專利名稱：永磁體內置型旋轉電機的極弧率決定方法
技術領域：
本發(fā)明，涉及一種永磁體內置型旋轉電機的極弧率決定方法及永磁體內置型旋轉電機。
背景技術：
一般公知有由產生移動磁場的電樞和與移動磁場相互作用產生電磁力的永磁體構成的勵磁構成的永磁體旋轉電機。然而，在這種使用永磁體的電機中，在無負載時產生含有脈動(cogging torque(齒槽轉矩))的轉矩及推力。這種齒槽轉矩，妨礙平滑的旋轉或往返運動，是震動或速度變化的原因。在現(xiàn)有技術中，作為減少齒槽轉矩的方法，提案的有在定子(stator)和轉子(roter)中形成傾斜的溝槽(以下，稱作斜槽(skew))，或使用扇形內面的圓弧中心與外面的圓弧中心不同的永磁體(以下，稱作偏心形永磁體)。然而，若形成斜槽，就可能降低力矩或降低電機的生產性。另外使用偏心永磁體，就不能提高磁通密度，難以實現(xiàn)高轉矩密度化。
因此，在轉子鐵心內埋設永磁體以形成永磁體磁極部的永磁體內置型旋轉電機中，如特開平11-299199號公報(專利文獻1)的提案，設分別連接永磁體磁極部位于轉子鐵心表面一側的圓周方向兩角部、和轉子的中心的線段的角度(永磁體角度)為θ、槽距為τs、永磁體磁極部的個數(shù)為P時，設定為θ≈n×τs+16/P(n為自然數(shù))。
專利文獻1特開平11-299199號公報。
然而，現(xiàn)有的設定中，雖然能將永磁體產生的轉矩(magnet torque(磁轉矩))維持得較高，但由于沿與永磁體的轉子鐵心的直徑方向正交的方向的寬度尺寸變大，增加了永磁鐵的使用量從而提高了材料費用。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就在于，提供一種不但能夠減小齒槽轉矩，而且不降低轉矩，并能夠減少永磁體的使用量的永磁體內置型旋轉電機的極弧率的決定方法及永磁體內置型旋轉電機。
本發(fā)明所要改良的對象，即永磁體內置型旋轉電機，具備定子和轉子，該定子具有定子鐵心和2相以上的勵磁繞組；該轉子相對定子旋轉。定子鐵心，具有沿圓周方向等間隔配置的N(N為2以上的自然數(shù))個槽即N個磁極部。2相以上的勵磁繞組，繞裝于N個磁極部。轉子具有轉子鐵心和P個永磁體磁極部。P個永磁體磁極部，在轉子鐵心內沿著圓周方向空以等間隔形成，P個永磁體磁極部的各永磁體磁極部以在所述轉子鐵心內埋設永磁體形成。并且，P/N＞43/45。本發(fā)明中的永磁體內置型旋轉電機極弧率的決定方法，將永磁體磁極部的極弧率Ψp(其中0＜Ψp＜1)，根據(jù)式Ψp＝2mP/N+P/4LCM(P，N)-2n+kP/LCM(P，N)計算來決定。其中LCM(P，N)為P和N的最小公倍數(shù)、m及n為任意的自然數(shù)、k為任意整數(shù)。
另外，當2/3≤P/N≤43/45、且P/N的最簡分數(shù)Po/No的Po為偶數(shù)時，滿足關系Ψp＝2mP/N+P/4LCM(P，N)-2n+P/LCM(P，N)這樣來確定。
另外，當2/3≤P/N43/45、且P/N的最簡分數(shù)Po/No的Po為奇數(shù)時，滿足關系Ψp＝2mP/N+P/4LCM(P，N)-2n這樣來確定。
這里，所謂永磁體磁極部，通過永磁體的存在，在一定的區(qū)域中形成的磁極部。有時，也將2個以上的同極性永磁體空出間隙組合起來構成1個磁極部。例如，當用2個永磁體隔開規(guī)定的間隙進行組合形成1個永磁體磁極部時，永磁體磁極部的數(shù)量P，是永磁體數(shù)量的1/2倍。另外，在埋設的相鄰2個同極性的永磁體之間不設置永磁體而形成顯現(xiàn)不同極性的部分時，永磁體磁極部也包含除永磁體之外沒設置永磁體卻顯現(xiàn)極性的部分。例如，當永磁體磁極部在埋設的2個同極性的永磁體之間形成顯現(xiàn)極性的部分時，永磁體磁極部的數(shù)量P，為永磁體數(shù)量的2倍。這時，優(yōu)選將永磁體的尺寸、與顯現(xiàn)不同磁性的部分的尺寸，設定為相同。
另外所謂極弧率Ψp為，當永磁體磁極部位于轉子鐵心表面的圓周方向兩角部與轉子的中心分別連接的線段的角度(永磁體角度)為θpp、在設將整個圓周角度(360°)除以永磁體的數(shù)量(磁極數(shù))分出的角度2π/P作為θp時，其為θpp/θp的值(參照圖4)。
另外，若永磁體磁極在圓周方向兩端部上具備一對非磁性的磁通壁壘(flux barrier)，假定在從所述轉子鐵心的軸線方向的一側看所述磁通壁壘的截面時有輪廓形狀的多個角部之中，與所述轉子鐵心的表面之間的距離最短的那個角部，與所述轉子鐵心的中心連有線段，將對于所述一對磁通壁壘假定的2根線段間的角度設為θpp(參照圖1(B))。
另外，若在所述轉子鐵心上，形成有沿該轉子鐵心的軸線方向且在所述轉子鐵心的表面上開口的一對槽、其位于所述永磁體磁極部的圓周方向兩端附近時，假定在從所述轉子鐵心的軸線方向的一方向側看所述溝的截面時有輪廓形狀的多個角部之中、位于所述轉子鐵心的表面且與相應的所述永磁體磁極部相鄰的那個角部，與所述轉子鐵心的中心連有線段，將對于所述一對溝假定的2根線段間的角度設為θpp(參照圖3)。
對應轉子的每一旋轉的齒槽轉矩的波數(shù)，一般來說，是永磁體磁極部數(shù)量P和槽數(shù)N的最小公倍數(shù)LCM(P，N)。這是因為，永磁體的磁能變化，發(fā)生最小公倍數(shù)LCM(P，N)次。因此，本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，若能令對應將轉子的每一旋轉的齒槽轉矩的波數(shù)為最小公倍數(shù)LCM(P，N)的2倍，就能降低齒槽轉矩。通常，由于磁能的變極點，存在于每2π/LCM(P，N)的1/2處，因此可進一步令其在每2π/LCM(P，N)的1/4出現(xiàn)。即，可令槽的傾(pitch)角(2π/N)的偶數(shù)倍與齒槽轉矩最小的θpp之差的絕對值、與永磁體的傾角(2π/P)的偶數(shù)倍與2π/LCM(P，N)的1/4倍之差的絕對值相等。將上述公式化后如下所示。
|2m×2π/N-θpp|＝|2n×2π/P-2π/[4×LCM(P，N)]|根據(jù)此式，可如下式求出極弧率Ψp。
Ψp＝θpp/(2π/P)＝{2m×2π/N+2π/[4×LCM(P，N)]-2n×2π/P}/ (2π/P)
＝2mP/N+P/4LCM(P，N)-2n另外，齒槽轉矩波形，每2π/2·LCM(P，N)/(π/P)出現(xiàn)最小值。即，由于每LCM(P，N)出現(xiàn)最小值，因此極弧率Ψp可如下式求取。
Ψp＝2mP/N+P/4LCM(P，N)-2n+kP/LCM(P，N)(LCM(P，N)為P和N的最小公倍數(shù)，m及n為任意自然數(shù)，k為任意整數(shù)，其中0＜Ψp＜1)。
在上述表達式中，m、n、k的值，可任意選擇。但是，由于極弧率Ψp的值的范圍為0＜Ψp＜1，因此若限定極數(shù)、槽數(shù)，可匯集出幾個極弧率0＜Ψp＜1的優(yōu)選值。更確切的極弧率Ψp，可以是用求取所述的Ψp的表達式獲得的有效數(shù)字3位(有效數(shù)字4位以后四舍五入)的數(shù)值的±2.2％的范圍的值。例如，電機容量為15kW的電機中，能將齒槽轉矩降低為約3N·m以下。因此，可以得到能夠降低齒槽轉矩的永磁體內置型旋轉電機。
特別是，本發(fā)明中，通過指定P/N的值，與同極數(shù)、同槽數(shù)的現(xiàn)有技術(特開平11-299199號公報)的電機相比，由于極弧率Ψp較小，因此能減小與永磁體的轉子鐵心的直徑方向正交的方向的尺寸。因此，能降低永磁體的使用量。另外，相鄰的2個永磁體之間，容易形成促進向定子的磁通流的磁通壁壘。再者，本發(fā)明中，雖然能減小與永磁體的轉子鐵心的直徑方向正交的方向的尺寸，但并不會令轉矩明顯下降。以下，對其理由進行說明。
設電機產生的總轉矩為T、設基于永磁體的磁能產生的磁轉矩為Tm、設基于由電感差產生的磁能梯度產生的磁阻轉矩為Tr、設β為電流超前角[°]，則總轉矩T如下式所示。
T＝Tm+Tr＝(P/2){Ψa·Ia·cosβ+0.5·(Lq-Ld)·Ia2·sin2β}[N·m]這里，P為極數(shù)，Ψ a為由永磁體產生的交鏈磁通數(shù)[Wb]，Ia為電樞電流[A]，Lq為q軸(穿過轉子鐵心的中心與相鄰的2個永磁體磁極的之間的軸線)電感[H]、Ld為d軸(穿過轉子鐵心的中心與永磁體磁極部的中心的軸線)電感[H]，且Ld≤Lq。
根據(jù)上式可知，Tm當β＝0時最大，Tr當β＝45°時最大，總轉矩，當β處于0°～45°之間時最大。再者，由于所謂電感，是表示由在電樞繞組中流有電流引起的電樞磁通勢、對電樞磁通產生量的比例常數(shù)，Ld≤Lq的意思是，d軸上電樞磁通較難流動、q軸上電樞磁通較易流動。具有同空氣基本相同的磁導率的永磁體、與相鄰的永磁體間的電磁鋼板之間，有5000倍左右的磁導率差，d軸上電樞磁通難以流動，即可以可知Ld比Lq小。本發(fā)明的電機，通過縮小極弧率Ψp，雖然減小了磁轉矩Tm，但由于增大了磁阻轉矩Tr，因此在獲得最大轉矩的電流超前角β的角度上，能夠獲得與現(xiàn)有技術中基本相同的總轉矩T。
下面對本發(fā)明的電機的極弧率Ψp，不包含于現(xiàn)有技術(特開平11-299199號公報)的極弧率Ψp的范圍中的理由進行說明。永磁體角度θ和極弧率Ψp，有Ψp＝θ/(360/P)的關系。在此式中代入現(xiàn)有技術的θ≈n×τs+16/P及τs＝360/N，得到Ψp＝P/360×n×360/N+P/360×16/P＝n×P/N+16/360[式(1)]。由于極弧率Ψp，處于0＜Ψp＜1的范圍內因此有n×P/N≤1-16/360＝43/45。另外，由于n為自然數(shù)，因此P/N≤43/45。與此對應，本發(fā)明中，由于P/N＞43/45，因此用本發(fā)明方法決定的極弧率Ψp，不包含于現(xiàn)有技術的極弧率Ψp范圍中。
另外，本發(fā)明中，雖然P/N≤43/45，但是，例如當P/N的最簡分數(shù)Po/No為2(偶數(shù))的8極12槽，根據(jù)上式(1)求取極弧率Ψp得到32/45。與此相對，根據(jù)本發(fā)明的表達式Ψp＝2mP/N+P/4LCM(P，N)-2n+kP/LCM(P，N)求取極弧率Ψp，得到5/12。從而，本發(fā)明的電機極弧率Ψp，不包含于現(xiàn)有技術的極弧率Ψp的范圍中。
另外，本發(fā)明中，雖然P/N≤43/45，但是，例如當P/N的最簡分數(shù)Po/No為5(奇數(shù))的10極12槽，根據(jù)上式(1)求取極弧率Ψp得到79/90。與此相對，根據(jù)本發(fā)明的表達式Ψp＝2mP/N+P/4LCM(P，N)-2n+P/LCM(P，N)求取極弧率Ψp，得到1/24、0.375、17/24。從而，用本發(fā)明的方法決定的極弧率Ψp，不包含于現(xiàn)有技術的極弧率Ψp的范圍中。
若如本發(fā)明所述決定永磁體極弧率Ψp，能夠降低齒槽轉矩，且不降低轉矩，從而得到能減少永磁體使用量的永磁體內置型旋轉電機。


圖1(A)為對本發(fā)明的第1實施方式進行說明所使用的永磁體內置型旋轉電機的定子及轉子的平面圖。
圖1(B)為圖1(A)的部分放大圖。
圖2為通過電磁場模擬，求出圖1所示的永磁體內置型旋轉電機的極弧率Ψp、和齒槽轉矩之間的關系的曲線圖。
圖3為對本發(fā)明的第2實施方式進行說明所使用的永磁體內置型旋轉電機的定子及轉子的平面圖。
圖4為對本發(fā)明的第3實施方式進行說明所使用的永磁體內置型旋轉電機的定子及轉子的平面圖。
圖5表示試驗中使用的電機的電流超前角和轉矩的關系圖6為對本發(fā)明的第4實施方式進行說明所使用的永磁體內置型旋轉電機的定子及轉子的平面圖。
圖7為對本發(fā)明的第5實施方式進行說明所使用的永磁體內置型旋轉電機的定子及轉子的平面圖。
圖8為對本發(fā)明的第6實施方式進行說明所使用的永磁體內置型旋轉電機的定子及轉子的平面圖。
圖9為對本發(fā)明的第7實施方式進行說明所使用的永磁體內置型旋轉電機的定子及轉子的平面圖。
圖中1-定子，3-轉子，5-磁軛，6-槽，9-轉子鐵心，11-永磁體，21-磁通壁壘，123-溝。
具體實施例方式
以下，參照附圖對本發(fā)明的最佳實施方式進行說明。圖1(A)表示的是對本發(fā)明的第1實施方式進行說明所使用的永磁體內置型旋轉電機的定子1及轉子3的概略圖；圖1(B)為圖1(A)的部分放大圖。如兩圖所示，定子1，具有筒狀的磁軛5和從磁軛5的內周向中心凸起的12個磁極部7。12個磁極部7，其頂端部分別具有磁極面7a。這樣，定子1，形成為具有在分別相鄰的磁極部7之間沿圓周方向等間隔配置的N個(本例為12個)槽6。各磁極部7上，2相勵磁繞組集中繞制構成繞組部8。再者，為了便于理解，在圖1中將繞組部8用虛線表示。另外，在后文說明的另一個實施方式中，在圖中省略繞組部。
轉子3，具有圓柱狀的轉子鐵心9；和板狀永磁體11，該板狀永磁體11構成在該轉子鐵心9內的表面部附近上、沿圓周方向等間隔埋設的P個(本例為10個)永磁體磁極部。本例中，由1個永磁體，構成1個永磁體磁極部。P個永磁體11帶有磁性，在轉子鐵心9的表面一側上交替表現(xiàn)N極和S極。再者，定子1及轉子鐵心9，分別有多個鋼板層疊形成。這樣，本例的永磁體內置型旋轉電機具有10極12槽的結構。從而，P/N(10/12)，在2/3≤P/N≤43/45范圍之內，P/N的最簡分數(shù)Po/No(5/6)的Po為5(奇數(shù))。永磁體11，具有長方形的截面，永磁體11的磁化方向(箭頭A1)，與永磁體的厚度方向平行。
永磁體11的圓周方向兩端部上，分別形成有由空洞部構的一對磁通壁壘(flux barrier)21。由空氣等非磁性材料構成的此磁通壁壘21，能夠促進磁通向定子的流動。詳細如圖1(B)所示，磁通壁壘21的截面，為從轉子鐵心9的軸線方向的一方側看過去，輪廓形狀為具有5個角部21a～21e的五角形。假設5個角部21a～21e之中、與轉子鐵心9的表面之間的距離最短的那個角部21a，與轉子鐵心9的中心連接有一條線段，將相對一對磁通壁壘21假定的2根線段間的角度設為θpp；將全圓周角度(360°)以永磁體的數(shù)量(極數(shù))分出的角度2π/P設為θp，則本例的永磁體內置型旋轉電機的永磁體11的極弧率Ψp的值為θpp/θp。并且，此極弧率Ψp(其中，0＜Ψp＜1)，滿足Ψp＝2mP/N+P/4LCM(P，N)-2n的關系。LCM(P，N)為P和N的最小公倍數(shù)，m及n為任意的自然數(shù)。
上式中，m，n的值，雖然可以有無數(shù)選擇，但由于極弧率Ψp值的范圍為0＜Ψp＜1，因此10極12槽的情況下，極弧率Ψp的值可歸納為下面這三個值。
(1)(m，n)＝(6，5)→Ψp＝1/24＝0.041(2)(m，n)＝(5，4)→Ψp＝3/8＝0.375(3)(m，n)＝(4，3)→Ψp＝17/24＝0.708圖2為，通過電磁場模擬，求出本例的永磁體內置型旋轉電機(永磁體極數(shù)P＝10，槽數(shù)N＝12)的極弧率Ψp、和齒槽轉矩之間的關系的曲線圖。根據(jù)圖2，若令極弧率Ψp處于，用所述表達式求出的極弧率Ψp的有效數(shù)字3位(有效數(shù)字第4位以后四舍五入)±2.2％的范圍0.708±2.2％(0.692～0.724)中，可以看出齒槽轉矩基本小于0.02N·m。
再者，上述示例，雖然表示了在轉子鐵心內埋設了永磁體的電機中使用磁通壁壘的示例，但也可如圖3所示，形成沿轉子鐵心109的軸線方向的一對溝123于永磁體磁極部(永磁體111)的圓周方向兩端附近、在轉子鐵心109的表面上(第2實施方式)，這時，假定在從轉子鐵心109的軸線方向的一方向側看溝123的截面時有輪廓形狀的多個角部之中、位于定子鐵心109的表面且與相應的永磁體磁極部相鄰的角部，與轉子鐵心109的中心連有線段時，將對于1對溝123假定的2根線段間的角度作為θpp，以求取極弧率Ψp(θpp/θp)。另外，如圖4所示，沒有磁通壁壘及溝的電機(第3實施方式)中，設分別連接位于永磁體磁極部(永磁體211)的轉子鐵心209的表面?zhèn)鹊膱A周方向兩角部、與轉子203的中心得到的線段的角度(永磁體角度)為θpp，以求取極弧率Ψp(θpp/9p)。
圖5表示，在如圖3所示、設有一對溝的10極12槽的電機中，極弧率Ψp為17/24(0.708)的實施例電機、與極弧率Ψp為79/90(0.877)的比較例電機的電流超前角β與轉矩的關系。根據(jù)圖5，當電流超前角β為0°時，雖然實施例電機與比較例電機的轉矩差D1為-5％；但當獲得最大轉矩的電流超前角β為18°～22°時，實施例電機與比較例電機的轉矩差D2變?yōu)?1.4％，可看出兩者轉矩基本相等。這樣，在實施例電機中，由于極弧率Ψp設置得比比較例電機小，因此能減小與永磁體在與轉子鐵心的直徑方向正交的方向的尺寸，雖然磁轉矩降低了，但由于能夠增加磁阻轉矩(reluctance torque)，可以看出結果并沒有降低最大轉矩。再者，本例中，能降低永磁體使用量的體積為5.7％。
圖6表示的是對本發(fā)明的第4實施方式進行說明所使用的永磁體內置型旋轉電機的定子301及轉子303的平面圖。如圖6所示，定子301，具有12個磁極部307。這樣，定子301，形成為具有在分別相鄰的磁極部307之間、沿圓周方向等間隔配置的N個(本例為12個)槽306。
轉子303，具有在定子鐵心309內的表面部附近、沿圓周方向等間隔埋設的P個(本例為16個)板狀的永磁體311。P個永磁體311帶有磁性，在定子鐵心309的表面一側上交替表現(xiàn)為N極和S極。這樣，本例的永磁體內置型旋轉電機具有16極12槽的結構。這樣，P/N(16/12)，處于P/N＞43/45的范圍內。并且，永磁體311的圓周方向兩端部上，分別形成有由空洞部構成的一對磁通壁壘321。
圖7表示的是對本發(fā)明的第5實施方式進行說明所使用的永磁體內置型旋轉電機的定子401及轉子403的平面圖。本例中，設置一對溝423來取代一對磁通壁壘321，除此之外，具有與圖6所示的第4實施方式的永磁體內置型旋轉電機相同的結構。
第4及第5實施方式的永磁體內置型旋轉電機的永磁體的極弧率Ψp(其中0＜Ψp＜1)，滿足Ψp＝2mP/N+P/4LCM(P，N)-2n+kP/LCM(P，N)的關系。其中，LCM(P，N)為P和N的最小公倍數(shù)，m及n為任意的自然數(shù)，k為任意整數(shù)。
上式中，m、n、k的值，雖然有任意種選擇，但為了令極弧率Ψp的值范圍，滿足0＜Ψp＜1，因此16極12槽的情況下，極弧率Ψp的值可歸納為如下這3個值。
(1)(m，n，k)＝(1，1，0)→Ψp＝3/4＝0.75(2)(m，n，k)＝(3，4，1)→Ψp＝5/12＝0.416(3)(m，n，k)＝(3，4，0)→Ψp＝1/12＝0.083圖8表示的是對本發(fā)明的第6實施方式進行說明所使用的永磁體內置型旋轉電機的定子501及轉子503的平面圖。如圖8所示，定子501，具有12個磁極部507。這樣，定子501，形成為具有在分別相鄰的磁極部507之間、沿圓周方向等間隔配置的N個(本例為12個)的槽506。
轉子503，具有在轉子鐵心509內的表面部附近、沿圓周方向等間隔埋設的P個(本例為8個)板狀的永磁體。P個永磁體511帶有磁性，在定子鐵心509的表面一側上交替表現(xiàn)為N極和S極。這樣，本例的永磁體內置型旋轉電機具有8極12槽的結構。這樣，P/N(8/12)，處于2/3≤P/N≤43/45的范圍，且P/N的最簡分數(shù)Po/No(2/3)的Po為2(偶數(shù))。并且，永磁體511的圓周方向兩端部上，分別形成有由空洞部構成的一對磁通壁壘521。
圖9為對本發(fā)明的第7實施方式進行說明所使用的永磁體內置型旋轉電機的定子601及轉子603的平面圖。本例中，設置一對溝623來取代一對磁通壁壘521，除此之外，具有與圖8所示的第6實施方式的永磁體內置型旋轉電機相同的結構。
第6及第7實施方式的永磁體內置型旋轉電機的永磁體的極弧率Ψp(其中0＜Ψp＜1)，滿足Ψp＝2mP/N+P/4LCM(P，N)-2n+P/LCM(P，N)的關系。其中，LCM(P，N)為P和N的最小公倍數(shù)，m及n為任意的自然數(shù)，k為任意整數(shù)。
上式中，m、n雖然有任意種選擇，但為了令極弧率Ψp的值，滿足0＜Ψp＜1，因此8極12槽的情況下，極弧率Ψp的值為下值。
(m，n)＝(3，2)→Ψp＝5/12＝0.41權利要求
1.一種永磁體內置型旋轉電機的極弧率決定方法，所述永磁體內置型旋轉電機，具備定子和轉子，所述定子具有具有沿圓周方向等間隔配置的N個槽及N個磁極部的定子鐵心、和繞裝于所述N個磁極部的2相以上的勵磁繞組，N為大于2的自然數(shù)；所述轉子相對所述定子旋轉，具有轉子鐵心、和P個永磁體磁極部，所述P個永磁體磁極部，在所述轉子鐵心內沿圓周方向空以相等間隔形成；所述P個永磁體磁極部的各永磁體磁極部，在所述轉子鐵心內埋設永磁體構成；且P/N＞43/45，在這樣構成的永磁體內置型旋轉電機中，其極弧率決定方法特征在于將所述極弧率ψp其中0＜ψp＜1，根據(jù)式ψp＝2mP/N+P/4LCM(P，N)-2n+kP/LCM(P，N)計算決定，其中LCM(P，N)為P和N的最小公倍數(shù)、m及n為任意的自然數(shù)、k為任意整數(shù)。
2.一種永磁體內置型旋轉電機的極弧率決定方法，所述永磁體內置型旋轉電機，具備定子和轉子，所述定子具有具有沿圓周方向等間隔配置的N個槽及N個磁極部的定子鐵心、和繞裝于所述N個磁極部的2相以上的勵磁繞組，N為大于2的自然數(shù)；所述轉子相對所述定子旋轉，具有轉子鐵心、和P個永磁體磁極部，所述P個永磁體磁極部，在所述轉子鐵心內沿圓周方向空以相等間隔形成；所述P個永磁體磁極部的各永磁體磁極部，在所述轉子鐵心內埋設永磁體構成；2/3≤P/N≤43/45、且P/N的最簡分數(shù)Po/No的Po為偶數(shù)，在這樣構成的永磁體內置型旋轉電機中，其極弧率決定方法特征在于將所述極弧率ψp其中0＜ψp＜1，根據(jù)式ψp＝2mP/N+P/4LCM(P，N)-2n+P/LCM(P，N)計算決定，其中LCM(P，N)為P和N的最小公倍數(shù)、m及n為任意的自然數(shù)。
3.一種永磁體內置型旋轉電機的極弧率決定方法，所述永磁體內置型旋轉電機，具備定子和轉子，所述定子具有具有沿圓周方向等間隔配置的N個槽及N個磁極部的定子鐵心、和繞裝于所述N個磁極部的2相以上的勵磁繞組，N為大于2的自然數(shù)；所述轉子相對所述定子旋轉，具有轉子鐵心、和P個永磁體磁極部，所述P個永磁體磁極部，在所述轉子鐵心內沿圓周方向空以相等間隔形成；所述P個永磁體磁極部的各永磁體磁極部，在所述轉子鐵心內埋設永磁體構成；2/3≤P/N≤43/45、且P/N的最簡分數(shù)Po/No的Po為奇數(shù)，在這樣構成的永磁體內置型旋轉電機中，其極弧率決定方法特征在于所述決定方法，將所述極弧率ψp其中0＜ψp＜1，根據(jù)式ψp＝2mP/N+P/4LCM(P，N)-2n計算決定，其中LCM(P，N)為P和N的最小公倍數(shù)、m及n為任意的自然數(shù)。
4.一種永磁體內置型旋轉電機的極弧率決定方法，所述永磁體內置型旋轉電機，具備定子和轉子，所述定子具有具有沿圓周方向等間隔配置的N個槽及N個磁極部的定子鐵心、和繞裝于所述N個磁極部的2相以上的勵磁繞組，N為大于2的自然數(shù)；所述轉子相對所述定子旋轉，具有轉子鐵心、和P個永磁體磁極部，所述P個永磁體磁極部，在所述轉子鐵心內沿圓周方向空以相等間隔形成；所述P個永磁體磁極部的各永磁體磁極部，在所述轉子鐵心內埋設永磁體構成；所述永磁體磁極部，在圓周方向兩端上具有一對非磁性磁通壁壘；且P/N＞43/45，在這樣構成的永磁體內置型旋轉電機中，其極弧率決定方法特征在于假定在從所述轉子鐵心的軸線方向的一方側看所述磁通壁壘的截面時有輪廓形狀的多個角部之中、與所述轉子鐵心的表面之間的距離最短的那個角部，與所述轉子鐵心的中心連有線段時，將對于所述一對磁通壁壘假定的2根線段間的角度設為θpp、將全圓周角度除以永磁體磁極部的數(shù)量分出的角度設為θp，通過θpp/θp求得的所述永磁體磁極部的極弧率ψp其中0＜ψp＜1，根據(jù)式ψp＝2mP/N+P/4LCM(P，N)-2n+kP/LCM(P，N)計算決定，其中LCM(P，N)為P和N的最小公倍數(shù)、m及n為任意的自然數(shù)、k為任意整數(shù)。
5.一種永磁體內置型旋轉電機的極弧率決定方法，所述永磁體內置型旋轉電機，具備定子和轉子，所述定子具有具有沿圓周方向等間隔配置的N個槽及N個磁極部的定子鐵心、和繞裝于所述N個磁極部的2相以上的勵磁繞組，N為大于2的自然數(shù)；所述轉子相對所述定子旋轉，具有轉子鐵心、和P個永磁體磁極部，所述P個永磁體磁極部，在所述轉子鐵心內沿圓周方向空以相等間隔形成；所述P個永磁體磁極部的各永磁體磁極部，在所述轉子鐵心內埋設永磁體構成；所述永磁體磁極部，在圓周方向兩端上具有一對非磁性磁通壁壘；2/3≤P/N≤43/45、且P/N的最簡分數(shù)Po/No的Po為偶數(shù)，在這樣構成的永磁體內置型旋轉電機中，其極弧率決定方法特征在于假定在從所述轉子鐵心的軸線方向的一方側看所述磁通壁壘的截面時有輪廓形狀的多個角部之中、與所述轉子鐵心的表面之間的距離最短的那個角部，與所述轉子鐵心的中心連有線段時，將對于所述一對磁通壁壘假定的2根線段間的角度設為θpp、將全圓周角度除以永磁體磁極部的數(shù)量分出的角度設為θp，通過θpp/θp求得的所述永磁體磁極部的極弧率ψp其中0＜ψp＜1，根據(jù)式ψp＝2mP/N+P/4LCM(P，N)-2n+P/LCM(P，N)計算決定，其中LCM(P，N)為P和N的最小公倍數(shù)、m及n為任意的自然數(shù)。
6.一種永磁體內置型旋轉電機的極弧率決定方法，所述永磁體內置型旋轉電機，具備定子和轉子，所述定子具有具有沿圓周方向等間隔配置的N個槽及N個磁極部的定子鐵心、和繞裝于所述N個磁極部的2相以上的勵磁繞組，N為大于2的自然數(shù)；所述轉子相對所述定子旋轉，具有轉子鐵心、和P個永磁體磁極部，所述P個永磁體磁極部，在所述轉子鐵心內沿圓周方向空以相等間隔形成；所述P個永磁體磁極部的各永磁體磁極部，在所述轉子鐵心內埋設永磁體構成；所述永磁體磁極部，在圓周方向兩端上具有的一對非磁性磁通壁壘；2/3≤P/N≤43/45、且P/N的最簡分數(shù)Po/No的Po為奇數(shù)，在這樣構成的永磁體內置型旋轉電機中，其極弧率決定方法特征在于假定在從所述轉子鐵心的軸線方向的一方側看所述磁通壁壘的截面時有輪廓形狀的多個角部之中、與所述轉子鐵心的表面之間的距離最短的那個角部，與所述轉子鐵心的中心連有線段時，將對于所述一對磁通壁壘假定的2根線段間的角度設為θpp、將全圓周角度除以永磁體磁極部的數(shù)量分出的角度設為θp，通過θpp/θp求得的所述永磁體磁極部的極弧率ψp其中0＜ψp＜1，根據(jù)式ψp＝2mP/N+P/4LCM(P，N)-2n計算決定，其中LCM(P，N)為P和N的最小公倍數(shù)、m及n為任意的自然數(shù)。
7.一種永磁體內置型旋轉電機的極弧率決定方法，所述永磁體內置型旋轉電機，具備定子和轉子，所述定子具有具有沿圓周方向等間隔配置的N個槽及N個磁極部的定子鐵心、和繞裝于所述N個磁極部的2相以上的勵磁繞組，N為大于2的自然數(shù)；所述轉子相對所述定子旋轉，具有轉子鐵心、和P個永磁體磁極部，所述P個永磁體磁極部，在所述轉子鐵心內沿圓周方向空以相等間隔形成；所述P個永磁體磁極部的各永磁體磁極部，在所述轉子鐵心內埋設永磁體構成；在所述轉子鐵心上，形成有沿該轉子鐵心的軸線方向且在所述轉子鐵心的表面上開口的一對溝，其位于所述永磁體磁極部的圓周方向兩端附近；且P/N＞43/45，在這樣構成的永磁體內置型旋轉電機中，其極弧率決定方法特征在于假定在從所述轉子鐵心的軸線方向的一方側看所述溝的截面時有輪廓形狀的多個角部之中、位于所述轉子鐵心的表面且與相應的所述永磁體磁極部相鄰的角部，與所述轉子鐵心的中心連有線段時，將對于所述一對溝假定的2根線段間的角度設為θpp、將全圓周角度除以永磁體磁極部的數(shù)量分出的角度設為θp，通過θpp/θp求得的所述永磁體磁極部的極弧率ψp其中0＜ψp＜1，根據(jù)式ψp＝2mP/N+P/4LCM(P，N)-2n+kP/LCM(P，N)計算決定，其中LCM(P，N)為P和N的最小公倍數(shù)、m及n為任意的自然數(shù)、k為任意整數(shù)。
8.一種永磁體內置型旋轉電機的極弧率決定方法，所述永磁體內置型旋轉電機，具備定子和轉子，所述定子具有具有沿圓周方向等間隔配置的N個槽及N個磁極部的定子鐵心、和繞裝于所述N個磁極部的2相以上的勵磁繞組，N為大于2的自然數(shù)；所述轉子相對所述定子旋轉，具有轉子鐵心、和P個永磁體磁極部，所述P個永磁體磁極部，在所述轉子鐵心內沿圓周方向空以相等間隔形成；所述P個永磁體磁極部的各永磁體磁極部，在所述轉子鐵心內埋設永磁體構成；所述轉子鐵心上，形成有沿該轉子鐵心的軸線方向且在所述轉子鐵心的表面上開口的一對溝，其位于所述永磁體磁極部的圓周方向兩端附近；2/3≤P/N≤43/45、且P/N的最簡分數(shù)Po/No的Po為偶數(shù)，在這樣構成的永磁體內置型旋轉電機中，其極弧率決定方法特征在于假定在從所述轉子鐵心的軸線方向的一方向側看所述溝的截面時有輪廓形狀的多個角部之中、位于所述轉子鐵心的表面且與相應的所述永磁體磁極部相鄰的那個角部，與所述轉子鐵心的中心連有線段時，將對于所述一對溝假定的2根線段間的角度設為θpp、將全圓周角度除以永磁體磁極部的數(shù)量分出的角度設為θp，通過θpp/θp求得的所述永磁體磁極部的極弧率ψp其中0＜ψp＜1，根據(jù)式ψp＝2mP/N+P/4LCM(P，N)-2n+P/LCM(P，N)計算決定，其中LCM(P，N)為P和N的最小公倍數(shù)、m及n為任意的自然數(shù)。
9.一種永磁體內置型旋轉電機的極弧率決定方法，所述永磁體內置型旋轉電機，具備定子和轉子，所述定子具有具有沿圓周方向等間隔配置的N個槽及N個磁極部的定子鐵心、和繞裝于所述N個磁極部的2相以上的勵磁繞組，N為大于2的自然數(shù)；所述轉子相對所述定子旋轉，具有轉子鐵心、和P個永磁體磁極部；所述P個永磁體磁極部，在所述轉子鐵心內沿圓周方向空以相等間隔形成；所述P個永磁體磁極部的各永磁體磁極部，在所述轉子鐵心內埋設永磁體構成；所述轉子鐵心上，形成有沿該轉子鐵心的軸線方向且在所述轉子鐵心的表面上開口的一對溝，其位于所述永磁體磁極部的圓周方向兩端附近；2/3≤P/N≤43/45、且P/N的最簡分數(shù)Po/No的Po為奇數(shù)，在這樣構成的永磁體內置型旋轉電機中，其極弧率決定方法特征在于假定在從所述轉子鐵心的軸線方向的一方向側看所述溝的截面時有輪廓形狀的多個角部之中、位于所述轉子鐵心的表面且與相應的所述永磁體磁極部相鄰的角部，與所述轉子鐵心的中心連有線段時，將對于所述一對溝假定的2根線段間的角度設為θpp、將全圓周角度除以永磁體磁極部的數(shù)量分出的角度設為θp，通過θpp/θp求得的所述永磁體磁極部的極弧率ψp其中0＜ψp＜1，根據(jù)式ψp＝2mP/N+P/4LCM(P，N)-2n計算決定，其中LCM(P，N)為P和N的最小公倍數(shù)、m及n為任意的自然數(shù)。
10.根據(jù)權利要求1～9中的任一項所述的永磁體內置型旋轉電機的極弧率決定方法，其特征在于，所述永磁體的極弧率ψp，為用求取所述ψp的式求得的有效數(shù)字3位的數(shù)值±2.2％的范圍中的值，其中求得的有效數(shù)字4位以后的數(shù)值四舍五入。
11.一種永磁體內置型旋轉電機，其特征在于具備定子和轉子，所述定子具有具有沿圓周方向等間隔配置的12個槽及12個磁極部的定子鐵心、和繞裝于所述12個磁極部的2相以上的勵磁繞組；所述轉子相對所述定子旋轉，具有轉子鐵心、和10個永磁體磁極部，所述10個永磁體磁極部，在所述轉子鐵心內沿圓周方向空以相等間隔形成；所述10個永磁體磁極部的各永磁體磁極部，在所述轉子鐵心內埋設永磁體構成；所述永磁體磁極部，在圓周方向兩端上具有一對非磁性磁通壁壘；假定在從所述轉子鐵心的軸線方向的一方側看所述磁通壁壘的截面時有輪廓形狀的多個角部之中、與所述轉子鐵心的表面之間的距離最短的角部，與所述轉子鐵心的中心連有線段時，將對于所述一對磁通壁壘假定的2根線段間的角度設為θpp、將全圓周角度除以永磁體磁極部的數(shù)量分出的角度設為θp，通過θpp/θp求得的所述永磁體磁極部的極弧率ψp處于0.692～0.724之間。
全文摘要
一種永磁體內置型旋轉電機，具有N個槽(6)和P個永磁體磁極部(11)、2/3≤P/N≤43/45、且P/N的最簡分數(shù)Po/No的Po為奇數(shù)，假定，在從轉子鐵心(9)的軸線方向的一方側看磁通壁壘(21)的截面時有輪廓形狀的多個角部之中、與轉子鐵心(9)表面之間的距離最短的一個角部和轉子鐵心(9)的中心間連有線段，將相對一對磁通壁壘(21)假定的2根線段間的角度設為θpp、將全圓周角度以永磁體磁極部的數(shù)量分出的角度設為θp，通過θpp/θp求得的永磁體磁極部的極弧率Ψp滿足關系Ψp＝2mP/N+P/4LCM(P，N)－2n來確定。這里，LCM(P，N)為P和N的最小公倍數(shù)、m及n為任意的自然數(shù)，Ψp滿足0＜Ψp＜1。
文檔編號H02K29/03GK1652439SQ200510005999
公開日2005年8月10日 申請日期2005年2月2日 優(yōu)先權日2004年2月4日
發(fā)明者宮下利仁, 小野寺悟 申請人:山洋電氣株式會社