CN100576700C - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种旋转电机，可以抑制旋转电机被半径方向电磁力激励的振动·噪声。转子1，被相对于转子芯轴长2L，分割成4个转子段(3、4、5、6)，转子段(3、4、5、6)的轴长为0.29L、0.71L、0.71L、0.29L，且转子段(3、4、5、6)的呈有效磁极开角的二次导体(2)，以转子段轴方向截面间电角相位差相同的方式形成偏斜，并以转子段(3、4)间、(5、6)间偏斜连续，转子段(4、5)间偏斜不连续的方式，错开转子段轴向截面间的电角相位差来配置。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及一种抑制感应电动机、发电机中的因半径方向的激振力而产生的电磁振动、噪声发生的旋转电机。

背景技术

旋转电机经常应用在家电产品或各种OA机器中，近年来还被装载到电动汽车上，但装载在电动汽车上的旋转电机一方面要求高输出，而另一方面高输出带来的电磁激振力却导致振动·噪音，已经成为一个问题。

已知，在转子和定子相对移动时，从转子的磁极产生的励磁磁通的磁路，在每次转子磁极横切定子上设置的槽的开口部时周期性变化，引起磁隙上的磁通分布发生变化，从而产生旋转电机的半径方向电磁激振力。

半径方向的电磁激振力的旋转次数、空间次数和振幅，依赖于转子的有效磁极开角的极数、转子上设置的槽数、定子上设置的槽数。另一方面，随着对电动汽车中的乘坐感和车内舒适环境的追求，对振动·噪声降低的要求非常高。

降低振动·噪声的技术之一，是通过在旋转电机的转子或定子上设置偏斜来进行的。作为设置上述偏斜的手段，例如以下的专利文献1～6。

在专利文献1中形成如下结构，内转子形的感应电动机中，在轴方向上对定子进行分割来将多个线圈卷装成环状，旋转轴的中心配置成与各线圈的环的中心相一致，在各线圈的外周侧和轴方向两端侧上，设置构成各个磁路的定子铁心，在定子铁心的内周侧，夹着该线圈来在电角上错开π的位置上，沿旋转轴的圆周方向交替形成磁极齿部，再将各线圈的磁极齿部在旋转轴的圆周方向上错开规定角度，并在轴方向上重合。

在专利文献2中，定子由轴方向上被分割的多个分割定子构成，一个分割定子相对于其他分割定子被配置成为，在圆周方向上错开偏角β。

在专利文献3中，在形成在转子上的闭槽内铸入二次导体来构成筐形绕组的感应电动机中，在转子铁心的轴方向中央部上设置第1铁心部，具有宽幅的闭槽结构的槽；同时，在第1铁心部的两侧设置第2和第3铁心部，具有窄幅的闭槽结构的槽。将第1铁心部的宽幅闭槽结构的槽部分、与第2和第3铁心部的窄幅闭槽结构的槽的重叠的槽连通，使二次导体在转子铁心的轴方向中央部短接。

在专利文献4中，在叠层形成有用于容纳导体的槽形成用的穿通部的钢板来形成叠层铁心的筐形转子中，将钢板的穿通部，相对于外周侧的桥部或开口部容纳导体的主部的中心线，形成错开满足数式1的距离d的位置上的非对称形状，叠层铁心，令钢板与槽的方向相一致来使多张叠层的多个单位块组合，各单位块间，构成为槽的方向各不相同且主部重叠，多组的叠层铁心中，至少1个形成有规定量偏斜。

[数式1]

$\frac{\mathrm{\πD}}{4(z+p)}\≤d\≤\frac{\mathrm{\πD}}{4(z-p)}$

其中，D：转子直径，z：定子的槽数，p：极对数

在专利文献5中，在具有轴方向上被分割成多个的圆筒形永久磁体的转子中，使相邻的圆筒形永久磁体的偏斜方向反转，并在各个圆筒形永久磁体上做出1沟节距偏斜，形成W字型偏斜。或者，转子由轴方向上被分割成多个、且同一方向上被作出1沟节距偏斜的圆筒形永久磁体构成，将相邻的圆筒形永久磁体的偏斜线错开一沟节距，形成闪电型偏斜。

在专利文献6中，转子的有效磁极开角的每一极的量，都在轴方向上分割成多个转子部件，并使相邻段错开1/2槽来形成偏斜。

[专利文献1]特开2003-333811号公报

[专利文献2]特开平7-298578号公报

[专利文献3]特开平7-163108号公报

[专利文献4]第2854664号公报

[专利文献5]特开平8-298735号公报

[专利文献6]特开2004-357405号公报

然而，专利文献1虽然可以通过在定子或转子上做成偏斜来降低磁隙磁通的高次谐波成分的影响，减小振动·噪声，但考虑定子的轴方向模式，由于没有对背面定子铁心的轴长进行优化，所以对于半径方向电磁激振力带来的振动·噪声，降低效果不够。

专利文献2虽然对减低转矩脉动带来的振动·噪声有效，但对于半径方向电磁激振力带来的振动·噪声，降低效果很小。

专利文献3虽然对减低横流损的发生有效，但对于电磁激振力带来的振动·噪声，降低效果很小。

专利文献4虽然可以抑制高次谐波成分导致的异常转矩的发生和由此产生的振动·噪声，但由于没有对各单位块的轴长和偏斜角同时优化，所以对于半径方向电磁激振力带来的振动·噪声，降低效果不够。

专利文献5虽然可以降低齿槽转矩，但由于没有对永久磁体的长度进行优化，所以对于半径方向电磁激振力带来的振动·噪声，降低效果不够。

专利文献6存在以下问题点，有效磁极开角的一极的量，不能应用在例如如下结构中，即，在感应电动机的转子上沿圆周方向等间隔节距地形成多条沟、并通过铝铸造等在上述沟中形成的有效磁极开角的这种，难于在多处设置错开1/2槽的偏斜的结构。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种可降低旋转电机的半径方向电磁激振力引起的振动，并能因此降低噪声的旋转电机。

上述目的可以通过以下内容达到，即，在包括转子和具有多个槽的定子的旋转电机中，将所述转子在轴方向上分割成多个转子部件，各个被分割的所述转子部件，轴长和偏斜角绝对值的组合不相同。

此外，上述目的可以通过以下内容达到，即，在包括转子和具有多个槽的定子的旋转电机中，将所述定子在轴方向上分割成多个定子部件，各个被分割的所述定子部件，轴长和偏斜角绝对值的组合不相同。

此外，上述目的可以通过以下内容达到，即，所述转子部件在轴长的中央部被分成2个区域，当设左侧为A区、右侧为B区时，A区和B区的偏斜角的符号不同。

此外，上述目的可以通过以下内容达到，即，所述定子部件在轴长的中央部被分成2个区域，当设左侧为A区、右侧为B区时，A区和B区的偏斜角的符号不同。

此外，上述目的可以通过以下内容达到，即，所述转子部件被分割成3n(n为2的倍数)个，当将3个作为一组，左侧设为D区、中央设为E区、右侧设为F区时，E区的偏斜角的绝对值比D区和F区的偏斜角的绝对值小，且D区、E区、F区的偏斜角的符号相同。

此外，上述目的可以通过以下内容达到，即，所述定子部件被分割成3n(n为2的倍数)个，当将3个作为一组，左侧设为D区、中央设为E区、右侧设为F区时，E区的偏斜角的绝对值比D区和F区的偏斜角的绝对值小，且D区、E区、F区的偏斜角的符号相同。

此外，上述目的可以通过以下内容达到，即，将所述转子部件在轴方向上分割成4段，对于各个段的长度和偏斜角，当将转子芯或定子芯的轴长设为2L时，以0.29L、0.71L、0.71L、0.29L的长度为基准，0.29L的段被设定成轴长的-4％～+16％范围内的任意长度，0.71L的段被设定成轴长的+4％～-16％范围内的任意长度，构成轴长L部分的2个转子段或定子段的有效磁极开角，在转子或定子的圆周方向上在转子段或定子段的轴方向截面间连续，来形成偏斜，2个转子段或定子段的两端间的电角相位差相同、2个转子段或定子段间偏斜被连续配置，构成剩余一半的轴长L部分的2个转子段或定子段，将配置构成所述轴长L部分的2个转子段或定子段成为在轴长的中心对称的部分，以在轴长中央偏斜不连续的方式在圆周方向上错开与转子段或定子段的两端间的电角相位差相同的电角相位差来配置。

此外，上述目的可以通过以下内容达到，即，将所述定子部件在轴方向上分割成4段，对于各个段的长度和偏斜角，当将转子芯或定子芯的轴长设为2L时，以0.29L、0.71L、0.71L、0.29L的长度为基准，0.29L的段被设定成轴长的-4％～+16％范围内的任意长度，0.71L的段被设定成轴长的+4％～-16％范围内的任意长度，构成轴长L部分的2个转子段或定子段的有效磁极开角，在转子或定子的圆周方向上在转子段或定子段的轴方向截面间连续，来形成偏斜，2个转子段或定子段的两端间的电角相位差相同、2个转子段或定子段间偏斜被连续配置，构成剩余一半的轴长L部分的2个转子段或定子段，将配置构成所述轴长L部分的2个转子段或定子段成为在轴长的中心对称的部分，以在轴长中央偏斜不连续的方式在圆周方向上错开与转子段或定子段的两端间的电角相位差相同的电角相位差来配置。

此外，上述目的可以通过以下内容达到，即，将所述转子部件在轴方向上分割成6段，当将转子芯或定子芯的轴长设为2L时，各段的长度和偏斜角，被以0.25L、0.5L、0.25L、0.25L、0.5L、0.25L的长度为基准，设定成轴长的±4％范围内的任意长度，构成轴长L部分的3个转子段或定子段的有效磁极开角，在转子或定子的圆周方向上连续，来形成偏斜，3个转子段或定子段的两端间的电角相位差相同、3个转子段或定子段的两端间偏斜被连续配置，构成剩余一半的轴长L部分的3个转子段或定子段，将配置构成所述轴长L部分的3个各个转子段或定子段成为在轴长的中心对称的部分，以在轴长中央偏斜不连续的方式在圆周方向上错开与转子段或定子段的两端间的电角相位差相同的电角相位差来配置。

此外，上述目的可以通过以下内容达到，即，将所述定子部件在轴方向上分割成6段，当将转子芯或定子芯的轴长设为2L时，各段的长度和偏斜角，被以0.25L、0.5L、0.25L、0.25L、0.5L、0.25L的长度为基准，设定成轴长的±4％范围内的任意长度，构成轴长L部分的3个转子段或定子段的有效磁极开角，在转子或定子的圆周方向上连续，来形成偏斜，3个转子段或定子段的两端间的电角相位差相同、3个转子段或定子段的两端间偏斜被连续配置，构成剩余一半的轴长L部分的3个转子段或定子段，将配置构成所述轴长L部分的3个各个转子段或定子段成为在轴长的中心对称的部分，以在轴长中央偏斜不连续的方式在圆周方向上错开与转子段或定子段的两端间的电角相位差相同的电角相位差来配置。

总之，转子或定子分别相对于轴长2L，被分割成4个以上的转子段或定子段(这里，虽然称作“分割”，但也包含被视为分割的设定成由规定的几个构成的情况)。就各转子段或定子段而言，对于定子在轴方向上的变形模式，为了产生正交的这种力，各转子段或定子段所含的有效磁极开角的轴长和圆周方向的相对位置被决定出来。有效磁极开角，是相对于转轴而言具有永久磁体等实际的磁通的角度。

将上述转子或定子在轴方向上分割成4n(n为整数)个以上的段，当将转子芯或定子芯的轴长设为2L、轴方向设为x轴、轴的中心设为x＝0(-L≤x≤L)、半径方向的激振力设为f(x)(f(x)是复数)时，各个段的长度和电角，对于着眼的旋转次数，根据以下3个关系式，

对应定子芯的0次模式的关系式1

[数式2]

$\mathrm{Re}\left\{{\∫}_{-L}^{L}f\left(x\right)\mathrm{dx}\right\}=0$ 且 $\mathrm{Im}\left\{{\∫}_{-L}^{L}f\left(x\right)\mathrm{dx}\right\}=0$

对应定子芯的1次模式的关系式2

[数式3]

Re{f(-x)}＝Re{f(x)}或Im{f(-x)}＝Im{f(x)}或

${\∫}_{-L}^L\mathrm{xRe}\left\{f\left(x\right)\right\}\mathrm{dx}=0$ 或 ${\∫}_{-L}^L\mathrm{xIm}\left\{f\left(x\right)\right\}\mathrm{dx}=0$

对应定子芯的2次模式的关系式3

[数式4]

Re{f(-x)}＝-Re{f(x)}或Im{f(-x)}＝-Im{f(x)}或

${\∫}_{-L}^L(x-\frac{1}{2})\mathrm{Re}\left\{f\left(x\right)\right\}\mathrm{dx}=0$ 或 ${\∫}_{-L}^L(x-\frac{1}{2})\mathrm{Im}\left\{f\left(x\right)\right\}\mathrm{dx}=0$

以被当作相应的长度和在上述段间圆周方向上错开的相应位置的关系而被设定，并按设定的顺序配置。

在转子或定子被分割成4个(包含4n个)转子段或定子段的情况下，由上述3个数式求出的理想的4个转子段或定子段的轴长，基本上为0.29L、0.71L、0.71L、0.29L，根据该基准值设定相应的长度，且各个转子段或定子段的有效磁极开角，在各转子段或定子段的轴长间连续起来形成偏斜，使得在0.29L、0.71L的转子段或定子段的轴方向截面间电角的相位差为π；在0.71L、0.29L的转子段或定子段的轴方向截面间电角的相位差为-π，并且以偏斜在0.29L和0.71L、0.71L和0.29L的转子段或定子段上连续，在0.71L和0.71L的转子段或定子段的邻接面上不连续的方式，错开电角的相位差π来进行设定。

在转子或定子被分割成6个(包含6n个)转子段或定子段的情况下，由上述3个数式求出的理想的6个转子段或定子段的轴长，基本上为0.25L、0.5L、0.25L、0.25L、0.5L、0.25L，根据该基准值设定相应的长度，且各个转子段或定子段的有效磁极开角，在各转子段或定子段的轴长间连续起来形成偏斜，使得在转子段或定子段的圆周方向上在各转子段或定子段的轴方向截面间电角的相位差在中央处一分为二的一半为π；另一半为-π，并且以在中央被2分割的0.25L、0.5L、0.25L的转子段或定子段的邻接的各转子段或定子段上偏斜连续，在中央的0.25L、0.25L的转子段或定子段的邻接面上偏斜不连续的方式，错开电角的相位差π来进行设定。

至此，虽然对着眼的旋转次数所对应的电角的相位差进行了叙述，但相对于其他的旋转次数电角的相位差可以用γ代替π，用-γ代替-π。

根据本发明，可以提供一种旋转电机，能够降低驱动动作引发的振动·噪声中的半径方向电磁激振力所激励的发动机的振动·噪声。

附图说明

图1是具备本发明的一个实施例的旋转电机用转子的立体图。

图2是表示旋转电机的激振力式样与电磁激振力满足的正交条件的图。

图3是表示各偏斜式样的正交条件式对应的F、M1、M2的值的图。

图4是表示λ字偏斜的电角和激振力的图。

图5是表示1槽偏斜的电角和激振力的图。

图6是表示V字偏斜的电角和激振力的图。

图7是表示用于计算表面速度平均的旋转电机100的模型的图。

图8是表示将无偏斜、1槽偏斜、V字偏斜、λ字偏斜输入到旋转电机100的模型中时的表面速度平均的图。

图9是表示将λ字偏斜、W字偏斜、闪电型偏斜输入到旋转电机100的模型中时的表面速度平均的图。

图10是表示将无偏斜、1槽偏斜、V字偏斜、λ字偏斜、W字偏斜、闪电型偏斜输入到旋转电机100的模型中时的表面速度平均的最大值的图。

图11是表示在是λ字偏斜且使偏斜切换位置P1变化的情况下的表面速度平均的最大值的图。

图12是表示在是λ字偏斜且使偏斜切换位置P2变化的情况下的表面速度平均的最大值的图。

图13是表示具备本发明的另一实施例的旋转电机的图。

图14是表示6分割优化偏斜的电角和激振力的图。

图15是表示将无偏斜、1槽偏斜、λ字偏斜、6分割优化偏斜输入到旋转电机100的模型中时的表面速度的图。

图16是表示将6分割优化偏斜、W字偏斜、闪电型偏斜输入到旋转电机100的模型中时的表面速度平均的图。

图17是表示将无偏斜、1槽偏斜、V字偏斜、6分割优化偏斜、W字偏斜、闪电型偏斜输入到旋转电机100的模型中时的表面速度平均的最大值的图。

图18是表示错开6分割优化偏斜的偏斜切换位置P1来计算振动速度的结果的图。

图19是表示错开6分割优化偏斜的偏斜切换位置P2来计算振动速度的结果的图。

图20是表示错开6分割优化偏斜的偏斜切换位置P3来计算振动速度的结果的图。

图21是表示由本发明的旋转电机和逆变器构成的结构的图。

图22是表示安装了本发明的旋转电机的压缩机的结构的图。

图23是表示W字偏斜的转子的结构的图。

图24是表示闪电型偏斜的转子的结构的图。

图25是表示偏斜的一览图。

图中：

1-转子，2(2a、2b、2c、2d、2e、2f)-二次导体，3、4、5、6、31、32、33、34、35、36-转子段，7-定子芯(定子)，8-定子芯轴方向截面，10-轴，20-框架，21-支架，100-旋转电机，200-逆变器，300-压缩机。

具体实施方式

下面，参考附图，说明本发明的实施方式。

[实施例1]

图1是将具备本发明的一个实施例的旋转电机的一部分截断的立体图。

图2是表示激振力的正交条件的图。

图3是表示各偏斜式样(skew pattern)的正交条件式所对应的F、M1、M2的图。

图1、图3中，转子1的芯由叠层钢板的堆叠构成，叠层钢板的堆叠在轴长方向上被分割成多个块状、也就是转子段(piece)。在图1所示的实施例中，转子1分割成4个转子部件3、4、5、6。沿圆周方向等间隔节距(pitch)地斜着做出偏斜(skew)，来形成轴方向的长度与轴10、转子段3、4、5、6相等的多个沟。在上述沟中，形成利用铝压铸件等形成的、呈有效磁极开角的二次导体2a、2b、2c、2d。图1中呈有效磁极开角的虽然是二次导体2，但有效磁极开角也可以是由永久磁体来实现的结构。

以下，称通过优化图1所示的结构实现的电磁激振力的偏斜式样为λ字偏斜。

按照以下方法，决定转子段3、4、5、6在轴方向上的长度以及由有效磁极开角在圆周方向上的位置所决定的电角。本发明中，设因电特性产生的半径方向的电磁激振力，为与定子芯7的轴方向模式正交的这种轴长、电角相位差的组合式样。

将产生振动·噪声的旋转电机100的定子芯7的固有模式，假定为梁的0、1、2次的弯曲模式，并考虑抑制该模式的产生的电磁激振力的式样。

为了令讨论简单，设构造系统仅为定子芯7，轴长为与转子1的芯轴长相同的2L，定子芯7的边界条件为两端自由或将两端完全约束，定子芯7作为梁要素，转子段3、4、5、6所包含的二次导体2在轴长方向上的长度与转子段3、4、5、6的轴长相同。转子1上存在端环的情况下，设端环的长度不包含在轴长2L中。

由于各转子段3、4、5、6上设有倾斜的偏斜，所以激振力f(x)是复数。这时对于各次数的梁弯曲模式，可认为有图2所示的以下的激振力的正交条件。

[数式5]

$\mathrm{Re}\left\{{\∫}_{-L}^{L}f\left(x\right)\mathrm{dx}\right\}=0$ 且 $\mathrm{Im}\left\{{\∫}_{-L}^{L}f\left(x\right)\mathrm{dx}\right\}=0$ …………数式5

[数式6]

Re{f(-x)}＝Re{f(x)}或Im{f(-x)}＝Im{f(x)}或

${\∫}_{-L}^L\mathrm{xRe}\left\{f\left(x\right)\right\}\mathrm{dx}=0$ 或 ${\∫}_{-L}^L\mathrm{xIm}\left\{f\left(x\right)\right\}\mathrm{dx}=0$ …………数式6

[数式7]

Re{f(-x)}＝-Re{f(x)}或Im{f(-x)}＝-Im{f(x)}或

${\∫}_{-L}^L(x-\frac{1}{2})\mathrm{Re}\left\{f\left(x\right)\right\}\mathrm{dx}=0$ 或 ${\∫}_{-L}^L(x-\frac{1}{2})\mathrm{Im}\left\{f\left(x\right)\right\}\mathrm{dx}=0$ …………数式7

上述正交条件中，数式5表示不激励梁的弯曲模式0次的激振力的条件、数式6表示不激励梁的弯曲模式1次的激振力的条件、数式7表示不激励梁的弯曲模式2次的激振力的条件，若它们成立，就可以抑制由梁弯曲0次、1次、2次的模式引起的振动。

满足数式5、数式6、数式7，决定制造上实际个数的情沉下寻求的、4分割时的各转子段3、4、5、6在轴方向上的长度、偏斜角。

为了简化式子的展开，将定子芯7设为x轴方向的1次梁，设施加在定子芯7上的力为y轴方向的1次激振力。将定子芯7的轴长设为2L。

如果设置将4分割转子1时的电角δ在各转子段3、4、5、6的两端间错开π的偏斜角，则如图4(a)所示。为了简单起见，用数式8、数式9表示激振力f(x)。

[数式8]

Re{f(x)}＝βsinδ…………数式8

[数式9]

Im{f(x)}＝βcosδ…………数式9

图4(b)表示利用数式8、数式9求出的激振力。

图4(a)的电角δ满足数式10。

[数式10]

$\mathrm{Re}\left\{{\∫}_{-L}^{L}f\left(x\right)\mathrm{dx}\right\}=0$ 且 $\mathrm{Im}\left\{{\∫}_{-L}^{L}f\left(x\right)\mathrm{dx}\right\}=0$ …………数式10

此外，磁矩M1的Re{M1}为数式11。

[数式11]

$\mathrm{Re}\left\{M1\right\}=2\mathrm{\β}\{{\∫}_0^{a}x\sin \frac{\mathrm{\π}}{a}\mathrm{xdx}-{\∫}_a^{L}x\sin \frac{\mathrm{\π}}{L-a}(x-a)\mathrm{dx}\}=2\mathrm{\β}\frac{2a^2-L^2}{\mathrm{\π}}$ ……数式11

当Re{M1}＝0时，就有

$a=\frac{\sqrt{2}}{2}L=0.71L$

这时，Im{M1}为数式12。

[数式12]

$\mathrm{Im}\left\{M1\right\}=2\mathrm{\β}\{{\∫}_0^{a}x\cos \frac{\mathrm{\π}}{a}\mathrm{xdx}-{\∫}_a^{L}x\cos \frac{\mathrm{\π}}{L-a}(x-a)\mathrm{dx}\}=\frac{2\mathrm{\β}{L}^2}{{\mathrm{\π}}^2}(\frac{2a}{L}-1)=\frac{{2\mathrm{\βL}}^2}{{\mathrm{\π}}^2}(\sqrt{2}-1)$

……数式12

此外，Re{M2}、Im{M2}是奇函数。

对于上述的关系，即使定子芯7为圆筒面，激振力是以x轴为中心的圆环n次的3次激振力，也成立。

因此，令转子1的轴长如下：

[数式13]

$(1-\frac{1}{\sqrt{2}})L,\frac{1}{\sqrt{2}}L,\frac{1}{\sqrt{2}}L,(1-\frac{1}{\sqrt{2}})L$

即，分割出0.29L、0.71L、0.71L、0.29L的转子段3、4、5、6，各个电角的相位差，在各转子段3、4的轴方向截面间是π，在各转子段5、6的轴方向截面间是-π，如此连续形成偏斜。形成为，转子段3和4、5和6的邻接面上的电角的相位差连续；4和5的邻接面上的电角的相位差是π。

从而，两端的转子段3、6的偏斜角相对于中央转子段4、5，偏斜角的绝对值变大。由此，可以有效抵消定子芯7的梁的弯曲模式1次、与激振力之间发生的磁矩，即便是偏斜的切换位置错位的结构，也可以得到减低振动的效果。

此外，图1的结构的n倍(n为整数)，也可以满足图2的正交条件。

对λ字偏斜和其他偏斜式样，关于F、M1、M2的值进行归纳，在图4中表示。图中，无偏斜，是指不对转子1或定子芯7进行分割，且不设置偏斜的情况；1槽偏斜，是指全轴长中，在转子1或定子芯7的轴方向截面间，按电角相位差为2π的方式连接，错开1个槽的量来设置偏斜的情况；V字偏斜，是指在中央部中折回地设置偏斜的情况。这些结构都是已知的结构。

图5、图6表示1槽偏斜、V字偏斜的电角δ和激振力。

图7是表示用于计算表面速度的旋转电机的模型的图。

图7中，利用旋转电机100的计算模型，求出表面速度平均。旋转电机100的计算模型的外表面，由框架20、支架21构成。定子芯7被烧嵌于框架20内周。转子1通过嵌入支架中的轴承，设置在旋转电机100内部。

图8表示由无偏斜、1槽偏斜、V字偏斜、λ字偏斜，对圆环0次的轴方向上输入振幅一定的半径方向激振力时的表面速度平均的频率响应。

此外，图9表示由λ字偏斜、W字偏斜、闪电型偏斜，对圆环0次的轴方向上输入振幅一定的半径方向激振力时的表面速度平均的频率响应。

图10表示输入各偏斜时的表面速度平均的最大振幅。λ字偏斜的峰值频率上的表面速度平均，是比其他偏斜低3.7～8dB的值，具有减低振动的效果。

下面，讨论在λ字偏斜的切换位置上设置公差时的效果。

图11表示将P1的切换位置对0.29L的段变更轴长的-8％～+16％的情况下的表面速度平均的最大振幅。表面速度平均在+4％时取极小值，在-4％～+16％之间，为比W字偏斜、闪电型偏斜上的表面速度平均的最大振幅94.2dB低的值，若公差如果是在该范围的话，则具有减低振动的效果。

图12表示将P2的切换位置对0.71L的段变更轴长的-8％～+8％的情况下的表面速度平均的最大振幅。在该公差范围内，表面速度平均的最大振幅几乎没有变化，即使中央的偏斜切换位置错开，仍具有减低振动的效果。

本实施例的结构，还具有减低轴向力(thrust)的效果。

[实施例2]

说明本发明的另一实施方式。

图13是表示本发明的旋转电机100，在以感应电动机为例的情况下的转子1和定子7的一个实施例的图。

图13中，转子1的芯是通过叠层钢板的堆叠构成的，将叠层钢板的堆叠在轴长方向上分割成多个块、也就是转子段。图13中转子1由6个转子部件31、32、33、34、35、36构成。沿圆周方向等间隔节距地斜着做出偏斜，形成轴方向上的长度与轴10、转子段31、32、33、34、35、36相等的多个沟，在上述沟中具有通过铝压铸件等形成的、呈有效磁极开角的二次导体2a、2b、2c、2d、2e、2f。7是定子。

在图13的实施例中，呈有效磁极开角的二次导体2，形成为在2a、2b、2c间和2d、2e、2f间连续，而2c、2d间形成在电角错开π这种、例如在圆周方向上错开1/2节距的位置上。此外，二次导体2也可以是对连接部附上R的结构，使得铝压铸件等可以在2a、2b、2c间和2d、2e、2f间顺利流动。虽然图13中呈有效磁极开角的是二次导体2，但也可以是采用永久磁体实现有效磁极开角的结构。

以下，将通过优化图13所示的结构实现的电磁激振力的偏斜式样，称作6分割优化偏斜。

用与实施例1的情沉下同样的方法，决定转子段31、32、33、34、35、36在轴方向上的长度、和由有效磁极开角在圆周方向上的位置所决定的电角。

以下，令展开式子的坐标系也与实施例1的情况相同。

如果设置这样的偏斜角，即，将6分割转子1时的电角δ，在各转子段31、32、33、34、35、36的两端间错开π的偏斜角，则如图14(a)所示。为了简单起见，用数式14、数式15表示激振力f(x)。

[数式14]

Re{f(x)}＝βsinδ…………数式14

[数式15]

Im{f(x)}＝βcosδ…………数式15

图14(b)表示利用数式14、数式15求出的激振力。

图14(a)的电角δ满足数式16。

[数式16]

$\mathrm{Re}\left\{{\∫}_{-L}^{L}f\left(x\right)\mathrm{dx}\right\}=0$ 且 $\mathrm{Im}\left\{{\∫}_{-L}^{L}f\left(x\right)\mathrm{dx}\right\}=0$ …………数式16

此外，磁矩M1的Re{M1}为数式17。

[数式17]

$\mathrm{Re}\left\{M1\right\}=2\mathrm{\β}\{-{\∫}_0^{\mathrm{aL}}x\sin \frac{\mathrm{\π}}{\mathrm{aL}}\mathrm{dx}+{\∫}_{\mathrm{aL}}^{\mathrm{bL}}x\sin \frac{\mathrm{\π}}{(b-a)L}(x-\mathrm{aL})\mathrm{dx}-{\∫}_{\mathrm{bL}}^{L}x\sin \frac{\mathrm{\π}}{(1-b)L}(x-\mathrm{bL})\mathrm{dx}\}$

$=2{\mathrm{\βL}}^2\frac{2(b^2-a^2)-1}{\mathrm{\π}}$ …………数式17

现在，当Re{M1}＝0时，就有

[数式18]

2(b²-a²)＝1

满足这个式子的值例如是a＝0.25、b＝0.75。

这时，Im{M1}为数式19。

[数式19]

$\mathrm{Im}\left\{M1\right\}=\frac{{\mathrm{\βL}}^2}{2{\mathrm{\π}}^2}$ …………数式19

此外，Re{M2}、Im{M2}为奇函数。

对于上述关系，即使是将定子芯7做成圆筒面，激振力是以x轴为中心的圆环n次的3次激振力，也是成立的。

因此，将转子1分割为轴长0.25L、0.50L、0.25L、0.25L、050L、0.25L的转子段31、32、33、34、35、36，各个电角的相位差在各转子段31、32、33的轴方向截面间为π，在各转子段34、35、36的轴方向截面间为-π，这样连续起来形成偏斜。形成为，转子段31和32和33、34和35和36的邻接面上的电角的相位差连续；33和34的邻接面上的电角的相位差为π。

此外，图13的结构的n倍(n为整数)也可以满足图2的正交条件。

图15表示使用图7所示的旋转电机100的计算模型，由无偏斜、1槽偏斜、V字偏斜、6分割优化偏斜，对圆环0次的轴方向上输入振幅一定的半径方向激振力时的表面速度平均的频率响应。

此外，图16表示由6分割优化偏斜、W字偏斜、闪电型偏斜，对圆环0次的轴方向上输入振幅一定的半径方向激振力时的表面速度平均的频率响应。

图17表示输入各偏斜时的表面速度平均的最大振幅。6分割优化偏斜在峰值频率上的表面速度平均，是比其他偏斜低8.9～15.5dB的值，具有减低振动的效果。

下面，关于在对相位的切换位置变更轴长的百分之几时的表面速度平均，进行讨论。

图18表示峰值频率中的、切换P1时的表面速度平均。图19表示峰值频率中的、切换P2时的表面速度平均。图20表示峰值频率中的、切换P3时的表面速度平均。根据这些图，即使切换位置变更±4％，表面速度平均的变化量也不过±7.3dB，比起其他的偏斜，可以取得更好的减振效果。当切换位置变更±8％时，切换P1时的表面速度平均在-8％高出10dB，减振效果降低，即使转子段31、32、33、34、35、36的轴长中，形成变更理想值的多少有些偏差的状态，只要是按照优化的轴长和电角的条件，6分割优化偏斜就会具有减低振动的效果。

[实施例3]

虽然实施例1、2中叙述了旋转电机单体的结构，但组装有这些旋转电机的结构，也可以减低振动·噪音。

图21所示的结构，由旋转电机100和逆变器200构成。此外，图22所示的结构，是组装有旋转电机100的压缩机300的截面图。

此外，虽然为偏斜的结构，但只要图2的激振力式样和电磁激振力满足正交条件，不是直线而是曲线也可以。

W字偏斜如图23所示，闪电型偏斜如图24所示，是特开平8-298735号公报的结构。图25表示作为比较对象的偏斜结构的一览。

Claims (6)

1.一种旋转电机，包括：转子和具有多个槽的定子，其特征在于，

将所述转子在轴方向上分割成多个转子部件，各个被分割的所述转子部件，轴长和偏斜角绝对值的组合不相同，

所述转子被分割成3n个，当将3个作为一组，左侧设为D区、中央设为E区、右侧设为F区时，E区的偏斜角的绝对值比D区和F区的偏斜角的绝对值小，且D区、E区、F区的偏斜角的符号相同，其中，n为2的倍数。

2.一种旋转电机，包括：转子和具有多个槽的定子，其特征在于，

将所述转子在轴方向上分割成多个转子部件，各个被分割的所述转子部件，轴长和偏斜角绝对值的组合不相同，

将所述转子在轴方向上分割成4段，对于各个段的长度和偏斜角，当将转子芯的轴长设为2L时，以0.29L、0.71L、0.71L、0.29L的长度为基准，0.29L的段被设定成轴长的-4％～+16％范围内的任意长度，0.71L的段被设定成轴长的+4％～-16％范围内的任意长度，

构成前半的轴长L部分的2个转子段的有效磁极开角，在转子的圆周方向上在转子段的轴方向截面间连续，来形成偏斜，2个转子段的两端间的电角相位差相同、2个转子段间偏斜被连续配置，

构成后半的轴长L部分的2个转子段，将配置构成所述前半的轴长L部分的2个转子段成为在轴长的中心对称的部分，以在轴长中央偏斜不连续的方式在圆周方向上错开与转子段的两端间的电角相位差相同的电角相位差来配置。

3.一种旋转电机，包括：转子和具有多个槽的定子，其特征在于，

将所述转子在轴方向上分割成多个转子部件，各个被分割的所述转子部件，轴长和偏斜角绝对值的组合不相同，

将所述转子在轴方向上分割成6段，当将转子芯的轴长设为2L时，各段的长度和偏斜角，被以0.25L、0.5L、0.25L、0.25L、0.5L、0.25L的长度为基准，设定成轴长的±4％范围内的任意长度，

构成前半的轴长L部分的3个转子段的有效磁极开角，在转子的圆周方向上连续，来形成偏斜，3个转子段的两端间的电角相位差相同、3个转子段的两端间偏斜被连续配置，

构成后半的轴长L部分的3个转子段，将配置构成所述前半的轴长L部分的3个各个转子段成为在轴长的中心对称的部分，以在轴长中央偏斜不连续的方式在圆周方向上错开与转子段的两端间的电角相位差相同的电角相位差来配置。

4.一种旋转电机，包括：转子和具有多个槽的定子，其特征在于，

将所述定子在轴方向上分割成多个定子部件，各个被分割的所述定子部件，轴长和偏斜角绝对值的组合不相同，

所述定子被分割成3n个，当将3个作为一组，左侧设为D区、中央设为E区、右侧设为F区时，E区的偏斜角的绝对值比D区和F区的偏斜角的绝对值小，且D区、E区、F区的偏斜角的符号相同，其中，n为2的倍数。

5.一种旋转电机，包括：转子和具有多个槽的定子，其特征在于，

将所述定子在轴方向上分割成多个定子部件，各个被分割的所述定子部件，轴长和偏斜角绝对值的组合不相同，

将所述定子在轴方向上分割成4段，对于各个段的长度和偏斜角，当将定子芯的轴长设为2L时，以0.29L、0.71L、0.71L、0.29L的长度为基准，0.29L的段被设定成轴长的-4％～+16％范围内的任意长度，0.71L的段被设定成轴长的+4％～-16％范围内的任意长度，

构成前半的轴长L部分的2个定子段的有效磁极开角，在定子的圆周方向上在定子段的轴方向截面间连续，来形成偏斜，2个定子段的两端间的电角相位差相同、2个定子段间偏斜被连续配置，

构成后半的轴长L部分的2个定子段，将配置构成所述前半的轴长L部分的2个定子段成为在轴长的中心对称的部分，以在轴长中央偏斜不连续的方式在圆周方向上错开与定子段的两端间的电角相位差相同的电角相位差来配置。

6.一种旋转电机，包括：转子和具有多个槽的定子，其特征在于，

将所述定子在轴方向上分割成多个定子部件，各个被分割的所述定子部件，轴长和偏斜角绝对值的组合不相同，

将所述定子在轴方向上分割成6段，当将定子芯的轴长设为2L时，各段的长度和偏斜角，被以0.25L、0.5L、0.25L、0.25L、0.5L、0.25L的长度为基准，设定成轴长的±4％范围内的任意长度，

构成前半的轴长L部分的3个定子段的有效磁极开角，在定子的圆周方向上连续，来形成偏斜，3个定子段的两端间的电角相位差相同、3个定子段的两端间偏斜被连续配置，

构成后半的轴长L部分的3个定子段，将配置构成所述前半的轴长L部分的3个各个定子段成为在轴长的中心对称的部分，以在轴长中央偏斜不连续的方式在圆周方向上错开与定子段的两端间的电角相位差相同的电角相位差来配置。

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