀組合而成。即，圖46B所示的平面形狀由圖47A和圖47B所示的鐵心23、24形狀的斜線部分組合而成。圖46C所示的平面形狀則是由圖47C和圖47D所示的鐵心25、26形狀的斜線部分組合而成。采用這種結(jié)構(gòu)，雖然形狀稍復(fù)雜，但即使不采用4段鐵心結(jié)構(gòu)，只用2段結(jié)構(gòu)也能提供齒形扭矩極小的電極。
并且，這種鐵心22的平面形狀是上下段左右對稱的形狀，通過將1種形狀的鐵心反向組合在一起，使鐵心的形狀用1種即可，從而只需用1個金屬模制造鐵心，既可減少生產(chǎn)成本，又可提高電機(jī)特性。
按照同樣的設(shè)想，也可制作其它的鐵心形狀。
圖48A至圖48C表示第19實施例中的又一例鐵心形狀。在圖48A中，鐵心22分為上下2段。上段部具有圖48所示的平面形狀，下段部具有圖48C所示的平面形狀。
圖48B所示的平面形狀由圖49A和圖49B所示的鐵心23、24形狀的斜線部分組合而成。圖48C所示的平面形狀則是由圖49C和圖49D所示的鐵心25、26形狀的斜線部分組合而成?？色@得與圖46A同樣的效果。
上面介紹的是代表性例子，同樣，通過將鐵心的平面形狀不僅沿軸向、而且在同一平面上也進(jìn)行組合，可作成其它各種鐵心。依靠改進(jìn)組合方法，不僅能抑制因鐵心形狀復(fù)雜化造成的成本上升，而且可提高電機(jī)特性。
在上述第18實施例和第19實施例中，介紹的是4個鐵心形狀組合的結(jié)構(gòu)例，但對其它3個以上的鐵心形狀也可采用同樣方法。一般來講，在磁鐵的磁極數(shù)為2m、鐵心的槽數(shù)為3n(m、n為整數(shù))時，將鐵心的槽開口角為電氣角80°以上、95°以下(機(jī)械角(80／m)°以上、(95／m)°以下)，或者電氣角20°以上、35°以下(機(jī)械角(20／m)°以上、(35／m)°以下)的鐵心形狀作為基本形狀。在此基礎(chǔ)上，再通過將槽的位置錯開基本齒形扭矩周期的二j分之一(j為3以上的整數(shù))周期的角度(機(jī)械角(180／(JK))°[k為2m和3n的最小公倍數(shù)])的j個鐵心形狀，即可將齒形扭矩的周期減小至基本齒形扭矩周期的1／6以下的周期，并大幅度減小齒形扭矩絕對值。
上面，在各個實施例的說明中，未特別說明鐵心的制造方法，但可通過對磁性材料的薄板(如硅鋼板)等進(jìn)行沖壓加工，就可比較容易地制成上述各鐵心的形狀。
上述各實施例的激磁裝置使用磁鐵，但在采用電磁鐵或磁鐵埋入型轉(zhuǎn)子等其它激磁裝置時，也可獲得同樣的效果。另外，在上述各實施例中，鐵心處于內(nèi)周側(cè)，磁鐵處于外周側(cè)，但也可使磁鐵位于內(nèi)周側(cè)，鐵心位于外周側(cè)，具有同樣的效果。并且，上述各實施例是磁鐵相對鐵心旋轉(zhuǎn)，但也可將磁鐵固定而使鐵心旋轉(zhuǎn)，具有同樣的效果。
在上述各實施例中，組合的鐵心形狀的槽位置錯開是基本齒形扭矩周期的1／4(或1／6、1／8)，為了最大限度獲得本發(fā)明效果，理應(yīng)嚴(yán)格設(shè)定為上述角度，然而，在為了便于制造等而與上述角度略有偏差時，雖然會影響降低齒形扭矩的效果，但只要在±10范圍內(nèi)，則基本齒形扭矩的2次成分可除去約70％，具有實用意義上的齒形扭矩減小效果。
(第20實施例)上述各實施例只是依靠鐵心的形狀來減小齒形扭矩，而本第20實施例則是通過將磁化形狀與上述鐵心形狀組合來進(jìn)一步減小齒形扭矩。
在本第20實施例中，以第2實施例的鐵心形狀為例進(jìn)行說明。圖50表示第20實施例的磁鐵2磁化狀態(tài)的模式圖。如圖50所示，在磁鐵2上，相對于磁鐵2的中心進(jìn)行所定角度傾斜的磁化。圖51A表示變化這一傾斜角β(以下稱扭斜角)時的齒形扭矩。圖51B表示變化扭斜角β時的電機(jī)效率。
如圖51A所示，齒形扭矩在扭斜角β為相對于電機(jī)中心的角度3．75°(基本齒形扭矩周期的1／4)和7．5°(基本齒形扭矩周期的1／2)附近時極小。這時由于設(shè)定了齒形扭矩1周期(或2周期)的扭斜角度、可向電機(jī)軸輸出軸向平均化的齒形扭矩。
另一方面，如圖51B所示，電機(jī)效率隨著扭斜角增大而降低。因此，為了兼顧齒形扭矩的減小和電機(jī)效率，通過設(shè)定為3．75°(基本齒形扭矩周期的1／4)、在齒形扭矩優(yōu)先的場合則設(shè)定為7．5°(基本齒形扭矩周期的1／2)便可提供特性極優(yōu)的電機(jī)。
在本第20實施例中，采用了基本齒形扭矩周期1／2以下(更好的是基本齒形扭矩周期1／4)的扭斜角，可在不影響效率的前提下獲得充分減小齒形扭矩的效果。
在實際運(yùn)用中，由于磁鐵和鐵心軸向的長度有誤差，齒形扭矩極小時的位置會有10％左右的誤差。一般來講，在磁鐵的磁極數(shù)為2m、鐵心的槽數(shù)為3n(m、n為整數(shù))時，扭斜角的中心角可設(shè)定為200／k°(k為2m和3n的最小公倍數(shù))以下，最好是(80／k)°以上、(100／k)°以下。
在相同的磁化條件下設(shè)定扭斜角的方法在往的專利第2588661號公報已有公開。然而，本第20實施例采用了上述以往技術(shù)的1／2以下的角度，可充分獲得減小齒形扭矩的效果，能將扭斜角增大引起的不良影響控制在最小限度，提高電機(jī)特性。
綜上所述，本發(fā)明可提供既減小齒形扭矩的周期、又減小其絕對值的電機(jī)。并且，在同一電機(jī)內(nèi)，通過消除齒形扭矩，可進(jìn)一步減小所產(chǎn)生的齒形扭矩的周期，也使齒形扭矩的絕對值變得極小。
權(quán)利要求
1．一種電機(jī)的鐵心，包括具有N極和S極磁極且產(chǎn)生磁場用的激磁裝置、以及由磁性材料組成且與所述激磁裝置相對的鐵心，并使所述激磁裝置和所述鐵心中的任一方作相對性旋轉(zhuǎn)，其特征在于，所述磁極數(shù)為2m，所述鐵心的槽數(shù)為3n(m、n為整數(shù))，所述鐵心的槽開口角形成電氣角α為80°以上、95°以下(機(jī)械角為(α／m)°)，或者電氣角β為20°以上、35°以下(機(jī)械角為(β／m)°)。
2．一種電機(jī)的鐵心，包括具有N極和S極磁極且產(chǎn)生磁場用的激磁裝置、以及由磁性材料組成且與所述激磁裝置相對的鐵心，并使所述激磁裝置和所述鐵心中的任一方作相對性旋轉(zhuǎn)，其特征在于，所述磁極數(shù)為2m，所述鐵心的槽數(shù)為6n(m、n為整數(shù))，將鐵心的槽開口角形成電氣角α為80°以上、95°以下(機(jī)械角為(α／m)°)、或者電氣角β為20°以上、35°以下(機(jī)械角為(β／m)°)的鐵心形狀作為基本形狀，構(gòu)成將槽的位置錯開基本齒形扭矩周期的1／4周期的角度(機(jī)械角為(90／k)°[k為2m和6n的最小公倍數(shù)])的2個鐵心形狀組合的形狀。
3．如權(quán)利要求2所述的鐵心，其特征在于，所述磁極數(shù)與所述槽數(shù)之比為4∶3，將鐵心的凸極前端部的開口角固定成電氣角γ為145°以上、160°以下(機(jī)械角為(γ／m)°)，一側(cè)的一半凸極前端部順時針方向錯開基本齒形扭矩周期的1／8周期的角度(機(jī)械角為(45／k)°[k為2m和6n的最小公倍數(shù)])，另一側(cè)的一半凸極前端部逆時針方向錯開相同角度。
4．如權(quán)利要求2所述的鐵心，其特征在于，所述磁極數(shù)與所述槽數(shù)之比為4∶3，將鐵心的凸極前端部的開口角固定成電氣角δ為205°以上、220°以下(機(jī)械角為(δ／m)°)，一側(cè)的一半凸極前端部順時針方向錯開基本齒形扭矩周期的1／8周期的角度(機(jī)械角為(45／k)°[k為2m和6n的最小公倍數(shù)])，另一側(cè)的一半凸極前端部逆時針方向錯開相同角度。
5．如權(quán)利要求2所述的鐵心，其特征在于，鐵心的槽開口角固定成電氣角α為80°以上、95°以下(機(jī)械角為(α／m)°)，一側(cè)的一半槽順時針方向錯開基本齒形扭矩周期的1／8周期的角度(機(jī)械角為(45／k)°[k為2m和6n的最小公倍數(shù)])，另一側(cè)的一半槽逆時針方向錯開相同角度。
6．如權(quán)利要求2所述的鐵心，其特征在于，鐵心的槽開口角固定成電氣角β為20°以上、35°以下(機(jī)械角為(β／m)°)，一側(cè)的一半槽順時針方向錯開基本齒形扭矩周期的1／8周期的角度(機(jī)械角為(45／k)°[k為2m和6n的最小公倍數(shù)])，另一側(cè)的一半槽逆時針方向錯開相同角度。
7．如權(quán)利要求2所述的鐵心，其特征在于，鐵心的槽的間隔固定，槽的開口角為電氣角α(80°以上、95°以下)-基本齒形扭矩周期的1／4周期的角度(機(jī)械角為(α／m-90／k)°[k為2m和6n的最小公倍數(shù)])的槽與電氣角α(80°以上、95°以下)+基本齒形扭矩周期的1／4周期的角度(機(jī)械角為(α／m+90／k)°)的槽交替重復(fù)。
8．如權(quán)利要求2所述的鐵心，其特征在于，鐵心的槽的間隔固定，槽的開口角為電氣角β(20°以上、35°以下)-基本齒形扭矩周期的1／4周期的角度(機(jī)械角為(β／m-90／k)°[k為2m和6n的最小公倍數(shù)])的槽與電氣角β(20°以上、35°以下)+基本齒形扭矩周期的1／4周期的角度(機(jī)械角為(β／m+90／k)°)的槽交替重復(fù)。
9．如權(quán)利要求2所述的鐵心，其特征在于，所述磁極數(shù)與所述槽數(shù)之比為4∶3，鐵心的凸極前端部的間隔固定，該凸極前端部的開口角為電氣角γ(145°以上、160°以下)-基本齒形扭矩周期的1／4周期的角度(機(jī)械角為(γ／m-90／k)°[k為2m和6n的最小公倍數(shù)])的凸極與電氣角γ(145°以上、160°以下)+基本齒形扭矩周期的1／4周期的角度(機(jī)械角為(γ／m+90／k)°)的凸極交替重復(fù)。
10．如權(quán)利要求2所述的鐵心，其特征在于，所述磁極數(shù)與所述槽數(shù)之比為4∶3，鐵心的凸極前端部的間隔固定，該凸極前端部的開口角為電氣角δ(205°以上、220°以下)-基本齒形扭矩周期的1／4周期的角度(機(jī)械角為(δ／m-90／k)°[k為2m和6n的最小公倍數(shù)])的凸極與電氣角δ(205°以上、220°以下)+基本齒形扭矩周期的1／4周期的角度(機(jī)械角為(δ／m+90／k)°)的凸極交替重復(fù)。
11．如權(quán)利要求2所述的鐵心，其特征在于，所述磁極數(shù)與所述槽數(shù)之比為4∶3，鐵心的凸極前端部的間隔固定，一側(cè)的一半凸極前端部的開口角為電氣角γ(145°以上、160°以下)-基本齒形扭矩周期的1／4周期的角度(機(jī)械角為(γ／m-90／k)°[k為2m和6n的最小公倍數(shù)])，另一半凸極前端部的開口角為電氣角γ(145°以上、160°以下)+基本齒形扭矩周期的1／4周期的角度(機(jī)械角為(γ／m+90／k)°)。
12．如權(quán)利要求2所述的鐵心，其特征在于，所述磁極數(shù)與所述槽數(shù)之比為4∶3，鐵心的凸極前端部的間隔固定，一側(cè)的一半凸極前端部的開口角為電氣角δ(205°以上、220°以下)-基本齒形扭矩周期的1／4周期的角度(機(jī)械角為(δ／m-90／k)°[k為2m和6n的最小公倍數(shù)])，另一半凸極前端部的開口角為電氣角δ(205°以上、220°以下)+基本齒形扭矩周期的1／4周期的角度(機(jī)械角為(δ／m+90／k)°)。
13．如權(quán)利要求2所述的鐵心，其特征在于，鐵心的槽的間隔固定，一側(cè)的一半槽的開口角為電氣角α(80°以上、95°以下)-基本齒形扭矩周期的1／4周期的角度(機(jī)械角為(α／m-90／k)°[k為2m和6n的最小公倍數(shù)])，另一半槽的開口角為電氣角α(80°以上、95°以下)+基本齒形扭矩周期的1／4周期的角度(機(jī)械角為(α／m+90／k)°)。
14．如權(quán)利要求2所述的鐵心，其特征在于，鐵心的槽的間隔固定，一側(cè)的一半槽的開口角為電氣角β(20°以上、35°以下)-基本齒形扭矩周期的1／4周期的角度(機(jī)械角為(β／m-90／k)°[k為2m和6n的最小公倍數(shù)])，另一半槽的開口角為電氣角β(20°以上、35°以下)+基本齒形扭矩周期的1／4周期的角度(機(jī)械角為(β／m+90／k)°)。
15．一種電機(jī)的鐵心，包括具有N極和S極磁極且產(chǎn)生磁場用的激磁裝置、以及由磁性材料組成且與所述激磁裝置相對的鐵心，并使所述激磁裝置和所述鐵心中的任一方作相對性旋轉(zhuǎn)，其特征在于，所述磁極數(shù)為2m，所述鐵心的槽數(shù)為3n(m、n為整數(shù))，將鐵心的槽開口角形成電氣角α為80°以上、95°以下(機(jī)械角為(α／m)°)、或者電氣角β為20°以上、35°以下(機(jī)械角為(β／m)°)的鐵心形狀作為基本形狀，構(gòu)成將槽的位置各錯開基本齒形扭矩周期的1／6周期的角度(機(jī)械角為(60／k)°[k為2m和3n的最小公倍數(shù)])的3個鐵心形狀組合的形狀。
16．一種電機(jī)的鐵心，包括具有N極和S極磁極且產(chǎn)生磁場用的激磁裝置、以及由磁性材料組成且與所述激磁裝置相對的鐵心，并使所述激磁裝置和所述鐵心中的任一方作相對性旋轉(zhuǎn)，其特征在于，所述磁極數(shù)為2m，所述鐵心的槽數(shù)為3n(m、n為整數(shù)，m≥4)，將鐵心的槽開口角形成電氣角α為80°以上、95°以下(機(jī)械角為(α／m)°)、或者電氣角β為20°以上、35°以下(機(jī)械角為(β／m)°)的鐵心形狀作為基本形狀，構(gòu)成將槽的位置各錯開基本齒形扭矩周期的1／2P周期的角度(機(jī)械角為(180／nk)°[k為2m和3n的最小公倍數(shù)])的P個鐵心形狀組合的形狀。
17．一種電機(jī)的鐵心，包括具有N極和S極磁極且產(chǎn)生磁場用的激磁裝置、以及由磁性材料組成且與所述激磁裝置相對的鐵心，并使所述激磁裝置和所述鐵心中的任一方作相對性旋轉(zhuǎn)，其特征在于，所述磁極數(shù)為2m，所述鐵心的槽數(shù)為3n(m、n為整數(shù))，將鐵心的槽開口角形成電氣角α為80°以上、95°以下(機(jī)械角為(α／m)°)、或者電氣角β為20°以上、35°以下(機(jī)械角為(β／m)°)的鐵心形狀作為基本形狀，構(gòu)成將槽的位置錯開基本齒形扭矩周期的1／4周期的角度(機(jī)械角為(90／k)°[k為2m和3n的最小公倍數(shù)])的2個鐵心形狀在平面及軸向組合的形狀。
18．如權(quán)利要求17所述的鐵心，其特征在于，鐵心在軸向具有2個平面形狀，槽的開口角固定成電氣角α為80°以上、95°以下(機(jī)械角為(α／m)°)、上側(cè)的一半凸極前端部順時針方向錯開基本齒形扭矩周期的1／8周期的角度(機(jī)械角為(45／k)°[k為2m和3n的最小公倍數(shù)])，下側(cè)的一半凸極前端部逆時針方向錯開相同角度。
19．如權(quán)利要求17所述的鐵心，其特征在于，鐵心在軸向具有2個平面形狀，槽的開口角固定成電氣角β為20°以上、35°以下(機(jī)械角為(β／m)°)、上側(cè)的一半凸極前端部順時針方向錯開基本齒形扭矩周期的1／8周期的角度(機(jī)械角為(45／k)°[k為2m和3n的最小公倍數(shù)])，下側(cè)的一半凸極前端部逆時針方向錯開相同角度。
20．如權(quán)利要求17所述的鐵心，其特征在于，鐵心在軸向具有2個平面形狀，上半側(cè)構(gòu)成如下形狀槽的間隔固定，槽的開口角為電氣角α(80°以上、95°以下)-基本齒形扭矩周期的1／4周期的角度(機(jī)械角為(α／m-90／k)°、[k為2m和3n的最小公倍數(shù)])的槽與電氣角α(80°以上、95°以下)+基本齒形扭矩周期的1／4周期的角度(機(jī)械角為(α／m+90／k)°)的槽交替重復(fù)，下半側(cè)是將所述上半側(cè)的形狀左右反向折返的形狀。
21．如權(quán)利要求17所述的鐵心，其特征在于，鐵心在軸向具有2個平面形狀，上半側(cè)構(gòu)成如下形狀槽的間隔固定，槽的開口角為電氣角β(20°以上、35°以下)-基本齒形扭矩周期的1／4周期的角度(機(jī)械角為(β／m-90／k)°、[k為2m和3n的最小公倍數(shù)])的槽與電氣角β(20°以上、35°以下)+基本齒形扭矩周期的1／4周期的角度(機(jī)械角為(β／m+90／k)°)的槽交替重復(fù)，下半側(cè)是將所述上半側(cè)的形狀左右反向折返的形狀。
22．如權(quán)利要求17所述的鐵心，其特征在于，鐵心在軸向具有2個平面形狀，上半側(cè)構(gòu)成如下形狀槽的開口角固定成電氣角α為80°以上、95°以下(機(jī)械角為(α／m)°)，槽的間隔為360°除以槽數(shù)得到的角度+基本齒形扭矩周期的1／4周期的角度(機(jī)械角為(120／n+90／k)°[k為2m和3n的最小公倍數(shù)])的槽與槽的間隔為360°除以槽數(shù)得到的角度-基本齒形扭矩周期的1／4周期的角度(機(jī)械角為(120／m-90／k)°[k為2m和3n的最小公倍數(shù)])的槽交替重復(fù)，下半側(cè)是將所述上半側(cè)的形狀上下反向折返的形狀。
23．如權(quán)利要求17所述的鐵心，其特征在于，鐵心在軸向具有2個平面形狀，上半側(cè)構(gòu)成如下形狀槽的開口角固定成電氣角β為20°以上、35°以下(機(jī)械角為(β／m)°)，槽的間隔為360°除以槽數(shù)得到的角度+基本齒形扭矩周期的1／4周期的角度(機(jī)械角為(120／n+90／k)°[k為2m和3n的最小公倍數(shù)])的槽與槽的間隔為360°除以槽數(shù)得到的角度-基本齒形扭矩周期的1／4周期的角度(機(jī)械角為(120／m-90／k)°[k為2m和3n的最小公倍數(shù)])的槽交替重復(fù)，下半側(cè)是將所述上半側(cè)的形狀上下反向折返的形狀。
24．如權(quán)利要求17所述的鐵心，其特征在于，所述磁極數(shù)與所述槽數(shù)之比為4∶3，鐵心在軸向具有2個平面形狀，上半側(cè)構(gòu)成如下形狀凸極前端部的間隔固定，一側(cè)的一半凸極前端部的開口角為電氣角γ(145°以上、160°以下)一基本齒形扭矩周期的1／4周期的角度(機(jī)械角為(γ／m-90／k)°[k為2m和3n的最小公倍數(shù)])，另一半凸極前端部的開口角為電氣角γ(145°以上、160°以下)+基本齒形扭矩周期的1／4周期的角度(機(jī)械角為(γ／m+90／k)°)，下半側(cè)是將所述上半側(cè)的形狀左右反向折返的形狀。
25．如權(quán)利要求17所述的鐵心，其特征在于，所述磁極數(shù)與所述槽數(shù)之比為4∶3，鐵心在軸向具有2個平面形狀，上半側(cè)構(gòu)成如下形狀凸極前端部的間隔固定，一側(cè)的一半凸極前端部的開口角為電氣角δ(205°以上、220°以下)一基本齒形扭矩周期的1／4周期的角度(機(jī)械角為(δ／m-90／k)°[k為2m和3n的最小公倍數(shù)])，另一半凸極前端部的開口角為電氣角δ(205°以上、220°以下)+基本齒形扭矩周期的1／4周期的角度(機(jī)械角為(δ／m+90／k)°)，下半側(cè)是將所述上半側(cè)的形狀左右反向折返的形狀。
26．如權(quán)利要求17所述的鐵心，其特征在于，鐵心在軸向具有2個平面形狀，上半側(cè)構(gòu)成如下形狀槽的間隔固定，一側(cè)的一半槽的開口角為電氣角α(80°以上、95°以下)-基本齒形扭矩周期的1／4周期的角度(機(jī)械角為(α／m-90／k)°[k為2m和3n的最小公倍數(shù)])，另一半槽的開口角為電氣角α(80°以上、95°以下)+基本齒形扭矩周期的1／4周期的角度(機(jī)械角為(α／m+90／k)°)，下半側(cè)是將所述上半側(cè)的形狀左右反向折返的形狀。
27．如權(quán)利要求17所述的鐵心，其特征在于，鐵心在軸向具有2個平面形狀，上半側(cè)構(gòu)成如下形狀槽的間隔固定，一側(cè)的一半槽的開口角為電氣角β(20°以上、35°以下)-基本齒形扭矩周期的1／4周期的角度(機(jī)械角為(β／m-90／k)°[k為2m和3n的最小公倍數(shù)])，另一半槽的開口角為電氣角β(20°以上、35°以下)+基本齒形扭矩周期的1／4周期的角度(機(jī)械角為(β／m+90／k)°)，下半側(cè)是將所述上半側(cè)的形狀左右反向折返的形狀。
28．一種電機(jī)的鐵心，包括具有N極和S極磁極且產(chǎn)生磁場用的激磁裝置、以及由磁性材料組成且與所述激磁裝置相對的鐵心，并使所述激磁裝置和所述鐵心中的任一方作相對性旋轉(zhuǎn)，其特征在于，所述鐵心分為上、中、下3段，鐵心的凸極繞線部的上段和下段部的凸極繞線部寬度比中段部的凸極繞線部小。
29．如權(quán)利要求28所述的鐵心，其特征在于，在磁極數(shù)為4m、鐵心的槽數(shù)為3m(m為整數(shù))時，上段和下段部的鐵心形狀相同，凸極前端部的間隔固定，凸極前端部的開口角為電氣角γ(145°以上、160°以下)-基本齒形扭矩周期的1／4周期的角度(機(jī)械角為(γ／m-90／k)°[k為2m和3m的最小公倍數(shù)])，中段部的鐵心形狀如下凸極前端部的間隔固定，凸極前端部的開口角為電氣角γ(145°以上、160°以下)+基本齒形扭矩周期的1／4周期的角度(機(jī)械角為(γ／m+90／k)°)。
30．如權(quán)利要求28所述的鐵心，其特征在于，在磁極數(shù)為4m、鐵心的槽數(shù)為3m(m為整數(shù))時，上段和下段部的鐵心形狀相同，凸極前端部的間隔固定，凸極前端部的開口角為電氣角δ(205°以上、220°以下)-基本齒形扭矩周期的1／4周期的角度(機(jī)械角為(δ／m-90／k)°[k為2m和3m的最小公倍數(shù)])，中段部的鐵心形狀如下凸極前端部的間隔固定，凸極前端部的開口角為電氣角δ(205°以上、220°以下)+基本齒形扭矩周期的1／4周期的角度(機(jī)械角為(δ／m+90／k)°)。
31．如權(quán)利要求17所述的鐵心，其特征在于，鐵心由多組利用圓環(huán)部將多個凸極的內(nèi)周結(jié)合為一體的分割式鐵心組合而成。
32．如權(quán)利要求28所述的鐵心，其特征在于，鐵心由多組利用圓環(huán)部將多個凸極的內(nèi)周結(jié)合為一體的分割式鐵心組合而成。
33．如權(quán)利要求31所述的鐵心，其特征在于，所述分割式鐵心為同一形狀。
34．如權(quán)利要求32所述的鐵心，其特征在于，所述分割式鐵心為同一形狀。
35．一種電機(jī)的鐵心，包括具有N極和S極磁極且產(chǎn)生磁場用的激磁裝置、以及由磁性材料組成且與所述激磁裝置相對的鐵心，并使所述激磁裝置和所述鐵心中的任一方作相對性旋轉(zhuǎn)，其特征在于，在所述磁極數(shù)為2m、所述鐵心的槽數(shù)為3n(m、n為整數(shù))時，將鐵心的槽開口角形成電氣角α為80°以上、95°以下(機(jī)械角為(α／m)°)、或者電氣角β為20°以上、35°以下(機(jī)械角為(β／m)°)的鐵心形狀作為基本形狀，構(gòu)成將槽的位置各錯開基本齒形扭矩周期的1／2j(j是3以上的整數(shù))周期的角度(機(jī)械角為(180／(jk))°[k為2m和3n的最小公倍數(shù)])的j個鐵心形狀在平面及軸向組合的形狀。
36．如權(quán)利要求2所述的鐵心，其特征在于，鐵心是將磁性材料的薄板層疊后構(gòu)成。
37．如權(quán)利要求15所述的鐵心，其特征在于，鐵心是將磁性材料的薄板層疊后構(gòu)成。
38．如權(quán)利要求16所述的鐵心，其特征在于，鐵心是將磁性材料的薄板層疊后構(gòu)成。
39．如權(quán)利要求17所述的鐵心，其特征在于，鐵心是將磁性材料的薄板層疊后構(gòu)成。
40．如權(quán)利要求28所述的鐵心，其特征在于，鐵心是將磁性材料的薄板層疊后構(gòu)成。
41．如權(quán)利要求35所述的鐵心，其特征在于，鐵心是將磁性材料的薄板層疊后構(gòu)成。
42．一種電機(jī)，包括(a)具有N極和S極磁極、產(chǎn)生磁場用的激磁裝置；(b)由磁性材料組成、與所述激磁裝置相對的鐵心，使所述激磁裝置和所述鐵心中的任一方作相對性旋轉(zhuǎn)，其特征在于，所述磁極數(shù)為2m，所述鐵心的槽數(shù)為3n(m、n為整數(shù))，所述鐵心的槽開口角形成電氣角α為80°以上、95°以下(機(jī)械角為(α／m)°)，或者電氣角β為20°以上、35°以下(機(jī)械角為(β／m)°)。
43．一種電機(jī)，包括(a)具有N極和S極磁極、產(chǎn)生磁場用的激磁裝置；(b)由磁性材料組成、與所述激磁裝置相對的鐵心，使所述激磁裝置和所述鐵心中的任一方作相對性旋轉(zhuǎn)，其特征在于，所述磁極數(shù)為2m，所述鐵心的槽數(shù)為6n(m、n為整數(shù))，將鐵心的槽開口角形成電氣角α為80°以上、95°以下(機(jī)械角為(α／m)°)、或者電氣角β為20°以上、35°以下(機(jī)械角為(β／m)°)的鐵心形狀作為基本形狀，構(gòu)成將槽的位置錯開基本齒形扭矩周期的1／4周期的角度(機(jī)械角為(90／k)°[k為2m和6n的最小公倍數(shù)])的2個鐵心形狀組合的形狀。
44．一種電機(jī)，包括(a)具有N極和S極磁極、產(chǎn)生磁場用的激磁裝置；(b)由磁性材料組成、與所述激磁裝置相對的鐵心，使所述激磁裝置和所述鐵心中的任一方作相對性旋轉(zhuǎn)，其特征在于，所述磁極數(shù)為2m，所述鐵心的槽數(shù)為3n(m、n為整數(shù))，將鐵心的槽開口角形成電氣角α為80°以上、95°以下(機(jī)械角為(α／m)°)、或者電氣角β為20°以上、35°以下(機(jī)械角為(β／m)°)的鐵心形狀作為基本形狀，構(gòu)成將槽的位置各錯開基本齒形扭矩周期的1／6周期的角度(機(jī)械角為(60／k)°[k為2m和3n的最小公倍數(shù)])的3個鐵心形狀組合的形狀。
45．一種電機(jī)，包括(a)具有N極和S極磁極、產(chǎn)生磁場用的激磁裝置；(b)由磁性材料組成、與所述激磁裝置相對的鐵心，使所述激磁裝置和所述鐵心中的任一方作相對性旋轉(zhuǎn)，其特征在于，所述磁極數(shù)為2m，所述鐵心的槽數(shù)為3n(m、n為整數(shù)，m≥4)，將鐵心的槽開口角形成電氣角α為80°以上、95°以下(機(jī)械角為(α／m)°)、或者電氣角β為20°以上、35°以下(機(jī)械角為(β／m)°)的鐵心形狀作為基本形狀，構(gòu)成將槽的位置各錯開基本齒形扭矩周期的1／2P周期的角度(機(jī)械角為(180／nk)°[k為2m和3n的最小公倍數(shù)])的P個鐵心形狀組合的形狀。
46．一種電機(jī)，包括(a)具有N極和S極磁極、產(chǎn)生磁場用的激磁裝置；(b)由磁性材料組成、與所述激磁裝置相對的鐵心，使所述激磁裝置和所述鐵心中的任一方作相對性旋轉(zhuǎn)，其特征在于，所述磁極數(shù)為2m，所述鐵心的槽數(shù)為3n(m、n為整數(shù))，將鐵心的槽開口角形成電氣角α為80°以上、95°以下(機(jī)械角為(α／m)°)、或者電氣角β為20°以上、35°以下(機(jī)械角為(β／m)°)的鐵心形狀作為基本形狀，構(gòu)成將槽的位置錯開基本齒形扭矩周期的1／4周期的角度(機(jī)械角為(90／k)°[k為2m和3n的最小公倍數(shù)])的2個鐵心形狀在平面及軸向組合的形狀。
47．一種電機(jī)，包括(a)具有N極和S極磁極、產(chǎn)生磁場用的激磁裝置；(b)由磁性材料組成、與所述激磁裝置相對的鐵心，使所述激磁裝置和所述鐵心中的任一方作相對性旋轉(zhuǎn)，其特征在于，所述鐵心分為上、中、下3段，鐵心的凸極繞線部的上段和下段部的凸極繞線部的寬度比中段部的凸極繞線部小。
48．一種電機(jī)，包括(a)具有N極和S極磁極、產(chǎn)生磁場用的激磁裝置；(b)由磁性材料組成、與所述激磁裝置相對的鐵心，使所述激磁裝置和所述鐵心中的任一方作相對性旋轉(zhuǎn)，其特征在于，在所述磁極數(shù)為2m，所述鐵心的槽數(shù)為3n(m、n為整數(shù))時，將鐵心的槽開口角形成電氣角α為80°以上、95°以下(機(jī)械角為(α／m)°)、或者電氣角β為20°以上、35°以下(機(jī)械角為(β／m)°)的鐵心形狀作為基本形狀，構(gòu)成將槽的位置各錯開基本齒形扭矩周期的1／2j(j是3以上的整數(shù))周期的角度(機(jī)械角為(180／(jk))°[k為2m和3n的最小公倍數(shù)])的j個鐵心形狀在平面及軸向組合的形狀。
49．如權(quán)利要求44所述的電機(jī)，其特征在于，以中心角(200／k)°(k為2m、3n的最小公倍數(shù))以下的扭斜角進(jìn)行磁化。
50．如權(quán)利要求45所述的電機(jī)，其特征在于，以中心角(200／k)°(k為2m、3n的最小公倍數(shù))以下的扭斜角進(jìn)行磁化。
51．如權(quán)利要求46所述的電機(jī)，其特征在于，以中心角(200／k)°(k為2m、3n的最小公倍數(shù))以下的扭斜角進(jìn)行磁化。
52．如權(quán)利要求47所述的電機(jī)，其特征在于，所述激磁裝置為磁鐵，在磁鐵磁極數(shù)為2m、鐵心槽數(shù)為3n(m、n為整數(shù))時，以中心角(200／k)°(k為2m、3n的最小公倍數(shù))以下的扭斜角進(jìn)行磁化。
53．如權(quán)利要求48所述的電機(jī)，其特征在于，以中心角(200／k)°(k為2m、3n的最小公倍數(shù))以下的扭斜角進(jìn)行磁化。
54．如權(quán)利要求49所述的電機(jī)，其特征在于，以中心角(80／k)°以上、(100／k)°以下的扭斜角進(jìn)行磁化。
55．如權(quán)利要求50所述的電機(jī)，其特征在于，以中心角(80／k)°以上、(100／k)°以下的扭斜角進(jìn)行磁化。
56．如權(quán)利要求51所述的電機(jī)，其特征在于，以中心角(80／k)°以上、(100／k)°以下的扭斜角進(jìn)行磁化。
57．如權(quán)利要求52所述的電機(jī)，其特征在于，以中心角(80／k)°以上、(100／k)°以下的扭斜角進(jìn)行磁化。
58．如權(quán)利要求53所述的電機(jī)，其特征在于，以中心角(80／k)°以上、(100／k)°以下的扭斜角進(jìn)行磁化。
全文摘要
一種電機(jī)的鐵心，通過將作為基本形狀的鐵心的槽的開口角設(shè)定為電氣角80°以上，95°以下，或者20°以上、35°以下，使產(chǎn)生的齒形扭矩周期為基本齒形扭矩周期的1/2,在此基礎(chǔ)上,在同一電機(jī)內(nèi)按基本齒形扭矩周期的1/4錯開設(shè)置,可提供齒形扭矩周期減小至基本齒形扭矩周期的1/4、齒形扭矩的絕對值也非常小的電機(jī),再在該鐵心上進(jìn)行基本齒形扭矩周期的1/2以下角度的扭斜磁化,既可將效率的降低控制在最小限度,又能有效減小齒形扭矩。
文檔編號H02K1/17GK1292591SQ0011996
公開日2001年4月25日 申請日期2000年6月28日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月29日
發(fā)明者藤中廣康 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社