CN112398266B - 旋转电机 - Google Patents

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Abstract

获得一种旋转电机，能降低旋转电机中产生的振动和噪音。旋转电机包括：定子；转子；以及框架，转子具有：转子铁芯；以及多个永磁体，转子被分割为多个块，多个块包括：随着从轴向上的转子的一端部朝向另一端部而彼此相邻且朝第一方向彼此偏移的扭斜角增大块对；以及随着从轴向上的转子的一端部朝向另一端部而彼此相邻且朝第二方向彼此偏移的扭斜角减小块对，框架具有：对定子进行保持的主体部；以及从主体部朝外侧突出的凸缘部，主体部的壁厚在轴向上的主体部的一端部至另一端部之间变化。

Description

旋转电机
技术领域
本发明涉及一种旋转电机。
背景技术
以往，已知有一种包括定子和转子的旋转电机，上述转子与定子相对地设置。定子具有：定子铁芯；以及设置于定子铁芯并沿定子的周向排列的多个定子线圈(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开平11-332010号公报
然而，通过对定子线圈供给电流，会在定子中产生磁动势。通过在定子中产生磁动势而在定子与转子之间产生电磁激振力。由于在定子与转子之间产生电磁激振力，从而存在有时会在旋转电机中产生振动和噪音的情况这样的问题。
发明内容
本发明为解决上述技术问题而作，其目的在于提供一种旋转电机，能降低旋转电机中产生的振动和噪音。
本发明的旋转电机包括：定子；转子，所述转子与定子相对地设置；以及框架，所述框架对定子进行保持，转子具有：转子铁芯；以及多个永磁体，多个所述永磁体设置于转子铁芯，并沿转子的周向排列，转子在转子的轴向上被分割为多个块，多个块包括：扭斜角增大块对，所述扭斜角增大块对是随着从转子的轴向上的转子的一端部朝向另一端部而彼此相邻且朝转子的周向上的第一方向彼此偏移的一对块；以及扭斜角减小块对，所述扭斜角减小块对是随着从转子的轴向上的转子的一端部朝向另一端部而彼此相邻且朝在转子的周向上的、与第一方向相反的方向即第二方向彼此偏移的一对块，框架具有：主体部，所述主体部形成为圆筒形状，并对定子进行保持；以及凸缘部，所述凸缘部在主体部的轴向上设置于主体部的端部，并在主体部的径向上从主体部朝外侧突出，主体部的壁厚在主体部的轴向上的主体部的一端部至另一端部之间变化。
根据本发明的旋转电机，能降低旋转电机中产生的振动和噪音。
附图说明
图1是表示本发明实施方式1的旋转电机的轴向剖视图。
图2是表示图1的框架的主要部分的放大图。
图3是表示图1的定子和转子的径向剖视图。
图4是对图1的转子进行说明的图。
图5是表示图4的各块中产生的电角度六阶电磁激振力的图。
图6是表示旋转电机装设于车辆的情况下的旋转电机的配置的图。
图7是表示图6的旋转电机的配置的变形例的图。
图8是表示测定出从图1的旋转电机产生的噪音的噪音测定结果的图表。
图9是对比较例的转子进行说明的图。
图10是表示比较例的旋转电机的转子中产生的电磁激振力的图。
图11是表示比较例的旋转电机的转子中产生的电磁激振力的图。
图12是对因图11的电磁激振力而导致的定子的变形进行说明的图。
图13是对因图11的电磁激振力而导致的定子的变形进行说明的图。
图14是表示本发明实施方式1的旋转电机的转子中产生的电磁激振力的图。
图15是对因图14的电磁激振力而导致的定子的变形进行说明的图。
图16是对因图14的电磁激振力而导致的定子的变形进行说明的图。
图17是对本发明实施方式2的旋转电机的转子进行说明的图。
图18是表示图17的各块中产生的电角度六阶电磁激振力的图。
图19是对本发明实施方式3的旋转电机的转子进行说明的图。
图20是表示图19的各块中产生的电角度六阶电磁激振力的图。
图21是对本发明实施方式4的旋转电机的转子进行说明的图。
图22是表示图21的各块中产生的电角度六阶电磁激振力的图。
(符号说明)
1 旋转电机；
2 定子；
3 转子；
4 框架；
5 转轴；
6 轴承；
21 定子铁芯；
22 定子线圈；
31 转子铁芯；
32 永磁体；
33 块；
41 主体部；
42 凸缘部；
101 发动机；
102 传动装置
103 外壳；
104 动力传递装置；
211 芯背部；
212 极齿部；
213 切槽部。
具体实施方式
实施方式1
图1是表示本发明实施方式1的旋转电机的轴向剖视图。旋转电机1包括：定子2；与定子2相对地设置的转子3；对定子2进行保持的框架4；对转子3进行支承的转轴5；以及设置于转轴5的一对轴承6。一对轴承6的每一个支承于未图示的支承构件。转轴5经由一对轴承6支承于支承构件。
在本例中，轴向是指相对于转子3的轴向，周向是指相对于转子3的周向，径向是指相对于转子3的径向。在图1中表示出在径向上剖切旋转电机1的情况下的剖视图。定子2的轴向与转子3的轴向一致，定子2的周向与转子3的周向一致，定子2的径向与转子3的径向一致。
转子3具有设置于转轴5的圆筒形状的转子铁芯31。转子3在径向上与定子2相对。转子3在径向上配置在比定子2靠内侧处。转子3以转轴5为中心沿周向旋转。
转轴5沿轴向延伸配置。一对轴承6设置于转轴5，以使得转子3在轴向上配置于一对轴承6之间。通过使转轴5旋转，从而使转子3相对于定子2沿周向旋转。
定子2具有定子铁芯21和设置于定子铁芯21的定子线圈22。定子铁芯21是通过使多个钢板在定子2的轴向上层叠而构成的。
图2是表示图1的框架4的主要部分的放大图。框架4具有：主体部41，上述主体部41形成为圆筒形状，并对定子2进行保持；以及凸缘部42，上述凸缘部42设置于主体部41的轴向上的主体部41的端部。凸缘部42设置于主体部41的仅一端部。定子2嵌合于主体部41。凸缘部42在主体部41的径向上从主体部41朝外侧突出。主体部41的轴向与转子3的轴向一致，主体部41的径向与转子3的径向一致。
主体部41的壁厚在主体部41的轴向上的主体部41的一端部至另一端部之间变化。换言之，主体部41的形状呈主体部41的壁厚在主体部41的轴向上不均匀的形状。另外，也可以将对定子2进行冷却的冷却装置配置于框架4。
图3是表示图1的定子2和转子3的径向剖视图。定子铁芯31具有：圆筒形状的芯背部211；以及设置于芯背部211并沿定子2的周向排列的多个极齿部212。多个极齿部212的每一个从芯背部211朝定子2的径向上的内侧突出。多个极齿部212在定子2的周向上等间隔地排列。
在定子铁芯21中的沿定子2的周向相邻的极齿部212之间形成有切槽部213。定子线圈22被插入至切槽部213。将定子2中的切槽部213的数量设为切切槽数。
转子3具有设置于转子铁芯31的多个永磁体32。多个永磁体32沿周向排列。转子铁芯31形成有供多个永磁体32的每一个逐个地插入的多个磁体插入孔。因此，永磁体32被埋入转子铁芯31。由永磁体32构成转子3的磁极。将转子3的磁极数量设为极数。
将极数设为N，将切槽数设为M。在旋转电机1中，满足N＝24，M＝36。极数N与切槽数M之比为N:M＝2:3。通过向定子线圈22供给电流，从而在定子线圈22中产生磁动势。定子线圈22中产生的磁动势的谐波分量包括大量的电角度的五阶分量和电角度的七阶分量。因而，在定子2与转子3之间产生的电磁激振力中，电角度60度周期的电磁激振力变大。其结果是，在定子2所产生的振动中，电角度60度周期的振动变大。换言之，在定子2所产生的振动中，电角度六阶振动变大。
存在因实现旋转电机1的小型化而使得在定子铁芯21和转子铁芯31中产生磁饱和的情况。在这种情况下，穿过定子2与转子3之间的空隙的磁通包含谐波分量。由此，定子2与转子3之间的空隙中的磁通密度包含电角度的五阶分量和电角度的七阶分量。其结果是，在定子2所产生的振动中，电角度六阶振动变大。
图4是对图1的转子3进行说明的图。转子3在轴向上被分割为多个块33。三个块33沿轴向排列。以从轴向上的转子3的一端部朝向另一端部的顺序，将三个块33设为第一块A1、第二块A2、第三块A3。在图4中表示出周向上的三个块33各自的偏移角度。
将轴向上的第一块A1的长度设为LA1。将轴向上的第二块A2的长度设为LA2。将轴向上的第三块A3的长度设为LA3。在本例中，LA1＝LA3，LA2＝2×LA1。
第一块A1和第二块A2沿周向彼此偏移地配置。第二块A2和第三块A3沿周向彼此偏移地配置。将周向上的一个方向设为第一方向，将周向上的另一个方向设为第二方向。因此，第二方向是相对于第一方向相反的方向。第二块A2相对于第一块A1沿周向上的第一方向偏移地配置，第三块A3相对于第二块A2沿周向上的第二方向偏移地配置。
将随着从轴向上的转子3的一端部朝向另一端部而彼此相邻且朝周向的第一方向偏移的一对块33设为扭斜角增大块对。将随着从轴向上的转子3的一端部朝向另一端部而彼此相邻且朝周向的第二方向偏移的一对块33设为扭斜角减小块对。第一块A1和第二块A2是扭斜角增大块对，第二块A2和第三块A3是扭斜角减小块对。因此，三个块33包括一个扭斜角增大块对和一个扭斜角减小块对。
将在周向上的、第一块A1相对于块33的基准位置的偏移角度设为θA1。将周向上的、第二块A2相对于块33的基准位置的偏移角度设为θA2。将周向上的、第三块A3相对于块33的基准位置的偏移角度设为θA3。
在实施方式1中，第一块A1的位置和第三块A3的位置成为块33的基准位置。因此，θA1＝θA3＝0度。第二块A2在周向上从块33的基准位置偏移30度。因而，θA2＝30度。在此，偏移角度θA1、偏移角度θA2和偏移角度θA3是电角度。另外，在本例中，θA1＝θA3＝0度，但并不局限于此，偏移角度θA1和偏移角度θA3也可以是其它角度。在这种情况下，偏移角度θA2也可以在周向上相对于偏移角度θA1和偏移角度θA3偏移30度。
图5是表示图4的各块33中产生的电角度六阶电磁激振力的图。转子3中产生的电角度六阶电磁激振力是电角度60度周期的电磁激振力。因此，彼此偏移了电角度30度的第一块A1和第二块A2各自中产生的电角度六阶电磁激振力的相位为彼此反转的相位。即，在第一块A1和第二块A2各自中产生的电角度六阶电磁激振力之间存在180度的相位差。在第二块A2和第三块A3各自中产生的电角度六阶电磁激振力之间也存在180度的相位差。
各块33中产生的电角度六阶电磁激振力的大小与相对于各块33的轴向的长度成比例。在图5中，使用向量来表示第一块A1、第二块A2和第三块A3每一个中产生的电角度六阶电磁激振力的角度和大小。
第一块A1中产生的电角度六阶电磁激振力和第三块A3中产生的电角度六阶电磁激振力的相位彼此相同，且大小彼此相同。第二块A2中产生的电角度六阶电磁激振力的大小是第一块A1和第三块A3每一个中产生的电角度六阶电磁激振力的大小的两倍。第二块A2中产生的电角度六阶电磁激振力的相位相对于第一块A1和第三块A3的每一个中产生的电角度六阶电磁激振力的相位偏移180度。如图5所示，表示第一块A1中产生的电角度六阶电磁激振力的向量、表示第二块A2中产生的电角度六阶电磁激振力的向量和表示第三块A3中产生的电角度六阶电磁激振力的向量之和为零向量。因而，第一块A1、第二块A2和第三块A3的每一个中产生的电角度六阶电磁激振力彼此抵消。其结果是，能使电角度六阶电磁激振力减小。
如图4所示，将相对于轴向垂直的面、即穿过轴向上的转子3的中心的面设为中心面O。在相对于中心面O位于轴向上一侧的转子3的部分处，表示产生的电角度六阶电磁激振力的向量之和为零向量。此外，在相对于中心面O位于轴向上另一侧的转子3的部分处，表示产生的电角度六阶电磁激振力的向量之和为零向量。
即，在相对于中心面O位于轴向上一侧的转子3的部分与相对于中心面O位于轴向上另一侧的转子3的部分之间，在每一个中产生的电角度六阶电磁激振力一致。其结果是，旋转电机1的振动进一步得到抑制。
图6是表示旋转电机1装设于车辆的情况下的旋转电机1的配置的图。转轴5与发动机101所包括的未图示的曲柄轴配置在同一轴线上。框架4悬臂固定于外壳103，上述外壳103设置在发动机101与传动装置102之间。外壳103是供凸缘部42安装的安装对象构件。转轴5直接连接于曲柄轴。
图7是表示图6的旋转电机1的配置的变形例的图。转轴5也可以经由设置于曲柄轴的动力传递装置104而与曲柄轴连接。
图8是表示对测定出从图1的旋转电机1产生的噪音的噪音测定结果的图表。在旋转电机1中，通过在定子2与转子3之间的空隙中产生的电磁激振力，从而在定子2中产生径向上的电磁激振力。通过定子2中产生的电磁激振力，从而在对定子2进行保持的框架4中产生振动。通过在框架4中产生的振动，从而从旋转电机1产生噪音。径向上的定子2中产生的电磁激振力包含各种时间分量。在两极三切槽系列的集中卷绕永磁体旋转电机中，径向上的定子2中产生的电磁激振力包含定子2的变形模量为零阶且时间分量为六阶的电磁激振力。在此，将机械角360度周期设为一阶，将电角度360度周期设为一阶。
在图8中表示由实施方式1的旋转电机1产生的噪音A和由现有技术的旋转电机产生的噪音B。在图8中表示使用马达作为旋转电机1的情况下的噪音测定结果。在旋转电机1的作为评价对象的转速区域中，由实施方式1的旋转电机1产生的噪音A相对于由现有技术的旋转电机产生的噪音B大幅降低。
图9是对比较例的转子3进行说明的图。比较例的转子3在轴向上被分割为两个块33。两个块33沿轴向排列。以从轴向上的转子3的一端部朝向另一端部的顺序，将两个块33设为第一块E1和第二块E2。在图9中，表示周向上的两个块33各自的偏移角度。
将轴向上的第一块E1的长度设为LE1。将轴向上的第二块E2的长度设为LE2。在图9中，LE1＝LE2。
第一块E1和第二块E2在周向上彼此偏移地配置。将周向上的、第一块E1相对于块33的基准位置的偏移角度设为θE1。将周向上的、第二块E2相对于块33的基准位置的偏移角度设为θE2。在图9中，θE1＝0，θE2＝30度。
转子3中产生的电角度六阶电磁激振力是电角度60度周期的电磁激振力。因而，在彼此偏移了电角度30度的第一块E1和第二块E2的每一个中产生的电磁激振力的相位为彼此反转的相位。即，在第一块E1和第二块E2的每一个产生的电角度六阶电磁激振力中存在180度的相位差。
表示第一块E1中产生的电角度六阶电磁激振力的向量与表示第二块E2中产生的电角度六阶电磁激振力的向量之和为零向量。因而，第一块E1和第二块E2每一个中产生的电角度六阶电磁激振力彼此抵消。其结果是，能使电角度六阶电磁激振力减小。然而，在相对于中心面O位于轴向上一侧的转子3的部分和相对于中心面O位于轴向上另一侧的转子3的部分中的每一个处，电角度六阶电磁激振力的向量之和不为零。
图10是表示比较例的旋转电机1的转子3中产生的电磁激振力的图。在图10中，主体部41的壁厚在主体部41的轴向上的主体部41的一端部至另一端部之间恒定。另外，在图10中虽未记载凸缘部，但在主体部41的轴向上的主体部41的两端部设置有凸缘部。
将第一块E1中产生的电角度六阶电磁激振力设为Force_E1，将第二块E2中产生的电角度六阶电磁激振力设为Force_E2。电磁激振力Force_E1和电磁激振力Force_E2的相位是彼此反转的相位，其大小相同。因而，在图10所示的旋转电机1中，定子2的变形得到抑制。
图11是表示比较例的旋转电机1的转子3中产生的电磁激振力的图。在图11中，主体部41的壁厚在主体部41的轴向上的主体部41的一端部至另一端部之间变化。换言之，主体部41的一部分包括薄壁部。因电磁激振力Force_E1和电磁激振力Force_E2而导致的定子2的变形变大。其结果是，旋转电机1的振动增大。
另外，在图11中，凸缘部在主体部41的轴向上配置于主体部41的仅一端部。因而，主体部41的轴向上的主体部41的另一端部未固定于外壳103。在这种情况下，因电磁激振力Force_E1和电磁激振力Force_E2而导致的定子2的变形进一步变大。其结果是，旋转电机1的振动进一步增大。特别是，在主体部41的作用有电磁激振力Force_E2的部分处未设置凸缘部，且在主体部41的作用有电磁激振力Force_E2的部分处包括薄壁部。因而，因电磁激振力Force_E2而导致的定子2的变形进一步变大。其结果是，旋转电机1的振动进一步增大。图12和图13是对因图11的电磁激振力而导致的定子2的变形进行说明的图。图11的电磁激振力Force_E1和电磁激振力Force_E2的每一个并非恒定的力，而是相位彼此反转且发生变动的力。因而，定子2的变形是使图12和图13所示的实线的形状和虚线的形状交替反复的变形。
图14是表示本发明实施方式1的旋转电机的转子3中产生的电磁激振力的图。第一块A1中产生的电角度六阶电磁激振力和第三块A3中产生的电角度六阶电磁激振力的相位彼此相同，且大小彼此相同。第二块A2中产生的电角度六阶电磁激振力的大小是第一块A1和第三块A3的每一个中产生的电角度六阶电磁激振力的大小的两倍。第二块A2中产生的电角度六阶电磁激振力的相位相对于第一块A1和第三块A3每一个中产生的电角度六阶电磁激振力的相位偏移180度。因而，转子3中产生的某一瞬间的电磁激振力如图14所示。
图15和图16是对因图14的电磁激振力而导致的定子2的变形进行说明的图。图14的电磁激振力Force_A1、电磁激振力Force_A2和电磁激振力Force_A3的每一个并非恒定的力，而是变动的力。此外，电磁激振力Force_A1和电磁激振力Force_A2的每一个的相位彼此反转，电磁激振力Force_A2和电磁激振力Force_A3的每一个的相位彼此反转。因而，定子2的变形是使图15和图16所示的实线的形状和虚线的形状交替反复的变形。
如图11至图16所示，实施方式1的旋转电机1中的变形的固有频率大于比较例的旋转电机中的变形的固有频率，与比较例的旋转电机相比，实施方式1的旋转电机更不易变形。通过使固有频率变大，使与旋转电机1的转速相对应的电磁激振力的频率与固有频率之差变大，从而能降低旋转电机中产生的振动和噪音。此外，因不易变形，从而即使是相同的电磁激振力的大小，也使得定子2的变形量变小。其结果是，能降低旋转电机中产生的振动和噪音。因而，在实施方式1的旋转电机中，与比较例的旋转电机相比，能降低旋转电机中产生的振动和噪音。如上所述，通过实施方式1的旋转电机的结构，从而能使定子2的变形的模量变化，能降低旋转电机中产生的振动和噪音。
特别地，在配置于发动机101与传动装置之间的旋转电机1中，定子铁芯21的外径为200mm～400mm。在大径的旋转电机1中，存在下述技术问题：与小径的旋转电机1相比，相对于模量零阶变形的固有值较小，在听觉上，由电角度六阶且模量零阶的电磁激振力会产生旋转电机1的噪音。在这样的旋转电机1中，实施方式1的旋转电机1的结构在低噪音化上发挥特别大的效果。
如以上说明的那样，根据本发明实施方式1的旋转电机1，多个块33包括扭斜角增大块对和扭斜角减小块对。由此，能降低定子2中产生的电磁激振力。其结果是，能降低旋转电机1中产生的振动和噪音。
此外，多个块33的数量为三，三个块33包括一个扭斜角增大块对和一个扭斜角减小块对。由电磁激振力而导致的定子2的变形为使相位在扭斜角增大块对和扭斜角减小块对的每一个中反转的形状依次反复的变形。由此，即使是相同的电磁激振力的大小，也能减小定子2的变形量。其结果是，能降低旋转电机中产生的振动和噪音。
此外，转轴5与发动机101的曲柄轴设置在同一轴线上，框架4悬臂固定于外壳103，上述外壳103设置在发动机101与传动装置102之间。通过降低定子2中产生的电磁激振力，从而能减少定子2中产生的电磁激振力传递至发动机101。
实施方式2
图17是对本发明实施方式2的旋转电机的转子进行说明的图。在实施方式2中，转子3沿轴向分割为五个块33。以从轴向上的转子3的一端部朝向另一端部的顺序，将五个块33设为第一块B1、第二块B2、第三块B3、第四块B4和第五块B5。在图17中，表示周向上的五个块33各自的偏移角度。
将轴向上的第一块B1的长度设为LB1。将轴向上的第二块B2的长度设为LB2。将轴向上的第三块B3的长度设为LB3。将轴向上的第四块B4的长度设为LB4。将轴向上的第五块B5的长度设为LB5。在本例中，LB1＝LB2＝LB4＝LB5，LB3＝2×LB1。
第一块A1和第二块A2在周向上彼此偏移地配置。第二块B2和第三块B3在周向上彼此偏移地配置。第三块B3和第四块B4在周向上彼此偏移地配置。第四块B4和第五块B5在周向上彼此偏移地配置。
具体而言，第二块B2相对于第一块B1朝周向上的第一方向偏移地配置，第三块B3相对于第二块B2朝周向上的第一方向偏移地配置。此外，第四块B4相对于第三块B3朝周向上的第二方向偏移地配置，第五块B5相对于第四块B4朝周向上的第二方向偏移地配置。
第一块B1和第二块B2是扭斜角增大块对，第二块B2和第三块B3是扭斜角增大块对。第三块B3和第四块B4是扭斜角减小块对，第四块B4和第五块B5是扭斜角减小块对。五个块33包括两个扭斜角增大块对和两个扭斜角减小块对。
将周向上的、第一块B1相对于块33的基准位置的偏移角度设为θB1。将周向上的、第二块B2相对于块33的基准位置的偏移角度设为θB2。将周向上的、第三块B3相对于块33的基准位置的偏移角度设为θB3。将周向上的、第四块B4相对于块33的基准位置的偏移角度设为θB4。将周向上的、第五块B5相对于块33的基准位置的偏移角度设为θB5。
在实施方式2中，第一块B1的位置和第五块B5的位置成为块33的基准位置。因而，θB1＝θB5＝0度。第二块B2和第四块B4在周向上从块33的基准位置偏移20度。因而，θB2＝θB4＝20度。第三块B3在周向上从块33的基准位置偏移40度。因而，θB3＝40度。在此，偏移角度θB1、偏移角度θB2、偏移角度θB3、偏移角度θB4和偏移角度θB5是电角度。另外，在本例中，θB1＝θB5＝0度，但并不局限于此，偏移角度θB1和偏移角度θB5也可以是其它角度。在这种情况下，偏移角度θB2和偏移角度θB4也相对于偏移角度θB1和偏移角度θB5偏移20度，偏移角度θB3也相对于偏移角度θB1和偏移角度θB5偏移40度。
图18是表示图17的各块33中产生的电角度六阶电磁激振力的图。转子3中产生的电角度六阶电磁激振力是电角度60度周期的电磁激振力。因而，彼此偏移了电角度20度的第一块B1和第二块B2的每一个中产生的电角度六阶电磁激振力的相位差为120度。同样地，偏移了电角度20度的第四块B4和第五块B5的每一个中产生的电角度六阶电磁激振力的相位差为120度。
彼此偏移了电角度40度的第一块B1和第三块B3的每一个中产生的电角度六阶电磁激振力的相位差为240度。同样地，彼此偏移了电角度40度的第三块B3和第五块B5的每一个中产生的电角度六阶电磁激振力的相位差为240度。
各块33中产生的电角度六阶电磁激振力的大小与相对于各块33的轴向的长度成比例。在图18中，使用向量来表示第一块B1、第二块B2、第三块B3、第四块B4和第五块B5的每一个中产生的电角度六阶电磁激振力的角度和大小。
第一块B1中产生的电角度六阶电磁激振力、第二块B2中产生的电角度六阶电磁激振力、第三块B3中产生的电角度六阶电磁激振力、第四块B4中产生的电角度六阶电磁激振力和第五块B5中产生的电角度六阶电磁激振力的每一个的大小彼此相同。第三块B3中产生的电角度六阶电磁激振力的大小是第一块B1中产生的电角度六阶电磁激振力的大小的两倍。
第一块B1中产生的电角度六阶电磁激振力和第五块B5中产生的电角度六阶电磁激振力的相位彼此相同。第二块B2中产生的电角度六阶电磁激振力和第四块B4中产生的电角度六阶电磁激振力的相位彼此相同。第一块B1中产生的电角度六阶电磁激振力的相位相对于第二块B2中产生的电角度六阶电磁激振力的相位偏移120度。第一块B1中产生的电角度六阶电磁激振力的相位相对于第三块B3中产生的电角度六阶电磁激振力的相位偏移240度。如图18所示，表示第一块B1、第二块B2、第三块B3、第四块B4和第五块B5的每一个中产生的电角度六阶电磁激振力的向量之和为零向量。因而，第一块B1、第二块B2、第三块B3、第四块B4和第五块B5的每一个中产生的电角度六阶电磁激振力彼此抵消。其结果是，能使电角度六阶电磁激振力减小。
如图17所示，在相对于中心面O位于轴向上一侧的转子3的部分处，表示产生的电角度六阶电磁激振力的向量之和为零向量。此外，在相对于中心面O位于轴向上另一侧的转子3的部分处，表示产生的电角度六阶电磁激振力的向量之和为零向量。
即，在相对于中心面O位于轴向上一侧的转子3的部分与相对于中心面O位于轴向上另一侧的转子3的部分之间，每一个中产生的电角度六阶电磁激振力一致。其结果是，旋转电机1的振动进一步得到抑制。
如以上说明的那样，根据本发明实施方式2的旋转电机1，多个块33的数量为五，五个块33包括两个扭斜角增大块对和两个扭斜角减小块对。由此，能降低旋转电机1中产生的噪音。
另外，在实施方式2中，对第三块B3由一个块构成的转子铁芯31进行了说明。然而，也可以是第三块B3由两个块33构成的转子铁芯31。在这种情况下，构成第三块B3的两个块33各自的偏移角度为θB3。在这种情况下，构成转子铁芯31的所有块33的每一个的轴向上的长度也可以彼此相同。由此，能实现制造转子铁芯31的制造设备的简化，此外，能实现构成转子铁芯31的部件的通用化。其结果是，能降低转子铁芯31的制造成本。
实施方式3
图19是对本发明实施方式3的旋转电机的转子进行说明的图。在实施方式3中，转子3在轴向上被分割为四个块33。以从轴向上的转子3的一端部朝向另一端部的顺序，将四个块33设为第一块C1、第二块C2、第三块C3和第四块C4。在图19中，表示周向上的四个块33各自的偏移角度。
将轴向上的第一块C1的长度设为LC1。将轴向上的第二块C2的长度设为LC2。将轴向上的第三块C3的长度设为LC3。将轴向上的第四块C4的长度设为LC4。在本例中，LC1＝LC2＝LC3＝LC4。
第一块C1和第二块C2在周向上彼此偏移地配置。第二块C2和第三块C3在周向上彼此偏移地配置。第三块C3和第四块C4在周向上彼此偏移地配置。
具体而言，第二块C2相对于第一块C1朝周向上的第一方向偏移地配置。第三块C3相对于第二块C2朝周向上的第二方向偏移地配置。第四块C4相对于第三块C3朝周向上的第一方向偏移地配置。
第一块C1和第二块C2是扭斜角增大块对，第二块C2和第三块C3是扭斜角减小块对，第三块C3和第四块C4是扭斜角增大块对。四个块33包括两个扭斜角增大块对和一个扭斜角减小块对。另外，多个块33只要随着从轴向上的转子3的一端部朝向另一端部包括多个扭斜角增大块对和扭斜角减小块对中的至少一个即可。
将周向上的、第一块C1相对于块33的基准位置的偏移角度设为θC1。将周向上的、第二块C2相对于块33的基准位置的偏移角度设为θC2。将周向上的、第三块C3相对于块33的基准位置的偏移角度设为θC3。将周向上的、第四块C4相对于块33的基准位置的偏移角度设为θC4。
在实施方式3中，第一块C1的位置和第三块C3的位置成为块33的基准位置。因此，θC1＝θC3＝0度。第二块C2和第四块C4在周向上从块33的基准位置偏移30度。因而，θC2＝θC4＝30度。在此，偏移角度θC1、偏移角度θC2、偏移角度θC3和偏移角度θC4是电角度。另外，在本例中，θC1＝θC3＝0度，但并不局限于此，偏移角度θC1和偏移角度θC3也可以是其它角度。在这种情况下，偏移角度θC2和偏移角度θC4也相对于偏移角度θC1和偏移角度θC3偏移30度。
图20是表示图19的各块33中产生的电角度六阶电磁激振力的图。转子3中产生的电角度六阶电磁激振力是电角度60度周期的电磁激振力。因而，彼此偏移了电角度30度的第一块C1和第二块C2的每一个中产生的电角度六阶电磁激振力的相位差为180度。同样地，偏移了电角度30度的第三块C3和第四块C4的每一个中产生的电角度六阶电磁激振力的相位差为180度。
各块33中产生的电角度六阶电磁激振力的大小与相对于各块33的轴向的长度成比例。在图20中，使用向量来表示第一块C1、第二块C2、第三块C3和第四块C4的每一个中产生的电角度六阶电磁激振力的角度和大小。
第一块C1中产生的电角度六阶电磁激振力、第二块C2中产生的电角度六阶电磁激振力、第三块C3中产生的电角度六阶电磁激振力和第四块C4中产生的电角度六阶电磁激振力各自的大小彼此相同。
第一块C1中产生的电角度六阶电磁激振力和第三块C3中产生的电角度六阶电磁激振力的相位彼此相同。第二块C2中产生的电角度六阶电磁激振力和第四块C4中产生的电角度六阶电磁激振力的相位彼此相同。第一块C1中产生的电角度六阶电磁激振力的相位相对于第二块C2中产生的电角度六阶电磁激振力的相位偏移180度。如图20所示，表示第一块C1、第二块C2、第三块C3和第四块C4的每一个中产生的电角度六阶电磁激振力的向量之和为零向量。因而，第一块C1、第二块C2、第三块C3和第四块C4的每一个中产生的电角度六阶电磁激振力彼此抵消。其结果是，使得电角度六阶电磁激振力减小。
如图19所示，在相对于中心面O位于轴向上一侧的转子3的部分处，表示产生的电角度六阶电磁激振力的向量之和为零向量。此外，在相对于中心面O位于轴向上另一侧的转子3的部分处，表示产生的电角度六阶电磁激振力的向量之和为零向量。
即，在相对于中心面O位于轴向上一侧的转子3的部分与相对于中心面O位于轴向上另一侧的转子3的部分之间，每一个中产生的电角度六阶电磁激振力一致。其结果是，旋转电机1的振动进一步得到抑制。其它结构与实施方式1及实施方式2的结构相同。
如以上说明的那样，根据本发明实施方式3的旋转电机1，多个块33的数量为四，四个块33包括两个扭斜角增大块对和一个扭斜角减小块对。由此，能降低旋转电机1中产生的噪音。
实施方式4
图21是对本发明实施方式4的旋转电机的转子进行说明的图。在实施方式4中，转子3在轴向上被分割为n个块33。以从轴向上的转子3的一端部朝向另一端部的顺序，将n个块33设为第一块D1至第n块Dn。在图21中，表示周向上的n个块33各自的偏移角度。
将轴向上的第一块D1至第n块Dn各自的长度设为LD1至LDn。长度LD1至LDn的每一个彼此相同。在第一块D1至第n块Dn的块33中，彼此相邻的块33彼此在周向上偏移地配置。
将第一块D1至第n块Dn的每一个相对于周向上的块33的基准位置的偏移角度设为θ1至θn。偏移角度θ1至θn是电角度。将1至n的自然数设为k。第k块Dk是在轴向上从多个块33中的一端部开始位于第k个的块33。第k块Dk中产生的电角度六阶电磁激振力的向量Fk由如下所示的复数的式(1)表示。在此，j为虚数单位。
【数学式1】
Fk＝Lkej6θk (1)
在上述式(1)中，考虑了各块33的相位和轴向上的各块33的长度。
第一块D1至第n块Dn中产生的电角度六阶电磁激振力的向量之和Ftotal由下述式(2)表示。
【数学式2】
为了使上述式(2)无量纲化(日文：無次元化)，以多个块33的数量和轴向的长度规格化的向量之和Fnormal成为由下述式(3)表示的复向量。
【数学式3】
另外，Lc是轴向上的转子3的长度，其是长度L1至长度Ln之和。通过以使向量之和Fnormal的大小为零的方式构成转子3，从而使转子3中产生的电角度六阶电磁激振力抵消。其结果是，能使电角度六阶电磁激振力减小。
图22是表示图21的各块33中产生的电角度六阶电磁激振力的图。在第一块D1至第n块Dn相对于块33的基准位置的偏移角度彼此相同的情况下，换言之，在偏移角度θ1至偏移角度θn的每一个为0的情况下，向量之和Fnormal的值为1。若向量之和Fnormal的值为0.5以下，则转子3中产生的电角度六阶的电磁激振力为一半左右。向量之和Fnormal的值更为理想的为0.1以下。
如图21所示，在相对于中心面O位于轴向上一侧的转子3的部分处，表示产生的电角度六阶电磁激振力的向量之和为零向量。此外，在相对于中心面O位于轴向上另一侧的转子3的部分处，表示产生的电角度六阶电磁激振力的向量之和为零向量。
即，在相对于中心面O位于轴向上一侧的转子3的部分与相对于中心面O位于轴向上另一侧的转子3的部分之间，每一个中产生的电角度六阶电磁激振力一致。其结果是，旋转电机1的振动进一步得到抑制。其它结构与实施方式1、实施方式2及实施方式3的结构相同。
如以上说明的那样，根据本发明实施方式4的旋转电机，由上述式(3)表示的向量之和Fnormal的值为0.5以下。由此，能降低旋转电机中产生的振动和噪音。
另外，在实施方式4中，第一块D1至第k块Dk的每一个相对于块33的基准位置的偏移角度单调增大，第k块Dk至第n块Dn的每一个相对于块33的基准位置的偏移角度单调减小。然而，第一块D1至第n块Dn相对于块33的基准位置的偏移角度也可以多次反复进行单调增大和单调减小的每一个。

Claims (14)

1.一种旋转电机，包括：
定子；
转子，所述转子与所述定子相对地设置；以及
框架，所述框架对所述定子进行保持，
所述转子具有：
转子铁芯；以及
多个永磁体，多个所述永磁体设置于所述转子铁芯，并沿所述转子的周向排列，
所述转子在所述转子的轴向被分割为多个块，
多个所述块包括：
扭斜角增大块对，所述扭斜角增大块对是随着从所述转子的轴向上的所述转子的一端部朝向另一端部而彼此相邻且朝所述转子的周向上的第一方向彼此偏移的一对所述块；以及
扭斜角减小块对，所述扭斜角减小块对是随着从所述转子的轴向上的所述转子的一端部朝向另一端部而彼此相邻且朝所述转子的周向上的、与所述第一方向相反的方向即第二方向彼此偏移的一对所述块，
所述框架具有：
主体部，所述主体部形成为圆筒形状，并对所述定子进行保持；以及
凸缘部，所述凸缘部在所述主体部的轴向上设置于所述主体部的端部，并在所述主体部的径向上从所述主体部朝外侧突出，
所述主体部的壁厚在所述主体部的轴向上的所述主体部的一端部至另一端部之间变化,
所述扭斜角增大块对朝所述第一方向偏移的偏移角度与所述扭斜角减小块对朝所述第二方向偏移的偏移角度相等，
多个所述块的数量为三，
三个所述块随着从所述转子的轴向上的所述转子的一端部朝向另一端部逐个地包括一个扭斜角增大块对和一个扭斜角减小块对来作为所述扭斜角增大块对和所述扭斜角减小块对，
三个所述块包括沿轴向排列的第一块、第二块和第三块，
满足LA1＝LA3，LA2＝2×LA1，其中，LA1是所述轴向上的所述第一块的长度，LA2是所述轴向上的所述第二块的长度，LA3是所述轴向上的所述第三块的长度，
并且，满足θA1＝θA3且θA2从θA1和θA3偏移30度，其中，θA1是所述周向上的、所述第一块相对于多个所述块的基准位置的偏移角度，θA2是所述周向上的、所述第二块相对于多个所述块的基准位置的偏移角度，θA3是所述周向上的、所述第三块相对于多个所述块的基准位置的偏移角度，
其中，所述第一块中产生的电角度六阶电磁激振力和所述第二块中产生的电角度六阶电磁激振力具有180度的相位差，所述第二块中产生的电角度六阶电磁激振力和所述第三块中产生的电角度六阶电磁激振力具有180度的相位差，以使所述第一块、所述第二块和所述第三块的叠加效应为等于零电磁激振力的总电角度六阶电磁激振力。
2.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，
在将所述转子的极数设为N、将所述定子的切槽数设为M的情况下，满足N:M＝2:3，
在将所述转子的轴向上的所述转子的长度设为Lc、将多个所述块的数量设为n、将从所述转子的轴向上的多个所述块中的一端部开始位于第k个处的所述块即第k块中的、在所述转子的轴向上的长度设为Lk、将所述转子的周向上的、所述第k块相对于所述块的基准位置的偏移角度设为θk、将j设为虚数单位的情况下，
由以下数学式表示的复向量的大小为0.5以下，
[数学式]
3.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，
多个所述块随着从所述转子的轴向上的所述转子的一端部朝向另一端部包括多个所述扭斜角增大块对和所述扭斜角减小块对中的至少一个。
4.如权利要求1至3中任一项所述的旋转电机，其特征在于，
所述转子的轴向上的多个所述块各自的长度彼此相同。
5.如权利要求2所述的旋转电机，其特征在于，
n＝3，
满足L1＝L3、L2＝2×L1、θ1＜θ2、θ2＞θ3。
6.如权利要求1至3和权利要求5中任一项所述的旋转电机，其特征在于，
所述凸缘部在所述主体部的轴向上设置于所述主体部的仅一端部，并且固定于安装对象构件，
所述定子嵌合于所述主体部。
7.如权利要求4所述的旋转电机，其特征在于，
所述凸缘部在所述主体部的轴向上设置于所述主体部的仅一端部，并且固定于安装对象构件，
所述定子嵌合于所述主体部。
8.如权利要求1至3、权利要求5和权利要求7中任一项所述的旋转电机，其特征在于，
所述旋转电机还包括对所述转子进行支承的转轴，
所述转轴与发动机的曲柄轴配置在同一轴线上，
所述框架悬臂固定于外壳，所述外壳设置在所述发动机与传动装置之间。
9.如权利要求4所述的旋转电机，其特征在于，
所述旋转电机还包括对所述转子进行支承的转轴，
所述转轴与发动机的曲柄轴配置在同一轴线上，
所述框架悬臂固定于外壳，所述外壳设置在所述发动机与传动装置之间。
10.如权利要求6所述的旋转电机，其特征在于，
所述旋转电机还包括对所述转子进行支承的转轴，
所述转轴与发动机的曲柄轴配置在同一轴线上，
所述框架悬臂固定于外壳，所述外壳设置在所述发动机与传动装置之间。
11.如权利要求8所述的旋转电机，其特征在于，
所述转轴直接连接于所述曲柄轴。
12.如权利要求9或10所述的旋转电机，其特征在于，
所述转轴直接连接于所述曲柄轴。
13.如权利要求8所述的旋转电机，其特征在于，
所述转轴经由设置于所述曲柄轴的动力传递装置连接于所述曲柄轴。
14.如权利要求9或10所述的旋转电机，其特征在于，
所述转轴经由设置于所述曲柄轴的动力传递装置连接于所述曲柄轴。
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