采用包含一内装永磁铁的转子的电动机制造技术

一种具有内装在其转子内的永磁铁的电动机，其中，设置了用来防止磁通短路的孔，这些孔靠近转子铁芯的外边沿，并邻接于用来接纳一永磁铁的狭槽和槽内的永磁铁本身。这种结构可防止由永磁铁的两端产生的磁能发生短路，从而使磁通流向定子，帮助产生转矩。这样，可实现一种具有低齿槽效应转矩、低噪声和低振动的高效电动机。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于空调和其它工业设备的驱动电机，更具体地说，涉及一种电动机结构，它采用了一具有内装永磁铁的转子铁芯，不但可以利用磁铁转矩，而且可以利用磁阻转矩。众所周知，市场上有一种通过在转子铁芯中安装一个内部磁铁而达到既能利用磁铁转矩又能利用磁阻转矩的高效电动机，未经审查的日本专利公开号No.H08-331823揭示了这样一种电动机的例子。附图说明图15是这种传统电动机的剖视图。在图15中，一定子1包括多个齿11和将多个齿的根部连接起来的轭铁12，定子1的形状像一个环。形成在齿之间的多个槽13上卷绕了一个三相绕组。一转子7大致与定子1同轴，其形状像一个圆柱。转子7有四个面对着定子1的内表面的转子磁极，并且转子7是由轴承(未示)支承着，使转子7可在一转轴24上旋转。在转子7上，沿转子铁芯71的转动方向等间隔地设置了四个轴向冲制穿通的狭槽72，在每个狭槽内嵌设了一板状的永磁铁73。在转子铁芯孔的每个轴向端而上设置了一端板(未示)，以覆盖永磁铁73。端板通过将一销钉铆接在一孔25中而固定于端面，从而将永磁铁73固定在转子铁芯71内。在转子7外周的各转子磁极之间的边界区域内设有凹槽77，永磁铁73的纵向两端邻近于凹槽77。一电流流过定子线圈而形成一旋转的磁场。于是，转子磁极吸引/排斥定子1的齿11，使得转子7转动。在上述结构中，感应系数Ld和Lq之间的关系是Ld＜Lq。这里的Ld是沿成直角地横穿过转子磁极的“d”轴线方向的感应系数，而Lq是沿横穿过转子磁极之间边界区域的“q”轴线方向的感应系数。通常，电机转矩T可用下列等式来表达T＝Pn{ψa·I·cosβ+0.5(Lq-Ld)I2·sin2β}…(1)在该等式中，Pn成对的转子磁极的对数ψa链接磁通I定子线圈电流β电流I的超前相位角(电角度)在等式(1)中，第一项表示磁通转矩，第二项表示磁阻转矩。由于可满足Ld＜Lq的关系，所以可控制绕组电流，使绕组电流I的相位相对于每一相绕组内产生的感应电压而超前，即让β大于零(β＞0)，借以产生磁阻转矩。当把β设定为一预定值时，与只能获得磁铁转矩的情况相比，在相同的电流下可以产生较大的转矩T。然而，按照上述结构，由于在狭槽72和凹槽77之间存在着具有高导磁性的钢部分78，所以如图15所示，永磁铁73纵向端的磁通经过Pa(钢部分78的磁路)并发生短路，尽管这些磁通可能会抵达定子1并有助于产生转矩。换言之，短路会造成磁通量减小，进而降低电机效率。另外，因短路而产生的磁通会增大齿槽效应转矩，从而使电动机产生噪声和振动。本专利技术旨在提供一种振动和噪声较小的高效电动机。为解决上述问题，根据本专利技术的一电动机具有如下结构在转子铁芯上冲设了用来接纳永磁铁的狭槽，并使狭槽靠近转子铁芯的外周面。在转子铁芯上设置了邻接永磁铁纵向端部的孔，该孔也靠近转子铁芯的外周面。所述孔可防止磁通短路。定子的形状像一个具有多个齿的环。永磁铁是嵌设在转子铁芯上的狭槽内。利用上述结构可防止永磁铁的两端产生的磁通发生短路，从而使磁通流向定子，帮助产生转矩。于是，可实现一种齿槽效应转矩低、噪声低和振动低的高效电动机。按照本专利技术的电动机还有如下的另一种结构转子铁芯上冲制有用于接纳永磁铁的狭槽，并且狭槽靠近转子铁芯的外周面；在转子铁芯上邻接永磁铁的纵向端的没有孔，并且孔也靠近转子铁芯的外周面。该孔可防止磁通短路。定子的形状像一个有多个齿的环。永磁铁嵌设在转子铁芯上的狭槽内。上述结构可防止由永磁铁的两端产生的磁通发生短路，以使磁通流向定子而有助于产生转矩。于是，这种结构可实现一种齿槽效应转矩低、噪声低和振动低的高效电动机。可取的是，转子具有下列结构假设覆盖靠近转子外周面的转子铁芯各部分之一的角度是“θa”，这里，转子铁芯的每一部分表示的区域是从靠近所述狭槽和嵌设在该狭槽内的永磁铁的、用于防止一个转子磁极的永磁铁的磁通发生短路的一个孔一直到用于防止嵌设在与该转子磁极相邻的另一转子磁极的另一狭槽内的永磁铁的磁通发生短路的另一个孔，所述另一个孔位于所述另一狭槽的第一端，同时，比位于该另一狭槽的第二端的另外一个孔更接近上述孔。假设转子磁极的数量是Nm，于是转子铁芯的每一部分的角度“θa”大致等于120/Nm度，则可以高效地利用来自永磁铁的磁通，并且可以减小齿槽效应转矩和转矩脉动。因此，可以获得一种振动低、噪声低的电动机。图1是本专利技术第一实施例的一电动机的剖视图2示出了当相应于转子磁极的数量对转子的外径和定子的内径进行最佳的设计，并且总是采用相同数量的永磁铁时，转子磁极的数量和电机损耗之间的关系；图3示出了当转子铁芯采用了一含有较多量硅的钢板时，转子外径和定子外径之比与电机损耗之间的关系；图4示出了当转子铁芯采用了一含有较少量硅的钢板时，转子外径和定子外径之比与电机损耗之间的关系；图5示出了转子铁芯内的角度“θa”与齿槽效应转矩之间的关系；图6示出了转子铁芯内的角度“θa”与转矩脉动值之间的关系；图7是根据第二实施例的一电动机的剖视图；图8是根据第三实施例的一电动机的剖视图；图9是根据第四实施例的一电动机的剖视图；图10是根据第五实施例的一电动机的剖视图；图11是第五实施例中的另一电动机的剖视图；图12是根据第六实施例的一电动机的剖视图；图13是第六实施例中的另一电动机的剖视图；图14示出了电动机的类型与转矩、转矩脉动值及齿槽效应转矩之间的关系；图15是一传统电动机的剖视图。下面将参照各附图来描述本专利技术的若干个实施例。图1是根据本专利技术第一实施例的一电动机的剖视图。一定子1包括12个齿11和将齿11的根部连接起来的轭铁12，定子1的形状像一个环。在各齿11之间成形了12个槽13，在这些槽内以例如跨越每三个相邻齿的分布卷绕方式卷绕一个三相绕组。转子2大致与定子1同轴，其形状像一个圆柱形。转子2有四个面对着定子1内表面的转子磁极，所述转子由轴承(未示)支承，使转子2可以在一转轴24上旋转。在转子2中，在沿转子铁芯21的转动方向等间隔地并沿转轴24轴向地冲制出来的四个狭槽22内分别嵌设了一板状永磁铁23，在转子2的两个轴向端面上分别设置了一端板(未示)，并用铆入孔25的销子26将端板铆定，借以将永磁铁固定于转子铁芯21。一电流通过定子线圈而形成一旋转磁场。于是，转子磁极吸引/推斥定子1的齿11，从而使转子2转动。转子2上有一用来防止磁通短路的孔27，孔27邻近转子铁芯21的外周，并邻接狭槽22以及永磁铁23的端部。上述结构可以防止由永磁铁23产生的磁通像图15所示的已有技术那样发生短路，这是因为有了孔27而使磁通流向定子1并有助于产生转矩。因此，该结构可以实现一种齿槽效应转矩较低以及噪声低和振动低的高效电动机。孔27是设置在转子铁芯21的外周面内，因而在孔27和转子铁芯21的外周面之间可保持有一作为转子铁芯之一部分的钢的狭窄区域。从磁学角度来看，孔27和转子外周面21之间的间隙S最好是狭窄的，而从强度角度来看，该间隙最好是宽一点。通常，间隙S应该是与气隙相同或更小，是构成转子铁芯21的一层钢叠片厚度的80％或更大。与齿11和转子2的对应部分之间的气隙相比，沿转子铁芯径向的孔27的宽度“a”最好是足够宽的。通常，宽度“a”应该是气隙宽度的两倍或更大。由孔27的靠近转子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动机，包括： 一转子，它包含一转子铁芯，该转子铁芯具有至少一个狭槽；以及 一嵌设在所述狭槽内的永磁铁； 其中，有一孔位于靠近所述转子铁芯外周面的位置上，并且该孔邻接于所述永磁铁的一端所在的所述狭槽的那一端。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：浅野能成，神藤正行，伊藤浩，森重健，本田幸夫，村上浩，角谷直之，横手静，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]