專(zhuān)利名稱(chēng)：永磁體型同步電動(dòng)機(jī)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有助于減少嵌齒轉(zhuǎn)矩的永磁體型同步電動(dòng)機(jī)以及用 于制造這種電動(dòng)4幾的方法。
背景技術(shù)：
在內(nèi)轉(zhuǎn)子型永磁體型同步電動(dòng)機(jī)中的嵌齒轉(zhuǎn)矩包括轉(zhuǎn)矩中的脈 動(dòng)分量，在沒(méi)有電流送入繞組的時(shí)刻，當(dāng)磁體轉(zhuǎn)子由外部驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， 其在定子鐵心的齒和磁體轉(zhuǎn)子(轉(zhuǎn)子)之間產(chǎn)生，并且在理論上只出 現(xiàn)轉(zhuǎn)子磁體的磁極的數(shù)量2p和定子鐵心的齒(槽)的數(shù)量z的最小公 倍數(shù)的階數(shù)(見(jiàn)非專(zhuān)利文件1)。不過(guò)，這個(gè)理論限制于轉(zhuǎn)子(主要 是磁體)和定子鐵心的形狀與材料性能是均勻的，并相對(duì)于極數(shù)和槽 數(shù)被完全對(duì)稱(chēng)地制造的情況。
不過(guò)，因?yàn)樵趯?shí)際的電機(jī)中，極數(shù)和槽數(shù)脫離對(duì)稱(chēng)的性能，特別 是在批量生產(chǎn)的領(lǐng)域，在許多情況下出現(xiàn)大幅值的具有低于最小公倍 數(shù)的階數(shù)的嵌齒轉(zhuǎn)矩的分量。嵌齒轉(zhuǎn)矩的增加對(duì)于產(chǎn)品的性能具有大 的影響，這是因?yàn)?，?duì)于伺服電動(dòng)機(jī)，會(huì)引起位置精度的變劣，而對(duì) 于汽車(chē)的動(dòng)力操縱，會(huì)引起對(duì)電動(dòng)機(jī)的操縱感覺(jué)變差。
回到轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的原理，對(duì)轉(zhuǎn)矩中的脈動(dòng)分量的產(chǎn)生機(jī)理給予解 釋。轉(zhuǎn)矩和磁通密度相關(guān)，在磁通容易通過(guò)的情況下，轉(zhuǎn)矩增加。磁 通通過(guò)的容易程度被稱(chēng)為磁導(dǎo)(磁阻的倒數(shù))，轉(zhuǎn)矩和磁導(dǎo)的平方成 正比。因而，當(dāng)磁導(dǎo)改變時(shí)，便產(chǎn)生嵌齒轉(zhuǎn)矩。在作為產(chǎn)生磁通的源的磁體涉及不均勻的分布并且對(duì)稱(chēng)性能和極數(shù)不一致的情況下，這些 被在定子側(cè)檢測(cè)，并出現(xiàn)其階數(shù)和槽的數(shù)量一致的并具有其較高階的 分量的脈動(dòng)。較高階的分量由較高的諧波分量構(gòu)成，其不均勻的成分 不一定作近似正弦變化使然。
因?yàn)橹鳌菲澩◤摹菲濗w通過(guò)空氣再?gòu)亩ㄗ印妒牡凝X通過(guò)后/P茲輒返回 磁體，所通過(guò)的材料被分成兩個(gè)。 一個(gè)是在轉(zhuǎn)子和定子之間存在的空 氣，另一個(gè)是構(gòu)成鐵心的磁本體。近年來(lái)，在許多情況下使用軋制的 平的磁鋼片和帶的層疊體作為這種磁本體，軋制的平的磁鋼片和帶的 磁特性經(jīng)常引起問(wèn)題。在主磁通的通量涉及不均勻的分布以及對(duì)稱(chēng)特 性和槽數(shù)不一致的情況下，這些在轉(zhuǎn)子側(cè)上被感知，并出現(xiàn)具有和極 數(shù)一致的階數(shù)以及其較高階的分量的脈動(dòng)。
為了使磁通通過(guò)，表示磁通通過(guò)的容易度的導(dǎo)磁率fl在空氣中是 恒定的，因此由于氣隙長(zhǎng)度的改變而出現(xiàn)在空氣中的磁通數(shù)量的改變。 對(duì)通過(guò)轉(zhuǎn)子磁體和定子齒而運(yùn)動(dòng)的主磁通具有影響的物理量大致被分 為兩類(lèi)， 一類(lèi)是表示在轉(zhuǎn)子磁體的外徑和定子齒之間的最短的距離的 間隙(稱(chēng)為氣隙)，另一類(lèi)是相鄰的定子齒之間的間隙(一般稱(chēng)為開(kāi) 口寬度)。當(dāng)氣隙由轉(zhuǎn)子的外徑形狀和定子的內(nèi)徑形狀決定時(shí)，定子 的內(nèi)徑形狀在許多情況下會(huì)引起問(wèn)題。
此外，在為了便于繞制處理的情況下，使用一種方法代替由基本 上圓形的 一體鐵心制造定子鐵心，其中鐵心被部分地或全部地被分割 在齒之間，具有微小的間隙，當(dāng)被分割的部分被連接在一起則構(gòu)成隙 距。
此外，在鐵心被部分地分割并在繞制之后被連接的情況下，為了 連接處理的方便，在一些情況下使一部分和其余的部分不同，從而產(chǎn) 生了在結(jié)構(gòu)上的不均勻。
還有，由于各種因素以及在同一個(gè)鐵心中的不均勻的分布，由磁 本體例如軋制的平的磁鋼片和帶制成的鐵心在許多情況下產(chǎn)生各個(gè)不
同的導(dǎo)磁率。產(chǎn)生各個(gè)差異的一個(gè)因素是作為鐵心材料的軋制的平的 磁鋼片和帶的成分(等級(jí))。此外，在同一個(gè)鐵心上產(chǎn)生差異的一個(gè)因素是由于由沖制鐵心的形狀的方法而獲得的鐵心的特定部分中的不 同的導(dǎo)磁率，這是由于在例如軋制的平的磁鋼片和帶的軋制方向和與 之垂直的方向之間的磁特性的差異(磁各向異性)。此外，當(dāng)軋制的 平的磁鋼片和帶借助于金屬模的利刃沖制時(shí)，由利刃施加的力引起齒 端面上的導(dǎo)磁率的劣化，以及用于固定層疊體的凹凸部分的裝配處理 (被稱(chēng)為填縫)引起被填縫的部分及其相鄰的部分的劣化。
此外，在許多情況下采用在定子鐵心的外周邊上固定一個(gè)框架以 便把鐵心固定到支撐著軸承的托架上的制造工藝，以便阻止由于在轉(zhuǎn) 動(dòng)的轉(zhuǎn)子和定子之間產(chǎn)生的力矩使定子運(yùn)動(dòng)，但是由框架施加到定子 鐵心的外周邊上的力不僅對(duì)定子鐵心的外周邊的附近具有影響，在那 里不通過(guò)如此之多的磁通，而且對(duì)齒附近具有影響，其構(gòu)成主要的通 路，使得導(dǎo)致軋制的平的磁鋼片和帶的磁特性的劣化和齒的移動(dòng)，因 而改變定子鐵心的內(nèi)徑的形狀。
除非在理想情況下對(duì)于極數(shù)和槽數(shù)而言間隙和磁特性被均勻地 構(gòu)成，便產(chǎn)生較低階的嵌齒轉(zhuǎn)矩。
如上所述，由于磁體的側(cè)部的不均勻，產(chǎn)生和槽數(shù)Z—致的階數(shù) 的嵌齒轉(zhuǎn)矩，由于多種因素例如氣隙的不均勻、開(kāi)口寬度的不均勻、 隙距的不均勻、關(guān)于軋制的平的磁鋼片和帶的磁各向異性的磁特性的 分布、由于沖制、填縫和框架中的應(yīng)力而導(dǎo)致的導(dǎo)磁率的局部劣化而 產(chǎn)生的磁特性的分布、分裂的鐵心的隙距的不均勻的分布、接頭的結(jié)
構(gòu)的不均勻等，產(chǎn)生其階數(shù)和極的數(shù)量2p—致的嵌齒轉(zhuǎn)矩。
由于在大量生產(chǎn)中由于提高產(chǎn)量的制造方法或者由于在制造過(guò) 程中加工精度的限制，在實(shí)際的電動(dòng)機(jī)中，這些因素的產(chǎn)生是不可避免的。
注意到這些制造方法，進(jìn)行了旨在減少嵌齒轉(zhuǎn)矩的試驗(yàn)。例如， 為了獲得均勻的氣隙，JP-A-2001-218429 (見(jiàn)專(zhuān)利文件l)提出了確 保內(nèi)徑的圓度的措施，其中借助于當(dāng)要把定子利用壓力裝配到框架中 時(shí)，在鐵心的外周邊和內(nèi)周邊上均勻地施加壓力以對(duì)其進(jìn)行固定。在 JP-A-09 - 23687 (見(jiàn)專(zhuān)利文件2)中，借助于從齒的中心角移動(dòng)磁各向異性的方向，試圖減小由于磁各向異性而引起的嵌齒轉(zhuǎn)矩。
此外，在JP-A-2001 - 95199中(見(jiàn)專(zhuān)利文件3)，通過(guò)使框架的 厚度保持盡可能均勻，以均勻地保持由框架給予定子的力，并阻止定 子的內(nèi)徑形狀發(fā)生非均勻的改變，試圖阻止嵌齒轉(zhuǎn)矩的增加。在 JP-A-2001 - 258225 (見(jiàn)專(zhuān)利文件4 )和JP-A-2002 - 272074 (見(jiàn)專(zhuān)利 文件5)中，考慮到填縫的影響，提出了由于限制被填縫的部分的數(shù) 量的措施。此外，在JP-A-06-52346 (見(jiàn)專(zhuān)利文件6)中，這樣制造層 疊體，使得以基本上相等的間隔沿周向設(shè)置接縫，借以試圖解決由接 縫導(dǎo)致的磁通的不均勻問(wèn)題。
本申請(qǐng)的發(fā)明人研究了在具有比磁極的數(shù)量2p和定子的槽數(shù)z
的最小公倍數(shù)較小的脈動(dòng)數(shù)量的嵌齒轉(zhuǎn)矩當(dāng)中具有和極數(shù)2p相同的
階數(shù)的分量，并且澄清了這是在許多情況下，在大量生產(chǎn)中制造的
產(chǎn)品，由于至少兩個(gè)或多個(gè)因素而產(chǎn)生的包括幅值和相位的嵌齒轉(zhuǎn)矩
波形的疊加而出現(xiàn)的。因而，獲得了一個(gè)基本的理解，即，如現(xiàn)有技 術(shù)中那樣只注意到一種特性而采取措施不足以足夠地減少嵌齒轉(zhuǎn)矩，
并且對(duì)于單個(gè)的特性采取的措施，例如試圖使圓度接近于零不能精確 地實(shí)現(xiàn)一個(gè)完全理想的狀態(tài)。特別是，對(duì)于在大量生產(chǎn)中制造的實(shí)際 的電動(dòng)機(jī)，不考慮加工精度難于無(wú)限制地使嵌齒轉(zhuǎn)矩接近于零。這就 是說(shuō)，需要一種技術(shù)，其中最終掌握由加工精度引起的嵌齒轉(zhuǎn)矩，并 且在制造過(guò)程的最后階段測(cè)量的嵌齒轉(zhuǎn)矩被消除而成為零。
非專(zhuān)利文件1: Materials of workshop of rotation machinery of Electric Appliance Society RM-03-152 (2003)
專(zhuān)利文件1: JP-A-2001 - 218429
專(zhuān)利文件2: JP-A-09 - 23687
專(zhuān)利文件3: JP-A-2001 - 95199
專(zhuān)利文件4: JP-A-2001 - 258225
專(zhuān)利文件5: JP-A-2002 - 272074
專(zhuān)利文件6: JP-A-06 - 52346
本發(fā)明要解決的問(wèn)題在永磁體型同步電動(dòng)機(jī)中，由于各種因素的綜合疊加，例如氣隙 的不均勻、開(kāi)口寬度的不均勻、隙距的不均勻、關(guān)于軋制的平的磁鋼 片和帶的磁各向異性的磁特性的分布、由于沖制、填縫和框架中的應(yīng) 力而導(dǎo)致的導(dǎo)磁率的局部劣化而產(chǎn)生的磁特性的分布、分裂的鐵心的 隙距的不均勻的分布、接頭的結(jié)構(gòu)的不均勻等，產(chǎn)生其階數(shù)和極的數(shù)
量2p相同的嵌齒轉(zhuǎn)矩。在這種情況下，需要注意不僅包括幅值而且包 括相位的嵌齒轉(zhuǎn)矩波形的疊加，因而除去采取補(bǔ)償措施以分離和正確 地估計(jì)各個(gè)因素之外，其中幅值否定其它的特性并被明顯地減小，并
且為了減小各個(gè)幅值，需要采取消除措施，使得作為疊加的結(jié)果而出 現(xiàn)的嵌齒轉(zhuǎn)矩因此而接近于零。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明便是為了解決上述問(wèn)題而想出的，其目的在于提供一種永 磁體型的同步電動(dòng)機(jī)，其中借助于分開(kāi)嵌齒轉(zhuǎn)矩的合成的各個(gè)因素， 并采取徹底的措施，在實(shí)驗(yàn)制造階段減少引起大的幅值的原因，并調(diào) 節(jié)對(duì)特性的處理，其中相位控制是可能的，其中為了制造方便，幅值 不能被減小，以便消除幅值，具有階數(shù)和磁體的極數(shù)2p相同的脈動(dòng)分 量的嵌齒轉(zhuǎn)矩被無(wú)限制地減小接近于零，并提供一種用于制造這種同 步電動(dòng)機(jī)的方法。
本發(fā)明包括具有z個(gè)槽的定子(z是自然數(shù))，其上設(shè)置有線(xiàn)圏， 具有2p (p是自然數(shù))個(gè)極的永磁體并被插入所述定子的環(huán)形鐵心內(nèi) 的轉(zhuǎn)子，以及框架，其在定子的外周邊的N個(gè)位置(N是自然數(shù))利 用比其它部分大的力施加壓力。特別是，在收縮裝配和模制處理的情 況下，可以利用一個(gè)框架，其外部形狀不是圓環(huán)面，而基本上是方形 的，以便具有一種厚度分布，并且在框架的形狀基本上是圓環(huán)面的情 況下，部分地添加加壓部件，例如墊片等，以構(gòu)成N個(gè)加壓區(qū)域。在 框架的外形不是大致的圓環(huán)并且加壓點(diǎn)的數(shù)量小于N的情況下，添加 加壓部件，以增加加壓點(diǎn)的數(shù)量。在^f吏用加壓作用或加壓部件的情況 下，構(gòu)成一種能夠調(diào)節(jié)加壓的區(qū)域和加壓作用的程度的機(jī)構(gòu)。
7在直到框架的安裝的處理中，在一個(gè)或幾個(gè)位置作用于識(shí)別定子 的各個(gè)齒或槽的標(biāo)記，被設(shè)置一個(gè)參考位置。在采用分裂的鐵心而包 括被連接的接縫的情況下，接縫可以作為參考位置。
在試驗(yàn)制造階段，關(guān)于具有和極數(shù)2p相同的階數(shù)并由定子引起 的分量的嵌齒轉(zhuǎn)矩，產(chǎn)生的狀態(tài)利用特征被分離，并在制造處理中在 框架安裝之前通過(guò)測(cè)量無(wú)框架的定子的嵌齒轉(zhuǎn)矩，或者測(cè)量定子的嵌 齒轉(zhuǎn)矩被掌握，在所述定子上通過(guò)實(shí)驗(yàn)安裝其形狀具有高的精度的并 經(jīng)受過(guò)由框架施加的應(yīng)力的盡可能小的影響的環(huán)形鐵心。
在往定子上安裝框架的處理中，其特征在于，在定子的參考位置 和框架上的N個(gè)位置的加壓區(qū)域之間的位置關(guān)系根據(jù)數(shù)量N和一個(gè)角 度被確定之后進(jìn)行固定，其在框架安裝之前消除嵌齒轉(zhuǎn)矩的狀態(tài)。在 參考位置和加壓點(diǎn)之間的角度根據(jù)數(shù)據(jù)被確定，其中在框架安裝之前離。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
按照本發(fā)明，能夠獲得一種永磁體型同步電動(dòng)機(jī)，其中通過(guò)在定 子上給出一些預(yù)定的位置，可歸于定子的非均勻性、由應(yīng)力引起的磁 特性的非均勻性、由應(yīng)力引起的內(nèi)徑上的氣隙、開(kāi)口寬度以及隙距的 位移的嵌齒轉(zhuǎn)矩被消除，以便減少全部的嵌齒轉(zhuǎn)矩。


圖1表示按照本發(fā)明的實(shí)施例1的垂直于定子軸向的永磁體型同 步電動(dòng)機(jī)的橫截面圖2表示按照本發(fā)明的實(shí)施例2的垂直于定子軸向的永磁體型同 步電動(dòng)機(jī)的橫截面圖3表示按照本發(fā)明的實(shí)施例3的垂直于定子軸向的永磁體型同 步電動(dòng)機(jī)的橫截面圖4表示按照本發(fā)明的實(shí)施例4的垂直于定子軸向的永磁體型同 步電動(dòng)機(jī)的橫截面圖；圖5表示在本發(fā)明的實(shí)施例4中的沿法線(xiàn)方向的框架的厚度分
布；
圖6表示在本發(fā)明的實(shí)施例5中的鉸接型鐵心；
圖7表示在本發(fā)明的實(shí)施例5中的鉸接型鐵心的鄰接部分；
圖8表示在本發(fā)明的實(shí)施例5中在鉸接型鐵心的鄰接部分中進(jìn)行 定位和制造的情況下嵌齒轉(zhuǎn)矩的低階分量的實(shí)際測(cè)量的結(jié)果；
圖9表示按照本發(fā)明的實(shí)施例6的垂直于定子軸向的永磁體型同 步電動(dòng)機(jī)的橫截面圖IO是在按照本發(fā)明的實(shí)施例6的永磁體型同步電動(dòng)機(jī)中在轉(zhuǎn) 子的一個(gè)角度嵌齒轉(zhuǎn)矩的測(cè)量的結(jié)果的例子；
圖11表示垂直于按照本發(fā)明的實(shí)施例7的永磁體型同步電動(dòng)機(jī) 的軸向的橫截面圖12是在按照本發(fā)明的實(shí)施例7的永磁體型同步電動(dòng)機(jī)中在轉(zhuǎn)
子的一個(gè)角度嵌齒轉(zhuǎn)矩的測(cè)量的結(jié)果的例子；
圖13表示垂直于按照本發(fā)明的實(shí)施例7的永磁體型同步電動(dòng)機(jī) 的軸向橫截面圖14是表示按照本發(fā)明的實(shí)施例8的永磁體型同步電動(dòng)機(jī)的橫 向橫截面圖；以及
圖15表示垂直于按照本發(fā)明的實(shí)施例7的永磁體型同步電動(dòng)機(jī) 的軸向的橫截面圖。
附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明 1定子鐵心 2齒
4框架
5用于固定的螺栓孔 6框架的短軸 7齒中心線(xiàn)
98槽中心線(xiàn) 9正方形對(duì)角線(xiàn) 10鉸鏈
11鄰接部分(焊接) 12轉(zhuǎn)子 12a軸
12b轉(zhuǎn)子》茲輒 12c磁體 13定子 14加壓部件 15鎧裝框架
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
圖1表示在用于實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例1中的用于裝配轉(zhuǎn)子的方 法。在圖1中，定子鐵心l通過(guò)層疊軋制的平的磁鋼片和帶構(gòu)成，其 中形成有12個(gè)齒2和12個(gè)槽3。 一個(gè)框架4 (下面稱(chēng)為圓形框架)在 這個(gè)例子中被預(yù)先確定為環(huán)形的，具有垂直于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸(未示出)的 環(huán)形的橫截面。以180度的角度彼此相對(duì)地提供螺栓孔，用于裝配轉(zhuǎn) 子和定子。因?yàn)榭蚣?被加工成和模具一致，其形狀精度基本上和磨 具的相同，其中容納著定子鐵心1的框架4的孔的形狀的圓度(內(nèi)經(jīng) 的最大直徑/最小直徑的差)不是如此之高，使得對(duì)于某個(gè)系列的產(chǎn)品， 具有例如大約120微米的橢圓的形狀。
圖1示出了直線(xiàn)6，其表示橢圓形的短軸。此外，框架4的外徑 形狀基本上和內(nèi)徑形狀類(lèi)似，呈橢圓形。因而，框架4沿周向的厚度 基本上是恒定的，并且發(fā)現(xiàn)，作為形狀測(cè)量的結(jié)果，用于固定的螺栓 孔5的確位于橢圓的主軸方向。因而，在主軸上框架的厚度被減小一 個(gè)等于螺栓孔的直徑的數(shù)量。
在另一方面，定子鐵心1一般通過(guò)層疊軋制的平的磁鋼片和帶的切割部分同時(shí)對(duì)其填縫來(lái)制造，并且定子鐵心1的外徑例如具有50 微米或更小的圓度，因而在許多情況下，和框架4的形狀相比，被認(rèn) 為是基本上圓形的。
一般地說(shuō)，當(dāng)定子鐵心l要被插入和固定到框架4的孔中時(shí)，不 考慮框架4和定子鐵心1沿圍繞轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向的位置關(guān)系， 但是定子鐵心1以選擇的位置利用例如收縮裝配、擠壓裝配、模制等 方法被固定到框架4上。
注意到這樣的事實(shí)，在大多數(shù)情況下，框架4的孔在圓度上不如 定子鐵心l的外部形狀，如上所述，本發(fā)明注意到了在固定處理中在 控制沿轉(zhuǎn)動(dòng)方向的位置關(guān)系中的有用性，其中框架4和定子鐵心在制 造過(guò)程中被裝配在一起。
例如，在利用收縮裝配把定子鐵心固定到框架的情況下，使在正 常溫度狀態(tài)下的定子鐵心符合其形狀已發(fā)生膨脹的框架，并被置于正 常溫度下，與此同時(shí)，框架的形狀收縮，以便加緊定子鐵心，此時(shí)框 架對(duì)定子鐵心的最大直徑側(cè)施加應(yīng)力。即，對(duì)于其中的孔具有橢圓形 的橫截面的框架4和具有基本上圓形截面的定子鐵心1,框架4和定 子鐵心1在固定處理的初始階段沿著橢圓的短軸的方向彼此接觸。
此外，可以一般地說(shuō)，框架的厚度越大，在膨脹和收縮時(shí)的變形 也越大，并且框架的厚度越大，由框架直接施加到定子鐵心側(cè)的最大 外徑上的力越大。因而，在這種情況下，在固定中，定子鐵心l的應(yīng) 力成為極值(這種情況下為最大值)的位置相應(yīng)于和短軸一致的直線(xiàn) 6和定子鐵心1的外徑相交的位置。在這個(gè)實(shí)施例中，使定子鐵心1 的應(yīng)力成為極值的位置離定子鐵心1的齒2最近。其中因?yàn)辇X2是偶 數(shù)，為了實(shí)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)，使和短軸一致的直線(xiàn)6和齒中心線(xiàn)7—致便 足夠了，齒中心線(xiàn)7在位于定子鐵心1的相對(duì)極的齒2之間連接，或 者使得它們的距離最近。
雖然可以設(shè)置在數(shù)量上相應(yīng)于齒的總數(shù)的一半的齒中心線(xiàn)7，即 多個(gè)齒中心線(xiàn)，在位置上和直線(xiàn)6對(duì)準(zhǔn)的齒中心線(xiàn)7可以是多個(gè)齒中 心線(xiàn)7中的一個(gè)。在用這種方式定位之后，在保持相互的位置關(guān)系的同時(shí)把兩個(gè)元件固定。作為收縮裝配的例子，框架4的孔和定子鐵心 1的外部形狀首先在環(huán)境溫度TO下和其形狀一道被測(cè)量。 一般地說(shuō)， 不必測(cè)量每個(gè)框架和每個(gè)定子鐵心1，只需測(cè)量典型的試樣即可。
接著，框架4被升高到一個(gè)特定溫度Tl。在給定定子鐵心1的 材料和形狀的條件下，Tl可以作為這樣一個(gè)溫度預(yù)先通過(guò)計(jì)算估計(jì)來(lái) 獲得即直到框架4的孔由于熱膨脹而增加使得能夠把定子鐵心1插 入孔中的溫度。
用這種方式，定子鐵心1被插入到已被加熱到溫度Tl的框架4 中。然后，定子鐵心l被轉(zhuǎn)動(dòng)或進(jìn)行類(lèi)似操作，以便相對(duì)于框架4被 這樣定位，使得已經(jīng)獲得的相應(yīng)于框架4的孔的短軸的直線(xiàn)6和定子 鐵心1的齒中心線(xiàn)7—致。在用這種方式定位之后，框架4被冷卻到 常溫T0，以〗更通過(guò)在冷卻時(shí)的收縮把定子^l失心1固定到框架4上。
如上所述，相應(yīng)于框架4的短軸的直線(xiàn)6和定子鐵心1的齒中心 線(xiàn)7—起被定位和固定，借以使得和在其它位置進(jìn)行固定相比能夠減 少嵌齒轉(zhuǎn)矩。據(jù)認(rèn)為這樣作的理由是，因?yàn)槎ㄗ予F心1由于齒2而比 其它位置較厚，以便具有大的機(jī)械強(qiáng)度，具有對(duì)供磁通通過(guò)定子鐵心 的內(nèi)部的通路的影響的區(qū)域是小的，并且當(dāng)磁通通過(guò)時(shí)難于受到應(yīng)力 的影響。
對(duì)于永磁體型電動(dòng)機(jī)，假定包括磁體的定子和轉(zhuǎn)子取理論值，當(dāng) 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一圏時(shí)，嵌齒轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的次數(shù)相應(yīng)于磁體的極數(shù)和定子的槽 數(shù)的最小公倍數(shù)，如非專(zhuān)利文件1的p2-p4所述。不過(guò)在實(shí)際的產(chǎn)品 中，存在小于磁體的極數(shù)和定子槽數(shù)的最小公倍數(shù)的脈動(dòng)次數(shù)，這一 般發(fā)生在和定子的槽數(shù)及其整數(shù)倍相同的脈動(dòng)分量中，或者和^ 茲體的 極數(shù)及其整數(shù)倍相同的脈動(dòng)分量中。
其中，非專(zhuān)利文件1的p4上的公式19表示，數(shù)量和磁體的極數(shù) 相同的嵌齒轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)分量的發(fā)生條件是這樣的情況，其中由定子形 成的導(dǎo)磁率分布函數(shù)在轉(zhuǎn)子的每轉(zhuǎn)具有N次的脈動(dòng)分量，其具有一個(gè) 預(yù)定條件，并且還表示N個(gè)預(yù)定的條件。即，由定子側(cè)構(gòu)成的導(dǎo)磁率 的脈動(dòng)分量構(gòu)成產(chǎn)生嵌齒轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)分量的原因之一，其次數(shù)和磁體的極數(shù)相同。在8極和12槽的情況下，在定子鐵心中N-4，并且作為 由N-2產(chǎn)生的較高階的分量的N-4也成為較低階的脈動(dòng)分量的原因。
由于在固定框架時(shí)由框架在定子鐵心上施加力而發(fā)生對(duì)嵌齒轉(zhuǎn) 矩的影響的機(jī)理大致分成兩類(lèi)。 一類(lèi)是鐵心的變形問(wèn)題。即，當(dāng)力在 鐵心內(nèi)傳播時(shí)，問(wèn)題是，齒尖端的位置和開(kāi)口寬度(這些對(duì)作為磁通 通路的氣隙具有影響)和被固定到框架之前相比發(fā)生了怎樣的改變， 以及當(dāng)框架和鐵心在最后狀態(tài)下相對(duì)于剛性(硬度或類(lèi)似性能)而平 衡時(shí)，從每個(gè)齒看，它們具有怎樣的不均勻分布。
第二類(lèi)是，最終不能產(chǎn)生變形因而作為剩余應(yīng)力而留在鐵心內(nèi)部 的能量部分地改變鐵心的磁特性(磁通通過(guò)的容易程度，導(dǎo)磁率)， 因而，》茲通通過(guò)的方式如何改變以及產(chǎn)生怎樣的不均勻分布。
對(duì)于這些改變，結(jié)構(gòu)分析使得能夠計(jì)算最終變形的狀態(tài)和剩余應(yīng) 力分布的狀態(tài)。尤其是，剩余應(yīng)力的分布進(jìn)行提示知道磁通通過(guò)的通 路如何改變，以及從每個(gè)齒看來(lái)，哪個(gè)區(qū)域發(fā)生這種改變的提示。
作為 一個(gè)例子，在完全圓形的定子鐵心被收縮裝配到框架內(nèi)的情 況下進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，所述框架的內(nèi)徑是圓形的，外徑是橢圓形的，結(jié) 果是，在應(yīng)力的最大點(diǎn)和槽中心一致的情況下比使應(yīng)力的最大點(diǎn)和齒 中心一致的情況下，剩余應(yīng)力的雙對(duì)稱(chēng)脈動(dòng)的幅值變得較大。認(rèn)為是， 因?yàn)槭Ｓ鄳?yīng)力改變軋制的平的磁鋼片和帶的磁特性，軋制的平的磁鋼 片和帶的磁特性也成為具有雙對(duì)稱(chēng)脈動(dòng)的幅值的，并且具有較低階數(shù) 的脈動(dòng)分量的嵌齒轉(zhuǎn)矩被增加。即，為了減少具有較低階數(shù)的脈動(dòng)分 量，認(rèn)為使應(yīng)力的最大點(diǎn)和齒中心一致比使應(yīng)力的最大點(diǎn)和槽中心一 致更為有效。
不過(guò)，代替定位應(yīng)力的最大點(diǎn)距齒2最近，在一些情況下，將其 定位使得距槽3的中心最近也是有效的。即，使在位于相對(duì)極的槽3 的中心之間連接的槽中心線(xiàn)8和直線(xiàn)6—致。在這種情況下，減少嵌 齒轉(zhuǎn)矩的效果被識(shí)別，除非在根據(jù)齒中心線(xiàn)7進(jìn)行定位的情況。因?yàn)?在這個(gè)位置，定子鐵心1的厚度比其它位置較小，不過(guò)嵌齒轉(zhuǎn)矩的改 進(jìn)被識(shí)別，應(yīng)力施加的方向不是定子鐵心1的圓形截面上的徑向，而是相對(duì)于徑向的一個(gè)角度，并且剩余應(yīng)力本身被分散而在幅值上變小， 這在減小嵌齒轉(zhuǎn)矩方面似乎是有效的，如機(jī)構(gòu)分析表明的。
這是因?yàn)?，嵌齒轉(zhuǎn)矩不僅作為由剩余應(yīng)力引起的磁特性的改變而 出現(xiàn)，而且作為這個(gè)改變和當(dāng)進(jìn)行實(shí)際的電動(dòng)機(jī)操作時(shí)磁通量的流動(dòng) 的組合結(jié)果而最終出現(xiàn)，并且認(rèn)為，最佳地使齒中心和槽中心的哪一 個(gè)和應(yīng)力的最大點(diǎn)一致，根據(jù)條件例如定子鐵心的具體的形狀、在轉(zhuǎn) 子側(cè)上的永磁體的磁化方向、磁通量的幅值等而改變，因此需要利用
結(jié)構(gòu)分析來(lái)確定最佳位置，如實(shí)施例2所示。
此外，因?yàn)檎J(rèn)為在極數(shù)和槽數(shù)的組合和本實(shí)施例不同的情況下， 在嵌齒轉(zhuǎn)矩中出現(xiàn)的脈動(dòng)分量根據(jù)由框架施加在定子鐵心上的應(yīng)力是 施加在定子鐵心的槽側(cè)或者施加在齒側(cè)而改變，需要使一種方式保持 不變，其中應(yīng)力被從框架施加在定子鐵心上，以便抑制嵌齒轉(zhuǎn)矩的散 布。因此，需要注意這樣一點(diǎn)，在該點(diǎn)由框架施加到定子鐵心上的應(yīng) 力為最大或最小，以便相對(duì)于該點(diǎn)定位定子鐵心的齒中心或槽中心。
用這種方式，在兩種情況下，和在其它位置進(jìn)行固定的情況相比， 嵌齒轉(zhuǎn)矩被減小，并且假如框架4和定子鐵心1在被控制的狀態(tài)下被 固定在一起，其中用這種方式保持不變的位置關(guān)系，使得就同一類(lèi)裝 置而言，嵌齒轉(zhuǎn)矩在幅值上是均勻的。因?yàn)檫@種用于控制這種相互位 置關(guān)系為恒定的方法不便于被采用，在常規(guī)的產(chǎn)品中的嵌齒轉(zhuǎn)矩在幅 值上涉及大的分散性，并且涉及嵌齒轉(zhuǎn)矩的統(tǒng)計(jì)的平均中心值增加， 并且在使嵌齒轉(zhuǎn)矩的大小成為產(chǎn)品控制的指標(biāo)的情況下，產(chǎn)品的產(chǎn)量 被減少。按照本發(fā)明，嵌齒轉(zhuǎn)矩的大小的分散性得以改善，結(jié)合嵌齒 轉(zhuǎn)矩減少的效果，使得產(chǎn)品的產(chǎn)量增加。
這種效果僅僅是通過(guò)簡(jiǎn)單的定位和固定獲得的，不需要復(fù)雜的制 造工藝，其中制造和專(zhuān)利文件3相關(guān)的翅狀物，因而其可以簡(jiǎn)化制造 工藝，在減少成本方面也是有效的。此外，按照專(zhuān)利文件3披露的發(fā) 明，框架的有效厚度被大大減少，因而擔(dān)心機(jī)械強(qiáng)度，但是本發(fā)明使 得有效厚度的減少較小，因而在這方面是優(yōu)異的。
實(shí)施例2圖2表示在本發(fā)明的實(shí)施例2中用于裝配電動(dòng)機(jī)的方法，圖中以 和實(shí)施例1中的框架相同的環(huán)形框架為例。標(biāo)號(hào)和圖1所示的標(biāo)號(hào)相 同。
在實(shí)施例2中，示出了由框架4施加于定子鐵心1上的應(yīng)力的最 大點(diǎn)的位置從其形狀來(lái)看不清楚的情況。例如以收縮裝配為例進(jìn)行說(shuō) 明，框架4的孔和定子鐵心1的外形都是橢圓的，在框架4被冷卻的 情況下，不知道定子鐵心1的哪個(gè)位置首先和框架接觸。因而，不知 道應(yīng)力的最大點(diǎn)。
為了確定在這種情況下的應(yīng)力的最大點(diǎn)的位置，例如利用用于確 定由框架4施加于定子鐵心1上的應(yīng)力的分布的結(jié)構(gòu)分析程序便足夠 了。
當(dāng)框架4的形狀和材料、定子鐵心1的形狀和材料、相互安排的 條件以及溫度條件被輸入時(shí)，可以使用結(jié)構(gòu)分析程序計(jì)算在例如通過(guò) 收縮裝配進(jìn)行固定的情況下在定子鐵心上施加的應(yīng)力的分布?？梢酝?過(guò)根據(jù)對(duì)于框架4和定子鐵心1的多個(gè)布置的條件(例如特別是轉(zhuǎn)角 的改變)的計(jì)算結(jié)果，找到一種布置來(lái)確定一種預(yù)定的布置，其中應(yīng) 力的最大值出現(xiàn)在相應(yīng)于齒中心線(xiàn)7或槽中心線(xiàn)8的位置。
此外，因?yàn)閼?yīng)力從從框架施加到定子鐵心的一側(cè)，使得向內(nèi)部傳 播，同時(shí)產(chǎn)生應(yīng)變，最后用這種方法得到剩余應(yīng)力的分布和方向，在 一些從減少嵌齒轉(zhuǎn)矩看來(lái)是最佳的情況下，根據(jù)這種信息應(yīng)力的最大 值最好出現(xiàn)在其它的位置代替使最大值出現(xiàn)在齒的附近或槽的附近。 這引導(dǎo)根據(jù)應(yīng)力的方向以及沿所述方向定子鐵心1的厚度進(jìn)行判斷。
此外，當(dāng)對(duì)于用于把框架4和定子鐵心1固定到一起的裝置的類(lèi) 型而確定出的位置進(jìn)行定位時(shí)，除去如實(shí)施例1中所述減少嵌齒轉(zhuǎn)矩 的效果之外，還產(chǎn)生減少散布的效果。因而，和常規(guī)的制造方法相比， 其中不以固定的位置關(guān)系進(jìn)行固定，對(duì)于嵌齒轉(zhuǎn)矩的幅值的分散的改 善和減少嵌齒轉(zhuǎn)矩的效果相結(jié)合，從而提高產(chǎn)品的產(chǎn)量。
即使在框架4的外部形狀或其它形狀時(shí)，上述內(nèi)容同樣被確定， 并且可以獲得同樣的效果。實(shí)施例3
圖3表示在本發(fā)明的實(shí)施例3中用于裝配電動(dòng)機(jī)的方法。使用和 圖l相同的標(biāo)號(hào)說(shuō)明相同的部件?？蚣?是方形的，框架4的孔的垂 直于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸的橫截面基本上是圓形的，并且定子鐵心1的外部形 狀也基本上是圓形的。
在這種情況下，因?yàn)榭蚣?的厚度沿軸向具有清楚的分布，由框 架4施加于定子鐵心1的一側(cè)上的應(yīng)力取決于框架4的厚度，并且認(rèn) 為沿法線(xiàn)方向框架的厚度越大，在該側(cè)上施加的應(yīng)力越大。即，由框 架4施加于定子鐵心1上的應(yīng)力沿對(duì)角線(xiàn)方向而增加，和其它情況相 比，沿該方向框架4的厚度^皮增加。
借助于這樣進(jìn)行定位，使得定子鐵心1的齒中心線(xiàn)7和框架4的 兩個(gè)對(duì)角線(xiàn)9的任何一個(gè)一致，以便把齒中心線(xiàn)設(shè)置在應(yīng)力的最大點(diǎn)， 并把定子鐵心1固定到框架4上，可以獲得如實(shí)施例1所述的嵌齒轉(zhuǎn) 矩減少的效果。此外，在框架的厚度在法線(xiàn)方向具有清楚的分布，并 且取決于厚度的應(yīng)力被施加于定子鐵心上的情況下，以及在應(yīng)力的分 布相對(duì)于360度的機(jī)械角度是4對(duì)稱(chēng)，槽數(shù)是12并且槽數(shù)被作為對(duì)稱(chēng) 特性的4除而得到3為奇數(shù)的情況下，不必注意應(yīng)力成為最大的任何 點(diǎn)，即使注意到應(yīng)力成為最小的點(diǎn)時(shí)，使定子鐵心的槽中心線(xiàn)和作為 是應(yīng)力最小點(diǎn)的框架的一側(cè)的中心線(xiàn)一致，結(jié)果使得齒中心和應(yīng)力成 為最大的點(diǎn)一致。
用這種方式，可以說(shuō)，按照框架的形狀和槽數(shù)，不需要只注意應(yīng) 力成為最大的點(diǎn)，如果注意到應(yīng)力成為最小的點(diǎn)來(lái)確定用于定位的參 考點(diǎn)，則其是無(wú)關(guān)緊要的。除去定位方法之外，本制造方法的細(xì)節(jié)和 實(shí)施例1的相同。
此外，雖然在實(shí)施例1-實(shí)施例3中框架和定子鐵心的固定借助 于收縮裝配進(jìn)行，這種固定也可以借助于壓力裝配進(jìn)行，或者利用黏 合劑進(jìn)行，因而固定方式不受特定的限制。
此外，雖然本發(fā)明以具有12槽的定子為例，具有其它的極槽的 情況也同樣適用，對(duì)此沒(méi)有限制。此外，在各個(gè)實(shí)施例中，以框架的外部形狀具有環(huán)形或方形的橫 截面為例，但是可以具有三角形或五邊形的截面，對(duì)此沒(méi)有限制。
實(shí)施例4
圖4表示在本發(fā)明的實(shí)施例4中用于裝配電動(dòng)機(jī)的方法。使用和 圖l相同的標(biāo)號(hào)表示相同的部件?？蚣?基本上是方形的，在對(duì)角線(xiàn) 方向包括基本上圓形的缺口。此外，雖然未示出，在一些情況下在框 架的上方安裝有連接器盒或或其類(lèi)似物，從而對(duì)框架4的厚度具有影 響。
在這種情況下，因?yàn)榭蚣?的厚度不能容易地知道，沿法線(xiàn)方向 框架厚度的角度相關(guān)性被求得如圖5所示。
結(jié)果發(fā)現(xiàn)，厚度分布厚的并且由框架4施加于定子鐵心1上的應(yīng) 力成為最大的區(qū)域是陡峭的，并且厚度分布最小、施加于定子鐵心上 的應(yīng)力成為最小的區(qū)域是緩慢變化的。
如上所述，因?yàn)槔盟膶?duì)稱(chēng)的框架，槽數(shù)是12并且槽數(shù)除以作 為對(duì)稱(chēng)特征的4得到奇數(shù)3，即使在考慮應(yīng)力成為最小的點(diǎn)進(jìn)行定位 時(shí)，也得到等同的布置。
尤其是，在應(yīng)力成為最大的點(diǎn)具有陡峭的變化率的情況下，如本 實(shí)施例的框架結(jié)構(gòu)，從制造工藝的觀點(diǎn)看來(lái)，必然存在有限的定位精 度，因此在這種結(jié)構(gòu)中的定位，其中變化率成為最小，難于受在大量 生產(chǎn)時(shí)的定位誤差的影響。
因此，按照本實(shí)施例，對(duì)于大量生產(chǎn)的電動(dòng)機(jī)，定子鐵心l和框 架4在一個(gè)定位精度的范圍內(nèi)被定位，以應(yīng)力成為最小的角度為中心 的土10度，并且框架4被固定。借助于這樣作，可以獲得和實(shí)施例1 所述的效果同樣的嵌齒轉(zhuǎn)矩減少效果，在從加工的觀點(diǎn)看來(lái)定位精度 是有限的情況下，可以在難于受誤差影響的狀態(tài)下進(jìn)行定位，并且在 大量生產(chǎn)中可以保持小的嵌齒轉(zhuǎn)矩而沒(méi)有分散。
實(shí)施例5
在本實(shí)施例中，使用和實(shí)施例4相同的框架，但是定子鐵心采用 鉸接型的鐵心。這可被這樣設(shè)計(jì)，使得代替由軋制的平的磁鋼片和帶基本上圓形的無(wú)縫鐵心，提供一個(gè)或幾個(gè)切口，并在槽上提供可彎曲
的鉸鏈機(jī)構(gòu)(鉸接IO)，如圖6所示，以便使定子鐵心是直的，使得 在圍繞齒繞制繞組的處理中容易進(jìn)行繞制。
因?yàn)槎ㄗ予F心包括切口，需要在繞制之后把切口放在一起，以便 在鐵心的一側(cè)進(jìn)行連接操作，例如焊接等。這些部分被稱(chēng)為鄰接部分。 圖7是清楚地表示鄰接部分11的定子鐵心的示意圖。定子鐵心的鄰接 部分11在結(jié)構(gòu)和內(nèi)部狀態(tài)上具有和其它的槽部分不同的特性，例如在 焊接時(shí)留下的剩余應(yīng)力。因此，在鉸鏈型鐵心的情況下，其中存在鄰 接部分11，認(rèn)為需要由框架施加在鄰接部分上的應(yīng)力是小的。
因此，按照本發(fā)明，代替槽中心線(xiàn)，使鄰接部分11的中心線(xiàn)作 為定位的參考點(diǎn)，并且定位的目標(biāo)點(diǎn)被這樣設(shè)置，使得鄰接部分11 符合一種結(jié)構(gòu)，其中由框架施加到定子鐵心上的應(yīng)力確實(shí)成為最小， 即，其中厚度成為最小，并且其沿框架的法線(xiàn)方向的厚度分布的變化 率也成為最小。定位精度和實(shí)施例4的相同，即土10度。
圖8表示在按照上述進(jìn)行定位和制造的情況下較低階的嵌齒轉(zhuǎn)矩 分量的實(shí)際測(cè)量的結(jié)果的總結(jié)。即使當(dāng)定位角度分散在士IO度的范圍 內(nèi)時(shí)，所述分量為0.05[任意單位Urb. unit)或更小，這是目標(biāo)值。 此外，實(shí)心方塊表示在定位角被特意分散在22度時(shí)的情況下的數(shù)據(jù)。 從實(shí)際的測(cè)量結(jié)果可以看出，和不進(jìn)行定位的情況相比，在定位的情 況下，嵌齒轉(zhuǎn)矩確實(shí)被減小了。
用這種方式，即使在使用鉸鏈型鐵心的情況下，其中存在鄰接部 分ll，通過(guò)進(jìn)行定位使定子鐵心的鄰接部分和目標(biāo)點(diǎn)一致，也能達(dá)到 和實(shí)施例1所述的效果一樣的嵌齒轉(zhuǎn)矩減少的效果，在所述目標(biāo)點(diǎn)上， 由框架施加于定子鐵心上的應(yīng)力，即沿框架的法線(xiàn)方向的厚度分布成 為最小，并且厚度分布的變化率成為最小，并且從加工處理的觀點(diǎn)看 來(lái)在定位精度是有限的情況下，可以在難于受誤差影響的狀態(tài)下進(jìn)行 處理，使得可以在大量生產(chǎn)中保持嵌齒轉(zhuǎn)矩為小的值而沒(méi)有分散。
此外，顯然，本方法不限于鉸鏈型鐵心，而是可用于薄壁連接型 鐵心，其中齒的連接由薄壁來(lái)實(shí)現(xiàn)。實(shí)施例6
將針對(duì)具有8極和12個(gè)槽的永磁體型同步電動(dòng)機(jī)說(shuō)明實(shí)施例6， 其能夠通過(guò)在預(yù)定位置利用壓力部件施加壓力來(lái)減少嵌齒轉(zhuǎn)矩。圖9 是表示按照實(shí)施例6的永磁體型同步電動(dòng)機(jī)的橫截面的圖。在本實(shí)施 例中，將針對(duì)8極和12槽的情況進(jìn)行說(shuō)明。
轉(zhuǎn)子12包括軸12a，轉(zhuǎn)子》茲軛12b和是永磁體的磁體12c。軸12a 上固定有轉(zhuǎn)子磁軛12b，其包括外部形狀是8邊形的磁本體，磁體12c 被固定在轉(zhuǎn)子磁軛12b的8邊形的外形的各個(gè)平的部分上。磁體12c 的相鄰的極被配置為彼此相反。定子鐵心13主要由在圓形管子上的齒 13a和后磁軛13b構(gòu)成，并且定子13的齒13a的內(nèi)圓環(huán)側(cè)和轉(zhuǎn)子12 的磁體12c的弓形側(cè)被設(shè)置用于限定一個(gè)空氣隙。此外，在圖1中在 齒13a周?chē)＠@制的線(xiàn)圏被省略了。
此外，在定子13的外部提供有加壓部件14，其在定子的外圓周 的預(yù)定位置向內(nèi)對(duì)定子13加壓，并在加壓部件14的外圓周上提供有 鎧裝部件15，用于對(duì)加壓部件14向內(nèi)加壓。此外，雖然未示出，轉(zhuǎn) 子2被可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐著，并且在本實(shí)施例中的磁體12c被理想地設(shè)置， 使得提供均勻的且對(duì)稱(chēng)的磁通密度分布。在另一方面，因?yàn)槎ㄗ?3 包括就制造而言為非均勻的部分，在性能上包括脈動(dòng)分量。稍后說(shuō)明 脈動(dòng)分量對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)生的影響。
下面說(shuō)明操作。轉(zhuǎn)子12和定子13被裝配在一起，在不使電流流 過(guò)齒13a的周?chē)木€(xiàn)圏(未示出)的狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子12以低的恒定速度 旋轉(zhuǎn)，此時(shí)用于旋轉(zhuǎn)所需的轉(zhuǎn)矩在每個(gè)角度被測(cè)量。這種轉(zhuǎn)矩被稱(chēng)為 損失轉(zhuǎn)矩。損失轉(zhuǎn)矩由轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐著轉(zhuǎn)子12的軸承的滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩為代表 的特定部分以及按照在由轉(zhuǎn)子12和定子13構(gòu)成的磁路的總磁能量中 每個(gè)角度轉(zhuǎn)子12的改變的脈動(dòng)分量構(gòu)成。此外，脈動(dòng)分量被稱(chēng)為嵌齒 轉(zhuǎn)矩。
圖IO表示在按照實(shí)施例6的永磁體型同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的一個(gè) 角度進(jìn)行的嵌齒轉(zhuǎn)矩測(cè)量的結(jié)果的例子。在0度到90度的范圍內(nèi)示出 了轉(zhuǎn)子的角度。在圖中，橫軸表示轉(zhuǎn)子角度，縱軸表示嵌齒轉(zhuǎn)矩，曲線(xiàn)a是在制造時(shí)加壓部件14在定子的外圓周上的預(yù)定位置對(duì)定子13 加壓之前的測(cè)量結(jié)果。在把轉(zhuǎn)子12和定子13的角度位置關(guān)系置于圖 9所示的布置的情況下，轉(zhuǎn)子角度的參考點(diǎn)假定是O度。即，轉(zhuǎn)子12 的參考角度是磁極之間的中間值的情況下，轉(zhuǎn)子12的參考角度的位置 和定子13的齒13a的中心被設(shè)置在一條直線(xiàn)上。
圖10中的曲線(xiàn)a包含當(dāng)轉(zhuǎn)子12轉(zhuǎn)一圏時(shí)24次的脈動(dòng)分量和8 次的脈動(dòng)分量的疊加。24次的脈動(dòng)分量被稱(chēng)為即使定子14和轉(zhuǎn)子12 具有理論的形狀時(shí)也可以產(chǎn)生的脈動(dòng)分量，因?yàn)樵诒緦?shí)施例中轉(zhuǎn)子12 的極數(shù)是8，定子13的槽數(shù)是12， 24次的脈動(dòng)分量和24—致，其是 8和12的最小公倍數(shù)。8次的脈動(dòng)分量和轉(zhuǎn)子12的極數(shù)相同。
如非專(zhuān)利文件1的p 4上的公式19所示，其表示轉(zhuǎn)子12每轉(zhuǎn)一 圏在由定子形成的磁導(dǎo)分布函數(shù)具有N次的情況下，轉(zhuǎn)子l每轉(zhuǎn)一圏 可以產(chǎn)生具有8次的(2p)脈動(dòng)分量的嵌齒轉(zhuǎn)矩。其表示N滿(mǎn)足下面 的/>式中的任何一個(gè)
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或
<formula>formula see original document page 20</formula> (2)
或
<formula>formula see original document page 20</formula>( 3 )
其中p表示極對(duì)數(shù)，取極數(shù)一半的值，z表示槽數(shù)，il表示當(dāng)磁 導(dǎo)分布函數(shù)用富氏級(jí)數(shù)展開(kāi)時(shí)的空間階數(shù)。
因?yàn)榫哂凶畲笥绊懙碾A數(shù)il是1,如果il-l則無(wú)關(guān)緊要。在其 被用于實(shí)施例6中具有8極和12槽的永磁體型同步電動(dòng)機(jī)的情況下， 在N個(gè)解答中的最小數(shù)字是4。從p=4獲得N=4，并且當(dāng) il=l，z=12，p=4，N=lxl2-8 = 4結(jié)果。N的解越小，其作為嵌齒轉(zhuǎn)矩出 現(xiàn)越容易。即，轉(zhuǎn)子l每轉(zhuǎn)一圏嵌齒轉(zhuǎn)矩具有8次的脈動(dòng)分量(沿正 方向8次和沿負(fù)方向8次)這個(gè)事實(shí)表示N=4次的脈動(dòng)分量被包含在 定子13的磁導(dǎo)分布函數(shù)中的可能性，因?yàn)槎ㄗ?3根據(jù)制造是非均勻 的。不過(guò)，其原因歸于定子13使用的鋼板的導(dǎo)磁率的各向異性、由 在制造時(shí)的加工產(chǎn)生的剩余應(yīng)力、由于定子13的壓力裝配而產(chǎn)生的應(yīng) 力等、以及定子13的形狀，并且在制造方面難于規(guī)范和除去這些原因。 為了減小具有轉(zhuǎn)子12每轉(zhuǎn)一圈的8次脈動(dòng)分量的的嵌齒轉(zhuǎn)矩，認(rèn)為有 效的方法是對(duì)于由定子13形成的磁導(dǎo)分布函數(shù)中的4次的脈動(dòng)分量相 反地給予具有相反相位的分量，并在磁導(dǎo)分布函數(shù)中抵消4次的脈動(dòng) 分量。
其中，在嵌齒轉(zhuǎn)矩中包含的8次的脈動(dòng)分量具有如圖10所示的 相位的波形的情況下，通過(guò)制備對(duì)應(yīng)于包含在圖9所示的定子13的磁 導(dǎo)分布函數(shù)中的4次的脈動(dòng)分量的4個(gè)加壓部件14給予定子13預(yù)定 的應(yīng)力和位移，并從設(shè)置在通過(guò)在鎧裝部件15和定子13之間的參考 角度的一個(gè)位置的直線(xiàn)上的齒的中心以90度的間隔在4個(gè)位置壓力裝 配所述部件。應(yīng)力局部地改變定子13的相對(duì)導(dǎo)磁率。轉(zhuǎn)子12每轉(zhuǎn)一
量，因?yàn)橛捎诙ㄗ?3的后磁軛的應(yīng)力，轉(zhuǎn)子12每轉(zhuǎn)一圏在定子13 和轉(zhuǎn)子12之間的氣隙長(zhǎng)度和相對(duì)導(dǎo)磁率也引起4次的脈動(dòng)分量。因此， 給予在磁導(dǎo)分布函數(shù)中具有和4次的脈動(dòng)分量的相位相反的相位的分 量，以使得能夠抵消在定子13的磁導(dǎo)分布函數(shù)中的4次脈動(dòng)分量。
圖10的曲線(xiàn)b在利用合適的干涉把定子13壓力裝配到加壓部件 中之后測(cè)量的嵌齒轉(zhuǎn)矩。和曲線(xiàn)a相比，發(fā)現(xiàn)每一圏的嵌齒轉(zhuǎn)矩中包 含的8次脈動(dòng)分量被抵消了，因而嵌齒轉(zhuǎn)矩普遍地減少了。
此外，在嵌齒轉(zhuǎn)矩中包含的8次的脈動(dòng)分量與圖10的曲線(xiàn)a的 相位錯(cuò)開(kāi)a度的情況下，借助于相應(yīng)地轉(zhuǎn)動(dòng)加壓的位置可以使其適應(yīng)。 同時(shí)要使加壓的位置錯(cuò)開(kāi)的數(shù)量一般趨于和a度成比例，成比例不會(huì) 偶然地發(fā)生，這是因?yàn)檫@種趨勢(shì)取決于壓力裝配的情況下的干涉程度。 因而，需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)按照各個(gè)產(chǎn)品的條件掌握這個(gè)數(shù)量。
加壓位置的數(shù)量借助于由N=p 或N=±2xp-Z或N= z土2xp求得 的N的正值確定，其中在公式(l) - (3)中il=l,并且加壓的位置 被這樣確定，使得在嵌齒轉(zhuǎn)矩測(cè)量中嵌齒轉(zhuǎn)矩是零的點(diǎn)或其鄰近成為
21加壓的第一位置，使加壓的第一位置作為圖9中的參考角，加壓的剩余位置以相等的角度間隔被設(shè)置。
如上所述，因?yàn)楸緦?shí)施例包括具有12個(gè)槽的定子13,其上設(shè)置有線(xiàn)圏，具有8極的永磁體的并被插入定子13的環(huán)形鐵心中的轉(zhuǎn)子12，以及加壓部件14，其在定子的外周邊的N個(gè)位置向內(nèi)施加壓力，N是由N=4，N=±2x4 - 12，或N = 12±2x4計(jì)算的4個(gè)中的正的最小值，由該應(yīng)力產(chǎn)生的應(yīng)力和位移在預(yù)定位置被給予定子13，以便撤消由定子13形成的磁導(dǎo)中的4次的脈動(dòng)分量，借以能夠減少具有和轉(zhuǎn)子12的極數(shù)相同的次數(shù)的脈動(dòng)分量的嵌齒轉(zhuǎn)矩。
此外，雖然本實(shí)施例采用這樣一種結(jié)構(gòu)，其中在定子13和鎧裝部件15之間設(shè)置有弓形的加壓部件14，但是也可以采用這樣一種結(jié)構(gòu)，其中應(yīng)力可以在4個(gè)預(yù)定位置被施加于定子13的外周邊的內(nèi)部，因此在應(yīng)用于例如大量生產(chǎn)的產(chǎn)品時(shí)，可以通過(guò)設(shè)計(jì)模具的模制方向和形狀，如在模制鎧裝時(shí)增加外部的厚度，在施加應(yīng)力的預(yù)定位置基本上每個(gè)產(chǎn)品都相同的情況下。
此外，按照本實(shí)施例，轉(zhuǎn)子12的極數(shù)和定子13的槽數(shù)的比是2:3，和此數(shù)量相同的比的典型的例子包括4極和6槽以及6 4及和9槽。和在定子13的磁導(dǎo)分布函數(shù)中N次的脈動(dòng)分量相關(guān)的N的這些解當(dāng)中的最小的，其可能產(chǎn)生嵌齒轉(zhuǎn)矩中的和轉(zhuǎn)子的極數(shù)相同的次數(shù)的脈動(dòng)分量，在4極和6槽的情況下是N=2,在6極和9槽的情況下是N=3。這些產(chǎn)生相同的效果，只要分別設(shè)置相應(yīng)數(shù)量的加壓部件14，這是因?yàn)楫?dāng)轉(zhuǎn)子12的角度被認(rèn)為是電角度時(shí)，定子13的槽數(shù)和轉(zhuǎn)子12的極數(shù)按照角度關(guān)系和電角度完全相同。此外，雖然按照本實(shí)施例N取在由N=4，N=±2x4-12，或N= 12±2x4計(jì)算的值中的正的最小值，但是N不限于最小值，而是可以取正值中的任何一個(gè)。
實(shí)施例7
下面針對(duì)具有10極和12槽的永》茲體型同步電動(dòng)機(jī)說(shuō)明實(shí)施例7，其中通過(guò)利用加壓部件在預(yù)定位置施加壓力能夠減少嵌齒轉(zhuǎn)矩。
圖ll是表示按照實(shí)施例7的永磁體型同步電動(dòng)機(jī)的橫截面圖。和實(shí)施例6相比，在本實(shí)施例中轉(zhuǎn)子具有IO個(gè)極，定子具有12個(gè)槽。不過(guò)，雖然在實(shí)施例6中在4個(gè)位置設(shè)置有加壓部件14，在本實(shí)施例中只在兩個(gè)位置設(shè)置加壓部件。
此外，在本實(shí)施例中的磁體12c被理想地提供用于產(chǎn)生均勻的對(duì)稱(chēng)的磁密分布。在另一方面，因?yàn)槎ㄗ?3包括根據(jù)制造而言的非均勻部分，在磁導(dǎo)中包含脈動(dòng)分量。稍后說(shuō)明由脈動(dòng)分量對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)生的影響。
圖12表示在按照實(shí)施例7的永磁體型同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子12的一個(gè)角度嵌齒轉(zhuǎn)矩測(cè)量的結(jié)果。在從0度到360度的范圍內(nèi)示出了轉(zhuǎn)子的角度。圖12a表示在制造時(shí)在定子3的外周邊的預(yù)定位置由加壓部件3施加壓力之前的測(cè)量。
圖12a中的嵌齒轉(zhuǎn)矩包含當(dāng)轉(zhuǎn)子12轉(zhuǎn)一圏時(shí)由疊加等于定子槽數(shù)的12次脈動(dòng)分量和等于轉(zhuǎn)子極數(shù)的10次脈動(dòng)分量而獲得的分量。關(guān)于等于轉(zhuǎn)子12的極數(shù)的10次的脈動(dòng)分量，以和實(shí)施例6中所示的理論相同的方式，和在由定子形成的磁導(dǎo)分布函數(shù)中的N次脈動(dòng)分量相關(guān)的N的條件，轉(zhuǎn)子12每轉(zhuǎn)一圏其可能產(chǎn)生具有10次(2p)的脈動(dòng)分量的嵌齒轉(zhuǎn)矩，是滿(mǎn)足N-p，或N-士2p-ilxz，或N = ilxz±2p中的任何一個(gè)。因此，按照實(shí)施例7，在應(yīng)用于具有10極和12槽的永磁體型同步電動(dòng)機(jī)的情況下，在N的解當(dāng)中的最小值是2。這是il=l，z=12，2p=10的情況，其中N-1x12-10。
即，轉(zhuǎn)子12每轉(zhuǎn)一圏嵌齒轉(zhuǎn)矩具有10次的脈動(dòng)分量(正方向10次和負(fù)方向10次)這個(gè)事實(shí)表示在定子13的磁導(dǎo)分布函數(shù)中包含2次脈動(dòng)分量的可能性，這是因?yàn)槎ㄗ?3按制造而言是非均勻的。如實(shí)施例6所述，其原因除去定子13的形狀之外還有鋼板的導(dǎo)磁率的各向異性、在制造時(shí)由加工產(chǎn)生的局部剩余壓力、由于定子的壓力裝配而產(chǎn)生的應(yīng)力等。
特別是，關(guān)于在磁導(dǎo)分布函數(shù)中包含的2次的脈動(dòng)分量，當(dāng)制造由于定子13的鋼板本身時(shí)，在完成鋼板制造中的軋制工藝之后，剩余的內(nèi)部應(yīng)力沿軋制方向和與其垂直的方向是不同的，因此鋼板的導(dǎo)磁率具有各向異性。在由鋼板沖壓的鐵心被疊置同時(shí)沿著形成定子13的方向被巻繞的情況下，轉(zhuǎn)子12每轉(zhuǎn)一圏定子13的后磁軛13b的相對(duì)導(dǎo)磁率具有2次脈動(dòng)分量。為了減少轉(zhuǎn)子12每轉(zhuǎn)一圏的10次脈動(dòng)分量，在由定子13形成的磁導(dǎo)分布函數(shù)中反向地給出和2次的脈動(dòng)分量的相位相反的分量便足夠了 。
這里，在嵌齒轉(zhuǎn)矩中包含的8次的脈動(dòng)分量呈現(xiàn)具有圖2中的曲線(xiàn)a的相位的情況下，通過(guò)制備等于圖11所示的定子13的磁導(dǎo)分布函數(shù)中的2次脈動(dòng)分量的兩個(gè)加壓部件3給予定子13預(yù)定的應(yīng)力和位移，以便在鎧裝部件15和定子13之間在相對(duì)的位置壓力裝配定子。應(yīng)力局部地改變定子13的相對(duì)導(dǎo)磁率。轉(zhuǎn)子12每轉(zhuǎn)一圏由定子13的位移和應(yīng)力引起的相對(duì)導(dǎo)磁率的改變產(chǎn)生2次脈動(dòng)，因?yàn)橛捎诙ㄗ?3的后磁輒13b的應(yīng)力，轉(zhuǎn)子12每轉(zhuǎn)一圏，定子13和轉(zhuǎn)子12之間的氣隙長(zhǎng)度和相對(duì)導(dǎo)磁率也引起2次脈動(dòng)。因此，當(dāng)轉(zhuǎn)子12和定子13的位置關(guān)系被整理時(shí)，磁導(dǎo)分布函數(shù)也給出具有和2次脈動(dòng)分量的相位相反的相位的分量。
圖12b表示在利用合適的干涉把加壓部件14裝配到定子13上之后測(cè)量的嵌齒轉(zhuǎn)矩。和圖12a比較，可以發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一圏在嵌齒轉(zhuǎn)矩中包含的10次的脈動(dòng)分量被抵消了 ，因而嵌齒轉(zhuǎn)矩被普遍地減小了。
如上所述，因?yàn)楸緦?shí)施例包括具有12槽的定子13,其上設(shè)置有線(xiàn)圏，具有IO極的永磁體12c的并被插入定子13的環(huán)形鐵心中的轉(zhuǎn)子12，以及和=加壓部件14,用于在N個(gè)位置向內(nèi)對(duì)定子13的外周邊加壓，N是從N-5， N=±2x5-12，或N = 12土2x5計(jì)算的2的正的最小值，由應(yīng)力產(chǎn)生的應(yīng)力和位移在預(yù)定位置上被給予定子13，以便消除由定子13形成的磁導(dǎo)中的2次脈動(dòng)分量，借以使得能夠減少具有和轉(zhuǎn)子12的極數(shù)相同的次數(shù)的脈動(dòng)分量的嵌齒轉(zhuǎn)矩。
實(shí)施例8
圖13是按照本發(fā)明的永磁體型同步電動(dòng)機(jī)的實(shí)施例8的橫截面圖。本實(shí)施例和實(shí)施例6的不同之處在于，代替加壓部件14和鎧裝部件15，定子13被壓力裝配在框架5中。此外，圖14是表示按照實(shí)施 例8的永磁體型同步電動(dòng)機(jī)的橫向的截面圖?？蚣?5包括加壓部分 14a，用于在4個(gè)預(yù)定位置對(duì)定子13加壓，以及軸承部分14b，用于 支撐著被裝配到轉(zhuǎn)子12上的軸承17的外圓環(huán)，從而支撐著轉(zhuǎn)子12 的端部以使得其能夠轉(zhuǎn)動(dòng)。在結(jié)構(gòu)圖中，框架15的軸承部分14b和加 壓部分14a被提供在同一個(gè)軸線(xiàn)上。
在制造時(shí)，定子13被壓力裝配到框架15上，使得框架15的加 壓部分14a和定子13的外周邊上的預(yù)定位置一致。此時(shí)，框架15對(duì) 定子13的外周邊的預(yù)定位置向內(nèi)施加壓力。因此，借助于給予和實(shí)施 例6的加壓部分14的作用相同的作用，可以減少嵌齒轉(zhuǎn)矩。因而，部 件可以被簡(jiǎn)化，這是因?yàn)檫@樣一種結(jié)構(gòu)，其中除去使得實(shí)施例8能夠 產(chǎn)生和實(shí)施例6相同的效果之外，框架15可以在定子13的外周邊上 的預(yù)定位置向內(nèi)直接地對(duì)定子施加壓力。
此外，雖然本實(shí)施例針對(duì)作為 一致方法進(jìn)行壓力裝配的情況進(jìn)行 了說(shuō)明，借助于壓力裝配把框架15固定住定子13并對(duì)定子施加壓力， 但是也可以進(jìn)4亍收縮裝配作為裝配方法。
此外，雖然針對(duì)8極和12槽的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但是只要框架 15的加壓部分在實(shí)施例7的10極和12槽的情況下被提供在兩個(gè)位置 上，便可以產(chǎn)生相同的效果。
實(shí)施例9
下面針對(duì)一種制造方法說(shuō)明實(shí)施例9，其中可以減少按照本發(fā)明 的永磁體型同步電動(dòng)機(jī)的嵌齒轉(zhuǎn)矩。
一般地說(shuō)，為了在制造永磁體型同步電動(dòng)機(jī)時(shí)穩(wěn)定質(zhì)量，通常在 制造時(shí)進(jìn)行嵌齒轉(zhuǎn)矩檢驗(yàn)。不過(guò)，在所有元件被裝配之后，在成品的 最后檢驗(yàn)階段進(jìn)行嵌齒轉(zhuǎn)矩檢驗(yàn)的處理。因此，在按照產(chǎn)品規(guī)范要求 小的嵌齒轉(zhuǎn)矩的情況下，在制造時(shí)生產(chǎn)的這些產(chǎn)品不能滿(mǎn)足規(guī)范要求 而被報(bào)廢，或者被拆卸進(jìn)行重新調(diào)整或類(lèi)似的處理。此外，在永磁體 型同步電動(dòng)機(jī)的情況下，其需要定子13的外部形狀的壓力裝配工藝， 在一些情況下壓力裝配的處理會(huì)大大增加嵌齒轉(zhuǎn)矩。本實(shí)施例針對(duì)實(shí)施例6中的8極和12槽的情況進(jìn)行說(shuō)明。首先，通過(guò)設(shè)置轉(zhuǎn)子12和定子13在一個(gè)階段在裝配之后的位置來(lái)測(cè)量嵌齒轉(zhuǎn)矩，其中定子13被加壓部分14加壓。此時(shí)，需要在這樣一種狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)量，其中線(xiàn)圏被繞制。這是因?yàn)樵诶@制時(shí)線(xiàn)圏18中的張力在某些情況下在定子13的齒或類(lèi)似部位產(chǎn)生應(yīng)力。
此外，在大量生產(chǎn)的產(chǎn)品中的每個(gè)產(chǎn)品在制造中測(cè)量時(shí)的嵌齒轉(zhuǎn)矩的相位基本恒定的情況下，不需要檢驗(yàn)每個(gè)產(chǎn)品，但是可以在不通知的檢驗(yàn)中進(jìn)行測(cè)量。
接著，由每個(gè)角度轉(zhuǎn)子12的嵌齒轉(zhuǎn)矩的數(shù)據(jù)確定定子13被加壓的位置的數(shù)量N。在由嵌齒轉(zhuǎn)矩的數(shù)據(jù)檢測(cè)到和轉(zhuǎn)子12的極數(shù)相同的次數(shù)即8次的脈動(dòng)分量的情況下，根據(jù)非專(zhuān)利文件1的p4上的公式19，具有由定子形成的磁導(dǎo)分布函數(shù)具有轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一圏N次脈動(dòng)分量的可能性。其表示N是滿(mǎn)足N-p,或N-土2p-ilxz或N = ilxz±2p的任何一個(gè)，其中p表示極對(duì)數(shù)，是極數(shù)的一半，z是槽數(shù)，il表示當(dāng)磁導(dǎo)分布函數(shù)用富氏級(jí)數(shù)展開(kāi)時(shí)的空間順序。
在N的解當(dāng)中正的最小數(shù)值等于4,如實(shí)施例6所示。因此，為了減少具有轉(zhuǎn)子12每轉(zhuǎn)一圏8次的脈動(dòng)分量的嵌齒轉(zhuǎn)矩，需要在由定子13形成的磁導(dǎo)分布函數(shù)中相反地給予具有和4次脈動(dòng)分量的相位相反的相位的分量，使得N被確定等于4。
接著，由每個(gè)角度轉(zhuǎn)子12的嵌齒轉(zhuǎn)矩的數(shù)據(jù)確定定子2被加壓的那些位置。具體地說(shuō)，從嵌齒轉(zhuǎn)矩提取和轉(zhuǎn)子12的極數(shù)相同的次數(shù)的分量，并按照這樣提取的基本上是正弦波分量的相位確定定子13被加壓的那些位置。例如，在嵌齒轉(zhuǎn)矩如同實(shí)施例6中圖10的曲線(xiàn)a所示的情況下，加壓位置的數(shù)量是4個(gè)，間隔是90度，從通過(guò)圖9所示的參考角的位置的直線(xiàn)上設(shè)置的齒的中心開(kāi)始。
此外，在嵌齒轉(zhuǎn)矩中包含的8次脈動(dòng)分量與圖10的曲線(xiàn)a的相位錯(cuò)開(kāi)a度的情況下，需要用實(shí)驗(yàn)掌握這些位置，如實(shí)施例6所示，因此需要計(jì)及一些條件例如干擾等預(yù)先進(jìn)行變換，以便在生產(chǎn)時(shí)從所述變換中取得信息，用于確定相應(yīng)于定子13被加壓的位置的位置。最后，在定子13的外周邊上的預(yù)定位置加壓。使加壓部分14和 要在鎧裝部件15與定子之間進(jìn)行壓力裝配的定子13的外周邊上的4 個(gè)預(yù)定位置一致。
因而，實(shí)施例9的特征在于，其包括在被形成環(huán)形的并具有12 個(gè)槽的在其上設(shè)置線(xiàn)圏的定子13中插入和裝配具有8極(p是自然數(shù)) 的永磁體的轉(zhuǎn)子12的步驟，在一種狀態(tài)下轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子12的步驟，在該 狀態(tài)下不使電流流過(guò)定子13的線(xiàn)圏，以便測(cè)量每個(gè)角度的嵌齒轉(zhuǎn)矩， 根據(jù)嵌齒轉(zhuǎn)矩的測(cè)量確定定子13的外周邊被加壓的位置的步驟，以及 裝配加壓部件的步驟，所述加壓部件在4個(gè)位置對(duì)定子的外側(cè)對(duì)定子 的外周邊加壓，4是從N-4， N = ±2x4-12,或N = 12±2x4計(jì)算的正 的最小值。
因此，在定子13的外周邊的預(yù)定位置被加壓之前的嵌齒轉(zhuǎn)矩的 狀態(tài)被利用，可以作為黑匣子對(duì)待嵌齒轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的原因，由每個(gè)槽的 嵌齒轉(zhuǎn)矩的非均勻性引起的分量在任何原因下都可被減小，使得能夠 減小嵌齒轉(zhuǎn)矩而不探究嵌齒轉(zhuǎn)矩的原因。
此外，在測(cè)量嵌齒轉(zhuǎn)矩的步驟中不產(chǎn)生和轉(zhuǎn)子12的極數(shù)相同的 次數(shù)的嵌齒轉(zhuǎn)矩的情況下，可以使用普通的圓管形的部件固定定子 13，而不使用具有用于加壓的結(jié)構(gòu)的加壓部分14和框架15。此外， 按照本實(shí)施例的制造方法同樣適用于按照實(shí)施例8的框架15。
實(shí)施例10
下面針對(duì)在定子被加壓部件加壓的位置的數(shù)量不是條件N的解 當(dāng)中的最小值的情況下能夠減少嵌齒轉(zhuǎn)矩的永磁體型同步電動(dòng)機(jī)說(shuō)明 實(shí)施例10。
圖15是表示按照實(shí)施例10的永磁體型同步電動(dòng)機(jī)的橫截面圖。 與實(shí)施例6相比，在本實(shí)施例中轉(zhuǎn)子具有4極，定子具有12槽。此外， 在本實(shí)施例中的磁體12c被理想地設(shè)置用于提供均勻的對(duì)稱(chēng)的磁通密 度分布。在另一方面，因?yàn)槎ㄗ?3就制造而言包括非均勻的部分，在 磁導(dǎo)中包含脈動(dòng)分量。稍后將說(shuō)明脈動(dòng)分量對(duì)產(chǎn)品的影響。
此外，按照實(shí)施例10,在進(jìn)行永磁體型同步電動(dòng)機(jī)的嵌齒轉(zhuǎn)矩的
27測(cè)量時(shí)，其具有4極和12槽，在一些情況下，轉(zhuǎn)子l每轉(zhuǎn)一圏包含和 轉(zhuǎn)子1的極數(shù)相同次數(shù)的4次分量。
雖然針對(duì)在N的計(jì)算的解當(dāng)中的正的最小值的情況說(shuō)明了實(shí)施 例6到9，但是在一些情況下，即使在N的解不是最小值的情況下， 當(dāng)在由定子13形成的磁導(dǎo)分布函數(shù)中給予具有和N次脈動(dòng)分量的相 位相反相位的分量時(shí)，也能減小嵌齒轉(zhuǎn)矩。在實(shí)施例10的4極和12 槽中，假定在關(guān)于脈動(dòng)分量的次數(shù)N的公式中il-0，在N-4是由N-2， N=±2x2-12x0，或N-12x0士2x2計(jì)算的值當(dāng)中的正值的情況下，在 磁導(dǎo)分布函數(shù)中產(chǎn)生N次的脈動(dòng)分量。
此外，雖然在非專(zhuān)利文件1中針對(duì)il>0的情況進(jìn)行了說(shuō)明，甚 至il^O在理論上被建立，因?yàn)閕l是當(dāng)磁導(dǎo)分布函數(shù)用富氏級(jí)數(shù)展開(kāi) 時(shí)的空間順序。當(dāng)建立公式(2) ， (3)時(shí)，il越小，嵌齒轉(zhuǎn)矩的幅 值越大。
如圖15所示，制備4個(gè)加壓部件14, 4等于在定子13的磁導(dǎo)分 布函數(shù)中包含的脈動(dòng)分量的次數(shù)4，把在測(cè)量嵌齒轉(zhuǎn)矩時(shí)嵌齒轉(zhuǎn)矩是0 的點(diǎn)或其鄰近作為加壓的第一位置，其余的加壓位置以相等的角度間 隔設(shè)置。通過(guò)把加壓部件應(yīng)力裝配在鎧裝框14和定子13之間來(lái)給予 定子13預(yù)定的應(yīng)力和位移。該應(yīng)力局部地改變定子13的導(dǎo)磁率。
由定子3的位移和應(yīng)力引起的相對(duì)導(dǎo)磁率的改變?cè)谵D(zhuǎn)子12每轉(zhuǎn) 一圏引起4次的脈動(dòng)分量，因?yàn)橛捎诙ㄗ?3的后磁軛的應(yīng)力，在定子 13和轉(zhuǎn)子12之間的氣隙長(zhǎng)度、以及相對(duì)導(dǎo)磁率轉(zhuǎn)子12每轉(zhuǎn)一圏也引 起4次的脈動(dòng)。因此，當(dāng)定子13和轉(zhuǎn)子12的位置關(guān)系被調(diào)整時(shí)，磁 導(dǎo)分布函數(shù)也給出具有和4次脈動(dòng)分量的相位相反的相位的分量。
在這種情況下，已經(jīng)證實(shí)，在由加壓部件14加壓的前后，嵌齒 轉(zhuǎn)矩都被減小。因而，磁導(dǎo)分布函數(shù)也產(chǎn)生4次的脈動(dòng)分量，由加壓 部件14進(jìn)行的加壓使得能夠給予具有和該脈動(dòng)分量的相位相反的相 位的分量。
如上所述，因?yàn)楸緦?shí)施例包括具有12槽的定子13,其上設(shè)置有 線(xiàn)圏，具有4極的永磁體的被插入定子13的環(huán)形鐵心中的轉(zhuǎn)子12，以及在N個(gè)位置在定子13的外周邊向內(nèi)加壓的加壓部件14，其中N是由/>式(1) N-P，或7厶式(2 ) N = ±2p-ilxz，或/>式(3 ) N = ilxz±2p求出的正的最小值，由該應(yīng)力產(chǎn)生的應(yīng)力和位移在預(yù)定位置被加于定子13，以便抵消由定子13形成的磁導(dǎo)中的4次脈動(dòng)分量，借以使得能夠減少和轉(zhuǎn)子12的極數(shù)相同的次數(shù)的脈動(dòng)分量的嵌齒轉(zhuǎn)矩。
在本實(shí)施例中，從公式(1)獲得N-2，由公式(2)獲得N-土2x2-12x0-4,或由^^式(3)獲得N= 12x0±2x2 = 4。在這些N的值當(dāng)中，采用作為正值的4，并在4個(gè)位置加壓。
此外，即使在代替加壓部件14和鎧裝部件15，以和實(shí)施例8相同的方式把框架15壓力裝配到定子13中的情況下，也能獲得相同的效果。
實(shí)施例11
下面說(shuō)明實(shí)施例11，其針對(duì)的是按照實(shí)施例IO的永磁體型同步電動(dòng)機(jī);陂應(yīng)用于按照實(shí)施例9的制造方法的情況。
只對(duì)本實(shí)施例和實(shí)施例9之間的處理中的不同之處進(jìn)行說(shuō)明。在由每個(gè)角度的轉(zhuǎn)子12的嵌齒轉(zhuǎn)矩的數(shù)據(jù)確定對(duì)定子13進(jìn)行加壓的那些位置的數(shù)量的處理中，利用N的解當(dāng)中的正的最小值進(jìn)行確定，在實(shí)施例9中其滿(mǎn)足N-P，N-土2p-ilxz， N = ilxz±2p的任何一個(gè)，而實(shí)施例11和實(shí)施例9的不同之處在于，根據(jù)在磁導(dǎo)分布函數(shù)中產(chǎn)生作為正值的N-4的脈動(dòng)分量，確定N-4。通過(guò)進(jìn)行和實(shí)施例9相同的隨后的處理，可以制造永磁體型同步電動(dòng)機(jī)。
因而，因?yàn)閷?shí)施例11包括在被形成圓環(huán)形并具有12槽的定子13中插入和裝配具有4個(gè)極(p是自然數(shù))的永磁體的制轉(zhuǎn)子12的步驟，在所述定子上設(shè)置有線(xiàn)圏，在一種狀態(tài)下轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子12的步驟，所述狀態(tài)是，不使電流流過(guò)線(xiàn)圏18,以便測(cè)量每個(gè)角度的嵌齒轉(zhuǎn)矩，根據(jù)嵌齒轉(zhuǎn)矩的測(cè)量確定在定子13的外周邊上加壓的那些位置的步驟，以及在定子13的外側(cè)的4個(gè)位置裝配加壓部件14的步驟，所述加壓部件在定子13的外周邊上加壓，4是由N=2，N=±2x2 - 12x0，或N =12x0土2x2計(jì)算的正的最小值，利用在定子13的外周邊的預(yù)定位置加壓之前的嵌齒轉(zhuǎn)矩的狀態(tài)，使得可以作為黑匣子對(duì)待嵌齒轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的 原因，由每個(gè)槽的嵌齒轉(zhuǎn)矩的非均勻性引起的分量在任何原因下都可 被減小，使得能夠減小嵌齒轉(zhuǎn)矩而不探究嵌齒轉(zhuǎn)矩的原因。
此外，在測(cè)量嵌齒轉(zhuǎn)矩的步驟中不產(chǎn)生和轉(zhuǎn)子12的極數(shù)相同的 次數(shù)的嵌齒轉(zhuǎn)矩的情況下，可以使用普通的圓管形的部件固定定子 13，而不使用具有用于加壓的結(jié)構(gòu)的加壓部分14和框架15。
權(quán)利要求
1. 一種永磁體型同步電動(dòng)機(jī)，包括具有z(z是自然數(shù))個(gè)槽的定子鐵心，其上設(shè)置有線(xiàn)圈；具有2×p(p是自然數(shù))個(gè)極的永磁體并被插入定子鐵心的環(huán)形鐵心中的轉(zhuǎn)子；以及在定子鐵心的外周邊的N個(gè)位置向內(nèi)加壓的加壓部件，N是由N＝p，N＝±2×p-z×i1(i1是至少為0的整數(shù))，或N＝z×i1±2×p計(jì)算的值當(dāng)中的正值中的任何一個(gè)。
2. 如權(quán)利要求1所述的永磁體型同步電動(dòng)機(jī)，其中N是由N=p， N=±2xp-Zxil (il是至少為0的整數(shù))，或N = zxil±2xp計(jì)算的值當(dāng) 中的正的最小值。
3. 如權(quán)利要求1所述的永磁體型同步電動(dòng)機(jī)，其中所述加壓部件 包括用于固定定子鐵心并可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐轉(zhuǎn)子的一端的框架。
4. 一種制造永磁體型同步電動(dòng)機(jī)的方法，所述方法包括在其上設(shè) 置有線(xiàn)圈的、被制成環(huán)形的、并具有z(z是自然數(shù))個(gè)槽的定子鐵心 的環(huán)形鐵心中插入并裝配具有2xp (p是自然數(shù))個(gè)極的永磁體的轉(zhuǎn) 子的步驟；在一種狀態(tài)下轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子的步驟，在所述狀態(tài)下不使電流流 過(guò)線(xiàn)圏，以便測(cè)量每個(gè)角度的嵌齒轉(zhuǎn)矩；用于根據(jù)嵌齒轉(zhuǎn)矩的測(cè)量確 定在定子鐵心的外周邊上被加壓的那些位置的步驟；以及把加壓部件 裝配到定子鐵心的外側(cè)的N個(gè)位置的步驟，所述加壓部件加壓定子鐵 心的外周邊，N是由N=p， N=±2xp-Zxii (il是至少為0的整數(shù))， 或N = zxil±2xp計(jì)算的值當(dāng)中的任何一個(gè)正值。
全文摘要
本發(fā)明涉及永磁體型同步電動(dòng)機(jī)及其制造方法，其中在例如具有8個(gè)磁極的轉(zhuǎn)子(1)和具有12個(gè)槽并具有磁導(dǎo)的脈動(dòng)分量的定子(2)的組合中，所述磁導(dǎo)的脈動(dòng)分量產(chǎn)生基本上呈正弦波的具有和轉(zhuǎn)子(1)的極數(shù)相同的次數(shù)的嵌齒轉(zhuǎn)矩，在4個(gè)預(yù)定位置設(shè)置的加壓部件(3)對(duì)定子(2)的外周邊向內(nèi)加壓，借以消除具有和轉(zhuǎn)子(1)的極數(shù)相同的次數(shù)的嵌齒轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)分量。
文檔編號(hào)H02K21/14GK101459366SQ20091000224
公開(kāi)日2009年6月17日 申請(qǐng)日期2004年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月4日
發(fā)明者中野正嗣, 吉岡孝, 大榖晃裕, 宮崎高志, 山口信一, 有田秀哲, 枦山盛幸, 菊池友弘, 速水勝巳, 都出結(jié)花利 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社