电磁装置制造方法及图纸

在本发明专利技术的电动机中，在外侧磁场部和内侧磁场部之间的电枢上设置有三相线圈，并且在外侧磁场部和内侧磁场部中使用海尔贝克磁体阵列。在每个海尔贝克磁体阵列中，将3的倍数加2而获得的数中的任何一个设置为分度数，并且将磁化方向依次改变为将电角度的一个周期除以分度数而获得的角度以排列永磁体。由此，抑制了电动机的转矩脉动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电磁装置
本专利技术涉及一种电磁装置，例如旋转电机。
技术介绍
诸如旋转电动机和发电机之类的旋转电机以及线性电动机之类的电磁装置使用其中永磁体的N极和S极交替排列的场磁(NS阵列场磁)。在NS阵列场磁中，由于在所排列的磁体的两侧均产生磁场，因此不能有效地利用由永磁体产生的磁场。另一方面，存在一种海尔贝克阵列磁体作为一种用于排列永磁体以增强由场磁产生的磁场的方法。海尔贝克阵列磁体是一种磁体排列方法，其中，永磁体的磁极(磁化方向)依次旋转90°排列，并且可以在磁体排列的一侧产生强磁场。而且，JP2009-201343A和JP2010-154688A提出了一种场磁(双海尔贝克阵列场磁)，其中布置了两组海尔贝克磁体阵列，使得彼此的磁场得到增强，并且可以有效地利用由永磁体产生的磁场。其中，转子中产生的转矩脉动为导致电动机中产生的振动和噪声的原因之一。此外，转矩脉动影响使用电动机作为驱动源的驱动装置中由电动机驱动的移动构件的停止位置和操作精度。因此，在旋转电机(电动机)等中，需要抑制转矩脉动。因此，在JP2007-014110A所公开的旋转电机中，转子铁芯被支撑在具有绕组的定子上，在转子铁芯的外周设置有在转子铁芯的周向上交替排列有主磁体和辅助磁体的转子，转子的主磁体在转子铁芯的径向上被磁化，并且辅助磁体除了在径向上以外(相对于径向90°)被磁化。在该旋转电机中，为了抑制转矩脉动，将定子侧的辅助磁体的周向宽度Ws和辅助磁体的径向厚度t设定为满足0<Ws<1.5t，或者，将辅助磁体的周向端面之间的角度θs与磁极间距θp之比的值θs/θp和辅助磁体的径向厚度t与转子的半径r之比的值t/r设定为满足0<θs/θp＜1.9t＜r。然而，在永磁体的磁化方向依次旋转90°排列的海尔贝克阵列场磁中，五阶谐波分量的振幅在场磁表面附近的磁通量密度分布中增加。因此，在海尔贝克阵列场磁中，磁通量密度分布中包含的高次谐波分量与提供给电枢线圈的交流电之间的相互作用会引起转矩脉动。另一方面，在使用双海尔贝克阵列场磁的电动机中，在低速旋转时能够以高效率且谐波分量极少的状态获得高输出转矩，但是在高速旋转时反电动势增加。因此，使用双海尔贝克阵列场磁来驱动电动机的电源需要超过在高速旋转时产生的反电动势的输出电压。在使用双海尔贝克阵列场磁的电动机中，通常在转子侧使用双海尔贝克阵列场磁，在定子侧使用电枢线圈。因此，电动机的转子具有将外部转子和内部转子一体化的双圆筒结构。此外，由于电枢线圈设置在外转子和内转子之间，所以转子具有大的悬臂结构。因此，在使用双海尔贝克阵列场磁的电动机中，转子的结构复杂，并且担心在高速旋转时可能产生振动和噪声。此外，在使用双海尔贝克阵列场磁的电动机中，由于电枢线圈布置在具有双圆筒结构的转子中，难以散热，并且电枢线圈的发热都可能成为问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题本专利技术的一个实施例的目的是抑制电磁装置中的转矩脉动。此外，本专利技术的一个实施例的目的是在电磁装置中提供稳定的输出并解决散热的问题。本专利技术的电磁装置包括以下方式。第一方式的电磁装置包括设置有三相线圈的电枢和磁场，在该磁场中，通过将3的倍数加2而获得的数中的任何一个设置为分度数，并且通过将线圈电流的电角度的一个周期除以分度数而获得的角度来依次改变磁化方向，且多个永磁体沿预设方向排列，其中，所述电枢和所述磁场中的一个在永磁体的排列方向上相对于另一个运动。第二方式的电磁装置为，在第一方式的电磁装置中，所述线圈为空芯。第三方式的电磁装置为，在第一或第二方式的电磁装置中，所述磁场具有通过预设空隙彼此相对的两组所述永磁体的排列，并且所述电枢布置在该控制中。第四方式的电磁装置为，在第三方式的电磁装置中，所述磁场通过两组永磁体的排列形成分别具有圆筒形状的外侧磁场和内侧磁场，在所述内侧磁场和所述外侧磁场之间的所述空隙中，该空隙的中心线外侧的空间体积与所述中心线内侧的空间体积之比设定为与所述外侧磁场的体积与所述内侧磁场的体积之比相同。第五方式的电磁装置为，在第一或第二方式的电磁装置中，还包括定子，在所述定子中，所述转子相对地可旋转地设置在由磁性材料形成的圆筒形状内，其中，在所述电枢中，三相线圈中的每一个均沿周向设置在所述定子的内周表面上。第六方式的电磁装置为，在第五方式的电磁装置中，所述磁场的外周面与定子的内周面之间的间隙长度G被设定为小于所述磁场的磁极间距τ。第七方式的电磁装置为，在第五或第六方式的电磁装置中，在形成所述磁场的所述永磁体的扇形横截面中，径向外弧长度和径向内弧长度的平均值小于径向外弧半径和径向内弧半径之间的差。第八方式的电磁装置为，在第一至第七方式中的任一方式的电磁装置中，所述线圈的绕组是绞合线。专利技术效果根据本专利技术的方式，具有可以抑制电动机等中的转矩脉动的效果。此外，在本专利技术的方式中，由于线圈是空心的，因此可以抑制齿槽转矩。另外，在本专利技术的方式中，通过将磁性材料用于配置有线圈的定子，可以从线圈的外周侧进行冷却，因此容易散热。此外，在本专利技术的方式中，通过将磁场的外周面与定子的内周面之间的间隙长度G设定为小于磁场的磁极间距τ，可以抑制反电动势，并且可以输出高旋转的转矩。根据本专利技术的方式，通过将绞合线用于线圈，可以抑制电流损失的增加，并且可以抑制线圈的发热。附图说明图1为从轴向观察第一实施方式的电动机的主要部分的俯视图。图2为示出磁场和电枢的展开图。图3为示出一般的海尔贝克阵列磁场的主要部分的展开图。图4A为根据实施例1的磁场的磁通量和磁通量密度的分布图。图4B为根据实施例2的磁场的磁通量和磁通量密度的分布图。图5A为根据比较例1的磁场的磁通量和磁通量密度的分布图。图5B为根据比较例2的磁场的磁通量和磁通量密度的分布图。图5C为根据比较例3的磁场的磁通量和磁通量密度的分布图。图5D为根据比较例4的磁场的磁通量和磁通量密度的分布图。图6A为示出实施例1，比较例1和比较例2中的磁通量密度相对于电角度的变化的图。图6B为示出实施例2，比较例3和比较例4中的磁通量密度相对于电角度的变化的图。图7A为示出实施例1，比较例1和比较例2中的相对于空间谐波的阶数的振幅的图。图7B为示出实施例2，比较例3和比较例4中的相对于空间谐波的阶数的振幅的图。图8A为示出实施例1，比较例1和比较例2中的相对于时间的转矩的DC分量比的图。图8B为示出实施例2，比较例3和比较例4中的相对于时间的转矩的DC分量比的图。图9A为示出实施例1，比较例1和比较例2中的相对于空间谐波的阶数的振幅(振幅比)的图。图9B为示出实施例2，比较例3和比较例4中的相对于空间谐波的阶数的振幅(振幅比)的图。图10为示出第二实施方式的电动机的概略结构的主要部分的俯视图。图11为示出海尔贝克阵列磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电磁装置，其特征在于，包括：设有三相线圈的电枢；将3的倍数加2而获得的数中的任何一个设为分度数，并且通过将线圈电流的电角度的一个周期除以所述分度数而获得的角度来依次改变磁化方向，使多个永磁体沿预设方向排列的磁场；其中，所述电枢和所述磁场的其中一个对于另一个，在永磁体的排列方向上相移动。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170830 JP 2017-165468;20171114 JP 2017-2195301.一种电磁装置，其特征在于，包括：设有三相线圈的电枢；将3的倍数加2而获得的数中的任何一个设为分度数，并且通过将线圈电流的电角度的一个周期除以所述分度数而获得的角度来依次改变磁化方向，使多个永磁体沿预设方向排列的磁场；其中，所述电枢和所述磁场的其中一个对于另一个，在永磁体的排列方向上相移动。


2.根据权利要求1所述的电磁装置，其特征在于，所述线圈为空心。


3.根据权利要求1或2所述的电磁装置，其特征在于，在所述磁场中，两组永磁体的排列通过预设空隙相对，该空隙中设有所述电枢。


4.根据权利要求3所述的电磁装置，其特征在于，在所述磁场中，通过排列两组永磁体形成分...

【专利技术属性】
技术研发人员：森下明平，
申请(专利权)人：学校法人工学院大学，
类型：发明
国别省市：日本;JP