专利名称：永磁体内置型旋转电机的极弧率决定方法
技术领域：
本发明，涉及一种永磁体内置型旋转电机的极弧率决定方法及永磁体内置型旋转电机。
背景技术：
一般公知有由产生移动磁场的电枢和与移动磁场相互作用产生电磁力的永磁体构成的励磁构成的永磁体旋转电机。然而，在这种使用永磁体的电机中，在无负载时产生含有脉动(cogging torque(齿槽转矩))的转矩及推力。这种齿槽转矩，妨碍平滑的旋转或往返运动，是震动或速度变化的原因。在现有技术中，作为减少齿槽转矩的方法，提案的有在定子(stator)和转子(roter)中形成倾斜的沟槽(以下，称作斜槽(skew))，或使用扇形内面的圆弧中心与外面的圆弧中心不同的永磁体(以下，称作偏心形永磁体)。然而，若形成斜槽，就可能降低力矩或降低电机的生产性。另外使用偏心永磁体，就不能提高磁通密度，难以实现高转矩密度化。
因此，在转子铁心内埋设永磁体以形成永磁体磁极部的永磁体内置型旋转电机中，如特开平11-299199号公报(专利文献1)的提案，设分别连接永磁体磁极部位于转子铁心表面一侧的圆周方向两角部、和转子的中心的线段的角度(永磁体角度)为θ、槽距为τs、永磁体磁极部的个数为P时，设定为θ≈n×τs+16/P(n为自然数)。
专利文献1特开平11-299199号公报。
然而，现有的设定中，虽然能将永磁体产生的转矩(magnet torque(磁转矩))维持得较高，但由于沿与永磁体的转子铁心的直径方向正交的方向的宽度尺寸变大，增加了永磁铁的使用量从而提高了材料费用。
发明内容
本发明的目的就在于，提供一种不但能够减小齿槽转矩，而且不降低转矩，并能够减少永磁体的使用量的永磁体内置型旋转电机的极弧率的决定方法及永磁体内置型旋转电机。
本发明所要改良的对象，即永磁体内置型旋转电机，具备定子和转子，该定子具有定子铁心和2相以上的励磁绕组；该转子相对定子旋转。定子铁心，具有沿圆周方向等间隔配置的N(N为2以上的自然数)个槽即N个磁极部。2相以上的励磁绕组，绕装于N个磁极部。转子具有转子铁心和P个永磁体磁极部。P个永磁体磁极部，在转子铁心内沿着圆周方向空以等间隔形成，P个永磁体磁极部的各永磁体磁极部以在所述转子铁心内埋设永磁体形成。并且，P/N＞43/45。本发明中的永磁体内置型旋转电机极弧率的决定方法，将永磁体磁极部的极弧率Ψp(其中0＜Ψp＜1)，根据式Ψp＝2mP/N+P/4LCM(P，N)-2n+kP/LCM(P，N)计算来决定。其中LCM(P，N)为P和N的最小公倍数、m及n为任意的自然数、k为任意整数。
另外，当2/3≤P/N≤43/45、且P/N的最简分数Po/No的Po为偶数时，满足关系Ψp＝2mP/N+P/4LCM(P，N)-2n+P/LCM(P，N)这样来确定。
另外，当2/3≤P/N43/45、且P/N的最简分数Po/No的Po为奇数时，满足关系Ψp＝2mP/N+P/4LCM(P，N)-2n这样来确定。
这里，所谓永磁体磁极部，通过永磁体的存在，在一定的区域中形成的磁极部。有时，也将2个以上的同极性永磁体空出间隙组合起来构成1个磁极部。例如，当用2个永磁体隔开规定的间隙进行组合形成1个永磁体磁极部时，永磁体磁极部的数量P，是永磁体数量的1/2倍。另外，在埋设的相邻2个同极性的永磁体之间不设置永磁体而形成显现不同极性的部分时，永磁体磁极部也包含除永磁体之外没设置永磁体却显现极性的部分。例如，当永磁体磁极部在埋设的2个同极性的永磁体之间形成显现极性的部分时，永磁体磁极部的数量P，为永磁体数量的2倍。这时，优选将永磁体的尺寸、与显现不同磁性的部分的尺寸，设定为相同。
另外所谓极弧率Ψp为，当永磁体磁极部位于转子铁心表面的圆周方向两角部与转子的中心分别连接的线段的角度(永磁体角度)为θpp、在设将整个圆周角度(360°)除以永磁体的数量(磁极数)分出的角度2π/P作为θp时，其为θpp/θp的值(参照图4)。
另外，若永磁体磁极在圆周方向两端部上具备一对非磁性的磁通壁垒(flux barrier)，假定在从所述转子铁心的轴线方向的一侧看所述磁通壁垒的截面时有轮廓形状的多个角部之中，与所述转子铁心的表面之间的距离最短的那个角部，与所述转子铁心的中心连有线段，将对于所述一对磁通壁垒假定的2根线段间的角度设为θpp(参照图1(B))。
另外，若在所述转子铁心上，形成有沿该转子铁心的轴线方向且在所述转子铁心的表面上开口的一对槽、其位于所述永磁体磁极部的圆周方向两端附近时，假定在从所述转子铁心的轴线方向的一方向侧看所述沟的截面时有轮廓形状的多个角部之中、位于所述转子铁心的表面且与相应的所述永磁体磁极部相邻的那个角部，与所述转子铁心的中心连有线段，将对于所述一对沟假定的2根线段间的角度设为θpp(参照图3)。
对应转子的每一旋转的齿槽转矩的波数，一般来说，是永磁体磁极部数量P和槽数N的最小公倍数LCM(P，N)。这是因为，永磁体的磁能变化，发生最小公倍数LCM(P，N)次。因此，本发明者发现，若能令对应将转子的每一旋转的齿槽转矩的波数为最小公倍数LCM(P，N)的2倍，就能降低齿槽转矩。通常，由于磁能的变极点，存在于每2π/LCM(P，N)的1/2处，因此可进一步令其在每2π/LCM(P，N)的1/4出现。即，可令槽的倾(pitch)角(2π/N)的偶数倍与齿槽转矩最小的θpp之差的绝对值、与永磁体的倾角(2π/P)的偶数倍与2π/LCM(P，N)的1/4倍之差的绝对值相等。将上述公式化后如下所示。
|2m×2π/N-θpp|＝|2n×2π/P-2π/[4×LCM(P，N)]|根据此式，可如下式求出极弧率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，齿槽转矩波形，每2π/2·LCM(P，N)/(π/P)出现最小值。即，由于每LCM(P，N)出现最小值，因此极弧率Ψp可如下式求取。
Ψp＝2mP/N+P/4LCM(P，N)-2n+kP/LCM(P，N)(LCM(P，N)为P和N的最小公倍数，m及n为任意自然数，k为任意整数，其中0＜Ψp＜1)。
在上述表达式中，m、n、k的值，可任意选择。但是，由于极弧率Ψp的值的范围为0＜Ψp＜1，因此若限定极数、槽数，可汇集出几个极弧率0＜Ψp＜1的优选值。更确切的极弧率Ψp，可以是用求取所述的Ψp的表达式获得的有效数字3位(有效数字4位以后四舍五入)的数值的±2.2％的范围的值。例如，电机容量为15kW的电机中，能将齿槽转矩降低为约3N·m以下。因此，可以得到能够降低齿槽转矩的永磁体内置型旋转电机。
特别是，本发明中，通过指定P/N的值，与同极数、同槽数的现有技术(特开平11-299199号公报)的电机相比，由于极弧率Ψp较小，因此能减小与永磁体的转子铁心的直径方向正交的方向的尺寸。因此，能降低永磁体的使用量。另外，相邻的2个永磁体之间，容易形成促进向定子的磁通流的磁通壁垒。再者，本发明中，虽然能减小与永磁体的转子铁心的直径方向正交的方向的尺寸，但并不会令转矩明显下降。以下，对其理由进行说明。
设电机产生的总转矩为T、设基于永磁体的磁能产生的磁转矩为Tm、设基于由电感差产生的磁能梯度产生的磁阻转矩为Tr、设β为电流超前角[°]，则总转矩T如下式所示。
T＝Tm+Tr＝(P/2){Ψa·Ia·cosβ+0.5·(Lq-Ld)·Ia2·sin2β}[N·m]这里，P为极数，Ψ a为由永磁体产生的交链磁通数[Wb]，Ia为电枢电流[A]，Lq为q轴(穿过转子铁心的中心与相邻的2个永磁体磁极的之间的轴线)电感[H]、Ld为d轴(穿过转子铁心的中心与永磁体磁极部的中心的轴线)电感[H]，且Ld≤Lq。
根据上式可知，Tm当β＝0时最大，Tr当β＝45°时最大，总转矩，当β处于0°～45°之间时最大。再者，由于所谓电感，是表示由在电枢绕组中流有电流引起的电枢磁通势、对电枢磁通产生量的比例常数，Ld≤Lq的意思是，d轴上电枢磁通较难流动、q轴上电枢磁通较易流动。具有同空气基本相同的磁导率的永磁体、与相邻的永磁体间的电磁钢板之间，有5000倍左右的磁导率差，d轴上电枢磁通难以流动，即可以可知Ld比Lq小。本发明的电机，通过缩小极弧率Ψp，虽然减小了磁转矩Tm，但由于增大了磁阻转矩Tr，因此在获得最大转矩的电流超前角β的角度上，能够获得与现有技术中基本相同的总转矩T。
下面对本发明的电机的极弧率Ψp，不包含于现有技术(特开平11-299199号公报)的极弧率Ψp的范围中的理由进行说明。永磁体角度θ和极弧率Ψp，有Ψp＝θ/(360/P)的关系。在此式中代入现有技术的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)]。由于极弧率Ψp，处于0＜Ψp＜1的范围内因此有n×P/N≤1-16/360＝43/45。另外，由于n为自然数，因此P/N≤43/45。与此对应，本发明中，由于P/N＞43/45，因此用本发明方法决定的极弧率Ψp，不包含于现有技术的极弧率Ψp范围中。
另外，本发明中，虽然P/N≤43/45，但是，例如当P/N的最简分数Po/No为2(偶数)的8极12槽，根据上式(1)求取极弧率Ψp得到32/45。与此相对，根据本发明的表达式Ψp＝2mP/N+P/4LCM(P，N)-2n+kP/LCM(P，N)求取极弧率Ψp，得到5/12。从而，本发明的电机极弧率Ψp，不包含于现有技术的极弧率Ψp的范围中。
另外，本发明中，虽然P/N≤43/45，但是，例如当P/N的最简分数Po/No为5(奇数)的10极12槽，根据上式(1)求取极弧率Ψp得到79/90。与此相对，根据本发明的表达式Ψp＝2mP/N+P/4LCM(P，N)-2n+P/LCM(P，N)求取极弧率Ψp，得到1/24、0.375、17/24。从而，用本发明的方法决定的极弧率Ψp，不包含于现有技术的极弧率Ψp的范围中。
若如本发明所述决定永磁体极弧率Ψp，能够降低齿槽转矩，且不降低转矩，从而得到能减少永磁体使用量的永磁体内置型旋转电机。
图1(A)为对本发明的第1实施方式进行说明所使用的永磁体内置型旋转电机的定子及转子的平面图。
图1(B)为图1(A)的部分放大图。
图2为通过电磁场模拟，求出图1所示的永磁体内置型旋转电机的极弧率Ψp、和齿槽转矩之间的关系的曲线图。
图3为对本发明的第2实施方式进行说明所使用的永磁体内置型旋转电机的定子及转子的平面图。
图4为对本发明的第3实施方式进行说明所使用的永磁体内置型旋转电机的定子及转子的平面图。
图5表示试验中使用的电机的电流超前角和转矩的关系图6为对本发明的第4实施方式进行说明所使用的永磁体内置型旋转电机的定子及转子的平面图。
图7为对本发明的第5实施方式进行说明所使用的永磁体内置型旋转电机的定子及转子的平面图。
图8为对本发明的第6实施方式进行说明所使用的永磁体内置型旋转电机的定子及转子的平面图。
图9为对本发明的第7实施方式进行说明所使用的永磁体内置型旋转电机的定子及转子的平面图。
图中1-定子，3-转子，5-磁轭，6-槽，9-转子铁心，11-永磁体，21-磁通壁垒，123-沟。
具体实施例方式
以下，参照附图对本发明的最佳实施方式进行说明。图1(A)表示的是对本发明的第1实施方式进行说明所使用的永磁体内置型旋转电机的定子1及转子3的概略图；图1(B)为图1(A)的部分放大图。如两图所示，定子1，具有筒状的磁轭5和从磁轭5的内周向中心凸起的12个磁极部7。12个磁极部7，其顶端部分别具有磁极面7a。这样，定子1，形成为具有在分别相邻的磁极部7之间沿圆周方向等间隔配置的N个(本例为12个)槽6。各磁极部7上，2相励磁绕组集中绕制构成绕组部8。再者，为了便于理解，在图1中将绕组部8用虚线表示。另外，在后文说明的另一个实施方式中，在图中省略绕组部。
转子3，具有圆柱状的转子铁心9；和板状永磁体11，该板状永磁体11构成在该转子铁心9内的表面部附近上、沿圆周方向等间隔埋设的P个(本例为10个)永磁体磁极部。本例中，由1个永磁体，构成1个永磁体磁极部。P个永磁体11带有磁性，在转子铁心9的表面一侧上交替表现N极和S极。再者，定子1及转子铁心9，分别有多个钢板层叠形成。这样，本例的永磁体内置型旋转电机具有10极12槽的结构。从而，P/N(10/12)，在2/3≤P/N≤43/45范围之内，P/N的最简分数Po/No(5/6)的Po为5(奇数)。永磁体11，具有长方形的截面，永磁体11的磁化方向(箭头A1)，与永磁体的厚度方向平行。
永磁体11的圆周方向两端部上，分别形成有由空洞部构的一对磁通壁垒(flux barrier)21。由空气等非磁性材料构成的此磁通壁垒21，能够促进磁通向定子的流动。详细如图1(B)所示，磁通壁垒21的截面，为从转子铁心9的轴线方向的一方侧看过去，轮廓形状为具有5个角部21a～21e的五角形。假设5个角部21a～21e之中、与转子铁心9的表面之间的距离最短的那个角部21a，与转子铁心9的中心连接有一条线段，将相对一对磁通壁垒21假定的2根线段间的角度设为θpp；将全圆周角度(360°)以永磁体的数量(极数)分出的角度2π/P设为θp，则本例的永磁体内置型旋转电机的永磁体11的极弧率Ψp的值为θpp/θp。并且，此极弧率Ψp(其中，0＜Ψp＜1)，满足Ψp＝2mP/N+P/4LCM(P，N)-2n的关系。LCM(P，N)为P和N的最小公倍数，m及n为任意的自然数。
上式中，m，n的值，虽然可以有无数选择，但由于极弧率Ψp值的范围为0＜Ψp＜1，因此10极12槽的情况下，极弧率Ψp的值可归纳为下面这三个值。
(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图2为，通过电磁场模拟，求出本例的永磁体内置型旋转电机(永磁体极数P＝10，槽数N＝12)的极弧率Ψp、和齿槽转矩之间的关系的曲线图。根据图2，若令极弧率Ψp处于，用所述表达式求出的极弧率Ψp的有效数字3位(有效数字第4位以后四舍五入)±2.2％的范围0.708±2.2％(0.692～0.724)中，可以看出齿槽转矩基本小于0.02N·m。
再者，上述示例，虽然表示了在转子铁心内埋设了永磁体的电机中使用磁通壁垒的示例，但也可如图3所示，形成沿转子铁心109的轴线方向的一对沟123于永磁体磁极部(永磁体111)的圆周方向两端附近、在转子铁心109的表面上(第2实施方式)，这时，假定在从转子铁心109的轴线方向的一方向侧看沟123的截面时有轮廓形状的多个角部之中、位于定子铁心109的表面且与相应的永磁体磁极部相邻的角部，与转子铁心109的中心连有线段时，将对于1对沟123假定的2根线段间的角度作为θpp，以求取极弧率Ψp(θpp/θp)。另外，如图4所示，没有磁通壁垒及沟的电机(第3实施方式)中，设分别连接位于永磁体磁极部(永磁体211)的转子铁心209的表面侧的圆周方向两角部、与转子203的中心得到的线段的角度(永磁体角度)为θpp，以求取极弧率Ψp(θpp/9p)。
图5表示，在如图3所示、设有一对沟的10极12槽的电机中，极弧率Ψp为17/24(0.708)的实施例电机、与极弧率Ψp为79/90(0.877)的比较例电机的电流超前角β与转矩的关系。根据图5，当电流超前角β为0°时，虽然实施例电机与比较例电机的转矩差D1为-5％；但当获得最大转矩的电流超前角β为18°～22°时，实施例电机与比较例电机的转矩差D2变为-1.4％，可看出两者转矩基本相等。这样，在实施例电机中，由于极弧率Ψp设置得比比较例电机小，因此能减小与永磁体在与转子铁心的直径方向正交的方向的尺寸，虽然磁转矩降低了，但由于能够增加磁阻转矩(reluctance torque)，可以看出结果并没有降低最大转矩。再者，本例中，能降低永磁体使用量的体积为5.7％。
图6表示的是对本发明的第4实施方式进行说明所使用的永磁体内置型旋转电机的定子301及转子303的平面图。如图6所示，定子301，具有12个磁极部307。这样，定子301，形成为具有在分别相邻的磁极部307之间、沿圆周方向等间隔配置的N个(本例为12个)槽306。
转子303，具有在定子铁心309内的表面部附近、沿圆周方向等间隔埋设的P个(本例为16个)板状的永磁体311。P个永磁体311带有磁性，在定子铁心309的表面一侧上交替表现为N极和S极。这样，本例的永磁体内置型旋转电机具有16极12槽的结构。这样，P/N(16/12)，处于P/N＞43/45的范围内。并且，永磁体311的圆周方向两端部上，分别形成有由空洞部构成的一对磁通壁垒321。
图7表示的是对本发明的第5实施方式进行说明所使用的永磁体内置型旋转电机的定子401及转子403的平面图。本例中，设置一对沟423来取代一对磁通壁垒321，除此之外，具有与图6所示的第4实施方式的永磁体内置型旋转电机相同的结构。
第4及第5实施方式的永磁体内置型旋转电机的永磁体的极弧率Ψp(其中0＜Ψp＜1)，满足Ψp＝2mP/N+P/4LCM(P，N)-2n+kP/LCM(P，N)的关系。其中，LCM(P，N)为P和N的最小公倍数，m及n为任意的自然数，k为任意整数。
上式中，m、n、k的值，虽然有任意种选择，但为了令极弧率Ψp的值范围，满足0＜Ψp＜1，因此16极12槽的情况下，极弧率Ψp的值可归纳为如下这3个值。
(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图8表示的是对本发明的第6实施方式进行说明所使用的永磁体内置型旋转电机的定子501及转子503的平面图。如图8所示，定子501，具有12个磁极部507。这样，定子501，形成为具有在分别相邻的磁极部507之间、沿圆周方向等间隔配置的N个(本例为12个)的槽506。
转子503，具有在转子铁心509内的表面部附近、沿圆周方向等间隔埋设的P个(本例为8个)板状的永磁体。P个永磁体511带有磁性，在定子铁心509的表面一侧上交替表现为N极和S极。这样，本例的永磁体内置型旋转电机具有8极12槽的结构。这样，P/N(8/12)，处于2/3≤P/N≤43/45的范围，且P/N的最简分数Po/No(2/3)的Po为2(偶数)。并且，永磁体511的圆周方向两端部上，分别形成有由空洞部构成的一对磁通壁垒521。
图9为对本发明的第7实施方式进行说明所使用的永磁体内置型旋转电机的定子601及转子603的平面图。本例中，设置一对沟623来取代一对磁通壁垒521，除此之外，具有与图8所示的第6实施方式的永磁体内置型旋转电机相同的结构。
第6及第7实施方式的永磁体内置型旋转电机的永磁体的极弧率Ψp(其中0＜Ψp＜1)，满足Ψp＝2mP/N+P/4LCM(P，N)-2n+P/LCM(P，N)的关系。其中，LCM(P，N)为P和N的最小公倍数，m及n为任意的自然数，k为任意整数。
上式中，m、n虽然有任意种选择，但为了令极弧率Ψp的值，满足0＜Ψp＜1，因此8极12槽的情况下，极弧率Ψp的值为下值。
(m，n)＝(3，2)→Ψp＝5/12＝0.41权利要求
1.一种永磁体内置型旋转电机的极弧率决定方法，所述永磁体内置型旋转电机，具备定子和转子，所述定子具有具有沿圆周方向等间隔配置的N个槽及N个磁极部的定子铁心、和绕装于所述N个磁极部的2相以上的励磁绕组，N为大于2的自然数；所述转子相对所述定子旋转，具有转子铁心、和P个永磁体磁极部，所述P个永磁体磁极部，在所述转子铁心内沿圆周方向空以相等间隔形成；所述P个永磁体磁极部的各永磁体磁极部，在所述转子铁心内埋设永磁体构成；且P/N＞43/45，在这样构成的永磁体内置型旋转电机中，其极弧率决定方法特征在于将所述极弧率ψp其中0＜ψp＜1，根据式ψp＝2mP/N+P/4LCM(P，N)-2n+kP/LCM(P，N)计算决定，其中LCM(P，N)为P和N的最小公倍数、m及n为任意的自然数、k为任意整数。
2.一种永磁体内置型旋转电机的极弧率决定方法，所述永磁体内置型旋转电机，具备定子和转子，所述定子具有具有沿圆周方向等间隔配置的N个槽及N个磁极部的定子铁心、和绕装于所述N个磁极部的2相以上的励磁绕组，N为大于2的自然数；所述转子相对所述定子旋转，具有转子铁心、和P个永磁体磁极部，所述P个永磁体磁极部，在所述转子铁心内沿圆周方向空以相等间隔形成；所述P个永磁体磁极部的各永磁体磁极部，在所述转子铁心内埋设永磁体构成；2/3≤P/N≤43/45、且P/N的最简分数Po/No的Po为偶数，在这样构成的永磁体内置型旋转电机中，其极弧率决定方法特征在于将所述极弧率ψp其中0＜ψp＜1，根据式ψp＝2mP/N+P/4LCM(P，N)-2n+P/LCM(P，N)计算决定，其中LCM(P，N)为P和N的最小公倍数、m及n为任意的自然数。
3.一种永磁体内置型旋转电机的极弧率决定方法，所述永磁体内置型旋转电机，具备定子和转子，所述定子具有具有沿圆周方向等间隔配置的N个槽及N个磁极部的定子铁心、和绕装于所述N个磁极部的2相以上的励磁绕组，N为大于2的自然数；所述转子相对所述定子旋转，具有转子铁心、和P个永磁体磁极部，所述P个永磁体磁极部，在所述转子铁心内沿圆周方向空以相等间隔形成；所述P个永磁体磁极部的各永磁体磁极部，在所述转子铁心内埋设永磁体构成；2/3≤P/N≤43/45、且P/N的最简分数Po/No的Po为奇数，在这样构成的永磁体内置型旋转电机中，其极弧率决定方法特征在于所述决定方法，将所述极弧率ψp其中0＜ψp＜1，根据式ψp＝2mP/N+P/4LCM(P，N)-2n计算决定，其中LCM(P，N)为P和N的最小公倍数、m及n为任意的自然数。
4.一种永磁体内置型旋转电机的极弧率决定方法，所述永磁体内置型旋转电机，具备定子和转子，所述定子具有具有沿圆周方向等间隔配置的N个槽及N个磁极部的定子铁心、和绕装于所述N个磁极部的2相以上的励磁绕组，N为大于2的自然数；所述转子相对所述定子旋转，具有转子铁心、和P个永磁体磁极部，所述P个永磁体磁极部，在所述转子铁心内沿圆周方向空以相等间隔形成；所述P个永磁体磁极部的各永磁体磁极部，在所述转子铁心内埋设永磁体构成；所述永磁体磁极部，在圆周方向两端上具有一对非磁性磁通壁垒；且P/N＞43/45，在这样构成的永磁体内置型旋转电机中，其极弧率决定方法特征在于假定在从所述转子铁心的轴线方向的一方侧看所述磁通壁垒的截面时有轮廓形状的多个角部之中、与所述转子铁心的表面之间的距离最短的那个角部，与所述转子铁心的中心连有线段时，将对于所述一对磁通壁垒假定的2根线段间的角度设为θpp、将全圆周角度除以永磁体磁极部的数量分出的角度设为θp，通过θpp/θp求得的所述永磁体磁极部的极弧率ψp其中0＜ψp＜1，根据式ψp＝2mP/N+P/4LCM(P，N)-2n+kP/LCM(P，N)计算决定，其中LCM(P，N)为P和N的最小公倍数、m及n为任意的自然数、k为任意整数。
5.一种永磁体内置型旋转电机的极弧率决定方法，所述永磁体内置型旋转电机，具备定子和转子，所述定子具有具有沿圆周方向等间隔配置的N个槽及N个磁极部的定子铁心、和绕装于所述N个磁极部的2相以上的励磁绕组，N为大于2的自然数；所述转子相对所述定子旋转，具有转子铁心、和P个永磁体磁极部，所述P个永磁体磁极部，在所述转子铁心内沿圆周方向空以相等间隔形成；所述P个永磁体磁极部的各永磁体磁极部，在所述转子铁心内埋设永磁体构成；所述永磁体磁极部，在圆周方向两端上具有一对非磁性磁通壁垒；2/3≤P/N≤43/45、且P/N的最简分数Po/No的Po为偶数，在这样构成的永磁体内置型旋转电机中，其极弧率决定方法特征在于假定在从所述转子铁心的轴线方向的一方侧看所述磁通壁垒的截面时有轮廓形状的多个角部之中、与所述转子铁心的表面之间的距离最短的那个角部，与所述转子铁心的中心连有线段时，将对于所述一对磁通壁垒假定的2根线段间的角度设为θpp、将全圆周角度除以永磁体磁极部的数量分出的角度设为θp，通过θpp/θp求得的所述永磁体磁极部的极弧率ψp其中0＜ψp＜1，根据式ψp＝2mP/N+P/4LCM(P，N)-2n+P/LCM(P，N)计算决定，其中LCM(P，N)为P和N的最小公倍数、m及n为任意的自然数。
6.一种永磁体内置型旋转电机的极弧率决定方法，所述永磁体内置型旋转电机，具备定子和转子，所述定子具有具有沿圆周方向等间隔配置的N个槽及N个磁极部的定子铁心、和绕装于所述N个磁极部的2相以上的励磁绕组，N为大于2的自然数；所述转子相对所述定子旋转，具有转子铁心、和P个永磁体磁极部，所述P个永磁体磁极部，在所述转子铁心内沿圆周方向空以相等间隔形成；所述P个永磁体磁极部的各永磁体磁极部，在所述转子铁心内埋设永磁体构成；所述永磁体磁极部，在圆周方向两端上具有的一对非磁性磁通壁垒；2/3≤P/N≤43/45、且P/N的最简分数Po/No的Po为奇数，在这样构成的永磁体内置型旋转电机中，其极弧率决定方法特征在于假定在从所述转子铁心的轴线方向的一方侧看所述磁通壁垒的截面时有轮廓形状的多个角部之中、与所述转子铁心的表面之间的距离最短的那个角部，与所述转子铁心的中心连有线段时，将对于所述一对磁通壁垒假定的2根线段间的角度设为θpp、将全圆周角度除以永磁体磁极部的数量分出的角度设为θp，通过θpp/θp求得的所述永磁体磁极部的极弧率ψp其中0＜ψp＜1，根据式ψp＝2mP/N+P/4LCM(P，N)-2n计算决定，其中LCM(P，N)为P和N的最小公倍数、m及n为任意的自然数。
7.一种永磁体内置型旋转电机的极弧率决定方法，所述永磁体内置型旋转电机，具备定子和转子，所述定子具有具有沿圆周方向等间隔配置的N个槽及N个磁极部的定子铁心、和绕装于所述N个磁极部的2相以上的励磁绕组，N为大于2的自然数；所述转子相对所述定子旋转，具有转子铁心、和P个永磁体磁极部，所述P个永磁体磁极部，在所述转子铁心内沿圆周方向空以相等间隔形成；所述P个永磁体磁极部的各永磁体磁极部，在所述转子铁心内埋设永磁体构成；在所述转子铁心上，形成有沿该转子铁心的轴线方向且在所述转子铁心的表面上开口的一对沟，其位于所述永磁体磁极部的圆周方向两端附近；且P/N＞43/45，在这样构成的永磁体内置型旋转电机中，其极弧率决定方法特征在于假定在从所述转子铁心的轴线方向的一方侧看所述沟的截面时有轮廓形状的多个角部之中、位于所述转子铁心的表面且与相应的所述永磁体磁极部相邻的角部，与所述转子铁心的中心连有线段时，将对于所述一对沟假定的2根线段间的角度设为θpp、将全圆周角度除以永磁体磁极部的数量分出的角度设为θp，通过θpp/θp求得的所述永磁体磁极部的极弧率ψp其中0＜ψp＜1，根据式ψp＝2mP/N+P/4LCM(P，N)-2n+kP/LCM(P，N)计算决定，其中LCM(P，N)为P和N的最小公倍数、m及n为任意的自然数、k为任意整数。
8.一种永磁体内置型旋转电机的极弧率决定方法，所述永磁体内置型旋转电机，具备定子和转子，所述定子具有具有沿圆周方向等间隔配置的N个槽及N个磁极部的定子铁心、和绕装于所述N个磁极部的2相以上的励磁绕组，N为大于2的自然数；所述转子相对所述定子旋转，具有转子铁心、和P个永磁体磁极部，所述P个永磁体磁极部，在所述转子铁心内沿圆周方向空以相等间隔形成；所述P个永磁体磁极部的各永磁体磁极部，在所述转子铁心内埋设永磁体构成；所述转子铁心上，形成有沿该转子铁心的轴线方向且在所述转子铁心的表面上开口的一对沟，其位于所述永磁体磁极部的圆周方向两端附近；2/3≤P/N≤43/45、且P/N的最简分数Po/No的Po为偶数，在这样构成的永磁体内置型旋转电机中，其极弧率决定方法特征在于假定在从所述转子铁心的轴线方向的一方向侧看所述沟的截面时有轮廓形状的多个角部之中、位于所述转子铁心的表面且与相应的所述永磁体磁极部相邻的那个角部，与所述转子铁心的中心连有线段时，将对于所述一对沟假定的2根线段间的角度设为θpp、将全圆周角度除以永磁体磁极部的数量分出的角度设为θp，通过θpp/θp求得的所述永磁体磁极部的极弧率ψp其中0＜ψp＜1，根据式ψp＝2mP/N+P/4LCM(P，N)-2n+P/LCM(P，N)计算决定，其中LCM(P，N)为P和N的最小公倍数、m及n为任意的自然数。
9.一种永磁体内置型旋转电机的极弧率决定方法，所述永磁体内置型旋转电机，具备定子和转子，所述定子具有具有沿圆周方向等间隔配置的N个槽及N个磁极部的定子铁心、和绕装于所述N个磁极部的2相以上的励磁绕组，N为大于2的自然数；所述转子相对所述定子旋转，具有转子铁心、和P个永磁体磁极部；所述P个永磁体磁极部，在所述转子铁心内沿圆周方向空以相等间隔形成；所述P个永磁体磁极部的各永磁体磁极部，在所述转子铁心内埋设永磁体构成；所述转子铁心上，形成有沿该转子铁心的轴线方向且在所述转子铁心的表面上开口的一对沟，其位于所述永磁体磁极部的圆周方向两端附近；2/3≤P/N≤43/45、且P/N的最简分数Po/No的Po为奇数，在这样构成的永磁体内置型旋转电机中，其极弧率决定方法特征在于假定在从所述转子铁心的轴线方向的一方向侧看所述沟的截面时有轮廓形状的多个角部之中、位于所述转子铁心的表面且与相应的所述永磁体磁极部相邻的角部，与所述转子铁心的中心连有线段时，将对于所述一对沟假定的2根线段间的角度设为θpp、将全圆周角度除以永磁体磁极部的数量分出的角度设为θp，通过θpp/θp求得的所述永磁体磁极部的极弧率ψp其中0＜ψp＜1，根据式ψp＝2mP/N+P/4LCM(P，N)-2n计算决定，其中LCM(P，N)为P和N的最小公倍数、m及n为任意的自然数。
10.根据权利要求1～9中的任一项所述的永磁体内置型旋转电机的极弧率决定方法，其特征在于，所述永磁体的极弧率ψp，为用求取所述ψp的式求得的有效数字3位的数值±2.2％的范围中的值，其中求得的有效数字4位以后的数值四舍五入。
11.一种永磁体内置型旋转电机，其特征在于具备定子和转子，所述定子具有具有沿圆周方向等间隔配置的12个槽及12个磁极部的定子铁心、和绕装于所述12个磁极部的2相以上的励磁绕组；所述转子相对所述定子旋转，具有转子铁心、和10个永磁体磁极部，所述10个永磁体磁极部，在所述转子铁心内沿圆周方向空以相等间隔形成；所述10个永磁体磁极部的各永磁体磁极部，在所述转子铁心内埋设永磁体构成；所述永磁体磁极部，在圆周方向两端上具有一对非磁性磁通壁垒；假定在从所述转子铁心的轴线方向的一方侧看所述磁通壁垒的截面时有轮廓形状的多个角部之中、与所述转子铁心的表面之间的距离最短的角部，与所述转子铁心的中心连有线段时，将对于所述一对磁通壁垒假定的2根线段间的角度设为θpp、将全圆周角度除以永磁体磁极部的数量分出的角度设为θp，通过θpp/θp求得的所述永磁体磁极部的极弧率ψp处于0.692～0.724之间。
全文摘要
一种永磁体内置型旋转电机，具有N个槽(6)和P个永磁体磁极部(11)、2/3≤P/N≤43/45、且P/N的最简分数Po/No的Po为奇数，假定，在从转子铁心(9)的轴线方向的一方侧看磁通壁垒(21)的截面时有轮廓形状的多个角部之中、与转子铁心(9)表面之间的距离最短的一个角部和转子铁心(9)的中心间连有线段，将相对一对磁通壁垒(21)假定的2根线段间的角度设为θpp、将全圆周角度以永磁体磁极部的数量分出的角度设为θp，通过θpp/θp求得的永磁体磁极部的极弧率Ψp满足关系Ψp＝2mP/N+P/4LCM(P，N)－2n来确定。这里，LCM(P，N)为P和N的最小公倍数、m及n为任意的自然数，Ψp满足0＜Ψp＜1。
文档编号H02K29/03GK1652439SQ200510005999
公开日2005年8月10日 申请日期2005年2月2日 优先权日2004年2月4日
发明者宫下利仁, 小野寺悟 申请人:山洋电气株式会社