CN111052574A - 电磁装置 - Google Patents

Abstract

在本发明的电动机中，在外侧磁场部和内侧磁场部之间的电枢上设置有三相线圈，并且在外侧磁场部和内侧磁场部中使用海尔贝克磁体阵列。在每个海尔贝克磁体阵列中，将3的倍数加2而获得的数中的任何一个设置为分度数，并且将磁化方向依次改变为将电角度的一个周期除以分度数而获得的角度以排列永磁体。由此，抑制了电动机的转矩脉动。

Description

电磁装置

技术领域

本发明涉及一种电磁装置，例如旋转电机。

背景技术

诸如旋转电动机和发电机之类的旋转电机以及线性电动机之类的电磁装置使用其中永磁体的N极和S极交替排列的场磁(NS阵列场磁)。在NS阵列场磁中，由于在所排列的磁体的两侧均产生磁场，因此不能有效地利用由永磁体产生的磁场。

另一方面，存在一种海尔贝克阵列磁体作为一种用于排列永磁体以增强由场磁产生的磁场的方法。海尔贝克阵列磁体是一种磁体排列方法，其中，永磁体的磁极(磁化方向)依次旋转90°排列，并且可以在磁体排列的一侧产生强磁场。

而且，JP 2009-201343 A和JP 2010-154688A提出了一种场磁(双海尔贝克阵列场磁)，其中布置了两组海尔贝克磁体阵列，使得彼此的磁场得到增强，并且可以有效地利用由永磁体产生的磁场。

其中，转子中产生的转矩脉动为导致电动机中产生的振动和噪声的原因之一。此外，转矩脉动影响使用电动机作为驱动源的驱动装置中由电动机驱动的移动构件的停止位置和操作精度。因此，在旋转电机(电动机)等中，需要抑制转矩脉动。

因此，在JP 2007-014110A所公开的旋转电机中，转子铁芯被支撑在具有绕组的定子上，在转子铁芯的外周设置有在转子铁芯的周向上交替排列有主磁体和辅助磁体的转子，转子的主磁体在转子铁芯的径向上被磁化，并且辅助磁体除了在径向上以外(相对于径向90°)被磁化。在该旋转电机中，为了抑制转矩脉动，将定子侧的辅助磁体的周向宽度Ws和辅助磁体的径向厚度t设定为满足0<Ws<1.5t，或者，将辅助磁体的周向端面之间的角度θs与磁极间距θp之比的值θs/θp和辅助磁体的径向厚度t与转子的半径r之比的值t/r设定为满足0<θs/θp＜1.9t＜r。

然而，在永磁体的磁化方向依次旋转90°排列的海尔贝克阵列场磁中，五阶谐波分量的振幅在场磁表面附近的磁通量密度分布中增加。因此，在海尔贝克阵列场磁中，磁通量密度分布中包含的高次谐波分量与提供给电枢线圈的交流电之间的相互作用会引起转矩脉动。

另一方面，在使用双海尔贝克阵列场磁的电动机中，在低速旋转时能够以高效率且谐波分量极少的状态获得高输出转矩，但是在高速旋转时反电动势增加。因此，使用双海尔贝克阵列场磁来驱动电动机的电源需要超过在高速旋转时产生的反电动势的输出电压。

在使用双海尔贝克阵列场磁的电动机中，通常在转子侧使用双海尔贝克阵列场磁，在定子侧使用电枢线圈。因此，电动机的转子具有将外部转子和内部转子一体化的双圆筒结构。此外，由于电枢线圈设置在外转子和内转子之间，所以转子具有大的悬臂结构。因此，在使用双海尔贝克阵列场磁的电动机中，转子的结构复杂，并且担心在高速旋转时可能产生振动和噪声。

此外，在使用双海尔贝克阵列场磁的电动机中，由于电枢线圈布置在具有双圆筒结构的转子中，难以散热，并且电枢线圈的发热都可能成为问题。

发明内容

本发明要解决的问题

本发明的一个实施例的目的是抑制电磁装置中的转矩脉动。此外，本发明的一个实施例的目的是在电磁装置中提供稳定的输出并解决散热的问题。

本发明的电磁装置包括以下方式。

第一方式的电磁装置包括设置有三相线圈的电枢和磁场，在该磁场中，通过将3的倍数加2而获得的数中的任何一个设置为分度数，并且通过将线圈电流的电角度的一个周期除以分度数而获得的角度来依次改变磁化方向，且多个永磁体沿预设方向排列，其中，所述电枢和所述磁场中的一个在永磁体的排列方向上相对于另一个运动。

第二方式的电磁装置为，在第一方式的电磁装置中，所述线圈为空芯。

第三方式的电磁装置为，在第一或第二方式的电磁装置中，所述磁场具有通过预设空隙彼此相对的两组所述永磁体的排列，并且所述电枢布置在该控制中。

第四方式的电磁装置为，在第三方式的电磁装置中，所述磁场通过两组永磁体的排列形成分别具有圆筒形状的外侧磁场和内侧磁场，在所述内侧磁场和所述外侧磁场之间的所述空隙中，该空隙的中心线外侧的空间体积与所述中心线内侧的空间体积之比设定为与所述外侧磁场的体积与所述内侧磁场的体积之比相同。

第五方式的电磁装置为，在第一或第二方式的电磁装置中，还包括定子，在所述定子中，所述转子相对地可旋转地设置在由磁性材料形成的圆筒形状内，其中，在所述电枢中，三相线圈中的每一个均沿周向设置在所述定子的内周表面上。

第六方式的电磁装置为，在第五方式的电磁装置中，所述磁场的外周面与定子的内周面之间的间隙长度G被设定为小于所述磁场的磁极间距τ。

第七方式的电磁装置为，在第五或第六方式的电磁装置中，在形成所述磁场的所述永磁体的扇形横截面中，径向外弧长度和径向内弧长度的平均值小于径向外弧半径和径向内弧半径之间的差。

第八方式的电磁装置为，在第一至第七方式中的任一方式的电磁装置中，所述线圈的绕组是绞合线。

发明效果

根据本发明的方式，具有可以抑制电动机等中的转矩脉动的效果。

此外，在本发明的方式中，由于线圈是空心的，因此可以抑制齿槽转矩。

另外，在本发明的方式中，通过将磁性材料用于配置有线圈的定子，可以从线圈的外周侧进行冷却，因此容易散热。

此外，在本发明的方式中，通过将磁场的外周面与定子的内周面之间的间隙长度G设定为小于磁场的磁极间距τ，可以抑制反电动势，并且可以输出高旋转的转矩。

根据本发明的方式，通过将绞合线用于线圈，可以抑制电流损失的增加，并且可以抑制线圈的发热。

附图说明

图1为从轴向观察第一实施方式的电动机的主要部分的俯视图。

图2为示出磁场和电枢的展开图。

图3为示出一般的海尔贝克阵列磁场的主要部分的展开图。

图4A为根据实施例1的磁场的磁通量和磁通量密度的分布图。

图4B为根据实施例2的磁场的磁通量和磁通量密度的分布图。

图5A为根据比较例1的磁场的磁通量和磁通量密度的分布图。

图5B为根据比较例2的磁场的磁通量和磁通量密度的分布图。

图5C为根据比较例3的磁场的磁通量和磁通量密度的分布图。

图5D为根据比较例4的磁场的磁通量和磁通量密度的分布图。

图6A为示出实施例1，比较例1和比较例2中的磁通量密度相对于电角度的变化的图。

图6B为示出实施例2，比较例3和比较例4中的磁通量密度相对于电角度的变化的图。

图7A为示出实施例1，比较例1和比较例2中的相对于空间谐波的阶数的振幅的图。

图7B为示出实施例2，比较例3和比较例4中的相对于空间谐波的阶数的振幅的图。

图8A为示出实施例1，比较例1和比较例2中的相对于时间的转矩的DC分量比的图。

图8B为示出实施例2，比较例3和比较例4中的相对于时间的转矩的DC分量比的图。

图9A为示出实施例1，比较例1和比较例2中的相对于空间谐波的阶数的振幅(振幅比)的图。

图9B为示出实施例2，比较例3和比较例4中的相对于空间谐波的阶数的振幅(振幅比)的图。

图10为示出第二实施方式的电动机的概略结构的主要部分的俯视图。

图11为示出海尔贝克阵列磁场的示意性结构的展开图。

图12A为说明镜像法的示意图，并且示意性地示出了正负电荷之间的电力线。

图12B为说明镜像法的示意图，并且示意性地示出了点电荷和导体之间的电力线。

图13A为示出单个海尔贝克阵列磁场中的磁通量密度和磁通量分布的示意图。

图13B为示出双海尔贝克阵列磁场中的磁通量密度和磁通量分布的示意图。

图14A为从轴向观察第二实施方式的电动机的磁场部的俯视图。

图14B为从轴向观察第二实施方式的比较例的电动机的磁场部的俯视图。

图15为示意性地示出最大磁通量密度相对于外筒部的厚度的变化的图。

图16为示出第二实施方式的电动机中的磁通量密度和磁通量分布的示意图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本发明的实施方式。

实施例1

图1在轴向上以平面图示出了根据实施例1的作为电磁装置的三相交流电动机(一下称为电动机10)的主要部分。电动机10包括磁场12和电枢14，并且磁场12和电枢14被容纳在未示出的外壳(壳体)中。

磁场12由大致呈圆筒形状的外侧磁场部16和内侧磁场部18形成，外侧磁场部16形成外侧磁场，内侧磁场部18形成内侧磁场。外侧磁场部16的内径大于内侧磁场部18的外径，在磁场12中，外侧磁场部16和内侧磁场部18同轴，并且内侧磁场部18被容纳在外侧磁场部16中并且被集成。此外，电枢14为大致圆筒状，电枢14的内径大于内侧磁场部18的外径，且外径小于外侧磁场部16的内径。

在电动机10中，电枢14与磁场12(外侧磁场部16和内侧磁场部18)同轴，并且被容纳在外侧磁场部16和内侧磁场部18之间，并且电动机10由外壳支撑，使得磁场12可相对于电枢14旋转。

图2是从轴向观察的径向方向上的电动机10的主要部分的展开图，图3是示出一般的海尔贝克阵列磁场50的主要部分的展开图。注意，在附图中，符号N表示N极，符号S表示S极，磁化方向由箭头表示，磁力线由虚线表示。此外，在附图中，箭头x表示海尔贝克磁体阵列中的电角度方向，箭头y表示有助于电动机10的转矩产生的磁力线方向。在电动机10中，箭头y对应于磁场12和电枢14的径向外侧，并且箭头x对应于磁场12和电枢14的圆周方向上的一侧。

如图2所示，电枢14设置有多个线圈20。线圈20可以具有芯，但更优选为空心线圈，在第一实施方式中，各线圈20为空心。线圈20包括一组U相线圈20U，V相线圈20V和W相线圈20W，并且在电枢14的圆周方向上布置有多组。三相交流电根据供应给电动机10的预设电压的三相交流电力流过线圈20。此时，在一个电角度周期内，相位偏移120°的交流电流过线圈20U，20V和20W。注意，线圈20(20U，20V，20W)可以由共模电流流过的线圈组构成。

在磁场12中，通过外侧磁场部16和内侧磁场部18在外侧磁场部16和外侧磁场部18之间形成磁场，在电动机10中，磁场12和电枢14通过流过线圈20的三相交流电而相对移动。

磁场12是双海尔贝克阵列磁场，其中，将海尔贝克磁体阵列施加到外侧磁场部16和内侧磁场部18中的每一个上。在应用于外侧磁场部16和内侧磁场部18的海尔贝克磁体阵列中，当布置具有矩形横截面的多个永磁体时，可以通过将磁化方向依次改变预设角度来形成。此时，将电角度(2π＝360°)的一个周期除以3以上的整数而获得的角度(分度角)定义为设定角Δ，磁化方向依次改变该设定角Δ以布阵永磁体。

通常，作为海尔贝克磁体阵列中的分度数m，应用m＝4(4分度)，并且图3示出了分度数m＝4的海尔贝克阵列磁场50。海尔贝克阵列磁场50中设有海尔贝克磁体阵列(单个海尔贝克磁体阵列)52。在海尔贝克磁体阵列52中，使用了多个永磁体(磁体)54，并且磁铁54的磁化方向以从分度数m设定的设定角度Δ(Δ＝90°)变化。作为磁体54，例如，优选为长方体形状(与磁化方向平行的截面的一侧的边的长度为a的正方形)，并且磁体54优选地布阵成彼此紧密接触。

在海尔贝克磁体阵列52中，对于其磁化方向指向与布阵方向相交的一侧的磁体54A，磁体54B和54C的在布阵方向两侧的磁化方向指向磁体54A。在与磁体54A相反的一侧上与磁体54B，54C相邻的磁体54D，54E的磁化方向指向与磁体54A的磁化方向相反的方向。注意，在磁体54D的与磁体54B相反的一侧上，布阵有磁体54(类似于磁体54C的磁体54)，其磁化方向指向与磁体54B相反的一侧，在磁体54E的与磁体54C相反的一侧上，布阵有磁体54(类似于磁体54B的磁体54)，其磁化方向指向与磁体54C相反的一侧(均未示出)。

由此，在海尔贝克磁体阵列52中，在与磁体54A的磁化方向相反的方向上的磁场的强度被抑制，并且在磁体54A的磁化方向上形成比在与磁体54A的磁化方向相反的一侧上更强的磁场。

这里，在根据第一实施方式的外侧磁场部16和内侧磁场部18中，将3的倍数加2得到的数中的任何一个作为电角度的一个周期的分度数m(m为正整数)(m＝3·n+2，其中n是正整数中的任何一个)。在外侧磁场部16和内侧磁场部18中，基于分度数m(θ＝360°/m)来设置设定角Δ，并且按照设定角Δ设定每个永磁体的磁化方向(在磁化方向上的倾斜)。

因此，将m＝5、8、11、14、17、20、23，...中的任何一个作为分度数m应用于磁场12中。此外，当分度数m＝5时，设定角度Δ被设定为Δ＝72°，当分度数m＝8时，Δ＝45°，当分度数m＝11时，Δ＝32.7°...。

图2示出了分度数m＝5时的磁场12。在磁场12中，将海尔贝克磁体阵列22施加到外侧磁场部16上，并将海尔贝克磁体阵列24施加到内侧磁场部18上。用于旋转磁通量的起点不必是与y轴平行的位置，并且相对于y轴的任意角度都可以用作起点。

海尔贝克磁体阵列22和24中使用了多个永磁体(磁体)26。像磁体54一样，磁体26优选地是大致长方体(横截面的一侧具有长度a的大致正方形)，并且海尔贝克磁体阵列22、24被布阵成使得磁体26彼此紧密接触。

作为磁体26，使用磁化的磁体26A，使得磁化方向沿基准侧，其中，以正方形横截面的一侧作为基准侧。作为磁体26，使用磁化的磁体26B，使得磁化方向相对于一个基准侧从设定角度Δ＝72°以角度θ＝72°倾斜，并且使用磁化的磁体26C，使得磁化方向相对于一个基准侧倾斜角度θ＝144°(或36°)。此外，作为磁体26，使用磁化的磁体26D，使得磁化方向相对于一个基准侧以角度θ＝216°(或-144°)倾斜，并且使用磁化的磁体26E，使得磁化方向相对于一个基准侧以角度θ＝288°(或-72°)倾斜。

在海尔贝克磁体阵列24中，磁体26A的磁化方向指向海尔贝克磁体阵列22侧，并且磁体26E，26D，26C和26A顺序地布阵在磁体26A的一侧，同时，磁体26B，26C，26D和26E顺序地布阵在磁体26A的另一侧。此外，在海尔贝克磁体阵列22中，磁体26A的磁化方向指向与海尔贝克磁体阵列24侧相反的一侧，并且磁体26E，26D，26C和26B顺序地布阵在磁体26A的一侧，同时，磁体26B，26C，26D和26E顺序地布阵在磁体26A的另一侧。进而，磁体26A至26E中的每一个沿着布阵方向具有相似的截面形状。

在磁场12中，海尔贝克磁体阵列22(内侧磁场部18)的磁体26A和海尔贝克磁体阵列24(外侧磁场部16)的磁体26A彼此相对，海尔贝克磁体阵列22和24的相对磁化表面具有预设的间隙长度C。间隙长度C是海尔贝克磁体阵列22的磁体26的磁化表面与海尔贝克磁体阵列24的磁体26的磁化表面之间的间隙。

设置电枢14(线圈20)的径向厚度t以在海尔贝克磁体阵列22和24与磁化表面之间获得预设间隙。线圈20的圆周表面与磁化表面之间的间隔(间隙g)被设定为小于磁体26的一侧的长度a。在第一实施方式中，将间隙g设置为长度a的1/2以下(g≤(a/2))，优选地，形成电枢14的线圈20的最外面的导体靠近磁体26的表面(磁化表面)。

在如上所述构造的电动机10中，将双海尔贝克阵列磁场施加到磁场12。在两组海尔贝克阵列磁场(单个海尔贝克阵列磁场)以预设间隙彼此面对的双海尔贝克阵列磁场中，如果间隙的中心位置是间隙中心(请参见图2中的虚线)，间隙中心和一个海尔贝克阵列磁场之间的空间体积与间隙中心和另一个海尔贝克阵列磁场之间的空间体积之比与一个海尔贝克阵列磁场的体积与另一海尔贝克阵列磁场的体积的比率相同(等于)。

在此，外侧磁场部16和内侧磁场部18分别通过两组海尔贝克阵列磁场的相等变形而形成为大致圆筒形状。因此，即使在等体积变形且呈圆筒状的外侧磁场部16和内侧磁场部18之间，间隙中心与外侧磁场部16之间的空间体积与间隙中心与内侧磁场部18之间的空间体积(容积)之比保持与外侧磁场部16的体积与内侧磁场部18的体积之比相同(基本等于)的关系。从而，在磁场12中，外侧磁场部16和内侧磁场部18之间形成有与线性地布阵有多个永久磁铁的双海尔贝克阵列对应的磁场，磁场12是双双海尔贝阵列。

在电动机10中，由于磁场12是双海尔贝克阵列磁场，线圈20(电枢14)的相对运动区域(外侧磁场部16和内侧磁场部18之间的区域)中的磁场增加。此外，在电动机10中，由于线圈20靠近外侧磁场部16和内侧磁场部18的磁场表面，所以增加了与线圈20交链的磁通量。因此，与线圈20从磁场表面分离(间隙g大于(a/2))的情况相比，电动机10可获得较大的输出转矩。

另外，在电动机10中，由于线圈20是空心线圈，因此可以减小线圈20的电感，并且可以抑制在线圈20中产生的反电动势，从而可以提高额定转速。而且，在电动机10中，通过将线圈20用作空心线圈，能够防止齿槽转矩的产生。

然而，众所周知，在三相同步电动机中，在每个电角度周期的磁通量密度中包含的空间谐波分量中，不会生成由于3(3阶，6阶...)的倍数阶数的空间谐波分量而引起的转矩波动(被抑制)。此外，空间谐波分量的幅度影响转矩脉动，并且在空间谐波分量中，低阶空间谐波分量的幅度大于高阶空间谐波分量的幅度，因此，特别是低阶空间谐波分量会影响转矩脉动。

此外，在施加了海尔贝克磁体阵列的磁场中，磁体布阵的数量由电角度的一个周期中的分度数m确定(与分度数m相同)。此时，磁场中的磁通量密度的变化(在电角度方向上的变化)包括谐波分量(空间谐波分量)。海尔贝克磁体阵列中空间谐波分量的振幅以通过将分度数(磁体分度数)m的倍数k(m·k+1，其中k为正整数)加1的顺序增加。例如，当分度数m＝4时，五阶(k＝1)和九阶(k＝2)空间谐波分量的幅度增加。

通常，海尔贝克阵列磁场具有这样的构造，其中永磁体(磁体26)的磁极以通过将电角度的一个周期(2π)除以m而获得的每个旋转角(设定角Δ)沿阵列方向旋转。在此海尔贝克阵列磁场中，令f(s)为任意一个永磁体在拉普拉斯空间中的二维磁通量分布，H(s)为海尔贝克阵列磁场的磁场空间分布，H(jω)为磁场空间分布H(s)的频率表达式。

在这种情况下，磁场空间分布H(s)由表达式(1)表示，并且磁场空间分布H(s)的频率表达式H(jω)由表达式(2)表示。

【式1】

其中，当k是非负整数(0以上的整数)并且ω满足表达式(3)时，存在奇异点。满足该条件的ω由式(4)表示，在海尔贝克阵列磁场中，存在阶数(k·m 1)的空间谐波。但是，m＝0是基波，对于谐波，m为正数。

【式2】

由此可见，在海尔贝克阵列磁场中，通过将分度数m设置为m＝3·n+2(其中n为正整数)，可以使第一谐波(k＝1)为3的倍数。此外，在三相同步电动机中，可以消除三相绕组之间由高次谐波分量引起的转矩脉动。

在第一实施方式中，分度数是m＝3·n+2(其中n为任意正整数)。由此，在使用三相交流电的电动机10中，能够抑制使用海尔贝克磁体阵列(海尔贝克阵列磁场)的磁场中的影响转矩脉动的空间谐波分量的产生，并且能够抑制转矩脉动。

图4A，4B以及5A至5D示出了第一实施方式中的仿真结果。在仿真中，使用有限元方法通过磁场分析获得了双海尔贝克阵列磁场中的磁通量(磁通线)分布和磁通量密度。图4A，图4B以及图5A至图5D以归一化的方式示出了磁通线的分布和磁通量密度(磁场强度)的分布。在图4A，图4B以及图5A至图5D中，形成磁场(双海尔贝克阵列磁场)的磁体的轮廓形状(外形)由双点划线表示。

其中，将作为满足分度数m＝3·n+2的海尔贝克阵列磁场(双重海尔贝克阵列磁场)且分度数m＝5的磁场12设为实施方式1，将分度数m＝8的磁场30设为实施方式2，图4A示出了第一实施方式，图4B示出了第二实施方式。

另外，在第一实施方式中，分度数m＝4的磁场40为比较例1，分度数m＝6的磁场42为比较例2，分度数m＝7的磁场44为比较例3，分度数m＝9的磁场46为比较例4。图5A示出了比较例1，图5B示出了比较例2，图5C示出了比较例3，图5D示出了比较例4。与磁场12一样，磁场30、40至46使用被磁化以获得具有基于从分度数m设定的设定角度Δ的角度θ的磁化方向的磁体26。

如图4A，图4B以及图5A至图5D所示，在实施例1，实施例2和比较例1至4中，在海尔贝克磁体阵列之间的空隙(具有间隙长度C的间隙)的中心处，磁通量密度在电角度方向上呈正弦变化。因此，在实施例1，实施例2和比较例1至4中，获得了双海尔贝克阵列磁场的特性。

然而，在形成双海尔贝克阵列磁场的海尔贝克磁体阵列中，在磁场表面(磁化表面)附近(磁体26的一侧的长度a的1/2以内的距离位置)，磁通量密度分布包含谐波分量(空间谐波分量)。因此，在电动机10中，当线圈20靠近磁场面时，产生转矩脉动。

图6A和图6B示出了在一个电角度周期的范围内(-180°至180°的范围)内，相对于电角度[deg]的磁通量密度[T：tesla]的变化。在图4A，图4B以及图5A至图5D的每一个中，磁通量密度的变化通过在与海尔贝克磁体阵列的磁化表面相距预定距离处与线圈(未示出)相连的磁通量(y方向上的磁通量)的密度(磁通量密度)的电角度方向(箭头x方向)的变化进行傅立叶变换，从而获得该变化。

注意，预定距离是当线圈以一定的间隔布置时线圈与磁化表面之间的距离，在该间隔下线圈和磁化表面在操作时不相互接触，并且在正常制造精度下可获得较大的输出转矩，在此，以0.5mm为例。图6A示出了实施例1，比较例1和比较例2，图6B示出了实施例2，比较例3和比较例4。

如图6A和图6B所示，在实施例1、2和比较例1至4中，由于磁通量密度的变化包括谐波分量(空间谐波分量)，所以磁通量密度的变化存在差异。

图7A和图7B示出了根据磁通量密度的变化在磁场表面(磁化表面)附近的每个空间谐波分量的幅度(A)。图7A示出了实施例1，比较例1和比较例2，图7B示出了实施例2，比较例3和比较例4。

如图7A中所示，在比较例1中，5阶，9阶和13阶空间谐波分量的振幅看起来大于其他阶数，在实施例1中，6阶和11阶空间谐波分量的振幅看起来大于其他阶数，而在比较例2中，7阶和13阶空间谐波分量的振幅看起来大于其他阶数。此外，如图7B所示，在比较例3中，8阶和15阶空间谐波分量的振幅看起来大于其他阶数，在实施例2中，9阶和17阶空间谐波分量的振幅看起来大于其他阶数，而在比较例4中，10阶空间谐波分量的振幅看起来大于其他阶数。

如上所述，相对于分频数m，这些空间谐波分量的阶数对应于(m·k+1，其中k是正整数)的阶数。因此，海尔贝克磁体阵列中的空间谐波分量，通过将分度数(磁体的分度数)m的倍数k加1而获得的阶数的振幅增大(m·k+1，其中k为正整数)。

另一方面，图8A和图8B示出了在实施例1，实施例2以及比较例1至4的模拟中，相对于通过DC分量归一化的时间的转矩的DC分量比pu。图9A和9B示出了包括在转矩的DC分量比的时间变化中的每个电角度周期的谐波的振幅比(空间谐波)。图8A和9A示出了实施例1，比较例1和比较例2，图8B和9B示出了实施例2，比较例3和比较例4。

如图8A和8B所示，比较例1和比较例2中的转矩波动大于实施例1，并且比较例3和比较例4中的转矩波动大于实施例2。在此，实施例1的总谐波失真率THD[％]为0.173(分度数m＝5)，实施例2的总谐波失真率THD[％]为0.068(分度数m＝8)。另一方面，比较例1(分度数m＝4)的总谐波失真率THD[％]为1.687，比较例2(分度数m＝6)为0.472，比较例3(分度数m＝7)为1.213，比较例4(分度数m＝9)为0.897。

另外，如图9A和9B所示，在比较例1和2中，6阶空间谐波分量的幅度变大，而在比较例3和4中，9阶空间谐波分量的幅度变大。因此，可以说在比较例1、2中，产生由6阶空间谐波分量引起的转矩脉动，在比较例3、4中，产生由9阶空间谐波分量引起的转矩脉动。因此，在海尔贝克磁体阵列中，转矩脉动发生在靠近磁化表面的位置。

其中，在三相同步电动机中，在每个电角度周期的磁通量密度中包括的空间谐波分量中，抑制了由3倍的阶数的空间谐波分量引起的转矩脉动。因此，在分度数m＝5的实施例1和分度数m＝8的实施例2中，6阶和9阶空间谐波分量变大。从而，在实施例1和实施例2中，转矩脉动被抑制。因此，在施加了双海尔贝克阵列场的电动机10中，通过将3的倍数加2(m＝3·n+2，其中n是正整数中的任意一个)而得到的数作为电角度的一个周期的分度数m(m是正整数)，转矩脉动得到抑制。

此外，在电动机中，当在阵列方向上形成海尔贝克磁体阵列的多个磁体26的截面形状发生差异时，产生空间谐波分量，并且产生转矩脉动。另一方面，在第一实施方式中，由于多个磁体26中的每一个在沿着阵列方向的截面中具有相同的截面形状，所以可以进一步抑制空间谐波分量，并且可以抑制转矩脉动的产生。

此外，在海尔贝克磁体阵列(海尔贝克磁体阵列22、24等)中，当距磁场表面附近(磁体的磁化表面附近)的距离等于或大于磁体的方形截面的一侧的长度(长度a)的一半时，空间谐波分量急剧减小。因此，通过将线圈20与磁场表面之间的间隙g设定为g＞(a/2)，可以抑制转矩脉动。然而，与将线圈20与磁场表面之间的间隙g设定为g≤(a/2)时相比，通过将线圈20和磁场表面之间的间隙g设定为g＞(a/2)，减小了输出转矩。

另一方面，通过应用3的倍数加2(m＝3·n+2，其中n是正整数中的任意一个)而获得的数字作为电角度的一个周期的分度数m(m为正整数)，在电动机10中，不仅在线圈20与磁场面之间的间隙g为g＞(a/2)的情况下，而且在间隙g为g≤(a/2)的情况下，也能够抑制转矩脉动。因此，在电动机10中，为了增加输出转矩，即使线圈20接近磁场表面(g≤a/2)，也抑制了转矩波动，并且抑制了由于振动或者由该振动引起的噪声的产生。

另外，在海尔贝克磁体阵列中，与双海尔贝克磁体阵列相似的空间谐波分量存在于从磁场表面(磁体的磁化表面附近)附近的磁体的方形截面的一个边长(长度a)的1/2内的位置。因此，即使在使用单海尔贝克磁体阵列的磁场中，通过3的倍数加2(m＝3·n+2，其中n为正整数)而得到的数中的任何一个作为电角度的一个周期的分度数m(m为正整数)，可以抑制磁场表面附近的空间谐波分量，并且可以抑制转矩波动。

如上所述，使用海尔贝克磁体阵列的电动机10可以高精度地抑制转矩脉动，因此可以与各种定位电动机(定位伺服电动机)一起使用以实现高精度的定位。另外，需要高速旋转的电动机(电动机)通过机械共振频率直到达到额定转速为止，但是，通过抑制转矩脉动，抑制了通过机械共振频率时的振动。因此，在将电动机用于研磨机或高速旋转装置的情况下，电动机10不会成为振动源，因此，能够抑制装置的振动或者由该振动引起的噪声的产生。

【第二实施方式】

接下来，将详细描述本发明的第二实施方式。

图10在轴向上以平面图示出了根据第二实施方式的电磁装置的主要部分和作为旋转电机的三相交流电动机(以下称为电动机60)的示意性结构。

电动机60包括作为转子的外径圆筒形状的转子62和作为构成电枢的定子的大致圆筒形状的定子64。在电动机60中，转子62和定子64是同轴的，并且转子62设置在定子64的内部并且由定子64可旋转地支撑。

磁场部66设置在转子62的外周部分上。此外，定子64具有圆筒状的外筒部68作为磁路形成部，外筒部68是由电磁钢板作为磁性材料(铁磁性材料)制成的轭，并且具有环形截面。另外，在外圆筒部68的内周面上，在定子64上安装有构成电枢的多个线圈20，线圈20包括一组U相线圈20U，V相线圈20V和W相线圈20W。电动机60以集中的方式缠绕，其中多组线圈20在圆周方向上以预设间隔布置在外圆筒部68的内周上。线圈20为空心，并且通过缠绕形成绞合线作为导电线。由于线圈20使用绞合线，因此能够抑制导线中的涡电流的产生，并且能够抑制发热。

线圈20被提供有预设电压的三相交流功率，该三相交流功率被提供给电动机10。此时，在一个电角度周期内，各相的线圈20U，20V和20W流过相位偏移了120°的交流电。

在电动机60中，磁场由磁场部66形成，在电动机60中，当三相交流电在磁场中流过线圈20(20U，20V，20W)时，转子62相对于定子64在圆周方向上旋转。此时，转子62以与三相交流电的频率相对应的转速旋转。

这里，将详细描述转子62的磁场部66和定子64的外筒部68。

将海尔贝克磁体阵列应用于根据第二实施方式的磁场部66。海尔贝克磁体阵列包括单海尔贝克磁体阵列(单海尔贝克阵列磁场)和双海尔贝克磁体阵列(双海尔贝克阵列磁场)，在电动机60中，单海尔贝克磁体阵列被施加到磁场部66。

在三相交流电动机中，通过使磁场部66的表面(磁化表面)靠近线圈20，可以增加使线圈20交链的交链磁通的数量，并且可以增加输出转矩。但是，在磁场部66的表面附近，空间谐波分量增大，并且由于空间谐波分量而可能产生转矩钳位。另外，空间谐波分量的幅度影响转矩脉动，并且由于空间谐波分量中的低阶空间谐波分量的幅度大于高阶空间谐波分量的幅度，因此低阶空间谐波分量会特别影响转矩脉动。

此外，在三相同步电动机中，在每个电角度周期的磁通量密度中包含的空间谐波分量中，抑制了由三的倍数(3阶，6阶，…)的空间谐波分量引起的转矩脉动。因此，优选的是，将分度数m为3以上的任何一个(正数)的单海尔贝克磁体阵列应用于电动机60。另外，优选的是，电动机60应用3的倍数加2获得的数中的任何一个作为分度数m(m为正整数)(m＝3·n+2，其中n是一个正数。例如，m＝5、8、11等)。

在磁场部66的海尔贝克磁体阵列中，电动机60，应用3的倍数加2获得的数中的任何一个作为分度数m。由此，在电动机60中，抑制了磁场部66的表面附近的空间谐波分量，从而更有效地抑制了转矩脉动。

然而，在第二实施方式中，为了简化描述，对于磁场部66的单海尔贝克磁体阵列，不使用3的倍数加2作为分度数m，而是应用4(3以上数)作为m来说明。

图11为以并联形式应用于磁场部66的单海尔贝克磁体阵列的分解图，并且将参考图11来描述海尔贝克磁体阵列(单海尔贝克磁体阵列以及双海尔贝克磁体阵列)。注意，在附图中，箭头x表示海尔贝克磁体阵列中电角度方向的一个方向，箭头y表示有助于电动机60产生转矩的磁力线的方向。在电动机60中，用箭头y表示转子62和定子64的径向外侧，用箭头x表示转子62和定子64的圆周方向上的一侧。

在海尔贝克磁体阵列中，磁体54具有大致矩形的截面(大致立方体形状)，在海尔贝克磁体阵列中，磁体54以磁化方向改变预设角度的方式排列。此时，将通过将电角度(2π＝360°)的一个周期除以3以上的整数n而获得的角度(除角)作为设定角Δ，并且磁体54以磁化方向按设定角Δ依次改变的方式排列。

例如，磁场部66的分度数m＝4，并且在海尔贝克磁体阵列中的设定角Δ为90°(Δ＝90°＝360°/4)。磁体54布置在具有单海尔贝克磁体阵列的磁场部66中，其分度数为m＝4，磁化方向以设定角Δ(Δ＝90°)依次改变，并且排列成彼此紧密接触。

在单海尔贝克阵列磁场中，排列方向两侧的磁体54B和54C相对于磁体54A朝向磁体54A定向，磁体54A在磁化方向与排列方向相交的方向上定向于一侧。在与磁体54A相反的一侧上与磁体54B，54C相邻的磁体54D，54E在与磁体54A的磁化方向相反的方向上取向。注意，在磁体54D的与磁体54B相反的一侧上，排列有磁体54(磁体54类似于磁体54C)，其磁化方向指向磁体54B的相反一侧，在磁体54E的与磁体54C相反的一侧上，排列有磁体54(磁体54类似于磁体54B)，其磁化方向指向与磁体54C相反的一侧(均未示出)。

结果，在单海尔贝克阵列磁场中，在与磁体54A的磁化方向相反的方向上的磁场强度被抑制，并且，在磁体54A的磁化方向上形成比在与磁体54A的磁化方向相反的一侧上更强的磁场。

此外，双海尔贝克磁体阵列(双海尔贝克阵列磁场)被配置为使得单海尔贝克阵列磁场以预设间隔(对应于第一实施方式中的间隙长度C)相对。此时，另一个单海尔贝克阵列磁场的磁体54A的S极与一个单海尔贝克阵列磁场的磁体54A的N极相对。另外，在另一个单海尔贝克阵列磁场中，形成有相反的强磁场的一侧是面对一个单单海尔贝克阵列磁场的一侧，因此磁体54B和磁体54C布置成相对于磁体54A互换。

因此，在双海尔贝克阵列磁场中，与一个单海尔贝克阵列磁场相比，在一对单海尔贝克阵列磁场之间形成了更强的磁场。在旋转电机中，为双圆筒结构，其中一对单海尔贝克阵列磁场中的一个径向向内(转子内侧)布置，而一对单海尔贝克阵列磁场中的另一个沿径向向外(转子外侧)布置。

另一方面，图12A和图12B示出了镜像法(电成像法)的示意性配置，图12A示出了正负电荷+q和-q以距离2g'相对的状态，图12B示出了正电荷+q与导体(完美导体)74以距离g'相对的状态。

在图12A中，点电荷+q与点电荷-q之间的电力线在点电荷+q与点电荷-q之间的中心位置(间隙中心位置)处对称(平面对称)。在这种状态下，当从中心位置将点电荷+q和-q之一替换为导体74时，电力线等于原始情况下的电力线(参照图12B)。

在镜像法中，磁场具有相同的性质，在磁场中，导体74被磁性材料(强磁性材料)代替。因此，在双海尔贝克阵列磁场中，可以在一对单海尔贝克阵列磁场之间的中间位置用磁性材料代替一个海尔贝克阵列磁场。

如图10所示，转子62的整个圆周被定子64的外筒部68围绕，并且磁场部66的外圆周表面与外筒部68的内圆周表面相对。因此，在磁场部66(励磁部66的外周面)与外筒部68的内周面之间的间隙为间隙长度G的情况下，作为磁场部66与外筒部68之间的间隙长度2G(对应于第一实施方式的间隙长度C)，获得与其中单海尔贝克阵列磁场成对布置的双海尔贝克阵列磁场的磁通量分布相似的磁通量分布。

图13A示意性地示出了在转子62的磁场部66和定子64的外筒部68线性扩展的状态下的磁通密度和磁通分布。图13B示意性地示出了当将应用了作为比较例的双海尔贝克阵列磁场的电动机76的磁场部78线性地展开时的磁通密度和磁通的分布。注意，在图13A中，磁场部66(的磁化表面)和外筒部68(的表面)之间的间隙为间隙长度G。

电动机76中的磁场部78的双海尔贝克阵列磁场具有类似于磁场部66的一对由多个磁体54(54A至54E)组成的单海尔贝克阵列磁场，并且这对单海尔贝克阵列磁场之间的间隙为间隙长度2G(间隙长度G的两倍)。

如图13A所示，在磁场部66中使用磁性材料的外筒部68配置在双海尔贝克阵列磁场中的一对单海尔贝克阵列磁场的间隙中心Gc(参照图13B)上。因此，磁场部66与外筒部68之间的磁通量密度的分布以及磁通量的分布由类似于电动机76的磁场部78中的间隙中心Gc之一与单海尔贝克阵列磁场之间的磁通量密度的分布和磁通量的分布。

如图10所示，定子64的线圈20配置在外筒部68的磁场部66侧的表面上，并安装在外筒部68上。这允许线圈20在由磁场部66形成的磁场中相对于磁场部66在圆周方向上移动。

这里，将描述电动机60的间隙长度G。图14A在轴向上以平面图示出了电动机60的主要部分，在该电动机60上施加了单海尔贝克阵列磁场，图14B在轴向上以平面图示出了施加有作为比较对象的双海尔贝克阵列磁场(参照图13B)的电动机76的主要部分。

如图14A所示，电动机60设有磁场部66，其中单海尔贝克阵列磁场施加到转子62，并且定子64的外筒部(磁性材料)68径向设置在磁场部66的外部。

另一方面，如图14B所示，电动机76的转子80具有设置有内转子80A和外转子80B的双圆筒结构，在转子80中，内转子80A和外转子80B一体地旋转。另外，在电动机76中，在内转子80A与外转子80B之间配置有三相线圈(未图示)。内转子80A设置有磁场部78A，在该磁场部78A上施加了单海尔贝克阵列磁场，外转子80B设置有磁场部78B，在该磁场部78B上施加了单海尔贝克阵列磁场。磁场部78A和78B是圆筒形的，其基本构造与磁场部66的基本构造相似。在电动机60和电动机76中，形成每个单海尔贝克阵列磁场的磁体54的数量相同，并且转子62和80的一圈被分度数Nm划分，并且磁体54被布置在每个分度位置处。注意，一个电角度周期的磁体54的数量与一个电角度周期的分度数m相同，并且由于单海尔贝克阵列磁场具有N个电周期，所以每个转子62和80中的磁体54的数量为Nm。

基于具有正方形横截面(立方体)的磁体54，双海尔贝克阵列磁场从平行型变形为圆筒型。在该变形时，进行等体积变形，以使y方向磁通密度分布的底部不从间隙中心Gc偏移。

在等体积变形中，如果将αi设定为内侧磁场部78A的磁体54的径向截面面积与变形前的径向横截面面积之比，αo设定为内侧磁场部78B的磁体54的径向截面面积与变形前的横截面面积之比，Sg设定为磁场部78A和78B中径向截面中磁体总面积的1/2，a'设定为间隙的径向截面面积与内侧磁场部78A的磁体54和外侧磁场部78B的磁体54沿径向的平均截面面积之比，lm设定为转换成在变形前具有正方形横截面的磁体54时的长度，满足以下等式(5)至(12)。

【式3】

α_iS_g＝-πRh²+πR_i ² …(7)

α_oS_g＝-πR_g ²+πR_o ² …(8)

a’S_g＝πR_g ²-πR_i ² …(9)

S_g＝N_ml_m ² …(12)

即，在双海尔贝克阵列磁场中，其中海尔贝克阵列磁场(单海尔贝克阵列磁场)以预设间隙相对，间隙中心Gc与其中一个海尔贝克阵列磁场之间的空间体积与间隙中心Gc与另一个海尔贝克阵列磁场之间的空间体积之比，类似于(等于)其中一个海尔贝克阵列磁场的体积与另一个海尔贝克阵列磁场的体积之比。

因此，即使在已等体积变形且具有圆筒形状的磁场部78A和78B之间，间隙中心Gc与磁场部78B之间的空间体积(容积)与间隙中心Gc与磁场部78A之间的空间体积(容积)之比维持这样的关系，其中该比与磁场部78B的体积和磁场部78A的体积之间的比类似(基本相等)。

在双海尔贝克阵列磁场中受到等体积变形的每个永磁体的横截面具有扇形，其中径向外弧长度大于径向内弧长度。此外，在等体积变形中，在扇形截面中，径向内侧磁场部78A的永磁体的径向外侧电弧长度和径向内侧电弧长度的平均值小于径向外弧半径Ri与径向内弧半径Rn之差。

由此，lm，Ro，Ri，Rg和Rh满足以下式(13)至(17)。

【式4】

其中，在电动机76中，主要变量可以是Rc0，Nm，a′。此时，a′是用于设定相对于磁体54的总质量的最大磁通链数的值，并且根据每个电动机76而定。

通过使用以此方式设定的每个电动机76的值(特别是Rh，Ri和Rc0)，可以设定外筒部68的内周面相对于电动机60的励磁部66的位置。间隙长度G为G＝(Rc0-Ri)＝(Rg-Ri)/2。

另一方面，从分度数m和磁体54的一侧的长度lm来看，一组海尔贝克磁体阵列中的磁极间距τ为τ＝n·lm/2。此外，从一圈的分度数Nm和间隙中心Gc的半径Rc0得出在间隙中心Gc处的极距τ为τ＝(n·π·Rc0)/Nm。

其中，在双海尔贝克磁体阵列中，在间隙中心Gc处，获得最大交链磁通量的间隙长度2G在磁极间距τ的0.5至2.0倍的范围内(0.5·τ≤2G≤2.0·τ)，由上述关系式设定的间隙长度2G也包括在磁极间距τ的0.5至2.0倍的范围内。

因此，电动机60中的间隙长度G可以被设定为磁极间距τ的0.25倍以上且1.0倍以下(0.25·τ≤G≤1.0·τ)，并且间隙长度G优选为小于磁极间距τ。

另一方面，定子64的外筒部68的径向厚度ly是外圆筒68内的最大磁通量密度未达到磁场部66的磁通量密度的厚度(尺寸)。

其中，图15示出了磁性材料(电磁钢板)的厚度ly与磁性材料内部的最大磁通量密度B之间的关系。在磁性材料中，最大磁通量密度B随着厚度ly的增加而减小。因此，外筒部68的厚度ly相对于饱和磁通量密度Bmax可以被设定为比厚度lys大(ly>lys)，以使由磁场部66形成的磁通量密度达不到饱和磁通量密度Bmax。

在如上所述构造的电动机60中，当具有预设电压的三相交流电(交流功率)被提供给设置在定子64中的线圈20(20U，20V，20W)时，转子62旋转，该线圈20布置在由转子62的磁场部66形成的磁场中。

其中，在电动机60中，由于线圈20是空心线圈，因此可以减小线圈20的电感，并且可以抑制在线圈20中产生的反电动势，从而可以提高额定转速。另外，由于线圈20是空心线圈，因此能够防止电动机60产生齿槽转矩。

此外，在电动机60中，磁场部66是单海尔贝克阵列磁场，并且磁场部66被容纳在使用磁性材料的外筒部68中。图16示意性地示出了电动机60中的转子62与定子64之间形成的磁通量密度的分布和磁通量的分布。

如图16所示，在设置有线圈20的磁场部66与外筒部68之间形成有在双海尔贝克阵列磁场中的单海尔贝克阵列磁场与间隙中心Gc之间产生的磁场(磁通量密度和磁通量分布)。

在双海尔贝克阵列磁场中，磁通量分布在间隙中心位置(间隙中心Gc)处是对称的，并且可以应用镜像方法。因此，通过用磁性材料代替间隙中心位置的径向内侧或径向外侧的空间，能够通过单海尔贝克阵列磁场和磁性材料获得与双海尔贝克阵列磁场相同的磁通量分布。

因此，在使用单海尔贝克阵列磁场的电动机60中，可以形成与使用双海尔贝克阵列磁场的情况相同的磁场，并且电动机60可以获得转矩波动小的双海尔贝克阵列磁场的效果。

此外，在双海尔贝克阵列磁场中，间隙中心处的磁通量密度以正弦形式变化，并且该区域具有非常小的空间谐波分量。电动机60在双海尔贝克阵列磁场中的空间谐波极少的区域设置有使用磁性材料的外筒部68，并且在电动机60中，由空间谐波分量引起的转矩限制被抑制。此时，通过将外筒部68的厚度设为不产生磁饱和的厚度，电动机60的外筒68可以抑制由于磁饱和引起的空间谐波分量的产生。因此，在电动机60中，抑制了由转矩脉动和齿槽转矩引起的振动的产生以及由该振动引起的噪声的产生，并且在从低旋转区域到高旋转区域的整个区域中获得稳定的输出。

另外，在电动机60中，间隙长度G是使用双海尔贝克阵列磁场的电动机76的间隙长度的一半，并且使线圈20互连的磁通链的数目仅为一半。因此，尽管电动机60的输出转矩相对于相同的输入电流减小了一半，但是当在产生与启动时相同的转矩的同时增加转速时，反电动势为电动机76中的反电动势的一半。然而，在电动机60中，当电源电压相同时，与电动机76相比，可以产生高达两倍转数的转矩，从而可以获得与电动机76相同的输出。

另一方面，在电动机76中，外转子80B设置在线圈的外侧，并且外转子80B旋转。因此，在电动机86中，在转子80(外转子80B)的外侧设置有外壳(壳体)。

另一方面，在电动机60中，要旋转的转子62被容纳在定子64的外筒部68中。因此，电动机60可以将形成有定子64的外筒部68用作外壳，从而可以减小部件的尺寸和数量，并且可以降低成本。另外，在电动机60中，由于使用单海尔贝克阵列磁场，所以与使用双海尔贝克阵列磁场的电动机76相比，能够减少磁体54的数量，因此能够进一步降低成本。

通常，在具有相似的径向横截面和相同的轴向长度的电动机中，输出(转矩)可以与相似比的立方成比例地增加。因此，存在增大电动机60的径向尺寸的空间，并且电动机60能够通过增大径向尺寸来增大输出。即，可以期望电动机60获得比电动机76更大的输出/体积比。

另外，通过使用空心线圈20来抑制电动机60的反电动势。因此，即使在进行逆变器控制的情况下，电动机60也能够抑制逆变器开关元件的发热并获得高响应性。另外，由于电动机60的外筒部68被固定，因此能够利用散热片，冷却管等对外筒部68进行冷却，从而也能够冷却外筒部68的内部。因此，电动机60可以更有效地抑制发热，并且可以在短时间内输出较大转矩。

当这种电动机60用于车辆中以在动力运行模式下用作驱动源并在减速模式下用作再生发电机时，即使在动力运行模式和减速模式(再生模式)之间切换时电流的方向反转，也可以减小线圈20中存储的磁能。因此，由于可以减小电流切换时的感应电压，因此可以抑制电动机60损坏用于驱动电动机60的驱动电路。另外，可以缩短动力运行模式和再生模式之间的切换时间。这使得可以为车辆提供良好的响应性驾驶特性。

在第一实施方式和第二实施方式中，已经描述了电动机(三相交流电动机)10和60作为旋转电机的示例。然而，电磁装置可以是诸如发电机(三相发电机)的旋转电机，并且电磁装置可以是三相线性同步电动机或线性发电机。

日本专利申请No.2017-165468和2017-219530的公开内容通过引用整体并入本文。

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Claims (8)

1.一种电磁装置，其特征在于，包括：设有三相线圈的电枢；将3的倍数加2而获得的数中的任何一个设为分度数，并且通过将线圈电流的电角度的一个周期除以所述分度数而获得的角度来依次改变磁化方向，使多个永磁体沿预设方向排列的磁场；其中，所述电枢和所述磁场的其中一个对于另一个，在永磁体的排列方向上相移动。

2.根据权利要求1所述的电磁装置，其特征在于，所述线圈为空心。

3.根据权利要求1或2所述的电磁装置，其特征在于，在所述磁场中，两组永磁体的排列通过预设空隙相对，该空隙中设有所述电枢。

4.根据权利要求3所述的电磁装置，其特征在于，在所述磁场中，通过排列两组永磁体形成分别具有圆筒形状的外侧磁场和内侧磁场，所述外侧磁场和所述内侧磁场之间的间隙中，该空隙的中心线外部的空间体积与中心线内部的空间体积之比与所述外侧磁场的体积与所述内侧磁场的体积之比相同。

5.根据权利要求2所述的电磁装置，其特征在于，包括：设有磁场的转子；定子，该定子由所述转子相对可旋转地设置在磁性材料形成的圆筒形状内而形成；其中，在所述电枢中，每个三相线圈沿圆周方向设置在定子的内周表面上。

6.根据权利要求5所述的电磁装置，其特征在于，磁场的外周面与定子的内周面之间的间隙长度G小于磁场的磁极间距τ。

7.根据权利要求6所述的电磁装置，其特征在于，在形成磁场的永磁体的扇形截面中，径向外弧长度和径向内弧长度的平均值小于径向外弧半径和径向内弧半径之间的差。

8.根据权利要求1至7的任意一项所述的电磁装置，其特征在于，线圈绕组为绞合线。

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