本公開通常涉及一種三相旋轉(zhuǎn)電機。

背景技術(shù)：

包括分數(shù)槽構(gòu)造的三相旋轉(zhuǎn)電機的目的是用于在三相旋轉(zhuǎn)電機用作電動機的情況下降低轉(zhuǎn)矩波動，以及在三相旋轉(zhuǎn)電機用作發(fā)電機的情況下使電壓波近似于正弦波。然而，在包括分數(shù)槽構(gòu)造的三相旋轉(zhuǎn)電機中，與包括整數(shù)槽構(gòu)造的三相旋轉(zhuǎn)電機相比，在操作過程中產(chǎn)生的噪聲和/或振動可能增大。jp2003-32983a、jp2010-75049a、jp2002-165428a和jp2000-69695a(在下文中分別稱作專利參考文件1到4)公開了降低在包括分數(shù)槽構(gòu)造的三相旋轉(zhuǎn)電機的操作過程中產(chǎn)生的噪聲和/或振動的技術(shù)的示例。

根據(jù)專利參考文件1的已知的旋轉(zhuǎn)電機，在電樞的槽的數(shù)量ns與轉(zhuǎn)子的磁極的數(shù)量p之間建立如下表達式(1)。專利參考文件1的已知的旋轉(zhuǎn)電機包括分數(shù)槽構(gòu)造。ns＝3×{p/2-int(p/10)}…(1)。然而，p≠6n或p≠8m(n和m中的每一個為整數(shù))且int(p/10)為當p除以10時獲得的商的整數(shù)部分的值。進一步地，在專利參考文件1的實施例中，以其中槽的數(shù)量ns為18且磁極的數(shù)量p為14的構(gòu)造作為示例進行描述。專利參考文件1中描述了可以提供具有小噪聲和振動以及高輸出密度的旋轉(zhuǎn)電機。

在專利參考文件2和3中，公開了包括分數(shù)槽構(gòu)造的旋轉(zhuǎn)電機，其中限制了槽的數(shù)量ns和磁極的數(shù)量p。專利參考文件2的效果與專利參考文件1的效果類似。另一方面，根據(jù)專利參考文件3，沒有產(chǎn)生低階諧波的振動并且槽波動被降得很低。

根據(jù)專利參考文件4的永磁體轉(zhuǎn)子，大體上圓形的轉(zhuǎn)子芯片被堆疊以形成轉(zhuǎn)子芯，且永磁體被埋在轉(zhuǎn)子芯內(nèi)。長孔被設(shè)置與永磁體的端面、正極端或負極端接觸。當關(guān)于長孔的磁極邊界的角度為θi時，轉(zhuǎn)子芯片包括具有不同θi的n種轉(zhuǎn)子芯片，并且規(guī)定了從θi到θn的值。根據(jù)專利參考文件4，轉(zhuǎn)子磁極之間的磁通量的泄漏被減少，且偽扭轉(zhuǎn)以平衡的方式沿徑向方向被提供。因此，可以降低由齒槽轉(zhuǎn)矩和/或轉(zhuǎn)矩波動導(dǎo)致的噪聲和振動。

專利參考文件1到3的例示技術(shù)對于在有限范圍的旋轉(zhuǎn)數(shù)量內(nèi)的使用是理想的，因為該技術(shù)可以在這樣的使用中實現(xiàn)低轉(zhuǎn)矩波動，以及低噪聲和振動。然而，對于在寬范圍的旋轉(zhuǎn)數(shù)量內(nèi)的使用，轉(zhuǎn)子的磁極的數(shù)量由于控制的限制而無法增加。

此外，在包括分數(shù)槽構(gòu)造的三相旋轉(zhuǎn)電機中，電磁力的最低階空間振蕩模式通常對應(yīng)于槽的數(shù)量ns和磁極的數(shù)量p的最大公約數(shù)。在專利參考文件3中，限定或規(guī)定了槽的數(shù)量ns和磁極的數(shù)量p以防止二階或更低階空間振蕩模式的電磁力(振動力)的出現(xiàn)，然而，還規(guī)定了產(chǎn)生三階和四階的空間振蕩模式的電磁力的槽的數(shù)量ns和磁極的數(shù)量p的組合。在這種情況下，定子的三階和四階變形模式與電磁力共振，因此，不能實現(xiàn)低振動和低噪聲。

專利參考文件4的技術(shù)旨在降低專門由整數(shù)槽構(gòu)造中的齒槽轉(zhuǎn)矩和/或轉(zhuǎn)矩波動導(dǎo)致的噪聲和振動。因此，專利參考文件4的技術(shù)不能被用在分數(shù)槽構(gòu)造中。

因此，存在對包括分數(shù)槽構(gòu)造的三相旋轉(zhuǎn)電機的需求，與已知情況相比，該三相旋轉(zhuǎn)電機降低了在操作過程中的振動和噪聲。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本公開的一個方案，一種三相旋轉(zhuǎn)電機包括定子，包括：定子芯，設(shè)置有沿周向布置的多個齒和沿所述周向布置的多個槽；以及繞組，纏繞在所述多個槽處。所述三相旋轉(zhuǎn)電機包括轉(zhuǎn)子，可旋轉(zhuǎn)地被支撐以面對所述定子且與所述定子同軸，所述轉(zhuǎn)子包括：轉(zhuǎn)子芯，設(shè)置有沿所述周向布置的多個埋置孔；以及北磁極和南磁極，其被分別埋置在所述多個埋置孔中，以沿所述周向彼此交替地布置。所述三相旋轉(zhuǎn)電機包括分數(shù)槽構(gòu)造，其中每磁極每相的槽的數(shù)量不是整數(shù)，所述每磁極每相的槽的數(shù)量通過用所述槽的數(shù)量除以所述北磁極和所述南磁極的數(shù)量，再除以3來獲得。所述轉(zhuǎn)子芯包括：北磁極作用部，其對應(yīng)于面對所述定子的部分且所述北磁極的磁通量作用于此；南磁極作用部，其對應(yīng)于面對所述定子的部分且所述南磁極的磁通量作用于此；磁極邊界，沿所述周向?qū)⑺霰贝艠O作用部和所述南磁極作用部彼此分開；磁阻部，設(shè)置在鄰近所述北磁極作用部和所述南磁極作用部中的至少一個的周向端部的位置處，所述鄰近周向端部的位置在所述磁極邊界附近。所述磁阻部限制所述磁通量在所述北磁極和所述南磁極中的至少一個與所述齒之間通過。

根據(jù)上述構(gòu)造，在操作過程中的噪聲和振動被降低。

根據(jù)本公開的另一個方案，所述磁極邊界被設(shè)置在多個位置處，所述磁阻部被設(shè)置在所述北磁極作用部處，位于所述多個磁極邊界之中的每個交替的磁極邊界附近的部分處鄰近所述周向端部的位置處，以及所述磁阻部被設(shè)置在所述南磁極作用部處，位于所述多個磁極邊界之中的每個交替的磁極邊界附近的部分處鄰近所述周向端部的位置處。

根據(jù)本公開的另一個方案，所述磁阻部被設(shè)置在所述北磁極作用部處，位于沿所述周向的每側(cè)處鄰近所述周向端部的位置處，或者所述磁阻部被設(shè)置在所述南磁極作用部處，位于沿所述周向的每側(cè)處鄰近所述周向端部的位置處。

根據(jù)本公開的另一個方案，所述轉(zhuǎn)子芯包括多個鐵芯單元，沿軸線的方向彼此層疊布置，所述多個鐵芯單元包括埋置在所述鐵芯單元中的所述北磁極和所述南磁極，所述北磁極和所述南磁極中的每一個被共用在所述多個鐵芯單元之間；所述北磁極作用部通過共用的北磁極被磁化且形成在所述鐵芯單元中的每一個處；所述南磁極作用部通過共用的南磁極被磁化且形成在所述鐵芯單元中的每一個處；所述磁極邊界沿所述周向?qū)⑺霰贝艠O作用部和所述南磁極作用部彼此分開，所述磁極邊界被共用在所述多個鐵芯單元之間；以及所述磁阻部的周向位置在所述多個鐵芯單元之間彼此不同。

根據(jù)本公開的另一個方案，所述轉(zhuǎn)子芯包括第一鐵芯單元和第二鐵芯單元，所述磁阻部被設(shè)置在所述第一和第二鐵芯單元中的所述北磁極作用部中的每一個和所述南磁極作用部中的每一個的兩側(cè)處鄰近所述周向端部的位置的總數(shù)的一半處，以及所述磁阻部沒有沿所述軸線的方向彼此并排布置。

根據(jù)本公開的另一個方案，所述磁阻部被設(shè)置在所述第一鐵芯單元的所述北磁極作用部中的每一個處，位于在沿所述周向計數(shù)時對應(yīng)于奇數(shù)磁極邊界的所述磁極邊界附近的部分處鄰近所述周向端部的位置處，所述磁阻部被設(shè)置在所述第一鐵芯單元的所述南磁極作用部中的每一個處，位于在沿所述周向計數(shù)時對應(yīng)于所述奇數(shù)磁極邊界的所述磁極邊界附近的部分處鄰近所述周向端部的位置處，所述磁阻部被設(shè)置在所述第二鐵芯單元的所述北磁極作用部中的每一個處，位于在沿所述周向計數(shù)時對應(yīng)于偶數(shù)磁極邊界的所述磁極邊界附近的部分處鄰近所述周向端部的位置處，以及所述磁阻部被設(shè)置在所述第二鐵芯單元的所述南磁極作用部中的每一個處，位于在沿所述周向計數(shù)時對應(yīng)于所述偶數(shù)磁極邊界的所述磁極邊界附近的部分處鄰近所述周向端部的位置處。

根據(jù)本公開的另一個方案，所述磁阻部被設(shè)置在所述第一鐵芯單元的所述北磁極作用部中的每一個處，位于在沿所述周向的第一側(cè)處鄰近所述周向端部的位置處，所述磁阻部被設(shè)置在所述第一鐵芯單元的所述南磁極作用部中的每一個處，位于在沿所述周向的所述第一側(cè)處鄰近所述周向端部的位置處，所述磁阻部被設(shè)置在所述第二鐵芯單元的所述北磁極作用部中的每一個處，位于在沿所述周向的第二側(cè)處鄰近所述周向端部的位置處，以及所述磁阻部被設(shè)置在所述第二鐵芯單元的所述南磁極作用部中的每一個處，位于在沿所述周向的所述第二側(cè)處鄰近所述周向端部的位置處。

根據(jù)本公開的另一個方案，所述磁阻部被設(shè)置在所述第一鐵芯單元的所述北磁極作用部中的每一個處，位于在沿所述周向的每側(cè)處鄰近所述周向端部的位置處，以及所述磁阻部被設(shè)置在所述第二鐵芯單元的所述南磁極作用部中的每一個處，位于在沿所述周向的每側(cè)處鄰近所述周向端部的位置處。

根據(jù)本公開的另一個方案，所述磁阻部被設(shè)置在所述第一鐵芯單元的所述北磁極作用部中的每一個處，位于在沿所述周向的每側(cè)處鄰近所述周向端部的位置處，所述磁阻部被設(shè)置在所述第一鐵芯單元的所述南磁極作用部中的每一個處，位于在沿所述周向的每側(cè)處鄰近所述周向端部的位置處，以及所述磁阻部沒有被設(shè)置在所述第二鐵芯單元處。

根據(jù)本公開的另一個方案，所述磁阻部對應(yīng)于設(shè)置在所述北磁極作用部和所述南磁極作用部中的至少一個的表面處的凹部，所述表面面對所述定子。

根據(jù)本公開的另一個方案，在所述槽的數(shù)量為ns，且所述北磁極和所述南磁極的數(shù)量為8的情況下，表示將所述磁阻部的周向中心位置與所述磁極邊界分開的角度的分離角度滿足如下表達式：270/ns≤θ1≤450/ns，以及表示所述磁阻部沿所述周向存在的范圍的范圍角度滿足如下表達式：90/ns≤θ2≤270/ns。

根據(jù)本公開的另一個方案，所述分離角度＝360/ns，以及所述范圍角度＝180/ns。

根據(jù)本公開的另一個方案，所述磁阻部對應(yīng)于設(shè)置在所述北磁極作用部和所述南磁極作用部中的至少一個的內(nèi)部的孔。

附圖說明

通過參照附圖進行的以下詳細描述，本公開的前述和其它特征和特性將變得更加明顯，在附圖中：

圖1是垂直于軸線且示出根據(jù)這里公開的第八實施例的三相旋轉(zhuǎn)電機的整體構(gòu)造的剖視圖；

圖2是說明這里公開的第一實施例的轉(zhuǎn)子的詳細構(gòu)造的前視圖；

圖3是示出第一實施例的轉(zhuǎn)子的90度圓心角的范圍的立體圖；

圖4是說明第一實施例的磁阻部的詳細構(gòu)造和布置位置的前視圖；

圖5是示出根據(jù)第一實施例的在南磁極作用部的周向中心直接面對齒的狀態(tài)下氣隙中的磁通量密度的計算結(jié)果的圖；

圖6是示出根據(jù)第一實施例的在磁極邊界直接面對齒的狀態(tài)下氣隙中的磁通量密度的計算結(jié)果的圖；

圖7是示出根據(jù)不包括磁阻部的已知構(gòu)造在與圖5相同狀態(tài)下的計算結(jié)果的圖；

圖8是示出根據(jù)已知構(gòu)造的在與圖6相同狀態(tài)下的計算結(jié)果的圖；

圖9是說明這里公開的第二實施例的三相旋轉(zhuǎn)電機的磁阻部的構(gòu)造和布置位置的前視圖；

圖10是說明這里公開的第三實施例的三相旋轉(zhuǎn)電機的磁阻部的布置位置的立體圖，其中示出了轉(zhuǎn)子的90度圓心角的范圍；

圖11是說明這里公開的第四實施例的三相旋轉(zhuǎn)電機的圖，該圖是示出轉(zhuǎn)子的90度圓心角的范圍的立體圖；

圖12是說明這里公開的第五實施例的三相旋轉(zhuǎn)電機的圖，該圖是示出轉(zhuǎn)子的90度圓心角的范圍的立體圖；

圖13是說明這里公開的第六實施例的三相旋轉(zhuǎn)電機的圖，該圖是示出轉(zhuǎn)子的90度圓心角的范圍的立體圖；

圖14是說明這里公開的第七實施例的三相旋轉(zhuǎn)電機的圖，該圖是示出轉(zhuǎn)子的90度圓心角的范圍的立體圖；

圖15是示出在第一到第七實施例中噪聲和振動的降低效果以及扭矩的損失的計算結(jié)果的圖；

圖16是示出在第一到第七實施例中噪聲和振動的降低效果以及轉(zhuǎn)矩波動的增加或減少的計算結(jié)果的圖；

圖17是示出在第一到第七實施例中噪聲和振動的降低效果以及齒槽轉(zhuǎn)矩的增加或減少的計算結(jié)果的圖；

圖18是示出根據(jù)第八實施例的在南磁極作用部的周向中心直接面對齒的狀態(tài)下氣隙中的磁通量密度的計算結(jié)果的圖；

圖19是示出根據(jù)第八實施例的在磁極邊界直接面對齒的狀態(tài)下氣隙中的磁通量密度的計算結(jié)果的圖；

圖20是示出根據(jù)不包括磁阻部的已知構(gòu)造在與圖18相同狀態(tài)下的計算結(jié)果的圖；以及

圖21是示出根據(jù)已知構(gòu)造的在與圖19相同狀態(tài)下的計算結(jié)果的圖。

具體實施方式

將對這里公開的第一實施例以及第二到第八實施例的一部分進行描述。這里公開的實施例涉及包括分數(shù)槽構(gòu)造的三相旋轉(zhuǎn)電機，其中每磁極每相的槽的數(shù)量不是整數(shù)，每磁極每相的槽的數(shù)量通過用定子的槽的數(shù)量除以可移動元件的磁極的數(shù)量，并進一步除以3來獲得。將參照圖1對本公開的第一到第八實施例的三相旋轉(zhuǎn)電機1的一般構(gòu)造進行描述。根據(jù)第一到第八實施例的三相旋轉(zhuǎn)電機1被安裝在例如混合動力車輛上，并且作為電動機操作以驅(qū)動車輛運行以及作為發(fā)電機操作以在制動時重新產(chǎn)生電力。因此，三相旋轉(zhuǎn)電機在寬范圍的旋轉(zhuǎn)數(shù)量內(nèi)操作。根據(jù)第一到第七實施例的三相旋轉(zhuǎn)電機1的構(gòu)造包括8個磁極和60個槽。根據(jù)第八實施例的三相旋轉(zhuǎn)電機1的構(gòu)造包括8個磁極和36個槽。

圖1是垂直于軸線ax且示出根據(jù)第八實施例的三相旋轉(zhuǎn)電機1的整體構(gòu)造的剖視圖。根據(jù)第一到第八實施例的三相旋轉(zhuǎn)電機1包括在外周側(cè)處的定子2和在內(nèi)周側(cè)處的轉(zhuǎn)子3，以及包括基本上關(guān)于軸線ax軸對稱的內(nèi)轉(zhuǎn)子型的徑向氣隙型的構(gòu)造。第一到第七實施例與第八實施例在槽的數(shù)量上彼此不同。在第一到第七實施例中，將在下文中描述的磁阻部的詳細構(gòu)造和位置彼此不同。

定子2包括定子芯21和繞組27。定子芯21被形成為大體上圓柱形狀。定子芯21可以由多片鐵芯材料制成，每片鐵芯材料被形成為薄板形狀，這些鐵芯材料沿軸線ax的方向堆疊或?qū)盈B。鐵芯材料通過沖壓例如包括硅鋼片的磁性鋼片來形成。定子芯21包括被形成為環(huán)形形狀且周向地布置在外周側(cè)處的磁軛22，以及被形成為從磁軛22徑向向內(nèi)突出且沿周向布置的齒23。槽24形成在齒23中的每一個與相鄰的齒23之間，以便沿軸線ax的方向延伸。對應(yīng)于齒23的數(shù)量和槽24的數(shù)量的數(shù)量ns在第一到第七實施例的每一個中為60，而在第八實施例中為36。因此，槽24的布置俯仰角θs通過用360度(即，360°)除以數(shù)量ns來獲得。布置俯仰角θs在第一到第七實施例的每一個中為6度(即，6°)，而在第八實施例中為10度(即，10°)。

繞組27通過被纏繞在槽24處來形成。圖1示出繞組27的平均直徑。例如，繞組27通過纏繞導(dǎo)體來形成，該導(dǎo)體為表面涂覆有包括搪瓷(enamel)的絕緣層的銅線。導(dǎo)體的截面形狀沒有特別規(guī)定，因而可以采用包括任意形狀(包括圓線和/或矩形線)的導(dǎo)體。此外，可以使用通過組合多個細線(thinstrand)形成的平行導(dǎo)體。在采用平行導(dǎo)體的情況下，與采用單導(dǎo)體的情況相比，可以降低在繞組27處產(chǎn)生的渦電流損失，從而提高效率。進一步地，可以減小彎曲操作所需的力，從而提高成形操作的效率。用于纏繞繞組27的方法沒有特別規(guī)定，因而可以采用已知的分布繞組和/或已知的集中繞組。

轉(zhuǎn)子3相對于定子2通過設(shè)置在轉(zhuǎn)子3與定子2之間的細微氣隙ag與定子2同軸布置在內(nèi)周側(cè)處。轉(zhuǎn)子3包括轉(zhuǎn)子芯31，以及北磁極33n和南磁極33s。轉(zhuǎn)子芯31被形成為大體上圓柱體。轉(zhuǎn)子芯31可以由多片鐵芯材料制成，每片鐵芯材料被形成為薄板形狀，這些鐵芯材料沿軸線ax的方向?qū)盈B或堆疊。鐵芯材料通過沖壓例如包括硅鋼片的磁性鋼片來形成。輸出軸被整體地設(shè)置在轉(zhuǎn)子芯31處，位于沿軸線ax的方向的內(nèi)周側(cè)處或端部表面處。輸出軸和轉(zhuǎn)子3由設(shè)置在殼體處的軸承可旋轉(zhuǎn)地支撐。

埋置孔32形成在靠近轉(zhuǎn)子芯31的外周表面的位置處。在實施例中，16個埋置孔32被設(shè)置為沿周向布置并且埋置孔32中的每一個沿軸線ax的方向延伸。如圖1的剖視圖所示，沿周向彼此鄰近的兩個埋置孔32被布置為一對，以形成大體上v型。形成對的埋置孔32之間的間隙距離較小，而多對埋置孔32之間的間隙距離較大。北磁極33n或南磁極33s被埋置在形成對的相應(yīng)的兩個埋置孔32中。也就是說，同極磁極被埋置作為形成對的相應(yīng)的兩個埋置孔32中的一對。北磁極33n和南磁極33s中的每一個被埋置或埋在對應(yīng)的埋置孔32的周向中心部中，且埋置孔32的沿周向的兩個端部對應(yīng)于空隙。

北磁極33n為包括布置在徑向外側(cè)處的北磁極(n磁極)和布置在徑向內(nèi)側(cè)處的南磁極(s磁極)的永磁體。南磁極33s為包括布置在徑向外側(cè)處的南磁極(s磁極)和布置在徑向內(nèi)側(cè)處的北磁極(n磁極)的永磁體。在8對埋置孔32中，4對北磁極33n(每對包括兩個北磁極33n)和4對南磁極33s(每對包括兩個南磁極33s)沿周向彼此交替地埋置。設(shè)置為對的兩個北磁極33n作為一個磁極，而設(shè)置為對的兩個南磁極33s作為一個磁極，因此，磁極的數(shù)量p為8。

在三相旋轉(zhuǎn)電機1中，通過如下表達式獲得每磁極每相的槽的數(shù)量，即，在每個相的磁極中的每一個處的槽的數(shù)量。在每個磁極和每個相的槽的數(shù)量在第一到第七實施例的每一個中為2.5，而在第八實施例中為1.5。

在每個磁極和每個相的槽的數(shù)量＝(槽24的數(shù)量ns)/(磁極的數(shù)量p)/3

因此，第一到第八實施例中的每一個的三相旋轉(zhuǎn)電機1包括分數(shù)槽構(gòu)造。

接下來，將對轉(zhuǎn)子芯31的詳細構(gòu)造進行描述。圖2是用于說明第一實施例的轉(zhuǎn)子3的詳細構(gòu)造的前視圖。圖3是示出第一實施例的轉(zhuǎn)子3的一部分(90度圓心角的范圍內(nèi)的部分)的立體圖。轉(zhuǎn)子芯31包括北磁極作用部34n、南磁極作用部34s、磁極邊界35和磁阻部41。

北磁極作用部34n為靠近轉(zhuǎn)子芯31的外周表面的部分，該外周表面面對定子2或與定子2相對。形成對的兩個北磁極33n的磁通量作用于北磁極作用部34n，因此，北磁極作用部34n被磁化并形成。具體地，北磁極作用部34n圍繞由埋置有轉(zhuǎn)子芯31的兩個北磁極33n的一對埋置孔32及外周表面包圍的區(qū)域。北磁極作用部34n包括使從北磁極33n發(fā)出的磁通量面向定子2的齒23的功能。

類似地，南磁極作用部34s為靠近面對定子2或與定子2相對的外周表面的部分。形成對的兩個南磁極33s的磁通量作用于南磁極作用部34s，因此，南磁極作用部34s被磁化并形成。具體地，南磁極作用部34s圍繞由埋置有轉(zhuǎn)子芯31的兩個南磁極33s的一對埋置孔32及外周表面包圍的區(qū)域。南磁極作用部34s包括使來自定子2的齒23的磁通量返回到南磁極33s的功能。

在實施例中，四個北磁極作用部34n和四個南磁極作用部34s以北磁極作用部34n和南磁極作用部34s沿周向彼此交替的方式被布置在轉(zhuǎn)子芯31的外周表面處。也就是說，北磁極作用部34n和南磁極作用部34s的總數(shù)為8，對應(yīng)于8個磁極。北磁極作用部34n與南磁極作用部34s之間的邊界對應(yīng)于磁極邊界。該磁極邊界以每個邊界對應(yīng)于多對埋置孔32之間的位置的這種方式被設(shè)置在8個位置處。磁極邊界沿周向?qū)⑥D(zhuǎn)子芯31分成八等份。圖2示出四個交替的磁極邊界35，即，每隔一個的四個磁極邊界35。

磁阻部41為不包括在三相旋轉(zhuǎn)電機的已知構(gòu)造中的部分。磁阻部41被設(shè)置在北磁極作用部34n和南磁極作用部34s中的至少一個處。磁阻部41位于北磁極33n和南磁極33s中的至少一個與齒23之間。在第一實施例中，磁阻部41為設(shè)置在北磁極作用部34n和南磁極作用部34s的外周表面(即，表面)處的凹部，該周向表面面對定子2或與定子2相對。進一步地，凹部(磁阻部41)被設(shè)置在鄰近北磁極作用部34n和南磁極作用部34s的周向端部的位置處，該位置鄰近處于磁極邊界附近(即，靠近磁極邊界)的周向端部。凹部(磁阻部41)為空間部，其中不存在鐵芯材料，并且與鐵芯材料的磁導(dǎo)率相比，凹部的磁導(dǎo)率小大約三位數(shù)。因此，凹部(磁阻部41)限制磁通量在北磁極33n和南磁極作用部34s與齒23之間通過或行進。

更具體地，磁阻部41被設(shè)置在北磁極作用部34n中的每一個處，鄰近每個交替的磁極邊界35附近的一側(cè)(即，部分)的周向端部，以及磁阻部41被設(shè)置在南磁極作用部34s中的每一個處，鄰近每個交替的磁極邊界35附近的一側(cè)(即，部分)的周向端部。也就是說，兩個磁阻部41彼此并排布置，使得交替的磁極邊界35被插入其間。因此，磁阻部41被設(shè)置在圖2所示的8個位置處。此外，磁阻部41中的每一個被形成為如圖3所示沿軸線ax的方向延伸。磁阻部41通過改變已經(jīng)按照慣例使用的鐵芯材料的沖壓模具來形成。因此，用相當于傳統(tǒng)勞動時間的勞動時間來制造轉(zhuǎn)子芯31。

圖4是說明第一實施例的磁阻部41的詳細構(gòu)造和布置位置的前視圖。包括凹部的構(gòu)造的磁阻部41中的每一個按照以預(yù)定深度d切掉轉(zhuǎn)子芯31的外周表面的方式形成。表示將磁阻部41的周向中心位置與磁極邊界35分開的角度的分離角度θ1(度)為6度，其等于槽俯仰角θs(即，槽24的布置俯仰角θs)。表示磁阻部41沿周向存在或形成的范圍的范圍角度θ2(角)為3度，其為槽俯仰角θs的一半。

深度d、分離角度θ1和范圍角度θ2中的每一個通過重復(fù)仿真被設(shè)定為最優(yōu)值。在深度d太大的情況下，應(yīng)力集中在埋置孔32周圍，從而導(dǎo)致機械強度不足。在深度d太小的情況下，降低了在操作過程中降低噪聲和振動的效果。因此，存在深度d的最優(yōu)值。6度的分離角度θ1和3度的范圍角度θ2為最優(yōu)值，在該最優(yōu)值處，降低噪聲和振動的效果在仿真結(jié)果中是明顯的和顯著的。下面，在圖5到圖8中示出具有上述最優(yōu)值的仿真的結(jié)果。

與不包括磁阻部41的已知構(gòu)造相比，將對包括上述構(gòu)造的第一實施例的三相旋轉(zhuǎn)電機1的操作進行描述。在第一實施例的三相旋轉(zhuǎn)電機1中，電磁力的空間振蕩模式的最低階為四階，其通過獲得槽24的數(shù)量ns(＝60)和磁極的數(shù)量p(＝8)的最大公約數(shù)而得到。因此，可以在四階的變形模式中沿周向以定子2的四個部分朝向徑向內(nèi)側(cè)收縮而位于前述四個部分之間的其它四個部分朝向徑向外側(cè)膨脹的這種方式使定子2變形。包括布置在外周側(cè)處的定子2的膨脹和收縮的變形導(dǎo)致在周圍環(huán)境中產(chǎn)生噪聲和振動。在外轉(zhuǎn)子型的三相旋轉(zhuǎn)電機中，布置在外周側(cè)處的轉(zhuǎn)子的變形導(dǎo)致噪聲和振動。

定子2的收縮和膨脹由在n磁極側(cè)(其作用于從北磁極作用部34n到齒23)處的電磁力的分布與在s磁極側(cè)(其作用于從南磁極作用部34s到齒23)處的電磁力的分布之間的差異導(dǎo)致。因此，對在n磁極側(cè)和s磁極側(cè)處的電磁力的分布執(zhí)行仿真。在該仿真中，計算或估計在定子2與轉(zhuǎn)子3之間形成的氣隙ag中的磁通量密度，并評估在n磁極側(cè)和s磁極側(cè)處的電磁力的分布。

理論上，沿徑向方向的電磁力(其作用于從轉(zhuǎn)子芯31到定子芯21)與氣隙ag中的磁通量密度的平方成正比。此外，將磁通量密度表示為轉(zhuǎn)子3的磁動勢(其與北磁極33n和南磁極33s的強度成正比)和轉(zhuǎn)子3的磁導(dǎo)的乘積。因此，對沿徑向方向的電磁力(其作為磁電路的特性)進行評估而不管流經(jīng)繞組27的電流的大小和電流的相。

此外，在三相旋轉(zhuǎn)電機1中，響應(yīng)于轉(zhuǎn)子3的旋轉(zhuǎn)相，與北磁極作用部34n和南磁極作用部34s相對的齒23的數(shù)量改變。因此，考慮在n磁極側(cè)與s磁極側(cè)之間的電磁力分布的不平衡為最大的狀態(tài)，以及不平衡為最小的狀態(tài)。不平衡為最大的狀態(tài)對應(yīng)于北磁極作用部34n的周向中心或南磁極作用部34s的周向中心直接面對齒23(即，齒23中的對應(yīng)齒)的狀態(tài)。對南磁極作用部34s的周向中心直接面對齒23的示例情況執(zhí)行仿真。此外，不平衡為最小的狀態(tài)對應(yīng)于磁極邊界35直接面對齒23(即，齒23中的對應(yīng)齒)的狀態(tài)。

圖5是示出根據(jù)第一實施例的在南磁極作用部34s的周向中心直接面對齒23的狀態(tài)下氣隙ag中的磁通量密度的計算結(jié)果的圖。圖6是示出根據(jù)第一實施例的在磁極邊界35直接面對齒23的狀態(tài)下氣隙ag中的磁通量密度的計算結(jié)果的圖。另一方面，圖7是示出在與圖5相同狀態(tài)下的不包括磁阻部41的已知構(gòu)造的計算結(jié)果的圖。圖8是示出在與圖6相同狀態(tài)下的已知構(gòu)造的計算結(jié)果的圖。在圖5到圖8的每一個中，橫軸表示在180度圓心角的范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)子3的一部分，即，對應(yīng)南磁極作用部34s和北磁極作用部34n(相當于4個磁極)的部分?？v軸表示在氣隙ag中的磁通量密度。

在圖7的已知構(gòu)造中，在南磁極作用部34s的s磁極側(cè)處的電磁力如箭頭x1所示作用于7個齒23。另一方面，北磁極作用部34n的n磁極側(cè)處的電磁力如箭頭x2所示作用于6個齒23。由于不平衡，在已知的構(gòu)造中，定子2在第四階的變形模式下大部分變形，因此，增加了在操作時的噪聲和振動。

相比之下，在圖5的第一實施例中，如箭頭a所示，通過磁阻部41的作用降低了磁極邊界35附近的磁通量密度。因此，如箭頭b1所示，在南磁極作用部34s的s磁極側(cè)處的電磁力被降低以作用于6個齒23。如箭頭b2所示，在北磁極作用部34n的n磁極側(cè)處的電磁力保持作用于6個齒23。也就是說，在南磁極作用部34s的s磁極側(cè)處的電磁力的分布近似于在北磁極作用部34n的n磁極側(cè)處的電磁力的分布。因此，在n磁極側(cè)處的電磁力與在s磁極側(cè)處的電磁力之間的不平衡被緩解或降低，并且定子2的變形被降低，因此，在操作過程中的噪聲和振動低于已知構(gòu)造。

在圖8的已知構(gòu)造中，北磁極作用部34n的電磁力和南磁極作用部34s的電磁力相對于磁極邊界35形成大體上左右鏡面對稱形狀，并且最初是平衡的。在圖6的第一實施例中該平衡被保持。也就是說，磁阻部41包括在n磁極側(cè)和s磁極側(cè)處的電磁力大部分不平衡的情況下緩解不平衡狀態(tài)的功能。在n磁極側(cè)和s磁極側(cè)處的電磁力最初平衡的情況下，磁阻部41保持平衡狀態(tài)。

在圖5中，降低每個磁極邊界35附近的磁通量密度，并且根據(jù)該降低，與已知構(gòu)造相比，增加了在其它位置處的磁通量密度(參見圖7)。因此，在定子2與轉(zhuǎn)子3之間往復(fù)或來回行進的整體磁通量保持不變。這意味著，當三相旋轉(zhuǎn)電機1作為電動機操作時輸出的扭矩沒有損失或減少，并且當三相旋轉(zhuǎn)電機1作為發(fā)電機操作時輸出的電力沒有損失或減少。

作為仿真的結(jié)果，在第一實施例的三相旋轉(zhuǎn)電機1中，與已知構(gòu)造相比，噪聲和振動的聲壓級(其對應(yīng)于四階的空間振蕩模式)降低了16db。此外，確認的是，當三相旋轉(zhuǎn)電機1作為電動機操作時輸出的扭矩幾乎沒有損失。

在第一到第七實施例中，最優(yōu)值(即，6度(6°)的分離角度θ1和3度(3°)的范圍角度θ2)使用槽24的數(shù)量ns和槽24的布置俯仰角θs來概括。因此，獲得如下(表達式1)和(表達式2)。

θ1＝θs＝360/ns…(表達式1)

θ2＝0.5×θs＝180/ns…(表達式2)

進一步地，在第八實施例中，作為仿真的結(jié)果(其中分離角度θ1和范圍角度θ2被改變或更改)，聲壓級在由以下示出的(表達式3)和(表達式4)表示的角度范圍內(nèi)降低了5db或更多，因此示出了有效性。

7.5≤θ1≤12.5…(表達式3)

2.5≤θ2≤7.5…(表達式4)

在第一到第八實施例中，(表達式3)和(表達式4)使用槽24的數(shù)量ns和槽24的布置俯仰角θs來概括。獲得如下(表達式5)和(表達式6)。

270/ns＝0.75×θs≤θ1≤1.25×θs＝450/ns…(表達式5)

90/ns＝0.25×θs≤θ2≤0.75×θs＝270/ns…(表達式6)

也就是說，通?？梢怨烙嫷氖?，在分離角度θ1處于布置俯仰角θs的0.75倍到1.25倍的范圍內(nèi)，且范圍角度θ2處于布置俯仰角θs的0.25倍到0.75倍的范圍內(nèi)的情況下，有效地降低了在操作時的噪聲和振動。

第一實施例的三相旋轉(zhuǎn)電機1包括定子2和轉(zhuǎn)子3，該定子2包括定子芯21，設(shè)置有沿周向布置的多個齒23和沿周向布置的多個槽24，以及纏繞多個槽24的繞組27；該轉(zhuǎn)子3可旋轉(zhuǎn)地被支撐以面對定子2且與定子2同軸。轉(zhuǎn)子3包括轉(zhuǎn)子芯31，設(shè)置有沿周向布置的多個埋置孔32；以及北磁極33n和南磁極33s，其被分別埋置在多個埋置孔32中，以沿周向彼此交替地布置。三相旋轉(zhuǎn)電機1包括分數(shù)槽構(gòu)造，其中每磁極每相的槽24的數(shù)量不是整數(shù)，每磁極每相的槽24的數(shù)量通過用槽24的數(shù)量ns除以北磁極33n和南磁極33s的數(shù)量p，再除以3來獲得。轉(zhuǎn)子芯31包括北磁極作用部34n，其對應(yīng)于面對定子2的部分且北磁極33n的磁通量作用于此；南磁極作用部34s，其對應(yīng)于面對定子2的部分且南磁極33s的磁通量作用于此；磁極邊界35，沿周向?qū)⒈贝艠O作用部34n和南磁極作用部34s彼此分開；磁阻部41，設(shè)置在鄰近北磁極作用部34n和南磁極作用部34s中的至少一個的周向端部的位置處，該位置鄰近位于磁極邊界35附近的周向端部；以及磁阻部41限制磁通量在北磁極33n和南磁極33s中的至少一個與齒23之間通過。

在第一實施例的三相旋轉(zhuǎn)電機1中，定子芯21的與轉(zhuǎn)子芯31的北磁極作用部34n和南磁極作用部34s面對的齒23的數(shù)量響應(yīng)于轉(zhuǎn)子3的旋轉(zhuǎn)相而改變。因此，在n磁極側(cè)處的電磁力(其從北磁極作用部34n作用于齒23)的分布與s磁極側(cè)處的電磁力(其從南磁極作用部34s作用于齒23)的分布之間出現(xiàn)差異，從而導(dǎo)致噪聲和振動。通過在轉(zhuǎn)子芯31的磁極邊界35附近形成磁阻部41，產(chǎn)生沿周向的磁導(dǎo)(磁阻的倒數(shù))的分布上的故意不平衡，使得磁通量的分布改變。因此，在n磁極側(cè)處的電磁力的分布和在s磁極側(cè)處的電磁力的分布被改變以降低其間的差異，從而使在操作時的噪聲和振動比傳統(tǒng)情況降低。

此外，可以實現(xiàn)第一實施例的三相旋轉(zhuǎn)電機1而不受限于轉(zhuǎn)子3的磁極的數(shù)量p且不受限于控制操作的方法。因此，即使在三相旋轉(zhuǎn)電機1用于寬范圍的旋轉(zhuǎn)數(shù)量的情況下也可以獲得降低噪聲和振動的效果。

進一步地，磁極邊界35被設(shè)置在多個位置處，以及磁阻部41被設(shè)置在北磁極作用部34n中的每一個處，位于鄰近多個磁極邊界35之中的每個交替的磁極邊界35附近的部分(即，側(cè))的周向端部的位置處，以及磁阻部41被設(shè)置在南磁極作用部34s中的每一個處，位于鄰近多個磁極邊界35之中的每個交替的磁極邊界35附近的部分(即，側(cè))的周向端部的位置處。因此，在n磁極側(cè)和s磁極側(cè)處的電磁力明顯不平衡的情況下，磁阻部41緩解了不平衡狀態(tài)，因此，降低噪聲和振動的效果變得顯著。

進一步地，磁阻部41對應(yīng)于設(shè)置在北磁極作用部34n和南磁極作用部34s中的至少一個的表面處的凹部，并且該表面面對定子2。因此，通過改變用于鐵芯材料的沖壓模具容易地形成包括凹部構(gòu)造的磁阻部41。此外，形成轉(zhuǎn)子3的部件和組件的數(shù)量不增加，因此，限制了成本增加。

將對第二到第七實施例進行描述。將集中于與第一實施例不同的方面，對根據(jù)第二實施例的三相旋轉(zhuǎn)電機1的構(gòu)造進行描述。在第二實施例中，磁阻部42的形狀和構(gòu)造與第一實施例不同，而其它部分的構(gòu)造則與第一實施例相同。圖9是說明第二實施例的三相旋轉(zhuǎn)電機的磁阻部42的構(gòu)造和布置位置的前視圖。

如圖9所示，第二實施例的磁阻部42為設(shè)置在北磁極作用部34n的內(nèi)部和南磁極作用部34s的內(nèi)部的孔。(多個)孔(磁阻部42)被設(shè)置在與圖2所示的磁阻部41所設(shè)置的8個位置類似的8個位置處。(多個)孔(磁阻部42)相對于北磁極33n和南磁極33s彼此略微分開地布置在徑向外側(cè)處。磁阻部42中的每一個被形成為沿周向延伸。

接下來，將集中于與第一實施例不同的方面，對根據(jù)第三實施例的三相旋轉(zhuǎn)電機1的構(gòu)造進行描述。在第三實施例中，磁阻部43的布置位置與第一實施例不同，而其它部分的構(gòu)造則與第一實施例相同。圖10是說明第三實施例的三相旋轉(zhuǎn)電機的磁阻部43的布置位置的圖。圖10是示出第三實施例的轉(zhuǎn)子3的一部分的立體圖，該部分在90度圓心角的范圍內(nèi)。

如圖10所示，第三實施例的磁阻部43被設(shè)置在北磁極作用部34n中的每一個處，位于沿周向的每側(cè)鄰近周向端部的位置處。磁阻部43沒有被設(shè)置在南磁極作用部34s處。與上述相反，可以采用以下構(gòu)造，其中第三實施例的磁阻部43被設(shè)置在南磁極作用部34s中的每一個處，位于在沿周向的每側(cè)鄰近周向端部的位置處，并且磁阻部43沒有被設(shè)置在北磁極作用部34n處。磁阻部43中的每一個包括凹部的構(gòu)造，并且其詳細構(gòu)造與圖4所示的磁阻部41的構(gòu)造類似。

根據(jù)仿真結(jié)果，在第一實施例的三相旋轉(zhuǎn)電機1中，噪聲和振動被降低，然而，存在轉(zhuǎn)矩波動和齒槽轉(zhuǎn)矩增加的問題?？梢怨烙嫞搯栴}歸因于磁阻部41的布置位置在沿周向的特定角度范圍內(nèi)，換言之，磁阻部41以不平衡或偏移的方式被布置在交替的磁極邊界35附近。也就是說，可以認為轉(zhuǎn)矩波動和齒槽轉(zhuǎn)矩的增加是由沿周向在磁導(dǎo)改變的位置處的不平衡導(dǎo)致的。此外，問題還包括，由于磁阻部41(凹部)，轉(zhuǎn)子3的質(zhì)量沿周向是不平衡的。

作為進一步的改進，在第四到第七實施例中，轉(zhuǎn)子芯被分成兩個鐵芯單元51和52。鐵芯單元51和52沿軸線ax的方向彼此層疊。鐵芯單元51和52可以彼此旋轉(zhuǎn)地組合(buildup)，也就是說，鐵芯單元可以彼此層疊同時旋轉(zhuǎn)。因此，磁阻部441到444、451到454、461到464、以及471到474沿周向的布置位置在鐵芯單元51與鐵芯單元52之間是不同的。因此，磁導(dǎo)改變處的位置沿周向分散，因而轉(zhuǎn)子3質(zhì)量中的不平衡被降低。

在第四到第七實施例中，與第一實施例的定子2類似，定子2包括60-槽構(gòu)造。進一步地，埋置孔32、北磁極33n、南磁極33s以及磁阻部441到444、451到454、461到464、471到474的截面構(gòu)造也與第一實施例類似。圖11到圖14中的每一個是說明第四到第七實施例的三相旋轉(zhuǎn)電機的圖，并示出在90度圓心角的范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)子3的一部分。

在第四到第七實施例中，轉(zhuǎn)子芯包括沿軸線ax的方向布置且彼此旋轉(zhuǎn)層疊的第一鐵芯單元51和第二鐵芯單元52。在第一鐵芯單元51與第二鐵芯單元52之間共用的北磁極33n，以及在第一鐵芯單元51與第二鐵芯單元52之間共用的南磁極33s被埋置在第一鐵芯單元51和第二鐵芯單元52中。由于共用的北磁極33n和共用的南磁極33s，北磁極作用部34n和南磁極作用部34s形成在第一鐵芯單元51和第二鐵芯單元52中的每一個處。這里，形成在第一鐵芯單元51處的北磁極作用部34n和形成在第二鐵芯單元52處的北磁極作用部34n被認為是彼此不同的部分。形成在第一鐵芯單元51處的南磁極作用部34s和形成在第二鐵芯單元52處的南磁極作用部34s被認為是彼此不同的部分。因此，北磁極作用部34n和南磁極作用部34s的總數(shù)為16，對應(yīng)于16個磁極，其為第一實施例中的北磁極作用部34n和南磁極作用部34s的總數(shù)的兩倍。

另一方面，磁極邊界36、361和362(其每一個沿周向?qū)⒈贝艠O作用部34n和南磁極作用部34s彼此分開)在兩個鐵芯單元51與52之間的邊界表面上沿軸線ax的方向延伸。因此，磁極邊界36、361和362中的每一個被認為在鐵芯單元51與52之間是共用的。因此，磁極邊界36、361和362以與第一實施例類似的方式被設(shè)置在8個位置處。

北磁極作用部34n和南磁極作用部34s中的每一個包括鄰近周向端部的位置，該位置在每個周向側(cè)的磁極邊界36、361、362附近。因此，鄰近端部的位置的總數(shù)為32，即，16(其對應(yīng)于磁極的數(shù)量)的兩倍(沿周向的兩側(cè))。在第四到第七實施例的每一個中，磁阻部441到444、451到454、461到464、以及471到474被布置在16個位置處，即，鄰近周向端部的位置的總數(shù)的一半。換言之，在圖11到圖14中(其每個示出轉(zhuǎn)子3的1/4范圍)，磁阻部441到444、磁阻部451到454、磁阻部461到464、以及磁阻部471到474被分別設(shè)置在4個位置處。進一步地，磁阻部441到444布置為不沿軸線ax的方向彼此并排，磁阻部451到454布置為不沿軸線ax的方向彼此并排，磁阻部461到464布置為不沿軸線ax的方向彼此并排，以及磁阻部471到474布置為不沿軸線ax的方向彼此并排。

在圖11所示的第四實施例中，第一磁阻部441被布置在鄰近第一鐵芯單元51的北磁極作用部34n中的每一個的周向端部的位置處，該位置鄰近在沿周向計數(shù)時奇數(shù)磁極邊界361附近的一側(cè)(即，部分)的周向端部。第二磁阻部442被布置在鄰近第一鐵芯單元51的南磁極作用部34s中的每一個的周向端部的位置處，該位置鄰近在沿周向計數(shù)時奇數(shù)磁極邊界361附近的一側(cè)(即，部分)的周向端部。第三磁阻部443被布置在鄰近第二鐵芯單元52的北磁極作用部34n中的每一個的周向端部的位置處，該位置鄰近在沿周向計數(shù)時偶數(shù)磁極邊界362附近的一側(cè)(即，部分)的周向端部。第四磁阻部444被布置在鄰近第二鐵芯單元52的南磁極作用部34s中的每一個的周向端部的位置處，該位置鄰近在沿周向計數(shù)時偶數(shù)磁極邊界362附近的一側(cè)(即，部分)的周向端部。第一磁阻部441到第四磁阻部444中的每一個用作本公開的磁阻部。

在圖12所示的第五實施例中，第一磁阻部451被布置在鄰近第一鐵芯單元51的北磁極作用部34n中的每一個的周向端部的位置處，該位置鄰近處于沿周向的第一側(cè)(在圖12中沿順時針方向移動的側(cè))的周向端部。第二磁阻部452被布置在鄰近第一鐵芯單元51的南磁極作用部34s中的每一個的周向端部的位置處，該位置鄰近處于沿周向的第一側(cè)的周向端部。第三磁阻部453被布置在鄰近第二鐵芯單元52的北磁極作用部34n中的每一個的周向端部的位置處，該位置鄰近沿周向的第二側(cè)(在圖12中沿逆時針方向移動的側(cè))處的周向端部。第二側(cè)與第一側(cè)沿周向不同。第四磁阻部454被布置在鄰近第二鐵芯單元52的南磁極作用部34s中的每一個的周向端部的位置處，該位置鄰近沿周向的第二側(cè)處的周向端部。第一磁阻部451到第四磁阻部454中的每一個用作本公開的磁阻部。

在圖13所示的第六實施例中，第一磁阻部461和第二磁阻部462被設(shè)置在鄰近第一鐵芯單元51的北磁極作用部34n中的每一個的周向端部的相應(yīng)位置處，該位置鄰近位于周向上的兩側(cè)的周向端部。第三磁阻部463和第四磁阻部464被設(shè)置在鄰近第二鐵芯單元52的南磁極作用部34s中的每一個的周向端部的相應(yīng)位置處，該位置鄰近位于周向的兩側(cè)的周向端部。第一磁阻部461到第四磁阻部464中的每一個用作本公開的磁阻部。

在圖14所示的第七實施例中，第一磁阻部471到第四磁阻部474被設(shè)置在沿第一鐵芯單元51的北磁極作用部34n中的每一個的周向的兩側(cè)鄰近周向端部的位置處，以及設(shè)置在沿第一鐵芯單元51的南磁極作用部34s中的每一個的周向的兩側(cè)鄰近周向端部的位置處。磁阻部沒有被設(shè)置在第二鐵芯單元52處。第一磁阻部471到第四磁阻部474中的每一個用作本公開的磁阻部。

在第四到第六實施例的每一個中，為了形成轉(zhuǎn)子芯，僅可以使用被形成為薄板形狀的一種形狀的鐵芯材料。具體地，在第四和第六實施例的每一個中，對于第一鐵芯單元51和第二鐵芯單元52，可以沿相對于彼此的周向以對應(yīng)于一個磁極的角度(即，45度)移動鐵芯材料，并且可以被旋轉(zhuǎn)地彼此層疊。在第五實施例中，在第一鐵芯單元51與第二鐵芯單元52之間，鐵芯材料可以被倒置或翻轉(zhuǎn)使得正面和反面被轉(zhuǎn)換，并且鐵芯材料可以被旋轉(zhuǎn)地彼此層疊。

另一方面，在第七實施例中，需要兩種不同形狀的薄板狀鐵芯材料，這取決于有或者沒有磁阻部471到474。也就是說，為了制造第七實施例的轉(zhuǎn)子芯，需要兩種類型的沖壓模具。

以與第一實施例類似的方式對第二到第七實施例的三相旋轉(zhuǎn)電機1執(zhí)行仿真，并計算或估計降低噪聲和振動的效果、扭矩的損失、以及轉(zhuǎn)矩波動和齒槽轉(zhuǎn)矩的增加或減少。關(guān)于降低噪聲和振動的效果，計算對應(yīng)于四階的空間振蕩模式的噪聲和振動的聲壓級。關(guān)于轉(zhuǎn)矩波動和齒槽轉(zhuǎn)矩，計算波動(峰-峰值)的范圍。

圖15是示出第一到第七實施例中的降低噪聲和振動的效果以及扭矩的損失的計算結(jié)果的圖。圖16是示出第一到第七實施例中的降低噪聲和振動的效果以及增加或減少轉(zhuǎn)矩波動的計算結(jié)果的圖。圖17是示出第一到第七實施例中的降低噪聲和振動的效果以及增加或減少齒槽轉(zhuǎn)矩的計算結(jié)果的圖。

在圖15到圖17的每一個中，將通過已知或傳統(tǒng)構(gòu)造獲得的計算結(jié)果作為標準，該標準由黑色垂直細長的鉆石形狀表示。第一實施例的計算結(jié)果由黑色正方形形狀表示。類似地，第二實施例的計算結(jié)果由白色圓形形狀表示，第三實施例的計算結(jié)果由白色正方形形狀表示，第四實施例的計算結(jié)果由白色垂直拉長的鉆石形狀表示，第五實施例的計算結(jié)果由黑色圓形形狀表示，第六實施例的計算結(jié)果由黑色三角形形狀表示，以及第七實施例的計算結(jié)果由白色三角形形狀表示。

如上所述，在第一實施例中，與已知構(gòu)造相比，噪聲和振動的聲壓級降低了16db，而扭矩的損失只是輕微的。然而，轉(zhuǎn)矩波動和齒槽轉(zhuǎn)矩大幅增加。在第二實施例中，降低聲壓級的效果為大約5db，這是小的。此外，轉(zhuǎn)矩波動大幅降低而齒槽轉(zhuǎn)矩幾乎不變。在第三實施例中，降低聲壓級的效果為15db，這大致類似于第一實施例中的降低聲壓級的效果的程度，然而，轉(zhuǎn)矩波動和齒槽轉(zhuǎn)矩大幅增加。

第四到第七實施例的計算結(jié)果彼此類似，并且降低聲壓級的效果為大約13db到15db，這是大的，而扭矩幾乎不降低。此外，在第四到第七實施例中，沒有出現(xiàn)增加轉(zhuǎn)矩波動和齒槽轉(zhuǎn)矩的負面影響。

在第二實施例的三相旋轉(zhuǎn)電機1中，磁阻部42對應(yīng)于設(shè)置在北磁極作用部34n和南磁極作用部34s的內(nèi)部的孔。根據(jù)上述構(gòu)造，在包括孔的構(gòu)造的磁阻部42被設(shè)置以代替根據(jù)第一實施例的包括凹部的構(gòu)造的磁阻部41的情況下，與已知情況相比，在操作過程中的噪聲和振動被降低。

在第三實施例的三相旋轉(zhuǎn)電機1中，磁阻部43被設(shè)置在北磁極作用部34n中的每一個處，位于沿周向的每側(cè)鄰近周向端部的位置處，或者磁阻部43被設(shè)置在南磁極作用部34s中的每一個處，位于沿周向的每側(cè)鄰近周向端部的位置處。根據(jù)上述構(gòu)造，在操作過程中的噪聲和振動被降低類似于第一實施例的程度。

在第四到第七實施例的三相旋轉(zhuǎn)電機1中，轉(zhuǎn)子芯包括沿軸線ax的方向彼此層疊布置的多個鐵芯單元51、52，并且多個鐵芯單元51、52包括被埋置在鐵芯單元51、52中的北磁極33n和南磁極33s，并且北磁極33n和南磁極33s中的每一個在多個鐵芯單元51、52之間是共用的。轉(zhuǎn)子芯包括由共用的北磁極33n磁化且形成在鐵芯單元51、52中的每一個處的北磁極作用部34n，以及由共用的南磁極33s磁化且形成在鐵芯單元51、52中的每一個處的南磁極作用部34s。轉(zhuǎn)子芯包括磁極邊界36、361、362，其每一個沿周向?qū)⒈贝艠O作用部34n和南磁極作用部34s彼此分開，并且每個磁極邊界36、361、362在多個鐵芯單元51、52中是共用的。轉(zhuǎn)子芯包括磁阻部441到444、451到454、461到464、471到474，其沿周向的布置位置在鐵芯單元51、52之間彼此不同。

根據(jù)上述構(gòu)造，磁導(dǎo)被改變的位置沿周向分散，因而轉(zhuǎn)子3質(zhì)量的周向不平衡被降低。因此，可以限制負面影響，也就是說，可以限制轉(zhuǎn)矩波動和齒槽轉(zhuǎn)矩增加。

進一步地，在第四到第七實施例的三相旋轉(zhuǎn)電機1中，轉(zhuǎn)子芯包括第一鐵芯單元51和第二鐵芯單元52，磁阻部441到444、451到454、461到464、471到474被設(shè)置在第一鐵芯單元51和第二鐵芯單元52的北磁極作用部34n中的每一個和南磁極作用部34s中的每一個的兩側(cè)鄰近周向端部的位置的總數(shù)的一半處，并且磁阻部441到444、451到454、461到464、471到474被布置為不沿軸線ax的方向彼此并排。根據(jù)上述構(gòu)造，磁阻部441到444、451到454、461到464、以及471到474中的兩個不沿軸線ax的方向彼此并排設(shè)置。因此，磁導(dǎo)的分散效果和糾正質(zhì)量不平衡的效果是可靠的和突出的。

在第四實施例的三相旋轉(zhuǎn)電機1中，磁阻部441被設(shè)置在第一鐵芯單元51的北磁極作用部34n中的每一個處，位于鄰近在沿周向計數(shù)時對應(yīng)于奇數(shù)磁極邊界361的磁極邊界361附近的部分(即，側(cè))處的周向端部的位置處，磁阻部442被設(shè)置在第一鐵芯單元51的南磁極作用部34s中的每一個處，位于鄰近在沿周向計數(shù)時對應(yīng)于奇數(shù)磁極邊界361的磁極邊界361附近的部分(即，側(cè))處的周向端部的位置處，磁阻部443被設(shè)置在第二鐵芯單元52的北磁極作用部34n中的每一個處，位于鄰近在沿周向計數(shù)時對應(yīng)于偶數(shù)磁極邊界362的磁極邊界362附近的部分(即，側(cè))處周向端部的位置處，以及磁阻部444被設(shè)置在第二鐵芯單元52的南磁極作用部34s中的每一個處，位于鄰近在沿周向計數(shù)時對應(yīng)于偶數(shù)磁極邊界362的磁極邊界36附近的部分(即，側(cè))處周向端部的位置處。根據(jù)上述構(gòu)造，可以明顯地降低在操作過程中的噪聲和振動，并且沒有出現(xiàn)增加轉(zhuǎn)矩波動和齒槽轉(zhuǎn)矩的負面影響。

在第五實施例的三相旋轉(zhuǎn)電機1中，磁阻部451被設(shè)置在第一鐵芯單元51的北磁極作用部34n中的每一個處，位于鄰近沿周向的第一側(cè)的周向端部的位置處，磁阻部452被設(shè)置在第一鐵芯單元51的南磁極作用部34s中的每一個處，位于鄰近沿周向的第一側(cè)的周向端部的位置處，磁阻部453被設(shè)置在第二鐵芯單元52的北磁極作用部34n中的每一個處，位于鄰近沿周向的第二側(cè)的周向端部的位置處，以及磁阻部454被設(shè)置在第二鐵芯單元52的南磁極作用部34s中的每一個處，位于鄰近沿周向的第二側(cè)的周向端部的位置處。根據(jù)上述構(gòu)造，可以明顯地降低操作過程中的噪聲和振動，并且沒有出現(xiàn)增加轉(zhuǎn)矩波動和齒槽轉(zhuǎn)矩的負面影響。

在第六實施例的三相旋轉(zhuǎn)電機1中，磁阻部461和462被設(shè)置在第一鐵芯單元51的北磁極作用部34n中的每一個處，位于鄰近沿周向的兩側(cè)的周向端部的位置處，以及磁阻部463和464被設(shè)置在第二鐵芯單元52的南磁極作用部34s中的每一個處，位于鄰近沿周向的兩側(cè)的周向端部的位置處。根據(jù)上述構(gòu)造，可以明顯地降低操作過程中的噪聲和振動，并且沒有出現(xiàn)增加轉(zhuǎn)矩波動和齒槽轉(zhuǎn)矩的負面影響。

在第七實施例的三相旋轉(zhuǎn)電機1中，磁阻部471、472被設(shè)置在第一鐵芯單元51的北磁極作用部34n中的每一個處，位于鄰近沿周向的每側(cè)的周向端部的位置處，磁阻部473、474被設(shè)置在第一鐵芯單元51的南磁極作用部34s中的每一個處，位于鄰近沿周向的每側(cè)的周向端部的位置處，并且磁阻部471到474沒有被設(shè)置在第二鐵芯單元52處。根據(jù)上述構(gòu)造，可以明顯地降低操作過程中的噪聲和振動，并且沒有出現(xiàn)增加轉(zhuǎn)矩波動和齒槽轉(zhuǎn)矩的負面影響。

進一步地，在第四到第六實施例的每一個中，被形成為薄板形狀的轉(zhuǎn)子芯的鐵芯材料可以包括一種形狀或構(gòu)造。因此，可以容易地制造轉(zhuǎn)子芯。此外，形成轉(zhuǎn)子3的組件的數(shù)量不增加，因此限制了成本增加。

接下來，將對第八實施例進行描述。將對用于根據(jù)第八實施例的三相旋轉(zhuǎn)電機1的仿真進行描述。如上所述，第八實施例的三相旋轉(zhuǎn)電機1包括類似于第一實施例的徑向氣隙型的構(gòu)造，并且與第一實施例的三相旋轉(zhuǎn)電機1不同之處在于定子2的槽24的數(shù)量ns為36。此外，以與第一實施例類似的方式，轉(zhuǎn)子3的磁極的數(shù)量p為8。

在第八實施例中，與第一實施例類似，磁阻部中的每一個包括凹部的構(gòu)造，并且磁阻部被布置在8個位置處，然而，分離角度θ1和范圍角度θ2的最優(yōu)值與第一實施例中的最優(yōu)值不同。在仿真中，以與第一實施例類似的方式計算或估計氣隙ag中的磁通量密度。此外，與第一實施例類似，電磁力的空間振蕩模式的最低階為四階。由于重復(fù)仿真，分離角度θ1的最優(yōu)值為10度(10°)，其等于槽俯仰角θs，且范圍角度θ2的最優(yōu)值為5度(5°)，其為槽俯仰角θs的一半。上述最優(yōu)值滿足概括的(表達式1)和(表達式2)。以下圖18到圖21示出使用上述最優(yōu)值的仿真的結(jié)果。

圖18是示出根據(jù)第八實施例的在南磁極作用部34s的周向中心直接面對齒23的狀態(tài)下氣隙ag中的磁通量密度的計算結(jié)果的圖。圖19是示出根據(jù)第八實施例的在磁極邊界35直接面對齒23的狀態(tài)下氣隙ag中的磁通量密度的計算結(jié)果的圖。另一方面，圖20是示出根據(jù)不包括磁阻部的已知構(gòu)造的在與圖18相同狀態(tài)下的計算結(jié)果的圖。圖21是示出根據(jù)已知構(gòu)造的在與圖19相同狀態(tài)下的計算結(jié)果的圖。在圖18到圖21的每一個中，橫軸表示在180度圓心角的范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)子3的一部分，也就是說，對應(yīng)于南磁極作用部34s和北磁極作用部34n(其相當于4個磁極)的部分。在圖18到圖21的每一個中，縱軸表示在氣隙ag中的磁通量密度。

在圖20的已知構(gòu)造中，南磁極作用部34s的s磁極側(cè)處的電磁力如箭頭x3所示作用于3個齒23。另一方面，北磁極作用部34n的n磁極側(cè)處的電磁力如箭頭x4所示作用于4個齒23。由于不平衡，在已知的構(gòu)造中，定子2在四階的變形模式下大大變形，因此，增加了在操作時的噪聲和振動。

相比之下，在圖18的第八實施例中，如箭頭c所示，通過磁阻部的作用降低了磁極邊界35附近的磁通量密度。因此，如箭頭d1所示，在南磁極作用部34s的s磁極側(cè)處的電磁力保持作用于3個齒23。另一方面，如箭頭d2所示，在北磁極作用部34n的n磁極側(cè)處的電磁力被降低以作用于3個齒23。也就是說，在北磁極作用部34n的n磁極側(cè)處的電磁力的分布近似于在南磁極作用部34s的s磁極側(cè)處的電磁力的分布。因此，在n磁極側(cè)處的電磁力與在s磁極側(cè)處的電磁力之間的不平衡被緩解或降低，并且定子2的變形被降低，因此，在操作過程中的噪聲和振動低于已知構(gòu)造。

在圖21的已知構(gòu)造中，北磁極作用部34n的電磁力和南磁極作用部34s的電磁力相對于磁極邊界35形成大體上左右鏡面對稱形狀，并且最初是平衡的。在圖19的第八實施例中保持該平衡。也就是說，磁阻部包括在n磁極側(cè)和s磁極側(cè)處的電磁力大部分不平衡的情況下緩解不平衡狀態(tài)的功能。在n磁極側(cè)和s磁極側(cè)處的電磁力最初平衡的情況下，磁阻部保持平衡狀態(tài)。

作為仿真的結(jié)果，在第八實施例的三相旋轉(zhuǎn)電機1中，與已知構(gòu)造相比，噪聲和振動的聲壓級(其對應(yīng)于四階的空間振蕩模式)降低了8db。在圖18中，降低磁極邊界35附近的磁通量密度，因此，與已知構(gòu)造相比，增加了在其它位置處的磁通量密度(參見圖20)。因此，在定子2與轉(zhuǎn)子3之間往復(fù)或來回行進的整體磁通量保持不變。因此，還在第八實施例中，當三相旋轉(zhuǎn)電機1作為電動機操作時，輸出的扭矩沒有損失或減少，并且當三相旋轉(zhuǎn)電機1作為發(fā)電機操作時，輸出的電力沒有損失或減少。

進一步地，作為根據(jù)具有被改變的分離角度θ1和范圍角度θ2的第八實施例的構(gòu)造執(zhí)行的仿真的結(jié)果，聲壓級在作為概括的表達式的(表達式5)和(表達式6)的角度范圍內(nèi)被降低，因此示出了有效性。此外，(表達式1)、(表達式2)、(表達式5)和(表達式6)的有效性已經(jīng)在除了第一和第八實施例的構(gòu)造之外的其它構(gòu)造中被確定。

在第一、第三到第八實施例的三相旋轉(zhuǎn)電機1中，在槽24的數(shù)量為ns且北磁極33n和南磁極33s的數(shù)量p為8的情況下，表示與磁阻部41的周向中心位置分開或與磁極邊界35分離的角度的分離角度θ1(度)滿足(表達式5)，以及表示磁阻部41沿周向存在的范圍的范圍角度θ2(度)滿足(表達式6)。根據(jù)上述構(gòu)造，噪聲和振動的聲壓級可以被降低預(yù)定量或大于預(yù)定量(在第一實施例的示例中降低了5db或大于5db)。

進一步地，在第一、第三到第八實施例的三相旋轉(zhuǎn)電機1中，分離角度θ1(度)＝360/ns，以及范圍角度θ2(度)＝180/ns(度)。根據(jù)上述構(gòu)造，噪聲和振動的聲壓級可以明顯地被降低(在第一和第三到第七實施例的示例中降低了13db到16db)。

將對實施例中的每一個的應(yīng)用和變型進行描述。在上述實施例的每一個中，磁阻部41到43、441到444、451到454、461到464以及471到474的構(gòu)造、尺寸和布置位置可以響應(yīng)于埋置孔32和/或北磁極33n和南磁極33s的構(gòu)造、尺寸和布置位置而被適當?shù)馗淖兓蛐薷?。此外，第四到第七實施例可以按照將轉(zhuǎn)子芯分成三個或更多個鐵芯單元且鐵芯單元沿軸線ax的方向旋轉(zhuǎn)地彼此層疊的這種方式被擴展和修改。然后，磁阻部沿周向的布置位置相對于鐵芯單元中的另一個偏移。

進一步地，本公開可以在包括除了上述實施例中描述的數(shù)量之外的其它數(shù)量的槽和磁極的三相旋轉(zhuǎn)電機中實現(xiàn)。此外，本公開適用于定子被布置在內(nèi)周側(cè)處且轉(zhuǎn)子被布置在外周側(cè)處的外轉(zhuǎn)子型的構(gòu)造。此外，本公開適用于軸向氣隙型的構(gòu)造，其中定子和轉(zhuǎn)子沿軸向并排布置，且在定子與轉(zhuǎn)子之間布置有垂直于軸線的氣隙。可以對本公開進行其它各種應(yīng)用和/或變化。

例如，這里公開的三相旋轉(zhuǎn)電機不僅可以安裝在如實施例中所述的混合動力車輛上，而且還可以廣泛地應(yīng)用作為用于工業(yè)用途的各種類型的機床、操作設(shè)備、運輸機器和/或泵的驅(qū)動源。

通常，在埋置或埋入有北磁極和南磁極的鐵芯中，鐵芯的表面附近通過北磁極和南磁極被磁化，因此，形成北磁極作用部和南磁極作用部。在上述實施例的三相旋轉(zhuǎn)電機中，定子芯的面對北磁極作用部和南磁極作用部的齒的數(shù)量取決于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)相而變化。因此，在n磁極側(cè)處的電磁力的分布(其從北磁極作用部作用到齒)與s磁極側(cè)處的電磁力的分布(其從南磁極作用部作用到齒)之間出現(xiàn)差異，從而導(dǎo)致在操作過程中的噪聲和振動。通過在轉(zhuǎn)子芯的磁極邊界附近或接近轉(zhuǎn)子芯的磁極邊界處形成磁阻部，不平衡被故意提供給磁導(dǎo)(磁阻的倒數(shù))的周向分布，以改變磁通量的分布。因此，在n磁極側(cè)處的電磁力的分布和在s磁極側(cè)處的電磁力的分布被改變以減少其間的差異，從而使在操作時的噪聲和振動比傳統(tǒng)情況更低。