專(zhuān)利名稱(chēng)：永磁式旋轉(zhuǎn)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及永磁式旋轉(zhuǎn)電機(jī)，更具體一些，涉及在辦公室的自動(dòng)設(shè)備或類(lèi)似物中使用的混合(HB)式永磁旋轉(zhuǎn)電機(jī)或步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。
三相永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)小于兩相永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。在三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的兩極式驅(qū)動(dòng)電路中所用的晶體管數(shù)目為6，而在兩相永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的兩極式驅(qū)動(dòng)電路中所用的晶體管數(shù)目則為8。因此，按一般的觀點(diǎn)，三相電動(dòng)機(jī)比兩相電動(dòng)機(jī)好。不過(guò)，即使在三相電動(dòng)機(jī)中，由于極齒數(shù)的結(jié)果，在由永久磁鐵形成的磁場(chǎng)磁通中包括一調(diào)和數(shù)，以致產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，即使轉(zhuǎn)子的極對(duì)數(shù)增加，即使提高了定位精度和電動(dòng)機(jī)在低速時(shí)的旋轉(zhuǎn)波動(dòng)，也是如此。三的倍數(shù)如3、6、9或12等，都可以作為三相電動(dòng)機(jī)的定子主磁極的數(shù)目來(lái)考慮。作為廉價(jià)的三相電動(dòng)機(jī)，考慮到結(jié)構(gòu)上的簡(jiǎn)單性，采用三個(gè)定子主磁極。此外，為了加大轉(zhuǎn)矩，最好減少定子主磁極數(shù)，這是因?yàn)?，如果主磁極數(shù)減少，每個(gè)主磁極的聯(lián)鏈磁通就增加。在具有六個(gè)定子主磁極的三相電動(dòng)機(jī)的情況下，永磁式轉(zhuǎn)子的總磁通量Φ與具有三個(gè)定子主磁極的三相電動(dòng)機(jī)時(shí)的相同，只要永磁式轉(zhuǎn)子彼此相同。假設(shè)具有六個(gè)定子主磁極的電動(dòng)機(jī)的每個(gè)相的繞組的圈數(shù)N與具有三個(gè)定子主磁極的電動(dòng)機(jī)的相同，并且用T6、Φ/6和N/2分別代表具有六個(gè)定子主磁極的電動(dòng)機(jī)的每一個(gè)相的轉(zhuǎn)矩、每個(gè)定子主磁極的聯(lián)鏈磁通和每個(gè)定子主磁極的繞組的圈數(shù)，用T3、Φ/3和N分別代表具有三個(gè)定子主磁極的電動(dòng)機(jī)的每個(gè)相的轉(zhuǎn)矩、每個(gè)定子主磁極的聯(lián)鏈磁通和每個(gè)定子主磁極的繞組的圈數(shù)。在具有六個(gè)定子主磁極的電動(dòng)機(jī)中，一個(gè)相由兩個(gè)定子主磁極組成，故可以得到下列式子。
T6＝k(Φ/6)(N/2)I×2＝k(ΦNI/6) (1)其中，I代表電流。
在具有三個(gè)定子主磁極的電動(dòng)機(jī)中，一個(gè)相由一個(gè)定子主磁極組成，故可以得到下列式子。
T3＝k(Φ/6)NI×1＝k(ΦNI/3)(2)比較兩個(gè)式子(1)和(2)后，顯然可以得出，具有三個(gè)定子主磁極的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩大于具有六個(gè)定子主磁極的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩。
對(duì)應(yīng)于日本專(zhuān)利No.3140814的美國(guó)專(zhuān)利No.5289064公開(kāi)了這種傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
在具有三個(gè)定子主磁極和一混合型(HB)轉(zhuǎn)子的傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的情況下，當(dāng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)被通電時(shí)，沿徑向產(chǎn)生一不平衡的電磁力，以致在轉(zhuǎn)子齒數(shù)多時(shí)，產(chǎn)生諧波，從而加大低速變動(dòng)轉(zhuǎn)矩，而且可能由于不平衡的電磁力和氣隙中的偏心而加大振動(dòng)和低速變動(dòng)轉(zhuǎn)矩。因此，要求在性能和成本方面改進(jìn)旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
在廣泛使用的兩相旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，定子的主磁極數(shù)為8，不產(chǎn)生不平衡的電磁力。不過(guò)，如果極數(shù)為4，則旋轉(zhuǎn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和繞組的纏繞工作變得簡(jiǎn)單，以致成本可以降低。在定子主磁極數(shù)為8的情況下，所得到的轉(zhuǎn)矩T8可用式(3)表示。
T8＝k(Φ/8)(N/4)I×4＝k(ΦNI/8) (3)在極數(shù)為4的情況下，所得到的轉(zhuǎn)矩T4可用式(4)表示。
T4＝K(Φ/4)(N/2)I×2＝k(ΦNI/4) (4)顯然，從兩個(gè)式子(3)和(4)的比較可以得出，轉(zhuǎn)矩T4大于轉(zhuǎn)矩T8，不過(guò)，在極數(shù)為4的情況下，在定子和轉(zhuǎn)子之間產(chǎn)生徑向的不平衡的電磁力，以致振動(dòng)和噪聲加大，定位精度降低。
在廣泛使用的五相旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，定子的主磁極數(shù)為10，不產(chǎn)生不平衡的電磁力。不過(guò)，如果極數(shù)為5，則旋轉(zhuǎn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和繞組的纏繞工作變得簡(jiǎn)單，以致成本可以降低。此外，具有五個(gè)定子主磁極的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩大于具有十個(gè)定子主磁極的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，不過(guò)，要在定子和轉(zhuǎn)子之間產(chǎn)生徑向的不平衡的磁力，以致振動(dòng)和噪聲加大，定位精度降低。
也就是說(shuō)，由于在軸承的外圈與軸承座之間有小的氣隙，以及在軸承的內(nèi)表面與軸的外周表面之間有小的氣隙，而這些氣隙都是變化的，故轉(zhuǎn)子和定子之間的氣隙變成不均勻的，以致在電動(dòng)機(jī)被通電時(shí)，低速變動(dòng)轉(zhuǎn)矩和振動(dòng)都加大，而噪聲也加大。永磁式HB旋轉(zhuǎn)電機(jī)中的氣隙通常小至約50×10-6m，以致當(dāng)氣隙由于軸承的小的振擺而變成不均勻時(shí)，振動(dòng)和噪聲就變大。下面將參考普通的例子解釋產(chǎn)生不平衡的電磁力的機(jī)理。
美國(guó)專(zhuān)利5289064公開(kāi)了具有三個(gè)定子主磁極和一HB型轉(zhuǎn)子的三相旋轉(zhuǎn)電機(jī)，轉(zhuǎn)子的齒數(shù)Nr為3n±1，其中，n為正整數(shù)。為了簡(jiǎn)化說(shuō)明起見(jiàn)，轉(zhuǎn)子的極對(duì)數(shù)作為1確定。在Nr＝3n±1的情況下，n＝0，Nr＝1，旋轉(zhuǎn)電機(jī)的垂直剖面?zhèn)纫晥D可如圖7所示，而三相旋轉(zhuǎn)電機(jī)在被通電時(shí)的定子與轉(zhuǎn)子之間的關(guān)系可如圖8所示，該圖示出旋轉(zhuǎn)電機(jī)的垂直剖面。如圖7所示，一永久磁鐵5沿轉(zhuǎn)軸4的方向被磁化，以便形成兩個(gè)極。在圖7中，參考數(shù)字1代表沿徑向以一環(huán)形磁軛延伸的三個(gè)定子主磁極，2代表HB型磁性轉(zhuǎn)子，3代表三相定子繞組，每個(gè)繞組都繞各自的定子主磁極纏繞，6和7分別代表用非磁性材料如鋁做的前、后軸承座，而8則代表軸承。轉(zhuǎn)子2的S極被向上吸，而轉(zhuǎn)子2的N極則被往下吸，以致轉(zhuǎn)軸4接受一力矩力，而且，如果在轉(zhuǎn)軸4與軸承8之間存在任何的氣隙，則定子磁極1和轉(zhuǎn)子2之間的氣隙成為不均勻的。圖9示出矢量，該矢量表明圖8所示的不平衡力的上、下方向。在圖9中，F(xiàn)1示出圖8所示的定子1的U相和轉(zhuǎn)子2的S極之間所產(chǎn)生的吸力。轉(zhuǎn)子是HB型的，因此，來(lái)自永久磁鐵的磁通的形狀不是正弦波。因此，如果在U、V和W相的氣隙中的磁通密度基本相同，則分別在轉(zhuǎn)子2的N極與定子1的V相之間和在N極與定子1的W相之間形成的總吸力為F2。F1在數(shù)值上基本等于F2，但是F1的方向與F2相反。


圖10A和圖10B示出具有四個(gè)定子主磁極的兩相電動(dòng)機(jī)的HB型轉(zhuǎn)子。圖10A示出例如定子和轉(zhuǎn)子的N極之間的關(guān)系。當(dāng)繞組的一個(gè)相被通電時(shí)，轉(zhuǎn)子小齒與四個(gè)定子主磁極之間的關(guān)系示于圖11中。如圖11所示，一個(gè)相的主磁極①被磁化成S極，而一個(gè)相的主磁極③則被磁化成N極，在此情況下，如圖10B所示，產(chǎn)生不平衡力Fn和Fs，一力矩力作為載何作用在軸承上，以致氣隙成為不均勻的。在HB型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)中，因?yàn)闅庀缎。鲜鲎饔米兇蟆?br> 上述在旋轉(zhuǎn)電機(jī)中產(chǎn)生的不平衡力不能通過(guò)使用兩組HB型轉(zhuǎn)子來(lái)消除。
圖12示出在每組HB型轉(zhuǎn)子中，轉(zhuǎn)子元件21被磁化成S極，而轉(zhuǎn)子元件22被磁化成N極的情況。參考數(shù)字9代表非磁性構(gòu)件，它插在相鄰的HB型轉(zhuǎn)子組的不同極性的相鄰轉(zhuǎn)子元件21和22之間，以便將它們磁絕緣。如果按順序分別在轉(zhuǎn)子元件21、22、21、22上作用有徑向力F1、F2、F3和F4，左側(cè)軸承8的中心與徑向力F1的作用點(diǎn)之間的距離為L(zhǎng)1，F(xiàn)1與F2之間的距距離為L(zhǎng)2，F(xiàn)2與F3之間的距離為L(zhǎng)2，F(xiàn)3與F4之間的距離為L(zhǎng)4，而且F1＝F2＝F3＝F4，L2＝L4，就可得到式(5)。M＝L1F1+(L1+L2+L3)F3-(L1+L2)F2-(L1+L2+L3+L4)×F4＝-(L2+L4)F (5)從上面可以看出，不平衡力矩M不能消除。
為了解決傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中的上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的為提供一永磁式旋轉(zhuǎn)電機(jī)，它包括一定子、一三個(gè)相的繞組、兩組轉(zhuǎn)子和兩個(gè)永久磁鐵，該定子有一環(huán)形磁性構(gòu)件和從環(huán)形磁性構(gòu)件沿徑向延伸的三個(gè)定子磁極，該繞組每個(gè)都繞各自的定子磁極纏繞，該轉(zhuǎn)子沿軸向彼此相鄰地布置并面向定子，在其間有一氣隙，該永及磁鐵沿軸向被磁化，其特征為，每個(gè)定子磁極在其尖端有許多磁性齒，每組轉(zhuǎn)子由兩個(gè)轉(zhuǎn)子元件組成，每個(gè)元件在其外周表面上有Nr個(gè)小齒，每個(gè)永久磁鐵被兩個(gè)轉(zhuǎn)子元件夾持在每組轉(zhuǎn)子中，每組轉(zhuǎn)子中的兩個(gè)轉(zhuǎn)子元件沿周向彼此按小的轉(zhuǎn)子齒的1/2齒距偏離，以使兩個(gè)相鄰的轉(zhuǎn)子組的相鄰轉(zhuǎn)子元件的小轉(zhuǎn)子齒在極性上是相同的。
本發(fā)明的另一目的為提供一永磁式旋轉(zhuǎn)電機(jī)，它包括一定子、一兩個(gè)相的繞組、兩組轉(zhuǎn)子和兩個(gè)永久磁鐵，該定子有一環(huán)形磁性構(gòu)件和從環(huán)形磁性構(gòu)件沿徑向延伸的四個(gè)定子磁極，該繞組每個(gè)都繞各自的定子磁極纏繞，該轉(zhuǎn)子沿軸向彼此相鄰地布置并面向定子，在其間有一氣隙，該永久磁性沿軸向被磁化，其特征為，每個(gè)定子磁極在其尖端有許多磁性齒，每組轉(zhuǎn)子由兩個(gè)轉(zhuǎn)子元件組成，每個(gè)元件在其外周表面上有Nr個(gè)小齒，每個(gè)永久磁鐵被兩個(gè)轉(zhuǎn)子元件夾持在每組轉(zhuǎn)子中，每組轉(zhuǎn)子中的兩個(gè)轉(zhuǎn)子元件沿周向彼此按小的轉(zhuǎn)子齒的1/2齒距偏離，以使兩個(gè)相鄰的轉(zhuǎn)子組的相鄰轉(zhuǎn)子元件的小轉(zhuǎn)子齒在極性上是相同的。
本發(fā)明的又一目的為提供一永磁式旋轉(zhuǎn)電機(jī)，它包括一定子、一五個(gè)相的繞組、兩組轉(zhuǎn)子和兩個(gè)永久磁鐵，該定子有一環(huán)形磁性構(gòu)件和從環(huán)形磁性構(gòu)件沿徑向延伸的五個(gè)定子磁極，該繞組每個(gè)都繞各自的定子磁極纏繞，該轉(zhuǎn)子沿軸向彼此相鄰地布置并面向定子，在其間有一氣隙，該永久磁鐵沿軸向被磁化，其特征為，每個(gè)定子磁極在其尖端有許多磁性齒，每組轉(zhuǎn)子由兩個(gè)轉(zhuǎn)子元件組成，每個(gè)元件在其外周表面上有Nr個(gè)小齒，每個(gè)永久磁鐵被兩個(gè)轉(zhuǎn)子元件夾持在每組轉(zhuǎn)子中，每組轉(zhuǎn)子中的兩個(gè)轉(zhuǎn)子元件沿周向彼此按小的轉(zhuǎn)子齒的1/2齒距偏離，以使兩個(gè)相鄰的轉(zhuǎn)子組的相鄰轉(zhuǎn)子元件的小轉(zhuǎn)子齒在極性上是相同的。
本發(fā)明的再一目的為提供一永磁式旋轉(zhuǎn)電機(jī)，它包括一定子、一三個(gè)相的繞組、兩組轉(zhuǎn)子和兩個(gè)永久磁鐵，該定子有一環(huán)形磁性構(gòu)件和從環(huán)形磁性構(gòu)件沿徑向延伸的六個(gè)定子磁極，該繞組每個(gè)都繞各自的定子磁極纏繞，該轉(zhuǎn)子沿軸向彼此相鄰地布置并面向定子，在其間有一氣隙，該永久磁鐵沿軸向被磁化，其特征為，每個(gè)定子磁極在其尖端有許多磁性齒，每組轉(zhuǎn)子由兩個(gè)轉(zhuǎn)子元件組成，每個(gè)元件在其外周表面上有Nr個(gè)小齒，每個(gè)永久磁鐵被兩個(gè)轉(zhuǎn)子元件夾持在每組轉(zhuǎn)子中，每組轉(zhuǎn)子中的兩個(gè)轉(zhuǎn)子元件沿周向彼此按小的轉(zhuǎn)子齒的1/2齒距偏離，以使兩個(gè)相鄰的轉(zhuǎn)子組的相鄰轉(zhuǎn)子元件的小轉(zhuǎn)子齒在極性上是相同的。
相鄰的定子磁極的尖端的相鄰端面彼此連接在一起。
Nr為3n±1、4n±1或6n±1，其中，n為正整數(shù)。
在聯(lián)系下面的說(shuō)明和附圖考慮時(shí)，本發(fā)明的這些和其它方面和目的將可以得到更好的認(rèn)識(shí)和理解。不過(guò)，應(yīng)當(dāng)明白，雖然下面的說(shuō)明指出了本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例，但是它是作為說(shuō)明給出的，而不是作出限制?？梢栽诒景l(fā)明的范圍內(nèi)作出許多更改與改進(jìn)，而不脫離其精神，而且本發(fā)明包括所有這種改進(jìn)。
圖1為本發(fā)明的第一實(shí)施例的永磁式旋轉(zhuǎn)電機(jī)的正視圖。
圖2為圖1所示的永磁式旋轉(zhuǎn)電機(jī)的垂直剖面?zhèn)纫晥D。
圖3為用于說(shuō)明本發(fā)明的原理的視圖。
圖4A為用于說(shuō)明按照本發(fā)明的第二實(shí)施例的永磁式旋轉(zhuǎn)電機(jī)的視圖。
圖4B為圖4A所示的永磁式旋轉(zhuǎn)電機(jī)的垂直剖面?zhèn)纫晥D。
圖5為用于說(shuō)明圖4B所示的永磁式旋轉(zhuǎn)電機(jī)的視圖。
圖6為按照本發(fā)明的第三實(shí)施例的永磁式旋轉(zhuǎn)電機(jī)的正視圖。
圖7為傳統(tǒng)的永磁式旋轉(zhuǎn)電機(jī)的垂直剖面?zhèn)纫晥D。
圖8為圖7所示的永磁式旋轉(zhuǎn)電機(jī)的正視圖。
圖9為用于說(shuō)明圖8所示的永磁式旋轉(zhuǎn)電機(jī)的矢量的圖。
圖10A為用于說(shuō)明另一傳統(tǒng)的永磁式旋轉(zhuǎn)電機(jī)的視圖。
圖10B為圖10A所示的永磁式旋轉(zhuǎn)電機(jī)的垂直剖面?zhèn)纫晥D。
圖11為用于說(shuō)明圖10B所示的永磁式旋轉(zhuǎn)電機(jī)的視圖。
圖12為另一永磁式旋轉(zhuǎn)電機(jī)的垂直剖面?zhèn)纫晥D。
現(xiàn)在參考圖1和圖2說(shuō)明本發(fā)明的第一實(shí)施例。
圖1為一永磁式旋轉(zhuǎn)電機(jī)的正視圖，而圖2則為圖1所示的永磁式旋轉(zhuǎn)電機(jī)的垂直剖面?zhèn)纫晥D。
電動(dòng)機(jī)的與圖7至圖12所示的傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的對(duì)應(yīng)部分相似的部分給以相應(yīng)的參考數(shù)字，而且不進(jìn)一步說(shuō)明。
在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，定子由一環(huán)形磁性構(gòu)件、三個(gè)定子磁極1、三個(gè)相的繞組3和許多在每個(gè)定子磁極1的尖端的磁性齒，該磁極沿徑向從環(huán)形磁性構(gòu)件延伸，該繞組的每一個(gè)繞各自的定子磁極1纏繞。轉(zhuǎn)子2由兩組轉(zhuǎn)子組成，它們沿軸向彼此相鄰地布置并面向定子，在其間有一氣隙。
每組轉(zhuǎn)子由兩個(gè)轉(zhuǎn)子元件21和22組成，每個(gè)元件在其外周表面上有Nr個(gè)小齒，一永久磁鐵51沿軸向被磁化并在每組轉(zhuǎn)子中被兩個(gè)轉(zhuǎn)子元件21和22夾持。每組轉(zhuǎn)子中的兩個(gè)轉(zhuǎn)子元件21和22沿周向彼此按小的轉(zhuǎn)子齒的1/2齒距偏離，而兩個(gè)相鄰的轉(zhuǎn)子組的相鄰轉(zhuǎn)子元件22和21的小轉(zhuǎn)子齒在極性上是相同的。
并不總是需要使兩個(gè)相鄰的轉(zhuǎn)子組的兩個(gè)相鄰的轉(zhuǎn)子元件22和21彼此接觸，并且可在其間形成一氣隙或插入一磁性絕緣構(gòu)件。
圖3示出在三相永磁式旋轉(zhuǎn)電機(jī)在激磁時(shí)的徑向力F1～F4。在此實(shí)施例中，不平衡的力矩力M可以用式(6)表示。M＝L1F1+(L1+L2+L3+L4)F4-(L1+L2)F2-(L1+L2+L3)F3＝(L4-L2)F＝0如上所述，在具有三個(gè)定子主磁極的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中產(chǎn)生的不平衡的力矩力M可以基本上消除。通過(guò)將本發(fā)明用至具有三個(gè)定子主磁極的三相旋轉(zhuǎn)電機(jī)上，并且Nr為3n±1，則可以得到大的轉(zhuǎn)矩和高的精度。
圖4A和圖4B示出一按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的具有四個(gè)定子主磁極的兩相旋轉(zhuǎn)電機(jī)。如式(4)所說(shuō)明的那樣，此兩相旋轉(zhuǎn)電機(jī)可產(chǎn)生最大的轉(zhuǎn)矩。在此情況下，不平衡的力矩可以同式(1)那樣被消除。
在三相旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，不平衡的力矩可以通過(guò)三相激磁基本被消除。同樣，在兩相旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，不平衡力矩可以完全用一相激磁消除，而且與三相旋轉(zhuǎn)電機(jī)相比，驅(qū)動(dòng)條件的自由度得到加強(qiáng)。
圖5示出四個(gè)定子主磁極①～④的每一個(gè)與轉(zhuǎn)子元件21和22的轉(zhuǎn)子小齒的位置關(guān)系。在具有對(duì)稱(chēng)的四個(gè)彼此偏離90度的兩相旋轉(zhuǎn)電機(jī)的情況下，轉(zhuǎn)子小齒數(shù)Nr可以由式(7)得到。
90°/Nr＝-/+{360°/4-360°n/Nr}(7)式(7)的每一邊代表一步進(jìn)角，并可從其得出式(8)Nr＝4n±1 (8)例如，Nr為75，則可在n為19時(shí)得到步進(jìn)角1.2°，而Nr＝125，則可在n＝31時(shí)得到步進(jìn)角0.72°。在具有四個(gè)定子主磁極的兩相旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，按照式(8)，則轉(zhuǎn)子可以通過(guò)疊置許多板并移動(dòng)90°形成，而且精度可以提高。
在一五相HB型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)中，如果定子主磁極數(shù)為10，就不產(chǎn)生不平衡力，不過(guò)，在一具有五個(gè)定子主磁極的五相HB型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)中，雖然通過(guò)與三相或兩相旋轉(zhuǎn)電機(jī)的情況相同的理由加大了轉(zhuǎn)矩，但是產(chǎn)生了不平衡力。為了消除不平衡力，最好采用與三相旋轉(zhuǎn)電機(jī)相似的結(jié)構(gòu)。詳細(xì)的說(shuō)明略去。
圖6示出本發(fā)明的另一實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。在此實(shí)施例中，定子主磁極的數(shù)目比傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)減少一半，相鄰的定子主磁極的相鄰端彼此連接，而每個(gè)定子主磁極的基礎(chǔ)端則配合在定子的環(huán)形磁性部分中，以使不平衡力得以消除，而轉(zhuǎn)矩則可如式(2)和(4)所示加大至傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的兩倍。
在上述實(shí)施例中，磁通通過(guò)相鄰的定子主磁極的相鄰端的接觸部分泄漏。不過(guò)，每個(gè)定子主磁極可以插入每個(gè)繞一線(xiàn)軸纏繞的繞組中。因此，與繞組的線(xiàn)經(jīng)過(guò)一槽口繞磁極纏繞的情況相比，繞組的空間系數(shù)可以提高，而且繞組的線(xiàn)可以以高速繞一線(xiàn)軸纏繞，以致工作步驟數(shù)可以減少，因而成本可以降低。上述結(jié)構(gòu)可以同樣用于兩相、三相或五相旋轉(zhuǎn)電機(jī)中。
在具有六個(gè)定子主磁極和奇數(shù)Nr的轉(zhuǎn)子齒的三相旋轉(zhuǎn)電機(jī)的情況下，產(chǎn)生一不平衡力。不過(guò)，如果按式(9)確定奇數(shù)Nr，就可以提高精度。
60°/Nr＝-/+{360°/6-360°n/Nr} (9)式(9)的每一邊代表一步進(jìn)角，并可從其得出式(10)。
Nr＝6n±1 (10)例如，Nr為25，則可在n為4時(shí)得到步進(jìn)角24°，而Nr＝125，則可在n為21時(shí)得到步進(jìn)角0.48°。
在要求有一大轉(zhuǎn)矩的具有六個(gè)定子主磁極的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的情況下，采用了軸向長(zhǎng)度大于其直徑的轉(zhuǎn)子。這種較長(zhǎng)的轉(zhuǎn)子可用兩組串聯(lián)的轉(zhuǎn)子元件形成，不過(guò)，必須如圖12所示，在兩組轉(zhuǎn)子元件間插入磁緣板9，以使轉(zhuǎn)矩減小。因此，在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)用于具有六個(gè)定子主磁極的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。詳細(xì)的說(shuō)明略去。
有了上面所說(shuō)的這種構(gòu)形，按照本發(fā)明的永磁式旋轉(zhuǎn)電機(jī)有如下的優(yōu)良作用(1)在具有減少的定子主磁極數(shù)的三相、兩相或五相旋轉(zhuǎn)電機(jī)中產(chǎn)生的徑向不平衡力可以抵消，而且與傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的相比，轉(zhuǎn)矩可以加大一倍。
(2)按照具有三個(gè)其尺寸與傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)相同的定子主磁極，可以在理論上得到最大的轉(zhuǎn)矩。
(3)按照具有四個(gè)定子主磁極的兩相旋轉(zhuǎn)電機(jī)，在廣泛使用的兩相旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，可以得到最大的轉(zhuǎn)矩，并且即使在一個(gè)相激磁時(shí)，也不產(chǎn)生徑向不平衡力。
(4)通過(guò)分部地分割的芯子的組合，銅量可以增加，并且可以以低成本保持大轉(zhuǎn)矩。
(5)即使在具有六個(gè)定子主磁極和具有奇數(shù)轉(zhuǎn)子齒的高轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，也可以消除徑向不平衡力。
(6)本發(fā)明可以用于任何外轉(zhuǎn)子型旋轉(zhuǎn)電機(jī)中。
雖然本發(fā)明是專(zhuān)門(mén)參考其優(yōu)選的實(shí)施例示出并描述的，但是對(duì)于熟悉本技術(shù)的人，應(yīng)當(dāng)明白，可以在其中在形狀和細(xì)節(jié)上作出各種更改而不脫離由所附權(quán)利要求書(shū)所規(guī)定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一永磁式旋轉(zhuǎn)電機(jī)，它包括一定子、一三個(gè)相的繞組(3)、兩組轉(zhuǎn)子(2)和兩個(gè)永久磁鐵(51)，該定子有一環(huán)形磁性構(gòu)件和從環(huán)形磁性構(gòu)件沿徑向延伸的三個(gè)定子磁極(1)，該繞組每個(gè)都繞各自的定子磁極(1)纏繞，該轉(zhuǎn)子沿軸向彼此相鄰地布置并面向定子，在其間有一氣隙，該永久磁鐵沿軸向被磁化，其特征為，每個(gè)定子磁極(1)在其尖端有許多(Nr)磁性齒，每組轉(zhuǎn)子(2)由兩個(gè)轉(zhuǎn)子元件(21、22)組成，每個(gè)元件在其外周表面上有Nr個(gè)小齒，每個(gè)永久磁鐵(51)被兩個(gè)轉(zhuǎn)子元件(21、22)夾持在每組轉(zhuǎn)子(2)中，每組轉(zhuǎn)子(2)中的兩個(gè)轉(zhuǎn)子元件(21、22)沿周向彼此按小的轉(zhuǎn)子齒的1/2齒距偏離，以使兩個(gè)相鄰的轉(zhuǎn)子(2)組的相鄰轉(zhuǎn)子元件(21、22)的小轉(zhuǎn)子齒在極性上是相同的。
2.如權(quán)利要求1的永磁式旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征為，Nr為3n±1(其中，n為正整數(shù))。
3.一永磁式旋轉(zhuǎn)電機(jī)，它包括一定子、一兩個(gè)相的繞組(3)、兩組轉(zhuǎn)子(2)和兩個(gè)永久磁鐵(51)，該定子有一環(huán)形磁性構(gòu)件和從環(huán)形磁性構(gòu)件沿徑向延伸的四個(gè)定子磁極(1)，該繞組每個(gè)都繞各自的定子磁極(1)纏繞，該轉(zhuǎn)子沿軸向彼此相鄰地布置并面向定子，在其間有一氣隙，該永久磁鐵沿軸向被磁化，其特征為，每個(gè)定子磁極(1)在其尖端有許多(Nr)磁性齒，每組轉(zhuǎn)子(2)由兩個(gè)轉(zhuǎn)子元件(21、22)組成，每個(gè)元件在其外周表面上有Nr個(gè)小齒，每個(gè)永久磁鐵(51)被兩個(gè)轉(zhuǎn)子元件(21、22)夾持在每組轉(zhuǎn)子(2)中，每組轉(zhuǎn)子(2)中的兩個(gè)轉(zhuǎn)子元件(21、22)沿周向彼此按小的轉(zhuǎn)子齒的1/2齒距偏離，以使兩個(gè)相鄰的轉(zhuǎn)子(2)組的相鄰轉(zhuǎn)子元件(21、22)的小轉(zhuǎn)子齒在極性上是相同的。
4.如權(quán)利要求3的永磁式旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征為，Nr為4n±1(其中，n為正整數(shù))。
5.一永磁式旋轉(zhuǎn)電機(jī)，它包括一定子，一五個(gè)相的繞組(3)、兩個(gè)轉(zhuǎn)子(2)和兩個(gè)永久磁鐵(51)，該定子有一環(huán)形磁性構(gòu)件和從環(huán)形磁性構(gòu)件沿徑向延伸的五個(gè)定子磁極(1)，該繞組每個(gè)都繞各自的定子磁極(1)纏繞，該轉(zhuǎn)子沿軸向彼此相鄰地布置并面向定子，在其間有一氣隙，該永久磁鐵沿軸向被磁化，其特征為，每個(gè)定子磁極(1)在其尖端有許多(Nr)磁性齒，每組轉(zhuǎn)子(2)由兩個(gè)轉(zhuǎn)子元件(21、22)組成，每個(gè)元件在其外周表面上有Nr個(gè)小齒，每個(gè)永久磁鐵(51)被兩個(gè)轉(zhuǎn)子元件(21、22)夾持在每組轉(zhuǎn)子(2)中，每組轉(zhuǎn)子(2)中的兩個(gè)轉(zhuǎn)子元件(21、22)沿周向彼此按小的轉(zhuǎn)子齒的1/2齒距偏離，以使兩個(gè)相鄰的轉(zhuǎn)子(2)組的相鄰轉(zhuǎn)子元件(21、22)的小轉(zhuǎn)子齒在極性上是相同的。
6.如權(quán)利要求1、3或5的永磁式旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征為，相鄰的定子磁極(1)的尖端的相鄰端面是連接在一起的。
7.一永磁式旋轉(zhuǎn)電機(jī)，它包括一定子、一三個(gè)相的繞組(3)、兩組轉(zhuǎn)子(2)和兩個(gè)永久磁鐵(51)，該定子有一環(huán)形磁性構(gòu)件和從環(huán)形磁性構(gòu)件沿徑向延伸的六個(gè)定子磁極(1)，該繞組每個(gè)都繞各自的定子磁極(1)纏繞，該轉(zhuǎn)子沿軸向彼此相鄰地布置并面向定子，在其間有一氣隙，該永久磁鐵沿軸向被磁化，其特征為，每個(gè)定子磁極(1)在其尖端有許多(Nr)磁性齒，每組轉(zhuǎn)子(2)由兩個(gè)轉(zhuǎn)子元件(21、22)組成，每個(gè)元件在其外周表面上有Nr個(gè)小齒，每個(gè)永久磁鐵(51)被兩個(gè)轉(zhuǎn)子元件(21、22)夾持在每組轉(zhuǎn)子(2)中，每組轉(zhuǎn)子(2)中的兩個(gè)轉(zhuǎn)子元件(21、22)沿周向彼此按小的轉(zhuǎn)子齒的1/2齒距偏離，以使兩個(gè)相鄰的轉(zhuǎn)子(2)組的相鄰轉(zhuǎn)子元件(21、22)的小轉(zhuǎn)子齒在極性上是相同的。
8.如權(quán)利要求7的永磁式旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征為，Nr為6n±1(其中，n為正整數(shù))。
全文摘要
按照本發(fā)明的永磁式旋轉(zhuǎn)電機(jī)有一定子、一三個(gè)、四個(gè)或五個(gè)相的繞組(3)、兩組轉(zhuǎn)子(2)和兩個(gè)永久磁鐵(51)。該定子有一環(huán)形磁性構(gòu)件和從環(huán)形磁性構(gòu)件沿徑向延伸的三個(gè)、四個(gè)、五個(gè)或六個(gè)定子磁極(1)，該繞組每個(gè)都繞各自的定子磁極(1)纏繞，該轉(zhuǎn)子沿軸向彼此相鄰地布置并面向定子，在其間有一氣隙，該永久磁鐵沿軸向被磁化。每個(gè)定子磁極(1)在其尖端有許多(Nr)磁性齒，每組轉(zhuǎn)子(2)由兩個(gè)轉(zhuǎn)子元件(21、22)組成，每個(gè)元件在其外周表面上有Nr個(gè)小齒，每個(gè)永久磁鐵(51)被兩個(gè)轉(zhuǎn)子元件(21、22)夾持在每組轉(zhuǎn)子(2)中，每組轉(zhuǎn)子(2)中的兩個(gè)轉(zhuǎn)子元件(21、22)沿周向彼此按小的轉(zhuǎn)子齒的1/2齒距偏離，以使兩個(gè)相鄰的轉(zhuǎn)子(2)組的相鄰轉(zhuǎn)子元件(21、22)的小轉(zhuǎn)子齒在極性上是相同的。Nr為3n±1、4n±1或6n±1(其中，n為正整數(shù))。
文檔編號(hào)H02K37/04GK1412920SQ0214687
公開(kāi)日2003年4月23日 申請(qǐng)日期2002年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月16日
發(fā)明者坂本正文 申請(qǐng)人:日本伺服株式會(huì)社