CN105453385A - 同步驱动电机 - Google Patents

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Abstract

提供了一种以较高的水准满足高转矩、高输出以及尺寸小型化的同步驱动电机。该同步驱动电机包括：定子，其包括定子芯和绕组，其中该定子芯具有彼此沿周向间隔槽的多个齿，并且该绕组延伸通过该槽，该多个齿的每一者包括卷绕有绕组的部分；和转子，其包括形成多个磁极面的永久磁铁部，该多个磁极面设置在转子的与定子相对的面上。该多个齿中的每一者具有与该磁极面相对的前端部。该前端部的周向宽度小于其数量大于多个齿的数量的磁极面的周向宽度。

Description

同步驱动电机
技术领域
本发明涉及同步驱动电机。
背景技术
驱动电机对于高转矩、高输出和小尺寸均要求较高的水准。具体地，驱动电机通常安装在驱动对象的机械上。因此，如何在约束尺寸的情况下实现高转矩和高输出成为问题。
专利文献1至3中的每一者公开了驱动压缩机的电机。为了实现高输出，专利文献1至3所公开的电机采用磁极面的数量为齿的数量的2/3的构造。被构造为磁极面的数量为齿的数量的2/3的电机的角速度ω较小并且阻抗较低。因此，被构造为磁极面的数量为齿的数量的2/3的电机能够接收较大的供给电流，故可提高电机的输出。
在专利文献1至3中，电机中所包括的每个齿的前端部具有沿周向突出的突出部。在齿上设置突出部可以增大齿与磁极面相对的区域，因此增大齿所接收的磁通量。结果，驱动电机的转矩可以增大。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请公报No.2007-074898
专利文献2：日本专利申请公报No.11-146584(1999)
专利文献3：日本专利申请公报No.2004-135380
发明内容
技术问题
本发明的目的在于提供一种以较高的水准满足高转矩、高输出和小尺寸的同步驱动电机。
解决问题的技术方案
为了解决上述问题，本发明采用以下构造。
(1)一种同步驱动电机，其包括：
定子，其包括定子芯和绕组，所述定子芯包括彼此沿周向间隔槽的多个齿，所述绕组延伸通过所述槽，所述多个齿的每一者包括卷绕有所述绕组的部分；以及
转子，其包括形成多个磁极面的永久磁铁部，所述多个磁极面设置在所述转子的与所述定子相对的面上，
所述多个齿中的每一者具有与所述磁极面相对的前端部，所述前端部的周向宽度小于数量大于所述多个齿的数量的所述磁极面的周向宽度。
本发明人对于在实现高输出和高转矩的同时保持同步驱动电机的大小深入地研究。在研究的过程中，本发明人已经改变了思维方式，推翻了本领域技术人员所包括的对同步驱动电机的两种类型的常识，如以下(i)和(ii)所述。
(i)通常使用构造为磁极面的数量为齿的数量的2/3的同步驱动电机的理由在于：在磁极面的数量与齿的数量的比值不相同的各种类型的同步驱动电机中，构造为磁极面的数量为齿的数量的2/3的同步驱动电机的角速度ω最小。较小的角速度ω导致较低的阻抗Z，这允许供应给同步驱动电机的电流增大。结果，提高同步驱动电机的输出。输出提高对同步驱动电机是有利的。换句话说，当磁极面的数量大于齿的数量的2/3时，角速度ω增大，故导致同步驱动电机的输出减小。因此，认为将磁极面的数量设置成大于齿的数量的2/3对同步驱动电机是不利的。然而，本发明人推翻了这种常识并且尝试构造磁极面的数量大于齿的数量的2/3的同步驱动电机。
(ii)通常，齿的前端部设置有沿周向突出的突出部，理由如下。具有突出部的齿能够从磁极面集中大量的磁通，这有助于提高转矩。突出部的存在增大了齿的前端部与磁极面相对的面积。这提高了永久磁铁部的磁导系数。例如，通过减小永久磁铁部的厚度来使同步驱动电机小型化是允许的。也实现了转矩的提高。因此，认为增大齿的突出部的尺寸对同步驱动电机是有利的。然而，本发明人推翻了这种常识并且试图减小同步驱动电机的齿的突出部的尺寸。
本发明人尝试同时推翻磁极面的数量被设定为齿的数量的2/3的常识以及齿的突出部具有增大的尺寸的常识。结果，本发明人发现，通过将磁极面的数量设定为大于齿的数量并且将齿的前端部的周向宽度设定为小于磁极面的周向宽度，能够在例如不改变同步驱动电机的尺寸的情况下使得以较高的水准满足高输出和高转矩。
与以常规方式被构造为磁极面的数量为齿的数量的2/3的同步驱动电机(以下，有时简称为传统同步驱动电机)相比，(1)的同步驱动电机的磁极面的数量更多。因此，与尺寸和(1)的同步驱动电机的尺寸相同的传统同步驱动电机相比，在(1)的同步驱动电机中，磁极面具有较小的周向宽度。此外，齿的前端部的周向宽度小于磁极面的周向宽度。因此，在同步驱动电机中，齿的前端部的周向宽度减小，则作为相邻齿的前端部之间的周向间隔的齿间间隙增大。
通常，当前端部的周向宽度减小时，前端部与磁极面相对的面积减小，并且因此从磁极面输入到齿并与绕组交链的交链磁通量减少。在这方面，在磁极面具有较小的周向宽度的同步驱动电机(1)中，即使前端部的周向宽度减小，也能抑制前端部与磁极面相对的面积的减少。因此，抑制伴随齿的前端部的周向宽度的变小的绕组的交链磁通的减少。此外，较大的齿间间隙引起较少的磁通泄漏通过齿间间隙。漏磁通减少例如使得从齿输入到磁极面的定子磁通增多。因此，(1)的同步驱动电机例如能够通过增大定子磁通同时抑制绕组的交链磁通的减少来获得高转矩。
此外，在(1)的同步驱动电机中，齿间间隙较大，这极大地提高了绕组的设计自由度。因此，例如，可以增加绕组的匝数，以提高转矩。
如至此所述，(1)的同步驱动电机例如能够通过一面抑制交链磁通的减少一面使定子磁通增大或者增大绕组的匝数来提高转矩。相应地，与尺寸和(1)的同步驱动电机的尺寸相同的传统同步驱动电机相比，(1)的同步驱动电机能够提高转矩。
如上所述，在(1)的同步驱动电机中，齿间间隙较大，使得电感L较低。因此，即使当磁极面的数量大于齿的数量使得角速度ω较大时，也可以维持阻抗的交流分量ωL。结果，可以确保供应给同步驱动电机的电流。由于转矩得以提高(如上所述)中，因此确保电流能够提高输出。如上所述，在(1)的同步驱动电机中，绕组的设计自由度提高。因此，例如，在不使同步驱动电机尺寸增大的情况下便可卷绕直径较粗的线。这样可以降低绕组的电阻R。因此，通过增大供应给线圈的电流，能够提高转矩和输出两者。因此，与尺寸和(1)的同步驱动电机的尺寸相同的传统同步驱动电机相比，(1)的同步驱动电机能够提高输出。进一步提高转矩和输出中的哪一者，例如可以根据进一步增大绕组的直径的粗度和匝数中的哪一者进行调整。
以这种方式，与尺寸和(1)的同步驱动电机的尺寸相同的传统同步驱动电机相比，(1)的同步驱动电机能够提高输出和转矩。
上面描述说明了与尺寸和(1)的同步驱动电机的尺寸相同的传统同步驱动电机相比，(1)的同步驱动电机能够提高输出和转矩。此外，与输出及转矩和(1)的同步驱动电机的输出及转矩相同的传统同步驱动电机相比，(1)的同步驱动电机实现了尺寸的小型化。
因此，在(1)的同步驱动电机中，以较高的水准满足了高转矩、高输出和尺寸的小型化。
(2)根据(1)所述的同步驱动电机，其中
彼此相邻的所述齿的所述前端部之间的周向间隙大于所述前端部的周向宽度。
(2)的构造进一步提高了绕组的设计自由度。因此，例如，进一步增加绕组的匝数或者进一步卷绕直径较粗的线是允许的。因此，以较高的水准满足了高转矩、高输出和尺寸的小型化。
(3)根据(1)或(2)所述的同步驱动电机，其中
所述定子芯包括六个或六个以上齿，
所述六个或六个以上的齿中的每一者具有与所述磁极面相对的前端部，并且所述前端部的周向宽度小于数量大于所述多个齿的数量的所述磁极面的周向宽度。
(3)的构造能够抑制每个齿的绕组的数量(体积)的增加，同时充分地确保整个同步驱动电机的绕组的数量(体积)的增加。因此，例如，允许进一步增大绕组的匝数的数量或者进一步卷绕直径较粗的线，同时抑制同步驱动电机的尺寸的增大。结果，以较高的水准满足了高转矩、高输出和尺寸的小型化。
(4)根据(1)至(3)中任一项所述的同步驱动电机，其中
所述前端部的周向宽度小于数量大于所述多个齿的数量的所述磁极面的周向宽度并且小于所述齿的周向宽度最大的部分的周向宽度。
在(4)的同步驱动电机中，齿的前端部的周向宽度小于数量大于齿的数量的磁极面的周向宽度。此外，齿的前端部的周向宽度小于齿的周向宽度最大的部分的周向宽度。这种构造进一步提高了绕组的设计自由度。因此，例如，允许进一步增大绕组的匝数的数量或者进一步卷绕直径较粗的线。因此，以较高的水准满足了高转矩、高输出和尺寸的小型化。
(5)根据(1)至(4)中任一项所述的同步驱动电机，其中
所述前端部的周向宽度小于数量大于所述多个齿的数量的所述磁极面的周向宽度，并且所述前端部的轴向厚度大于所述前端部的周向宽度。
当例如将前端部的面积固定为定值时，(5)的构造与轴向厚度等于或小于周向宽度的构造相比允许周向宽度较小。因此，可确保较宽的齿间间隙。因此，以较高的水准满足了高转矩、高输出和尺寸的小型化。
(6)根据(1)至(5)中任一项所述的同步驱动电机，其中
当沿所述同步驱动电机的旋转轴线观察所述前端部时，卷绕在所述齿上的所述绕组的周向外缘位于较所述齿的所述前端部的周向外缘更外侧。
与例如绕组的周向外缘位于齿的前端部的周向外缘之内的构造相比，(6)的构造由于卷绕在齿上的绕组的数量较大，所以转矩增大。。因此，以较高的水准满足了高转矩、高输出和尺寸的小型化。
(7)根据(1)至(6)中任一项所述的同步驱动电机，其中
所述永久磁铁部径向布置在所述定子外侧，
所述齿的每一者具有与径向设置在所述定子外侧的所述磁极面相对的前端部，并且所述前端部的周向宽度小于数量大于所述多个齿的数量的所述磁极面的周向宽度。
在(7)的构造中，磁极面径向布置在定子的外侧，并且齿的前端部与设置在定子的外侧的磁极面相对。因此，相邻的齿的前端部之间的间隔比相邻的齿的根部(与前端部相反的部分)之间的间隔相对较宽。该构造进一步提高了绕组的布置自由度。因此，以较高的水准满足了高转矩、高输出和尺寸的小型化。
(8)根据(1)至(6)中任一项所述的同步驱动电机，其中
所述永久磁铁部径向布置在所述定子内侧，
所述齿的每一者具有与径向布置在所述定子内侧的所述磁极面相对的前端部，并且所述前端部的周向宽度小于数量大于所述多个齿的数量的所述磁极面的周向宽度。
在(8)的构造中，磁极面径向布置在定子的内侧，并且齿的前端部与设置在定子的内侧的磁极面相对。因此，相邻的齿之间的周向间隔在径向上越靠近前端部则越小。然而，在该方面，由于前端部的周向宽度小于数量大于齿的数量的磁极面的周向宽度，所述(8)的构造能够使得绕组的布置自由度的增大效果更高。因此，以较高的水准满足了高转矩、高输出和尺寸的小型化。
(9)根据(1)至(6)中任一项所述的同步驱动电机，其中
所述转子以使所述磁极面在所述转子的旋转轴线方向上与所述齿相对的方式布置，
所述齿的每一者具有与所述磁极面在所述旋转轴线方向上相对的前端部，并且所述前端部的周向宽度小于数量大于所述多个齿的数量的所述磁极面的周向宽度。
在(9)的同步驱动电机中，磁极面沿转子的旋转轴线方向与齿相对布置。因此，齿沿旋转轴线的方向延伸。这提供了较高的绕组的布置自由度。因此，以较高的水准满足了高转矩、高输出和尺寸的小型化。
(10)根据(1)至(9)中任一项所述同步驱动电机，其中
所述永久磁铁部由稀土类磁铁形成，
所述齿的每一者具有与由所述稀土类磁铁形成的所述磁极面相对的前端部，并且所述前端部的周向宽度小于数量大于所述多个齿的数量的所述磁极面的周向宽度。
稀土类磁铁具有较高的磁特性，并且相应地以具有较小厚度的形状被使用。在(10)的构造中，磁极面的数量大于齿的数量。在同步驱动电机的尺寸恒定的情况下，这使得磁极面具有较小的周向宽度。结果，由于磁铁厚度较小而获得的磁导系数增加的效果增强。因此，以较高的水准满足了高转矩、高输出和尺寸的小型化。
(11)根据(1)至(9)中任一项所述同步驱动电机，其中
所述永久磁铁部由铁氧体磁铁形成，
所述齿的每一者具有与由所述铁氧体磁铁形成的所述磁极面相对的前端部，并且所述前端部的周向宽度小于数量大于所述多个齿的数量的所述磁极面的周向宽度。
铁氧体磁铁的磁性比稀土类磁铁的磁性低。因此，由铁氧体磁铁所形成的永久磁铁部在产生与稀土类磁铁相同程度的磁通的情况下，需要的厚度比稀土类磁铁的厚度大。在(11)的构造中，磁极面的数量大于齿的数量。在同步驱动电机的尺寸恒定的情况下，这使得磁极面具有较小的周向宽度。铁氧体磁铁的厚度以及磁极面的较小的周向宽度的结合提高了磁导系数。因此，以较高的水准满足了高转矩、高输出和尺寸的小型化。
(12)驱动单元，其包括：
根据(1)至(11)中任一项所述的同步驱动电机；以及
控制装置，其构造为向绕组供给包括d轴电流分量的驱动电流。
在(12)的构造中，磁极面的数量大于齿的数量，因此与磁极面的数量小于齿的数量的情况相比，角速度ω较大。在齿的前端部的周向宽度设为等于或小于磁极面的周向宽度以提高输出的构造中，即使电感减小，也能够维持阻抗。因此，在基于阻抗与d轴电流的积生成抵消电动势的电压的情况下，d轴电流分量被抑制到较低的水平。因此，也以较高的水准满足了高转矩、高输出和尺寸的小型化。
发明效果
本发明能够提供以较高的水准满足高转矩、高输出和尺寸的小型化的同步驱动电机。
附图说明
图1(a)是示出由被构造为磁极面的数量为齿的数量的2/3并且每个齿的前端部的周向宽度较大的同步驱动电机的磁铁所产生的磁通的示例的视图；图1(b)是示出由被构造为磁极面的数量为齿的数量的2/3并且每个齿的前端部具有较小的周向宽度的同步驱动电机的磁铁所产生的磁通的示例的视图；图1(c)是示出由被构造为磁极面的数量大于齿的数量并且每个齿的前端部的周向宽度较大的同步驱动电机的磁铁所产生的磁通的示例的视图；以及图1(d)是示出由被构造为磁极面的数量大于齿的数量并且每个齿的前端部具有较小的周向宽度的同步驱动电机的磁铁所产生的磁通的示例的视图。
图2(a)是示出齿间间隙与交链磁通之间的关系的图表；以及图2(b)是示出齿间间隙与齿间漏磁通之间的关系的图表。
图3(a)是示出齿间间隙与转矩之间的关系的图表；以及图3(b)是示出齿间间隙与电感之间的关系的图表。
图4是示意性示出包括根据本发明第一实施例的同步驱动电机的发动机的局部的概略构造的剖视图。
图5是示出图4所示的同步驱动电机及其附近部分的放大剖视图。
图6是示出从轴向上观察同步驱动电机的一部分所得的放大剖视图。
图7是示意性示出转子和定子的示例的放大剖视图。
图8是示意性示出从转子的径向观察图7所示的齿所得到的布置的放大图。
图9是示意性示出转子和定子的与图7所示的示例不同的示例的放大剖视图。
图10(a)是示出本实施例的同步驱动电机的电气特性的向量图；图10(b)是示出常规电气特性的向量图；以及图10(c)是示出对比示例的电气特性的向量图。
图11(a)至图11(c)是各自示意性示出绕组的连接的示例的视图。
图12(a)至图12(c)是各自示意性示出绕组的连接的示例的视图。
具体实施方式
如上所述，本发明人对在保持同步驱动电机的尺寸的同时实现高输出和高转矩进行了深入的研究。将参照附图描述这些研究的细节。
在传统的同步驱动电机中，增大齿的前端部的周向宽度已经成为设计偏好。磁极面的数量是齿的数量的2/3也已经成为设计偏好。这些偏好通常是同步驱动电机设计中的常识。
图1(a)是示出由这种传统同步驱动电机的磁铁所产生的磁通的视图。在图1(a)所示的同步驱动电机中，磁极面的数量为齿的数量的2/3，并且齿的前端部具有相对较大的周向宽度。
图1(a)所示的其齿的前端部具有较大的周向宽度的传统同步驱动电机，能够高效地集中来自磁极面的较宽区域的磁通。结果，大量的磁通被集中并与绕组交链。下面，自磁铁集中并与绕组交链的交链磁通将被简称为交链磁通。
通常，由于减小齿的前端部的周向宽度的做法违背了以上所提及的常识，所以其并不被偏好。
图1(b)是示出由其齿的前端部具有较小的周向宽度的同步驱动电机的磁铁所产生的磁通的视图。图1(b)所示的同步驱动电机与图1(a)所示的同步驱动电机具有相同的尺寸。图1(b)所示的同步驱动电机的磁极面的数量与齿的数量的比值为2∶3，并且该比值与图1(a)所示的同步驱动电机的比值相同。与图1(a)所示的同步驱动电机不同，在图1(b)所示的同步驱动电机中，齿的前端部具有相对较小的周向宽度。
在图1(b)所示的同步驱动电机中，齿能够从磁极面集中较少量的交链磁通。更具体地，齿的前端部具有较小的周向宽度，因此前端部与相对的面积较小。这导致交链磁通减少。即，其齿的前端部具有较小周向宽度的同步驱动电机导致交链磁通减少。
通常，由于将磁极面的数量设置成大于齿的数量的2/3违背了上述所提及的常识，所以其并不被偏好。
图1(c)是示出由其磁极面的数量为齿的数量的4/3的同步驱动电机的磁铁所产生的磁通的示例的视图。图1(c)所示的同步驱动电机与图1(a)所示的同步驱动电机具有相同的尺寸。图1(c)所示的同步驱动电机的齿的前端部的周向宽度与图1(a)所示的同步驱动电机中的齿的前端部的周向宽度相同。
在图1(c)所示的同步驱动电机中，齿的前端部具有相对较大的周向宽度。这造成从磁铁输入到齿的前端部的磁通部分地通过前端部泄漏到相邻的磁铁。
减小齿的前端部的周向宽度或者将磁极面的数量设置成大于齿的数量的2/3(如图1(b)或图1(c)所示)的做法并未获得良好的结果。图1(a)至图1(c)所示的结果基于述所提及的两种类型的常识。
本发明人尝试同时推翻将磁极面的数量设置成齿的数量的2/3的常识以及使齿的突出部具有较大尺寸的常识。尝试结果如图1(d)所示。
图1(d)是示出由其磁极面的数量为齿的数量的4/3并且其齿的前端部具有较小的周向宽度的同步驱动电机的磁铁所产生的磁通的示例的视图。图1(d)所示的同步驱动电机与图1(a)所示的同步驱动电机具有相同的尺寸。图1(d)所示的同步驱动电机的齿的前端部的周向宽度与图1(b)所示的同步驱动电机中所包括的齿的前端部的周向宽度相同。
图1(d)所示的同步驱动电机的磁极面的周向宽度小于图1(a)和图1(b)所示的同步驱动电机中包括的磁极面的周向宽度。虽然图1(d)所示的同步驱动电机中包括的齿的前端部的周向宽度较小，但是由于磁极面的周向宽度也小，所以抑制了齿的前端部与磁极面相对的面积的减小。因此，图1(d)所示的同步驱动电机实现了抑制伴随齿的前端部的周向宽度变小的交链磁通的减少。
与图1(c)所示的同步驱动电机不同，图1(d)所示的同步驱动电机由于齿的前端部具有较小的周向宽度，所以抑制了输入到齿的前端部的磁通部分地通过前端部泄漏到相邻的磁铁中的情况的发生。结果，图1(d)所示的同步驱动电机实现了对交链磁通减少的抑制。
如上所述，在图1(d)所示的同步驱动电机中，抑制了伴随齿的前端部的周向宽度变小的交链磁通的减少，并且此外，由于逃逸到相邻齿的前端部的磁通减少，所以抑制了交链磁通的减少。即，在图1(d)所示的同步驱动电机中，虽然同时推翻了上述所提及的两种类型的常识，但是也能够实现对交链磁通减少的抑制。将参照附图对其关系进行描述。
图2(a)是示出交链磁通相对于齿间间隙的变化的图表。
图2(a)示出具有相同尺寸的两个同步驱动电机的交链磁通FL1和FL2。交链磁通FL1是被构造为磁极面的数量大于齿的数量的同步驱动电机的交链磁通。更具体地，交链磁通FL1是被构造为磁极面的数量是齿的数量的4/3的同步驱动电机的交链磁通。交链磁通FL2是被构造为磁极面的数量是齿的数量的2/3的同步驱动电机的交链磁通。
在图2(a)所示的图表中，横轴表示齿间间隙。齿间间隙越大，齿的前端部的周向宽度越小。在图2(a)所示的图表中，纵轴表示交链磁通。交链磁通例如作为感应电压来测定，其中，感应电压是交链磁通对时间的导数。下面，将与示出图2(a)中的交链磁通FL1和FL2的曲线的左端相对应的齿间间隙值称为最小间隙。
在图2(a)中，示出每个齿的交链磁通。
与磁极面的数量较小的同步驱动电机，在磁极面的数量较大的同步驱动电机中，磁极面的面积较小。因此，与磁极面的数量较小的同步驱动电机相比，磁极面的数量较大的同步驱动电机导致每齿的交链磁通较少。因此，如果图2(a)所示的图表的纵轴表示交链磁通的变化量的绝对值，那么交链磁通FL1应小于交链磁通FL2。然而，在图2(a)中，基于两个同步驱动电机的齿间间隙为最小间隙时所得到的交链磁通为100％的定义，以相对的方式示出交链磁通FL1和FL2。换句话说，图2(a)所示的交链磁通FL1和FL2是以可互相比较的方式换算后得到的交链磁通。因此，可以在无需考虑两个同步驱动电机之间的磁极面的数量的差异和磁极面的面积的差异的情况下，比较图2(a)所示的交链磁通FL1和FL2的变化。关于同步驱动电机每转的平均转矩，平均转矩与磁极面的数量成比例。因此，两个同步驱动电机的所有齿的交链磁通的关系可以解释为与图2(a)所示的关系相同。
如图2(a)所示，随着齿的前端部的周向宽度减小使得齿间间隙增大，交链磁通FL1和FL2减少。这是因为齿的前端部与磁极面相对的面积减小，如图1(a)至图1(d)所示。这里，被构造为磁极面的数量大于齿的数量的同步驱动电机的交链磁通FL1的减少量小于被构造为磁极面的数量为齿的数量的2/3的同步驱动电机的交链磁通FL2的减少量。这表明，即使同时推翻了上述两种类型的常识，也可抑制交链磁通的减少。
图2(b)是示出齿间漏磁通相对于齿间间隙的变化的图表。
齿间漏磁通表示为由图7(a)(将在下文描述)所示的定子40的绕组W所产生的磁通中通过齿间间隙d流向相邻齿43的磁通。较大的齿间漏磁通导致定子较小的磁通量。已流向相邻齿43的磁通无助于产生转矩。漏磁通的大小在很大程度上取决于定子的形状。两个同步驱动电机虽然磁极面不同，但是尺寸相同，因此定子的形状相同。因此，在图2(b)所示的示例中，被构造为磁极面的数量大于齿的数量的同步驱动电机的齿间漏磁通与被构造为磁极面的数量是齿的数量的2/3的同步驱动电机的齿间漏磁通相同。因此，图2(b)所示的齿间漏磁通表示这两个同步驱动电机的齿间漏磁通。
如图2(b)所示，当齿的前端部的周向宽度较小使得齿间间隙较大时，齿间漏磁通量较少。这是因为当齿间间隙增大时，齿间间隔的磁阻较大。齿间漏磁通的减小导致定子磁通增大。
对于上述两个同步驱动电机的交链磁通和齿间漏磁通，图1(a)至图1(d)以及图2(a)和图2(b)表示以下关系(A)和(B)。
(A)在两个同步驱动电机中，随着齿间间隙增大，交链磁通减小。这里，与构造为磁极面的数量为齿的数量的2/3的同步驱动电机的交链磁通FL2的减少相比，构造为磁极面的数量大于齿的数量的同步驱动电机的交链磁通FL1的减少得以抑制。
(B)在两个同步驱动电机中，随着齿间间隙增大，齿间漏磁通减小。两个同步驱动电机中齿间漏磁通减少的程度相同或大致相同。
本发明人发现，基于关系(A)和(B)，上述两个同步驱动电机中的转矩相对于齿间间隙的变化存在差异。其次，将参照附图描述上述两个同步驱动电机之间的转矩相对于齿间间隙的变化的差异。
图3(a)是示出转矩相对于齿间间隙的变化的图表。
图3(a)示出构造为磁极面的数量大于齿的数量的同步驱动电机的转矩TQ1和构造为磁极面的数量为齿的数量的2/3的同步驱动电机的转矩TQ2。构造为磁极面的数量为齿的数量的4/3的同步驱动电机作为构造为磁极面的数量大于齿的数量的同步驱动电机的示例示出。
转矩与[磁极面的数量×交链磁通×定子磁通]的值成比例。如图2(a)所示，在构造为磁极面的数量大于齿的数量的同步驱动电机中，即使当齿的前端部的周向宽度减小使得齿间间隙增大时，也可抑制交链磁通FL1的减小。
因此，如图3(a)所示，当齿间间隙增大时，被构造为磁极面的数量为齿的数量的2/3的同步驱动电机的转矩TQ2迅速减小，而被构造为磁极面的数量大于齿的数量的同步驱动电机的转矩TQ1暂时增大。转矩TQ1在暂时增大之后减小。与构造为磁极面的数量为齿的数量的2/3的同步驱动电机的转矩TQ2相比，转矩的TQ1的减小得以抑制。即，与构造为磁极面的数量为齿的数量的2/3的同步驱动电机相比，构造为磁极面的数量大于齿的数量的同步驱动电机即使在齿的前端部的周向宽度减小时也实现了对转矩减小的抑制。另外，在构造为磁极面的数量大于齿的数量的同步驱动电机中，减小齿的前端部的周向宽度以增大齿间间隙会获得转矩大于最小间隙所得到的转矩的区域。例如，被构造为磁极面的数量大于齿的数量的同步驱动电机能够通过增大定子磁通同时抑制交链磁通的减小来获得高转矩。
此外，在构造为磁极面的数量大于齿的数量并且齿的前端部的周向宽度小于磁铁面的周向宽度的同步驱动电机中，齿间间隙较大，所以绕组的设计自由度飞跃地提高。例如，在制造过程中，线或制造装置的一部分经过齿间间隙。例如，如图7和图9所示(将在下文描述)，齿间间隙较大对将线卷绕到齿上以形成绕组的技术和制造装置的类型的选择提供了较高的自由度。例如，如图9所示(将在下文描述)，由于齿的前端部43c较小，故可利用较大的槽SL，使得增加绕组W的匝数。因齿的前端部43c较小而利用较大的槽SL的做法也可以在图7所示的情况下进行。例如，可以通过将齿43插入到不卷绕在任何齿43上所形成的绕组W来制造图9所示的定子40。这可以缩小彼此相邻的绕组W之间的间隔。结果，能够增加绕组的匝数。当齿的前端部具有较小的周向宽度使得齿间间隙较大时，绕组的设计自由度提高。因此，构造为磁极面的数量大于齿的数量并且齿的前端部的周向宽度小于磁极面的周向宽度的同步驱动电机能够通过增加绕组的匝数来提高转矩。
因此，构造为磁极面的数量大于齿的数量并且齿的前端部的周向宽度小于磁极面的周向宽度的同步驱动电机能够例如通过增大定子磁通同时抑制交链磁通的减小或者通过增大绕组的匝数来增大转矩。以这种方式，本发明人发现，同时推翻以上所提及的两种类型的常识导致同步驱动电机的转矩增大。
接着，将描述绕组的阻抗。
图3(b)是示出电感相对于齿间间隙的变化的图表。
如图3(b)所示，当齿的前端部的周向宽度较小使得齿间间隙较大时，电感较小。这是因为在绕组产生的磁通的磁路中包括齿间间隙，并且齿间间隙较大导致齿间间隙的磁阻较大，故磁路整体的磁阻较大。
供应给同步驱动电机的绕组的电流取决于绕组的阻抗。阻抗的交流分量为角速度ω与电感L的积ωL。被构造为磁极面的数量大于齿的数量的同步驱动电机的角速度ω大于被构造为磁极面的数量为齿的数量的2/3的同步驱动电机。如图3(b)所示，当齿的前端部的周向宽度小于磁极面的周向宽度使得齿间间隙较大时，电感L较小。因此，即便磁极面的数量大于齿的数量使得角速度ω较大，也可维持阻抗的交流分量ωL。具体地，可抑制由角速度ω的增大所引起的阻抗的交流分量ωL的增大。结果，可确保供应给同步驱动电机的电流。
此外，在构造为磁极面的数量大于齿的数量并且齿的前端部的周向宽度小于磁极面的周向宽度的同步驱动电机中，齿间间隙较大，因此绕组的设计自由度飞跃地提高。这里，例如在使绕组装置的线或一部分穿过齿间间隙的情况下，可使用直径较粗的线。此外，例如，如图9所示(将在下文描述)，由于齿的前端部43c较小，则可利用较大的槽，允许使用直径较粗的线。此外，例如可以通过将齿43插入到不卷绕在齿43上而形成的绕组W中来制造图9所示的定子40。这可以缩小相邻的绕组W之间的间隔，并且因此允许使用直径较粗的线。结果，可降低绕组的电阻R。因此，通过增大供应给绕组的电流来提高转矩和输出两者。
如至此所述，与具有相同尺寸的传统同步驱动电机相比，构造为磁极面的数量大于齿的数量并且齿的前端部的周向宽度小于磁极面的周向宽度的同步驱动电机能够提高输出和转矩。进一步提高转矩和输出中的哪一者可以根据进一步增大例如绕组的直径的粗度和匝数中的哪一者而进行调整。
如至此所述，本发明人发现同时推翻上述两种类型的常识能够使同步驱动电机以较高的水准满足高转矩、高输出和小尺寸，并且完成了本发明。
以下，将参照附图对优选实施例进行描述。在该实施例中，将起动发动机的同步驱动电机作为根据本发明的同步驱动电机的示例进行描述。
图4是示意性示出包括本发明的实施例的同步驱动电机SG的发动机单元EU的一部分的概略构造的剖视图。
发动机单元EU例如安装在车辆上。发动机单元EU包括发动机本体E和同步驱动电机SG。同步驱动电机SG为驱动发动机本体E的起动电机。
发动机单元EU包括同步驱动电机SG。同步驱动电机SG是三相无刷电机。同步驱动电机SG在发动机起动时使曲轴5旋转，以使发动机本体E起动。此外，同步驱动电机SG是藉由曲轴5而旋转，从而用作为发电机。在同步驱动电机SG用作为发电机的情况下，同步驱动电机SG在发动机的燃烧开始后，并非必须始终用作为发电机。在可接受的示例中，在发动机的燃烧开始后，同步驱动电机SG也可以不立即用作为发电机，并且在满足特定条件的情况下，同步驱动电机SG用作为发电机。该特定条件的示例包括发动机的旋转速度达到特定速度的条件以及在发动机的燃烧开始后经过特定时间的条件。在发动机的燃烧开始后，存在同步驱动电机SG用作为发电机的期间以及同步驱动电机SG用作为电机(例如，车辆驱动电机)的期间也是可接受的。
发动机本体E包括曲轴箱1、汽缸2、活塞3、连杆4以及曲轴5。汽缸2设置为从曲轴箱1沿特定方向(例如，斜上方)突出。活塞3往复移动地布置在汽缸2内。曲轴5可旋转地布置在曲轴箱1内。连杆4的一端部(例如，上端部)耦合到活塞3。连杆4的另一端部(例如，下端部)耦合到曲轴5。汽缸2的端部(例如，上端部)安装有汽缸盖6。曲轴5经由一对轴承7以旋转的方式被支撑在曲轴箱1上。曲轴5的一端部5a(例如，右端部)从曲轴箱1突出至外侧。在曲轴5的一端部5a安装有同步驱动电机SG。
曲轴5的另一端部5b(例如，左端部)从曲轴箱1突出至外侧。在曲轴5的另一端部5b安装有无级变速箱CVT(ContinuouslyVariableTransmission)的主皮带盘20。主皮带盘20包括固定槽轮21和活动槽轮22。固定槽轮21以与曲轴5一同旋转的方式固定在曲轴5的另一端部5b的前端部分。活动槽轮22花键联接于曲轴5的另一端部5b。因此，活动槽轮22可沿轴向X移动。活动槽轮22以活动槽轮22与固定槽轮21之间的间隔可改变的方式与曲轴5一同旋转。主皮带盘20和次皮带盘(未示出)上挂有皮带B。曲轴5的旋转力传递到车辆的驱动轮(未示出)。
图5是图4所示的同步驱动电机SG及其附近部分的放大剖面图。图6是沿轴向X观察图4所示的同步驱动电机SG的一部分时所得的放大剖面图。
同步驱动电机SG包括转子30、定子40以及磁传感器单元(未示出)。转子30包括转子主体部31以及设置到转子主体部31的多个永久磁铁部37。转子主体部31例如由强磁性材料制成。转子主体部31具有封底筒状。转子主体部31包括筒状轮毂部32、盘状的底壁部33以及筒状的背轭部34。筒状轮毂部32在曲轴5的一端部5a容纳筒状轮毂部32中的状态下固定到曲轴5。固定到筒状轮毂部32的底壁部33具有沿曲轴5的径向Y延伸的图盘形状。背轭部34具有从底壁部33的外周缘沿曲轴5的轴向X延伸的筒形形状。背轭部34向曲轴箱1延伸。在本实施例的同步驱动电机SG中，转子30为外转子，定子30为内定子。
底壁部33和背轭部34例如通过冲压成形金属板而一体地形成。在本发明中，也可以分开地形成底壁部33与背轭部34。更具体地，在转子主体部31中，背轭部34可以与形成转子主体部31的其他部分一体地形成，也可以与形成转子主体部31的其他部分分开地形成。在背轭部34与其他部分分开地形成的情况下，背轭部34只要由强磁性材料制成即可，其他部分也可以由除强磁性材料以外的材料制成。
筒状轮毂部32具有用于容纳曲轴5的一端部5a的锥状容纳孔32a。锥状容纳孔32a沿曲轴5的轴向X延伸。锥形容纳孔32a具有对应于曲轴5的一端部5a的外周面的锥角。当将曲轴5的一端部5a插入到容纳孔32a时，一端部5a的外周面接触容纳孔32a的内周面，从而将曲轴5固定到容纳孔32a。结果，将轮毂部32相对于曲轴5的轴向X定位。在该状态下，将螺母35旋入至形成在曲轴5的一端部5a的前端的公螺纹5c中。因此，将筒状轮毂部32固定到曲轴5。
筒状轮毂部32具有设置在筒状轮毂部32的近端侧(图5中的右侧)的大径部32b。筒状轮毂部32具有形成在大径部32b的外周面上的凸缘部32c。凸缘部32c径向向外延伸。在形成在转子主体部31的底壁部33的中央部的孔部33a中插入有筒状轮毂部32的大径部32b。在该状态下，凸缘部32c接触于底壁部33的外周面(图5中的右侧面)。筒状轮毂部32的凸缘部32c与转子主体部31的底壁部33在转子主体部31的周向的多个部位由铆钉36一体地固定。铆钉36贯通凸缘部32c及底壁部33。
转子主体部31的背轭部34的内周面上设置有多个永久磁铁部37。永久磁铁部37径向布置在定子40外侧。各个永久磁铁部37以S极和N极在同步驱动电机SG的径向并排的方式设置。转子30的与定子40相对的面具有由多个永久磁铁部37所形成的磁极面。
多个永久磁铁部37以N极和S极交替出现的方式布置在同步驱动电机SG的周向。在本实施例中，与定子40相对的转子30的磁极面的数量为二十四个。转子30的磁极面的数量是指与定子30相对的磁极面的数量。与定子芯ST的齿43相对的永久磁铁部37的磁极面的数量相当于转子30的磁极面的数量。转子30中所包括的每个磁极的磁极面相当于与定子30相对的永久磁铁部37的磁极面。永久磁铁部37的磁极面由设置在永久磁铁部37与定子40之间的非磁性体(未示出)覆盖。在永久磁铁部37与定子40之间未设置磁性体。作为非磁性体，并无特别限定，并且其示例包括不锈钢材料。在本实施例中，永久磁铁部37为铁氧体磁铁。永久磁铁部37的形状并无特别限定。虽然转子30也可以为将永久磁铁部37嵌入到磁性材料而成的嵌入磁铁型(IPM(InteriorPermanentMagnet)型)，但优选为如本实施例所示的永久磁铁部37自磁性材料露出的表面磁铁型(SPM(SurfacePermanentMagnet)型)(参照图5和图7)。转子30也可以为嵌入型。嵌入型的转子30是永久磁铁部37的磁极面(永久磁铁部37的与定子40相对的面)的至少一部分从磁性材料露出，并且在周向彼此相邻的永久磁铁部37之间设置有磁性材料。
定子40包括定子芯ST和绕组W。定子芯ST例如通过使薄硅钢板沿轴向积层形成。定子芯ST在定子芯ST的中心部具有内径大于转子30的筒状轮毂部32的外径的孔部41。定子芯ST包括径向向外一体地延伸的多个齿43(参见图6)。多个齿43沿周向彼此间隔槽SL。在该实施例中，总共18个齿43沿周向间隔布置。定子芯ST共包括18个齿。即，同步驱动电机SG的定子芯ST包括6个或6个以上齿。齿43以等螺距角布置。因此，每个齿43以60°或60°以下的螺距角布置。齿43的数量与槽SL的数量相等。
绕组W卷绕在每个齿43上。绕组W位于槽SL中。多个定子芯ST中所包括的多个齿43的全部都具有卷绕绕组的部分。绕组W属于U相、V相、W相中的任一者。绕组W例如以U相、V相和W相的顺序布置。由于多个齿43的全部具有卷绕绕组的部分，故所有齿43能够通过绕组W的电流产生有助于转矩的磁通。因此，产生较高的转矩。
在包括6个以上齿43的同步驱动电机SG的定子芯ST中，能够有效地确保整个同步驱动电机的绕组W的数量(体积)，同时抑制每个齿的匝数，又随之导致抑制形成绕组的线的每匝的周长增加。因此，可以抑制每个齿的绕组W的数量(体积)增大同时有效地确保整个同步驱动电机SG的绕组W的数量(体积)增大。因此，例如，允许增大绕组的匝数或者采用直径较粗的线，同时抑制同步驱动电机SG的尺寸的增大。
如图5和图6所示，定子40具有相对于同步驱动电机SG的径向形成在定子40的中心部的孔41。曲轴5和转子30的筒状轮毂部32从孔41的壁面(定子40)空出间隔并布置在孔41中。定子40在该状态下安装到发动机本体E的曲轴箱1。定子40的齿43的前端部43c(前端面)从形成转子30的永久磁铁部37的磁极面(内周面)空出间隔g布置(参照图7)。在该状态下，发动机本体E的曲轴与转子一体地旋转。
如上所述，在本实施例的同步驱动电机SG中，转子30的磁极面的数量P为二十四，而齿43的数量为十八。转子30的磁极面的数量P与齿43的数量的比值为4∶3。即，转子30中所包括的磁极面的数量大于齿43的数量。转子30的磁极面的数量与齿43的数量的比值并不限于该示例。转子30的磁极面的数量P与齿43的数量的比值的上限值的非限制性示例为4/3。优选转子30中所包括的磁极面的数量等于齿43的数量的4/3。由于磁极面的数量为2的倍数，所以易于交替地布置N极与S极。由于齿的数量为3的倍数，所以易于基于三相电流进行控制。此外，难以在旋转时产生偏心。
在转子30中所包括的磁极面的数量为齿43的数量的4/3的情况下，无需使转子30的磁极面的数量P与齿43的数量的比值严格地为4∶3。例如，在一些情况下，为了将控制基板安装在定子40上而不形成定子40的槽SL的一部分。在该情况下，一些槽SL之间的距离与其它槽SL之间的距离不同。即，在本应设置槽SL的位置未设置槽SL。在该情况下，也可以在本应设置槽SL的位置处设置有槽SL，来确定齿43的数量。这同样适用于转子30的磁极数。具体地，当磁极面和槽布置为形成满足磁极面的数量与齿的数量的比值为4∶3的(4∶3)结构时，可以想到转子30中所包括的磁极面的数量大致为齿43的数量的4/3。换句话说，可以想到同步驱动电机SG具有4∶3结构的旋转电机的构造为基本构造。同样可应用到同步驱动电机SG具有除4∶3以外的比值的情况。
同步驱动电机SG与控制器(未示出)连接。同步驱动电机SG和控制器形成用于驱动作为驱动对象的发动机本体E的驱动单元(未示出)。即，驱动单元包括同步驱动电机SG和控制器。控制器相当于本发明的控制装置。控制器可包括驱动器功能。控制器也可以经由驱动器与同步驱动电机SG连接。
控制器控制供应给定子40的绕组W的电流。更具体地，在起动发动机本体E时，控制器改变(例如，增加或减少)供应给U相、V相和W相的各相绕组的电流。电流变化的方式并没有特别的限定。在可行的示例中，通过将彼此相位不同的正弦波电流供应给各相绕组，使得供应给各相绕组的电流发生变化。又例如，通过将彼此相位不同的矩形波电流供应给各相绕组，使得供应给各相绕组的电流发生变化(所谓的120°通电)。以这种方式，转子30旋转。
因此，控制器以当转子30使曲轴5旋转时，供给到定子40的绕组W的电流的相位相对于由转子30的永久磁铁部37在绕组W中产生的感应电压的相位超前的方式，向绕组W供给电流。控制器通过向绕组W供给包括d轴电流分量的驱动电流，而以供给到绕组W的电流的相位超前的方式向绕组W供给电流。
在发动机本体E起动之后，发动机本体E的活塞3的往复移动经由连杆4传递至曲轴5，使得曲轴5旋转。当曲轴5旋转时，固定到曲轴5的转子30旋转。这使得转子30的永久磁铁部37沿定子40的外周旋转。结果，由于永久磁铁部37的磁通，在形成卷绕在定子40的齿43上的绕组W的各个绕阻中产生感应电动势。因此，至少在发动机本体E起动后，同步驱动电机SG用作为发电机。
同步驱动电机SG包括磁传感器单元。磁传感器单元检测转子30的旋转位置。控制器基于由磁传感器单元检测出的转子30的旋转位置，控制同步驱动电机SG。控制器以基于转子30的旋转位置所确定的时序开始发动机本体E的燃烧。
图7是示意性示出转子30和定子40的示例的放大剖视图。图8是示意性示出当从转子30处沿径向观察时图7所示的齿43是如何布置的放大图。换句话说，图8示意性示出沿齿43的前端部43c向齿43的根部(与前端部43c相反的位置)的方向观察时齿43的前端部43c。在同步驱动电机SG为本实施例所示的径向间隙型的情况下，从齿43的前端部43c向齿43的根部延伸的方向例如对应于同步驱动电机SG的径向。在同步驱动电机SG为轴向间隙型的情况下，从齿43的前端部43c沿齿43的根部延伸的方向例如对应于同步驱动电机SG的轴向。
转子30包括背轭部34以及在背轭部34的内周面以周向并排的方式设置的多个永久磁铁部37。定子40包括定子芯ST和绕组W。定子芯ST包括沿周向间隔布置的多个齿43。每个齿43包括主体部43a、前端部43c和一对侧方突出部43b。前端部43c与定子30相对。侧方突出部43b从主体部43a向主体部43a的相对侧径向突出。侧方突出部43b包括在前端部43c中。在各齿43之间形成有槽SL。绕组W卷绕在各齿43的主体部43a上。图7所示的主体部43a对应于在本发明中的卷绕有绕组的部分。齿43的前端部43c与布置在定子芯ST的外侧的磁极面相对。因此，相邻的齿43的前端部的间隔与相邻的齿43的根部的间隔相比相对较宽。
图7所示的间隔g是转子30与定子40之间相对于同步驱动电机SG的径向的间隔。间隔g对应于永久磁铁部37的磁极面与齿43的前端部之间相对于同步驱动电机SG的径向的间隔。永久磁铁部37的内周面在同步驱动电机SG的旋转轴线方向观察时，具有膨胀至同步驱动电机SG的径向外侧的圆弧形状。定子芯ST的外周面在同步驱动电机SG的旋转轴线方向观察时，具有膨胀至同步驱动电机SG的径向外侧的圆弧形状。永久磁铁部37的内周面(磁极面)与定子芯ST的外周面相对，两者之间具有间隔g。永久磁铁部37的内周面由如上所述的非磁性材料(未示出)覆盖，但也可以在间隔g中露出。永久磁铁部37的内周面未由磁性材料覆盖。即，永久磁铁部37的磁极面与齿43的前端部不在两者之间插入磁性材料而相对。间隔g并无特别的限定，例如为约1mm。齿间间隙d表示在同步驱动电机SG的周向彼此相邻的齿43的前端部43c之间的间隔。齿间间隙d对应于在本发明中的前端部之间的周向间隙。附图标记D2表示绕组W与背轭部34之间相对于同步驱动电机SG的径向的距离。附图标记L37表示永久磁铁部37的磁极面相对于同步驱动电机SG的周向的宽度。L43表示齿43的前端部43c相对于同步驱动电机SG的周向的宽度。在本说明书中，磁极面的宽度是转子30中与定子40相对的面的周向长度除以磁极面的数量所得的长度。在本实施例的同步驱动电机中，永久磁铁部中所包括的永久磁铁的磁铁面的周向宽度对应于磁极面的宽度。
参照图8，绕组W的周向外缘Ws的宽度Lw(绕组w的周向最大宽度)大于前端部43c的周向宽度L43。这里，绕组W的周向外缘Ws指绕组W的外缘中的位于同步驱动电机SG的周向的最外侧的缘。绕组W的周向外缘Ws是例如如图8所示沿同步驱动电机SG的轴向延伸。卷绕在齿43上的绕组W的周向外缘Ws位于较齿43的前端部43c的外缘更外侧。如图8所示，当在与同步驱动电机的旋转轴线垂直的方向观察前端部43c时(换句话说，在朝向同步驱动电机SG的中心从无限远处观察前端部43c时)中，绕组W的最外周位于较前端部43c的外周更外侧。如图8所示，齿43的前端部43c的轴向X上的厚度Lx大于前端部43c的周向宽度L43。齿43的主体部43a的轴向厚度Lx大于主体部43a的周向宽度La43。在本实施例中，绕组W的周向外缘Ws的宽度Lw大于磁极面的宽度L37。因此，在本实施例中，磁极面的宽度L37大于前端部43c的周向宽度L43且小于绕组W的周向外缘Ws的宽度Lw。
在图8中，也示出永久磁铁部37的磁极面的大小。当转子30相对于齿旋转时，与各个磁极面相对的齿43的前端部43c的面积不超过一个齿43的前端部43c的面积。例如，在图8所未出的状态中，由虚线表示位置的一个磁极面同时与两个齿相对。在两个齿43中，与磁极面相对的部分的面积的合计不超过一个齿43的前端部43c的面积。与磁极面相对的部分的面积的合计不超过一个齿43的前端部43c的面积的条件应用于所有的磁极面。
在数量大于齿43的数量的磁极面与定子芯ST的外周面相对的情况下，转子30以相对于同步驱动电机SG的径向在定子40的外侧的同步驱动电机SG的旋转轴线为中心进行旋转。转子30的旋转使得数量大于齿43的数量的磁极面通过各定子芯ST的外周面上方。
永久磁铁部37的外周面在沿同步驱动电机SG的旋转轴线方向观察时，具有膨胀至同步驱动电机SG的径向外侧的圆弧形状。背轭部34的内周面在同步驱动电机SG的旋转轴线方向观察时，具有膨胀至同步驱动电机SG的径向外侧的圆弧形状。永久磁铁部37的外周面与背轭部34的内周面接触。更具体地，永久磁铁部37的外周面的周向的至少中央部分与背轭部34的内周面接触。
图9是示意性示出同步驱动电机SG的转子30和定子40的与图7所示的示例不同的其它示例的放大剖面图。
图9所示的转子30和定子30与图7所示的示例相比，定子40的一部分的尺寸与绕组W的大小不同。例如，在定子40中，相邻的齿43的前端部43c之间的齿间间隙d大于前端部43c的周向宽度L43。另外，绕组W径向布置在与侧方突出部43b重叠的位置。此外，卷绕在相邻的齿43上的绕组W之间的间隔小于图7所示的示例所采用的间隔。图9所示的齿43相当于本发明中的卷绕有绕组的部分。
图9所示的构造的其它部分与图7相同。因此，在图9中的与图7所示的部分相对应的部分部位附注与图7相同的附图标记。以下，参照图7说明图7所示的示例和图9所示的示例所共有的部分，除非特别指定为图9所示的示例。
在图7所示的同步驱动电机中，相对于同步驱动电机SG的周向彼此相邻的齿43的前端部43c之间的间隔为齿间间隙d。齿43的前端部43c的周向宽度L43小于永久磁铁部37的磁极面的周向宽度L37。即，齿间间隙d设置为使得齿43的前端部43c的周向宽度L43小于永久磁铁部37的磁极面的周向宽度L37。
在本实施例的同步驱动电机SG中，磁极面的数量大于齿43的数量，并且齿43的前端部43c的周向宽度L43小于永久磁铁部37的磁极面的周向宽度L37。这使得本实施例的同步驱动电机SG可以以较高的水准满足高转矩、高输出以及尺寸的小型化。被构造为磁极面的数量大于齿43的数量且齿43的前端部43c的周向宽度L43小于磁极面的周向宽度的同步驱动电机SG与具有与该同步驱动电机SG相同的输出及转矩的传统同步驱动电机相比，也可以使尺寸小型化。因此，可以以较高的水准满足高转矩、高输出以及尺寸的小型化。
这里，将参照图7进一步进行说明从齿朝向磁极面的定子磁通。随着齿间间隙d增大，齿43的漏磁通减少。然而，一旦齿间间隙d超过距离D2，齿43的漏磁通相对于齿间间隙d的增加量的减少量变小。因此，定子磁通相对于齿间间隙d的增加量的增加量也变小。
根据以上，齿间间隙d优选等于或小于距离D2。在该情况下，优选转子30中所包括的磁极面的数量等于或大于齿43的数量的4/3。特别优选转子30中所包括的磁极面的数量为齿43的数量的4/3。优选齿43的前端部43c的周向宽度L43大于磁极面的周向宽度L37的1/3。
优选齿间间隙d等于或小于永久磁铁部37的磁极面的周向宽度L37。优选齿间间隙d小于永久磁铁部37的磁极面的周向宽度L37。优选齿间间隙d等于或小于间隔g的10倍。优选齿间间隙d等于或大于间隔g的3倍。更优选地齿间间隙d等于或大于间隔g的4倍。进一步优选齿间间隙d等于或大于间隔g的5倍。特别优选齿间间隙d等于或大于间隔g的7倍。具体地，齿间间隙d优选等于或小于10mm。齿间间隙d优选等于或大于3mm，更优选等于或大于4mm，进一步优选等于或大于5mm，特别优选等于或大于7mm。
在本实施例的同步驱动电机SG中，绕组W的周向外缘Ws的宽度Lw大于前端部43c的周向宽度L43。由于卷绕在齿43的绕组W的数量较多，所以可以获得更大的转矩及输出。如图8所示，优选地，当在与同步驱动电机SG的旋转轴线垂直的方向观察齿43的前端部43c时(换句话说，当在从磁极面向永久磁铁部37与齿43相对的方向观察齿43的前端部43c时)中，优选绕组W的最外周位于较前端部43c的外周更外侧。
在图9所示的示例中，当沿同步驱动电机SG的旋转轴线观察前端部43c时，卷绕在齿43上的绕组W的周向外缘Ws位于较齿43的前端部43c的周向外缘更外侧。在该情况下，绕组W的数量更多。因此，可以获得更大的转矩及输出。
在同步驱动电机SG中，相邻的齿43的前端部之间的间隔与相邻的齿43的根部(与前端部相反的部分)之间的间隔相比相对较宽。该构造进一步提高绕组W的布置自由度。因此，可以通过增大绕组W的数量获得较大的转矩及输出。
在图7所示的示例中，当转子30相对于齿43旋转时，与各个磁极面相对的齿43的前端部43c的面积不超过一个齿43的前端部43c的面积。该构造抑制从一个磁极面产生的磁通分散到超过一个齿43的前端部43c的面积的区域。结果，抑制转矩的降低。优选所有齿43的前端部43c基本具有相同的周向宽度。优选所有齿43的前端部43c在周向等间隔或基本等间隔地布置。换句话说，优选所有齿间间隙d相同。优选所有磁极面基本具有相同的周向宽度。
如图8所示，主体部43a的周向宽度La43小于齿43的主体部43a的轴向厚度Lx。因此，可将槽SL的周向宽度确保得较宽。这使得可以进一步增加绕组的匝数、或进一步采用直径较粗的线卷绕为绕组。结果，可以获得更大的转矩及输出。在同步驱动电机SG中，齿43的前端部43c的周向宽度L43小于齿43的前端部43c的轴向厚度Lx。因此，可确保较宽的齿间间隙d。较宽的齿间间隙d使得绕组W的设计自由度进一步提高。这使得例如可以进一步增加绕组的匝数、或进一步采用直径较粗的线卷绕为绕组。结果，可以获得更大的转矩及输出。
在同步驱动电机SG中，转子30中所包括的磁极面的数量大于齿43的数量，并且由于磁极数较多，所以角速度ω较大。较大的角速度ω导致启动转矩较小。
在同步驱动电机SG中，永久磁铁部37由铁氧体磁铁形成。铁氧体磁铁的磁性低于稀土类磁铁的磁性。因此，铁氧体磁铁的厚度例如大于稀土类磁铁的厚度。进而，在同步驱动电机SG中，磁极面的数量大于齿43的数量，使得磁极面的周向宽度L37较小。永久磁铁部37因较大的厚度以及较小的周向宽度这两者具有较高的磁导系数。因此，可以获得更大的转矩及输出。
当前端部43c的周向宽度L43变小使得齿间间隙d变大，则电感L变小(参照图3(b))。然而，在同步驱动电机SG中，转子30中所包括的磁极数大于定子40中所包括的齿的数量，使得角速度ω较大，这确保阻抗的交流分量ωL的数值。为了抑制发电电流，无需例如减少绕组W的匝数。因此，即便通过使齿间间隙d较大使得电感L的值变小，也无需大大增加发电电流便可更进一步地提高起动时的转矩。
在本实施例的同步驱动电机中，控制器向绕组供应包括d轴电流分量的驱动电流。由d轴电流分量引起的电压使旋转时产生的感应电压的影响减小。结果，高速旋转时的转矩提高。
图10(a)是示出本实施例的同步驱动电机SG的电气特性的向量图。图10(b)是示出传统同步驱动电机的电气特性的向量图。图10(c)是示出对比示例的同步驱动电机的电气特性的向量图。
在图10(a)所示的本实施例的同步驱动电机SG中，磁极面的数量是齿的数量的4/3。在图10(b)所示的传统同步驱动电机中，磁极面的数量是齿的数量的2/3。图10(a)所示的同步驱动电机的角速度ω为图10(b)所示的传统同步驱动电机的角速度ω的2倍。
与图10(b)所示的传统同步驱动电机相比，在图10(a)所示的本实施例的同步驱动电机SG中，磁极面的数量较多，使得磁极面的周向宽度较小。在图10(a)所示的本实施例的同步驱动电机SG中，齿的前端部的周向宽度小于磁极面的周向宽度。相反，与图10(a)所示的本实施例的同步驱动电机相比，在图10(b)所示的传统同步驱动电机中，齿的前端部的周向宽度设定为较大值。本实施例的同步驱动电机的电感L为图10(b)所示的传统同步驱动电机的电感L的1/2。
在图10(c)所示的同步驱动电机中，磁极面的数量是齿的数量的2/3。本实施例的同步驱动电机的角速度ω为图10(c)所示的对比示例的同步驱动电机的角速度ω的2倍。
与图10(b)的传统同步驱动电机相比，在图10(c)的对比示例的同步驱动电机中，齿的前端部的周向宽度设定为较小值。因此，图10(c)所示的同步驱动电机的电感L小于图10(b)所示的传统同步驱动电机的电感L。
在图10(a)至图10(c)所示的同步驱动电机的每一者中，向绕组供给包括d轴电流分量的驱动电流。在图10(a)至图10(c)中，附图标记Vt表示同步驱动电机的端电压。附图标记E表示感应电压。附图标记Id表示d轴(直轴)电流。附图标记Iq表示q轴(交轴)电流。
通常，同步驱动电机的端电压Vt从电源(例如电池)供给，所以具有上限。转子30的旋转速度的增大导致绕组W的感应电压E变大，因此用于供给有助于转矩的q轴电流的电压的裕度变小。在图10(a)至图10(c)所示的同步驱动电机中，向绕组供给包括d轴电流分量的驱动电流。结果，如图10(a)所示，产生抵消感应电压E的方向的电压Id·ωL。因此，即便感应电压E变大，也可将有助于转矩的q轴电流供应给绕组。在图10(a)至图10(c)所示的示例中，感应电压E大于同步驱动电机的端电压Vt，但是q轴电流被供应给绕组。
图10(a)所示的本实施例的同步驱动电机SG与图10(b)所示的传统同步驱动电机相比具有2倍的角速度ω，并且具有1/2的电感L。结果，在图10(a)所示的本实施例的同步驱动电机SG和图10(b)的传统同步驱动电机中，抑制感应电压的电压分量(Id·ωL)相同。换句话说，在本实施例的同步驱动电机中，齿的前端部的周向宽度较小，使得电感L较小，但是角速度ω较大，使得确保抵消感应电压的方向的电压分量(Id·ωL)。
图10(a)所示的本实施例的同步驱动电机SG与图10(c)所示的对比示例的同步驱动电机相比具有2倍的角速度ω。图10(a)所示的本实施例的同步驱动电机SG的电感L为与图10(c)的对比示例的同步驱动电机的电感L几乎相同。因此，在根据图10(c)所示的对比示例的同步驱动电机中，抑制感应电压的电压分量(Id·ωL)变小。结果，q轴电流也变小。
另一方面，在本实施例的同步驱动电机SG中，转子30中所包括的磁极面的数量大于齿数量，使得角速度ω较大。即便d轴电流较小，较大的角速度ω也能确保感应电压的电压分量(Id·ωL)得以抑制。因此，即便感应电压E变大，也可将有助于转矩的q轴电流供应给绕组。因此，在同步驱动电机SG中，高速旋转时的转矩提高。作为供给包括d轴电流分量的驱动电流的方法，例如采用基于向量控制(场定向控制)供给具体量的d轴电流分量的方法以及通过推进驱动电流的相位来基本供给d轴电流分量的超前角控制。作为超前角控制的方法并没有特别限定，可以采用众所周知的方法。
如上所述，在同步驱动电机SG中，绕组W卷绕在齿43上。绕组W以延伸通过槽SL的方式设置。换句话说，绕组W的一部分位于槽SL中。在同步驱动电机SG中，齿43的前端部43c的周向宽度L43较小，使得齿间间隙d较大，所以绕组的设计自由度较高。绕组W的卷绕方法可以为集中卷绕或分布卷绕。虽然卷绕方式并无特别限定，但是优选集中卷绕。绕组W的示例性构造如下。
图11(a)至图11(c)是各自示意性示出绕组W的连接的示例的视图。
图11(a)示出星形连接(Y连接)。当将各相的DC电阻限定为r时，相间电阻R表示为R＝r+r＝2r。图11(b)示出将图11(a)所示的各相的绕组分为两根并且将这两根绕组并联连接而成的并联连接。相间电阻R表示为R＝r/2+r/2＝r。图11(c)示出将图11(a)所示的各相的绕组分为三根并且将这三根绕组并联连接而成的并联连接。相间电阻R表示为R＝r/3+r/3＝2r/3。
在本发明中，可以采用图11(a)至图11(c)的任一者。然而，在本发明中，优选各相的绕组包括将多根绕组并联连接而成的并联连接。对其理由说明以下。
本发明人发现：在低速旋转区域中，阻抗中的DC电阻R的降低相对较大有助于转矩的提高。因此，如上所述，将ωL设定为较大值并且将DC电阻R设定为较小值，能够更有效地确保低速旋转区域中的输出转矩较大。如图11(b)和图11(c)所示，各相的绕组包括将多根绕组并联连接而成的并联连接使DC电阻R变小。结果，可更有效地确保低速旋转区域中的输出转矩较大。并联连接的绕组的根数并不限于两根和三根。也可以并联连接四根以上绕组。并联连接及串联连接存在于各相的绕组中也是可接受的。例如，各相的绕组包括通过将多根绕组并联连接而成的多个绕组的组，并且将多个绕组的组彼此串联连接也是可接受的。绕组W的连接的示例并不限定于图11(a)至图11(c)所示的示例，例如，也可以采用图12(a)至图12(c)所示的连接的示例。
图12(a)至图12(c)是各自示意性示出绕组的连接的示例的视图。
图12(a)示出三角形连接(Δ连接)。图12(b)示出将图12(a)所示的各相的绕组分为两根，并且将这两根绕组并联连接而成的并联连接。图12(c)是示出将图12(a)所示的各相的绕组分为三根，并且将这三根绕组并联连接而成的并联连接。在采用三角形连接的情况下，各相的绕组也可以通过包括将多根绕组并联连接而成的并联连接使DC电阻R较小。绕组并联连接的根数并不限定于两根和三根。也可以并联连接四根以上绕组。
在本发明中，可适当地采用星形连接和三角形连接中的任一者，但更优选地为星形连接，其原因在于：即便因定子40与转子30的相对位置关系或永久磁铁部的磁极的强度的差等主要原因导致各相的感应电压存在差异，也更难以产生循环电流。因此，星形连接更难以产生发电损耗并且能够更有效地抑制效率的降低。在本发明中，将阻抗中的DC电阻R设定为较小值的方法并不限定于上述并联连接。例如，也可采用剖面的最小宽度较大的绕组。由于绕组W设置为通过槽SL，所以可以在通过槽SL的范围内增大绕组W的剖面的最小宽度。
在通常的电动机中，从输出提高的观点而言，优选布置为通过槽的绕组的匝数(圈数)较多，且槽内的绕组的空间系数较高。从发电效率的观点而言，通常的发电机也优选布置为通过槽的绕组的匝数较多，且槽内的绕组的空间系数较高。因此，在通常的电动机和发电机中，将绕组的剖面的最小宽度(mm)相对于齿的前端部间的齿间间隙d(mm)的比值设定为较小值。
相反，在本实施例的同步驱动电机SG中，转子30具有相对于同步驱动电机SG的径向形成在永久磁铁部37的内周面上且相对于同步驱动电机SG的周向并排布置并且数量大于齿43的数量的磁极面。同步驱动电机SG具有在定子40的外侧径向布置较多磁极面。具有该构造的同步驱动电机SG可以通过相对于齿43的前端部43c之间的齿间间隙d(mm)增大绕组的剖面的最小宽度(mm)，确保旋转速度较低的启动时的输出转矩较大。相对于齿43的前端部43c之间的齿间间隙d(mm)增大绕组的剖面的最小宽度导致DC电阻R变小，这可能引起同步驱动电机SG用作为发电机时发电电流的增大的风险。然而，由于角速度ω的增大，确保高速旋转时的阻抗，并且抑制发电电流的增大。因此，可同时实现输出转矩的增大及发电电流的抑制。
在本实施例的同步驱动电机SG中，可以通过使用并联连接或直径较粗的线而使绕组W的DC电阻R较小。因此，可使电流流过绕组时的损耗较小。例如，在同步驱动电机SG用作为发电机时，电流I流经绕组W会产生损耗(I2R)，但是较低的绕组W的DC电阻R能够抑制损耗。因此，同步驱动电机SG用作为发电机时效率较高。
具体地，绕组W的剖面的最小宽度(mm)相对于齿43的前端部43c之间的齿间间隙d(mm)的比值优选0.1及以上，更优选地为0.16，进一步优选0.3及以上，特别优选为1/3及以上。在绕组W的剖面形状为正圆的情况下，绕组W的直径相当于绕组W的剖面的最小宽度。在绕组W的剖面形状为椭圆的情况下，绕组W的短径相当于绕组W的剖面的最小宽度。在绕组W为矩形线绕组的情况下，绕组W的剖面的矩形中的短边的长度相当于绕组W的剖面的最小宽度。通过利用DC电阻较小的材料构造绕组来减小阻抗中的DC电阻R也是可接受的。
在参照图7和图9所示的示例中，齿43的前端部43c是齿43的周向宽度最大的部分。或者，本发明的同步驱动电机可以被构造为齿的前端部的周向宽度等于或小于齿的周向宽度最大的部分的周向宽度。或者，本发明的同步驱动电机也可被构造为齿的前端部的周向宽度小于齿的周向宽度最大的部分的周向宽度。在该情况下，齿间间隙较大，所以绕组的设计自由度进一步提高。例如，可进一步增加绕组的匝数、或进一步卷绕直径较粗的线。因此，可以获得更大的转矩及输出。
在上述实施例中，永久磁铁部使用了铁氧体磁铁。然而，在本发明的同步驱动电机中，永久磁铁部也可采用稀土类磁铁。作为永久磁铁部，例如可采用钕粘结磁体、钐钴磁铁、钕磁铁等磁铁。因为稀土类磁铁具有较高的磁特性，所以其厚度较小。这里，若磁极面的数量大于齿的数量，则在将同步驱动电机的尺寸设为相同的条件下，磁极面具有较小的周向宽度。在较小的厚度的磁铁中，因磁极面具有较小的周向宽度而使磁导系数增加的效果较高。因此，使用具有较高的磁特性的稀土类磁铁，并且获得较高的磁导系数的效果，所以可以较高的水准满足高转矩、高输出以及尺寸的小型化。
在上述同步驱动电机中，永久磁铁部径向布置在定子的外侧。然而，对于本发明的同步驱动电机，也可采用永久磁铁部径向布置在定子的内侧的构造。该构造包括内转子及外定子。在该情况下，齿的前端部与径向设置在定子的内侧的磁极面相对。因此，相邻的齿的周向间隔径向越靠近前端部则变得越小。在该情况下，磁极面的数量大于齿的数量，且前端部的周向宽度小于磁极面的周向宽度，所以绕组的布置自由度的增大的效果更高。因此，可增多绕组的匝数、或使用直径较粗的线。因此，可以以较高的水准满足高转矩、高输出以及尺寸的小型化。
或者，本发明的同步驱动电机也可以被构造为以磁极面相对于旋转轴线方向与齿相对的方式布置转子。在该构造中，齿的前端部相对于旋转轴线方向与磁极面相对。因此，齿沿旋转轴线方向延伸。因此，绕组的布置自由度较高。此外，磁极面的数量大于齿的数量，且前端部的周向宽度小于磁极面的周向宽度，所以绕组的布置的从由度的增大的效果也较高。结果，可增多绕组的匝数、或使用直径较粗的线。因此，可以较高的水准满足高转矩、高输出以及尺寸的小型化。
在上述实施例中，描述了用于起动发动机的同步驱动电机作为本发明的同步驱动电机的示例。然而，本发明的同步驱动电机并不限于此，例如，可应用于驱动车轮的电机。本发明的同步驱动电机可应用在驱动产业机器的机构或民生机器的机构的电机。安装在包括驱动对象物及电池的装置中的本发明的同步驱动电机也可以被构造为从上述电池接受电流的供给并且驱动上述驱动对象物。安装在包括驱动对象物并且连接到电池的装置中的本发明的同步驱动电机也可以被构造为从上述电池接受电流的供给并且驱动上述驱动对象物。本发明的同步驱动电机可以以较高的水准满足高转矩、高输出及尺寸的小型化。因此，本发明的同步驱动电机适宜在同步驱动电机由电池驱动的状况下的使用。本发明的同步驱动电机适于在安装于包括驱动对象物的装置中的状况下的使用。驱动对象物并无特别限定，并且可以是发动机的曲轴、车轮等。上述装置并无特别限定，并且可以是发动机单元、车辆等。
虽然上述实施例示出同步驱动电机SG作为发电机功能，但是并不限于此。本发明的同步驱动电机SG可仅作为电机功能。
虽然上述实施例说明了包括六个以上的齿43的同步驱动电机SG，然而，并不限于此。本发明的同步驱动电机也可包括五个以下的齿。
虽然上述实施例说明了齿43的前端部43c的轴向厚度Lx大于其周向宽度L43的示例，但是并不限于此。本发明的同步驱动电机的前端部的轴向厚度也可以小于其周向宽度。
虽然上述实施例说明了具有较主体部43a更向周向两侧突出的侧方突出部43b的齿43的示例，但是并不限于此。然而，本发明的同步驱动电机也可以被构造为每个齿不具有向周向两侧突出的部分。
虽然上述实施例中说明了在沿旋转轴线观察时卷绕在齿43上的绕组的周向外缘Ws位于较齿43的前端部43c的周向外缘更外侧的示例，但是并不限于此。本发明的同步驱动电机可以被构造为绕组的周向外缘也可位于较齿的前端部的周向外缘更内侧。
应当理解本文中所使用的术语及表达是用于说明，并非用于限定性地解释，也非排除本文中所示出的并且所表达的特征的任何等效物，并且容许在本发明的权利要求范围内的各种变化。
本发明以多种不同的形式而呈现。本公开应当视作提供本发明的原理的示例。基于并非意图将本发明限定于本文中所记载的和/或所示出的优选实施例的理解，在本文中描述了多种示出实施例。
虽然本文中描述了本发明的若干示例性实施例，但是本发明并不限于在本文中所记载的各种优选实施例。本发明也包括本领域的技术人员基于本公开所想到的包括等效要素、修正、删除、组合(例如遍及各种实施例的特征的组合)、改良及/或变更的所有实施例。权利要求中的限定应基于该权利要求中内所使用的术语广义地解释，并且不应限定于本说明书或本申请的申请过程中所描述的实施例，这些实施例应解释为非排他性的。例如，在本公开中，术语“优选”是非排他性的并且意味着“优选但并不限于”。
【附图标记列表】
30转子
34背轭部
37永久磁铁部
40定子
43齿
43c前端部
SG同步驱动电机
SL槽
ST定子芯
W绕组
d齿间间隙

Claims (12)

1.一种同步驱动电机，包括：
定子，其包括定子芯和绕组，所述定子芯包括彼此沿周向间隔槽的多个齿，所述绕组延伸通过所述槽，所述多个齿的每一者包括卷绕有所述绕组的部分；以及
转子，其包括形成多个磁极面的永久磁铁部，所述多个磁极面设置在所述转子的与所述定子相对的面上，
所述多个齿的每一者具有与所述磁极面相对的前端部，所述前端部的周向宽度小于数量大于所述多个齿的数量的所述磁极面的周向宽度。
2.根据权利要求1所述的同步驱动电机，其中
彼此相邻的所述齿的所述前端部之间的周向间隙大于所述前端部的周向宽度。
3.根据权利要求1或2所述的同步驱动电机，其中
所述定子芯包括六个或六个以上齿，
所述六个或六个以上的齿中的每一者具有与所述磁极面相对的前端部，并且所述前端部的周向宽度小于数量大于所述多个齿的数量的所述磁极面的周向宽度。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的同步驱动电机，其中
所述前端部的周向宽度小于数量大于所述多个齿的数量的所述磁极面的周向宽度并且小于所述齿的周向宽度最大的部分的周向宽度。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的同步驱动电机，其中
所述前端部的周向宽度小于数量大于所述多个齿的数量的所述磁极面的周向宽度，并且所述前端部的轴向厚度大于所述前端部的周向宽度。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的同步驱动电机，其中
当沿所述同步驱动电机的旋转轴线观察所述前端部时，卷绕在所述齿上的所述绕组的周向外缘位于所述齿的所述前端部的周向外缘更外侧。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的同步驱动电机，其中
所述永久磁铁部径向布置在所述定子外侧，
所述齿的每一者具有与径向设置在所述定子外侧的所述磁极面相对的前端部，并且所述前端部的周向宽度小于数量大于所述多个齿的数量的所述磁极面的周向宽度。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的同步驱动电机，其中
所述永久磁铁部径向布置在所述定子内侧，
所述齿的每一者具有与径向布置在所述定子内侧的所述磁极面相对的前端部，并且所述前端部的周向宽度小于数量大于所述多个齿的数量的所述磁极面的周向宽度。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的同步驱动电机，其中
所述转子以使所述磁极面与所述齿在所述转子的旋转轴线方向上相对的方式布置，
所述齿的每一者具有与所述磁极面在所述旋转轴线方向上相对的前端部，并且所述前端部的周向宽度小于数量大于所述多个齿的数量的所述磁极面的周向宽度。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的同步驱动电机，其中
所述永久磁铁部由稀土类磁铁形成，
所述齿的每一者具有与由所述稀土类磁铁形成的所述磁极面相对的前端部，并且所述前端部的周向宽度小于数量大于所述多个齿的数量的所述磁极面的周向宽度。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的同步驱动电机，其中
所述永久磁铁部由铁氧体磁铁形成，
所述齿的每一者具有与由所述铁氧体磁铁形成的所述磁极面相对的前端部，并且所述前端部的周向宽度小于数量大于所述多个齿的数量的所述磁极面的周向宽度。
12.一种驱动单元，包括：
根据权利要求1至11中任一项所述的同步驱动电机；以及
控制装置，其构造为向所述绕组供给包括d轴电流分量的驱动电流。
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