專利名稱：電動機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電動機，尤其是涉及抑制由變頻調(diào)速電動機的半徑方向的電磁激振力引起的電磁振蕩、噪聲的發(fā)生的結(jié)構(gòu)。
背景技術：
電動機多數(shù)使用于家電產(chǎn)品和各種OA機器中，而且，近年來裝載于電動汽車中。
這些電動機被要求為其輸出要大，因此產(chǎn)生由電磁激振力引起的振蕩和噪聲。
半徑方向的電磁激振力的產(chǎn)生是轉(zhuǎn)子和定子相對移動時轉(zhuǎn)子的磁極產(chǎn)生的勵磁磁通量的磁路在每當轉(zhuǎn)子的磁極橫穿設置在定子上的槽的開口部時周期地變化，從而引起間隙的磁通量分布的變化而產(chǎn)生的。半徑方向的電磁激振力的旋轉(zhuǎn)次數(shù)，空間次數(shù)，及振幅依賴于轉(zhuǎn)子的有效磁極開度角(opening angle)的極數(shù)和設置在定子上的槽(slot)數(shù)。
另外，隨著住宅或車內(nèi)的舒適環(huán)境的追求，減少振蕩和噪聲的要求也越來越高，而且已經(jīng)開發(fā)了減少振蕩和噪聲的技術。
作為減少振蕩和噪聲的技術之一，在電動機的轉(zhuǎn)子上設置槽扭斜(skew)。作為設置槽扭斜的手段列舉以下的例子。
專利文獻1中，在外周面上的等分布的位置上緊固塊狀永久磁鐵而制造轉(zhuǎn)子的過程中把軸的外周面在軸線方向上均等地分割為多個，各個被分割的列中通過沖壓加工在軸的外周面上形成突起，把這些突起用于各永久磁鐵的定位來緊固各永久磁鐵，在突起的上表面上根據(jù)需要附著平衡塊而設置槽扭斜，實現(xiàn)永久磁鐵的定位、槽角的確保、工藝的簡明化，及部件數(shù)的消減。
專利文獻2中，在電動機軸上把定位槽作為導槽在軸方向上使多極磁化的多個環(huán)狀永久磁鐵的同極之間以間隙t相對，構(gòu)成旋轉(zhuǎn)磁鐵使磁感應線朝向徑方向，從而顯著提高表面磁感應強度的特性，實現(xiàn)電動機的小型化和高性能化。
專利文獻3中，回轉(zhuǎn)機械的磁鐵內(nèi)藏型轉(zhuǎn)子由內(nèi)藏多個永久磁鐵而形成在旋轉(zhuǎn)方向上極性交替地不同的磁極的多個分割筒狀體和以層疊狀態(tài)支撐這些分割筒狀體的軸構(gòu)成。以各磁極在旋轉(zhuǎn)方向上錯開的狀態(tài)在軸線方向上層疊所述分割筒狀體，使其嵌裝于軸上，通過在旋轉(zhuǎn)方向上使其結(jié)合一體地進行連結(jié)。這樣，減少轉(zhuǎn)矩脈動，確保轉(zhuǎn)子的順利的旋轉(zhuǎn)，得到低成本的回轉(zhuǎn)機械。
專利文獻4中，在由安裝永久磁鐵的轉(zhuǎn)子和具有多個槽的定子構(gòu)成的無刷DC電動機中，把轉(zhuǎn)子的有效磁極開度角設定為在定子的槽間距的整數(shù)倍上相加相當于1個槽開度的角度的值，在軸方向上把轉(zhuǎn)子分割為多個，分割的轉(zhuǎn)子是對各變動力矩在軸周圍上錯開相當于1/2周期的機械角度而構(gòu)成的。
專利文獻1日本專利特開平6-245417號公報；專利文獻2日本專利特開2000-245117號公報；專利文獻3日本專利特開2000-308286號公報；專利文獻4日本專利特開2001-359266號公報。
但是，專利文獻1雖然有利于減少變動力矩(cogging torque)、減少不平衡力、減少部件數(shù)，但是減少由半徑方向電磁激振力引起的振蕩和噪聲的效果不好。
專利文獻2雖然有利于減少變動力矩，但是，不能設置縫隙時不能適用，而且，沒有減少由半徑方向電磁激振力引起的振蕩和噪聲的效果。
專利文獻3雖然有利于減少轉(zhuǎn)矩脈動，但是不一定有減少由半徑方向電磁激振力引起的振蕩和噪聲的效果。
專利文獻4雖然有利于由變動力矩產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)軸的撓曲振動的抑制。但是，對于由內(nèi)轉(zhuǎn)型電動機的半徑方向的電磁激振力引起的定子的軸方向彎曲變形模式式不一定有抑制效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可以減少由電動機的半徑方向的電磁激振力引起的振動，比其結(jié)果噪聲低的電動機。
在本發(fā)明的電動機中，轉(zhuǎn)子或定子對于各自的一組的軸長2L分割成4個以上的偶數(shù)個的轉(zhuǎn)子塊或定子塊(在這里雖然記載為“分割”，但也包含設定成視為被分割的規(guī)定的個數(shù)的情況)。以使各轉(zhuǎn)子塊或定子塊對于定子的軸方向的變形模式(mode)發(fā)生正交的力的方式，決定包含在各轉(zhuǎn)子塊或定子塊中的有效磁極開度角的軸長和圓周方向的相對位置。
將所述轉(zhuǎn)子或定子在軸方向上分割為4或4n(n為整數(shù)，但是，以4為一組)個以上的塊，設轉(zhuǎn)子芯或定子芯的一組的軸長為2L，軸方向為X軸，軸的中心為X＝0，半徑方向的電磁激振力為F(x)時，根據(jù)以下的3個關系式，∫-LLF(x)dx=0]]>∫-LLxF(x)dx=0]]>F(-x)＝-F(x)以相當長度及在所述塊之間在圓周方向上錯開相當位置的關系進行設定各塊的長度及電角度，而且以設定的順序配置。
當轉(zhuǎn)子或定子分割為4個(包含4n)轉(zhuǎn)子塊或定子塊時，通過上述3個式理想地求出的4個電動機塊或定子塊的軸長為基本上是0.29L，0.71L，0.71L，0.29L，根據(jù)該基準值設定相當長度，而且，各轉(zhuǎn)子塊或定子塊的一極分的有效磁極開度角配置成使在轉(zhuǎn)子或定子的在圓周方向上各轉(zhuǎn)子塊或定子塊之間電角度的相位差為0，π，0，π，例如，各塊之間以錯開1/2槽(slot)的角度配置。這時，電角度使用槽脈動(slotripple)成分，一周期(2π)為槽間距。
轉(zhuǎn)子或定子分割為6個(包含6n)轉(zhuǎn)子塊或定子塊時，通過上述3個式理想地求出的6個電動機塊或定子塊的軸長為0.25L，0.5L，0.25L，0.25L，0.5L，0.25L，而且，以設定的順序配置。各轉(zhuǎn)子塊或定子塊的一極分的有效磁極開度角配置成使在轉(zhuǎn)子或定子的在圓周方向上各轉(zhuǎn)子塊或定子塊之間電角度的相位差為0，π，0，π，0，π，例如，各塊之間以錯開1/2槽的角度配置。


圖1表示本發(fā)明的電動機的轉(zhuǎn)子的一個實施例的圖。
圖2表示本發(fā)明的電動機的電磁激振力模型和電磁激振力滿足的必要的正交條件的圖。
圖3表示定子芯和定子芯的軸方向剖面的位置關系的圖。
圖4表示把轉(zhuǎn)子芯分解為4塊時的轉(zhuǎn)子塊的電磁激振力模型的圖。
圖5表示用于說明電動機的圖。
圖6表示輸入不分割轉(zhuǎn)子時的圓環(huán)0次的半徑方向電磁激振力時的振動速度的頻率反饋圖。
圖7表示改變電磁激振力計算電動機的振動速度的結(jié)果的圖。
圖8表示計算在電動機中安裝減速機時的表面速度平均的結(jié)果的圖。
圖9表示在定子芯軸方向剖面的網(wǎng)格圖中表示切換相位差的位置的圖。
圖10表示變更切換CaseD的電磁激振力的相位差的位置，計算振動速度的結(jié)果的圖。
圖11表示使CaseD的電磁激振力的相位差錯開切換位置P1計算振動速度的結(jié)果的圖。
圖12表示使CaseD的電磁激振力的相位差錯開切換位置P2計算振動速度的結(jié)果的圖。
圖13表示圖1的發(fā)明的另一個實施例的構(gòu)成圖。
圖14表示圖1的發(fā)明的另一個別的實施例的構(gòu)成圖。
圖15表示把轉(zhuǎn)子芯分解為4塊時的轉(zhuǎn)子塊的電磁激振力模型的另一個實施例的構(gòu)成圖。
圖16表示圖1的發(fā)明中向表面磁鐵電動機的適用例的圖。
圖17表示圖1的發(fā)明中向開關磁阻電動機的適用例的圖。
圖18表示圖1的發(fā)明中向同步回旋加速電動機的適用例的圖。
圖19表示圖1的發(fā)明中向無刷電動機的適用例的圖。
圖20表示圖1的發(fā)明中向直線電動機的適用例的圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖，說明本發(fā)明的實施方式。
圖1是表示以本發(fā)明的電動機100的永久磁鐵電動機為例時的轉(zhuǎn)子1及定子7的一個實施例的圖。圖3表示定子芯(定子)7的概念圖，圖3(a)表示圓筒狀圖，圖3(b)表示其剖面。在這些圖中，轉(zhuǎn)子1的磁芯是疊置層疊鋼板構(gòu)成的，而且，在軸長方向上把層疊鋼板的疊置分割為多個塊，即，分割為轉(zhuǎn)子塊。圖1中轉(zhuǎn)子1由4個轉(zhuǎn)子塊3，4，5，6和軸10和具有與轉(zhuǎn)子塊3，4，5，6的軸方向相同的長度的永久磁鐵2(2a，2b，2c，2d)構(gòu)成。各個永久磁鐵2具有有效磁極開度角(effective poleopening angle)θ。
圖1中，構(gòu)成有效磁極開度角的永久磁鐵2嵌入轉(zhuǎn)子1的芯中，但是，也可以如圖16所示一樣粘著于轉(zhuǎn)子1的磁芯表面。而且，也可以具有有效磁極開度角由被環(huán)狀的磁鐵磁化的N極和S極實現(xiàn)的構(gòu)成。
按以下的想法決定轉(zhuǎn)子塊3，4，5，6的軸方向的長度以及由有效磁極開度角的圓周方向的位置而決定的電角度(electrical angle)的位置。
本發(fā)明中采取使由電氣特性產(chǎn)生的半徑方向的電磁激振力與定子芯7的軸方向模式(mode)正交的軸長、和電角度相位差的組合模型。
把產(chǎn)生振蕩和噪聲的電動機100的定子芯7的固有模式假定為梁的0，1，2次曲線模式時，考慮抑制該模式的發(fā)生的電磁激振力的模型。
為了簡單地進行研究，結(jié)構(gòu)系只采取定子芯7，定子芯7的軸長采取與轉(zhuǎn)子1的磁芯軸長相同的2L，定子芯7的邊界條件是兩端為自由或兩端為完全被拘束，而且把定子芯7作為梁要素，轉(zhuǎn)子塊3，4，5，6的軸長和包含在轉(zhuǎn)子塊3，4，5，6中的永久磁鐵2的軸長是相同的。當轉(zhuǎn)子1中存在端環(huán)時，軸長2L不包含端環(huán)的長度。
這時，對各次數(shù)的曲梁模式考慮如圖2所示的正交條件。其中，以滿足下述的數(shù)學式，在制造上實際的個數(shù)的情況下所求出的例如圖2的CaseD為例，決定各轉(zhuǎn)子塊3，4，5，6的軸方向的長度。
為了簡單地展開式子，如圖4所示，將把定子芯7設為X軸方向的一維梁，把施加在定子芯7上的力設為y軸方向的一維電磁激振力。定子芯7的軸長設為2L。
將一維梁以定子的X軸中心點O為中心對稱地分割為4個部分。以點O為中心點對稱地設定施加在各部分的力，例如，f，-f(f是定數(shù))。這是施加在各塊中的實質(zhì)上同一振幅的半徑方向的電磁激振力的構(gòu)成。
力的函數(shù)設為F(x)時，通過這樣進行分割滿足以下的條件式。
數(shù)1∫-LLF(x)dx=0]]>…數(shù)數(shù)2F(-x)＝-F(x)…數(shù)2考慮滿足數(shù)1，數(shù)2，而且還要滿足以下的數(shù)3。其中，數(shù)1的積分值為0，對應于0次的軸方向模式抑制0次振動模式，數(shù)2把點對稱振動設為0，對應于2次的軸方向模式抑制2次振動模式。數(shù)3把力矩值設為0，對應1次的軸方向的模式抑制1次振動模式。分割的分割塊為多個，尤其是從所得到的解中取4個以上的偶數(shù)個。
數(shù)3∫-LLxF(x)dx=0]]>…數(shù)3將施加在一維梁要素上的力矩M用以下的數(shù)學式表示。
數(shù)4M=-∫-Lx1xfdx+∫-x20xfdx-∫0x1xfdx+∫x1Lxfdx]]>…數(shù)4整理上式就可以得到以下式。
數(shù)5M=2(-∫0x1xfdx+∫x1Lxfdx)]]>…數(shù)5其中，如果導入力矩M＝0的條件就可以得到以下式。
數(shù)6-∫0x1xfdx+∫x1Lxfdx=0]]>…數(shù)6
當求解上式得到4個分割塊時，X1，L之間成立以下的關系。
數(shù)7x1=12L≈0.71L]]>…數(shù)7上述關系在定子芯7為圓筒面，電磁激振力為以X軸為中心的圓環(huán)n次的三維電磁激振力時也成立。
因此，把轉(zhuǎn)子1分割為數(shù)8(1-12)L,12L,12L,(1-12)L]]>…數(shù)8軸長的轉(zhuǎn)子塊3，4，5，6，在相鄰的轉(zhuǎn)子塊之間錯開圓周方向的位置，使各個電角度的相位差為0，π，0，π，通過進行永久磁鐵2的圓周方向的定位，理想地使施加在定子芯7的力矩為0，可以抑制曲梁0，1，2元模式。
但是，事實上，由于電動機的定子等的結(jié)構(gòu)或拘束條件，不能使力矩M完全處于M＝0，這必需注意。
如上所述，基本上，按照轉(zhuǎn)子的有效磁極開度角的每一極分在軸方向上分割為多個塊，當設轉(zhuǎn)子芯的一組的軸長為2L，軸方向為X軸，軸的中心為X＝0，設半徑方向的電磁激振力為F(x)時，成立以下3個關系式來決定各個塊的長度及電角度構(gòu)成電動機。
∫-LLF(x)dx=0]]>∫-LLxF(x)dx=0]]>F(-x)＝-F(x)在上述電動機中，把轉(zhuǎn)子的有效磁極開度角的每一極分分別對轉(zhuǎn)子芯的軸長2L分割成4塊，該4塊的理想的軸長為0.29L，0.71L，0.71L，0.29L，而且，各塊配置成轉(zhuǎn)子在圓周方向上的電角度的相位差為0，π，0，π。
上述有效磁極開度角的4塊的軸長誤差相對于轉(zhuǎn)子芯的4為一組的塊的全軸長可以設定為±5％的范圍。
在上述電動機中，把轉(zhuǎn)子的有效磁極開度角的每一極分分別對轉(zhuǎn)子芯的一組軸長2L等分割成6塊，而且，可以把各塊配置成轉(zhuǎn)子在圓周方向的電角度的相位差為0，π，π，0，0，π。
在上述電動機中，把轉(zhuǎn)子的有效磁極開度角的每一極分分別對轉(zhuǎn)子芯的一組軸長2L分割成6塊，從X＝0的位置開始把6塊的各接合面設定為-b，-a，0，a，b時滿足以下關系，L2＝2(b2-a2)L2而且各塊配置成轉(zhuǎn)子在圓周方向的電角度的相位差為0，π，0，π，0，π。
把上述內(nèi)容作為基本，在后述的如圖7所示的例中，作為不滿足所述的3個數(shù)學式的無分割的可以得到比CaseA，CaseC，及CaseG更好的效果的例子，例如，由安裝磁鐵的轉(zhuǎn)子和具有多個槽的定子構(gòu)成的電動機中，把上述轉(zhuǎn)子或定子在軸方向上分割為4或4n個以上的塊，其中n為整數(shù)而以4個為一組，設轉(zhuǎn)子芯或定子芯的一組的軸長為2L，軸方向為X軸，軸的中心為X＝0，半徑方向的電磁激振力為F(x)時，根據(jù)以下的3個關系式，∫-LLF(x)dx=0]]>∫-LLxF(x)dx=0]]>F(-x)＝-F(x)以相當?shù)拈L度及在所述塊之間在圓周方向上錯開相當位置的關系進行設定各塊的長度及電角度，而且以設定的順序配置，4個為一組的各塊的相當長度可以設定為0.19L，0.81L，0.81L，0.19L到0.50L，0.50L，0.50L，0.50L的范圍中的任一長度。
而且，例如，在由安裝磁鐵的轉(zhuǎn)子和具有多個槽的定子構(gòu)成的電動機中，所述轉(zhuǎn)子或定子在軸方向上分割為4或4n個以上的塊，其中n為整數(shù)而以4個為一組，設轉(zhuǎn)子芯或定子芯的一組的軸長為2L，軸方向為X軸，軸的中心為X＝0，半徑方向的電磁激振力為F(x)時，根據(jù)以下的3個關系式，∫-LLF(x)dx=0]]>∫-LLxF(x)dx=0]]>F(-x)＝-F(x)
以相當長度及在所述塊之間在圓周方向上錯開相當位置的關系進行設定各塊的長度及電角度，而且以設定的順序配置，4個為一組的各塊的相當長度可以設定為0.19L，0.81L，0.81L，0.19L到0.39L，0.61L，0.61L，0.39L的范圍的任一長度。
可以從圖2判斷，相當電角度使鄰接的塊之間存在相當于0，π，0，π的有效磁極開度角的位置方向。而且，該位置方向是相對的方向，因此π，0，π，0也是等價的。
作為把電角度的相位差為π的手段，可以想到把永久磁鐵2的圓周方向的位置錯開1/2槽。該錯開方式可以為如圖1所示的錯開方式和如圖13所示的錯開方式兩種。關于采用哪一個方式可以從電動機效率，容易制作的觀點考慮進行選擇。
而且，把轉(zhuǎn)子1分割為6個轉(zhuǎn)子塊時也同樣地決定軸長。這相當于滿足上述的3個數(shù)學式的情況的圖2的CaseH，這時，圖2中的a′，b之間成立以下的關系式。
數(shù)9L2＝2(b2-a2)L2…數(shù)9作為滿足上式的解，例如，存在a＝0.25，b＝0.75。關于分割的塊，以所配置的順序觀看的軸長為0.25L，0.50L，0.25L，0.25L，0.50L，0.25L。
例如，作為有效的范圍，在由安裝磁鐵的轉(zhuǎn)子和具有多個槽的定子構(gòu)成的電動機中，將所述轉(zhuǎn)子或定子在軸方向上分割為6或6n個以上的塊，其中n為整數(shù)而以6個為一組，設轉(zhuǎn)子芯或定子芯的一組的軸長為2L，軸方向為X軸，軸的中心為X＝0，半徑方向的電磁激振力為F(x)時，根據(jù)以下的3個關系式，
∫-LLF(x)dx=0]]>∫-LLxF(x)dx=0]]>F(-x)＝-F(x)以相當長度及在所述塊之間在圓周方向上錯開相當位置的關系進行設定各塊的長度及電角度，而且以設定的順序配置，6個為一組的各塊的相當長度可以設定為0.25L，0.50L，0.25L，0.25L，0.50L，0.25L的長度，相當電角度是使鄰接的塊之間存在相當于0，π，0，π，0，π的有效磁極開度角的位置方向來構(gòu)成電動機。
而且，例如，在由安裝磁鐵的轉(zhuǎn)子和具有多個槽的定子構(gòu)成的電動機中，將所述轉(zhuǎn)子或定子在軸方向上分割為6或6n個以上的塊，其中n為整數(shù)而以6個為一組，設轉(zhuǎn)子芯或定子芯的一組的軸長為2L，軸方向為X軸，軸的中心為X＝0，半徑方向的電磁激振力為F(x)時，根據(jù)以下的3個關系式，∫-LLF(x)dx=0]]>∫-LLxF(x)dx=0]]>F(-x)＝-F(x)以相當長度及在所述塊之間在圓周方向上錯開相當位置的關系進行設定各塊的長度及電角度，而且以設定的順序配置，6個為一組的各塊的相當長度可以以0.25L，0.50L，0.25L，0.25L，0.50L，0.25L的長度為基準，設定為6個為一組的塊的全軸長的±5％的范圍的任一長度，相當電角度使鄰接的塊之間存在相當于0，π，0，π，0，π的有效磁極開度角的位置方向來構(gòu)成電動機。
而且，軸長設定為2nL時，作為分割4塊為一組，分割6塊為一組的所述4塊分割，6塊分割的n倍也可以達到同樣的效果。通過4塊分割，6塊分割如前所述可以得到CaseD，CaseH，在制作中希望分割為這樣的個數(shù)。
使用如圖5所示的電動機100的計算模型，在不分割轉(zhuǎn)子1時的圓環(huán)0次的軸方向上輸入振幅一定的半徑方向電磁激振力時的振動頻率反應用圖6來表示。電動機100的計算模型的外表面由前托架，后托架，框架組成?？蚣軆?nèi)周上熱裝定子芯7。轉(zhuǎn)子1通過嵌入托架的軸承設置在電動機100的內(nèi)部。該頻率反應中存在5645Hz的峰值。
變更電磁激振力的模型在定子芯7中輸入圓環(huán)0次的軸方向上振幅一定的半徑方向電磁激振力時，對于多個節(jié)點求出這時的電動機100的振動速度峰值振幅使其平均化的結(jié)果用圖7來表示。這樣，在圖2的CaseD中助振時的振動速度對于無分割減少約25dB，對于把轉(zhuǎn)子等分割為4塊，電角度的相位差設為0，π，0，π的CaseC減少15dB。以所述的4塊的集合體形成，以由理論式求出的理想的軸長，電排列為基準，決定軸長和電排列可以得到比CaseC或CaseG更好的結(jié)果。那些可以減少11.5dB以下，例如可以減少15或20dB。這些減少可以通過設定為本實施例的各例中所示的相當長度的一組的各塊長度來實現(xiàn)。
圖8表示計算電動機100中安裝減速機時的表面速度平均的結(jié)果。圖8中，對于CaseD的電磁激振力的表面速度平均成為比其他的電磁激振力模型小的值，而且，知道減速機具有減少振動的效果。
其次，研究相位的切換位置變更數(shù)％時的振動反應。
定子芯軸方向剖面網(wǎng)格圖81的網(wǎng)格分割數(shù)為20(圖9)。計算把相位差0，π的切換位置以CaseD為基準在軸方向上變更為±0.1L時的振動速度的峰值的結(jié)果用圖10，圖11，圖12表示，用圖9表示切換的模型。圖9表示在定子芯軸方向剖面的網(wǎng)格圖81中表示切換相位差的位置的圖。圖10表示變更切換CaseD的電磁激振力的相位差的位置計算振動速度的結(jié)果的圖。圖11表示使CaseD的電磁激振力的相位差錯開切換位置P1(參照圖1)計算振動速度的結(jié)果的圖。圖12表示使CaseD的電磁激振力的相位差錯開切換位置P2計算振動速度的結(jié)果的圖。圖10，圖11，圖12中可知CaseD的電角度相位差0，π的切換位置為最佳點。而且，使電角度相位差0，π的切換位置對軸長變更±5％也具有減少振動的效果，振動速度無論用哪一個切換模式都比無分割減少11dB以上。相位差0，π的切換位置至少包含±5％變更。
因此，即使在轉(zhuǎn)子塊3，4，5，6的軸長中理想值發(fā)生了變化而形成為多少有些偏差的狀態(tài)，只要基于CaseD，CaseD的電磁激振力就具有減少振動的效果。
如上所述，在由安裝磁鐵的轉(zhuǎn)子和具有多個槽的定子構(gòu)成的電動機中，所述轉(zhuǎn)子或定子在軸方向上分割為4或4n個以上的塊，其中n為整數(shù)而以4個為一組，設轉(zhuǎn)子芯或定子芯的一組的軸長為2L，軸方向為X軸，軸的中心為X＝0，半徑方向的電磁激振力為F(x)時，根據(jù)以下的3個關系式，∫-LLF(x)dx=0]]>∫-LLxF(x)dx=0]]>F(-x)＝-F(x)以相當長度及在所述塊之間在圓周方向上錯開相當位置的關系進行設定各塊的長度及電角度，而且以設定的順序配置，4個為一組的各塊的相當長度可以以0.29L，0.71L，0.71L，0.29L為基準，設定為4個為一組的塊的全軸長的±5％的范圍的任一長度，相當電角度使鄰接的塊之間存在相當于0，π，0，π的有效磁極開度角的位置方向來提供電動機。
如上所述，已探討了對圓環(huán)0次的電磁力高次諧波成分的CaseD的電磁激振力模型的減少振動的效果，但對于其他的圓環(huán)次數(shù)的電磁力高次諧波成分也可以得到同樣的效果。
用圖14表示別的實施例。這以滿足上述的3個數(shù)學式為前提，把轉(zhuǎn)子1分割為軸長相同(1/3L)的轉(zhuǎn)子塊3，4a，4b，5a，5b，6的6塊，具有轉(zhuǎn)子塊3的有效磁極開度角θ的永久磁鐵2a，具有轉(zhuǎn)子塊4a，4b的有效磁極開度角θ的永久磁鐵2b，具有轉(zhuǎn)子塊5a，5b的有效磁極開度角θ的永久磁鐵2c，具有轉(zhuǎn)子塊6的有效磁極開度角θ的永久磁鐵2d之間的電角度相位差設定為0，π，0，π。通過該構(gòu)成，可以把轉(zhuǎn)子塊3，4a，4b，5a，5b，6作成具有相同軸長，可以減少制造成本。而且是具有減少振動效果的處于軸方向分割范圍內(nèi)的構(gòu)成。
以上敘述了在半徑方向上施加振幅一定的電磁激振力的情況。該想法也可以對使分割振幅為一定，使電磁激振力的振幅發(fā)生變化時也適用。例如，圖15所示，軸長為2L的轉(zhuǎn)子1等分割為4個轉(zhuǎn)子塊，各塊的電角度相位差為0，π，0，π，設軸長為X軸方向，-L≤X≤L的范圍時，離X軸中心點O近的-L/2≤X≤0，0≤X≤L/2的兩個轉(zhuǎn)子塊的電磁激振力振幅比其他側(cè)的定子塊的電磁激振力振幅的3倍(對于設定的基準電磁激振力的倍數(shù))的構(gòu)成滿足數(shù)1，數(shù)2，以及數(shù)3。
總之，在由安裝磁鐵的轉(zhuǎn)子和具有多個槽的定子構(gòu)成的電動機中，所述轉(zhuǎn)子或定子在軸方向上分割為4以上的偶數(shù)塊，設轉(zhuǎn)子芯或定子芯的一組的軸長為2L，軸方向為X軸，軸的中心為X＝0，半徑方向的電磁激振力為F(x)時，根據(jù)以下的3個關系式，∫-LLF(x)dx=0]]>∫-LLxF(x)dx=0]]>F(-x)＝-F(x)
以相當長度及在所述塊之間在圓周方向上錯開相當位置的關系進行設定各塊的長度及電角度，而且以設定的順序配置來構(gòu)成電動機。
在上述例的任意一個例中，各塊的有效磁極開度角配置成在各塊之間錯開每1/2槽來構(gòu)成電動機。
實際上，作為實施例，在由安裝磁鐵的轉(zhuǎn)子和具有多個槽的定子構(gòu)成的電動機中，所述轉(zhuǎn)子或定子在軸方向上分割為4或4n個以上的塊，其中n為整數(shù)而以4個為一組，設轉(zhuǎn)子芯或定子芯的一組的軸長為2L時，各塊中施加半徑方向的實質(zhì)上相同的電磁激振力，4個為一組的各塊的相當長度設定為0.19L，0.81L，0.81L，0.19L到0.39L，0.61L，0.61L，0.39L的范圍中的任一長度，相當電角度使鄰接的塊之間存在相當于0，π，0，π的有效磁極開度角的位置方向來構(gòu)成電動機。
而且，在由安裝磁鐵的轉(zhuǎn)子和具有多個槽的定子構(gòu)成的電動機中，所述轉(zhuǎn)子或/及定子在軸方向上分割為4或4n個以上的塊，其中n為整數(shù)而以4個為一組，各塊中施加實質(zhì)上相同的半徑方向的電磁激振力，并且，4個為一組的各塊的相當長度以1∶2∶2∶1為基準設定為4個為一組的塊的全軸長的±5％范圍的任一長度，相當電角度使鄰接的塊之間存在相當于0，π，0，π的有效磁極開度角的位置方向來構(gòu)成電動機。
而且，在由安裝磁鐵的轉(zhuǎn)子和具有多個槽的定子構(gòu)成的電動機中，所述轉(zhuǎn)子或/及定子在軸方向上分割為6或6n(n為整數(shù)，但是以6為一組)個以上的塊，當把轉(zhuǎn)子或定子的一組的軸長設為2L時，各塊中施加實質(zhì)上相同的半徑方向的電磁激振力，并且，6個為一組的各塊的相當長度以0.25L，0.50L，0.25L，0.25L，0.50L，0.25L為基準設定為6個為一組的塊的全軸長的±5％范圍的任一長度，相當電角度是使鄰接的塊之間存在相當于0，π，0，π，0，π的有效磁極開度角的位置方向來構(gòu)成電動機。
而且，該電磁激振力模型除了永久磁鐵以外，還可以同樣適用如圖18所示的同步回旋加速電動機，如圖17所示的開關磁阻電動機，如圖19所示的無刷DC電動機。因此，作為磁鐵可以使用除永久磁鐵以外的磁鐵，例如，可以是電磁鐵。
另外，圖19的無刷DC電動機中，配置磁鐵2的為定子芯7。定子芯7分割為定子塊71，72，73，74的4個塊。這樣分割定子塊7也可以達到同樣的效果。
而且，本發(fā)明也可以適用如圖20所示的直線電動機。這時，在一處切斷轉(zhuǎn)子1，將圓筒面展開成平面。這時，半徑方向的電磁激振力在一處切斷圓環(huán)模式的一部分，把圓筒面展開成平面。
本發(fā)明的電動機具有在由驅(qū)動動作引起的振蕩和噪聲中可以減少由半徑方向的電磁激振力引起的電動機的振蕩和噪聲的效果。
權(quán)利要求
1.一種電動機，由安裝磁鐵的轉(zhuǎn)子和具有多個槽的定子構(gòu)成，其特征在于將所述轉(zhuǎn)子或定子在軸方向上分割為4或4n個以上的塊，其中n為整數(shù)而以4個為一組，并按以下方式求出各個塊的長度以及電角度，即，當將轉(zhuǎn)子芯或定子芯的一組的軸長設為2L、軸方向設為X軸、軸中心設為X＝O、半徑方向的激振力設為F(x)時，根據(jù)以下的3個關系式，∫-LLF(x)dx=0]]>∫-LLxF(x)dx=0]]>F(-x)＝-F(x)以相當長度及在所述塊之間在圓周方向上錯開的相當位置的關系設定各個塊的長度及電角度，而且以設定的順序進行配置，4個為一組的各塊的相當長度被設定為從0.19L，0.81L，0.81L，0.19L到相等的軸長1/2L的范圍中的任一長度，相當電角度是以使鄰接的塊之間存在相當于0，π，0，π的有效磁極開度角的位置方向的方式進行設定。
2.一種電動機，由安裝磁鐵的轉(zhuǎn)子和具有多個槽的定子構(gòu)成，其特征在于將所述轉(zhuǎn)子或定子在軸方向上分割為4或4n個以上的塊，其中n為整數(shù)而以4個為一組，并按以下方式求出各個塊的長度以及電角度，即，當將轉(zhuǎn)子芯或定子芯的一組的軸長設為2L、軸方向設為X軸、軸中心設為X＝0、半徑方向的激振力設為F(x)時，根據(jù)以下的3個關系式，∫-LLF(x)dx=0]]>∫-LLxF(x)dx=0]]>F(-x)＝-F(x)以相當長度及在所述塊之間在圓周方向上錯開的相當位置的關系設定各個塊的長度及電角度，而且以設定的順序進行配置，4個為一組的各塊的相當長度被設定為從0.19L，0.81L，0.81L，0.19L到0.39L，0.61L，0.61L，0.39L的范圍中的任一長度，相當電角度是以使鄰接的塊之間存在相當于0，π，0，π的有效磁極開度角的位置方向的方式進行設定。
3.一種電動機，由安裝磁鐵的轉(zhuǎn)子和具有多個槽的定子構(gòu)成，其特征在于將所述轉(zhuǎn)子或定子在軸方向上分割為4或4n個以上的塊，其中n為整數(shù)而以4個為一組，并按以下方式求出各個塊的長度以及電角度，即，當將轉(zhuǎn)子芯或定子芯的一組的軸長設為2L、軸方向設為X軸、軸中心設為X＝0、半徑方向的激振力設為F(x)時，根據(jù)以下的3個關系式，∫-LLF(x)dx=0]]>∫-LLxF(x)dx=0]]>F(-x)＝-F(x)以相當長度及在所述塊之間在圓周方向上錯開的相當位置的關系設定各個塊的長度及電角度，而且以設定的順序進行配置，4個為一組的各塊的相當長度是以1∶2∶2∶1為基準時的在以4個為一組的塊的全軸長的±5％范圍內(nèi)的任何的長度，相當電角度是以使鄰接的塊彼此之間存在相當于0，π，0，π的有效磁極開度角的位置方向的方式進行設定。
4.一種電動機，由安裝磁鐵的轉(zhuǎn)子和具有多個槽的定子構(gòu)成，其特征在于將所述轉(zhuǎn)子或定子在軸方向上分割為6或6n個以上的塊，其中n為整數(shù)而以6個為一組，并按以下方式求出各個塊的長度以及電角度，即，當將轉(zhuǎn)子芯或定子芯的一組的軸長設為2L、軸方向設為X軸、軸中心設為X＝0、半徑方向的激振力設為F(x)時，根據(jù)以下的3個關系式，∫-LLF(x)dx=0]]>∫-LLxF(x)dx=0]]>F(-x)＝-F(x)以相當長度及在所述塊之間在圓周方向上錯開的相當位置的關系設定各個塊的長度及電角度，而且以設定的順序進行配置，6個為一組的各塊的相當長度是以0.25L，0.50L，0.25L，0.25L，0.50L，0.25L的長度為基準，被設定為從6個為一組的塊的全軸長的±5％到相等的軸長1/3L的范圍中的任一長度，相當電角度是以使鄰接的塊之間存在相當于0，π，0，π，0，π的有效磁極開度角的位置方向的方式進行設定。
5.一種電動機，由安裝磁鐵的轉(zhuǎn)子和具有多個槽的定子構(gòu)成，其特征在于將所述轉(zhuǎn)子或定子在軸方向上分割為6或6n個以上的塊，其中n為整數(shù)而以6個為一組，并按以下方式求出各個塊的長度以及電角度，即，當將轉(zhuǎn)子芯或定子芯的一組的軸長設為2L、軸方向設為X軸、軸中心設為X＝0、半徑方向的激振力設為F(x)時，根據(jù)以下的3個關系式，∫-LLF(x)dx=0]]>∫-LLxF(x)dx=0]]>F(-x)＝-F(x)以相當長度及在所述塊之間在圓周方向上錯開的相當位置的關系設定各個塊的長度及電角度，而且以設定的順序進行配置，6個為一組的各塊的相當長度是以0.25L，0.50L，0.25L，0.25L，0.50L，0.25L的長度為基準，被設定為從6個為一組的塊的全軸長的±5％的范圍中的任一長度，相當電角度是以使鄰接的塊之間存在相當于0，π，0，π，0，π的有效磁極開度角的位置方向的方式進行設定。
6.一種電動機，由安裝磁鐵的轉(zhuǎn)子和具有多個槽的定子構(gòu)成，其特征在于將所述轉(zhuǎn)子或定子在軸方向上分割為4個以上的偶數(shù)個塊，并按以下方式求出各個塊的長度以及電角度，即，當將轉(zhuǎn)子芯或定子芯的一組的軸長設為2L、軸方向設為X軸、軸中心設為X＝0、半徑方向的激振力設為F(x)時，根據(jù)以下的3個關系式，∫-LLF(x)dx=0]]>∫-LLxF(x)dx=0]]>F(-x)＝-F(x)以相當長度及在所述塊之間在圓周方向上錯開的相當位置的關系設定各個塊的長度及電角度，而且以設定的順序進行配置
7.一種電動機，由安裝磁鐵的轉(zhuǎn)子和具有多個槽的定子構(gòu)成，其特征在于將所述轉(zhuǎn)子或定子在軸方向上分割為4或4n個以上的塊，其中n為整數(shù)而以4個為一組，在各塊中施加半徑方向的實質(zhì)上同一振幅的激振力，當將轉(zhuǎn)子或定子的一組的軸長設為2L時，4個為一組的各塊作為相當長度被設定為從0.19L，0.81L，0.19L，0.81L到0.39L，0.61L，0.61L，0.39L的范圍中的任一長度，相當電角度是以使鄰接的塊之間存在相當于0，π，0，π的有效磁極開度角的位置方向的方式進行設定。
8.一種電動機，由安裝磁鐵的轉(zhuǎn)子和具有多個槽的定子構(gòu)成，其特征在于將所述轉(zhuǎn)子或定子在軸方向上分割為4或4n個以上的塊，其中n為整數(shù)而以4個為一組，在各塊中施加半徑方向的實質(zhì)上同一振幅的激振力，4個為一組的各塊的相當長度是以1∶2∶2∶1為基準時的在以4個為一組的塊的全軸長的±5％范圍內(nèi)的任何的長度，相當電角度是以使鄰接的塊彼此之間存在相當于0，π，0，π的有效磁極開度角的位置方向的方式進行設定。
9.一種電動機，由安裝磁鐵的轉(zhuǎn)子和具有多個槽的定子構(gòu)成，其特征在于將所述轉(zhuǎn)子或定子在軸方向上分割為6或6n個以上的塊，其中n為整數(shù)而以6個為一組，在各塊中施加半徑方向的實質(zhì)上同一振幅的電磁激振力，當將轉(zhuǎn)子芯或定子芯的一組的軸長設為2L時，6個為一組的各塊的相當長度是以0.25L，0.50L，0.25L，0.25L，0.50L，0.25L的長度為基準，被設定為從6個為一組的塊的全軸長的±5％范圍中的任一長度，相當電角度是以使鄰接的塊之間存在相當于0，π，0，π，0，π的有效磁極開度角的位置方向的方式進行設定。
10.根據(jù)權(quán)利要求1～9的任意一項所述的電動機中，其特征在于，各塊的有效磁極開度角以各塊之間錯開1/2槽的角度配置。
11.根據(jù)權(quán)利要求1～10的任意一項所述的電動機中，其特征在于，當電動機為直線電動機時，轉(zhuǎn)子及定子為平面上展開的形狀。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電動機，抑制由電動機的半徑方向的電磁激振力引起的電磁振蕩、噪聲的發(fā)生。在電動機(100)中，轉(zhuǎn)子(1)相對于轉(zhuǎn)子芯的一組的軸長(2L)分割成4個轉(zhuǎn)子塊(3，4，5，6)，例如，4個轉(zhuǎn)子塊(3，4，5，6)的理想的軸方向的長度為0.29L，0.71L，0.71L，0.29L，而且各轉(zhuǎn)子塊(3，4，5，6)的永久磁鐵(2)配置成在轉(zhuǎn)子(1)的圓周方向上的電角度的相位差為0，π，0，π。而且，變更理想的軸長也具有效果，此時所述的軸長的公差為±0.1L。
文檔編號H02K1/27GK1799176SQ20048001488
公開日2006年7月5日 申請日期2004年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月29日
發(fā)明者根本佳奈子, 高野靖, 高木亨之, 田島文男, 根津章, 山崎司, 大木俊治, 木村真秀, 藤田育志 申請人:株式會社日立制作所, 日產(chǎn)自動車株式會社