專利名稱：交流馬達(dá)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適合安裝在汽車、卡車等內(nèi)的交流馬達(dá)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，同步交流馬達(dá)的類型，并且特別是無(wú)電刷馬達(dá)的類型，已知為具有形成為圍繞定子極纏繞的密集地堆積的導(dǎo)體層的定子繞組，例如在日本專利公開(kāi)出版物No.JPH6-261513(參看第三頁(yè)，和其中的圖1到3)中所描述的。
在日本專利公開(kāi)出版物No.H6-261513中披露的這樣的現(xiàn)有的無(wú)電刷馬達(dá)的構(gòu)造目前在工業(yè)和家庭應(yīng)用中都得到廣泛使用。然而，由于需要圍繞各自的定子極中的每個(gè)形成繞組，繞組中的每個(gè)布置在定子槽內(nèi)，這樣的無(wú)電刷馬達(dá)具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。因此，制造生產(chǎn)率低。此外，以小型尺寸生產(chǎn)這種類型的無(wú)電刷馬達(dá)或以低成本制造這種類型的無(wú)電刷馬達(dá)是困難的。
為了解決上述現(xiàn)有問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明，發(fā)明人已經(jīng)發(fā)明了改進(jìn)的技術(shù)“具有形成為循環(huán)線圈的定子繞組的同步交流馬達(dá)，及用于該交流馬達(dá)的控制設(shè)備”，在日本專利公開(kāi)出版物No.JP2005-160285中披露。此改進(jìn)的技術(shù)示出了同步交流馬達(dá)，并且特別是無(wú)電刷馬達(dá)，其具有簡(jiǎn)單的構(gòu)造并且容易制造，其能夠以小型尺寸制造，能夠高效率運(yùn)轉(zhuǎn)，并且制造成本低。該技術(shù)還提供用于這樣的交流馬達(dá)的控制設(shè)備。此同步交流馬達(dá)具有轉(zhuǎn)子、定子、和多個(gè)循環(huán)構(gòu)造的定子繞組。轉(zhuǎn)子具有圓周地形成的多個(gè)磁極，N極和S極相繼交替。定子具有圍繞其內(nèi)圓周形成的多個(gè)定子極，設(shè)置為N個(gè)定子極組(其中N為復(fù)數(shù)整數(shù))，N個(gè)定子極組的相鄰的對(duì)中的每個(gè)的圓周位置和軸向位置彼此差相同的量。多個(gè)循環(huán)構(gòu)造的定子繞組圓周地形成在定子上，每個(gè)循環(huán)構(gòu)造的定子繞組布置為緊靠地鄰近N個(gè)定子極組中的對(duì)應(yīng)的一個(gè)(相對(duì)于轉(zhuǎn)子的軸向方向)。
由于以下事實(shí)，使得使用這樣的循環(huán)構(gòu)造的定子繞組成為可能通過(guò)現(xiàn)有形式的定子繞組，每個(gè)繞組相繼地圍繞多個(gè)定子極中的每個(gè)纏繞多次，那些定位在相鄰的極之間中間位置的定子繞組部分產(chǎn)生彼此抵消的磁化力，因?yàn)橹迪嗟炔⑶曳较蛳喾吹母髯缘碾娏髁鬟^(guò)定子繞組的這些部分。因此，這與沒(méi)有電流流過(guò)定子繞組的這些部分的情況等價(jià)，使得這些能夠被省略。使用根據(jù)改進(jìn)的技術(shù)的循環(huán)構(gòu)造的定子繞組的優(yōu)點(diǎn)為能夠充分地減少需要用于形成定子繞組的銅的量，并且另外，馬達(dá)能夠獲得增加的輸出轉(zhuǎn)矩和增加的效率。此外，能夠降低制造成本，例如，因?yàn)椴槐匾獓@定子極盤繞定子繞組，制造被簡(jiǎn)化，并且馬達(dá)的重量能夠制造得更輕。另外，由于前述定位在現(xiàn)有技術(shù)類型的同步交流馬達(dá)中的相鄰的定子極中的每對(duì)之間的繞組部分被省略的事實(shí)，與這樣的馬達(dá)的現(xiàn)有技術(shù)類型比較，可能增加根據(jù)改進(jìn)的技術(shù)的同步交流馬達(dá)的定子極的數(shù)量。
此外，由于定子極的位置能夠以平衡的方式沿轉(zhuǎn)子的軸向方向以及圍繞定子的內(nèi)圓周分布的事實(shí)，與沿單一的圓周路徑定位的具有少量的定子極相對(duì)，得到進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)。特定地，由轉(zhuǎn)子極作用在定子上的磁吸引力以分布的方式施加，由此減小這些力使得定子變形的傾向。因此，能夠減小由這樣的變形導(dǎo)致的振動(dòng)和噪聲。
發(fā)明人已經(jīng)將他的注意力貫注于根據(jù)定子極的形狀增加交流馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩并且減小其轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，因?yàn)橄硕ㄗ泳€圈端，具有改進(jìn)的定子極形狀的交流馬達(dá)以更加小型的尺寸制造，并且形狀可能具有高自由度，并且由此因?yàn)榫哂?維磁路徑，減小變動(dòng)轉(zhuǎn)矩(coggingtorque)和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
通過(guò)上面提到的需要已經(jīng)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，本發(fā)明的一個(gè)目的為提供具有簡(jiǎn)單的構(gòu)造并且容易制造的新的和改進(jìn)的交流馬達(dá)，其能夠以小型尺寸制造，能夠以高效率運(yùn)轉(zhuǎn)，并且制造成本低。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的交流馬達(dá)具有轉(zhuǎn)子；定子；和多個(gè)循環(huán)構(gòu)造的定子繞組。轉(zhuǎn)子具有多個(gè)磁極，交替的N(北)極和S(南)極以相等的間隔圓周地布置。定子具有N個(gè)定子極組。參考字符N指定復(fù)數(shù)整數(shù)。每個(gè)定子極組圓周地形成在定子上。每個(gè)定子極組具有多個(gè)定子極，N個(gè)定子極組的相鄰的對(duì)中的每個(gè)的圓周位置彼此差相同的量。多個(gè)循環(huán)構(gòu)造的定子繞組圓周地形成在定子上，每個(gè)循環(huán)構(gòu)造的定子繞組布置為相對(duì)于轉(zhuǎn)子的軸向方向緊靠地鄰近N個(gè)定子極組中的對(duì)應(yīng)的一個(gè)。在交流馬達(dá)中，面向轉(zhuǎn)子的磁極的定子極的相對(duì)的面形成為帶有具有用于平滑流過(guò)定子極的磁通量的旋轉(zhuǎn)的變化率的分布狀態(tài)的區(qū)域。
在本發(fā)明的交流馬達(dá)中，循環(huán)構(gòu)造的繞組設(shè)置或放置在垂直于轉(zhuǎn)子的軸向方向的的表面上，并且從某相的定子極的表面通到另一相的定子極的表面的磁路徑在通過(guò)定子的外圓周的三維空間內(nèi)形成。此構(gòu)造能夠提供繞組在軸向方向沒(méi)有任何突出部分的交流馬達(dá)，即消除了繞組在軸向方向的任何突出部分，并且減小對(duì)應(yīng)該突出部分的磁阻或磁阻抗。由此，可能以小型尺寸制造交流馬達(dá)。
假設(shè)磁通量在具有上述構(gòu)造的交流馬達(dá)內(nèi)的三維空間內(nèi)流動(dòng)，可能自由地設(shè)計(jì)定子內(nèi)的定子極的表面形狀。此外，因?yàn)槊嫦蜣D(zhuǎn)子的定子極的區(qū)域具有用于平滑流過(guò)定子極的磁通量的旋轉(zhuǎn)的變化率的分布狀態(tài)，可能減小變動(dòng)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，交流馬達(dá)具有轉(zhuǎn)子、定子、和多個(gè)循環(huán)構(gòu)造的定子繞組。轉(zhuǎn)子具有多個(gè)磁極，交替的N(北)極和S(南)極以相等的間隔圓周地布置。定子具有N個(gè)定子極組。參考字符N指定復(fù)數(shù)整數(shù)。每個(gè)定子極組圓周地形成在定子上。每個(gè)定子極組具有多個(gè)定子極，N個(gè)定子極組的相鄰的對(duì)中的每個(gè)的圓周位置彼此差相同的量，并且每個(gè)定子極的一部分的軸向位置彼此差相同的量。多個(gè)循環(huán)構(gòu)造的定子繞組圓周地形成在定子上，循環(huán)構(gòu)造的定子繞組中的每個(gè)布置為相對(duì)于轉(zhuǎn)子的軸向方向緊靠地鄰近N個(gè)定子極組中的對(duì)應(yīng)的一個(gè)。在交流馬達(dá)中，通過(guò)空氣間隙面向定子的相對(duì)的面的轉(zhuǎn)子的相對(duì)的面的軸向長(zhǎng)度長(zhǎng)于定子的軸向長(zhǎng)度。
由此，通過(guò)形成在軸向方向長(zhǎng)度長(zhǎng)于定子的轉(zhuǎn)子，可能減小在相鄰的定子極之間產(chǎn)生的漏磁通量和磁通量在三維空間內(nèi)迂回路線的現(xiàn)象。這能夠僅通過(guò)定子極的表面積確定磁通量的大小。能夠認(rèn)為在定子極的頂側(cè)和底側(cè)的磁通量的變化率與定子極的其它部分內(nèi)的磁通量的變化率相似。由此，可能設(shè)計(jì)具有簡(jiǎn)單的構(gòu)造的具有減小的變動(dòng)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的交流馬達(dá)。


接下來(lái)將參考附圖，通過(guò)示例描述本發(fā)明的優(yōu)選的、非限制性的實(shí)施例，其中圖1為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在通過(guò)轉(zhuǎn)子軸線的平面內(nèi)取的3相無(wú)電刷馬達(dá)的截面圖；圖2為圖1所示3相無(wú)電刷馬達(dá)的轉(zhuǎn)子的外周邊的展開(kāi)的圓周視圖；圖3為圖1所示無(wú)電刷馬達(dá)的定子的內(nèi)周邊的展開(kāi)的圓周視圖，特別地，示出了定子的定子極之間的位置關(guān)系；圖4為示出了圖1所示3相無(wú)電刷馬達(dá)的定子繞組的展開(kāi)的圓周視圖；圖5為圖1所示3相無(wú)電刷馬達(dá)的定子的內(nèi)周邊的另一個(gè)示例的展開(kāi)的圓周視圖；圖6為圖1所示3相無(wú)電刷馬達(dá)的定子的內(nèi)周邊的另一個(gè)示例的展開(kāi)的圓周視圖；圖7為圖1所示3相無(wú)電刷馬達(dá)的定子的內(nèi)周邊的另一個(gè)示例的展開(kāi)的圓周視圖；圖8為圖1所示3相無(wú)電刷馬達(dá)的定子的內(nèi)周邊的另一個(gè)示例的展開(kāi)的圓周視圖；圖9為示出了連接圖1所示3相無(wú)電刷馬達(dá)的定子極表面和轉(zhuǎn)子的外周邊的磁路徑的截面圖；圖10為圖1所示3相無(wú)電刷馬達(dá)的定子的內(nèi)周邊的另一個(gè)示例的展開(kāi)的圓周視圖；圖11為示出了連接圖1所示3相無(wú)電刷馬達(dá)的定子極表面和轉(zhuǎn)子的外周邊的磁路徑的截面圖；圖12為圖1所示3相無(wú)電刷馬達(dá)的定子的內(nèi)周邊的另一個(gè)示例的展開(kāi)的圓周視圖；圖13為圖1所示3相無(wú)電刷馬達(dá)的定子的內(nèi)周邊的另一個(gè)示例的展開(kāi)的圓周視圖；圖14為圖1所示3相無(wú)電刷馬達(dá)的定子的內(nèi)周邊的另一個(gè)示例的展開(kāi)的圓周視圖；圖15為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的3相無(wú)電刷馬達(dá)的另一個(gè)示例的截面圖；圖16為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的3相無(wú)電刷馬達(dá)的另一個(gè)示例的截面圖；圖17A和17B為3相無(wú)電刷馬達(dá)的定子的內(nèi)周邊的展開(kāi)的圓周視圖；圖17C為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的3相無(wú)電刷馬達(dá)的定子的內(nèi)周邊的另一個(gè)最佳的示例的展開(kāi)的圓周視圖；圖18為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的裝配前的3相無(wú)電刷馬達(dá)的另一個(gè)示例的分解視圖；圖19為裝配以后的圖18所示的3相無(wú)電刷馬達(dá)的截面圖；圖20為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的裝配前的3相無(wú)電刷馬達(dá)的另一個(gè)示例的分解視圖；圖21為裝配以后的圖20所示的3相無(wú)電刷馬達(dá)的截面圖；及圖22為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的3相無(wú)電刷馬達(dá)的另一個(gè)示例的定子的配合表面的平面圖。
具體實(shí)施例方式
在下文中，將參考附圖描述本發(fā)明的不同的實(shí)施例。在接下來(lái)對(duì)不同實(shí)施例的描述中，貫穿該數(shù)張圖，相似的參考字符或數(shù)字指定相似或相當(dāng)?shù)牟考?br> 實(shí)施例現(xiàn)在將參考附圖描述應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的交流馬達(dá)的無(wú)電刷馬達(dá)。
圖1為沿通過(guò)數(shù)字100指定的無(wú)電刷馬達(dá)的實(shí)施例的馬達(dá)軸取的截面圖。這是3相8極馬達(dá)，其具有安裝在軸承3上的轉(zhuǎn)子軸11、具有永磁體12的轉(zhuǎn)子10、和定子14，這些部件裝入殼體21。
轉(zhuǎn)子10具有圍繞其周邊圓周地布置的永磁體12，永磁體12的N極和S極相繼交替地設(shè)置，如圖2中圍繞轉(zhuǎn)子10的外周邊取的展開(kāi)的圓周視圖所示。轉(zhuǎn)子10的360度圓周(機(jī)械角度)相當(dāng)于1440度電角度。
定子14提供有四個(gè)U相定子極19、四個(gè)V相定子極20、和四個(gè)W相定子極21，其中的每個(gè)徑向向內(nèi)朝向轉(zhuǎn)子10的周邊伸出。圖3為定子14的展開(kāi)的圓周視圖，示出了定子14的這些定子極19、20、和21之間的位置關(guān)系。
如圖3所示，U相定子極19以規(guī)則的間隔圍繞共同的圓周路徑設(shè)置。V相定子極20相似地圍繞鄰近U相定子極19的圓周路徑的共同的圓周路徑設(shè)置，并且W相定子極21也圍繞鄰近V相定子極20的圓周路徑的共同的圓周路徑設(shè)置。在下文中，四個(gè)U相定子極19的集合將被稱作定子極組19，四個(gè)V相定子極20的集合將被稱作定子極組20，并且四個(gè)W相定子極21的集合將被稱作定子極組21。其中，定位在外端位置(相對(duì)于轉(zhuǎn)子軸11的方向)的定子極組19和定子極組21將被稱作邊緣位置定子極組，而定子極組20將被稱作中間定子極組。
如圖3所示，U、V和W定子極組19、20、21在圓周方向并且還沿轉(zhuǎn)子軸向方向分別彼此位移特定的量。在具體的示例中，圓周位移的量為30度(機(jī)械)角度，其相當(dāng)于120度電角度(即，相位差)，因?yàn)閳A周的定子極節(jié)距(在每個(gè)定子極組內(nèi))對(duì)應(yīng)360度相位變化。
永磁體12的節(jié)距(即，兩個(gè)相鄰的N極或兩個(gè)相鄰的S極之間的角度位移)對(duì)應(yīng)360度電角度。相似地，如上面提到的，在每個(gè)定子極組內(nèi)的定子極的節(jié)距也相當(dāng)于360度電角度。
U相定子繞組15和V相定子繞組16相繼地布置(沿轉(zhuǎn)子的軸向方向)在定子14的定子極組19和定子極組20之間，即，U相定子繞組15和V相定子繞組16分別地鄰近定子極組19和定子極組20，而V相定子繞組17和W相定子繞組18相似地相繼地布置，使得V相定子繞組17緊密地鄰近定子極組20并且W相定子繞組18緊密地鄰近定子極組21。圖4示出了此構(gòu)造，即示出了展開(kāi)的圓周視圖，用于說(shuō)明這些繞組在定子14上的設(shè)置方式。U相定子繞組15、V相定子繞組16、V相定子繞組17和W相定子繞組18中的每個(gè)形成為具有循環(huán)構(gòu)造，并且圍繞定子14的內(nèi)圓周延伸360度。
相位相繼差120度，在下文中稱作Iu、Iv和Iw的三相(3相)交流電流分別在U相定子繞組15、V相定子繞組16、V相定子繞組17和W相定子繞組18內(nèi)流動(dòng)。
順時(shí)針?lè)较?在沿馬達(dá)軸的方向看時(shí))的相繞組內(nèi)的電流方向(在任何特定的瞬時(shí))將被任意地指定為電流的正方向，在逆時(shí)針?lè)较虻碾娏鞅恢付樨?fù)方向。假設(shè)負(fù)電流(-Iu)在U相定子繞組15內(nèi)流動(dòng)。在那種情況下，正電流(+Iv)在V相定子繞組16內(nèi)流動(dòng)，而負(fù)電流(-Iv)在V相定子繞組17內(nèi)流動(dòng)，并且正電流(+Iw)在W相定子繞組18內(nèi)流動(dòng)。圖1中，參考數(shù)字90指定位置傳感器。
在日本專利公開(kāi)出版物No.JP2005-160285中詳細(xì)描述了每個(gè)相定子極的形狀，因此為了簡(jiǎn)短，在這里省略了對(duì)它們的解釋。因?yàn)橥ㄟ^(guò)定子14的磁通量在具有上述構(gòu)造的無(wú)電刷交流馬達(dá)內(nèi)沿在三維空間內(nèi)的方向流動(dòng)，可能自由地設(shè)計(jì)定子表面的形狀。
當(dāng)定子14內(nèi)的每個(gè)定子極的表面區(qū)域?qū)D(zhuǎn)子12的電角度形成為具有正弦波形狀時(shí)，定子14內(nèi)的磁通量的變化率對(duì)轉(zhuǎn)子12的旋轉(zhuǎn)角度變成正弦波形狀。此構(gòu)造具有減小變動(dòng)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的特征。
為了實(shí)現(xiàn)該特征，每個(gè)定子極的表面形狀具有正弦波形狀或近似的正弦波形狀并且具有180度電角度的寬度應(yīng)該是優(yōu)選的，例如，如圖5和圖6所示。即，定子極中的每個(gè)，定子極14中的U相定子極191、V相定子極201、和W相定子極211對(duì)轉(zhuǎn)子12的表面形狀中的一側(cè)形成為線形并且其另一側(cè)形成為圓形形狀(參看圖5)，或每個(gè)定子極，定子極14中的U相定子極192、V相定子極202、和W相定子極212對(duì)轉(zhuǎn)子12的表面形狀的兩側(cè)形成為圓形形狀(參看圖6)，是可以接受的。
此外，雖然圖5和圖6示出了每相在轉(zhuǎn)子12和定子14的軸向方向偏移，本發(fā)明的概念不受偏移方向的位置限制。
圖5和圖6示出了每個(gè)定子極的表面具有平滑的正弦波形狀的理想情況。實(shí)際上將每個(gè)定子極的表面形成為具有這樣的復(fù)雜的平滑的正弦波形狀是困難的。此外，為了防止在相鄰的磁極之間發(fā)生干涉，將磁極形成為具有不同的位置是必要的，即在轉(zhuǎn)子12的軸向方向彼此偏移。這在定子14內(nèi)引入死區(qū)，并且由此不可能高效地使用通過(guò)定子14中的定子極產(chǎn)生的磁通量。
為了避免此缺點(diǎn)，定子極193、203、和213中的每個(gè)的上側(cè)和底側(cè)形成為線并且具有相同的寬度(參看圖7)，并且定子極的上側(cè)和下側(cè)的每個(gè)繞組的旋轉(zhuǎn)的位置彼此偏移例如60度。這使得可以容易地制造如圖7所示平行四邊形形狀的定子極。每個(gè)定子極的上部線和底部線之間的60度旋轉(zhuǎn)偏移角度能夠提供最大磁通量，并且使得磁通量的變化率中的高次諧波成分最小，并且能夠減小變動(dòng)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。另一個(gè)旋轉(zhuǎn)偏移角度也能夠減小變動(dòng)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。圖7清晰地示出了相鄰的定子極193和203、相鄰的定子極203和213...在60度的范圍內(nèi)重疊。
形成為如圖7所示的這樣的平行四邊形形狀并且滿足上述條件的定子極能夠避免在相鄰的定子極194、204、和214之間導(dǎo)致的干涉，即使每相在軸向方向延伸到極限，如圖8所示。此構(gòu)造能夠提供使用最大磁通量的效果。
此外，定子14的每相中的定子極具有相同的面積能夠減小變動(dòng)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，因?yàn)樵谶@些相之間的區(qū)域內(nèi)平衡。
相反，當(dāng)定子極的表面具有圖8所示形狀時(shí)，因?yàn)閷⒍ㄗ訕O194、204、和214的表面連接到定子14的外周邊的磁路徑194A、204A、和214A(參看圖9)受到形成為具有循環(huán)構(gòu)造的定子繞組限制，并且由于圖9所示連接到定子極表面的磁路徑194A、204A、和214A的截面積，那些磁路徑面積受限制，經(jīng)常發(fā)生磁飽和。
通過(guò)圖10所示的平行四邊形的定子極195和215和梯形的定子極205的結(jié)合的構(gòu)造可能避免此缺點(diǎn)。
如圖10所示，定子極195和215具有梯形形狀并且定子極205具有平行四邊形形狀，同時(shí)維持或保持圖8所示磁極的面積。定子極195設(shè)置為對(duì)定子極215倒轉(zhuǎn)，其中定子極195的梯形的頂側(cè)轉(zhuǎn)變?yōu)榕c定子極215的梯形的底側(cè)設(shè)置在一起。由此，磁路徑195A、205A、和215A中的每個(gè)可能具有增加的截面積，同時(shí)維持或保持定子極195、205、和215的總面積在面積上與圖8所示定子極相等。在圖10所示情況中，因?yàn)槎ㄗ訕O205的平行四邊形形狀沒(méi)有變化，即與圖8所示定子極204的形狀相同，必須增加定子極205的磁路徑205A在軸向方向的面積，以便保持或維持通過(guò)定子極195中的磁路徑205A和215A的增加的面積的磁通量的平衡，如圖11所示。
雖然僅就定子極的表面和繞組的截面積解釋了定子極的特征，實(shí)際的磁路徑具有復(fù)雜的三維形狀。因此，能夠容易地通過(guò)使用圖11所示梯形磁路徑195A和215A形成磁路徑。
如上所述，考慮到變動(dòng)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，具有圖5和6所示的相似的正弦波形狀的定子極191、192、201、202、211、和212好于具有圖8和圖10所示的形狀的定子極。然而，具有圖8和圖10所示形狀的定子極在制造和磁通量效率方面好于具有圖5和6所示的相似的正弦波形狀的定子極191、192、201、202、211、和212。與圖5和圖6所示的后面的形狀相比較，圖8和圖10所示的前面的形狀能夠容易地形成。
此外，用斜面或半徑解除具有圖8和10所示形狀的每個(gè)定子極的邊緣部分以便接近正弦波形狀和形態(tài)應(yīng)該更好?？紤]到與正弦波形狀的區(qū)別，因?yàn)樵谄叫兴倪呅涡螤罨蛱菪涡螤畹乃膫€(gè)角中較靠近定子極的中心的兩個(gè)角在構(gòu)造上與正弦波形狀不同，如圖12和圖13所示，至少用斜面或用半徑解除平行四邊形或梯形形狀的角194B、195B、204B、205B、214B、和215B。此構(gòu)造能夠減小變動(dòng)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。
考慮到圖8和圖10所示的定子極的形狀，當(dāng)定子極在軸向方向具有長(zhǎng)尺寸或當(dāng)定子極的數(shù)量變大時(shí)，定子極的表面變得在縱向方向比在側(cè)向方向長(zhǎng)很多。此形狀導(dǎo)致降低定子極的強(qiáng)度并且使得連接定子極的表面與定子繞組的磁路徑復(fù)雜的缺點(diǎn)。為了減小或避免此缺點(diǎn)，切除定子極195、205、和215的一部分是優(yōu)選的。然而，定子極在縱向方向的長(zhǎng)度沒(méi)有減小，但是一相內(nèi)的每個(gè)定子極要被切除的部分在磁性上等于在另一相內(nèi)要被切除的部分。例如，如圖14所示，切除兩個(gè)部分，即，一個(gè)為靠近近似平行四邊形的定子極205的中心的角部分205C，并且另一個(gè)為部分195C和215C，其每個(gè)的寬度在近似為梯形的定子極195和215的旋轉(zhuǎn)方向較短。當(dāng)那些相內(nèi)的部分被切除相同的面積時(shí)，實(shí)現(xiàn)減小定子極在軸向方向的長(zhǎng)度，同時(shí)保持磁通量在每相內(nèi)的變化率。此構(gòu)造同時(shí)引入容易制造和高性能。
當(dāng)在相鄰的定子極，例如，在相鄰的定子極195和205之間，和在相鄰的定子極205和215之間，具有最小的空氣間隙長(zhǎng)度的區(qū)域的長(zhǎng)度形成為在全部定子極對(duì)中具有相同的長(zhǎng)度時(shí)，可能在相鄰的定子極之間具有相等或相當(dāng)?shù)穆┐磐俊４藰?gòu)造也能夠減小變動(dòng)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。通過(guò)減小在相鄰的定子極之間的此區(qū)域和相對(duì)區(qū)域的長(zhǎng)度到盡可能小，可能進(jìn)一步減小漏磁通量的大小并且增加無(wú)電刷交流馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的上述不同的修改在定子極的磁通量的大小通過(guò)每個(gè)定子極的表面積確定的條件下解釋。然而，因?yàn)樵趯?shí)際的無(wú)電刷交流馬達(dá)中相鄰的定子極之間的三維空間內(nèi)存在漏磁通量，所以不能僅通過(guò)定子極的表面積確定磁通量的大小。
本發(fā)明提供減小或消除對(duì)實(shí)際的無(wú)電刷交流馬達(dá)中相鄰的定子極之間的三維空間內(nèi)的磁通量的迂回路線的影響的改進(jìn)的方法。為了減小或消除上述影響，圖15示出了形成無(wú)電刷交流馬達(dá)的方法，其中，轉(zhuǎn)子10A在其軸向方向的長(zhǎng)度長(zhǎng)于定子14的長(zhǎng)度L1(頂端)和L2(底端)。雖然具有L1＞L2或L1＜L2的長(zhǎng)度關(guān)系是可以接受的，最佳的情況為L(zhǎng)1＝L2的條件。根據(jù)本發(fā)明的無(wú)電刷交流馬達(dá)具有的定子極的位置在定子的軸向方向每相不同。在該情況下，可能由于在三維空間內(nèi)的磁通量的迂回路線的存在導(dǎo)致每相內(nèi)的磁通量的變化率不平衡。為了消除此問(wèn)題，當(dāng)轉(zhuǎn)子10A形成為在軸向方向長(zhǎng)度長(zhǎng)于定子14時(shí)，可能在上端和下端獲得與在定子極19、20、21中其它部分相似的磁通量變化。
由此可能設(shè)計(jì)具有簡(jiǎn)單構(gòu)造的定子極的交流馬達(dá)，其具有小的變動(dòng)轉(zhuǎn)矩和減小的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。
此外，形成圖16所示的無(wú)電刷交流馬達(dá)是可以接受的，其中轉(zhuǎn)子10的相對(duì)的面在轉(zhuǎn)子10的軸向方向長(zhǎng)于定子14的相對(duì)的面195D和215D。即，如圖16所示，定子14的相對(duì)的面具有臺(tái)階部分195D和215D和剩余部分。定子14的整個(gè)長(zhǎng)度在軸向方向等于或長(zhǎng)于轉(zhuǎn)子10并且除了臺(tái)階部分195D和215D的剩余部分短于轉(zhuǎn)子也是可以接受的?？赡軠p小死區(qū)并且增加用于繞組的面積，并且由此當(dāng)與圖15所示轉(zhuǎn)子在軸向方向長(zhǎng)于定子的構(gòu)造相比較時(shí)增加交流馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩。當(dāng)相對(duì)面的長(zhǎng)度形成為空氣間隙寬度的兩倍或更多倍時(shí)，還可能實(shí)現(xiàn)在轉(zhuǎn)子10和定子14的較長(zhǎng)的區(qū)域之間到轉(zhuǎn)子10近似無(wú)漏磁通量。
接下來(lái)，將描述減小在相鄰的定子極之間導(dǎo)致的漏磁通量的影響的方法。
在小尺寸馬達(dá)或大量定子極的情況下，可能在相鄰的定子極之間沒(méi)有大的空氣間隙。例如，考慮到磁體和磁體飽和的利用因素，在圖17A所示理想的情況下，更優(yōu)選為增加每個(gè)定子極的寬度到盡可能大并且減小相鄰的定子極之間的空氣間隙到盡可能小。然而，當(dāng)定子的內(nèi)直徑非常小并且定子極的數(shù)量大時(shí)，圖17A所示的構(gòu)造在相鄰的定子極之間具有非常小的空氣間隙并且增加漏磁通量。從而，漏磁通量的大小增加，特別是在交流馬達(dá)啟動(dòng)時(shí)。這導(dǎo)致即使大量電流流過(guò)時(shí)，交流馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩不增加的現(xiàn)象。
圖17B所示的情況不能解決上述缺點(diǎn)，因?yàn)樵谙嗤瑪?shù)量的定子極的情況下，當(dāng)相鄰的定子極之間的空氣間隙增加時(shí)，每個(gè)定子極的寬度必須減小。圖17B所示的情況也減小了交流馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩。
為了避免或解決上述缺點(diǎn)，減小定子極的數(shù)量是優(yōu)選的。例如，如圖17C所示，一半數(shù)量的定子極在不減小每個(gè)定子極寬度的情況下足夠地增加了相鄰的定子極之間的空氣間隙的寬度。另外，當(dāng)定子極的數(shù)量減小一半時(shí)，每個(gè)定子極內(nèi)產(chǎn)生的輸出轉(zhuǎn)矩必須增加到兩倍。然而，當(dāng)每個(gè)定子極具有小內(nèi)直徑并且定子具有大量定子極時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩不可能增加到兩倍或更多。
如上所述，當(dāng)相鄰的定子極具有足夠的空氣間隙時(shí)，可能通過(guò)在旋轉(zhuǎn)方向偏移每個(gè)定子極的位置來(lái)減小變動(dòng)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。特別是，當(dāng)每個(gè)定子極的位置偏移30度時(shí)，可能在抑制輸出轉(zhuǎn)矩減小的同時(shí)減小變動(dòng)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。
在具體制造交流馬達(dá)時(shí)，導(dǎo)致變動(dòng)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的一個(gè)因素為在交流馬達(dá)的分開(kāi)的部分內(nèi)產(chǎn)生的磁阻或磁阻抗。存在不同的方法用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的交流馬達(dá)的定子的構(gòu)造。圖18示出了構(gòu)造的典型示例，其中每相的定子極在軸向方向分為多個(gè)部分，并且定子極的分開(kāi)的部分通過(guò)繞組裝配。
當(dāng)定子芯具有圖18所示構(gòu)造時(shí)，相對(duì)的面19E、20E、和21E(在圖18所示定子的外圓周表面上)變成磁阻或磁阻抗元件。通過(guò)相對(duì)的面19E、20E、和21E(在圖18所示定子的外圓周表面上)，定子的分開(kāi)的部分的相對(duì)的面如圖19所示配合到彼此，在該情況下，整個(gè)三維磁通量路徑的磁阻增加，并且由此輸出轉(zhuǎn)矩降低。因?yàn)樵趯?shí)施例的無(wú)電刷交流馬達(dá)中，分開(kāi)的部分具有通過(guò)其中的不同數(shù)量的繞組，由此發(fā)生磁通量的不平衡，即使每個(gè)分開(kāi)的定子芯具有與磁阻抗相同的磁阻。該不平衡產(chǎn)生變動(dòng)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。因?yàn)閷⒚總€(gè)分開(kāi)的部分制造為具有相同的磁阻或設(shè)定磁阻為最佳的值，使得能夠消除每相內(nèi)的磁通量變化的不平衡非常困難，所以最佳的方法為減小每個(gè)分開(kāi)的部分的磁阻到盡可能小，以便消除每個(gè)分開(kāi)的部分內(nèi)的磁通量變化的不平衡。
一種可能的方法為在不增加交流馬達(dá)的總尺寸的情況下增加定子芯的分開(kāi)的部分19、20、和21的相對(duì)的面19E、20E、和21E的每個(gè)面積到盡可能大。
圖20示出了實(shí)現(xiàn)上述可能的方法的示例。如圖20所示，定子芯的分開(kāi)的部分19和21分別具有形成在其外周邊的臺(tái)階部分19F和21F。此外，分開(kāi)的定子部分20具有形成在其外周邊兩端的臺(tái)階部分20F。分開(kāi)的定子芯20的臺(tái)階部分20F與分開(kāi)的定子芯19和21的對(duì)應(yīng)的臺(tái)階部分19F和21F配合，如圖21所示。然而，本發(fā)明不限于圖20所示的臺(tái)階部分19F、20F、和21F的此形狀，形成具有其它形狀的臺(tái)階部分是可以接受的，除非在保持交流馬達(dá)的總尺寸的同時(shí)增加每個(gè)相對(duì)的面的面積。
如圖22所示，可能通過(guò)使用其中僅定子芯14的相對(duì)的面14B形成為矩形形狀的構(gòu)造進(jìn)一步增加定子芯的相對(duì)的面的面積。相對(duì)的面14B的面積大于定子芯14的圓柱形部分的外周邊14A。因?yàn)橥ǔ５慕涣黢R達(dá)具有在垂直于轉(zhuǎn)子的軸向方向的表面上產(chǎn)生的磁通量路徑，上述可能的方法導(dǎo)致定子極之間的磁通量的不平衡的狀態(tài)。然而，因?yàn)榇磐吭诰哂懈鶕?jù)本發(fā)明的上述構(gòu)造的無(wú)電刷交流馬達(dá)的相對(duì)的面處在軸向方向流動(dòng)，不會(huì)發(fā)生任何不平衡。
本發(fā)明的特征和效果如上所述，本發(fā)明提供交流馬達(dá)，其具有轉(zhuǎn)子、定子、和多個(gè)循環(huán)構(gòu)造的定子繞組。轉(zhuǎn)子具有多個(gè)磁極，交替的N(北)極和S(南)極以相等的間隔圓周地布置。定子具有N個(gè)定子極組，其中N為復(fù)數(shù)整數(shù)。每個(gè)定子極組圓周地形成在定子上，并且每個(gè)定子極組具有多個(gè)定子極，N個(gè)定子極組的相鄰的對(duì)中的每個(gè)的圓周位置彼此差相同的量。多個(gè)循環(huán)構(gòu)造的定子繞組圓周地形成在定子上，每個(gè)循環(huán)構(gòu)造的定子繞組布置為相對(duì)于轉(zhuǎn)子的軸向方向緊靠地鄰近N個(gè)定子極組中的對(duì)應(yīng)的一個(gè)。在交流馬達(dá)中，面向轉(zhuǎn)子的磁極的定子極的相對(duì)的面形成為帶有具有用于平滑流過(guò)定子極的磁通量的旋轉(zhuǎn)的變化率的分布狀態(tài)的區(qū)域。
在本發(fā)明的交流馬達(dá)中，循環(huán)構(gòu)造的繞組設(shè)置或放置在垂直于轉(zhuǎn)子的軸向方向的表面上，并且從某相的定子極的表面通到另一相的定子極的表面的磁路徑在通過(guò)定子的外圓周的三維空間內(nèi)形成。此構(gòu)造能夠提供繞組在軸向方向沒(méi)有任何突出部分的交流馬達(dá)，即消除了繞組在軸向方向的任何突出部分，并且減小對(duì)應(yīng)該突出部分的磁阻或磁阻抗。由此，可能制造小型尺寸的交流馬達(dá)。
假設(shè)磁通量在具有上述構(gòu)造的交流馬達(dá)內(nèi)的三維空間內(nèi)流動(dòng)，可能自由地設(shè)計(jì)定子極的表面形狀。此外，因?yàn)槊嫦蜣D(zhuǎn)子的定子極的區(qū)域具有用于平滑流過(guò)定子極的磁通量的旋轉(zhuǎn)的變化率的分布狀態(tài)，可能減小變動(dòng)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。
此外，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，每個(gè)定子極具有近似平行四邊形形狀的構(gòu)造，其中定子極的頂側(cè)和底側(cè)長(zhǎng)度相同，并且它們?cè)谛D(zhuǎn)方向偏移。能夠容易地制造具有該構(gòu)造的定子極。在旋轉(zhuǎn)方向偏移60度使得磁通量最大并且磁通量的變化率的高次諧波成分最小。在旋轉(zhuǎn)方向偏移的另一個(gè)角度具有減小變動(dòng)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的效果。
此外，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，通過(guò)結(jié)合近似平行四邊形形狀和近似梯形形狀的定子極的構(gòu)造，可能在保持定子極的總面積的同時(shí)，具有通過(guò)定子極的表面和定子的外圓周的磁路徑的大截面積。在該構(gòu)造中，因?yàn)榻破叫兴倪呅涡螤畹亩ㄗ訕O的面積沒(méi)有變化，必須增加在近似平行四邊形形狀的定子極內(nèi)的磁路徑在軸向方向的面積，以便保持兩種形狀的定子極的平衡。
此外，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，必須用斜面或用半徑解除每個(gè)定子極的邊緣部分，以便接近定子極的正弦波形狀。特別地，可能通過(guò)倒圓定子極的至少兩個(gè)角來(lái)減小變動(dòng)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，因?yàn)槟莾蓚€(gè)靠近定子極中心的角在構(gòu)造上與正弦波形狀不同。
此外，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，通過(guò)切除定子極的一部分，可能防止當(dāng)定子極具有在軸向方向長(zhǎng)的側(cè)并且極的數(shù)量大時(shí)定子極的表面變成非常拉長(zhǎng)形狀的情況。此構(gòu)造和方法能夠解決維持定子極的表面的強(qiáng)度困難和形成從定子極的表面到繞組部分的磁路徑困難的缺點(diǎn)。
此外，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，當(dāng)每相的定子極被切除相同的區(qū)域時(shí)，可能在保持每相中的磁通量變化率的同時(shí)，減小定子極在軸向方向的長(zhǎng)度。
此外，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，通過(guò)設(shè)定在相鄰的定子極之間具有最小空氣間隙的區(qū)域的長(zhǎng)度，可能使得每相中相鄰的定子極之間的漏磁通量的量相等。此方法能夠減小由于三相中漏磁通量的不平衡導(dǎo)致的變動(dòng)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。優(yōu)選將空氣間隙的長(zhǎng)度和相鄰的定子極之間相對(duì)的面的面積形成為盡可能小，以便減小漏磁通量并且增加交流馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩。
此外，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，每個(gè)定子極的表面積形成為具有相同的面積是優(yōu)選的。
此外，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，通過(guò)形成長(zhǎng)度在軸向方向長(zhǎng)于定子的轉(zhuǎn)子，可能減小在相鄰的定子極之間產(chǎn)生的漏磁通量和三維空間中的磁通量的迂回路線的現(xiàn)象。這能夠僅通過(guò)定子極的表面積確定磁通量的大小。能夠認(rèn)為磁通量在定子極的頂側(cè)和底側(cè)的變化率與定子極的其它部分中的磁通量變化率相似。由此可能設(shè)計(jì)具有簡(jiǎn)單構(gòu)造的交流馬達(dá)，其具有小的變動(dòng)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。
此外，本發(fā)明的概念適用于具有面向定子的相對(duì)側(cè)的長(zhǎng)度長(zhǎng)于定子的轉(zhuǎn)子的交流馬達(dá)。
此外，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，通過(guò)將較長(zhǎng)的部分形成為長(zhǎng)于定子和轉(zhuǎn)子之間的空氣間隙的寬度的兩倍，可能消除在轉(zhuǎn)子和定子的長(zhǎng)度長(zhǎng)于轉(zhuǎn)子的部分之間產(chǎn)生的漏磁通量。
此外，本發(fā)明的概念適用于具有減小的數(shù)量的定子極的交流馬達(dá)。在現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)交流馬達(dá)為小尺寸或具有大量極時(shí)，在相鄰的定子極之間具有大的空氣間隙是困難的。為了解決現(xiàn)有的缺點(diǎn)，必須在相鄰的定子極之間具有大的空氣間隙。然而，當(dāng)在不減小極的數(shù)量的情況下在相鄰的定子極之間形成大的空氣間隙時(shí)，必須減小每個(gè)定子極的寬度。這減小了交流馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩。相反，根據(jù)本發(fā)明的交流馬達(dá)，當(dāng)極的數(shù)量減小一半時(shí)，可能在相鄰的定子極之間具有足夠的空氣間隙寬度，并且由此沒(méi)有必要減小空氣間隙的寬度。當(dāng)定子極的數(shù)量減小一半時(shí)，每個(gè)定子極產(chǎn)生的輸出轉(zhuǎn)矩需要增加到兩倍。然而，當(dāng)定子極具有小內(nèi)直徑和定子極的數(shù)量時(shí)，可能足夠地增加輸出轉(zhuǎn)矩多于兩倍。例如，當(dāng)鄰近彼此的定子極形成為具有240度電角度的間隔時(shí)，可能具有相同的效果。
從而，如果相鄰的定子極之間的空氣間隙設(shè)定到足夠的寬度，可能通過(guò)在旋轉(zhuǎn)方向偏移定子極的位置來(lái)減小變動(dòng)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。在偏移其30度時(shí)，可能在不減小輸出轉(zhuǎn)矩的情況下減小變動(dòng)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。
此外，根據(jù)本發(fā)明，可能將分開(kāi)的定子芯的將要配合到彼此的相對(duì)的面的面積形成為盡可能大。
在具體制造交流馬達(dá)時(shí)，導(dǎo)致變動(dòng)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的一個(gè)因素為在交流馬達(dá)的分開(kāi)的部分內(nèi)產(chǎn)生的磁阻或磁阻抗。當(dāng)交流馬達(dá)的定子芯具有由多個(gè)分開(kāi)的定子芯構(gòu)成的這樣的構(gòu)造時(shí)，相對(duì)的面變成磁阻或磁阻抗元件。在該情況下，整個(gè)三維磁通量路徑的磁阻增加，并且由此輸出轉(zhuǎn)矩降低。
此外，因?yàn)樵诒景l(fā)明的無(wú)電刷交流馬達(dá)中，分開(kāi)的部分具有通過(guò)其中的不同數(shù)量的繞組，由此發(fā)生磁通量的不平衡，即使每個(gè)分開(kāi)的定子芯具有相同的磁阻。
該不平衡產(chǎn)生變動(dòng)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，即使每個(gè)分開(kāi)的部分具有相同的磁阻或磁阻抗。因?yàn)閷⒚總€(gè)分開(kāi)的部分制造為具有相同的磁阻或設(shè)定磁阻為最佳的值，使得能夠消除每相內(nèi)的磁通量變化的不平衡非常困難，最佳的方法為減小每個(gè)分開(kāi)的部分的磁阻到盡可能小，以便消除每個(gè)分開(kāi)的部分內(nèi)的磁通量變化的不平衡。一種可能的方法為在不增加交流馬達(dá)的總尺寸的情況下，增加定子芯的分開(kāi)的部分的相對(duì)的面的每個(gè)面積到盡可能大。然而，本發(fā)明不限于具有如圖所示的分開(kāi)的部分的實(shí)施例。將分開(kāi)的定子芯形成為具有不同形狀的相對(duì)的面是可以接受的，該相對(duì)的面的面積設(shè)定為盡可能大，同時(shí)保持交流馬達(dá)的總側(cè)尺寸。
另外，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，通過(guò)將定子芯的相對(duì)的面的面積形成為大于定子芯的圓柱形形狀的部分的外周邊，可能增加相對(duì)的面的總面積。因?yàn)橥ǔ５慕涣黢R達(dá)具有在垂直于轉(zhuǎn)子的軸向方向的表面上產(chǎn)生的磁通量路徑，上述可能的方法導(dǎo)致定子極之間的磁通量的不平衡的狀態(tài)。然而，因?yàn)榇磐吭诰哂懈鶕?jù)本發(fā)明的上述構(gòu)造的無(wú)電刷交流馬達(dá)的相對(duì)的面處在軸向方向流動(dòng)，不會(huì)發(fā)生任何不平衡。
雖然詳細(xì)描述了本發(fā)明的特定實(shí)施例，本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以根據(jù)本披露物的總的教示對(duì)那些細(xì)節(jié)開(kāi)發(fā)出不同的修改和替代。因此，披露的特定的裝置打算僅是說(shuō)明性的，并且不限制本發(fā)明的范圍，該范圍通過(guò)后附的權(quán)利要求書的全部寬度及其全部等價(jià)物給出。
權(quán)利要求
1.一種交流馬達(dá)，其包括轉(zhuǎn)子，其具有多個(gè)磁極，交替的N(北)極和S(南)極以相等的間隔圓周地布置；定子，其具有N個(gè)定子極組，其中N為復(fù)數(shù)整數(shù)，每個(gè)定子極組圓周地形成在定子上，并且每個(gè)包括多個(gè)定子極，N個(gè)定子極組的相鄰的對(duì)中的每個(gè)的圓周位置彼此差相同的量；及圓周地形成在定子上的多個(gè)循環(huán)構(gòu)造的定子繞組，每個(gè)循環(huán)構(gòu)造的定子繞組布置為相對(duì)于轉(zhuǎn)子的軸向方向緊靠地鄰近N個(gè)定子極組中的對(duì)應(yīng)的一個(gè)，其中，面向轉(zhuǎn)子的磁極的定子極的相對(duì)的面形成為帶有具有用于平滑流過(guò)定子極的磁通量的旋轉(zhuǎn)的變化率的分布狀態(tài)的區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流馬達(dá)，其中，每個(gè)面向轉(zhuǎn)子的定子極具有近似平行四邊形形狀，其頂側(cè)和底側(cè)在軸向方向看來(lái)在旋轉(zhuǎn)方向具有近似相同的寬度，并且定子極的頂側(cè)的位置和底側(cè)的位置在旋轉(zhuǎn)方向彼此偏移。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流馬達(dá)，其中，面向轉(zhuǎn)子的定子極具有近似平行四邊形形狀和近似梯形形狀的結(jié)合，及在軸向方向看來(lái)，具有近似平行四邊形形狀的定子極的頂側(cè)和底側(cè)在旋轉(zhuǎn)方向具有相同的寬度，并且定子極的頂側(cè)的位置和底側(cè)的位置在旋轉(zhuǎn)方向彼此偏移，及在軸向方向看來(lái)，具有近似梯形形狀的定子極的頂側(cè)和底側(cè)在旋轉(zhuǎn)方向彼此寬度不同。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的交流馬達(dá)，其中，用斜面或倒圓的形狀解除靠近面向轉(zhuǎn)子的每個(gè)定子極的中心的至少兩個(gè)角。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的交流馬達(dá)，其中，用斜面或倒圓的形狀解除靠近面向轉(zhuǎn)子的每個(gè)定子極的中心的至少兩個(gè)角。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流馬達(dá)，其中，面向轉(zhuǎn)子的定子極具有近似平行四邊形形狀和近似梯形形狀的結(jié)合，并且在軸向方向看來(lái)，具有近似平行四邊形形狀的定子極的頂側(cè)和底側(cè)在旋轉(zhuǎn)方向具有相同的寬度，并且定子極的頂側(cè)的位置和底側(cè)的位置在旋轉(zhuǎn)方向彼此偏移，并且在軸向方向看來(lái)，具有近似梯形形狀的定子極的頂側(cè)和底側(cè)在旋轉(zhuǎn)方向彼此寬度不同，其中切除每個(gè)定子極的一部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的交流馬達(dá)，其中，切除靠近具有近似平行四邊形形狀的定子極的中心的角區(qū)域，并且切除在旋轉(zhuǎn)方向看來(lái)具有近似梯形形狀的定子極的具有短的長(zhǎng)度的一側(cè)的區(qū)域。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流馬達(dá)，其中，在全部定子極中，在相鄰的定子極之間的最小空氣間隙具有近似相同的長(zhǎng)度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流馬達(dá)，其中，面向轉(zhuǎn)子的定子極具有近似相同的表面積。
10.一種交流馬達(dá)，其包括轉(zhuǎn)子，其具有多個(gè)磁極，交替的N(北)極和S(南)極以相等的間隔圓周地布置；定子，其具有N個(gè)定子極組，其中N為復(fù)數(shù)整數(shù)，每個(gè)定子極組圓周地形成在定子上，并且每個(gè)包括多個(gè)定子極，N個(gè)定子極組的相鄰的對(duì)中的每個(gè)的圓周位置彼此差相同的量并且每個(gè)定子極的一部分的軸向位置彼此差相同的量；及圓周地形成在定子上的多個(gè)循環(huán)構(gòu)造的定子繞組，每個(gè)循環(huán)構(gòu)造的定子繞組布置為相對(duì)于轉(zhuǎn)子的軸向方向緊靠地鄰近N個(gè)定子極組中的對(duì)應(yīng)的一個(gè)，其中，通過(guò)空氣間隙面向定子的相對(duì)的面的轉(zhuǎn)子的相對(duì)的面的軸向長(zhǎng)度長(zhǎng)于定子的相對(duì)的面的軸向長(zhǎng)度。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的交流馬達(dá)，其中，除了面向轉(zhuǎn)子的相對(duì)的面的定子的相對(duì)的面外的定子的軸向長(zhǎng)度不小于轉(zhuǎn)子的軸向長(zhǎng)度。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的交流馬達(dá)，其中，在通過(guò)定子和轉(zhuǎn)子之間的空氣間隙從相對(duì)的面在徑向方向分開(kāi)不小于空氣間隙寬度的兩倍的區(qū)域內(nèi)，定子的軸向長(zhǎng)度不小于轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)度。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流馬達(dá)，其中，消除了N×Pn定子極的一部分，其中相的數(shù)量為N，極的對(duì)的數(shù)量為Pn，極的數(shù)量為2×Pn，定子極的數(shù)量為N×Pn，并且N為復(fù)數(shù)整數(shù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的交流馬達(dá)，其中，消除了3×Pn定子極的一部分，并且相鄰的定子極的設(shè)置位置彼此差240度電角度，其中相的數(shù)量為3，極的對(duì)的數(shù)量為2×Pn，并且定子極的數(shù)量為3×Pn。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的交流馬達(dá)，其中，具有定子極的定子和具有磁極的轉(zhuǎn)子中的至少一個(gè)朝向轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向偏移。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流馬達(dá)，其中，定子的定子極和轉(zhuǎn)子的磁極中的至少一個(gè)朝向旋轉(zhuǎn)方向偏移30度電角度。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流馬達(dá)，其中，定子包括多個(gè)彼此配合的定子芯，定子極形成在其中，并且要被配合的定子芯的相對(duì)的面的總面積大于靠近定子芯的配合位置的定子芯的截面積。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的交流馬達(dá)，其中，定子包括多個(gè)彼此配合的定子芯，定子極形成在其中，并且要被配合的定子芯的相對(duì)的面的總面積大于靠近定子芯的配合位置的定子芯的截面積。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的交流馬達(dá)，其中，形成定子的多個(gè)定子芯中的每個(gè)的相對(duì)的面形成為具有近似正方形的形狀。
全文摘要
無(wú)電刷交流馬達(dá)具有轉(zhuǎn)于、N個(gè)定子極組、和多個(gè)循環(huán)構(gòu)造的定子繞組。轉(zhuǎn)子具有交替的N(北)極和S(南)極以相等的間隔圓周地布置的磁極。定子具有分為N個(gè)定子極組的多個(gè)定子極。每個(gè)組圓周地形成在定子上，組的相鄰的對(duì)中的每個(gè)的圓周位置互相差需要的量。定子繞組圓周地形成在定子上，每個(gè)繞組布置為相對(duì)于轉(zhuǎn)子的軸向方向緊靠地鄰近定子極組中的對(duì)應(yīng)的一個(gè)。作為示例，定子極具有近似平行四邊形形狀，其中，在定子的軸向方向，定子極的頂側(cè)和底側(cè)在旋轉(zhuǎn)方向具有近似相同的寬度，并且頂側(cè)的位置和底側(cè)的位置在旋轉(zhuǎn)方向彼此偏移。
文檔編號(hào)H02K1/12GK1866691SQ200610077228
公開(kāi)日2006年11月22日 申請(qǐng)日期2006年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月28日
發(fā)明者牧田真治, 梨木政行 申請(qǐng)人:株式會(huì)社電裝