同步电动机制造技术

同步电动机具备：包含在圆周方向等间隔地配置的磁极的转子；以及包含在圆周方向隔开间隔配置的定子齿的定子。其他的定子齿相对于基准定子齿在根据电角度的角度上配置于从相当于二相交流电的相位差的整数倍的位置偏移的位置。而且，在位于偏移的位置的定子齿上以集中绕组的方式卷绕有被供给二相交流电的第一相的第一绕组和被供给二相交流电的第二相的第二绕组的双方。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及由二相交流电驱动的同步电动机的绕组构造，特别是涉及使转矩 (torque)特性提高的技术。
技术介绍
以往，在各种设备中利用有由二相交流电驱动的二相电动机。在专利文献1中公开了如下的二相电动机18个转子磁铁在圆周方向等间隔地配 置，12个定子凸极在圆周方向等间隔地配置。在该结构中，定子凸极的配置间隔在电角度 (electrical angle)上为3 π/2弧度。绕组以集中绕组的方式卷绕于各个定子凸极，当设定子凸极的参考标号按在圆周方向排列的顺序为Α1、Β1、Α2、Β2.......Α6、Β6时，A组(Al、A2.......A6)的各个绕组连接在一起成为A相绕组，B组(B1、B2.......B6)的各个绕组连接在一起成为B相绕组，各个定子凸极的绕组整体成为二相绕组结构。对该二相绕组供 给相位差为η/2弧度的二相交流电。当供给二相交流电时，各个绕组被励磁，在气隙(air gap)中产生旋转磁场，转子 磁铁与该旋转磁场同步地受到吸引(排斥)力，并以一定速度的同步转速持续旋转。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开平9-163710号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题在压缩机、电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车等所采用的同步电动机中，从 小型轻量、高输出、低振动、低噪音、高效率的要求出发，特别谋求高转矩且低转矩脉动。但是，在以往的二相电动机中，如下所示，转矩脉动大，谋求进行进一步的改善。在以往的二相电动机中，由于在A组的6个定子凸极(相当于定子齿)仅卷绕有 A相绕组，因此A组的各个定子凸极以相当于π弧度的周期使6个同时产生最大转矩。此 外，B组的各个定子凸极从A组偏移π/2弧度，并以相当于π弧度的周期使6个同时产生 最大转矩。即，在二相交流电的每1个周期的2 π弧度中，转矩的峰值产生4次。而且，由 于该峰值的大小是6个定子凸极的合成转矩，所以转矩脉动大。因此，本专利技术的目的在于，在接受二相交流电而进行驱动的同步电动机中，提供一 种与以往相比能够降低转矩脉动的技术。用于解决问题的方案本专利技术所涉及的同步电动机由二相交流电驱动，所述二相交流电由第一相和第二 相交流电构成，其中，所述同步电动机具备转子，该转子包含在圆周方向等间隔地配置的 多个磁极；以及定子，该定子包含环状的定子磁轭和Ν(Ν为4以上的整数)个定子齿，该定 子齿在圆周方向隔开间隔地配置于该定子磁轭上，在所述定子中，在电角度上位于相同位4置的定子齿各存在n(n为2以上的整数)个，按在圆周方向排列的k(k为2以上的整数) 个定子齿单位呈旋转对称，构成所述N个(N为4以上的整数，N = k · η)定子齿，在各个定 子齿单位中，当将k个定子齿中的一个作为基准定子齿时，剩余的定子齿中的至少一个相 对于所述基准定子齿在电角度上位于从相当于所述二相交流电的相位差的整数倍的位置 偏移的位置，在所述基准定子齿上，以集中绕组的方式仅卷绕有被供给所述第一相交流电 的第一绕组和被供给所述第二相交流电的第二绕组中的任一方，在位于所述偏移的位置的 定子齿上，以集中绕组的方式分别卷绕有被供给所述第一相交流电的第一绕组和被供给所 述第二相交流电的第二绕组的双方，按所述定子齿单位的每一个，卷绕于定子齿的第一绕 组串联连接，按与所述定子齿单位相同、或者与其不同的在圆周方向排列的k个定子齿单 位的每一个，卷绕于定子齿的第二绕组串联连接。专利技术效果根据上述结构，至少一个定子齿相对于基准定子齿配置在从相当于二相交流电的 相位差的整数倍的位置偏移的位置，且在该定子齿卷绕有第一绕组和第二绕组双方的绕 组。由此，能够使位于偏移的位置的定子齿产生最大转矩的定时从使基准定子齿产生最大 转矩的定时错开。因此，能够使二相交流电的一个周期中的转矩的峰值的次数增加而使峰 值的产生定时分散，并且，能够降低该峰值的大小，其结果是，与以往相比能够降低转矩脉 动。附图说明图1是本专利技术的第一实施方式所涉及的同步电动机的俯视图。图2是示意性地示出图1的同步电动机中绕组的种类和卷绕方向的俯视图。图3是图1的同步电动机的详细图。图4是示出图1的同步电动机中的绕组的连接关系的图。图5是示出从图1的同步电动机的各个定子齿产生的磁场的大小和相位的矢量 图。图6是以往的同步电动机的详细图。图7是示出转矩的时间变化的图。图8是示出本专利技术的第二实施方式所涉及的同步电动机中绕组的种类和卷绕方 向的俯视图。图9是示出从图8的同步电动机的各个定子齿产生的磁场的大小和相位的矢量 图。图10是示出绕组的连接关系的变形例的图。附图标记说明1、21、41 同步电动机；2、42 转子；3、43 定子；4 转子芯；5、45 永磁铁；6 磁 极；7、47 定子齿；8 定子磁轭；9 绕组；10、11 转子磁极空隙(pole-to-pole gap)。具体实施例方式参照附图对用于实施本专利技术的优选实施方式进行详细说明。(第一实施方式)5〈概要结构〉图1是本专利技术的第一实施方式所涉及的同步电动机的俯视图。同步电动机1由转子2和定子3构成。转子2包含转子芯4和20个永磁铁5，永磁铁5在转子的圆周方向以等间隔的角 度配置于转子芯4。由永磁铁5构成的磁极6构成N极、S极相对于定子3交替配置的磁极 对。磁极对N极、S极在电角度上为2 π弧度，相邻磁极的配置间隔在电角度上为π弧度。 在本实施方式中，转子的磁极为20极，电角度相对于机械角成为10倍的关系。定子3包含环状的定子磁轭8和在圆周方向隔开间隔配置于定子磁轭8的N个定 子齿7。N只要是4以上的整数即可，在本实施方式中N= 18。此外，定子齿7在定子磁轭 8的圆周方向以等间隔的角度配置。这样，由于磁极的个数为20且定子齿的个数为18，所 以定子齿7沿着圆周以每半圆10/9的方式偏移配置，相邻的定子齿7的配置间隔在电角度 上为(π+ π/9)弧度。绕组9卷绕于定子齿7。转子磁极空隙10、11意味着由配置于转子2的永磁铁5构成的磁极N与磁极S之 间的磁中性点(magnetic neutral point)的位置。此处，在机械结构上也成为磁铁与磁铁 之间的位置。设从逆时针旋转方向观察由N极变为S极的磁极空隙为10，设从逆时针旋转 方向观察由S极变为N极的磁极空隙为11。另外，11’表示如下位置的磁极空隙位置相对 于磁极空隙11在电角度上为2 π弧度，由于磁极对的反复，所以虽然在电角度上为相同位 置，但在机械角上为不同的位置。<定子齿的位置关系和定子绕组的结构>图2是示意性地示出图1的同步电动机中绕组的种类和卷绕方向的俯视图，图3 是图1的同步电动机的详细图。图4是示出图1的同步电动机中的绕组的连接关系的图， 图5是示出从图1的同步电动机的各个定子齿产生的磁场的大小和相位的矢量图。首先，对定子齿的位置关系进行说明。对18个定子齿7赋予从Hl到Η18的标号。当设定子齿Η2的位置在电角度上为 0弧度的位置时，定子齿Η3在电角度上位于(π+ π/9)弧度、S卩10 π/9弧度的位置，定子 齿Η4在电角度上位于(2 π +2 π /9)弧度、即2 π /9弧度的位置，定子齿Η5在电角度上位于 (3 π +3 π /9)弧度、S卩12 π/9弧度的位置。这样，表1中示出以定子齿Η2作为基准时的各 个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同步电动机，该同步电动机由二相交流电驱动，所述二相交流电由第一相和第二相交流电构成，其中，所述同步电动机具备：转子，该转子包含在圆周方向等间隔地配置的多个磁极；以及定子，该定子包含环状的定子磁轭和Ｎ（Ｎ为４以上的整数）个定子齿，该定子齿在圆周方向隔开间隔地配置于该定子磁轭上，在所述定子中，在电角度上位于相同位置的定子齿各存在ｎ（ｎ为２以上的整数）个，按在圆周方向排列的ｋ（ｋ为２以上的整数）个定子齿单位呈旋转对称，构成所述Ｎ个（Ｎ为４以上的整数，Ｎ＝ｋ.ｎ）定子齿，在各个定子齿单位中，当将ｋ个定子齿中的一个作为基准定子齿时，剩余的定子齿中的至少一个相对于所述基准定子齿在电角度上位于从相当于所述二相交流电的相位差的整数倍的位置偏移的位置，在所述基准定子齿上，以集中绕组的方式仅卷绕有被供给所述第一相交流电的第一绕组和被供给所述第二相交流电的第二绕组的任一方，在位于所述偏移的位置的定子齿上，以集中绕组的方式分别卷绕有被供给所述第一相交流电的第一绕组和被供给所述第二相交流电的第二绕组的双方，按所述定子齿单位的每一个，卷绕于定子齿的第一绕组串联连接，按与所述定子齿单位相同、或者与其不同的在圆周方向排列的ｋ个定子齿单位的每一个，卷绕于定子齿的第二绕组串联连接。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2008-10-28 2008-276679一种同步电动机，该同步电动机由二相交流电驱动，所述二相交流电由第一相和第二相交流电构成，其中，所述同步电动机具备转子，该转子包含在圆周方向等间隔地配置的多个磁极；以及定子，该定子包含环状的定子磁轭和N(N为4以上的整数)个定子齿，该定子齿在圆周方向隔开间隔地配置于该定子磁轭上，在所述定子中，在电角度上位于相同位置的定子齿各存在n(n为2以上的整数)个，按在圆周方向排列的k(k为2以上的整数)个定子齿单位呈旋转对称，构成所述N个(N为4以上的整数，N＝k·n)定子齿，在各个定子齿单位中，当将k个定子齿中的一个作为基准定子齿时，剩余的定子齿中的至少一个相对于所述基准定子齿在电角度上位于从相当于所述二相交流电的相位差的整数倍的位置偏移的位置，在所述基准定子齿上，以集中绕组的方式仅卷绕有被供给所述第一相交流电的第一绕组和被供给所述第二相交流电的第二绕组的任一方，在位于所述偏移的位置的定子齿上，以集中绕组的方式分别卷绕有被供给所述第一相交流电的第一绕组和被供给所述第二相交流电的第二绕组的双方，按所述定子齿单位的每一个，卷绕于定子齿的第一绕组串联连接，按与所述定子齿单位相同、或者与其不同的在圆周方向排列的k个定子齿单位的每一个，卷绕于定子齿的第二绕组串联连接。2.根据权利要求1所述的同步电动机，其中，在所述N个定子齿中，被供给所述第一相的电流的第一绕组和被供给所述第二相的电 流的第二绕组以使邻接的定子齿产生相互反向的磁场的方式进行卷绕。3.根据权利要求1所述的同步电动机，其中， 将所述二相交流电的相位差设为Φ弧度，将相对于所述基准定子齿的位置的位于所述偏移的位置的定子齿的位置在电角度上 设为θ η弧度，在所述基准定子齿上，仅卷绕有被供给所述第一相交流电的第一绕组，将其匝数设为NO,卷绕在位于所述偏移的位置的定子齿上的第一绕组的匝数An、第二绕组的匝数Bn能 够从以下的关系式获得，An = NO X {cos ( θ n) -sin ( θ n) /tan (Φ)} Bn = NOX {sin( θ η)Μη(Φ)}匝数AruBn的值的正负表示在通电时产生的磁场的方向。4.根据权利要求1所述的同步电动机，其中， 将所述二相交流电的相位差设为η/...

【专利技术属性】
技术研发人员：西山典祯，
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]