專利名稱：使用內(nèi)永久磁鐵轉(zhuǎn)子的電動機以及采用該電動機的設(shè)備驅(qū)動單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用在空調(diào)器、工業(yè)設(shè)備和電動自行車的驅(qū)動電動機。尤其是，它涉及一種電動機結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)采用了一具有一內(nèi)永久磁鐵的轉(zhuǎn)子鐵芯，并且不但利用了磁鐵轉(zhuǎn)矩，還利用了磁阻轉(zhuǎn)矩，以能獲得一種較高效率的電動機。
在市場上有一種為人熟知的高效電動機，該電動機能通過在一轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)埋一內(nèi)磁鐵而利用磁鐵轉(zhuǎn)矩和磁阻轉(zhuǎn)矩，其一實例被揭示在日本專利申請未審查公開物NO.H08-331823。

圖18是表示這類傳統(tǒng)電動機的剖面圖。
在圖18中，定子401包括多個齒403和連接這些齒的根部的軛鐵405，定子401的形狀如一環(huán)。形成在諸齒403之間的多個槽被以一三相繞組方式繞有線圈。
轉(zhuǎn)子410與定子基本上共軸線，其形狀基本上為一圓柱體，并通過彼此之間的一環(huán)形間隙與定子401的內(nèi)壁面對。轉(zhuǎn)子410有四個轉(zhuǎn)子極并支撐在一軸承(未圖示)上，使該轉(zhuǎn)子401能在軸421上轉(zhuǎn)動。在轉(zhuǎn)子410上設(shè)置了四條沿軸向鉆通并沿轉(zhuǎn)子鐵芯411的轉(zhuǎn)動方向以等間距方式布置的四條狹縫413，在每個狹縫里插入板狀永久磁鐵415。在每個轉(zhuǎn)子鐵芯411的軸向端設(shè)置一端板(未圖示)，以固定永久磁鐵415。端板利用經(jīng)過孔423的鉚銷425固定在端面上，從而將永久磁鐵415固定在轉(zhuǎn)子鐵芯411之中。轉(zhuǎn)子410的外壁在相應(yīng)的轉(zhuǎn)子極之間的交界區(qū)具有諸缺口419，永久磁鐵415的兩縱向端與相應(yīng)的缺口419相鄰。一電流流經(jīng)定子線圈以建立一旋轉(zhuǎn)磁場。然后，諸轉(zhuǎn)子極吸引/推斥定子401的齒403，從而使轉(zhuǎn)子410自轉(zhuǎn)。
在上述結(jié)構(gòu)里，在電感Ld與Lq之間建立有以下的關(guān)系Ld＜Lq。其中，Ld是一沿著垂直通過該轉(zhuǎn)子極的“d”軸線的電感；以及Lq是一沿著延伸通過轉(zhuǎn)子極之間的交界區(qū)的“q”軸線的電感?？偟恼f來，電動機轉(zhuǎn)矩是由下列等式表示的T＝Pn{Ψa×I×cosβ+0.5(Lq-Ld)I2×sin2β}式中，Pn成對轉(zhuǎn)子極的對數(shù)Ψa互聯(lián)磁通
I定子線圈電流β電流I的超前相位角(電相角)在上面討論的等式中，第一個名詞表示磁鐵轉(zhuǎn)矩，第二個表示磁阻轉(zhuǎn)矩。由于滿足了關(guān)系Ld＜Lq，就此控制了繞組電流，以相對于在每個相位繞組里產(chǎn)生的對應(yīng)的感應(yīng)電壓將繞組電流“I”的相位提前了，從而變?yōu)榇笥诹?＞0)，并產(chǎn)生了磁阻轉(zhuǎn)矩。當(dāng)β設(shè)定為一預(yù)定值時，一相同的電流所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩“T”比起只有磁鐵轉(zhuǎn)矩的情況更大。
但是，按照上述結(jié)構(gòu)，由于在狹縫413與缺口419之間具有高透過率的鋼部分417，永久磁鐵415的端部的磁通穿過鋼部分417的磁路430。盡管該磁通到達(dá)了定子401并用于轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生，但仍如圖18所示發(fā)生短路。換言之，磁通量減少了被短路的量，從而降低了電動機的效率。另外，短路引起的磁通增大了嵌齒轉(zhuǎn)矩(cogging torque)，這樣就加大了電動機的噪音和振動。
日本專利申請未審查公開物NO.H08-331783揭示了一種如圖19所示的使用另一種內(nèi)永久磁鐵的電動機。與上面討論的傳統(tǒng)電動機不同，這種已有技術(shù)的電動機在外壁上沒有缺口，在定子上采用了一種分配繞組方法。
在圖19中，轉(zhuǎn)子503在由電磁疊成薄鋼板制造的轉(zhuǎn)子鐵芯507內(nèi)具有四組內(nèi)永久磁鐵501和502。磁鐵501和502沿徑向放置在每個極上而占據(jù)一空間。放置每組磁鐵501和502是使“S”極與“N”極彼此相鄰。形成一層疊結(jié)構(gòu)的磁鐵501和502被放置得使面向轉(zhuǎn)子503的外緣的相應(yīng)的外磁鐵501的外側(cè)與相應(yīng)的內(nèi)磁鐵502的外側(cè)的極性相同。磁鐵501和502為一弧形磁鐵，它們的弧頂朝著轉(zhuǎn)子中心，成層疊結(jié)構(gòu)的兩磁鐵基本上形成了兩個同心圓并彼此平行。兩磁鐵間的間距基本上是恒定的。
如上限定的轉(zhuǎn)子503是由磁鐵轉(zhuǎn)矩與磁阻轉(zhuǎn)矩的合成轉(zhuǎn)矩來驅(qū)動轉(zhuǎn)動的即，磁鐵轉(zhuǎn)矩是由磁鐵501和502的磁場與由流過一組線圈509的電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場之間的關(guān)系產(chǎn)生的，其中的該組線圈跨在由斷裂線517限定的一預(yù)定數(shù)目的齒506上；另一方面，磁阻轉(zhuǎn)矩是由旋轉(zhuǎn)磁場形成的磁路產(chǎn)生的，該磁路顯現(xiàn)在磁鐵501與502之間以及轉(zhuǎn)子503的表面上。如此利用了磁阻轉(zhuǎn)矩，從而獲得了一種比僅使用磁鐵轉(zhuǎn)矩的電動機的效率更高的電動機。
在如采用內(nèi)永久磁鐵的電動機中，實施了另一設(shè)想，不但提高了效率而且減小了電動機的尺寸，即，在定子的齒上以一更高的密度實施了一種集中繞組方法。
但是，在具有在齒上集中繞組的傳統(tǒng)的電動機上，當(dāng)該電動機由三相120°驅(qū)動并將一個極和一個相位的繞組量集中在一個齒上時，一相鄰的磁極轉(zhuǎn)到一相對的磁極。如此，磁化力為帶有分布繞組的電動機的兩倍那么強，所以，磁通運行在相鄰的齒之間，這樣，就使內(nèi)永久磁鐵被去磁了。
圖1是在本發(fā)明的第一實施例中使用的一電動機的橫截面圖；圖2是圖1所示的電動機的一轉(zhuǎn)子的組裝圖；圖3是在本發(fā)明的第二實施例中使用的一電動機的橫截面圖；圖4表示了圖3所示的電動機在帶有集中繞組和分布繞組的情況下的轉(zhuǎn)動速度與電動機效率之間的關(guān)系；圖5表示了圖3所示的電動機在帶有集中繞組和分布繞組的情況下的轉(zhuǎn)動速度與電動機損耗之間的關(guān)系；圖6是在本發(fā)明的第三實施例中使用的一電動機的一轉(zhuǎn)子的分解立體圖；圖7是圖6所示的轉(zhuǎn)子的橫截面圖；圖8A-8D表示了圖所示的轉(zhuǎn)子的原理圖；圖9是在本發(fā)明的第四實施例中使用的一電動機的一轉(zhuǎn)子的分解立體圖；圖10A-10D是圖9所示的轉(zhuǎn)子的橫截面圖；圖11A-11D表示了圖9所示的轉(zhuǎn)子的原理；圖12是在本發(fā)明的第五實施例中使用的一電動機的一轉(zhuǎn)子的分解立體圖；圖13A-13D是圖12所示的轉(zhuǎn)子的橫截面圖；圖14是在本發(fā)明的第六實施例中使用的一電動機的一轉(zhuǎn)子的分解立體圖；圖15A-15B是圖14所示的轉(zhuǎn)子的橫截面圖；圖16是在本發(fā)明第七實施例中使用的、安裝在一電動車?yán)锏囊豢照{(diào)器的壓縮機驅(qū)動單元的剖視圖；圖17是在本發(fā)明第八實施例中使用的、一電動車的一驅(qū)動單元的剖視圖；圖18是采用了一帶有內(nèi)永久磁鐵的傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子的一電動機的橫截面圖；圖19是采用了另一帶有內(nèi)永久磁鐵的傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子的一電動機的橫截面圖。
下面參閱諸附圖描述本發(fā)明的諸實施例。
實施例1圖1是描繪在本發(fā)明的第一實施例中使用的一電動機的橫截面圖，圖2是圖1所示的電動機的一轉(zhuǎn)子的組裝圖。
在圖1中，本發(fā)明的該電動機包括轉(zhuǎn)子10和通過在它們之間的一環(huán)狀間隙與轉(zhuǎn)子10相對的定子。
定子20包括多個齒25、具有軛鐵23和連接齒25的定子鐵芯21以及在相應(yīng)的齒25上用一種集中繞組方法設(shè)置的繞組27。
轉(zhuǎn)子10包括下列諸零件四套以一層疊結(jié)構(gòu)間隔的永久磁鐵13和15；轉(zhuǎn)子鐵芯11包括諸疊置的電磁薄板，其中每套永久磁鐵13和15沿著轉(zhuǎn)子徑向埋置在諸相應(yīng)的轉(zhuǎn)子極內(nèi)。每套磁鐵13和15設(shè)置成使“S”極與“N”極彼此相鄰。在一層疊結(jié)構(gòu)中的磁鐵13和15設(shè)置成使面朝轉(zhuǎn)子的外緣的磁鐵13的諸相應(yīng)的外側(cè)的極性與放置在比起磁鐵13更靠近于轉(zhuǎn)子軸之處的諸磁鐵15的外側(cè)的極性相同。
磁鐵13和15由鐵氧體磁鐵制成，以使易于將它們做成弧形。磁鐵13和15被埋置在延伸接近于該轉(zhuǎn)子10的一外壁的窄槽14和16中。窄槽14和16的端部，即窄槽的最接近于轉(zhuǎn)子10的外壁的部分，形成非磁性的空隙30。諸空隙30僅僅形成在窄槽14和16的端部。如此，除了磁鐵13和15的面朝空隙30的諸端部外，磁鐵13和15接觸于轉(zhuǎn)子鐵芯11，以使來自磁鐵13和15的磁通能順暢地流通。磁通13和15呈弧形，且其頂部朝著轉(zhuǎn)子中心，在該層疊結(jié)構(gòu)里的兩磁鐵基本上組成同心圓而彼此平行。該兩磁鐵間的空隙是基本上恒定的。
在轉(zhuǎn)子鐵芯的中心11通過有一旋轉(zhuǎn)軸17，諸端板(未圖示)用鉚銷19固定在轉(zhuǎn)子10的兩端面上。
下面將描述具有上面討論過的結(jié)構(gòu)的電動機的運作。
轉(zhuǎn)子10由磁鐵轉(zhuǎn)矩與磁阻轉(zhuǎn)矩的合成轉(zhuǎn)矩沿圖1所示的“R”方向轉(zhuǎn)動即，磁鐵轉(zhuǎn)矩是由磁鐵13和15的磁場與由流過一組設(shè)置在定子20的相應(yīng)的齒25上的線圈27的電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場之間的關(guān)系產(chǎn)生的；另一方面，磁阻轉(zhuǎn)矩是由旋轉(zhuǎn)磁場形成的磁路產(chǎn)生的，該磁路顯現(xiàn)在轉(zhuǎn)子10的表面311上、磁鐵13與15之間的空隙312以及諸極間的空隙313上。在這種情況下，磁阻轉(zhuǎn)矩補充了磁鐵轉(zhuǎn)矩，并且，總的說來，磁鐵轉(zhuǎn)矩大于磁阻轉(zhuǎn)矩。
設(shè)置在相應(yīng)的諸齒25上的集中繞組的利用率比分布繞組的低約10％，所以，線圈數(shù)必須比分布繞組的增加約10％。但是，即使線圈數(shù)增加了10％，其繞組電阻比起分布繞組的還會明顯降低，這是因為由以下的因素所致。(1)線圈端部的高度比分布繞組的降低了40％。(2)另一方面，線圈的跨設(shè)長度29僅僅占有了一個齒的寬度，而在一4極轉(zhuǎn)子里的分布繞組的跨設(shè)長度517在定子中心覆蓋了約圓周長度的四分之一(如圖19所示)。其結(jié)果，當(dāng)由于空間受限制而必須使用一帶一較薄厚度的轉(zhuǎn)子鐵芯11的電動機時，這種集中繞組是最好的，因為能大大減小繞組電阻，這樣就大大減少了銅耗，從而提高了該電動機的效率。
在這第一實施例中，由于磁鐵端受到去磁，在磁鐵13和15的端部設(shè)置了非磁性空隙30。在磁鐵端部與轉(zhuǎn)子10的外壁之間形成的空隙30能成為縮短轉(zhuǎn)子10相鄰極的磁路中的磁通屏障，并限制了磁通短路(magnetic-flux-short)。在相鄰的齒間流通的磁通通過該空隙30，從而減小了磁鐵13和15之上的去磁磁場。也可埋置如樹脂的非磁性材料而不形成該空隙了。在此情況下，能提高轉(zhuǎn)子10的強度。
如圖2所示，定子鐵芯21被分成諸齒25，在諸齒25被繞上線圈后利用壓配合或焊接將諸齒25組裝成定子20。這種制造方法能以高密度且容易地繞上線圈。另外，可用重負(fù)載導(dǎo)線纏繞在諸齒25上，從而大大減小了繞組電阻。
對能產(chǎn)生相同的感應(yīng)電壓的如下兩個電動機作了比較一個電動機采用分布繞組，另一個電動機采用集中繞組。比較結(jié)果告訴我們集中繞組的每相的線圈圈數(shù)是分布繞組的110％，線圈直徑是分布繞組的103％，集中繞組的線電阻小到為分布繞組的約60％。
在一帶有集中繞組的電動機里，定子鐵芯的厚度為定子直徑的一半，包括線圈端部的電動機的總長度比帶有分布繞組的短約25％。齒數(shù)與極數(shù)之比值最好為3∶2。
按照第一實施例的電動機在制造10的外壁與磁鐵13和15的端部設(shè)有非磁性部分，即空隙30。這樣的結(jié)構(gòu)能防止由去磁磁場產(chǎn)生并流通在相鄰的齒25之間的磁通流到磁通13和15的端部。另外，這些非磁性部分的存在使磁通13和15離開轉(zhuǎn)子10的外壁，使流通在相鄰的齒間的磁通較少影響磁通13和15。非磁性部分被放置在轉(zhuǎn)子10的外壁與磁通13和15的端部之間。這種結(jié)構(gòu)無須將磁鐵延伸以靠近于轉(zhuǎn)子的外壁，并使凸極比(salient-pole-rate)與磁鐵延伸靠近于轉(zhuǎn)子的外壁的電動機的相同。該凸極比是Ld/Lq(沿著“d”軸線的感抗與沿著“q”軸線的感抗之比)。
換言之，將一種其永久磁鐵延伸接近于轉(zhuǎn)子的外壁的傳統(tǒng)電動機與其中的諸非磁性部分形成在諸磁鐵的端部的本發(fā)明的對比，證明了下面的結(jié)果。傳統(tǒng)電動機在諸磁鐵的端部受到去磁化作用，磁通量因此隨著重復(fù)使用逐步地從原始狀態(tài)減少，從而改變了輸出轉(zhuǎn)矩。另一方面，按照本發(fā)明的第一實施例的電動機不受去磁的影響，因為在諸磁鐵的端部形成了非磁性部分，從而可望得到恒定的磁通量和穩(wěn)定的轉(zhuǎn)矩。
實施例2圖3是按照本發(fā)明的第二實施例的一電動機的橫截面圖。
在圖3中，轉(zhuǎn)子10包括下列諸零件四板塊永久磁鐵35；以及包括諸疊置的電磁薄板的轉(zhuǎn)子鐵芯33。每塊永久磁鐵35沿著垂直于轉(zhuǎn)子徑向的方向埋置在轉(zhuǎn)子鐵芯33內(nèi)。在設(shè)置每塊磁鐵35時使“S”極與“N”極彼此相鄰。為了限制由于流通在相鄰的齒25間的磁通引起的去磁作用，在相應(yīng)的諸磁鐵35的端部形成非磁性部分37。磁鐵35包括其殘余磁通密度為1.1-1.4T(泰斯拉)的稀土磁鐵。
下面將描述具有上述結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子的運作。
轉(zhuǎn)子31由磁鐵轉(zhuǎn)矩與磁阻轉(zhuǎn)矩的合成轉(zhuǎn)矩沿圖3所示的“R”方向轉(zhuǎn)動即，磁鐵轉(zhuǎn)矩是由磁鐵35的磁場與由流過一組設(shè)置在定子20的相應(yīng)的齒25上的線圈27的電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場之間的關(guān)系產(chǎn)生的；另一方面，磁阻轉(zhuǎn)矩是由旋轉(zhuǎn)磁場形成的磁路321和323產(chǎn)生的，該磁路顯現(xiàn)在轉(zhuǎn)子31的表面上以及諸極間的空隙上。
由于磁鐵采用了稀土磁鐵，它產(chǎn)生的磁通量比鐵氧體磁鐵的多。轉(zhuǎn)子鐵芯33的厚度比鐵氧體磁鐵的薄20％-60％。另外，集中繞組方法使線圈端的高度低于分布繞組的。其結(jié)果，使該電動機的軸向長度小于傳統(tǒng)電動機的。由于磁鐵35的形狀如一板，可望費用便宜些。
圖4表示了第二實施例的電動機在帶有集中繞組和分布繞組的情況下的轉(zhuǎn)動速度與電動機效率之間的關(guān)系。在圖4中，一條實線示出帶有在第二實施例中使用的集中繞組的電動機的轉(zhuǎn)速與效率間的關(guān)系。一條虛線表示出一電動機的轉(zhuǎn)速與效率間的關(guān)系，該電動機使用了與上面剛討論過的相同的轉(zhuǎn)子和帶有分布繞組的定子，該分布繞組用來產(chǎn)生均與上面剛討論過的電動機的相等的感應(yīng)電壓和鐵芯-磁通-密度(core-magnetic-flux-density)。這兩條線示出在相同的負(fù)荷扭矩下測得的數(shù)值。在第二實施例里使用的電動機與集中繞組類電動機相比，證明效率提高0.5％-2％，并且，在較低轉(zhuǎn)速時的效率相差較大。
圖5表示在與上面討論的相同的條件下帶有集中繞組和分布繞組情況時的轉(zhuǎn)速與電動機損耗之間的關(guān)系。在圖5中，在相同扭矩情況下，不管轉(zhuǎn)速如何，銅損大致是恒定的；但是，鐵損隨轉(zhuǎn)速成比例地增加。因此，在鐵損顯得很小時的較低轉(zhuǎn)速時銅損的差異影響較大，其結(jié)果，集中繞組與分布繞組間的效率的差異就變得較大。
總的來說，用于建立相同轉(zhuǎn)速的電源頻率在極數(shù)較多時提高。另一方面，鐵損由渦流損耗和磁滯損耗組成。渦流損耗正比于頻率的平方，磁滯損耗正比于頻率。
在該第二實施例中，當(dāng)轉(zhuǎn)子極數(shù)為6或更多時，鐵損的增加超過了銅損的減少，這樣降低了效率。當(dāng)轉(zhuǎn)子有兩個極時，由“N”極和“S”極形成的電相角為120°和240°，轉(zhuǎn)子的吸引力傾向于“N”極和“S”極的鄰接部分，兩個極由電流在定子上產(chǎn)生。然后，轉(zhuǎn)子發(fā)生嚴(yán)重的偏心。該第二實施例因此就在轉(zhuǎn)子上采用四個極。在四個極的情況下，可成兩對平衡的較好的“N”極和“S”極。當(dāng)考慮到電動機的效率、噪音和振動時，選擇四極轉(zhuǎn)子是最好的。另外，弧形磁鐵能產(chǎn)生較大的磁通量，使可進(jìn)一步減小電動機的尺寸。
下面將詳細(xì)介紹按照第二實施例的轉(zhuǎn)子31的結(jié)構(gòu)。
轉(zhuǎn)子鐵芯33包括諸形狀相同的電磁鋼板材料的、沿軸向疊置的轉(zhuǎn)子鐵芯薄板。四塊板形永久磁鐵35沿著垂直于轉(zhuǎn)子徑向的方向埋置在轉(zhuǎn)子鐵芯33內(nèi)。諸磁鐵彼此相鄰，并使“S”極與“N”極交替布置。為了限制由于流通在相鄰的齒25間的磁通引起的去磁作用，在相應(yīng)的諸磁鐵35的端部設(shè)置諸非磁性部分37。
非磁性部分代表與相應(yīng)的磁鐵35的端部接觸的打通的長孔或一空隙。諸長孔37與設(shè)置由諸永久磁鐵的諸窄槽34相連通，并且，在整個轉(zhuǎn)子鐵芯的厚度內(nèi)孔37的形狀是相同的。在轉(zhuǎn)子鐵芯的兩端設(shè)置了諸端板(未圖示)，這些板是用穿過孔的鉚銷19固定的，使轉(zhuǎn)子鐵芯33本身能被固定，并使諸磁鐵35也能被固定在轉(zhuǎn)子鐵芯33內(nèi)。在轉(zhuǎn)子鐵芯中心壓配合一旋轉(zhuǎn)軸17，轉(zhuǎn)子311在軸17上旋轉(zhuǎn)。
在轉(zhuǎn)子鐵芯33里埋置磁鐵35能免用不銹鋼管，該不銹鋼管是為了防止永久磁鐵以一通常的方式從該轉(zhuǎn)子鐵芯的外壁離開而用來覆蓋轉(zhuǎn)子的外壁。這樣的免除能使轉(zhuǎn)子與定子間的空間變窄，也減少了由于流在該管子里的渦流引起的損失。另外，在第二實施例里使用的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生能被利用的磁阻轉(zhuǎn)矩。由于得益于這些優(yōu)點，按照第二實施例的電動機能成為一高效率電動機。
在這一第二實施例中，難以將轉(zhuǎn)子31作偏斜變形(skew)，尤其是在轉(zhuǎn)子鐵芯33里埋置燒結(jié)的磁鐵時更為如此。在此情況下，沒有辦法將轉(zhuǎn)子偏斜變形，只得將窄槽34拉大。轉(zhuǎn)子的偏斜變形可進(jìn)一步降低在旋轉(zhuǎn)時的噪音和振動，并且它是以下述的方式來實施的通過沿著軸17的圓周方向一點一點地移動一角度將諸轉(zhuǎn)子鐵芯薄板疊置起來，從而形成轉(zhuǎn)子鐵芯33。如果為了將該轉(zhuǎn)子偏斜變形而加大諸窄槽34，則在相應(yīng)的諸磁鐵35的極面與轉(zhuǎn)子鐵芯33之間產(chǎn)生諸空隙，這將降低透過率。其結(jié)果，降低了電動機的效率。如上討論過的，在進(jìn)一步降低噪音和振動方面該第二實施例遺留了一些困難，但是，這些困難被下面的諸實施例克服了。
實施例3圖6是按照本發(fā)明第三實施例的一電動機的一轉(zhuǎn)子的分解立體圖。圖7是圖6所示的轉(zhuǎn)子的橫截面圖。圖8表示了如何減小嵌齒轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩脈動的原理。
在圖6-圖8中，電磁鋼板被沖制成圓形，再將這些圓形轉(zhuǎn)子鐵芯鋼板疊置起來以形成轉(zhuǎn)子鐵芯51、53、55和57。諸永久磁鐵121埋置在這些轉(zhuǎn)子鐵芯里。非磁性長孔61、63、65、67、71、73、75和77設(shè)置的與諸磁鐵11的端部相接觸。以這樣方式形成的轉(zhuǎn)子具有四個極。
當(dāng)該轉(zhuǎn)子沿如圖7中的“R”方向旋轉(zhuǎn)時，諸沿著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向居前的長孔61、63、65和67相對于極分界面形成一角“θj”。該角“θj”取四個數(shù)值，即定子的定子狹縫(齒)數(shù)是12(3×極數(shù)4)，并采用分布繞組。如此，“θj”為3.75°、11.25°、18.75°和26.25°。轉(zhuǎn)子鐵芯51、53、55和57每移動90°而彼此疊置。轉(zhuǎn)子的總厚度的約四分之一被分布到每一個轉(zhuǎn)子鐵芯。
第“j”個末尾長孔71、73、75和77相對于極分界面形成一角“θ’j”。角“θ’j”取26.25°、18.75°、11.25°和3.75°。如此，“θj”+“θ’j”＝30°。與此同時，上面討論過的諸末尾的長孔被限定如下一轉(zhuǎn)子極的末尾長孔后面的是沿轉(zhuǎn)動方向一隨后的轉(zhuǎn)子極的居前的長孔。當(dāng)將轉(zhuǎn)子鐵芯51、53、55和57疊置后，居前的長孔或沿轉(zhuǎn)動方向的一極的末尾長孔可具有四種形狀?！唉萰”和“θ’j”所取的值不必遵循上面討論過的順序。
下面將參閱圖8A-8D描述如何減小轉(zhuǎn)矩脈動的原理。這些圖表示了在同一轉(zhuǎn)子位置上在一極分界面處的長孔與齒間的關(guān)系。
在圖8A中，從極面135送來的磁通沿轉(zhuǎn)動方向沿著長孔65走到定子的齒131。但是，定子133有一大磁阻。
在同一轉(zhuǎn)子位置長孔61、63、65和67與定子狹縫之間的位置關(guān)系有四種方式。換言之，相應(yīng)的諸長孔的端部各限定了大約相鄰的齒間的空間的四分之一。所以，從相應(yīng)的諸長孔走到該齒的磁通各通過定子狹縫7.5°，即360°/(齒數(shù)為12×4)＝7.5°。如果所有的長孔的形狀相同，從諸端部走到該齒的磁通各通過定子狹縫30°，即360°/(齒數(shù)12)＝30°。因此，與具有相同的長孔形狀的轉(zhuǎn)子相比，這一第三實施例產(chǎn)生了多至四倍的脈動。所以，這一脈動量減小到約四分之一。
本發(fā)明的同一發(fā)明人的日本專利申請No.09-195379揭示了當(dāng)“θj”+“θ’j”＝30°時，轉(zhuǎn)矩最大但嵌齒轉(zhuǎn)矩最小。它還告訴說諸長孔的存在能減少使一正極面與一負(fù)極面短路的磁通量。
第三實施例的結(jié)構(gòu)使轉(zhuǎn)子鐵芯薄板只有一種形狀，這樣能節(jié)省模具制造成本(tooling-die cost)，并使在不增加磁鐵數(shù)量的情況下可容易地給轉(zhuǎn)子設(shè)置準(zhǔn)偏斜變形(pseudo skewing)，從而降低了噪音和振動。
在這一實施例中極分界面用偶數(shù)范圍，即90°限定，齒以偶數(shù)間隔定位。當(dāng)“θj”或“θ’j”取最小值時，在該長孔里收置一個磁鐵。
磁通會沿軸向從轉(zhuǎn)子的兩端泄漏，位于轉(zhuǎn)子的兩端的轉(zhuǎn)子鐵芯51和57的厚度希望比另外的鐵芯53和55厚。當(dāng)考慮到疊置厚度的尺寸誤差和磁鐵形狀時，這兩類轉(zhuǎn)子鐵芯的厚度差希望不小于0.5毫米，而當(dāng)考慮到泄漏的磁通量時則不大于2.5毫米。
實施例4圖9是按照本發(fā)明的第四實施例的一電動機的一轉(zhuǎn)子的分解立體圖。圖10A-10D是圖9所示的轉(zhuǎn)子的橫截面圖。另外，圖11A-11D表示了如何減小同一轉(zhuǎn)子的嵌齒轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩脈動的原理。
有關(guān)該第四實施例的結(jié)構(gòu)和運作，由于與第三實施例描述的內(nèi)容相同，故在此省略。
在前面討論過的第三實施例里，轉(zhuǎn)子鐵芯的一長孔具有如圖7所示的形狀。在這一第四實施例中轉(zhuǎn)子鐵芯有四種形狀，即轉(zhuǎn)子鐵芯81、83、85和87較適應(yīng)于諸長孔形狀。定子狹縫的數(shù)量(齒數(shù))為6，即3/2×(轉(zhuǎn)子極的數(shù)量為4)，并采用了集中繞組方法。
在相應(yīng)的諸轉(zhuǎn)子鐵芯中沿著轉(zhuǎn)動方向四個極具有相同的長孔形狀。假定該轉(zhuǎn)子是沿如圖10A所示的方向“R”轉(zhuǎn)動。當(dāng)居前的長孔91、93、95和97相對于一極交界面形成一角“θi”時，該角“θi”取四個值，即3.75°、11.25°、18.75°和26.25°。末尾長孔101、103、105和107相對于該極交界面形成一角“θ’i”。該角“θ’i”取26.25°、 18.75°、11.25°和3.75°。如此，“θj”+“θ’j”＝30°。與此同時，上面討論過的諸末尾的長孔被限定如下一轉(zhuǎn)子極的末尾長孔之后的是沿轉(zhuǎn)動方向一隨后的轉(zhuǎn)子極的居前的長孔?？偟霓D(zhuǎn)子厚度的四分之一分配為各相應(yīng)的疊置的轉(zhuǎn)子鐵芯81、83、85和87的厚度。
當(dāng)將這些轉(zhuǎn)子鐵芯疊置后，居前的長孔或沿轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動方向的一轉(zhuǎn)子極的末尾長孔可具有四種形狀。“θi”和“θ’i”所取的值不必遵循上面討論過的順序。換言之，在這一第四實施例中“θi”按照26.25°、18.75°、11.25°和3.75°這樣的次序取值，但是，該次序可任意改變。形狀模式并不限制于四種，但為了對降低轉(zhuǎn)矩脈動有較大的作用，可增加數(shù)量。
以下將參閱圖11A-11D描述如何降低轉(zhuǎn)矩脈動的原理。這些圖表示了在同一轉(zhuǎn)子位置上的長孔與齒間的關(guān)系。
在圖11A中，從極面137送來的磁通沿轉(zhuǎn)動方向“R”沿著長孔97走到定子的齒111或115。但是，定子狹縫119有一大磁阻。以同樣的方式，從極面138送來的磁通沿轉(zhuǎn)動方向“R”沿著長孔97走到齒113。該齒與接觸于極面138的長孔97間的位置關(guān)系從該齒與接觸于極面137的長孔97之間的定位關(guān)系偏移30°。
以相同的方式，在同一轉(zhuǎn)子位置上在諸轉(zhuǎn)子狹縫與諸長孔91、93、95和97之間的定位關(guān)系有八種模式。相應(yīng)的諸長孔的端部各限定了大約相鄰的齒間的角度范圍60°的八分之一。所以，來自長孔的端部的磁通各通過定子狹縫7.5°。
因此，與轉(zhuǎn)子具有相同的長孔形狀、且磁通各以30°通過定子狹縫的情況相比，這一第四實施例產(chǎn)生了多至四倍的脈動。所以，這一脈動量減小到約四分之一。
本發(fā)明的同一發(fā)明人的日本專利申請No.09-195379揭示了當(dāng)“θi”+“θ’i”＝30°時，轉(zhuǎn)矩最大但嵌齒轉(zhuǎn)矩最小。它還告訴說諸長孔的存在能減少使一正極面與一負(fù)極面短路的磁通量。
由于在同一鐵芯片上的諸長孔的形狀相同，沿徑向就平衡了。
實施例5圖12是按照本發(fā)明第五實施例的一電動機轉(zhuǎn)子的分解立體圖。圖13A-13D是同一轉(zhuǎn)子的橫截面圖。
有關(guān)該第五實施例的結(jié)構(gòu)和運作，由于與第四實施例描述的內(nèi)容相同，故在此省略。
在這一實施例中使用了具有缺口151、153、155和157的四極轉(zhuǎn)子。這些缺口設(shè)在一轉(zhuǎn)子外圓上的諸永久磁鐵端部彼此靠近之部位。
如圖13A-13D所示，根據(jù)諸缺口的位置的不同，可有四種類型的轉(zhuǎn)子鐵芯141、143、145和147。轉(zhuǎn)子狹縫數(shù)量(＝齒數(shù))為6或12，即(3/2)×極數(shù)4，或(3×極數(shù)4)。
在同一個轉(zhuǎn)子鐵芯上，相對于該轉(zhuǎn)子極的沿轉(zhuǎn)動方向的居前側(cè)和一末尾側(cè)，諸缺口的位置在所有四個極上是相同的。假定該轉(zhuǎn)子是沿如圖13A所示的方向“R”轉(zhuǎn)動，然后角“θi”取四個值，即3.75°、11.25°、18.75°和26.25°，這里的角“θi”是由一極分界面和沿轉(zhuǎn)動方向的相應(yīng)的諸居前的缺口161、163、165和167形成的。
相應(yīng)的諸末尾缺口171、173、175和177的諸邊緣相對于極分界面形成一角“θ’i”。該角“θ’i”取值為26.25°、18.75°、11.25°和3.75°。如此，“θj”+“θ’j”＝30°。與此同時，上面討論過的諸末尾的缺口被限定如下一轉(zhuǎn)子極的末尾缺口之后的是沿轉(zhuǎn)動方向一隨后的轉(zhuǎn)子極的居前的缺口。大約總的轉(zhuǎn)子厚度的四分之一分配為相應(yīng)的疊置的轉(zhuǎn)子鐵芯141、143、145和147的厚度。
這一第五實施例的運作和優(yōu)點與第四實施例的相同。在這一第五實施例中，相應(yīng)的諸磁鐵的諸端部位于相應(yīng)的諸缺口之內(nèi)，這樣就減少了去磁磁場對相應(yīng)的磁鐵的影響。因此，該結(jié)構(gòu)使諸磁鐵能持久地經(jīng)受去磁。
實施例6圖14是按照本發(fā)明第六實施例的一電動機轉(zhuǎn)子的分解立體圖。圖15A和15B是同一轉(zhuǎn)子的橫截面圖；在圖14中，永久磁鐵185和187埋置在轉(zhuǎn)子鐵芯181和183里。該轉(zhuǎn)子鐵芯包括由被沖制成近乎圓形的電磁板制成的多塊疊置的轉(zhuǎn)子鐵芯薄板。長孔195和197接觸于沿轉(zhuǎn)動方向的磁鐵185和187的居前端部。長孔195和197只設(shè)在轉(zhuǎn)子的兩個極而不是四個極上。
在這一第六實施例中，每個轉(zhuǎn)子極的一磁鐵被分裂成沿徑向的兩部分，換言之，該兩部分形成一層疊結(jié)構(gòu)。相應(yīng)的外磁鐵185和內(nèi)磁鐵187的端部延伸靠近于轉(zhuǎn)子外圓。這種結(jié)構(gòu)增大了凸極比和磁阻轉(zhuǎn)矩。日本專利申請未審查的出版物NO.H08-331783揭示了這一優(yōu)點。外磁鐵居前端部與內(nèi)磁鐵居前端部之間的一空間比尾端部間的空間更大。這種結(jié)構(gòu)減緩了磁通在一特定地方的集中，并減少了鐵損。這一優(yōu)點揭示在日本專利申請未審查的出版物NO.H08-336246上。
另外，該第六實施例還有以下優(yōu)點假定該轉(zhuǎn)子是沿如圖15A所示的方向“R”轉(zhuǎn)動。相對于極分界面居前的長孔195和197形成角“θ2”和“δ2”。外磁鐵185的居前端部限定了31°角“θ2”，內(nèi)磁鐵187的居前端部限定了17°角“δ2”。與上面討論的轉(zhuǎn)子極相鄰的轉(zhuǎn)子極沒有居前的長孔，相應(yīng)的外、內(nèi)磁鐵的靠近于轉(zhuǎn)子外圓的端部相對于極分界面形成角“θ1”和“δ1”。外磁鐵的角“θ1”為23.5°，內(nèi)磁鐵的角“δ1”為9.5°。轉(zhuǎn)子狹縫數(shù)量為(＝齒數(shù))24，即(6×轉(zhuǎn)子極數(shù)量，4)，并采用分布繞組方法。在這些條件下，“θj”＝16+60×j×2/(42)，和“δj”＝2+60×j×2/(42)。轉(zhuǎn)子鐵芯183相對于轉(zhuǎn)子鐵芯181轉(zhuǎn)動90°，然后疊置在它上面。轉(zhuǎn)子的總厚度的大約一半分配給相應(yīng)的轉(zhuǎn)子鐵芯182和183。
該第六實施例具有與第三實施例相同的優(yōu)點。
在上述諸實施例中，是以4極為例描述的。然而，極的數(shù)量以及轉(zhuǎn)子鐵芯、永久磁鐵和定子的形狀并不限于在這些實施例里使用的例子。按照本發(fā)明還可作許多的修改。
實施例7圖16是按照本發(fā)明第七實施例、安裝在一電動車?yán)锏囊豢照{(diào)器的壓縮機驅(qū)動單元的剖視圖。
按照第一實施例轉(zhuǎn)子10用在該電動機里。每個極的一弧形永久磁鐵被分裂成沿徑向的兩部分，即磁鐵13和15形成一層疊結(jié)構(gòu)，并且，它們的弧頂朝著轉(zhuǎn)子中心。諸磁鐵埋置在轉(zhuǎn)子鐵芯11內(nèi)，在相應(yīng)的磁鐵13、15與轉(zhuǎn)子外圓之間設(shè)有非磁性部分。在該定子的諸齒上設(shè)置了諸集中繞組。轉(zhuǎn)子10通過一弧形空間面對定子20，從而組成該電動機。該電動機作為一驅(qū)動裝置被整體地裝入壓縮機的外殼40內(nèi)。
不僅第一實施例的電動機而且第二至第六實施例的電動機均適用于這個第七實施例，這一實施例的運作和優(yōu)點也和最初的幾個實施例的相同。當(dāng)將一無刷電動機用作一驅(qū)動裝置整體地裝入一要求氣密性屏蔽的壓縮機時，難以用一如Hall元件的傳感器探測該電動機的轉(zhuǎn)子位置。因為該Hall元件要求為其輸入和輸出繞線，況且，該Hall元件受到該壓縮機運作所引起的高壓力，因此，就不能指望精確地探測到轉(zhuǎn)子位置。所以，當(dāng)將一無刷電動機整體地裝入該壓縮機時，通常采用不使用傳感器的驅(qū)動(無傳感器驅(qū)動)。
在此情況下，當(dāng)在定子上設(shè)置集中繞組時，在一接通電之時就突然出現(xiàn)大電流，該轉(zhuǎn)子就經(jīng)受到一強去磁磁場。由于諸永久磁鐵被埋置在轉(zhuǎn)子內(nèi)，這樣，就能抑制該強去磁磁場影響磁鐵。另外，由于包括線圈端部的電動機高度被降低了，故能得到一較高的效率。采用這一種電動機的驅(qū)動單元能很好地用于一強烈希望功耗低而車體體積小又輕的電動車的空調(diào)器壓縮機。如采用稀土磁鐵，能進(jìn)一步減薄轉(zhuǎn)子鐵芯，使該驅(qū)動單元的體積減小。
實施例8圖17是按照本發(fā)明第八實施例的、一電動車的一驅(qū)動單元的剖視圖。
第一至第六實施例中使用的任何電動機結(jié)構(gòu)均能用于圖17所示的結(jié)構(gòu)，其運作和優(yōu)點均相同。
下面就描述該第八實施例的結(jié)構(gòu)和運作。
電動機旋轉(zhuǎn)軸17的旋轉(zhuǎn)經(jīng)過齒輪41傳到驅(qū)動單元的輸出軸43。輸出軸43連接于自行車的腳蹬(未圖示)。當(dāng)一輛自行車是電助動的時，負(fù)載扭矩是響應(yīng)于騎車人的蹬踏力而被控制的，因此，需要一個大的扭矩，并需要轉(zhuǎn)速為2000-5000轉(zhuǎn)/分鐘。為此用途最好選擇帶一具有諸內(nèi)永久磁鐵和四個極的轉(zhuǎn)子的電動機，因為其輸出大。由于在一自行車上安裝了該驅(qū)動單元，可望車體細(xì)巧且重量輕。一較高效率的電動機經(jīng)一次充電將增加該自行車的騎行距離。當(dāng)一騎車人開始蹬車，或該車正上坡時，能給出一較大的電力助動支持，即一較大的扭矩加于該電動機，一大電流流到該電動機。在此時，產(chǎn)生了去磁磁場；但是，諸內(nèi)永久磁鐵可防止該去磁磁場被加在其上。如上所述，本發(fā)明的電動機很好地適用于電動自行車的驅(qū)動單元。
本發(fā)明并不限于上面討論的諸實施例，該電動機的形狀和技術(shù)參數(shù)能修改，也能按照本發(fā)明修改一設(shè)備與該電動機的組合。
本發(fā)明電動機包括下列元件一定子鐵芯，它包括多個齒和連接這些齒的一軛鐵；諸線圈，它們以一集中繞組的形式繞在諸齒上；以及一帶有諸內(nèi)永久磁鐵的轉(zhuǎn)子。
該帶有諸內(nèi)永久磁鐵的轉(zhuǎn)子包括下列元件具有多個狹縫的諸轉(zhuǎn)子鐵芯，該狹縫的端部延伸靠近于該轉(zhuǎn)子的外圓；諸位于這些狹縫里的永久磁鐵；以及諸非磁性部分，它們設(shè)在轉(zhuǎn)子鐵芯的外圓與諸永久磁鐵的相應(yīng)的諸端部之間。
這一結(jié)構(gòu)使該電動機能持久地經(jīng)受住去磁作用，并且使其體積小，效率高，并能以高效率方式制造。該電動機能被用作一驅(qū)動裝置整體地裝入一設(shè)備驅(qū)動單元。
特別是，一種強烈要求節(jié)省功耗、體積小、重量輕的設(shè)備，如一電動車的空調(diào)器壓縮機和一電動自行車，能最好配裝這一電動機，該電動機有一轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子具有諸內(nèi)永久磁鐵，能得到最實用的優(yōu)點。
權(quán)利要求
1.一種電動機，它包括(a)一定子鐵芯，它包括多個齒和連接這些齒的一軛鐵；(b)諸線圈，它們以一集中繞組的形式繞在諸齒上；以及(c)一帶有諸內(nèi)永久磁鐵的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包括下列元件(c-1)具有多個狹縫的諸轉(zhuǎn)子鐵芯，該狹縫的端部延伸靠近于該轉(zhuǎn)子的外圓；(c-2)諸位于這些狹縫里的永久磁鐵；以及(c-3)諸非磁性部分，它們設(shè)在轉(zhuǎn)子鐵芯的外圓與諸永久磁鐵的相應(yīng)的諸端部之間。
2.如權(quán)利要求1限定的電動機，其特征在于，狹縫的形狀如一弧，該弧線的頂端朝著轉(zhuǎn)子中心。
3.如權(quán)利要求1限定的電動機，其特征在于，諸所述永久磁鐵為稀土永久磁鐵。
4.如權(quán)利要求1限定的電動機，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子有四個極。
5.一種電動機，它包括(a)一定子鐵芯，它包括多個齒和連接這些齒的一軛鐵；(b)諸繞在諸齒上的線圈；以及(c)一帶有諸內(nèi)永久磁鐵的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包括下列元件(c-1)一轉(zhuǎn)子鐵芯，它由諸電磁鋼板制成的轉(zhuǎn)子鐵芯薄板疊置而成；(c-2)一內(nèi)永久磁鐵，它埋置在所述轉(zhuǎn)子鐵芯里；以及(c-3)一非磁性部分，它以接觸于所述永久磁鐵的正極端和負(fù)極端的端面中的至少一個端面，以及，靠近于所述永久磁鐵的正極端和負(fù)極端的端面中的至少一個端面這兩種方式中的一種方式設(shè)置，其中，所述轉(zhuǎn)子鐵芯由多塊轉(zhuǎn)子鐵芯薄板組成，這些薄板在一極分界面與沿所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動方向的一居前的非磁性部分之間具有不同的角度范圍。
6.如權(quán)利要求5限定的電動機，其特征在于，所述非磁性部分沿著轉(zhuǎn)子外圓的圓周方向延伸。
7.如權(quán)利要求5限定的電動機，其特征在于，埋置在所述轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)的所述永久磁鐵是一剛性板。
8.如權(quán)利要求5限定的電動機，其特征在于，所述永久磁鐵沿軸向埋置，它筆直而無偏移地位于所述轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)。
9.如權(quán)利要求5限定的電動機，其特征在于，具有內(nèi)永久磁鐵的所述轉(zhuǎn)子包括諸具有不同角“θi”的“N”型轉(zhuǎn)子鐵芯薄板，該角“θi”延伸在一極分界面與沿所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動方向的該轉(zhuǎn)子極的一居前的非磁性部分之間，每塊“N”型薄板的厚度大約相等，并滿足以下等式θi＝θ0+120×i/(P×N)，式中，P＝轉(zhuǎn)子極數(shù)量，定子狹縫的數(shù)量是(3/2)×P和3P中之一，“θ0”是一常數(shù)，它滿足0≤θi≤120/P，i＝1，2，......，N。
10.如權(quán)利要求5限定的電動機，其特征在于，具有內(nèi)永久磁鐵的所述轉(zhuǎn)子包括諸具有不同角“θi”的“N”型轉(zhuǎn)子鐵芯薄板，該角“θi”延伸在一極分界面與沿所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動方向的該轉(zhuǎn)子極的一居前的非磁性部分之間，每塊“N”型薄板的厚度大約相等，并滿足以下等式θi＝θ0+60×i/(P×N)，式中，P＝轉(zhuǎn)子極數(shù)量，定子狹縫的數(shù)量是6P，“θ0”是一常數(shù)，它滿足0≤θi≤120/P，i＝1，2，......，N。
11.如權(quán)利要求9或10限定的電動機，其特征在于，其中，θi+θ’i＝120/P，其中，θ’i是在一極分界面與沿所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動方向的該轉(zhuǎn)子極的第“i”塊轉(zhuǎn)子鐵芯薄板的一末尾非磁性部分之間的一角度范圍。
12.如權(quán)利要求5限定的電動機，其特征在于，帶所述內(nèi)永久磁鐵的所述轉(zhuǎn)子是通過疊置n/P片轉(zhuǎn)子鐵芯形成，每疊一片時偏移一角度360×j/P，并且θj＝θ0+120×j×n/(P2)，式中，θj是在一極分界面與沿所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動方向的該轉(zhuǎn)子的一居前的非磁性部分之間的角度范圍，θj取P/n類數(shù)值，每一數(shù)值循環(huán)重復(fù)“n”次，P是轉(zhuǎn)子極數(shù)量，定子的數(shù)量是(3/2)和3P中之一，θ0是一常數(shù)，它滿足0≤θj≤120/P，j＝1，2，......，P/n，“n”是一不大于P/2的自然數(shù)。
13.如權(quán)利要求5限定的電動機，其特征在于，帶所述內(nèi)永久磁鐵的所述轉(zhuǎn)子是通過疊置n/P片轉(zhuǎn)子鐵芯形成，每疊一片時偏移一角度360×j/P，并且θj＝θ0+120×j×n/(P2)，式中，θj是在一極分界面與沿所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動方向的該轉(zhuǎn)子極的一居前的非磁性部分之間的角度范圍，θj取P/n類數(shù)值，每一數(shù)值循環(huán)重復(fù)“n”次，P是轉(zhuǎn)子極數(shù)量，定子的數(shù)量是6P，θ0是一常數(shù)，它滿足0≤θj≤120/P，j＝1，2，......，P/n，“n”是一不大于P/2的自然數(shù)。
14.如權(quán)利要求12或13限定的電動機，其特征在于，所述“n”＝1。
15.如權(quán)利要求12或13限定的電動機，其特征在于，其中，θj+θ’j＝120/P，其中，θ’j是在一極分界面與一轉(zhuǎn)子極的一末尾的非磁性部分之間的一角度范圍，該轉(zhuǎn)子極鄰近于沿所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動方向的第“j”個轉(zhuǎn)子極的居前的非磁性部分。
16.一種電動機，它包括(a)一定子鐵芯，它包括多個齒和連接這些齒的一軛鐵；(b)諸繞在諸齒上的線圈；以及(c)一帶有諸內(nèi)永久磁鐵的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包括下列元件(c-1)一轉(zhuǎn)子鐵芯，它由諸電磁鋼板制成的轉(zhuǎn)子鐵芯薄板疊置而成；(c-2)一內(nèi)永久磁鐵，它埋置在所述轉(zhuǎn)子鐵芯里；以及(c-3)一缺口，它設(shè)在一轉(zhuǎn)子外圓上，并靠近于所述永久磁鐵的正極端和負(fù)極端中的至少一端面，其中，所述轉(zhuǎn)子鐵芯由多塊轉(zhuǎn)子鐵芯薄板組成，這些薄板在一極分界面與沿所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動方向的一居前的缺口的一邊緣之間具有不同的角度范圍。
17.如權(quán)利要求16限定的電動機，其特征在于，具有內(nèi)永久磁鐵的所述轉(zhuǎn)子包括諸具有不同角“θi”的“N”型轉(zhuǎn)子鐵芯薄板，該角“θi”延伸在一極分界面與沿所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動方向的該轉(zhuǎn)子極的居前的缺口的邊緣之間，每塊“N”型薄板的厚度大約相等，并滿足以下等式θj＝θ0+120×i/(P×N)，式中，P＝轉(zhuǎn)子極數(shù)量，定子狹縫的數(shù)量是(3/2)×P和3P中之一，“θ0”是一常數(shù)，它滿足0≤θj≤120/P，i＝1，2，......，N。
18.如權(quán)利要求16限定的電動機，其特征在于，具有內(nèi)永久磁鐵的所述轉(zhuǎn)子包括諸具有不同角“θi”的“N”型轉(zhuǎn)子鐵芯薄板，該角“θi”延伸在一極分界面與沿所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動方向的該轉(zhuǎn)子極的居前的缺口的邊緣之間，每塊“N”型薄板的厚度大約相等，并滿足以下等式θj＝θ0+60×i/(P×N)，式中，P＝轉(zhuǎn)子極數(shù)量，定子狹縫的數(shù)量是6P，“θ0”是一常數(shù)，它滿足0≤θj≤120/P，i＝1，2，......，N。
19.如權(quán)利要求17或18限定的電動機，其特征在于，其中，θj+θ’i＝120/P，其中，θ’i是在一極分界面與沿所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動方向的該轉(zhuǎn)子極的第“i”塊轉(zhuǎn)子鐵芯薄板的一末尾的缺口的一邊緣之間的一角度范圍。
20.如權(quán)利要求16限定的電動機，其特征在于，帶所述內(nèi)永久磁鐵的所述轉(zhuǎn)子是通過疊置n/P片轉(zhuǎn)子鐵芯形成，每疊一片時偏移一角度360×j/P，并且θj＝θ0+120×j×n/(P2)，式中，θj是在一極分界面與沿所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動方向的該轉(zhuǎn)子極的缺口的邊緣之間的角度范圍，θj取P/n類數(shù)值，每一數(shù)值循環(huán)重復(fù)“n”次，P是轉(zhuǎn)子極數(shù)量，定子的數(shù)量是(3/2)×P和3P中之一，θ0是一常數(shù)，它滿足0≤θj≤120/P，j＝1，2，......，P/n，“n”是一不大于P/2的自然數(shù)。
21.如權(quán)利要求16限定的電動機，其特征在于，帶所述內(nèi)永久磁鐵的所述轉(zhuǎn)子是通過疊置n/P片轉(zhuǎn)子鐵芯形成，每疊一片時偏移一角度360×j/P，并且θj＝θ0+120×j×n/(P2)，式中，θj是在一極分界面與沿所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動方向的該轉(zhuǎn)子極的缺口的邊緣之間的角度范圍，θj取P/n類數(shù)值，每一數(shù)值循環(huán)重復(fù)“n”次，P是轉(zhuǎn)子極數(shù)量，定子的數(shù)量是6P，θ0是一常數(shù)，它滿足0≤θj≤120/P，j＝1，2，......，P/n，“n”是一不大于P/2的自然數(shù)。
22.如權(quán)利要求1限定的電動機，其特征在于，所述“n”＝1。
23.如權(quán)利要求20或21限定的電動機，其特征在于，其中，θj+θ’j＝120/P，其中，θ’i是在一極分界面與鄰近于沿所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動方向的第“i”個轉(zhuǎn)子極的提前的缺口的末尾缺口的邊緣之間的一角度范圍。
24.如權(quán)利要求5或16限定的電動機，其特征在于，
25.一種設(shè)備驅(qū)動單元，它包括一用作一驅(qū)動裝置的電動機，所述電動機包括(a)一定子鐵芯，它包括多個齒和連接這些齒的一軛鐵；(b)諸線圈，它們以一集中繞組的形式繞在諸齒上；以及(c)一帶有諸內(nèi)永久磁鐵的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包括下列元件(c-1)具有多個狹縫的諸轉(zhuǎn)子鐵芯，該狹縫的端部延伸靠近于該轉(zhuǎn)子的外圓；(c-2)諸位于這些狹縫里的永久磁鐵；以及(c-3)諸非磁性部分，它們設(shè)在轉(zhuǎn)子鐵芯的外圓與諸永久磁鐵的相應(yīng)的諸端部之間。
26.如權(quán)利要求25限定的設(shè)備驅(qū)動單元，其特征在于，所述驅(qū)動單元驅(qū)動一安裝在一電動車輛里的空調(diào)器的一壓縮機。
27.如權(quán)利要求25限定的設(shè)備驅(qū)動單元，其特征在于，所述驅(qū)動單元驅(qū)動一電動車輛。
全文摘要
本發(fā)明電動機包括下列元件:一具有多個齒的定子鐵芯、連接這些齒的一軛鐵、以一集中繞組的形式繞在諸齒上的諸線圈以及一帶有諸內(nèi)永久磁鐵的轉(zhuǎn)子。該帶有諸內(nèi)永久磁鐵的轉(zhuǎn)子包括下列元件:一具有多個狹縫的諸轉(zhuǎn)子鐵芯,該狹縫的端部延伸靠近于該轉(zhuǎn)子的外圓;諸位于這些狹縫里的永久磁鐵;以及設(shè)在轉(zhuǎn)子鐵芯的外圓與諸永久磁鐵的相應(yīng)的諸端部之間的諸非磁性部分。這一結(jié)構(gòu)使該電動機能持久地經(jīng)受住去磁作用,并且使其體積小,效率高,并能以高效率方式制造。該電動機能被用作一驅(qū)動裝置整體地裝入一設(shè)備驅(qū)動單元。
文檔編號H02K1/27GK1243351SQ9911067
公開日2000年2月2日 申請日期1999年7月23日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月24日
發(fā)明者淺野能成, 神藤正行, 山本敏夫 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社