TWI661654B - 定子芯及永磁式馬達 - Google Patents

Abstract

定子芯，係具備：具有朝向遠方突出成放射線狀之複數個齒及連結這些複數個齒的齒連結部之第1芯片、以及至少2種具有朝向遠方突出成放射線狀之複數個齒及在這些複數個齒之間設有槽開口部之第2芯片；層積前述第1及第2芯片並形成堆疊構造；同種之前述第2芯片係前述槽開口部的開口角度為同一，並且，沿圓周方向均等分配前述槽開口部。

Description

定子芯及永磁式馬達 相關申請案之交互參照

本申請案主張2014年2月10日申請之日本專利申請第2014-023622號優先權，其全部內容以引用方式併入本案。

本揭示有關定子芯及永磁式馬達。

永磁式馬達在無負載驅動下，會發生有脈動的轉矩。該轉矩的脈動，被稱為頓振轉矩。頓振轉矩阻礙轉子圓滑的旋轉，成為馬達的振動及速度變動的原因。因此，減低頓振轉矩在永磁式馬達的設計上是重要的。

以往，在用以減低永磁式馬達的頓振轉矩的定子芯之一例，係閉塞齒連結部整體，且不具備槽開口部。

但是，把閉塞槽的齒連結部做厚的話，頓振轉矩是變小，但轉矩下降。

揭示有作為使頓振轉矩下降的技術之定子芯(參閱日本特開2005-80474號專利公報)。該定子芯中所層積的芯片，例如，具有與齒連結的部分和尚未與齒連結的部分，把連結齒彼此的部分予以薄厚度化。

而且，揭示有一種定子，其具有已層積之複數個芯片，該複數個芯片係薄厚度化齒連結部且薄厚度部的角度為不同(參閱日本特開2004-304997號專利公報)。

更進一步，揭示有一種定子芯，其具有已層積之複數個芯片，該複數個芯片具有至少2種齒末端角度(參閱日本特開2003-88078號專利公報)。根據日本特開2003-88078號專利公報的技術，可以減低頓振轉矩。

揭示有一種定子芯，其具有已層積之具有連結了齒的芯片及具有尚未連結齒的芯片(參閱日本實開昭61-62537號專利公報)。根據日本實開昭61-62537號專利公報，使齒連結部中的永久磁鐵的磁束的短路減低，抑制轉矩下降。

再加上，揭示有一種定子芯，具有組合並層積了3種形狀的芯片，該形狀為在1片材中，齒連結部與槽開口部交互存在般的形狀(參閱日本特許第4476202號專利公報)。

定子芯，係具備：具有朝向遠方突出成放射 線狀之複數個齒及連結這些複數個齒的齒連結部之第1芯片、以及至少2種具有朝向遠方突出成放射線狀之複數個齒及在這些複數個齒之間設有槽開口部之第2芯片；層積前述第1及第2芯片並形成堆疊構造；同種之前述第2芯片係前述槽開口部的開口角度為同一，並且，沿圓周方向均等分配前述槽開口部。

1‧‧‧軸

2‧‧‧定子

3‧‧‧轉子

10‧‧‧軛

20‧‧‧定子芯

21‧‧‧齒連結部

22‧‧‧齒

23‧‧‧槽

24‧‧‧槽開口部

25‧‧‧槽開口部

30‧‧‧線圈

50‧‧‧轉子芯

60‧‧‧永久磁鐵

100‧‧‧馬達

20a‧‧‧芯片

20b‧‧‧芯片

20c‧‧‧芯片

θ1‧‧‧開口角度

θ2‧‧‧開口角度

圖1為有關本揭示之一實施方式的永磁式馬達的整體構成的概略圖。

圖2為有關前述實施方式的定子芯的整體形狀的立體圖。

圖3為有關前述實施方式的定子芯中的第1芯片的前視圖。

圖4為有關前述實施方式的定子芯中的第2芯片的前視圖。

圖5為有關前述實施方式的定子芯中的另一第2芯片的前視圖。

在下列詳細說明中，為了解釋目的，會提到許多特定細節以便深入理解提供所揭示之實施態樣。然而，應明白的是，可在未有這些特定細節下實施一或多個實 施態樣。在其他不同的情況中，眾所周知的結構及裝置係示意性地示出以簡化圖式。

根據日本特開2005-80474號專利公報及日本特開2004-304997號專利公報的技術，薄厚度化齒連結部。但是，薄厚度化齒連結部的話，轉矩會變高，但頓振轉矩會變大。

根據日本特開2003-88078號專利公報的技術，定子芯包含2種芯片。使用2種芯片來調整頓振轉矩及轉矩是有困難。

根據日本實開昭61-62537號專利公報的技術，經由層積具有連結了齒的芯片、與具有尚未連結齒的芯片的方式，構成定子芯。但是，與日本特開2003-88078號專利公報的技術同樣，使用2種芯片來調整頓振轉矩及轉矩是有困難。

根據日本特許第4476202號專利公報的技術，層積有3種形狀的芯片，該形狀為在1片材中，齒連結部與槽開口部交互存在般的形狀。但是，齒數為奇數的場合，使用該技術是有困難。

本揭示中的1個目的，係提供有可以圖求低頓振轉矩及高轉矩化的定子芯、及具備該定子芯之永磁式馬達。

有關本揭示之一實施方式的定子芯，係具備：具有朝向遠方突出成放射線狀之複數個齒及連結這些複數個齒的齒連結部之第1芯片、以及至少2種具有朝向 遠方突出成放射線狀之複數個齒及在這些複數個齒之間設有槽開口部之第2芯片；層積前述第1及第2芯片並形成堆疊構造；同種之前述第2芯片係前述槽開口部的開口角度為同一，並且，沿圓周方向均等分配前述槽開口部。

前述第2芯片係針對每一種，前述槽開口部的開口角度互為相異者為佳。

而且，有關本揭示之一實施方式的永磁式馬達，係具備：具有上述的定子芯及複數個線圈之定子；以及與前述定子隔有間隙而被收容到前述定子的同時也被固定在軸的周圍，具有複數個永久磁鐵之轉子。

前述定子芯係芯片成為堆疊構造。至少1種之第1芯片，係各齒藉由齒連結部而被連結。第1芯片不具有槽開口部。至少2種之第2芯片，係各齒尚未被連結。第2芯片具有槽開口部。

同種之第2芯片，係槽開口部的開口角度為同一或是實質的均等，並且，沿圓周方向槽開口部為均等或是分配成略均等。

亦即，至少1種之第1芯片尚不具有槽開口部。更進一步，至少2種之第2芯片具有槽開口部。因此，根據前述定子芯，可以圖求低頓振轉矩及高轉矩化。

以下、參閱圖面，說明有關本實施方式之定子芯及永磁式馬達。

有關本實施方式之定子芯及永磁式馬達，係具有堆疊構造，其包含不具有槽開口部之至少1種的芯 片、以及具有槽開口部之至少2種的芯片。屬於同種之複數個具有槽開口部之芯片，係槽開口部的開口角度為同一或是實質的同一，並且，沿圓周方向槽開口部為均等或是分配成略均等。

因此，根據本實施方式，可以實現圖求有低頓振轉矩及高轉矩化之定子芯及永磁式馬達。

〔定子芯及永磁式馬達之構成〕

首先，參閱圖1至圖5，說明有關本實施方式之定子芯及永磁式馬達之構成。圖1為有關本實施方式的永磁式馬達的整體構成的概略圖。圖2為有關本實施方式的定子芯的整體形狀的立體圖。圖3為有關本實施方式的定子芯中的第1芯片的前視圖。圖4為有關本實施方式的定子芯中的第2芯片的前視圖。圖5為有關本實施方式的定子芯中的另一第2芯片的前視圖。

作為有關本實施方式之永磁式馬達(以下，簡單稱為“馬達”)，舉例有AC伺服馬達。

如圖1所示，馬達100係於支架(未圖示)內，具備定子(固定件)2及轉子(旋轉件)3。轉子3具備軸1。

於支架內，區劃有用以收容定子2及轉子3之圓柱狀的空間。於支架的兩端，各自形成用以插通軸1之貫通孔。

作為支架的構成材料，例如，使用矽鋼板等 之軟磁性體或者是鋁合金。但是，支架的構成材料並不限於例示的材料。

定子2被固定到支架的內圓周面。定子2具有：軛10、定子芯20及線圈30。

軛10乃是沿支架的內圓周面所設之圓筒體狀的金屬構件。軛10具有封閉磁力線、最大化電磁感應效果之功能。而且，軛10也具有防止或者是抑制該馬達100的周邊機器受到起因於電磁感應之磁場的影響之功能。

作為軛10的構成材料，例如使用矽鋼板等之軟磁性體。但是，軛10的構成材料不限定於例示的材料。

定子芯20為金屬構件，其整體形狀大致為特殊形圓筒體狀。定子芯20具有複數個齒22。齒22係從該定子芯20之圓環狀的齒連結部21的外周圍朝向遠方，突出成放射線狀。於齒22及22間，區劃形成有作為用以收容線圈30的空間之複數個槽23。

定子芯20係如圖2所示，於中央部，具有圓環狀的齒連結部21。於齒連結部21的外周圍，設有複數個齒22朝向遠方突出成放射線狀。

例如，定子芯20係構成作為定子芯堆疊，該定子芯堆疊具有層積了3種以上之特殊形狀的芯片。有關本實施方式之定子芯20具備：3種特殊形狀的芯片20a，20b及20c。不限定於此，定子芯20亦可具備3種以上之 特殊形狀的芯片。

其中，如圖2及圖3所示，至少1種之芯片20a(第1芯片)係各齒22藉由齒連結部21而被連結。 本實施方式的芯片20a，係3處的齒22藉由齒連結部21而被連結。因此，該芯片20a不具有槽開口部。

另一方面，如圖2、圖4及圖5所示，至少2種芯片20b及20c(第2芯片)尚不具有齒連結部21。為此，芯片20b及20c係各齒22尚不被連結。因此，該前述芯片20b及20c係分別具有槽開口部24及25。

這些全部的芯片20a，20b及20c，係經由層積成使各個齒22一致的方式，形成堆疊構造。至少，於定子芯20的厚度方向的兩端部，配置具有齒連結部21之芯片20a者為佳。

尚且，如圖2所示，於這些兩端部的芯片20a，例如，配置(層積)成複數個芯片20b於定子芯20形成比較小的略矩形的開口部者為佳。該比較小的略矩形的開口部亦可藉由所鄰接之複數個槽開口部24來形成。更進一步，亦可於這些芯片20b，配置(層積)芯片20a。更進一步，亦可配置(層積)成：於該芯片20a，複數個芯片20c於定子芯20形成比較大的略矩形的開口部。該比較大的略矩形的開口部亦可藉由所鄰接之複數個槽開口部25來形成。而且，亦可於略矩形的開口部之間，配置(層積)芯片20a(芯片20a的齒連結部21)成可以迴避去與這些鄰接。

屬於同種之不具有齒連結部21的複數個芯片20b(20c)，係槽開口部24(25)的開口角度為同一或者是實質的同一，並且，沿圓周方向槽開口部24(25)為均等或者是分配成略均等。亦即，不具有齒連結部21的複數個芯片20b，係各個的槽開口部24的開口角度為同一或者是實質的同一，並且，沿圓周方向槽開口部24為均等或者是分配成略均等。同樣，不具有齒連結部21的複數個芯片20c，係各個的槽開口部25的開口角度為同一或者是實質的同一，並且，沿圓周方向槽開口部25為均等或者是分配成略均等。

而且，如圖4及圖5所示，不具有齒連結部21之2種芯片20b及20c，係針對每一種，各個槽開口部24及25的開口角度θ1及θ2互為相異。亦即，不具有齒連結部21的芯片20b中的槽開口部24的開口角度θ1、與不具有齒連結部21的芯片20c中的槽開口部25的開口角度θ2，互為相異。

在本實施方式，芯片20b中的槽開口部24的開口角度θ1、與芯片20c中的槽開口部25的開口角度θ2，設定成θ1<θ2之關係。

作為芯片20a、20b及20c的構成材料，例如，與軛10同樣，使用矽鋼板等之軟磁性體。但是，芯片20a、20b及20c的構成材料不限定於例示的材料。

本實施方式的線圈30，乃是具有空芯部(未圖示)之樹脂模塑線圈，其横断面呈圓弧狀。於線圈(模 塑線圈)30的空芯部，***及配置有定子芯20的齒22。

槽23與線圈(模塑線圈)30的數目為對應。例示的定子2，係具有3個槽及3個線圈。但是，定子2中的槽23及線圈30的數目，不限定於在本實施方式所例示的數目。

被收容在定子芯20的線圈30嵌合到軛10內。

再次參閱圖1，轉子3具有轉子芯50及永久磁鐵60。轉子3係與定子2隔著間隙被收容到定子2內的同時，被固定在軸1的周圍。軸1係被於支架的兩端所支持的軸承，支承成可以旋轉。軸1成為轉子3的旋轉中心。

轉子芯50乃是被設在軸1的周圍之肥厚圓筒體狀的金屬構件。例如，轉子芯50可以構成作為具有層積了複數個芯片的轉子芯堆疊，或者是，亦可構成作為單體之肥厚圓筒體狀的金屬構件。

作為轉子芯50的構成材料，例如，使用矽鋼板等之軟磁性體。但是，轉子芯50的構成材料不限定於例示的材料。

於轉子芯50的表面或者是內部，裝入複數個永久磁鐵60。複數個永久磁鐵60係沿著轉子芯50的圓周方向，配置成均等或者是略均等。例如，複數個永久磁鐵60具有於轉子芯50的圓周方向交互配置N及S之感磁配置。但是，永久磁鐵60的感磁配置不限定於例示的 感磁配置。

作為永久磁鐵60，舉例有釹磁鐵等的稀土類磁鐵。但是，永久磁鐵60的材質不限定於例示的材質。

〔定子及永磁式馬達之作用〕

接著，參閱圖1至圖5，說明有關本實施方式之定子及馬達之作用。

如圖1所示，有關本實施方式之馬達100，係於支架內，具有轉子3及定子2。

轉子3係於轉子芯50的表面或者是內部，裝入複數個永久磁鐵60。複數個永久磁鐵60配置成於圓周方向交互配置N及S。

另一方面，定子2設成圍繞轉子3，具有排列在圓周方向之複數個線圈30。

亦即，有關本實施方式之馬達100，係於定子2的線圈30流動有電流，使得與轉子3的永久磁鐵60所發生的磁束交叉。馬達100係永久磁鐵60的磁束與在線圈30流動電流交叉的話，經由電磁感應作用，於線圈30發生圓周方向的驅動力，以軸1作為中心轉子3旋轉。

有關本實施方式之定子2及馬達100，係定子芯20包含3種以上的芯片。本實施方式的定子芯20具有堆疊構造，該堆疊構造具有層積了3種芯片20a、20b及20c。

其中，至少1種之芯片20a，係各齒22藉由 齒連結部21而被連結。另一方面，至少2種芯片20b及20c尚不具有齒連結部21。這些2種芯片20b及20c，係各齒22尚不被連結。

因此，具有齒連結部21之至少1種之芯片20a，不具有槽開口部。另一方面，不具有齒連結部21之至少2種之芯片20b及20c，係分別具有槽開口部24及25。

屬於同種之不具有齒連結部21的複數個芯片20b(20c)，係槽開口部24(25)的開口角度為同一或者是實質的同一，並且，沿圓周方向槽開口部24(25)為均等或者是分配成略均等。亦即，不具有齒連結部21的複數個芯片20b，係各個的槽開口部24的開口角度為同一或者是實質的同一，並且，沿圓周方向槽開口部24為均等或者是分配成略均等。同樣，不具有齒連結部21的複數個芯片20c，係各個的槽開口部25的開口角度為同一或者是實質的同一，並且，沿圓周方向槽開口部25為均等或者是分配成略均等。

而且，如圖4及圖5所示，不具有齒連結部21之2種芯片20b及20c，係針對每一種，各個槽開口部24及25的開口角度θ1及θ2互為相異。亦即，不具有齒連結部21的芯片20b中的槽開口部24的開口角度θ1、與不具有齒連結部21的芯片20c中的槽開口部25的開口角度θ2，互為相異。

在本實施方式，芯片20b中的槽開口部24的 開口角度θ1、與芯片20c中的槽開口部25的開口角度θ2，具有θ1<θ2之關係。亦即，芯片20b中的槽開口部24的開口長度、與芯片20c中的槽開口部25的開口長度，互為相異。

因此，根據有關本實施方式之定子2及馬達100，至少1種之芯片20a不具有槽開口部，至少2種之芯片20b及20c分別具有相異長度的槽開口部24及25。因此，根據本實施方式，可以實現圖求有低頓振轉矩及高轉矩化之定子芯20及馬達100。

以上，說明了本揭示之適合的實施方式。這些乃是用以說明本揭示之例示，並不是用來把本揭示的技術範圍限定在這些實施方式之記述。本揭示的技術，係在不逸脫其要旨之範圍下，可以實施與上述實施方式相異之種種的態樣。

尚且，具備了永久磁鐵之馬達的定子芯，例如，具有堆疊構造，該堆疊構造具有層積了複數個特殊形狀的芯片。

有關本實施方式之定子芯及永磁式馬達，亦可具有由不具有槽開口部之至少1種的芯片、與具有槽開口部之至少2種的芯片所成之堆疊構造。具有槽開口部之至少2種的芯片，係亦可在同一種的芯片中，槽開口部的開口角度為同一，並且，沿圓周方向槽開口部為均等分配者。

不具有齒連結部21的芯片20b、20c，係亦可在各個同一種的芯片20b、20c中，槽開口部24、25的開口角度 為同一，並且，沿圓周方向槽開口部24、25為均等分配。

不具有齒連結部21的芯片20b、20c，係針對相異種類之每一種，各個的槽開口部24、25的開口角度θ1、θ2為相異。

例如，永久磁鐵60亦可做成於轉子芯50的圓周方向交互感磁N、S之配置。複數個永久磁鐵60亦可配置成於圓周方向交互N、S的感磁。

有關本揭示之一實施方式的定子芯及永久磁鐵馬達亦可為以下的第1及第2定子芯、及第1永久磁鐵馬達者。

第1定子芯乃是具有從環狀的齒連結部的外周圍朝向遠方突出成放射線狀的複數個齒之定子芯；其特徵在於，各齒藉由前述齒連結部而被連結，具備：不具有槽開口部之至少1種的芯片、與各齒沒有被連結且具有前述槽開口部之至少2種的芯片；層積全部的前述芯片而做成堆疊構造；不具有前述齒連結部之芯片，係在同一種之各個前述芯片中，前述槽開口部的開口角度為同，並且，沿圓周方向前述槽開口部為均等分配。

第2定子芯係在第1定子芯中，其特徵在於，不具有前述齒連結部之芯片，係針對相異種類之每一種，各個的前述槽開口部的開口角度為相異。

第1永久磁鐵馬達具備第1或者是第2定子芯，更具備：具有複數個線圈之定子；以及於前述定子內隔著間隙來予以被收容的同時，被固定在軸的周圍並具有複數個永 久磁鐵之轉子。

為繪示及描述之目的，已呈現上述詳細說明。可依上述教示有許多修飾及變體。並非意欲窮盡本文中所述之發明標的物或將本文中所述之發明標的限制在所揭示之特定精確形式。雖然該發明標的已對特定結構特徵及/或方法行為之用語而描述，但應了解的是，後附申請專利範圍所界定之發明標的並不必然被限定在上述之特定特徵或行為。相反地，上述之特定特徵及行為係揭示作為實施後附之申請專利範圍的實施例形式。

Claims (2)

1. 一種定子芯，係具備：具有朝向遠方突出成放射線狀之複數個齒及連結這些複數個齒的齒連結部之第1芯片、以及至少2種具有朝向遠方突出成放射線狀之複數個齒及在這些複數個齒之間設有複數個槽開口部之第2芯片；層積前述第1及第2芯片並形成堆疊構造；於至少2種之前述第2芯片的各個種類中，前述第2芯片係具有單一種之複數個前述槽開口部的角度，並且，沿圓周方向均等分配複數個前述槽開口部；至少2種之前述第2芯片中的1種的芯片中之複數個前述槽開口部的前述單一種的角度，係與至少2種之前述第2芯片中的另一種的芯片中之複數個前述槽開口部的前述單一種的角度為相異。
2. 一種永磁式馬達，係具備：具有請求項1所記載的定子芯及複數個線圈之定子；以及與前述定子隔有間隙而被收容到前述定子的同時也被固定在軸的周圍，具有複數個永久磁鐵之轉子。