專利名稱：無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)轉(zhuǎn)子型無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，其具有在定子內(nèi)側(cè)設(shè)有與定子面對(duì)的多個(gè)扇形的磁鐵轉(zhuǎn)子。
背景技術(shù)：
作為以往的內(nèi)轉(zhuǎn)子型的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，已知具有設(shè)有徑向取向(向定子方向的磁場(chǎng)朝定子方向擴(kuò)散)的扇形磁鐵的轉(zhuǎn)子的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。
日本專利特開2003-230239號(hào)公報(bào)在以往的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)中，由于有徑向取向的磁鐵，故存在著定子與轉(zhuǎn)子之間空隙中的磁通密度低、相應(yīng)使感應(yīng)電壓的值降低、單位電流(日文電流當(dāng)たり)的輸出轉(zhuǎn)矩低的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述問(wèn)題而作成的，其目的在于，獲得能抑制鐵損上升、并能增大輸出轉(zhuǎn)矩的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)。
在本發(fā)明的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)中，磁鐵被磁化成使朝向定子方向的磁場(chǎng)向定子方向收斂的逆徑向取向，并在外周面的兩端部上，設(shè)有隨著從中間部向兩側(cè)逐漸接近軸線方向而切開的開口部。
采用本發(fā)明的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，能抑制鐵損的上升、并能增大輸出轉(zhuǎn)矩。


圖1是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的側(cè)剖視圖。
圖2是表示圖1的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的主剖視圖。
圖3是表示圖1的磁鐵中的磁場(chǎng)取向的圖。
圖4是表示圖1的磁鐵的主視圖。
圖5是表示轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角與每1相的感應(yīng)電壓的關(guān)系的特性圖。
圖6是表示徑向取向的磁鐵的主視圖。
圖7是表示圖6的磁鐵中的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角與每1相的感應(yīng)電壓的關(guān)系的特性圖。
圖8是表示平行取向的磁鐵的主視圖。
圖9是表示圖8的磁鐵中轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角與每1相的感應(yīng)電壓的關(guān)系的特性圖。
圖10是表示逆徑向取向的磁鐵的主視圖。
圖11是表示圖10的磁鐵中轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角與每1相的感應(yīng)電壓的關(guān)系的特性圖。
圖12是在本實(shí)施形態(tài)1的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)中、表示形狀系數(shù)α與鐵損比的關(guān)系的特性圖。
圖13是在本實(shí)施形態(tài)1的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)中、表示形狀系數(shù)α與轉(zhuǎn)矩比的關(guān)系的特性圖。
圖14是表示本實(shí)施形態(tài)2中的磁鐵的磁場(chǎng)取向的主視圖。
圖15是沿軸線方向?qū)D14的磁鐵剖切后的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
以下，對(duì)本發(fā)明的各實(shí)施形態(tài)進(jìn)行說(shuō)明，在各圖中，對(duì)相同或相當(dāng)?shù)臉?gòu)件、部位標(biāo)上相同符號(hào)進(jìn)行說(shuō)明。
圖1是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)沿軸線方向剖切后的側(cè)剖視圖，圖2是表示圖1的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)沿徑向剖切后的主剖視圖。
該無(wú)刷電動(dòng)機(jī)1，是在非操縱方向盤時(shí)也始終被驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)油壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置用的電動(dòng)機(jī)，具有固定在軸16上的轉(zhuǎn)子6；壓入、固定于用鋼板構(gòu)成的有底圓筒形狀的框架2中并通過(guò)空隙而設(shè)在轉(zhuǎn)子6外周上的定子4。
轉(zhuǎn)子6，利用配設(shè)在由鋁構(gòu)成的支架7上的第1軸承8和配設(shè)在框架2底面上的軸承9并通過(guò)軸16而被旋轉(zhuǎn)自如地支承著。在該轉(zhuǎn)子6中，作為鐵素體磁鐵的扇型磁鐵5，N極、S極交替地與定子4相對(duì)配置著。
定子4具有由層疊的薄鋼板構(gòu)成的鐵心10；分別卷裝在9個(gè)槽11中的線圈3，該9個(gè)槽11在鐵心10的內(nèi)徑側(cè)向軸線方向延伸并在圓周方向上等間隔形成。
該無(wú)刷電動(dòng)機(jī)1用作電動(dòng)油壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的驅(qū)動(dòng)源，當(dāng)操作者操縱方向盤時(shí)，根據(jù)操舵角及行駛速度等對(duì)無(wú)刷電動(dòng)機(jī)1進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制，驅(qū)動(dòng)油壓泵，利用發(fā)生的油壓通過(guò)動(dòng)力缸就供給操縱方向盤的輔助力。
在無(wú)刷電動(dòng)機(jī)1中，根據(jù)操舵角及行駛速度等而在各相的線圈3中流動(dòng)著切換后的電流，在定子4中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子6就隨該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
圖3是圖1、2所示的磁鐵5被磁化成，該磁鐵5的向定子4方向的磁場(chǎng)朝定子4方向收斂的逆徑向取向，并在外周面的兩端部上，設(shè)有隨著從中間部向兩側(cè)逐漸向軸線方向接近而開口的切口部12。
一對(duì)切口部12的各個(gè)面積S(參照?qǐng)D4)，在S＝(D2/P)×α(其中，D為磁鐵5的外周中間部的直徑尺寸，P為極對(duì)數(shù)，α為形狀系數(shù)。)中，槽數(shù)為9，P為3，這時(shí)的形狀系數(shù)α的值是在0＜α≤0.012范圍內(nèi)的值。
另外，切口部12的形狀，可開口成直線狀，但也可以開口成圓弧狀。
本申請(qǐng)的發(fā)明者通過(guò)實(shí)驗(yàn)，求出了表示本實(shí)施形態(tài)1的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)中的轉(zhuǎn)子6旋轉(zhuǎn)角與每1相感應(yīng)電壓的關(guān)系的特性圖。圖5是這時(shí)的特性圖。
另外，本申請(qǐng)的發(fā)明者，通過(guò)實(shí)驗(yàn)求出了使用作為比較例的圖6所示的徑向取向的磁鐵5A的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)中的特性圖。圖7是這時(shí)的特性圖。
同樣，求出了使用圖8所示的平行取向(向定子方向的磁場(chǎng)相互為平行)磁鐵5B的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)中的特性圖。圖9是這時(shí)的特性圖。
另外，求出了使用在兩端部無(wú)切口部12的圖10所示的逆徑向取向磁鐵5C的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)中的特性圖。圖11是這時(shí)的特性圖。
從圖7、圖9和圖11的特性圖可知，每1相感應(yīng)電壓，使用平行取向的磁鐵5B時(shí)比徑向取向的磁鐵5A大，又，使用逆徑向取向的磁鐵5C時(shí)比磁鐵5B大。
這是由于，在逆徑向取向的磁鐵5C的場(chǎng)合，在定子4與轉(zhuǎn)子6之間空隙中的磁通密度比其它磁鐵5A、5B高的緣故。該磁鐵5C的場(chǎng)合，波形不是圓滑的曲線，而在兩端部具有切口部12的逆徑向取向的磁鐵5的場(chǎng)合，從圖5可知，能獲得更接近于正弦波的曲線。
圖12是在本實(shí)施形態(tài)的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)中、通過(guò)實(shí)驗(yàn)求出了將形狀系數(shù)α作為橫軸、將鐵損比作為縱軸時(shí)鐵損比相對(duì)α變化時(shí)的特性圖。鐵損比，在α＝0、即切口部12面積S為0時(shí)作成100％。從該圖可知，隨著面積S增大，鐵損減小。
圖13是通過(guò)實(shí)驗(yàn)求出了將形狀系數(shù)α作為橫軸、將轉(zhuǎn)矩比作為縱軸時(shí)轉(zhuǎn)矩比相對(duì)α變化時(shí)的特性圖。轉(zhuǎn)矩比，將α＝0、即切口部12的面積S為0時(shí)的單位電流的輸出轉(zhuǎn)矩作成100％。從該特性圖可知，隨著切口部12的面積增大，單位電流的輸出轉(zhuǎn)矩降低。
電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩是，定子4與轉(zhuǎn)子6之間空隙中的磁通密度越高，就成為越大值，且按徑向取向的磁鐵5A、平行取向的磁鐵5B、逆徑向取向的磁鐵5C的順序而成為較大值。
本申請(qǐng)的發(fā)明者通過(guò)實(shí)驗(yàn)知道，在使用具有6極、槽11數(shù)為9、逆徑向取向的磁鐵5C的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)時(shí)的轉(zhuǎn)矩比作成100％時(shí)，具有6極、槽11數(shù)為9、平行取向的磁鐵5B的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩比為93％。
因此，為了使本實(shí)施形態(tài)的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)獲得比具有平行取向的磁鐵5B的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)較大的轉(zhuǎn)矩，從圖13的特性圖中必須使形狀系數(shù)α≤0.012。又，在形狀系數(shù)α為0時(shí)，切口部12的面積S為0，α是0＜α。
采用本實(shí)施形態(tài)的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，由于空隙中的磁通密度比其它磁鐵5A、5B較高，故鐵損的上升相應(yīng)就增大，但從圖5的特性圖可知，通過(guò)設(shè)有切口部12，使旋轉(zhuǎn)角與每1相的感應(yīng)電壓為接近正弦波的曲線，而能抑制鐵損的上升，能確保每1相感應(yīng)電壓的較高值。
又，感應(yīng)電壓是接近于正弦波的曲線，能抑制磁通的急劇變化，對(duì)于榫接(cogging)轉(zhuǎn)矩的降低及噪音的降低都有大的效果。
又，磁鐵5外周面的兩端部開設(shè)有缺口，能相應(yīng)地降低磁鐵5的容量，能降低制造成本。
又，對(duì)于形狀系數(shù)α，在0＜α≤0.012的值時(shí)，能確保比具有6極、槽11數(shù)為9、平行取向的磁鐵5B的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)較大的單位電流的輸出轉(zhuǎn)矩。
另外，在形狀系數(shù)α的值為0＜α≤0.012范圍內(nèi)時(shí)，在形狀系數(shù)α更接近于0的場(chǎng)合，由于單位電流的轉(zhuǎn)矩較大，高轉(zhuǎn)矩適合于實(shí)際使用范圍的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，在形狀系數(shù)α更接近于0.012的場(chǎng)合，感應(yīng)電壓成為更接近于正弦波的波形，由于鐵損比小，故高旋轉(zhuǎn)速度適合于實(shí)際使用范圍的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)。
因此，該無(wú)刷電動(dòng)機(jī)在非操縱方向盤時(shí)，也能適用于經(jīng)常驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)油壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的場(chǎng)合，能降低在停止(日文據(jù)切り)操縱方向盤時(shí)相當(dāng)?shù)母咿D(zhuǎn)矩時(shí)的最大電流，在能減輕電池的負(fù)荷的同時(shí)，有能降低時(shí)常以低轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)的非操縱方向盤時(shí)因鐵損降低所引起的消耗電流、不使燃料費(fèi)提高的優(yōu)點(diǎn)。
圖14是表示本實(shí)施形態(tài)2中的磁鐵5的主視圖，圖15是沿軸線方向?qū)D14的磁鐵5剖切后的剖視圖。
該磁鐵5也與實(shí)施形態(tài)1同樣被磁化成，向定子4方向的磁場(chǎng)向定子4進(jìn)行收斂的逆徑向取向，并在外周面的兩端部上設(shè)有切口部12。又，該磁鐵5如圖15所示被磁化成，向定子4方向的磁場(chǎng)收斂到定子4中央部側(cè)(中央取向)的狀態(tài)。
在本實(shí)施形態(tài)1的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)中，能獲得與實(shí)施形態(tài)1同樣的效果，并且磁鐵5的磁場(chǎng)也是中央取向，能降低相對(duì)定子4的泄漏磁通，相應(yīng)提高輸出轉(zhuǎn)矩。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，具有在鐵心的槽中卷裝了線圈的定子；設(shè)在該定子的內(nèi)側(cè)、有與定子面對(duì)的多個(gè)扇形磁鐵的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述磁鐵，被磁化成朝向所述定子方向的磁場(chǎng)向定子方向收斂的逆徑向取向，并在外周面的兩端部上，設(shè)有隨著從中間部向兩側(cè)逐漸接近軸線方向而切開的切口部。
2.如權(quán)利要求1所述的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，其特征在于，一對(duì)所述切口部的各自面積S，在S＝(D2/P)×α(其中，D為所述磁鐵的所述外周中間部的直徑尺寸，P為極對(duì)數(shù)，α為形狀系數(shù)。)中，是在0＜α≤0.012的范圍內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述磁鐵被磁化成，在沿軸線方向剖切后的剖面上，所述逆徑向取向向所述定子的中央部側(cè)收斂。
4.如權(quán)利要求1～權(quán)利要求3中任一項(xiàng)所述的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述無(wú)刷電動(dòng)機(jī)是電動(dòng)油壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置用的電動(dòng)機(jī)。
全文摘要
在本發(fā)明的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)中，磁鐵(5)被磁化成朝向定子方向的磁場(chǎng)向定子方向收斂的逆徑向取向，并在外周面的兩端部上，設(shè)有隨著從中間部向兩側(cè)逐漸接近軸線方向而切開的切口部(12)。故能獲得抑制鐵損的上升、并增大輸出轉(zhuǎn)矩的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)。
文檔編號(hào)H02K15/02GK1725600SQ20051005193
公開日2006年1月25日 申請(qǐng)日期2005年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月22日
發(fā)明者大畑克己, 中野正嗣, 高木哲尚 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社