CN111541315A - 旋转电机的定子 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够降低转矩波动的旋转电机的定子。旋转电机的定子(11)具备在旋转电机的轴向上被分割的第一定子(11A)和第二定子(11B)。第一定子(11A)在各极的多个齿(12)中包括：第一齿(12a1)，其具有第一长度(a1)；以及第二齿(12a2)，其具有比第一长度(a1)短的第二长度(a2)。第二定子(11B)包括：第三齿(12a3)，其具有第三长度(a3)；以及第四齿(12a4)，其具有比第三长度(a3)长的第四长度(a4)。第一定子(11A)及第二定子(11B)配置为第一齿(12a1)与第三齿(12a3)在轴向上重叠，并且第二齿(12a2)与第四齿(12a4)在轴向上重叠。

Description

旋转电机的定子
技术领域
本发明涉及一种旋转电机的定子。
背景技术
在车辆驱动用马达中，广泛采用IPM(Interior Permanent Magnet：内置永磁)同步电动机，近年来随着马达控制技术的提高，平稳运行逐步得到实现。
但是，对于IPM同步电动机的马达自身所产生的转矩，从其结构上存在转矩波动(转矩脉动)，因此成为了低速运转时的脉动、高速运转时的噪音、振动的主要原因之一。
作为降低这种转矩波动的方法，例如，存在如专利文献1那样在转子表面的磁铁的两侧部上每隔转子磁极的一极设置槽的方法。在该方法中，通过每隔一极设置槽，使有槽的磁极产生的转矩波动波形的相位相对于无槽的磁极产生的转矩波动的波形的相位反转，成为仅通过槽就能抑制转矩波动的形状。
现有技术文献
专利文献1：日本专利第5433198号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，如专利文献1那样，仅通过转子外周上的槽来抑制脉动，由转矩波动引起的低速运转时的脉动、高速运转时的噪音、振动会残留，因此期望进一步降低转矩波动。
本发明提供一种能够进一步降低转矩波动的旋转电机的定子。
用于解决课题的方案
本发明的旋转电机的定子在各极上具有多个齿和插槽，其中，
所述定子具备在所述旋转电机的轴向上被分割的第一定子以及第二定子，
所述第一定子在所述各极的所述多个齿中包括：
第一齿，其从所述插槽的底部到所述齿的顶端的长度为第一长度；以及
第二齿，其从所述插槽的底部到所述齿的顶端的长度为比所述第一长度短的第二长度；
所述第二定子在所述各极的所述多个齿中包括：
第三齿，其从所述插槽的底部到所述齿的顶端的长度为第三长度；以及
第四齿，其从所述插槽的底部到所述齿的顶端的长度为比所述第三长度长的第四长度；
所述第一定子和所述第二定子配置为所述第一齿和第三齿在所述轴向上重叠，并且所述第二齿与第四齿在所述轴向上重叠。
发明效果
根据本发明，能够降低转矩波动。
附图说明
图1是示出本发明的一个实施方式的旋转电机的定子中的一个极的立体图。
图2是示出图1的一个极的定子中的齿与转子的配置结构的图。
图3A是示出第一定子的一个极的齿的组成和结构的立体图。
图3B是示出第二定子的一个极的齿的组成和结构的立体图。
图4是示出图1的一个极的第一定子以及第二定子各自的齿附近的电角的一个周期的磁导分布的图。
图5是示出图1的一个极的定子(第一定子以及第二定子)中的齿附近的电角的一个周期的磁导分布的图。
图6是示出比较例的旋转电机的一个极的定子中的齿附近的电角的一个周期的磁导分布的图。
附图标记说明：
11 定子(旋转电机的定子)
12 齿
14 插槽
11A 第一定子
11B 第二定子
12a1 第一齿
12a2 第二齿
12a3 第三齿
12a4 第四齿
a1 第一长度
a2 第二长度
a3 第三长度
a4 第四长度
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的一个实施方式的旋转电机的定子进行详细说明。以下，以六个极对的IPM旋转电机为例进行说明。
如图1和图2所示，本发明的一个实施方式的旋转电机的定子11具备多个齿12和插槽14。在定子11上以在各插槽14中容纳多个线圈13的方式缠绕有线圈13。插槽14的底部(槽底)以旋转电机的轴心为中心设定成相同的内径尺寸。在本实施方式中，对于定子11的一个极，齿12由6个(6根)构成。
如图1所示，定子11具备在旋转电机的轴向上被分割的第一定子11A和第二定子11B。如图2所示，在定子11的径向内侧，配置有相对于定子11旋转自如的转子21。在转子21的各极中埋有三个永磁体22。
如图3A所示，第一定子11A具备：第一齿12a1，其从插槽14的底部到齿12的顶端的长度为第一长度a1；以及第二齿12a2，其从插槽14的底部到齿12的顶端的长度为比第一长度a1短的第二长度a2。第一齿12a1和第二齿12a2沿周向交替配置。
如图3B所示，第二定子11B具备：第三齿12a3，其从插槽14的底部到齿12的顶端的长度为第三长度a3；以及第四齿12a4，其从插槽14的底部到齿12的顶端的长度为比第三长度a3长的第四长度a4。第三齿12a3及第四齿12a4沿周向交替配置。
第一定子11A和第二定子11B配置为第一齿12a1与第三齿12a3在旋转电机的轴向上重叠且第二齿12a2与第四齿12a4在轴向上重叠。
这里，优选第一长度a1与第四长度a4大致相等，第二长度a2与第三长度a3大致相等。由此，能够使第一定子11A以及第二定子11B为同一形状。在以下的说明中，以第一长度a1与第四长度a4相等、第二长度a2与第三长度a3相等为前提进行说明。
【本实施方式的旋转电机的磁导特性】
随后，参照图3和图4对本发明的上述实施方式的旋转电机的磁导特性进行说明。
图4是示出本发明的第一实施方式的旋转电机的一个极的第一定子11A及第二定子11B各自的齿12的附近的电角的一个周期的磁导分布的图。在图4中，纵轴表示磁通的通过容易度的磁导(单位例如为“WbA-1”)，横轴表示的包含齿的定子的位置的电角(deg：degree、度)。
在图4中，在上述实施方式所涉及的旋转电机中，使从插槽14的底部到齿12的顶端的长度按每根齿变化(a1、a2)而配置第一定子11A的齿12，由此磁通的通过容易度的空间磁导分布每隔60deg进行变化。即，使12次的峰在每个齿凹陷，由此让12次的磁导变动缓和。如图4所示，由于磁通的通过容易度的空间分布的电角的12次的变动小，因此磁脉动也变小。
另外，使从插槽14的底部到齿12的顶端的长度按每根齿变化(a3、a4)而配置第二定子11B的齿12，由此磁通的通过容易度的空间磁导分布每隔60deg进行变化。即，使12次的峰在每个齿凹陷，由此让12次的磁导变动缓和。如图4所示，由于磁通的通过容易度的空间分布的电角的12次的变动小，因此磁脉动也变小。
但是，第一定子11A以及第二定子11B各自的磁导分布中，电角在一周期内产生6次比较大的变动，由此产生6次磁导变动，因此容易产生电角的6次振动。
在此，在定子11中，第一定子11A及第二定子11B配置为第一齿12a1与第三齿12a3在轴向上重叠且第二齿12a2与第四齿12a4在轴向上重叠。因此，能够由第一定子11A的第一齿12a1和第二定子11B的第三齿12a3抵消磁导变动，并且能够由第一定子11A的第二齿12a2与第二定子11B的第四齿12a4抵消磁导变动。由此，如图5所示，旋转电机的12次的转矩波动降低。
【比较例的旋转电机的动作特性】
图6是示出比较例的旋转电机的磁导特性的图。
在第一比较例的旋转电机中，将定子的齿的从插槽的底部到齿的顶端的长度全部设为相同的长度(上述实施方式的第二长度a2、第四长度a4)。
在本实施方式的旋转电机中，与图6所记载的比较例的旋转电机相比，12次的磁导变动明显降低。在本实施方式的旋转电机中，由于一个极对中的电角的12次的磁导变动较小，因此能够降低整个旋转电机的转矩波动(磁脉动)。因此，电角的12次的转矩波动(磁导分布)相当于机械角旋转72次(六个极对×12次)的转矩波动(转矩分布)，因此，相较于比较例的旋转电机，本实施方式的旋转电机的机械角72次的转矩波动降低了。这样，当转矩波动降低时，旋转电机运转时的噪音、振动降低。
另外，上述的实施方式能够适当地进行变形、改良等。例如，一个极内的齿不限定于六根，根据极数、线圈(绕组)的组成一个极内的齿的根数可以为六根以外的根数。
另外，在上述实施方式中，对六个极对的旋转电机的情况进行了说明，但并不限定于六个极对的旋转电机，也能够应用于其数量的极对。
此外，该旋转电机可以应用于电动机或者发电机。另外，还可以应用于同步型旋转电机或者感应式旋转电机。
在本说明书中至少记载了以下的事项。另外，在括号内，示出了在上述的实施方式中对应的组成要素等，但本发明并不限于此。
(1)一种旋转电机的定子(定子11)，其在各极具有多个齿(齿12)以及插槽(插槽14)，其中，
所述定子具备在所述旋转电机的轴向上被分割的第一定子(第一定子11A)和第二定子(第二定子11B)，
所述第一定子在所述各极的所述多个齿中包括：
第一齿(第一齿12a1)，其从所述插槽的底部到所述齿的顶端的长度为第一长度(第一长度a1)；以及
第二齿(第二齿12a2)，其从所述插槽的底部到所述齿的顶端的长度为比所述第一长度短的第二长度(第二长度a2)；
所述第二定子在所述各极的所述多个齿中包括：
第三齿(第三齿12a3)，其从所述插槽的底部到所述齿的顶端的长度为第三长度(第三长度a3)；以及
第四齿(第四齿12a4)，其从所述插槽的底部到所述齿的顶端的长度为比所述第三长度长的第四长度(第四长度a4)，
所述第一定子和所述第二定子配置为所述第一齿和所述第三齿在所述轴向上重叠，并且所述第二齿与第四齿在所述轴向上重叠。
根据(1)，能够由第一定子的第一齿和第二定子的第三齿抵消磁导变动，并且能够由第一定子的第三齿和第二定子的第四齿抵消磁导变动。由此，能够降低旋转电机的转矩波动。
(2)根据权利要求1所述的旋转电机的定子，其中，
在所述第一定子中，所述第一齿及所述第二齿沿周向交替配置，
在所述第二定子中，所述第三齿及所述第四齿沿周向交替配置。
根据(2)，在第一定子中，第一齿及第二齿在周向上交替配置，在第二定子中，第三齿及第四齿在周向上交替配置，因此能够抵消全部齿中的磁导变动，能够更适当地降低旋转电机的转矩波动。
(3)根据(1)或(2)所述的旋转电机的定子，其中，
所述第一长度与所述第四长度大致相等，
所述第二长度与所述第三长度大致相等。
根据(3)，第一长度与第四长度大致相等，第二长度与第三长度大致相等，因此能够使第一定子与第二定子形成为大致相同的形状。
(4)根据(3)所述的旋转电机的定子，其中，
所述第一定子和所述第二定子具有相同形状。
根据(4)，通过将第一定子以及第二定子形成为相同形状，能够使定子的制造变得容易，并且能够降低制造成本。

Claims (4)

1.一种旋转电机的定子，其在各极上具有多个齿和插槽，其中，
所述定子具备在所述旋转电机的轴向上被分割的第一定子以及第二定子，
所述第一定子在所述各极的所述多个齿中包括：
第一齿，其从所述插槽的底部到所述齿的顶端的长度为第一长度；以及
第二齿，其从所述插槽的底部到所述齿的顶端的长度为比所述第一长度短的第二长度；
所述第二定子在所述各极的所述多个齿中包括：
第三齿，其从所述插槽的底部到所述齿的顶端的长度为第三长度；以及
第四齿，其从所述插槽的底部到所述齿的顶端的长度为比所述第三长度长的第四长度，
所述第一定子和所述第二定子配置为所述第一齿和第三齿在所述轴向上重叠，并且所述第二齿与第四齿在所述轴向上重叠。
2.根据权利要求1所述的旋转电机的定子，其中，
在所述第一定子中，所述第一齿及所述第二齿沿周向交替配置，
在所述第二定子中，所述第三齿及所述第四齿沿周向交替配置。
3.根据权利要求1或2所述的旋转电机的定子，其中，
所述第一长度与所述第四长度大致相等，
所述第二长度与所述第三长度大致相等。
4.根据权利要求3所述的旋转电机的定子，其中，
所述第一定子和所述第二定子具有相同形状。
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