TW200847608A - Motor - Google Patents

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200847608 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於在轉子鐵心内部埋設複數個永久磁鐵之電 動機，特別是關於適用於要求靜音化之用途之電動機。 【先前技術】 先前，雖曾有關於電動機靜音化之檢討 於因力矩不均等之轉子位置所造成之轉動方向—吸== 化’以達成靜音化之技術較多。 例如專利文獻1、專利文獻2、#利文獻3皆以降低力矩 不均為目的。 專利文獻1係如圖i所示，藉由將埋設於轉子鐵心内部之 2層永久磁鐵之圓肖方㈣象位置代入特定數學式之關 係，而可降低力矩不均，實現低振動、低噪音之電動機 者。 但，由於專利文獻1係將注意力集中於力矩不均，故因 力矩不均之週期其數學式會有所不同，特別是集中卷等之 情形時，會有圖…之值變大，無法將配置於轉子外周 側之永久磁鐵變大之缺點。 此外，由於每一極之開放角度的不同，轉動力中會產生 不平衡X，因感應電壓波形亦變成非對稱形狀，故應該 會有因其他原因之噪音增加或對位置檢測之精密度的影響 等種種弊害。 θ 專利文獻2係如圖2所示，藉由使各極之磁極開放角度產 生變化，而降低力矩不均者。 133680.doc 200847608 但’由於磁極之開放角度不同，因此轉動力會產生不平 衡’又’因感應電壓波形亦變成非對稱形狀，故應該會有 因其他原因之噪音增加或對位置檢測之精密度的影響等種 種之弊害。 專利文獻3係如圖3所示，其永久磁鐵埋設用沖孔之形狀 為相同’而令設置成接觸永久磁鐵之端面之長孔部形狀產 生變化者。此係施加疑似非對稱，以降低力矩不均之效果 為目的者。 但’於軸方向積層不同轉子鐵心會使模具複雜化，另 外’由於在軸方向會產生力量故亦會有引發推力振動之可 月b性。此外’亦無法漠視存在有磁極之開放角度非常狹窄 之極所造成之弊害。例如，可能會有因磁通量密度集中造 成戴損的礼加，或著磁之際充分之磁通量無法到達永久磁 鐵之端部等問題。 另外這些技術係皆專注於力矩不均者，但運轉電動機 之h形時，特別是在大負荷量之時，將力矩不均壓抑在某 種值以下’則其影響較小，但感應電壓之高諧波分量之影 曰^憂大。且特別是使用如稀土類元素類磁鐵般之磁力強 的水久磁鐵時，會大大的承受到感應電壓波形之高諧波之 影響。 办專利文獻4係為解決上述課題中磁極之開放角度非常狹 、之極存在的課題者。具體而言，如圖4所示，將被設置 成接觸永久磁鐵之端面之長洞部於圓周方向分割，並設置 輔助補強筋」。專利文獻4係以防止轉子變形為目的者。 133680.doc 200847608 但，由於「輔助補強筋」 助補強筋」之位置的不同， 情形。 亦會有磁通量流動，故因「輔 有時亦反而會有使聲音增大之

專利文獻1一特開平10-201147號公報 專利文獻2 —特開平1 1-98731號公報 專利文獻3〜特開2〇〇0-69695號公報 專利文獻4 —特開200244888號公報 發明所欲解決之課題 如上述’持續確保充分之磁通量’另外，使其不會產生 =不平衡振動所造成之劈音或因推力所造成之嗓音的弊 告，並無法說對於降低力矩不均一定會成功。另外，其並 非騎感應電壓之特定諧波，例如5切波或者7次讀波之 對策者，特別是大負荷量電動機之情形時，並非是可充分 地減低音量之構造者。 【發明内容】 本發明係馨於上述之問題點而為者，其目的係提供一種 電動機，以持續確保充分之磁通量，降低磁通量密度分布 波形（感應電壓波形）之特定因次，例如5次或者7次，並 且，提供使其不會產生不需要之徑向力及推力。 申請專利範圍1之電動機，其係在轉子鐵心内部埋設複 數個永久磁鐵而成，且各永久磁鐵之圓周方向端部，或於 各永久磁鐵m向端料續或接近之非磁性層，會在 極間附近延伸至轉子表面附近，並且，各永久磁鐵之圓周 方向端部’或於各永久磁鐵之圓周方向端部連續或接近之 133680.doc 200847608 非磁性層之靠近極中心處，於轉子表面附近設置第2非磁 性層’各永久磁鐵之圓周方向端部，或於各永久磁鐵之圓 周方向端部連續或接近之非磁性層及第2非磁性層，係配 置成應抵銷感應電壓之η次諧波（n為3及3以上之奇數）者。 申睛專利範圍第2項之電動機，其中η次諧波係除了 3的 倍數以外的3及3以上之奇數次數之諧波者。 申凊專利範圍第3項之電動機，其中η次諧波係除了 3的 倍數以外的13及13以上之奇數次數之諧波者。 申請專利範圍第4項之電動機，其中η次諧波係5次諧波 或7次譜波者。 申請專利範圍第5項之電動機，其中使各永久磁鐵之圓 周方向端部，或於各永久磁鐵之圓周方向端部連續或接近 之非磁性層’與第2非磁性層彼此獨立，並使轉子鐵心介 於其間者。 申請專利範圍第6項之電動機，其中各永久磁鐵之圓周 ( 方向端部，或於各永久磁鐵之圓周方向端部連續或接近之 非磁性層之接近轉子表面部份之靠近極中心之端部，與極 間所成之角度0 1，以及，第2非磁性層之接近轉子表面部 份之靠近極中心之端部，與極間所成之角度0 2，於設定 Ρη為極對數時， 〇<0 1<180/(5 · Ρη) 且 18〇/(5 · Ρη)$ 0 2$ 180x2/(5 · Ρη) 或 〇<0 1<180/(7 · ρη) 又 18〇/(7 · Ρη)$ 0 2$ 180x2/(7 · Ρη)。 133680.doc 200847608 申請專利範圍第7項之電動機’其中角度以及0 2為滿 足下列（i)、（ii)式之任一者： (i) 0<θ1<180/(5·Ρ/7)且 02 = 180/(5·/^) (ii) 0<6>1< 180/(7 ·7^)且 02 = 180/(7 · Α)。 申請專利範圍第8項之電動機’其中各永久磁鐵之圓周 方向端部，或於各永久磁鐵之圓周方向端部連續或接近之 非磁性層之接近轉子表面部份之靠近極中心之端部，與極 間之角度0 5，及第2非磁性層之接近轉子表面部份之靠近 極中心之端部’與極間之角度Θ 6，於設定以為極對數 時， 0<θ 5<180/(5 · Ρη) 且 180/(5 · Pn)$ (9 6$ 180x2/(5 · Ρη)， 此外，在被夾於各永久磁鐵之圓周方向端部，或於各永 久磁鐵之圓周方向端部連續或接近之非磁性層及第2非磁 性層，與轉子表面間之轉子鐵心部寬幅上，具有回折點， 各個回折點與極間所成之角度0 7、0 8，於設定Ρη為極對 數時， 0<θ 7<180/(7 · Ρη) 且 180/(7 · Ρη) $ 0 8 $ 180x2/(7 · Ρη)，且角度 0 5、0 6、0 7、0 8之關係為 0 7< 0 5< 0 8< 0 6。 申請專利範圍第9項之電動機，係角度0 5、角度0 7、 角度0 6及角度08為滿足下式者： 0 < ^5 < 180/(5·^) 且 06 = 180/(5·/^) 133680.doc 200847608 且 〇 <Θ7< 180/(7.7½) 且 08 = 180/(7 ·乃?）。 申請專利範圍第10項之電動機，其中前述各永久磁鐵 者’係在半徑方向被分割成複數層而成者。 申請專利範圍第11項之電動機，其中前述各永久磁鐵 者’係在半徑方向被分割成2層，在轉子内周側之永久磁 鐵之周圍方向端部，或於永久磁鐵之周圍方向端部連續或 接近之非磁性層之接近轉子表面部份之靠近極中心之端 部，與極間所成之角度03，及在轉子外周側之永久磁鐵 之周圍方向端部，或於永久磁鐵之周圍方向端部連續或接 近之非磁性層之接近轉子表面部份之靠近極中心之端部， 與極間所成之角度0 4，於設定pn成為極對數時， 〇<6> 3<180/(5 · Pn) 且 180/(5 · Pn)S 0 4$ 180x2/(5 · pn) 或 0< θ 3<180/(7 · Pn) 且 180/(7 · Pn)S 0 4$ 180x2/(7 · pn)。 申請專利範圍第12項之電動機，係角度及角度04為 滿足下列（i)、（ii)式之任一者： (i) 0<<93<180/(5·Ρ/7)且（94 = ΐ80/(5·Ρπ) (ii) 0<Θ3< 180/(7./V2)且糾=180/(7./¾)。 申請專利範圍第u項之電動機，其中前述各永久磁鐵係 在半徑方向被分割成2層，在轉子内周側之永久磁鐵之接 近轉子表面部份之靠近極中心之端部，與極間所成之角度 Θ9，及在轉子外周側之永久磁鐵之接近轉子表面部份2 133680.doc 200847608 靠近極中心之端部，與極間所成之角度01〇，於設定pn為 極對數時， 〇<θ 9<180/(5 · Ρη) 且 180/(5 · Ρη)$ 0 1〇$ 180x2/(5 · ρη) 此外’在被夾於轉子内周側之永久磁鐵之圓周方向端 邻’或於永久磁鐵之圓周方向端部連續或接近之非磁性層 及在轉子外周側之永久磁鐵之圓周方向端部，或於永久磁 鐵之圓周方向端部連續或接近之非磁性層，與轉子表面間 之轉子鐵心部寬幅上具有回折點，各個回折點與極間所成 之角度0 11、0 12，於設定Ρη為極對數時， 〇<θ 11<180/(7 · Ρη) 且 180/(7 · Ρη)$ 6» 12$ 180x2/(7 · ρη)，並且，角度 0 9、0 1〇、Θ 11、0 12之關係為 6» 11<0 9<0 12<0 10。 申請專利範圍第14項之電動機，係角度09、角度0 U、角度010及角度012為滿足下式者： 〇 < 09 < 180/(5 且 010 = 180/(5 ·〜） 且 〇< 011 <180/(7./^) 且 012 = 180/(7 ·〜）。 另外，於本說明書中，「極」係當作表示配置成略等間 隔、等角度之Ν極或S極之用語而使用，「磁極」則是當作 表示在極之中，永久磁鐵之磁通量主要流出範圍之用語而 使用。 作用 133680.doc -12- 200847608 由於申請專利範圍第1項之電動機，其係在轉子鐵心内 部埋設複數個永久磁鐵而成，且各永久磁鐵之圓周方向端 部，或於各永久磁鐵之圓周方向端部連續或接近之非磁性 層’會在極間附近延伸至轉子表面附近，並且，各永久磁 鐵之圓周方向端部，或於各永久磁鐵之圓周方向端部連續 或接近之非磁性層之靠近極中心處，於轉子表面附近設置 第2非磁性層，各永久磁鐵之圓周方向端部，或於各永久 磁鐵之圓周方向端部連續或接近之非磁性層及第2非磁性 層，係配置成應抵銷感應電壓次諧波0為3及3以上之 奇數）者，故可持續確保充分之磁通量，降低磁通量密度 分布波形（感應電壓波形），並且可防止不需要之徑向 力及推力的產生。 由於申請專利範圍第2項之電動機，其中咕譜波係除了 3的倍數以外的3及3以上之奇數次數之諧波者，故可持續 確保充分之磁通量，降低除了磁通量密度分布波形(感應 電壓波形）之3的倍數以外的3及3以上之奇數次數之諸波， 並且可防止不需要之徑向力及推力的產生。 由於申請專利範圍第3項之電動機，其中n次错波係除了 3的倍數以外的13及13以上之奇數次數之諧波者，故可降 低除了磁通量密度分布波形(感應電壓波形)之3的倍數以外 的1 3及1 3以上之奇數攻I夕▲比、A , 叮數人數之錢，並且防止不需要之徑向 力及推力的產生。 由於申請專利範圍第4項之雷翻德 甘丄 m 、 之電動钱，其中η次諧波係5次 石白波或7次譜波者，故可持續. 、、、 保充刀之磁通量，降低磁 133680.doc 200847608 L里L度刀布波幵）（感應電壓波形）之$次或7次，並且防止 不而要之控向力及推力的產生。 由於申請專利範圍第5項之電動機，其中使各永久磁鐵 之圓周方向端部，或於各永久磁鐵之圓周方向端部連續或 接近之非磁性層，與第2非磁性層彼此獨立，並使轉子鐵 心介於其間者，故除了可提高機械強度外並可達到與申請 專利範圍4之相同作用。 由於申請專利範圍第6項之電動機，其中各永久磁鐵之 圓周方向端部，或於各永久磁鐵之圓周方向端部連續或接 近之非磁性層之接近轉子表面部份之靠近極中心之端部， 與極間所成之角度0 1，以及，第2非磁性層之接近轉子表 面部份之靠近極中心之端部，與極間所成之角度0 2，於 没定Ρ η為極對數時， 〇<0 1<180/(5 · Ρη) 且 180/(5 · Ρη)$ 0 2$ 180x2/(5 · Ρη) 或 〇< 0 1<180/(7 · Ρη) 又 180/(7 · Pn)S 6» 2$ 180x2/(7 · Ρη)，故考慮其對 稱性，可達到與申請專利範圍第4項及申請專利範圍5之相 同作用。 由於申請專利範圍第7項之電動機，係指··角度0 i為〇< 0 1<180/(5 · Pn)，或 〇<0 1<18〇/(7 · Pn)，而角度 0 2 為 180/(5 · Pn)$ 0 2$ 180χ2/(5 · pn)之最小值，或 18〇/(7 ·

Pn)$ 0 2$ 180x2/(7 · pn)之最小值，故除了可達到靜音化 之外，並可達到與申請專利範圍第4項及申請專利範圍第$ 133680.doc -14- 200847608 項之相同作用。 由於申請專利範圍8之電動機，i中 八甲各水久磁鐵之圓周 方向端部’或於各永久磁鐵之圓財向端部連續或接近之 非磁性層之接近轉子表面部份之靠近極中心之端部，盘極 間之角度Θ5’及第2非磁性層之接近轉子表面部份之靠近 極中心之端部，與極間之角度θ6,於設定〜為極對數 時， 〇<θ 5<180/(5 · Ρη)

且 180/(5 · Pn)S 0 6S 180x2/(5 · Ρη) 此外，在被夾於各永久磁鐵之圓周方向端部，或於各永 久磁鐵之圓周方向端部連續或接近之非磁性層及第2非磁 性層，與轉子表面間之轉子鐵心部寬幅上，具有回折點， 各個回折點與極間所成之角度0 7、0 8，於設定ρη為極對 數時， 〇<θ 7<180/(7 · Ρη) 且 180/(7 · Ρη)$ 0 8$ 180x2/(7 · Ρη)，並且，角度 0 5、0 6、Θ 7、Θ 8之關係為 0 7<0 5<0 8<0 6，故考慮 其對稱性，可達到與申請專利範圍第4項及申請專利範圍 第5項之相同作用。 由於申請專利範圍9之電動機，其角度05為〇<0 5<180/(5 · Ρη)，及角度 0 7為 〇<0 7<180/(7 · Ρη)，而角度 Θ 6則為 180/(5 · Ρη)$ 0 6$ 180x2/(5 · Ρη)之最小值，及角 度（9 8為 180/(7 · Ρη)$ 0 8$ 18〇χ2/(7 · ρη)之最小值，故除 可達到靜音化之外，並可達到與申請專利範圍第4項及申 133680.doc •15- 200847608 請專利範圍第5項之相同作用。 由於申請專利範圍第10項之電動機， 鐵者，係在半徑方向被分割成複數層而成者，故、=磁 :;久磁鐵於轉子内周側與轉子外周側複數地分 可達到與中請專利範圍第1項至第4項之任_項之相 申請專利範圍第U項之電動機，其中前述各永久 者’係在半徑方向被分割成2層，在 鐵之周圍方向端部，或於永久磁鐵之二：周側之水久磁 久磁鐵之周^向端部連續或 接近之非磁性層之接近轉子表面部份之#近極中心之: 部，與極間所成之角度仏及在轉子外周側之永久磁鐵而 之周圍方向端部’或於永久磁鐵之周圍方向端部連續或接 近之非磁性層之接近轉子表面部份之靠近極中心之端部， 與極間所成之角度，於設定Pn成為極對數時，° 〇< Θ 3<1 80/(5 · Pn) 且 18〇/(5 · Ρη)$ 0 4$ 180x2/(5 · Pn) 或者 〇< 0 3<180/(7 · Pn) 且 180/(7· Pn)S Θ4$180χ2/(7· Pn)，故考慮其對 稱性，可達到與申請專利範圍第1〇項之相同作用。八 由於申請專利範圍第12項之電動機，其角度θ3為〇<0 3<180/(5 · pn) ’ 或 〇<θ 3<18〇/(7 · Pn)，而角度 0 4則為 180/(5 · Ρη)$ θ 4$18〇χ2/(5 · pn)之最小值或 18〇/(7 . Ρη)$ Θ 4S 180x2/(7 · Pn)之最小值，故除可達到靜音化之 外，並可達到與1 〇之相同作用。 133680.doc -16- 200847608 由於申請專利範圍第13項之電動機，其中前述各永久磁 鐵係在半徑方向被分割成2層，在轉子内周側之永久磁鐵 之接近轉子表面部份之靠近極中心之端部，與極間所成之 角度0 9，及在轉子外周側之永久磁鐵之接近轉子表面部 份之靠近極中心之端部，與極間所成之角度Θ 1〇，於設定 Ρη為極對數時， 〇< θ 9<180/(5 · Ρη) 且 18〇/(5 · Ρη)$ 0 1〇$ 180x2/(5 · Ρη) 此外’在被夾於轉子内周側之永久磁鐵之圓周方向端 部’或於永久磁鐵之圓周方向端部連續或接近之非磁性層 及在轉子外周側之永久磁鐵之圓周方向端部，或於永久磁 鐵之圓周方向端部連續或接近之非磁性層，與轉子表面間 之轉子鐵心部寬幅上具有回折點，各個回折點與極間所成 之角度0 11、0 12，於設定ρη為極對數時， 〇<θ 11<180/(7 · ρη) 且 180/(7 · Pn)$ 12$ 180x2/(7 · Ρη),並且，角度 <9 9、0 10、0 11、0 12之關係為 0 11<0 9<0 12<0 1()， 故考慮其對稱性，可達到與申請專利範圍第丨〇項之相同作 用。 由於申請專利範圍第14項之電動機，其角度0 9為〇<0 9<180/(5 · Ρη)，角度 0 π 為 〇<0 11<18〇/(7 · ρη)，角度 0 10為 180/(5 · Pn)g 0 10$180χ2/(5 · ρη)之最小值，而角度 0 12則為 180/(7 · Ρη)$ θ 12 $ 180x2/(7 · Ρη)之最小值，故 除可達到靜音化之外，並可達到與第丨〇項相同作用。 133680.doc 17 200847608 【實施方式】 以下，參照添附圖式詳細說明本發明之電動機之實施型 另外，於以下之實施型態，說明使感應電壓之5次諧波 及/7次譜波相互抵銷之情形，當然可抵銷這些以外之諸 波。 首先，說明電動機之一般例。 Γ

電動機之轉子表面之圓周方向之磁通量密度分佈，於各 極係為對稱的。另外’若各極略同一形狀，則在極間其磁 通量密度會變成0。 因此，轉子表面之圓周方向之磁通量密度分佈，係以i 極對作為基本波，而成包含其奇數次者。例如，將單純的 矩形波作傅立葉（Fourier)展開後，則如圖5所示，3次、5 次、7次、9次，其奇數次成分會被重疊在基本波。在此， 稱為3次、9次之3n次高諧波加振力（η:1，2，3，4· · ·)係為 同步，在有6極之固定子中會引起稱為6角形共振模式之與 固定子極數同數之共減式。又，高次的錄模式一般: 言，會大大的超出可聽範圍而不易成為噪音。 ，則振幅大容易 斷之性質。因此 將以下2點作為 另外，5次、7次與11次及u次以上相較 產生聲音，又由於頻率低故具有不易被遮 著重於5次諧波及7次諧波。 於討論5次諧波及7次諧波之對策之際， 前提即可。 其極間 1)自轉子表面之磁通量密度波形之對稱性得知 133680.doc •18- 200847608 無論是多少次數必定變成0。 2)對於磁極之開始等，在急速地開始磁通量密度之變化 處’其高次成分能成為零交點（zero cross)。 《第1實施形態》 以下，參照圖式說明關於第1實施形態。 圖6係顯示本發明電動機之第1實施形態之轉子構成之概 略圖。 該轉子1係於轉子鐵心2之内部埋設複數個（於本實施形 態中為4極，即4個）永久磁鐵3。 另外，連續於各永久磁鐵3之圓周方向端部之非磁性層 4，（以下，稱「第丨非磁性層」）則在極間附近延伸至轉子 表面附近。並且，靠近第丨非磁性層4之極中心，且於轉子 表面附近設置第2非磁性層5。在此，非磁性層係貫穿之洞 孔，為空氣層。 第1非磁性層4及第2非磁性層5相互為獨立的，彼此間係 隔著包含轉子鐵心之辅助補強筋2a。 另外，第1非磁性層4的接近轉子表面部份的靠近極中心 之端部與極間所成之角度0 1，及第2非磁性層5的接近轉 子表面部份的靠近極中心之端部與極間所成之角度0 2， 於設Pn為極對數時： 〇<θ 1<180/(5 · Ρη) 且 180/(5 · Ρη)$ Θ 2$ 180x2/(5 · Ρη) 或者 〇< 0 1<180/(7 · Ρη) 又 180/(7 · Pn)S 0 2$ 180x2/(7 · Ρη)。 133680.doc 19 200847608 另外，以上之數學式係對應降低5次諧波或降低7次諧波 者，在進行降低η次諧波0為3及3以上之奇數）之時，可採 用η來取代5、7。關於以下之數學式亦相同。 於此實施形態中，極對數Ρη=2，而在謀求降低5次諧波 之情形時係使用上段之數學式。具體而言，Θ 1=9。、0 2=1 8 °即可。 以下，說明有關降低上述構成之電動機聲音之原理。 例如，因在谋求降低5次諧波的同時其極對數是2，故若 Θ 1=0°、0 2=18°則位相會偏離18〇。彼此相互抵銷。但， 於轉子鐵心内部埋入永久磁鐵之構造中，01=〇。是困難 的。因此，由對稱性只要01<18。即可。另外，於降低7次 諧波之情形，係使用下段之數學式0 1<129。、129。^ 0 2 $ 25.7°即可。此時，為使力矩最大，儘可能地加大θ2， 加大在永久磁鐵之磁通量即可。 圖7係顯示於本實施型態之轉子表面之磁通量密度分 佈，與非磁性層4、5之關係。於非磁性層4、5之某部份 中磁通里畨度會增加或者減少，除此以外之部份其磁通 量密度則大致為H此’其各自接近非磁性層4、5之 轉子表面之部份的自靠近極中心之端部起’磁通量密度之 變化會變得急遽。&，於各自之點處，會來到其高次成分 之零交點。第2非磁性層5之情形時，係相當於自極間起 5/7次諸波U波長分…對稱性而言，其零交點被認為 會來到極間者。第磁性層4之情形，係自極間起Μ次 諧波之半波長’自對稱性而言’其零交點被認為會來到極 133680.doc -20- 200847608 圖8係顯示於Θ2=23。之情形’對於5次諧波 W之特性，_顯示於ΘΜ。之情形’對於°波 次諧波之0 2之特性。 咕及、7 由圖8、圖9可得知，u j Α 于 精由如上式般的決定角度0ι、θ 2’可達到降低5次敎、7次譜波之高成效。

在此，被夾於第！非磁性層4及第2非磁性層5與轉子表面 間的轉子鐵心部（以下，稱「第1電橋2Μ」，「第2電橋 2b2」）之寬幅為一$ ’為防止磁通量之漏茂，較佳為使： 另卜，弟1非磁性層4及第2非磁性層5之@，亦有成為磁 路之轉子鐵心（輔助補強筋）2a，但若無法使永久磁鐵之磁 通量通過輔助補強筋2a則無法得到充分之效果。 在此，永久磁鐵與非磁性層並不是非連接不可，稍微近 距離的接近亦可。 另外，本發明中之固定子如圖1〇所示之分佈卷，或如圖 11所示之集中卷皆彳。特別是由於集中S其5讀波、7次 諧波會特別的變大，故適用於本發明別具效果。 圖12、圖13係顯示圖6之變化例之概略圖。 圖12係於圖6之轉子之之兩側附近存在著轉子鐵心仏之 變化例，若配置第丨、第2非磁性層6、7，使自表面出現之 磁通i之向諧波相互抵鎖，則會有充分之效果。 圖13係永久磁鐵層會存在著到轉子表面附近之變化例， 133680.doc 200847608 配置第2非磁性層8使自表面出現之磁通量之高諧波相互抵 銷則會有相同之效果。但，該情形，需使永久磁鐵端部之 磁鐵磁通ϊ不會出到轉子法線方向外，而永久磁鐵必須具 有磁性黏住。 《第2實施形態》 以下，參照圖式說明關於第2實施形態。 圖14係顯示本發明電動機之第2實施形態之轉子構成之 概略圖。 轉子11係於轉子鐵心12之内部埋設永久磁鐵，而永久磁 鐵（13 ··轉子内周側之永久磁鐵，14:轉子外周側之永久 磁鐵）係於各極在半徑方向被分割成2層。另外，各永久磁 鐵13、14之圓周方向端部13a、14a，係在極間附近延伸至 轉子表面附近。 轉子内周側之永久磁鐵13及轉子外周側之永久磁鐵14之 圓周方向端部13a、14a彼此獨立，彼此間係隔著包含轉子 鐵心之所謂的q軸磁通量通路12a。 藉由q軸磁通量通路12a之存在，因q軸電感^可加大， 故可多利用磁阻力矩，又，無須增加轉子之大小即可增加 永久磁鐵之磁通量。 轉子内周側之永久磁鐵13之圓周方向端部i3a的靠近極 中心之端部與極間所成之角度θ3 ’及轉子外周側之永久 磁鐵之圓周方向端部14a的靠近極中心之端部與極間所 成之角度0 4，於Pn為極對數時： 0<θ 3<180/(5 · Ρη) 133680.doc -22- 200847608 且 1 80/(5 · Pn) S 0 4 $ 1 80χ2/(5 · Pn) 或者 0< 0 3<180/(7 · pn) 又 180/(7 · Pn)$ 0 4$ 180x2/(7 · Pn) o 於該實施形態中，極對數Pn==2，由於是謀求降低5次諧 波者，故使用上段之數學式。具體而言，設定Θ卜9。、Θ 2=18°即可。當然，在求取降低7次諧波之情形時，則使用 下段之數學式即可。 由於降低上述構成之電動機聲音之原理係與第丨實施形 態相同，故省略其說明。 圖1 5係顯示本實施形態之變化例之概略圖。 該變化例係採用平板狀之永久磁鐵，以取代彎曲之永久 磁鐵。 因此，採用該變化例之情形亦可降低音量。 《第3實施形態》 以下，參照圖式說明關於第3實施形態。 圖16係顯示本發明電動機之第3實施形態之轉子構成之 概略圖。 轉子3 1係於轉子鐵心32之内部埋設複數個（於本實施形 態中為4極，即4個）永久磁鐵33。 另外，於各永久磁鐵33之圓周方向端部連續之非磁性層 34，（以下，稱「第1非磁性層」）在極間附近延伸至轉子表 面附近。又，於靠近第1非磁性層34之極中心，且在轉子 表面附近設置第2非磁性層3 5。在此，非磁性層係貫穿之 洞孔，為空氣層。 133680.doc -23- 200847608 並且，設Μ 5為第㈤磁性層34的接近轉子表面部份的 靠近極中心之端部與極間所成之角度，設定0 6為第2非磁 性層3 5的接近轉子表面部❾的靠近極中心之端部與極間所 成之角度。 第1非磁性層34及第2非磁性層35彼此獨立，彼此間係隔 著包含轉子鐵心之輔助補強筋32a。 此外，被夾於第1非磁性層34及第2非磁性層35與轉子表 面間的轉子鐵心部（以下，稱「第i電橋32b 1」「第2電橋 32b2」）之寬幅，具有回折點36a、36b，各自之回折點 36a、3 6b與極間所成之角度07、及前述角度05、0 6，於Pn為極對數時： 〇<θ 5<180/(5 · Ρη) 且 180/(5 · Ρη)$ Θ 6$ 180x2/(5 · Ρη) 且 〇<0 7<180/(7 · Ρη) 且 180/(7 · Pn)$ 0 8S 180x2/(7 · Ρη) 又 Θ 7<0 5<0 8<0 6 ° 另外，於此實施形態中，極對數Ρη為2，並設定0 6=18。、0 8=12.9。、0 5 = 9。、0 7 = 6.4。。 在此，回折點36a、36b係第1電橋32bl及第2電橋32b2之 寬幅為一定之範圍32bll、32b21，與漸漸變寬之範圍 32bl2、32b22之交點，而於此點，轉子表面之磁通量密度 分佈之變化會變得急峻。 圖17係顯示於此實施形態之轉子表面之磁通量密度分佈。 從圖17及第1實施形態之說明可明瞭，藉由回折點36a、 133680.doc -24- 200847608 3 6b，7次谐波會被抵銷，而藉由接近轉子表面之部份的靠 近極中心之端部，及藉由第2非磁性層35的接近轉子表面 之部份的靠近極中心之端部之5次諧波會被抵銷。 圖18係顯示出無第2非磁性層35之情形，及與該實施形 態之情形之感應電壓波形的比較，表丨係顯示出高諧波成 分之振幅的比較。另外，於圖19顯示出作為壓縮機用電動 機而運轉時之噪音高諧波成分。 感應電壓 對於基本波之比例 無非磁性層 有非磁性層 5次諧波 8.24 0.01 7次諧波 2.68 0.03 另外，非磁性層34、35之形狀係不限於此實施型態之形 狀者，例如，如圖20所示，電橋37bl、37b2之寬幅分成小 寬幅部37bll、37b21，與大寬幅部37bl2、37b22，而將小 寬幅部37bll、37b21與大寬幅部37bl2、37b22之變化點視 為回折點38a、38b即可。 《第4實施形態》 以下，參照圖式說明關於第4實施形態。 圖21係顯示本發明電動機之第4實施形態之轉子構成之 概略圖。 轉子41係於轉子鐵心42之内部埋設永久磁鐵，而永久磁 鐵（43:轉子内周側之永久磁鐵，44:轉子外周側之永久磁 鐵）係於各極在半徑方向被分割成2層。另外，各永久磁鐵 133680.doc •25· 200847608 43、44之圓周方向端部仏、她，則在極間附近延伸至轉 子表面附近。 轉子内則狀永久磁鐵似許外肖叙永久磁鐵料之 圓周方向端部43a、44a彼此獨立，彼此間係隔著包含轉子 鐵心即所謂q軸磁通量通路42a。 藉由q軸磁通量通路42a之存在，因q軸電感^可加大， 故可多利用磁阻力矩’ X，無須增加轉子之大小即可使永 久磁鐵之磁通量增加。 ‘ 另外，轉子内周側之永久磁鐵43之圓周方向端部43&， 會在極間附近延伸至轉子表面附近，而轉子外周側之永久 磁鐵44之圓周方向端部4物亦會在極間附近延伸至轉子表 面附近。在此，於永久磁鐵43、44之圓周方向端部43旺、 44a亦可有空氣層等。並設定θ 9為轉子内周側之永久磁鐵 43之圓周方向端部43a之極中心側之端部與極間所成之角 度，設定0 1 0為轉子外周側之永久磁鐵44之圓周方向端部 44a與極間所成之角度。 此外，被夾於轉子内周側之永久磁鐵43之圓周方向端部 43a及轉子外周側之永久磁鐵44之圓周方向端部4牝與轉子 表面間的轉子鐵心部（以下，稱「第i電橋42Μ」「第2電橋 42b2」）之寬幅，係具有回折點46a、46b，各自之回折點 46a、46b與極間所成之角度0U、012及前述角度09、 0 10於Pn為極對數時： 0< θ 9<180/(5 · Pn) 且 18〇/(5 · Ρη)$ 0 1〇$ 180x2/(5 · Pn) 133680.doc -26- 200847608 且 〇< θ 11 < 1 80/(7 · Pn) 且 ^0/(7 · Ρη)$ 0 12$ 18〇X2/(7 · Ρ1ι) 又 θ 11<θ 9<0 12<0 l〇 〇 另外，於此實^形怨中，極對數為2，並設定0 10=18。、Θ 12=12,9。、6» 9=9。、θ 11==6 4。。 有關本實施形態之降低嗓音之作肖，係肖第3實施形態 相同，故省略其說明。 發明之效果

睛求項1之發明，係具有持續確保充分之磁通量，降低 磁通里岔度分布波形（感應電壓波形）之3及3以上之奇數次 數之咕波’並且發揮可防止不需要之徑向力及推力的產生 之特有效果。 請求項2之發明，係可降低3的倍數以外的3及3以上之奇 數1數之諧波’並且具有與請求们相同之效果。 *請求項3之發明，係可降低3的倍數以外的13及13以上之 可數二數m並且具有與請求項1相同之效果。 請求項4之發明，係降低5次或者7次之諸波，並且呈有 與請求項2相同之效果。 請求項5之發明，係除了可提高機械強度外，並且具有 每清求項4相同之效果。 心/員6之發明，考慮對稱性，係具有與請求項4或請求 項5相同之效果。 ，並且具有 鱼：求項7之發明，係除了可達到靜音化之外 /、清求項4或請求項5相同之效果。 133680.doc •27- 200847608 請求項8之發明，考慮對稱性 項5相同之效果。 ’、，、有，、明求項4或請求 明求項9之發明，4 與請求•或請求項二=靜音化之外，並且具有 請求項10之發明，即 子外_ > &將水久磁鐵於轉子内周側及轉 求項數個之情形時，亦具有與請求们至請 求員4中任一項相同之效果。

:、之I明’考慮對稱性，係具有與請求項_同 之效果。 請求項12之發明，係除了可達到靜音化之外，並且具有 與睛求項10相同之效果。 請求項13之發明，考慮對稱性，係具有與請求項10相同 之效果。 口月求項14之發明，係除了可達到靜音化之外，並且具有 與請求項10相同之效果。 【圖式簡單說明】 圖1係顯示先前之電動機之一例子之概略圖。 圖2係顯示先前之電動機之其它例之概略圖。 圖3係顯示先前之電動機之另外之其它例之概略圖。 圖4係顯不先前之電動機之另外之其它例之概略圖。 圖5係顯示轉子表面之圓周方向之磁通量密度分佈圖。 圖6係顯示本發明電動機之第丨實施型態之轉子之概略 圖7係顯示轉子表面之磁通量密度分佈與非磁性層之關 133680.doc -28- 200847608 係圖式。 圖8係顯示對於θ2=23。之時之5次諧波、7次諧波之^ ι 特性之圖式。 圖9係顯示對於θ 1=6»之時之5次諧波、7次諧波之㈣寺 性之圖式。 圖10係顯示分布卷之固定子之概略圖。 圖11係顯示集中卷之固定子之概略圖。 圖12係顯示第丨實施形態之轉子之變化例之概略圖。 圖13係顯示第1實施形態之轉子之其他變化例之概略 圖。 圖14係顯示本發明電動機之第2實施形態之轉子之概略 圖。 圖1 5係顯示第2實施形態之轉子之變化例之概略圖。 圖16係顯示本發明電動機之第3實施形態之轉子之概略 圖。 圖17係顯示轉子表面之磁通量密度分佈圖式。 圖1 8係顯示無第2非磁性層時，與第3實施形態之感應電 壓波形的比較圖式。 圖19係顯示作為壓縮機用電動機運轉時之噪音之高譜波 成分之圖式。 圖2 0係顯示第3實施形態之轉子之變化例之概略圖。 圖21係顯示本發明電動機之第4實施形態之轉子之概略 圖。 【主要元件符號說明】 133680.doc -29- 200847608 1 、 11 、 31 、 41 轉子 2 、 12 > 32 、 42 轉子鐵心 3 、 13 、 14 、 33 、 43 、 44 永久磁鐵 4、34 第1非磁性層 5 ^ 35 第2非磁性層 2a λ 32a 輔助補強筋 2bl 、 32bl 、 42 bl 第1電橋 2b2 、 32b2 、 42b2 第2電橋 12a、42a q軸磁通量通路 13a、 14a 、 43a 、 44a 圓周方向端部 36a、36b、38a、38b、46a、46b 變極點 32bll 、 32b21 、 32bl2 、 32b22 範圍 37bl 、 37b2 電橋 37bll > 37b21 幅小部 37bl2 、 37b22 幅大部 133680.doc -30-

Claims (1)

1. 200847608 、申請專利範圍： -種電動機，其係在轉子鐵心(2、12、32、42)内部埋設 複數個永久磁鐵（3、13、14、33、43、44)而成，且前述 各水久磁鐵(3、13、14、33、43、44)之圓周方向端部會 在極間附近延伸至轉子表面附近為止，並且，前述圓周 方向端部之靠近極中心處’於轉子表面附近設置非磁性 層（5 35)，別述圓周方向端部與前述非磁性層相對於極

   中心對稱配置’前述圓周方向端部及前述非磁性層（5、 35)係配置成應抵銷感應電壓之〇次諧波為3及3以上之 奇數）者。 2·如請求項！之電動機，其中前述以譜波係除了 3的倍數 以外的3及3以上之奇數次數之諧波者。 3·如請求項2之電動機，其中前述η次諧波係除了 3的倍數 以外的1 3及13以上之奇數次數之諧波者。 4.如請求項2之電動機，其中前述η次諧波係5次諧波或了次 諧波者。 5·如請求項4之電動機，其中使前述圓周方向端部與前述 非磁性層（5、3 5)彼此獨立，並使前述轉子鐵心、32叻 介於其間者。 6·如請求項4或5之電動機，其中前述圓周方向端部之接近 轉子表面部份之靠近極中心之端部，與極間所成之角度 0 1，以及，4述非磁性層（5)之接近轉子表面部份之靠 近極中心之端部，與極間所成之角度θ2，於設定以為 極對數時， 133680.doc 200847608 0<θ l<180/(5 · Ρη) 且 180/(5 · Pn)S 0 2$ 180x2/(5 · ρη) 或 〇< 0 1<180/(7 · Ρη) 且 180/(7 · Pn)S 0 2$ 180x2/(7 · ρη)。 如吻求項6之電動機，其中前述角度01及02為滿足下 列（i)、（ii)式之任一者： (i)〇<0 1<18O/(5.PnU02：=18〇/(5.pn) C

   (ϋ)〇<0 1<180/(7· Pn)J. 0 2 = 180/(7 . Pn) 〇 8.如請求項4或5之電動機，其中前述圓周方向端部之接近 轉子表—面部份之靠近極中心之端冑，與極間之… 5，及前述非磁性層（35)之接近轉子表面部份之靠近極中 〜之端部’與極間之角度θ 6，於設S Pn為極對數時， 〇<θ 5<180/(5 · Ρη) 且 180/(5· ρη)$ θ6$ΐ80χ2/(5· ρη); 此外纟被夾於珂述圓周方向端部及前述非磁性層 (35)’與轉子表面間之前述轉子鐵心部寬幅上，具有回 折點，各個回折點與極間所成之前述角度Θ7、Θ8’於 設定Ρη為極對數時， 7<180/(7 · ρη) 8〇/(7 Ρη)“ 18〇χ2/(7 · Ρη)，且前述角 又 Θ 6 0 7、θ 8之關係為 0 7<05<0 8<0 6。 9·如請求項8之電動機，苴中 _ -中別述角度0 5、前述角度θ 1述角度06及前述角度Θ8為滿足下式者： ^<θ 5<180/(5 · Ρη) 133680.doc 200847608 且 0 6=180/(5 · pn) 且 〇< 0 7<180/(7 · Pn) 且 θ 8 = 180/(7 · pn)。 求項1至4中任—項之電動機，其中前述各永久磁鐵 (;、14、43、4句係在半徑方向被分割成複數層而成 者0 η.如請求項Η)之電動機，其中前述各永久磁鐵（13、⑷伟 在半徑方向被分割成2層’在轉子内周側之前述永久磁 鐵（13)之周圍方向端部之接近轉子表面部份之靠近極中 2之端部’與極間所成之角度Θ3,及在轉子外周側之 前述永久賴（14)之關方㈣部之接近轉子表面部份 之靠近極中心之端部，與極間所成之角度以，於設定 Ρη成為極對數時， 〇<θ 3<180/(5 · ρη) 且 180/(5 · Pn)S 0 4$ 180x2/(5 · Ρη) 或 0< θ 3<18〇/(7 · Ρη) 且 180/(7 · Ρη)^ 6» 4$ 180x2/(7 · Ρη)。 12.請求項11之電動機，其中前述角度0 3及前述角度$斗為 滿足下列（i)、（ii)式之任一者·· (i) 0<^3<180/(5 . Pn)i 0 4=180/(5· Ρη) (ii) 〇<0 3<180/(7 · ρη)且 θ 4=180/(7 · Ρη)。 13·如請求項1〇之電動機，其中前述各永久磁鐵（43、44)係 在半徑方向被分割成2層，在轉子内周側之前述永久磁 鐵（43)之接近轉子表面部份之靠近極中心之端部，與極 133680.doc 200847608 間所成之角度0 9，及在轉子外周側之前述永久磁鐵（44) 之接近轉子表面部份之靠近極中心之端部，與極間所成 之角度0 10，於設定pn為極對數時， 〇<θ 9<180/(5 · Ρη) 且 180/(5 · Ρη)$ 0 10$ 180χ2/(5 · ρη) 此外’在被夾於轉子内周側之前述永久磁鐵（43)之前 述圓周方向端部，及在轉子外周側之前述永久磁鐵（44) 之韵述圓周方向端部，與轉子表面間之前述轉子鐵心部 寬幅上具有回折點，各個回折點與極間所成之角度$ 11、0 12，於設定Ρη為極對數時， 0<θ 11<180/(7 · Ρη) 且 180/(7 · Pn)S 0 12^180x2/(7 · Ρη)，並且，前述 角度 09、010、011、012之關係為 0ιι<09<012< 0 10。 14·如請求項13之電動機，其中前述角度09、前述角度0 11、前述角度(9 10及前述角度(9 12為滿足下式者： 0<θ 9<180/(5 · Ρη) 且 Θ 10=180/(5 · Ρη) 且 0<θ 11<180/(7 · Ρη) 且 0 12=180/(7 · Ρη)。 133680.doc