[發明專利]磁極鐵心以及使用磁極鐵心的直流電動機

無效

• 申請號: 201010162667.3
• 申請日: 2010-04-01
• 公開（公告）號: CN101860092A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: 中村展明
• 申請（專利權）人: 馬淵馬達株式會社
• 主分類號: H02K1/06
• 分類號: H02K1/06;H02K21/22
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴志軍;楊楷

技術領域

本發明涉及磁極鐵心以及使用磁極鐵心的直流電動機，該磁極鐵心通過不但疊加3次高次諧波分量或5次高次諧波分量而且還疊加必要的任意高次的高次諧波分量而使降低轉矩脈動成為可能。

背景技術

在現有技術中，作為在光盤或光磁盤等盤旋轉驅動裝置等中使用的電動機，使用不產生噪聲并且在長時間內穩定地連續運轉的無刷電動機，但在無刷電動機所產生的轉矩中，產生根據旋轉角度周期性地變動的轉矩脈動。

電動機輸出軸的輸出轉矩相對于旋轉角的變化稱為轉矩脈動，由于轉矩脈動成為旋轉不均勻和振動、噪音產生的主要原因，因而期望轉矩脈動很小。對于該轉矩脈動，齒槽轉矩和在電樞電流流過時出現的電流轉矩脈動這兩者合成而作為轉矩脈動出現。

在進行作為無刷電動機的典型的通電方式的3相120度通電的情況下，產生13.4％p-p的轉矩脈動。已知，為了減少該轉矩脈動，對基波的正弦波疊加5次高次諧波而使電樞交鏈磁通歪斜，則減小合成轉矩的脈動(參照非專利文獻1第93頁)。圖7是說明非專利文獻1所公開的轉矩脈動補正法的圖。如圖所示，若將基波的振幅作為100％，如果疊加振幅7.2％的5次高次諧波，則轉矩脈動從理論值13.4％減少至2.5％。對具有基波分量被磁化的磁場強度分布的磁體通過重疊5次高次諧波分量來進行磁化，從而進行該5次高次諧波的疊加。

可是，如果磁體材質是例如鐵素體，則如上所述使高次諧波相互重疊的磁化方法是可能的，但在例如使用作為高性能(最大能積等)的稀土類磁石而已知的Nd-Fe-B系的磁體材質(釹Nd磁體)的情況下，不能使用這樣的疊加磁化方法。

專利文獻1公開了與非專利文獻1相同的疊加磁化方法，但專利文獻1在磁體的正弦波狀的磁場強度分布上不但疊加5次高次諧波分量而且還疊加3次高次諧波分量而進行磁化。由此，能夠降低旋轉不均勻。

另外，專利文獻2公開了為了得到3次高次諧波分量而形成每1極1.5個周期的程度的正弦波狀的凹凸的技術。專利文獻2也公開了與上述相同的疊加磁化方法，但另外還公開了通過使環狀磁體的內周面成為凹凸形狀而得到具有基波分量和3次高次諧波分量的感應電壓的技術。可是，由于通過這樣的磁體的內周面形狀的加工，為了應對5次以上的高次的高次諧波分量，其形狀過于復雜，因而事實上是不可能的。

以上，參照非專利文獻1、專利文獻1以及專利文獻2來說明的現有技術全都通過在磁體磁化或者磁體形狀上下工夫而得到不但具有基波分量而且還具有3次高次諧波分量和5次高次諧波分量的磁場強度分布。由此，雖然能夠降低轉矩脈動，但存在著如上所述不能應對釹Nd磁體或者為了應對更高次的高次諧波分量而使磁體形狀過于復雜的問題。另外，存在著這樣的缺點：相對于磁通變化而對鐵心的磁通進行積分的效果少，在徑向間隙型無刷電動機中，齒槽的變化增大。

與此相對，專利文獻3公開了用于降低齒槽轉矩的定子磁極鐵心形狀。通常，無論無刷電動機是內轉子型還是是外轉子型，磁體都是設在旋轉的轉子上，另一方面，磁極鐵心和卷繞在磁極鐵心上的繞組設在定子上，但專利文獻3在該定子磁極鐵心的形狀上下工夫。

圖8(A)是專利文獻3所公開的無刷電動機的徑方向截面圖，(B)是放大(A)所示的一個翼部而顯示的圖。在圖中，定子磁極鐵心由圓環狀磁軛、在該磁軛上沿徑方向配置的12個臂部以及從臂部的頂端向左右伸出的翼部構成。在互相鄰接的臂部之間形成槽，在此處卷繞定子繞組(圖示省略)。

在圖8(B)中顯示詳細構造的翼部由構成為以軸的軸心為中心的圓弧狀的中央圓弧部和中央圓弧部的兩側的平坦斜面部構成。由此，由于中央圓弧部的磁通密度大致平坦，在平坦斜面部上，與轉子磁體之間的空隙隨著朝向端部而逐漸增大，因而磁通密度也平穩地變化。因此，磁場能量的變化程度小，降低齒槽轉矩成為可能。

可是，為了降低齒槽轉矩和轉矩脈動而僅使空隙逐漸變化是不夠的。因此，專利文獻3使磁體極數P和定子磁極數M為P∶M＝6n-2∶6n(其中，n是2以上的整數)的關系。因此，不能適用于具有P∶M＝8∶6、12∶9、16∶12等關系的基本的無刷電動機。

專利文獻1：日本特許第3738984號公報

專利文獻2：日本特許第3372047號公報

專利文獻3：日本特開2000-209829號公報

非專利文獻1：萩野弘司著，“無刷DC電動機的用法”，歐姆社，2003年7月10日發行，pp92-94

發明內容

本發明要解決的問題