[发明专利]无刷电机

说明书

无刷电机(11)的无负荷时的齿(22)的径向中央部(X)或前端部(Y)的磁通密度的最大值为1T以上，转子(13)的磁铁(33)具有扭斜角θ的扭斜构造。在设磁铁(33)的极数为2P、槽数为T时，扭斜角θ由θ(电角度)＝P×(360°/2P与T的最小公倍数)表示，设定为θ＝30°～60°的范围。磁铁(33)的表面磁通密度分布为含有奇数倍的高次谐波中的、与磁铁(33)的表面磁通密度分布同相位的高次谐波的正弦波波形。

技术领域

本发明涉及电动机，特别涉及具备扭斜(skew)构造的无刷电机。

背景技术

为了提高无刷电机的静音性，需要减小转矩波动、齿槽效应，使电机顺滑地旋转。因此，在无刷电机中，作为减小齿槽效应、转矩波动的手段，以往，广泛使用了使转子磁极等相对于轴向倾斜的扭斜构造。在扭斜构造中，最佳的扭斜角能够根据磁极数与槽数的最小公倍数导出。

即，将360°除以磁极数与槽数的最小公倍数而得到的值为最佳的扭斜角(下式)。

最佳扭斜角度(电角度)＝P×(360°/2P与T的最小公倍数)

·极数(2P)

·槽数(T)

例如，在磁极数为4极、槽数为6的情况下，最小公倍数是12。然后，360°除以最小公倍数的12得到30°。因此，在磁极数为4极、槽数为6的情况下，最佳的扭斜角为60°(电角度)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005－20930号公报

专利文献2：日本特开2016－100979号公报

专利文献3：日本特愿2008－172983号

发明内容

发明要解决的课题

但是，在无刷电机中，由于沿着轴向的磁通分布的变化，齿槽转矩也会产生基于部位的差异。通常，齿槽转矩具有轴向中央部小、在端部大的倾向。齿中央部或前端部的磁通密度越大，该倾向越明显。因此，在不通电时上述部分的磁通密度最大超过1T这样的电机的情况下，存在如下的问题：由于沿着轴向的齿槽转矩的差异，即使将扭斜角设定为最佳角度，齿槽转矩也不达到最小。在该情况下，将扭斜设定为最佳扭斜角以上，从而能够使齿槽效应最小。但是，在该设定的情况下，扭斜角变大，因此由扭斜导致的磁通的降低也会变大。结果，为了确保所期望的输出，不得不增大电机体格，存在电机大型化这样的问题。

用于解决课题的手段

本发明的无刷电机具有：具备形成有多个齿的定子铁芯和卷绕于上述齿并收纳于形成在邻接的上述齿之间的槽中的绕组的定子；以及配置在上述定子的径向内侧并具备磁铁的转子，其中，上述磁铁具有其磁极的转换位置沿着轴向在旋转方向上偏移的扭斜构造，该无刷电机的无负荷时的上述齿的径向中央部或前端部的磁通密度的最大值为1T以上，上述磁铁的表面磁通密度分布具有含有奇数倍的高次谐波的正弦波波形。

在本发明中，使转子磁铁为扭斜构造，并且使磁铁的表面磁通密度分布为含有奇数倍的高次谐波的正弦波波形。由此，可实现齿的径向中央部或前端部的磁通密度的最大值为1T以上的无刷电机中的齿槽转矩的减小。

在上述无刷电机中，在设该磁铁的极数为2P、上述槽的槽数为T时，上述磁铁的扭斜角θ由θ(电角度)＝P×(360°/2P与T的最小公倍数)表示，此时，也可以将上述扭斜角θ设定为电角度30°～60°的范围。由此，扭斜角设定为比理论上的最佳扭斜角小，可抑制由扭斜导致的磁通降低。在该情况下，作为扭斜角θ，可以采用40°～60°，优选地可以采用40°～50°左右，更优选地也可以为50°附近。