CN104937815A - 永磁体式旋转电机 - Google Patents

Abstract

一种永磁体式旋转电机，其具备：定子(20)，其在形成于定子铁芯(2)的多个齿(2a)上卷绕有定子绕组(3)；以及转子(30)，其在形成于转子铁芯(4)的周向上的多个磁极之间埋设有永磁体(5)，并与轴(6)一体地旋转，在该永磁体式旋转电机中，转子铁芯(4)在磁极的外周部与永磁体(5)的侧面之间具有导磁率比转子铁芯(4)的材料低的低导磁率区域(4a、4b)，低导磁率区域(4a、4b)相对于各磁极的几何学中心非对称地设置，各磁极的磁性中心相对于几何学中心向一方进行了位移，通过将转子铁芯(4)的正反面翻转配置，从而构成为低导磁率区域(4a、4b)相对于永磁体(5)在周向上的相对位置不同。

Description

永磁体式旋转电机

技术领域

本发明涉及一种在转子铁芯的内部埋入有永磁体的埋入磁体型(IPM)的永磁体式旋转电机。

背景技术

在工业用电动机或车载用电动机等旋转电机中，要求高扭矩化、低齿槽(cogging)化、较大的运转范围等。作为应对这些要求的技术，例如公开了一种旋转电机的转子，其中，在外周附近埋设有永磁体的转子铁芯中，在与永磁体相比的外周侧，根据轴向的位置不同，在周向的不同位置处形成有气隙孔。通过在周向的不同位置处配置气隙孔，从而使彼此的齿槽扭矩相互抵消而抑制齿槽扭矩(例如，参照专利文献1)。

另外，公开了一种旋转电机，其具有转子铁芯，该转子铁芯形成有在周向上对称的永磁体***孔，在该***孔的两端部侧形成有在周向上相互不对称的开口部，在该旋转电机中，将多个转子铁芯交替反转后在轴向上一体地进行安装而构成一个转子铁芯(例如，参照专利文献2)。

专利文献1：日本特开2005－176424号公报(第5页，图5－图6)

专利文献2：日本特开2000－134841号公报(第3－4页，图2－图4)

发明内容

在上述专利文献1所示的现有结构中，在转子铁芯部设置气隙孔而实现了齿槽扭矩的减小，但利用设置于转子表面附近的气隙孔针对由q轴磁通形成的q轴电感的减小效果较小，存在如下问题，即，与表面磁通型构造的SPM电动机相比电感较大，由于电源电压的限制而使运转范围减小。

同样地，在专利文献2所示的结构中，通过在轴向上使永磁体***孔的两端部的形状进行变更，从而实现齿槽扭矩、扭矩脉动的减小，但由于基本上无法实现由q轴磁通形成的q轴电感的减小，所以特别是在与SPM电动机相比电感较大的IPM电动机的情况下，仍然具有运转范围减小的问题。

本发明就是为了解决上述问题而提出的，其目的在于特别得到一种永磁体式旋转电机，该永磁体式旋转电机在减小q轴电感的同时，使齿槽扭矩和扭矩脉动均减小。

本发明所涉及的永磁体式旋转电机具备：定子，其在形成于定子铁芯的多个齿部上卷绕有定子绕组；以及转子，其在形成于转子铁芯的周向上的多个磁极之间埋设有永磁体，该转子与轴一体地旋转，在该永磁体式旋转电机中，转子铁芯在磁极的外周部与永磁体的侧面之间具有导磁率比转子铁芯的材料低的低导磁率区域，低导磁率区域相对于各磁极的周向的几何学中心非对称地设置，各磁极的磁性中心相对于几何学中心向一方位移，通过将转子铁芯的正反面翻转配置，从而构成为低导磁率区域相对于永磁体在周向上的相对位置不同。

发明的效果

根据本发明的永磁体式旋转电机，转子铁芯在磁极的外周部与永磁体的侧面之间具有导磁率比转子铁芯的材料低的低导磁率区域，低导磁率区域相对于各磁极的周向的几何学中心非对称地设置，各磁极的磁性中心向一方位移，通过将转子铁芯的正反面翻转配置，从而构成为低导磁率区域相对于永磁体在周向上的相对位置不同，因而通过设置低导磁率区域，从而能够减小q轴电感，能够抑制由于电源电压的限制而使运转范围减小的问题。另外，通过构成为低导磁率区域在周向上的相对位置不同，从而使齿槽扭矩、扭矩脉动的相位发生偏移，由此得到与使永磁体偏斜的情况相同的效果，能够减小齿槽扭矩以及扭矩脉动。

附图说明

图1是本发明的实施方式1中的永磁体式旋转电机的与轴向垂直的剖视图。

图2是图1的永磁体式旋转电机的转子的与轴向垂直的剖视图。

图3是构成图2的转子的铁芯I和铁芯II的剖视图。

图4是将图3的铁芯I和铁芯II在轴向上进行了组合的图。

图5是作为对比例表示的、永磁体式旋转电机的转子的与轴向垂直的剖视图。

图6是使用了图3及图5的转子铁芯的情况下的齿槽扭矩的波形图。

图7是本发明的实施方式1中的永磁体式旋转电机的、对其他例子进行表示的转子的铁芯I和铁芯II的剖视图。

图8是将图7的铁芯I和铁芯II在轴向上进行了组合的图。

图9是本发明的实施方式1中的永磁体式旋转电机的、对另一其他例子进行表示的转子的与轴向垂直的剖视图。

图10是在实施方式1中，使构成转子铁芯的低导磁率区域的空隙的条数进行了变化的情况下的转子的剖视图。

图11是表示图10所示的转子的、低导磁率区域的空隙的条数与高次谐波的大小之间的关系的图。

图12是本发明的实施方式2中的永磁体式旋转电机的转子的与轴向垂直的剖视图。

图13是表示在图12所示的转子铁芯的直至径向深度L为止的区间，设置低导磁率区域的深度与电感的减小率之间的关系的图。

图14是表示根据图13求出的、电感减小率的差量与设置低导磁率区域的深度之间的关系的图。

图15是本发明的实施方式3中的永磁体式旋转电机的转子的与轴向垂直的部分剖视图。

图16是说明本发明的实施方式4中的永磁体式旋转电机的转子的、扭矩脉动与使磁极中心进行位移的角度之间的关系的图。

图17是说明使实施方式4中的永磁体式旋转电机的转子的轴向长度进行了变化的情况的说明图。

图18是表示在图17的各转子中，扭矩脉动的6f成分与使磁极中心进行位移的角度之间的关系的图。

图19是将本发明的实施方式5中的永磁体式旋转电机的转子的铁芯I和铁芯II在轴向上进行了组合的图。

具体实施方式

实施方式1

图1是本发明的实施方式1所涉及的永磁体式旋转电机的与旋转轴的轴向垂直的剖视图，图2是从图1中仅取出转子部而得到的转子的剖视图。在图1、图2中，作为一个例子，示出定子的齿数为12，转子的磁极数为10的情况下的旋转电机。

首先，根据图1，从永磁体式旋转电机的整体结构的概要进行说明。永磁体式旋转电机10具备：定子20，其保持在壳体1的内壁上；以及转子30，其隔开微小间隙而配置在定子20的内侧。

定子20具有：定子铁芯2，其是对圆环状的薄板电磁钢板进行层叠而形成的；以及定子绕组3，其隔着绝缘体卷绕在形成于定子铁芯2的内周侧的12个齿部2a上。

另一方面，转子30具有：转子铁芯4，其具有10个磁极；10个永磁体5，其埋设在转子铁芯4的磁极之间；以及轴6，其固定在转子铁芯4的中心，两端侧由设置在壳体1的支架上的轴承(未图示)支撑而能够旋转。从图1的方向观察，永磁体5使呈矩形形状的截面的长度方向朝向径向，从转子铁芯4的中心侧朝向外周侧以放射状、且在周向上均等地进行配置。

另外，在转子铁芯4中具有低导磁率区域4a、4b，其是与构成转子铁芯4的材料自身的导磁率相比导磁率较低的区域，其详细情况在后面进行记述。

通过在定子绕组3中通电而形成旋转磁场，从而使转子30以轴6为中心进行旋转。

根据图2，对转子30的结构更详细地进行说明。

转子铁芯4由薄板的电磁钢板在转子30的轴向上层叠多片而构成。

永磁体5在转子铁芯4的轴向的大体整个长度上埋入，磁化方向如图所示。为了在转子30旋转时不使永磁体5由于离心力而从转子铁芯4飞出，在转子铁芯4的外周侧设置有与永磁体5卡止的爪部4c。虽然在图2中未显示，但也可以在爪部4c与永磁体5之间夹持非磁体。该非磁体仅设置在永磁体5的转子外周侧，兼具有使从爪部4c向永磁体5施加的应力分散的作用。另外，也可以利用粘接材料等将永磁体5和转子铁芯4紧固而增加强度。

此外，转子铁芯4在图中设为将单独形成有各磁极的转子铁芯与永磁体5相组合的结构，但也可以对在圆盘状的电磁钢板上冲裁出永磁体***口和轴***口的电磁钢板进行层叠而构成。

作为本发明的特征部，在转子铁芯4中，在转子铁芯4的外周部附近，相对于转子铁芯4的磁极的1个极，在周向上非对称地设置有低导磁率区域4a以及4b。

针对1极进行说明，在图2的方向上观察，如果将对设为扇形的磁极的外周的周向长度的中心与轴6的中心进行连结的半径方向的中心线，即，磁极的几何学中心线设为A，将磁极的磁性中心线设为B，则相对于中心线A非对称地设置有低导磁率区域4a和低导磁率区域4b，以使得B相对于A偏移规定的角度θ。由此，通过磁极部的磁通的中心即磁性中心(以下适当地简称为磁极中心)相对于中心线A变得非对称。即，通过非对称地设置低导磁率区域4a以及4b，从而使磁极中心相对于几何学中心向周向的一方进行了位移。

例如如图2所示，低导磁率区域4a、4b由设为圆弧状的多个较细的空隙形成。在图中的情况下，通过改变圆弧状的长度，从而设为非对称。

此外，使该非对称的低导磁率区域4a、4b的位移的方向在转子30的轴向的中途发生反转，以使得该非对称的低导磁率区域4a、4b的位移的方向根据转子30的轴向的位置不同而相反。根据图3及图4对此进行说明。图3是在轴向上观察转子铁芯4的剖视图，图4是从与轴向正交的方向观察到的转子铁芯4的俯视图。在图4中，省略了永磁体5的图示。

在图3中，(a)的铁芯I与图2中看到的转子铁芯4的形状相同，(b)的铁芯II与铁芯I相比，是低导磁率区域4a和低导磁率区域4b在周向上相反的铁芯。即，在(a)和(b)中，低导磁率区域4a、4b相对于永磁体5的相对位置在周向上不同。实际上，铁芯II与将铁芯I的正反面翻转而得到的铁芯相同。

即，在制作该转子的情况下，铁芯I和铁芯II使用相同的模具制作，例如，如果将(a)中看到的面作为表面，则由多个电磁钢板构成的铁芯I是将表面朝上进行重合而制作的，铁芯II是将背面朝上进行重合而制作的。因此，使用相同的模具即可，因此能够将制作成本抑制得较低。

将图3所示的各铁芯I、铁芯II分别层叠为相同高度而得到的块体，如图4所示，使转子30的轴向的一半为铁芯I的块体，使剩余的一半为铁芯II的块体，将这两个块体进行组合而构成整体。

在此，在如图2所示，在相对于铁芯的几何学中心线A而将磁极的磁性中心线设为B的情况下，如果在图3中将线B与铁芯外周部的交点在铁芯I中设为点C，在铁芯II中设为点D，则如图4所示，在轴向上点C与点D发生偏移，此外，构成为点C在铁芯I的区域中在轴向上为连续且相同的位置，同样地，点D在铁芯II的区域中在轴向上为连续且相同的位置。

图5是表示用于说明本发明的作用效果的对比例的永磁体式旋转电机的转子的剖视图。与图2同样地，转子的磁极数为10，相对于转子铁芯4的1个极，对称地设置有低导磁率区域4d。即，磁极的几何学中心与磁性中心相同。

在将转子铁芯4的磁通轴设为d轴，将在电角度上与d轴正交的轴设为q轴的情况下，在图5的双点划线的部分处代表性地进行记载有q轴磁通。如图所示，通过在转子铁芯4中设置低导磁率区域4d，从而能够阻断该q轴磁通的流动，使q轴电感降低。关于这一点，在如本发明的图3中记载的铁芯I、铁芯II所示，相对于转子铁芯的1个极非对称地设置有低导磁率区域4a、4b的情况下也是同样的，能够减小q轴的电感。

下面，根据图6对本发明的作用效果进行说明。

图6是表示在如图1所示将定子20的齿数设为12，使图5的对比例的转子、和将图3的铁芯I及铁芯II组合得到的图4所示的本发明的转子30分别旋转的情况下产生的齿槽扭矩的波形图。

与如图5所示相对于1个极对称地设置有低导磁率区域4d的转子的齿槽扭矩波形(用细实线表示)相对地，在本发明的转子30中，在铁芯I和铁芯II的部分处产生的齿槽扭矩波形相对于图5的转子的波形，相位发生偏移。即，在铁芯I中成为由虚线所示的波形，在铁芯II中成为由点线所示的波形。其结果，在如图4所示将铁芯I和铁芯II在轴向上组合而得到的本发明的转子30中，两个波形进行合成而成为图中由粗实线所示的波形，可以看出，与图5的转子相比，齿槽扭矩减小。

另外，如前面说明所示，在转子铁芯4中设置有低导磁率区域4a、4b，因而能够减小q轴的电感，因此能够抑制由于电源电压的限制而使运转范围减小的问题，例如，能够扩大以固定扭矩能够运转的转速区域。

此外，在图1中，将定子的齿部设为12个，将转子的磁极数设为10个极，但定子的齿数和转子的磁极数并不限定于图1，其他齿数和磁极数的组合的旋转电机也能够取得相同的效果。

另外，以在转子铁芯中设置的低导磁率区域是由多个圆弧状的空隙构成的进行了说明，但低导磁率区域也可以例如在厚度方向上变形而使磁性变差，其形状也没有特别的规定。但是，能够最有效地减小电感的低导磁率区域是利用多个空隙在磁极的外周部与永磁体的侧面之间以圆弧状形成的。

在以上说明的转子中，通过将低导磁率区域4a及4b这两个区域相对于磁极的几何学中心线A非对称地进行设置，从而使磁极的磁性中心相对于几何学中心向一方进行了位移，下面，对其变形例进行说明。

图7是永磁体式旋转电机的对其他例子进行表示的转子的铁芯I和铁芯II的与轴向垂直的剖视图，图8是将图7的铁芯I和铁芯II在轴向上进行了组合的图。与图3的不同点在于，在转子铁芯4的外周部附近，相对于转子铁芯4的1个极，仅在周向的单侧设置有低导磁率区域4e。

如图7所示，在转子铁芯4的磁极的外周部、与配置于磁极两侧的永磁体5中的单侧的永磁体5的侧面之间，设置有低导磁率区域4e。相对于(a)的铁芯I，在(b)的铁芯II中，低导磁率区域4e与铁芯I相比形成于周向的相反侧。实际上，铁芯II与将铁芯I的正反面翻转而得到的铁芯相同，因而只要利用相同的模具通过冲裁加工进行制作即可。

如图8所示，在转子铁芯4的轴向的一半的位置处对图7所示的铁芯I和铁芯II的块体进行组合而构成为一体。

通过这种结构，也能够得到与图3相同的作用效果。如果在转子铁芯4中低导磁率区域较多，则转子铁芯4的强度变弱，但通过仅在单侧设置低导磁率区域4e，从而使转子铁芯4整体的强度与图3的情况相比变高，因此能够提高转子的转速。

图9是对另一其他变形例进行表示的永磁体式旋转电机的转子的与轴向垂直的剖视图。在以上说明中，永磁体5以放射状进行配置，但在该例中，在转子铁芯4的每1个极中设置有2个永磁体5，2个永磁体5配置为从转子铁芯4的中心侧朝向外周侧以V字形伸展。永磁体5的磁化方向在图中如N、S所示。

与图2的情况相同，如果将对设为扇形的磁极的外周的周向中心与轴6的中心进行连结的半径方向的中心线，即，磁极的几何学中心线设为A，将磁极的磁性中心线设为B，则相对于中心线A非对称地设置有低导磁率区域4a和低导磁率区域4b，以使得B相对于A偏移规定的角度θ，使磁极中心进行了位移。另外，相对于转子的轴向，与图4相同地，在轴向的中途使位移方向发生了反转。

图9所示的结构的永磁体式旋转电机也能够得到与上述相同的作用效果。另外，该图9所示的结构的永磁体式旋转电机也能够适用于除了实施方式1以外的以下说明的各实施方式。

下面，对由较细的空隙构成低导磁率区域的情况下的空隙的数量进行描述。例如，在低导磁率区域中，能够改变空隙的长度、或增加空隙的条数、或者改变空隙的面积而对区域进行变更。其中，如以下说明所示，已知改变多个空隙的条数对于抑制高次谐波也是有效的。

图10是与图2相同的永磁体式旋转电机的转子的剖视图，但作为一个例子，将非对称地形成的一个低导磁率区域4f的空隙条数设为4条，将另一个低导磁率区域4g的空隙条数设为2条。另外，图11是表示在图10中的转子中，设为转子向逆时针方向旋转，对旋转方向的滞后侧的低导磁率区域4f的条数进行了变更的情况下的高次谐波的大小的图。将低导磁率区域4f为4条时的高次谐波设为1。

根据图11可知，如果将构成低导磁率区域4f的空隙的条数从4条进一步增加，则能够进一步减小高次谐波。通过减小高次谐波，从而能够减小扭矩脉动和铁损。因此，增加条数对于应对高次谐波是有效的，但如果过多地增加条数，则在加工或强度方面会出现问题，因而可以考虑旋转电机的大小、容量、使用条件等来决定条数。

如上述所示，根据实施方式1的永磁体式旋转电机，其具备：定子，其在形成于定子铁芯的多个齿部上卷绕有定子绕组；以及转子，其在形成于转子铁芯的周向上的多个磁极之间埋设有永磁体，该转子与轴一体地旋转，在该永磁体式旋转电机中，转子铁芯在磁极的外周部与永磁体的侧面之间具有导磁率比转子铁芯的材料低的低导磁率区域，低导磁率区域相对于各磁极的周向的几何学中心非对称地设置，各磁极的磁性中心相对于几何学中心向一方进行了位移，通过将转子铁芯的正反面翻转配置，从而构成为低导磁率区域相对于永磁体在周向上的相对位置不同，因而在通常与表面磁体构造的SPM旋转电机相比电感较大的埋入磁体构造的IPM旋转电机中，通过设置低导磁率区域，从而能够减小q轴电感，能够抑制由于电源电压的限制而使运转范围减小的问题。另外，通过构成为低导磁率区域在周向上的相对位置不同，从而使齿槽扭矩、扭矩脉动的相位发生偏移，由此得到与使永磁体偏斜的情况相同的效果，能够减小齿槽扭矩以及扭矩脉动。

另外，从转子铁芯的中心侧朝向外周侧以放射状配置有永磁体，因而在IPM旋转电机中有效地设置低导磁率区域，q轴电感的减小效果较大。

另外，在转子铁芯的磁极的每1个极中分别设置有2个永磁体，2个永磁体配置为从转子铁芯的中心侧朝向外周侧以V字形伸展，因而在将永磁体配置为V字形的IPM旋转电机中，也能够得到与上述相同的效果。

另外，低导磁率区域由多个较细的空隙构成，该多个较细的空隙形成于转子铁芯的磁极的外周部、与配置在磁极的两侧的永磁体的各侧面之间，低导磁率区域构成为相对于磁极的几何学中心，左右的空隙的个数或长度不同，因而在制作转子铁芯时能够利用模具容易且有效地形成低导磁率区域，另外，能够减小由转子铁芯的表面产生的磁通波形的高次谐波，能够进一步减小齿槽扭矩和扭矩脉动。

此外，低导磁率区域由多个空隙构成，该多个空隙在转子铁芯的磁极的外周部、与配置于磁极两侧的永磁体中的单侧的永磁体的侧面之间形成，因而与在两侧进行设置的情况相比，转子的刚性增强，因此能够提高转速。

实施方式2

图12是实施方式2所涉及的永磁体式旋转电机的转子的剖视图。永磁体式旋转电机的整体的剖面形状与实施方式1的图1相同，因而省略图示以及说明。图13是表示本实施方式中的、设置低导磁率区域的深度与电感减小率之间的关系的图，图14是表示电感减小率的差量与设置低导磁率区域的深度之间的关系的图。本实施方式涉及在转子铁芯4中设置的低导磁率区域的范围。

在图12中，将从转子铁芯4的外周面起朝向中心侧、直至配置轴为止的深度设为L。

图13表示在从转子铁芯4的外周面起深度为L的范围中，设置低导磁率区域4a、4b的深度与电感的减小率之间的关系。在此，L＝0是完全不设置低导磁率区域4a、4b的情况。

另外，图14是以图13为基础，对电感减小率的差量和设置低导磁率区域的深度进行图示的图。

根据图13可知，在转子铁芯4中，从外周面起朝向轴侧，低导磁率区域变得越深，电感的减小率越低，但由于具有减小效果，因而将低导磁率区域设置得越深，能够进一步减小电感。但是，如果将低导磁率区域设置得越深，则导致转子铁芯4的强度越低。因此，需要能够更有效地减小电感，而不超出需要地加深低导磁率区域。

根据图14，如果观察电感减小率的差量与设置低导磁率区域的深度之间的关系，则能够最有效地减小电感的位置是深度为1/4L左右的位置。另外，与将低导磁率区域设置在外周侧附近的情况具有相同的减小率的差量的位置是深度为1/2左右的位置。

根据上述可知，将设置低导磁率区域的深度设为深度L的1/2以内是有效的，该深度L是从转子外周面起朝向中心侧，直至配置轴为止的深度。

如上述所示，根据实施方式2的永磁体式旋转电机，在将从定子铁芯的外周侧至轴的表面为止的深度设为L时，将低导磁率区域设置在与外周侧相距1/2L的区间，因而能够抑制转子铁芯的强度降低，并且有效地设置低导磁率区域，得到与实施方式1相同的效果。

实施方式3

图15是实施方式3所涉及的永磁体式旋转电机的转子的部分剖视图。转子的整体形状与实施方式1的图2相同，因而省略图示及说明。在本实施方式中，对低导磁率区域的形成位置更详细地进行规定。

如图15所示，在与轴向垂直的剖面上观察，将从转子铁芯4的外周面至与该外周面接近的低导磁率区域4a、4b(下面用4a代表)的端部为止的距离设为a，将从永磁体5的侧面(矩形剖面的长度方向)至与该侧面接近的低导磁率区域4a的端部为止的距离设为b。

长度a较短能够使低导磁率区域4a较长，具有进一步减小q轴电感的效果。但是，在利用模具制作转子铁芯4的情况下，通常对电磁钢板进行冲裁而制作，因而需要确保在对该电磁钢板进行冲裁时不发生变形的长度。

如果考虑上述变形，则可知，在例如利用厚度为0.35mm的一般的电磁钢板制作转子铁芯4的情况下，根据模具的制作方法、精度不同，可以在0.2mm～0.7mm之间制作长度a。

另一方面，从永磁体5的侧面至低导磁率区域4a为止的长度b成为永磁体5与转子铁芯4相接的面，在转子30旋转的情况下，受到来自永磁体5的力。另外，爪部4c对永磁体5由于离心力而飞散进行抑制，对爪部4c施加较大的力。因此，在长度b较短的情况下，转子30的强度有可能降低，因此需要以电感的减小效果不受损的程度，确保长度b较长。

考虑上述事项后可知，通过将a设为上述尺寸的范围，将长度a与长度b的关系设为a＜b，从而能够得到在保持转子的所需强度的同时减小电感的构造。另外，经过验证，如果将b最大设为小于或等于3mm左右，则基本上电感的减小效果不会受损。

在转子强度降低的情况下，永磁体有可能由于离心力而飞散，因而难以提高转子的转速。但是，通过采用实施方式3的构造，从而能够提高转子的转速而不降低转子的强度。

如上述所示，根据实施方式3的永磁体式旋转电机，在将从转子铁芯的磁极的外周面至与该外周面接近的低导磁率区域的端部为止的距离设为a，将从永磁体的侧面至与该侧面接近的低导磁率区域的端部为止的距离设为b时，将a设为0.2～0.7mm的范围，将b设为大于a且小于或等于3mm，因而在与实施方式1相同的效果的基础上，还能够抑制由于设置低导磁率区域而造成的转子刚性的降低，提高转速。

另外，在电动机旋转时，由于槽的磁导(permeance)的变化而在转子表面产生铁损，因此为了减小该铁损，减少漏磁通而提高输出，并且保持强度，优选将a的部分设为最小的a＝0.2mm，考虑冲压机的冲裁，将b的部分设为与板厚相同的b＝0.35mm左右。

实施方式4

图16是说明实施方式4所涉及的永磁体式旋转电机对扭矩脉动的6f成分和12f成分的减小效果的图。旋转电机的整体结构与图1相同，转子的剖视图与图2、图7、图9、图10等相同，因而省略图示及说明。本实施方式涉及设置低导磁率区域而使磁极的磁性中心进行位移的电角度。

图16的扭矩脉动的曲线图中示出了不存在轴向的磁通的漏磁等理想状态下的情况。另外，将未使磁极的磁性中心进行位移的状态下的扭矩脉动的6f成分和12f成分的大小设为1。此外，将电气的1个周期设为f。

如果将定子的槽数(＝齿数)设为Z个(Z为自然数)，将相数设为m，将转子的极数设为P(P为自然数)，则每极每相的槽数q用q＝Z/(m×P)表示。根据该q的值不同，驱动中产生的扭矩脉动的大小的主要成分不同。

例如，在图1所示的3相旋转电机的情况下，q＝2/5，扭矩脉动的主成分是12f成分。另外，如果是q＝1/2或q＝1的情况，则扭矩脉动的主成分是6f成分。

因此，在如本发明所示通过低导磁率区域使磁极的磁性中心进行位移的情况下，通过与q的值相对应地使该位移的角度发生变化，从而能够更有效地减小扭矩脉动。

根据图16，理论上，如果在q＝2/5的情况下，为了减小12f成分而使磁极中心在电角度上位移15度，在q＝1/2或q＝1，即q≥1/2时，为了减小6f成分而使磁极中心在电角度上位移30度，则能够减小扭矩脉动的主成分。

图16是理想状态下的情况，但实际上由于漏磁通等的影响，因此位移角度根据转子铁芯的长度不同而发生变化。下面对此进行说明。

图17是表示在q＝1/2的模型中，旋转电机的转子铁芯的长度不同的模型的轴向图，每个模型都是在轴向的一半的位置处对使铁芯反转后的铁芯进行组合而得到的。将转子的直径与轴向的长度大致相等的模型的轴向长度L作为基准，示出L、1.5L和2L的3个模型。使用该图17的各模型，使磁极中心位移并求出扭矩脉动6f成分，得到图18。

如果旋转电机的转子铁芯的长度不同，则即使磁极中心的位移角度相同，也无法相同地减小扭矩脉动。在图16的理想状态下，能够最有效地减小扭矩脉动6f成分的磁极中心的位移角度在q＝1/2的情况下是30度，但根据图18可知，实际上与30度相比发生偏移，偏移量还根据轴向长度不同而发生变化。但是，可以看出，无论在哪种情况下，只要设为大于30度的角度就能够更有效地减小扭矩脉动6f成分。

关于这一点，对于扭矩脉动12f成分也具有相同的结果，在q＝2/5的状态下，图16的理想情况下的磁极中心的位移角度为15度，但通过使位移角度大于15度，从而能够更有效地减小扭矩脉动12f成分。

根据上述可知，在q＝2/5时，通过使磁极中心的位移角度与在理想状态下能够最有效地减小扭矩脉动12f成分的15度相比更大地进行位移，从而能够更有效地减小扭矩脉动12f成分，另外，在q≥1/2时，通过使磁极的中心角度与在理想状态下能够最有效地减小扭矩脉动6f成分的30度相比更大地进行位移，从而能够更有效地减小扭矩脉动6f成分。

但是，虽然上限也取决于实际的旋转电机的大小、形状，但从制作方面考虑，期望将上限设为小于或等于50度左右。

如上述所示，根据实施方式4的永磁体式旋转电机，在将定子的槽数设为Z(Z为自然数)，转子的磁极数设为P(P为自然数)，相数设为m，用q＝Z/(m×P)表示每极每相的槽数q时，将相对于磁极的几何学中心使磁性中心进行位移的电角度在q的值为(2/5)≤q＜(1/2)时设为大于或等于15度，在q的值为(1/2)≤q时设为大于或等于30度，因而通过根据极数与槽数的组合而变更使磁极的磁性中心位移的角度，从而能够更有效地减小齿槽扭矩、扭矩脉动。

实施方式5

图19是从与轴向正交的方向观察本发明的实施方式5所涉及的永磁体式旋转电机的转子铁芯的俯视图。作为转子铁芯，使用在图3或图7中说明所示的铁芯I、以及将该铁芯I反转后得到的铁芯II。

如果将转子铁芯整体的轴向长度设为1，则如图19所示，使铁芯I的块体在轴向上为1/4，紧接着使铁芯II的块体为1/2，紧接着使铁芯I的块体为1/4的长度，将它们进行组合而构成整体。铁芯I和铁芯II各自的总计的轴向长度相同。

在由实施方式1说明的图4所示的结构中，铁芯I和II的磁极的磁性中心的位移方向在轴向的两侧不同，因而如果施加负载，则在推力(thrust)方向上产生力，有时有可能导致轴承等损坏。对此，在本实施方式中，构成为磁极的磁性中心在轴向的一端侧和另一端侧在相同位置处对齐，因而推力相互抵消，从而不会产生推力。

此外，在图19中，铁芯I和铁芯II的反转次数为2次，但也可以为更多次(但必须是偶数次)。

如上述所示，根据实施方式5的永磁体式旋转电机，构成为低导磁率区域的周向的相对位置根据转子的轴向位置不同而发生反转，将反转的次数设为偶数次，在转子的轴向的一端侧和另一端侧，磁极的磁性中心对齐，因而对转子的轴施加的推力相互抵消，不会产生推力，因此能够抑制由推力造成的性能劣化。

此外，在本发明的范围内，能够对本发明的各实施方式进行自由组合，或者对各实施方式适当进行变更、省略。

标号的说明

1壳体，2定子铁芯，2a齿部，3定子绕组，

4转子铁芯，4a、4b、4d、4e、4f、4g低导磁率区域，

4c爪部，5永磁体，6轴，10旋转电机，

20定子，30转子。

Claims (9)

1.一种永磁体式旋转电机，其具备：定子，其在形成于定子铁芯的多个齿部上卷绕有定子绕组；以及转子，其在形成于转子铁芯的周向上的多个磁极之间埋设有永磁体，该转子与轴一体地旋转，

该永磁体式旋转电机的特征在于，

所述转子铁芯在所述磁极的外周部与所述永磁体的侧面之间具有导磁率比所述转子铁芯的材料低的低导磁率区域，所述低导磁率区域相对于各所述磁极的周向的几何学中心非对称地设置，各所述磁极的磁性中心相对于所述几何学中心向一方位移，通过将所述转子铁芯的正反面翻转配置，从而构成为所述低导磁率区域相对于所述永磁体在所述周向上的相对位置不同。

2.根据权利要求1所述的永磁体式旋转电机，其特征在于，

所述永磁体从所述转子铁芯的中心侧朝向外周侧以放射状配置。

3.根据权利要求1所述的永磁体式旋转电机，其特征在于，

所述永磁体在所述转子铁芯的所述磁极的每1个极中分别设置有2个，所述2个永磁体配置为从所述转子铁芯的中心侧朝向外周侧以V字形扩展。

4.根据权利要求2或3所述的永磁体式旋转电机，其特征在于，

所述低导磁率区域由多个较细的空隙构成，该多个较细的空隙形成于所述转子铁芯的所述磁极的所述外周部、与配置在所述磁极的两侧的所述永磁体的各侧面之间，所述低导磁率区域构成为相对于所述磁极的几何学中心，左右的所述空隙的个数或长度不同。

5.根据权利要求2或3所述的永磁体式旋转电机，其特征在于，

所述低导磁率区域由多个较细的空隙构成，该多个较细的空隙形成于所述转子铁芯的所述磁极的所述外周部、与配置于所述磁极的两侧的所述永磁体中的单侧的永磁体的侧面之间。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的永磁体式旋转电机，其特征在于，

在将从所述定子铁芯的外周侧至所述轴的表面为止的深度设为L时，所述低导磁率区域设置在与所述外周侧相距1/2L的区间。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的永磁体式旋转电机，其特征在于，

在将从所述转子铁芯的所述磁极的外周面至与该外周面接近的所述低导磁率区域的端部为止的距离设为a，将从所述永磁体的侧面至与该侧面接近的所述低导磁率区域的端部为止的距离设为b时，将a设为0.2～0.7mm的范围，将b设为大于a且小于或等于3mm。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的永磁体式旋转电机，其特征在于，

在将所述定子的槽数设为Z，所述转子的磁极数设为P，相数设为m，用q＝Z/(m×P)表示每极每相的槽数q时，其中，Z、P为自然数，

将相对于所述磁极的所述几何学中心而使所述磁性中心位移的电角度，在q的值为(2/5)≤q＜(1/2)时设为大于或等于15度，在q的值为(1/2)≤q时设为大于或等于30度。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的永磁体式旋转电机，其特征在于，

构成为所述低导磁率区域的所述周向的所述相对位置，根据所述转子的轴向位置不同而发生反转，将所述反转的次数设为偶数次，在所述转子的所述轴向的一端侧和另一端侧，所述磁极的所述磁性中心对齐。