旋转电机制造技术

本发明专利技术提供一种能够兼顾由转矩密度的提高实现的小型化和由齿槽转矩的减小实现的控制性的提高的旋转电机。旋转电机包括：具有永磁体的转子(3)；和具有定子铁芯(21)的定子(2)，所述定子铁芯(21)包括在周向上包围转子(3)的环状的轭铁部(211)和从轭铁部(211)的内周面向轭铁部(211)的径向的内侧突出的多个齿部(212)，轭铁部(211)在形成于多个齿部(212)间的槽(24)之中的至少一个槽(24)，在包含轭铁部(211)的径向的厚度最薄的部位的外周面的区域，具有向径向的外侧突出而形成磁路的至少一个磁路扩张凸部(213)。

【技术实现步骤摘要】
旋转电机
本专利技术涉及一种旋转电机，特别是涉及一种提高转矩密度并且减小齿槽转矩的技术。
技术介绍
半导体制造装置或金属加工机等所使用的旋转电机，因可设置区域的限制等而要求小型。另外，这种旋转电机为了进行精确的旋转控制而要求高的控制性。为了使旋转电机小型化，例如，能够通过将钕烧结磁铁等的剩余磁通密度高的永磁体用于转子而实现。但是，已知使用这种剩余磁通密度高的永磁体的旋转电机，由于永磁体与定子铁芯的相互作用，在不通电时也会产生称为齿槽转矩的一种转矩脉动，给通电时的控制性带来很大的影响。另外，作为用于旋转电机的小型化的另一个措施，可举出提高施加在定子铁芯上的线圈的占空系数。该情况下，通过提高线圈的占空系数能够利用槽流过更多的电流，因此能够提高转矩密度，实现小型化。为了增加匝数来提高线圈的占空系数，优选槽的外周尽可能由平面等简单的部分构成(例如，专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1：(日本)特开2014－236576号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题但是，为了使旋转电机更加小型化，考虑同时使用上述的转子使用剩余磁通密度高的永磁体的措施和为了提高线圈的占空系数而使槽的外周形成为平面的措施这两个措施。可是，本专利技术者们发现，同时实施这两个措施的情况下，齿槽转矩増大，旋转电机的控制性大幅恶化。于是，本专利技术是着眼于上述课题而开发的，目的在于提供一种能够兼顾由转矩密度的提高实现的小型化和由齿槽转矩的减小实现的控制性的提高的旋转电机。用于解决课题的技术方案根据本专利技术的一方式，提供一种旋转电机，其特征在于，包括：具有永磁体的转子；和具有定子铁芯的定子，上述定子铁芯包括在周向上包围上述转子的环状的轭铁部和从上述轭铁部的内周面向上述轭铁部的径向的内侧突出的多个齿部，上述轭铁部中，在形成于上述多个齿部间的槽之中的至少一个槽，在包含上述轭铁部的上述径向的厚度最薄的部位的外周面的区域，具有向上述径向的外侧突出而形成磁路的至少一个磁路扩张凸部。专利技术效果根据本专利技术的一方式，能够提供一种能够兼顾由转矩密度的提高实现的小型化和由齿槽转矩的减小实现的控制性的提高的旋转电机。附图说明图1是表示本专利技术第一实施方式的旋转电机的截面图。图2是表示现有旋转电机的截面图。图3是表示在实施例和比较例的无负荷的状态下，在轭铁部的厚度最薄的部位的最大磁通密度的图表。图4是表示实施例和比较例的齿槽转矩波形的解析结果的图表。图5是表示本专利技术第二实施方式的旋转电机的截面图。符号说明1旋转电机2定子21定子铁芯211轭铁部212齿部213磁路扩张凸部22线圈23模塑部3转子31轴32转子铁芯33永磁体具体实施方式在以下详细的说明中，对大量特定的细节部分做了记载，以便能够完全理解本专利技术实施方式。但是，当然没有这种特定的细节部分也能够实施一个以上的实施方式。另外，为了使附图简明，用简图表示公知的结构和装置。首先，本专利技术的说明中首先对本专利技术者们所发现的上述的齿槽转矩的增大详细地进行说明。图2表示现有旋转电机1a的截面图。图2所示的旋转电机1a是6极9槽的表面磁铁式旋转电机，包括定子2a和转子3a。定子2a包括定子铁芯21a、线圈22a、模塑部23a。定子铁芯21a在图2所示的与轴向垂直的平面，包括大致环状的轭铁部211a、从轭铁部211a的内周面向轭铁部211a的径向内侧延伸的9个齿部212a。定子铁芯21a例如通过使冲压后的电磁钢板在轴向上层叠，使用铆接或焊接等进行固定来制造。线圈22a为漆包线等，分别卷绕在定子铁芯21a的各齿部212a。模塑部23a是覆盖定子铁芯21a而形成的包含树脂的部件，在与定子铁芯21a的轴向垂直的截面具有方形的外周形状。另外，定子2a在轭铁部211a的内侧由9个齿部212a形成用于卷绕线圈22a的槽即9个槽24a。转子3a包括轴31a、转子铁芯32a、6个永磁体33a。轴31a是作为转子3a的旋转轴的部件。转子铁芯32a和定子铁芯21a一样，是将冲压后的电磁钢板在轴向上层叠而构成的。6个永磁体33a为钕烧结磁铁、钕粘结磁铁、铁氧体磁铁等永磁体。6个永磁体33a在与转子3a的轴向垂直的平面具有环形形状，通过在外周磁化多极而在外周面作出6个极。上述结构的旋转电机1a中，包含槽24a的外周面即轭铁部211a的内周面的齿部212a的区域，在与轴向垂直的平面形成为以轴心为中心的弦状。即，轭铁部211a的内周面具有与齿部212a的根部分直角连接的平面。另外，与齿部212a的根部分连接的平面和与相邻的其他齿部212a的根连接的平面经由该两个齿部212a的中间位置的与轭铁部211a的外周的切线平行的平面相连接。这样，通过以平面为中心构成槽24a的外周部分，能够提高线圈22a的占空系数。旋转电机1a中，由于具有这样的形状而能够使导线整齐排列且高密度地卷绕线圈22a。用图3的虚线(现有例)表示对于图2所示的现有旋转电机1a使用磁场解析而得出的齿槽转矩的解析结果。图3中，设额定转矩的值为100％而进行了标准化。齿槽转矩的p-p(peaktopeak)值也达到额定转矩的12％左右，虽然在现有旋转电机1中通过占空系数的提高而能够高密度化，但是确定控制性非常差。这样，齿槽转矩大的原因从磁通的饱和就能够说明。图4的现有例中表示用图2的虚线区域表示的、在无负荷的状态下轭铁部211a的径向的厚度最薄的部位的最大磁通密度。如图4所示，现有旋转电机1a的情况下，磁通密度大幅超过1.8T，因此推测在轭铁部211a的径向的厚度最薄的部位，齿槽转矩因磁能脉动增加而增加。如以上所述，本专利技术者们查明，在现有旋转电机1a中，在实现了小型化即转矩密度提高了的情况下，齿槽转矩増大，控制性有可能大幅恶化，从而研发了本专利技术。＜第一实施方式＞参照图1，对本专利技术的第一实施方式的旋转电机1进行说明。第一实施方式的旋转电机1如图1所示为6极9槽的表面磁铁式旋转电机，包括定子2和转子3。定子2包括定子铁芯21、线圈22和模塑部23。定子铁芯21在图1所示的与轴向垂直的平面中包括轭铁部211、9个齿部212和9个磁路扩张凸部213。轭铁部211和齿部212具有与图2所示的现有旋转电机1a同样的形状。另外，在轭铁部211的内侧，由9个齿部212形成9个槽24。9个磁路扩张凸部213是在各槽24的包含轭铁部211的径向的厚度最薄的部位的轭铁部211的外周面的区域分别以向径向的外侧突出的方式形成的，在定子铁芯21形成磁路。另外，9个磁路扩张凸部213为相同的形状，在轭铁部211的外周面，在定子2的轴向的全长上形成。定子铁芯21例如是通过使冲压后的电磁钢板层叠并使用铆接或焊接等在层叠方向上进行固定而制造的。另外，定子铁芯21具有各槽24的转子3侧形成为非开放的封闭槽构造。线圈22为漆包线等，分别卷绕在定子铁芯21的各齿部212。模塑部23是覆盖定子铁芯21a而形成的含有树脂的部件，在与定子铁芯21a的轴向垂直的截面具有方形的外周形状。另外，定子铁芯21由于具有封闭槽构造，因此优选以如下方式形成：将轭铁部211和齿部212分割而进行加工，在齿部212卷绕线圈22后，通过热压配合使轭铁部211和齿部212结合。该情况下，例如，以图1所示的大致环状的一体形状冲压电磁钢板，再使冲压后的部件层叠，由此形成轭铁部2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种旋转电机，其特征在于，包括：具有永磁体的转子；和具有定子铁芯的定子，所述定子铁芯包括在周向上包围所述转子的环状的轭铁部和从所述轭铁部的内周面向所述轭铁部的径向的内侧突出的多个齿部，所述轭铁部中，在形成于所述多个齿部间的槽之中的至少一个槽，在包含所述轭铁部的所述径向的厚度最薄的部位的外周面的区域，具有向所述径向的外侧突出而形成磁路的至少一个磁路扩张凸部。

【技术特征摘要】
2015.12.15 JP 2015-2443881.一种旋转电机，其特征在于，包括：具有永磁体的转子；和具有定子铁芯的定子，所述定子铁芯包括在周向上包围所述转子的环状的轭铁部和从所述轭铁部的内周面向所述轭铁部的径向的内侧突出的多个齿部，所述轭铁部中，在形成于所述多个齿部间的槽之中的至少一个槽，在包含所述轭铁部的所述径向的厚度最薄的部位的外...

【专利技术属性】
技术研发人员：今盛聪，折田光一郎，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP