CN109787378A - 定子、定子的块以及旋转电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及定子、定子的块以及旋转电机。定子(12)由通过铆接将层叠的钢板一体化而成的块(14、16)构成，定子(12)通过在定子(12)的轴向上叠加多个块(14、16)而形成，且形成为，从轴向观察定子(12)时，在一对块(14、16)对置的面中，一方的块(14)的至少一个铆接位置(48)和另一方的块(16)的铆接位置(50)不重合。
Description
技术领域
本发明涉及由层叠钢板形成的定子、由层叠钢板形成的定子的块、以及具有由层叠钢板形成的定子的旋转电机。
背景技术
日本特开2010-142067公报中公开了一种定子芯，该定子芯通过层叠磁性钢板并进行铆接处理来接合而形成。
发明内容
在日本特开2010-142067公报的技术中，磁性钢板的进行了铆接处理的部位局部地发生变形，因此，进行了铆接处理的部位的磁场的易流动性和未进行铆接处理的部位的磁场的易流动性不同，具有齿槽转矩增大的问题。
本发明是为了解决上述问题而完成的，目的在于提供能够降低齿槽转矩的定子、定子的块以及旋转电机。
在本发明的第一方案中，提供一种定子，其由通过铆接将层叠的钢板一体化而成的块构成，上述定子通过在上述定子的轴向上叠加多个上述块而形成，且形成为，从上述轴向观察上述定子时，在一对上述块对置的面中，一方的上述块的至少一个铆接位置和另一方的上述块的铆接位置不重合。
在本发明的第二方案中，提供一种定子的块，其通过铆接将层叠的钢板一体化而成，且形成为，铆接位置为相对于从上述定子的轴向观察上述块时的上述块的形状的对称线偏移的位置。
在本发明的第三方案中，提供一种定子，其具有上述的定子的块，且通过将一上述块相对于其它上述块翻转并在上述轴向上叠加多个而形成。
在本发明的第四方案中，旋转电机具有上述的定子。
根据本发明，能够降低齿槽转矩。
上述的目的、特征以及优点可以从参照附图说明的以下的实施方式的说明中容易地了解。
附图说明
图1是表示旋转电机的外观的立体图。
图2是旋转电机的剖视图。
图3A及图3B是表示在将第一块的铆接位置和第二块的铆接位置错开22.5度的情况下在旋转电机产生的齿槽转矩的模拟结果的图表。
图4A及图4B是表示在将第一块的铆接位置和第二块的铆接位置错开22.5度的情况下在旋转电机产生的齿槽转矩的测量值的图表。
图5A及图5B是表示在将第一块的铆接位置和第二块的铆接位置错开10度的情况下在旋转电机产生的齿槽转矩的模拟结果的图表。
图6A及图6B是表示在将第一块的铆接位置和第二块的铆接位置错开30度的情况下在旋转电机产生的齿槽转矩的模拟结果的图表。
图7是旋转电机的剖视图。
图8是旋转电机的剖视图。
具体实施方式
〔第一实施方式〕
[旋转电机的结构]
图1是表示旋转电机10的外观的立体图。图2是在构成定子12的第一块14与第二块16之间用垂直于旋转电机10的旋转轴O的平面切断旋转电机10而得到的剖视图。旋转电机10具有定子12、转子18、轴20、第一壳体22、第二壳体24以及轴承座26。
定子12具有定子芯28，该定子芯28由在旋转电机10的旋转轴O方向上叠加的两个第一块14以及第二块16构成。在定子12的旋转轴O方向的一端侧安装有第一壳体22，在另一端侧安装有第二壳体24。在第一壳体22的旋转轴O方向的一端侧安装有轴承座26。定子12、轴20、第一壳体22、第二壳体24以及轴承座26被沿旋转轴O方向延伸的拉杆30紧固。
轴20被跨轴承座26及第一壳体22设置的未图示的轴承、和设于第二壳体24的未图示的轴承可旋转地支撑。轴20贯通第一壳体22、定子12、第二壳体24，且轴20的另一端部从第二壳体24突出。
在第二壳体24的四角形成有凸缘32，在凸缘32形成有在将旋转电机10安装于设备等时供螺栓插入的螺栓孔34。在第一壳体22设有用于向定子12的线圈36供给电力的第一连接器38。在轴承座26设有第二连接器40，该第二连接器40用于将检测转子18的旋转角度、旋转速度等的未图示的旋转角传感器的信号输出至外部。
转子18具有大致圆柱形的转子芯42，该转子芯42由在旋转轴O方向上层叠薄的钢板而成的层叠钢板形成。在转子芯42形成有在转子芯42的旋转轴O上贯通的轴插入孔44。在轴插入孔44通过热套而插入有轴20。由此，转子芯42与轴20一体地旋转。
在转子芯42形成有八个在旋转轴O方向上贯通的槽45。从旋转轴O方向观察转子芯42时，槽45配置成外周侧分离的V字状。在各槽45插入有两个永磁铁46。两个永磁铁46以V字状的槽45的内侧的极为同极的方式配置。进一步地，永磁铁46以与插入于相邻的槽45的永磁铁46的V字状的槽45的内侧的极相反的方式配置。也就是说，转子18的极数为8。
构成定子芯28的第一块14以及第二块16分别由在旋转轴O方向上层叠薄的钢板而成的层叠钢板形成。第一块14和第二块16形成为同一形状。在从旋转轴O方向分别观察第一块14以及第二块16时，第一块14以及第二块16形成为相对于通过旋转轴O的直线即对称轴L1以及对称轴L2线对称的形状。通过将第一块14和第二块16形成为同一形状，能够利用同一金属模具做出构成第一块14以及第二块16的钢板。
第一块14在四个铆接位置48铆接而一体地形成，第二块16在四个铆接位置50铆接而一体地形成。从旋转轴O方向观察第一块14时，第一块14的铆接位置48形成于铆接位置48的宽度方向的中心位置相对于第一块14的形状的对称轴L1偏移了大致11.25度的位置。四个铆接位置全部相对于对称轴L1向一方的方向偏移而形成。
第二块16的铆接位置50也形成于与第一块14同样的位置。此外，在以上描述中，铆接位置48以及铆接位置50的宽度方向的中心位置形成于相对于对称轴L1偏移了大致11.25度的位置，但也可以形成于相对于对称轴L2偏移了大致11.25度的位置。
在叠加第一块14和第二块16时，在从旋转轴O方向观察第一块14以及第二块16时，将第一块14以及第二块16以铆接位置48和铆接位置50相对于对称轴L1位于相同侧的方式排列配置，在该状态下，将第二块16翻转并叠加于第一块14。
由此，若在叠加了第一块14和第二块16的状态下从旋转轴O方向观察定子12，则第一块14的铆接位置48的宽度方向的中心位置和第二块16的铆接位置50的宽度方向的中心位置为偏移大致22.5度的状态。第一块14的铆接位置48与第二块16的铆接位置50的偏移量根据转子18的极数设定，将极数设为n时的偏移量为360/2n度。
第一块14以及第二块16分别在周向上具有36根向内周侧突出的齿52，在各齿52卷绕有线圈36。也就是说，定子12的槽数为36。
[齿槽转矩的降低]
由于对第一块14以及第二块16进行铆接，因此构成第一块14以及第二块16的钢板局部发生变形。因此，进行了铆接的部位的磁场的易流动性和未进行铆接的部位的磁场的易流动性不同，齿槽转矩增大。本实施方式通过使在第一块14与转子18之间产生的齿槽转矩和在第二块16与转子18之间产生的齿槽转矩相互抵消，从而降低旋转电机10的齿槽转矩。
图3A以及图3B是表示在第一块14与转子18之间产生的齿槽转矩、以及在第二块16与转子18之间产生的齿槽转矩的模拟结果的图表。在图3A的图表中，用实线表示在第一块14与转子18之间产生的齿槽转矩，用虚线表示在第二块16与转子18之间产生的齿槽转矩。图3B是将在第一块14与转子18之间产生的齿槽转矩和在第二块16与转子18之间产生的齿槽转矩叠加而得到的图表。
如图3A以及图3B所示，在极数为8的转子18中，通过使第一块14的铆接位置48和第二块16的铆接位置50错开22.5度，在第一块14与转子18之间产生的齿槽转矩、和在第二块16与转子18之间产生的齿槽转矩能够将完全抵消。
图4A以及图4B是表示在旋转电机10产生的齿槽转矩的测量值的图表。图4A是表示在未将第一块14的铆接位置48和第二块16的铆接位置50错开的情况下在旋转电机10产生的齿槽转矩的图表。图4B是表示在将第一块14的铆接位置48和第二块16的铆接位置50错开22.5度的情况下在旋转电机10产生的齿槽转矩的图表。
如图4A以及图4B所示可知，与未将第一块14的铆接位置48和第二块16的铆接位置50错开的情况相比，在将第一块14的铆接位置48和第二块16的铆接位置50错开22.5度的情况下，齿槽转矩降低了。此外，观察图4B，在旋转电机10依然产生有齿槽转矩，但这是由于转子18的磁各向异性等而产生的齿槽转矩。
此外，在以上描述中，对将第一块14的铆接位置48和第二块16的铆接位置50错开大致22.5度的情况进行了描述，但偏移量并不限于22.5度，只要使第一块14的铆接位置48和第二块16的铆接位置50不重合即可。
图5A以及图5B是表示在将第一块14的铆接位置48和第二块16的铆接位置50错开10度的情况下在旋转电机10产生的齿槽转矩的模拟结果的图表。图5A是表示在第一块14与转子18之间产生的齿槽转矩、以及在第二块16与转子18之间产生的齿槽转矩的图表。在图5A的图表中，用实线表示在第一块14与转子18之间产生的齿槽转矩，用虚线表示在第二块16与转子18之间产生的齿槽转矩。图5B是将在第一块14与转子18之间产生的齿槽转矩和在第二块16与转子18之间产生的齿槽转矩叠加而得到的图表。
图6A以及图6B是表示在将第一块14的铆接位置48和第二块16的铆接位置50错开30度的情况下在旋转电机10产生的齿槽转矩的图表。图6A是表示在第一块14与转子18之间产生的齿槽转矩、以及在第二块16与转子18之间产生的齿槽转矩的图表。在图6A的图表中，用实线表示在第一块14与转子18之间产生的齿槽转矩，用虚线表示在第二块16与转子18之间产生的齿槽转矩。图6B是将在第一块14与转子18之间产生的齿槽转矩和在第二块16与转子18之间产生的齿槽转矩叠加而得到的图表。
由图5A、图5B、图6A以及图6B可知，只要第一块14的铆接位置48和第二块16的铆接位置50错开，就能够降低旋转电机10的齿槽转矩。
〔第二实施方式〕
在第二实施方式中，形成为第一块14的铆接位置48的个数和第二块16的铆接位置50的个数不同。图7是在构成定子12的第一块14与第二块16之间用垂直于旋转电机10的旋转轴O的平面切断旋转电机10而得到的剖视图。
第一块14在四个铆接位置48铆接而一体地形成，第二块16在三个铆接位置50铆接而一体地形成。也就是说，与第一实施方式不同，就第一块14和第二块16而言，铆接位置48的个数和铆接位置50的个数不一致，未形成同一形状。通过在第一块14叠加第二块16，若从旋转轴O方向观察定子12，则第一块14的四个铆接位置48中的三个铆接位置48与第二块16的三个铆接位置50重合。在第二实施方式中，不需要如第一实施方式那样地将第二块16翻转而叠加于第一块14。
通过使第一块14的铆接位置48和第二块16的铆接位置50中的一方的至少一个铆接位置与另一方的铆接位置不重合，从而能够使在第一块14与转子18之间产生的齿槽转矩和在第二块16与转子18之间产生的齿槽转矩相互抵消，能够降低在旋转电机10产生的齿槽转矩。若如第二实施方式那样以使第一块14的铆接位置48的个数和第二块16的铆接位置50的个数不同的方式形成第一块14以及第二块16，则第一块14的铆接位置48中的至少一个铆接位置48与第二块16的铆接位置50不重合。
〔变形例1〕
图8是在构成定子12的第一块14与第二块16之间用垂直于旋转电机10的旋转轴O的平面切断旋转电机10而得到的剖视图。
在第一实施方式中，将第一块14的铆接位置48以及第二块16的铆接位置50形成于如下位置，即，从旋转轴O方向观察第一块14以及第二块16时，铆接位置48以及铆接位置50的宽度方向的中心位置相对于第一块14以及第二块16的形状的对称轴L1偏移(图2)。
相对于此，也可以将第一块14的铆接位置48形成于如下位置，即，从旋转轴O方向观察第一块14时，铆接位置48的宽度方向的中心位置与第一块14的形状的对称轴L1一致。在该情况下，只要将第二块16的铆接位置50形成于如下位置即可，即，在从旋转轴O方向观察第二块16时，铆接位置50的宽度方向的中心位置相对于第二块16的形状的对称轴L1偏移了大致22.5度。
〔变形例2〕
不限于第一实施方式以及第二实施方式的第一块14以及第二块16的形状，只要使第一块14的铆接位置48和第二块16的铆接位置50中的一方的块的至少一个铆接位置与另一方的块的铆接位置不重合即可。
〔变形例3〕
在第一实施方式以及第二实施方式中，在旋转轴O方向上重叠第一块14和第二块16这两个块而构成定子芯28，但也可以在旋转轴O方向上重叠三个以上的块而构成定子芯28。
此外，旋转电机10的定子12、转子18的形状不限于上述的第一实施方式、第二实施方式、变形例1～3所示的形状。只要形成为在从轴向观察定子12时，在一对第一块14和第二块16对置的面中，第一块14的至少一个铆接位置48和第二块16的铆接位置50不重叠，就能够降低在旋转电机10产生的齿槽转矩。
〔从实施方式可得到的技术性思想〕
以下对能够从上述实施方式掌握的技术性思想进行记载。
一种定子12，其由通过铆接将层叠的钢板一体化而成的块14、16构成，上述定子12通过在上述定子12的轴向上叠加多个上述块14、16而形成，且形成为，从上述轴向观察上述定子12时，在一对上述块14、16对置的面中，一方的上述块14的至少一个铆接位置48与另一方的上述块16的铆接位置50不重合。由此，通过使在块14与转子18之间产生的齿槽转矩和在块16与转子18之间产生的齿槽转矩相互抵消，整体上能够降低旋转电机10的齿槽转矩。
根据上述的定子12，也可以是，相对于形成于一方的上述块14的上述铆接位置48的个数，形成于另一方的上述块16的上述铆接位置50的个数相等，而且，形成为，在从上述轴向观察上述定子12时，在一对上述块14、16对置的面中，相对于一方的上述块14的上述铆接位置48，另一方的上述块16的上述铆接位置50在将转子18的磁极数设为n时绕上述转子18的旋转轴偏移360/2n度。由此，能够使在块14与转子18之间产生的齿槽转矩和在块16与转子18之间产生的齿槽转矩完全抵消，能够降低旋转电机10的齿槽转矩。
根据上述的定子12，也可以是，相对于形成于一方的上述块14的上述铆接位置48的个数，形成于另一方的上述块16的上述铆接位置50的个数不同。由此，通过使在块14与转子18之间产生的齿槽转矩和在块16与转子18之间产生的齿槽转矩相互抵消，整体上能够降低旋转电机10的齿槽转矩。
一种定子12的块14、16，其通过铆接将层叠的钢板一体化而成，上述定子12的块14、16形成为，铆接位置48、50为相对于从上述定子12的轴向观察上述块14、16时的上述块14、16的形状的对称线偏移的位置。由此，能够将块14和块16的形状形成为同一形状，因此，能够通过同一金属模具做出构成块14以及块16的钢板。
定子12具有上述的定子12的块14、16，通过将一上述块16相对于其它上述块14翻转并在上述轴向上叠加多个而形成。由此，通过同一形状的块14以及块16，能够形成定子12。
旋转电机10具有上述的定子12。由此，能够使在块14与转子18之间产生的齿槽转矩和在块16与转子18之间产生的齿槽转矩完全抵消，能够降低旋转电机10的齿槽转矩。
Claims (6)
1.一种定子，其由通过铆接将层叠的钢板一体化而成的块构成，其特征在于，
上述定子通过在上述定子的轴向上叠加多个上述块而形成，
形成为，从上述轴向观察上述定子时，在一对上述块对置的面中，一方的上述块的至少一个铆接位置和另一方的上述块的铆接位置不重合。
2.根据权利要求1所述的定子，其特征在于，
相对于形成于一方的上述块的上述铆接位置的个数，形成于另一方的上述块的上述铆接位置的个数相等，而且，
形成为，从上述轴向观察上述定子时，在一对上述块对置的面中，相对于一方的上述块的上述铆接位置，在将转子的磁极数设为n时，另一方的上述块的上述铆接位置绕上述转子的旋转轴偏移360/2n度。
3.根据权利要求1所述的定子，其特征在于，
相对于形成于一方的上述块的上述铆接位置的个数，形成于另一方的上述块的上述铆接位置的个数不同。
4.一种定子的块，其通过铆接将层叠的钢板一体化而成，其特征在于，形成为，
铆接位置为相对于从上述定子的轴向观察上述块时的上述块的形状的对称线偏移的位置。
5.一种定子，其具有权利要求4所述的定子的块，
上述定子的特征在于，
上述定子通过将一上述块相对于其它上述块翻转并在上述轴向上叠加多个而形成。
6.一种旋转电机，其特征在于，具有权利要求1～3以及5中任一项中所述的定子。
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