CN107431393B - 磁阻电动机、以及在磁阻电动机中使用的转子芯的制造方法 - Google Patents

Abstract

关于下述转子芯中的槽的端部形状，即，该转子芯沿周向对应于极数具有隔磁槽，该隔磁槽是将大于或等于1个狭缝和芯层沿径向交替地排列而形成的，狭缝的端部形状形成为，在将m_g设为槽端部的个数、将n_i设为大于或等于1的自然数、将α、β设为－1/4～1/4的范围的数、将q设为大于或等于1的自然数、将N_s设为槽数的情况下，沿周向观察时同一方向侧的狭缝壁的第1狭缝端至第i狭缝端为止的间隔即δ^g _i及ε^g _i满足特定的算式。

Description

磁阻电动机、以及在磁阻电动机中使用的转子芯的制造方法

技术领域

本发明涉及一种产生磁阻扭矩的磁阻电动机，具体地说，涉及用于减小扭矩脉动的磁阻电动机的结构、以及在磁阻电动机中使用的转子芯的制造方法。

背景技术

磁阻电动机为如下电动机，即，通过在转子芯形成狭缝状的隔磁槽，从而形成在转子的旋转方向上的磁阻不同的结构，利用该结构而产生扭矩。这种磁阻电动机与感应电动机(感应机)相比，被评价为具有不发生转子的二次铜损等优点。并且，基于这样的优点，作为磁阻电动机的用途，期待使用于空气调节器、汽车等。

然而，通常磁阻电动机的扭矩脉动大，对于使用于前面所述的用途而言需要进一步的改善。

磁阻电动机的输出扭矩如上所述，原理在于产生转子的旋转方向上的磁阻的差异。这样的输出扭矩被称为磁阻扭矩T，利用下式进行表示。

T＝Pn(Ld－Lq)id·iq

在这里，Pn为极对数，Ld为d轴电感，Lq为q轴电感，id为d轴电流，iq为q轴电流。根据上式可知，为了使磁阻电动机的每单位电流的扭矩变大、提高效率，有效的做法是使d轴电感与q轴电感之差即Ld－Lq变大。

另外，已知为了使功率因数变大，使d轴电感与q轴电感之比即Ld/Lq变大即可。该比Ld/Lq的值通常被称为凸极比。

磁阻电动机为了使上述差Ld-Lq、凸极比Ld/Lq变大，在转子芯设置有被称为隔磁槽的多层狭缝。由此，形成如下结构，即，形成使磁通容易在沿多层狭缝的方向上流过的d轴磁路，并且使横穿多层狭缝的q轴磁路的磁阻变大。

作为以上述的隔磁槽构造为基本构造而用于使扭矩脉动变小的现有技术的一个例子，存在具有下面结构的技术(例如，参照专利文献1)。

在专利文献1中，作为磁阻电动机用转子层叠铁芯，层叠有如下铁芯片，即，使将旋转轴孔侧设为凸出的多个圆弧状狭缝形成为同心状，并且使多个圆弧状狭缝在旋转轴孔的周围隔开间隔而形成。

并且，在利用基于磁通容易沿圆弧状狭缝的延伸设置方向流过的凸极方向与磁通难以沿圆弧状狭缝的并列设置方向流过的非凸极方向的电感之差而产生的磁阻扭矩进行旋转的磁阻电动机用转子层叠铁芯中，将多个圆弧状狭缝的端部在铁芯片的整个周长上等间隔地形成。通过设为这样的结构，专利文献1将转子的扭矩变动、即扭矩脉动抑制得小。

专利文献1：日本特开2009-77458号公报

发明内容

然而，在现有技术中存在如下课题。

关于在专利文献1中记载的磁阻电动机，需要从铁芯片进行冲裁而形成多个狭缝。因此，导致在各处发生冲裁形成时的磁特性的劣化。并且，为了对这样的劣化进行抑制，存在如下问题，即，需要进行退火等热处理，或者为了对劣化的量的特性变差进行补偿而使电动机自身大型化。

在专利文献1中，也对这一点进行了叙述，虽然将每1个极对应的狭缝的数量减少至5个，而不至于削减根本性的数量，但依然受到铁芯的磁特性的劣化的影响。

本发明就是为了解决上述课题而提出的，其目的在于得到一种磁阻电动机、以及在磁阻电动机中使用的转子芯的制造方法，该磁阻电动机即使在具有较少的狭缝数量的情况下，也能够减小扭矩脉动。

本发明涉及的磁阻电动机具有：转子，其是由转子芯固定于轴而构成的；以及定子，其具有对绕组进行收容的槽，转子和定子隔着磁间隙可自由旋转地配置，在该磁阻电动机中，将槽的数量设为Ns，转子芯沿周向对应于极数具有隔磁槽，该隔磁槽是将大于或等于1个狭缝和芯层沿径向交替地排列而形成的，将每1个极对应的狭缝的、与转子外周接近的狭缝端部分为大于或等于1个组，将组编号被设为g的1个组中包含的狭缝端部的个数设为m_g个，针对狭缝端部而从周向的右侧起依次标注第1至第m_g的编号，所述隔磁槽构成为，在各个狭缝端部处，关于从转子外周向内周方面延伸的狭缝壁，在将沿周向观察时右侧的狭缝壁的第1狭缝端至第i狭缝端为止的间隔设为δ^g _i、将n_i设为大于或等于1的自然数、将α设为大于或等于－1/4且小于或等于1/4的范围的数、将q设为大于或等于1的自然数时，δ^g _i满足权利要求书的式(1)，且，在将沿周向观察时左侧的狭缝壁的第1狭缝端至第i狭缝端为止的间隔设为ε^g _i、将l_i设为大于或等于1的自然数、将β设为大于或等于－1/4而小于或等于1/4的范围的数、将q设为大于或等于1的自然数时，ε^g _i满足权利要求书的式(2)。

另外，关于本发明涉及的在磁阻电动机中使用的转子芯的制造方法，该磁阻电动机具有：转子，其是将转子芯固定于轴而构成的；以及定子，其具有对绕组进行收容的槽，将转子和定子隔着磁间隙可自由旋转地配置，在该在磁阻电动机中使用的转子芯的制造方法中，具有通过对薄板钢板实施冲裁加工而形成狭缝的工序，即：将槽的数量设为N_s，转子芯沿周向对应于极数具有隔磁槽，该隔磁槽是将大于或等于1个狭缝和芯层沿径向交替地排列而形成的，将每1个极对应的狭缝的、与转子外周接近的狭缝端部分为大于或等于1个组，将组编号被设为g的1个组中包含的狭缝端部的个数设为m_g个，针对狭缝端部而从周向的右侧起依次标注第1至第m_g的编号，在上述情况下，所述隔磁槽构成为，在各个狭缝端部处，关于从转子外周向内周方面延伸的狭缝壁，在将沿周向观察时右侧的狭缝壁的第1狭缝端至第i狭缝端为止的间隔设为δ^g _i、将n_i设为大于或等于1的自然数、将α设为大于或等于－1/4而小于或等于1/4的范围的数、将q设为大于或等于1的自然数时，δ^g _i满足权利要求书的式(5)，且，在将沿周向观察时左侧的狭缝壁的第1狭缝端至第i狭缝端为止的间隔设为ε^g _i、将l_i设为大于或等于1的自然数、将β设为大于或等于－1/4而小于或等于1/4的范围的数、将q设为大于或等于1的自然数时，ε^g _i满足权利要求书的式(6)。

发明的效果

根据本发明，将狭缝形状规定为，即使在1个隔磁槽内形成的槽为1个或2个的情况下，也能够减少由于狭缝端部的影响而产生的qNs/p次的扭矩脉动成分。其结果，能够得到一种磁阻电动机、以及在磁阻电动机中使用的转子芯的制造方法，该磁阻电动机即使在具有较少的狭缝数量的情况下，也能够减小扭矩脉动。

附图说明

图1是表示对本发明的实施方式1涉及的磁阻电动机进行利用时的系统的图。

图2是将本发明的实施方式1中的磁阻电动机沿轴线方向切断后的剖视图。

图3是本发明的实施方式1中的磁阻电动机的、先前的图2中的A-A剖视图。

图4是本发明的实施方式1涉及的磁阻电动机的转子芯的剖视图。

图5是本发明的实施方式1涉及的控制装置2中的电流控制框图。

图6是本发明的实施方式1涉及的控制装置2中的、具有与图5不同的结构的电流控制框图。

图7是表示在本发明的实施方式1涉及的磁阻电动机中能够将扭矩脉动的qNs/p次成分减少的情形的说明图。

图8是表示本发明的实施方式1涉及的磁阻电动机的扭矩脉动的qNs/p次成分依赖于系数α的情形的图。

图9是例示出本发明的实施方式1涉及的进行了倒角处理的情况下的扭矩脉动的qNs/p次成分的振幅的图。

图10是本发明的实施方式1涉及的磁阻电动机的转子芯的、与图4不同的剖视图。

图11是本发明的实施方式1涉及的磁阻电动机的转子芯的、与图10不同的剖视图。

图12是在本发明的实施方式1涉及的磁阻电动机中形成有将与狭缝相邻的芯层彼此连接的肋部的结构的剖视图。

图13是表示在本发明的实施方式1涉及的磁阻电动机中应用了层扭斜的例子的图。

图14是表示在本发明的实施方式1涉及的磁阻电动机中应用了连续扭斜的例子的图。

图15是本发明的实施方式2涉及的磁阻电动机的转子芯的剖视图。

图16是本发明的实施方式3涉及的磁阻电动机的转子芯的剖视图。

图17A是本发明的实施方式4涉及的磁阻电动机的将狭缝端部放大后的方案(a)的剖视图。

图17B是本发明的实施方式4涉及的磁阻电动机的将狭缝端部放大后的方案(b)的剖视图。

图17C是本发明的实施方式4涉及的磁阻电动机的将狭缝端部放大后的方案(c)的剖视图。

图18是表示本发明的实施方式5涉及的磁阻电动机的壁长度与扭矩脉动qNs/p次成分之间的关系的图。

图19是表示本发明的实施方式6涉及的磁阻电动机的狭缝端部的角度与输出扭矩之间的关系的图。

图20是表示本发明的实施方式6涉及的磁阻电动机的转子芯的剖视图的图。

图21是表示本发明的实施方式7涉及的磁阻电动机的转子的剖视图的图。

图22是表示本发明的实施方式7涉及的磁阻电动机的转子的剖视图的、其他实施例的图。

图23是本发明的实施方式7涉及的磁阻电动机的转子的斜视图。

图24是表示本发明的实施方式7涉及的磁阻电动机的转子的剖视图的、其他实施例的图。

具体实施方式

下面，使用附图，对本发明的磁阻电动机、以及在磁阻电动机中使用的转子芯的制造方法的优选实施方式进行说明。

实施方式1.

图1是表示对本发明的实施方式1涉及的磁阻电动机进行利用时的系统的图。在图1中，磁阻电动机1经由电源供给线3而与控制装置2连接。并且，磁阻电动机1是将从控制装置2供给的电能变换为机械能的电机。

图2是将本发明的实施方式1中的磁阻电动机1沿轴线方向切断后的剖视图。在图2中，定子6和转子9使用轴承14而配置为隔着机械间隙彼此自由旋转，该定子6和该转子9通过压入或热装等方法插入至机架15而固定。

定子6是在由铁芯构成的定子芯4实施绕组5而构成的。并且，定子6具有如果从控制装置2对绕组5提供电能则在磁间隙中产生旋转磁场的功能。

转子9是通过压入或热装等方法将轴8插入至由铁芯构成的转子芯7的中心而成为一体的。在这里，转子芯7是将薄板的钢板沿轴向层叠而构成的。

图3是本发明的实施方式1中的磁阻电动机1的、先前的图2中的A-A剖视图。在该图3中，定子6和转子9大致配置为同心圆状，以使得作为间隙长而保持机械间隙的径向距离G。在定子6形成有对绕组5进行收容的槽51，在图3中具有36个槽51。

图4是本发明的实施方式1涉及的磁阻电动机1的转子芯7的剖视图。具体地说，该图4是从先前的图3中仅提取出转子部分的图。

在该图4中，在转子芯7沿周向大致等间隔地形成有4个相同形状的隔磁槽12。因此，本实施方式1中的磁阻电动机1构成为能够作为4极电动机而进行驱动。

在隔磁槽12中，由与设置于转子芯7的铁芯不同材料所形成的狭缝11沿径向呈成列地进行排列，剩余的铁芯部分形成为芯层10。此外，在图4中，狭缝11例示出沿径向排成一列的状态。

1个狭缝11形成为至少q轴线之上的径向宽度成为最大。优选的是，狭缝11的长边方向的端部至端部之间最好保持相同宽度，但也存在最外周侧无法保持相同宽度的情况。另外，也存在狭缝的端部被倒角处理成圆弧状的情况。然而，这些差异属于容许范围。

在图4中，在转子芯7的剖面之上，d轴定义为容易使磁通经过的方向，q轴定义为难以使磁通经过的方向。d轴与q轴在电学上存在90度的相位差。

下面，对形成有狭缝端部113的桥13和狭缝壁111、112进行说明。在本实施方式1中，与每1个极对应地存在2个狭缝端部113。对于这些狭缝端部113，在下面的说明中，为了方便起见，将在立于轴中心进行观察时处于周向的右侧的狭缝端部称为第1狭缝端部113a，将处于左侧的狭缝端部称为第2狭缝端部113b。

由下式(1)表示从狭缝壁111a至狭缝壁111b为止的、以轴中心为基准的角度δ^g _i，该狭缝壁111a在立于第1狭缝端部113a处的轴中心进行观察时处于周向的右侧，相对于转子外周而向内周方面延伸，该狭缝壁111b在立于第2狭缝端部113b处的轴中心进行观察时处于周向的右侧，相对于转子外周而向内周方面延伸。

【算式1】

在上式(1)中，各标号分别表示下面的内容。

·m_g为狭缝端部的个数，在图4中，m_g＝2。

·将沿周向观察时同一方向侧的狭缝壁的第1狭缝端至第i狭缝端为止的间隔设为δ^g _i，因此在这里，i＝2。

·n_i设为大于或等于1的自然数，在图4中，设为ni＝5。

·α设为－1/4～1/4的范围的数，在图4中，设为α＝0。

·q设为大于或等于1的自然数，在图4中，设为q＝1。

·N_s如上所述为36。

并且，根据这些设定，上式(1)的左边的值设定如下。

δ^g _i＝55°

另一方面，由下式(2)表示从狭缝壁112a至狭缝壁112b为止的、以轴中心为基准的角度ε^g _i，该狭缝壁112a在立于第1狭缝端部113a处的轴中心进行观察时处于周向的左侧，相对于转子外周而向内周方面延伸，该狭缝壁112b在立于第2狭缝端部113b处的轴中心进行观察时处于周向的左侧，相对于转子外周而向内周方面延伸。

【算式2】

在上式(2)中，各标号分别表示下面的内容。

·m_g为狭缝端部的个数，在图4中，m_g＝2。

·将沿周向观察时同一方向侧的狭缝壁的第1狭缝端至第i狭缝端为止的间隔设为ε^g _i，因此在这里，i＝2。

·l_i设为大于或等于1的自然数，在图4中，设为l_i＝6。

·β设为－1/4～1/4的范围的数，在图4中，设为β＝0。

·q设为大于或等于1的自然数，在图4中，设为q＝1。

·N_s如上所述为36。

并且，根据这些设定，上式(2)的左边的值设定如下。

ε^g _i＝65°

本实施方式1涉及的磁阻电动机1如图1所示，具有从控制装置2供给电能的结构，控制装置2控制对定子6的绕组5进行通电的电流。

图5是本发明的实施方式1涉及的控制装置2中的电流控制框图。

图5为所谓的矢量控制的框图。在图5中，旋转位置检测器20与磁阻电动机1连结而对转子的旋转位置θ进行检测，将检测出的旋转位置θ转发至控制装置2。

图6是本发明的实施方式1涉及的控制装置2中的、具有与图5不同的结构的电流控制框图。关于用于对旋转位置θ进行检测的结构，也可以如图6所示地使用在控制装置2内配置的旋转位置推定器26，以取代具有图5中的旋转位置检测器20的结构。

但是，在使用如图5所示的旋转位置检测器20的情况下，具有能够提高检测出的旋转位置θ的精度的优点。另一方面，在使用如图6所示的旋转位置推定器26的情况下，精度与旋转位置检测器20相比较差，但具有由减少部件数量带来的经济性的优点。因此，能够通过与应用相对应地选择图5和图6的结构中的某一者，从而提供优选的磁阻电动机1。

在进行磁阻电动机1的控制时，控制装置2基于从内部或外部提供的电流指令id*及iq*，控制对定子6的绕组5进行通电的电流。从电流检测器25得到的3相电流iu、iv、iw的值与旋转位置θ一起输入至3相→2相变换器22。

作为3相→2相变换器22的输出而运算出的2相的电流id及iq，作为反馈信息而输入至电流控制器21。并且，电流控制器21基于电流指令id*及iq*与所反馈的2相的电流id及iq的各个偏差，通过PID控制等方法，运算并生成电压指令Vd*及Vq*。

所生成的电压指令Vd*及Vq*与旋转位置θ一起输入至2相→3相变换器22。并且，2相→3相变换器22计算出对应于3相的电压指令Vu*、Vv*、Vw*而进行输出。电力变换器23将这些对应于3相的电压指令Vu*、Vv*、Vw*作为输入，将向同步磁阻电动机1供给的电力输出。

这样，进行反馈控制，以使得所反馈的电流id及iq与电流指令id*及iq*的差值变小，即向电流指令id*及iq*接近。

图7是表示在本发明的实施方式1涉及的磁阻电动机1中能够将扭矩脉动的qNs/p次成分减少的情形的说明图。通过如图4所示地构成隔磁槽12，从而在狭缝壁111a处产生的扭矩脉动的qNs/p次成分与在狭缝壁111b处产生的扭矩脉动的qNs/p次成分的相位之间，如图7所示地偏移了约2π/(qNs)*1/2。

其结果，能够使在狭缝壁111b处产生的扭矩脉动波形相对于在狭缝壁111a处产生的扭矩脉动波形而反转，能够使扭矩脉动的qNs/p次成分减少。

同样地，能够将在狭缝壁112a处产生的扭矩脉动的qNs/p次成分、在狭缝壁112b处产生的扭矩脉动的qNs/p次成分的扭矩脉动的波形进行反转。其结果，能够使扭矩脉动的qNs/p次成分减少。

图8是表示本发明的实施方式1涉及的磁阻电动机1的扭矩脉动的qNs/p次成分依赖于系数α的情形的图。具体地说，示出了扭矩脉动的qNs/p次成分相对于振幅α的依赖性。在α为零时，能够将扭矩脉动的qNs/p次成分的振幅设为最小，最为优选。另外，如果为－1/4～1/4的范围，则与α＝－1或α＝1的情况相比，能够减少大于或等于60％，可以说是在实际使用时不存在问题的范围。

另外，也可以考虑，通过狭缝端部113处的倒角等的加工而使扭矩脉动波形的相位偏移。因此，有可能将α、β校正在－1/4～1/4的范围。

图9是例示出本发明的实施方式1涉及的进行了倒角处理的情况下的扭矩脉动的qNs/p次成分的振幅的图。通常，存在以小于或等于0.5mm的半径进行倒角处理的情况，由于该影响，从转子外周观察到的狭缝壁的周向位置磁性地模糊可见，由于扭矩脉动波形的相位偏移，有时α会在非零的点处取极小值。作为该情况的应对，如上所述，将α、β校正在大于或等－1/4而小于或等于～1/4的范围。

至此为止，为了非常简单地进行说明，将隔磁槽12中的狭缝11的数量设为1而进行了说明。然而，即使将隔磁槽12中的狭缝11的数量设为大于或等于2，也能够通过构成为与狭缝11的数量为1的情况相同的配置关系，从而减小扭矩脉动。

图10是本发明的实施方式1涉及的磁阻电动机1的转子芯7的与图4不同的剖视图。该图10示出了隔磁槽12中的狭缝11的数量为2的实施例。在图10中，在1个隔磁槽12内的狭缝端部113的数量为4个。

对于这4个狭缝端部113c、113d、113e、113f，为了方便起见，将在立于轴中心进行观察时处于周向的最右侧的狭缝端部称为第1狭缝端部113c，然后，将处于其左侧的狭缝端部称为第2狭缝端部113d，然后，将处于其左侧的狭缝端部称为第3狭缝端部113e，将处于最左侧的狭缝端部称为第4狭缝端部113f。

由下式(3)表示从狭缝壁111c至狭缝壁111d为止的、以轴中心为基准的角度δ^g ₂，该狭缝壁111c在立于第1狭缝端部113c处的轴中心进行观察时处于周向的右侧，相对于转子外周而向内周方面延伸，该狭缝壁111d在立于第2狭缝端部113d处的轴中心进行观察时处于周向的右侧，相对于转子外周而向内周方面延伸。

【算式3】

在上式(3)中，各标号分别表示下面的内容。

·m_g为狭缝端部的个数，在图10中，m_g＝4。

·将沿周向观察时同一方向侧的狭缝壁的第1狭缝端至第i狭缝端为止的间隔设为δ^g _i，因此在这里，i＝2。

·n_i设为大于或等于1的自然数。

·α设为－1/4～1/4的范围的数。

·q设为大于或等于1的自然数。

同样地，由下式(4)表示从狭缝壁111c至狭缝壁111e为止的、以轴中心为基准的角度δ^g ₃，该狭缝壁111c在立于第1狭缝端部113c处的轴中心进行观察时处于周向的右侧，相对于转子外周而向内周方面延伸，该狭缝壁111e在立于第3狭缝端部113e处的轴中心进行观察时处于周向的右侧，相对于转子外周而向内周方面延伸。

【算式4】

在上式(4)中，各标号分别表示下面的内容。

·m_g为狭缝端部的个数，在图10中，m_g＝4。

·将沿周向观察时同一方向侧的狭缝壁的第1狭缝端至第i狭缝端为止的间隔设为δ^g _i，因此在这里，i＝3。

·ni设为大于或等于1的自然数。

·α设为－1/4～1/4的范围的数。

·q设为大于或等于1的自然数。

并且，同样地，由下式(5)表示从狭缝壁111c至狭缝壁111f为止的、以轴中心为基准的角度δ^g ₄，该狭缝壁111c在立于第1狭缝端部113c处的轴中心进行观察时处于周向的右侧，相对于转子外周而向内周方面延伸，该狭缝壁111f在立于第4狭缝端部113f处的轴中心进行观察时处于周向的右侧，相对于转子外周而向内周方面延伸。

【算式5】

在上式(4)中，各标号分别表示下面的内容。

·m_g为狭缝端部的个数，在图10中，m_g＝4。

·将沿周向观察时同一方向侧的狭缝壁的第1狭缝端至第i狭缝端为止的间隔设为δ^g _i，因此在这里，i＝4。

·ni设为大于或等于1的自然数。

·α设为－1/4～1/4的范围的数。

·q设为大于或等于1的自然数。

与上面相同地，从在立于轴中心进行观察时处于周向的左侧的、相对于转子外周而向内周方面延伸的狭缝壁112c至111d、111e、111f为止的各个间隔ε^g ₂、ε^g ₃、ε^g ₄，也构成为以与上式(2)同样的方式进行表示。

并且，如果将这些内容汇总，则图10中的角度δ^g ₂、δ^g ₃、δ^g ₄、ε^g ₂、ε^g ₃、ε^g ₄成为如表1所示。

[表1]

表1.图9中的角度

通过如上所述地构成，从而在狭缝壁111c～111f处产生的扭矩脉动的qNs/p次成分的相位分别各偏移2π/(qNs)*1/4。因此，它们之和接近于零，作为结果，能够减少扭矩脉动的qNs/p次成分。

狭缝壁112c～112f也同样地发挥作用，能够减少扭矩脉动的qNs/p次成分。

图11是本发明的实施方式1涉及的磁阻电动机1的转子芯7的与图10不同的剖视图。示出了隔磁槽12中的狭缝11的数量为2的另一个实施例。在图11中，狭缝端部113的数量为4个。

在图11的方式中，4个狭缝端部113g、113h、113i、113j分为2个组。为了便于进行说明，将在立于轴中心进行观察时处于周向的最右侧的狭缝端部称为第1组第1狭缝端部113g，然后，将处于其左侧的狭缝端部称为第1组第2狭缝端部113h，然后，将处于其左侧的狭缝端部称为第2组第1狭缝端部113i，将处于最左侧的狭缝端部称为第2组第2狭缝端部113j。

在第1组中，狭缝壁111g与111h的相对角度δ¹ ₂由下式(6)进行表示。

【算式6】

在上式(4)中，各标号分别表示下面的内容。

·m_g为第1组中的狭缝端部的个数，在图11中，m_g＝2。

·将沿周向观察时同一方向侧的狭缝壁的第1狭缝端至第i狭缝端为止的间隔设为δ¹ _i，因此在这里，i＝2。

·ni设为大于或等于1的自然数。

·α设为－1/4～1/4的范围的数。

·q设为大于或等于1的自然数。

除此之外，第1组的ε¹ ₂、以及第2组的δ² ₂和ε² ₂也是以相同方式构成的。

并且，如果将这些内容汇总，则图11中的角度δ¹ ₂、δ² ₂、ε¹ ₂、ε² ₂成为如表2所示。

[表2]

表2.图10中的角度

通过如上所述地构成，从而在狭缝壁111g和狭缝壁111h处产生的扭矩脉动的qNs/p次成分的相位各偏移2π/(qNs)*1/2。因此，它们之和接近于零，作为结果，能够减少扭矩脉动的qNs/p次成分。

同样地，也能够分别减少在狭缝壁111i和狭缝壁111j处产生的扭矩脉动的qNs/p次成分、在狭缝壁112g和狭缝壁112h处产生的扭矩脉动的qNs/p次成分、以及在狭缝壁112i和狭缝壁112j处产生的扭矩脉动的qNs/p次成分。

优选的是如先前的图8所示，α、β优选为－1/4～1/4的范围，能够在实际使用时不存在问题的范围内减小扭矩脉动。并且，优选的是如上所述，α、β越接近于零，则扭矩脉动的减小效果越高。

并且，优选的是，在隔磁槽12内包含的狭缝11的数量希望设为小于或等于2。其理由在于，在狭缝的数量大于或等于3的情况下，在冲裁出狭缝11时形成的钢板的磁劣化部分所占的比例会增加，无法输出希望的扭矩，或者为了输出希望的扭矩所需的磁阻电动机1的体积会变大。

因此，通过将狭缝11的数量设为小于或等于2，从而能够容易输出希望的扭矩，且一边实现磁阻电动机1的小型化，一边减小扭矩脉动。

此外，已知根据磁阻电动机1，有时形成将与狭缝1相邻的芯层彼此连接的肋部37，提高机械强度。图12是在本发明的实施方式1涉及的磁阻电动机1中形成有将与狭缝11相邻的芯层彼此连接的肋部37的结构的剖视图。

在该情况下，在狭缝11内形成肋侧端部38，该肋侧端部38并不算作本发明的狭缝端部113。并且，能够发挥同样的效果，而不依赖于肋部37的有无。

另外，优选的是，希望设为q＝1。其理由在于，减小尽可能小的次数的扭矩脉动，能够有助于减小例如在以恒定旋转进行驱动的情况下的速度脉动。

并且，优选的是，希望通过实施层扭斜或者实施连续扭斜，从而减小由q表示的次数以外的次数的扭矩脉动。图13是表示在本发明的实施方式1涉及的磁阻电动机1中应用了层扭斜的例子的图。并且，图14是表示在本发明的实施方式1涉及的磁阻电动机1中应用了连续扭斜的例子的图。

在这里，如果设为q＝1，则应该通过扭斜技术而减小的扭矩脉动的次数变高，并且能够使层扭斜、连续扭斜的扭斜角θs变小。

因此，能够取得防止输出扭矩的降低的进一步的效果。

实施方式2.

图15是本发明的实施方式2涉及的磁阻电动机1的转子芯7的剖视图。该结构与先前的图11非常相似，但不同点在于，将第1组第1个狭缝端部113k的右侧狭缝壁111k与第2组第1个狭缝端部113m的右侧狭缝壁111m的相对角度ξ¹ ₂、第1组第2个狭缝端部113l的左侧狭缝壁112l与第2组第1个狭缝端部113m的左侧狭缝壁112m的相对角度ψ¹ ₂通过下式(7)、(8)进行设定。

【算式7】

在上式(7)、(8)中，各标号分别表示下面的内容。

·g为组的个数，在图15中，g＝2。

·将第1组与第j组的间隔设为ξ¹ _j及ψ¹ _j，因此在这里，j＝2。

·k_i及s_j设为大于或等于1的自然数。

·γ及η设为－1/4～1/4的范围的数。

·r设为大于或等于1的自然数，且设为r≠q。

如上所述，通过使r不同于q，从而能够同时减小由q决定的qNs/p次成分的扭矩脉动之外的、rNs/p次成分的扭矩脉动。

本实施方式2中的γ及η相当于先前的实施方式1中的α及β，优选的是，γ及η最好为－1/4～1/4的范围，能够在实际使用时不存在问题的范围内减小扭矩脉动。并且，优选的是，如上所述，γ、η越接近于零，则扭矩脉动的减小效果越高。并且，如果将这些内容汇总，则图15中的角度δ¹ ₂、δ² ₂、ε¹ ₂、ε² ₂、ξ¹ ₂、ψ¹ ₂成为如表3所示。

[表3]

表3.图11中的角度

实施方式3.

图16是本发明的实施方式3涉及的磁阻电动机1的转子芯7的剖视图。该结构与先前的图11非常相似，但使第1组由狭缝端部113o和113r构成，使第2组由狭缝端部113p和113q构成。并且，通过设为在各个组中n_i＝l_i，从而狭缝11的形状相对于狭缝11的周向的中心而线对称，这一点与图11不同。

即使如上所述地构成，也能够减少扭矩脉动的qNs/p次成分，并且取得能够使在向左输出扭矩时和在向右输出扭矩时的特性相同这样的效果。如果将这些内容汇总，则图16中的角度δ¹ ₂、δ² ₂、ε¹ ₂、ε² ₂成为如表4所示。

[表4]

表4.图12中的角度

实施方式4.

图17A～图17C分别为本发明的实施方式4涉及的磁阻电动机1的将狭缝端部放大后的剖视图。具体地说，作为狭缝端部113的变形，在图17A中例示出方案(a)，在图17B中例示出方案(b)，在图17C中例示出方案(c)。无论哪一种变形，都绘制出从轴中心和狭缝端部113的周向中心经过的中心线。在图17A～图17C中，狭缝壁111及狭缝壁112相对于中心线而线对称。

通过如上所述地构成，从而取得下述效果，即，能够将由狭缝壁111、112产生的扭矩脉动的波形设为基本相同的波形，能够使得更容易地取得在上述的实施方式1～3中示出的扭矩脉动减小效果。

实施方式5.

在本实施方式5中，对狭缝端部113处的壁长度与扭矩脉动的关系进行讨论。在先前的实施方式4中所示的图17C的方案(c)中，示出了壁长度的定义。关于该壁长度，相对于狭缝端部113的转子外周而向内周方面延伸的部分有2个，该壁长度相当于该长度较短侧的长度。该部分是产生扭矩脉动的部分。

转子芯7是利用薄板钢板冲裁出狭缝而制造的。因此，壁长度会由于工作误差而发生波动。该部分的长度越长，越能够不受工作误差的影响地产生稳定的扭矩脉动波形。其结果，实施方式1～3中所示的扭矩脉动减小的效果也变得容易发挥。

图18是表示本发明的实施方式5涉及的磁阻电动机1的壁长度与扭矩脉动qNs/p次成分之间的关系的图。在该图18中，示出了扭矩脉动的qNs/p次成分的振幅依赖于壁长度的情形。由狭缝端部引起的磁阻的脉动表现为磁间隙长越小则影响越显著。因此，壁长度除以磁间隙长而标准化，在图18中，将扭矩脉动的振幅成为1.0p.u的部分以粗线示出。

在图18中，在壁长度/磁间隙长大于或等于7.5的区域，扭矩脉动的振幅为0.95～1.00p.u.的范围，较为稳定。因此，通过将壁长度/磁间隙长设为大于或等于7.5，从而能够使由工作误差对扭矩脉动的减小效果造成的影响变小。即，如将壁长度/磁间隙长设为大于或等于7.5这样的狭缝端部113的形状，可以说是为了减小扭矩脉动所需的优选的结构。

更优选的是，通过将狭缝端部113构成为壁长度/磁间隙长大于或等于10，从而能够使得扭矩脉动的振幅稳定于0.98～1.00p.u.的范围，更难受到工作误差的影响。

实施方式6.

图19是表示本发明的实施方式6涉及的磁阻电动机1的狭缝端部的角度与输出扭矩之间的关系的图。更具体地说，是用于说明狭缝端部的角度与在使相同电流进行通电的情况下的扭矩之间的关系的图。在图19中示出，在狭缝端部113的电角为10～20°的情况下，出现了扭矩的峰值，能够实现高输出化。因此，优选一边采用先前的实施方式1～5的结构，一边将狭缝端部113的角度θ以电角设为10～20°。

通过设为如上所述的结构，从而能够一边将输出扭矩变大，一边减小扭矩脉动。使用附图，对该结构的例子具体地进行说明。图20是表示本发明的实施方式6涉及的磁阻电动机1的转子芯7的剖视图的图。

图20中的角度δ^g ₂、ε^g ₂、θ如图表5所示。

[表5]

表5.图19中的角度

如表5中所示，图20中的θ设为θ＝5°，由于本实施方式6为4极，因此电角成为10°。

如上所述，通过一边采用实施方式1的结构，一边将狭缝端部113的角度θ以电角设定为10°，从而能够同时实现一边将输出扭矩变大、一边减小扭矩脉动这样的效果。

实施方式7.

图21是表示本发明的实施方式7涉及的磁阻电动机1的转子的剖视图的图。转子芯7的形状与先前的图16为相同形状，但不同点在于，在狭缝11内的一部分配置有永磁体40a、40b。永磁体40a、40b被磁化为沿周向相邻的磁极彼此为不同极，同一隔磁槽12内的永磁体40a、40b被磁化为形成相同的磁极。

如上所述，通过配置永磁体40a、40b，从而能够得到基于永磁体40a、40b的磁通。其结果，在磁阻扭矩的基础上，还产生磁体扭矩，具有能够将电动机的产生扭矩变大的优点，同时可以取得能够减小扭矩脉动的效果。

但是，如果基于永磁体40a、40b的磁通过大，则会导致转子芯7的磁特性改变，会对扭矩脉动波形造成影响。因此，由基于永磁体40a、40b的磁通产生的磁体扭矩优选比磁阻扭矩小。因此，永磁体40a、40b优选为例如钕粘接磁铁(bonded magnet)、铁素体磁体等残留磁通密度小于或等于1.0T的材质。

并且，优选的是，狭缝11将狭缝的外周侧和内周侧最好构成为平行的直线，以使得能够配置具有长方形剖面的永磁体40a、40b。设为长方形剖面的理由是，为了简化永磁体的加工工序。如众所周知，永磁体在从利用模具形成的母材切出之后，进行研磨加工。因此，如果永磁体能够形成为长方形剖面，则该加工被简化。

图22是表示本发明的实施方式7涉及的磁阻电动机1的转子的剖视图的其他实施例的图。在图22中，狭缝端部113s、113t的结构实现了下述结构，即，在设为先前的实施方式1～6的结构的基础上，还配置了具有长方形剖面的永磁体40的结构。通过如上所述地构成，从而能够在由磁体扭矩带来的产生扭矩的增加效果和扭矩脉动的减小效果的基础上，还得到简化永磁体的加工工序的效果。

图23是本发明的实施方式7涉及的磁阻电动机1的转子的斜视图。在转子芯7的轴向端面设置端板50，成为防止永磁体40飞出的构造。此外，在图23中，为了简单，将端板50设为圆板状，但只要具有防止永磁体40飞出的功能，且可以保持旋转平衡，则端板50的形状不限于圆板。

如果是这样的构造，则不仅能够具有防止永磁体40飞出的功能，而且通过在转子组装后利用钻头等在端板50开孔而寻求平衡，从而能够具有平衡器的功能。

图24是表示本发明的实施方式7涉及的磁阻电动机1的转子的剖视图的、其他实施例的图。优选的是，如该图24所示，最好在永磁体40彼此的周向的中心的相位处，在转子芯7的外周面设置凹入60。通过设置凹入60，从而能够减小通过配置永磁体40而产生的齿槽扭矩。

Claims (9)

1.一种磁阻电动机，其具有：

转子，其是由转子芯固定于轴而构成的；以及

定子，其具有对绕组进行收容的槽，

所述转子和所述定子隔着磁间隙可自由旋转地配置，

在该磁阻电动机中，

将所述槽的数量设为Ns，

所述转子芯沿周向对应于极数具有隔磁槽，该隔磁槽是将大于或等于1个狭缝和芯层沿径向交替地排列而形成的，

将每1个极对应的狭缝的、与转子外周接近的狭缝端部分为大于或等于1个组，

将组编号被设为g的1个组中包含的狭缝端部的个数设为m_g个，针对狭缝端部而从周向的右侧起依次标注第1至第m_g的编号，

所述隔磁槽构成为，

在各个狭缝端部处，关于从转子外周向内周方面延伸的狭缝壁，在将沿周向观察时右侧的狭缝壁的第1狭缝端至第i狭缝端为止的间隔设为δ^g _i、将n_i设为大于或等于1的自然数、将α设为大于或等于－1/4而小于或等于1/4的范围的数、将q设为大于或等于1的自然数时，δ^g _i满足下式(1)，

【算式8】

且，在将沿周向观察时左侧的狭缝壁的第1狭缝端至第i狭缝端为止的间隔设为ε^g _i、将l_i设为大于或等于1的自然数、将β设为大于或等于－1/4而小于或等于1/4的范围的数、将q设为大于或等于1的自然数时，ε^g _i满足下式(2)

【算式9】

2.根据权利要求1所述的磁阻电动机，其中，

所述组为多个组，

所述隔磁槽构成为，

将从在第1组第1狭缝端部处的自转子外周向内周方面延伸的所述右侧的狭缝壁起、至在第j组第1狭缝端部处的自转子外周向内周方面延伸的所述右侧的狭缝壁为止的周向上观察到的间隔设为ξ^g _j、将k_j设为大于或等于1的自然数、将γ设为大于或等于－1/4而小于或等于1/4的范围的数、将r设为大于或等于1的自然数时，ξ^g _j满足下式(3)，

【算式10】

且，将从在第1组第1狭缝端部处的自转子外周向内周方面延伸的所述左侧的狭缝壁起、至在第j组第1狭缝端部处的自转子外周向内周方面延伸的所述左侧的狭缝壁为止的周向上观察到的间隔设为ψ^g _j、将s_j设为大于或等于1的自然数、将η设为大于或等于－1/4而小于或等于1/4的范围的数、将r设为大于或等于1的自然数时，ψ^g _j满足下式(4)

【算式11】

3.根据权利要求1或2所述的磁阻电动机，其中，

所述狭缝具有相对于从狭缝中心和轴中心经过的线而线对称的形状。

4.根据权利要求1或2所述的磁阻电动机，其中，

所述狭缝具有如下端部形状，即，相对于从所述狭缝端部的周向中央和轴中心经过的线，所述右侧的槽壁与所述左侧的槽壁成为线对称。

5.根据权利要求1或2所述的磁阻电动机，其中，

所述狭缝具有如下端部形状，即，在1个狭缝端部处的所述右侧的槽壁和所述左侧的槽壁之中，将长度较长一方的槽壁的长度设为壁长度时，将所述壁长度作为分子、将所述磁间隙的径向长度设为分母的分数的值大于或等于7.5。

6.根据权利要求1或2所述的磁阻电动机，其中，

所述狭缝具有如下端部形状，即，所述狭缝端部的电角度为大于或等于10°而小于或等于20°的范围。

7.根据权利要求1或2所述的磁阻电动机，其中，

所述狭缝在内部的一部分配置有永磁体。

8.一种在磁阻电动机中使用的转子芯的制造方法，该磁阻电动机具有：

转子，其是将转子芯固定于轴而构成的；以及

定子，其具有对绕组进行收容的槽，

将所述转子和所述定子隔着磁间隙可自由旋转地配置，

在该在磁阻电动机中使用的转子芯的制造方法中，

具有通过对薄板钢板实施冲裁加工而形成狭缝的工序，即：

将所述槽的数量设为N_s，

所述转子芯沿周向对应于极数具有隔磁槽，该隔磁槽是将大于或等于1个狭缝和芯层沿径向交替地排列而形成的，

将每1个极对应的狭缝的、与转子外周接近的狭缝端部分为大于或等于1个组，

将组编号被设为g的1个组中包含的狭缝端部的个数设为m_g个，针对狭缝端部而从周向的右侧起依次标注第1至第m_g的编号，

在上述情况下，所述隔磁槽构成为，

在各个狭缝端部处，关于从转子外周向内周方面延伸的狭缝壁，在将沿周向观察时右侧的狭缝壁的第1狭缝端至第i狭缝端为止的间隔设为δ^g _i、将n_i设为大于或等于1的自然数、将α设为大于或等于－1/4而小于或等于1/4的范围的数、将q设为大于或等于1的自然数时，δ^g _i满足下式(5)，

【算式12】

且，在将沿周向观察时左侧的狭缝壁的第1狭缝端至第i狭缝端为止的间隔设为ε^g _i、将l_i设为大于或等于1的自然数、将β设为大于或等于－1/4而小于或等于1/4的范围的数、将q设为大于或等于1的自然数时，ε^g _i满足下式(6)，

【算式13】

9.根据权利要求8所述的在磁阻电动机中使用的转子芯的制造方法，其中，

所述狭缝具有如下端部形状，即，在1个狭缝端部处的所述右侧的槽壁和所述左侧的槽壁之中，将长度较长一方的槽壁的长度设为壁长度时，将所述壁长度作为分子、将所述磁间隙的径向长度设为分母的分数的值大于或等于7.5。