CN107112831A - 电机 - Google Patents

Abstract

转子(12)具有转子芯(22)和1个以上的磁体(24)。转子芯(22)具有以旋转轴(18)为中心放射状地形成的磁体保持部。磁体(24)具有被保持于磁体保持部的被保持部(34)、和从磁体保持部向旋转轴的轴向突出的突出部(36)。转子芯(22)及环状配置的被保持部(34)构成产生第1波形的齿槽转矩的第1产生部，环状配置的突出部(36)构成产生与第1波形的齿槽转矩相位不同的第2齿槽转矩的第2产生部。

Description

电机

技术领域

本发明涉及电机。

背景技术

以往，使用电机作为各种各样的装置和产品的驱动源。电机可能因各种原因发生转矩不均，这样的转矩不均会妨碍电机的平滑旋转，并产生振动和噪音。作为发生转矩不均的主要原因之一，可以举出齿槽效应(cogging)。齿槽效应是在线圈未流过电流的状态下也发生的现象，主要是因芯与磁体的磁性作用而产生的转矩变动。

作为减少这样的齿槽转矩的技术，已提出了如下这样的转子，该转子包括：第1构成部，在转子芯的外周面沿周向交替配置有N极和S极的磁体；第2构成部，沿转子芯的周向交替配置有N极和S极的一者侧的磁体和作为另一者侧的磁极发挥功能的被设于所述转子芯的突极，所述一者侧的磁体与所述第1构成部的同极的磁体沿轴向并排配置(参照专利文献1)。

[在先技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本特开2010-142006号公报

发明内容

〔发明所要解决的课题〕

然而，上述转子的磁体配置及转子芯的形状在第1构成部和第2构成部是不同的，故制造工序较为繁琐。此外，磁体全都从转子芯的表面露出，在防止伴随于转子旋转的飞散方面也存在改善的余地。

本发明是鉴于这样的状况而研发的，其目的在于提供一种能减少齿槽转矩的新结构的转子。

〔用于解决课题的手段〕

为解决上述课题，本发明一个方案的电机包括：筒状的定子，包括具有多个齿的定子芯、和分别被缠绕于多个齿的绕组；以及转子，被设置在定子的中心部。转子包括：转子芯；以及1个以上的磁体。转子芯具有以旋转轴为中心放射状地形成的磁体保持部。磁体具有被保持于磁体保持部的被保持部、和从磁体保持部向旋转轴的轴向突出的突出部。转子芯及环状配置的被保持部构成产生第1波形的齿槽转矩的第1产生部；环状配置的突出部构成产生与第1波形的齿槽转矩相位不同的第2齿槽转矩的第2产生部。定子芯被构成为在定子的径向上与磁体的被保持部及突出部相对的形式。在此，所谓“环状配置”，不仅包括完全连续的情况，还包括多个部件空有间隔地大致环状配置的情况。

根据该方案，转子能通过与定子的组合产生相位不同的2个齿槽转矩，故与各产生部产生的齿槽转矩的相位相一致的情况相比，能减少将转子组装进电机后的齿槽转矩。此外，容易使从磁体的被保持部及突出部出来的磁通导向定子芯。

磁体空有包括从磁体保持部向旋转轴的轴向的一方突出的第1突出部、和从磁体保持部向旋转轴的轴向的另一方突出的第2突出部。由此，能实现电机的平滑旋转。

磁体可以在旋转轴的轴向的一端设置被保持部。由此，能实现电机的平滑旋转。

磁体可以在旋转轴的轴向的两端设置分离开的2个被保持部。突出部可以被设置在2个被保持部之间。由此，能实现电机的平滑旋转。

在将磁体的轴向长度记作L、将磁体保持部的轴向厚度记作T时，可以满足下式(1)：0.2<T/L<0.75……式(1)。由此，能既谋求转子整体的齿槽转矩的减少，又抑制磁通密度的降低。

磁体可以配置有多个。多个磁体可以被环状配置成海尔贝克阵列。由此，能使转子芯的磁轭部分变薄，故能使转子轻量化。

转子芯可以在外周部形成有使磁体保持部和外部连通的切断部。由此，能抑制从各磁体出来的磁通在转子芯内短路(磁短路)的情况。

本发明的另一方案也是电机。该电机包括：筒状的定子，包括具有多个齿的定子芯、和分别缠绕于多个齿的绕组；以及转子，被设置在定子的中心部。转子包括：转子芯；被配置在转子芯的外周的极性各向异性的环形磁体；以及被配置在环形磁体的外周、轴向的宽度比该环形磁体细的磁性体环。从转子芯的径向来看，转子芯、环形磁体及磁性体环相重合的区域构成产生第1波形的齿槽转矩的第1产生部；从转子芯的径向来看，环形磁体和磁性体环相重合的区域构成产生与第1波形的齿槽转矩相位不同的第2齿槽转矩的第2产生部。定子芯被构成为在定子的径向上与第1产生部及第2产生部相对的形式。

根据该方案，转子能通过与定子的组合产生相位不同的2个齿槽转矩，故与各产生部产生的齿槽转矩的相位相一致的情况相比，能减少将转子组装进电机后的齿槽转矩。另外，容易使从第1产生部及第2产生部出来的磁通导向定子芯。

定子芯可以被构成为与突出部相对的区域的内径比与被保持部相对的区域的内径小的方式。由此，能缩短磁体的突出部与定子芯的距离。

此外，将以上构成要素的任意组合、本发明的表现形式在方法、装置、系统等间变换后的实施方式，作为本发明的方案也是有效的。

〔发明效果〕

通过本发明能减少齿槽转矩。

附图说明

图1是第1实施方式的无刷电机的剖视图。

图2是图1所示的电机的A-A剖视图。

图3是图1所示的电机的B-B剖视图。

图4的(a)是第1实施方式的转子芯的俯视图，图4的(b)是示意性地表示磁体被保持在图4的(a)所示的转子芯的收容部中的状态的俯视图。

图5是非IPM部的分析模型的示意图。

图6是IPM部的分析模型的示意图。

图7是表示图5所示的仅有非IPM部的转子时的机械角度与齿槽转矩的关系的图表。

图8的(a)是IPM部为转子整体厚度的25％的转子的示意图，图8的(b)是IPM部为转子整体厚度的50％的转子的示意图，图8的(c)是IPM部为转子整体厚度的75％的转子的示意图，图8的(d)是IPM部为转子整体厚度的100％的转子的示意图。

图9是表示图6所示的IPM部的轴向长度为转子整体厚度的25％时的机械角度与齿槽转矩的关系的图表。

图10是表示IPM部的轴向长度为转子整体厚度的50％时的机械角度与齿槽转矩的关系的图表。

图11是表示IPM部的轴向长度为转子整体厚度的75％时的机械角度与齿槽转矩的关系的图表。

图12是IPM部的轴向长度为转子整体厚度的100％时的机械角度与齿槽转矩的关系的图表。

图13是表示IPM部的轴向长度与齿处的磁通密度的关系的图表。

图14是表示IPM部的轴向长度与齿槽转矩的关系的图表。

图15的(a)是第2实施方式的转子芯的俯视图，图15的(b)是示意性地表示磁体被保持在图15的(a)所示的转子芯的收容部中的状态的俯视图。

图16是表示在第2实施方式中仅有IPM部的转子时的机械角度与齿槽转矩的关系的图表。

图17是表示IPM部为转子整体厚度的75％的转子时的机械角度与齿槽转矩的关系的图表。

图18是表示IPM部为转子整体厚度的50％的转子时的机械角度与齿槽转矩的关系的图表。

图19是表示IPM部为转子整体厚度的25％的转子时的机械角度与齿槽转矩的关系的图表。

图20的(a)是第3实施方式的转子芯的俯视图，图20的(b)是示意性地表示磁体被保持在图20的(a)所示的转子芯的收容部中的状态的俯视图。

图21是表示在第3实施方式中仅由IPM部构成的转子时的机械角度与齿槽转矩的关系的图表。

图22是表示IPM部为转子整体厚度的75％的转子时的机械角度与齿槽转矩的关系的图表。

图23是表示IPM部为转子整体厚度的50％的转子时的机械角度与齿槽转矩的关系的图表。

图24是表示IPM部为转子整体厚度的25％的转子时的机械角度与齿槽转矩的关系的图表。

图25是第4实施方式的电机的剖视图。

图26是表示第6实施方式的转子的概略构成的剖视图。

图27是第7实施方式的电机的剖视图。

图28是第8实施方式的电机的剖视图。

图29是第1实施方式的变形例的无刷电机的剖视图。

图30是第1实施方式的另一变形例的无刷电机的剖视图。

图31是表示第5实施方式的电机中的机械角度与齿槽转矩的关系的图表。

图32是表示第6实施方式的电机中的机械角度与齿槽转矩的关系的图表。

图33是变形例的转子的剖面示意图。

图34的(a)是另一变形例的转子的剖面示意图，图34的(b)是图34的(a)的C-C剖视图。

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的实施方式。在附图的说明中，对相同要素标注相同的附图标记，并适当省略重复的说明。此外，以下所述的构成仅是例示，并非对本发明的范围进行某种限定。以下以内转子型的无刷电机为例进行说明。

(第1实施方式)

[无刷电机]

图1是第1实施方式的无刷电机的剖视图。第1实施方式的无刷电机(以下有时称作“电机”)100具有外壳10、转子12、定子14、端盖16。

外壳10是具有底部10a的圆筒状的部件，在中央以能贯通旋转轴18的方式形成有孔10b，并且在孔10b的附近形成有用于保持轴承20a的凹部10c。此外，端盖16是板状的部件，在中央以能贯通旋转轴18的方式形成有孔16a，并且在孔16a的附近形成有用于保持轴承20b的凹部16b。外壳10及端盖16构成电机100的壳体。

[转子]

图2是图1所示的电机的A-A剖视图。图3是图1所示的电机的B-B剖视图。在图2、图3中省略了剖面线。

转子12具有环状或大致圆形的转子芯22、背轭(back yoke)38、以及多个磁体24。在转子芯22的中心形成有贯通孔22a，旋转轴18在插入该贯通孔22a的状态下被固定。此外，转子芯22具有用于插入并保持磁体24的多个磁体收容部22b。磁体收容部22b也作为磁体保持部发挥功能。磁体24是与磁体收容部22b的形状对应的剖面为大致梯形的柱状部件。背轭38是环状(较薄的环状)的部件，优选具有软磁性的金属材料。具体来说，背轭38是纯铁、含有Si的铁系合金等。

然后，将这些各部件按顺序组装。具体来说，将32个磁体24分别嵌入对应的磁体收容部22b，并在该转子芯22的贯通孔22a中插入旋转轴18。

环状的背轭38被粘接固定于转子芯22和磁体24。另外，背轭的形状也可以是杯状，此时，通过粘接固定或肋固定而固定于转子芯22和磁体24。

在本实施方式中，说明了转子12采用环状的背轭38的例子，但并非限定于此，也可以不采用背轭38。另外，转子芯22也可以是与定子芯28几乎相同厚度的层叠芯。

[定子]

接下来详细描述定子14的构造。定子14包括具有多个齿26的圆筒状的定子芯28和分别缠绕于各个齿26的绕组30。定子芯28是层叠多枚板状的定子轭而成的。通过从硅钢板(例如无方向性电磁钢板)或冷轧钢板用压力加工按预定形状冲压而制作定子轭。另外，定子轭从环状部的内周朝中心形成有多根(本实施方式是12根)齿26。

各齿26上安装绝缘子32。然后针对各个齿26从绝缘子32上缠绕导体而形成绕组30。然后，在经这样的工序而完成的定子14的中心部配置转子12。

[转子芯]

图4的(a)是第1实施方式的转子芯的俯视图，图4的(b)是示意性地表示磁体被保持在图4的(a)所示的转子芯的收容部中的状态的俯视图。转子芯22是层叠多个板状的部件而成的。多个板状的部件分别通过从硅钢板(例如无方向性电磁钢板)或冷轧钢板用压力加工按图4的(a)所示那样的预定形状冲压而制作。并且，磁体收容部22b是以转子芯22的旋转轴为中心放射状地形成的。

磁体24如图4的(b)所示那样沿周向按顺序配置有磁极朝向不同的4种磁体。径向磁体24a以外周面为N极、内周面为S极的方式收容在磁体收容部22b1中。径向磁体24a相邻的周向磁体24b以与径向磁体24a相对的侧部为N极、与后述的径向磁体24c相对的侧部为S极的方式收容在磁体收容部22b2中。周向磁体24b相邻的径向磁体24c以外周面为S极、内周面为N极的方式收容在磁体收容部22b3中。径向磁体24c相邻的周向磁体24d以与径向磁体24c相对的侧部为S极、与径向磁体24a相对的侧部为N极的方式收容在磁体收容部22b4中。

其结果，本实施方式的转子12作为在其外周部交替存在N极和S极各8极、共计16极的磁体发挥功能。并且，在本实施方式中，32个磁体被以将磁体24a～24d作为一组、8组排成海尔贝克阵列的方式环状地配置。由此，能使转子芯22的磁轭部分(背轭38)变薄，能使转子12轻量化。另外，通过将轴承配置在轴向的内侧，能使电机小型化。

图29是第1实施方式的变形例的无刷电机的剖视图。图29所示的电机110的概略构成与图1所示的电机100相同，但在将轴承20b配置于转子12的环状的背轭38的中央部空间这一点上是不同的。由此，无需设置图1所示的端盖16的凹部16b就能将轴承20b配置在端盖16的内侧，故能使电机110小型化、薄型化。另外，通过将轴承20a配置在外壳10的内侧，能使电机110进一步小型化、薄型化。

在此需要说明的是，磁体24例如可以是粘结磁体或烧结磁体。粘结磁体是在橡胶或树脂等中混入磁性材料并射出成形或压缩成形的磁体，即使不进行后加工也能得到高精度的C面(斜面)或R面。另一方面，烧结磁体是将粉末状的磁性材料高温烧固而成的磁体，与粘结磁体相比容易提高剩余磁通密度，但多数情况下为得到高精度的C面或R面而需要进行后加工。

[齿槽转矩]

在一般的无刷电机中，难以避免定子与具有磁体的转子间的磁性作用导致的齿槽转矩的产生。然而，为尽可能地减少这样的齿槽转矩，本申请发明人们深入研究后，想到了例如通过使磁体的一部分沿轴向从转子芯的磁体收容部突出，能在转子的轴向上使齿槽转矩特性不同。

在本实施方式的转子12中，如图1至图3所示，磁体24具有被收容并保持在磁体收容部22b中的被保持部34、和从磁体收容部22b向旋转轴的轴向突出的突出部36。因此，定子芯28和保持有被保持部34的转子芯22之间的磁场、与定子芯28和突出部36之间的磁场，其样态非常不同。

因此，转子芯22和被环状配置的多个被保持部34构成产生第1波形的齿槽转矩的第1产生部。另外，被环状配置的多个突出部36构成产生与第1波形的齿槽转矩相位不同的第2齿槽转矩的第2产生部。

这样构成的转子12能产生按与定子14的组合而相位不同的2种齿槽转矩，故与各产生部产生的齿槽转矩的相位都统一时相比，能减少将转子组装入电机后的齿槽转矩。

本实施方式的磁体24如图1所示那样具有从磁体收容部22b向旋转轴18的轴向X的一方突出的第1突出部36a、和从磁体收容部22b向旋转轴的轴向X的另一方突出的第2突出部36b。由此，能实现电机的平滑旋转。

在此需要说明的是，第1产生部的磁体24的被保持部34被收容在磁体收容部22b中，可以理解为所谓的IPM(Interior Permanent Magnet：内置式永磁)部。另一方面，第2产生部的磁体24的突出部36从磁体收容部22b突出，故可以理解为非IPM部。并且，转子芯22的层叠部被包含于IPM部，背轭38被包含于非IPM部。因此，以下基于仿真结果说明电机的齿槽转矩和磁通密度是如何根据IPM部和非IPM部的比例而变化的。仿真使用了市场一般销售的磁场分析软件。

图5是非IPM部的分析模型的示意图。图6是IPM部的分析模型的示意图。仿真出的图5、图6所示的模型是在周向上取1/4模型，即转子12和定子14的周向90°的圆弧状部分，在轴向上取1/2模型，即轴向的厚度为图1所示的转子12和定子14的一半，整体上表示出1/8模型。

对图5、图6中的各参数进行例示。定子芯28的内径R1为12.8mm、外径R2为20.55mm。从中心至磁体24的外周部的距离R3为12.35mm，背轭38的外径R4为9.9mm。IPM部(参照图6)中的转子芯22的外径R5为12.6mm。定子芯28的齿26的周向幅度W1为4.85mm。定子芯28、磁体24及转子12的轴向厚度分别为5mm。在此需要说明的是，转子12的轴向厚度是包含了转子芯22及背轭38的厚度。

图7是表示仅图5所示的非IPM部的转子时的机械角度与齿槽转矩的关系的图表。在此需要说明的是，在本实施方式的电机100中，转子的磁极为16极、定子的磁极为12极，故齿槽转矩的基本次数为48次，其半周期按机械角为3.75[deg]。以下，将图7所示的齿槽转矩的特性(以下有时称作“基准齿槽转矩特性”)作为基准。

图8的(a)是IPM部为转子整体厚度的25％的转子的示意图，图8的(b)是IPM部为转子整体厚度的50％的转子的示意图，图8的(c)是IPM部为转子整体厚度的75％的转子的示意图，图8的(d)是IPM部为转子整体厚度的100％的转子的示意图。在图8的(a)～图8的(d)中，将磁体24的轴向长度(转子整体的厚度)记作L、将磁体收容部22b的轴向厚度记作T。

图9是表示图6所示的IPM部的轴向长度为转子整体厚度的25％时的机械角度与齿槽转矩的关系的图表。如图9所示，非IPM部的齿槽转矩特性与图7所示的基准齿槽转矩特性相比，齿槽转矩整体上较大。另一方面，IPM部的齿槽转矩与非IPM部相比，相位几乎正相反。因此，若将非IPM部产生的齿槽转矩和IPM部产生的齿槽转矩合计，则与图7所示的基准齿槽转矩特性相比，齿槽转矩的绝对值(最大峰值)变小。

图10是表示IPM部的轴向长度为转子整体厚度的50％时的机械角度与齿槽转矩的关系的图表。如图10所示，非IPM部的齿槽转矩特性是与图7所示的基准齿槽转矩特性同等的大小。另一方面，IPM部的齿槽转矩与非IPM部相比，相位上有较大的偏差。因此，若将非IPM部产生的齿槽转矩与IPM部产生的齿槽转矩合计，则与图7所示的基准齿槽转矩特性相比，齿槽转矩的绝对值(最大峰值)变小。

图11是表示IPM部的轴向长度为转子整体厚度的75％时的机械角度与齿槽转矩的关系的图表。如图11所示，非IPM部的齿槽转矩特性整体上展示出比图7所示的基准齿槽转矩特性小的值。此外，IPM部的齿槽转矩整体上也展示出比图7所示的基准齿槽转矩特性小的值。然而，非IPM部与IPM部的相位并没有较大地偏差。因此，若将非IPM部产生的齿槽转矩与IPM部产生的齿槽转矩合计，则同图7所示的基准齿槽转矩特性一样，齿槽转矩的绝对值(最大峰值)比较大。

图12是表示IPM部的轴向长度为转子整体厚度的100％时的机械角度与齿槽转矩的关系的图表。如图12所示，IPM部的齿槽转矩特性与图7所示的基准齿槽转矩特性相比绝对值(最大峰值)更大。

图13是表示IPM部的轴向长度与齿处的磁通密度的关系的图表。图14是表示IPM部的轴向长度与齿槽转矩的关系的图表。

如图13所示，随着IPM部的轴向长度的增大，定子芯的臂部分的磁通密度增加。因此，从磁通密度的观点来说，优选IPM部的比率较高者。另一方面，从齿槽效应的观点来说，如图14所示，若IPM部的比率过高，则齿槽转矩会增大，故并不优选。

因此，本实施方式的转子12在将磁体24的轴向长度记作L、磁体收容部22b的轴向厚度记作T时，优选满足0.2<T/L<0.75……式(1)。更优选的是满足0.25<T/L<0.75。由此，能既谋求转子整体的齿槽转矩的减少，又抑制臂磁通密度的降低。

在此需要说明的是，本实施方式的转子芯22如图4(a)所示，在外周部形成有使磁体收容部22b和外部连通的切断部23。磁体按图4的(b)所示的海尔贝克阵列配置时，切断部23被形成于收容周向磁体24b、24d的磁体收容部22b2、22b4。由此，能抑制从各磁体出来的磁通在转子芯22内短路(磁短路)。

此外，本实施方式的定子芯28如图1所示那样在定子14的径向上与磁体24的被保持部34及突出部36相对。由此，能使从磁体24的被保持部34及突出部36出来的磁通效率良好地导向定子芯28。

图30是第1实施方式的另一变形例的无刷电机的剖视图。图30所示的电机120没有采用背轭38，且转子芯22被层叠到磁体24的突出部36，在这一点上与图1所示的电机100不同。采用这样的构成，将非IPM部产生的齿槽转矩与IPM部产生的齿槽转矩合计时，与图7所示的基准齿槽转矩特性相比，齿槽转矩的绝对值(最大峰值)变小。

(第2实施方式)

图15的(a)是第2实施方式的转子芯的俯视图，图15的(b)是示意性地表示磁体被保持在图15的(a)所示的转子芯的收容部中的状态的俯视图。转子芯40是与转子芯22同样地制作的。并且，磁体收容部42是以转子芯40的旋转轴为中心放射状地形成的。

磁体44如图15的(b)所示，在与相邻磁体相对的主面44a(44b)具有N极或S极。另外，各磁体44被以相邻磁体的相对的主面彼此间为相同极的方式收容在磁体收容部42中。即，磁体的磁极朝向不同的2种磁体沿周向按顺序配置。其结果，本实施方式的转子46作为在其外周部交替存在N极和S极各8极、共计16极的磁体发挥功能。磁体44是与磁体收容部42的形状对应的、剖面为大致长方形的柱状部件。在此需要说明的是，磁体44可采用与第1实施方式的磁体24同样的材料。

关于采用了上述转子46的电机的齿槽转矩及磁通密度，同第1实施方式一样进行了仿真分析。在此需要说明的是，定子侧的概略构成与第1实施方式是同样的。以下例示图15的(a)、图15的(b)中的转子芯40、转子46的各参数。

定子芯的内径R1为15.0mm、外径R2为22.8mm。中心至磁体44的外周部的距离D1为14.2mm、中心至磁体44的内周部的距离D2为10.1mm。IPM部处的转子芯40的外径R5为14.7mm。定子芯28的齿26的周向幅度W1为4.4mm。定子芯28、磁体44及转子芯40的轴向厚度分别为4mm。在此需要说明的是，第2实施方式的转子46与第1实施方式的转子12不同、不具有背轭，但也可以具有背轭。此外，转子芯40也可以是与定子芯28几乎相同厚度的层叠芯。

图16是表示在第2实施方式中仅IPM部的转子时的机械角度与齿槽转矩的关系的图表。图17是表示IPM部为转子整体厚度的75％的转子时的机械角度与齿槽转矩的关系的图表。图18是表示IPM部为转子整体厚度的50％的转子时的机械角度与齿槽转矩的关系的图表。图19是表示IPM部为转子整体厚度的25％的转子时的机械角度与齿槽转矩的关系的图表。在设有非IPM部的任一种情况下，IPM部所产生的齿槽转矩都变小，IPM部所产生的齿槽转矩和非IPM所产生的齿槽转矩的相位是反相的，故转子整体的齿槽转矩被减少了。特别优选IPM部为转子整体厚度的25％～75％的转子。

(第3实施方式)

图20的(a)是第3实施方式的转子芯的俯视图，图20的(b)是示意性地表示磁体被保持在图20的(a)所示的转子芯的收容部中的状态的俯视图。转子芯50是与转子芯22同样地制作的。并且，磁体收容部52是以转子芯50的旋转轴为中心放射状地形成的。

磁体54如图20的(b)所示在径向的主面54a(54b)具有N极或S极。另外，各磁体54被以在各磁体54的外周面N极和S极交替的方式收容在磁体收容部52中。即，磁体的磁极朝向不同的2种磁体沿周向按顺序配置。其结果，本实施方式的转子56作为在其外周部交替存在N极和S极各8极、共计16极的磁体发挥功能。磁体54是与磁体收容部52的形状对应的剖面为大致台形的柱状部件。在此需要说明的是，磁体54可以采用与第1实施方式的磁体24同样的材料。

关于使用了上述转子56的电机的齿槽转矩和磁通密度，与第1实施方式同样地进行了仿真分析。在此需要说明的是，定子侧的概略构成与第1实施方式是同样的。以下例示图20的(a)、图20的(b)中的转子芯50、转子56的各参数。

定子芯的内径R1为14.0mm、外径R2为22.8mm。中心至磁体54的外周部的距离R3为13.4mm、中心至磁体54的内周部的距离R4(未图示、背轭的外径R4)为11.5mm。IPM部处的转子芯40的外径R5为13.6mm。定子芯28的齿26的周向幅度W1为4.6mm。定子芯28、磁体54及转子56的轴向厚度分别是4mm。在此需要说明的是，第3实施方式的转子56同第1实施方式的转子12一样具有背轭，但也可以不具有背轭。另外，转子芯50也可以是与定子芯28几乎相同厚度的层叠芯。

图21是表示在第3实施方式中仅由IPM部构成的转子时的机械角度与齿槽转矩的关系的图表。图22是表示IPM部为转子整体厚度的75％的转子时的机械角度与齿槽转矩的关系的图表。图23是表示IPM部为转子整体厚度的50％的转子时的机械角度与齿槽转矩的关系的图表。图24是表示IPM部为转子整体厚度的25％的转子时的机械角度与齿槽转矩的关系的图表。在设有非IPM部的任一种情况下，IPM部所产生的齿槽转矩都变小，IPM部为转子整体厚度的75％时及50％时，IPM部所产生的齿槽转矩和非IPM所产生的齿槽转矩的相位是反相的，故转子整体的齿槽转矩被减少了。特别优选IPM部为转子整体厚度的25％～75％的转子。

(第4实施方式)

图25是第4实施方式的电机的剖视图。第4实施方式的电机200的概略构成与第1实施方式的电机100是几乎同样的，但定子60的定子芯62的形状为主要不同点。

图25所示的环状的定子芯62通过使位于正面侧和背面侧最表面的板状的定子轭70的旋转轴18侧端部分别向轴向X曲折，来增加与转子12的外周面相对的面积。在此需要说明的是，曲折的定子轭70的内周面与转子12的突出部36的外周面相对，定子芯62的中央部的内周面与被保持部34的外周面相对。由此，能不使转子与定子间的有效磁通降低地使定子60薄型化。

(第5实施方式)

在上述各实施方式中，说明了IPM部位于转子的厚度方向的中心的情况，但IPM部未必一定要位于中心。例如，也可以是非IPM部位于转子的厚度方向的中心、IPM部位于两端部的转子。第1实施方式的转子12的轴向中央的约50％的区域为IPM部、IPM两侧的各约25％的区域为非IPM部。另一方面，第5实施方式的转子的轴向中央的约75％的区域为非IPM部、夹着非IPM的轴向两端的各约12.5％的区域为IPM部。其它构成与第1实施方式的电机100相同，按此进行了与上述同样的仿真。

图31是表示第5实施方式的电机中的机械角度与齿槽转矩的关系的图表。在此需要说明的是，第5实施方式的电机与第1实施方式的电机100是几乎同样的，但IPM部的配置位置不同这一点是主要的不同点。如图31所示，非IPM部的齿槽转矩特性与图7所示的基准齿槽转矩特性相比，齿槽转矩整体较大。另一方面，IPM部的齿槽转矩与非IPM部相位是错开的。因此，若将非IPM部产生的齿槽转矩和IPM部产生的齿槽转矩合计，则与非IPM部产生的齿槽转矩相比，齿槽转矩的绝对值(最大峰值)变小。

(第6实施方式)

图26是表示第6实施方式的转子的概略构成的剖视图。如图26所示，转子64的IPM部66被设在轴向X的一个端面侧，非IPM部68被设在轴向X的另一端面侧。

具体来说，转子64的轴向一端部的约70％的区域为非IPM部68，轴向另一端部的约30％的区域为IPM部66。其它构成与第1实施方式的电机100相同，按此进行了与上述同样的仿真。

图32是表示第6实施方式的电机中的机械角度与齿槽转矩的关系的图表。在此需要说明的是，第6实施方式的电机与第1实施方式的电机100是几乎同样的，但IPM部的配置位置不同这一点是主要的不同点。如图32所示，非IPM部68的齿槽转矩特性与图7所示的基准齿槽转矩特性相比，齿槽转矩整体较小。并且，IPM部66的齿槽转矩与非IPM部68相位是错开的。因此，若将非IPM部68产生的齿槽转矩和IPM部66产生的齿槽转矩合计，则与非IPM部68产生的齿槽转矩相比，齿槽转矩的绝对值(最大峰值)变小。在此需要说明的是，已确认只要轴向另一端部的约30～约40％的区域为IPM部66，就能得到同样的效果。并且，具有这样构成的转子64的转子和电机也能发挥上述齿槽转矩减少的效果。

(第7实施方式)

图27是第7实施方式的电机的剖视图。第7实施方式的电机300具有转子64和定子72。构成定子72的定子芯74被构成为如下形式：与转子64的突出部36相对的区域76的齿的前端内径比与被保持部34相对的区域78的齿的前端内径小。由此，能缩短磁体24的突出部36与定子芯74的距离，能使转子与定子间的有效磁通更加提高。

(第8实施方式)

图28是第8实施方式的电机的剖视图。第8实施方式的电机400与第4实施方式的电机200在构成上几乎相同，但定子80的构成不同。构成定子80的定子芯82被构成为如下形式：与转子12的突出部36相对的定子轭70的内缘曲折部70a的内径比与被保持部34相对的区域84的齿的前端内径小。由此，能缩短磁体24的突出部36与定子芯82的距离，能使转子与定子间的有效磁通更加提高。

在上述实施方式中，磁体的保持是通过在转子芯形成磁体收容部，并在该收容部收容磁体的被保持部来实现的，但不限于此，也可以通过在转子芯形成凸部来作为磁体保持部，在磁体侧设置收容该凸部的收容部，由此进行磁体的保持。

(变形例)

图33是变形例的转子的剖面示意图。图33所示的转子86具有在中心处固定有旋转轴18的圆板状的转子芯88，和被保持于转子芯88的凸部88a的磁体90。转子芯88在圆板状的转子芯88的两面环状地设有多个凸部88a。即，转子芯88具有以旋转轴18为中心放射状地形成的多个作为磁体保持部的凸部88a。另一方面，磁体90具有被保持于凸部88a的被保持部90a，和从凸部88a向旋转轴18的轴向突出的突出部90b。

这样构成的转子86同上述各实施方式一样、转子芯88及环状配置的多个被保持部90a构成产生第1波形的齿槽转矩的第1产生部，环状配置的多个突出部90b构成产生与第1波形的齿槽转矩相位不同的第2齿槽转矩的第2产生部。

图34的(a)是另一变形例的转子的剖面示意图，图34的(b)是图34的(a)的C-C剖视图。图34的(a)、图34的(b)所示的转子92具有在中心处固定有旋转轴的圆板状的转子芯94、和被保持于转子芯94的凸部94a的磁体96。转子芯94的凸部94a沿圆板状的转子芯94的外周面的周向空有间隔地设置有多个。即，转子芯94具有以旋转轴18为中心放射状地形成的多个作为磁体保持部的凸部94a。此外，在相邻的磁体96之间，设有从转子芯94的外周部沿径向延伸的分隔部94b。另一方面，磁体96具有被保持于凸部94a的被保持部96a、和从被保持部96a向旋转轴18的轴向突出的突出部96b。并且，通过凸部94a与磁体96的凹部96c相嵌合，各磁体96被固定于转子芯94的外周。在此需要说明的是，凸部94a和凹部96c可以采用各种各样的形状。例如，可以将凹部96c设置成缝隙状。另外，可以对凸部94a的前端形状进行设计，使得磁体96不会因转子旋转时的离心力而脱落。

这样构成的转子92同上述各实施方式一样，转子芯94及环状配置的多个被保持部96a构成产生第1波形的齿槽转矩的第1产生部，环状配置的多个突出部96b构成产生与第1波形的齿槽转矩相位不同的第2齿槽转矩的第2产生部。

在此需要说明的是，第1实施方式的转子是使多个磁体为海尔贝克阵列的构成，但也可以是在极性各向异性的环形磁体的外周部配置比环形磁体宽度细的磁性体环的转子。

以上参照上述各实施方式说明了本发明，但本发明并不限定于上述各实施方式，将各实施方式的构成适当组合或置换后的方案也包含在本发明中。此外，可以针对各实施方式，基于本领域技术人员的知识对各实施方式中的组合及处理顺序进行适当重组或各种设计变更等变形，被施加了这样的变形的实施方式也包含在本发明的范围内。

〔标号说明〕

10外壳、12转子、14定子、18旋转轴、22转子芯、22b磁体收容部、23切断部、24磁体、26齿、28定子芯、34被保持部、36突出部、36a第1突出部、36b第2突出部、38背轭、100电机。

〔工业可利用性〕

本发明能适用于电机。

Claims (9)

1.一种电机，其特征在于，包括：

筒状的定子，包括具有多个齿的定子芯、和分别被缠绕于所述多个齿的绕组，以及

转子，被设置在所述定子的中心部；

所述转子包括：

转子芯，以及

1个以上的磁体；

所述转子芯具有以旋转轴为中心放射状地形成的磁体保持部；

所述磁体具有被保持于所述磁体保持部的被保持部、和从所述磁体保持部向旋转轴的轴向突出的突出部；

所述转子芯及环状配置的所述被保持部构成产生第1波形的齿槽转矩的第1产生部；

环状配置的所述突出部构成产生与所述第1波形的齿槽转矩相位不同的第2齿槽转矩的第2产生部；

所述定子芯被构成为在所述定子的径向上与所述磁体的所述被保持部及所述突出部相对的形式。

2.如权利要求1所述的电机，其特征在于，

所述磁体具有从所述磁体保持部向旋转轴的轴向的一方突出的第1突出部，和从所述磁体保持部向旋转轴的轴向的另一方突出的第2突出部。

3.如权利要求1所述的电机，其特征在于，

所述磁体在旋转轴的轴向的一端设有所述被保持部。

4.如权利要求1所述的电机，其特征在于，

所述磁体在旋转轴的轴向的两端设有分离开的2个所述被保持部；

所述突出部被设置在2个所述被保持部之间。

5.如权利要求1至4的任一项所述的电机，其特征在于，

将所述磁体的轴向长度记作L、所述磁体保持部的轴向厚度记作T时，满足下述式(1)

0.2<T/L<0.75……式(1)。

6.如权利要求1至5的任一项所述的电机，其特征在于，

配置有多个所述磁体；

多个所述磁体被环状配置成海尔贝克阵列。

7.如权利要求1至6的任一项所述的电机，其特征在于，

所述转子芯在外周部形成有使所述磁体保持部与外部连通的切断部。

8.一种电机，其特征在于，包括：

筒状的定子，包括具有多个齿的定子芯、和分别缠绕于所述多个齿的绕组，

转子，被设置在所述定子的中心部；

所述转子包括：

转子芯，

被配置在所述转子芯的外周的极性各向异性的环形磁体，以及

被配置在所述环形磁体的外周、轴向的宽度比该环形磁体细的磁性体环；

从转子芯的径向来看，所述转子芯、所述环形磁体及所述磁性体环相重合的区域构成产生第1波形的齿槽转矩的第1产生部；

从转子芯的径向来看，所述环形磁体和所述磁性体环相重合的区域构成产生与所述第1波形的齿槽转矩相位不同的第2齿槽转矩的第2产生部；

所述定子芯被构成为在所述定子的径向上与所述第1产生部及所述第2产生部相对的形式。

9.如权利要求1至7的任一项所述的电机，其特征在于，

所述定子芯被构成为如下形式：与所述突出部相对的区域的内径比与所述被保持部相对的区域的内径小。