專利名稱：永久磁鐵式同步馬達的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在電梯巻揚機等的產(chǎn)業(yè)用機械等中使用的永久磁鐵式 同步馬達。
背景技術(shù)：
永久磁鐵式同步馬達可以在許多不同的產(chǎn)業(yè)制品等中使用，對每 一種制品都要求種種的特性和特征，但是其屮一個是抑制轉(zhuǎn)矩脈動， 特別是，在強烈要求低噪聲和低振動的制品中，必須將轉(zhuǎn)矩脈動抑制 到極小的水平。
例如，用于電梯巻揚機的馬達是其一個例子，但是特別是，在不 用馬達轉(zhuǎn)矩的減速機構(gòu)的直接驅(qū)動方式的電梯巻揚機的情形中，因為 將馬達轉(zhuǎn)矩直接傳達到電梯轎箱，所以當(dāng)在馬達轉(zhuǎn)矩中存在脈動時， 電梯轎箱上下振動顯著地損害乘客的心情，因此，必須使該馬達的轉(zhuǎn) 矩脈動特性極小。
另一方面，在附有安裝了減速機的減速機構(gòu)的電梯巻揚機中，因 為使該減速機成為緩沖部件，所以由該減速機減少馬達的轉(zhuǎn)矩脈動， 難以傳達到電梯轎箱。又，對于減速機來說， 一般使用齒輪的齒輪減 速機，該減速機自身的振動大。因此，因為馬達的轉(zhuǎn)矩脈動比該減速 機自身的振動充分地小，所以馬達的轉(zhuǎn)矩脈動，實用上，很少成為問 題。
可是，作為電梯巻揚機，為了抑制電梯轎箱的振動(改善乘客的 心情)，將不用減速機構(gòu)的直接驅(qū)動方式的巻揚機和永久磁鐵式同步馬 達組合起來的構(gòu)成正在成為主流，但是在這種構(gòu)成的情形中，馬達的 轉(zhuǎn)矩脈動，與它的全部頻率成分有關(guān)，需要使它與時間平均轉(zhuǎn)矩的比 例在百分之幾以下的極小水平。又，在直接驅(qū)動方式的電梯巻揚機用
的馬達中，對于定額100%轉(zhuǎn)矩，最大轉(zhuǎn)矩大致為200 300%，關(guān)于從 0%的轉(zhuǎn)矩到最大轉(zhuǎn)矩的全負載區(qū)域，如上述那樣，必須將轉(zhuǎn)矩脈動的水平抑制到極小。此外，對定額轉(zhuǎn)矩的最大轉(zhuǎn)矩的大小與電梯的種類 和用途相應(yīng)是不同的，但是上述最大轉(zhuǎn)矩的數(shù)值是一般的數(shù)值。
作為減少在表面磁鐵式同步馬達中發(fā)生的轉(zhuǎn)矩脈動的方法，至今，
圖io所示的技術(shù)是眾所周知的。
此外，圖io是表示在與將轉(zhuǎn)子配置在定子內(nèi)側(cè)的內(nèi)轉(zhuǎn)子型的表面
磁鐵式同步馬達的旋轉(zhuǎn)軸(未圖示)垂直的面中看的剖面的一部分的
剖面圖，l是永久磁鐵，la是外表面，2是轉(zhuǎn)子鐵心，3是轉(zhuǎn)子，4是 定子鐵心，5是齒，6是間隙，7是變形部。
在圖10 (a)， (b)中，在轉(zhuǎn)子3側(cè)，在轉(zhuǎn)子鐵心2的表面上，沿 該表面的圓周方向，在旋轉(zhuǎn)軸方向(以下，稱為軸方向)上排列設(shè)置 有多個細長的永久磁鐵l。又，在定子6頂ij，設(shè)置有多個從定子鐵心4 的內(nèi)面，即轉(zhuǎn)子3側(cè)的面突出的齒5，在齒5之間的槽內(nèi)，設(shè)置線圈(未 圖示)巻繞在齒5上。在轉(zhuǎn)子鐵心2的設(shè)置了永久磁鐵1的外周而和 定子鐵心4的齒5的前端面之間，設(shè)置有間隙7，通過在各個定子鐵心 4的齒5中流過與3相當(dāng)?shù)南嚯娏?，在該轉(zhuǎn)子2和定子6之間的間隙7 內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，通過該旋轉(zhuǎn)磁場和永久磁鐵1的電磁作用，對永久 磁鐵1產(chǎn)生電磁力使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
在這種內(nèi)轉(zhuǎn)子型的表面磁鐵式同步馬達中，至今，為了減少轉(zhuǎn)矩 脈動，如圖10 (a)所示，使永久磁鐵l的定子6側(cè)的表面，即，外表 面la成圓筒面狀，使永久磁鐵l的圓周方向的剖面成為拱形(以下， 將這種剖面形狀的永久磁鐵稱為圓周方向的剖面為拱形的永久磁鐵)， 如圖10 (b)所示，在定子的齒5的側(cè)面形成變形部7?；蛘撸谵D(zhuǎn)子 3側(cè)形成變形部，將圖10 (a)所示的方法和圖10 (b)所示的方法組 合起來也是眾所周知的，也多用于動態(tài)驅(qū)動方式的電梯巻揚機用的表 面磁鐵式同步馬達中。
當(dāng)馬達的間隙中的磁通量密度的分布接近正弦波狀時，轉(zhuǎn)矩脈動 變小是已知的，如圖10 (a)所示，使永久磁鐵1的圓周方向的剖面為 拱形就是以此為基礎(chǔ)的。又，如圖10 (b)所示，設(shè)置變形部6，在每 個軸方向的馬達剖面上發(fā)生的轉(zhuǎn)矩脈動的周期中產(chǎn)生相位差(時間 差)，因此，轉(zhuǎn)矩脈動成分相互抵消。
另一方面，用兩面平坦平行的圓周方向的剖面為長方形狀的永久磁鐵(以下，稱為圓周方向的剖面為長方形狀的永久磁鐵)的表面磁 鐵式同歩馬達也是眾所周知的(例如，請參照專利文獻l， 2)。
作為這方面的一個例子的專利文獻1中記載的表面磁鐵式馬達， 在直到設(shè)置在轉(zhuǎn)子中的永久磁鐵的表面的一部分覆蓋著模制樹脂，將 永久磁鐵堅固地固定在轉(zhuǎn)子上，將轉(zhuǎn)子配置在定子的內(nèi)側(cè)的內(nèi)轉(zhuǎn)子型 馬達的情形中，因為從圓周方向的剖面為長方形狀的永久磁鐵的圓周 方向兩側(cè)的邊部到定子的間隔最狹窄，所以以不超出與這種兩側(cè)的邊 部內(nèi)切的包絡(luò)圓的外側(cè)(定子側(cè))的方式，用模制樹脂覆蓋永久磁鐵 的表面的圓周方向中央部。
在將轉(zhuǎn)子配置在定子外側(cè)的外轉(zhuǎn)子型的表面磁鐵式同步馬達的情 形中，因為圓周方向的剖面為長方形狀的永久磁鐵的圓周方向中央部 到定子的間隔最狹窄，所以以不超出與這種中央部外切的包絡(luò)圓的外 側(cè)(定子側(cè))的方式，用模制樹脂覆蓋永久磁鐵表面的圓周方向兩側(cè) 的邊部。
這樣一來，當(dāng)用模制樹脂將永久磁鐵固定在轉(zhuǎn)子上時，用模制樹 脂覆蓋永久磁鐵的部分增多，因此，能夠?qū)⒂谰么盆F更堅固地固定在 轉(zhuǎn)子上，但是這時，因為從上述包絡(luò)圓看不出模制樹脂，所以與這樣 在永久磁鐵的表面上不覆蓋模制樹脂的情形比較，不需要增加永久磁
鐵和定子之間的間隙量，因此，能夠減少齒槽轉(zhuǎn)矩(CoggingTorque) 和轉(zhuǎn)矩脈動。
作為另一個例子的上述專利文獻2中記載的技術(shù)是在外轉(zhuǎn)子型的 馬達中減少馬達電源斷開狀態(tài)中的齒槽轉(zhuǎn)矩。齒槽轉(zhuǎn)矩是當(dāng)永久磁鐵 的邊部與定子側(cè)的齒間的槽開口部對置時，由根據(jù)從該永久磁鐵的圓 周方向邊部向外的磁通量，在與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相反方向中產(chǎn)生的轉(zhuǎn) 矩生成的，上述專利文獻2中記載的技術(shù)是通過將永久磁鐵安裝在設(shè) 置在轉(zhuǎn)子中的溝內(nèi)，增加從永久磁鐵的圓周方向邊部傳到轉(zhuǎn)子的磁鐵， 減少從該圓周方向邊部向著槽開口部的磁通量，因此，減少齒槽轉(zhuǎn)矩。
專利文獻1 :日本專利特開2004-322455號公報
專利文獻2:日本專利特開2002-331986號公報
發(fā)明內(nèi)容作為用于減少表面磁鐵式同步馬達中的轉(zhuǎn)矩脈動的已有技術(shù)，如
上述那樣，如圖10 (a)所示，使永久磁鐵的定子側(cè)的表面形狀為圓筒 面狀，該永久磁鐵的圓周方向的剖面為拱形的技術(shù)的技術(shù)和如圖10(b) 所示，將變形部設(shè)置在定子側(cè)或轉(zhuǎn)子側(cè)或它們雙方的技術(shù)是眾所周知 的， 一般使用這些技術(shù)，但是使前著的永久磁鐵的圓周方向的剖面為 拱形，對于永久磁鐵的去磁耐力是不利的，又，設(shè)置后者的變形部存 在著使有效磁通量降低那樣的問題，當(dāng)要解除這種問題時，存在著導(dǎo) 致磁鐵使用量(制作磁鐵所需的材料的使用量:質(zhì)量)增加和馬達大型 化那樣的問題。
下面，對它們進行說明。
永久磁鐵的去磁耐力由永久磁鐵自身的物理特性和厚度決定，但 是如果磁鐵的物理特性相同，則由磁鐵的厚度決定，厚度越厚磁鐵的 去磁耐力越大。
用表示永久磁鐵1的圓周方向的剖面的圖11，當(dāng)看上述圓周方向 的形狀為拱形的永久磁鐵1的去磁耐力時，因為與圓周方向的中央部B 比較，圓周方向的邊部A中的厚度薄，所以在該邊部A中的去磁耐力 小。為了得到某種程度的去磁耐力，必須使磁鐵的厚度在某個程度以 上(一般，由永久磁鐵的物理特性和定子給予永久磁鐵的逆磁場的大 小，磁鐵的溫度等決定)，但是當(dāng)圓周方向的剖面為拱形的永久磁鐵時， 因為具有厚度薄的部分(邊部A)，所以對于去磁耐力是不利的，并且 在厚度厚的部分的圓周方向的中央部B中，具有富裕的去磁耐力的情 形是很多的。
可是，在表面磁鐵式同步馬達中，當(dāng)看永久磁鐵的厚度和輸出轉(zhuǎn) 矩的關(guān)系時，雖然在磁鐵的厚度和輸出轉(zhuǎn)矩之間，正比例關(guān)系成立， 但是輸出轉(zhuǎn)矩增加的比例，相對于磁鐵厚度增加的比例小。
圖12是表示與內(nèi)轉(zhuǎn)子型的24極的表面磁鐵式同步馬達中的磁鐵 厚度和輸出轉(zhuǎn)矩的關(guān)系有關(guān)的磁場解析結(jié)果的圖，如圖所示，看到當(dāng) 磁鐵厚度增加時輸出轉(zhuǎn)矩也增加，但是輸出轉(zhuǎn)矩增加的比例，相對于 磁鐵厚度增加的比例小。
從而看到，在表面磁鐵式同步馬達中，當(dāng)用稱為磁鐵的每單位質(zhì) 量的輸出轉(zhuǎn)矩的指標(biāo)進行比較時，可以說磁鐵厚度小的馬達的效率比磁鐵厚度大的馬達高。即，只要去磁性能許可，減少磁鐵的厚度能夠 減少磁鐵使用量得到高效率。
圖11所示的圓周方向的剖面為拱形的永久磁鐵，具有在去磁性能 方面富裕的厚度厚的部分，但是不能夠期待那種程度地由厚度增大引 起的輸出轉(zhuǎn)矩的增加，反而存在著導(dǎo)致磁鐵使用量的增加的問題。作 為解除它的方法，如圖13所示，考慮使永久磁鐵的圓周方向的剖面為 圓弧狀，但是通過這樣做，當(dāng)具有與圓周方向的剖面為拱形的磁鐵相 同的抑制轉(zhuǎn)矩脈動的效果時，與這種圓周方向的剖面為拱形的磁鐵比 較，可以減少磁鐵使用量。但是，形成這種圓筒形狀的永久磁鐵，與 圓周方向的剖面為長方形狀的永久磁鐵比較，因為形狀特殊，所以在 制作上要花費工夫，當(dāng)將這種圓筒形狀的永久磁鐵用于多極的大型馬 達時，除了顯著損害磁鐵的正確作成外，不得不使定子鐵心的形狀也 與永久磁鐵的形狀一致地復(fù)雜化。
圖14是比較圓周方向的剖面為長方形的永久磁鐵1A (實線)和 圓周方向的剖面為拱形的永久1B (虛線)地進行表示的圖。
在圖14中，使用箭頭X表示的圓周方向的剖面為長方形的永久磁 鐵1A和圓周方向的剖面為拱形的永久1B的圓周方向的邊部lb的厚 度相等，圓周方向的剖面為長方形狀的永久磁鐵1A的厚度在整體上是 均勻的，但是圓周方向的剖面為拱形的永久磁鐵1B，與其一方的定子 (未圖示)對置的面，如虛線所示，在整個周邊方向的中央部lc中從 圓周方向的周邊部lb向上隆起成圓弧狀。
如上述那樣，永久磁鐵的去磁耐力大致由該磁鐵的厚度和物理特 性決定，當(dāng)以在周邊部lb中得到預(yù)定的去磁耐力的方式，設(shè)定該周邊 部lb中的厚度時，因為在圓周方向的剖面為拱形的永久磁鐵1B中， 其周邊方向中央部lc的厚度比周邊部lb的厚度厚，所以該周邊方向 中央部lc中的去磁耐力比周邊部lb中的去磁耐力大，但是這只是在 去磁耐力中存在這種程度的富裕而已，是無用的，實質(zhì)上，能夠使圓 周方向的剖面為拱形的磁鐵1B和圓周方向的剖面為長方形狀的永久 磁鐵1A的去磁耐力大致相同。又，在圓周方向的剖面為拱形的永久磁 鐵1B中即便增加在其周邊方向中央部lc中的厚度，如圖12中說明了 的那樣，也不能夠期待這種程度地增加由它產(chǎn)生的輸出轉(zhuǎn)矩，圓周方向的剖面為拱形的磁鐵1B的磁鐵使用量(質(zhì)量)必然增大。
另一方面，圓周方向的剖面為長方形狀的永久磁鐵1A，因為不需 要生成在去磁耐力方面也具有富裕的部分，所以無用的很少，與圓周
方向的剖面為拱形的磁鐵1B比較能夠減少為了得到需要的輸出轉(zhuǎn)矩 所需的磁鐵的大小，即磁鐵使用量。又，因為相對于圖13所示的圓周 方向的剖面為圓弧狀的永久磁鐵，圓周方向的剖面為長方形狀和單純 形狀，所以在磁鐵的制作性方面優(yōu)越，并且定子鐵心的形狀也變得簡 單了，在其制作性方面也很優(yōu)越。
這樣，圓周方向的剖面為長方形狀的永久磁鐵1A，與圓周方向的 剖面為拱形的永久磁鐵1B和圓周方向的剖面為圓弧狀的永久磁鐵比 較，在磁鐵使用量和制作性方面都很優(yōu)越，但是當(dāng)將它用于表面磁鐵 式同步馬達中時，出現(xiàn)發(fā)生的轉(zhuǎn)矩脈動大的問題，需要抑制它。
可是，這樣，使用圓周方向的剖面為長方形狀的永久磁鐵1A的表 面磁鐵式同步馬達，例如，如上述專利文獻l， 2中記載的那樣，是已 經(jīng)知道的。
在上述專利文獻1中記載的表面磁鐵式馬達的情形中，當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)子 型時，從使永久磁鐵的定子側(cè)的表面，從在該表面的圓周方向兩側(cè)的 邊部內(nèi)切的包絡(luò)圓不超出外側(cè)的方式，用模制樹脂覆蓋，當(dāng)外轉(zhuǎn)子型 時，從使永久磁鐵的定子側(cè)的表面，從在該表面的圓周方向中央部外 切的包絡(luò)圓不超出外側(cè)的方式，用模制樹脂覆蓋，形成與這樣地不用 模制樹脂覆蓋永久磁鐵和定子側(cè)的表面之間的間隙的情形相同的大 小，將永久磁鐵堅固地固定在轉(zhuǎn)子上，但是，在專利文獻1中記載著 因此能夠充分地減少齒槽轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩脈動。
但是，如上所述，即便用模制樹脂覆蓋永久磁鐵的表面，因為不 改變在永久磁鐵和定子的表面之間的間隙的大小，所以能夠與這樣地 不用模制樹脂覆蓋的情形相同程度地減少齒槽轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩脈動，因為 用模制樹脂覆蓋永久磁鐵的表面，所以不能夠更多地減少齒槽轉(zhuǎn)矩和 轉(zhuǎn)矩脈動。
顯然，當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)子型時，使永久磁鐵和定子之間的間隙，在永久磁 鐵的圓周方向中央部大，在永久磁鐵的圓周方向兩側(cè)的邊部小，但是 該狀態(tài)的間隙內(nèi)的磁通量密度的分布，不是正弦波狀而接近矩形波，不能夠達到積極地減少轉(zhuǎn)矩脈動的目的。
又，上述專利文獻2中記載的技術(shù)涉及通過將永久磁鐵嵌入地安
裝在設(shè)置在轉(zhuǎn)子中的溝中，不通電時的轉(zhuǎn)矩變動，所謂的齒槽轉(zhuǎn)矩的 減少，不能夠達到減少通電旋轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)矩脈動的目的。例如，電梯巻 揚機用的馬達，幾乎不會在不通電時使用，因此當(dāng)然，必須抑制通電 旋轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)矩脈動。通過減少齒槽轉(zhuǎn)矩，雖然可以減少通電旋轉(zhuǎn)時的 齒槽轉(zhuǎn)矩的頻率成分，但是不能夠減少除此以外的轉(zhuǎn)矩變動的頻率成 分，特別是，作為在直接驅(qū)動的電梯巻揚機用的馬達中需要抑制的轉(zhuǎn) 矩脈動特性，為了使通電旋轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)矩脈動的各頻率成分分別在吋間 平均轉(zhuǎn)矩的百分比之幾以下的水平，需要抑制到很小的水平，但是在
上述專利文獻2中記載的技術(shù)中，不能夠?qū)⑥D(zhuǎn)矩脈動特性抑制到這樣 小的水平，也不能夠進行這樣的抑制。
本發(fā)明的目的是解除這種問題，提供用圓周方向的剖面為長方形 的永久磁鐵，以其各頻率成分對時間平均轉(zhuǎn)矩為百分之幾以下的方式， 能夠?qū)⑼娦D(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)矩脈動抑制到小的水平的外轉(zhuǎn)子型的永久磁鐵 式同步馬達。
為了達到上述目的，本發(fā)明的永久磁鐵式同步馬達，其具有定 子，其在定子鐵心的齒間的槽內(nèi)配置有定子線圈，該定子線圈巻繞于
該齒；和轉(zhuǎn)子，其在轉(zhuǎn)子鐵心的該定子側(cè)的表面，在圓周方向上等間 隔配置有多個永久磁鐵，其特征是，該永久磁鐵是圓周方向的剖面形 狀為長方形的磁鐵，該定子側(cè)的表面突出于該轉(zhuǎn)子鐵心的該表面而配 置在該轉(zhuǎn)子鐵心上；在該定子的外側(cè)配置該轉(zhuǎn)子，成為外轉(zhuǎn)子型馬達。
又，本發(fā)明的特征是在上述轉(zhuǎn)子鐵心的上述表面上設(shè)置有溝，上 述永久磁鐵嵌入貼附于該溝中。
又，本發(fā)明的特征是上述定子的上述槽是完全開放于上述轉(zhuǎn)子和 上述定子之間的間隙的開放槽。
又，本發(fā)明的特征是上述定子線圈是集中巻繞在上述齒上的集中 線圈。
又，本發(fā)明的特征是相對于上述轉(zhuǎn)子的極節(jié)距，上述永久磁鐵的 圓周方向的開度角的比率為70% 卯°/0。
又，本發(fā)明的特征是上述齒的前端面是向上述轉(zhuǎn)子側(cè)突出的圓周方向上的圓弧狀的表面；上述齒的前端面的圓周方向的面形狀的曲率 半徑Rt，與上述定子鐵心的外半徑Rst相比，為Rt〈^的關(guān)系。
進一步，其特征是，上述齒的上述曲率半徑Rt相對于上述定子鐵 心的外半徑Rst的比率為5% 40%。
又，本發(fā)明的特征是其是馬達外徑的剖面寬度比軸長度大的薄型 馬達。
又，本發(fā)明的特征是轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)為16以上。
當(dāng)根據(jù)本發(fā)明時，用圓周方向的剖面形狀為長方形的永久磁鐵， 以其各頻率成分，在全部分區(qū)域中，為對時間平均轉(zhuǎn)矩百分之幾以下 的水平的方式，可以減少轉(zhuǎn)矩脈動，而且，能夠達到減少磁鐵質(zhì)量(對 l塊磁鐵的材料使用量)和提高制作性的目的。


圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的永久磁鐵式同步馬達的第1實施方式的 部分剖面圖。
圖2是更詳細地表示圖1中的永久磁鐵的到旋轉(zhuǎn)鐵心的安裝狀態(tài) 的部分剖面圖。
圖3是表示用圓周方向的剖面為長方形的永久磁鐵1的外轉(zhuǎn)子型 的表面磁鐵式同步馬達的部分剖面圖。
圖4是表示用圓周方向的剖面為長方形的永久磁鐵1的內(nèi)轉(zhuǎn)子型 的表面磁鐵式同步馬達的部分剖面圖。
圖5是表示圖1所示的永久磁鐵1的開度角Tpm和轉(zhuǎn)矩脈動的關(guān)系
的特性圖。
圖6是表示半閉合槽的一般形狀的剖面圖。
圖7是表示圖1中Rt= Rst時的轉(zhuǎn)矩脈動的特性圖。
圖8是表示圖1中的曲率半徑Rt對圓C的半徑Rst的比率為4.5%
時的轉(zhuǎn)矩脈動的特性圖。
圖9是表示根據(jù)本發(fā)明的永久磁鐵式同步馬達的第2實施方式的
部分剖面圖。
圖IO是表示在與已有的內(nèi)轉(zhuǎn)子型的表面磁鐵式同步馬達的旋轉(zhuǎn)軸 垂直的面中看的剖面的一部分的剖面圖。圖11是表示馬達的圓周方向的剖面為拱形的永久磁鐵的剖面圖。
圖12是表示與內(nèi)轉(zhuǎn)子型的24極的表面磁鐵式同步馬達中的磁鐵 厚度和輸出轉(zhuǎn)矩的關(guān)系有關(guān)的磁場解析結(jié)果的圖。
圖13是表示用圓周方向的剖面為圓弧狀的永久磁鐵的馬達的部分 剖面圖。
圖14是比較地表示圓周方向的剖面為長方形的永久磁鐵和圓周方 向的剖面為拱狀的永久磁鐵的圖。
具體實施例方式
下面，用

根據(jù)本發(fā)明的實施方式。
圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的永久磁鐵式同步馬達的第1實施方式的 部分剖面圖，l是永久磁鐵，2是轉(zhuǎn)子鐵心，2a是磁鐵貼附面，3是轉(zhuǎn) 子，4是基座鐵心，5是齒，6是定子，7是間隙，9是槽，IO是定子 線圈。
在該圖中，該第1實施方式是將轉(zhuǎn)子3配置在定子8的外側(cè)的外 轉(zhuǎn)子型的永久磁鐵式同步馬達，這里，設(shè)想成為轉(zhuǎn)矩脈動大的問題的 直接驅(qū)動型電梯巻揚機用的驅(qū)動馬達，但是不限定于此。
轉(zhuǎn)子3，具有在其轉(zhuǎn)子鐵心2的內(nèi)面(間隙7側(cè)的面)，即，磁鐵 貼附面2a上沿圓周方向排列地設(shè)置有多個永久磁鐵1的構(gòu)成，這些永 久磁鐵1的圓周方向的剖面為長方形。這里，這些永久磁鐵1是S極 和N極的永久磁鐵，在轉(zhuǎn)子鐵心2的內(nèi)面上交替地排列著S極的永久 磁鐵1和N極的永久磁鐵1，排列的S極的永久磁鐵1和N極的永久 磁鐵1的個數(shù)相等，是馬達極數(shù)的一半。
在轉(zhuǎn)子鐵心2的磁鐵貼附面2a上，沿其圓周方向，等間距地設(shè)置 有成為寬度與永久磁鐵的圓周方向的寬度相等的凹形狀的溝，并且這 些各條溝，以其平面狀的底面的圓周方向中心點處的垂線向著該永久 磁鐵式同步馬達的旋轉(zhuǎn)中心軸的方式形成，且其側(cè)壁成為對底面的垂 直面不設(shè)置變形部，將永久磁鐵1嵌入并貼附在這種各條溝中。
圖2是更詳細地表示永久磁鐵1的到旋轉(zhuǎn)鐵心2的安裝狀態(tài)的部 分剖面圖。lb是永久磁鐵1的圓周方向邊部，ll是上述溝，12是來自 永久磁鐵1的邊部的磁通量，在與圖1對應(yīng)的部分上附加相同的標(biāo)號，省略對它們的重復(fù)說明。
在該圖中，嵌入了永久磁鐵1的溝11具有防止該永久磁鐵1的的 位置偏離的結(jié)構(gòu)，但是進一步，也為了使來自永久磁鐵1的圓周方向
邊部lb的磁通量12泄漏到轉(zhuǎn)子鐵心2，使間隙7中的磁通量密度的分 布成為正弦波狀。由永久磁鐵1產(chǎn)生的磁通量，與間隙(空氣)比較 更容易在轉(zhuǎn)子鐵心2那樣的磁性體中流動，磁通量具有在容易流動的 方向中流動的傾向。
因此，在轉(zhuǎn)子鐵心2中設(shè)置溝11，將永久磁鐵1嵌入并貼附在溝 11中，該永久磁鐵1的圓周方向的邊部lb接近由磁性體構(gòu)成的轉(zhuǎn)子鐵 心2的表面，從該邊部lb流到轉(zhuǎn)子鐵心2的磁通量增加該份數(shù)，而從 該邊部lb流到定子6的磁通量減少該份數(shù)。因此，從永久磁鐵1的圓 周方向中心部分通過間隙7流出的磁通量增多，從邊部lb通過間隙7 流出的磁通量減少，因此，永久磁鐵1和定子6之間的間隙7中的磁 通量密度的分布成為正弦波狀。
回到圖1，設(shè)置在定子6上的齒(突極)5，被絕緣材料(未圖示) 覆蓋著，在齒5間的槽9中，配置有定子線圈IO。該定子線圈10是從 覆蓋齒5的絕緣材料上集中地巻繞在齒5的側(cè)面上的集中線圈。這里， 定子6，例如，形成30極36槽的構(gòu)成。這里，在齒5以外的需要絕緣 材料的部位，例如，與定子6的基座鐵心4的接觸部和槽中相鄰的定 子線圈10之間等中，用絕緣材料進行絕緣處理。
此外，在定子6和轉(zhuǎn)子3中的任何一方中都不設(shè)置變形部(skew)。
這里，比較使用圓周方向的剖面為長方形的永久磁鐵1的外轉(zhuǎn)子 型的表面磁鐵式同步馬達和內(nèi)轉(zhuǎn)子型的表面磁鐵式同步馬達的特性。
圖3是表示使用圓周方向的剖面為長方形的永久磁鐵1的外轉(zhuǎn)子 型的表面磁鐵式同步馬達的部分剖面圖，在與圖1對應(yīng)的部分上附加 相同的標(biāo)號，省略對它們的重復(fù)說明。此外，省略定子6側(cè)的詳細形 狀。
又，圖4是表示使用圓周方向的剖面為長方形的永久磁鐵1的內(nèi) 轉(zhuǎn)子型的表面磁鐵式同步馬達的部分剖面圖，在與圖1對應(yīng)的部分上 附加相同的標(biāo)號，省略對它們的重復(fù)說明。此外，省略定子6側(cè)的詳 細形狀。在圖3中，令永久磁鐵1的外表面la上從圓周方向中央部lc到 定子6的間隙7尺寸為a，令永久磁鐵1的外表面la上從圓周方向邊 部lb到定子6的間隙7的尺寸為b，則滿足a〈b。
在圖4中同樣，令永久磁鐵1的外表面la上從圓周方向中央部lc 到定子6的間隙7的尺寸為a'，令永久磁鐵1的外表面la上從圓周方 向邊部lb到定子6的間隙7的尺寸為b'，則滿足a'〉b'。
這里，當(dāng)以a:b'， a'=b的方式構(gòu)成圖3所示的外轉(zhuǎn)子型的表面磁 鐵式同歩馬達和圖4所示的內(nèi)轉(zhuǎn)子型的表面磁鐵式同步馬達時，成為 a'>a， b'<b，但是兩者的間隙7的平均尺寸大致相等。但是，最有助于 轉(zhuǎn)矩的間隙尺寸小的部分，在圖3所示的外轉(zhuǎn)子型的表面磁鐵式同步 馬達情況下，是永久磁鐵1的外表面la上圓周方向中央部lc，在圖4 所示的內(nèi)轉(zhuǎn)子型的表面磁鐵式同步馬達情況下，是永久磁鐵1的外表 面la上圓周方向兩側(cè)得的邊部lb。又，如圖2所示，永久磁鐵l的外 表面la上來自圓周方向兩側(cè)的邊部lb的磁通量，其一部分泄漏到定 子鐵心2，泄漏到不同極性的相鄰的永久磁鐵1，減少了有效的磁通量， 但是永久磁鐵1的外表面la上來自圓周方向中央部lc的磁通量幾乎 不泄漏，有效磁通量大。特別是，當(dāng)圖3所示的外轉(zhuǎn)子型的表面磁鐵 式同步馬達的情況下，有效磁通量大的永久磁鐵l的外表面la上從圓 周方向中央部lc到定子6的間隙尺寸a，比內(nèi)轉(zhuǎn)子型的表面磁鐵式同 步馬達中永久磁鐵1的外表面la上從圓周方向中央部lc到定子6的 間隙尺寸a'小。
這樣，在永久磁鐵l的外表面la上的圓周方向兩側(cè)的邊部lb上， 圖3所示的外轉(zhuǎn)子型的表面磁鐵式同步馬達與圖4所示的內(nèi)轉(zhuǎn)子型的 表面磁鐵式同步馬達比較，間隙尺寸大，但有效磁通量少，圖3所示 的外轉(zhuǎn)子型的表面磁鐵式同步馬達與圖4所示的內(nèi)轉(zhuǎn)子型的表面磁鐵 式同步馬達相比，在有效磁通量多的永久磁鐵1的外表面la上的圓周 方向中央部lc處間隙尺寸小，所以磁鐵每單位質(zhì)量的轉(zhuǎn)矩增大，在這 方面，圖3所示的外轉(zhuǎn)子型的表面磁鐵式同步馬達是有利的。從此， 該第1實施方式是外轉(zhuǎn)子型的表面磁鐵式同步馬達。
又，在圖3所示的外轉(zhuǎn)子型的表面磁鐵式同步馬達中，在永久磁 鐵1的外表面la上的圓周方向中央部lc處間隙尺寸a小，在永久磁鐵1的外表面la上的圓周方向兩側(cè)的邊部lb處間隙尺寸b小，因此能夠
得到與使永久磁鐵1的圓周方向的剖面為拱形時相同的效果，可以預(yù)
料包含齒槽轉(zhuǎn)矩(Cogging Torque)的轉(zhuǎn)矩脈動的減少。與此相對，因 為在圖4所示的內(nèi)轉(zhuǎn)子型的表面磁鐵式同步馬達中，與拱形相反，在 永久磁鐵1的外表面la上的圓周方向兩側(cè)的邊部lb處突出，在永久 磁鐵1的外表面la上的圓周方向中央部lc處形成凹形狀，所以間隙7 內(nèi)的磁通量密度的分布成為矩形狀，相反地轉(zhuǎn)矩脈動增加。
可是，在圖3所示的外轉(zhuǎn)子型的表面磁鐵式同步馬達中，當(dāng)用于 電梯巻揚機用的驅(qū)動馬達時，對它需要的轉(zhuǎn)矩脈動特性，即，對于0% 最大轉(zhuǎn)矩的全負載區(qū)域，為了得到使轉(zhuǎn)矩變動的各頻率成分在時間平 均轉(zhuǎn)矩的百分之幾以下的極小的轉(zhuǎn)矩脈動特性，需要對轉(zhuǎn)子3的形狀 和定子6的形狀進行優(yōu)化。
下面，說明這種優(yōu)化，首先說明轉(zhuǎn)子3的形狀的優(yōu)化。 為了對全負載區(qū)域，如上所述地，使轉(zhuǎn)矩變動的各頻率成分小， 必須使轉(zhuǎn)子3的形狀的優(yōu)化，適當(dāng)?shù)卦O(shè)定永久磁鐵1的圓周方向的開 度角與轉(zhuǎn)子3的極節(jié)距的比率。
圖5是表示圖1所示的永久磁鐵1的開度角Tpm和轉(zhuǎn)矩脈動的關(guān)系
的特性圖。圖5 (a)表示當(dāng)該開度角Tpm適當(dāng)時的狀態(tài)，圖5 (b)表 示當(dāng)該開度角Tpm不適當(dāng)時的狀態(tài)。具體地說，圖5 (a)表示當(dāng)永久磁 鐵1的開度角Tpm為轉(zhuǎn)子3的極節(jié)距Tp的82%時的狀態(tài)，圖5 (b)表 示當(dāng)永久磁鐵1的開度角Vn為轉(zhuǎn)子3的極節(jié)距ip的65%時的狀態(tài)。 這里，在圖1中，
永久磁鐵l的開度角Vn:以馬達的旋轉(zhuǎn)中心為原點，從該原點 看，從永久磁鐵1的圓周方向的寬度的一端到另 一端的角度。這里，決定永久磁鐵1的圓周方向 的寬度的"一端"、"另一端"的端部是與永久磁 鐵的外表面la相反側(cè)的面上圓周方向上的端部 ld。
轉(zhuǎn)子3的極節(jié)距Tp :從上述原點看，從轉(zhuǎn)子3的每1極的寬度 的一端到另一端的角度。例如，當(dāng)轉(zhuǎn)子3的磁極 數(shù)為30極時，轉(zhuǎn)子3的極節(jié)距Tp的機械角成為360730=12o。
當(dāng)根據(jù)永久磁鐵1的開度角Tpm和轉(zhuǎn)子3的極節(jié)距Tp進行上述定義 時，例如，當(dāng)令永久磁鐵1的開度角Vn為10°，轉(zhuǎn)子3的極節(jié)距Tp為 12°時，永久磁鐵1的開度角Vn相對于轉(zhuǎn)子3的極節(jié)距馬的比率為
10ox,/12o=83.33%。
又，圖11表示轉(zhuǎn)矩變動的1次 6次成分，但是這些成分是
1次成分轉(zhuǎn)矩變動的頻率為同步頻率的6倍
2次成分轉(zhuǎn)矩變動的頻率為同步頻率的12倍
3次成分轉(zhuǎn)矩變動的頻率為同步頻率的18倍
4次成分轉(zhuǎn)矩變動的頻率為同步頻率的24倍
5次成分轉(zhuǎn)矩變動的頻率為同步頻率的30倍
6次成分轉(zhuǎn)矩變動的頻率為同步頻率的36倍
在沒有制作尺寸誤差的理想的永久磁鐵式同步馬達的情況下，1 次成分是馬達通電時發(fā)生的轉(zhuǎn)矩脈動的基本成分，這里，2次成分是由 轉(zhuǎn)子3和定子6的突極數(shù)的關(guān)系決定的齒槽轉(zhuǎn)矩的基本成分。又，同 步頻率是由極數(shù)和旋轉(zhuǎn)速度求得的值，當(dāng)令極數(shù)為P，旋轉(zhuǎn)速度為N (r/min)時，同步頻率- (N/60) x (p/2) (Hz)。
在圖5 (a)， (b)中，橫軸為轉(zhuǎn)矩，縱軸為轉(zhuǎn)矩變動對時間平均轉(zhuǎn) 矩的比率，但是在轉(zhuǎn)矩為0%時的轉(zhuǎn)矩脈動用百分率表示時，成為無限 大，所以省略了。
可是，為了能夠得到轉(zhuǎn)矩變動的各頻率成分為時間平均轉(zhuǎn)矩的百 分之幾以下極小的轉(zhuǎn)矩脈動特性，充分減少轉(zhuǎn)矩脈動，不僅要使永久 磁鐵1的開度角vJ尤化，也必須使定子6的形狀優(yōu)化。
圖5是表示當(dāng)也使定子6的形狀優(yōu)化時的轉(zhuǎn)矩脈動的特性，但是 圖5 (a)是如上述那樣，令永久磁鐵1的開度角Tpm相對于轉(zhuǎn)子3的極
節(jié)距Tp的比率為82%,對永久磁鐵1的開度角Tpm優(yōu)化的圖，圖5 (b) 是如上述那樣，令永久磁鐵1的開度角Vn相對于轉(zhuǎn)子3的極節(jié)距Tp 的比率為65%,而未對永久磁鐵1的開度角Tpm優(yōu)化的圖。
在圖5 (a)所示的轉(zhuǎn)矩脈動特性中，能夠?qū)⑥D(zhuǎn)矩脈動的各頻率成 分，在整個全負載區(qū)域(整個大致0% 最大轉(zhuǎn)矩的區(qū)域)上，抑制到 相當(dāng)小的水平，即便是大的水平也能夠在約0.8%以下。與此相對，也對定子6的形狀進行優(yōu)化，但是在不對永久磁鐵1
的開度角Tpm優(yōu)化的圖5 (b)的情形中，與圖5 (a)比較，整體地轉(zhuǎn) 矩脈動大，特別是，在低負載區(qū)域(低轉(zhuǎn)矩脈動)上，2次成分非常大， 相反地在高負載區(qū)域上，l次成分非常大。此外，由馬達的極數(shù)和槽數(shù) 決定的齒槽轉(zhuǎn)矩的基本波，如上述那樣，包含在2次成分中。
如上所述，也對定子6的形狀優(yōu)化，但是在不對永久磁鐵1的開 度角Vn優(yōu)化的圖5 (b)的情形中，出現(xiàn)轉(zhuǎn)矩脈動特性表現(xiàn)明顯，具 有這種惡化的轉(zhuǎn)矩脈動特性的表面磁鐵式同步馬達，作為電梯巻揚機 用的驅(qū)動馬達是不適合的。
為了得到對全負載區(qū)域的轉(zhuǎn)矩變動的各頻率相對于吋間平均轉(zhuǎn)矩 在百分之幾以下那樣的極小的轉(zhuǎn)矩脈動特性，在對定子6的形狀優(yōu)化
的狀態(tài)下，適宜使永久磁鐵1的開度角Tpm相對于轉(zhuǎn)子3的極節(jié)距為
70% 90%。
這里，說明定子6的形狀的優(yōu)化。
這里，在圖1中，著眼于收容定子線圈10的槽9的形狀，該槽9 的形狀具有完全開放于間隙7側(cè)的開口部，將上述槽9稱為開放槽。
與此相對，圖6是表示半閉合槽的一般形狀的剖面圖，9'是槽，13 是突起部，在與前出附圖對應(yīng)的部分上附加相同的標(biāo)號，省略對它們 的重復(fù)說明。
在圖6中，以使槽9'的間隙側(cè)的開口部部分地關(guān)閉的方式，在齒5 中在前端側(cè)部分設(shè)置有突起部13，這種槽9'為半閉合槽的一般形狀。
在這種半閉合槽9'的情況下，由于齒5的前端部的突起部13，在 其周邊部分中具有磁通量密度變得極端高的傾向，容易引起磁飽和。 這成為該突起部13附近的磁路剖面比其它部位小的主要原因，但是因 為馬達的每單位體積的輸出轉(zhuǎn)矩越大的馬達，即越是積極地進行了小 型化的馬達，越盡可能地縮小磁路剖面，所以顯著地出現(xiàn)磁通量密度 變得極端地高而發(fā)生磁飽和這一特性。電梯巻揚機用的驅(qū)動馬達，小 型化也成為1個重要課題，容易出現(xiàn)這種特性。這種馬達，因為轉(zhuǎn)矩 脈動大小容易受到磁飽和水平的影響，所以如電梯巻揚機用的驅(qū)動馬 達那樣，當(dāng)需要抑制不僅對特定的負載區(qū)域而且對全負載區(qū)域的轉(zhuǎn)矩 脈動時，抑制轉(zhuǎn)矩脈動和小型化難以兼顧。又，當(dāng)在轉(zhuǎn)子和定子中不設(shè)置對抑制轉(zhuǎn)矩脈動具有很大效果的變形部(skew)時，抑制轉(zhuǎn)矩脈
動和小型化越加難以兼顧。
因此，在該第l實施方式中，為了抑制對全負載區(qū)域的轉(zhuǎn)矩脈動，
作為定子6的形狀，如圖1所示，使槽9成為開放槽。通過這樣做， 因為在齒5的前端部中沒有磁路剖面小的突起部，所以不存在磁通量 密度極端高的部分。從而，與圖6所示的半閉合槽的情形比較容易抑 制和控制對全負載區(qū)域的轉(zhuǎn)矩脈動。
又，在該第1實施方式中，在圖1中，使齒5的前端面沿圓周方 向轉(zhuǎn)子3側(cè)突出的圓弧狀。這里，設(shè)想最突出到各齒5的前端面的轉(zhuǎn) 子3側(cè)的圓周方向的中心部分內(nèi)切的將馬達的旋轉(zhuǎn)中心(原點)作為 中心的圓(定子鐵心的周面)C，令該圓C的半徑(定子鐵心的外徑(半 徑))為Rst。又，當(dāng)令齒5的前端面的圓周方向的圓弧的曲率半徑為 Rt時，滿足Rt〈Rst。因此，齒5的前端面不從圓C向轉(zhuǎn)子3側(cè)凸出。
這樣，在該第1實施方式中，作為定子6側(cè)的1個形狀，通過使 Rt<Rst，能夠達到減少轉(zhuǎn)矩脈動的目的。
圖7是表示當(dāng)R產(chǎn)Rst時的轉(zhuǎn)矩脈動的特性圖，在與圖5對應(yīng)的部 分上附加相同的標(biāo)號，省略對它們的重復(fù)說明。
在圖7中，這時，齒5的前端面與圓C一致。這里，與圖5 (a) 的情形相同使轉(zhuǎn)子3的形狀優(yōu)化，但是在圖5 (a)中，也使齒5的前 端面的圓周方向的圓弧的曲率半徑為Rt相對于圓C的半徑R^優(yōu)化， 使轉(zhuǎn)子3的形狀，或者使定子6的形狀優(yōu)化。
當(dāng)比較圖7所示的特性圖和圖5 (a)所示的特性圖時，轉(zhuǎn)矩脈動 的大小整體地增大，特別是，在低負載區(qū)域上，2次成分極端增大。由 于2次成分包含齒槽轉(zhuǎn)矩的基本頻率，因此通過使Rt〈R;t，轉(zhuǎn)子3旋 轉(zhuǎn)時的磁場變化變得平滑，出現(xiàn)了減少齒槽轉(zhuǎn)矩的效果，也可以減少l 次成分那樣的轉(zhuǎn)矩脈動。
這里，為了對齒5的前端面的圓周方向的圓弧的曲率半徑Rt優(yōu)化， 曲率半徑Rt相對于圓C的半徑Rst的比率的上限為40%。當(dāng)超過該上 限值時，難以在全負載區(qū)域上抑制轉(zhuǎn)矩脈動，特別是，如圖7所示， 低負載時的轉(zhuǎn)矩脈動上升。
圖8是表示曲率半徑Rt相對于圓C的半徑Rst的比率為4.5%，其它條件與圖7的情形相同時的轉(zhuǎn)矩脈動的特性圖，在與圖5對應(yīng)的部 分上附加相同的標(biāo)號，省略對它們的重復(fù)說明。
當(dāng)率半徑Rt相對于圓C的半徑Rst的比率小時，與圖7所示的特 性比較，低負載時的轉(zhuǎn)矩脈動變小，減少了全負載區(qū)域上的轉(zhuǎn)矩脈動， 但是當(dāng)該比率過小時，如圖8所示，高負載時的轉(zhuǎn)矩脈動的1次成分 急劇上升。當(dāng)不對轉(zhuǎn)子3的形狀優(yōu)化時，該傾向更顯著地出現(xiàn)，作為 電梯巻揚機用的驅(qū)動馬達，成為不合適的特性。
為了從圖8所示的特性減少高負載時的轉(zhuǎn)矩脈動，只要使曲率半 徑Rt相對于圓C的半徑Rst的比率高即可，通過使該比率的下限值為 5%之低，高負載時的轉(zhuǎn)矩脈動不上升，在整個全負載區(qū)域上，能夠以 轉(zhuǎn)矩變動的各頻率成分在時間平均轉(zhuǎn)矩的百分之幾以下的方式，得到 減少了轉(zhuǎn)矩脈動的特性。
如以上那樣，該第1實施方式，是外轉(zhuǎn)子型的表面磁鐵式同步馬 達，在轉(zhuǎn)子3側(cè)，在轉(zhuǎn)子鐵心2上設(shè)置沒有變形部(skew)的溝11 (圖 2)，在該溝11中嵌入并固定圓周方向的剖面為長方形的永久磁鐵1， 并且作為轉(zhuǎn)子3的形狀，通過使永久磁鐵1的幵度角、m相對于轉(zhuǎn)子3 的極節(jié)距Tp為70% 90%，而對轉(zhuǎn)子3的形狀優(yōu)化，在定子6側(cè)，令 槽9為幵放槽，并且作為定子6的形狀，使齒5的前端面成為向轉(zhuǎn)子3 側(cè)突出的圓周方向的圓弧狀，令該前端面的曲率半徑R^相對于定子6 的外半徑Rt的比率為5 40。/。，而對定子6的形狀優(yōu)化。
如以上所述，可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩脈動小的表面磁鐵式同步馬達，但是 當(dāng)用于直接驅(qū)動型的電梯巻揚機用的驅(qū)動馬達時，需要使馬達形狀扁 平(薄型)，又，由于是扁平的，因此需要使馬達成為轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)多 的多極馬達。
將電梯巻揚機設(shè)置在機械室或電梯升降路徑內(nèi)，但是一般，設(shè)置 電梯巻揚機的空間中的占地面積(剖面積)小，多是高度方向的容許 空間比占地面積大的情況。因而，電梯巻揚機的外觀形狀具有剖面積 (占地面積)小，高度方向大的傾向。其目的是，設(shè)置電梯設(shè)備的場 所是建筑物內(nèi)的空區(qū)域，通過使空區(qū)域不是沿橫方向而向高度方向， 從而擴大建筑物的居住面積和商業(yè)面積。
關(guān)于電梯巻揚機用的馬達也需要這樣。特別是，作為直接驅(qū)動型的電梯巻揚機用的驅(qū)動馬達的外觀形狀，多是軸長度比外徑寬度小的 扁平形狀的情況。這是因為，馬達的軸長度大的電梯巻揚機需要以軸 長大的量增大占地面積，但是相反地，馬達的軸長度小的電梯巻揚機 能夠縮小需要的占地面積。
但是，當(dāng)使馬達的軸長度小時，馬達產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩因該減小量而減 小。與此相對，由于馬達需要的轉(zhuǎn)矩不變，所以為了內(nèi)插使馬達的軸 長小的份數(shù)，需要擴大馬達的外徑。因此，作為電梯巻揚機用的驅(qū)動 馬達多為扁平形狀。
根據(jù)上述說明，直接驅(qū)動型的電梯巻揚機用的驅(qū)動馬達一般是大
口徑的扁平馬達(大口徑的薄型馬達)，以往，馬達外徑多為400mm 以上，大的馬達外徑也超過1500mm。馬達的軸長是各種各樣的，但是 大致在外徑的一半以下，也有使用軸長為外徑的1/10的超薄型的馬達。
通常，轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)與馬達外徑成比例增加，但是電梯巻揚機用 的驅(qū)動馬達，如上所述，因為外徑大，所以可以使用16極，24極，30 極，40極，60極等的多極馬達，實際上，最小極數(shù)是16極。
上述第1實施方式也能夠成為這種大口徑的薄型馬達，因此，可 以是直接驅(qū)動型的電梯巻揚機用的驅(qū)動馬達。
圖9是表示根據(jù)本發(fā)明的永久磁鐵式同步馬達的第2實施方式的 部分剖面圖，14是間隙，對與上述附圖對應(yīng)的部分上附加相同的標(biāo)號， 省略對它們的重復(fù)說明。
在該圖中，該第2實施方式，在轉(zhuǎn)子3上的嵌入有永久磁鐵1的 溝11的圓周方向兩側(cè)的邊部(即，在與永久磁鐵1的外表面la相反 側(cè)的面?zhèn)戎猩系膱A周方向兩側(cè)的邊部所面對的部分)上設(shè)置空隙14。
通過在將永久磁鐵1嵌入溝11的部分的邊部上設(shè)置空隙14，增加 該部分的磁阻，因此，減少該邊部的有效磁通量，如圖10所示的以往 的表面磁鐵式同步馬達那樣，能夠得到與用圓周方向的剖面為拱形的 永久磁鐵相同的效果，減少轉(zhuǎn)矩脈動。
此外，在該第2實施方式中，作為定子6，例如，能夠形成圖6 所示的以往那樣的構(gòu)造，但是也可以形成圖l所示的構(gòu)造。又，在圖1 中，在溝ll (圖2)內(nèi)，也可以設(shè)置與該第2實施方式同樣的空隙14。
又，該第2實施方式也可以是這種大口徑的薄型馬達，因此，可以作為直接驅(qū)動型的電梯巻揚機用的驅(qū)動馬達。
如上述說明，在上述各實施方式中，通過用圓周方向的剖面為長 方形的永久磁鐵l，與用上述拱形的永久磁鐵的情形比較，除了能夠削 減磁鐵的質(zhì)量，制作性優(yōu)異外，也可以有效地減少轉(zhuǎn)矩脈動特性，實 現(xiàn)轉(zhuǎn)矩特性良好的表面磁鐵式同步馬達，例如，最適于電梯巻揚機用 的驅(qū)動馬達等。
權(quán)利要求
1.一種永久磁鐵式同步馬達，其具有定子，其在定子鐵心的齒間的槽內(nèi)配置有定子線圈，該定子線圈卷繞于該齒；和轉(zhuǎn)子，其在轉(zhuǎn)子鐵心的該定子側(cè)的表面，在圓周方向上等間隔配置有多個永久磁鐵，其特征在于該永久磁鐵是圓周方向的剖面形狀為長方形的磁鐵，該定子側(cè)的表面突出于該轉(zhuǎn)子鐵心的該表面而配置在該轉(zhuǎn)子鐵心上；在該定子的外側(cè)配置該轉(zhuǎn)子，成為外轉(zhuǎn)子型馬達。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的永久磁鐵式同步馬達，其特征在于 在所述轉(zhuǎn)子鐵心的所述表面上設(shè)置有溝，所述永久磁鐵嵌入貼附于該溝中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的永久磁鐵式同步馬達，其特征在于 所述定子的所述槽是完全幵放于所述轉(zhuǎn)子和所述定子之間的間隙的開放槽。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1、 2或3所述的永久磁鐵式同步馬達，其特征在于所述定子線圈是集中巻繞在所述齒上的集中線圈。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3或4所述的永久磁鐵式同步馬達，其特 征在于相對于所述轉(zhuǎn)子的極節(jié)距，所述永久磁鐵的圓周方向的開度角的 比率為70% 90%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1 5中任何一項所述的永久磁鐵式同步馬達，其 特征在于所述齒的前端面是向所述轉(zhuǎn)子側(cè)突出的圓周方向上的圓弧狀的表面；所述齒的前端面的圓周方向的面形狀的曲率半徑Rt，與所述定子鐵心的外半徑Rst相比，為R^Rst的關(guān)系。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的永久磁鐵式同步馬達，其特征在于所述齒的所述曲率半徑Rt相對于所述定子鐵心的外半徑Rst的比率 為5% 40%。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1 7中任何一項所述的永久磁鐵式同步馬達，其特征在于其是馬達外徑的剖面寬度比軸長度大的薄型馬達。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1 8中任何一項所述的永久磁鐵式同步馬達，其特征在于所述轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)為16以上。
全文摘要
本發(fā)明涉及永久磁鐵式同步馬達。作為外轉(zhuǎn)子型馬達，在轉(zhuǎn)子鐵心(2a)上形成溝，并將永久磁鐵(1)嵌入貼附在該溝中。使永久磁鐵(1)的開度角(τ_pm)為轉(zhuǎn)子(3)的極節(jié)距(τ_p)的70％～90％。在定子(6)側(cè)，使槽(9)為開口部為向轉(zhuǎn)子(3)與定子(6)之間的間隙(7)完全開放的開放槽，使齒(5)的前端面成為向轉(zhuǎn)子(3)側(cè)突出的圓周方向的圓弧狀，令該前端面的曲率半徑(R_st)相對于定子(6)的外半徑(R_t)的比率為5～40％。因此，用圓周方向的剖面為長方形的永久磁鐵，能夠以其各頻率成分在對時間平均轉(zhuǎn)矩的百分之幾以下的方式，將通電旋轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)矩脈動抑制到小的水平。
文檔編號B66B11/04GK101610020SQ20091000197
公開日2009年12月23日 申請日期2009年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月20日
發(fā)明者二瓶秀樹, 北村正司, 北村英樹, 尾方尚文, 山崎政英, 田島文男 申請人:株式會社日立制作所