[发明专利]永磁式同步电机

说明书

技术领域

本发明涉及永磁式同步电机，尤其涉及转子铁心形状适用余弦函数的倒数的电机。

背景技术

现有的永磁式同步电机的转子的铁心外形基本为圆形形状，其外周部具有等间隔形成了的突起即凸极部。但是，在具有这样的转子铁心的电机中，由于反电动势波形的紊乱引起的转矩波动较大。最近，在反电动势波形为正弦波的情况下，由其引起的转矩波动理论上不会发生，另外，为了使反电动势波形为正弦波，而使定子的内周面和转子铁心的外周面之间的空隙满足余弦函数的倒数(B/cos(Cθ)；B、C是常数)是有效的，这一结论已渐渐为人所知。例如，日本特开2001-346368号公报以及日本特开2002-165394号公报公开了一种对于具有凸极部的转子铁心使用余弦函数的倒数规定空隙的永磁式内置型电机。

转子铁心具有凸极部时，在该凸极部上，由于转子和定子的空隙变小，所以可得到高磁力，成为高效电机，但却存在转矩波动容易变大的缺陷。因此，在例如日本特开平6-14509号公报中公开了一种不在转子铁心设置凸极部而将余弦函数的倒数用在转子铁心的外形上，着眼于减低转矩波动的电机。

图4是表示如日本特开平6-14509号公报所示的转子铁心不具有凸极部的情况下的转子铁心的剖面形状的图。该图所示的永磁式同步电机100具有：未图示的具备电枢线圈的定子112(仅概要图示内周面)；以及在与定子112之间具有空隙G并构成为可随旋转轴116旋转的转子114。转子114具有与旋转轴116连接的转子铁心118和以等间隔固定在转子铁心118的周向上的多个永磁铁120。再有，图示例子的转子铁心118是8极(极对数为4)的转子铁心，因此，8个永磁铁以机械角为45度的间隔配置。旋转轴116和转子铁心118的结合是通过结合配置在层叠的转子铁心118的两端部的未图示的端板和旋转轴116，再结合端板和杆122而实现的。

转子铁心118的外形形状如上所述利用余弦函数的倒数而规定。但是，在如图4的E部所示的永磁铁的附近，从磁铁的支撑性的观点出发，转子铁心118的外形利用适当的圆角处理(例如R＝0.9mm)作成终端，因此在永磁铁附近，转子铁心的外形形状不是按照余弦函数的倒数的形状。因此，反电动势波形和正弦波的差别变大，转矩波动无法做到足够低的数值。

发明内容

因此，本发明鉴于在永磁铁附近的转子铁心形状的重要性，其目的在于提供一种通过使感应电压波形比现有技术的接近于正弦波，而降低转矩波动的永磁式同步电机。

为达到上述目的，本发明提供一种永磁式同步电机，具有定子以及转子，该转子具有通过适用余弦函数的倒数来限定外形的转子铁心及以等间隔配置在该转子铁心的周向上的多个永磁铁，其特征在于，上述余弦函数的倒数适用于上述转子铁心外形的范围是电角为160度以上的范围。

优选上述余弦函数的倒数适用于上述转子铁心外形的范围扩及到具有空隙为上述转子和上述定子之间的空隙的最小值的4倍以上的角度位置。

优选在以上述转子的旋转中心为原点且以磁极中心为0度的极坐标系中，关于上述转子的外周部和上述旋转中心的R坐标及θ坐标，关系式R＝A-B/cos(Cθ)成立，其中：A、B及C是常数。

优选在以上述转子的旋转中心为原点，以磁极的中心轴为X轴，且以与该X轴正交的轴作为Y轴的直角坐标系中，关于上述转子的外周部的X坐标及Y坐标，关系式X＝A′-B′/cos(C′Y)成立，其中：A′、B′及C′是常数。

附图说明

通过参照附图说明以下优选实施方式，可更进一步明确本发明的上述或其他目的、特征及优点。

图1是表示涉及本发明的第一实施方式的永磁式同步电机的剖面结构的图。

图2是比较表示本发明及现有的电机的转矩波动的图。

图3是表示涉及本发明的第二实施方式的永磁式同步电机的转子铁心的剖面结构的图；

图4是表示现有的永磁式同步电机的剖面结构的图。

具体实施方式