CN102347653B - 电动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动机，能够实现低振动化，提高旋转性能。电动机具备转子和定子。转子具备转子芯、多个磁石磁极部、以及多个芯磁极部。磁石磁极部和芯磁极部两者中的一个磁极部、即第1磁极部包括沿轴向排列设置的第1对置部和第2对置部。第1对置部包括辅助槽，第2对置部不包括辅助槽。将第1磁极部的张开角度设为M，将空隙的张开角度设为G，将齿的个数设为L时，从第1磁极部的圆周方向中心线到辅助槽的靠近圆周方向中心线的侧面部的角度D1满足D1＝M/2+G-a×360/L，其中，a为自然数，M和G的单位为度。

Description

电动机

技术领域

本发明涉及具备采用了换向极型结构的转子的电动机。

背景技术

作为在电动机中使用的转子，例如在日本特开平4-71342号公报中公开了一种所谓换向极型结构的转子。在该转子中，沿着转子芯的圆周方向配置有多个磁石，在磁石之间配置有作为与该磁石不同的磁极发挥作用的芯磁极部，该芯磁极部一体形成在转子芯上。具有这种转子的电动机能够将性能的下降抑制得较小且能够将转子的磁石数量减少到一半，所以在节能和低成本化等方面有利。

但是，在换向极型结构的转子中，由于具有磁通强制力(感应)的磁石和不具有磁通强制力的芯磁极部混合存在，所以容易产生磁力不平衡，导致例如齿槽转矩的发生而引起的振动增加等旋转性能的恶化。于是，在日本特开平4-71342号公报的转子中，在磁石磁极部的外周面上形成沿轴向延伸的槽，从而抑制在磁石磁极部内的磁通的偏心，能够实现齿槽转矩的减少。但是，如何设定磁石磁极部的槽才能够更加有效地实现电动机的低振动化等详细的结构并未被明确化，在这一方面，仍有改善的余地。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种实现低振动化、提高旋转性能的电动机。

为了达到上述目的，在本发明的第1方式中提供一种具备转子和定子的电动机。所述转子具有转子芯、多个磁石磁极部、以及多个芯磁极部。所述多个磁石磁极部沿转子芯的圆周方向配置。各个磁石磁极部分别通过将磁石埋入到转子芯而形成。所述多个芯磁极部分别一体形成在所述转子芯上。各个芯磁极部被配置于在圆周方向上相邻的所述磁石磁极部之间且与该磁石磁极部之间具有空隙。所述定子具有多个齿和多个绕组。所述多个齿沿圆周方向以等间隔设置且与所述转子成径向对置。所述多个绕组分别被安装在所述多个齿上。所述磁石磁极部和所述芯磁极部两者中的一个磁极部、即第1磁极部具有与所述齿对置的表面，并且包括沿轴向排列设置的第1对置部和第2对置部。所述第1对置部在所述表面的圆周方向的局部上设置有辅助槽，该辅助槽具有在圆周方向上相互对置的一对侧面部。所述第2对置部在所述表面的整个圆周方向上均未设置所述辅助槽。将所述第1磁极部的张开角度设为M，将所述空隙的张开角度设为G，所述齿的个数设为L个时，从所述第1磁极部的圆周方向中心线到所述辅助槽的靠近所述圆周方向中心线的侧面部的角度D1满足“D1＝M/2+G-a×360/L”，其中，a为自然数，所述M和G的单位为度。

在本发明的第2方式中提供一种电动机，具备：转子，其具有转子芯、多个磁石磁极部、以及多个芯磁极部，多个磁石磁极部沿转子芯的圆周方向配置，各个磁石磁极部分别通过将磁石埋入到转子芯而形成，多个芯磁极部分别一体形成在所述转子芯上，各个芯磁极部被配置于在圆周方向上相邻的所述磁石磁极部之间且与该磁石磁极部之间具有空隙；以及定子，其具有多个齿和多个绕组，多个齿沿圆周方向以等间隔设置且与所述转子成径向对置，多个绕组分别被安装在所述多个齿上，所述磁石磁极部和所述芯磁极部两者中的一个磁极部、即第1磁极部具有与所述齿对置的表面，并且包括有槽的磁极部和无槽的磁极部，所述有槽的磁极部在所述表面上设置有辅助槽，该辅助槽具有在圆周方向上相互对置的一对侧面部，所述无槽的磁极部在所述表面上未设置所述辅助槽，将所述有槽的磁极部的张开角度设为M，将所述空隙的张开角度设为G，将所述齿的个数设为L时，从所述有槽的磁极部的圆周方向中心线到所述辅助槽的靠近所述圆周方向中心线的侧面部的角度D1满足“D 1＝M/2+G-a×360/L”，其中，a为自然数，所述M和G的单位为度。

在本发明的第3方式中提供一种电动机，具备：转子，其具有转子芯、多个磁石、以及多个芯磁极部，多个磁石沿转子芯的圆周方向配置，多个芯磁极部分别一体形成在所述转子芯上，各个芯磁极部被配置于在圆周方向上相邻的所述磁石之间且与磁石之间具有空隙；以及定子，其具有多个齿和多个绕组，多个齿沿圆周方向以等间隔设置且与所述转子成径向对置，多个绕组分别被安装在所述多个齿上，所述芯磁极部具有与所述齿对置的表面，并且包括相互沿轴向排列设置的第1对置部和第2对置部，所述第1对置部在所述表面的圆周方向的局部上设置有辅助槽，该辅助槽具有在圆周方向上相互对置的一对侧面部，所述第2对置部在所述表面的整个圆周方向上均未设置所述辅助槽，将所述齿的前端部的张开角度设为T，将所述芯磁极部的张开角度设为R时，从所述芯磁极部的圆周方向中心线到所述辅助槽的靠近所述圆周方向中心线的侧面部的角度D2满足“D2＝T-R/2”，所述T和R的单位为度。

在本发明的第4方式中提供一种电动机，具备：转子，其具有转子芯、多个磁石、以及多个芯磁极部，多个磁石沿转子芯的圆周方向配置，多个芯磁极部分别一体形成在所述转子芯上，各个芯磁极部被配置于在圆周方向上相邻的所述磁石之间且与该磁石之间具有空隙；以及定子，其具有多个齿和多个绕组，多个齿沿圆周方向以等间隔设置且与所述转子成径向对置，多个绕组分别被安装在所述多个齿上，所述芯磁极部具有与所述齿对置的表面，并且所述芯磁极部包括有槽的芯磁极部和无槽的芯磁极部，所述有槽的芯磁极部在所述表面上设置有辅助槽，该辅助槽具有在圆周方向上相互对置的一对侧面部，所述无槽的芯磁极部在所述表面上未设置所述辅助槽，将所述齿的前端部的张开角度设为T，将所述芯磁极部的张开角度设为R时，从所述有槽的芯磁极部的圆周方向中心线到所述辅助槽的靠近所述圆周方向中心线的侧面部的角度D2满足“D2＝T-R/2”，所述T和R的单位为度。

在本发明的第5方式中提供一种电动机，具备：转子，其具有转子芯、多个磁石磁极部、以及多个芯磁极部，多个磁石磁极部沿转子芯的圆周方向配置，各个磁石磁极部分别通过将磁石埋入到转子芯而形成，多个芯磁极部分别一体形成在所述转子芯上，各个芯磁极部被配置于在圆周方向上相邻的所述磁石磁极部之间且与该磁石磁极部之间具有空隙，从轴向观看时，各个空隙具有相同的面积；以及定子，其具有多个齿和多个绕组，多个齿沿圆周方向以等间隔设置且与所述转子成径向对置，多个绕组分别被安装在所述多个齿上，所述磁石磁极部具有与所述齿对置的表面，所述磁石磁极部在所述表面上设置有辅助槽，该辅助槽具有在圆周方向上相互对置的一对侧面部，将所述磁石磁极部的张开角度设为M，将所述空隙的张开角度设为G，将所述齿的个数设为L时，从所述磁石磁极部的圆周方向中心线到所述辅助槽的靠近所述圆周方向中心线的侧面部的角度D1满足“D1＝M/2+G-a×360/L”，其中，a为自然数，所述M和G的单位为度。

附图说明

本发明的、具有新颖性的特征将通过添付的权利要求书加以明确。本发明的目的和优点将通过参照附图进行的下面所示的优选实施方式的说明来加以理解。

图1是概要地示出本发明的第1实施方式所涉及的电动机的侧视图。

图2A是沿图1的2A-2A线的剖视图。

图2B是沿图1的2B-2B线的剖视图。

图3是示出图2A的磁石磁极部的放大俯视图。

图4是图2A的分段导体的局部立体图。

图5是将图2A的电动机展开示出的示意图。

图6是示出转子的旋转角与齿槽转矩之间的关系的特性图。

图7是示出转子的旋转角与齿槽转矩之间的关系的特性图。

图8是槽深度比与抵消转矩成分之间的关系的特性图。

图9是表示辅助槽的张开角度与抵消转矩成分之间的关系的特性图。

图10是其他例的电动机的概要结构图。

图11是概要性地示出另一其他例的电动机的侧视图。

图12A是沿图11的12A-12A线的剖视图。

图12B是沿图11的12B-12B线的剖视图。

图13是将图11的电动机展开示出的示意图。

图14A是本发明的第2实施方式所涉及的电动机的概要结构图。

图14B是图14A的局部放大图。

图15A是图14A的转子处于旋转角R1的状态时的电动机的示意图。

图15B是图14A的转子处于旋转角R2的状态时的电动机的示意图。

图16是示出转子的旋转角与齿槽转矩之间的关系的特性图。

图17是示出张开角度A、B与转矩之间的关系的特性图。

图18是示出张开角度A、B与转矩脉动之间的关系的特性图。

图19是示出张开角度A、B与齿槽转矩之间的关系的特性图。

具体实施方式

下面，依照图1～9，说明将本发明具体化的第1实施方式。

如图1所示，第1实施方式的内转子型的电动机1具备：大致圆环状的定子2，其被收纳在壳体H中；以及转子3，其在定子2的径向内侧被壳体H可旋转地支承。

如图2A和图2B所示，定子2具备定子芯4，该定子芯4具有圆筒部11和齿12，齿12从圆筒部11向径向内侧延伸，在圆周方向上设置有多个(本实施方式中为60个)齿12。另外，定子芯4通过在轴向上层积多个层积部件来构成，该层积部件由高磁导率的金属制的板状部件形成。在定子芯4的相邻的齿12之间形成有齿槽S，该齿槽S中插入有用于产生使转子3旋转的磁场的分段绕组13。从轴向观看时，齿槽S的截面成沿径向延伸的长方形，齿槽S的个数与齿12的个数相同(本实施方式中为60个)。另外，在齿12和分段绕组13之间设置有未予图示的绝缘体。

分段绕组13是多相(本实施方式中为3相)绕组，通过分布卷绕方式安装在定子芯4上。分段绕组13包括多个分段导体14(参见图4)。多个分段导体14分别形成为截面呈四角形状。分段导体14分别包括一对齿槽插入部14a、一对齿槽突出部14b、以及弯折部14c。齿槽插入部14a以在轴向(与纸面垂直的方向)贯穿齿槽S的方式配置在齿槽S内。齿槽突出部14b以在轴向上从齿槽S突出的方式从齿槽插入部14a的端部延伸。弯折部14c在一对齿槽插入部14a之间呈圆弧状延伸。而且，构成各个相的分段绕组13的多个分段导体14彼此通过在径向上相邻的齿槽突出部14b彼此被熔接而电气连接。由此，多个分段导体14构成在圆周方向上连续的1个分段绕组13。另外，各个分段导体14通过对导体板进行弯曲加工而成，形成为大致U字状。与U字的平行直线部相当的一对齿槽插入部14a分别被配置于在圆周方向上隔着多个(6个)齿12而分开的2个齿槽S内。

转子3具有大致圆环状的转子芯22，该转子芯22被外嵌在旋转轴21的外周面上。转子芯22通过在轴向上层积多个层积部件来构成，层积部件由高磁导率的金属制的板状部件形成。而且，沿着转子芯22的外周部的圆周方向，以72°间隔埋设5个N极磁石23，以形成磁石磁极部24。也就是说，各个磁石磁极部24具有磁石23和位于该磁石23外周侧的转子芯22的部分(外周部25)。

磁石23形成为大致长方体形状，以从转子3的轴向观看时磁石23的长度方向沿着与转子3的径向垂直的方向的方式配置。在转子芯22上一体形成的芯磁极部26被配置于在圆周方向上相邻的磁石磁极部24之间且与该磁石磁极部24隔着空隙27。从轴向观看时，空隙27具有相同的面积。另外，在空隙27的外周侧上，形成有将磁石磁极部24的外周部25和芯磁极部26连接的连结部28。而且，通过外周部25、芯磁极部26以及连结部28的连续的各个外周面来形成转子3的外周面。

如图3所示，磁石磁极部24以及空隙27形成为相对于磁石磁极部24的圆周方向中心线Q1成线对称。圆周方向中心线Q 1是通过转子3的轴线C且在径向上延伸的线。另外，从轴向观看时的、转子3的全部空隙27的面积相同。并且，各个空隙27的面积在转子芯22的整个轴向上恒定。磁石磁极部24和芯磁极部26以等角度(36°)间隔交替地配置，转子3采用相对于N极的磁石磁极部24使芯磁极部26作为S极发挥作用的10个磁极的所谓换向极型转子构成。另外，转子3的极对数与磁石23的数量相同，在第1实施方式中，极对数为“5”。另外，各个分段导体14所跨越的齿12的个数由(齿槽数/磁极数)决定，在第1实施方式中，如上所述为6(＝60/10)。

另外，第1实施方式的定子2这样构成，将转子3的磁石23的个数(极对数)设为“p”(其中，p为2以上的整数)，将分段绕组13的相数设为“m”时，齿12的个数“L”满足L＝2×p×m×n(个)(其中，n为自然数)。于是，在第1实施方式中，根据该数学式，齿12的个数“L”被设定为L＝2×5(磁石23的个数)×3(相数)×2＝60(个)。

如图1所示，各个磁石磁极部24具备沿轴向排列设置的第1对置部24a(参见图2A)和一对第2对置部24b(参见图2B)。第1对置部24a被配置在两个第2对置部24b之间。第1对置部24a在外周部25的外周面(与齿12对置的表面)上具有一对辅助槽31、32。辅助槽31、32以在第1对置部24a的轴向长度Fs的全长上延伸的方式形成，而在第2对置部24b上没有形成辅助槽。

如图3所示，第1对置部24a的一对辅助槽31、32被设置在相对于圆周方向中心线Q1成线对称的位置上。另外，辅助槽31、32形成为相同的形状，分别具有在圆周方向上相互对置的一对侧面部31a、31b以及侧面部32a、32b。并且，将辅助槽31、32的侧面部之中、内侧(靠近圆周方向中心线Q1)的侧面部作为侧面部31a、32a，将外侧(靠近磁石磁极部24的圆周方向端部)设为侧面部31b、32b。另外，各个辅助槽31、32沿着轴向呈直线状延伸。

如图1所示，具有这种辅助槽31、32的第1对置部24a被设置于磁石磁极部24的轴向中央，在第1对置部24a的轴向两侧设置有第2对置部24b。另外，第1对置部24a和第2对置部24b可以独立构成，也可以构成为一体。另外，在第1实施方式中，辅助槽31、32的轴向长度Fs(第1对置部24a的轴向长度)与磁石磁极部24的轴向长度F之比Fs/F被设定为Fs/F＝0.11。

在此，将磁石磁极部24的外周面的张开角度设为“M(°)”，将空隙27的张开角度设为“G(°)”，将齿12的个数设为“L(个)”。在这种情况下，辅助槽31、32的位置角度D1(从磁石磁极部24的圆周方向中心线Q 1到辅助槽31、32的侧面部31a、32a的角度D1)被设定为“D1＝M/2+G-a×360(°)/L”，其中，a为自然数(参见图5)。另外，“张开角度”是指以转子3的轴线C为中心的角度范围，在此，是指磁石磁极部24的外周面在圆周方向上的角度范围、空隙27在圆周方向上的角度范围。另外，空隙27的张开角度G是空隙27的径向最外侧部分的张开角度(即，连结部28的外周面的张开角度)(参见图3)。在上述数学式中的“360(°)/L”表示相邻的齿12在圆周方向一侧的端部之间的、以轴线C为中心的角度范围，即齿12在圆周方向上的排列角度间隔。

辅助槽31、32的位置角度D1以上述方式进行设定，从而在齿12、芯磁极部26以及辅助槽31之间成立图5所示的位置关系。也就是说，当任意的齿12(图5中右端的齿12b)的前端部12a的圆周方向第1端12x与芯磁极部26的圆周方向第1端26x在径向上重合时，在旋转方向的上游侧与该芯磁极部26相邻的磁石磁极部24的辅助槽31的侧面部31a与从该齿12b沿圆周方向(图5中的左侧)数起第a个(图5的例中第3个)齿12(图5中的齿12c)的圆周方向第1端12x在径向上重合。另外，上述的“在径向上重合”是指，2个对象分别位于径向的一条直线上。在图5中，芯磁极部26的圆周方向第1端26x与齿12b的圆周方向第1端12x在径向上重合，所以磁通容易在该径向重合的部分上集中，齿槽转矩(主成分)处于峰值。另一方面，由于辅助槽31的侧面部31a与齿12c的圆周方向第1端12x在径向上重合，所以磁通容易在该径向的重合部分上集中，在辅助槽31部分上产生的齿槽转矩为反峰值。即，由于在辅助槽31部分上产生的齿槽转矩成为与在芯磁极部26的圆周方向第1端26x附近的位置上产生的齿槽转矩(主成分)相互抵消的抵消成分(canceltorque)，所以能够减少在转子3旋转时产生的齿槽转矩。另外，在另一个辅助槽32上，也会发生相同的现象。

图6示出在本结构的电动机1上产生的齿槽转矩的波形。在该图6中，将不具有辅助槽31、32的结构的齿槽转矩的最大值设为100％，以双点划线表示在第1对置部24a上产生的齿槽转矩的波形，以单点划线表示在第2对置部24b上产生的齿槽转矩的波形。如图6所示，在第2对置部24b上产生的齿槽转矩与在第1对置部24a上产生的齿槽转矩的相位相反，使得它们的合成转矩(图6中实线的波形)被抑制得较小。像这样，在第1实施方式中，通过在轴向上排列第1对置部24a和第2对置部24b，从而能够避免在辅助槽31、32上产生的齿槽转矩(抵消成分)相对于齿槽转矩的主成分变得过大。因此，能够良好地减少在整个电动机1上产生的齿槽转矩，能够进一步提高转子3的旋转性能。

另外，在图7中，用虚线表示采用在磁石磁极部24的整体轴向上形成辅助槽31、32的结构(即，设定为Fs/F＝1.0的结构)时在整个电动机1上产生的齿槽转矩，用实线表示采用第1实施方式(Fs/F＝0.11)的结构时在整个电动机1上产生的齿槽转矩。另外，在该图7中，将不具有辅助槽31、32的结构的齿槽转矩的最大值设为100％。如图7所示，在第1实施方式的整个电动机1上产生的齿槽转矩相比于在设定为Fs/F＝1.0的结构(没有设置第2对置部24b的结构)上产生的齿槽转矩有所减少。即，磁石磁极部24显示出因具有第2对置部24b而产生的齿槽转矩的减少效果。

另外，上述图6和图7的特性图是在如下条件下得到的特性图，将芯磁极部26的张开角度设定为23.6°，将辅助槽31、32的位置角度D1设定为7.6°，将辅助槽31、32的张开角度Ws设定为1.265°，并且将辅助槽31、32的槽深度Hs与转子3和齿12之间的气隙Ag的槽深度比Hs/Ag设为1.333。另外，在图8中示出在上述条件下改变了槽深度比Hs/Ag时的抵消转矩成分，在图9中示出在上述条件下改变了辅助槽31、32的张开角度Ws时的抵消转矩成分。另外，图8和图9将不具有辅助槽31、32的结构的抵消转矩成分设为100％。

另外，在上述数学式中的a的最佳值按照如下方式求出，只要将a设定为该值，就能够最有效地减少齿槽转矩。分段导体14所跨越的齿12的数量如上所述设定为齿槽数/磁极数，若在其一半的位置上配置辅助槽31、32，则将齿槽转矩抑制得较小的抵消成分(由辅助槽31、32产生的齿槽转矩)在圆周方向上以良好的平衡配置，更加有效。因此，a优选通过如下方式求出，将齿12的个数(齿槽数)设为“L”，将转子3的磁极数设为“E”，以a＝L/(E×2)的数学式求出，在第1实施方式中，在a＝60/(10×2)＝3时，能够有效地减少齿槽转矩。

接着，在下面记载第1实施方式的特征性优点。

(1)在第1实施方式中，在磁石磁极部24的第1对置部24a上，以满足“D1＝M/2+G-a×360(°)/L”(其中，a为自然数)的方式设置辅助槽31、32。因此，例如，当齿12b的前端部12a的圆周方向第1端12x与芯磁极部26的圆周方向第1端26x在径向上重合时，与该芯磁极部26相邻的磁石磁极部24的辅助槽31的侧面部31a与从齿12b沿圆周方向数起第a个的齿12c的圆周方向第1端12x在径向上重合。此时，在辅助槽31、32上产生的齿槽转矩成为能够将在芯磁极部26的圆周方向第1端26x上产生的齿槽转矩抑制得较小的抵消成分，所以能够减少在整个电动机1上产生的齿槽转矩，能够提高转子3的旋转性能。此外，在本结构中，磁石磁极部24通过在轴向上排列设置第1对置部24a和第2对置部24b来构成，在第1对置部24a的表面的圆周方向的局部上设置有辅助槽31、32，而在第2对置部24b的表面的整个圆周方向上均未设置辅助槽31、32。通过该结构，能够在轴向上以良好的平衡配置辅助槽31、32，所以能够抑制在辅助槽31、32上产生的齿槽转矩(抵消成分)相对于齿槽转矩的主成分过大。因此，能够良好地减少在整个电动机1上产生的齿槽转矩，能够进一步提高转子3的旋转性能。

(2)在第1实施方式中，辅助槽31、32以相对于磁石磁极部24的圆周方向中心线Q1成线对称的方式在圆周方向上成对配设。即，辅助槽31、32分别对应于与磁石磁极部24相邻的两个芯磁极部26成对设置，所以能够进一步减少齿槽转矩。

(3)在第1实施方式中，定子2的分段绕组13以分布卷绕方式构成。因此，在具有分段绕组13由分布卷绕方式构成的定子2的电动机1中，能够减少齿槽转矩，能够提高转子3的旋转性能。

另外，第1实施方式也可以更改为以下的形式。

在第1实施方式中，将辅助槽31、32(第1以及第2对置部24a、24b)设置在磁石磁极部24上，但是也可以设置在芯磁极部26上。

在第1实施方式中，具有辅助槽31、32的第1对置部24a和不具有辅助槽31、32的第2对置部24b在轴向上排列构成，但是并不限于该结构。例如，也可以采用图10所示的结构。在图10所示的结构中，磁石磁极部24包括有槽的磁石磁极部24A和无槽的磁石磁极部24B，在该磁石磁极部24A的外周面凹设有辅助槽31、32，在该磁石磁极部24B的外周面没有设置辅助槽31、32。在图10所示的例子中，有槽的磁石磁极部24A设置有2个，无槽的磁石磁极部24B设置有3个，在圆周方向上2个磁石磁极部24A之间至少隔着1个磁石磁极部24B(即，有槽的磁石磁极部24A在圆周方向上不连续设置)。

虽然在结构上稍有不同，但在这种结构中仍能够得到与第1实施方式相同的优点。即，在这样的结构中，能够将辅助槽31、32以良好的平衡沿圆周方向进行配置，所以能够抑制在辅助槽上产生的齿槽转矩(抵消成分)相对于齿槽转矩的主成分过大。因此，能够有效地减少在整个电动机1上产生的齿槽转矩，能够提高转子3的旋转性能。

另外，在该结构中，可以在磁石磁极部24的整个轴向上形成辅助槽31、32，也可以像第1实施方式那样在轴向的局部上设置辅助槽31、32。另外，也可以将辅助槽31、32形成在芯磁极部26上，而不形成在磁石磁极部24上，由具有辅助槽31、32的有槽的芯磁极部和不具有辅助槽31、32的无槽的芯磁极部构成。

在第1实施方式中，采用了磁石23被埋入到转子芯22中的结构(IPM电动机)，但不限于此，也可以采用磁石23被设置在转子芯22的表面的结构(SPM电动机)。例如，在图11～图12B所示的结构中，在定子2上设置有12个齿12，在各个齿12上，以集中卷绕方式依次卷绕U相、V相、W相的线圈41。另外，各个齿12的前端部12a的内周面形成为以电动机1的轴线C为中心的圆弧状。

在转子3上，沿着转子芯22的外周部的圆周方向以等间隔配置有4个N极的磁石23，并且在各个磁石23之间配置有一体形成在该转子芯22的外周部上的突极51(芯磁极部)。也就是说，各个磁石23和突极51以等角度间隔交替配置，转子3采用相对于N极的磁石23使突极51作为S极发挥作用的8个磁极的所谓换向极型转子构成。另外，转子3的磁极(8个磁极)是齿12的个数(12个)的2/3倍，转子3的磁极数与齿12的个数之比为2∶3。

磁石23的外周面形成为以轴线C为中心的圆弧状，并且圆周方向长度形成为比突极51大。磁石23的内侧面被固装在转子芯的设置于相邻的突极51之间的固定安装面52上，在磁石23与相邻的突极51之间设置有圆周方向的空隙27。另外，各个磁石23的外周面位于同一圆周上。

各个突极51具有以近似扇状向径向外侧突出的形状，突极51的外周面成弯曲形状。另外，突极51的以轴线C为中心的张开角度R比齿12的前端部12a的以轴线C为中心的张开角度T大(参见图13)。

如图11所示，突极51具有第1对置部51a和第2对置部51b，在该第1对置部51a的外周面(与齿12对置的表面)上具有一对辅助槽61、62(参见图12A)，而在该第2对置部51b的外周面的整体圆周方向上都没有辅助槽61、62(参见图12B)，第1对置部51a和第2对置部51b在轴向上排列设置而构成突极51。另外，第1对置部51a被设置在突极51的轴向中央上，在突极51的轴向两侧设置有第2对置部51b。

第1对置部51a的一对辅助槽61、62被设置在相对于突极51的圆周方向中心线Q2成线对称的位置上。另外，辅助槽61、62形成为相同的形状，分别在圆周方向上具有相互对置的一对侧面部61a、61b及62a、62b。另外，将辅助槽61、62的侧面部之中的、内侧(靠近圆周方向中心线Q2)的侧面部分别设为侧面部61a、62a，将外侧(突极51的靠近圆周方向端部)的侧面部分别设为侧面部61b、62b。另外，辅助槽61、62沿轴向成直线状延伸。

在此，将齿12的前端部12a的张开角度设为“T(°)”，将突极51的张开角度设为“R(°)”时，辅助槽61、62的位置角度D2(从突极51的圆周方向中心线Q2到辅助槽61、62的侧面部61a、62a的角度D2)被设定成满足“D2＝T-R/2”。由此，如图13所示，当齿12的前端部12a的圆周方向第1端12x与突极51的圆周方向第1端51x在径向上重合时，齿12的前端部12a的圆周方向第2端12y与辅助槽61的侧面部61a在径向上重合。若像这样，齿12的圆周方向第1端12x与突极51的圆周方向第1端51x在径向上重合，则磁通容易在该径向上重合的部分上集中，齿槽转矩的主成分成为峰值。另一方面，由于齿12的圆周方向第2端12y与辅助槽61的侧面部61a在径向上重合，所以磁通容易在该径向上重合的部分上集中，在辅助槽61部分上产生的齿槽转矩为反峰值。即，由于在辅助槽61部分上产生的齿槽转矩成为与在突极51的圆周方向第1端51x附近产生的齿槽转矩的主成分抵消的抵消成分，所以在转子3的旋转时产生的齿槽转矩减少。另外，在另一个辅助槽62中，也发生相同的现象。

另外，在图11～13所示的结构中，与第1实施方式相同，由于具有辅助槽61、62的第1对置部51a和不具有辅助槽61、62的第2对置部51b在轴向上排列设置，所以能够在轴向上以良好的平衡配置辅助槽61、62。因此，能够抑制在辅助槽61、62上产生的齿槽转矩(抵消成分)相对于齿槽转矩的主成分变得过大。因此，能够有效地减少在整个电动机1上产生的齿槽转矩，能够进一步提高转子3的旋转性能。另外，辅助槽61、62以相对于突极51的圆周方向中心线Q2成线对称的方式在圆周方向上成对排列设置。即，辅助槽61、62分别对应于突极51的圆周方向两端部而成对设置，所以能够进一步减少齿槽转矩。

另外，在图11～13所示的例子中，突极51由具有辅助槽61、62的第1对置部51a和不具有辅助槽61、62的第2对置部51b在轴向上排列而构成，但不限于此。突极51也可以包括设置有辅助槽61、62的有槽的突极和没有设置辅助槽61、62的无槽的突极来构成。在这种结构中，虽然稍有差异，但是也能够得到与图11～13所示的结构相同的优点。即，在这种结构中，由于能够在圆周方向上以良好的平衡配置辅助槽61、62，所以能够抑制在辅助槽61、62上产生的齿槽转矩(抵消成分)相对于齿槽转矩的主成分过大。因此，能够有效地减少在整个电动机1上产生的齿槽转矩，能够进一步提高转子3的旋转性能。

在第1实施方式中，将辅助槽31、32的轴向长度Fs(第1对置部24a的轴向长度)与磁石磁极部24的轴向长度F之比Fs/F设定为0.11，但不限于此，还可以适当变更为Fs/F＜1的范围内的其他值。

下面，依照图14A～19，说明将本发明具体化的第2实施方式。另外，在第2实施方式中，对与第1实施方式相同的部分，赋予相同的符号，在下面以与第1实施方式之间的不同点为中心进行说明。

在第1实施方式中，辅助槽31、32以在磁石磁极部24上沿第1对置部24a的轴向长度Fs的全长延伸的方式形成，但是在第2实施方式中，辅助槽31、32以在磁石磁极部24的轴向长度的全长上延伸的方式形成。除此之外的结构与第1实施方式的结构相同。

在第2实施方式中，辅助槽31、32的位置角度D1也被设定为“D1＝M/2+G-a×360(°)/L”(其中，a为自然数)。因此，如图15A所示，当任意的齿12(图15A中右端的齿12b)的前端部12a的圆周方向第1端12x与芯磁极部26的圆周方向第1端26x在径向上重合时，在旋转方向的上游侧与该芯磁极部26相邻的磁石磁极部24的辅助槽31的侧面部31a与从齿12b沿圆周方向(图15A的左侧)数起第a个(图15A的例子中第3个)齿12(图15A中的齿12c)的圆周方向第1端12x在径向上重合。并且，相同地，如图15B所示，当任意的齿12(图15A中左端的齿12d)的前端部12a的圆周方向第2端12y与芯磁极部26的圆周方向第2端26y在径向上重合时，在旋转方向的下游侧与该芯磁极部26相邻的磁石磁极部24的辅助槽32的侧面部32a与从齿12d沿圆周方向(图15B的右侧)数起第3个齿12e的圆周方向第2端12y在径向上重合。

在此，图16示出第2实施方式的转子3旋转时的齿槽转矩波形。图16中的虚线的波形是齿槽转矩的主成分的波形(在磁石磁极部24上没有形成辅助槽31、32的结构时的齿槽转矩波形)，单点划线的波形是由辅助槽31、32产生的齿槽转矩波形。然后，实线的波形是在第2实施方式的电动机1上产生的齿槽转矩的波形，是将齿槽转矩的主成分的波形(虚线的波形)和由辅助槽31、32产生的齿槽转矩波形(单点划线的波形)合成的波形。

该图16的旋转角R1是在图15A所示的状态下的转子3的旋转角。为该旋转角R1时，由于芯磁极部26的圆周方向第1端26x与齿12b的圆周方向第1端12x在径向上重合，所以磁通容易在该径向上重合的部分上集中，其结果，齿槽转矩的主成分在负侧变大。此时，由于辅助槽31的侧面部31a与齿12c的圆周方向第1端12x在径向上重合，所以磁通容易在该径向上重合的部分上集中，其结果，由辅助槽31、32产生的齿槽转矩为正的峰值。由此，在旋转角R1处的齿槽转矩的主成分和由辅助槽31、32产生的齿槽转矩相互抵消(参见图16的实线的波形)，能够减少在转子3旋转时产生的齿槽转矩。

另外，图16中的旋转角R2是在图15B所示的状态下的转子3的旋转角。为该旋转角R2时，也与上述的旋转角R1相同，齿槽转矩的主成分和由辅助槽31、32产生的齿槽转矩相互抵消，能够减少在转子3旋转时产生的齿槽转矩。另外，如图16所示，齿槽转矩的主成分和由辅助槽31、32产生的齿槽转矩的相位相反(正负相反)，而与转子3的旋转角无关，也就是说，由辅助槽31、32产生的齿槽转矩是相对于齿槽转矩的主成分的抵消成分，而与转子3的旋转角无关。因此，能够减少在电动机1上产生的齿槽转矩，能够提高转子3的旋转性能。

另外，在第2实施方式中，将从磁石磁极部24的圆周方向中心线Q到磁石磁极部24的圆周方向端部24c的以轴线C为中心的张开角度设为A，将从磁石磁极部24的圆周方向中心线Q到与该磁石磁极部24的圆周方向端部24c隔着空隙27对置的芯磁极部26的圆周方向端部26a的张开角度设为B(张开角度A、B均参见图14B)。将改变了张开角度A和张开角度B时的转矩、转矩脉动以及齿槽转矩分别示于图17～19。另外，换言之，张开角度A是从磁石磁极部24的圆周方向中心线Q到空隙27的靠近磁石磁极部24的端部的张开角度，张开角度B是从圆周方向中心线Q到空隙27的靠近芯磁极部26的端部的张开角度。另外，张开角度A与上述的磁石磁极部24的张开角度M的一半相等，张开角度B与在张开角度A上相加空隙27的张开角度G的角度相等。

图17中示出改变了张开角度A、B时的转矩，将A＝15.3、且B＝19时的转矩设为100％。由该图17可知，当张开角度A在15.3≤A≤16.1的范围内，张开角度B在19.0≤B≤31.0的范围内时，转矩处于比较稳定的良好的范围。此外，当张开角度A相同地在15.3≤A≤16.1的范围内，而张开角度B在21.0≤B≤25.0的范围内时，转矩最大增大到105％左右，处于更良好的范围。

图18中示出改变了张开角度A、B时的转矩脉动，将A＝15.3、且B＝19时的转矩脉动设为100％。由该图18可知，当张开角度A在15.3≤A≤18.7的范围内，张开角度B在23.0≤B≤27.0的范围内时，可以说是能够减少转矩脉动的良好的范围。此外，当张开角度A在17.8≤A≤18.7的范围内的情况下，张开角度B为26.0≤B≤27.5的范围内，可以说是能够进一步减少转矩脉动的更加良好的范围。

图19中示出改变了张开角度A、B时的齿槽转矩，将A＝15.3、且B＝19时的齿槽转矩设为100％。由该图19可知，当张开角度A在15.3≤A≤18.7的范围内，张开角度B在19.0≤B≤27.5的范围内时，可以说是齿槽转矩比较稳定且较低的良好的范围。此外，当张开角度A相同地为15.3≤A≤18.7的范围内，张开角度B为26.0≤B≤27.0的范围内时，可以说是能够将齿槽转矩减少到100％以下的更加良好的范围。另外，在张开角度A处于15.3≤A≤17.0的范围内的情况下，张开角度B在21.5≤B≤23.0的范围内时，可以说是能够将齿槽转矩减少到100％以下的更加良好的范围。

考虑以上的情况，优选在提高转矩或抑制转矩下降的同时，将张开角度A、B设定为能够减少转矩脉动和齿槽转矩的范围内的值。具体地讲，若将张开角度A设定为15.3≤A≤18.7的范围内，将张开角度B设定为23.0≤B≤27.0的范围内，则能够使转矩稳定的同时，能够减少转矩脉动和齿槽转矩。此外，若将张开角度A设定为17.8≤A≤18.7的范围内，将张开角度B设定为26.0≤B≤27.0的范围内，则能够使转矩稳定，并能够进一步减少转矩脉动和齿槽转矩。

接着，记载第2实施方式的特征性优点。

(4)在第2实施方式中，辅助槽31、32形成为在磁石磁极部24的整个轴向上延伸。在这种结构中，角度D1被设定为满足“D1＝M/2+G-a×360(°)/L”(其中，a是自然数)，从而能够得到与第1实施方式的(1)的优点相同的优点。

(5)能够得到与第1实施方式的(2)的优点相同的优点。

(6)能够得到与第1实施方式的(3)的优点相同的优点。

第1以及第2实施方式也可以更改为以下的形式。

在第1以及第2实施方式中，设为a＝3，但不限于此，也可以将a设定为3以外的值。

在第1以及第2实施方式中，在磁石磁极部24上形成了一对辅助槽31、32，但是，除此之外，也可以设置1个辅助槽。

在第1以及第2实施方式的转子3中，也可以对包括磁石23的形状、磁石磁极部24的外周部25、芯磁极部26以及连结部28在内的转子芯22的形状进行适当变更。例如，也可以构成为没有连结部28。

在第1以及第2实施方式中，采用了将磁石23设为N极、将芯磁极部26作为S极发挥作用的结构，但是，也可以相反地采用将磁石23设为S极、将芯磁极部26作为N极发挥作用的结构。

在第1以及第2实施方式中，在分别设置有5个磁石磁极部24和5个芯磁极部26的、10个磁极的转子3中应用了本发明，但也可以适当变更转子3的磁极数。伴随于此，适当变更定子2的磁极数(齿槽数)。

针对第1以及第2实施方式的数值范围可以根据状况等进行适当变更。

在第1以及第2实施方式中，定子2的绕组由分段绕组13构成，但是没有特定限定，可以将连续线卷绕到齿12上(参见图12)。

在第1以及第2实施方式中，在内转子型的电动机1中应用了本发明，但不限于，也可以在外转子型的电动机中应用本发明。

Claims (9)

1.一种电动机，具有：

转子，其具有转子芯、多个磁石磁极部、以及多个芯磁极部，多个磁石磁极部沿转子芯的圆周方向配置，各个磁石磁极部分别通过将磁石埋入到转子芯而形成，多个芯磁极部分别一体形成在所述转子芯上，各个芯磁极部被配置于在圆周方向上相邻的所述磁石磁极部之间且与该磁石磁极部之间具有空隙；以及

定子，其具有多个齿和多个绕组，多个齿沿圆周方向以等间隔设置且与所述转子成径向对置，多个绕组分别被安装在所述多个齿上，

所述电动机的特征在于，

所述磁石磁极部和所述芯磁极部两者中的一个磁极部、即第1磁极部具有与所述齿对置的表面，并且第1磁极部包括相互沿轴向排列设置的第1对置部和第2对置部，所述第1对置部在所述表面的圆周方向的局部上设置有辅助槽，该辅助槽具有在圆周方向上相互对置的一对侧面部，所述第2对置部在所述表面的整个圆周方向上均未设置所述辅助槽，

将所述第1磁极部的张开角度设为M，将所述空隙的张开角度设为G，将所述齿的个数设为L时，

从所述第1磁极部的圆周方向中心线到所述辅助槽的靠近所述圆周方向中心线的侧面部的角度D1满足

D1＝M/2+G-a×360°/L

其中，a为自然数，所述M和G的单位为度。

2.根据权利要求1所述的电动机，其中，

在所述各个第1磁极部上分别设置有一对所述辅助槽，所述一对辅助槽以相对于各个第1磁极部的圆周方向中心线成线对称的方式在圆周方向上排列设置。

3.一种电动机，具备：

转子，其具有转子芯、多个磁石磁极部、以及多个芯磁极部，多个磁石磁极部沿转子芯的圆周方向配置，各个磁石磁极部分别通过将磁石埋入到转子芯而形成，多个芯磁极部分别一体形成在所述转子芯上，各个芯磁极部被配置于在圆周方向上相邻的所述磁石磁极部之间且与该磁石磁极部之间具有空隙；以及

定子，其具有多个齿和多个绕组，多个齿沿圆周方向以等间隔设置且与所述转子成径向对置，多个绕组分别被安装在所述多个齿上，

所述电动机的特征在于，

所述磁石磁极部和所述芯磁极部两者中的一个磁极部、即第1磁极部具有与所述齿对置的表面，并且包括有槽的磁极部和无槽的磁极部，所述有槽的磁极部在所述表面上设置有辅助槽，该辅助槽具有在圆周方向上相互对置的一对侧面部，所述无槽的磁极部在所述表面上未设置所述辅助槽，

将所述有槽的磁极部的张开角度设为M，将所述空隙的张开角度设为G，将所述齿的个数设为L时，

从所述有槽的磁极部的圆周方向中心线到所述辅助槽的靠近所述圆周方向中心线的侧面部的角度D1满足

D1＝M/2+G-a×360°/L

其中，a为自然数，所述M和G的单位为度。

4.根据权利要求3所述的电动机，其中，

在所述各个有槽的磁极部上分别设置有一对所述辅助槽，所述一对辅助槽以相对于各个有槽的磁极部的圆周方向中心线成线对称的方式在圆周方向上排列设置。

5.一种电动机，具备：

转子，其具有转子芯、多个磁石、以及多个芯磁极部，多个磁石沿转子芯的圆周方向配置，多个芯磁极部分别一体形成在所述转子芯上，各个芯磁极部被配置于在圆周方向上相邻的所述磁石之间且与磁石之间具有空隙；以及

定子，其具有多个齿和多个绕组，多个齿沿圆周方向以等间隔设置且与所述转子成径向对置，多个绕组分别被安装在所述多个齿上，

所述电动机的特征在于，

所述芯磁极部具有与所述齿对置的表面，并且包括相互沿轴向排列设置的第1对置部和第2对置部，所述第1对置部在所述表面的圆周方向的局部上设置有辅助槽，该辅助槽具有在圆周方向上相互对置的一对侧面部，所述第2对置部在所述表面的整个圆周方向上均未设置所述辅助槽，

将所述齿的前端部的张开角度设为T，将所述芯磁极部的张开角度设为R时，从所述芯磁极部的圆周方向中心线到所述辅助槽的靠近所述圆周方向中心线的侧面部的角度D2满足D2＝T-R/2，所述T和R的单位为度。

6.根据权利要求5所述的电动机，其中，

在所述各个芯磁极部上分别设置有一对所述辅助槽，所述一对辅助槽以相对于各个芯磁极部的圆周方向中心线成线对称的方式在圆周方向上排列设置。

7.一种电动机，具备：

转子，其具有转子芯、多个磁石、以及多个芯磁极部，多个磁石沿转子芯的圆周方向配置，多个芯磁极部分别一体形成在所述转子芯上，各个芯磁极部被配置于在圆周方向上相邻的所述磁石之间且与该磁石之间具有空隙；以及

定子，其具有多个齿和多个绕组，多个齿沿圆周方向以等间隔设置且与所述转子成径向对置，多个绕组分别被安装在所述多个齿上，

所述电动机的特征在于，

所述芯磁极部具有与所述齿对置的表面，并且所述芯磁极部包括有槽的芯磁极部和无槽的芯磁极部，所述有槽的芯磁极部在所述表面上设置有辅助槽，该辅助槽具有在圆周方向上相互对置的一对侧面部，所述无槽的芯磁极部在所述表面上未设置所述辅助槽，

将所述齿的前端部的张开角度设为T，将所述芯磁极部的张开角度设为R时，从所述有槽的芯磁极部的圆周方向中心线到所述辅助槽的靠近所述圆周方向中心线的侧面部的角度D2满足D2＝T-R/2，所述T和R的单位为度。

8.根据权利要求7所述的电动机，其中，

在所述各个有槽的芯磁极部上分别设置有一对所述辅助槽，所述一对辅助槽以相对于各个有槽的芯磁极部的圆周方向中心线成线对称的方式在圆周方向上排列设置。

9.一种电动机，具备：

转子，其具有转子芯、多个磁石磁极部、以及多个芯磁极部，多个磁石磁极部沿转子芯的圆周方向配置，各个磁石磁极部分别通过将磁石埋入到转子芯而形成，多个芯磁极部分别一体形成在所述转子芯上，各个芯磁极部被配置于在圆周方向上相邻的所述磁石磁极部之间且与该磁石磁极部之间具有空隙，从轴向观看时，各个空隙具有相同的面积；以及

定子，其具有多个齿和多个绕组，多个齿沿圆周方向以等间隔设置且与所述转子成径向对置，多个绕组分别被安装在所述多个齿上，

所述电动机的特征在于，

所述磁石磁极部具有与所述齿对置的表面，所述磁石磁极部在所述表面上设置有辅助槽，该辅助槽具有在圆周方向上相互对置的一对侧面部，

将所述磁石磁极部的张开角度设为M，将所述空隙的张开角度设为G，将所述齿的个数设为L时，

从所述磁石磁极部的圆周方向中心线到所述辅助槽的靠近所述圆周方向中心线的侧面部的角度D1满足

D1＝M/2+G-a×360°/L

其中，a为自然数，所述M和G的单位为度。