[發明專利]無刷馬達

在審

• 申請號: 201980033903.0
• 申請日: 2019-04-25
• 公開（公告）號: CN112154592A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 大堀竜;塩田直樹
• 申請（專利權）人: 株式會社美姿把
• 主分類號: H02K1/27
• 分類號: H02K1/27;H02K21/16;H02K29/03
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 楊文娟;臧建明

無刷馬達2變成4極6槽結構，包括定子11、及具有歪斜結構的轉子12。在磁鐵19的軸方向兩端部設置有第一突出部31及第二突出部32。各突出部31、32從定子芯14的軸方向端部的突出量OH1、突出量OH2不同。磁鐵19使用稀土類磁鐵，其磁取向變成極取向。將歪斜角θ設定成30°～50°(電氣角)，并且將突出量的比OH2/OH1設定成1.5～2.5。

技術領域

本發明涉及在無刷馬達中產生的推力方向的電磁力的減少，且特別涉及一種包括歪斜結構的無刷馬達中的推力方向的電磁力減少技術。

背景技術

從前以來，作為減少無刷馬達(以下，略記為馬達)的轉矩波動(torque ripple)或齒槽效應(cogging)的手段，已知有使磁極的極性切換的位置(磁極邊界位置)沿著軸方向在旋轉方向上移動的所謂的歪斜結構。歪斜結構的馬達減少轉矩波動或齒槽效應，另一方面，磁極邊界位置傾斜，因此通過由磁的吸引排斥所產生的旋轉力的軸方向成分，而在推力方向上產生力(沿著旋轉軸延伸方向的力：推力電磁力)。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2009-213282號公報

發明內容

發明所要解決的問題

若在馬達內產生推力電磁力，則通過其增減(波動)而在推力方向上產生振動。其結果，例如在包括齒輪變速機構的馬達中，齒輪的咬合狀態因推力振動而變得不連續，其成為聲音或振動的產生原因。尤其，推力電磁力或其波動在磁極數少的馬達中顯著。進而，若使用利用磁力大的稀土類元素的磁鐵(以下，稱為稀土類磁鐵)，則推力電磁力或其波動進一步增大。

圖10(a)是表示磁極的傾斜角與磁極數的關系的說明圖，圖10(b)是表示磁極數與推力電磁力的峰至峰(peak-to-peak，P-P)值的關系的說明圖。如根據圖10(a)而可知，若將磁鐵外徑設為Dm，將歪斜角設為θs(機械角)，將磁鐵軸方向長度設為Lm，則磁極的傾斜角θm可由

θm＝tan^-1[{Dm×π×(θs/360)}/Lm]

表示。在此情況下，當將電氣角的歪斜角設為固定時，伴隨磁極數增加，機械角的歪斜角θs變小。

因此，若在2極3槽(2P3S)×n(整數)規格的馬達中，將歪斜角(電氣角)設為固定，則在(ⅰ)4極(6槽：4P6S)、(ⅱ)6極(9槽：6P9S)、(ⅲ)8極(12槽：8P12S)的各規格的馬達中，隨著極數與槽數的最小公倍數(ⅰ：12、ⅱ：18、ⅲ：24)變小，歪斜角θs(機械角)變大，另外，θm也變大。而且，推力電磁力是因歪斜而產生的旋轉方向的力的軸方向成分，因此若磁極的傾斜角θm大，則推力電磁力變大。因此，如圖10(b)所示，越是極數與槽數的最小公倍數小的規格，推力電磁力的波動變得越大，在4極規格與8極規格的馬達中，推力電磁力的P-P值產生約5倍的差異。

另外，作為磁極用的磁鐵，若使用磁通密度大的稀土類磁鐵，則與使用鐵氧體磁鐵等利用非稀土類元素的磁鐵(以下，稱為非稀土類磁鐵)的情況相比，磁吸引與排斥增強。因此，通過使用稀土類磁鐵，而使馬達小型化、高輸出化，但推力電磁力進一步變大，其波動也變大。圖11(a)是表示使用稀土類磁鐵的情況與使用非稀土類磁鐵的情況的推力電磁力的大小的說明圖，圖11(b)是表示旋轉角(機械角)與推力電磁力的關系的說明圖。如根據圖11(a)及圖11(b)而可知，稀土類磁鐵與非稀土類磁鐵相比，推力電磁力約大3.5倍左右，而且其變動也大。因此，使用稀土類磁鐵的馬達的推力振動也變大，變得容易產生聲音或振動。

解決問題的技術手段