CN108781032B - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

旋转电机中，在定子铁心的齿间设有槽。极数与槽数之比为2：3。若将定子的周向的齿的前端的宽度尺寸即齿前端宽度的电气角设为α，将连接转子的旋转中心和一个永磁体的转子表面侧的角部的两根直线所成的角度即极弧角的电气角设为β，将极对数设为P，则对于满足β＝－2.5α+319.7(0＜β≤180)[deg]的值，齿前端宽度在电气角±0.2°×P的范围内。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及使用了永磁体的集中绕组的旋转电机。

背景技术

混合动力汽车等电动车辆用的电动机由于在与发动机转速(例如6000r/min)相同程度或其以上的高速旋转(10000r/min以上)下进行驱动，因此具有转速的动作范围较广的特征，对于夹在发动机与变速器之间的那种电动机，优选采用扁平形状的电动机。此外，利用定子与转子间产生的磁吸引力来产生转矩，但由于该磁吸引力根据转子位置而变动，因此，若与电动机的定子外周部的固有振动频率相一致，则会产生电动机噪声。

此处，在现有的永磁体型旋转电机中，定子的齿的前端宽度与埋入转子的磁体的间距的关系分别被进行了数值限定，由此来减小感应电压波形的失真率(例如，参照专利文献1)。

此外，在现有的其他的集中绕组电动机中，在定子的轴向上设有到转子表面为止的空隙长度不同的两种以上的齿，由此来减小载波频率附近的噪音(例如，参照专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2002-101628号公报

专利文献2：日本专利特开2002-112472号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，在上述这样的现有旋转电机中，无法充分地抑制因吸引力的变动而导致的振动，从而要求更有效地减少振动。

本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于获得一种能够更有效地抑制因吸引力的变动而导致的振动的旋转电机。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明所涉及的旋转电机包括：具有定子铁心的定子；以及具有转子铁心、及固定于转子铁心的多个永磁体，且能相对于定子旋转的转子，定子铁心具有圆环状的铁心背部、以及从铁心背部向径向内侧突出的多个齿，定子铁心的齿间设有槽，极数与槽数之比为2：3，若将定子的周向的齿的前端的宽度尺寸即齿前端宽度的电气角设为α，将连接转子的旋转中心和一个永磁体的转子表面侧的角部的两根直线所成的角度即极弧角的电气角设为β，将极对数设为P，则对于满足β＝－2.5α+319.7(0＜β≤180)[deg]的值，齿前端宽度在电气角±0.2°×P的范围内。

此外，本发明所涉及的旋转电机包括：具有定子铁心的定子；以及具有转子铁心、及固定于转子铁心的多个永磁体，且能相对于定子旋转的转子，定子铁心具有圆环状的铁心背部、以及从铁心背部向径向内侧突出的多个齿，定子铁心的齿间设有槽，极数与槽数之比为2：3，若将定子的周向的齿的前端的宽度尺寸即齿前端宽度的电气角设为α，将连接转子的旋转中心和一个永磁体的转子表面侧的角部的两根直线所成的角度即极弧角的电气角设为β，将满足β＝－2.5α+319.7(0＜β≤180)[deg]的α和β分别设为α1和β1，则β为β1，齿通过在定子的轴向上组合齿前端宽度的电气角比α1要小的γ1的部分、以及齿前端宽度的电气角比α1要大的γ2的部分来构成。

此外，本发明所涉及的旋转电机包括：具有定子铁心的定子；以及具有转子铁心、及固定于转子铁心的多个永磁体，且能相对于定子旋转的转子，定子铁心具有圆环状的铁心背部、以及从铁心背部向径向内侧突出的多个齿，定子铁心的齿间设有槽，极数与槽数之比为2：3，若将定子的周向的齿的前端的宽度尺寸即齿前端宽度的电气角设为α，将连接转子的旋转中心和一个永磁体的转子表面侧的角部的两根直线所成的角度即极弧角的电气角设为β，将满足β＝－2.5α+319.7(0＜β≤180)[deg]的α和β分别设为α1和β1，则β为β1，齿通过在定子的轴向上组合不同的多个种类的齿前端宽度的部分来构成，至少一种齿前端宽度的电气角的最小值比α1要小，且至少一种齿前端宽度的电气角的最大值比α1要大。

发明效果

本发明的旋转电机通过减小齿的吸引力平均值的6f分量，从而能够抑制因吸引力的变动而引起的振动。

附图说明

图1是与本发明的实施方式1所涉及的旋转电机的轴向成直角的剖视图。

图2是放大图1的旋转电机的一部分来表示的剖视图。

图3是表示实施方式1的各相的齿的吸引力及三相的吸引力平均值的旋转位置依赖性的图表。

图4是表示实施方式1的永磁体的极弧角为128.1°时吸引力的变动分量的齿前端宽度依赖性的图表。

图5是表示实施方式1的永磁体的各极弧角下吸引力的变动分量的齿前端宽度依赖性的图表。

图6是表示实施方式1的永磁体的各极弧角下吸引力的变动分量为极小的齿前端宽度的关系的图表。

图7是表示满足图6的关系式时齿的吸引力平均值的6f分量与齿前端宽度的关系的图表。

图8是表示使图2的永磁体在转子铁心的外周露出的变形例的剖视图。

图9是表示本发明的实施方式2所涉及的旋转电机的永磁体的极弧角为128.1°时齿前端宽度与齿的吸引力平均值的6f分量的关系的图表。

图10是表示因齿前端宽度的不同而产生的齿的吸引力平均值的6f分量的大小的不同的图表。

图11是磁体的极弧角为128.1°时齿前端宽度为电气角65°的形状图。

图12是磁体的极弧角为128.1°时齿前端宽度为电气角95°的形状图。

图13是表示不同的齿前端宽度的组合方法的第1例的说明图。

图14是表示不同的齿前端宽度的组合方法的第2例的说明图。

图15是表示不同的齿前端宽度的组合方法的第3例的说明图。

图16是磁体的极弧角为128.1°时齿前端宽度为电气角61°的形状图。

图17是磁体的极弧角为128.1°时齿前端宽度为电气角69°的形状图。

图18是磁体的极弧角为128.1°时齿前端宽度为电气角100°的形状图。

图19是表示不同的齿前端宽度的组合方法的第4例的说明图。

图20是表示不同的齿前端宽度的组合方法的第5例的说明图。

图21是表示不同的齿前端宽度的组合方法的第6例的说明图。

图22是表示因齿前端宽度的不同而产生的齿的吸引力平均值的6f分量的大小的不同的第2图表。

图23是表示使本发明的实施方式4所涉及的旋转电机的转子偏转(skew)时齿前端宽度与齿的吸引力平均值的6f分量的关系的图表。

图24是表示实施方式4的永磁体的极弧角为128.1°时齿前端宽度与齿的吸引力平均值的6f分量最小的最优偏转角的关系的图表。

图25是表示实施方式4的转子铁心的轴长与偏转角的关系的图表。

图26是表示实施方式4的转子铁心的轴长与偏转角的关系的变形例的图表。

图27是表示使永磁体的极弧角改变时的齿前端宽度与齿的吸引力平均值的6f分量最小的最优偏转角的关系的图表。

图28是表示将齿檐设为左右非对称的变形例的剖视图。

图29是表示每一极配置有两个永磁体的变形例的剖视图。

具体实施方式

下面，参照附图，对用于实施本发明的方式进行说明。

实施方式1.

图1是与本发明的实施方式1所涉及的旋转电机的轴向成直角的剖视图。图中，旋转电机具有圆筒状的定子1、以及配置在定子1的内侧且可相对于定子1旋转的转子11。定子1具有圆筒状的定子铁心2、以及安装于定子铁心2的多个绕组(未图示)。

定子铁心2具有圆环状的铁心背部3、以及从铁心背部3向径向内侧突出的多个(本例中为36个)齿4。齿4以等间距配置在定子1的周向上。在彼此相邻的齿4之间形成有槽6。即，定子铁心2的槽数为36。各绕组卷绕于齿4，并被***槽6。

绕组的相顺序按图1的逆时针为U相、V相、W相的顺序。电动机在施加转矩时，对各相通电分别具有120度相位差的三相的交流电流。

转子11具有圆筒状的转子铁心12、以及埋入转子铁心12的外周并进行固定的多个(本例中为24个)永磁体13。转子铁心12的外周面隔开空隙与定子铁心2的内周面、即齿4的前端面相对。

永磁体13以等间距配置在转子11的周向上。各永磁体13使用长方体状的钕磁体，每一极由一个永磁体13构成。另外，图中所示的N、S分别表示永磁体13的极，N的磁通的方向是朝向转子11的外周的方向，S的磁通的方向是从转子11的外周朝向内周的方向。并且，在转子11的外周，沿周向交替地形成极性不同的磁极。

此外，在转子11的周向的各永磁体13的两端部设有抑制永磁体13的磁通的泄漏的磁通壁垒14。实施方式1的旋转电机是极数与槽数之比为2：3的集中绕组电动机。

图2是放大图1的旋转电机的一部分来表示的剖视图，示出每一极对的定子1和转子11。各齿4的前端部、即定子1的内径侧的各齿4的端部设有齿檐5。齿檐5中齿4的宽度尺寸(定子1的周向的齿4的尺寸)大于齿4的比齿檐5更靠铁心背部3侧的部分的宽度尺寸。

此处，将包含齿檐5在内的齿4的前端的宽度尺寸、即齿前端宽度的电气角设为α。关于α的计算，将其设为下述角度，即：在与旋转电机的轴成直角的剖面中，连接转子11的旋转中心与一个齿4的宽度方向的两端部的两根直线在转子11的旋转方向上所成的角度。

另外，电气角是对机械角乘以极对数倍后得到的值，本实施方式中，极数为24极，极对数为12，因此，作为机械角的两根直线间的旋转方向的角度乘以12倍后得到的值成为α。

此外，将除磁通壁垒14之外的永磁体13的极弧角的电气角设为β。关于β的计算，将其设为下述角度，即：在与旋转电机的轴成直角的剖面中，连接转子11的旋转中心与一个(一极)永磁体13的转子表面侧的角部(转子11的周向的两端部)的两根直线在转子11的旋转方向上所成的角度。因此，与电气角α的计算同样地，作为机械角的两根直线间的旋转方向的角度乘以12倍后得到的值成为β。

接着，关于本实施方式所示的极数与槽数之比为2：3的集中绕组电动机中噪声产生的主要原因，首先在绕组中没有通上电流的情况下进行说明。

在从各齿4观察转子11的情况下，N极接近时和N极远离时吸引力发生变化，对于S极也同样。因此，若在各相的齿4中进行观察，则每旋转电气角360°，吸引力的变动为两次。

若在三个齿4中对此进行观察，则由于N极和S极接近或远离的时刻因旋转位置的不同而不同，因此，每旋转电气角360°，吸引力的变动为六次。

至此，对绕组中没有通上电流的情况进行了叙述，但对于通上了电流的情况也相同，在各齿4中，在转子11旋转的方向上仅产生了N极和S极的旋转磁场，因此，齿4的吸引力的变动在三个齿4中主要变动六次。

图3示出电流通电时各相的齿4中吸引力的电气角依赖性。图3中，示出了齿4的前端宽度在电气角下为77.0°，永磁体13的极弧角在电气角下为128.1°的情况。

如图3所示，可知由于U相、V相、W相的相位差120°而使得吸引力发生变化。此外，若观察各相的吸引力的平均值，则可知每电气角一周期变动六次。

各相的吸引力的平均值表示相对于旋转磁场的平均的吸引力。于是，若各相的吸引力呈正弦波状，则示出吸引力的平均值固定、即没有变动分量的状态。因此，由于该吸引力平均值的变动，铁心背部3和齿4发生振动。

另一方面，定子铁心2固定于框架等(未图示)，根据定子的变形模式而存在固有振动频率。变形模式是指相对于机械角1周向多个方向施加力时的变形的容易度。例如，变形模式2表示容易变形成椭圆形状。此时，若框架等的固有振动频率与变形模式2的旋转磁场的时间频率一致，则框架会共振从而产生噪声。因此，需要根据各变形模式来实施噪声降低对策。

如上所述，在本实施方式所示的24极36槽的电动机中，吸引力的平均值的变动在2极3槽中发生六次。此时的变形模式为0。变形模式0是正圆形状下、无论旋转位置如何力均同样地变大或变小的模式，在没有吸引力的变动分量的情况下不会与固有振动频率一致。

然而，如图3所示，在吸引力的变动分量存在波动的情况下，若变形模式0的框架等的固有振动频率与吸引力的变动分量的频率一致，则框架等将共振从而产生噪声。另外，可知变形模式0的固有振动频率依赖于电动机的外径，若外径变大则固有振动频率下降。

接着，图4示出在永磁体13的极弧宽度β为电气角128.1°的情况下齿4的前端宽度α与所有的齿4的吸引力平均值的变动部分的振幅。此处，图3所示的所有的齿4的吸引力平均值可由下述式1来表示。

[数学式1]

式1中，F表示所有的齿4的吸引力平均值，C表示所有的齿4的吸引力平均值的直流部分，An表示所有的齿4的吸引力平均值的n次分量的余弦，Bn表示所有的齿4的吸引力平均值的n次分量的正弦。

如图3所示，由于吸引力的变动分量在每电气角1周期为六次，因此，以下将吸引力平均值的变动部分记载为6次分量(6f分量)。另外，f是电气角基本频率，例如在1000r/min的情况下，f为1000/60*极对数(12)＝200Hz。

图4是在通过傅里叶变换将齿的吸引力平均值的变动部分分为正弦和余弦后针对各齿前端宽度对6f分量的正弦、余弦及大小进行绘制后得到的图。如图4所示，齿的吸引力平均值的6f分量最小的齿前端宽度为电气角77°。此外，齿的吸引力平均值的6f分量的余弦、正弦为0时的齿前端宽度分别为电气角78°、71°。

并且，以与图4相同的方法，在图5示出不同永磁体13的极弧角β下齿前端宽度与齿4的吸引力平均值的6f分量的关系。如图5所示，可知若永磁体13的极弧角β改变，则齿4的吸引力平均值的6f分量为极小的齿前端宽度的最优值改变。图6示出对根据图5求取齿4的吸引力平均值的6f分量的大小为极小那样的最优齿前端宽度的情况进行绘制而得的结果。

如图6所示，可知使齿4的吸引力平均值的6f分量的大小最小的永磁体13的极弧角β与齿前端宽度α的关系可表示为β＝－2.5α+319.7[deg]，基本线性地成比例。

因此，若决定了永磁体13的极弧宽度β，则能唯一地决定使齿4的吸引力平均值的6f分量最小的齿前端宽度，从而能够减小电动机的噪声。

此外，图7示出永磁体13的极弧角β、齿4的前端宽度α满足β＝－2.5α+319.7[deg]时的齿4的前端宽度与齿4的吸引力平均值的6f分量的关系。如图7所示，齿前端宽度在电气角72°附近为极小，此时的永磁体13的极弧角β为电气角139.7°。

如上述所示那样通过减小齿4的吸引力平均值的6f分量，能够抑制因电动机的吸引力的变动而引起的振动，进而能够有效地减小电动机的噪声。

另外，在图6中，示出了永磁体13的极弧角β与齿前端宽度α的关系，但需要考虑制作上的公差，相对于满足β＝－2.5α+319.7[deg]的值，齿前端宽度在电气角±0.2°×P(极对数)的范围内。

此外，本实施方式中，对24极36槽的情况进行了说明，但只要极数与槽数之比为2：3，则24极36槽以外的情况也具有相同的效果。

并且，本实施方式中，利用转子铁心12中埋入有永磁体13的电动机进行了说明，但图8所示那样的永磁体13露出至转子铁心12的外周的表面磁体型的转子也具有相同的效果。

实施方式2.

接着，对本发明的实施方式2进行说明。实施方式2的旋转电机的基本结构与图1相同。实施方式2中，将满足β＝－2.5α+319.7(0＜β≤180)[deg]的α和β分别设为α1和β1，β为β1，齿4构成为在定子1的轴向上将齿前端宽度的电气角比α1要小的γ1的部分、以及齿前端宽度的电气角比α1要大的γ2的部分相组合。

此外，将所有的齿4中产生的径向吸引力的平均值设为F1，极数、槽数的最小公倍数设为S1，针对各齿前端宽度γ1、γ2将径向吸引力的以S1/P次进行变动的分量分为余弦和正弦时，将余弦、正弦的绝对值最小的齿前端宽度分别设为δ1、δ2，针对各永磁体13的极弧角将齿前端宽度δ1、δ2中电气角较小的一方设为Amin，电气角较大的一方设为Amax，此时，成为齿前端宽度γ1＜Amin，且Amax＜γ2。

并且，在所有的齿4中产生的径向吸引力的以S1/P次进行变动的分量的余弦或正弦中，将齿前端宽度发生变动时变化量较大的一方的径向吸引力的S1/P次的变化量的大小设为Fγ1、－Fγ2时，γ1的部分和γ2的部分以轴长方向的厚度为|Fγ2|：|Fγ1|之比的方式进行层叠。

图9是表示实施方式2的旋转电机的永磁体13的极弧角β为128.1°时齿前端宽度与齿4的吸引力平均值的6f分量的关系的图表，对图4增加记载了电气角65°(γ1)及95°(γ2)的值。

实施方式2中，在轴向上组合不同的齿前端宽度，来减小齿4的吸引力平均值的6f分量。若在图9中观察齿4的吸引力平均值的6f分量，则存在余弦或正弦为0的角度。这些值如实施方式1中所说明的那样，若将余弦为0时的电气角设为δ1、将正弦为0时的电气角设为δ2，则δ1＝78°、δ2＝71°。

另外，这些值随着磁体的极弧角β而变化。此外，若将δ1、δ2中较小的一方设为Amin，较大的一方设为Amax，则此处Amin＝71°、Amax＝78°。

例如，在磁体的极弧角在电气角下为128.1°的情况下(图9进行了图示)，考虑对齿前端宽度为比Amin小的电气角65°和齿前端宽度比Amax大的电气角95°进行组合。在齿前端宽度比Amin要小的情况下，如图9所示，齿4的吸引力平均值的6f分量的余弦为正的区域，正弦为负的区域，在一方的齿前端宽度比Amax要大的情况下，齿的吸引力平均值的6f分量的余弦为负的区域，正弦为正的区域。因此，通过在轴向上对两者进行组合，能够分别消除齿4的吸引力平均值的6f分量的余弦、正弦。

图10示出磁体的极弧角在电气角下为128.1°时齿前端宽度分别为电气角65°的情况、电气角95°的情况、电气角65°和电气角95°相组合的情况、以及电气角77°的情况下齿4的吸引力平均值的6f分量的大小。

另外，纵轴以电气角77°的值对各个齿4的吸引力平均值的6f分量进行标准化。关于电气角65°和电气角95°相组合的情况，示出了在电气角65°和电气角95°下将定子1的轴向的齿4的长度之比设为2：1的情况。

如图10所示，齿前端宽度为电气角65°的情况、以及电气角95°的情况下的6f分量与最优齿前端宽度77°的情况相比，分别大至3.9倍、7.3倍。与此相对，以层叠比2：1组合电气角65°和电气角95°的情况下的6f分量为齿前端宽度77°的情况的一半以下。

根据上述内容，通过组合齿前端宽度的电气角比Amin小的部分、以及比Amax大的部分，能够消除齿4整体的吸引力平均值的6f分量，能够有效地减少电动机的噪声。

另外，本实施方式中，计算出齿4的吸引力平均值的6f分量的余弦及正弦为0的值，更为有效地减少了电动机的噪声，但即使组合图6所记载的永磁体13的极弧角β与齿前端宽度α的关系中所述的比齿前端宽度α要小的齿前端宽度γ1和比齿前端宽度α要大的齿前端宽度γ2，由于齿的吸引力平均值的6f分量的相位不同，因此也能够减小齿4的吸引力平均值的6f分量。

此外，在本实施方式中，作为不同电气角的齿前端宽度的组合方法，以使齿4的吸引力平均值的6f分量最小的方式进行了组合，但也可以对图9所示的余弦和正弦中齿4的吸引力平均值的6f分量的变化量相对于齿前端宽度较大的部分进行组合。图9的情况下，由于齿4的吸引力平均值的6f分量的余弦与正弦相比变化量较大，因此，若以余弦之比进行组合，则能够更为有效且简易地进行组合。

此处，图11和图12示出齿前端宽度为电气角65°(γ1)的情况和齿前端宽度为电气角95°(γ2)的情况的形状图。例如，在齿前端宽度γ1和齿前端宽度γ2的齿的吸引力平均值的6f分量的余弦的值为1：2的大小且相位反向180°的情况下，若在轴长方向上以2：1组合齿前端宽度γ1与齿前端宽度γ2的轴长的比例，则齿4的吸引力平均值的6f分量变小。

作为这种情况的组合方法，如图13所示，可以在轴长方向的一个部位划分齿前端宽度γ1的部分21和齿前端宽度γ2的部分22，也可以如图14或图15所示，在两个以上的部位进行划分来组合。即，当以轴长整体进行考虑时，设为齿4的吸引力平均值的6f分量最小的轴长比即可。

另外，在实施方式2中，将最优偏转角设为72度以上进行了探讨，但由于在制造时会产生尺寸公差，因此，在实机形状中可以产生±机械角0.2度(电气角2.4度)的差。

此外，径向吸引力的S1/P次的变化量Fγ1、Fγ2分别对应于正的值和负的值。

实施方式3.

接着，对本发明的实施方式3进行说明。实施方式3的旋转电机的基本结构与图1相同。

图16是磁体的极弧角为128.1°时齿前端宽度为电气角61°(ε1)的形状图，图17是磁体的极弧角为128.1°时齿前端宽度为电气角69°(ε2)的形状图，图18是磁体的极弧角为128.1°(ε3)时齿前端宽度为电气角100°的形状图。

实施方式3中，使用齿前端宽度为ε1、ε2、ε3这三种，在定子1的轴向上组合各个部分来构成。另外，齿前端宽度的大小设为ε1＜ε2＜ε3。

此处，将所有的齿4中产生的径向吸引力的平均值设为H。并且，将极数和槽数的最小公倍数设为S1。而且，在针对齿前端宽度，将径向吸引力的以S1/P次进行变动的分量分为余弦和正弦时，将余弦、正弦的绝对值最小的齿前端宽度分别设为δ1、δ2。并且，针对各永磁体13的极弧角将齿前端宽度δ1、δ2中电气角较小的一方设为Amin、电气角较大的一方设为Amax。此时，针对各永磁体13的极弧角，齿前端宽度为ε1＜Amin、Amax＜ε3。

作为它们的组合方法，如图19所示，可以在轴长方向的两个部位划分齿前端宽度ε1的部分31、齿前端宽度ε2的部分32、以及齿前端宽度ε2的部分33。此外，如图20所示，也可以在三个以上的部位进行划分来组合。即，当以轴长整体进行考虑时，设为齿4的吸引力平均值的S1/P次分量最小的轴长比即可。例如，在组合齿前端宽度不同的K种部分的情况下，使下式2最小即可。

[数学式2]

式2中，H是所有的齿4的吸引力平均值的S1/P次分量。此外，Gj是齿前端宽度不同的K种部分的第j个齿前端宽度下所有的齿4的吸引力平均值的S1/P次分量。并且，Lj示出齿前端宽度不同的K种部分的第j个齿前端宽度的层叠厚度。

例如，当组合齿前端宽度ε1、齿前端宽度ε2及齿前端宽度ε3的齿的吸引力平均值的S1/P次分量的正弦和余弦后得到的值在1.5：0.5：1的大小时为最小的情况下，如图22所示，若在轴长方向上以1.5：0.5：1组合齿前端宽度ε1、齿前端宽度ε2及齿前端宽度ε3的轴长的比例，则齿4的吸引力平均值的S1/P次分量变小。

图22示出磁体的极弧角在电气角为128.1°时齿前端宽度分别为电气角61°的情况、电气角69°的情况、电气角100°的情况、组合电气角61°、电气角69°及电气角100°的情况、组合电气角65°和电气角95°的情况、以及电气角77°的情况下齿4的吸引力平均值的S1/P次分量的大小。

另外，纵轴以电气角77°的值对各个齿4的吸引力平均值的S1/P次分量进行标准化。关于电气角61°、电气角69°及电气角100°相组合的情况，示出了在电气角65°、电气角69°及电气角100°下将定子1的轴向的齿4的长度之比设为1.5：0.5：1的情况。关于电气角65°和电气角95°相组合的情况，示出了在电气角65°和电气角95°下将定子1的轴向的齿4的长度之比设为2：1的情况。

如图22所示，与组合电气角65°和电气角95°的情况相比，组合电气角61°、电气角69°及电气角100°的情况下的S1/P次分量减小。

根据上述内容，通过组合三种齿前端宽度的部分，能够消除齿4整体的吸引力平均值的S1/P次分量，能够更为有效地减小电动机的噪声。

另外，不同的齿前端宽度(ε2)的一种可以是满足β＝－2.5α+319.7[deg]的值。

此外，在本实施方式中，以使齿4的吸引力的正弦和余弦这两方变小的方式来组合三种齿前端宽度的部分，但若进一步组合更多种类的齿前端宽度的部分，则也能获得组合三种部分的情况以上的效果。

并且，若设为在每个齿4沿周向分割定子1而得到的分割齿结构，则能够在不受绕组的配置和形状等的限制的情况下设定齿前端宽度，因此能够更为有效地进行组合。

实施方式4.

接着，对本发明的实施方式4进行说明。实施方式4的旋转电机的基本结构与图1相同。实施方式4中，在轴向上使转子11在多个级数偏转。并且，以转子11的轴长整体进行观察时，该偏转角度为电气角72度以上180度以下。

图23是示出在实施方式4的旋转电机的永磁体13的极弧角β为128.1°的情况下，以使齿4的吸引力平均值的6f分量为极小的方式使转子11偏转时的齿4的吸引力平均值的6f分量与齿前端宽度的关系的图表。

由图23可知，齿4的吸引力平均值的6f分量的余弦的值可基本减小为0。另一方面，针对齿前端宽度，正弦的值存在极小值，在齿前端宽度88°附近存在振幅的极小值。

此外，图24示出图23中最优偏转角与齿前端宽度的关系。如图24所示，可知随着齿前端宽度变大而缓缓接近5f的理论偏转角即72度，齿前端宽度越窄则最优偏转角越变大。

另外，在图25中说明偏转角的定义。本实施方式中所示的偏转角用电气角来示出轴长方向整体的角度。例如，在图25所示的两级偏转中，在将转子铁心12的轴长设为2a、0～a为止设为偏转角0°、a～2a为止设为偏转角40°的情况(图25的直线)下，如虚线所示那样设为每轴长2a的偏转角(本次为电气角80度)。另外，本次对两级偏转的情况进行了说明，但在偏转级数为三级以上的情况下也为同等的值。

此外，关于偏转的方法，如图26所示，也可以以不一致的方式增加偏转角。图26的情况下，偏转角为0°的轴长为a、偏转角为40°的轴长也为a，因此，若分别集中偏转角较小的一方和较大的一方，则整体与图24相同，偏转角表示为电气角80度。

图27示出改变永磁体13的极弧角的情况下的最优偏转角。与图25同样地，可知在改变了极弧角的情况下，最优偏转角也为72度以上。

另外，实施方式4中，对齿前端宽度设为一种的情况进行了探讨，但在实施方式2、3所示那样的组合多个齿前端宽度的情况下，通过将最优偏转角设为72度以上，也能减小齿4的吸引力平均值的6f。

此外，在实施方式1～4中，说明了针对一个齿4以左右对称的方式设置了齿檐5的情况，但例如如图28所示，齿檐5也可以相对于齿4的宽度方向的中心线设为非对称，具有相同的效果。

并且，在实施方式1～4中，说明了每一极设置一个永磁体13的情况，但例如如图29所示那样，也可以在每一极将两个永磁体13配置为V型，具有相同的效果。关于该情况下磁体的极弧角β，如图29所示那样，成为连接转子外径侧的两端部和旋转中心的两直线间的旋转方向的角度的极对数倍(12倍)的值。

标号说明

1定子、2定子铁心、3铁心背部、4齿、6槽、11转子、12转子铁心、13永磁体。

Claims (8)

1.一种旋转电机，包括：

具有定子铁心的定子；以及

具有转子铁心、及固定于所述转子铁心的多个永磁体，且能相对于所述定子旋转的转子，

所述定子铁心具有圆环状的铁心背部、以及从所述铁心背部向径向内侧突出的多个齿，

所述定子铁心的所述齿间设有槽，

极数与槽数之比为2：3，所述旋转电机的特征在于，

若将所述定子的周向的所述齿的前端的宽度尺寸即齿前端宽度的电气角设为α，

将连接所述转子的旋转中心和一个所述永磁体的转子表面侧的角部的两根直线所成的角度即极弧角的电气角设为β，

将极对数设为P，

则对于满足β＝－2.5α+319.7(0＜β≤180°)的值，齿前端宽度在电气角±0.2°×P的范围内。

2.一种旋转电机，包括：

具有定子铁心的定子；以及

具有转子铁心、及固定于所述转子铁心的多个永磁体，且能相对于所述定子旋转的转子，

所述定子铁心具有圆环状的铁心背部、以及从所述铁心背部向径向内侧突出的多个齿，

所述定子铁心的所述齿间设有槽，

极数与槽数之比为2：3，所述旋转电机的特征在于，

若将所述定子的周向的所述齿的前端的宽度尺寸即齿前端宽度的电气角设为α，

将连接所述转子的旋转中心和一个所述永磁体的转子表面侧的角部的两根直线所成的角度即极弧角的电气角设为β，

将满足β＝－2.5α+319.7(0＜β≤180°)的α和β分别设为α1和β1，

则β为β1，

所述齿通过在所述定子的轴向上组合齿前端宽度的电气角比α1要小的γ1的部分、以及齿前端宽度的电气角比α1要大的γ2的部分来构成。

3.如权利要求2所述的旋转电机，其特征在于，

将所有的所述齿中产生的径向吸引力的平均值设为F1，极数、槽数的最小公倍数设为S1，极对数设为P，在针对各齿前端宽度γ1、γ2将所述径向吸引力的以S1/P次进行变动的分量分为余弦和正弦时，将余弦、正弦的绝对值最小的齿前端宽度分别设为δ1、δ2，

针对各所述永磁体的极弧角将齿前端宽度δ1、δ2中电气角较小的一方设为Amin、电气角较大的一方设为Amax时，

齿前端宽度γ1＜Amin，且Amax＜γ2。

4.如权利要求3所述的旋转电机，其特征在于，

在所述径向吸引力的以S1/P次进行变动的分量的余弦或正弦中，将齿前端宽度发生变动时变化量较大的一方的径向吸引力的S1/P次的变化量的大小设为Fγ1、－Fγ2时，

γ1的部分和γ2的部分以轴长方向的厚度为|Fγ2|：|Fγ1|之比的方式进行层叠。

5.一种旋转电机，包括：

具有定子铁心的定子；以及

具有转子铁心、及固定于所述转子铁心的多个永磁体，且能相对于所述定子旋转的转子，

所述定子铁心具有圆环状的铁心背部、以及从所述铁心背部向径向内侧突出的多个齿，

所述定子铁心的所述齿间设有槽，

极数与槽数之比为2：3，所述旋转电机的特征在于，

若将所述定子的周向的所述齿的前端的宽度尺寸即齿前端宽度的电气角设为α，

将连接所述转子的旋转中心和一个所述永磁体的转子表面侧的角部的两根直线所成的角度即极弧角的电气角设为β，

将满足β＝－2.5α+319.7(0＜β≤180°)的α和β分别设为α1和β1，

则β为β1，

所述齿通过在所述定子的轴向上组合不同的多个种类的齿前端宽度的部分来构成，

至少一种齿前端宽度的电气角的最小值比α1要小，且至少一种齿前端宽度的电气角的最大值比α1要大。

6.如权利要求5所述的旋转电机，其特征在于，

若将所有的所述齿中产生的径向吸引力的平均值设为F1，

极数和槽数的最小公倍数设为S1，

极对数设为P，

在针对各齿前端宽度将所述径向吸引力的以S1/P次进行变动的分量分为余弦和正弦时，将余弦、正弦的绝对值最小的齿前端宽度分别设为δ1、δ2，

针对各所述永磁体的极弧角将齿前端宽度δ1、δ2中电气角较小的一方设为Amin、电气角较大的一方设为Amax时，

至少一种齿前端宽度的电气角的最小值比Amin要小，且至少一种齿前端宽度的电气角的最大值比Amax要大。

7.如权利要求6所述的旋转电机，其特征在于，

在将齿前端宽度的轴长方向的厚度分别设为L1、L2、……、LK，

将所述径向吸引力的以S1/P次进行变动的分量的大小设为G1、G2、……、GK，

将相位设为θ1、θ2、……、θK，

将轴长方向的厚度和径向的吸引力的以S1/P次进行变动的分量的余弦、正弦合并后得到的值设为H时，

在轴长方向上以使H最小的方式组合齿前端宽度。

8.如权利要求1至7的任一项所述的旋转电机，其特征在于，

在轴向上使所述转子以多个级数被偏转，在所述转子的轴长整体中进行观察时所述转子的偏转角度为电气角72度以上180度以下。

Images