專利名稱：小型電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用于車輛、音響設(shè)備、視頻設(shè)備、精密設(shè)備等的小型電動(dòng)機(jī)，尤 其涉及一種不降低輸出轉(zhuǎn)矩地降低齒槽轉(zhuǎn)矩的小型電動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
近年，伴隨著車輛、各種精密設(shè)備等的開發(fā)，期望實(shí)現(xiàn)具有大轉(zhuǎn)矩且齒槽效應(yīng)小的 小型電動(dòng)機(jī)。作為齒槽效應(yīng)的對(duì)策，當(dāng)初使用沒有電樞鐵心的無鐵心電動(dòng)機(jī)，但是由于無鐵心 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩較小，所以存在為得到較大的轉(zhuǎn)矩而不得不使電動(dòng)機(jī)整體大型化的問題。另一方面，對(duì)于要求較大轉(zhuǎn)矩的小型電動(dòng)機(jī)，如圖8所示，使用如下電動(dòng)機(jī)，在殼 (磁軛)104內(nèi)配置交互地磁化了 N極、S極的永久磁鐵103，在該永久磁鐵103的內(nèi)側(cè)相對(duì) 配置有具有突極102的電樞鐵心101。雖然具有這種電樞鐵心的電動(dòng)機(jī)可得到較大的轉(zhuǎn)矩，但是當(dāng)永久磁鐵103的磁極 邊界部橫穿突極102之間的槽時(shí)導(dǎo)磁率不連續(xù)地發(fā)生變化，因此，存在發(fā)生被稱為所謂齒 槽效應(yīng)的與轉(zhuǎn)速同步的頻率的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)這樣的不良現(xiàn)象。因此，例如在專利文獻(xiàn)1中，提出了在電樞鐵心的突極上施以溝槽加工以減少齒 槽效應(yīng)的方法。而且，近年在要求較大轉(zhuǎn)矩的高品質(zhì)的小型電動(dòng)機(jī)中，作為永久磁鐵103使用磁 力強(qiáng)的稀土類磁鐵。作為永久磁鐵的磁化方法，例如如圖9所示，具有從殼104的外面進(jìn)行 磁化的方法。在圖9中，111是卷繞安裝有磁化線圈112的磁化軛鐵，在1對(duì)磁化軛鐵111之間， 以對(duì)在內(nèi)周面上固定安裝有以稀土類磁鐵材料粉末和橡膠為主要成分的薄板材料113的 殼104進(jìn)行定位的狀態(tài)，將實(shí)心圓柱狀的內(nèi)部軛鐵114介裝在薄板材料113內(nèi)，在磁化線圈 112上例如外加直流脈沖電壓，將薄板材料113磁化為大致正弦波形的磁化波形。專利文獻(xiàn)1 日本特開昭61-30945號(hào)公報(bào)但是，上述專利文獻(xiàn)1的發(fā)明通過在電樞鐵心上施以加工，才能夠一定程度地降 低齒槽效應(yīng)，但是鐵心的加工非常復(fù)雜，對(duì)于齒槽效應(yīng)的降低，還無法充分滿足對(duì)逐年增大 的高品質(zhì)化的要求。而且，作為永久磁鐵使用磁力強(qiáng)的稀土類磁鐵等時(shí)，雖然促進(jìn)了小型化，但是也產(chǎn) 生了齒槽效應(yīng)更加顯著的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，提供一種改良的小型 電動(dòng)機(jī)，以便能夠容易地制造電動(dòng)機(jī)并不降低輸出轉(zhuǎn)矩地降低齒槽轉(zhuǎn)矩。為了達(dá)成上述目的而制作的本發(fā)明的小型電動(dòng)機(jī)具備固定安裝在中空筒狀軛鐵 的內(nèi)表面上的圓筒狀的永久磁鐵、以及設(shè)置在所述永久磁鐵內(nèi)側(cè)的電樞鐵心，其特征在于，
所述電樞鐵心具有等間距的3個(gè)槽，所述永久磁鐵是2極磁化的磁鐵，各磁極在從磁極中心向兩側(cè)40度至50度的范 圍內(nèi)具有磁通密度的極大值，所述極大值處于磁極中心的磁通密度的1. 3倍至1. 8倍的范圍內(nèi)。在本發(fā)明的小型電動(dòng)機(jī)中，優(yōu)選在包括所述極大值的區(qū)域內(nèi)，具有所述極大值和 所述磁極中心的磁通密度的平均值以上的磁通密度的區(qū)域的開口角處于所述槽開口角的 1.8倍至2. 2倍的范圍內(nèi)。而且，在本發(fā)明的小型電動(dòng)機(jī)中，優(yōu)選所述槽開口角處于8度至25度的范圍內(nèi)。而且，本發(fā)明提供一種小型電動(dòng)機(jī)的制造方法，所述小型電動(dòng)機(jī)具備固定安裝在 中空筒狀軛鐵的內(nèi)表面上的圓筒狀永久磁鐵、以及設(shè)置在所述永久磁鐵內(nèi)側(cè)的具有等間距 的3個(gè)槽的電樞鐵心，其特征在于，具有將未磁化的圓筒狀磁鐵材料固定安裝在所述軛鐵的內(nèi)表面上的工序，以及以與所述圓筒狀磁鐵材料的內(nèi)側(cè)接觸的方式配置大致矩形剖面的鐵心，通過與所 述矩形的一個(gè)邊大致正交的所述軛鐵外部的平行磁場(chǎng)，對(duì)所述圓筒狀磁鐵材料進(jìn)行2極磁 化的工序，所述鐵心的所述矩形的一個(gè)邊的開口角處于80度至100度的范圍內(nèi)。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明的小型電動(dòng)機(jī)，在使用2極的永久磁鐵和3極的電樞鐵心的電動(dòng)機(jī)中， 通過在永久磁鐵的各磁極內(nèi)的特定位置上設(shè)置2個(gè)磁化波形的極大部，能夠以不改變電樞 鐵心的形狀的方式容易地制造電動(dòng)機(jī)，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)能夠不降低輸出轉(zhuǎn)矩地降低齒槽轉(zhuǎn)矩的 高品質(zhì)的小型電動(dòng)機(jī)。而且，根據(jù)本發(fā)明的小型電動(dòng)機(jī)的制造方法，在使用2極的永久磁鐵和3極的電樞 鐵心的電動(dòng)機(jī)中，能夠通過極為簡(jiǎn)易的磁化裝置在永久磁鐵的各磁極內(nèi)的特定位置上設(shè)置 2個(gè)磁化波形的極大部，結(jié)果不必伴隨電樞鐵心的復(fù)雜加工，便能簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)能夠不降低輸 出轉(zhuǎn)矩地降低齒槽轉(zhuǎn)矩的高品質(zhì)的小型電動(dòng)機(jī)。


圖1是表示本發(fā)明的使用2極的永久磁鐵和3極的電樞鐵心的小型電動(dòng)機(jī)的一個(gè) 例子的剖面圖。圖2是現(xiàn)有的小型電動(dòng)機(jī)的永久磁鐵的磁化波形(a)及該小型電動(dòng)機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩 (b)。圖3是用于說明本發(fā)明的小型電動(dòng)機(jī)的永久磁鐵的磁化波形的特征的圖。圖4是本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)例所使用的永久磁鐵的磁化裝置(a)、該磁化裝置(a)的x_x 剖面圖(b)及鐵心的立體圖(C)。圖5是表示實(shí)驗(yàn)例1的齒槽轉(zhuǎn)矩的結(jié)果的曲線圖。圖6是用于說明當(dāng)改變實(shí)驗(yàn)例2中的鐵心的接觸寬度W時(shí)的永久磁鐵的磁化波形 的變化的圖。圖7是表示實(shí)驗(yàn)例3的齒槽轉(zhuǎn)矩的結(jié)果的曲線圖。圖8是現(xiàn)有的小型電動(dòng)機(jī)的剖面圖。
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圖9是現(xiàn)有的小型電動(dòng)機(jī)的永久磁鐵的磁化裝置。符號(hào)說明1 小型電動(dòng)機(jī)；11 定子；12 軛鐵；13 永久磁鐵；21 轉(zhuǎn)子；22 電樞鐵心；23 軸；25 齒；28 突極部；29 槽；31 磁化軛鐵；32 磁化線圈；33 鐵心；33A 鐵心的一個(gè) 邊；34 角部；101 電樞鐵心；102 突極；103 永久磁鐵；104 殼(磁軛)；111 磁化軛鐵； 112 磁化線圈；113 薄板材料；114 內(nèi)部軛鐵。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明人在由圖1例示的使用2極的永久磁鐵13和3極的電樞鐵心22的外徑為 Φ20πιπι左右的小型電動(dòng)機(jī)1中，對(duì)能夠抑制輸出轉(zhuǎn)矩的降低并有效地降低齒槽轉(zhuǎn)矩的構(gòu)成 反復(fù)進(jìn)行銳意實(shí)驗(yàn)，結(jié)果完成了本發(fā)明。首先，說明圖1的小型電動(dòng)機(jī)1的構(gòu)成。11是定子，該定子11具備有底中空筒狀 的金屬材料的軛鐵12、固定安裝在該軛鐵12的內(nèi)表面上的各向同性的稀土類永久磁鐵13 及未圖示的電刷。永久磁鐵13以圓筒形狀沿圓周方向2極磁化了 N極、S極，在永久磁鐵 13的內(nèi)側(cè)設(shè)置自由旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子21。轉(zhuǎn)子21具備層疊多張薄鋼板而成的電樞鐵心22、軸23及未圖示的換向器。電樞 鐵心22具有以120度間距的放射狀設(shè)置的3個(gè)齒25，在各齒25上卷繞有未圖示的線圈，未 圖示的線圈端部連接于換向器。在該換向器上滑接有電刷，當(dāng)電刷上流過電流時(shí)轉(zhuǎn)子21旋轉(zhuǎn)。在齒25的頂端部兩側(cè)沿轉(zhuǎn)子21的旋轉(zhuǎn)方向設(shè)有延伸的突極部28。該突極部28 配置為與永久磁鐵13的內(nèi)側(cè)隔有空隙。電樞鐵心22在相鄰的齒25的突極部28之間設(shè)置有等間距的3個(gè)槽29。由于該 槽29的存在，則在非勵(lì)磁狀態(tài)下使轉(zhuǎn)子21旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生齒槽轉(zhuǎn)矩。作為永久磁鐵13，例如使用由如圖9所示的裝置磁化的磁鐵時(shí)，則成為如圖2(a) 所示的大致正弦波狀的磁化波形，齒槽轉(zhuǎn)矩變?yōu)槿鐖D2(b)所示。尤其是作為永久磁鐵材料 使用磁力強(qiáng)的稀土類磁鐵等時(shí)，雖然促進(jìn)了電動(dòng)機(jī)的小型化，但是齒槽轉(zhuǎn)矩變得更為顯著。作為齒槽轉(zhuǎn)矩對(duì)策，以往對(duì)電樞鐵心施以加工，但是由于這種加工需要復(fù)雜的工 序，所以本發(fā)明人著眼于永久磁鐵的磁化波形，通過實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)了各種磁化波形與齒槽轉(zhuǎn)矩 的關(guān)系。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在永久磁鐵的各磁極內(nèi)的特定位置上設(shè)置2個(gè)磁通密度具有特定大小的 極大值的區(qū)域是很有效的。下面，示出本發(fā)明人所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)例并說明本發(fā)明。(實(shí)驗(yàn)例1)本實(shí)驗(yàn)例使用外徑為Φ 18mm、內(nèi)徑為Φ 15. 5mm、高度為13mm的永久磁鐵13以及 外徑為Φ 15mm、槽寬度SH為2. Ilmm的電樞鐵心22來構(gòu)成圖1所示的小型電動(dòng)機(jī)1，并測(cè)
定了齒槽轉(zhuǎn)矩和輸出轉(zhuǎn)矩。參照?qǐng)D3說明本實(shí)驗(yàn)例所使用的永久磁鐵13的磁化波形的特征。圖3的橫軸表 示磁鐵內(nèi)面角度(機(jī)械角度)，縱軸表示永久磁鐵表面的磁通密度。另外，磁化波形的測(cè)定是如下進(jìn)行的，使霍爾元件接觸永久磁鐵13內(nèi)周側(cè)的軸向 大致中央部分，使在內(nèi)周固定有永久磁鐵13的軛鐵12在圓周方向上旋轉(zhuǎn)。
如圖3所示，本實(shí)驗(yàn)例中的永久磁鐵13是2極磁化的磁鐵，各磁極在從磁極中心 C向兩側(cè)錯(cuò)開規(guī)定角度α度的位置上具備具有磁通密度的極大值P的區(qū)域。另外，磁極中 心C是指N極和S極的邊界至邊界的中間，圖3所示的0度至180度的范圍的N極的中心 C為90度，180度至360度的S極的中心C為270度。在本實(shí)驗(yàn)例中，對(duì)使用圖3的磁化波形中的極大值P的位置(即角度α)不同的 11種永久磁鐵構(gòu)成的共11臺(tái)小型電動(dòng)機(jī)和使用圖2 (a)的磁化波形的永久磁鐵構(gòu)成的小型 電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩及齒槽轉(zhuǎn)矩進(jìn)行了測(cè)定、比較。本實(shí)驗(yàn)例所使用的11種永久磁鐵13具體為使用如圖4所示的裝置進(jìn)行了磁化。 在圖4中，31是卷繞安裝有磁化線圈32的磁化軛鐵，在1對(duì)磁化軛鐵31之間，以對(duì)在內(nèi)周 面上配置有作為永久磁鐵13的未磁化的圓筒狀磁鐵材料的軛鐵12進(jìn)行定位的狀態(tài)，將鐵 心33介裝在該圓筒狀磁鐵材料內(nèi)，在磁化線圈32上外加直流脈沖電壓以進(jìn)行磁化。鐵心33是大致矩形剖面的實(shí)心大致長方體，四個(gè)角具有圓角的角部34配置為以 接觸寬度W分別接觸作為永久磁鐵13的未磁化的圓筒狀磁鐵材料的內(nèi)周面。該鐵心33的 一個(gè)邊33A被配置為與從軛鐵12的外部施加的平行磁場(chǎng)大致正交。在本實(shí)驗(yàn)例中，使圖4所示的鐵心33的接觸寬度W保持一定為1.25mm，使與軛鐵 外部的平行磁場(chǎng)正交的鐵心33的矩形的一個(gè)邊的開口角β在65度至115度的范圍內(nèi)以 11個(gè)階段進(jìn)行變化。即，使用開口角β不同的11種矩形剖面形狀的鐵心33進(jìn)行磁化，圖 3所示的磁化波形中的角度α對(duì)應(yīng)于上述開口角β的大致1/2。另外，圖2(a)的磁化波形的永久磁鐵除使用實(shí)心圓柱狀鐵心進(jìn)行磁化以外，以與 上述的11種永久磁鐵完全相同的條件進(jìn)行了磁化。在表1和圖5中表示本實(shí)驗(yàn)例的結(jié)果。在表1中，Ρ/Ρ0表示圖3所示的磁化波形中的磁通密度的極大值P與磁極中心C 的磁通密度PO的比。而且，齒槽轉(zhuǎn)矩和輸出轉(zhuǎn)矩是令使用圖2(a)的磁化波形的永久磁鐵 的小型電動(dòng)機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩和輸出轉(zhuǎn)矩為1時(shí)的相對(duì)值。在圖5中，橫軸表示所述角度α，縱軸是齒槽轉(zhuǎn)矩的相對(duì)值。另外，如圖2(b)所 示，齒槽轉(zhuǎn)矩使用所有峰值(Pl Ρ6)的平均值。(表 1) 由表1可知，對(duì)于輸出轉(zhuǎn)矩都大致相同。另一方面，由表1及圖5可知，當(dāng)角度α處于40度至50度的范圍內(nèi)時(shí)，即磁通密
6度的極大值P處于從磁極中心至兩側(cè)40度至50度的范圍內(nèi)時(shí)，能夠有效地降低齒槽轉(zhuǎn)矩。另外，當(dāng)角度α處于40度至50度的范圍內(nèi)時(shí)，則與鐵心的矩形的一個(gè)邊的開口 角β處于80度至100度的范圍內(nèi)相對(duì)應(yīng)。而且，在使圖4所示的鐵心的接觸寬度W為前述的2倍(2.5mm)時(shí)，也得到了與上 述內(nèi)容同樣的結(jié)果，可知當(dāng)磁通密度的極大值P處于從磁極中心向兩側(cè)40度至50度的范 圍內(nèi)時(shí)，能夠有效地降低齒槽轉(zhuǎn)矩。(實(shí)驗(yàn)例2)本實(shí)驗(yàn)例是如下進(jìn)行的，在2極磁化的永久磁鐵13的各磁極上，從磁極中心向兩 側(cè)大致42. 5度的位置上具有磁通密度的極大值P，除使具有該極大值P的區(qū)域的形狀(寬 度及高度)發(fā)生變化以外，共構(gòu)成18臺(tái)與實(shí)驗(yàn)例1相同的小型電動(dòng)機(jī)，并測(cè)定了齒槽轉(zhuǎn)矩 和輸出轉(zhuǎn)矩。本實(shí)驗(yàn)例所使用的永久磁鐵13具體為在圖4所示的裝置中，將與軛鐵外部的平 行磁場(chǎng)正交的鐵心33的矩形的開口角β保持一定為85度，并使鐵心33的接觸寬度W在 1. 25mm至6. 5mm的范圍內(nèi)發(fā)生變化。即，使用角部34的R尺寸不同的18種鐵心33進(jìn)行磁 化。如此，以使鐵心33的接觸寬度W變化的方式進(jìn)行磁化時(shí)，如圖6中的一部分的磁 化波形所示，具有極大值P的區(qū)域的形狀(寬度及高度)發(fā)生變化。另外，圖6 (a)是使接觸 寬度W為1. 25mm時(shí)的磁化波形，圖6 (b)是使接觸寬度W為4. 25mm時(shí)的磁化波形，圖6 (c) 是使接觸寬度W為6. 5mm時(shí)的磁化波形。表2示出本實(shí)驗(yàn)例的測(cè)定結(jié)果。另外，Ρ/Ρ0表示磁化波形中的磁通密度的極大值 P與磁極中心C的磁通密度PO的比。而且，齒槽轉(zhuǎn)矩和輸出轉(zhuǎn)矩與實(shí)驗(yàn)例1 一樣是令使用 圖2(a)的磁化波形的永久磁鐵的小型電動(dòng)機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩和輸出轉(zhuǎn)矩為1時(shí)的相對(duì)值。表 2 如表2所示，可知在2極磁化的永久磁鐵13的各磁極上，從磁極中心向兩側(cè)大致 42. 5度的位置上具有磁通密度的極大值P時(shí)，即使令接觸寬度W大范圍地發(fā)生變化，也能不 降低輸出轉(zhuǎn)矩地降低齒槽轉(zhuǎn)矩。此時(shí)，磁通密度的極大值P處于磁極中心C的磁通密度PO的1. 3至1. 8倍的范圍內(nèi)。而且，尤其是當(dāng)磁通密度的極大值P為磁極中心的磁通密度PO 的1. 5倍左右時(shí)，齒槽轉(zhuǎn)矩減少至現(xiàn)有的正弦波磁化的永久磁鐵的1/5左右，其效果顯著。而且，發(fā)現(xiàn)從磁極中心向兩側(cè)大致40度的位置上具有磁通密度的極大值P時(shí)，或 從磁極中心向兩側(cè)大致50度的位置上具有磁通密度的極大值P時(shí)，也得到與上述情況一樣 的傾向，當(dāng)磁通密度的極大值P處于磁極中心C的磁通密度PO的1. 3至1. 8倍的范圍內(nèi)時(shí)， 可有效地降低齒槽轉(zhuǎn)矩。而且，發(fā)現(xiàn)當(dāng)永久磁鐵13的磁化波形中的磁通密度的極大值P不足磁極中心C的 磁通密度PO的1. 3倍時(shí)，設(shè)置圖3所示的極大部R所產(chǎn)生的齒槽轉(zhuǎn)矩降低的效果變小，另 一方面，當(dāng)磁化波形中的磁通密度的極大值P超過磁極中心C的磁通密度PO的1. 8倍時(shí)， 極大部R變?yōu)榧怃J狀，齒槽轉(zhuǎn)矩反而存在增加的傾向。根據(jù)以上說明的實(shí)驗(yàn)例1及實(shí)驗(yàn)例2，可知通過在2極磁化的永久磁鐵13的各磁 極上形成在從磁極中心向兩側(cè)40度至50度的范圍內(nèi)具有磁通密度的極大值P的區(qū)域，使 該極大值P處于磁極中心的磁通密度PO的1. 3倍至1. 8倍的范圍內(nèi)，則能夠不降低輸出轉(zhuǎn) 矩地有效地降低齒槽轉(zhuǎn)矩。而且，可知在制造使用2極的永久磁鐵和3極的電樞鐵心的電動(dòng)機(jī)時(shí)，將未磁化的 圓筒狀磁鐵材料固定安裝在軛鐵12的內(nèi)表面上，以與該圓筒狀磁鐵材料的內(nèi)側(cè)接觸的方 式配置大致矩形剖面的鐵心33，通過與該矩形的一個(gè)邊33A大致正交的軛鐵外部的平行磁 場(chǎng)對(duì)圓筒狀磁鐵材料進(jìn)行2極磁化時(shí)，通過作為鐵心33使用所述矩形的一個(gè)邊33A的開口 角β處于80度至100度的范圍內(nèi)的鐵心，在永久磁鐵13的各磁極上形成在從磁極中心向 兩側(cè)40度至50度的范圍內(nèi)具有磁通密度的極大值P的區(qū)域，可以使該極大值P處于磁極 中心的磁通密度PO的1. 3倍至1. 8倍的范圍內(nèi)，則可以使用極為簡(jiǎn)易的磁化裝置簡(jiǎn)單地實(shí) 現(xiàn)能夠不降低輸出轉(zhuǎn)矩地降低齒槽轉(zhuǎn)矩的高品質(zhì)的小型電動(dòng)機(jī)。(實(shí)驗(yàn)例3)本發(fā)明人還使用圖1所示的槽開口角Sl不同的多個(gè)電樞鐵心22進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。結(jié) 果發(fā)現(xiàn)當(dāng)永久磁鐵13具有圖3所示的磁化波形時(shí)，在包括該極大值P的極大部R的區(qū)域中， 具有極大值P和磁極中心C的磁通密度PO的平均值((Ρ+Ρ0) /2)以上的磁通密度的區(qū)域的 開口角S2與槽開口角Sl具有某種一定的關(guān)系時(shí)，能夠不降低輸出轉(zhuǎn)矩地進(jìn)一步降低齒槽 轉(zhuǎn)矩。下面，具體地說明本實(shí)驗(yàn)例。在本實(shí)驗(yàn)例中，使用槽寬度SH為1. 11mm、2. 11mm、3. Ilmm的3種電樞鐵心。而且，永久磁鐵13使用在圖4所示的裝置中，使用將與軛鐵外部的平行磁場(chǎng)正交 的鐵心33的矩形的開口角β保持一定為85度，并使鐵心33的接觸寬度W變化為1.25mm、 2. 25mm、4. 25mm、6. 5mm,即使用角部34的R尺寸不同的4種鐵心進(jìn)行磁化的磁鐵。如此磁 化的永久磁鐵13都是在2極磁化的永久磁鐵13的各磁極上，從磁極中心向兩側(cè)大致42. 5 度的位置上具有磁通密度的極大值P。在此如果由槽寬度SH計(jì)算槽開口角Si，則如下構(gòu)成。由于槽寬度為1. 11時(shí)，電樞鐵心的外徑為Φ 15mm，所以槽開口角Sl = 1· ll/(3i X 15) X360°U同樣，槽寬度SH為2. llmm、3. 11時(shí)，槽開口角Sl分別為16. 1度、23. 8度。
在表3和圖7中表示本實(shí)驗(yàn)例的測(cè)定結(jié)果。另外，齒槽轉(zhuǎn)矩和輸出轉(zhuǎn)矩與實(shí)驗(yàn)例1 一樣是令使用圖2(a)的磁化波形的永久磁鐵的小型電動(dòng)機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩和輸出轉(zhuǎn)矩為1時(shí) 的相對(duì)值。在表3中，開口角S2是在具有圖3所示的磁化波形時(shí)，在包括該極大值P的極大 部R的區(qū)域中，具有極大值P和磁極中心C的磁通密度PO的平均值((P+P0)/2)以上的磁 通密度的區(qū)域(斜線部分)的開口角。而且，Ρ/Ρ0表示磁化波形中的磁通密度的極大值P 與磁極中心C的磁通密度PO的比。在圖7中，橫軸表示所述開口角S2與所述開口角Sl的比(S2/S1)，縱軸是齒槽轉(zhuǎn) 矩的相對(duì)值。(表 3) 如表3所示，可知在2極磁化的永久磁鐵的各磁極上，從磁極中心向兩側(cè)大致42. 5 度的位置上具有磁通密度的極大值時(shí)，即使令電樞鐵心22的槽寬度SH發(fā)生一定程度的變 化時(shí)，也能不降低輸出轉(zhuǎn)矩地降低齒槽轉(zhuǎn)矩。而且，由圖7可知，尤其當(dāng)S2/S1的值處于1. 8至2. 2的范圍內(nèi)時(shí)齒槽轉(zhuǎn)矩變?yōu)樽?小，齒槽轉(zhuǎn)矩減少至現(xiàn)有的正弦波磁化的永久磁鐵的1/4以下，其效果顯著。而且，發(fā)現(xiàn)從磁極中心向兩側(cè)大致40度的位置上具有磁通密度的極大值P時(shí)，或 從磁極中心向兩側(cè)大致50度的位置上具有磁通密度的極大值P時(shí)，也得到與上述情況一樣 的傾向，當(dāng)S2/S1的值處于1. 8至2. 2的范圍內(nèi)時(shí)，可極為有效地降低齒槽轉(zhuǎn)矩。由此可知，通過在2極磁化的永久磁鐵的各磁極上形成在從磁極中心向兩側(cè)40度 至50度的范圍內(nèi)具有磁通密度的極大值P的區(qū)域，使該極大值P處于磁極中心的磁通密度 PO的1. 3倍至1. 8倍的范圍內(nèi)，同時(shí)在包括極大值P的區(qū)域內(nèi)，具有極大值P和磁極中心的 磁通密度PO的平均值((P+P0)/2)以上的磁通密度的區(qū)域的開口角S2處于槽開口角Sl的 1. 8倍至2. 2倍的范圍內(nèi)，則能夠不降低輸出轉(zhuǎn)矩地極為有效地降低齒槽轉(zhuǎn)矩。另外，在本實(shí)驗(yàn)例中示出了槽開口角Sl為8. 5度、16. 1度、23. 8度的例子，而當(dāng)槽 開口角Sl不足8度時(shí)，存在槽的卷繞作業(yè)較難從而作業(yè)效率大幅下降的問題，另一方面，當(dāng) 槽開口角Sl超過25度時(shí)，存在與永久磁鐵13相對(duì)的突極部28的相對(duì)面積變小從而輸出 轉(zhuǎn)矩自身降低的問題。因此，希望電樞鐵心22的槽開口角Sl處于8度至25度的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種小型電動(dòng)機(jī)，具備固定安裝在中空筒狀軛鐵的內(nèi)表面上的圓筒狀的永久磁鐵、以及設(shè)置在所述永久磁鐵內(nèi)側(cè)的電樞鐵心，其特征在于，所述電樞鐵心具有等間距的3個(gè)槽，所述永久磁鐵是2極磁化的磁鐵，各磁極在從磁極中心向兩側(cè)40度至50度的范圍內(nèi)具有磁通密度的極大值，所述極大值處于磁極中心的磁通密度的1.3倍至1.8倍的范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型電動(dòng)機(jī)，其特征在于，在包括所述極大值的區(qū)域內(nèi)，具有 所述極大值和所述磁極中心的磁通密度的平均值以上的磁通密度的區(qū)域的開口角處于所 述槽開口角的1.8倍至2. 2倍的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的小型電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述槽開口角處于8度至25度的 范圍內(nèi)。
4.一種小型電動(dòng)機(jī)的制造方法，所述小型電動(dòng)機(jī)具備固定安裝在中空筒狀軛鐵的內(nèi)表 面上的圓筒狀的永久磁鐵、以及設(shè)置在所述永久磁鐵內(nèi)側(cè)的具有等間距的3個(gè)槽的電樞鐵 心，其特征在于，具有將未磁化的圓筒狀磁鐵材料固定安裝在所述軛鐵的內(nèi)表面上的工序，以及 以與所述圓筒狀磁鐵材料的內(nèi)側(cè)接觸的方式配置大致矩形剖面的鐵心，通過與所述矩 形的一個(gè)邊大致正交的所述軛鐵外部的平行磁場(chǎng)，對(duì)所述圓筒狀磁鐵材料進(jìn)行2極磁化的工序，所述鐵心的所述矩形的一個(gè)邊的開口角處于80度至100度的范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種不降低輸出轉(zhuǎn)矩地降低齒槽轉(zhuǎn)矩的小型電動(dòng)機(jī)。具體為，一種小型電動(dòng)機(jī)(1)，其具備固定安裝在中空筒狀軛鐵(12)的內(nèi)表面上的圓筒狀永久磁鐵(13)以及設(shè)置在所述永久磁鐵(13)內(nèi)側(cè)的電樞鐵心(22)，其為，所述電樞鐵心(22)具有等間距的3個(gè)槽(29)，所述永久磁鐵(13)是2極磁化的磁鐵，各磁極在從磁極中心向兩側(cè)40度至50度的范圍內(nèi)具有磁通密度的極大值(P)，所述極大值(P)處于磁極中心的磁通密度的1.3倍至1.8倍的范圍內(nèi)。
文檔編號(hào)H02K21/30GK101888162SQ20101013597
公開日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2010年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月14日
發(fā)明者小柳尚久 申請(qǐng)人:東京零件工業(yè)股份有限公司