[发明专利]旋转电机

说明书

技术领域

本公开一般地涉及一种转子和一种具有转子的旋转电机。

背景技术

一般而言，稀土磁体常用于电动机和发电机中，这是因为稀土磁体允许电动机和发电机在尺寸上更加紧凑。然而，稀土磁体的供应由于受限制的可得性和偏斜的供应位置而不是可持续的。因此，理想的是减小电动机和发电机中的稀土磁体的量。

例如，专利文献1(即，日本特开2010-252530号公报)公开了一种感应极(consequent-pole)型转子，在该转子中，每隔一个极内定位有永磁体。亦即，当第一突极和第二突极沿周向方向交替布置时，永磁体仅被定位在第一突极中。在这种感应极型转子中，第二突极被“感应地”磁化以具有被埋置在相邻突极中的永磁体的内面侧极，这导致N极和S极在转子表面上的交替布置。结果，永磁体的数目减少了一半，由此同时降低了成本和采购风险。

然而，感应极型转子可能遭受归因于永磁体之间的互作用的齿槽(cogging)扭矩。结果，齿槽扭矩可能在低速处产生扭矩输出波动并且降低电动机效率。

齿槽扭矩的量值依赖于电动机部件的尺度。更具体地，电动机的定子和转子之间的间隙中的磁通分布仅由具有高频变化的主要分量来控制和确定，该主要分量也可以被称为具有与定子上的齿的数目相同的数目的空间阶分量，如果具有低频的齿槽扭矩的其它和/或伴随分量充分减小的话。因此，基本上通过齿槽扭矩的高频变化来被控制的分别离开永磁极并着落在软磁材料极上的磁通的分布具有较小的变化幅度，由此导致归因于吸引转子的吸引力的较小变化的齿槽扭矩的较小量值。

由磁通的偏斜分布生成的齿槽扭矩的量值与磁通的空间阶(即，与磁通在时间上的变化的频率)关联。亦即，特定主题空间阶的变化的频率越小，该主题空间阶中的齿槽扭矩的分量的幅度就越大。因此，理想地，磁通的主要分量被最大化以便减小/去除磁通的其它较低阶分量。

例如，当定子的齿数是12时，齿槽扭矩的主要分量具有12阶，并且当齿数是48时，齿槽扭矩的主要分量具有48阶。在这种情况下，齿槽扭矩优选地被设计成包括尽可能少的其它较低阶分量。这因为当激发能量恒定时振动幅度对于较高频率而言变得较小而发生。

发明内容

本公开的一个目的是提供一种减小旋转电机的齿槽扭矩的转子。

在本公开的一方面中，本公开的旋转电机包括旋转轴、固定在旋转轴上的转子轴套、从转子轴套径向向外延伸的多个软磁材料极、从转子轴套径向向外延伸并且与该多个软磁材料极分隔开周向间隙的多个磁极、以及被埋置在该多个磁极中的每一个中的永磁体。轭具有圆柱形状以便连接沿着轭的内周缘定位的多个齿。该多个齿从轭的内周缘朝着转子径向向内延伸。绕组被设置在被定义为两个齿之间的空间的槽口中，使得d0被定义为永磁体的以毫米为单位的径向厚度与软磁材料极的数目的乘积，w0被定义为每个软磁材料极的以毫米为单位的周向宽度与软磁材料极的数目的乘积，并且360≤(w0²/d0)≤400，G被定义为每个磁极与每个软磁材料极之间的间隙在转子的周向边缘上的周向宽度，B被定义为每个齿的内端沿着该内端的内周向边缘的周向宽度，并且G<B，并且w1被定义为每个齿在每个齿的腿部的最窄区域处的周向宽度，并且d0/p≥2w1。

在本公开的另一方面中，本公开的用于如上所述的旋转电机的转子包括所述转子轴套、所述多个磁极和所述永磁体。

当永磁体沿径向方向是厚的时，磁动势增大，从而导致为转子侧提供的有效磁通的量较大，如果对于磁加载机假设相同的磁阻的话。另一方面，较大量的磁通返回到软磁材料极，由此改善了软磁材料极与定子之间的间隙内的沿周向方向的磁通分布的扩展。因此，当软磁材料极的周向宽度不适当时，磁通密度可能易于沿着周向方向在各极中转向，这可能生成源自于与主要分量不同的分量的齿槽扭矩的较低阶分量。

相反，当上述关系在永磁体沿径向方向的径向厚度与软磁材料极的周向宽度之间建立时，定子与转子之间的间隙中的磁通分量被控制成在与主要分量不同的空间阶中具有很小的量值。因此，电动机的齿槽扭矩的量值减小。

附图说明

本公开的其它目的、特征和优点将从参照附图提出的如下详细描述中变得更明显，其中：

图1是本公开的第一实施例中的电动机的竖直横截面图；

图2是沿着线II-II的图1的横截面图；

图3是沿着与电动机的旋转轴垂直的平面的图2中的转子的横截面图；

图4是由箭头IV指示的部分处的图2的放大图；

图5是由箭头V指示的部分处的图2的放大图；