同步电动机制造技术

本实用新型专利技术提供一种能够实现高效化以及更低振动化、更低噪音化的同步电动机。该同步电动机通过相位差为90°电角度的二相交流电流来驱动，包括：定子（1），其在以轴心为中心的圆环状铁芯上朝向轴心在周向上等角度间隔地形成4n（n为自然数）个齿部，且在各齿部（2a）、（2b）、（2c）、（2d）上以集中卷绕的方式卷绕绕组；转子（4），其在以轴心为中心的圆柱状软磁性材料的后轭铁（5）的外周面上配置有在周向上等角度间隔地交替形成不同极性磁极的6n极磁极取向永久磁铁（6），且与定子（1）对置配置，各齿部（2a）、（2b）、（2c）、（2d）与转子（4）相对置的部分的宽度为机械角度大致（75/n）°。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术提供一种能够实现高效化以及更低振动化、更低噪音化的同步电动机。该同步电动机通过相位差为90°电角度的二相交流电流来驱动，包括：定子（1），其在以轴心为中心的圆环状铁芯上朝向轴心在周向上等角度间隔地形成4n（n为自然数）个齿部，且在各齿部（2a）、（2b）、（2c）、（2d）上以集中卷绕的方式卷绕绕组；转子（4），其在以轴心为中心的圆柱状软磁性材料的后轭铁（5）的外周面上配置有在周向上等角度间隔地交替形成不同极性磁极的6n极磁极取向永久磁铁（6），且与定子（1）对置配置，各齿部（2a）、（2b）、（2c）、（2d）与转子（4）相对置的部分的宽度为机械角度大致（75/n）°。【专利说明】同步电动机
本技术涉及同步电动机。
技术介绍
作为用于小型鼓风机的电动机，一般多数使用廉价且小型的单相感应电动机。该单相感应电动机由于效率低，因此，存在输出小而消耗电量大的缺点。作为改善上述缺点的电动机有相对于一般的使定子绕组不同的相进行重叠的分布绕组结构，而采用能够缩小绕组线圈的集中绕组结构的3相笼型感应电动机，但是，由于从定子侧供给用于使转子的笼型导体产生电流的能量，因此，与从永久磁铁供给从转子产生的磁通的同步电动机相比，效率低且减少耗电量也有限。另一方面，用于OA仪器、设备冷却的所谓“轴流风扇”的电动机，多数使用单相同步电动机。该单相同步电动机是将集中绕组结构的定子以及具有与定子的齿部数量相同的磁极的转子组合而构成的，一般为了降低驱动电路的成本而使用半波整流后的电流进行驱动，但是，因为在切换通电的相的时刻输出转矩会大幅降低，链波增大，因此，存在振动和噪音大的缺点。在集中绕组结构的同步电动机中，作为抑制转矩链波实现低振动化、低噪音化的技术，例如有通过相对于转子的极数减少定子的凸极(齿部)，在二相绕组上流通具有90°的相位差的二相交流电流进行驱动，由此实现高效化、高转矩化并且实现低振动化、低噪音化(例如，专利文献I)。:日本特开2006-340487号公报
技术实现思路
在使用永久磁铁的同步电动机中，作为振动或噪音的其他要因，有在转子的永久磁铁与定子的齿部之间作用的磁引力所引起的齿槽转矩(cogging torque)。该齿槽转矩是在转子机械性旋转一周中以齿槽数与磁极数的最小公倍数所产生的转矩脉动分量。在该转子旋转一周中所产生的齿槽转矩的脉动数越多，能量越分散，随此，齿槽转矩的振幅越小，振动和噪音越小。相反，齿槽转矩的脉动数越少，齿槽转矩的振幅越大，振动和噪音越大。上述现有技术是相对于转子的极数减少齿部数即减少齿槽数，由此扩大卷绕绕组的空间来实现高效化，因此，存在如下问题:由于齿槽数与磁极数的组合有时会使齿槽转矩的脉动数减少，随此，齿槽转矩的振幅会增大，振动和噪音变大。本技术鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够实现高效化以及更低振动化、更低噪音化的同步电动机。为了解决上述问题，达到技术的目的，本技术所涉及的同步电动机为通过相位差为90°电角度的二相交流电流驱动的同步电动机，其特征在于，具备:定子，其在以轴心为中心的圆环状铁芯上朝向轴心在周向上等角度间隔地形成4η (η为自然数)个齿部，且在所述各齿部上以集中卷绕的方式卷绕绕组；以及转子，其在以轴心为中心的圆柱状的软磁性材料的后轭铁的外周面上，配置有在周向上等角度间隔地交替形成不同极性磁极的6η极磁极取向永久磁铁，并且所述转子与所述定子对置配置，所述各齿部的与所述转子对置的部分的宽度为机械角度大致(75/η) °。根据本技术，具有能够实现高效化以及更低振动化、更低噪音化的效果。【专利附图】【附图说明】图1是实施方式所涉及的同步电动机的横截面图。图2是表示实施方式所涉及的同步电动机的驱动电流的一个示例的图。图3(a)是表示在图2所示的驱动电流的状态a下流到各线圈的电流方向的图。图3(b)是表示在图2所示的驱动电流的状态b下流到各线圈的电流方向的图。图3(c)是表示在图2所示的驱动电流的状态c下流到各线圈的电流方向的图。图3(d)是表示在图2所示的驱动电流的状态d下流到各线圈的电流方向的图。图4是图1所示的同步电动机的齿部的前端部的放大图。图5是以图1所示的同步电动机的齿部的前端宽度为参数比较齿槽转矩的振幅的图。图6 (a)是表示径向取向的情况下永久磁铁的磁通流动的图。图6(b)是表示磁极取向的情况下永久磁铁的磁通流动的图。图7是表示齿部的前端宽度与感应电压的关系的图。图8是表示实施方式所涉及的同步电动机的齿部的前端宽度与铁损的关系的图。符号的说明I 定子2a、2b、2c、2d 齿部3 线圈4 转子5后轭铁6永久磁铁。【具体实施方式】以下参照附图，对本技术的实施方式所涉及的同步电动机进行说明。此外，本技术并不局限于以下所示的实施方式。图1是实施方式所涉及的同步电动机的横截面图。如图1所示，在本实施方式中，对使用了与定子I的内周面对置地配置有磁极取向永久磁铁的转子4的同步电动机情况下的示例进行说明。定子I在以轴心为中心的圆环状铁芯上朝向轴心在周向上等角度间隔地形成4n(η为自然数)个突起状的铁芯(以下称“齿部”)2a、2b、2c、2d，绕组以集中卷绕的方式卷绕于该各齿部2a、2b、2c、2d上，而形成4n个线圈3。各齿部2a、2b、2c、2d每2n个为一组划分成两组。此时，以组成一组的各齿部(此处为各齿部2a、2c)与组成另一组的各齿部(此处为各齿部2b、2d)交替配置的方式进行划分。使卷绕于各齿部2a、2b、2c、2d的绕组为分离成卷绕于组成一组的各齿部(此处为各齿部2a、2c)的绕组与卷绕于组成另一组的各齿部(此处为各齿部2b、2d)的绕组的两部分的二相绕组，使卷绕于同组内相邻的各齿部(此处为各齿部2a、2c或各齿部2b、2d)的绕组的卷绕方向为从轴心观察时彼此相反的方向。此外，图1所示的实线箭头表示流到形成各线圈3的各绕组(A相(+ )绕组、A相(-)绕组、B相(+ )绕组、B相(-)绕组)的正向电流的方向。该定子I的构成与集中绕组的感应电动机的定子的构成相同。此外，各齿部2a、2b、2c、2d与转子4对置的部分的宽度(以下称“前端宽度”)以轴心为中心，机械角度大致(75/η) °或大致(45/η) °?大致(55/η) ° ο转子4在以轴心为中心的圆柱状的软磁性材料的后轭铁5的外周面上配置有在周向上等角度间隔地交替形成不同极性磁极的6η极磁极取向永久磁铁6，其与定子I对置且可旋转地配置于各齿部2a、2b、2c、2d的内侧。此外,在图1所示的示例中，表示了如下示例，η = I,也就是说，定子I的凸极数(齿部数)为4,转子4的极数为6,各齿部2a、2b、2c、2d的前端宽度以轴心为中心,机械角度大致为45°。此外，在以下的说明中，在无需特别区分各齿部2a、2b、2c、2d的情况下，称为齿部2。下面参照图2及图3 (a)、图3 (b)、图3 (C)、图3(d)对实施方式所涉及的同步电动机的动作进行说明。图2是表示实施方式所涉及的同步电动机的驱动电流的一个示例的图。此外，图3(a)是表示在图2所示的驱动电流的状态a下流到各线圈的电流方向的图。图3(b)是表示在图2所示的驱动电流的状态b下流到各线圈的电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同步电动机，其为通过相位差为90°电角度的二相交流电流驱动的同步电动机，其特征在于，包括：定子，其在以轴心为中心的圆环状铁芯上朝向轴心在周向上等角度间隔地形成4n个齿部，且在所述各齿部上以集中卷绕的方式卷绕绕组，n为自然数；以及转子，其在以轴心为中心的圆柱状的软磁性材料的后轭铁的外周面上，配置有在周向上等角度间隔地交替形成不同极性磁极的6n极磁极取向永久磁铁，所述转子与所述定子对置配置，所述各齿部的与所述转子对置的部分的宽度为机械角度大致75/n°。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：松冈笃，马场和彦，川崎启宇，堀田和彦，小河良平，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：新型
国别省市：日本;JP