专利名称：永久磁铁埋设型旋转电机、车辆空调器用马达以及密闭型电动压缩机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种永久磁铁埋设型旋转电机，其在放有线圈的定子的内侧旋转的转子内部埋设作为磁极的多个永久磁铁。本发明进一步涉及装备该旋转电机的车辆空调器用马达和密闭型电动压缩机。
背景技术：
在这种旋转电机的转子内部中，在转子的圆周方向上相邻地埋设多个永久磁铁。相邻的一对永久磁铁磁极相互不同配置地设定在转子的圆周方向上。由于在相邻的一对永久磁铁之间的部位(磁极切换部分)中发生急速的磁通密度变动，因而产生扭矩脉动，于是旋转电机产生振动和噪音。
在日本特开2001-69701号公报的马达中，为了抑制扭矩脉动，转子半径在圆周方向上相邻的一对永久磁铁之间的部位(磁极切换部分)最小。进一步，为了转子半径在各个永久磁铁的中心部分(磁极中心部分)最大，转子的外周形状为正弦波形状。
在日本特开2002-95194号公报的马达中，为了转子半径在圆周方向上相邻的一对永久磁铁之间的部位(磁极切换部分)最小，并且在磁极中心部分最大，转子的外周中与磁极中心部分对应的部分为向外凸出的圆弧形状。
在日本特开2002-136011号公报的马达中，转子的外周中与磁极中心部分对应的部分的形状为与转子的旋转中心轴线同心的圆周部。而且转子的外周中，与2个永久磁铁的相邻磁极端彼此对应的部分为沟形状。
在日本特开2004-260972号公报的马达中，主磁极部分和辅助磁极部分在圆周方向上交替设置。转子的外周通过交替连接对应主磁极部分的第1曲线部分和对应辅助磁极部分的第2曲线部分而进行区分。第2曲线部分的曲率比第1曲线部分的曲率大。作为第1曲线部分和第2曲线部分，指示了采用圆弧的示例。
另外，前述日本特开2001-69701号公报和前述日本特开2002-95194号公报的马达中，定子的齿和转子外周之间的空隙最小的场所只是转子的横截面外周上与磁极中心部分对应的点状部分。因此与转子的外周半径一定的情况相比，两文献的马达的扭矩常数(每单位电流可输出扭矩)变小。
在前述日本特开2002-136011号公报的马达中，定子的齿和转子的外周之间的空隙在前述圆周部分的值和前述沟形部分的值均大大地变化。因此，难以抑制扭矩脉动。如果沟深，则前述日本特开2002-136011号公报的马达的扭矩常数比前述日本特开2001-69701号公报和前述日本特开2002-95194号公报的马达的扭矩常数更小。
在前述日本特开2004-260972号公报的马达中，如该文献的图1所示，转子的主磁极间的铁心部分宽阔。也就是变为容易利用磁阻扭矩的构造。从而公开了一种抑制输出扭矩的平均值的下降，同时能够降低马达的声音和振动的技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在抑制输出扭矩的平均值的下降的同时，不将磁阻扭矩用于输出扭矩的平均值的提高的构造(即，主磁极间的铁心部分狭窄的构造)的永久磁铁埋设型旋转电机。如果宽阔地设定磁极间间距，则由于扭矩脉动[以下称为扭矩波动(输出扭矩的变动宽度)]恶化，因此对此进行抑制。而且，通过使扭矩波形高次数化，能够降低扭矩波动并且降低声音和振动。本发明进一步涉及车辆空调器用马达和密闭型电动压缩机。
为了实现上述目的，本发明提供一种装备环状定子的旋转电机。定子具有沿着该定子内周多个布置的齿。邻接的齿之间形成狭缝。旋转电机具有在前述狭缝中设置的线圈和由前述定子环绕的转子和在该转子内部埋设的多个永久磁铁。各个永久磁铁具有磁极中心部分。与多个前述磁极中心部分分别对应的前述转子的外周的多个部分中设置多个圆周部分。各个圆周部分为与前述转子的旋转中心轴线同心的圆周面的一部分。前述多个圆周部分在圆周方向上相互离开。多个凸形部分的每个联结各个相邻的一对前述圆周部分。各个凸形部分位于比前述圆周面径向靠内侧位置，同时朝向径向外侧凸出。各个凸形部分具有朝向径向外侧凸出的多个角部。
通过以下的详细说明和用于说明本发明的特征的附图将会明白本发明的其它特征和优点。
特别地，通过附加的权利要求将会明白本发明具有新颖性的特征。参照以下示出的当前优选实施例的说明及附图将会理解本发明的目的和益处。
图1A是根据本发明第一实施例的马达定子和转子的正视剖视图。
图1B是图1A一部分的放大正视剖视图。
图2是图1A的定子和转子的侧视剖视图。
图3是图1A的定子的轴侧视图。
图4是说明图1A的定子中的线圈的波形绕组的视图。
图5是图1B的更详细剖视图。
图6是图5的放大剖视图。
图7A是示出实施例转子15和第1-第4比较例转子21-24的扭矩常数的FEM(有限单元法)解析例的图表。
图7B是示出实施例转子15和第1-第4比较例转子21-24的扭矩波动的FEM解析例的图表。
图8A是用于说明齿作用力的图表；图8B是用于说明扭矩变动的图表；图9A和图9B是用于说明实施例转子15的辅助磁极的图表；图9C是用于说明图9A情况下齿作用力的图表；图9D是用于说明图9B情况下齿作用力的图表；图10是表示磁阻扭矩利用率的图表；图11是示出与桥间角度Θb和扭矩波动率比Rx/Ri的关系的图表；图12A和图12B是示出扭矩波动的次数组成比的柱形图；图13是示出与单一齿相关的磁阻扭矩的变化的图表；图14A是示出合成磁阻扭矩的变化的图表；图14B是示出磁铁扭矩的变化的图表；图14C是示出合成扭矩波形的图表；图15A是示出图6的实施例转子15的空隙gh1的变化的图表；图15B是示出图17的第5比较例转子25的空隙gh2的变化的图表；图16是示出第1比较例转子21的输出扭矩的变动的图表；图17是第5比较例转子25的部分剖视图；
图18A和图18B是用于说明与曲线Q1rm中扭矩波动和曲线Q2rm中扭矩波动不同的图表。
图19A和图19B是用于说明与曲线Q1rm中扭矩波动和曲线Q2rm中扭矩波动不同的图表。
图20A-图20F是用于说明与曲线Q1rm中扭矩波动和曲线Q2rm中扭矩波动不同的图表。
图21A是显示第1比较例转子21的部分正剖视图。
图21B是显示第2比较例转子22的部分正剖视图。
图21C是显示第3比较例转子23的部分正剖视图。
图21D是显示第4比较例转子24的部分正剖视图。
图22A-图22C是用于说明扭矩波动率比Rx/Ri为1以下的角度宽度A和角度宽度θc的适当范围的确定的图表。
图23A-图23C是用于说明扭矩波动率比Rx/Ri为1以下的角度宽度A和角度宽度θc的适当范围的确定的图表。
图24是示出使实施例转子15的角度宽度θc变化情况下的扭矩波动率比Rx/Ri的变化的FEM解析例。
图25是示出使实施例转子15的角度宽度θc变化情况下的扭矩波动率比Rx/Ri的变化的FEM解析例。
图26A-26C是用于说明18次组成为0.7倍以下的角度宽度A和角度宽度θc的适当范围的确定的图表。
图27A-27C是用于说明18次组成为0.7倍以下的角度宽度A和角度宽度θc的适当范围的确定的图表。
图28A-28C是用于说明扭矩波动中基本次数(18次组成)组成的大小小于36次组成的大小时角度宽度A和角度宽度θc的适当范围的确定的图表。
图29是示出使实施例转子15的角度宽度θc变化情况下的18次组分中扭矩波动率比Rx/Ri和扭矩波动的36次组分中扭矩波动率比Rx/Ri的差的变化的FEM解析例。
图30A为本发明第2实施例马达的部分剖视图。
图30B和图30C为图30A的局部放大图。
图31为本发明适用的压缩机整体的侧剖视图。
具体实施例方式
下面将根据图1-图29说明本发明的第1实施例。
根据图1A，定子11由环形芯12和在该芯12的内周布置的多个齿121之间的狭缝122中设置的线圈13构成。在本实施例中，齿121和狭缝122的个数为18个。狭缝122在环形定子11的圆周方向上等间距(等角度间距)地布置。如图2所示，芯12由磁性体(钢板)制成的多个芯板14堆叠构成。在狭缝122中设置的线圈13卷绕为波形绕组。
一般，极数为p(整数)、相数为m(整数)、每极每相具有的狭缝数为q(q＝0.5、1、1.5、2、2.5……如此依次增加0.5)、定子的狭缝数为K的情况下，下述的关系式成立。
K＝q×p×m例如，3相、q＝1的情况下，狭缝数K和极数p的关系为4极12狭缝、6极18狭缝、8极24狭缝等。例如，3相、q＝1.5的情况下，狭缝数K和极数p的关系为4极18狭缝、6极27狭缝、8极36狭缝等。
下文将结合图3和4对上述示例中具有6极18狭缝的波形绕组进行介绍。定子11中的波形绕组如图4所示，与逆变器10的U相端子101连接的U相线圈线(由符号13U表示)在第1狭缝(由符号122U表示)的组中通过。与逆变器10的V相端子102连接的U相线圈线(由符号13V表示)在第2狭缝(由符号122V表示)的组中通过，与逆变器10的W相端子103连接的W相线圈线(由符号13W表示)在第3狭缝(由符号122W表示)的组中通过。各个线圈线13U、13V、13W的实线部分为相对图4的纸面、在定子11前侧的端面进行配线的部分，各个线圈线13U、13V、13W的虚线部分为相对图4的纸面、在定子11对向侧的端面进行配线的部分。各个线圈线13U、13V、13W的实线部分和虚线部分的连接部分通过狭缝122U、122V、122W。符号N表示将各个线圈线13U、13V、13W的终端接线的中性点。
如图1A所示，实施例的转子15由芯16和在芯16内埋设的多个(本实施例中为6个)平板形状的永久磁铁17A、17B构成。多个永久磁铁17A、17B全部同形状同大小。如图2所示，芯16由磁性体(钢板)制成的多个芯板18堆叠构成。芯16的中心部分贯穿设置有轴孔161。输出轴(未示出)在轴孔161中通过并在芯16中固定。
如图1A所示，多组第1永久磁铁17A和第2永久磁铁17B分别嵌入沿着轴孔161延伸方向在芯16上贯穿设置的多个容纳孔162内，永久磁铁17A、17B在实施例转子15的圆周方向上相邻地作为磁极埋设在芯16内。实施例转子15的圆周方向上相邻的一对永久磁铁17A、17B的磁极相互不同。换句话说，多个永久磁铁17A、17B在圆周方向上极性相互不同地进行埋设。
各个永久磁铁17A、17B具有第1磁极端171、第2磁极端172、位于第1磁极端171和第2磁极端之间的中间位置的磁极中心部分173。通过永久磁铁17A的磁极中心部分173的实施例转子15的半径线151A相对平板形状的永久磁铁17A直交。同样，通过永久磁铁17B的磁极中心部分173的实施例转子15的半径线151B相对平板形状的永久磁铁17B直交。与实施例转子15的旋转中心轴线C相连的半径线151A、151B以旋转中心轴线C为中心等角度间隔(60°)。永久磁铁17A、17B位于与实施例转子15的旋转中心轴线C等距离的位置，永久磁铁17A、17B在实施例转子15的圆周方向上等间隔布置。
在容纳孔162的两端(磁极端171、172的近旁)设置空间163。在容纳孔162中容纳永久磁铁17A、17B的状态下，在永久磁铁17A、17B的两端残留防止磁路短路用的空间163。
如图1B所示，与以半径线151A、151B为中心的角度宽度A相等的实施例转子15的外周部分形成为以旋转中心轴线C为中心的半径R的圆周部分19A、19B。半径线151A与圆周部分19A的圆周方向中心191交叉，半径线151B与圆周部分19B的圆周方向中心191交叉。换句话说，通过圆周部分19A、19B的第1端缘192的半径线152和半径线151A、151B之间的角度宽度等于通过圆周部分19A、19B的第2端缘193的半径线153和半径线151A、151B之间的角度宽度。以旋转中心轴线C为中心通过第1端缘192和第2端缘193的圆周面称为假想圆周面E。
在圆周部分19A、19B的圆周方向中心191位于半径线151A、151B上，半径线151A、151B以旋转中心轴线C为中心等角度间隔(60°)。换句话说，圆周部分19A、19B在圆周方向上等间距布置，圆周部分19A、19B与永久磁铁17A、17B的磁极中心部分173相对应。
与永久磁铁17A相对应的圆周部分19A和与永久磁铁17B相对应的圆周部分19B之间彼此隔开。圆周部分19A通过朝向实施例转子15的径向外侧凸出的凸形部分20与相邻的圆周部分19B联结在一起。
将圆周部分19A的第2端缘193(或第1端缘192)和圆周部分19B的第1端缘192(或第2端缘193)连接的凸形部分20由第1平面H1、第2平面H2、第3平面H3连接形成。第1平面H1相对于联结第1端缘192和第2端缘193的平面H平行。第2平面H2联结第1平面H1的第1边缘和第1端缘192。第3平面H3联结第1平面H1的第2边缘和第2端缘193。在图1B中，平面H、第1平面H1、第2平面H2和第3平面H3分别表示为与相对旋转中心轴线C垂直的假想平面(图1B的纸面)的交叉部分，也即表示为直线。下面，也将平面H置换成直线H、将第1平面H1置换成第1直线H1、将第2平面H2置换成第2直线H2、将第3平面H3置换成第3直线H3地进行描述。
相邻的第1直线H1和第2直线H2形成朝向实施例转子15的径向外侧凸出的钝角形状的角部H11，相邻的第1直线H1和第3直线H3形成朝向实施例转子15的径向外侧凸出的钝角形状的角部H12。
凸形部分20的第1直线H1的中心与位于第1永久磁铁17A和第2永久磁铁17B之间的磁极切换部分164相对应。换句话说，齿121与实施例转子15的外周之间的空隙大小(也即，圆周面E与实施例转子15的外周之间的间隔)是与位于相邻的一对永久磁铁17A、17B之间的磁极切换部分164相对应的空隙G最大。换句话说，实施例转子15的半径在与空隙G对应的部分最小。
在图5中示出联结旋转中心轴线C和凸形部分20的中间位置201的凸形部分半径线154。中间位置201为圆周部分19A、19B的第1端缘192和第2端缘193之间的凸形部分20上正中间的位置。也即，凸形部分半径线154位于凸形部分20上将凸形部分20在圆周方向上2等分的位置处。以下部分中，将凸形部分半径线154记为2等分线154。
凸形部分半径线154的长度为凸形部分20与旋转中心轴线C的最小距离。下面，将凸形部分20与旋转中心线C的最小距离记为最小距离Rmin。Dh表示圆周面E的中间位置190与中间位置201之间的直线距离。中间位置190将第1端缘192和第2端缘193之间的圆周面E进行2等分，位于凸形部分半径线154的延长线上。Dh表示圆周部分19A、19B的半径R与最小距离Rmin的差值。
第1直线H1在前述假想平面(图1B的纸面)内与凸形部分半径线154垂直，而且，第1直线H1在径向上从中间位置190只离开差值Dh。下文将Dh描述为深度Dh。从第1直线H1的中间位置201到第1直线H1的第1端缘(第1角部H11)的距离与到第2端缘(第2角部H12)的距离相同。从而，以旋转中心轴线C为中心的第2直线H2的角度宽度以及以旋转中心轴线C为中心的第3直线H3的角度宽度成为同样大小的角度宽度θc。
凸形部分20在圆周面E内侧以及直线H外侧的范围内并朝向实施例转子15的径向外侧凸出。圆周面E包含圆周部分19A、19B并且具有半径R。直线H联结第1端缘192和第2端缘193。换句话说，凸形部分20在圆周面E和直线H之间的范围内(除去圆周面E上和直线H上的范围)并朝向实施例转子15的径向外侧凸出。也即，角部H11、H12(第1直线H1的两端缘)位于圆周面E的径向内侧并且位于直线H的径向外侧。因此，第2直线H2和第3直线H3为相对于将凸形部分20在圆周方向上2等分的2等分线154镜像对称(左右对称)的关系，一对角部H11、H12为相对于2等分线154镜像对称(左右对称)的关系。
如图6所示，将直线H2、H3从角部H11、H12延长到与圆周面E相交位置E2、E3的延长线称为H21、H31。三个直线H1、H2、H3中两侧的直线H2、H3的长度比延长线H21、H31长。
各个凸形部分20通过连接第1直线H1、第2直线H2和第3直线H3而形成，各个凸形部分20中任一个均是同形状同大小。
以下，将直线H与旋转中心轴线C的最小距离记为最小距离Hr(在图5中示出)。
图6中示出的Dmax表示中间位置Ho和中间位置190之间的直线距离，表示半径R和最小距离Hr的差。以下，Dmax记为假想最大差值Dmax。假想最大差值Dmax＝R×{1-cos([(360°/p)-A]/2)}，深度Dh比假想最大差值Dmax小。A为各个圆周部分19A、19B的角度宽度。
如图6所示，从旋转中心轴线C起到第1直线H1的直线包含联结位于短路防止空间163的区分壁面上的点165和第1直线H1上的点204的线段Br1，并且上述直线与容纳第1永久磁铁17A的容纳孔162的一部分、即短路防止空间163的区分壁面交叉。同样，从旋转中心轴线C起到第1直线H1的直线包含联结位于短路防止空间163的区分壁面上的点166和第1直线H1上的点205的线段Br2，并且上述直线与容纳第2永久磁铁17B的容纳孔162的一部分、即短路防止空间163的区分壁面交叉。
Bmin1表示点165和点204之间的直线距离，Bmin2表示点166和点205之间的直线距离。直线距离Bmin1、Bmin2表示联结容納孔162的区分壁面与第1直线H1的直线中最短直线的长度，Bmin1＝Bmin2。也即，点165和点204之间的间隔部分Br1成为容纳第1永久磁铁17A的容纳孔162的区分壁面与凸形部分20之间的最小间隔，点166和点205之间的间隔部分Br2成为容纳第2永久磁铁17B的容纳孔162的区分壁面与凸形部分20之间的最小间隔。在下文将间隔部分Br1记为最小间隔部分Br1，间隔部分Br2记为最小间隔部分Br2。点165记为最小间隔部分Br1的起点165，点166记为最小间隔部分Br2的起点166。换句话说，起点165成为区分相邻的一对容纳孔162中一个区分壁面上与凸形部分20的间隔最小的点。起点166成为区分另一个容纳孔162的区分壁面与前述凸形部分20的间隔最小的点。
图5和图6示出的Θb表示联结旋转中心轴线C和起点165的半径线155与联结旋转中心轴线C和起点166的半径线156之间的角度宽度。也即，Θb表示起点165和起点166以旋转中心轴线C为中心形成的角度宽度。起点165为相邻一对容纳孔162中一个和凸形部分20之间的最小间隔部分Br1的、前述一个容纳孔162的起点。起点166为相邻一对容纳孔162中另一个和凸形部分20之间的最小间隔部分Br2的、前述另一个容纳孔162的起点。下文将Θb记为桥间角度Θb。
特定出桥间角度Θb的起点165、166根据如下规定。平行移动直线H1，与容纳第1永久磁铁17A的容纳孔162的区分壁面连接的点暂时记为H01，平行移动直线H3，与容纳第1永久磁铁17A的容纳孔162的区分壁面连接的点暂时记为H30。这两点H01、H30中，直线H1和点H01之间的距离以及直线H3和点H30之间的距离中短的一个采用作为起点165。平行移动直线H1，与容纳第2永久磁铁17B的容纳孔162的区分壁面连接的点暂时记为H02，平行移动直线H2，与容纳第2永久磁铁17B的容纳孔162的区分壁面连接的点暂时记为H20。这两点H02、H20中，直线H1和点H02之间的距离以及直线H2和点H20之间的距离中短的一个采用作为起点166。
根据容纳孔162(空间163)的形状，前述的点H01、H02或H20有可能存在多个或无数个。在这种情况下，角度宽度Θb存在多个或无数个。前述桥间角度Θb表示与最小间隔部分Br1相对应的起点165和与最小间隔部分Br2相对应的起点166以旋转中心轴线C为中心而成的角度宽度中最大的角度宽度。
图7A的柱形图示出根据FEM(有限单元法)解析求出实施例转子15的扭矩常数以及由作为比较例的图21A-21D示出的第1比较例转子21-第4比较例转子24的扭矩常数的实例。所谓扭矩常数就是旋转电机的输出扭矩的平均值除以电流有效值后的数值。图7B的柱形图示出实施例转子15的扭矩波动和第1-第4比较例转子21-24的扭矩波动的FEM解析例。所谓的扭矩波动就是输出扭矩的变动宽度大小。实施例转子15和第1-第4比较例转子21-24中任一个均装配在相同定子11上。永久磁铁17A、17B的配置和大小在第1-第4比较例转子21-24中的任一情况下与实施例转子15的情况均相同。
该FEM解析例中共同的条件为如下永久磁铁17A、17B的宽度17W(图5所示)比芯16(实施例转子15)的圆周部分19A、19B的半径R小，空隙g(图5所示，圆周部分19A、19B和齿121之间的间隙大小)＝0.5mm，极数p＝6，狭缝122的个数＝p×3＝18。
如图21A所示，第1比较例转子21的外周为半径R的圆周面E。如图21B所示，第2比较例转子22的外周由半径R的圆周部分19A、19B和联结相邻圆周部分19A和圆周部分19B的平面H(直线H)构成。如图21C所示，第3比较例转子23的外周由半径R的圆周部分19A、19B和联结相邻圆周部分19A和圆周部分19B的凹形部分231构成。凹形部分231为比平面H在径向内侧上凹的圆弧面。如图21D所示，在相邻的永久磁铁17A、17B之间的磁极切换部分164处，第4比较例转子24的半径最小，而且在磁极端部171、172之间的磁极中心部分173处，第4比较例转子24的半径最大，因此第4比较例转子24的外周成为正弦波形形状的周面(正弦波形状部分241)。第4比较例转子24的半径线151A、151B的长度为R。第4比较例转子24的正弦波形状部分241与旋转中心轴线C的最小距离比第2比较例转子22的直线H1与旋转中心轴线的最小距离大，比实施例转子15的凹形部分231与旋转中心轴线C的最小距离。
图7A的图表中的柱B1表示图21A中的第1比较例转子21的情况下的扭矩常数为1。图7A的图表中的柱Bo表示实施例转子15的扭矩常数相对柱B1的比率。柱B2表示图21B中的第2比较例转子22的扭矩常数相对柱B1的比率。柱B3表示图21C中的第3比较例转子23的扭矩常数相对柱B1的比率。柱B4表示图21D中的第4比较例转子24的扭矩常数相对柱B1的比率。
图7B的图表中的柱D1表示第1比较例转子21的扭矩波动为1。柱Do表示实施例转子15的扭矩波动相对于柱D1的比率。柱D2表示第2比较例转子22的扭矩波动相对于柱D1的比率。柱D3表示第3比较例转子23的扭矩波动相对柱D1的比率。柱D4表示第4比较例转子24的扭矩波动相对柱D1的比率。
图8A的图表示出转子的旋转位置和任一个齿121的作用力的关系。波形Δ示出理想的实例。波形Δ和横轴形成等腰三角形，该等腰三角形的底边示出横轴上的起始端和终止端之间的角度间隔为40°。如果将有关全部齿121的这种波形Δ合成起来，则得到图8B图表中的水平直线TΔ。也即，如果一个齿121的作用力的波形为波形Δ，则输出扭矩一定(TΔ)，扭矩波动为零。
图8A的图表中的波形Eλ示出图21A的第1比较例转子21的旋转位置和第1比较例转子21的任一个齿121作用力的关系。一旦将有关第1比较例转子21的全部齿121的这种波形Eλ合成起来，则得到图8B中的合成波形Te。也即，如果一个齿121的作用力为用波形Eλ表示的力，则产生扭矩波动不为零的输出扭矩。也即，如果波形Eλ的形状与波形Δ的形状越接近，越能够使得旋转电机的扭矩波动变小。
对于实施例转子15来说，计算出在前述共同的解析条件和桥间角度Θb＝5.2°的条件下FEM解析的结果、扭矩波动率Ri。所谓的扭矩波动率就是扭矩波动(输出扭矩的变动宽度大小)除以输出扭矩的平均值后得到的值。实施例转子15的该扭矩波动率Ri比图21A的第1比较例转子21在前述共同的解析条件和桥间角度Θb＝10°的条件下的FEM解析结果的扭矩波动率小。下文，使用图21A的第1比较例转子21，与前述共同解析条件和桥间角度Θb＝5.2°的条件下的FEM解析结果的扭矩波动率Ri相对，或者扭矩波动率Rx的比率Rx/Ri称为扭矩波动率比。扭矩波动率比Rx/Ri与扭矩波动率Rx成正比。
图9A的图表中的曲线Z1表示在角度宽度A＝28°、角度宽度θc＝13°、桥间角度Θb为5.2°的情况下实施例转子15的外周面中磁通密度的分布。横轴表示与磁极切换部分164对应的凸形部分20的中间位置201和相邻凸形部分20的中间位置201之间的角度位置。纵轴表示磁通密度。中间位置201的角度位置为0°或60°。图9C的图表中的Eλ1表示在桥间角度Θb为5.2°的情况下实施例转子15的旋转位置和实施例转子15的一个齿121的作用力的关系。
图9B的图表中的曲线Z2表示在角度宽度A＝28°、角度宽度θc＝13°、桥间角度Θb为12°的情况下实施例转子15的外周面中磁通密度的分布。横轴表示与磁极切换部分164对应的凸形部分20的中间位置201和相邻凸形部分20的中间位置201之间的角度位置。纵轴表示磁通密度。图9D的图表中的Eλ2表示在桥间角度Θb为12°的情况下，实施例转子15的旋转位置和实施例转子15的一个齿121的作用力的关系。
图9A-9D为根据每个FEM解析得到的结果。图9A中，磁通密度为零的实施例转子15的外周面的区域(示出实施例转子15的外周面位置的横轴上比零大的范围的区域)不存在，图9B中存在磁通密度为零的实施例转子15的外周面的区域。曲线Eλ1与曲线Eλ2相比，近似于波形Δ的形状。也即，磁通密度的分布中为零的区域不存在的情况下(以下称为辅助磁极不存在的状态。参照图9A和9C)，与磁通密度的分布中具有为零的区域的情况下(以下称为具有辅助磁极的状态。参照图9B和9D)相比，扭矩波动变小。
图1B中图示的角度宽度为与第1永久磁铁邻接的短路防止空间163和与此相邻的第2永久磁铁17B相邻接的短路防止空间163之间的、以旋转中心轴线C为中心的角度宽度。也即，角度宽度为与相邻的一对短路防止空间进行线接触的半径线157、158(以旋转中心轴线C为中心的半径线)之间的角度。角度宽度的大小是桥间角度Θb的大小以下。角度宽度为10°的情况下，根据FEM解析确认辅助磁极不存在的状态。也即，桥间角度Θb为10°的情况下也变为辅助磁极不存在的状态。
在具有辅助磁极的状态下，与输出扭矩的平均值相对的磁阻扭矩的占有比率(以下称为磁阻扭矩的使用率)相对辅助磁极不存在的状态提高。根据图10图表中FEM解析结果，一旦桥间角度Θb超过10°，则磁阻扭矩的使用率迅速上升。图10图表中的黑点为实际数据。
换句话说，在具有辅助磁极的状态下有效地利用磁阻扭矩的构造(例如，日本特开2004-260972号公报的图1公开的构造)中，一个齿的作用力Eλ变形，力Eλ的形状从波形Δ的形状向上偏离，扭矩波动恶化。
与此相对，本发明为辅助磁极不存在的状态(图9A和图9C)。藉此，减少磁阻扭矩中输出扭矩的平均值的提高，一个齿的作用力Eλ与波形Δ接近，试图降低扭矩波动。
图11的图表示出与桥间角度Θb对应的扭矩波动率比Rx/Ri的变化。角度宽度A为28°，角度宽度θc为13°。图11为根据FEM解析得到的结果，图11的图表中的黑点为实际数据。从图11的图表中可知，桥间角度Θb如果小于10°，则扭矩波动率比Rx/Ri小于1。
在桥间角度Θb为10°以下时，能够增大主磁铁宽度，能够抑制输出扭矩的平均值的下降。
图12A为柱形图，其示出将使用凸形部分20的情况下的输出扭矩进行傅立叶级数展开而得到的特定次数中扭矩波动的次数组成比。桥间角度Θb设定为5.2°，角度宽度A设定为28°。深度Dh设定为0.3mm，角度宽度θc设定为13°。
图12B为柱形图，其示出将图17示出的第5比较例转子25的输出扭矩进行傅立叶级数展开而得到的特定次数中扭矩波动的次数组成比。桥间角度Θb设定为5.2°，角度宽度A设定为26°。深度Dh设定为0.5mm。图12A和图12B是根据FEM解析得到的结果。
由凸形部分26联结相邻圆周部分19A和圆周部分19B形成图17示出的第5比较例转子25的外周面。凸形部分26为朝向实施例转子15的径向外侧凸出的形状。
连接第1圆周部分19A的第2端缘193(或第1端缘192)和第2圆周部分19B的第1端缘192(或第2端缘193)的凸形部分26为比圆周部分19A、19B的半径R大的半径的圆弧周面。各个凸形部分26每个均同形状同大小。从而，凸形部分26在包含圆周部分19A、19B的半径R的圆周面E的径向内侧以及联结第1端缘192和第2端缘193的平面H的径向外侧的范围内，朝向实施例转子15的径向外侧凸出。换句话说，凸形部分26在圆周面E和平面H之间的区域内(除去圆周面E和平面H上)朝向实施例转子15的径向外侧凸出。
凸形部分26的凸出端261对应位于第1永久磁铁17A和第2永久磁铁17B之间的磁极切换部分164。也即，齿121和第5比较例转子25的外周之间的空隙大小(也即，圆周面E和第5比较例转子25的外周之间的间隔)是对应于磁极切换部分164的空隙G最大。也即，第5比较例转子25的半径在对应空隙G的部分最小。
图12A中的柱L1示出基本次数(＝18)的扭矩波动的次数组成比。柱L2示出基本次数的2倍的次数(＝36)的扭矩波动的次数组成比，柱L3示出基本次数的3倍的次数(＝54)的扭矩波动的次数组成比。
图12B中的柱L4示出基本次数(＝18)的扭矩波动的次数组成比。柱L5示出基本次数的2倍的次数(＝36)的扭矩波动的次数组成比，柱L6示出基本次数的3倍的次数(＝54)的扭矩波动的次数组成比。另外，柱L4的扭矩波动的次数组成比为1。
根据图12A和图12B的FEM解析结果，极大控制扭矩波动的基本次数(＝18)的次数组成中，具有凸形部分20的实施例转子15(图12A的柱L1)的一方比图17中第5实施例转子25(图12B的柱L4)的情况小。
图13为示出与单一齿121相关的磁阻扭矩的变化的图表。曲线Qr11示出使用具有凸形部分20的实施例转子15的情况下的磁阻扭矩的变化，曲线Qr21示出使用图17中第5比较例转子25的情况下的磁阻扭矩的变化。
图14A的图表中的曲线Qr12示出将与实施例转子15的各自的齿121(18个)相关的图13的曲线Qr11合成得到的合成磁阻扭矩变化。曲线Qr22示出将与第5比较例转子25的各自的齿121(18个)相关的图13的曲线Qr21合成得到的合成磁阻扭矩变化。
图14B的图表中的曲线Qm1为示出与使用实施例转子15情况的永久磁铁17A、17B相关的扭矩(以下称为磁铁扭矩)的变化的图表。曲线Qm2为示出与使用第5比较例转子25情况的永久磁铁17A、17B相关的磁铁扭矩的变化的图表。
图14C的图表中的曲线Q1rm为将图14A的曲线Qr12和图14B的曲线Qm1合成的扭矩波形。图14C的图表中的曲线Q2rm为将图14A的曲线Qr22和图14B的曲线Qm2合成的扭矩波形。换句话说，曲线Q1rm为在使用具有凸形部分20的实施例转子15的情况下根据FEM解析得到的扭矩波形，曲线Q2rm为在使用图17的第5比较例转子25的情况下根据FEM解析得到的扭矩波形。图16的图表中曲线Ξ为在使用图21A的第1比较例转子21情况下根据FEM解析得到的扭矩波形。显然扭矩波形的曲线Q1rm中的扭矩波动和扭矩波形的曲线Ξ中的扭矩波动不同。
如果比较曲线Q1rm、Q2rm，可知由曲线Q1rm表示的扭矩波动比由曲线Q2rm表示的扭矩波动小。该不同基于图14A的曲线Qr12中隆起部分Qro12的隆起程度和曲线Qr22中隆起部分Qro22的隆起程度的不同。隆起部分Qro12、Qro22的隆起程度的不同主要起因在于空隙gh1(图6所示凸形部分20和齿121之间的间隙大小)的变化和空隙gh2(图17所示凸形部分26和齿121之间的间隙大小)的变化的不同。
图15A的图表中的曲线Gh1示出空隙gh1的变化，图15B的图表中的曲线Gh2示出空隙gh2的变化。曲线Gh2表示的空隙gh2的变化为从单调增大起向最大移动后再朝单调减小移动的图形。曲线Gh1表示的空隙gh1的变化为具有从单调减小起朝向单调增大迅速转化的一对转化部分ho的图形。由于角部H1、H2的存在而产生一对转化部分ho。也即，角部H1、H2的存在将曲线Qr12的隆起部分Qro12的隆起变大。
如图14C中曲线Q1rm所示，具有如此的隆起部分Qro12的合成磁阻扭矩的曲线Qr12和磁铁扭矩的曲线Qm1的合成使得扭矩波动降低。如图14C中曲线Q2rm所示，具有隆起部分Qro22的合成磁阻扭矩的曲线Qr22和磁铁扭矩的曲线Qm2的合成也使得扭矩波动降低。另外，图14C中曲线Q1rm所示的扭矩波动降低的程度比图14C中曲线Q2rm所示的扭矩波动降低的程度小。
下文将根据图18-20详细说明曲线Q1rm的扭矩波动和曲线Q2rm的扭矩波动的不同。
曲线Q1rm的扭矩波动和曲线Q2rm的扭矩波动的不同的理由有如下两点。
(1)磁阻扭矩的基本次数(18次)的组成的振幅和磁铁扭矩的基本次数(18次)的组成的振幅差中，曲线Q1rm一方比曲线Q2rm小。
(2)磁阻扭矩的基本次数(18次)的组成的相位和磁铁扭矩的基本次数(18次)的组成的相位差中，曲线Q1rm一方比曲线Q2rm与反向相位接近。
图18A的图表中的曲线∏1表示使用实施例转子15情况下的磁铁扭矩中基本次数(18次)的组成的波形，曲线∏2表示使用实施例转子15情况下的磁阻扭矩中基本次数(18次)的组成的波形。曲线∏1位于由横轴(旋转位置)和左侧的纵轴TL(扭矩大小)表示的座标上，曲线∏2位于由横轴(旋转位置)和右侧的纵轴TR(扭矩大小)表示的座标上。
图18B的图表中的曲线Ω1表示使用第5比较例转子25(参照图17)情况下的磁铁扭矩中基本次数(18次)的组成的波形，曲线Ω2表示使用第5比较例转子25情况下的磁阻扭矩中基本次数(18次)的组成的波形。曲线Ω1位于由横轴(旋转位置)和左侧的纵轴TL(扭矩大小)表示的座标上，曲线Ω2位于由横轴(旋转位置)和右侧的纵轴TR(扭矩大小)表示的座标上。
如果对使用实施例转子15情况下的图18A的曲线∏1、∏2与使用第5比较例转子25情况下的图18B的曲线Ω1、Ω2进行比较，则将会明白前述(1)、(2)的理由(特征)。
使用实施例转子15情况的合成磁阻扭矩的波形Qr12(参照图14A)具备前述(1)、(2)的特征。因此，如果将合成磁阻扭矩的波形Qr12和磁铁扭矩的曲线Qm1进行合成，则基本次数(18次)组成抵消，留下36次组成，显著地形成高次数化。
在使用第5比较例转子25情况下的合成磁阻的波形Qr22(参照图14A)的情况下，通过前述(1)、(2)的特征，如果将合成磁阻扭矩的波形Qr22和磁铁扭矩的曲线Qm2进行合成，则基本次数(18次)组成的抵消程度变小，曲线Q2rm的扭矩波动与曲线Q1rm比变大。
下文将详细说明前述理由(1)。
在使用第5比较例转子25的情况下，空隙变化为图15B所示平滑的变化。由于在外凸的圆弧处构成极间部分，磁阻扭矩变动平滑且较小，作为波长的基调的旋转18次组成相对磁铁扭矩波形的旋转基本次数(18次)的组成波形的振幅一般较小。在使用具备角部H11、H12的实施例转子15的情况下，由于角部H11、H12存在，空隙gh1如图15A所示。如此的空隙变化使得合成磁阻扭矩的18次组成和36次组成显著。
图19A中的柱形图示出曲线Qr12的傅立叶级数展开的结果，图19B中的柱形图示出曲线Qr22的傅立叶级数展开的结果。柱Bo1表示将曲线Qr12傅立叶级数展开得到的18次组成的大小，柱Bo2表示将曲线Qr12傅立叶级数展开得到的36次组成的大小。柱B51表示将曲线Qr22傅立叶级数展开得到的18次组成的大小，柱B52表示将曲线Qr22傅立叶级数展开得到的36次组成的大小。从图19A和图19B中明白，曲线Qr12的18次组成比曲线Qr22的18次组成大，曲线Qr12的36次组成比曲线Qr22的36次组成大。该结果有利于磁阻扭矩的基本次数(18次)的组成的振幅与磁铁扭矩的基本次数(18次)的组成的振幅相等。
下文将详细说明前述的理由(2)。
磁阻扭矩的18次组成的波形的相位能够根据隆起部分Qro12的发生位置进行调整。例如，考虑图20D中波形∏6和图20E中波形∏7。波形∏6为将图20A的正弦波∏3和图20B的正弦波∏4合并生成的模型波形，波形∏7为将图20A的正弦波∏3和图20C的正弦波∏5合并生成的模型波形。图20D、20E的波形∏6、∏7为相对同一正弦波∏3具有发生位置不同的隆起部分Qro的波形。
图20F的波形∏8为从图20D的波形∏6中抽出的18次组成波形，图20F的波形∏9为从图20E的波形∏7中抽出的18次组成波形。从图20F中可知，18次组成波形∏8的相位和18次组成波形∏9的相位不同。也即，通过隆起部分Qro的位置变化，能够调整18次组成波形∏8、∏9的相位。也即，通过适当设定角部H11、H12的位置，能够在磁铁扭矩的18次组成的相反相位上调整磁阻扭矩的18次组成。
如此，在没有角部H11、H12的第5比较例转子25中，不能使得18次组成和36次组成显著，而且不能调整磁阻扭矩的18次组成的相位。因此，在第5比较例转子25中，与实施例转子15的情况不同，不能实现显著的高次数化。
通过第1实施例得到以下的效果。
(1)从图7A的图表可知，实施例转子15的情况下扭矩常数和外周半径一定(＝R)的第1比较例转子21的情况下扭矩常数不怎么变化。实施例转子15的情况中扭矩常数比第2-第4比较例转子22-24的各个情况下扭矩常数大。也即，第2-第4比较例转子22-24的各个情况下扭矩的下降比实施例转子15的情况大，特别地第3-第4比较例转子23-24的各个情况下扭矩下降显著。
从图7B的图表可知，实施例转子15的情况下扭矩波动和外周半径恒定(＝R)的第1比较例转子21的情况下扭矩波动相比大大地下降。第2-第4比较例转子22-24的各个情况下扭矩波动也比第1比较例转子21的情况下扭矩波动小，实施例转子15的情况下扭矩波动比第2-第3比较例转子22-23的各个情况下的扭矩波动小。第4比较例转子24的扭矩波动与实施例转子15的情况下的扭矩波动同等程度大小，由图7A的图表可知，第4比较例转子24的情况下的扭矩比实施例转子15的情况有很大降落。
由图7A和图7B所示的FEM解析结果可知，实施例转子15与扭矩的大小和扭矩波动的抑制相关，因此比其它第1-第4比较例转子21-24良好。定子11的齿121和实施例转子15的外周之间的空隙在圆周部分19A、19B整体上最小的构造有助于避免扭矩下降。使得实施例转子15的外周面中的磁通量变动平滑的凸形部分20有助于扭矩波动的抑制，同时有助于避免扭矩下降。换句话说，与扭矩的大小和扭矩波动的抑制相关，实施例转子15比其它第1-第4比较例转子21-24有良好的结果，产生由凸形部分20联结分离的相邻圆周部分19A、19B的构造。
(2)凸形部分20由三个直线H1、H2、H3连接形成。由图7B的FEM解析结果可知，产生一对角部H11、H12地连接三个直线H1、H2、H3所形成的凸形部分20对扭矩波动的抑制有益。
(3)由图14C所示，装备具有角部H11、H12的凸形部分20的实施例转子15和装备圆弧形状的凸形部分26的第5比较例转子25中每一个通过磁铁扭矩和合成磁阻扭矩的合成，产生输出扭矩的波形的高次数化。另外，经由输出扭矩的高次数化的扭矩波动的降低效果中，装备具有角部H11、H12的凸形部分20的实施例转子15的一方比装备圆弧形状的凸形部分26的第5比较例转子25高。
换句话说，将输出扭矩傅立叶级数展开的情况下，由图12A和图12B的图表可知，具有连接三个直线H1、H2、H3而形成的凸形部分20的实施例转子15的输出扭矩的基本次数组成的扭矩波动比具有圆弧形状的凸形部分26的第5比较例转子25的小。也即，具有一对角部H11、H12的凸形部分20有助于使得实施例转子15的外周面中磁通量变动平滑，并且抑制扭矩波动。
(4)三个直线H1、H2、H3中两侧的直线H2、H3的长度比延长线H21、H31(如图6所示)长。该构造产生如图15A中曲线Gh1所示的空隙gh1的变化。直线H2、H3比延长线H21、H31长的构造在将输出扭矩高次数化方面有利，用于降低输出扭矩的基本次数组成的扭矩波动。
(5)在设定桥间角度Θb为0＜Θb≤10°范围的构造中，处于辅助磁极不存在的状态，并且扭矩波动率比Rx/Ri为1以下。从而，扭矩波动(输出扭矩的变动宽度的大小)除以输出扭矩的平均值后的值(扭矩波动率)变小。也即，设定桥间角度Θb为0＜Θb≤10°范围的构造产生辅助磁极不存在的状态，在抑制扭矩波动(输出扭矩的变动宽度的大小)方面良好。
(6)图7A和图7B的解析结果以圆周部分19A、19B在圆周方向上等间距设置为前提而得到。也即，等间距设置多个圆周部分19A、19B的构造为防止扭矩下降和抑制扭矩波动方面有益的构造。
(7)齿121和实施例转子15的外周之间的最大空隙为与位于相邻的一对永久磁铁17A、17B之间的磁极切换部分164对应的空隙G。将与磁极切换部分164对应的空隙G最大化的构造有助于缓和急速的磁通密度变化，抑制扭矩波动。
(8)定子11的绕线方式为三相波形绕组的构造有利于抑制振动。
(9)桥间角度Θb＝5.2°在充分导致扭矩波动率的下降效果以及确保磁极间的强度方面最合适。
下文将根据图22A-图24说明扭矩波动率比Rx/Ri为1以下的角度宽度A和角度宽度θc的范围。
图24的图表示出使用实施例转子15而使角度宽度θc变化情况下的扭矩波动率比Rx/Ri的变化的FEM解析例。图24的图表的横轴示出角度宽度θc的值，纵轴示出扭矩波动率比Rx/Ri的值。图表中的黑点为FEM解析得到的实际数据。
图24的图表中实际数据Γ1(1)和实际数据组Γ1(2)、Γ1(3)、Γ1(4)、Γ1(6)、Γ1(10)、Γ1(13)为如下条件得到的数据·以该顺序角度宽度A＝14°、16°、18°、20°、24°、28°、32°的条件，·前述共用条件，以及·深度Dh＝0.7mm与半径R＝0.028的比率Dh/R(＝0.7/R＝0.7mm/25.5mm)的条件。
图23A的图表为用于根据图24的图表决定角度宽度A和角度宽度θc的适当范围的说明图。图23A中横轴示出角度宽度A，纵轴示出角度宽度θc。图23A中用黑点示出的实际数据组只表示实际数据Γ1(1)和实际数据组Γ1(2)、Γ1(3)、Γ1(4)、Γ1(6)、Γ1(10)、Γ1(13)中扭矩波动率比Rx/Ri为1以下的实际数据。直线J4表示通过深度Dh与半径R的比率Dh/R＝0.028(＝0.7/R)和直线H(平面H)限定的角度宽度A的最大值Amax(4)。最大值Amax(4)表示通过比其小的角度宽度A和比率Dh/R＝0.028(＝0.7/R)能够形成凸形部分20，但是通过比其大的角度宽度A和比率Dh/R＝0.028(＝0.7/R)不能形成凸形部分20的角度宽度A的上限。
直线α表示通过角度宽度A限定的角度宽度θc的上限。也即，直线α表示如下的角度宽度θc的上限通过包含直线α的上侧范围的角度宽度θc不能形成凸形部分20。下文将直线α记为上限线α。上限线α由下面的式(3)表示。
θc＝(60-A)°/2……(3)图22A-22C和图23B-图23C的图表为用于根据由FEM解析求出的使角度宽度θc变化情况下扭矩波动率比Rx/Ri的变化的数据(图中未示出，但由与图24的图表等价的数据确认的数据)来决定角度宽度A和角度宽度θc的适当范围的说明图。图22A的图表与深度Dh＝0.1mm的情况对应，图22B的图表与深度Dh＝0.3mm的情况对应。图22C的图表与深度Dh＝0.5mm的情况对应。图23B的图表与深度Dh＝1.0mm的情况对应，图23C的图表与深度Dh＝1.2mm的情况对应。半径R均为25.5mm。
图22A中的直线J1表示通过深度Dh与半径R的比率Dh/R＝0.004(＝0.1/R)和直线H(平面H)限定的角度宽度A的最大值Amax(1)。图22B中的直线J2表示通过深度Dh与半径R的比率Dh/R＝0.012(＝0.3/R)和直线H(平面H)限定的角度宽度A的最大值Amax(2)。图22C中的直线J3表示通过深度Dh与半径R的比率Dh/R＝0.02(＝0.5/R)和直线H(平面H)限定的角度宽度A的最大值Amax(3)。
图22A中的最大值Amax(1)表示通过比其小的角度宽度A和比率Dh/R＝0.004(＝0.1/R)能够形成凸形部分20，但是通过比其大的角度宽度A和比率Dh/R＝0.004(＝0.1/R)不能形成凸形部分20的角度宽度A的上限。图22B中的最大值Amax(2)表示通过比其小的角度宽度A和比率Dh/R＝0.006(＝0.3/R)能够形成凸形部分20，但是通过比其大的角度宽度A和比率Dh/R＝0.012(＝0.3/R)不能形成凸形部分20的角度宽度A的上限。图22C中的最大值Amax(3)表示通过比其小的角度宽度A和比率Dh/R＝0.02(＝0.5/R)能够形成凸形部分20，但是通过比其大的角度宽度A和比率Dh/R＝0.02(＝0.5/R)不能形成凸形部分20的角度宽度A的上限。
图23A中的最大值Amax(4)表示通过比其小的角度宽度A和比率Dh/R＝0.028(＝0.7/R)能够形成凸形部分20，但是通过比其大的角度宽度A和比率Dh/R＝0.028(＝0.7/R)不能形成凸形部分20的角度宽度A的上限。图23B中的最大值Amax(5)表示通过比其小的角度宽度A和比率Dh/R＝0.039(＝1/R)能够形成凸形部分20，但是通过比其大的角度宽度A和比率Dh/R＝0.039(＝1/R)不能形成凸形部分20的角度宽度A的上限。图23C中的最大值Amax(6)表示通过比其小的角度宽度A和比率Dh/R＝0.047(＝1.2/R)能够形成凸形部分20，但是通过比其大的角度宽度A和比率Dh/R＝0.047(＝1.2/R)不能形成凸形部分20的角度宽度A的上限。
将最大值Amax(1)、Amax(2)、Amax(3)、Amax(4)、Amax(5)、Amax(6)统称为最大值Amax，最大值Amax由下面的式(4)表示。
Amax＝[60-2×arccos(1-Dh/R)]°……(4)最大值Amax在比率Dh/R＝0.004(＝0.1/R)时表示最大值Amax(1)，在比率Dh/R＝0.012(＝0.3/R)时表示最大值Amax(2)。最大值Amax在比率Dh/R＝0.02(＝0.5/R)时表示最大值Amax(3)，在比率Dh/R＝0.028(＝0.7/R)时表示最大值Amax(4)。最大值Amax在比率Dh/R＝0.039(＝1/R)时表示最大值Amax(5)，在比率Dh/R＝0.047(＝1.2/R)时表示最大值Amax(6)。
图22A中的直线β1表示通过深度Dh与半径R的比率Dh/R＝0.004(＝0.1/R)和角度宽度A限定的角度宽度θc的下限。也即，直线β1表示如下角度宽度θc的下限通过包含直线β1的下侧区域中角度宽度θc不能形成凸形部分20。图22A所示的直线ζ1位于直线β1的上侧。
图22B中直线β2表示通过深度Dh与半径R的比率Dh/R＝0.0126(＝0.3/R)和角度宽度A限定的角度宽度θc的下限。也即，直线β2表示如下角度宽度θc的下限通过包含直线β2的下侧区域中角度宽度θc不能形成凸形部分20。图22B所示的直线ζ2位于直线β2的上侧。
图22C中直线β3表示深度Dh与半径R的比率Dh/R＝0.02(＝0.5/R)和角度宽度A限定的角度宽度θc的下限。也即，直线β3表示如下角度宽度θc的下限通过包含直线β3的下侧区域中角度宽度θc不能形成凸形部分20。图22C所示的直线ζ3位于直线β3的上侧。
图23A中直线β4表示通过深度Dh与半径R的比率Dh/R＝0.028(＝0.7/R)和角度宽度A限定的角度宽度θc的下限。也即，直线β4表示如下角度宽度θc的下限通过包含直线β4的下侧区域中角度宽度θc不能形成凸形部分20。图23A所示的直线ζ4位于直线β4的上侧。
图23B中直线β5表示通过深度Dh与半径R的比率Dh/R＝0.039(＝1/R)和角度宽度A限定的角度宽度θc的下限。也即，直线β5表示如下角度宽度θc的下限通过包含直线β5的下侧区域中角度宽度θc不能形成凸形部分20。图23B所示的直线ζ5位于直线β5的上侧。
图23C中直线β6表示通过深度Dh与半径R的比率Dh/R＝0.047(＝1.2/R)和角度宽度A限定的角度宽度θc的下限。也即，直线β6表示如下角度宽度θc的下限通过包含直线β6的下侧区域中角度宽度θc不能形成凸形部分20。图23C所示的直线ζ6位于直线β6的上侧。
下文将直线β1、β2、β3、β4、β5、β6记为下限线β1、β2、β3、β4、β5、β6。下限线β1、β2、β3、β4、β5、β6由以下的式(5)表示。
θc＝[60-A-2×arccos(1-Dh/R)]°/2……(5)arccos(1-Dh/R)表示产生(1-Dh/R)值的cosσ的角度σ。式(5)在比率Dh/R＝0.004(＝0.1/R)时表示下限线β1，在比率Dh/R＝0.012(＝0.3/R)时表示下限线β2，在比率Dh/R＝0.02(＝0.5/R)时表示下限线β3。式(5)在比率Dh/R＝0.028(＝0.7/R)时表示下限线β4，在比率Dh/R＝0.039(＝1/R)时表示下限线β5，在比率Dh/R＝0.047(＝1.2/R)时表示下限线β6。
直线ζ1、ζ2、ζ3、ζ4、ζ5、ζ6由以下的式(6)表示。
θc＝[-0.5×A+(-14.1×Dh+26.7)]°……(6)式(6)在比率Dh/R＝0.004(＝0.1/R)时表示直线ζ1，在比率Dh/R＝0.012(＝0.3/R)时表示直线ζ2，在比率Dh/R＝0.02(＝0.5/R)时表示直线ζ3。式(6)在比率Dh/R＝0.028(＝0.7/R)时表示直线ζ4，在比率Dh/R＝0.039(＝1/R)时表示直线ζ5，在比率Dh/R＝0.047(＝1.2/R)时表示直线ζ6。
在图22A中，如斜线区域所示，如果在直线δo和直线ε1之间(比直线δo靠右侧并且比直线ε1靠左侧的区域)限定比率Dh/R＝0.004(＝0.1/R)情况下的角度宽度A，并且在上限线α和下限线β1之间(比上限线α靠下侧并且比下限线β1靠上侧的区域)限定角度宽度θc，则扭矩波动率比Rx/Ri为1以下。
在图22B中，如斜线区域所示，如果在直线δo和直线ε2之间(比直线δo靠右侧并且比直线ε2靠左侧的区域)限定比率Dh/R＝0.012(＝0.3/R)情况下的角度宽度A，并且在上限线α和下限线β2之间(比上限线α靠下侧并且比下限线β2靠上侧的区域)限定角度宽度θc，则扭矩波动率比Rx/Ri为1以下。
在图22C中，如斜线区域所示，如果在直线δo和直线ε3之间(比直线δo靠右侧并且比直线ε3靠左侧的区域)限定比率Dh/R＝0.02(＝0.5/R)情况下的角度宽度A，并且在上限线α和下限线β3之间(比上限线α靠下侧并且比下限线β3靠上侧的区域)限定角度宽度θc，则扭矩波动率比Rx/Ri为1以下。
在具有直线z1的图23A中，如斜线区域所示，如果在直线δo和直线ε4之间(比直线δo靠右侧并且比直线ε4靠左侧的区域)限定比率Dh/R＝0.028(＝0.7/R)情况下的角度宽度A，并且在上限线α和下限线β4之间(比上限线α靠下侧并且比下限线β4靠上侧的区域)限定角度宽度θc，则扭矩波动率比Rx/Ri为1以下。直线zo由下面的式(7-1)表示，直线δo由下面的式(7-2)表示。
θc＝10°……(7-1)θc＝(2.5×A-30)°……(7-2)在具有直线zo、z1的图23B中，如斜线区域所示，如果在直线δo和直线J5之间(比直线δo靠右侧并且比直线J5靠左侧的区域)限定比率Dh/R＝0.039(＝1/R)情况下的角度宽度A，并且在上限线α和直线ζ5之间(比上限线α靠下侧并且包含直线ζ6在内的上侧的区域)限定角度宽度θc，则扭矩波动率比Rx/Ri为1以下。直线z1由下表的式(8)表示。
θc＝(-0.5×A+16)°……(8)
在具有直线zo、z1的图23C中，如斜线区域所示，如果在直线δo和直线J6之间(比直线δo靠右侧并且比直线J6靠左侧的区域)限定比率Dh/R＝0.047(＝1.2/R)情况下的角度宽度A，并且在上限线α和直线ζ6之间(比上限线α靠下侧并且包含直线ζ6在内的上侧的区域)限定角度宽度θc，则扭矩波动率比Rx/Ri为1以下。
图22A-22C和图23A中，由直线ε1、ε2、ε3、ε4表示的角度A(ε1)、A(ε2)、A(ε3)、A(ε4)统称为角度A(ε)，角度A(ε)由下式(9)表示。
A(ε)＝[60-2×arccos(1-Dh/R)-(-18.9×Dh+12.7)]°＝[Amax-(-18.9×Dh+12.7)]°……(9)角度A(ε)在比率Dh/R＝0.004(＝0.1/R)时表示角度A(ε1)，在比率Dh/R＝0.012(＝0.3/R)时表示角度A(ε2)，在比率Dh/R＝0.02(＝0.5/R)时表示角度A(ε3)，在比率Dh/R＝0.028(＝0.7/R)时表示角度A(ε4)。
角度A(ε)表示角度A(ε4)的情况下，(-18.9×Dh+12.7)成为负值，Amax-(-18.9×Dh+12.7)的值变得比Amax大。如此，在Amax-(-18.9×Dh+12.7)的值在Amax以上的情况下，角度宽度A小于Amax。也即，在Amax-(-18.9×Dh+12.7)的值超过Amax情况下，式(9)和下式(9-1)进行置换。
A(ε)＝Amax……(9-1)也即，如果角度宽度A满足式(10)，而且角度宽度θc满足下式(11)，扭矩波动率比Rx/Ri为1以下。
A≤[60-2×arccos(1-Dh/R)-(-18.9×Dh+12.7)]°＝[Amax-(-18.9×Dh+12.7)]°而且A＜[60-2×arccos(1-Dh/R)]°＝Amax…(10)[60-A-2×arccos(1-Dh/R)]°/2＝(Amax-A)°/2＜θc＜-(60-A)°/2…(11)
综合以上的式(3)-(6)、(7-1)、(7-2)、(8)、(9)、(9-1)、(10)、(11)，如果在下述条件(1-0)表示的范围中设定角度宽度A的同时，在下述条件(2-0)表示的范围中设定角度宽度θc，则扭矩波动率比Rx/Ri能够为1以下。
条件(1-0)A≤[60-2×arccos(1-Dh/R)-(-18.9×Dh+12.7)]°而且A＜[60-2×arccos(1-Dh/R)]°条件(2-0)角度宽度A在前述(1-0)式表示的范围内，满足下式(i)-(iii)中的一个，全部满足(iv)-(vi)。
θc≤10°……(i)θc≤(-0.5×A+16)°……(ii)θc≤(2.5×A-30)°……(iii)[60-A-2×arccos(1-Dh/R)]°/2＜θc……(iv)[-0.5×A+(-14.1×Dh+26.7)]°≤θc……(v)θc＜(60-A)°/2……(vi)条件(1-0)、(2-0)为对应R＝25.5mm和极数p＝6的情况，但是在半径R不是25.5mm的情况或者极数p不是6的情况下，根据Dhr＝Dh×25.5/R，条件(1-0)、(2-0)能够扩展为下面的条件(1)、(2)、(ex1)、(ex2)。
条件(1)Ao≤[60-2×arccos(1-Dhr/25.5)-(-18.9×Dhr+12.7)]°而且Ao＜[60-2×arccos(1-Dhr/25.5)]°条件(2)角度宽度A在前述(1)式表示的范围内，满足下式(i)-(iii)中一个，全部满足(iv)-(vi)。
θco≤10°……(i)θco≤(-0.5×Ao+16)°……(ii)
θco≤(2.5×Ao-30)°……(iii)[60-Ao-2×arccos(1-Dhr/25.5)]°/2＜θco……(iv)[-0.5×Ao+(-14.1×Dhr+26.7)]°≤θco……(v)θco＜(60-Ao)°/2……(vi)(ex1)A＝Ao×6/p(ex2)θc＝θco×6/p在p≠6的情况下，相对根据条件(1)、(2)设定的角度宽度Ao、θco的范围，式(ex1)、(ex2)为用于设定角度宽度A和θc的换算式。也即，p＝6以外的情况下，条件(1)、(2)中的Ao、θco根据式(ex1)、(ex2)由A×p/6、θc×p/6置换。也即，使用A、θc作为设定角度宽度进行式(ex1)、(ex2)的换算。
下文将根据图25-图27说明在图22A-图24的范围中，基本次数(18次)组成与第1比较例转子21的情况相比0.7倍以下的角度宽度A和角度宽度θc的范围。图26、27中与图22、23的情况相同的直线使用相同的符号。
图25的图表示出使用实施例转子15而使角度宽度θc变化情况下的扭矩波动率比Rx/Ri的变化的FEM解析例。图表中的黑点为由FEM解析得到的实际数据。
图25的图表中实际数据Γ2(2)和实际数据组Γ2(3)、Γ2(4)、Γ2(5)、Γ2(6)、Γ2(10)、Γ2(12)、Γ2(13)为如下条件得到的数据·以该顺序角度宽度A＝16°、18°、20°、22°、24°、28°、30°、32°的条件，·前述共同的条件，以及·深度Dh＝0.7mm与半径R的比率Dh/R＝0.028(＝0.7/R＝0.7mm/25.5mm)的条件。
图27A的图表为用于根据图25的图表决定角度宽度A和角度宽度θc的适当范围的说明图。图27A中用黑点示出的实际数据组只表示实际数据Γ2(2)和实际数据组Γ2(3)、Γ2(4)、Γ2(5)、Γ2(6)、Γ2(10)、Γ2(12)、Γ2(13)中、基本次数(18次)组成与第1比较例转子21的情况相比为0.7倍以下的实际数据。直线x4、y4、z2表示如下设定的直线其用于限定基本次数(18次)组成与第1比较例转子21的情况相比为0.7倍以下。
图26A-26C、图27B和图27C的图表为用于根据由FEM解析求出的使角度宽度θc变化情况下的扭矩波动率比Rx/Ri的变化的数据(图中未示出，但由与图25的图表等价的数据确认的数据)来决定角度宽度A和角度宽度θc的适当范围的说明图。图26A的图表与深度Dh＝0.1mm的情况对应，图26B的图表与深度Dh＝0.3mm的情况对应。图26C的图表与深度Dh＝0.5mm的情况对应。图27B的图表与深度Dh＝1.0mm的情况对应，图27C的图表与深度Dh＝1.2mm的情况对应。半径R均为25.5mm。
图26A示出的直线x1、y1，图26B示出的直线x1、y1，图26C示出的直线x1、y3，图27B示出的直线x5、y5和图27C示出的直线y6为如下设定的直线其用于限定基本次数(18次)组成与第1比较例转子21的情况相比为0.7倍以下。图26A-图26C和图27A-图27C中斜线区域为基本次数(18次)组成与第1比较例转子21的情况相比为0.7倍以下的区域。
直线x1由下式(12)表示。
A＝22°(Dh≤0.5的情况)……(12)直线x4由下式(13)表示。
A＝(-21.4×Dh+32.8)°(0.5＜Dh≤0.8的情况)……(13)直线x5由下式(14)表示。
A＝(-38.75×Dh+46.5)°(0.8＜Dh的情况)……(14)直线y1、y2、y3、y4由下式(15)表示。
A＝(-10×Dh+37)°(Dh≤0.8的情况)……(15)直线y5、y6由下式(16)表示。
A＝(-27.5×Dh+51)°(0.8＜Dh的情况)……(16)直线z2、z3、z4由下式(17)表示。
θc＝[(-2.5×Dh+2.5)×(A-16)+10]°……(17)综合以上的式(12)-(17)时，如果在下述条件(1-1-0)表示的范围中设定角度宽度A的同时，在下述条件(2-1-0)表示的范围中设定角度宽度θc，则与第1比较例转子21的情况相比基本次数(18次)组成能够为0.7倍以下。
条件(1-1-0)Dh≤1.2mm的范围中，22°≤A≤(-10×Dh+37)°(Dh≤0.5的情况)
(-21.4×Dh+32.8)°≤A≤(-10×Dh+37)°(0.5＜Dh≤0.8的情况)(-38.75×Dh+46.5)°≤A≤(-27.5×Dh+51)°(0.8＜Dh的情况)条件(2-1-0)满足前述条件(2-0)并且满足下式(vii)。
θc≤[(-2.5×Dh+2.5)×(A-16)+10]°……(vii)条件(1-1-0)、(2-1-0)为对应R＝25.5mm和极数p＝6的情况，但是在半径R不是25.5mm的情况或者极数p不是6的情况下，根据Dhr＝Dh×25.5/R，条件(1-1-0)、(2-1-0)能够扩展为下面的条件(1-1)、(2-1)、(ex1)、(ex2)。
条件(1-1)在Dhr≤1.2mm的范围内22°≤Ao≤(-10×Dhr+37)°(Dhr≤0.5的情况)(-21.4×Dhr+32.8)°≤Ao≤(-10×Dhr+37)°(0.5＜Dhr≤0.8的情况)(-38.75×Dhr+46.5)°≤Ao≤(-27.5×Dhr+51)°(0.8＜Dhr的情况)条件(2-1)满足前述条件(2)并且满足下式(vii)。
θco≤[(-2.5×Dhr+2.5)×(Ao-16°)+10]°……(vii)在p≠6的情况下，相对根据条件(1-1)、(2-1)设定的角度宽度Ao、θco的范围，式(ex1)、(ex2)为用于设定角度宽度A和θc的换算式。也即，p＝6以外的情况下，条件(1-1)、(2-1)中的Ao、θco根据式(ex1)、(ex2)由A×p/6、θc×p/6置换。也即，使用A、θc作为设定角度宽度进行式(ex1)、(ex2)的换算。
下文将根据图28和图29说明输出扭矩的扭矩波动中基本次数(例如6极18狭缝、18次)组成的大小为基本次数的倍数的次数(例如6极18狭缝、36次)组成以下的角度宽度A和角度宽度θc的范围。图28中和图26、27的情况相同的直线使用相同的符号。
图29的图表示出使用实施例转子15而使角度宽度θc变化情况下的扭矩波动的18次组成中扭矩波动率比Rx/Ri和扭矩波动的36次组成中扭矩波动率比Rx/Ri的差的变化的FEM解析例。图表中的黑点为由FEM解析得到的实际数据。
图29的图表中实际数据组Γ3(7)、Γ3(8)、Γ3(9)、Γ3(10)、Γ3(11)、Γ3(12)为如下条件得到的数据·以该顺序角度宽度A＝25°、26°、27°、28°、29°、30°的条件，·前述共同的条件，以及·深度Dh＝0.5mm与半径R的比率Dh/R＝0.02(＝0.5/R＝0.5mm/25.5mm)的条件。
图28C的图表为用于根据图29的图表决定角度宽度A和角度宽度θc的适当范围的说明图。图28C中用黑点示出的实际数据组只表示实际数据组Γ3(7)、Γ3(8)、Γ3(9)、Γ3(10)、Γ3(11)、Γ3(12)中扭矩波动的18次组成中扭矩波动率比Rx/Ri为扭矩波动的36次组成中扭矩波动率比Rx/Ri小的实际数据。直线w31、w32、w33、w34为如下设定的直线其用于限定输出扭矩的扭矩波动中基本次数(18次)组成的大小小于36次组成的大小。
图28A和图28B的图表为用于根据由FEM解析求出扭矩波动的18次组成中扭矩波动率比Rx/Ri和扭矩波动的36次组成中扭矩波动率比Rx/Ri的差的变化的数据(图中未示出，但由与图29的图表等价的数据确认的数据)来决定角度宽度A和角度宽度θc的适当范围的说明图。图28A的图表与深度Dh＝0.1mm的情况对应，图28B的图表与深度Dh＝0.3mm的情况对应。半径R均为25.5mm。
图28A中直线w11、w12、w13、w14为如下设定的直线其用于限定输出扭矩的扭矩波动中基本次数(18次组成)组成的大小小于为36次组成的大小。图28B中直线w21、w22、w23、w24为如下设定的直线其用于限定输出扭矩的扭矩波动中基本次数(18次组成)组成的大小小于为36次组成的大小。图28A-图28C中斜线区域为输出扭矩的扭矩波动中18次组成的大小小于为36次组成的大小的区域。
直线w11、w21、w31由下式(18)表示。
A＝(-2.5×Dh+27.25)°……(18)直线w12、w22、w32由下式(19)表示。
A＝(-2.5×Dh+30.25)°……(19)直线w13、w23、w33由下式(20)表示。
θc＝(-12.5×Dh+18.25)°……(20)直线w14、w24、w34由下式(21)表示。
θc＝(-12.5×Dh+15.25)°……(21)综合以上的式(18)-(21)，如果在下述条件(1-2-0)表示的范围中设定角度宽度A的同时，在下述条件(2-2-0)表示的范围中设定角度宽度θc，则能够输出扭矩的扭矩波动中基本次数(例如6极18狭缝、18次)组成的大小小于为基本次数的倍数的次数(例如6极18狭缝、36次)组成。
条件(1-2-0)Dh≤0.5mm的范围中，(-2.5×Dh+27.25)°≤A≤(-2.5×Dh+30.25)°条件(2-2-0)(-12.5×Dh+15.25)°≤θc≤(-12.5×Dh+18.25)°并且θc＜(60-A)°/2条件(1-2-0)、(2-2-0)为对应R＝25.5mm和极数p＝6的情况，但是在半径R不是25.5mm的情况或者极数p不是6的情况下，根据Dhr＝Dh×25.5/R，条件(1-2-0)、(2-2-0)能够扩展为下面的条件(1-2)、(2-2)、(ex1)、(ex2)。
条件(1-2)Dhr≤0.5mm的范围中(-2.5×Dhr+27.25)°≤Ao≤(-2.5×Dhr+30.25)°条件(2-2)(-12.5×Dhr+15.25)°≤θco≤(-12.5×Dhr+18.25)°并且θco＜(60-Ao)°/2在p≠6的情况下，相对根据条件(1-2)、(2-2)设定的角度宽度Ao、θco的范围，式(ex1)、(ex2)为用于设定角度宽度A和θc的换算式。也即，p＝6以外的情况下，条件(1-2)、(2-2)中的Ao、θco根据式(ex1)、(ex2)由A×p/6、θc×p/6置换。也即，使用A、θc作为设定角度宽度进行式(ex1)、(ex2)的换算。
下文将说明如图30A-30C所示的本发明的第2实施例。与第1实施例相同的构造部分使用相同符号。
第2实施例中，相邻的直线H1和H2通过朝向实施例转子15的径向外侧凸出的凸曲线Ψ连接，相邻的直线H1和H3通过朝向实施例转子15的径向外侧凸出的凸曲线Ψ连接。本实施例中，凸曲线Ψ是半径为假想最大差值Dmax以下的圆Ψo的一部分。
相邻的一对直线H1、H2由凸曲线Ψ连接，相邻的一对直线H1、H3由凸曲线Ψ连接的构造有助于使得在实施例转子15的外周面的磁通量变动平滑，并且抑制扭矩波动。
上述各个实施例能够进行以下的改变。
(1)凸形部分20的形状也可以是连接4个以上的平面形成的凸多边形形状。
(2)永久磁铁17A、17B的总数也可以是6个以外的多个。
(3)4极12狭缝、6极27狭缝、8极24狭缝等旋转电机也适用于本发明，这些情况下也得到同样的效果。
(4)定子15的绕线方式也可以是分布绕组，该情况下也得到同样的效果。
(5)6极9狭缝等的集中绕组旋转电机也适用于本发明，该情况下也得到同样的效果。
(6)为了相邻的永久磁铁17A、17B的极性为N-N-S-S-N-N-S-S-……，装备了以V字型嵌入的一对永久磁铁17A、17B以及多对永久磁铁17A、17B的转子15的旋转电机也适用于本发明。
(7)如图31所示，密闭型电动压缩机30也适用于本发明。电动压缩机30为涡轮型电动压缩机，旋转电机M用作车辆空调器用马达。旋转电机M的实施例转子15固定在旋转轴32上，旋转电机M的定子11在马达壳体35的内周面中固定。电动压缩机30的可动卷轴31通过旋转电机M的旋转轴32的旋转而转动(压缩运动)。藉此，作为压缩运动体的可动卷轴31和固定卷轴33之间的压缩室34容积减小。来自图中未示出的外部冷却介质回路并导入马达壳体35内的冷却介质经由吸入端口36吸入压缩室34内。压缩室34内的冷却介质通过排出阀38经由喷出端口37从喷出室39中排出。喷出室39内的冷却介质流出到外部冷却介质回路，此后回流到马达壳体35内。另外，密闭型压缩机意味着在与压缩机30一起焊接的一体型的容器内密闭旋转电机M。这种类型的压缩机通过运动流体冷却电动机。
低脉动(低振动)方面良好的本发明的旋转电机M适用于密闭型电动压缩机30。也即，在车载的密闭型电动压缩机中严格要求降低噪音和振动，但是输出扭矩的平均值不下降。永久磁铁埋设型旋转电机M适合该要求。
因此，虽然只记载了多个实施例，但本领域技术人员将会明白在不脱离本发明宗旨的范围内可以实施其它特定实施例。本发明不限定于此处记载的内容，在附加的请求范围内也可以进行改进。
权利要求
1.一种旋转电机，其装备有环状定子(11)，该定子(11)具有沿着该定子(11)内周布置的多个齿(121)，邻接的齿之间形成狭缝，在前述狭缝(122)中设置的线圈(13)，由前述定子(11)环绕的转子(15)，在该转子(15)内部埋设的多个永久磁铁(17A、17B)，各个永久磁铁(17A、17B)具有磁极中心部分(173)，在与多个前述磁极中心部分(173)分别对应的前述转子(15)的外周的多个部分中设置的多个圆周部分(19A、19B)，各个圆周部分(19A、19B)为与前述转子(15)的旋转中心轴线(C)同心的假想圆周面(E)的一部分，前述多个圆周部分(19A、19B)在圆周方向上相互离开，多个凸形部分(20)，各个凸形部分(20)联结各个相邻的一对前述圆周部分(19A、19B)，各个凸形部分(20)位于比前述假想圆周面(E)径向靠内侧的位置上，同时朝向径向外侧凸出，各个凸形部分(20)具有朝向径向外侧凸出的多个角部(H11、H12)。
2.如权利要求1所述的旋转电机，其中，在与前述旋转中心轴线(C)垂直的截面视图中，通过相互连接的多个直线(H1、H2、H3)限定前述各个凸形部分(20)。
3.如权利要求2所述的旋转电机，其中，各个凸形部分(20)具有的前述角部(H11、H12)的数目为2个，通过连接的3个直线(H1、H2、H3)限定前述凸形部分(20)。
4.如权利要求3所述的旋转电机，其中，前述2个角部(H11、H12)相对于将前述凸形部分(20)在圆周方向上2等分的2等分线(154)镜像对称。
5.如权利要求4所述的旋转电机，其中，前述3个直线(H1、H2、H3)包含中间的直线(H2)和隔着该中间的直线(H2)的两侧的2个直线(H1、H3)，前述两侧的直线(H1、H3)各自的长度比前述两侧的直线(H1、H3)分别从前述角部(H11、H12)延长到前述假想圆周面(E)为止的延长线(H21、H31)长。
6.如权利要求3所述的旋转电机，其中，前述3个直线(H1、H2、H3)中两侧的直线(H1、H3)相对于将前述凸形部分(20)在圆周方向上2等分的2等分线(154)镜像对称，以前述旋转中心轴线(C)为中心的前述圆周部分(19A、19B)的角度宽度为A，前述旋转电机的极数为p，前述两侧的直线(H1、H3)分别具有的两端(H11和192、H12和193)以前述旋转中心轴线(C)为中心的角度宽度为θc，前述圆周部分(19A、19B)的半径为R，前述凸形部分(20)与前述旋转中心轴线(C)之间的最小距离和半径R的差为深度Dh，Dhr＝Dh×25.5/R时，角度宽度A在满足下述条件(1)和(ex1)的范围中进行设定，角度宽度θc在满足下述条件(2)、(ex1)和(ex2)的范围中进行设定，条件(1)Ao≤[60-2×arccos(1-Dhr/25.5)-(-18.9×Dhr+12.7)]°并且Ao＜[60-2×arccos(1-Dhr/25.5)]°条件(2)角度宽度A在前述条件(1)表示的范围内，满足下式(i)-(iii)中的一个，满足所有的(iv)-(vi)部，θco≤10°……(i)θco≤(-0.5×Ao+16)°……(ii)θco≤(2.5×Ao-30)°……(iii)[60-Ao-2×arccos(1-Dhr/25.5)]°/2＜θco……(iv)[-0.5×Ao+(-14.1×Dhr+26.7)]°≤θco……(v)θco＜(60-Ao)°/2……(vi)(ex1)A＝Ao×6/p(ex2)θc＝θco×6/p。
7.如权利要求6所述的旋转电机，其中，前述3个直线(H1、H2、H3)中两侧的直线(H1、H3)与将前述凸形部分(20)在圆周方向上2等分的2等分线(154)相关镜像对称，角度宽度A在满足下述条件(1-1)和(ex1)的范围中进行设定，角度宽度θc在满足下述条件(2-1)、(ex1)和(ex2)的范围中进行设定，条件(1-1)Dhr≤1.2mm的范围中，22°≤Ao≤(-10×Dhr+37)°(Dhr≤0.5的情况)(-21.4×Dhr+32.8)°≤Ao≤(-10×Dhr+37)°(0.5＜Dhr≤0.8的情况)(-38.75×Dhr+46.5)°≤Ao≤(-27.5×Dhr+51)°(0.8＜Dhr的情况)条件(2-1)角度宽度A在前述(1-1)式表示的范围内，满足前述条件(2)并且满足下式(vii)，θco≤[(-2.5×Dhr+2.5)×(Ao-16°)+10]°……(vii)(ex1)A＝Ao×6/p(ex2)θc＝θco×6/p。
8.如权利要求3所述的旋转电机，其中，前述3个直线(H1、H2、H3)中两侧的直线(H1、H3)相对于将前述凸形部分(20)在圆周方向上2等分的2等分线(154)相关镜像对称，以前述旋转中心轴线(C)为中心的前述圆周部分(19A、19B)的角度宽度为A，前述旋转电机的极数为p，前述两侧的直线(H1、H3)分别具有的两端(H11和192、H12和193)以前述旋转中心轴线(C)为中心的角度宽度为θc，前述圆周部分(19A、19B)的半径为R，前述凸形部分(20)与前述旋转中心轴线(C)之间的最小距离和半径R的差为深度Dh，Dhr＝Dh×25.5/R时，角度宽度A在满足下述条件(1-2)和(ex1)的范围中进行设定，角度宽度θc在满足下述条件(2-2)、(ex1)和(ex2)的范围中进行设定，条件(1-2)Dhr≤0.5mm的范围中(-2.5×Dhr+27.25)°≤Ao≤(-2.5×Dhr+30.25)°条件(2-2)(-12.5×Dhr+15.25)°≤θco≤(-12.5×Dhr+18.25)°并且θco＜(60-Ao)°/2(ex1)A＝Ao×6/p(ex2)θc＝θco×6/p。
9.如权利要求3至8中任一项所述的旋转电机，其中，前述多个永久磁铁(17A、17B)分别容纳在前述转子(15)具有的多个容纳孔(162)中，区分相邻的一对前述容纳孔(162)中一个的区分壁面中与前述凸形部分(20)的间隔最小的第1点(165)，以及区分另一个收容孔的区分壁面中与前述凸形部分(20)的间隔最小的第2点(166)，以前述旋转中心轴线(C)为中心的角度宽度中最大的角度宽度为桥间角度Θb，前述桥间角度Θb以0＜Θb≤10°的范围设定。
10.如权利要求9所述的旋转电机，其中，前述桥间角度Θb为5.2°。
11.如权利要求3至8中任一项所述的旋转电机，其中，前述角部(H11、H12)是连接相邻的一对前述直线(H1和H2、H2和H3)的、朝向前述转子(15)的径向外侧凸出的凸曲线(ψ)。
12.如权利要求1至8中任一项所述的旋转电机，其中，前述多个永久磁铁(17A、17B)设置成在圆周方向上极性彼此不同。
13.如权利要求1至8中任一项所述的旋转电机，其中，前述多个圆周部分(19A、19B)等角度间距地进行设置。
14.如权利要求1至8中任一项所述的旋转电机，其中，前述齿(121)和前述转子(15)的外周之间的空隙大小是与位于相邻的一对前述永久磁铁(17A、17B)之间的磁极切换部分(164)相对应的空隙(G)最大。
15.如权利要求1至8中任一项所述的旋转电机，其中，前述线圈(13)在前述定子(11)上波形卷绕。
16.如权利要求1至8中任一项所述的旋转电机，其中，前述旋转电机的极数(p)设定为6。
17.如权利要求1至8中任一项所述的旋转电机，其中，前述狭缝数(K)设定为18。
18.如权利要求1至8中任一项所述的旋转电机，其中，前述凸形部分(20)为将旋转电机的输出扭矩的波形进行高次数化的构造。
19.如权利要求18所述的旋转电机，其中，前述凸形部分(20)为将旋转电机的输出扭矩的基本次数成分进行高次数化的构造。
20.如权利要求1至8中任一项所述的旋转电机，其中，前述永久磁铁(17A、17B)具有与前述转子(15)的半径线垂直的平板形状。
21.如权利要求1至8中任一项所述的旋转电机，其中，前述多个永久磁铁(17A、17B)中每个和前述旋转中心轴线(C)的间隔等距离。
22.如权利要求1至8中任一项所述的旋转电机，其中，前述旋转电机作为车辆空调器用马达(M)使用。
23.一种密闭型电动压缩机(30)，其装备有如权利要求22所述的车辆空调器用马达(M)，由前述马达(M)旋转的旋转轴(32)，根据前述旋转轴(32)的旋转将压缩室(34)内的气体压缩喷出的压缩运动体(31)。
全文摘要
在与多个永久磁铁的磁极中心部分分别对应的转子外周的多个部分中设置多个圆周部分。各个圆周部分为与转子的旋转中心轴线同心的假想圆周面的一部分。多个圆周部分在圆周方向上相互分开。多个凸形部分的每个联结各相邻的一对前述圆周部分。各个凸形部分位于比前述假想圆周面径向靠内侧的同时朝向径向外侧凸出。各个凸形部分具有朝向径向外侧凸出的多个角部。从而，提供一种抑制输出扭矩的平均值的下降，同时，在输出扭矩的平均值的提高方面不利用磁阻扭矩的构造的旋转电机。
文档编号F04B39/00GK1855668SQ200610084020
公开日2006年11月1日 申请日期2006年4月14日 优先权日2005年4月14日
发明者安谷屋拓, 佐伯爱, 上辻清, 深作博史, 米良实, 小林雅俊 申请人:株式会社丰田自动织机