專利名稱：永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)及使用其的升降機(jī)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)及使用其的升降機(jī)裝置。
背景技術(shù)：
在永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，基于齒槽轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩脈動或通電時(shí)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動成為 問題。特別是，在適用于升降機(jī)的卷揚(yáng)機(jī)中的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，由于謀求在從額定轉(zhuǎn)矩 時(shí)至最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的寬幅區(qū)域下的低轉(zhuǎn)矩脈動(在P-P下為左右)，因此問題更為深刻。 作為應(yīng)對轉(zhuǎn)矩脈動的對策，通常廣泛使用的是，利用半圓錐體形狀的永磁鐵等來進(jìn)行定子 或轉(zhuǎn)子的扭斜(Skew)。特別是，專利文獻(xiàn)1、2中公開了對在轉(zhuǎn)子鐵心的表面粘貼永磁鐵的表面磁鐵式結(jié) 構(gòu)的轉(zhuǎn)子進(jìn)行扭斜的技術(shù)。在專利文獻(xiàn)1、2公開的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，為了降低磁通量 分布的高次諧波，構(gòu)成將多個(gè)永磁鐵在各轉(zhuǎn)子鐵心的磁鐵粘貼面上互相沿轉(zhuǎn)子的軸向及周 向錯(cuò)位配置的結(jié)構(gòu)。專利文獻(xiàn)1 日本特開2006-304407號公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開2008-48481號公報(bào)專利文獻(xiàn)3 日本特開2008-161801號公報(bào)在進(jìn)行轉(zhuǎn)子的扭斜的情況下，由于多個(gè)永磁鐵在各轉(zhuǎn)子鐵心的磁鐵粘貼面上互相 沿轉(zhuǎn)子的軸向及周向錯(cuò)位，因此磁鐵粘貼面也形成沿轉(zhuǎn)子的軸向及周向錯(cuò)位的形狀。由此， 在轉(zhuǎn)子鐵心為鑄鐵的情況下，難以基于銑刀加工對磁鐵粘貼面進(jìn)行切削。另外，在轉(zhuǎn)子鐵心 為電磁銅板的情況下，對應(yīng)磁鐵的錯(cuò)位，而使電磁銅板旋轉(zhuǎn)層疊或制成多個(gè)模型的電磁銅 板再將其層疊。由此，導(dǎo)致作業(yè)工序增加，成本上升。作為其例，在專利文獻(xiàn)1的永磁鐵式 旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，通過銑刀加工對鑄鐵的轉(zhuǎn)子鐵心的磁鐵粘貼面沿著磁鐵的扭斜而在轉(zhuǎn)子的軸 向及周向上進(jìn)行切削。特別是，在永磁鐵的轉(zhuǎn)子鐵心側(cè)的面為平面的情況下，必須在周向及 軸向上形成多個(gè)矩形狀的、多個(gè)底面的槽。為了形成一個(gè)槽而對各個(gè)底面進(jìn)行銑刀加工時(shí)， 切削加工浪費(fèi)工時(shí)，導(dǎo)致成本上升。在永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)的研發(fā)中，雖然降低了轉(zhuǎn)矩脈動， 但因?yàn)樵撜n題卻導(dǎo)致難以實(shí)施扭斜的情況常常存在。

發(fā)明內(nèi)容
對此，本發(fā)明就是為了解決上述問題而作出的，其目的在于，提供一種既能抑制因 轉(zhuǎn)子鐵心的加工引起的成本上升，又能降低轉(zhuǎn)矩脈動的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)，從而可適用于 如應(yīng)用于升降機(jī)的卷揚(yáng)機(jī)中的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)那樣的對低轉(zhuǎn)矩脈動有極其嚴(yán)格要求的 情況下。為了解決上述問題，本發(fā)明的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)具有定子和轉(zhuǎn)子，所述定子具有 定子鐵心和定子繞組，該定子鐵心沿徑向突出有多個(gè)定子突極，該定子繞組被收容于狹縫 中，該狹縫形成在相鄰的所述定子突極之間，所述轉(zhuǎn)子具有轉(zhuǎn)子鐵心和多個(gè)永磁鐵，該多個(gè) 永磁鐵沿所述旋轉(zhuǎn)鐵心的周向以等間隔配置于轉(zhuǎn)子表面，其特征在于，
永磁鐵配置成與轉(zhuǎn)子的軸向平行，且轉(zhuǎn)子與定子之間的空隙(gap)中的磁阻的周 向分布沿著轉(zhuǎn)子的軸向變化。進(jìn)而，在本發(fā)明的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，其特征在于，在旋轉(zhuǎn)鐵心的永磁鐵的粘 貼面沿轉(zhuǎn)子的徑向形成通過對轉(zhuǎn)子鐵心進(jìn)行切削而形成的槽，且轉(zhuǎn)子與定子之間的空隙 (gap)中的磁阻的周向分布沿著轉(zhuǎn)子的軸向變化。進(jìn)而，在本發(fā)明的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，其特征在于，在轉(zhuǎn)子的周向上相鄰的永磁 鐵之間的轉(zhuǎn)子鐵心上沿轉(zhuǎn)子的徑向形成磁性體的突起，從而使轉(zhuǎn)子與定子之間的空隙中的 磁阻的周向分布沿著轉(zhuǎn)子的軸向變化。進(jìn)而，在本發(fā)明的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，其特征在于，在轉(zhuǎn)子的周向上相鄰的永磁 鐵之間的轉(zhuǎn)子鐵心上沿轉(zhuǎn)子的徑向形成通過對轉(zhuǎn)子鐵心進(jìn)行切削而形成的槽，從而使轉(zhuǎn)子 與定子之間的空隙中的磁阻的周向分布沿著轉(zhuǎn)子的軸向變化。進(jìn)而，在本發(fā)明的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，其特征在于，槽相對于轉(zhuǎn)子的軸向傾斜形 成。進(jìn)而，在本發(fā)明的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，其特征在于，槽具有相對于轉(zhuǎn)子的軸向平 行且形成為比轉(zhuǎn)子的軸長短的兩個(gè)槽，各槽的周向位置不同。進(jìn)而，在本發(fā)明的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，其特征在于，突起相對于轉(zhuǎn)子的軸向傾斜 形成。進(jìn)而，在本發(fā)明的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，其特征在于，突起由相對于轉(zhuǎn)子的軸向平 行且形成為比轉(zhuǎn)子的軸長短的兩個(gè)突起構(gòu)成，各突起的周向位置不同。進(jìn)而，在本發(fā)明的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，其特征在于，永磁鐵的形狀為半圓錐體形 狀。進(jìn)而，在本發(fā)明的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，其特征在于，永磁鐵呈長方體形狀，所述 永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)為轉(zhuǎn)子配置于定子的外周部的外轉(zhuǎn)型，所述狹縫為沒有定子的突極的前 端部、定子的周向的突起物的全開狹縫，永磁鐵的數(shù)量與定子的狹縫數(shù)的組合以永磁鐵的 數(shù)量10與狹縫數(shù)12為基本單位。進(jìn)而，在本發(fā)明的升降機(jī)裝置中，其特征在于，使用了上述的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)。并且，根據(jù)本發(fā)明，轉(zhuǎn)子與定子之間的空隙(gap)中的磁阻抗的周向分布沿著轉(zhuǎn) 子的軸向變化(與扭斜相同原理)，由此能夠降低轉(zhuǎn)矩脈動。另外，配置于轉(zhuǎn)子鐵心的磁鐵粘貼面的多個(gè)永磁鐵在軸向及周向上不錯(cuò)位，因此， 磁鐵粘貼面的切削加工為沿著轉(zhuǎn)子的軸向而呈直線，并且能夠抑制因加工引起的成本上升。根據(jù)本發(fā)明，在抑制了因轉(zhuǎn)子鐵心的加工引起的成本上升的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)及 使用其的升降機(jī)裝置中，還能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)矩脈動的降低。


圖1為表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)的橫剖面圖。圖2為表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)的局部立 體圖。圖3為在本發(fā)明的第一實(shí)施方式中表示轉(zhuǎn)子鐵心和槽的結(jié)構(gòu)的局部立體圖。
圖4為在本發(fā)明的第一實(shí)施方式中從定子側(cè)觀察到的轉(zhuǎn)子鐵心的一部分的展開 圖。圖5為在本發(fā)明第一實(shí)施方式中表示與圖3不同的形狀的槽的結(jié)構(gòu)的局部立體 圖。圖6為在本發(fā)明的第一實(shí)施方式中從定子側(cè)觀察到的圖5的轉(zhuǎn)子鐵心的一部分的 展開圖。圖7為在本發(fā)明的第一實(shí)施方式中表示在將各槽的位置設(shè)置于在轉(zhuǎn)子的周向上 相對于各磁鐵中心的相反側(cè)時(shí)的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)的橫剖面圖。圖8為表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)的橫剖面圖。圖9為表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)的局部立 體圖。圖10為在本發(fā)明的第二實(shí)施方式中表示轉(zhuǎn)子鐵心與突起的結(jié)構(gòu)的局部立體圖。圖11為在本發(fā)明的第二實(shí)施方式中從定子側(cè)觀察到的轉(zhuǎn)子鐵心的一部分的展開 圖。圖12為在本發(fā)明的第二實(shí)施方式中表示在將圖8的各突起的位置設(shè)置于在轉(zhuǎn)子 的周向上相對于各磁鐵中心的相反側(cè)時(shí)的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)的橫剖面圖。圖13為表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)的橫剖面圖。圖14為表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)的局部立 體圖。圖15為在本發(fā)明的第三實(shí)施方式中表示轉(zhuǎn)子鐵心、槽及突起的結(jié)構(gòu)的局部立體 圖。圖16為在本發(fā)明的第三實(shí)施方式中從定子側(cè)觀察到的轉(zhuǎn)子鐵心的一部分的展開 圖。圖17為在本發(fā)明的第三實(shí)施方式中從定子側(cè)觀察到的轉(zhuǎn)子鐵心由電磁銅板形成 時(shí)的轉(zhuǎn)子鐵心的一部分的展開圖。圖18為在本發(fā)明的第三實(shí)施方式中形成轉(zhuǎn)子鐵心的電磁銅板的橫剖面圖(圖 18 (a)表示表面，圖18 (b)表示背面)。圖19為表示本發(fā)明的第四實(shí)施方式的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)的橫剖面圖。圖20為本發(fā)明的第四實(shí)施方式中表示在轉(zhuǎn)子鐵心形成了突起時(shí)的永磁鐵式旋轉(zhuǎn) 電機(jī)的結(jié)構(gòu)的橫剖面圖。圖21為在本發(fā)明的第四實(shí)施方式中表示在轉(zhuǎn)子鐵心形成了槽與突起時(shí)的永磁鐵 式旋轉(zhuǎn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)的橫剖面圖。圖22為在本發(fā)明的第四實(shí)施方式中形成轉(zhuǎn)子鐵心的電磁銅板的橫剖面圖(圖 22 (a)表示表面，圖22 (b)表示背面)。圖23表示本發(fā)明的第五實(shí)施方式的升降機(jī)的卷揚(yáng)機(jī)的結(jié)構(gòu)的縱剖面圖。附圖標(biāo)號說明101永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)102 定子103 轉(zhuǎn)子
104定子鐵心105定子繞組106永磁鐵107轉(zhuǎn)子鐵心108 車由109 空隙111磁軛部(鐵心背承部)112定子突極(齒)113定子狹縫(固定子^ 口 ？卜)(狹縫)114定子突起物121磁鐵粘貼面122 槽123 突起124電磁銅板131卷揚(yáng)機(jī)132 繩輪133制動器134 殼體135 軸136編碼器
具體實(shí)施例方式(第一實(shí)施方式)使用圖1的橫剖面圖，對本發(fā)明的第一實(shí)施方式的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)進(jìn)行說明。在圖1中，永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)101為內(nèi)轉(zhuǎn)型的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其呈同軸狀地具有圓筒 狀的定子102 ；經(jīng)由空隙109對置配置于該定子102的內(nèi)周側(cè)的圓柱狀的轉(zhuǎn)子103。在永磁 鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)101中，定子102產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，且通過定子102與轉(zhuǎn)子103之間的磁相互作 用，而使轉(zhuǎn)子103旋轉(zhuǎn)。本實(shí)施方式示出了內(nèi)轉(zhuǎn)型的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)101，但本發(fā)明也可同樣實(shí)施于外 轉(zhuǎn)型的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)。并且，外轉(zhuǎn)型的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)(參考圖19)與內(nèi)轉(zhuǎn)型同樣 具有定子與轉(zhuǎn)子，但與定子與轉(zhuǎn)子的相對配置相反的是，轉(zhuǎn)子以能夠旋轉(zhuǎn)的方式經(jīng)由空隙 與定子對置配置于該定子的外周側(cè)。定子102具有定子鐵心104，其具有沿徑向設(shè)置的多個(gè)定子突極112 (稱之為“齒 部”)；定子繞組105，其利用形成于相鄰的定子突極112之間的定子狹縫113卷繞而成。并 且，定子突極112沿著磁軛部(稱之為“鐵心背承部)111的內(nèi)周面在周向上以等間隔配置。定子鐵心104具有圓筒狀的磁軛部111 ；從該磁軛部111的內(nèi)周表面向徑向內(nèi)側(cè) 突出且沿著磁軛部111的內(nèi)周面向軸向延伸的多個(gè)定子突極112 ；形成于定子突極112的 前端的周向兩側(cè)的定子突起物114，并且，在相鄰的定子突極112之間形成有定子狹縫113。而且，定子突極112不具有形成于周向兩側(cè)的定子突起114，可將定子狹縫113形成為全開狹縫。而且，定子突極的數(shù)量設(shè)定為作為相數(shù)3的倍數(shù)的12。定子鐵心104通過將由板狀的磁性構(gòu)件(電磁銅板)沖裁形成的多個(gè)板狀的成型 構(gòu)件沿軸向?qū)盈B而形成。通過該層疊結(jié)構(gòu)，降低渦流損失，并減少發(fā)熱。在定子突極112中，經(jīng)由絕緣構(gòu)件(未圖示的線圈架)集中卷繞有定子繞組105 所對應(yīng)的相繞組。該集中卷為相對于定子突極112的四個(gè)側(cè)面進(jìn)行多次卷繞繞組導(dǎo)體的繞 組方式。相繞組的線圈終端部從定子鐵心104的軸向兩端向軸向外側(cè)突出。定子繞組105 可以采用將各相繞組呈Y字狀接線的星形接線方式和呈Δ狀接線的三角形接線方式中的 任一種接線方式。定子鐵心104構(gòu)成定子側(cè)的磁路，定子繞組105通過通電在定子突極112 產(chǎn)生磁通量。轉(zhuǎn)子鐵心107作為旋轉(zhuǎn)側(cè)的磁路發(fā)揮作用，永磁鐵106作為旋轉(zhuǎn)磁極發(fā)揮作 用。轉(zhuǎn)子103具有圓柱狀的轉(zhuǎn)子鐵心107，其在外周部沿著周向，在軸向上形成有等 間隔的多個(gè)磁鐵粘貼面121 ；半圓錐體形狀的多個(gè)永磁鐵106，該多個(gè)永磁鐵被貼設(shè)在磁鐵 粘貼面121上；位于轉(zhuǎn)子鐵心107的內(nèi)周部的軸108。該永磁鐵在周向上以N極與S極交 替貼設(shè)，且其數(shù)量為偶數(shù)即八個(gè)。轉(zhuǎn)子鐵心107由沿軸向?qū)盈B鑄鐵等鑄物或電磁銅板的層疊鐵心(圖17、圖18)而 形成，在轉(zhuǎn)子鐵心107的內(nèi)周側(cè)與軸108結(jié)合。在永磁鐵106中，采用有利于永磁鐵式旋轉(zhuǎn) 電機(jī)的小型化、高效率化的稀土類系磁鐵且將N極與S極的磁極構(gòu)成徑向地配置。另外，永 磁鐵106呈半圓錐體形狀，在轉(zhuǎn)子鐵心107的外周面上利用粘合劑貼設(shè)在轉(zhuǎn)子鐵心107的 磁鐵粘貼面121上。而且，在永磁鐵106中，半圓錐體形狀的圓弧部比轉(zhuǎn)子鐵心107的外周 面稍微更向徑向外側(cè)突出。采用圖2 圖7對本實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子103進(jìn)行詳細(xì)地說明。圖2為表示永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)101的轉(zhuǎn)子103的結(jié)構(gòu)的局部立體圖。圖3為表示 圖2的轉(zhuǎn)子鐵心107和槽122的結(jié)構(gòu)的局部立體圖。圖4為從定子102側(cè)向徑向內(nèi)側(cè)觀察 到的轉(zhuǎn)子鐵心103的局部展開圖。圖5為表示形成了與圖3不同的形狀的槽122a的轉(zhuǎn)子 鐵心107a的結(jié)構(gòu)的局部立體圖。圖6為從定子102側(cè)向徑向內(nèi)側(cè)觀察到的圖5的轉(zhuǎn)子鐵 心103的局部展開圖。圖7為表示在將圖1的槽的位置設(shè)置于在轉(zhuǎn)子的周向上相對于各磁 鐵中心的相反側(cè)時(shí)的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)101的結(jié)構(gòu)的橫剖面圖。在轉(zhuǎn)子103中，在轉(zhuǎn)子鐵心107的磁鐵粘貼面121上沿軸向貼設(shè)有一個(gè)永磁鐵 106，在磁鐵粘貼面121形成有槽122(圖2)。槽122從轉(zhuǎn)子103的軸向眼前向內(nèi)部連續(xù)切 削而成。該槽122隨著向轉(zhuǎn)子103的軸向內(nèi)部進(jìn)展，向轉(zhuǎn)子103的周向錯(cuò)位形成(圖3)。 在圖4中，當(dāng)將槽122的轉(zhuǎn)子周向的寬度設(shè)為Wd、磁鐵粘貼面121的周向的寬度設(shè)為Wpm時(shí)， Wd、Wpm的關(guān)系滿足Wd < Wpm/2............... (1)式(圖 4)。此時(shí)，空隙109中的磁阻在槽122上增大，因此，磁阻的周向分布沿著軸向變化，從 而能夠降低轉(zhuǎn)矩脈動。槽122也有在轉(zhuǎn)子軸向上呈直線切削的方法(圖5)。在這種情況下，槽122由兩 個(gè)槽構(gòu)成，且其各自的周向位置不同。當(dāng)將槽122a的軸向的長度設(shè)為Ld、轉(zhuǎn)子鐵心107的 軸向的長度設(shè)為Lkt時(shí)，Ld、Let的關(guān)系滿足Ld < Let/2............... (2)式(圖 6)。
圖5與圖3相比，轉(zhuǎn)子軸向的磁阻的變化不是平滑，因此，得不到圖3結(jié)構(gòu)的效果。 但是，槽的切削變得容易，所以在制造方面有利。如圖7所示，即使在將各槽122的位置設(shè)置于在轉(zhuǎn)子的周向上相對于各磁鐵的中 心的相反側(cè)的情況下，也可獲得同等的效果。(第二實(shí)施方式)在本發(fā)明的第二實(shí)施方式的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)IOlb中，除了轉(zhuǎn)子103以外，均與 第一實(shí)施方式的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)101相同(圖8)。利用圖9 圖12對本實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子103進(jìn)行詳細(xì)地說明。圖9為表示永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)IOlb的轉(zhuǎn)子103的結(jié)構(gòu)的局部立體圖。圖10為表 示圖9的轉(zhuǎn)子鐵心107與突起123的結(jié)構(gòu)的局部立體圖。圖11為從定子102側(cè)向徑向內(nèi) 側(cè)觀察到的轉(zhuǎn)子103的局部展開圖。圖12為表示在將圖8的各突起的位置設(shè)置于在轉(zhuǎn)子 的周向上相對于各磁鐵中心的相反側(cè)時(shí)的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)IOlb的結(jié)構(gòu)的橫剖面圖。在轉(zhuǎn)子103中，在轉(zhuǎn)子鐵心107的磁鐵粘貼面121上沿軸向貼設(shè)有一個(gè)永磁鐵 106，并使磁性體的突起123與永磁鐵106的轉(zhuǎn)子的周向單側(cè)相鄰(圖9)。突起123在轉(zhuǎn)子 軸向上呈直線延伸(圖10)。在這種情況下，當(dāng)將突起123的軸向的長度設(shè)為LP、轉(zhuǎn)子鐵心 107的軸向的長度設(shè)為Lkt時(shí)，Lp, Let的關(guān)系滿足Lp < Let/2...............(3)式(圖 11)。此時(shí)，在永磁鐵106的端部產(chǎn)生不是朝向定子而是通過突起123返回到轉(zhuǎn)子的磁 通量。因而，磁阻的周向分布沿著軸向變化，從而能夠降低轉(zhuǎn)矩脈動(進(jìn)而，突起123實(shí)現(xiàn) 磁鐵的定位，以防止其向周向的錯(cuò)位)。如圖12所示，即使在將各突起123的位置設(shè)置于在轉(zhuǎn)子的周向上相對于各磁鐵的 中心的相反側(cè)的情況下，也可獲得同等的效果。(第三實(shí)施方式)在本發(fā)明的第三實(shí)施方式的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)IOlc中，除了轉(zhuǎn)子103以外，均與 第一、第二實(shí)施方式的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)IOlUOlb相同(圖13)。利用圖14 圖16對本實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子103進(jìn)行詳細(xì)地說明。圖14為永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)IOlc的轉(zhuǎn)子103的結(jié)構(gòu)的局部立體圖。圖15為表示 圖14的轉(zhuǎn)子鐵心107、槽122及突起123的結(jié)構(gòu)的局部立體圖。圖16為從定子102側(cè)向徑 向內(nèi)側(cè)觀察到的轉(zhuǎn)子103的局部展開圖。在轉(zhuǎn)子103中，在轉(zhuǎn)子鐵心107的磁鐵粘貼面121上沿軸向貼設(shè)有一個(gè)永磁鐵 106，并使槽122與磁鐵粘貼面121相鄰，使突起123與永磁鐵106的轉(zhuǎn)子的周向單側(cè)相鄰 (圖14)。槽122與突起123在轉(zhuǎn)子軸向上呈直線延伸(圖15)。在這種情況下，當(dāng)將槽122 與突起123的軸向的長度設(shè)為Ld、LP，轉(zhuǎn)子鐵心107的軸向的長度設(shè)為Let時(shí)，Ld、LP、Let的 關(guān)系滿足式(2)、⑶(圖16)。此時(shí)，在轉(zhuǎn)子的周向上相對于各磁鐵的中心在與槽122相同的一側(cè)設(shè)置突起123， 由此，空隙109中的磁阻在槽122上增大，使突起123吸引磁鐵端部的磁通量，因此，與第 一、第二實(shí)施方式相比，磁阻的周向分布沿著軸向大幅變化，從而降低轉(zhuǎn)矩脈動。在第一 第三實(shí)施方式的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)101、101b、101c中，旋轉(zhuǎn)鐵心107由 鑄鐵等的鑄物或?qū)盈B鐵心形成。在此，對于第三實(shí)施方式的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)IOlc的轉(zhuǎn)子鐵心107為層疊銅板的情況，采用圖17與與圖18進(jìn)行詳細(xì)地說明。圖17為從定子102側(cè)觀察到的轉(zhuǎn)子鐵心107由電磁銅板124形成時(shí)的轉(zhuǎn)子鐵心 107的一部分的展開圖。圖18為形成圖17的轉(zhuǎn)子鐵心107的電磁銅板124的橫剖面圖，圖 18(a)表示表面，圖18(b)表示背面。槽122與突起123的軸向的長度Ld、LP，轉(zhuǎn)子鐵心107的軸向的長度Lkt的關(guān)系滿 足以下公式。Ld = Lp = Let/2............... (4)式由上式可知，在圖17的I的區(qū)域中沿轉(zhuǎn)子軸向?qū)盈B圖18(a)的電磁銅板，在圖17 的II的區(qū)域沿轉(zhuǎn)子軸向?qū)盈B圖18(b)的電磁銅板。(a)與(b)由于處于表與背的關(guān)系，所 以通過一個(gè)模型的形狀即可制造轉(zhuǎn)子鐵心，從而降低成本。在第一 第三實(shí)施方式中，永磁鐵呈半圓錐體形狀。半圓錐體形狀的永磁鐵具有 使空隙中的磁通量分布更靠近正弦波狀的效果，因此，能夠一定程度上降低轉(zhuǎn)矩脈動。本構(gòu) 思用于降低在所述永磁鐵中無法下降的轉(zhuǎn)矩脈動的次數(shù)，所以更加降低化轉(zhuǎn)矩脈動。(第四實(shí)施方式)圖19為表示本發(fā)明的第四實(shí)施方式的在轉(zhuǎn)子鐵心107形成了槽122時(shí)的永磁鐵 式旋轉(zhuǎn)電機(jī)IOld的結(jié)構(gòu)的橫剖面圖。圖20為表示在轉(zhuǎn)子鐵心107形成了突起123時(shí)的永 磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)IOle的結(jié)構(gòu)的橫剖面圖。圖21為表示在轉(zhuǎn)子鐵心107形成了槽122與突 起123時(shí)的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)IOlf的結(jié)構(gòu)的橫剖面圖。圖22為轉(zhuǎn)子鐵心由電磁銅板形成 時(shí)的電磁銅板124的橫剖面圖。圖22(a)表示表面，圖22(b)表示背面。第四實(shí)施方式的永磁鐵旋轉(zhuǎn)電機(jī)101d、101e、101f的永磁鐵206并不是半圓錐體 形狀，而是長方體形狀。另外，第一、第二、第三實(shí)施方式的永磁鐵旋轉(zhuǎn)電機(jī)101、101b、101c 可適用于內(nèi)轉(zhuǎn)型和外轉(zhuǎn)型中的任一種，但該第四實(shí)施方式的永磁鐵旋轉(zhuǎn)電機(jī)101d、101e、 IOlf被限定為外轉(zhuǎn)型。其原因在于，設(shè)定為外轉(zhuǎn)型，由此定子102與轉(zhuǎn)子103之間的空隙109中的磁通量 密度通過正弦波接近，從而具有降低轉(zhuǎn)矩脈動的效果。并且，專利文獻(xiàn)3中也記載有該原理。另外，長方體形狀的永磁鐵與半圓錐體形狀的永磁體相比，加工數(shù)少，因此成本降 低。另一方面，若長方體形狀的永磁鐵應(yīng)用內(nèi)轉(zhuǎn)型，則轉(zhuǎn)矩脈動上升，因此，本實(shí)施方式限定 于外轉(zhuǎn)型。另外，圖19所示的定子突極112的特征在于，狹縫為在前端部沒有周向的定子突 起物114的全開狹縫。其原因在于，在最大轉(zhuǎn)矩區(qū)域內(nèi)，圖1所示的定子鐵心104的定子突 極112的前端的周向上定子突起物114發(fā)生磁飽和，成為轉(zhuǎn)矩脈動上升的主要原因，因此， 通過設(shè)定為沒有定子突起物114的全開狹縫，則具有在最大轉(zhuǎn)矩區(qū)域內(nèi)防止轉(zhuǎn)矩脈動上升 的效果。另外，永磁鐵106的數(shù)量與定子102的定子狹縫數(shù)113的組合以永磁鐵的數(shù)量10 與定子突極的數(shù)量12為基本單位。在圖19的永磁鐵旋轉(zhuǎn)電機(jī)IOld的轉(zhuǎn)子103中，在轉(zhuǎn)子鐵心107的磁鐵粘貼面121 上沿軸向貼設(shè)有一個(gè)永磁鐵106，在磁鐵粘貼面121上形成有第一實(shí)施方式的槽122。在圖20的永磁鐵旋轉(zhuǎn)電機(jī)IOle的轉(zhuǎn)子103中，在轉(zhuǎn)子鐵心107的磁鐵粘貼面121 上沿軸向貼設(shè)有一個(gè)永磁鐵106，在永磁鐵106的轉(zhuǎn)子的周向單側(cè)形成有第二實(shí)施方式的突起123。在圖21的永磁鐵旋轉(zhuǎn)電機(jī)IOlf的轉(zhuǎn)子103中，在轉(zhuǎn)子鐵心107的磁鐵粘貼面121 上沿軸向貼設(shè)有一個(gè)永磁鐵106，在磁鐵粘貼面121與永磁鐵106的轉(zhuǎn)子的周向單側(cè)上形成 有第三實(shí)施方式的槽122與突起123。在永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)IOlf的轉(zhuǎn)子鐵心107為層疊銅板的情況下，與第三實(shí)施方式 同樣地，在圖17的I的區(qū)域中沿轉(zhuǎn)子軸向?qū)盈B圖22(a)的電磁銅板，在圖17的II的區(qū)域 沿轉(zhuǎn)子軸向?qū)盈B圖22(b)的電磁銅板。(a)與(b)由于處于表與背的關(guān)系，所以通過一個(gè)模 型的形狀即可制造轉(zhuǎn)子鐵心，從而降低成本。在第一 第四實(shí)施方式的永磁鐵旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，對一個(gè)永久磁鐵采取了處理，但為 了降低渦流損失，對于在轉(zhuǎn)子軸向多個(gè)分割的永磁鐵也采取同樣的處理。(第五實(shí)施方式)利用圖23對所述第四實(shí)施方式的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)101 d、101 e、101 f應(yīng)用于升降 機(jī)裝置的情況下的卷揚(yáng)機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。在圖23中，卷揚(yáng)機(jī)131具有永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)；將永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)產(chǎn)生的動 力傳遞給繩索的繩輪132 ；向轉(zhuǎn)子103施加制動力的制動器133 ；支承軸108的軸承135 ；支 承上述構(gòu)件的殼體134，并且，永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)與繩輪132 —體化構(gòu)成。而且，如上所述， 永磁鐵旋轉(zhuǎn)電機(jī)具有定子102、轉(zhuǎn)子103、軸108及編碼器136。另外，制動器133能夠?qū)Υ?徑的轉(zhuǎn)子103進(jìn)行制動，因此，能夠比制動軸108的內(nèi)轉(zhuǎn)型施加更強(qiáng)的制動力。通過將本實(shí)施方式的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)應(yīng)用于升降機(jī)裝置的卷揚(yáng)機(jī)中，能夠在從 額定轉(zhuǎn)矩時(shí)到最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的寬幅區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)低轉(zhuǎn)矩脈動(在P-P下為左右)，并有利于 傳遞給轎廂的振動、升降機(jī)機(jī)構(gòu)的噪音的降低。進(jìn)而，配置在轉(zhuǎn)子鐵心107的磁鐵粘貼面 121的多個(gè)永磁鐵106在軸向及周向上不錯(cuò)位配置，因此，能夠使磁鐵粘貼面121的切削加 工沿著轉(zhuǎn)子103的軸向呈直線，從而有利于成本降低。工業(yè)方面可利用性本發(fā)明為能夠適用于對低轉(zhuǎn)矩脈動有要求的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)，進(jìn)而能夠適用于 使用其的升降機(jī)裝置等應(yīng)用設(shè)備。
1權(quán)利要求
一種永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其具有定子和轉(zhuǎn)子，所述定子具有定子鐵心和定子繞組，該定子鐵心沿徑向突出有多個(gè)定子突極，該定子繞組被收容于狹縫中，該狹縫形成在相鄰的所述定子突極之間，所述轉(zhuǎn)子具有轉(zhuǎn)子鐵心和多個(gè)永磁鐵，該多個(gè)永磁鐵沿所述旋轉(zhuǎn)鐵心的周向以等間隔配置于轉(zhuǎn)子表面，所述永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)的特征在于，所述永磁鐵配置成與所述轉(zhuǎn)子的軸向平行，且所述轉(zhuǎn)子與所述定子之間的空隙中的磁阻的周向分布沿著所述轉(zhuǎn)子的軸向變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，在所述旋轉(zhuǎn)鐵心的所述永磁鐵的粘貼面沿所述轉(zhuǎn)子的徑向形成通過對轉(zhuǎn)子鐵心進(jìn)行 切削而形成的槽，且所述轉(zhuǎn)子與所述定子之間的空隙中的磁阻的周向分布沿著所述轉(zhuǎn)子的 軸向變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，在所述轉(zhuǎn)子的周向上相鄰的所述永磁鐵之間的所述轉(zhuǎn)子鐵心上沿所述轉(zhuǎn)子的徑向形 成磁性體的突起，從而使所述轉(zhuǎn)子與所述定子之間的空隙中的磁阻的周向分布沿著轉(zhuǎn)子的 軸向變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，在所述轉(zhuǎn)子的周向上相鄰的所述永磁鐵之間的所述轉(zhuǎn)子鐵心上沿所述轉(zhuǎn)子的徑向形 成通過對該轉(zhuǎn)子鐵心進(jìn)行切削而形成的槽，從而使所述轉(zhuǎn)子與所述定子之間的空隙中的磁 阻的周向分布沿著轉(zhuǎn)子的軸向變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于， 所述槽相對于所述轉(zhuǎn)子的軸向傾斜形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，所述槽具有相對于所述轉(zhuǎn)子的軸向平行且形成為比所述轉(zhuǎn)子的軸長短的兩個(gè)槽，各槽 的周向位置不同。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于， 所述突起相對于所述轉(zhuǎn)子的軸向傾斜形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，所述突起由相對于所述轉(zhuǎn)子的軸向平行且形成為比所述轉(zhuǎn)子的軸長短的兩個(gè)突起構(gòu) 成，各突起的周向位置不同。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于， 其為組合了權(quán)利要求2 4中所述的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)而成的電機(jī)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于， 其為組合了權(quán)利要求5 8中所述的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)而成的電機(jī)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1 10中任一項(xiàng)所述的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于， 所述永磁鐵為半圓錐體形狀。
12.根據(jù)權(quán)利要求1 10中任一項(xiàng)所述的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于， 所述永磁鐵呈長方體形狀，所述永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)為所述轉(zhuǎn)子配置于所述定子的外周部的外轉(zhuǎn)型，所述狹縫為沒有所述定子的突極的前端部、定子的周向的突起物的全開狹縫， 所述永磁鐵的數(shù)量與所述定子的狹縫數(shù)的組合以所述永磁鐵的數(shù)量10與所述狹縫數(shù) 12為基本單位。
13. 一種升降機(jī)裝置，其特征在于，其使用權(quán)利要求1 12中任一項(xiàng)所述的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)及使用其的升降機(jī)裝置，該永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)能夠抑制因轉(zhuǎn)子鐵心的加工引起的成本上升，并且能夠降低轉(zhuǎn)矩脈動。為了解決所述問題，在本發(fā)明的永磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，具有定子和轉(zhuǎn)子，所述定子具有定子鐵心和定子繞組，該定子鐵心沿徑向突出有多個(gè)定子突極，該定子繞組被收容于狹縫中，該狹縫形成在相鄰的所述定子突極之間，所述轉(zhuǎn)子具有轉(zhuǎn)子鐵心和多個(gè)永磁鐵，該多個(gè)永磁鐵沿所述旋轉(zhuǎn)鐵心的周向以等間隔配置于轉(zhuǎn)子表面，其特征在于，永磁鐵配置成與轉(zhuǎn)子的軸向平行，且轉(zhuǎn)子與定子之間的空隙(間隙)中的磁阻的周向分布沿著轉(zhuǎn)子的軸向變化。
文檔編號H02K21/12GK101938204SQ201010118008
公開日2011年1月5日 申請日期2010年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月30日
發(fā)明者二瓶秀樹, 北村正司, 北村英樹, 角川滋 申請人:株式會社日立制作所