同步驅動電機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及同步驅動電機。
【背景技術】
[0002]驅動電機對于高轉矩、高輸出和小尺寸均要求較高的水準。具體地，驅動電機通常安裝在驅動對象的機械上。因此，如何在約束尺寸的情況下實現高轉矩和高輸出成為問題。
[0003]專利文獻1至3中的每一者公開了驅動壓縮機的電機。為了實現高輸出，專利文獻1至3所公開的電機采用磁極面的數量為齒的數量的2/3的構造。被構造為磁極面的數量為齒的數量的2/3的電機的角速度ω較小并且阻抗較低。因此，被構造為磁極面的數量為齒的數量的2/3的電機能夠接收較大的供給電流，故可提高電機的輸出。
[0004]在專利文獻1至3中，電機中所包括的每個齒的前端部具有沿周向突出的突出部。在齒上設置突出部可以增大齒與磁極面相對的區域，因此增大齒所接收的磁通量。結果，驅動電機的轉矩可以增大。
[0005]引用列表
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本專利申請公報N0.2007-074898
[0008]專利文獻2:日本專利申請公報N0.11-146584(1999)
[0009]專利文獻3:日本專利申請公報N0.2004-135380
【發明內容】
[0010]技術問題
[0011]本發明的目的在于提供一種以較高的水準滿足高轉矩、高輸出和小尺寸的同步驅動電機。
[0012]解決問題的技術方案
[0013]為了解決上述問題，本發明采用以下構造。
[0014](1) 一種同步驅動電機，其包括:
[0015]定子，其包括定子芯和繞組，所述定子芯包括彼此沿周向間隔槽的多個齒，所述繞組延伸通過所述槽，所述多個齒的每一者包括卷繞有所述繞組的部分；以及
[0016]轉子，其包括形成多個磁極面的永久磁鐵部，所述多個磁極面設置在所述轉子的與所述定子相對的面上，
[0017]所述多個齒中的每一者具有與所述磁極面相對的前端部，所述前端部的周向寬度小于數量大于所述多個齒的數量的所述磁極面的周向寬度。
[0018]本發明人對于在實現高輸出和高轉矩的同時保持同步驅動電機的大小深入地研究。在研究的過程中，本發明人已經改變了思維方式，推翻了本領域技術人員所包括的對同步驅動電機的兩種類型的常識，如以下(i)和(ii)所述。
[0019](i)通常使用構造為磁極面的數量為齒的數量的2/3的同步驅動電機的理由在于:在磁極面的數量與齒的數量的比值不相同的各種類型的同步驅動電機中，構造為磁極面的數量為齒的數量的2/3的同步驅動電機的角速度ω最小。較小的角速度ω導致較低的阻抗Ζ，這允許供應給同步驅動電機的電流增大。結果，提高同步驅動電機的輸出。輸出提高對同步驅動電機是有利的。換句話說，當磁極面的數量大于齒的數量的2/3時，角速度ω增大，故導致同步驅動電機的輸出減小。因此，認為將磁極面的數量設置成大于齒的數量的2/3對同步驅動電機是不利的。然而，本發明人推翻了這種常識并且嘗試構造磁極面的數量大于齒的數量的2/3的同步驅動電機。
[0020](ii)通常，齒的前端部設置有沿周向突出的突出部，理由如下。具有突出部的齒能夠從磁極面集中大量的磁通，這有助于提高轉矩。突出部的存在增大了齒的前端部與磁極面相對的面積。這提高了永久磁鐵部的磁導系數。例如，通過減小永久磁鐵部的厚度來使同步驅動電機小型化是允許的。也實現了轉矩的提高。因此，認為增大齒的突出部的尺寸對同步驅動電機是有利的。然而，本發明人推翻了這種常識并且試圖減小同步驅動電機的齒的突出部的尺寸。
[0021]本發明人嘗試同時推翻磁極面的數量被設定為齒的數量的2/3的常識以及齒的突出部具有增大的尺寸的常識。結果，本發明人發現，通過將磁極面的數量設定為大于齒的數量并且將齒的前端部的周向寬度設定為小于磁極面的周向寬度，能夠在例如不改變同步驅動電機的尺寸的情況下使得以較高的水準滿足高輸出和高轉矩。
[0022]與以常規方式被構造為磁極面的數量為齒的數量的2/3的同步驅動電機(以下，有時簡稱為傳統同步驅動電機)相比，(1)的同步驅動電機的磁極面的數量更多。因此，與尺寸和(1)的同步驅動電機的尺寸相同的傳統同步驅動電機相比，在(1)的同步驅動電機中，磁極面具有較小的周向寬度。此外，齒的前端部的周向寬度小于磁極面的周向寬度。因此，在同步驅動電機中，齒的前端部的周向寬度減小，則作為相鄰齒的前端部之間的周向間隔的齒間間隙增大。
[0023]通常，當前端部的周向寬度減小時，前端部與磁極面相對的面積減小，并且因此從磁極面輸入到齒并與繞組交鏈的交鏈磁通量減少。在這方面，在磁極面具有較小的周向寬度的同步驅動電機(1)中，即使前端部的周向寬度減小，也能抑制前端部與磁極面相對的面積的減少。因此，抑制伴隨齒的前端部的周向寬度的變小的繞組的交鏈磁通的減少。此外，較大的齒間間隙引起較少的磁通泄漏通過齒間間隙。漏磁通減少例如使得從齒輸入到磁極面的定子磁通增多。因此，(1)的同步驅動電機例如能夠通過增大定子磁通同時抑制繞組的交鏈磁通的減少來獲得高轉矩。
[0024]此外，在(1)的同步驅動電機中，齒間間隙較大，這極大地提高了繞組的設計自由度。因此，例如，可以增加繞組的匝數，以提高轉矩。
[0025]如至此所述，(1)的同步驅動電機例如能夠通過一面抑制交鏈磁通的減少一面使定子磁通增大或者增大繞組的匝數來提高轉矩。相應地，與尺寸和(1)的同步驅動電機的尺寸相同的傳統同步驅動電機相比，(1)的同步驅動電機能夠提高轉矩。
[0026]如上所述，在(1)的同步驅動電機中，齒間間隙較大，使得電感L較低。因此，即使當磁極面的數量大于齒的數量使得角速度ω較大時，也可以維持阻抗的交流分量ω L。結果，可以確保供應給同步驅動電機的電流。由于轉矩得以提高(如上所述)中，因此確保電流能夠提高輸出。如上所述，在(1)的同步驅動電機中，繞組的設計自由度提高。因此，例如，在不使同步驅動電機尺寸增大的情況下便可卷繞直徑較粗的線。這樣可以降低繞組的電阻R。因此，通過增大供應給線圈的電流，能夠提高轉矩和輸出兩者。因此，與尺寸和(1)的同步驅動電機的尺寸相同的傳統同步驅動電機相比，(1)的同步驅動電機能夠提高輸出。進一步提高轉矩和輸出中的哪一者，例如可以根據進一步增大繞組的直徑的粗度和匝數中的哪一者進行調整。
[0027]以這種方式，與尺寸和(1)的同步驅動電機的尺寸相同的傳統同步驅動電機相比，
(1)的同步驅動電機能夠提高輸出和轉矩。
[0028]上面描述說明了與尺寸和(1)的同步驅動電機的尺寸相同的傳統同步驅動電機相比，(1)的同步驅動電機能夠提高輸出和轉矩。此外，與輸出及轉矩和(1)的同步驅動電機的輸出及轉矩相同的傳統同步驅動電機相比，(1)的同步驅動電機實現了尺寸的小型化。
[0029]因此，在(1)的同步驅動電機中，以較高的水準滿足了高轉矩、高輸出和尺寸的小型化。
[0030](2)根據(1)所述的同步驅動電機，其中
[0031]彼此相鄰的所述齒的所述前端部之間的周向間隙大于所述前端部的周向寬度。
[0032](2)的構造進一步提高了繞組的設計自由度。因此，例如，進一步增加繞組的匝數或者進一步卷繞直徑較粗的線是允許的。因此，以較高的水準滿足了高轉矩、高輸出和尺寸的小型化。
[0033](3)根據(1)或(2)所述的同步驅動電機，其中
[0034]所述定子芯包括六個或六個以上齒，
[0035]所述六個或六個以上的齒中的每一者具有與所述磁極面相對的前端部，并且所述前端部的周向寬度小于數量大于所述多個齒的數量的所述磁極面的周向寬度。
[0036](3)的構造能夠抑制每個齒的繞組的數量(體積)的增加，同時充分地確保整個同步驅動電機的繞組的數量(體積)的增加。因此，例如，允許進一步增大繞組的匝數的數量或者進一步卷繞直徑較粗的線，同時抑制同步驅動電機的尺寸的增大。結果，以較高的水準滿足了高轉矩、高輸出和尺寸的小型化。
[0037](4)根據(1)至(3)中任一項所述的同步驅動電機，其中
[0038]所述前端部的周向寬度小于數量大于所述多個齒的數量的所述磁極面的周向寬度并且小于所述齒的周向寬度最大的部分的周向寬度。
[0039]在(4)的同步驅動電機中，齒的前端部的周向寬度小于數量大于齒的數量的磁極面的周向寬度。此外，齒的前端部的周向寬度小于齒的周向寬度最大的部分的周向寬度。這種構造進一步提高了繞組的設計自由度。因此，例如，允許進一步增大繞組的匝數的數量或者進一步卷繞直徑較粗的線。因此，以較高的水準滿足了高轉矩、高輸出和尺寸的小型化。
[0040](5)根據(1)至(4)中任一項所述的同步驅動電機，其中
[0041]所述前端部的周向寬度小于數量大于所述多個齒的數量的所述磁極面的周向寬度，并且所述前端部的軸向厚度大于所述前端部的周向寬度。
[0042]當例如將前端部的面積固定為定值時，(5)的構造與軸向厚度等于或小于周向寬度的構造相比允許周向寬度較小。因此，可確保較寬的齒間間隙。因此，以較高的水準滿足了高轉矩、高輸出和尺寸的小型化。
[0043](6)根據(1)至(5)中任一項所述的同步驅動電機，其中
[0044]當沿所述同步驅動電機的旋轉軸線觀察所述前端部時，卷繞在所述齒上的所述繞組的周向外緣位于較所述齒的所述前端部的周向外緣更外側。
[0045]與例如繞組的周向外緣位于齒的前端部的周向外緣之內的構造相比，(6)的構造由于卷繞在齒上的繞組的數量較大，所以轉矩增大。。因此，以較高的水準滿足了高轉矩、高輸出和尺寸的小型化。
[0046](7)根據(1)至(6)中任一項所述的同步驅動電機，其中
[0047]所述永久磁鐵部徑向布置在所述定子外側，
[0048]所述齒的每一者具有與徑向設置在所述定子外側的所述磁極面相對的前端部，并且所述前端部的周向寬度小于數量大于所述多個齒的數量的所述磁極面的周向寬度。
[0049]在(7)的構造中，磁極面徑向布置在定子的外側，并且齒的前端部與設置在定子的外側的磁極面相對。因此，相鄰的齒的前端部之間的間隔比相鄰的齒的根部(與前端部相反的部分)之間的間隔相對較寬。該構造進一步提高了繞組的布置自由度。因此，以較高的水準滿足了高轉矩、高輸出和尺寸的小型化。
[0050](8)根據(1)至(6)中任一項所述的同步驅動電機，其中[0051 ]所述永久磁鐵部徑向布置在所述定子內側，
[0052]所述齒的每一者具有與徑向布置在所述定子內側的所述磁極面相對的前端部，并且所述前端部的周向寬度小于數量大于所述多個齒的數量的所述磁極面的周向寬度。
[0053]在(8)的構造中，磁極面徑向布置在定子的內側，并且齒的前端部與設置在定子的內側的磁極面相對。因此，相鄰的齒之間的周向間隔在徑向上越靠近前端部則越小。然而，在該方面，由于前端部的周向寬度小于數量大于齒的數量的磁極面的周向寬度，所述(8)的構造能夠使得繞組的布置自由度的增大效果更高。因此，以較高的水準滿足了高轉矩、高輸出和尺寸的小型化。
[0054](9)根據(1)至(6)中任一項所述的同步驅動電機，其中
[0055]所述轉子以使所述磁極面在所述轉子的旋轉軸線方向上與所述齒相對的方式布置，
[0056]所述齒的每一者具有與所述磁極面在所述旋轉軸線方向上相對的前端部，并且所述前端部的周向寬度小于數量大于所述多個齒的數量的所述磁極面的周向寬度。
[0057]在(9)的同步驅動電機中，磁極面沿轉子的旋轉軸線方向與齒相對布置。因此，齒沿旋轉軸線的方向延伸。這提供了較高的繞組的布置自由度。因此，以較高的水準滿足了高轉矩、高輸出和尺寸的小型化。
[0058](10)根據(1)至(9)中任一項所述同步驅動電機，其中
[0059]所述永久磁鐵部由稀土類磁鐵形成，
[0060]所述齒的每一者具有與由所述稀土類磁鐵形成的所述磁極面相對的前端部，并且所述前端部的周向寬度小于