CN110462999A - 轮毂电机 - Google Patents

Abstract

一种轮毂电机，具备：表面磁体型的转子(14)，沿着其内周面固定有多个永磁体(15)；楔状的突起(42)，用于将永磁体(15)固定于转子(14)；定子(30)，配置于转子(14)的内侧、在外周部交替地形成有齿(35)与槽(36)，永磁体(15)的数量为32个，槽(36)的数量为24个，永磁体(15)在与转子(14)的旋转轴正交的方向上的截面形状为在两端侧呈用于避免磁通量集中的倒角(43)，定子(30)侧为凸形状。

Description

轮毂电机

技术领域

本发明涉及一种外转子型的轮毂电机(in-wheel motor)，用于驱动在车轮上组装有电机的轮毂电机汽车的车轮。

背景技术

近年来，电动汽车的开发不断推进，电机驱动的电动汽车与发动机驱动的汽油汽车相比，静音性较高。特别是在电动汽车停止时，没有汽油汽车那样的空转，因此非常安静。另一方面，电机通过配置在转子上的磁体与绕制了绕组的定子的齿轮反复发生相互吸引的作用与相互排斥的作用而旋转，通过这些作用而产生转矩脉动。

由于该转矩脉动变为振动并最终变为声音，因此成为阻碍静音性的主要原因。在不施加电流的无负载时转矩脉动被称为齿槽转矩(Cogging Torque)，是由定子形状、配置的磁体数及其形状、定子的齿数及其形状决定的固有的值。也就是说，只要确定了规格后就无法减小齿槽转矩。因此，如何减小齿槽转矩是电机的磁场设计、分析上的技术问题。

通常，需要较大转矩的电机中，其齿槽转矩也有变大的倾向，因此难以实现转矩大而齿槽转矩小。但是，在需要大转矩的直接驱动式的轮毂电机中，若齿槽转矩较大，则该转矩脉动引起的振动也直接传递到车轮，因此进一步减小齿槽转矩是不可或缺的。

在下述专利文献1中，提出有一种电机，通过使电机为分数槽方式，使得定子或转子的周向的齿尖宽度为槽间距的1/2，从而能够使齿槽转矩大致为零。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-176202号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

在专利文献1的电机的实施例中，磁极的数量为20，槽的数量(齿的数量)为24，在该构成中，磁极的数量与槽的数量的最小公倍数为120，最大公约数为4。最小公倍数越大，则振动越少，齿槽转矩越小，最大公约数越大，则绕组的电路的并联数增加，因此能够减小绕组的电流，从而能够实现发热抑制。在所述专利文献1的构成中，虽然能够使最小公倍数变大，从而能够减小齿槽转矩，但是最大公约数较小而绕组的电流变大，对实现发热抑制而言是不利的构成。在该构成中，通过使绕组变粗，能够使绕组的电流变小而实现发热抑制，但在该情况下存在难以使绕组成形的问题。

本发明是解决如上所述的以往的问题的发明，目的在于提供一种外转子型的轮毂电机，用于驱动轮毂电机车辆的车轮，在不会对制造和实际使用产生不利的范围内有利于降低齿槽转矩。

用于解决上述技术问题的方案

为了达成所述目的，本发明的轮毂电机，是一种外转子型的轮毂电机，用于驱动在车轮上组装有电机的轮毂电机车辆的车轮，其特征在于，具备：表面磁体型的转子，沿着该转子的内周面固定有多个永磁体；楔状的突起，用于将所述永磁体固定于所述转子；定子，配置于所述转子的内侧、在外周部交替地形成有齿与槽，所述永磁体的数量为32个，所述槽的数量为24个，所述永磁体在与所述转子的旋转轴正交的方向上的截面形状为在两端侧呈用于避免磁通量集中的倒角，所述定子侧为凸形状。

所述本发明的永磁体数:槽数＝32:24的分数槽的结构除了是能够兼顾降低齿槽转矩与不损害绕组的成形性而实现发热抑制的结构以外，还是能够将逆变器频率抑制得较低而容易控制、并且能够充分确保槽的余量、在线圈的制造和发热的影响方面也不会产生不利的结构，是在不会对制造和实际使用产生不利的范围内，有利于降低齿槽转矩的结构，适合用于驱动轮毂电机车辆的车轮的外转子型的轮毂电机。

在所述本发明的轮毂电机中，优选为，若将所述永磁体的半宽度设为Mw(mm)，将所述齿的半宽度设为Tw(mm)，将所述转子的内径的半径设为Ri(mm)，将所述永磁体在与所述转子的旋转轴正交的方向上的截面形状中的、所述楔状的突起与所述永磁体的切点上的、所述永磁体的切线与所述永磁体的所述转子侧的底边所成的角度设为Ma，则满足下述数式1。

【数式1】

根据所述本发明的优选的构成，只要以满足所述数式1的方式设定Mw、Tw、Ri以及Ma，就能够得到可将齿槽转矩降低到规定的基准值以下的外转子型轮毂电机。

优选为，在所述本发明的轮毂电机中，所述楔状的突起与所述转子一体地成形。根据该构成，能够消除楔状的突起与转子的组装误差，确保转子内径Ri以及磁体角度Ma的精度。另外，由于永磁体被高精度地定位在楔状的突起，所以楔状的突起与永磁体的组装误差变少，能够有效地在实际的机器上准确地再现所述数式1。

优选为，所述永磁体在比所述倒角的位置更靠端部侧，与所述楔状的突起卡合。根据该构成，由于楔状的突起不会朝向定子突出，因此有利于减少在相邻的永磁体彼此之间通过楔状的突起而产生的短路。由于转矩是通过定子与永磁体之间的磁力的交换而使两者相互吸引或者相互排斥从而得到的旋转力，因此若通过所述构成使短路变少，则有利于防止转矩的降低。

发明效果

根据本发明，通过采用永磁体数:槽数＝32:24的分数槽的结构，能够在有利于制造或实际使用的范围内实现有利于减少齿槽转矩的、用于驱动轮毂电机汽车的车轮的外转子型的轮毂电机。

附图说明

图1是示出本发明的一实施方式的轮毂电机的附近的外观图。

图2是示出图1所示的轮毂电机的内部结构的剖视图。

图3是图2中的罩的外周面附近的放大图。

图4是本发明的一实施方式的轮毂电机的分解立体图。

图5是示出本发明的一实施方式的轮毂电机的电机结构的主要部分的俯视图。

图6是图5的A部的放大图。

图7是图6的B部的放大图。

图8是用于说明槽的余量的定子的局部放大图。

图9是对齿槽转矩进行说明的图。

图10是表示在磁体宽度Mw为各个规定的值时，分别使转子内径Ri变化时的齿槽转矩T与β的变化的图。

图11是表示在齿宽度Tw为各个规定的值时，分别使转子内径Ri变化时的齿槽转矩T与β的变化的图。

图12是表示在转子内径Ri为各个规定的值时，分别使齿宽度Tw变化时的齿槽转矩T与β的变化的图。

图13是表示在磁体厚度Mt为各个规定的值时，分别使转子内径Ri变化时的齿槽转矩T与β的变化的图。

图14是表示在磁体角度Ma为各个规定的值时，分别使转子内径Ri变化时的齿槽转矩T与β的变化的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。本实施方式涉及一种外转子型的轮毂电机，用于驱动在车轮中组装有电机的轮毂电机车辆的车轮。轮毂电机车辆例如是电动汽车，但并不限于此，也可以是由汽油发动机发电从而驱动电机的汽车。图1是示出本发明的一个实施方式的轮毂电机1的附近的外观图。为了便于图示，轮(车轮)2以截面状态进行图示，省略安装在轮2上的轮胎的图示。轮毂电机1内置在电动汽车的轮2的内侧而使用，图1示出电动汽车的1轮部分。

在图1中，轮毂电机1安装在车辆悬架装置3上。在构成车辆悬架装置3的上下一对上臂4与下臂5之间固定有减震器6，在减震器6上安装有线圈弹簧7使其卷绕减震器6。

轮毂电机1具备电机壳体10。在电机壳体10的内部内置有电机结构。参照图2以及图3对电机结构进行说明。图2是示出图1所示的轮毂电机1的内部结构的剖视图。为了便于图示，将局部简化进行图示。图3是图2中的盖体10的外周面附近的放大图。图4是轮毂电机1的分解立体图。以下，参照图2～图4对轮毂电机1的内部结构进行说明。

图2虽然图示了在轮毂电机1上安装了轮2的状态，但在将轮2装配至轮毂电机1之前，壳体10被固定在轮毂(hub)单元11上。在图2中，螺栓12插通轮毂单元11的凸缘部、壳体10以及轮2，螺栓12通过螺母(未图示)紧固。由此，轮2一体地固定在轮毂电机1上。

在图4中，在壳体10的内周面形成有槽13，在圆环状的转子14上形成有凸部16。永磁体15被固定于转子14的内周面侧。在凸部16嵌合于壳体10的槽13的状态下，转子14被收纳于壳体10。在该状态下，如图3所示，转子夹具20以及防尘密封件21通过螺钉22固定在壳体10上，转子14以被间隔件18以及间隔件19夹着的状态固定在壳体10的内周面侧。

在图4所示的轮毂单元11的贯通孔23中插通有制动轴24。在图2的状态下，制动轴24被固定于轮毂单元11，制动盘26(参照图2)通过螺栓25以及螺母(未图示)被固定于制动轴11。根据以上的构成，轮毂单元11、壳体10、转子14、制动轴24以及制动盘26成为一体结构，在该一体结构物上固定有轮2。

本实施方式的轮毂电机1是外转子型，作为外转子的转子14旋转。根据所述的一体结构，壳体10、轮毂单元11中的轴承(未图示)的内径侧、制动轴24以及制动盘26与转子14的旋转整体以相同的速度旋转，与上述结构形成一体的轮2旋转。

在图4中，在定子(铁心)30上卷绕有线圈31。线圈31的线圈线与母线环37的外周部接线。由图4所示的电机支架32以及电机基座33构成对定子30进行支承的支承体34。在图2的状态下，电机支架32以及电机基座33的外周面与定子30的内周面嵌合，定子30固定在由电机支架32以及电机基座33构成的支承体34上。如图4所示，螺栓40在电机基座33上形成为一体，螺栓40插通密封板41。在图2的状态下，螺栓40(在图2中未图示)插通转向节(knuckle)8，与螺母(未图示)紧固。由此，定子30经由支承体34被固定于转向节8。

因此，定子30以及与其一体的支承体34以及密封板41是不会旋转的固定部。在图2的状态下，支承体34以及密封板41被固定在轮毂单元11上。如上文所述，轮毂单元11与轮2的旋转一体地旋转。但是，由于轮毂单元11内置有轴承(未图示)，因此即使轮2的安装侧旋转，支承体34以及密封板41的安装侧也呈固定状态。图3中，在与永磁体15成为一体的转子14与卷绕有线圈31的定子30之间形成间隙T。若使线圈31通电，则与永磁体15形成一体的转子14旋转。

以下，对轮毂电机1的电机结构具体地进行说明。图5是示出本实施方式的轮毂电机1的电机结构的主要部分的俯视图。图6是图5的A部的放大图，图7是图6的B部的放大图。在图5中，转子14是表面磁体型，多个永磁体15沿着转子14的内周面而被固定。更具体而言，如图6以及图7所示，永磁体15通过与转子14形成一体的楔状的突起42被固定于转子14。在图5中，在转子14的内侧配置有定子30，在定子30的外周部交替地形成有齿35与槽36。

在图6中，示出永磁体15的与转子14的旋转轴正交的方向上的截面形状。永磁体15的定子30侧为凸形状，在两端侧呈用于避免磁通量集中的倒角43。如图7所示，永磁体15中比倒角43的位置更靠端部侧的卡合部44与楔状的突起42卡合。卡合部44可以是直线也可以是曲线。楔状的突起42与卡合部44在切点46相接，切线47是切点46处的切线。

以上，对轮毂电机1的构成的概要进行了说明，但是在用于驱动电动汽车等的轮毂电机车辆(以下称为“电动汽车等”)的车轮的、外转子型的轮毂电机中，由于在轮内内置有电机，因此难以获得防振结构，或者在直接驱动式的情况下，由电机的转矩脉动引起的振动也直接传递到车体，因此要求使齿槽转矩更小。本申请发明人为了实现齿槽转矩的降低，而着眼于永磁体的数量和槽的数目。

虽然有时将永磁体的数量和槽的数量的组合称为槽配合(slot combination)，但在本实施方式中简称为结构。例如，对于永磁体15的数量为32个、槽36的数量为24个的组合，称为永磁体数：槽数＝32:24的结构。此外，关于永磁体数以及槽数，在不指数量而是指比的情况下明确记为比。

永磁体数与槽数之比为2∶3的结构被称为整数槽，除此之外被称为分数槽。齿槽转矩具有永磁体数和槽数的最小公倍数越大则变得越小的倾向。例如，在永磁体数:槽数＝16:24的整数槽的结构中，永磁体数与槽数的最小公倍数为48，与此相对，永磁体数:槽数＝20:24的分数槽的结构的最小公倍数为120，分数槽的结构与整数槽的结构相比，齿槽转矩变小。

另一方面，在分数槽的结构中，若绕组方向变得不为同一方向而复杂化，则无法增加绕组的并联电路数从而成为缺点。即，由于在电机中流动的总电流除以并联电路数而得到的值为流过线圈的电流值，因此如果无法增加并联电路数，则流过线圈的电流变大，由其电阻引起的发热变大。为了抑制发热，还存在将线圈直径变粗而使线圈的截面面积增大，或者将2、3根线圈直径较细的线圈同时绕组的方法，但都存在难以使绕组成形的问题。

并联电路数由永磁体数与槽数的最大公约数决定，最大公约数越大能够使并联电路数越多。永磁体数与槽数的最大公约数在永磁体数:槽数＝16:24的结构中为8，与此相对，在永磁体数:槽数＝20:24的结构中最大公约数为4，永磁体数:槽数＝20:24的结构与永磁体数:槽数＝16:24的结构相比，虽然有利于齿槽转矩的降低，但在不损害绕组的成形性地实现发热抑制方面是不利的。即，所述结构均不是能够兼顾齿槽转矩的降低与不损害绕组的成形性而实现发热抑制的结构。

本申请发明人着眼于永磁体数与槽数之比为4:3的分数槽的结构是能够满足使永磁体数与槽数的最小公倍数增大、以及使永磁体数与槽数的最大公约数增大这两者的结构，发现该结构能够实现齿槽转矩的降低与增多并联电路数而抑制发热，即，是能够兼顾不损害绕组的成形性而实现发热抑制的结构。此外，如下文所述，对适合用于驱动电动汽车等的车轮的外转子型的轮毂电机的永磁体数与槽数进行了研究。

已知如果增加永磁体数使其多极化，则由于极间距变小，齿槽转矩变小。另一方面，如果将电机转速设为N(rpm)、将永磁体数设为P，则逆变器频率f(Hz)由下述式(1)表示。

式(1)f＝(N/60)×(P/2)

根据式(1)，若永磁体数变多，则逆变器频率变大，电机控制变得困难，因此不希望增加极数。在批量生产电动汽车或混合动力汽车等的车载电机(on-boardmotor)中，常采用8极48槽的结构，该情况下的减速比例如为8.1938。在该例中，假设轮直径为16英寸，轮胎外径为600mm(轮胎外径为632mm的205/55R16的轮胎中，因车辆重量轮胎外径被压缩5％的情况)，则在时速120km时，电机转速为8700rpm，逆变器频率为较大的值580Hz。

与此相对，在如外转子型轮毂电机那样的直接驱动式的轮毂电机的情况下，由于齿轮比为1，因此在相同的时速120km的情况下，如果轮直径为16英寸且轮胎外径与上述的例子相同为600mm，则电机转速相比于8700rpm大幅地降低，因此逆变器频率也随之变低，成为与车载电机相比能够充分进行控制的频率。即，与车载电机相比，如外转子型轮毂电机那样的直接驱动式的轮毂电机存在使永磁体数增多的余地。

另一方面，在电机设计中，需要考虑槽的余量。槽的余量是槽面积中的线圈以外的面积部分。图8示出定子50的局部放大图。在定子50的齿53上卷绕有线圈51，相邻的线圈51之间的空间为槽的余量52。与此相对，占积率是槽面积中线圈51的面积所占的比例。

在图8中，通过增加线圈51的匝数而增加输出转矩，或者使线圈51的线径变粗，由此能够抑制流过电流时的来自线圈51的发热，因此在这方面，占积率越高越优选。但是，若提高占积率则线圈51的面积增加，因此槽的余量52变少。

在线圈51的制造中，使用绕组机将从绕组机所具备的针的前端排出的线圈51卷绕在定子50的齿53上。若槽的余量52较少，则容易产生线圈与针的干扰，难以将针插入槽，此外，在将预先卷绕的线圈51插进齿53的情况下，难以将线圈51向槽插入。另外，如果槽的余量52变少，则在线圈51之间相互受到流过电流时的线圈51的发热的影响。

因此，槽的余量52较少不利于线圈51的制造(特别是绕组的自动化)方面，也不利于线圈51间的发热的影响方面，所以优选槽的余量52较多。关于这方面，在电机尺寸、齿与槽的比例(间距)以及占积率相同的条件下，槽的余量52与槽数成正比地变小。因此，若使槽数过多，则槽的余量52变得过小，所以期望适度地抑制槽数。

上述研究的结果为，本申请发明人发现永磁体数与槽数之比为4:3的分数槽的结构，是能够兼顾齿槽转矩的降低与不损害绕组的成形性而实现发热抑制的结构，并且着眼于如外转子型轮毂电机那样的直接驱动式的轮毂电机相比于车载电机，存在增加永磁体数的余地。并且，在永磁体数与槽数之比为4∶3的分数槽中，对于依次增加永磁体数的结构进行了研究以发现适合轮毂电机的结构。以下，参照下述表1具体地进行说明。

在下述表1中，对于改变永磁体数与槽数的组合的5种结构，分别示出了最小公倍数、最大公约数、逆变器频率以及槽的余量。槽的余量以将编号1的结构中的槽的余量设为1时的比率表示。逆变器频率是在轮直径为15英寸、轮胎外径为545mm(轮胎外径为574mm的175/55R15的轮胎中，因车辆重量使轮胎外径被压缩5％的情况下)，时速120km时的逆变器频率。

【表1】

根据表1，编号1的最小公倍数较小，不利于齿槽转矩的降低，编号2的最大公约数较小，不利于不损害绕组的成形性而实现发热抑制。与此相对地，编号3～编号5均为永磁体数与槽数的比率为4:3的结构，其最小公倍数以及最大公约数都较大，可以理解为是能够兼顾齿槽转矩的降低与不损害绕组的成形性而实现发热抑制的结构。此外，编号3～编号5的逆变器频率均被限制在足够小的值中。

更具体而言，编号3～编号5的永磁体数依次变多，永磁体数越多，最小公倍数以及最大公约数都变得越大。因此，关于能够兼顾齿槽转矩的降低与不损害绕组的成形性而实现发热抑制的结构，编号5最适合。

但是，由于编号5的槽数较多，槽的余量的比率小于1，因此在线圈的制造以及线圈间的发热的影响方面较为不利。另一方面，编号4与编号5相比，槽数少而余量的比率维持在1，消除了编号5的不利。即，可以理解为，编号4是在不会对制造和实际使用造成不利的范围内有利于齿槽转矩的降低的结构。

以上的研究的结果发现，永磁体数:槽数＝32:24的分数槽的结构除了是能够兼顾齿槽转矩的降低与不损害绕组的成形性而实现发热抑制的结构以外，还能够容易进行将逆变器频率抑制得较低的控制，且能够充分确保槽的余量，是即使在线圈的制造和线圈间的发热的影响方面也不会造成不利的结构。即，本申请发明人发现，永磁体数:槽数＝32:24的分数槽的结构是在不会对制造和实际使用造成不利的范围内有利于齿槽转矩的降低的结构，是适合用于驱动轮毂电机车辆的车轮的、外转子型的轮毂电机的结构。

本申请发明人进一步反复研究，关于齿槽转矩的降低，对电机原理进行了反复研究。关于这一点，在图5中，电机通过转子14与定子30的相互吸引或相互排斥而产生转矩脉动，但这是由于存在磁力的交换而产生的现象。即，对于齿槽转矩的降低而言，如何使其磁力平滑地变化或如何形成用于该交换的磁路至关重要。

关于磁力的交换，在图5中，在定子30侧卷绕有线圈(在图5中未图示)的齿35的齿宽度部分是唯一的磁路，是与转子14进行交换的对置部。另一方面，在转子14侧，作为磁力的发生源的永磁体15承担磁力的交换的作用。具体而言，永磁体15的磁体宽度与定子30的对置形状是最终是否可以使磁力平滑地变化的要素。此外，永磁体15的端部的倾斜角度影响具有相反磁极的相邻的永磁体15间的磁力的变化。

进而，如图6所示通过与转子14形成一体的楔状的突起42将永磁体15固定的情况下，楔状的突起42成为用于决定具有相反磁极的相邻的永磁体15彼此的短路程度的磁路。此外，关于定子30与转子14的磁力的交换，楔状的突起42也承担了使磁力平滑地传递至相邻的永磁体15的桥接作用。另一方面，楔状的突起42的顶部成为转子30的内径的起点，转子30的内径与楔状的突起42的高度直接相关联。

根据以上的观点，本申请发明人认为，电机结构中的齿宽度、磁体宽度、转子内径以及磁体端部的倾斜角度与齿槽转矩的降低的相关联性较高，发明人实施了庞大的分析，发现如果在上述实施方式的各构成的基础上满足规定的条件，则能够将齿槽转矩降低到规定的基准值以下。具体而言，将在图6中的永磁体15的磁体宽度(半宽度)设为Mw(mm)、齿35的齿宽度(半宽度)设为Tw(mm)、转子14的转子内径(半径)设为Ri(mm)，将图7中的楔状的突起42与永磁体15的切点46处的、永磁体15的切线47与永磁体15的转子14侧的底边所成的角度设为磁体角度Ma(度)，则通过满足下述数式2，能够将齿槽转矩降低到规定的基准值(在本实施方式中为1.5(Nm))以下。

【数式2】

为了便于说明，将数式2中的如下述数式3所述的部分设为β。

【数3】

在图9示出对齿槽转矩进行说明的图。如本图所示，齿槽转矩以周期性变化的波形表示，该波形的振幅T是齿槽转矩的值。例如，在齿槽转矩为1.5(Nm)时，振幅T为1.5(Nm)。

图10是表示将齿宽度Tw固定为8.65mm、磁体厚度Mt固定为3.5mm、磁体角度Ma固定为75度的情况下，分别在磁体宽度Mw为12.40mm、12.50mm、12.60mm时，使转子内径Ri(mm)变化时的齿槽转矩T(Nm)与β(数式3)的变化的图。作为图10的分析结果的对象的电机具有图5～图7所示的电机结构，是具有永磁体数:槽数＝32:24的分数槽的结构的电机结构。在以下的图11～图14中也同样如此。

在磁体宽度Mw为12.40mm时，线101表示使转子内径Ri(mm)变化时的齿槽转矩T(Nm)的变化，线201表示在磁体宽度Mw同样是12.40mm时β的变化。同样地，线102表示磁体宽度Mw为12.50mm时的齿槽转矩T(Nm)的变化，线202表示磁体宽度Mw为12.50mm时的β的变化，线103表示磁体宽度Mw为12.60mm时的齿槽转矩T(Nm)的变化，线203表示磁体宽度Mw为12.60mm时的β的变化。线100表示在线100上β的值为926(在图11～图14中也相同。)。

在线101中，齿槽转矩T在A1点处为最小值，此时的β的值成为线201的B1点的值。同样地，在线102中，齿槽转矩T在A2点处为最小值，此时的β的值为线202的B2点的值，在线103中，齿槽转矩T在A3点处为最小值，此时的β值为线203的B3点的值。B1点、B2点以及B3点均在线100上或接近线100，各点的β值均为926或其接近值。

在线101～线103中，在齿槽转矩T为最小值的点A1～A3处，该最小值充分低于1.5(Nm)，该设定中的β的值为926或接近926的值。此外，在线101～线103中，即使在相对于最小值为预定值左右的范围内，齿槽转矩T仍然充分低于1.5(Nm)。

图11是表示将磁体厚度Mt固定为3.5mm、磁体宽度Mw固定为12.50mm、磁体角度Ma固定为75度的情况下，分别在齿宽度Tw为8.60mm、8.65mm、8.70mm、8.80mm时，使转子内径Ri(mm)变化时的齿槽转矩T(Nm)与β的变化的图。

线104表示在齿宽度Tw为8.60mm时，使转子内径Ri(mm)变化时的齿槽转矩T(Nm)的变化，线204表示在齿宽度Tw同样为8.60mm时的β的变化。同样地，线105、线205分别表示齿宽度Tw为8.65mm时的齿槽转矩T(Nm)的变化、β的变化，线106、线206分别表示齿宽度Tw为8.70mm时的齿槽转矩T(Nm)的变化、β的变化，线107、线207分别表示齿宽度Tw为8.80mm时的齿槽转矩T(Nm)的变化、β的变化。

在线104中，在C1点处齿槽转矩T达到最小值，此时的β的值成为线204的D1点的值。同样地，在线105中，齿槽转矩T在C2点处达到最小值，此时的β的值为线205的D2点的值，在线106中，齿槽转矩T在C3点处达到最小值，此时的β的值为线206的D3点的值，在线107中，齿槽转矩T在C4点处达到最小值，此时的β的值为线207的D4点的值。D1点、D2点、D3点以及D4点都在线100上或接近线100，各点的β值均为926或926的接近值。

在线104～线107中，在齿槽转矩T为最小值的点C1～C4处，该最小值充分低于1.5(Nm)，该设定中的β的值为926或926的接近值。此外，在线104～线107中，即使在相对于最小值为预定值左右的范围内，齿槽转矩T依然充分低于1.5(Nm)。

图12是表示将磁体宽度Mw固定为12.50mm、磁体厚度Mt固定为3.5mm、磁体角度Ma固定为75度的情况下，分别在转子内径Ri(mm)为139.3mm、139.7mm、140.05mm时，使齿宽度Tw(mm)变化时的齿槽转矩T(Nm)与β的变化的图。

线108表示在转子内径Ri(mm)为139.3mm时，使齿宽度Tw(mm)变化时的齿槽转矩T(Nm)的变化，线208表示转子内径Ri(mm)同样为139.3mm时的β的变化。同样地，线109、线209分别表示在转子内径Ri(mm)为139.7mm时的齿槽转矩T(Nm)的变化、β的变化，线110、线210分别表示在转子内径Ri(mm)为140.05mm时的齿槽转矩T(Nm)的变化、β的变化。

在线108中，齿槽转矩T在E1点处达到最小值，此时的β的值为线208的F1点的值。同样地，在线109中，齿槽转矩T在E2点处达到最小值，此时的β的值为线209的F2点的值，在线110中，齿槽转矩T在E3点处达到最小值，此时的β值成为线210的F3点的值，F1点、F2点及F3点均在线100上或接近线100，各点中的β的值均为926或926的接近值。

在线108～线110中，在齿槽转矩T达到最小值的点E1～E3中，该最小值充分低于1.5(Nm)，该设定中的β的值为926或926的接近值。此外，在线108～线110中，即使在相对于最小值为预定值左右的范围内，齿槽转矩T仍然充分低于1.5(Nm)。

图13是表示将齿宽度Tw固定为8.65mm、磁体宽度Mw固定为12.50mm、磁体角度Ma固定为75度的情况下，分别在磁体厚度Mt为3.3mm、3.5mm、3.7mm、4.0mm时，使转子内径Ri(mm)改变时齿槽转矩T(Nm)与β的变化的图。

线111表示在磁体厚度Mt为3.3mm时，使转子内径Ri(mm)变化时的齿槽转矩T(Nm)的变化，线112表示在磁体厚度Mt为3.5mm时，使转子内径Ri(mm)变化时的齿槽转矩T(Nm)的变化，线113表示在磁体厚度Mt为3.7mm时，使转子内径Ri(mm)变化时的齿槽转矩T(Nm)的变化，线114表示在磁体厚度Mt为4.0mm时，使转子内径Ri(mm)变化时的齿槽转矩T(Nm)的变化。

由于在数式2中，磁体厚度Mt不是变量，在图13中，齿宽度Tw、磁体宽度Mw以及磁体角度Ma被固定，因此与线111～线114相对应的β的变化用1条相同的线211表示。

在线111中，齿槽转矩T在G1点达到最小值，此时的β的值为线211的H1点的值。同样地，在线112中，齿槽转矩T在G2点达到最小值，此时的β的值达到线211的H2点的值，在线113中，齿槽转矩T在G3点达到最小值，此时的β的值为线211的H3点的值，在线114中，齿槽转矩T在G4点为最小值，此时的β的值为线211的H4点的值，H1点、H2点、H3点以及H4点均在线100上或接近线100，各点的β值均为926或926的接近值。

在线111～线114中，在齿槽转矩T达到最小值的点G1～G3中，该最小值充分低于1.5(Nm)，该设定中的β的值为926或926的接近值。此外，在线111～线114中，即使在相对于最小值为预定值左右的范围内，齿槽转矩T仍然充分低于1.5(Nm)。

此外，虽然线111线～114是使在数式2中不为变量的磁体厚度Mt互不相同的情况下的线，但如图13所示，线111～线114分别示出同样的变化，可以理解磁体厚度Mt是对齿槽转矩T的影响度小的要素。

图14是表示将齿宽度Tw固定为8.65mm、磁体宽度Mw固定为12.50mm、磁体厚度Mt固定为3.5mm，分别在磁体角度Ma为75度、80度时，使转子内径Ri(mm)变化时的齿槽转矩T(Nm)与β的变化的图。

线115表示在磁体角度Ma为75度时，使转子内径Ri(mm)变化时的齿槽转矩T(Nm)的变化，线215表示磁体角度Ma同样地为75度时的β的变化。同样地，线116、线216分别表示在磁体角度Ma为80度时的齿槽转矩T(Nm)的变化、β的变化。

在线115中，齿槽转矩T在I1点达到最小值，此时的β的值为线215的J1点的值。同样地，在线116中，齿槽转矩T在I2点达到最小值，此时的β的值为线216的J2点的值。J1点以及J2点均在线100上或接近线100，各点的β的值均为926或926的接近值。

在线115～线116中，在齿槽转矩T达到最小值的点I1～I2处，该最小值充分低于1.5(Nm)，该设定中的β值为926或926的接近值。此外，在线115～线116中，即使在相对于最小值为规定的值左右的范围内，齿槽转矩T仍然充分低于1.5(Nm)。

以上，参照图10～图14对分析结果进行了说明，但在齿槽转矩T达到最小值的设定中，该最小值充分低于1.5(Nm)，该设定中的β值为926或926的接近值。因此，在数式3中，如果设定Mw、Tw、Ri以及Ma以使β的值为926或926的接近值的，则能够得到齿槽转矩T充分低于1.5(Nm)的外转子型轮毂电机。

此外，如上所述，在图10～图14中，即使在相对于最小值为预定值左右的范围内，齿槽转矩T仍然充分低于1.5(Nm)。根据图10～图14的分析结果，如果β的值为920以上932以下，则齿槽转矩T充分低于1.5(Nm)。即，只要以满足数式2的方式设定Mw、Tw、Ri和Ma，就可以得到使齿槽转矩T低于1.5(Nm)的外转子型轮毂电机。

以上，关于齿槽转矩的降低，从永磁体数与槽数的组合和满足数式的构成的观点进行了说明，以下，对更优选的构成进行说明。如上所述，在图7中，永磁体15在比倒角43的位置更靠端部侧的卡合部44与楔状的突起42卡合。根据该构成，楔状的突起42不朝向定子30突出，因此有利于减少在相邻的永磁体15彼此之间通过楔状的突起42而产生的短路。转矩是通过定子30与永磁体15之间的磁力的交换而使两者相互吸引或者排斥而得到的旋转力，因此若通过上述结构使短路变少，则有利于防止转矩降低。

进而，在图6以及图7中，楔状的突起42不是独立于转子14的零件，而是楔状的突起42与转子14一体地成形。具体而言，将楔状的突起42与转子14一体地冲压成形而得的电磁钢板层叠，制成与楔状的突起42成为一体的转子14。因此，不需要将楔状的突起42与转子14进行组合的作业，能够消除组装误差。楔状的突起42是决定数式2中的转子内径Ri(参照图6)以及磁体角度Ma(参照图7)的结构物。即，若没有楔状的突起42的组装误差，则可以确保转子内径Ri以及磁体角度Ma的精度。

此外，若楔状的突起42与转子14一体地成形，则由于永磁体15被高精度地定位在楔状的突起42，楔状的突起42与永磁体15的组装误差变小，对于在实际机器上准确地再现分析结果是有效的。特别地，若齿槽转矩为不足1.5Nm那样的极细的区域，则分析的再现变得至关重要。如上所述，楔状的突起42与转子14一体成形的构成是有利于齿槽转矩降低的构成。

以上，虽然对本发明的一个实施方式进行了说明，但本发明不限于此，也包括适当变更后的构成。例如，所述实施方式的轮毂电动机1为一例，可以在不改变外转子型的结构的范围内进行适当变更。

附图标记说明

1 轮毂电机

2 轮

14 转子

15 永磁体

30 定子

31 线圈

35 齿

36 槽

42 楔状的突起

43 倒角

44 卡合部。

Claims (4)

1.一种轮毂电机，是外转子型的轮毂电机，用于驱动在车轮上组装有电机的轮毂电机汽车的车轮，其特征在于，具备：

表面磁体型的转子，沿着该转子的内周面固定有多个永磁体；

楔状的突起，用于将所述永磁体固定于所述转子；

定子，配置于所述转子的内侧，在外周部交替地形成有齿与槽，

所述永磁体的数量为32个，所述槽的数量为24个，

所述永磁体在与所述转子的旋转轴正交的方向上的截面形状为在两端侧呈用于避免磁通量集中的倒角，所述定子侧为凸形状。

2.如权利要求1所述的轮毂电机，其特征在于，若将所述永磁体的半宽度设为Mw(mm)，将所述齿的半宽度设为Tw(mm)，将所述转子的内径的半径设为Ri(mm)，将所述永磁体在与所述转子的旋转轴正交的方向上的截面形状中，所述楔状的突起与所述永磁体的切点处的所述永磁体的切线与所述永磁体的所述转子侧的底边所成的角度设为Ma，则满足下述数式1。

【数式1】

3.如权利要求2所述的轮毂电机，其特征在于，所述楔状的突起与所述转子一体地成形。

4.如权利要求1～3的任一项所述的轮毂电机，其特征在于，所述永磁体，在比所述倒角的位置更靠端部侧与所述楔状的突起卡合。