CN1713482A - 电动机 - Google Patents

Abstract

一种电动机，包括一个圆柱形的轭体和多个横截面呈圆弧状的永久磁铁。永久磁铁固定于轭体内周壁，因而永久磁铁一个连一个地设置在轭体的整个圆周上组成一个环。永久磁铁内沿轭体周向以预定间隔角度形成偶数个磁极。沿轭体周向的相邻各对永久磁铁的磁极彼此不同。至少一块永久磁铁在轭体周向上带有磁极性变化区域。这样就抑制了定子所激发的导致振动和噪音的振动。

Description

电动机

技术领域

本发明涉及一种电动机。

背景技术

日本专利公开号2003-299269揭示了一种直流电机，其包括一个定子和一个电枢(转子)。定子包括一个轭体以及位于该轭体上的偶数个磁极。电枢包括一个绕有多个电枢线圈的电枢芯和一个电刷在其上滑动的换向器。这种直流电机通过电枢的整流效应产生旋转力。

由于定子的固有振动激发的共振，该直流电机会产生噪音和振动。即，由于电动机的旋转力激发定子的固有振动，从而使得定子共振。结果，直流电机就产生了噪音和振动。

图11(a)至11(c)为圆柱形定子(轭体)固有振动模式实例的示意图。如图所示，圆柱形定子的固有振动模式包含偶数个波节和波腹。即，图11(a)所示的第二固有振动模式包含四个间隔角度呈90°的波节和四个分别位于相邻波节中间的波腹。图11(b)所示的第三固有振动模式包含六个间隔角度呈60°的波节和六个分别位于相邻波节中间的波腹。图11(c)所示的第四固有振动模式包含八个间隔角度呈45°的波节和八个分别位于相邻波节中间的波腹。

图12(a)至12(c)是解释永久磁铁的排列和定子产生振动之间关系的示意图。图12(a)至12(c)中的箭头表示振动的方向。偶数个永久磁铁沿轭体周向以预定的间隔角度设置在轭体上。沿轭体周向的相邻永久磁铁的磁极的极性彼此不同。图12(a)显示了一个包含两块永久磁铁81，82的双极电动机。在这种情形下，定子会激发出包含两个波节和两个波腹的振动。各波节位于各永久磁铁81，82沿轭体周向的中心位置，各波腹则位于相邻永久磁体81，82的端部之间。该振动是由两个因素激发的。第一个因素是定子在位于相邻永久磁铁81，82端部之间部分的刚性比永久磁铁81，82固定部分的刚性要低。另一个因素是电动机的旋转导致的在相邻永久磁铁81，82的端部中间，即磁极性变换处，的磁性作用。图12(b)显示了一个包含四块永久磁铁83-86的四极电动机。在这种情形下，定子会激发出包含四个波节和四个波腹的振动。图12(c)显示了一个包含六块永久磁铁87-92的六极电动机。在这种情形下，定子会激发出包含六个波节和六个波腹的振动。

图12(b)中波节和波腹的排列与图11(a)所示的第二固有振动模式一致。因此，在如图12(b)所示的电动机中，定子的固有振动以第二固有振动模式被激发，使定子产生共振。另一方面，图12(c)中波节和波腹的排列与图11(b)所示的第三固有振动模式一致。因此，在如图12(c)所示的电动机中，定子的固有振动以第三固有振动模式被激发，使定子产生共振。如上所述，以此种方式引发定子共振是电动机产生振动和噪音的原因之一。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种电动机，可抑制由定子激发的导致振动和噪音的振动。

为达成本发明的上述以及其它目的所提供的一种电动机，包括一个圆柱形的轭体和多个永久磁铁。永久磁铁横截面呈圆弧状并固定于轭体周壁，因而永久磁铁一个连一个地设置在轭体的整个圆周上组成一个环。永久磁铁内沿轭体周向以预定间隔角度形成偶数个磁极。沿轭体周向的相邻永久磁铁的各对磁极的磁极性彼此不同。至少一块永久磁铁在轭体周向上带有磁极性变化的区域。

本发明提供的另一种电动机，包括一个圆柱形的轭体和多个永久磁铁。永久磁铁横截面呈圆弧状并固定于轭体周壁，因而永久磁铁一个连一个地设置在轭体的整个圆周上组成一个环。各永久磁铁沿轭体周向的中部的磁极性与永久磁铁沿轭体周向的端部的磁极性不同。

另外，本发明提供的另一种电动机，包括一个圆柱形的轭体和大于等于三的奇数个永久磁铁。永久磁铁横截面呈圆弧状并固定于轭体周壁，因而永久磁铁一个连一个地设置在轭体的整个圆周上组成一个环。各永久磁铁沿轭体周向的长度相等。在永久磁铁中沿轭体周向以预定角度间隔形成偶数个磁极。沿轭体周向相邻的各对磁极的磁极性不同。

通过以下的详细说明，并结合揭示发明原理之实例的附图，本发明的其他特点和优点将得以体现。

附图说明

通过结合附图参考以下较佳实施方式的描述，可以最佳地了解本发明及其目的和优点，其中：

图1为本发明直流电机第一实施例的示意图；

图2为图1所示直流电机的展开图；

图3(a)为图1所示直流电机定子的示意图，用于显示相对于永久磁铁的磁极排列；

图3(b)为图1所示直流电机永久磁铁的示意图，用于说明定子中激发的振动；

图4(a)为根据本发明第二实施例的直流电机定子示意图，用于显示相对于永久磁铁的磁极排列；

图4(b)为第二实施例的直流电机永久磁铁的示意图，用于说明定子中激发的振动；

图5(a)为根据本发明第三实施例的直流电机定子示意图，用于显示相对于永久磁铁的磁极排列；

图5(b)为第三实施例的直流电机永久磁铁的示意图，用于说明定子中激发的振动；

图6为根据本发明第四实施例的直流电机定子示意图，用于显示相对于永久磁铁的磁极排列；

图7(a)为根据本发明第五实施例的直流电机定子展开图，用于显示永久磁铁的排列；

图7(b)为根据本发明第五实施例的直流电机定子的展开图，显示了形成于永久磁铁中的磁极排列；

图8(a)为根据本发明第六实施例的直流电机定子示意图，用于显示相对于永久磁铁的磁极排列；

图8(b)为第六实施例的直流电机定子的展开图，显示相对于永久磁铁的磁极排列；

图9(a)为根据本发明一改进实施例的直流电机定子展开图，用于显示永久磁铁的排列；

图9(b)至(e)为该改进实施例的直流电机定子展开图，用于显示形成于永久磁铁中磁极的排列；

图10为本发明另一改进实施例的直流电机定子的展开图，显示相对于永久磁铁的磁极排列；

图11(a)至11(c)为说明圆柱形轭体固有振动模式的示意图；以及

图12(a)至12(c)为说明永久磁铁排列方式和定子产生的振动之间的关系。

具体实施方式

本发明的第一实施例将结合图1至3(b)进行说明。

图1为根据第一实施例的直流电机50的示意图。如图1所示，该直流电机50包括一定子51和一转子，在本第一实施例中转子为电枢52。定子51包括一圆柱形轭体53和三块固定在轭体53内周壁的永久磁铁54。

各永久磁铁54横截面呈圆弧状。各永久磁铁54沿轭体53周向的长度相同。永久磁铁54固定于轭体53内周壁，因而永久磁铁54连续地设置在轭体53的整个圆周上组成一个环。因此，各永久磁铁54是沿轭体53的周向以120°间隔排列。

沿轭体53周向，各永久磁铁54中部的磁极性与各永久磁铁54两端的磁极性不同。尤其，沿轭体53周向，各永久磁铁54的中部形成具有南(S)极特性的第一极化区54a。沿轭体53周向，各永久磁铁54端部形成具有北(N)极特性的第二极化区54b，54c。因此，如图1所示，永久磁铁54包括三个包含第一极化区54a在内的S磁极55a，和三个包含第二极化区54b，54c在内的N磁极55b。

沿轭体53周向，各第二极化区54b，54c的长度是各第一极化区54a的一半。因为沿轭体53周向，各永久磁铁54的角度是120°，所以各第一极化区的角度是60°，而各第二极化区54b，54c的角度是30°。因此，沿轭体53周向，磁极55a，55b的间隔角度是60°。在这一点可知，沿轭体53周向相邻的各对磁极55a，55b的磁极性是彼此不同的。换句话说，沿轭体53周向，S磁极55a和N磁极55b是交替排列的。磁极55a，55b沿轭体53径向的厚度，即，永久磁铁54沿轭体53径向的厚度是均等的。磁极55a，55b的磁通密度也是均等的。如此，定子51包含了六个交替排列的磁极55a，55b，从而使磁极沿轭体53周向每隔60°变化一次。因为磁极55a，55b如上述般排列，各永久磁铁54有两个磁极性变化的区段。换句话说，各永久磁铁54包括具有不同磁极性而且沿轭体53周向彼此相邻的区段。此外，沿轭体53周向相邻的每对永久磁铁54的边界面位于相应的磁极55b之一中。

电枢52可转动地设置在永久磁铁54内侧。电枢52包括一根转轴52a。一个电枢芯52b固定在转轴52a上。该电枢芯52b包括八个齿，或第一至第八齿56a-56h。沿轭体53周向，每对相邻齿56a-56h之间形成有第一至第八槽57a-57h。在图1中，第一至第八齿56a-56h和第一至第八槽57a至57h是顺时针排列，第一槽57a是设置在第四齿56d和第五齿56e之间。

电枢52还包括一个换向器58。换向器58有24个换向片，或第一至第二十四换向片1-24。换向片1-24是以等角度间隔沿转轴52a的周向设置。第一至第二十四换向片1-24是以图1所示的顺时针方向排列。第一换向片1位于对应于第一槽57a沿轭体53周向的中间位置。也就是说，第一换向片1位于第四齿56d和第五齿56e之间的中间位置。

如图1和图2所示，一根导线59先连接第一换向片1，然后在第三槽57c和第二槽57b之间的第六齿56f上绕预定的圈数，然后与第十换向片10连接。与第十换向片10连接后，导线59在第六槽57f和第五槽57e之间的第一齿56a上绕预定的圈数，然后与第十九换向片19连接。与第十九换向片19连接后，导线59在第一槽57a和第八槽57h之间的第四齿56d上绕预定的圈数，然后与第四换向片4连接。图1中的虚线显示了导线59从第一换向片1到第四换向片4的连接部分。

与第四换向片4连接后，导线59在第四槽57d和第三槽57c之间的第七齿56g上绕预定的圈数，然后与第十三换向片13连接。与第十三换向片13连接后，导线59在第七槽57g和第六槽57f之间的第二齿56b上绕预定的圈数，然后与第二十二换向片22连接。与第二十二换向片22连接后，导线59在第二槽57b和第一槽57a之间的第五齿56e上绕预定的圈数，然后与第七换向片7连接。图1中的实线显示了导线59从第四换向片4到第七换向片7的连接部分。

与第七换向片7连接后，导线59连接到第五槽57e和第四槽57d之间的第八齿56h上并绕预定的圈数，然后与第十六换向片16连接。与第十六换向片16连接后，导线59在第八槽57h和第七槽57g之间的第三齿56c上绕预定的圈数，然后与第1换向片1连接。以此方式，导线59绕制完成。图1中的双点划线显示了导线59从第七换向片7到第一换向片1的连接部分。

换句话说，第一实施例中，第一到第二十四换向片1-24中，导线59每隔三个连接一个换向片，即连接换向片1，4，7，10，13，16，19，22。导线59与换向片1，4，7，10，13，16，19，22连接和在齿56a-56h上的卷绕交替进行，从而构成八个电枢线圈，或第一到第八线圈60a-60h。即，第一实施例的直流电机的的配置包括六个极，八个线圈和二十四个换向片。该第一实施例中，导线59通过集中绕组绕在齿56a-56h上。

固定在电刷架的六个电刷，或第一至第六电刷61a-61f(图中未示)，滑靠在换向器58上。电刷61a-61f沿轭体53周向以60°间隔排列，从而使各电刷61a-61f沿轭体53周向的中心线与相应的磁极55a，55b沿轭体53周向的中心点成一直线。如图1所示，第一至第六电刷61a-61f是沿顺时针排列。第一、三、五电刷61a，61c，61 e为阳极(正极)电刷，而第二、四、六电刷61b，61d，61f为阴极(负极)电刷。当驱动电流利用电刷61a-61f输送到换向器58时，直流电机50的电枢52转动。

接下来，直流电机50的运行如图1所示，而伴随着电枢52的转动而产生的定子51的振动将结合图3(a)和3(b)进行说明。图3(a)为直流电机定子51的示意图，用于显示相对于永久磁铁54的磁极55a，55b的排列。图中，沿轭体53径向延伸的直线段中，通过各对沿轭体53周向相邻的永久磁铁54边界面的直线段用实线表示；而通过各对沿轭体53周向相邻的磁极55a，55b界面(磁极性改变处)的直线段用虚线表示。图3(b)为永久磁铁54的示意图，用于说明定子51中激发的振动。图3(b)中的箭头表示定子51的振动方向。

如图3(a)所示，各永久磁铁54包含有沿轭体53周向相邻而磁极性不同的部分。换言之，各对沿轭体53周向相邻的磁极55a，55b边界面(磁极性改变处)是位于所对应的永久磁铁54中。此外，各对沿轭体53周向相邻的永久磁铁54边界面是位于所对应的磁极55b中。直流电机50的运行，即电枢52的转动，所激发的定子51振动如图3(b)所示。在轭体53对应于各对沿轭体53周向相邻的磁极55a，55b边界面的部分，形成振动的波腹；而在轭体对应于沿轭体53周向相邻的磁极55a，55b中心点的部分，形成振动的波节。第一实施例中，在轭体53对应于各对沿轭体53周向相邻的磁极55a，55b边界面的部分被相应的永久磁铁54强化，以对抗定子51所激发的振动波腹。因此，定子51激发的振动被抑制住了。

第一实施例的优点如下。

(1)各对沿轭体53周向相邻的磁极55a，55b边界面是位于所对应的永久磁铁54中，而各对沿轭体53周向相邻的永久磁铁54边界面是位于所对应的磁极55b中。因此，对应于各对沿轭体53周向相邻的磁极55a，55b边界面的定子51(轭体53)部分被永久磁铁54强化，以阻止定子51所激发的振动波腹。因此，定子51激发的振动被抑制住了，从而也抑制了定子51的共振。因此，电动机50产生的噪音和振动也降低了。图1所示的电动机50定子所激发的振动对应的是图11(b)所示的第三固有振动模式。

(2)如图1所示的电动机50包括三块永久磁铁54，为奇数。而永久磁铁54有六个磁极，为偶数，磁极性改变部分也是六个，为偶数。因此，至少有一块永久磁铁设有磁极性改变部分。因而，用一种非常简单的形态就将定子51激发的振动抑制住了。尤其是，因为永久磁铁54数量是奇数，各对沿轭体53周向相邻的永久磁铁54边界面数量也是奇数。也就是说，轭体53中刚性较低而容易形成振动波腹的部分的数量也是奇数。这就进一步抑制了轭体53(定子51)激发出的固有振动。

(3)各永久磁铁54沿轭体53周向的长度是相等的。因此，各对沿轭体53周向相邻的永久磁铁54之间边界面，即，轭体53中刚性较低而容易形成振动波腹的部分，是沿轭体53的周向以相等的间隔角度分布。因此，即便定子51激发出振动，该振动也不会集中在定子周向的某一部分，而是分布在定子51的周向上。

(4)永久磁铁54是贴靠并固定在轭体53的内周壁上，因而永久磁铁54是连续地设置在轭体53的整个周面形成一个环。这提高了整个定子51的刚性。

(5)第一实施例中，各对沿轭体53周向相邻的永久磁铁54之间边界面不和任何磁极性变化的部分重合。这将稳定磁极55a，55b之间的磁通密度变化并能抑制顿转(cogging)或类似情况的不利影响。

(6)沿轭体53周向的各第二极化区54b，54c的长度是沿轭体53周向的各第一极化区54a长度的一半。各永久磁铁54沿轭体53周向以永久磁铁54的中心线为轴对称。因此，即使永久磁铁54安装到轭体53上时将极化区54b，54c颠倒了，也不会有影响。因此安装永久磁铁54到轭体53上十分方便。

(7)各对沿轭体53周向相邻的永久磁铁54的边界面是位于各对沿轭体53周向相邻的磁极55a，55b的中点。也就是，假定一个磁极55b是第一磁极，而两个沿轭体53周向相邻的磁极55a则就是第二磁极和第三磁极，各对沿轭体53周向相邻的永久磁铁54的边界面是位于第一磁极和第二磁极边界面与第一磁极和第三磁极边界面之间的中点。因此，各对沿轭体53周向相邻的永久磁铁54的边界面是处于离磁极性变化区域最远的部分。特别是，各边界面离相应的磁极性变化区域的间隔角度为30°。因此，定子51激发的振动被更进一步地抑制住了。

(8)电动机50所包含的永久磁铁54数目为除1以外的最小奇数3。因此，永久磁铁54沿轭体53周向的间隔角度为120°。因此，永久磁铁54进一步强化了轭体53，同时定子51激发的振动更进一步被抑制。

(9)导线59以集中绕组方式卷绕在齿56a-56h上形成线圈60a-60h。因此，有可能产生巨大的吸力/斥力。然而，根据图1所示的电动机50，该吸力/斥力将以适当方式抑制定子51的振动。

本发明的第二实施例将结合图4(a)和4(b)进行说明。第二实施例的直流电机与第一实施例的直流电机50不同之处在于磁极55a，55b的数量不是六个而是四个。以下将主要论述与第一实施例的差异，而和第一实施例相同或相似的元件说明将省略。

图4(a)为第二实施例直流电机定子的示意图，显示了相对于永久磁铁66，67，68的磁极69a，69b的排列。图4(b)为永久磁铁66-68的示意图，用于说明定子中激发的振动。如图4(a)所示，永久磁铁66-68固定在轭体53的内周壁上。各永久磁铁66-68横截面呈圆弧状，而各永久磁铁66-68沿轭体53周向的长度相同。永久磁铁66-68是固定在轭体53内周壁，因而永久磁铁66-68连续地设置在轭体53的整个圆周上组成一个环。

沿轭体53周向，永久磁铁66，68一端的磁极性与另一端的磁极性不同。尤其，沿轭体53周向，永久磁铁66，68的一端形成具有南(S)极特性的第一极化区66a，68b；而永久磁铁66，68的另一端形成具有北(N)极特性的第二极化区66b，68a。沿轭体53周向，永久磁铁67中部的磁极性与其端部磁极性不同。尤其，沿轭体53周向，永久磁铁67的中部形成具有北(N)极特性的第一极化区67a；而永久磁铁67的两端部形成具有南(S)极特性的第二极化区67b，67c。

因此，如图4(a)所示，永久磁铁66-68中形成包括极化区66a，67c在内的S磁极69a和包括极化区67b，68b在内的S磁极69a；以及包括极化区67a在内的N磁极69b和包括极化区66b，68a在内的N磁极69b。沿轭体53周向，磁极69a，69b的间隔角度是90°。在这一点可知，沿轭体53周向相邻的各对磁极69a，69b的磁极性是彼此不同的。换句话说，沿轭体53周向，S磁极69a和N磁极69b是交替排列的。磁极69a，69b沿轭体53径向的厚度，即，永久磁铁66-68沿轭体53径向的厚度是均等的。另外，磁极69a，69b的磁通密度也是均等的。如上所述，定子包含了四个沿轭体53周向每隔90°交替极性的磁极69a，69b。

图4(a)中，沿轭体53径向延伸的直线段中，通过各对沿轭体53周向相邻的永久磁铁66-68边界面的直线段用实线表示；而通过各对沿轭体53周向相邻的磁极69a，69b边界面(磁极性改变处)的直线段用虚线表示。如图4(a)所示，各永久磁铁66-68包含有沿轭体53周向相邻而磁极性不同的部分。换言之，各对沿轭体53周向相邻的磁极69a，69b的边界面(磁极性改变处)是位于所对应的永久磁铁66-68中。同样，各对沿轭体53周向相邻的永久磁铁66-68边界面是位于所对应的磁极69a，69b中。图4(b)中的箭头表示定子51的振动方向。直流电机的运行，即电枢的转动，所激发的定子振动如图4(b)所示。在轭体53对应于各对沿轭体53周向相邻的磁极69a，69b边界面的部分，形成振动的波腹；而在轭体53对应于沿轭体53周向相邻的磁极69a，69b中心点的部分，形成振动的波节。第二实施例中，轭体53上对应于各对沿轭体53周向相邻的磁极69a，69b边界面的部分被永久磁铁66-68强化，以对抗定子所激发的振动波腹。因此，定子激发的振动被抑制住了。

第二实施例具有和上述第一实施例中(1)-(5)，(8)和(9)一样的优点。

本发明的第三实施例将结合图5(a)和5(b)进行说明。第三实施例的直流电机与第一实施例的直流电机50不同之处在于磁极的数量不是六个而是两个。以下将主要论述与第一实施例的差异，而和第一实施例相同或相似的元件说明将省略。

图5(a)为第三实施例直流电机定子的示意图，显示了相对于永久磁铁71，72，73的磁极74a，74b的排列。图5(b)为永久磁铁71-73的示意图，用于说明定子中激发的振动。如图5(a)所示，三块永久磁铁71-73固定在轭体53的内周壁上。各永久磁铁71-73横截面呈圆弧状，而各永久磁铁71-73沿轭体53周向的长度相同。永久磁铁71-73是固定在轭体53内周壁，因而永久磁铁71-73连续地设置在轭体53的整个圆周上组成一个环。

沿轭体53周向，永久磁铁71的一端形成具有S极特性的极化区71a，而永久磁铁71的另一端形成一非极化区71b。沿轭体53周向，永久磁铁72两端的磁极性彼此不同。尤其，沿轭体53周向，永久磁铁72的中部形成一非极化区72a。沿轭体53周向，永久磁铁72的一端形成具有N极特性的第一极化区72b，而在永久磁铁72的另一端形成具有S极特性的第二极化区72c。沿轭体53周向，永久磁铁73的一端形成一非极化区73a，而在永久磁铁73的另一端形成具有N极特性的极化区73b。

因此，如图5(a)所示，永久磁铁71-73中形成包括极化区71a，72c在内的S磁极74a和包括极化区72b，73b在内的N磁极74b。因此，沿轭体53周向，磁极74a，74b的间隔角度是180°。也就是说，S磁极74a和N磁极74b是彼此相对的。磁极74a，74b沿轭体53径向的厚度，即，永久磁铁71-73沿轭体53径向的厚度是均等的。磁极74a，74b的磁通密度也是均等的。如上所述，定子包含了两个沿轭体53周向间隔180°交替极性的磁极69a，69b。

图5(a)中，沿轭体53径向延伸的直线段中，通过各对沿轭体53周向相邻的永久磁铁71-73边界面的直线段用实线表示；而通过各对沿轭体53周向相邻的磁极69a，69b端部的直线段用虚线表示。如图5(a)所示，各永久磁铁71-73包含有沿轭体53周向相邻的一个带磁性部分和一个不带磁性部分。换言之，各对沿轭体53周向相邻的磁极74a，74b的边界面(磁极性改变处)是位于所对应的永久磁铁71-73中。另外，各对沿轭体53周向相邻的永久磁铁71-73中有两个边界面是分别位于所对应的磁极74a，74b中。

图5(b)中的箭头表示定子的振动方向。直流电机的运行，即电枢的转动，所激发的定子振动如图5(b)所示。在轭体53对应于沿轭体53周向相邻的磁极74a端部和磁极74b端部之间中点的部分，形成振动的波腹；而在轭体53对应于沿轭体53周向相邻的磁极74a和磁极74b的中心点的部分，形成振动的波节。第三实施例中，轭体53上对应于沿轭体53周向相邻的磁极74a端部和磁极74b端部之间中点的部分被永久磁铁72强化，以对抗定子所激发的振动波腹。因此，定子激发的振动被抑制住了。

第三实施例具有和上述第一实施例中(1)-(5)，(8)和(9)一样的优点。

本发明的第四实施例将结合图6进行说明。第四实施例的直流电机与第一实施例的直流电机50不同之处在于永久磁铁的数量不是三个而是四个。以下将主要论述与第一实施例的差异，而和第一实施例相同或相似的元件说明将省略。

图6为第四实施例直流电机定子的示意图，显示了相对于永久磁铁75，76，77，78的磁极79a，79b的排列。如图6所示，四块永久磁铁75-78固定在轭体53的内周壁上。各永久磁铁75-78横截面呈圆弧状，各永久磁铁71-73 75-78沿轭体53周向的长度相同。永久磁铁75-78是固定在轭体53内周壁，因而永久磁铁75-78连续地设置在轭体53的整个圆周上组成一个环。

沿轭体53周向，永久磁铁75-78一端的磁极性与永久磁铁75-78另一端的磁极性不同。尤其，沿轭体53周向，永久磁铁75-78的一端形成具有S极特性的第一极化区75a，76a，77b和78b；而永久磁铁75-78的另一端形成具有N极特性的第二极化区75b，76b，77a，78a。

因此，如图6所示，永久磁铁75-78中形成包括极化区75a在内的S磁极79a，包括极化区78b在内的S磁极79a，和包括极化区76a，77b在内的S磁极79a，以及包括极化区76b在内的N磁极79b，极化区77a在内的N磁极79b以及包括极化区75b，78a在内的N磁极79b。沿轭体53周向，磁极79a，79b按间隔角度60°排列。这样，沿轭体53周向，各对相邻磁极79a，79b的极性是不同的。也就是说，沿轭体53周向，S磁极79a和N磁极79b是交替排列的。磁极79a，79b沿轭体53径向的厚度，即，永久磁铁75-78沿轭体53径向的厚度是均等的。磁极74a，74b的磁通密度也是均等的。如上所述，定子包含了六个沿轭体53周向每间隔60°交替极性的磁极79a，79b。

图6中，沿轭体53径向延伸的直线段中，通过各对沿轭体53周向相邻的永久磁铁75-78边界面的直线段用实线表示；而通过各对沿轭体53周向相邻的磁极79a，79b边界面(磁极性改变处)的直线段用虚线表示。如图6所示，各永久磁铁75-78包含有沿轭体53周向相邻而磁极性不同的部分。换言之，位于各对沿轭体53周向相邻的磁极79a，79b之间的边界面(磁极性改变处)中有四个是位于永久磁铁75-78中。而位于各对沿轭体53周向相邻的永久磁铁75-78之间的边界面中有两个是位于磁极79a，79b中。

直流电机运行，即电枢52转动，激发定子振动(见图3(b))。在轭体53对应于各对沿轭体53周向相邻的磁极79a，79b边界面的部分，形成振动的波腹；而在轭体53对应于沿轭体53周向相邻的磁极79a，79b中心点的部分，形成振动的波节。第四实施例中，轭体上对应于各对沿轭体53周向相邻的磁极79a，79b之间四个边界面的部分被永久磁铁75-78强化，以对抗定子所激发的振动波腹。因此，定子激发的振动被抑制住了。

第四实施例除了有和上述第一实施例中(1)，(3)-(5)，和(9)一样的优点外，还有以下优点。

(1)因为永久磁铁75-78的磁极数量为六个，磁极性变化区域也就有六个。另一方面，永久磁铁75-78的数量为四个，不是磁极性变化区域数的约数。因此，永久磁铁75-78中至少一个带有磁极性变化区域。因此，用一种非常简单的形态就将定子激发的振动抑制住了。

本发明的第五实施例将结合图7(a)和7(b)进行说明。以下将主要论述与第一实施例的差异，而和第一实施例相同或相似的元件说明将省略。

图7(a)显示了永久磁铁96，97，98的排列方式，图7(b)显示了永久磁铁96-98中形成的磁极99a，99b的排列方式。如图7(a)和图7(b)所示，三块永久磁铁96-98以120°间隔固定在轭体的内周壁上。各永久磁铁96-98横截面呈圆弧状，而各永久磁铁96-98沿轭体内周壁方向的长度相同。

沿轭体周向，各永久磁铁96-98中部的磁极性与各永久磁铁96-98端部的磁极性不同。尤其，沿轭体周向，各永久磁铁96-98的中部具有S极的特性，而各永久磁铁96-98的端部具有N极的特性。沿轭体周向，各永久磁铁96-98中部的角度为60°；而各永久磁铁96-98端部的角度为30°。因此，如图7(b)所示，三个S磁极99a和三个N磁极99b沿轭体周向按间隔角度60°交替排列。磁极99a，99b沿轭体径向的厚度，即，永久磁铁96-98沿轭体53径向的厚度是均等的。磁极99a，99b的磁通密度也是均等的。

位于沿轭体周向相邻的各对磁极99a，99b之间的边界部，即边界面BL1，各包括一个与轭体轴线相交的区域。另外，各边界面BL1沿轭体轴向有一个中部和两个端部。各中部沿轭体周向偏离各相应的端部，并且各边界面BL1以平面0为轴对称，将永久磁铁96-98(磁极99a，99b)沿轭体的轴向分成两部分。轭体最好是平滑的圆柱形以有效地抑制顿转(cogging)。然而，如果轭体为圆柱形，可以有效地在永久磁铁96-98上形成磁极99a，99b，从而使位于沿轭体周向相邻的各对磁极99a，99b之间的边界面各包括一个与轭体轴线相交的部分。

第五实施例除了有和上述第一实施例中(1)-(5)，和(7)-(9)一样的优点外，还具有以下优点。

(1)磁极99a，99b形成在永久磁铁96-98中，因而，位于沿轭体周向相邻的各对磁极99a，99b之间的边界面各包括一个与轭体轴线相交的部分。也就是说，磁极99a，99b是以斜极化方式形成在永久磁铁96-98中。这样抑制了顿转(cogging)。

(2)边界面BL1在轭体轴向上各有一个中部和两个端部。各中部沿轭体周向偏离各相应的端部，并且各边界面BL1以平面O为轴对称，将永久磁铁96-98沿轭体的轴向分成两部分。因此，直流电机运行产生的磁性作用抑制了转子相对于轭体轴线的倾斜。

本发明的第六实施例将结合图8(a)和8(b)进行说明。以下将主要论述与第一实施例的差异，而和第一实施例相同或相似的元件说明将省略。

图8(a)和8(b)显示了相对于永久磁铁103的8磁极104a，104b的排列方式。如图8(a)所示，第六实施例的直流电机定子101包括一圆柱形轭体102，三块固定在轭体102内周壁间隔角度为120°的永久磁铁103。沿轭体102周向在轭体102上以间隔角度120°形成径向向外延伸的三个突起102a。这三个突起102a用于将定子101(直流电机)安装到一个外部设备或类似物上。

各永久磁铁103横截面呈圆弧状，各永久磁铁103沿轭体102内周壁方向的长度相同。永久磁铁103是固定在轭体102内周壁，因而永久磁铁103连续地设置在轭体102的整个圆周上组成一个环。位于沿轭体102周向相邻的各对永久磁铁103之间的边界面设置成各边界面与沿轭体102周向相对应的突起102a成一直线。

轭体102周向的各永久磁铁103中的一半与另一半的磁极不同。尤其，轭体102周向的一半永久磁铁103形成具有S极特性的第一极化区103a，而另一半则形成具有N极特性的第二极化区103b。沿轭体102周向，各永久磁铁103的角度为120°；而沿轭体102周向各极化区103a，103b的角度为60°。如图8(a)所示，沿轭体102周向，以间隔角度60°交替设置三个第一极化区103a和第二极化区103b，并且该第一极化区103a作为S磁极104a，而第二极化区103b作为N磁极]04b。磁极104a，104b沿轭体102径向的厚度，即，永久磁铁103沿轭体53径向的厚度是均等的。此外，磁极104a，104b的磁通密度也是均等的。如上所述，定子101包含了六个沿轭体102周向间隔60°交替极性磁极104a，104b。

图8(a)中，沿轭体102径向延伸的直线段中，通过各对沿轭体102周向相邻的永久磁铁103边界面的直线段用实线表示；而通过各对沿轭体102周向相邻的磁极104a，104b边界面(磁极性改变处)的直线段用虚线表示。如图8(a)所示，各永久磁铁103包括具有不同磁极性而且沿轭体103周向彼此相邻的区段。换句话说，沿轭体102周向相邻各对磁极104a，104b的边界面中有三个是位于相应的永久磁铁103中。而剩下的三个边界面与沿轭体102周向相邻各对永久磁铁103的边界面重合。即，如图8(a)所示，磁极性按顺时针方向从N极变为S极的边界面是位于相应的一个永久磁铁103中，而磁极性按顺时针方向从S极变为N极的边界面是与沿轭体102周向相邻各对永久磁铁103的边界面重合。

第六实施例除了有和上述第一实施例中(2)-(4)，(8)和(9)-样的优点外，还具有以下优点。

(1)沿轭体102周向相邻各对磁极104a，104b间的边界面中有三个是位于相应的一个永久磁铁103中。因此，轭体102对应于沿轭体102周向相邻各对磁极104a，104b之间边界面的部分被相应的一个永久磁铁103强化，以阻止因直流电机的运行，即电枢的转动，所在定子101中激发出的振动波腹。因此，定子101激发的振动被抑制住了。

沿轭体102周向相邻各对磁极104a，104b的边界面中剩下的三个边界面与沿轭体102周向相邻各对永久磁铁103的边界面重合。这样可以防止磁通量下降，因为如果磁极104a，104b之间所有的边界面都处于永久磁铁103之中时，这种情况就会发生。

(2)位于沿轭体102周向相邻的各对永久磁铁103之间的边界面被设置成与沿轭体102周向相对应的突起102a成一直线。因此，轭体102的刚性进一步增加，来抑制定子101激发的振动。

以上实施例可以做如下的改进。

第一实施例中的电动机50，沿轭体53周向的永久磁铁54的极化区54b，54c长度可以不同。

第一实施例中的电动机50，沿轭体53周向的一半永久磁铁54的磁极可以和另一半永久磁铁54不同。

第二实施例中的定子，除了永久磁铁66，68，永久磁铁67中可以只形成两个磁极性不同的极化区。

第四实施例中，沿轭体53周向永久磁铁75-78可以设置三个极***替的极化区。

第五实施例中，假定永久磁铁96，97，98如图9(a)所示设置，位于沿轭体周向各对相邻的永久磁铁99a，99b之间的边界面BL1可以用如图9(b)至9(e)中所示的任何边界面BL2至BL5来替代。

图9(b)所示的边界面BL2各成一个平面与将永久磁铁96-98沿轭体轴向分开的平面O相交，并与轭体轴线相交。根据图9(b)的改进实施例，除了第(2)点以外，具有和第五实施例相同的优点。图9(c)所示的边界面BL3各成一个曲面，该曲面的顶部位于平面O上。图9(d)所示的边界面BL4为阶梯状，其中边界面BL4中只有包含与平面O相交横线的部分投射到轭体的周向。图9(e)所示的边界面BL5设计成，位于轭体轴向的边界面BL5的中部沿轭体的轴线延伸，位于轭体轴向的边界面BL5的端部与轭体的轴线成一倾斜角。根据图9(c)至9(e)的改进实施例，具有和第五实施例相同的优点。

第六实施例中，可以通过斜极化方式在永久磁铁103中形成磁极104a，104b。尤其是，如图10所示，可以在永久磁铁103中形成极化区106a，106b，让沿轭体102周向相邻的各对磁极107a，107b之间的边界面分别和轭体102的轴线相交。根据上述的改进实施例可以抑制顿转(cogging)。

在第一至第五实施例中，沿轭体径向向外延伸的突起可以形成在轭体上。最好将各突起设置成在轭体周向上与沿轭体周向相邻的各对永久磁铁之间的边界面成一直线。

以上各实施例中，永久磁铁在沿轭体周向上的长度是相等的。然而，可以有至少一块永久磁铁在沿轭体周向上的长度和其他的不同。这样，永久磁铁就以沿轭体周向不均匀的间隔固定在轭体的内周面。但是，因为永久磁铁内的磁极性是沿轭体周向以均匀间隔改变的，所以磁极性改变的区域在沿轭体周向上的间隔是均匀的。因此，至少一块永久磁铁上设有磁极性改变的区域，并且定子所激发的振动被一种非常简单的形态所抑制。

以上各实施例中，永久磁铁中所形成的磁极的极性可以颠倒。

以上各实施例中，定子可以包括任意数量的永久磁铁，只要定子的永久磁铁数超过一个。同样地，定子可以包括任意数量的磁极，只要定子的磁极数为偶数。而且，永久磁铁的数量和磁极的数量可以相同也可以不同。

在包含以集中绕组方式将导线卷绕在齿上形成线圈的电枢中，需要考虑磁极数(磁极的角度)和槽数(相邻齿的角度)之间的关系。例如，磁极和槽的角度应当不致因单个磁极的角度范围内包含两个齿，或者一对相邻齿之间的角度范围内包括两个磁极而产生差异。尤其是，磁极和槽的数量应当满足下列不等式，假定磁极数为M，槽数为S。

当M＜S时，360/2M＜360/S＜360/M并且当M＞S时，360/M＜360/S＜2×360/M

磁极数和槽数可以在满足以上关系范围内的基础上根据需要设置。

即使永久磁铁和磁极的角度由于制造误差而略有增加或减少，此类变化也不被认为是脱离了本发明的范围。

Claims (16)

1.一种电动机，包括一个圆柱形的轭体和多个横截面呈圆弧状的永久磁铁，其中各永久磁铁固定于轭体内周壁，因而永久磁铁一个连一个地设置在轭体的整个圆周上组成一个环，该电动机的特征在于，永久磁铁内沿轭体周向以预定间隔角度形成偶数个磁极，沿轭体周向的相邻永久磁铁的各对磁极的磁极性彼此不同，并且至少一块永久磁铁在轭体周向上带有磁极性变化区域。

2.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，至少一块永久磁铁和沿轭体周向与该至少一块永久磁铁相邻的两块永久磁铁中的至少一块之间的边界面是位于所对应的磁极内。

3.根据权利要求2所述的电动机，其特征在于，各对沿轭体周向相邻的永久磁铁之间的边界面是分别位于沿轭体周向所对应的磁极中点。

4.根据权利要求2所述的电动机，其特征在于，当永久磁铁数量为X，磁极数量为2X，各永久磁铁沿轭体周向的中部磁极性与永久磁铁沿轭体周向的端部磁极性不同，并且各永久磁铁沿轭体周向的中部的角度为360/2X度。

5.根据权利要求4所述的电动机，其特征在于，各永久磁铁沿轭体周向的端部的角度为360/4X度。

6.一种电动机，包括一个圆柱形的轭体和多个横截面呈圆弧状的永久磁铁，其中各永久磁铁固定于轭体内周壁，因而永久磁铁一个连一个地设置在轭体的整个圆周上组成一个环，该电动机的特征在于，各永久磁铁沿轭体周向的中部磁极性与永久磁铁沿轭体周向的端部磁极性不同。

7.一种电动机，包括一个圆柱形的轭体和大于等于三的奇数个横截面呈圆弧状的永久磁铁，其中各永久磁铁固定于轭体内周壁，因而永久磁铁一个连一个地设置在轭体的整个圆周上组成一个环，该电动机的特征在于，各永久磁铁沿轭体周向的长度相等，在永久磁铁中沿轭体周向以预定角度间隔形成偶数个磁极，并且沿轭体周向相邻的各对磁极的磁极性彼此不同。

8.根据权利要求7所述的电动机，其特征在于，永久磁铁的数量为三块。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的电动机，其特征在于，各永久磁铁沿轭体周向的长度相等。

10.根据权利要求1-6中任一项所述的电动机，其特征在于，至少一块永久磁铁沿轭体周向的长度与另一块永久磁铁的长度不同。

11.根据权利要求1-8中任一项所述的电动机，其特征在于，永久磁铁的数量不是磁极数量的约数。

12.根据权利要求1-8中任一项所述的电动机，其特征在于，一电枢位于永久磁铁内侧，该电枢包括多个沿轭体径向延伸的齿，以集中绕组方式将导线卷绕于该齿上形成的线圈，与该线圈端部相连的换向器，以及通过该换向器为该线圈提供电力的电刷。

13.根据权利要求1-8中任一项所述的电动机，其特征在于，至少有一个位于沿轭体周向相邻的各对永久磁铁之间的边界面与沿轭体周向的磁极性变化区重合。

14.根据权利要求1-8中任一项所述的电动机，其特征在于，位于沿轭体周向相邻的各对磁极之间的边界面各有沿轭体轴向彼此偏离的第一区域和第二区域，并且沿轭体周向各第一区域也偏离相应的第二区域。

15.根据权利要求1-8中任一项所述的电动机，其特征在于，位于沿轭体周向相邻的各对磁极之间的各边界面在轭体轴向上有一个中部和在轭体轴向上有端部，并且沿轭体周向各中部偏离相应的端部。

16.根据权利要求1-8中任一项所述的电动机，其特征在于，轭体包括多个沿轭体径向向外延伸的突起，至少有一个位于沿轭体周向相邻的各对永久磁铁之间的边界面设置成与沿轭体周向相对应的该突起成一直线。

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