TWI459686B

TWI459686B - 永久磁鐵式同步馬達

Info

Publication number: TWI459686B
Application number: TW099138447A
Authority: TW
Inventors: Toshinori Tanaka; Shinichi Yamaguchi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-03-19
Filing date: 2010-11-09
Publication date: 2014-11-01
Also published as: JPWO2011114574A1; JP5414887B2; TW201136105A; WO2011114574A1; CN203027042U

Description

永久磁鐵式同步馬達

本發明有關於以3相電源驅動之永久磁鐵式同步馬達，特別有關於用來確實抑制齒槽效應轉矩之新穎改良技術。

一般在永久磁鐵式同步馬達中，於未對繞組通電時，當利用外部驅動使轉子磁鐵(轉子)旋轉時，在定子鐵心(定子鐵心)和轉子之間會產生齒槽效應轉矩(cogging torque)。

此種之齒槽效應轉矩，於轉子之每機械式旋轉1圈，即會因產生定子之槽數和永久磁鐵之磁極數之最小公倍數之脈動而引起，齒槽效應轉矩之大小與脈動數成反比例。

在以3相交流驅動之永久磁鐵式同步馬達中，經由適當地選擇磁極數和槽數之組合，可以減小未通電時所產生之齒槽效應轉矩。

通常，要抑制永久磁鐵式同步馬達之齒槽效應轉矩時，需要選擇定子之槽數和永久磁鐵之磁極數之最小公倍數之大組合。

以最小公倍數之大組合之例而言，在以所謂之3相電源驅動之永久磁鐵式同步馬達中，可舉出具有Z個(Z為自然數)形成圓環狀且施加有繞組(線圈)之定子槽，且在具有2P極(P為自然數)之永久磁鐵之情況中，Z/{3(相)×2P}之值成為「2/5」或「2/7」之構成。

例如，在Z/{3(相)×2P}之值為「2/5」之永久磁鐵式同步馬達中，在磁極數為「10」之情況，槽數成為「12」，由於極數和槽數之組合所產生之齒槽效應轉矩，在轉子旋轉1圈之期間產生「60個尖峰」。

另外，一般在永久磁鐵式同步馬達中，亦存在有由於工作誤差或電磁鋼板之磁性異向性等而產生之齒槽效應轉矩，在將通電之電流波形之基本波(亦即，電性角度360度)稱為「1f」之情況時，由於定子之工作誤差等會產生2f成分(以電性角度180度作為1週期)、4f成分(以電性角度90度作為1週期)之齒槽效應轉矩。

特別是因在框架內徑為圓形而外側為四角形之框架之徑內熱套定子鐵心，或將電磁鋼板之壓延方向朝同一方向疊層，而製作定子鐵心之情況時，齒槽效應轉矩之4f成分會大幅地發生。

另一方面，先前技術亦提案有藉由設置偏斜(Skew：使鐵心或磁化相對於軸方向形成傾斜)，以抑制齒槽效應轉矩之發生之技術(參照例如專利文獻1)。

(先前技術文獻) (專利文獻)

專利文獻1：日本實用新案(新型)第2558514號公報

在先前技術之永久磁鐵式同步馬達中，有下述的問題，亦即，為了要使由於脈動而引起之齒槽效應轉矩變小，係選擇定子之槽數和永久磁鐵之磁極數之最小公倍數之大組合，但是在磁極數為10極，槽數為12之情況時，所產生之齒槽效應轉矩在轉子旋轉1圈之期間產生60個尖峰，而且由於工作誤差或電磁鋼板之磁性異向性等而產生之4f成分之齒槽效應轉矩會大幅地產生。

另外，即使如專利文獻1之方式在設有偏斜之情況時，因為偏斜之電性角度較淺(20度至40度左右)，所以有不能充分地抑制齒槽效應轉矩的問題。

本發明係為解決上述之問題而研創者，其目的在獲得可以充分抑制2f成分和4f成分之齒槽效應轉矩之永久磁鐵式同步馬達。

本發明是一種永久磁鐵式同步馬達，具備有：Z個(Z為自然數)之定子槽，形成圓環狀，且施加有繞組；轉子，配置在定子槽之圓環狀內；及2P極(P為自然數)之永久磁鐵，與轉子構成一體，且配置成面對定子槽；並組構成Z/{3(相)×2P}之值成為2/5或2/7；其中，在永久磁鐵之面對定子槽之相對面，設有相對於轉子之軸方向其電性角度成為42度至128度之連續偏斜。

依照本發明時，藉由在永久磁鐵(轉子)設置電性角度42至128度之連續偏斜，可以確實地抑制由於定子變動所引起之齒槽效應轉矩之4f成分。

(實施例1)

第1圖是剖視圖，用來表示本發明實施形態1之永久磁鐵式同步馬達，圖中表示對轉子軸方向成垂直之剖面。

在第1圖中，在由旋轉軸構成之轉子1之外周部，形成有複數個極(在此處為10極)之環狀磁鐵(永久磁鐵)11成為一體。

另外，環狀磁鐵11因為在單一之永久磁鐵之中形成複數個磁極，所以不能目視各個磁極間之交界，但是在第1圖中，以容易理解之方式表示各個磁極間之交界線。

在轉子1之外周部配置有定子2，該定子2具有與環狀磁鐵11面對之複數個極(在此處為12極)之定子槽21。另外，在此雖未圖示，但在各個定子槽21捲繞有繞組。

另外，在第1圖中，係以環狀磁鐵11之磁極數2P為10極(P=5)，槽數Z為12個之情況為例，而設定成Z/{3(相)×2P}之值為2/5的組合；但是並不只限於此種組合，亦可以組合14極(P=7)之轉子1和12槽，而將Z/{3(相)×2P}之值設定成為2/7。

首先，參照第2圖至第6圖，以說明在第1圖之永久磁鐵式同步馬達中，未設有偏斜(skew)之情況時之齒槽效應轉矩之發生原因。

第2圖是剖視圖，用來表示利用熱套等固定第1圖內之定子2用之框架3，圖中表示對框架軸方向成垂直之剖面。

在第2圖中，框架3之形狀是熱套有定子2之內徑部31加工成為圓形，外側則加工成為四角形之情形。

如第2圖所示，在使用內側和外側之形狀不同之框架3之情況中，當在內徑部31熱套定子2時，因為施加在定子2之應力不同，所以會因熱套應力使定子2之鐵心之BH曲線變化。

亦即，將第1圖內之定子2熱套在第2圖之框架3之情況中，在框架3之壁厚較大部分和壁厚較小部分，定子2之鐵心所受之應力不同，施加在定子2之熱套應力亦會產生差異。

因此，在熱套後之定子2，特別是在定子2之鐵心背部因為在BH曲線會產生差異，所以依照環狀磁鐵11之磁極數和定子槽21之槽數之組合，在轉子1旋轉1圈之期間會產生10個和20個之轉矩脈動。

特別是熱套在第2圖所示之四角框架3之情況中，因為會產生磁性之不平衡，所以強力產生20個之脈動成分。

在此處，因為環狀磁鐵11(轉子1)之磁極數為10個，所以在將馬達驅動用之通電電流之頻率設為1f時，10個之脈動成分以電性角而言成為「2f成分」，20個之脈動成分成為「4f成分」。

第3圖是說明圖，用來表示磁極數「10極」和槽數「12槽」之永久磁鐵式同步馬達之齒槽效應轉矩，其中顯示在未設有偏斜之情況時，轉子1旋轉1圈之期間(0度至360度)實際產生之齒槽效應轉矩波形。

在第3圖中，齒槽效應轉矩之振幅係因將定子2熱套在四角形之框架3內，或定子2之壓延方向(和第5圖一起於後面說明)等之磁性之非對稱性，而進行複數次變動。

第4圖是說明圖，用來表示第3圖之齒槽效應轉矩波形之頻率分析之結果，橫軸表示轉子1旋轉1圈之齒槽效應轉矩之次數，縱軸表示齒槽效應轉矩之大小。

在此處，因為永久磁鐵式同步馬達為磁極數「10極」和槽數「12槽」之組合，所以在第4圖中，由於轉子1之磁化變動，在轉子1機械式旋轉1圈之期間產生「12個」和「24個」之脈動。

另外，產生屬於磁極數「10」和槽數「12」之最小公倍數之「60個」之脈動。

但是，如第4圖所示，由於熱套應力所產生之磁性不平衡，使「20個」之脈動成分(電性之4f成分)大幅地產生。

另外，如上所述，永久磁鐵式同步馬達之磁性不平衡亦由於電磁鋼板之壓延方向而產生。

一般在電性馬達中，為了減少在定子2產生之渦電流損失，將電磁鋼板以疊層方式製作，而於電磁鋼板包含有方向性電磁鋼板和無方向性電磁鋼板。

在該等電磁鋼板之任一方之情況時，在形成鐵心組之帶板階段上均會出現，雖其產生量不同，欲可推測係因壓延方向和非壓延方向而引起之「結晶形之差異所致之磁性方向性」，鐵損和磁通密度在壓延方向和非壓延方向亦不相同。

亦即，如第5圖所示，使壓延方向(參照箭頭)恆常設為同向，在疊層組合定子2之情況時，由於定子2之磁性方向性之不同而產生齒槽效應轉矩。

此種由於磁性方向性之不同而產生之齒槽效應轉矩，亦如第3圖和第4圖所示，大幅地產生20個之脈動成分。

第6圖是從軸方向觀看一般之環狀磁鐵11之斜視圖，圖中係表示偏斜角度θ為0度(無偏斜)之狀態。

其次參照第1圖和第7至9圖用來說明本發明實施形態1之永久磁鐵式同步馬達。

第7圖是斜視圖，用來表示本發明實施形態1之設有偏斜之環狀磁鐵11和轉子1。

另外，第7圖之偏斜構造係可以透過在磁化環狀磁鐵11時，在磁化磁軛(未圖示)之形狀預先設定偏斜角度θ來實現。

如第7圖所示，藉由在環狀磁鐵11(轉子1)設置偏斜，可以減小第3圖和第4圖所示之齒槽效應轉矩之20個之脈動成分。

第8圖是說明圖，用來表示使用有第7圖之轉子1之情況時之齒槽效應轉矩特性，圖中表示偏斜角度θ(橫軸)和20個之脈動成分之齒槽效應轉矩之大小(縱軸)之關係。

另外，第7圖所示之偏斜角度θ是以機械角度表示，但是第8圖所示之偏斜角度是以電性角度表示。

從第8圖可以明白，藉由將偏斜角度θ設定在大區域(例如，42度以上)，可以抑制20個之脈動成分(4f成分)。

另一方面，在上述之專利文獻1之情況，因為將偏斜角度θ設定在小區域(20度至40度之電性角度)，所以不能充分地抑制4f成分。

另外，第9圖是說明圖，用來表示偏斜角度θ(橫軸)和永久磁鐵式同步馬達之輸出(縱軸)之關係。

從第9圖可以明白，偏斜角度θ從0度到越大之值，馬達之輸出越降低，所以將偏斜角度θ設定過大時會造成馬達輸出之降低。

因此，鑑於第8圖和第9圖，最好將偏斜角度θ設定成為使4f成分減小2/3以上(效果明顯)之電性角度42度以上，和馬達輸出之大小不會減小而可以充分獲得抑制效果之電性角度128度以下。

藉此方式，馬達輸出不會大幅地減小，可以充分地減小齒槽效應轉矩之4f成分。

依照上述之方式，本發明實施形態1(第1圖、第7圖)之永久磁鐵式同步馬達具備有：Z個(Z為自然數)之定子槽21，形成圓環狀，且施加有繞組；轉子1，被配置在定子槽21之圓環狀內；及2P極(P為自然數)之環狀磁鐵(永久磁鐵)11，構成與轉子1成為一體，且配置成與定子槽21面對；並組構成Z/{3(相)×2P}之值成為2/5或2/7。

在環狀磁鐵11之面對定子槽21之相對面設有連續偏斜，相對於轉子1之軸方向，其電性角度成為42度至128度。

利用此種方式，即可抑制齒槽效應轉矩之4f成分和2f成分，特別是可以確實地抑制由於定子2之變動所引起之齒槽效應轉矩之4f成分。

(實施例2)

另外，在上述之實施形態1(第7圖)中，是設置單一方向之連續偏斜，但是亦可以如第10圖所示，設置連續偏斜，使連續偏斜在中央部位對稱地折回，使偏斜角度θ之開始位置和結束位置相對於轉子1之旋轉方向成為相等。

第10圖是斜視圖，用來表示本發明實施形態2之永久磁鐵式同步馬達之轉子1和環狀磁鐵11，對於與上述同樣之構件附加與上述同樣之元件符號而其詳細之說明則予以省略。另外，本發明實施形態2之全體構造如第1圖所示。

如上述實施形態1(第7圖)所示，在設置有單一方向之連續偏斜之情況時，在對永久磁鐵式同步馬達通電而施加負載之狀態下，在轉子1之軸方向(推力方向)會產生作用力，有可能使軸承部之軸承(未圖示)破損，此種軸承破損會使異常聲音產生或使機械損失增加。

與此相對地，如本發明實施形態2(第10圖)之方式，藉由進行轉子磁化，使偏斜角度θ之開始位置和結束位置相對於轉子1之旋轉方向成為相等，可以使推力方向之作用力互相抵銷。

亦即，如第10圖所示地使環狀磁鐵11之軸方向之端部之磁極間之位置成為相同，且軸方向之中央部分之磁極間之位置偏移一偏斜角度θ，而進行磁化時，可以消除施加在軸方向之推力。

在製作第10圖之環狀磁鐵11(轉子1)時，首先，如第11圖之展開圖所示，準備2個具有轉子1之軸方向之一半長度之環狀磁鐵11，以各個之傾斜成為相反方向之方式，以第8圖所示之偏斜角度θ(42度至128度)進行磁化。

然後，如第12圖之展開圖所示，藉由將磁化後之2個環狀磁鐵11在軸方向組合成一體，可以用來製作第10圖之環狀磁鐵11。

另外，如第13圖之展開圖所示，準備具有與轉子1之軸方向之相同長度之單一之環狀磁鐵11，使用軸方向之端部之磁極間之位置設定成為相同之磁化用磁軛(未圖示)，亦可以用來製作第10圖之環狀磁鐵11。

另外，在第10圖中是表示磁極數為10極(P=5)之環狀磁鐵11(轉子1)，但是並不只限於此種方式，亦可以適用在組合磁極數為14極之轉子1和12槽，Z/{3(相)×2P}之值設定為2/7之永久磁鐵式同步馬達。

依照上述方式之本發明實施形態2(第1圖、第10圖)時，因為連續偏斜被設定成為使轉子1之軸方向之偏斜角度θ之開始位置和結束位置成為相等，所以可以減小齒槽效應轉矩之4f成分，且可抵銷由於偏斜產生之推力，復可避免軸承之破損。

(實施例3)

另外，在上述實施形態1、2(第7圖、第10圖)中是設有連續偏斜，但是亦可以如第14圖所示，設置分段偏斜。

第14圖是斜視圖，用來表示本發明實施形態3之永久磁鐵式同步馬達之轉子1和環狀磁鐵11，其中，與上述同樣之構件係附加相同之元件符號，而其詳細說明則予以省略。另外，本發明實施形態3之全體構造如第1圖所示。

在第14圖中，環狀磁鐵11係在轉子1之軸方向予以分割成2段所組成之構造，各個磁極位置係相對於轉子1之旋轉方向予以移位偏斜角度θ。

第15圖是展開圖，用來說明第14圖內之環狀磁鐵11(轉子1)之製法。

如第14圖和第15圖之方式，使用未設有偏斜之2個環狀磁鐵11在軸方向成為2段，藉由使軸方向之端部之磁極間之位置移位第8圖所示的偏斜角度θ(42度至128度)，可獲得與上述實施形態1同樣之效果。

第16圖是說明圖，用來表示使用有第14圖之環狀磁鐵11(轉子1)之永久磁鐵式同步馬達之偏斜角度θ和馬達輸出之關係。

在第16圖中，對於偏斜角度θ之馬達輸出特性係比上述實施形態1(第9圖)之情況更加提升。

亦即，在第9圖之情況中，滿足馬達輸出≧0.8之偏斜角度θ為0度至大約130度，但是在第16圖之情況中，滿足馬達輸出≧0.8之偏斜角度θ則為0度至大約150度。

因此，藉由設置如本發明實施形態3(第14圖)之分段偏斜，可以使馬達輸出不會降低，可以使齒槽效應轉矩之4f成分減小。

另外，在第14圖中，雖使用一體形式之環狀磁鐵11，但是亦可以如第17圖和第19圖所示，使用依每個磁極予以分割之扇形磁鐵(segment magnet)12。

第17圖是剖視圖，用來表示本發明實施形態3之另一構造例，圖中表示使用有扇形磁鐵12之永久磁鐵式同步馬達之垂直於軸方向之剖面。

第18圖是斜視圖，用來表示在扇形磁鐵12未設有分段偏斜之狀態。

第19圖是斜視圖，用來表示本發明實施形態3之扇形磁鐵12設有分段偏斜(使磁極間之位置移位)之狀態。

如第19圖所示，即使在使用有扇形磁鐵12之情況時，藉由將扇形磁鐵12在軸方向分割成為2段以上，使軸方向之磁極間之貼裝位置移位，則與上述實施形態1同樣地，可以充分地抑制齒槽效應轉矩之4f成分。

另外，在此種情況中，馬達輸出特性對永久磁鐵式同步馬達之偏斜角度θ之關係為如第16圖所示，與環狀磁鐵11之情況同樣地可以提升馬達輸出特性。

另外，在第14圖至第19圖中，所示之情況是環狀磁鐵11或扇形磁鐵12(轉子1)之磁極數為10極，但是並不只限於此種方式，亦可以與上述同樣地，與14極之轉子1組合成為14極12槽之馬達構造，且使Z/{3(相)×2P}之值成為2/7。

依照上述方式之本發明實施形態3(第1圖、第14圖、第19圖)之永久磁鐵式同步馬達具備有：Z個(Z為自然數)之定子槽21，形成圓環狀，且施加有繞組；轉子1，配置在定子槽21之圓環狀內；及2P極(P為自然數)之環狀磁鐵11或扇形磁鐵12(永久磁鐵)，與轉子構成一體，且配置成面對定子槽21；並組構成Z/{3(相)×2P}之值成為2/5或2/7。

在環狀磁鐵11或扇形磁鐵12之面對定子槽21之相對面，設有至少為2段以上之分段偏斜，俾使相對於轉子1之軸方向其電性角度成為42度至128度。

利用此種方式，與上述實施形態1、2同樣地，因為充分地抑制齒槽效應轉矩之4f成分，並且如分段偏斜之馬達輸出特性(第16圖)一般，與上述之設置連續偏斜之情況相比較時，可以使基本波之減小變小，所以可以提升輸出特性。

(實施例4)

另外，在上述實施形態3(第14圖、第19圖)中，是使用2段之環狀磁鐵11或扇形磁鐵12用來形成分段偏斜，但是亦可以如第20圖、第21圖之方式，使用3段之環狀磁鐵11a至11c或扇形磁鐵12a至12c，以在中央部位成為對稱關係之方式形成分段偏斜，亦可以與上述實施形態2同樣地，組構成使偏斜角度θ之開始位置和結束位置相對於轉子1之旋轉方向成為相等。

第20圖(第21圖)是斜視圖，用來表示設有本發明實施形態4之永久磁鐵式同步馬達之轉子1和環狀磁鐵11(扇形磁鐵12)，對於與上述同樣之構件附加與上述同樣之元件符號，而其詳細之說明則予以省略。另外，本發明實施形態4之全體構造如第1圖所示。

在第20圖(第21圖)中，於環狀磁鐵11(扇形磁鐵12)中，軸方向之兩端部之環狀磁鐵11a、11c(扇形磁鐵12a、12c)之旋轉方向位置係被設定在同一位置。

另外，軸方向之中央部之環狀磁鐵11b(扇形磁鐵12b)之旋轉方向位置係相對於兩端部之磁鐵移位一偏斜角度θ。

另外，兩端部之環狀磁鐵11a、11c(扇形磁鐵12a、12c)之各個軸方向之長度Ha、Hc係設定成為相同之值，該等之兩端部之磁鐵長度之和(Ha+Hc)係設定成為與中央部之環狀磁鐵11b(扇形磁鐵12b)之磁鐵長度Hb相同之值。

利用此種方式，可以確實地抑制齒槽效應轉矩之4f成分，與上述實施形態2同樣地，在通有馬達電流而施加負載之狀態下，利用偏斜可以消除在軸方向產生之推力。

特別是藉由將兩端部之磁鐵長度之和(Ha+Hc)和中央部之磁鐵長度Hb設定在相同之值，可以使推力確實地互相抵銷。

另外，在第20圖、第21圖中，所示之情況是環狀磁鐵11或扇形磁鐵12(轉子1)之磁極數為10極，但是並不只限於此種方式，亦可以與上述同樣地，與14極之轉子1組合成為14極12槽之馬達構造，使Z/{3(相)×2P}之值成為2/7。

另外，在此處是構成3段之分段偏斜，但是只要是偏斜角度之開始位置和結束位置成為相等，亦可以由任意數之(2n+1)段(n為自然數)構成。

(實施例5)

另外，在上述實施形態1至4(第7圖至第21圖)中是在轉子1側設置偏斜，用來抑制齒槽效應轉矩之4f成分，但是亦可以如第22圖至第33圖所示，在定子2側(定子槽21)設置偏斜。

在此種情況，以轉子1而言，例如，亦可以使用未設有偏斜之構造(參照第6圖、第18圖)。另外，本發明實施形態5之全體構造如第1圖所示。

第22圖至第33圖表示本發明實施形態5之定子槽21，第22圖是剖視圖，用來表示設有連續偏斜之情況時之定子槽21之1個T型齒(teeth)之軸方向上端部之剖面形狀。

另外，第23圖是剖視圖，用來表示設有連續偏斜之情況時之定子槽21之1個T型齒之軸方向下端部之剖面形狀。

第24圖是斜視圖，用來表示具有第22圖和第23圖(軸方向之前側和後側)之上下剖面形狀之定子槽21之1個T型齒。

在第24圖中，定子槽21之1個T型齒形狀只有T型齒端面在軸方向變化形成連續偏斜，具有與上述同樣之偏斜角度θ。

第25圖是斜視圖，用來表示排列有複數個第24圖之T型齒，製作定子2之情況時之內面構造，第26圖是展開圖，用來平面式地表示第25圖之定子槽21之T型齒端面形狀。

在使用有第22圖至第26圖所示之定子槽21之永久磁鐵式同步馬達中，齒槽效應轉矩相對於偏斜角度θ之關係如上述之第8圖所示。

另外，如第22圖至第26圖所示，即使在定子槽21(定子2)設有連續偏斜之情況時，如第27圖所示，將相對於旋轉方向之T型齒位置，在軸方向之上面(前)側和下面(後)側設定在同一位置，使中央部分之T型齒位置移位，利用此種形狀可以消除由於偏斜在轉子1產生之推力。

在第27圖中，T型齒端面於軸方向之上端側和下端側在同一位置，T型齒之中央部分為不同之位置關係。

第28圖是展開圖，用來平面式地表示第27圖之定子槽21之端面形狀。

另外，在第22圖至第28圖中是在定子槽21設置連續偏斜，但是亦可以如第29圖至第33圖所示，在定子槽21設置分段偏斜。

第29圖是斜視圖，用來表示設有分段偏斜之情況時之定子槽21之1個T型齒，圖中表示在T型齒之中央部分使T型齒端面形狀變化之狀態。

在第29圖中，定子槽21之T型齒端面係相對於軸方向在T型齒中央部分以下形成為點對稱形狀。

第30圖是斜視圖，用來表示排列有複數個第29圖之T型齒之定子槽21之內面構造，第31圖是展開圖，用來平面式地表示第30圖之定子槽21之端面形狀。

在第30圖中，定子槽21之各個T型齒至軸方向之中心部分為止係成為同一形狀，所以不需要擁有很多之模具。

如第30圖、第31圖所示，在各個T型齒之中心部分變換其端面形狀之情況中，與上述同樣地，可以充分地抑制對於偏斜角度θ之齒槽效應轉矩之4f成分。

另外，如第29圖至第31圖所示，即使在定子槽21設置分段偏斜之情況，亦如第32圖所示，其形狀可以成為T型齒之軸方向之前側和後側之位置關係不變，只有中央部之位置關係進行變化。

在第32圖中，定子槽21之各個T型齒之端面在軸方向之上側和下側成為在同一位置，T型齒中央部則處於不同之位置關係。

第33圖是展開圖，用來平面式地表示第32圖之定子槽21之端面形狀。

在使用有第31圖至第33圖之定子2之永久磁鐵式同步馬達中，與上述同樣地，可以達成對齒槽效應轉矩之4f成分之抑制效果。

另外，藉由作成為第32圖之定子形狀，可以消除由於偏斜而在轉子1產生之推力。

依照上述方式之本發明實施形態5(第1圖、第6圖、第18圖、第22圖至第33圖)之永久磁鐵式同步馬達，具備有：Z個(Z為自然數)之定子槽21，形成圓環狀，且施加有繞組；轉子1，係配置在定子槽21之圓環狀內；及2P極(P為自然數)之環狀磁鐵11或扇形磁鐵12(永久磁鐵)，與轉子1構成一體，且配置成面對定子槽21；組構成Z/{3(相)×2P}之值成為2/5或2/7。

在面對環狀磁鐵11或扇形磁鐵12之定子槽21之前端形狀，設置連續偏斜或分段偏斜，使相對於轉子1之軸方向其電性角度成為42度至128度。

依照此種方式，藉由在定子槽21之端面設置偏斜構造，與上述同樣地，可以充分抑制齒槽效應轉矩之4f成分。

另外，當在轉子1側亦設置偏斜之情況時，可以抑制其他之齒槽效應轉矩之成分，復可減少齒槽效應轉矩。

另外，如第32圖所示之方式，在連續偏或分段偏斜中，將偏斜角度之開始位置和結束位置藉由相對於轉子1之旋轉方向設定成為相等，可以抑制推力之發生。

1．．．轉子

2．．．定子

3．．．框架

11、11a至11c．．．環狀磁鐵

12、12a至12c．．．扇形磁鐵

21．．．定子槽

31．．．內徑部

θ．．．偏斜角度

第1圖是剖視圖，用來表示本發明實施形態1之永久磁鐵式同步馬達之垂直於軸方向之剖面。(實施例1)

第2圖是剖視圖，用來表示供熱套第1圖內之定子之框架之垂直於軸方向之剖面。(實施例1)

第3圖是說明圖，用來表示在未設有偏斜之情況時，由於定子之對框架內之熱套或壓延方向等之磁性非對稱性所產生之齒槽效應轉矩。(實施例1)

第4圖是說明圖，用來表示對第3圖之齒槽效應轉矩進行頻率分析之結果。(實施例1)

第5圖是說明圖，用來表示一般之電磁鋼板之壓延方向和定子之剖視圖。(實施例1)

第6圖是斜視圖，用來表示在第1圖內之環狀磁鐵(轉子)未設有偏斜之狀態。(實施例1)

第7圖是斜視圖，用來表示本發明實施形態1之設有連續偏斜之環狀磁鐵和轉子。(實施例1)

第8圖是說明圖，用來表示使用有第7圖之轉子之永久磁鐵式同步馬達之偏斜角度和齒槽效應轉矩(4f成分)之關係。(實施例1)

第9圖是說明圖，用來表示使用有第7圖之轉子之永久磁鐵式同步馬達之偏斜角度和馬達輸出之關係。(實施例1)

第10圖是斜視圖，用來表示本發明實施形態2之設有連續偏斜之環狀磁鐵和轉子。(實施例2)

第11圖是展開圖，用來說明第10圖之環狀磁鐵之製法。(實施例2)

第12圖是展開圖，用來表示組合有第11圖內之2個環狀磁鐵之狀態。(實施例2)

第13圖是第11圖之由1個之環狀磁鐵構成2段之環狀磁鐵之情況時之展開圖。(實施例2)

第14圖是斜視圖，用來表示本發明實施形態3之設有分段偏斜之環狀磁鐵和轉子。(實施例3)

第15圖是展開圖，用來說明第14圖之環狀磁鐵之製法。(實施例3)

第16圖是說明圖，用來表示使用有第14圖之轉子之永久磁鐵式同步馬達之偏斜角度和馬達輸出之關係。(實施例3)

第17圖是剖視圖，用來表示使用有本發明實施形態3之扇形磁鐵之永久磁鐵式同步馬達之垂直於軸方向之剖面。(實施例3)

第18圖是斜視圖，用來表示在第17圖內之環狀磁鐵(轉子)未設有偏斜之狀態。(實施例3)

第19圖是斜視圖，用來表示設有本發明實施形態3之分段偏斜之扇形磁鐵和轉子。(實施例3)

第20圖是斜視圖，用來表示設有本發明實施形態4之分段偏斜之扇形磁鐵和轉子。(實施例4)

第21圖是使用有本發明實施形態4之扇形磁鐵之情況時之轉子之斜視圖。

第22圖是剖視圖，用來表示本發明實施形態5之定子槽之1個T型齒之軸方向上端部之剖面形狀。(實施例5)

第23圖是剖視圖，用來表示本發明實施形態5之定子槽之1個T型齒之軸方向下端部之剖面形狀。(實施例5)

第24圖是斜視圖，用來表示本發明實施形態5之設有連續偏斜之定子槽之1個T型齒之外觀。(實施例5)

第25圖是斜視圖，用來表示排列有複數個第24圖之T型齒所作成之定子之一部分之內面構造。(實施例5)

第26圖是展開圖，平面式地表示第25圖之定子槽之T型齒端面形狀。(實施例5)

第27圖是斜視圖，用來表示本發明實施形態5之設有連續偏斜之定子槽之另一構造例。(實施例5)

第28圖是展開圖，平面式地表示第27圖之定子槽之T型齒端面形狀。(實施例5)

第29圖是斜視圖，用來表示本發明實施形態5之設有分段偏斜之定子槽之T型齒之外觀。(實施例5)

第30圖是斜視圖，用來表示排列有複數個第29圖之T型齒所作成之定子之一部分之內面構造。(實施例5)

第31圖是展開圖，平面式地表示第30圖之定子槽之T型齒端面形狀。(實施例5)

第32圖是斜視圖，用來表示本發明實施形態5之設有分段偏斜之定子槽之另一構造例。(實施例5)

第33圖是展開圖，平面式地表示第32圖之定子槽之T型齒端面形狀。(實施例5)

1．．．轉子

11．．．環狀磁鐵

θ．．．偏斜角度

Claims

一種永久磁鐵式同步馬達，具備有：Z個(Z為自然數)定子槽，形成圓環狀，且施加有繞組；轉子，並配置在上述定子槽之圓環狀內；及2P極(P為自然數)之永久磁鐵，與上述轉子構成一體，且配置成面對上述定子槽；並組構成Z/{3(相)×2P}之值成為2/5或2/7；其特徵在於：用以固定具有上述定子槽之定子的框架之外側係四角形，以抑制由於定子變動所引起之齒槽效應轉矩之4f成分，並且抑制馬達輸出的降低量之方式，在上述永久磁鐵之面對上述定子槽之相對面設有連續偏斜，該連續偏斜相對於上述轉子之軸方向之電性角度成為42度至128度。
如申請專利範圍第1項所述之永久磁鐵式同步馬達，其中，上述連續偏斜係設置成使上述轉子之軸方向之偏斜角度之開始位置和結束位置相對於上述轉子之旋轉方向係成為相等。
一種永久磁鐵式同步馬達，具備有：Z個(Z為自然數)定子槽，形成圓環狀，且施加有繞組；轉子，並配置在上述Z個定子槽之圓環狀內；及 2P極(P為自然數)之永久磁鐵，與上述轉子構成一體，且配置成面對上述定子槽；並構成Z/{3(相)×2P}之值成為2/5或2/7；其特徵在於：用以固定具有上述定子槽之定子的框架之外側係四角形，以抑制由於定子變動所引起之齒槽效應轉矩之4f成分，並且抑制馬達輸出的降低量之方式，在上述永久磁鐵之面對上述定子槽之相對面，設有至少2段以上之分段偏斜，其相對於上述轉子之軸方向之電性角度成為42度至128度。
如申請專利範圍第3項所述之永久磁鐵式同步馬達，其中，上述分段偏斜由2n+1段(n為自然數)構成，且設置成使偏斜角度之開始位置和結束位置相對於上述轉子之旋轉方向係成為相等。
一種永久磁鐵式同步馬達，具備有：Z個(Z為自然數)定子槽，形成圓環狀，且施加有繞組；轉子，並配置在上述Z個定子槽之圓環狀內；及2P極(P為自然數)之永久磁鐵，與上述轉子構成一體，且配置成面對上述定子槽；並組構成Z/{3(相)×2P}之值成為2/5或2/7；其特徵在於：用以固定具有上述定子槽之定子的框架之外側係四角形，以抑制由於定子變動所引起之齒槽效應轉矩之4f成分，並且抑制馬達輸出的降低量之方式，在面對上述永久磁鐵之上述定子槽之前端形狀設有連續偏斜或分段偏斜，其相對於上述轉子之軸方向之電性角度係成為42度至128度。
如申請專利範圍第5項所述之永久磁鐵式同步馬達，其中，上述連續偏斜或分段偏斜，係設置成使偏斜角度之開始位置和結束位置相對於上述轉子之旋轉方向係成為相等。