馬達的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種具有轉子以及配置于轉子的徑向外側的定子的馬達。
【背景技術】
[0002]以往，公知有一種包括具有永磁鐵的轉子和配置于轉子的徑向外側的定子的永磁鐵型馬達(例如，參照專利文獻I)。在專利文獻I記載的馬達中，定子具有定子鐵芯和驅動用線圈，所述定子鐵芯具有朝向徑向內側突出的九個突極，所述驅動用線圈卷繞于突極。并且，轉子具有旋轉軸和固定于旋轉軸的外周面的六個永磁鐵。六個永磁鐵以在轉子的圓周方向上彼此相鄰的方式固定于旋轉軸的外周面，通過六個永磁鐵形成于轉子的外周面的磁極的數量為六極。該六個永磁鐵與突極的末端面在徑向上隔著空隙對置。
[0003]并且，在專利文獻I記載的馬達中，在突極的末端面形成有朝向徑向外側凹陷的輔助槽。具體地說，以將形成為凹曲面狀的突極的末端面沿周向等角度分割的方式在突極的末端面形成有輔助槽。在專利文獻I記載的馬達中，能夠通過形成于突極的末端面的輔助槽的作用降低齒槽轉矩。
[0004]專利文獻1:日本特開號公報
[0005]如上所述，在專利文獻I記載的馬達中，能夠通過形成于突極的末端面的輔助槽的作用降低齒槽轉矩。然而，在該馬達中，由于在突極的末端面形成有輔助槽，突極的末端面與永磁鐵的對置面積減少了相當于輔助槽的量，因此難以使磁力線在突極的末端面有效地通過。也就是說，在該馬達中，難以形成有效的磁路。
【發明內容】
[0006]因此，本發明的課題是提供一種馬達，其中形成于定子的突極的數量為十二個且形成于轉子的外周面的磁極的數量為十極，所述馬達不僅能夠形成有效的磁路而且能夠降低齒槽轉矩。
[0007]為了解決上述問題，本申請的發明人進行了各種研究。具體地說，本申請的發明人為了形成有效的磁路，在將突極的末端面形成為由平滑的連接面構成的凹曲面狀的基礎上，進行了各種研究。特別是本申請的發明人以與突極的末端面對置的永磁鐵的對置面的曲率與轉子的外徑之間的關系為著眼點進行了各種研究。其結果是，本申請的發明人了解到:在突極的數量為十二個且轉子的外周面的磁極的數量為十極的馬達中，即使突極的末端面為由平滑的連接面構成的凹曲面狀，只要永磁鐵的對置面的曲率與轉子的外徑滿足指定的關系，就能夠降低齒槽轉矩。
[0008]基于上述新的結論，本發明的馬達包括:轉子；以及定子，其配置于轉子的徑向外偵牝定子包括:定子鐵芯，其具有朝向徑向內側突出的多個突極；以及驅動用線圈，其卷繞于突極，轉子包括多個永磁鐵，所述多個永磁鐵以在轉子的圓周方向上相鄰的方式配置，并且與突極的末端面隔著空隙對置，定子鐵芯所具有的突極的數量為十二個，通過多個永磁鐵形成于轉子的外周面的磁極的數量為十極，突極的末端面形成為由平滑的連接面構成的凹曲面狀，永磁鐵的與突極的末端面對置的對置面形成為從轉子的軸向觀察時的形狀為圓弧狀的凸曲面狀，若將從軸向觀察時所有永磁鐵的對置面的一部分所接觸的假想圓的半徑設為R1，將從軸向觀察時永磁鐵的對置面的曲率半徑設為R2，則R2/R1為0.4至0.55。
[0009]在本發明的馬達中，突極的末端面形成為由平滑的連接面構成的凹曲面狀。因此，在本發明中，能夠確保突極的末端面與永磁鐵的對置面積，從而能夠使磁力線在突極的末端面有效地通過。因此，在本發明中，能夠形成有效的磁路。并且，在本發明中，若將從軸向觀察時所有永磁鐵的對置面的一部分所接觸的假想圓的半徑設為R1，將從軸向觀察時永磁鐵的對置面的曲率半徑設為R2，則R2/R1為0.4至0.55，因此，在形成于定子的突極的數量為十二個且形成于轉子的外周面的磁極的數量為十極的馬達中，能夠降低齒槽轉矩。
[0010]在本發明中，優選R2/R1為0.43至0.45。若以這種方式構成，則能夠有效地降低馬達的齒槽轉矩。并且，在這種情況下，更加優選R2/R1為0.443。若以這種方式構成，則能夠更加有效地降低馬達的齒槽轉矩。
[0011]并且，在這種情況下，例如Rl為40.65mm, R2為18mm。并且，在這種情況下，例如從軸向觀察時的突極的末端面的形狀為與假想圓的同心圓即第二假想圓接觸的圓弧狀，第二假想圓的半徑為41.6_。在這樣構成的馬達中，能夠更加有效地降低馬達的齒槽轉矩。
[0012]并且，在本發明中，優選所述末端面與所述對置面的最小間隙為0.95mm。在這樣構成的馬達中，能夠更加有效地降低馬達的齒槽轉矩。
[0013]并且，優選外周部的徑向的外側面的曲率中心與所述定子的中心一致，所述外周部構成所述定子鐵芯的外周側部分，所述外側面的曲率半徑為61mm。在這樣構成的馬達中，能夠更加有效地降低馬達的齒槽轉矩。
[0014]并且，優選所述轉子包括旋轉軸和固定于所述旋轉軸的外周面的層疊鐵芯，所述永磁鐵固定于所述層疊鐵芯的外周面，在所述永磁鐵形成有固定面，所述固定面配置于徑向內側并且固定于所述層疊鐵芯，所述固定面的曲率半徑為37.45mm。在這樣構成的馬達中，能夠更加有效地降低馬達的齒槽轉矩。
[0015]并且，優選所述對置面的曲率中心從所述定子的中心朝向徑向外側偏離22.65mm。在這樣構成的馬達中，能夠更加有效地降低馬達的齒槽轉矩。
[0016]如上所述，在本發明中，在形成于定子的突極的數量為十二個且形成于轉子的外周面的磁極的數量為十極的馬達中，不僅能夠形成有效的磁路而且能夠降低齒槽轉矩。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發明的實施方式所涉及的馬達的剖視圖。
[0018]圖2是從圖1中的E-E方向表示的轉子以及定子的圖。
[0019]圖3是圖2所示的永磁鐵以及分割鐵芯的俯視圖。
[0020]圖4是表示馬達的齒槽轉矩的模擬結果的圖表。
[0021]圖5是表示馬達的齒槽轉矩的模擬結果的圖表。
[0022]圖6是將圖4、圖5所示的模擬結果總結的圖表。
[0023](符號說明)
[0024]I 馬達
[0025]2 轉子
[0026]3 定子
[0027]8永磁鐵
[0028]8b對置面
[0029]13定子鐵芯
[0030]13a 突極
[0031]13e末端面
[0032]14驅動用線圈
[0033]VCl假想圓
[0034]VC2第二假想圓
【具體實施方式】
[0035]以下，參照附圖對本發明的實施方式進行說明。
[0036](馬達的整體結構)
[0037]圖1是本發明的實施方式所涉及的馬達I的剖視圖。圖2是從圖1中的E-E方向表示的轉子2以及定子3的圖。圖3是圖2所示的永磁鐵8以及分割鐵芯15的俯視圖。
[0038]本方式的馬達I為內轉子型馬達，馬達I的外徑為大約130mm。并且，馬達I的容量為850W至2kW。如圖1所示，該馬達I包括轉子2、配置于轉子2的外周側(徑向外側)的定子3以及馬達殼體4。另外，在以下說明中，將馬達I的徑向(即，轉子2的徑向以及定子3的徑向)作為“徑向”，將馬達I的圓周方向(即，轉子2的圓周方向以及定子3的圓周方向)作為“圓周方向”，將馬達I的軸向(即，轉子2的軸向以及定子3的軸向)作為“軸向”。
[0039]轉子2包括旋轉軸6、固定于旋轉軸6的外周面的層疊鐵芯7以及固定于層疊鐵芯7的外周面的多個永磁鐵8。本方式的轉子2具有十個永磁鐵8。旋轉軸6被固定于馬達殼體4的軸承9、10支承為能夠旋轉。層疊鐵芯7通過層疊多張磁性板形成。并且，層疊鐵芯7形成為圓筒狀。該層疊鐵芯7通過例如熱壓配合而固定于旋轉軸6的外周面。
[0040]永磁鐵8例如為釹磁鐵等磁通密度高并且具有非常強的磁力的磁鐵。在永磁鐵8形成有固定面8a和對置面Sb，所述固定面8a配置于徑向內側并且固定于層疊鐵芯7，所述對置面Sb配置于徑向外側并且與后述突極13a的末端面13e對置。固定面8a形成為從軸向觀察時的形狀為圓弧狀的凹曲面狀，對置面Sb形成為從軸向觀察時的形狀為圓弧狀的凸曲面狀。并且，如圖3所示，從軸向觀察時，永磁鐵8形成為固定面8a的曲率半徑RlO比對置面Sb的曲率半徑R2大的大致新月狀。在本方式中，以固定面8a的磁極與對置面Sb的磁極為不同的磁極的方式將永磁鐵8磁化。
[0041]永磁鐵8以在圓周方向上相鄰并且在圓周方向上隔著大致恒定的間距的方式固定于層疊鐵芯7的外周面，通過十個永磁鐵8形成于轉子2的外周面的磁極的數量為十極。并且，永磁鐵8通過粘接固定于層疊鐵芯7的外周面。也就是說，永磁鐵8的固定面8a通過粘接固定于層疊鐵芯7的外周面。如圖3所示，在層疊鐵芯7的外周面，配置于在圓周方向上相鄰的永磁鐵8之間的突起7a以朝向徑向外側突出的方式形成。在圓周方向上，永磁鐵8的端面與突起7a接觸，永磁鐵8通過突起7a在圓周方向上定位。
[0042]另外，永磁鐵8既可由沿軸向分割的多個磁鐵片構成，也可由一個磁鐵片構成。并且，也可不在層疊鐵芯7的外周面形成突起7a。在這種情況下，例如以在圓周方向上相鄰的永磁鐵8之間形成有間隙的方式將十個永磁鐵8固定于層疊鐵芯7的外周面。并且，也可以在圓周方向上相鄰的永磁鐵8之間相互接觸的方式將十個永磁鐵8固定于層疊鐵芯7的外周面。在這種情況下，永磁鐵8的圓周方向上的寬度稍微變寬。
[0043]定子3包括具有多個突極13a的定子鐵芯13和分別卷繞于多個突極13a的驅動用線圈14。如圖2所示，定子鐵芯13除了具有多個突極13a以外，還具有構成定子鐵芯13的外周側部分的外周部13b。外周部13b形成為環狀。具體地說，外周部13b形成為大致圓筒狀，多個突極13a以從外周部13b朝向徑向內側突出的方式形成。并且，多個突極13a在圓周方向上隔著大致恒定的間隔配置。本方式的定子鐵芯13具有十二個突極13a。
[0044]突極13a由基端(徑向外側端)與外周部13b相連的主體部13c和與主體部13c的末端(徑向內端側)相連的末端部13d構成。從軸向觀察時的主體部13c的寬度(與突極13a的突出方向正交的方向的寬度)大致恒定。從軸向觀察時，末端部13d形成為比主體部13c朝向圓周方向的兩側擴展的大致圓弧狀。突極13a的末端面(即末端部13d的末端面)13e形成為從軸向觀察時的形狀為圓弧狀的凹曲面狀。具體地說，如圖3所示，末端面13e形成為由平滑的連接面構成的凹曲面狀。末端面13e與永磁鐵8的對置面Sb在徑向上隔著空隙對置。
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