CN204481660U - 马达 - Google Patents

Abstract

一种马达，其中定子的突极的数量为十二个且形成于转子的外周面的磁极的数量为十极，所述马达不仅能够形成有效的磁路而且能够降低齿槽转矩。在该马达中，配置于转子(2)的径向外侧的定子(3)包括具有朝向径向内侧突出的十二个突极(13a)的定子铁芯(13)，转子包括以在圆周方向上相邻的方式配置并且与突极的末端面(13e)隔着空隙对置的多个永磁铁(8)，转子的外周面的磁极数为十极。末端面形成为由平滑的连接面构成的凹曲面状，与末端面对置的永磁铁的对置面(8b)形成为凸曲面状。在该马达中，所有永磁铁的对置面的一部分所接触的假想圆(VC1)的半径R1与对置面(8b)的曲率半径R2之比R2/R1为0.4至0.55。

Description

马达

技术领域

本实用新型涉及一种具有转子以及配置于转子的径向外侧的定子的马达。

背景技术

以往，公知有一种包括具有永磁铁的转子和配置于转子的径向外侧的定子的永磁铁型马达(例如，参照专利文献1)。在专利文献1记载的马达中，定子具有定子铁芯和驱动用线圈，所述定子铁芯具有朝向径向内侧突出的九个突极，所述驱动用线圈卷绕于突极。并且，转子具有旋转轴和固定于旋转轴的外周面的六个永磁铁。六个永磁铁以在转子的圆周方向上彼此相邻的方式固定于旋转轴的外周面，通过六个永磁铁形成于转子的外周面的磁极的数量为六极。该六个永磁铁与突极的末端面在径向上隔着空隙对置。

并且，在专利文献1记载的马达中，在突极的末端面形成有朝向径向外侧凹陷的辅助槽。具体地说，以将形成为凹曲面状的突极的末端面沿周向等角度分割的方式在突极的末端面形成有辅助槽。在专利文献1记载的马达中，能够通过形成于突极的末端面的辅助槽的作用降低齿槽转矩。

专利文献1：日本特开2007-189830号公报

如上所述，在专利文献1记载的马达中，能够通过形成于突极的末端面的辅助槽的作用降低齿槽转矩。然而，在该马达中，由于在突极的末端面形成有辅助槽，突极的末端面与永磁铁的对置面积减少了相当于辅助槽的量，因此难以使磁力线在突极的末端面有效地通过。也就是说，在该马达中，难以形成有效的磁路。

实用新型内容

因此，本实用新型的课题是提供一种马达，其中形成于定子的突极的数量为十二个且形成于转子的外周面的磁极的数量为十极，所述马达不仅能够形成有效的磁路而且能够降低齿槽转矩。

为了解决上述问题，本申请的发明人进行了各种研究。具体地说，本申请的发明人为了形成有效的磁路，在将突极的末端面形成为由平滑的连接面构成的凹曲面状的基础上，进行了各种研究。特别是本申请的发明人以与突极的末端面对置的永磁铁的对置面的曲率与转子的外径之间的关系为着眼点进行了各种研究。其结果是，本申请的发明人了解到：在突极的数量为十二个且转子的外周面的磁极的数量为十极的马达中，即使突极的末端面为由平滑的连接面构成的凹曲面状，只要永磁铁的对置面的曲率与转子的外径满足指定的关系，就能够降低齿槽转矩。

基于上述新的结论，本实用新型的马达包括：转子；以及定子，其配置于转子的径向外侧，定子包括：定子铁芯，其具有朝向径向内侧突出的多个突极；以及驱动用线圈，其卷绕于突极，转子包括多个永磁铁，所述多个永磁铁以在转子的圆周方向上相邻的方式配置，并且与突极的末端面隔着空隙对置，定子铁芯所具有的突极的数量为十二个，通过多个永磁铁形成于转子的外周面的磁极的数量为十极，突极的末端面形成为由平滑的连接面构成的凹曲面状，永磁铁的与突极的末端面对置的对置面形成为从转子的轴向观察时的形状为圆弧状的凸曲面状，若将从轴向观察时所有永磁铁的对置面的一部分所接触的假想圆的半径设为R1，将从轴向观察时永磁铁的对置面的曲率半径设为R2，则R2/R1为0.4至0.55。

在本实用新型的马达中，突极的末端面形成为由平滑的连接面构成的凹曲面状。因此，在本实用新型中，能够确保突极的末端面与永磁铁的对置面积，从而能够使磁力线在突极的末端面有效地通过。因此，在本实用新型中，能够形成有效的磁路。并且，在本实用新型中，若将从轴向观察时所有永磁铁的对置面的一部分所接触的假想圆的半径设为R1，将从轴向观察时永磁铁的对置面的曲率半径设为R2，则R2/R1为0.4至0.55，因此，在形成于定子的突极的数量为十二个且形成于转子的外周面的磁极的数量为十极的马达中，能够降低齿槽转矩。

在本实用新型中，优选R2/R1为0.43至0.45。若以这种方式构成，则能够有效地降低马达的齿槽转矩。并且，在这种情况下，更加优选R2/R1为0.443。若以这种方式构成，则能够更加有效地降低马达的齿槽转矩。

并且，在这种情况下，例如R1为40.65mm，R2为18mm。并且，在这种情况下，例如从轴向观察时的突极的末端面的形状为与假想圆的同心圆即第二假想圆接触的圆弧状，第二假想圆的半径为41.6mm。在这样构成的马达中，能够更加有效地降低马达的齿槽转矩。

并且，在本实用新型中，优选所述末端面与所述对置面的最小间隙为0.95mm。在这样构成的马达中，能够更加有效地降低马达的齿槽转矩。

并且，优选外周部的径向的外侧面的曲率中心与所述定子的中心一致，所述外周部构成所述定子铁芯的外周侧部分，所述外侧面的曲率半径为61mm。在这样构成的马达中，能够更加有效地降低马达的齿槽转矩。

并且，优选所述转子包括旋转轴和固定于所述旋转轴的外周面的层叠铁芯，所述永磁铁固定于所述层叠铁芯的外周面，在所述永磁铁形成有固定面，所述固定面配置于径向内侧并且固定于所述层叠铁芯，所述固定面的曲率半径为37.45mm。在这样构成的马达中，能够更加有效地降低马达的齿槽转矩。

并且，优选所述对置面的曲率中心从所述定子的中心朝向径向外侧偏离22.65mm。在这样构成的马达中，能够更加有效地降低马达的齿槽转矩。

如上所述，在本实用新型中，在形成于定子的突极的数量为十二个且形成于转子的外周面的磁极的数量为十极的马达中，不仅能够形成有效的磁路而且能够降低齿槽转矩。

附图说明

图1是本实用新型的实施方式所涉及的马达的剖视图。

图2是从图1中的E-E方向表示的转子以及定子的图。

图3是图2所示的永磁铁以及分割铁芯的俯视图。

图4是表示马达的齿槽转矩的模拟结果的图表。

图5是表示马达的齿槽转矩的模拟结果的图表。

图6是将图4、图5所示的模拟结果总结的图表。

(符号说明)

1    马达

2    转子

3    定子

8    永磁铁

8b   对置面

13   定子铁芯

13a  突极

13e  末端面

14   驱动用线圈

VC1  假想圆

VC2  第二假想圆

具体实施方式

以下，参照附图对本实用新型的实施方式进行说明。

(马达的整体结构)

图1是本实用新型的实施方式所涉及的马达1的剖视图。图2是从图1中的E-E方向表示的转子2以及定子3的图。图3是图2所示的永磁铁8以及分割铁芯15的俯视图。

本方式的马达1为内转子型马达，马达1的外径为大约130mm。并且，马达1的容量为850W至2kW。如图1所示，该马达1包括转子2、配置于转子2的外周侧(径向外侧)的定子3以及马达壳体4。另外，在以下说明中，将马达1的径向(即，转子2的径向以及定子3的径向)作为“径向”，将马达1的圆周方向(即，转子2的圆周方向以及定子3的圆周方向)作为“圆周方向”，将马达1的轴向(即，转子2的轴向以及定子3的轴向)作为“轴向”。

转子2包括旋转轴6、固定于旋转轴6的外周面的层叠铁芯7以及固定于层叠铁芯7的外周面的多个永磁铁8。本方式的转子2具有十个永磁铁8。旋转轴6被固定于马达壳体4的轴承9、10支承为能够旋转。层叠铁芯7通过层叠多张磁性板形成。并且，层叠铁芯7形成为圆筒状。该层叠铁芯7通过例如热压配合而固定于旋转轴6的外周面。

永磁铁8例如为钕磁铁等磁通密度高并且具有非常强的磁力的磁铁。在永磁铁8形成有固定面8a和对置面8b，所述固定面8a配置于径向内侧并且固定于层叠铁芯7，所述对置面8b配置于径向外侧并且与后述突极13a的末端面13e对置。固定面8a形成为从轴向观察时的形状为圆弧状的凹曲面状，对置面8b形成为从轴向观察时的形状为圆弧状的凸曲面状。并且，如图3所示，从轴向观察时，永磁铁8形成为固定面8a的曲率半径R10比对置面8b的曲率半径R2大的大致新月状。在本方式中，以固定面8a的磁极与对置面8b的磁极为不同的磁极的方式将永磁铁8磁化。

永磁铁8以在圆周方向上相邻并且在圆周方向上隔着大致恒定的间距的方式固定于层叠铁芯7的外周面，通过十个永磁铁8形成于转子2的外周面的磁极的数量为十极。并且，永磁铁8通过粘接固定于层叠铁芯7的外周面。也就是说，永磁铁8的固定面8a通过粘接固定于层叠铁芯7的外周面。如图3所示，在层叠铁芯7的外周面，配置于在圆周方向上相邻的永磁铁8之间的突起7a以朝向径向外侧突出的方式形成。在圆周方向上，永磁铁8的端面与突起7a接触，永磁铁8通过突起7a在圆周方向上定位。

另外，永磁铁8既可由沿轴向分割的多个磁铁片构成，也可由一个磁铁片构成。并且，也可不在层叠铁芯7的外周面形成突起7a。在这种情况下，例如以在圆周方向上相邻的永磁铁8之间形成有间隙的方式将十个永磁铁8固定于层叠铁芯7的外周面。并且，也可以在圆周方向上相邻的永磁铁8之间相互接触的方式将十个永磁铁8固定于层叠铁芯7的外周面。在这种情况下，永磁铁8的圆周方向上的宽度稍微变宽。

定子3包括具有多个突极13a的定子铁芯13和分别卷绕于多个突极13a的驱动用线圈14。如图2所示，定子铁芯13除了具有多个突极13a以外，还具有构成定子铁芯13的外周侧部分的外周部13b。外周部13b形成为环状。具体地说，外周部13b形成为大致圆筒状，多个突极13a以从外周部13b朝向径向内侧突出的方式形成。并且，多个突极13a在圆周方向上隔着大致恒定的间隔配置。本方式的定子铁芯13具有十二个突极13a。

突极13a由基端(径向外侧端)与外周部13b相连的主体部13c和与主体部13c的末端(径向内端侧)相连的末端部13d构成。从轴向观察时的主体部13c的宽度(与突极13a的突出方向正交的方向的宽度)大致恒定。从轴向观察时，末端部13d形成为比主体部13c朝向圆周方向的两侧扩展的大致圆弧状。突极13a的末端面(即末端部13d的末端面)13e形成为从轴向观察时的形状为圆弧状的凹曲面状。具体地说，如图3所示，末端面13e形成为由平滑的连接面构成的凹曲面状。末端面13e与永磁铁8的对置面8b在径向上隔着空隙对置。

并且，定子铁芯13由能够在圆周方向上按每一个突极13a分割的多个分割铁芯15而构成。也就是说，定子铁芯13由在圆周方向上组合为一体的多个分割铁芯15构成。分割铁芯15为通过层叠多张磁性板而形成的层叠铁芯。如图3所示，该分割铁芯15包括突极13a和构成外周部13b的一部分的分割外周部15a。分割铁芯15的表面除了一部分以外都被绝缘部件16覆盖。在本方式中，通过嵌件模制在分割铁芯15的表面形成绝缘部件16。另外，在图2中，省略了绝缘件16的图示。

分割外周部15a形成为从轴向观察时的形状为大致圆弧状。分割外周部15a的圆周方向的宽度比突极13a的主体部13c的圆周方向的宽度宽。在分割外周部15a的圆周方向的一侧的端面15b形成有凸部15c，所述凸部15c用于进行在圆周方向的一侧与相邻的分割铁芯15的定位，在分割外周部15a的圆周方向的另一侧的端面15d形成有凹部15e，所述凹部15e用于进行在圆周方向的另一侧与相邻的分割铁芯15的定位。

驱动用线圈14隔着绝缘部件16卷绕于突极13a的主体部13c。并且，驱动用线圈14卷绕于每一个突极13a。该驱动用线圈14以构成驱动用线圈14的导线重叠的方式在径向上多次折回地卷绕于主体部13c。并且，本方式的马达1为三相马达，卷绕于每一个突极13a的驱动用线圈14通过Y形接线连接。

表面被绝缘部件16覆盖的多个分割铁芯15在卷绕有驱动用线圈14后，以沿圆周方向组合的状态热压配合于形成为大致圆筒状的筒状部件21的内周侧而一体化(参照图1)。也就是说，多个分割铁芯15热压配合于配置在分割铁芯15的径向外周侧的筒状部件21的内周侧而一体化。另外，本方式的筒状部件21不仅构成定子3的一部分，而且还构成马达壳体4的侧面。

(永磁铁以及定子铁芯的具体结构)

从轴向观察时，永磁铁8的固定面8a的曲率中心与定子3的中心C1大致一致。另一方面，从轴向观察时，如图3所示，永磁铁8的对置面8b的曲率中心C2从定子3的中心C1朝向径向外侧偏离距离L。并且，从轴向观察时，十个永磁铁8(即所有的永磁铁8)的对置面8b的一部分与假想圆VC1接触。具体地说，从轴向观察时，所有的对置面8b的中心从内周侧与假想圆VC1接触。假想圆VC1的中心与定子3的中心C1大致一致。

在本方式中，从轴向观察时的假想圆VC1的半径R1(参照图3)与轴向观察时的永磁铁8的对置面8b的曲率半径R2(参照图3)之比，即R2/R1为0.4至0.55。具体地说，R2/R1为0.43至0.45。更加具体地说，在本方式中，R1为40.65mm，R2为18mm，R2/R1为0.443。并且，在本方式中，固定面8a的曲率半径R10(参照图3)为37.45mm。也就是说，层叠铁芯7的外周面半径为37.45mm。并且，距离L为22.65mm，永磁铁8的圆周方向的宽度为21.2mm。

如图2所示，从轴向观察时，通过十二个突极13a的末端面13e形成以定子3的中心C1为中心的圆。也就是说，从轴向观察时的末端面13e的形状为与假想圆VC1的同心圆即第二假想圆VC2(参照图3)接触的圆弧状。在本方式中，第二假想圆VC2的半径R11(参照图3)为41.6mm。也就是说，突极13a的末端面13e与永磁铁8的对置面8b在径向上的最小间隙G(参照图3)在设计上为0.95mm。外周部13b的径向的外侧面(即分割外周部15a的径向的外侧面)的曲率中心与定子3的中心C1一致。在本方式中，外周部13b的径向的外侧面的曲率半径R12(参照图3)为61mm。

(齿槽转矩的模拟)

图4、图5为表示马达1的齿槽转矩的模拟结果的图表。图6为将图4、图5所示的模拟结果总结的图表。

在半径R1为40.65mm的马达1中，使曲率半径R2变化时，进行齿槽转矩的模拟。具体地说，在将曲率半径R2设定为14mm、16mm、18mm、20mm、22.5mm以及25mm时，进行马达1的齿槽转矩的模拟。以下说明该模拟结果。

另外，在该模拟中，除了曲率半径R2以外其他条件不变。并且，在该模拟中，将曲率半径R10设定为37.45mm，将半径R11设定为41.6mm，将曲率半径R12设定为61mm，将距离L设定为22.65mm，将永磁铁8的圆周方向的宽度设定为21.2mm。并且，在该模拟中，转子2每旋转指定角度，便计算出马达1的齿槽转矩。

图4表示在曲率半径R2为14mm、16mm、18mm时的齿槽转矩的模拟结果，图5表示曲率半径R2为20mm、22.5mm以及25mm时的齿槽转矩的模拟结果。并且，根据模拟结果，将图4、图5所示的齿槽转矩的峰值和谷值的差的最大值的1/2的值和R2/R1的关系进行总结，得出图6所示的图表。

另外，曲率半径R2为14mm时的R2/R1为0.344，曲率半径R2为16mm时的R2/R1为0.394，曲率半径R2为18mm时的R2/R1如上所述为0.443，曲率半径R2为20mm时的R2/R1为0.492，曲率半径R2为22.5mm时的R2/R1为0.554，曲率半径R2为25mm时的R2/R1为0.615。

如图6所示，根据模拟的结果可知：从R2/R1大致超过0.4开始齿槽转矩急剧下降。并且，从R2/R1大致低于0.55开始齿槽转矩急剧下降。也就是说，根据模拟结果可知，若R2/R1为0.4至0.55，则能够降低齿槽转矩。并且，根据模拟结果可知，当曲率半径R2为18mm，R2/R1为0.443时，齿槽转矩最小。

(本方式的主要效果)

如以上说明，在本方式中，突极13a的末端面13e形成为由平滑的连接面构成的凹曲面状。因此，在本方式中，能够确保末端面13e与永磁铁8的对置面积，且能够使磁力线在末端面13e有效地通过。因此，在本方式中，能够形成有效的磁路。

在本方式中，R2/R1为0.4至0.55。因此，在本方式中，在突极13a的数量为十二个且形成于转子2的外周面的磁极的数量为十极的马达1中，如上述模拟结果所示，能够降低马达1的齿槽转矩。特别是在本实施方式中，由于R2/R1为0.443，因此，如上述模拟结果所示，能够有效地降低马达1的齿槽转矩。

(其他实施方式)

上述实施方式是本实用新型优选的方式的一个例子，但是本实用新型并不限于此，在不变更本实用新型的主旨的范围内可以进行各种变更。

在上述方式中，定子铁芯13由能够按每一个突极13a分割的多个分割铁芯15构成。除此之外，例如定子铁芯13也可由能够按每两个以上的突极13a分割的多个分割铁芯构成。并且，定子铁芯13也可一体形成。并且，在上述方式中，通过嵌件模制在分割铁芯15的表面形成绝缘部件16，但是也可通过分体形成的绝缘部件嵌入分割铁芯15，而利用绝缘部件将分割铁芯15的表面覆盖。并且，在上述方式中，虽然永磁铁8的固定面8a形成为凹曲面状，但是固定面8a也可形成为平面状。

Claims (9)

1.一种马达，包括：

转子；以及

定子，其配置于所述转子的径向外侧，

所述定子包括：

定子铁芯，其具有朝向所述径向的内侧突出的多个突极；以及

驱动用线圈，其卷绕于所述突极，

所述转子包括多个永磁铁，所述多个永磁铁以在所述转子的圆周方向上相邻的方式配置，并且与所述突极的末端面隔着空隙对置，

所述定子铁芯所具有的所述突极的数量为十二个，

通过多个所述永磁铁形成于所述转子的外周面的磁极的数量为十极，

所述突极的所述末端面形成为由平滑的连接面构成的凹曲面状，

所述永磁铁的与所述突极的所述末端面对置的对置面形成为从所述转子的轴向观察时的形状为圆弧状的凸曲面状，

若将从所述轴向观察时所有所述永磁铁的所述对置面的一部分所接触的假想圆的半径设为R1，将从所述轴向观察时所述永磁铁的所述对置面的曲率半径设为R2，则R2/R1为0.4至0.55。

2.根据权利要求1所述的马达，其特征在于，

R2/R1为0.43至0.45。

3.根据权利要求2所述的马达，其特征在于，

R2/R1为0.443。

4.根据权利要求3所述的马达，其特征在于，

R1为40.65mm，R2为18mm。

5.根据权利要求4所述的马达，其特征在于，

从所述轴向观察时的所述突极的所述末端面的形状为与所述假想圆的同心圆即第二假想圆接触的圆弧状，

所述第二假想圆的半径为41.6mm。

6.根据权利要求5所述的马达，其特征在于，

所述末端面与所述对置面的最小间隙为0.95mm。

7.根据权利要求1所述的马达，其特征在于，

外周部的径向的外侧面的曲率中心与所述定子的中心一致，所述外周部构成所述定子铁芯的外周侧部分，

所述外侧面的曲率半径为61mm。

8.根据权利要求1所述的马达，其特征在于，

所述转子包括旋转轴和固定于所述旋转轴的外周面的层叠铁芯，

所述永磁铁固定于所述层叠铁芯的外周面，

在所述永磁铁形成有固定面，所述固定面配置于径向内侧并且固定于所述层叠铁芯，

所述固定面的曲率半径为37.45mm。

9.根据权利要求1所述的马达，其特征在于，

所述对置面的曲率中心从所述定子的中心朝向径向外侧偏离22.65mm。