專利名稱：永久磁鐵式同步馬達(dá)的制作方法
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mM z/ (3 Ofê) X2P) MI 2/5 2/7 tf]^ Jè^, Mfà1 i^Wff T,5 &,70. 067, ##/Jn0 @]ft,if 04,ffl%04W$f § ($f § )W6f的11次、13次的線圈系數(shù)為0. 933，較高。因此，導(dǎo)致產(chǎn)生通電時的轉(zhuǎn)矩脈動(轉(zhuǎn)矩脈動)的 12f成分。本發(fā)明是為了解決如所述那樣的課題而作出的，其目的在于獲得一種當(dāng)在直徑小 的馬達(dá)中使用了徑向各向異性環(huán)形磁鐵的情況下能夠?qū)⑥D(zhuǎn)矩脈動的12f成分抑制得低的 永久磁鐵式同步馬達(dá)。與本發(fā)明有關(guān)的永久磁鐵式同步馬達(dá)，具有形成為圓環(huán)狀且卷繞了線圈的Z個定 子、以及2P極的永久磁鐵，Z/ (3 (相)X2P)的值為2/5或者2/7，其中，Z為自然數(shù)，P為自 然數(shù)，該永久磁鐵式同步馬達(dá)的特征在于，作為永久磁鐵而應(yīng)用徑向各向異性環(huán)形磁鐵，在 相鄰的定子前端部分之間沒有槽開口部，在將構(gòu)成定子的前端部分的凸緣部的前端的寬度 設(shè)為h、將根部的寬度設(shè)為tw時，徑向各向異性環(huán)形磁鐵在磁化波形的平坦區(qū)域與遷移區(qū) 域的關(guān)系中，在定子的形狀滿足tw/h=l的條件的情況下，設(shè)置遷移區(qū)域來進(jìn)行磁化，使得1 磁極中的平坦區(qū)域的比率成為559^80%，在定子的形狀滿足l〈tw/h〈3的條件的情況下，設(shè) 置遷移區(qū)域來進(jìn)行磁化，使得1磁極中的平坦區(qū)域的比率成為559^90%，在定子的形狀滿足 3 ( tw/h的條件的情況下，設(shè)置遷移區(qū)域來進(jìn)行磁化，使得1磁極中的平坦區(qū)域的比率成為 55% 95%。另外，與本發(fā)明有關(guān)的永久磁鐵式同步馬達(dá)，具有形成為圓環(huán)狀且卷繞了線圈的Z 個定子、以及2P極的永久磁鐵，Z/ (3 (相)X2P)的值成為2/5或者2/7，其中，Z為自然數(shù)， P為自然數(shù)，該永久磁鐵式同步馬達(dá)的特征在于，作為永久磁鐵而應(yīng)用徑向各向異性環(huán)形磁 鐵，在相鄰的定子前端部分之間有槽開口部，在將構(gòu)成定子的前端部分的凸緣部的前端的 寬度設(shè)為h、將根部的寬度設(shè)為tw、將槽開口部的寬度設(shè)為bg時，徑向各向異性環(huán)形磁鐵在 磁化波形的平坦區(qū)域與遷移區(qū)域的關(guān)系中，(1)在槽開口部的寬度bg與凸緣部的前端的寬 度h的關(guān)系滿足h/bg=l時，在定子的形狀滿足tw/h=l的條件的情況下，設(shè)置遷移區(qū)域來進(jìn) 行磁化，使得1磁極中的平坦區(qū)域的比率成為559^95%，在定子的形狀滿足l〈tw/h〈3的條件 的情況下，設(shè)置遷移區(qū)域來進(jìn)行磁化，使得1磁極中的平坦區(qū)域的比率成為559^95%，在定 子的形狀滿足3 ( tw/h的條件的情況下，設(shè)置遷移區(qū)域來進(jìn)行磁化，使得1磁極中的平坦 區(qū)域的比率成為559^80%，(2)在槽開口部的寬度bg與凸緣部的前端的寬度h的關(guān)系滿足 l〈h/bg〈3時，在定子的形狀滿足tw/h=l的條件的情況下，設(shè)置遷移區(qū)域來進(jìn)行磁化，使得1 磁極中的平坦區(qū)域的比率成為559^80%，在定子的形狀滿足l〈tw/h〈3的條件的情況下，設(shè) 置遷移區(qū)域來進(jìn)行磁化，使得1磁極中的平坦區(qū)域的比率成為559^95%，在定子的形狀滿足 3 ( tw/h的條件的情況下，設(shè)置遷移區(qū)域來進(jìn)行磁化，使得1磁極中的平坦區(qū)域的比率成 為559^95%，(3)在槽開口部的寬度bg與凸緣部的前端的寬度h的關(guān)系滿足3彡h/bg時， 在定子的形狀滿足tw/h=l的條件的情況下，設(shè)置遷移區(qū)域來進(jìn)行磁化，使得1磁極中的平 坦區(qū)域的比率成為559^90%，在定子的形狀滿足l〈tw/h〈3的條件的情況下，設(shè)置遷移區(qū)域 來進(jìn)行磁化，使得1磁極中的平坦區(qū)域的比率成為559^95%，在定子的形狀滿足3彡tw/h的 條件的情況下，設(shè)置遷移區(qū)域來進(jìn)行磁化，使得1磁極中的平坦區(qū)域的比率成為559^95%。根據(jù)與本發(fā)明有關(guān)的永久磁鐵式同步馬達(dá)，在徑向各向異性環(huán)形磁鐵的磁化波形 的平坦區(qū)域與遷移區(qū)域的關(guān)系中根據(jù)齒形狀將平坦區(qū)域的比率設(shè)計為適當(dāng)?shù)闹?，由此降?間隙磁通密度分布的高次諧波成分，從而能夠獲得當(dāng)在直徑小的馬達(dá)中使用了徑向各向異 性環(huán)形磁鐵的情況下能夠?qū)⑥D(zhuǎn)矩脈動的12f成分抑制得低的永久磁鐵式同步馬達(dá)。


圖1是表示與本發(fā)明的實施方式1中的永久磁鐵式同步馬達(dá)的軸方向垂直的截面 的截面圖。圖2是本發(fā)明的實施方式1中的永久磁鐵式同步馬達(dá)的定子鐵心的放大圖。圖3是本發(fā)明的實施方式1中的永久磁鐵式同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)子鐵心的放大圖。圖4是表示在本發(fā)明的實施方式1的永久磁鐵式同步馬達(dá)中使用了徑向各向異性 環(huán)形磁鐵30時的磁通密度波形的圖。圖5是表示本發(fā)明的實施方式1中的相對于1磁極的平坦區(qū)域的比率的無負(fù)荷感 應(yīng)電壓的比率的關(guān)系的圖。圖6是表示本發(fā)明的實施方式1中的1磁極中的磁通密度波形的平坦區(qū)域的比 率、與轉(zhuǎn)矩脈動12f 成分的大小的關(guān)系的圖。圖7是表示與本發(fā)明的實施方式2中的永久磁鐵式同步馬達(dá)的軸方向垂直的截面 的截面圖。圖8是本發(fā)明的實施方式2中的永久磁鐵式同步馬達(dá)的定子鐵心的放大圖。圖9是表示本發(fā)明的實施方式2中的相對于1磁極的平坦區(qū)域的比率的無負(fù)荷感 應(yīng)電壓的比率的關(guān)系的圖。圖10是表示本發(fā)明的實施方式2中的永久磁鐵式同步馬達(dá)的齒前端形狀為條件
1(h/bg=l)的情況下的1磁極中的磁通密度波形的平坦區(qū)域的比率、與轉(zhuǎn)矩脈動12f成分 的大小的關(guān)系的圖。圖11是表示本發(fā)明的實施方式2中的永久磁鐵式同步馬達(dá)的齒前端形狀為條件
2(l〈h/bg〈3)的情況下的1磁極中的磁通密度波形的平坦區(qū)域的比率、與轉(zhuǎn)矩脈動12f成 分的大小的關(guān)系的圖。圖12是表示本發(fā)明的實施方式2中的永久磁鐵式同步馬達(dá)的齒前端形狀為條件
3(3^ h/bg)的情況下的1磁極中的磁通密度波形的平坦區(qū)域的比率、與轉(zhuǎn)矩脈動12f成 分的大小的關(guān)系的圖。
具體實施例方式下面，使用

本發(fā)明的永久磁鐵式同步馬達(dá)的優(yōu)選的實施方式。本發(fā)明是一種由所謂3相電源進(jìn)行驅(qū)動的馬達(dá)，具有形成為圓環(huán)狀且卷繞了線圈 (Coil)的Z個(Z為自然數(shù))定子，具有2P極(P為自然數(shù))的永久磁鐵，V (3 (相)X2P) 的值成為2/5或者2/7，該馬達(dá)的特征在于，使環(huán)形磁鐵的磁化率變化而設(shè)置遷移區(qū)域，能 夠?qū)⑥D(zhuǎn)矩脈動的12f成分抑制得低。此外，在下面的實施方式中，以Z/ (3 (相)X2P)的值 為2/5的情況為例進(jìn)行說明，但是驗證了在該值為2/7的情況下也獲得相同的結(jié)果、以及相 同的效果。實施方式1.圖1是表示與本發(fā)明的實施方式1中的永久磁鐵式同步馬達(dá)的軸方向垂直的截面 的截面圖，例示了 Z=12、2P=10的情況下的10極12槽的馬達(dá)。因而，Z/ (3 (相)X2P)的值 與12/ (3X10) =2/5相當(dāng)。圖1的永久磁鐵式同步馬達(dá)具備有定子鐵心10、轉(zhuǎn)子鐵心20、以及徑向各向異性環(huán)形磁鐵30，定子鐵心10具有多個齒部11。圖2是本發(fā)明的實施方式1中的永久磁鐵式同步馬達(dá)的定子鐵心10的放大圖，與 圖1的齒部11的放大圖相當(dāng)。在圖1所示的10極12槽的馬達(dá)中，如圖2所示那樣成為在 相鄰的齒部11之間沒有間隙部分(所謂槽開口部)的形狀。此外，各齒部11具有沿著轉(zhuǎn)子 鐵心20的周方向的凸緣部12，圖2中的標(biāo)記“h”表示凸緣部12的前端的寬度，標(biāo)記“tw” 表示凸緣部12的根部的寬度。在這種齒形狀中，不存在槽開口部，因此磁鐵的磁導(dǎo)的變化少。因此，能夠?qū)a(chǎn)生 與槽數(shù)和永久磁鐵的磁極數(shù)的最小公倍數(shù)的脈動量相應(yīng)的齒槽轉(zhuǎn)矩抑制得低。但是，另一 方面在過負(fù)荷時，槽間的漏磁增大，因此轉(zhuǎn)矩的線性特性將惡化。圖3是本發(fā)明的實施方式1中的永久磁鐵式同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)子鐵心20的放大圖，表 示了轉(zhuǎn)子的磁鐵取向。此外，徑向各向異性環(huán)形磁鐵30是在1個磁鐵中具有多個極數(shù)的磁 鐵，為了方便在圖3中圖示了極與極的分界，但是在實物中無法目視如圖3所示那樣的極與 極的分界線。圖4是表示在本發(fā)明的實施方式1的永久磁鐵式同步馬達(dá)中使用了徑向各向異性 環(huán)形磁鐵30時的磁通密度波形的圖。另外，圖5是本發(fā)明的實施方式1中的相對于1磁極 的平坦區(qū)域的比率的無負(fù)荷感應(yīng)電壓的比率的關(guān)系的圖。這里，橫軸的“平坦區(qū)域的比率” 與相對于1磁極的區(qū)域A3的平坦區(qū)域A1的比率相當(dāng)。另外，縱軸的“無負(fù)荷感應(yīng)電壓的比率”是將改變平坦區(qū)域的比率時的各個無負(fù)荷 感應(yīng)電壓表示為將最大值設(shè)為100%時的比率。將該平坦區(qū)域的比率設(shè)為最大的情況與橫 軸的平坦區(qū)域的比率為約97%的情況相當(dāng)，在該橫軸為97%中，縱軸的無負(fù)荷感應(yīng)電壓表示 了最大值的100%。先前的圖4所示的磁通密度波形的平坦區(qū)域A1的比率越大(S卩，遷移區(qū)域A2的比 率越小)，如圖5所示那樣無負(fù)荷感應(yīng)電壓變得越大。在同體形的馬達(dá)中，無負(fù)荷感應(yīng)電壓 越高越能夠獲得越大的輸出。因此，將遷移區(qū)域A2取大將導(dǎo)致馬達(dá)的輸出下降。在將無負(fù)荷感應(yīng)電壓的下降抑制到10%以下的情況下(即，在圖5中，為了將無負(fù) 荷感應(yīng)電壓的比率設(shè)為90%以上)，必須將平坦區(qū)域A1的比率設(shè)為55%以上。此外，該圖5 所示的相對于平坦區(qū)域A1的比率的無負(fù)荷感應(yīng)電壓的比率的關(guān)系不依賴于齒部11的凸緣 部12的形狀，不管先前的圖2所示的齒部11的凸緣部12中的相對于前端的寬度h的根部 的寬度tw的比率是什么樣的值，都具有相同的關(guān)系。因此，接著說明當(dāng)齒部11的凸緣部12中的相對于前端的寬度h的根部的寬度tw 的比率為什么值時能夠降低轉(zhuǎn)矩脈動12成分的值。圖6是表示本發(fā)明的實施方式1中的 1磁極中的磁通密度波形的平坦區(qū)域的比率、與轉(zhuǎn)矩脈動12f成分的大小的關(guān)系的圖。該圖6對使先前的圖2所示的齒部11的凸緣部12中的相對于前端的寬度h的根 部的寬度tw的比率變化的3種模式表示平坦區(qū)域的比率與轉(zhuǎn)矩脈動的12f成分的大小的 關(guān)系。此外，使凸緣部12中的相對于前端的寬度h的根部的寬度tw的比率變化的3種模 式是下式(1) (3)。[模式l]tw/h=l (1)[模式2] l<tw/h<3 (2)[模式3]3 < tw/h (3)
對于各模式廣3的全部，當(dāng)橫軸的“平坦區(qū)域的比率”為約97%時，如先前的圖5 所示那樣無負(fù)荷感應(yīng)電壓成為最大。因此，當(dāng)求出在圖6的各模式r3的波形中“轉(zhuǎn)矩脈動 12成分的大小”變得比“平坦區(qū)域的比率”為約97%時的大小還小的“平坦區(qū)域的比率”的 范圍時，變成如下。[模式1]中的“平坦區(qū)域的比率”的范圍=559^80%(4)[模式2]中的“平坦區(qū)域的比率”的范圍=559^90%(5)[模式3]中的“平坦區(qū)域的比率”的范圍=559^95%(6)即，在模式1中，當(dāng)“平坦區(qū)域的比率”的范圍為859^95%時的“轉(zhuǎn)矩脈動12成分 的大小”變得比當(dāng)“平坦區(qū)域的比率”為約97%時的“轉(zhuǎn)矩脈動12成分的大小”大。因此， 得不到降低轉(zhuǎn)矩脈動12成分的值的效果，用于降低轉(zhuǎn)矩脈動12成分的值而妥當(dāng)?shù)摹捌教箙^(qū) 域的比率”的范圍如上式(4)所示那樣成為559^80%。另一方面，在模式2中，當(dāng)“平坦區(qū)域的比率”為95%時的“轉(zhuǎn)矩脈動12成分的大 小”幾乎與當(dāng)“平坦區(qū)域的比率”為約97%時的“轉(zhuǎn)矩脈動12成分的大小”相等。因此，降 低轉(zhuǎn)矩脈動12成分的值的效果少，用于降低轉(zhuǎn)矩脈動12成分的值而妥當(dāng)?shù)摹捌教箙^(qū)域的比 率”的范圍如上式(5)所示那樣成為55% 90%。而且，在模式3中，“平坦區(qū)域的比率”為95%以下的范圍中的“轉(zhuǎn)矩脈動12成分 的大小”變得比當(dāng)“平坦區(qū)域的比率”為約97%時的“轉(zhuǎn)矩脈動12成分的大小”大。因此， 用于降低轉(zhuǎn)矩脈動12成分的值而妥當(dāng)?shù)摹捌教箙^(qū)域的比率”的范圍如上式(6)所示那樣成 為 55% 95%。因而，通過根據(jù)齒部11的凸緣部12的形狀不同的上式(1廣(3)的模式廣3分別 用上式(4) (6)的范圍設(shè)定“平坦區(qū)域的比率”，能夠?qū)o負(fù)荷感應(yīng)電壓的下降抑制在10% 以下、且降低轉(zhuǎn)矩脈動的12f成分。如以上那樣，根據(jù)實施方式1，通過根據(jù)齒部的凸緣部的形狀將“平坦區(qū)域的比率” 在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)進(jìn)行設(shè)定，當(dāng)在直徑小的馬達(dá)中使用徑向各向異性環(huán)形磁鐵的情況下，也 能夠?qū)o負(fù)荷感應(yīng)電壓的下降抑制在10%以下、且降低轉(zhuǎn)矩脈動的12f成分。實施方式2在先前的實施方式1中，說明了在相鄰的齒部11之間沒有間隙部分(所謂槽開口 部)的形狀的、在直徑小的馬達(dá)中使用了徑向各向異性環(huán)形磁鐵的情況。與此相對，在本實 施方式2中，說明在相鄰的齒部11之間有間隙部分(所謂槽開口部13)的形狀的、在直徑小 的馬達(dá)中使用徑向各向異性環(huán)形磁鐵的情況。圖7是表示與本發(fā)明的實施方式2中的永久磁鐵式同步馬達(dá)的軸方向垂直的截面 的截面圖，例示了 Z=12、2P=10的情況下的10極12槽的馬達(dá)。因而，Z/ (3 (相)X2P)的值 與12/ (3X10)=2/5相當(dāng)。圖7的永久磁鐵式同步馬達(dá)具備有定子鐵心10、轉(zhuǎn)子鐵心20、 以及徑向各向異性環(huán)形磁鐵30，定子鐵心10具有多個齒部11。圖8是本發(fā)明的實施方式2中的永久磁鐵式同步馬達(dá)的定子鐵心20的放大圖，與 圖7的齒部分的放大圖相當(dāng)。在圖7所示的10極12槽的馬達(dá)中，如圖8所示那樣成為在 相鄰的齒部11之間有間隙部分(所謂槽開口部13)的形狀。此外，各齒部11具有沿著轉(zhuǎn)子 鐵心20的周方向的凸緣部12，圖8中的標(biāo)記“h”表示凸緣部12的前端的寬度，標(biāo)記“tw” 表示凸緣部12的根部的寬度。而且，圖8中的標(biāo)記“bg”表示槽開口部13的寬度。
在這種齒形狀中，存在槽開口部13，因此磁鐵的磁導(dǎo)的變化比先前的實施方式1 中的圖2的情況大。因此，產(chǎn)生槽數(shù)和永久磁鐵的磁極數(shù)的最小公倍數(shù)的脈動量的齒槽轉(zhuǎn) 矩變得比先前的實施方式1中的圖2的齒形狀的情況大。但是，另一方面在過負(fù)荷時槽間 的漏磁下降，與先前的實施方式1中的圖2的齒形狀的情況相比，將改善轉(zhuǎn)矩的線性特性。圖9是表示本發(fā)明的實施方式2中的相對于1磁極的平坦區(qū)域的比率的無負(fù)荷感 應(yīng)電壓的比率的關(guān)系的圖。這里，橫軸的“平坦區(qū)域的比率”與相對于1磁極的區(qū)域A3的 平坦區(qū)域A1的比率相當(dāng)。在本實施方式2中也與先前的實施方式1相同，磁通密度波形的 平坦區(qū)域A1的比率越大(S卩，遷移區(qū)域A2的比率越小)，如圖9所示那樣無負(fù)荷感應(yīng)電壓變 得越大。因此，在將無負(fù)荷感應(yīng)電壓的下降抑制在10%以下的情況下(S卩，在圖9中，為了將 無負(fù)荷感應(yīng)電壓的比率設(shè)為90%以上)，必須將平坦區(qū)域A1的比率設(shè)為55%以上。此外，該 圖9所示的相對于平坦區(qū)域的比率的無負(fù)荷感應(yīng)電壓的比率的關(guān)系不依賴于齒部11的凸 緣部12的形狀，不管是先前的圖8所示的齒部11的凸緣部12中的相對于前端的寬度h的 根部的寬度tw的比率、以及槽開口部的寬度bg是什么樣的值都具有相同的關(guān)系。因此，接下來，說明當(dāng)齒部11的凸緣部12中的相對于前端的寬度h的根部的寬度 tw的比率為什么值時能夠降低轉(zhuǎn)矩脈動12成分的值。此外，在本實施方式2中，除了齒部 11的凸緣部12中的相對于前端的寬度h的根部的寬度tw的比率以外，還包含槽開口部13 的寬度bg作為參數(shù)。因此，分成h/bg的值為下面的3條件的情況來研究能夠降低轉(zhuǎn)矩脈 動12成分的值的條件。[條件l]h/bg=l (7)[條件2] l〈h/bg〈3 (8)[條件3]3 彡 h/bg (9)首先，研究如上式(7)那樣設(shè)為h/bg=l的情況。圖10是表示本發(fā)明的實施方式2 中的永久磁鐵式同步馬達(dá)的齒前端形狀為條件1 (h/bg=l)的情況下的1磁極中的磁通密 度波形的平坦區(qū)域的比率、與轉(zhuǎn)矩脈動12f成分的大小的關(guān)系的圖。該圖10是在h/bg=l 這樣的條件下與先前的實施方式1中的圖6相同地表示了公式(1) (3)的各模式中的平 坦區(qū)域的比率與轉(zhuǎn)矩脈動的12f成分的大小的關(guān)系的圖。對于各模式f 3的全部，當(dāng)橫軸的“平坦區(qū)域的比率”為約97%時，如先前的圖9所 示那樣，無負(fù)荷感應(yīng)電壓成為最大。因此，當(dāng)在圖10的各模式f 3的波形中求出用于“轉(zhuǎn)矩 脈動12成分的大小”變得比“平坦區(qū)域的比率”為約97%時的大小還小的“平坦區(qū)域的比 率”的范圍時變成如下。[模式1]中的“平坦區(qū)域的比率”的范圍=559^95%(10)[模式2]中的“平坦區(qū)域的比率”的范圍=559^95%(11)[模式3]中的“平坦區(qū)域的比率”的范圍=559^80%(12)S卩，在模式1、2中，“平坦區(qū)域的比率”為95%以下的范圍中的“轉(zhuǎn)矩脈動12成分 的大小”變得比“平坦區(qū)域的比率”為約97%時的“轉(zhuǎn)矩脈動12成分的大小”小。因此，用 于降低轉(zhuǎn)矩脈動12成分的值而妥當(dāng)?shù)摹捌教箙^(qū)域的比率”的范圍如上式(10)、( 11)所示那 樣成為55% 95%。另一方面，在模式3中，“平坦區(qū)域的比率”的范圍為859^95%時的“轉(zhuǎn)矩脈動12成分的大小”變得比“平坦區(qū)域的比率”為約97%時的“轉(zhuǎn)矩脈動12成分的大小”大。因此， 得不到降低轉(zhuǎn)矩脈動12成分的值的效果，用于降低轉(zhuǎn)矩脈動12成分的值而妥當(dāng)?shù)摹捌教箙^(qū) 域的比率”的范圍如上式(12)所示那樣成為559^80%。因而，在設(shè)為h/bg=l的情況下，通過根據(jù)齒部11的凸緣部12的形狀不同的上式 (1) (3)的模式廣3，分別用上式(10) (12)的范圍設(shè)定“平坦區(qū)域的比率”，能夠?qū)o負(fù) 荷感應(yīng)電壓的下降抑制在10%以下、且降低轉(zhuǎn)矩脈動的12f成分。接著，研究如上式(8)那樣設(shè)為l〈h/bg〈3的情況。圖11是表示本發(fā)明的實施方式 2中的永久磁鐵式同步馬達(dá)的齒前端形狀為條件2 (l〈h/bg〈3)的情況下的1磁極中的磁通 密度波形的平坦區(qū)域的比率、與轉(zhuǎn)矩脈動12f成分的大小的關(guān)系的圖。該圖11是在l〈h/ bg〈3這樣的條件下與先前的實施方式1中的圖6相同地表示了公式(1) (3)的各模式中 的平坦區(qū)域的比率與轉(zhuǎn)矩脈動的12f成分的大小的關(guān)系的圖。對于各模式f 3的全部，當(dāng)橫軸的“平坦區(qū)域的比率”為約97%時如先前的圖9所 示那樣無負(fù)荷感應(yīng)電壓成為最大。因此，當(dāng)在圖11的各模式r3的波形中求出用于“轉(zhuǎn)矩 脈動12成分的大小”變得比“平坦區(qū)域的比率”為約97%時的大小還小的“平坦區(qū)域的比 率”的范圍時變成如下。[模式1]中的“平坦區(qū)域的比率”的范圍=559^80%(13)[模式2]中的“平坦區(qū)域的比率”的范圍=559^95%(14)[模式3]中的“平坦區(qū)域的比率”的范圍=559^95%(15)S卩，在模式1中，“平坦區(qū)域的比率”的范圍為859^95%時的“轉(zhuǎn)矩脈動12成分的 大小”變得比“平坦區(qū)域的比率”為約97%時的“轉(zhuǎn)矩脈動12成分的大小”大。因此，得不 到降低轉(zhuǎn)矩脈動12成分的值的效果，用于降低轉(zhuǎn)矩脈動12成分的值而妥當(dāng)?shù)摹捌教箙^(qū)域的 比率”的范圍如上式(13)所示那樣成為55% 80%。另一方面，在模式2、3中，“平坦區(qū)域的比率”為95%以下的范圍中的“轉(zhuǎn)矩脈動12 成分的大小”變得比“平坦區(qū)域的比率”為約97%時的“轉(zhuǎn)矩脈動12成分的大小”小。因此， 用于降低轉(zhuǎn)矩脈動12成分的值而妥當(dāng)?shù)摹捌教箙^(qū)域的比率”的范圍如上式(14)、(15)所示 那樣成為55% 95%。因而，在設(shè)為l〈h/bg〈3的情況下，通過根據(jù)齒部11的凸緣部12的形狀不同的上 式⑴ (3)的模式廣3，分別用上式(13) (15)的范圍設(shè)定“平坦區(qū)域的比率”，能夠?qū)o 負(fù)荷感應(yīng)電壓的下降抑制在10%以下、且降低轉(zhuǎn)矩脈動的12f成分。接著，研究如上式(9)那樣設(shè)為3彡h/bg的情況。圖12是表示本發(fā)明的實施方式 2中的永久磁鐵式同步馬達(dá)的齒前端形狀為條件3 (3 < h/bg)的情況下的1磁極中的磁通 密度波形的平坦區(qū)域的比率、與轉(zhuǎn)矩脈動12f成分的大小的關(guān)系的圖。該圖12是在3<h/ bg這樣的條件下與先前的實施方式1中的圖6相同地表示了公式(1) (3)的各模式中的 平坦區(qū)域的比率與轉(zhuǎn)矩脈動的12f成分的大小的關(guān)系的圖。對于各模式f 3的全部，當(dāng)橫軸的“平坦區(qū)域的比率”為約97%時，如先前的圖9所 示那樣，無負(fù)荷感應(yīng)電壓成為最大。因此，當(dāng)在圖12的各模式r3的波形中求出用于“轉(zhuǎn)矩 脈動12成分的大小”變得比“平坦區(qū)域的比率”為約97%時的大小還小的“平坦區(qū)域的比 率”的范圍時，變成如下。[模式1]中的“平坦區(qū)域的比率”的范圍=55% 90%(16)
[模式2]中的“平坦區(qū)域的比率”的范圍=559^95%(17)[模式3]中的“平坦區(qū)域的比率”的范圍=55% 95%(18)S卩，在模式I中，當(dāng)“平坦區(qū)域的比率”為95%時的“轉(zhuǎn)矩脈動12成分的大小”變得比當(dāng)“平坦區(qū)域的比率”為約97%時的“轉(zhuǎn)矩脈動12成分的大小”大。因此，得不到降低轉(zhuǎn)矩脈動12成分的值的效果，用于降低轉(zhuǎn)矩脈動12成分的值而妥當(dāng)?shù)摹捌教箙^(qū)域的比率”的范圍如上式(16)所示那樣成為55% 90%。、另一方面，在模式2、3中，當(dāng)“平坦區(qū)域的比率”為95%以下的范圍中的“轉(zhuǎn)矩脈動12成分的大小”變得比當(dāng)“平坦區(qū)域的比率”為約97%時的“轉(zhuǎn)矩脈動12成分的大小”小。因此，用于降低轉(zhuǎn)矩脈動12成分的值而妥當(dāng)?shù)摹捌教箙^(qū)域的比率”的范圍如上式(17)、(18)所示那樣成為55% 95%。因而，在設(shè)為3 ( h/bg的情況下，通過根據(jù)齒部11的凸緣部12的形狀不同的上式⑴ (3)的模式廣3，分別用上式(16) (18)的范圍設(shè)定“平坦區(qū)域的比率”，能夠?qū)o負(fù)荷感應(yīng)電壓的下降抑制在10%以下、且降低轉(zhuǎn)矩脈動的12f成分。如以上那樣，根據(jù)實施方式2，在有槽開口部的情況下也通過根據(jù)齒的凸緣部的形狀以及槽開口部的形狀將“平坦區(qū)域的比率”在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)進(jìn)行設(shè)定，即使當(dāng)在直徑小的馬達(dá)中使用了徑向各向異性環(huán)形磁鐵的情況下由于有槽開口部也改善轉(zhuǎn)矩的線性特性，在此基礎(chǔ)上能夠?qū)o負(fù)荷感應(yīng)電壓的下降抑制在10%以下、且降低轉(zhuǎn)矩脈動的12f成分。
權(quán)利要求
1.ー種永久磁鐵式同步馬達(dá)，具有形成為圓環(huán)狀且卷繞了線圈的Z個定子、以及2P極的永久磁鐵，Z/ (3 (相)X 2P)的值為2/5或者2/7，其中，Z為自然數(shù)，P為自然數(shù)，該永久磁鐵式同步馬達(dá)的特征在干， 作為所述永久磁鐵而應(yīng)用徑向各向異性環(huán)形磁鐵，在相鄰的定子前端部分之間沒有槽開ロ部，在將構(gòu)成所述定子的前端部分的凸緣部的前端的寬度設(shè)為h、將根部的寬度設(shè)為tw時， 所述徑向各向異性環(huán)形磁鐵在磁化波形的平坦區(qū)域與遷移區(qū)域的關(guān)系中， 在所述定子的形狀滿足tw/h=l的條件的情況下，以I磁極中的所述平坦區(qū)域的比率成為559Γ80%的方式，設(shè)置所述遷移區(qū)域來進(jìn)行磁化， 在所述定子的形狀滿足l〈tw/h〈3的條件的情況下，以I磁極中的所述平坦區(qū)域的比率成為559Γ90%的方式，設(shè)置所述遷移區(qū)域來進(jìn)行磁化， 在所述定子的形狀滿足3 ( tw/h的條件的情況下，以I磁極中的所述平坦區(qū)域的比率成為559Γ95%的方式，設(shè)置所述遷移區(qū)域來進(jìn)行磁化。
2.ー種永久磁鐵式同步馬達(dá)，具有形成為圓環(huán)狀且卷繞了線圈的Z個定子、以及2Ρ極的永久磁鐵，Z/ (3 (相)X 2Ρ)的值成為2/5或者2/7，其中，Z為自然數(shù)，P為自然數(shù)，該永久磁鐵式同步馬達(dá)的特征在干， 作為所述永久磁鐵而應(yīng)用徑向各向異性環(huán)形磁鐵，在相鄰的定子前端部分之間有槽開ロ部，在將構(gòu)成所述定子的前端部分的凸緣部的前端的寬度設(shè)為h、將根部的寬度設(shè)為tw、將所述槽開ロ部的寬度設(shè)為bg吋， 所述徑向各向異性環(huán)形磁鐵在磁化波形的平坦區(qū)域與遷移區(qū)域的關(guān)系中， (1)在所述槽開ロ部的寬度bg與所述凸緣部的前端的寬度h的關(guān)系滿足h/bg=l吋， 在所述定子的形狀滿足tw/h=l的條件的情況下，以I磁極中的所述平坦區(qū)域的比率成為559Γ95%的方式，設(shè)置所述遷移區(qū)域來進(jìn)行磁化， 在所述定子的形狀滿足l〈tw/h〈3的條件的情況下，以I磁極中的所述平坦區(qū)域的比率成為559Γ95%的方式，設(shè)置所述遷移區(qū)域來進(jìn)行磁化， 在所述定子的形狀滿足3 ( tw/h的條件的情況下，以I磁極中的所述平坦區(qū)域的比率成為559Γ80%的方式，設(shè)置所述遷移區(qū)域來進(jìn)行磁化， (2)在所述槽開ロ部的寬度bg與所述凸緣部的前端的寬度h的關(guān)系滿足l〈h/bg〈3吋， 在所述定子的形狀滿足tw/h=l的條件的情況下，以I磁極中的所述平坦區(qū)域的比率成為559Γ80%的方式，設(shè)置所述遷移區(qū)域來進(jìn)行磁化， 在所述定子的形狀滿足l〈tw/h〈3的條件的情況下，以I磁極中的所述平坦區(qū)域的比率成為559Γ95%的方式，設(shè)置所述遷移區(qū)域來進(jìn)行磁化， 在所述定子的形狀滿足3 ( tw/h的條件的情況下，以I磁極中的所述平坦區(qū)域的比率成為559Γ95%的方式，設(shè)置所述遷移區(qū)域來進(jìn)行磁化， (3)在所述槽開ロ部的寬度bg與所述凸緣部的前端的寬度h的關(guān)系滿足3( h/bg吋， 在所述定子的形狀滿足tw/h=l的條件的情況下，以I磁極中的所述平坦區(qū)域的比率成為559Γ90%的方式，設(shè)置所述遷移區(qū)域來進(jìn)行磁化， 在所述定子的形狀滿足l〈tw/h〈3的條件的情況下，以I磁極中的所述平坦區(qū)域的比率成為559Γ95%的方式，設(shè)置所述遷移區(qū)域來進(jìn)行磁化，在所述定子的形狀滿足3 ( tw/h的條件的情況下，以I磁極中的所述平坦區(qū)域的比率成為559Γ95%的方式， 設(shè)置所述遷移區(qū)域來進(jìn)行磁化。
全文摘要
獲得一種當(dāng)在直徑小的馬達(dá)中使用了徑向各向異性環(huán)形磁鐵的情況下能夠?qū)⑥D(zhuǎn)矩脈動的12f成分抑制得低的永久磁鐵式同步馬達(dá)。永久磁鐵式同步馬達(dá)具有形成為圓環(huán)狀且卷繞了線圈的Z個定子、以及2P極的永久磁鐵，Z/(3(相)×2P)的值成為2/5或者2/7，在作為永久磁鐵而使用徑向各向異性環(huán)形磁鐵時，徑向各向異性環(huán)形磁鐵在磁化波形的平坦區(qū)域與遷移區(qū)域的關(guān)系中將構(gòu)成定子的前端部分的凸緣部的前端的寬度設(shè)為h、將根部的寬度設(shè)為tw時，根據(jù)tw/h的值來將1磁極中的平坦區(qū)域的比率設(shè)為適當(dāng)?shù)闹刀M(jìn)行磁化，由此能夠?qū)⑥D(zhuǎn)矩脈動的12f成分抑制得低。
文檔編號H02K1/27GK102668329SQ20108005194
公開日2012年9月12日 申請日期2010年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月17日
發(fā)明者山口信一, 田中敏則 申請人:三菱電機株式會社