[发明专利]电动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于供工业、家用电器和车辆用的各种类型的无刷电机的电动机，并且特别涉及一种适于驱动车辆用压缩机以及用作车辆用伺服电机的电动机。

背景技术

近年来，使用永磁体作为磁极的电动机由于磁性能的增强而趋于遭受齿槽转矩(cogging torque)。

在这方面，已实施磁极形状设计技术以降低齿槽转矩。然而，这种技术引发了涉及高精度冲压技术和产生大量刮痕的问题。

专利文献JP-A-2011-050216公开了一种通过使用转子的磁极相对于定子的齿的特定布置来降低齿槽转矩和转矩波动的技术。根据这种技术，一个磁极由布置为V形的两个永磁体组成。形成一个磁极的两个永磁体布置在由面对磁极的中心的齿的左方和右方的各自第二齿的中心线限定的范围内。

然而，JP-A-2011-050216中公开的这种技术的主要目的是降低转矩波动并且由此仅发挥了较低的降低齿槽转矩的效果。另外，该技术仅适用于一个磁极由两个永磁体(V形布置)组成的电机类型。

发明内容

鉴于以上所提出的情况作出本发明，并且本发明的目的是不仅在具有布置为V形的永磁体的电动机内最小化齿槽转矩，而且在使用永磁体作为磁极的任何电动机内最小化齿槽转矩。

为了实现上述目的，作为本发明的第一方面，提供了一种电动机，包括：转子，转子具有由永磁体组成的磁极；和定子，定子包括定子铁芯，定子铁芯布置成在转子和定子之间具有空气间隙，定子形成为具有径向方向和周向方向，定子铁芯具有背轭、从背轭径向延伸并且在周向方向上等间距排列的齿、以及槽，每个槽在齿中的两个之间形成并且在周向方向上等间距排列，定子绕组穿过槽卷绕。齿中的每一个包括径向延伸的柱部，每一个磁极的齿数k被设定为k＝m·n-(n-j)，其中m表示定子绕组的相数，n表示每一极和每一相的齿数，n是正数，j表示0≤j＜n的数。当数k是奇数并且穿过磁极中的每一个的中心线与齿中的一个在周向方向上的周向宽度的中心一致时，磁极具有最接近定子并且在转子的旋转方向上定位在中心线前方的第一拐角，齿包括最接近第一拐角并且被限定为第一齿的齿，磁极具有最接近定子并且在旋转方向上定位在中心线后方的第二拐角，齿包括最接近第二拐角并且被限定为第二齿的齿。第一拐角被设定为位于穿过第一齿的周向宽度的中心的中心线与穿过第一齿的柱部在旋转方向上的前边缘的第一线之间。第二拐角被设定为位于穿过第二齿的周向宽度的中心的中心线与穿过第二齿的柱部在旋转方向上的后边缘的第二线之间。

由此，当转子在没有电力供应到定子绕组的状态下旋转时，交链通量随着转子的旋转而在旋转前方区域内增加，而交链通量随着转子的旋转而在旋转后方区域内减少。换句话说，当转子在没有电力供应的状态下通过外力以恒定速度旋转时，在转矩的随时间变化方面，旋转前方区域和旋转后方区域之间在相位上是偏移的。因此，当旋转前方区域内产生的转矩被最大化时，旋转后方区域内产生的转矩被最小化。由此，合成转矩——即，旋转前方区域内产生的转矩和旋转后方区域内产生的转矩的合成——被降低，以由此降低齿槽转矩。

根据本发明的电动机的第二方面，齿数k是偶数。另外，确保了第一拐角定位在穿过第一齿的关于宽度方向的中心的中心线和从第一齿的柱部的旋转前方纵向边缘延长的端线之间。同样，确保了第二拐角定位在穿过第二齿的关于宽度方向的中心的中心线和从第二齿的柱部的旋转后方纵向边缘延长的端线之间。当转子和定子的位置关系使得磁极的中心线与预定的齿之间的空间关于宽度方向的中心重合时，建立拐角的这种定位。

同样根据第二方面，获得了类似于第一方面的优点的优点。

根据本发明的电动机的第三方面，转子通过在轴向方向上同轴堆叠两个转子体而构造，两个转子体具有各自的磁极。两个转子体堆叠为使得一个转子体的磁极与另一个转子体的磁极在周向方向上是位置偏移的。换句话说，阶梯偏斜施加于转子。

另外，转子体中的一个转子体的每个磁极的第一拐角和第二拐角满足与根据第一方面的转子的每个磁极的定位条件类似的定位条件。

由此，具有这种阶梯偏斜的转子同样实现了与根据第一方面的转子的优点类似的优点。

根据本发明的电动机的第四方面，转子通过在轴向方向上同轴堆叠两个转子体而构造，两个转子体具有各自的磁极。两个转子体堆叠为使得一个转子体的磁极与另一个转子体的磁极在周向方向上是位置偏移的。换句话说，阶梯偏斜施加于转子。

另外，转子体中的一个转子体的每个磁极的第一拐角和第二拐角满足与根据第二方面的转子的每个磁极的定位条件类似的定位条件。