CN1294685C - 电机及电机制造装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电机及电机制造装置，尤其涉及齿槽效应转矩的降低。冲压加工的电磁钢板或金属模具的回转角度中，转子铁芯以大致(360°/(电机的齿槽数×自然数n×2))的奇数倍的角度回转并叠层，定子铁芯以大致(360°/(电机的极数×自然数n×2))的奇数倍的角度回转并叠层。通过以奇数倍的角度回转并叠层，可将齿槽效应转矩间的位相做得相互反相，从而可使由磁各向异性引起的齿槽效应转矩相互抵消而降低。

Description

电机及电机制造装置
技术领域
本发明涉及电机及电机制造装置，尤其涉及齿槽效应转矩的降低。
背景技术
在具有装有磁铁的转子和在圆周方向开有等间隔的齿槽并在该齿槽中下线而形成线圈部分的定子，利用磁铁的转矩和线圈的磁阻转矩驱动使之旋转的电机中，转子旋转时，产生转子脉动的齿槽效应转矩。
配置在转子内部的磁铁所产生的磁通通过定子一方的齿槽形成闭合磁路时，定子和转子的旋转角度的电磁吸力在旋转方向的总和根据转子和定子的相对位置而改变。定子由于磁阻不同的齿槽和齿槽开口部的重复，伴随着转子的旋转，通过一个齿槽间隔时在转子上的电磁吸力在转子的旋转方向或反转方向切换，转矩以同磁铁的极数及齿槽数成比例的周期变动而产生齿槽效应转矩。
过去，为了降低该齿槽效应转矩，企图通过转子的形状、定子的形状、形成转子和定子的模具的精度来改善。例如，将转子在轴向叠层时，在作为转子的旋转方向的圆周方向以等间隔错开的斜对称已被公知。这是因为通过将配置在转子上的磁铁的磁极在通过定子的齿槽时的相对位置在圆周方向错开，从而使各层发生的齿槽效应转矩的最大位置在圆周方向错开。另外，在轴向分开成两级以上的多级斜对称也已被公知。
即使根据这样的转子形状及定子形状来降低齿槽效应转矩，但仍残留齿槽效应转矩。本发明人发现，作为该齿槽效应转矩产生的主要原因是构成转子及定子的电磁钢板存在磁各向异性。用于电机的转子铁芯或定子铁芯虽用无方向性电磁钢板制造，但在与轧制方向平向的方向和与轧制方向垂直的方向中即使是无方向性的电磁钢板其磁化特性也不同。本发明人发现这种电磁钢板的磁各向异性成为产生齿槽效应转矩的主要原因。
本发明人在日本特开平10-66283号公报(以下称为专利文献1)中，提出了消除同步电动机源于磁各向异性的旋转变动的方案。在该专利文献1中，着眼于叠层的定子的磁各向异性，公开了有关利用这种磁各向异性降低同步电动机的转矩脉动的叠层定子的制造方法。
然而，该专利文献1要解决的旋转变动是转矩脉动，这与齿槽效应转矩不同。本发明人在学识范围内在现有技术中没有发现有公开利用该电磁钢板的磁各向异性降低齿槽效应转矩的文献。
利用模具冲裁电磁钢板的铁芯材料、并将多片铁芯重叠叠层的情况下，由于铁芯形状相对于轧制方向在一个方向对齐，铁芯的磁各向异性成为发生齿槽效应转矩的原因。上述的专利文献1要解决的转矩脉动是电流流过电机时所显现的现象，与之相比，本发明要解决的齿槽效应转矩与流过线圈的电流无关而由磁铁及铁芯形状决定，两者的发生原理不同。
因此，本发明要解决的源于电机的磁各向异性的齿槽效应转矩的课题在上述专利文献1中并未揭示，在本发明人学识范围内，本发明是首创的。
为了降低齿槽效应转矩一直所使用的斜对称及分层错开的方法是针对齿槽效应转矩因转子形状及定子形状等的形状成为主要原因而发生的方法。由于该形状发生的齿槽效应转矩具有比较大的振幅，斜对称及分层错开的方法用于降低这样的振幅比较大的齿槽效应转矩成分是有效的。然而，不能减小以磁各向异性作为主要原因的齿槽效应转矩成分。
另外，为了使铁芯的厚度的波动及因模具精度引起的铁芯形状的误差均匀化虽然还考虑了既通过旋转又通过叠层铁芯从而使磁极，齿槽，外形等作为整个叠层铁芯几乎以等间距配置，但即使以等间距配置，由于磁各向异性仍不能降低齿槽效应转矩。
发明内容
本发明的目的就在于降低电机由于转子及定子的铁芯的磁各向异性作为主要原因的齿槽效应转矩。
本发明在利用冲压加工制造铁芯时，使叠层的数片铁芯的轧制方向不同，通过使叠层的铁芯的轧制方向不一致，可降低源于磁各向异性的齿槽效应转矩。在冲压加工中，通过使由铁芯材料构成的电磁钢板回转规定角度，或使模具回转规定角度，可使该回转与磁极、齿槽、外形等间距无关。
本发明人由实验发现，因磁各向异性引起的齿槽效应转矩以齿槽数的自然数倍、极数的自然数倍的周期发生。因此，根据由该磁各向异性引起的齿槽效应转矩的产生周期的特性，在冲压加工的电磁钢板或金属模具的回转角度中，转子铁芯以大致(360°/(电机的齿槽数×自然数n×2))的奇数倍的角度回转并叠层，定子铁芯以大致(360°/(电机的极数×自然数n×2))的奇数倍的角度回转并叠层。通过以奇数倍的角度回转并叠层，可使齿槽效应转矩间的位相成为相互相反，从而使齿槽效应转矩相互抵消而降低。以偶数倍的角度回转并叠层时，由于齿槽效应转矩相互间的位相成为同相，齿槽效应转矩未被相互抵消而不能降低。
进而，本发明人通过所进行的实验发现：(1)在电机的转子一侧，上述的(360°/(电机的齿槽数×自然数n×2))的(电机的齿槽数×自然数n)选定等于电机的极数或与之相近的自然数n的值时，则以(电机的齿槽数×选定自然数n)的周期产生大的齿槽效应转矩；(2)另外，在电机的定子一侧，上述的(360°/(电机的极数×自然数n×2))的(电机的极数×自然数n)选定等于电机的齿槽数或与之相近的自然数n的值时，则以(电机的极数×选定自然数n)的周期产生大的齿槽效应转矩。
因此，根据由该定子一侧和转子一侧的磁各向异性产生的齿槽效应转矩的周期特性，通过将决定冲压加工的电磁钢板或金属模具的回转规定角度的自然数作为与齿槽数或极数相互接近的周期，则可在使齿槽效应转矩相互抵消并降低方面获得良好的效果。
本发明与电机及电机的制造方法有关。
本发明的电机的第一方案是，该电机具有将由电磁钢板的轧制材料构成的多片铁芯叠层形成的叠层铁芯，其特征在于：上述叠层铁芯以至少一片铁芯作为叠层单位，另外，上述铁芯是定子铁芯及转子铁芯；上述定子铁芯以其轧制方向为基准，使每个叠层单位以大致(360/(电机的极数×自然数n×2))的奇数倍的角度回转并叠层；上述转子铁芯以其轧制方向为基准，使每个叠层单位以大致(360°/(电机的齿槽数×自然数n×2))的奇数倍的角度回转并叠层。
在上述的电机中，可以按照上述(360°/(电机的极数×自然数n×2))的(电机的极数×自然数n)与电机的齿槽数相等或相近选定上述自然数n的值；而按照上述(360°/(电机的齿槽数×自然数n×2))的(电机的齿槽数×自然数n)与电机的极数相等或相近选定上述自然数n的值。
本发明的电机的第二方案是，该电机具有将由电磁钢板的轧制材料构成的多片铁芯叠层形成的叠层铁芯，其特征在于：上述叠层铁芯以至少一片铁芯作为叠层单位，另外，上述铁芯是定子铁芯及转子铁芯；上述定子铁芯以其轧制方向为基准，使每个叠层单位以大致(360°/(电机的极数×自然数n))的自然数倍的角度作为一个周期的角度范围，以按叠层片数成比例地分配该角度范围的角度，或在上述成比例地分配的角度上再加上只错开了上述一个周期的整数倍的角度部分的角度所得到的角度连续地倾斜并叠层；而且，上述转子铁芯以其轧制方向为基准，使每个叠层单位以大致(360°/(电机的齿槽数×自然数n))的自然数倍的角度作为一个周期的角度范围，以按叠层片数成比例地分配该角度范围的角度，或在上述成比例地分配的角度上再加上只错开了上述一个周期的整数倍的角度部分的角度所得到的角度连续地倾斜并叠层。
在上述的电机中，可以按照上述(360°/(电机的极数×自然数n))的(电机的极数×自然数n)与电机的齿槽数相等或相近选定上述自然数n的值；而按照上述(360°/(电机的齿槽数×自然数n))的(电机的齿槽数×自然数n)与电机的极数相等或相近选定上述自然数n的值。
本发明的电机的第三方案是，该电机具有将由电磁钢板的轧制材料构成的多片铁芯叠层形成的叠层铁芯，其特征在于：上述叠层铁芯以至少一片铁芯作为叠层单位，另外，上述铁芯是定子铁芯及转子铁芯；上述定子铁芯以上述铁芯的轧制方向为基准，使每个叠层单位利用至少二个自然数(n1，n2，……)对(360°/(电机的极数×自然数(n1，n2，……)×2))的奇数倍的角度求出它们的角度差，以这些角度差作为规定角度范围内的角度使每个叠层单位回转并叠层；上述转子铁芯以上述铁芯的轧制方向为基准，使每个叠层单位利用至少二个自然数(m1，m2，……)对(360°/(电机的齿槽数×自然数(m1，m2，……)×2))的奇数倍的角度求出它们的角度差，以这些角度差作为规定角度范围内的角度使每个叠层单位回转并叠层。
在上述的种电机中，可以按照上述(360°/(电机的极数×自然数(n1，n2)×2))的(电机的极数×自然数(n1，n2))与电机的齿槽数相等或相近选定上述自然数n1及n2的值；而按照上述(360°/(电机的齿槽数×自然数(m1，m2)×2))的(电机的齿槽数×自然数(m1，m2))与电机的极数相等或相近选定上述自然数m1及m2的值。
本发明的电机的第四方案是，该电机具有将由电磁钢板的轧制材料构成的多片铁芯叠层形成的叠层铁芯，其特征在于：上述叠层铁芯以至少一片铁芯作为叠层单位，另外，上述铁芯是定子铁芯及转子铁芯；上述定子铁芯以上述铁芯的轧制方向为基准，使每个叠层单位利用至少二个自然数(n1，n2，……)对(360°/(电机的极数×自然数(n1，n2，……)))的自然数倍的角度求出它们的角度差，将以这些角度差作为规定角度范围内的角度作为一个周期的角度范围，以按叠层片数成比例地分配该角度范围的角度，或在上述成比例地分配的角度上再加上只错开了上述一个周期的整数倍的角度部分的角度所得到的角度连续地倾斜并叠层；而且，上述转子铁芯以上述铁芯的轧制方向为基准，使每个叠层单位利用至少二个自然数(m1，m2，……)对(360°/(电机的齿槽数×自然数(m1，m2，……)))的自然数倍的角度求出它们的角度差，将以这些角度差作为规定角度范围内的角度作为一个周期的角度范围，以按叠层片数成比例地分配该角度范围的角度，或在上述成比例地分配的角度上再加上只错开了上述一个周期的整数倍的角度部分的角度所得到的角度连续地倾斜并叠层。
在上述的电机中，可以按照上述(360°/(电机的极数×自然数(n1，n2)))的(电机的极数×自然数(n1，n2))与电机的齿槽数相等或相近选定上述自然数n1及n2的值；而按照上述(360°/(电机的齿槽数×自然数(m1，m2)))的(电机的齿槽数×自然数(m1，m2))与电机的极数相等或相近选定上述自然数m1及m2的值。
在上述的电机中，上述转子铁芯的角度可以为只减去了上述铁芯的角度部分或利用其它的手段使该铁芯偏移的角度部分的角度；或者，上述定子铁芯的角度可以为只减去了上述铁芯的角度部分或利用其它的手段使该铁芯偏移的角度部分的角度。所谓其它的手段可以认为是利用形状的分层错开、偏斜。
本发明的电机制造装置的第一方案是，该装置用于制造具有叠层铁芯的电机，其特征在于：具有对冲裁用金属模具进行冲裁的冲裁机构，上述冲裁机构以铁芯的轧制方向为基准，使电磁钢板的轧制材料相对于冲裁用金属模具，或者使冲裁用金属模具相对于电磁钢板的轧制材料回转以下(A1)-(A5)中任何一个角度，通过对轧制材料进行冲裁，形成轧制方向不同的多片铁芯：
(A1)大致(360°/(电机的极数×自然数n×2))的奇数倍的角度1，及/或大致(360°/(电机的齿槽数×自然数n×2))的奇数倍的角度2；
(A2)在上述(A1)中，选定该自然数n的值时使给予角度1的(电机的极数×自然数n)等于或接近于电机的齿槽数所决定的角度1，及/或选定该自然数n的值时使给予角度2的(电机的齿槽数×自然数n)等于或接近于电机的极数所决定的角度2；
(A3)利用至少二个自然数(n1，n2，……)对(360°/(电机的极数×自然数(n1，n2，……)×2))的奇数倍的角度求出它们的角度差，以这些角度差作为规定角度范围内的角度1；及/或利用至少二个自然数(m1，m2，……)对(360°/(电机的齿槽数×自然数(m1，m2，……)×2))的奇数倍的角度求出它们的角度差，以这些角度差作为规定角度范围内的角度2；
(A4)在上述(A3)中，选定这些自然数n1及n2的值时使给予角度1的(电机的极数×自然数(n1、n2))等于或接近于电机的齿槽数所决定的角度1，及/或选定该自然数m1及m2的值时使给予角度2的(电机的齿槽数×自然数(m1、m2))等于或接近于电机的极数所决定的角度2；
(A5)在上述(A1)-(A4)的各项中，使角度1只偏移从该角度1减去角度2和利用其它手段得到的角度3之差时的角度1’(角度1’＝角度1-角度2-角度3)，及/或使角度2只偏移从该角度2减去角度1和利用其它手段得到的角度3之差时的角度2’(角度2’＝角度2-角度1-角度3)。
本发明的电机制造装置的第二方案是，该装置用于制造具有叠层铁芯的电机，其特征在于：具有对冲裁用金属模具进行冲裁的冲裁机构，上述冲裁机构以铁芯的轧制方向为基准，以以下(B1)-(B5)中任何一个角度作为一个周期的角度范围，以按叠层片数成比例地分配该角度范围的角度，或在上述成比例地分配的角度上再加上只错开了上述一个周期的角度的整数倍的角度的角度，通过使电磁钢板的轧制材料相对于冲裁用金属模具，或冲裁用金属模具相对于电磁钢板的轧制材料连续地倾斜并冲裁轧制材料，从而形成轧制方向不同的多片铁芯。
(B1)大致(360°/(电机的极数×自然数n))的自然数倍的角度1，及/或大致(360°/(电机的齿槽数×自然数n))的自然数倍的角度2；
(B2)在上述(B1)中，选定该自然数n的值时使给予角度1的(电机的极数×自然数n)等于或接近于电机的齿槽数所决定的角度1，及/或选定该自然数n的值时使给予角度2的(电机的齿槽数×自然数n)等于或接近于电机的极数所决定的角度2；
(B3)利用至少二个自然数(n1，n2，……)对(360°/(电机的极数×自然数(n1，n2，……)))的自然数倍的角度求出它们的角度差，以这些角度差作为规定角度范围内的角度1；及/或利用至少二个自然数(m1，m2，……)对(360°/(电机的齿槽数×自然数(m1，m2，……)))的自然数倍的角度求出它们的角度差，以这些角度差作为规定角度范围内的角度2；
(B4)上述(B3)中，选定这些自然数n1及n2的值时使给予角度1的(电机的极数×自然数(n1、n2))等于或接近于电机的齿槽数所决定的角度1，及/或选定该自然数m1及m2的值时使给予角度2的(电机的齿槽数×自然数(m1、m2))等于或接近于电机的极数所决定的角度2；
(B5)在上述(B1)-(B4)的各项中，使角度1只偏移从该角度1减去角度2和利用其它手段得到的角度3之差时的角度1’，及/或使角度2只偏移从该角度2减去角度1和利用其它手段得到的角度3之差时的角度2’。
在上述的电机的制造装置的第一及第二方案中，上述冲裁用金属模具是连续模，其具有使用偏移了上述规定角度的金属模具的多个工位，及/或使用不利用上述规定角度的金属模具的、相对于形状的重复性比较大的轴孔及/或齿槽等共用工位的结构；具有相对于形状的重复性比较小的齿槽位置及/或外形冲裁不同的两种铁芯的工位的结构；及具有使两种冲裁的铁芯回转的工位的结构。
本发明的电机的制造装置的第三方案是，该装置用于制造具有叠层铁芯的电机，其特征在于：使用只具有上述(A1)-(A5)中任何一个角度或该角度的的一半的结晶方向不同的电磁钢板形成铁芯。在角度只偏移一半的情况下，通过将一片铁芯相对另一片铁芯翻转并叠层，从而它们间的角度差成为上述的角度。
本发明的电机的制造装置的第四方案是，该装置用于制造具有叠层铁芯的电机，其特征在于：使用将只具有以上述(B1)-(B5)中任何一个角度或只具有该角度的一半作为一个周期的角度范围，以按叠层片数成比例地分配该角度范围的角度，或在上述成比例地分配的角度上再加上只错开了上述一个周期的角度的整数倍的角度的角度的、结晶方向不同的电磁钢板形成铁芯。在角度只偏移一半的情况下，通过将一片铁芯相对另一片铁芯翻转并叠层，从而它们间的角度差成为上述的角度
本发明的电机的制造装置的第五方案是，该装置用于制造具有叠层铁芯的电机，其特征在于：使只具有上述(A1)-(A5)中任何一个角度或只具有该角度的一半的电磁钢板或金属模具回转并形成铁芯。
本发明的电机的制造装置的第六方案是，该装置用于制造具有叠层铁芯的电机，其特征在于：使只具有以上述(B1)-(B5)中任何一个角度或只具有该角度的一半作为一个周期的角度范围，以按叠层片数成比例地分配该角度范围的角度，或在上述成比例地分配的角度上再加上只错开了上述一个周期的角度的整数倍的角度的角度的电磁钢板或金属模具回转形成铁芯。
本发明的电机的制造装置的第七方案是，该装置用于制造具有叠层铁芯的电机，其特征在于：使用只偏移了上述(A1)-(A5)中任何一个角度的一半的模具或使用连续模形成铁芯，通过将一片铁芯相对另一片铁芯翻转并叠层，从而它们间的角度差成为上述的角度。
本发明的电机的制造装置的第八方案是，该装置用于制造具有叠层铁芯的电机，其特征在于：以只偏移上述(B1)-(B5)中任何一个角度的一半作为一个周期的角度范围，使用以按叠层片数成比例地分配该角度范围的角度，或在上述成比例地分配的角度上再加上只错开了上述一个周期的角度的整数倍的角度的角度的模具或使用连续模形成铁芯，通过将一片铁芯相对另一片铁芯翻转并叠层，从而它们间的角度差成为上述的角度。
本发明的电机的制造装置的第九方案是，该装置用于制造具有叠层铁芯的电机，其特征在于：将只偏移了上述(A1)-(A5)中任何一个角度的一半的电磁钢板插入模具或连续模，在利用上述模具或连续模形成的铁芯中，通过将一片铁芯相对另一片铁芯翻转并叠层，从而它们间的角度差成为上述的角度。
本发明的电机的制造装置的第十方案是，该装置用于制造具有叠层铁芯的电机，其特征在于：以上述(B1)-(B5)中任何一个角度的一半作为一个周期的角度范围，将以按叠层片数成比例地分配该角度范围的角度，或在上述成比例地分配的角度上再加上只错开了上述一个周期的角度的整数倍的角度的角度的电磁钢板插入模具或连续模，在利用上述模具或连续模形成的铁芯中，通过将一片铁芯相对另一片铁芯翻转并叠层，从而它们间的角度差成为上述的角度。
通过将铁芯回转的分层错开或偏斜以及相对于轧制方向铁芯的回转两者予以组合，可降低源于铁芯形状的齿槽效应转矩和源于磁各向异性的齿槽效应转矩两者。这时，规定角度为相对于轧制方向使铁芯回转的角度和基于形状使铁芯分层错开或偏斜的角度之和。如果这样，则可在降低以转子形状、定子形状、金属模具精度等的形状为主要原因的齿槽效应转矩的同时，还可降低以磁各向异性为主要原因的齿槽效应转矩。
此外，本发明的叠层铁芯的回转角度在以上述公式决定的角度中包含了能起降低规定的齿槽效应转矩的效果的一定角度宽度范围的角度。
另外，本发明还可以同时降低在旋转1周中产生的至少两种齿槽效应转矩的次数成分。降低至少两种齿槽效应转矩的次数成分的铁芯的回转角度，对于与各齿槽效应转矩的次数成分相对应的回转角度，通过调整其各奇数倍的倍数，可通过求得与所取奇数倍得到的至少两个角度相近的回转角度来得到。因此，这时所设定的回转角度往往与使用上述公式决定的各齿槽效应转矩的次数成分对应的回转角度偏移一定角度。由于该角度偏移，有时虽使降低齿槽效应转矩的效果多少有所变化，但通过将该变化幅度设定在规定幅度内的角度范围，仍可获得同时降低在旋转1周中发生的至少二种齿槽效应转矩的次数成分的效果。另外，上述的至少两种齿槽效应转矩的次数通过取与齿槽数或极数相近的次数，可以获得更优良的效果。
本发明通过使转子一方的铁芯的角度不同来降低转子一方的磁各向异性作为主要原因的齿槽效应转矩，通过使定子一方的铁芯的角度不同来降低定子一方的磁各向异性作为主要原因的齿槽效应转矩。因此，与上述专利文献1将因磁各向异性引起的转矩脉动作为问题相比，本发明则将因磁各向异性引起的齿槽效应转矩作为问题，因而成为两者所要解决的问题的主要原因的转矩特性不同。另外，为解决上述问题的铁芯的回转角度，相对于专利文献1中取转子的极数和磁各向异性数的最小公倍数的角度，本发明则不同，对于转子，其角度为由定子一方的齿槽数决定的角度；而对于定子，其角度为由转子一方的极数决定的角度。
上述的专利文献1的技术是将定子的磁特性的各向异性数(定子在转子每回转1周所发生的数)和转子的极数的最小公倍数作为电机回转1周发生的转矩脉动数。此处，虽由经验可知，转矩脉动的周期越小，则脉动的振幅越小；但为了使转矩脉动周期变小，则必须改变转子的极数，但通过改变该转子的极数是难以降低转矩脉动的。因此，在专利文献1的技术中，通过增加定子的磁特性的各向异性来降低转矩脉动。
另外，转矩脉动是在电流流动时显现的现象，作为脉动产生的主要原因有齿槽效应转矩，逆电压波形的紊乱，电流的紊乱等，可认为是这些现象综合发生的。
本发明人通过实验证实，在这些主要原因之中，对于齿槽效应转矩，除去转子形状，定子形状的形状误差方面的主要原因之后，着眼于源于磁各向异性的部分，源于磁各向异性的齿槽效应转矩每转1周所产生的次数为(电机的极数×自然数n)，或(电机的齿槽数×自然数n)。因此，与专利文献1相比，每转1周所产生的转矩的次数不同，且其发生的原理也不同。
此外，根据本发明，通过改善磁各向异性成为主要原因的转子及定子的磁通分布的紊乱状态，在改善源于磁各向异性的齿槽效应转矩的同时，也可降低源于该齿槽效应转矩的转矩脉动。
另外，在本发明的电机的制造装置中，冲裁用金属模具是连续模，其具有使用偏移了上述规定角度的金属模具的多个工位，及/或使用不利用上述规定角度的金属模具的共用工位的结构；具有相对于重复性次数比较大的齿槽孔及/或连接杆孔冲裁一片铁芯的工位的结构；具有相对于重复次数比较小的连接杆位置及/或外形冲裁两种铁芯的工位的结构；及具有使两种冲裁的铁芯回转的工位的结构。
在连续模中冲裁一片铁芯之后，将数片铁芯汇集成一个叠层为块状时，必须附加使模具回转规定角度的工位，按通常的方法工位数将成倍增加，使连续模的总长加长，用现有的压机则不能冲裁铁芯，利用上述的共用工位则可减少工位数。
例如，由于每转1周在形状上作为重复性高的形状的定子内径是圆形，即使以任意的角度回转也无变化，可以说其重复性高；由于齿槽数多、齿槽的重复性高，因而在定子中这些工位可作为共用的工位。此外，必须增加的工位是冲裁铆接孔、连接杆孔、外形的工序，当外形是圆形时可作为共用工位。在此，规定的角度可以定为(360°/(电机的极数×自然数n×2))的奇数倍的角度或(360°/(电机的齿槽数×自然数n×2))的奇数倍的角度。
另外，通过设置使铁芯回转的工位，可使铁芯在反方向偏移规定的角度，以便通常的铁芯与回转规定的角度的铁芯的连接杆孔的位置和外形对齐。
另外，呈现磁各向异性源于电磁钢板的结晶方向，通过使该结晶方向回转规定的角度制造的电磁钢板与未回转的电磁钢板的组合，则模具能够共用，可以消除源于磁各向异性的齿槽效应转矩。另外，取该规定的角度的一半的角度，通过将正面的铁芯和将其翻转的铁芯予以组合，则可组合得到偏移规定角度的铁芯，形成偏移规定角度的角度。通过制作相对轧制方向使转子或定子的形状偏移规定角度的一半的模具，将用该模具制造的铁芯和将其翻转的铁芯予以组合。则两者的角度差成为规定的角度。
当用模具冲裁转子或定子的形状时，相对于轧制方向偏移规定角度的一半插入电磁钢板冲裁铁芯，将这样制得的铁芯与将其翻转的铁芯予以组合，则两者的角度差成为规定的角度。
另外，在本发明中，在铁芯上形成规定角度的角度偏移时，使用该偏移该规定角度的模具，除了使电磁钢板偏移该规定角度用模具进行冲裁外，利用该规定角度的一半的角度形成多片铁芯，通过将一片铁芯翻转与其它铁芯组合，能以两者的角度偏移的各种组合获得规定的角度偏移。另外，用模具冲裁裁转子或定子的形状时，相对于轧制方向偏移规定角度的一半插入电磁钢板冲裁铁芯，将以该方法制得的铁芯与将其翻转的铁芯予以组合，可以使两者的角度差成为规定的角度。因此，可以减少模具的数量。
在电机的制造装置中，相对于轧制方向用偏移规定角度的一半的模具制作转子或定子的形状，将以该模具制得的铁芯与将其翻转的铁芯予以组合，也可以获得使两者的角度差成为规定的角度的结构。
根据本发明，可降低电机中以转子及定子铁芯的磁各向异性作为主要原因的齿槽效应转矩。
附图说明
图1是用于说明本发明的电机的一种结构例子图。
图2A及图2B是用于说明电磁钢板(带材-hoop)的轧制方向的图。
图3是表示无方向性电磁钢板的磁化曲线图。
图4是表示转子的结构例子图。
图5是用于说明齿槽效应转矩的降低的图。
图6A-图6D是用于说明转子的齿槽效应转矩的图。
图7是表示定子的结构例子图。
图8A-图8D是用于说明定子的齿槽效应转矩的图。
图9A-图9D是表示自然数n为“2”时的齿槽效应转矩的图。
图10A-图10C是表示自然数n与齿槽效应转矩的周期的关系图。
图11A-图11D是说明将铁芯的偏移角度设为奇数倍的情况的图。
图12A-图12E是用于说明通过连续偏斜制作铁芯的图。
图13A-图13E是用于说明通过连续偏斜制作铁芯的图。
图14是用于说明通过连续偏斜(按角度)制作铁芯的图。
图15是用于说明通过连续偏斜(按角度)制作铁芯的图。
图16A及图16B是用于说明使轧制方向不同、制作铁芯的第一方式图。
图17A及图17B是用于说明使轧制方向不同、制作铁芯的第二方式图。
图18A及图18B是用于说明使轧制方向不同、制作铁芯的第三方式图。
图19是用于说明制作具有规定角度部分的一半角度偏移的铁芯的第一方式图。
图20是用于说明制作具有规定角度部分的一半角度偏移的铁芯的第二方式图。
图21是说明利用现有的连续模冲裁转子铁芯和定子铁芯的图。
图22是用于说明连续模的使用例子图。
图23是用于说明将转子铁芯的分层错开和定子铁芯相对于轧制方向的旋转相结合的电机结构图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施例进行详细说明。
图1是用于说明本发明的电机的一个结构例子图。图1中的电机具有转子1和定子2。这些转子1和定子2分别由将由电磁钢板制成的铁芯进行叠层后的叠层材料形成。
转子1由多片转子铁芯1a叠层构成。在各转子铁芯1a上，在其中心形成用于穿过作为电机的旋转轴的轴3的开口部，在其圆周方向以等角度配置与电机的极数相应数量的磁铁用孔1b，在该磁铁用孔1b内埋设永久磁铁。另外，在转子铁芯1a上形成用于叠层固定的铆缝1e。
定子2由多片的叠层铁芯2a叠层构成。在各定子铁芯2a上，在其中心形成用于配置转子1的开口部，在其圆周方向以等角度配置用于嵌入线圈的多个齿槽2b。另外，在定子铁芯2a上，形成用于叠层固定的铆缝2c，另外，还具有用于固定定子的定子固定用孔2d。图1表示的是8极24齿槽的电机例子，转子1具有等角度的8个磁极，在各磁极部分中配置永久磁铁。定子2具有等角度的24个齿槽。
各转子铁芯1a和定子铁芯2a通过对轧制成的电磁钢板(带材)进行冲裁形成。图2A及图2B是用于说明电磁钢板(带材)的轧制方向的图。在图2A及图2B中，被卷绕的电磁钢板(带材)的长度方向(送出方向)与轧制方向是平行的，电磁钢板(带材)的宽度方向与轧制方向是垂直的。
即使是无方向性的电磁钢板，其磁化特性随轧制方向的不同而具有不同的磁化特性(磁各向异性)。图3表示无方向性电磁钢板的磁化曲线，图中的虚线表示与轧制方向平行的方向的磁化曲线，图中的实线表示与轧制方向垂直的方向的磁化曲线。如图3所示，磁通密度相对于磁场强度的变化特性显示出随轧制方向不同而不同的特性。因此，由于所产生的磁通密度随轧制方向而不同，因而在转子中产生的转矩的大小也不同，成为齿槽效应的主要原因。
本发明在利用冲压加工制造电机的转子铁芯和定子铁芯时，使叠层的多片铁芯的轧制方向不同。借此，通过使叠层的铁芯的轧制方向不一致，从而降低以磁各向异性为主要原因的齿槽效应转矩。在冲压加工中，为了使叠层的多片铁芯的轧制方向不同，使作为铁芯材料的电磁钢板或模具任何一方旋转一定角度。这种旋转可与磁极、齿槽、外形等的间距无关地进行。
本发明人通过实验发现，因磁各向异性引起的齿槽效应转矩是齿槽数的自然数倍、极数的自然数倍的周期。因为该齿槽效应转矩的周期是齿槽数及极数的自然数倍，因而在冲压加工中进行电磁钢板或模具的旋转时，叠层铁芯至少以一片铁芯作为叠层单位，以铁芯的轧制方向为基准，每个叠层单位大致以(360°/(电机的极数×自然数n×2))的奇数倍的角度，或者大致以(360°/(电机的齿槽数×自然数n×2))的奇数倍的角度旋转并叠层。
对于转子铁芯大致以(360°/(电机的齿槽数×自然数n×2))的奇数倍的角度旋转并叠层，对于定子铁芯大致以(360°/(电机的极数×自然数n×2))的奇数倍的角度旋转并叠层。
(360°/(电机的齿槽数×自然数n))是源于转子一方的磁各向异性和电机的齿槽数的齿槽效应转矩的一个周期的角度，(360°/电机的极数×自然数n))是源于定子一方的磁各向异性和电机的极数的齿槽效应转矩的一个周期的角度。另外，通过将该角度用2除则可得到一个周期的半波长部分的角度。
在此，通过以将上述角度奇数倍后的角度使铁芯旋转叠层，则可将齿槽效应转矩间的位相做成相互反相，从而使齿槽效应转矩相互抵消而降低。在以偶数倍的角度旋转叠层时，由于齿槽效应转矩间的位相做成相互同相，因而齿槽效应转矩未相互抵消而不能被降低。
进而，通过实验发现：(1)在定子一侧，(电机的极数×自然数n)选定与电机的齿槽数相等或与之相近的自然数n的值时，则以(电机的极数×选定自然数n)的周期产生大的齿槽效应转矩；而在转子一侧，(电机的齿槽数×自然数n)选定与电机的极数相等或与之相近的自然数n的值时，则以(电机的齿槽数×选定自然数n)的周期产生大的齿槽效应转矩。下表示出了这一例子：
  极数   齿槽数   定子一侧周期自然数n   转子一侧周期自然数n
  10   12   10  n＝120  n＝2 12  n＝1
  8   24   24  n＝3   24  n＝1
  8   36   32  n＝440  n＝5 36  n＝1
根据上述表的例子，例如，在极数为10齿槽数为12的情况下，表示在定子一侧产生以每转10次(选择自然数n＝1)或20次(选择自然数n＝2)为周期的齿槽效应转矩；而表示在转子一侧产生以每转12次(选择自然数n＝1)为周期的齿槽效应转矩。另外，在极数为8齿槽数为24的情况下，表示在定子一侧产生以每转24次(选择自然数n＝3)为周期的齿槽效应转矩；而表示在转子一侧产生以每转24次(选择自然数n＝1)为周期的齿槽效应转矩。进而，在极数为8齿槽数为36的情况下，表示在定子一侧产生以每转32次(选择自然数n＝4)或40次(选择自然数n＝5)为周期的齿槽效应转矩；而表示在转子一侧产生以每转36次(选择自然数n＝1)为周期的齿槽效应转矩。
因此，根据由该定子一侧和转子一侧的磁各向异性产生的齿槽效应转矩的周期特性，叠层铁芯以至少一片铁芯为叠层单位，以铁芯的轧制方向为基准对每个叠层单位，在(电机的极数×自然数n)选定与齿槽数相等或与之接近的自然数n之后，使定子铁芯以大致(360°/(电机的极数×选定自然数n×2))的奇数倍的角度旋转并叠层。另外，在(电机的齿槽数×自然数n)选定与极数相等或与之接近的自然数n之后，使转子铁芯以大致(360°/(电机的齿槽数×选定自然数n×2))的奇数倍的角度旋转并叠层。
由此，通过将决定冲压加工的电磁钢板或金属模具的回转规定角度的自然数设定为与齿槽数或极数相互接近的周期，则可在使齿槽效应转矩相互抵消并降低方面获得良好的效果。
图4是转子的结构例子。该例子是由分别将10片转子铁芯1a叠层而成的叠层铁芯(1)和叠层铁芯(2)重叠的共计20片叠层铁芯构成的转子。
叠层铁芯(1)和叠层铁芯(2)以轧制方向(图中以箭头表示)为基准相互只偏移规定的角度。该角度大致由(360°/(电机的齿槽数×自然数n×2))的奇数倍的角度设定。其中，电机的齿槽数设为“24”，自然数n设为“1”，奇数倍设为1倍时，该角度为7.5°。
图5是用于说明降低齿槽效应转矩的图，由于将对轧制方向偏移0°的齿槽效应转矩和对轧制方向错开7.5°的齿槽效应转矩做成位相相反，通过使这两个齿槽效应转矩相互弥补可使总的齿槽效应转矩降低。
图6A-图6D是用于说明转子的齿槽效应转矩的图。如图6A所示，齿槽效应转矩的周期以(360°/(电机的齿槽数×自然数n))表示，齿槽数设为“24”，自然数n设为“1”时，一个周期为15°，7.5°为半波长部分的角度。图6B-图6D只表示3个周期部分。相对于图6B所示的齿槽效应转矩，如图6C所示，使只错开了半波长的位相的齿槽效应转矩(以虚线表示)发生而相互弥补时，如图6D所示，通过相互相反的齿槽效应转矩相互抵消，可降低总的齿槽效应转矩。
图7是定子的结构例子。该例子是由分别将10片定子铁芯2a叠层而成的叠层定子铁芯(1)和叠层定子铁芯(2)重叠的总计20片的叠层定子铁芯构成的。
叠层定子铁芯(1)和叠层定子铁芯(2)以轧制方向(图中以箭头表示)为基准相互偏移规定的角度，该角度大致由(360°/(电机的极数×自然数n×2))的奇数倍的角度设定。此处，电机的极数设为“8”，自然数n设为“1”，奇数倍设为1倍时，该角度为22.5°。
图8A-图8D是用于说明定子的齿槽效应的图。如图8A所示，齿槽效应转矩的周期以(360°/(电机的极数×自然数n))表示，极数设为“8”，自然数n设为“1”时，一个周期为45°，22.5°为半波长部分的角度。图8B-图8D只表示3个周期部分。相对于图8B所示的齿槽效应转矩，如图8C所示，使只错开半波长部分的位相的齿槽效应转矩发生并相互弥补时，如图8D所示，通过相互相反的齿槽效应转矩相互抵消，可降低总的齿槽效应转矩。
齿槽效应转矩的周期表现出与自然数n成比例。以定子的齿槽效应转矩为例对该状态进行说明。图9A-图9D表示的是自然数n为“2”时的齿槽效应转矩。这时，一个周期为22.5°，11.25°是半波长部分的角度。因此，在这时，相对于图9B所示的齿槽效应转矩，如图9C所示，使只偏移半波长部分的11.25°的位相的齿槽效应转矩(以虚线表示)发生并相互弥补时，如图9D所示，通过相互相反的齿槽效应转矩相互抵消，可降低总的齿槽效应转矩。
图10A-图10C是表示自然数n和齿槽效应转矩的周期的关系图。图10A表示自然数n为“1”的情况，图10B表示自然数n为“2”的情况，图10C表示自然数n为“3”的情况。另外，此处，表示的是有关定子铁芯中所发生的齿槽效应转矩。
另外，图11A-图11D是说明将铁芯的偏移角度奇数倍的图。将图11A作为齿槽效应转矩的周期的例子时，通过只错开半波长的奇数倍，可形成反相的齿槽效应转矩。图11B表示奇数倍为“1”倍的例子，图11C表示奇数倍为“3”倍的例子。在只错开半波长的奇数倍时，由于错开的位相成为同位相，如图11D所示，相对于作为减低对象的齿槽效应转矩通常为反相的关系，使两种波相互弥补时，互相抵消而使齿槽效应转矩降低。
另一方面，只错开半波长的偶数倍时，错开的位相相对于作为减低对象的齿槽效应转矩成为同位相关系，两种波互相弥补时不会互相抵消反而成倍增加。
下面，对于如下结构形式进行说明，即：取上述的偏移角度为一个周期的角度范围，以按叠层片数成比例分配该角度范围后的角度使铁芯连续偏斜地叠层。
以下，以转子铁芯为例，使用图12A-图12E，图13A-图13E进行说明。
采用连续偏斜构成铁芯时，在转子铁芯的情况下，将(360°/(电机的齿槽数×自然数n))的自然数倍的角度作为一个周期的角度范围，以按叠层片数成比例分配该角度范围的角度连续偏斜地叠层。
图12A-图12E表示的是将齿槽数设为“24”，自然数n设为“1”所得到的(360°/(电机的齿槽数×自然数n))的自然数倍(＝1)为15°的角度作为一个周期的角度范围，并将该角度范围按规定数成比例分配的情况。此处，是以将15°的周期5等分所得到的3°的角度为单位形成回转的转子铁芯，并将它们连续偏斜地叠层。图中，表示以0°、3°、6°、9°、12°的角度回转的铁芯的例子。图13A-图13E表示的是将这些转子铁芯连续偏斜地叠层时的齿槽效应转矩。图13A-图13E表示回转角度分别为0°、3°、6°、9°、12°的铁芯的齿槽效应转矩。
另外，也可以做成如下的结构形式，即：以在上述按比例分配的角度上再加上只错开1个周期的整数倍的角度得到的角度连续偏斜地叠层。
下面，以转子铁芯为例子用图14、图15予以说明。
转子铁芯的情况下，以大致将(360°/(电机的齿槽数×自然数n))的自然数倍的角度作为一个周期的角度范围，在将该角度范围按叠层片数成比例分配的角度上再加上只错开一个周期的整数倍的角度部分的角度连续偏斜地叠层。
图14表示的是，将齿槽数设为“24”，自然数设为“1”所得到的(360°/(电机的齿槽数×自然数n))的自然数倍(＝1)为15°的角度作为一个周期的角度范围，在将该角度范围按规定数(此处为5等分)成比例分配的角度0°、3°、6°、9°、12°上加上只错开一个周期的整数倍的角度0°、15°、30°、0°、15°后的角度为0°、18°、36°、9°、27°，形成以这些角度回转的转子铁芯，使它们连续偏斜地叠层。
图15表示将这些转子铁芯连续偏斜地叠层时的齿槽效应转矩。图15A-图15E表示回转角度分别为0°、18°、36°、9°、27°的铁芯的齿槽效应转矩。
另外，对于定子铁芯也可以同样地进行，以大致将(360°/(电机的极数×自然数n))的自然数倍的角度作为一个周期的角度范围，以将该角度范围按叠层片数成比例分配的角度连续偏斜地叠层，或者可以在按比例分配的角度上再加上只错开一个周期的整数倍的角度部分的角度连续偏斜地叠层以形成定子铁芯。
下面，对由铁芯材料经冲裁制作铁芯的方式进行说明。
本发明利用冲裁方法形成轧制方向各自不同的多片铁芯。
使轧制方向各自不同地制作铁芯的第一种方式是将作为铁芯材料的电磁钢板的轧制材料相对于冲裁用金属模具回转一定角度进行冲裁。电机制造装置利用模具内的送料机构使铁芯材料回转，利用冲裁用金属模具形成使轧制方向错开一定角度的铁芯。
图16A及图16B是用于说明这种制作铁芯的第一种方式的图。图16A表示将铁芯材料的轧制方向与冲裁用金属模具在规定方向(规定角度)对准后，以冲裁用金属模具冲裁铁芯。图16A中，(a2)中的5A表示冲裁用金属模具。利用冲裁用金属模具5A冲裁铁芯1a后，图16B中，利用模具内的送料机构使铁芯材料回转规定角度后，以冲裁用金属模具冲裁铁芯从而使轧制方向不一致。图16B中，(b2)中的冲裁用金属模具5A’与冲裁用金属模具5A是同一个模具。电机制造装置具有在送料机构内使铁芯材料回转规定角度并进行冲裁的冲裁装置。
使轧制方向各自不同地制作铁芯的第二种方式是使冲裁用金属模具相对于作为铁芯材料的电磁钢板的轧制材料回转规定角度后进行冲裁。电机制造装置利用模具内的送进机构使冲裁用金属模具回转，利用冲裁用金属模具形成使轧制方向错开规定角度的铁芯。
图17A及图17B是用于说明制作铁芯的第二种方式的图。图17A表示的是，在将冲裁用金属模具与铁芯材料的轧制方向在规定方向(规定角度)对准后，用冲裁用金属模具冲裁铁芯。图17A中，(a2)中的5A表示冲裁用金属模具。利用冲裁用金属模具5A冲裁铁芯1A之后，在图17B中，利用模具内的送进机构使冲裁用金属模具回转规定角度，用冲裁用金属模具进行冲裁从而使轧制方向不一致。图17B中，(b2)中的冲裁用金属模具5A’与冲裁用金属模具5A是同一个模具。电机制造装置具有在送进机构内使金属模具回转规定角度后进行冲裁的冲裁装置。
使轧制方向各自不同地制作铁芯的第三种方式是准备多个相对于作为铁芯材料的电磁钢板的轧制材料角度各自不同的冲裁用金属模具，利用这多个金属模冲裁角度各自不同的铁芯。电机制造装置准备多个相对于轧制材料角度各自不同的冲裁用金属模具。
图18A及图18B是用于说明制作该铁芯的第三种方式的图。图18A表示的是，使冲裁用金属模具相对于铁芯材料的轧制方向在规定方向(规定角度)对准后，用冲裁用金属模具冲裁铁芯。图18A及图18B中，(a2)、(b2)中的5A及5B表示冲裁用金属模具。冲裁用金属模具5A和5B分别冲裁铁芯1a，形成与轧制方向只偏移规定角度部分的铁芯1a。
另外，在铁芯的制作中也可以做成将只偏移规定角度部分的一半的角度的铁芯组合的结构。
图19是制作具有偏移该规定角度部分的一半的角度的铁芯的第一方式，是将转子或定子的形状相对于轧制方向制作偏移规定角度部分的一半的模具，并将以该模具制作的铁芯和将其翻转的铁芯予以组合的例子。
图19中，具有相对于轧制方向使铁芯材料偏移规定角度部分的一半的角度的冲裁用金属模具。相对该冲裁用金属模具插入铁芯材料冲裁铁芯。图19中，5A表示冲裁用金属模具，只偏移规定角度部分的一半的角度形成，已冲裁的铁芯1a相对于轧制方向只偏移规定角度部分的一半的角度。
该叠层的铁芯的制作中，使多片铁芯的一片反转予以翻转组合。从而将叠层的铁芯的偏移角度部分做成规定的角度部分。
另外，图20是制作具有偏移该规定角度部分的一半的角度的铁芯的第二方式，相对于轧制方向使铁芯材料偏移规定角度部分的一半的角度进行冲裁，将用此法制得的铁芯与将其翻转的铁芯予以组合。
图20中，相对于铁芯材料的轧制方向使铁芯材料4a只偏移该规定角度部分的一半的角度进行铁芯的冲裁。图20中，不使冲裁用金属模具5A相对于轧制方向偏移角度配置，而使铁芯材料4a相对于轧制方向偏移角度插入进行铁芯的冲裁。冲裁得到的铁芯1a相对于轧制方向只偏移规定角度部分的一半的角度。
该叠层的铁芯的制作中，使多片铁芯的一片反转予以翻转组合。从而，叠层的铁芯的偏移角度部分做成规定的角度部分。
下面，对利用连续模冲裁转子铁芯和定子铁芯进行说明。连续模是在相对于作为冲裁用的材料的带材的送进方向设置多个工位，在各工位利用金属模具进行冲裁的模具。图19是说明利用现有的连续模进行转子铁芯和定子铁芯的冲裁的图。
图21中，在第一工位A配置用于冲裁转子铁芯的模具，在第二工位B配置用于冲裁定子铁芯的模具。利用该连续模，通过在第一工位A冲裁转子铁芯，在第二工位B冲裁定子铁芯，可依次制作转子铁芯和定子铁芯。就整个模具看，则以一次冲裁同时制作一片转子铁芯和定子铁芯。因此，与分别冲裁转子铁芯和定子铁芯的情况相比，每单位时间制作的铁芯数增加一倍。此外，在电磁钢板的带材4上设置导孔6，可用于定位。
此外，在上述说明中虽做成分别以一个工位制作转子铁芯及定子铁芯，但也可以按铁芯的各部分设置工位来构成多个工位。例如，对于转子铁芯，以冲轴孔的工序构成1个工位，以冲磁铁孔的工序构成1个工位，以冲裁转子外形的工序构成1个工位。另外，对于定子铁芯，以冲裁定子内形构成1个工位，以冲切齿槽的工序构成一个工位，以冲定子固定孔构成1个工位，以冲裁定子外形的工序构成1个工位。
下面，对将本发明应用于上述的连续模的例子进行说明。
图22是用于说明连续模的应用例子图。在该应用例子中，沿着电磁钢板的带材4的移动方向设置了A、B、C三个工位。在第1工位A设置冲裁回转0°的转子铁芯的模具，在第2工位B设置冲裁回转了7.5°的转子铁芯的模具，在第3工位C设置冲裁定子铁芯的模具。
带材4插入进级模并以工位间的宽度的步距送进。利用连续模的冲裁分两个阶段进行。在第1阶段，在第1工位A冲裁回转0°的转子铁芯，在第2工位B不进行转子铁芯的冲裁，在第3工位C冲裁定子铁芯。
在第2阶段，在第1工位A不进行转子铁芯的冲裁，在第2工位B冲裁回转了7.5°的转子铁芯，在第3工位C冲裁定子铁芯。这样，就制成了回转了7.5°的转子铁芯和定子铁芯。此外，在第1阶段和第2阶段，都可利用未图示的控制装置来控制无论在哪一个工位是进行还是不进行冲裁动作。
利用上述连续模，可以依次制造相对于带材的轧制方向回转0°的转子铁芯和回转了7.5°的转子铁芯和定子铁芯。通过将已制得的转子铁芯排列叠层并将定子铁芯叠层可制得电机的铁芯。
若采用上述的连续模的应用例子，虽增加了模具的工位数，但按单位时间制得的铁芯数可与现有技术相同，在保持原有生产率的情况下可制作与压制方向具有不同角度的转子铁芯。
下面，用图21对有关转子铁芯和定子铁芯，将具有分层错开的转子铁芯和回转了轧制方向的定子铁芯予以组合构成电机的例子进行说明。
图23表示具有8极24齿槽的电机的例子。就8极24齿槽而言，根据铁芯形状的对称性，则在旋转1周中产生包含24次(周期为15°)的齿槽效应转矩成分。因此，通过回转转子铁芯的外形使分层错开7.5°可降低含24次成分的齿槽效应转矩。
这时，为了降低因磁各向异性在旋转1周中以8个周期产生的齿槽效应转矩成分，使定子铁芯相对于轧制方向回转。该定子铁芯的回转角度，相对于8个周期的回转角度虽为22.5°，但减去利用转子铁芯的形状回转的回转部分，相对于压制方向的回转为15°。因此，可降低源于铁芯形状的24次齿槽效应转矩成分和源于磁各向异性的8次齿槽效应转矩成分两者。另外，除了转子铁芯的分层错开外，还可应用偏斜地叠层。
这样一来，可以降低因转子形状、定子形状，模具精度等以形状作为主要原因的齿槽效应转矩的同时，还可降低以磁各向异性为主要原因的齿槽效应转矩。
在上述的说明中，虽然是就以(360°/(电机的极数×自然数n×2))的奇数倍，或者(360°/(电机的齿槽数×自然数n×2))的奇数倍决定叠层的铁芯的角度的一种角度进行说明，表示对在旋转1周中所产生的齿槽效应转矩只降低一种的次数成分的例子，但本发明也可以做成对旋转1周中所产生的齿槽效应转矩降低多种次数成分的结构。
例如，在降低在旋转1周中产生16次(电机的极数为8，自然数为2)齿槽效应转矩成分时，由上述角度式叠层的铁芯的角度为11.25°的奇数倍。而在降低在旋转1周中产生24次(电机的极数为8，自然数为3)齿槽效应转矩成分时，由上述角度式叠层的铁芯的角度为7.5°的奇数倍。由上述说明，通过分别做成11.25°的奇数倍的角度或7.5°的奇数倍的角度，则可降低每旋转1周16次的齿槽效应转矩成分或每旋转1周24次的齿槽效应转矩成分。
此处，当求与11.25°的奇数倍的角度和7.5°的奇数倍的角度相近的角度时，例如分别为33.75°和37.5°。因此，通过设定与这两个角度相近的角度，例如36°左右的角度，则可得到与由上述角度式求得的角度的奇数倍的角度基本相近的角度。
因此，本发明通过在由上述角度式决定的角度的奇数倍的角度中，设定包含一些角度范围的角度，则其结构可对在旋转1周中产生的齿槽效应转矩降低多种的次数成分。
另外，本发明的叠层铁芯的回转角度大致是(360°/(电机的极数×自然数n×2))的奇数倍的角度或大致是(360°/(电机的齿槽数×自然数n×2))的奇数倍的角度；是在(360°/(电机的极数×自然数n×2))的奇数倍的角度或(360°/(电机的齿槽数×自然数n×2))的奇数倍的角度中包含角度范围的角度。
该角度范围如上所述，除了用于与在旋转1周中所产生的齿槽效应转矩的多种的次数成分相对应的角度范围外，还包括根据实际的磁特性分布，对由上述公式决定的角度加宽一定角度的角度并能起到规定的降低齿槽效应转矩的效果的角度范围。
因此，本发明的叠层铁芯的回转角度是在用上述公式决定的角度中包含能起到规定的降低齿槽效应转矩的效果的一些角度范围。
另外，在进行连续偏斜时也是同样的。在上述说明中，虽说明的是将叠层的铁芯的角度以(360°/(电机的极数×自然数n))的自然数倍的角度范围或(360°/(电机的齿槽数×自然数n))的自然数倍的角度范围进行连续的偏斜，表示的是对在旋转1周中所产生的齿槽效应转矩只降低一种的次数成分的例子，但本发明也可以做成对在旋转1周中所产生的齿槽效应转矩降低多种的次数成分的结构。
例如，在降低在旋转1周中产生16次(电机的极数为8，自然数为2)齿槽效应转矩成分时，上述角度范围为22.5°。而在降低在旋转1周中产生24次(电机的极数为8，自然数为3)齿槽效应转矩成分时，上述角度范围为15°。由上述说明可见，通过取22.5°的自然数倍的角度范围每旋转1周可降低16次齿槽效应转矩成分；通过取15°的自然数倍的角度每旋转1周可降低24次齿槽效应转矩成分。
在此，当求与22.5°的自然数倍的角度和15°的自然数倍的角度相近的角度时，则例如分别为45°和45°。因此，这时两者的角度虽得到相等的值，但一般不能得到一致的角度，通过设定两者角度附近的角度，则可设定与由上述角度式得到的角度范围的自然数倍的角度基本相近的角度。
因此，本发明通过设定在由上述角度式决定的角度范围的角度中包含一定角度范围的角度，则可做成对在旋转1周中所产生的齿槽效应转矩降低多种的次数成分的结构。
另外，本发明的叠层铁芯的连续偏斜的角度范围是大致(360°/(电机的齿槽数×自然数n))的自然数倍的角度或(360°/(电机的极数×自然数n))的自然数倍的角度；是在(360°/(电机的极数×自然数n))的自然数倍的角度或(360°/(电机的齿槽数×自然数n))的自然数倍的角度中包含角度范围的角度。
该角度范围如上所述，除了用于与在旋转1周中产生的齿槽效应转矩的多种的次数成分相对应的角度范围外，也可以是根据实际的磁特性的分布，相对于由上述公式决定的角度包含加宽了一定角度的角度中能起到规定的降低齿槽效应转矩效果的角度范围的角度。
因此，本发明的叠层铁芯的回转角度是在由上述公式决定的角度中包含能起到降低齿槽效应转矩的效果的一定的角度范围的角度。
另外，磁各向异性的主要原因是电磁钢板的结晶方向。结晶方向之一(易磁化方向)通常与轧制方向一致。
上述的本发明的各种构成也可以适用于考虑了该电磁钢板的结晶方向的结构。例如，通过将结晶方向回转规定角度制造的电磁钢板与为回转的电磁钢板予以组合，与使用相同类型的相比，可降低源于电磁钢板的结晶方向的磁各向异性。另外，通过将其规定的角度做成现有的一半的角度，将表面在外的铁芯和翻转的里面在外的铁芯予以组合，则能组合成偏离规定角度的铁芯，形成偏离规定角度的铁芯。
在以连续模制作铁芯时，为了降低源于磁各向异性的齿槽效应转矩而只使模具回转规定角度时，通常必须成倍个数的工位，工位个数的增加使连续模的整个长度增长，用一般的压机就不能冲裁铁芯。因此，若将模具不需要的回转的工位共用则可减少工位数。
例如，在图1的例子中，按重复性的大小齿槽是24次，轴孔为无限大。有关齿槽从形状的重复性考虑能以360/24的自然数倍的角度(15、30、45、-----，345、360度)回转叠层。在该角度和抵消磁各向异性的规定的角度(例如，360/8极/n＝4/2的奇数倍(5.625，16.875，-----)中相近似的是15度和16.875度。总之，若使齿槽回转15度，则大致与偏移的规定的角度相等。这时，可用相同的模具冲裁齿槽，通过将回转15度的齿槽(铁芯)与0度原状的齿槽(铁芯)叠层，可作为针对磁各向异性的措施。同样可认为轴孔的重复数是无限大的。
在图1的例子中，重复性小的形状是定子的外形为8次，连接杆孔为4次。这时，对于定子的外形取360/8自然数倍的角度(45、90，-----，360度)，则不能获得与抵消磁各向异性的角度相近的角度。因此，对于重复性小的形状则准备两个工位作为针对磁各向异性的措施。
另外，在连续模中冲裁一片铁芯后，将数片铁芯汇集成一个并叠层为块状。在这种情况下，通常的铁芯和回转规定角度的铁芯由于不能做成外形形状一致的铁芯，因而还增加用于对齐连接杆位置或外形而使铁芯回转的工位。此外，其角度与上述的角度是反向的。
本发明的技术可应用于电动机及发电机等回转电机。

Claims (14)

1.一种电机，具有将由电磁钢板的轧制材料构成的多片铁芯叠层形成的叠层铁芯，其特征在于：上述叠层铁芯以至少一片铁芯作为叠层单位，另外，上述铁芯是定子铁芯及转子铁芯；
上述定子铁芯以其轧制方向为基准，使每个叠层单位以大致“360°/(电机的极数×n×2)，其中n为自然数”的奇数倍的角度回转并叠层；上述转子铁芯以其轧制方向为基准，使每个叠层单位以大致“360°/(电机的齿槽数×n×2)，其中n为自然数”的奇数倍的角度回转并叠层。
2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于：
按照使上述“360°/(电机的极数×n×2)，其中n为自然数”的“电机的极数×n，其中n为自然数”与电机的齿槽数相等或相近的方式选择上述n的值；
按照使上述“360°/(电机的齿槽数×n×2)，其中n为自然数”的“电机的齿槽数×n，其中n为自然数”与电机的极数相等或相近的方式选择上述n的值。
3.一种电机，具有将由电磁钢板的轧制材料构成的多片铁芯叠层形成的叠层铁芯，其特征在于：上述叠层铁芯以至少一片铁芯作为叠层单位，另外，上述铁芯是定子铁芯及转子铁芯；
上述定子铁芯以其轧制方向为基准，使每个叠层单位以大致“360°/(电机的极数×n)，其中n为自然数”的自然数倍的角度作为一个周期的角度范围，以按叠层片数成比例地分配该角度范围的角度，或在上述成比例地分配的角度上再加上只错开了上述一个周期的整数倍的角度的角度所得到的角度连续地倾斜并叠层；而且，
上述转子铁芯以其轧制方向为基准，使每个叠层单位以大致“360°/(电机的齿槽数×n)，其中n为自然数”的自然数倍的角度作为一个周期的角度范围，以按叠层片数成比例地分配该角度范围的角度，或在上述成比例地分配的角度上再加上只错开了上述一个周期的整数倍的角度的角度所得到的角度连续地倾斜并叠层。
4.根据权利要求3所述的电机，其特征在于：
按照使上述“360°/(电机的极数×n)，其中n为自然数”的“电机的极数×n，其中n为自然数”与电机的齿槽数相等或相近的方式选择上述n的值；
按照使上述“360°/(电机的齿槽数×n)，其中n为自然数”的“电机的齿槽数×n，其中n为自然数”与电机的极数相等或相近的方式选择上述n的值。
5.一种电机，具有将由电磁钢板的轧制材料构成的多片铁芯叠层形成的叠层铁芯，其特征在于：上述叠层铁芯以至少一片铁芯作为叠层单位，另外，上述铁芯是定子铁芯及转子铁芯；
上述定子铁芯以上述铁芯的轧制方向为基准，使每个叠层单位以角度差在规定角度内的角度旋转并叠层，其中该等角度差是相对于由至少“n1，n2，……，其中n1，n2为自然数”得到的“360°/(电机的极数×(n1，n2，……)×2)，其中n1，n2为自然数”的奇数倍的角度的角度差；
上述转子铁芯以上述铁芯的轧制方向为基准，使每个叠层单位以角度差在规定角度内的角度旋转并叠层，其中该等角度差是相对于由至少“m1，m2，……，其中m1，m2为自然数”得到的“360°/(电机的齿槽数×(m1，m2，……)×2)，其中m1，m2为自然数”的奇数倍的角度的角度差。
6.根据权利要求5所述的种电机，其特征在于：
按照使上述“360°/(电机的极数×(n1，n2)×2)，其中n1，n2为自然数”的“电机的极数×(n1，n2)，其中n1，n2为自然数”与电机的齿槽数相等或相近的方式选择上述n1及n2的值；
按照使上述“360°/(电机的齿槽数×(m1，m2)×2)，其中m 1，m2为自然数”的“电机的齿槽数×(m1，m2)，其中m1，m2为自然数”与电机的极数相等或相近的方式选择上述m1及m2的值。
7.一种电机，具有将由电磁钢板的轧制材料构成的多片铁芯叠层形成的叠层铁芯，其特征在于：上述叠层铁芯以至少一片铁芯作为叠层单位，另外，上述铁芯是定子铁芯及转子铁芯；
上述定子铁芯以上述铁芯的轧制方向为基准，使每个叠层单位以按叠层片数成比例地分配一个周期的角度范围的角度连续地倾斜并叠层，该一个周期的角度范围是角度差在规定角度范围内的角度，其中该角度差是相对于由至少“n1，n2，……，其中n1，n2为自然数”得到的“360°/(电机的极数×(n1，n2，……))，其中n1，n2为自然数”的自然数倍的角度的角度差，或使每个叠层单位以在上述成比例地分配的角度上再加上只错开了上述一个周期的整数倍的角度部分的角度所得到的角度连续地倾斜并叠层；而且，
上述转子铁芯以上述铁芯的轧制方向为基准，使每个叠层单位以按叠层片数成比例地分配一个周期的角度范围的角度连续地倾斜并叠层，该一个周期的角度范围是角度差在规定角度范围内的角度，其中该角度差是相对于由至少“m1，m2，……，其中m1，m2为自然数”得到的“360°/(电机的齿槽数×(m1，m2，……))，其中m1，m2为自然数”的自然数倍的角度的角度差，或使每个叠层单位以在上述成比例地分配的角度上再加上只错开了上述一个周期的整数倍的角度部分的角度所得到的角度连续地倾斜并叠层。
8.根据权利要求7所述的电机，其特征在于：
按照使上述“360°/(电机的极数×(n1，n2))，其中n1，n2为自然数”的“电机的极数×(n1，n2)，其中n1，n2为自然数”与电机的齿槽数相等或相近的方式选择上述n1及n2的值；
而按照使上述“360°/(电机的齿槽数×(m1，m2))，其中m1，m2为自然数”的“电机的齿槽数×(m1，m2)，其中m1，m2为自然数”与电机的极数相等或相近的方式选择上述m1及m2的值。
9.据权利要求1-8中任何一项所述的种电机，其特征在于：
上述转子铁芯的每个叠层的回转角度为只减去了上述铁芯的形状回转的回转角度或利用其它的手段使该铁芯偏移的角度的角度；或者
上述定子铁芯的每个叠层的回转角度为只减去了上述铁芯的形状回转的回转角度或利用其它的手段使该铁芯偏移的角度的角度。
10.一种电机的制造装置，用于制造具有叠层铁芯的电机，其特征在于：具备带冲裁模具的冲裁机构，上述冲裁机构以铁芯的轧制方向为基准，使电磁钢板的轧制材料相对于冲裁用金属模具，或者使冲裁用金属模具相对于电磁钢板的轧制材料回转以下(1)(5)中任何一个角度，通过对轧制材料进行冲裁，形成轧制方向不同的多片铁芯：
(1)大致“360°/(电机的极数×n×2)，其中n为自然数”的奇数倍的角度1，及/或大致“360°/(电机的齿槽数×n×2)，其中n为自然数”的奇数倍的角度2；
(2)在上述(1)中，选定该n的值时使给予角度1的“电机的极数×n，其中n为自然数”等于或接近于电机的齿槽数所决定的角度1，及/或选定该n的值时使给予角度2的“电机的齿槽数×n，其中n为自然数”等于或接近于电机的极数所决定的角度2；
(3)角度差在规定范围内的角度1，其中该等角度差是相对于由至少“n1，n2，……，其中n1，n2为自然数”得到的“360°/(电机的极数×(n1，n2，……)×2)，其中n1，n2为自然数”的奇数倍的角度的角度差；及/或角度差在规定范围内的角度2，其中该等角度差是相对于由至少“m1，m2，……，其中m1，m2为自然数”得到的“360°/(电机的齿槽数×(m1，m2，……)×2)，其中m1，m2为自然数”的奇数倍的角度的角度差；
(4)上述(3)中，选定这些n1及n2的值时使给予角度1的“电机的极数×(n1、n2)，其中n1，n2为自然数”等于或接近于电机的齿槽数所决定的角度1，及/或选定该m1及m2的值时使给予角度2的“电机的齿槽数×(m1、m2)，其中m1，m2为自然数”等于或接近于电机的极数所决定的角度2；
(5)在上述(1)-(4)的各项中，使角度1只偏移从该角度1减去角度2和利用其它手段得到的角度3之差时的角度1′，及/或使角度2只偏移从该角度2减去角度1和利用其它手段得到的角度3之差时的角度2′。
11.一种电机的制造装置，用于制造具有叠层铁芯的电机，其特征在于：具备带冲裁模具的冲裁机构，上述冲裁机构以铁芯的轧制方向为基准，以以下(1)-(5)中任何一个角度作为一个周期的角度范围，以按叠层片数成比例地分配该角度范围的角度，或在上述成比例地分配的角度上再加上只错开了上述一个周期的角度的整数倍的角度的角度，通过使电磁钢板的轧制材料相对于冲裁用金属模具，或冲裁用金属模具相对于电磁钢板的轧制材料连续地倾斜并冲裁轧制材料，从而形成轧制方向不同的多片铁芯：
(1)大致“360°/(电机的极数×n)，其中n为自然数”的自然数倍的角度1，及/或大致“360°/(电机的齿槽数×n)，其中n为自然数”的自然数倍的角度2；
(2)在上述(1)中，选定该n的值时使给予角度1的“电机的极数×n，其中n为自然数”等于或接近于电机的齿槽数所决定的角度1，及/或选定该n的值时使给予角度2的“电机的齿槽数×n，其中n为自然数”等于或接近于电机的极数所决定的角度2；
(3)角度差在规定范围内的角度1，其中该等角度差是相对于由至少“n1，n2，……，其中n1，n2为自然数”得到的“360°/(电机的极数×(n1，n2，……))，其中n1，n2为自然数”的自然数倍的角度的角度差；及/或角度差在规定范围内的角度2，其中该等角度差是相对于由至少“m1，m2，……，其中m1，m2为自然数”得到的“360°/(电机的齿槽数×(m1，m2，……))，其中m1，m2为自然数”的自然数倍的角度的角度差；
(4)上述(3)中，选定这些n1及n2的值时使给予角度1的“电机的极数×(n1、n2)，其中n1，n2为自然数”等于或接近于电机的齿槽数所决定的角度1，及/或选定该m1及m2的值时使给予角度2的“电机的齿槽数×(m1、m2)，其中m1，m2为自然数”等于或接近于电机的极数所决定的角度2；
(5)在上述(1)-(4)的各项中，使角度1只偏移从该角度1减去角度2和利用其它手段得到的角度3之差时的角度1′，及/或使角度2只偏移从该角度2减去角度1和利用其它手段得到的角度3之差时的角度2。
12.根据权利要求10或11所述的电机的制造装置，其特征在于：上述冲裁用金属模具是连续模，该模具有使用偏移了上述规定的角度的模具的多个工位，及/或使用不利用上述规定角度的模具的共用工位。
13.根据权利要求12所述的电机的制造装置，其特征在于：上述连续模相对于每一转重复次数比较小的形状具有冲裁两种铁芯的工位；及/或相对于每一转重复次数比较大的形状具有冲裁一种铁芯的工位。
14.根据权利要求12所述的电机的制造装置，其特征在于：上述连续模在含有偏移上述规定角度的工位时，具有使铁芯回转排列的工位。
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