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CN1162951C - 电机的铁心及使用该铁心的电机 - Google Patents

电机的铁心及使用该铁心的电机 Download PDF

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CN1162951C
CN1162951C CNB001199633A CN00119963A CN1162951C CN 1162951 C CN1162951 C CN 1162951C CN B001199633 A CNB001199633 A CN B001199633A CN 00119963 A CN00119963 A CN 00119963A CN 1162951 C CN1162951 C CN 1162951C
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CN
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angle
iron core
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core
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CNB001199633A
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�йȲ���
藤中广康
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K29/03—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with a magnetic circuit specially adapted for avoiding torque ripples or self-starting problems
    • H—ELECTRICITY
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Abstract

一种电机的铁心，通过将作为基本形状的铁心的槽的开口角设定为电气角80°以上，95°以下，或者20°以上、35°以下，使产生的齿形扭矩周期为基本齿形扭矩周期的1/2，在此基础上，在同一电机内按基本齿形扭矩周期的1/4错开设置，可提供齿形扭矩周期减小至基本齿形扭矩周期的1/4、齿形扭矩的绝对值也非常小的电机，再在该铁心上进行基本齿形扭矩周期的1/2以下角度的扭斜磁化，既可将效率的降低控制在最小限度，又能有效减小齿形扭矩。

Description

电机的铁心及使用该铁心的电机
技术领域
本发明涉及适用于信息设备、音响视频设备以及产业机器等领域的电机。
背景技术
近年来，信息设备或音响视频设备等使用的电机以DVD(数字式录象盘驱动装置)，HDD(硬盘驱动装置)为代表，机器正在日益高密度记录化。这些机器中使用的电机也随之被要求有更高的旋转精度。同时，为了符合机器所需的精度，也对制造这些机器的设备中使用的电机提出了越来越高的旋转精度的要求。
造成电机旋转精度不良的原因大致有以下几种。第一是因电机的磁铁与铁心的磁性吸引力变化造成的齿形扭矩(cogging torque)。第二是由通电电流产生的扭矩波动。第三是在轴承内因轴的振摆旋转引起的不定期振动。本发明尤其涉及减小其中的齿形扭矩。
以往，在通过改进铁心平面形状来减小齿形扭矩的技术方面，已知有日本专利申请特开平4-304151号公报，特开平9-163649号公报和特开平9-285047号公报等记载的技术。
图52表示上述特开平4-304151号公报记载的电机结构。在图52中，只要将铁心的凸极前端部311、312、321、322、331、332与磁铁302的各磁极间的位置关系分别以不同的角度错开，就可减小齿形扭矩。
在通过使铁心的轴向形状而不是平面形状的变化来减小齿形扭矩的技术方面，在日本专利申请特开平2-254954号公报和特开平3-3622号报中已有公开。
图53表示上述特开平2-254954号公报记载的电机结构。
在图53中，圆筒状铁心401区分为上部铁心411和下部铁心412。通过使上部铁心411与磁铁的位置关系不同于下部铁心412与磁铁的位置关系，以此来使上部的齿形扭矩与下部的齿形扭矩相互抵消，减小电机整体的齿形扭矩。
图54表示上述特开平3-3622号公报记载的电机的电枢结构。
在图54中，多层式铁心501将凸极的开口角(相对于铁心中心形成的角度)不同的铁心、即齿的凸极宽度X与Y不同的铁心沿轴向层叠构成，以此使齿形扭矩相互抵消，减小电极整体的齿形扭矩。
在通过改进磁铁的磁化而不是铁心的形状来减小齿形扭矩的技术方面，日本专利第2588661号公报已有记载，图55表示该公报记载的无刷电机的结构。
在图55中，该电机的环状磁铁602的极数为4n，转子铁心的极数为3n，形成4∶3的结构。转子铁心602的磁极扭斜角度θ2为(30°/n)×0.8≤θ2≤(30°/n)×1.2，以此来减小齿形扭矩和感应电压的畸变系数。
然而，上述这些传统的技术存在着以下问题。
首先，在上述技术中，通过改变铁心形状来减小齿形扭矩的技术尽管可以取得减小齿形扭矩的某种程度的效果，但都不能达到完全消除齿形扭矩的目的。即，其结果是仍然会产生由铁心的槽数与磁场极数的最小公倍数决定的基本齿形扭矩周期的1/2周期的齿形扭矩。
其次，在磁化条件下设置扭斜的以往技术，为了获得充分的减小齿形扭矩的效果，必须为磁化而设置极大的扭斜角度。因此，会产生很多无效的磁通量，由此降低电机效率，增加铁耗、影响电机的性能。另外，上述的传统技术还存在着极大影响磁化精度和电极组装精度、电机特性不稳定等问题。
发明内容
为解决上述课题，本发明的目的在于，使由铁心基本形状产生的齿形扭矩周期控制在由铁心凸极与磁场极数的最小公倍数决定的基本齿形扭矩周期的1/4以下，极大地减小齿形扭矩的绝对值。
本发明的电机铁心采用以下结构。
一种电机的铁心，包括具有N极和S极磁极且产生磁场用的激磁装置、以及由磁性材料组成且与所述激磁装置相对的铁心，并使所述激磁装置和所述铁心中的任一方作相对性旋转，其特点是，
磁极数为2m，铁心的槽数为3n，其中m、n为整数；
所述铁心的槽开口角(槽开口角是指槽的开口部相对于铁心中心形成的角度)形成为80°以上、95°以下的电气角α或者形成为20°以上、35°以下的电气角β，其中所述电气角α相应于机械角α/m度，所述电气角β相应于机械角β/m度，以将齿形扭矩周期控制在基本齿形扭矩周期的一半。
在此基础上，构成将槽的位置错开1/4基本齿形扭矩周期的角度的2个铁心形状组合的形状，所述1/4基本齿形扭矩周期的角度相应于机械角90/k度，其中k为2m与6n的最小公倍数。这样，在同一电机内，可消除齿形扭矩，其结果是使产生的齿形扭矩周期减小到基本齿形扭矩周期的1/4，可极大地减小齿形扭矩的绝对值。
并且，在上述的铁心形状中，再施以传统技术的1/2以下的扭斜角度的磁化，就可在将降低电机效率控制在最小限度的同时，进一步减小齿形扭矩。
附图说明
图1A为本发明第1实施例的铁心的槽开口角(15°时)与磁铁关系的示图。
图1B为同一实施例的铁心的槽开口角(22.5°时)与磁铁关系的示图。
图1C为同一实施例的铁心的槽开口角(30°时)与磁铁关系的示图。
图2A为图1A所示电机的齿形扭矩波形的示图。
图2B为图1B所示电机的齿形扭矩波形的示图。
图2C为图1C所示电机的齿形扭矩波形的示图。
图3为图1B所示电机的磁铁与铁心的槽的位置关系的说明图。
图4A、图4B、图4C和图4D分别为图1B所示的减小电机齿形扭矩的说明图。
图5A、图5B和图5C分别为同一实施例的铁心形状的示例图。
图6A为本发明第2实施例的铁心形状的示图。
图6B为在图6A的铁心形状中相对基本形状逆时针方向错开后的铁心部分说明图。
图6C为在图6A的铁心形状中相对基本形状顺时针方向错开后的铁心部分说明图。
图7A为图6B的铁心形状的齿形扭矩波形的示图。
图7B为图6C的铁心形状的齿形扭矩波形的示图。
图7C为由图7A和图7B合成的图6A的铁心形状的齿形扭矩波形的示图。
图8A为本发明第3实施例的铁心形状的示图。
图8B为在图8A的铁心形状中相对基本形状逆时针方向错开后的铁心部分说明图。
图8C为在图8A的铁心形状中相对基本形状顺时针方向错开后的铁心部分说明图。
图9A为本发明第4实施例的铁心形状的示图。
图9B为在图9A的铁心形状中相对基本形状逆时针方向错开后的铁心部分说明图。
图9C为在图9A的铁心形状中相对基本形状顺时针方向错开后的铁心部分说明图。
图10A为本发明第5实施例的铁心形状的示图。
图10B为在图10A的铁心形状中相对基本形状逆时针方向错开后的铁心部分说明图。
图10C为在图10A的铁心形状中相对基本形状顺时针方向错开后的铁心部分说明图。
图11A为本发明第6实施例的铁心形状的示图。
图11B为在图11A的铁心形状中相对基本形状逆时针方向错开后的铁心部分说明图。
图11C为在图11A的铁心形状中相对基本形状顺时针方向错开后的铁心部分说明图。
图12A为本发明第7实施例的铁心形状的示图。
图12B为在图12A的铁心形状中相对基本形状逆时针方向错开后的铁心部分说明图。
图12C为在图12A的铁心形状中相对基本形状顺时针方向错开后的铁心部分说明图。
图13A为本发明第8实施例的铁心形状的示图。
图13B为在图13A的铁心形状中相对基本形状逆时针方向错开后的铁心部分说明图。
图13C为在图13A的铁心形状中相对基本形状顺时针方向错开后的铁心部分说明图。
图14A为本发明第8实施例中的另一例铁心形状的示图。
图14B为在图14A的铁心形状中相对基本形状逆时针方向错开后的铁心部分说明图。
图14C为在图14A的铁心形状中相对基本形状顺时针方向错开后的铁心部分说明图。
图15A为本发明第8实施例中的又一例铁心形状的示图。
图15B为在图15A的铁心形状中相对基本形状逆时针方向错开后的铁心部分说明图。
图15C为在图15A的铁心形状中相对基本形状顺时针方向错开后的铁心部分说明图。
图16A为本发明第8实施例中的再一例铁心形状的示例。
图16B为在图16A的铁心形状中相对基本形状逆时针方向错开后的铁心部分说明图。
图16C为在图16A的铁心形状中相对基本形状顺时针方向错开后的铁心部分说明图。
图17A为本发明第8实施例中的再一例铁心形状的示图。
图17B为在图17A的铁心形状中相对基本形状逆时针方向错开后的铁心部分说明图。
图17C为在图17A的铁心形状中相对基本形状顺时针方向错开后的铁心部分说明图。
图18A为本发明第8实施例中的再一例铁心形状的示图。
图18B为在图18A的铁心形状中相对基本形状逆时针方向错开后的铁心部分说明图。
图18C为在图18A的铁心形状中相对基本形状顺时针方向错开后的铁心部分说明图。
图19A为本发明第8实施例中的再一例铁心形状的示图。
图19B为在图19A的铁心形状中相对基本形状逆时针方向错开后的铁心部分说明图。
图19C为在图19A的铁心形状中相对基本形状顺时针方向错开后的铁心部分说明图。
图20A为本发明第8实施例中的再一例铁心形状的示图。
图20B为在图20A的铁心形状中相对基本形状逆时针方向错开后的铁心部分说明图。
图20C为在图20A的铁心形状中相对基本形状顺时针方向错开后的铁心部分说明图。
图21A为本发明第8实施例中的再一例铁心形状的示图。
图21B为在图21A的铁心形状中相对基本形状逆时针方向错开后的铁心部分说明图。
图21C为在图21A的铁心形状中相对基本形状顺时针方向错开后的铁心部分说明图。
图22A为本发明第8实施例中的再一例铁心形状的示图。
图22B为在图22A的铁心形状中相对基本形状逆时针方向错开后的铁心部分说明图。
图22C为在图22A的铁心形状中相对基本形状顺时针方向错开后的铁心部分说明图。
图23A为本发明第9实施例的铁心形状的示图。
图23B为在图23A的铁心形状中相对基本形状逆时针方向错开后的铁心部分说明图。
图23C为在图23A的铁心形状中基本形状的铁心部分说明图。
图23D为在图23A的铁心形状中相对基本形状顺时针方向错开后的铁心部分说明图。
图24A为本发明第9实施例中的另一例铁心形状的示图。
图24B为在图24A的铁心形状中相对基本形状逆时针方向错开后的铁心部分说明图。
图24C为在图24A的铁心形状中基本形状的铁心部分说明图。
图24D为在图24A的铁心形状中相对基本形状顺时针方向错开后的铁心部分说明图。
图25A为本发明第9实施例中的又一例铁心形状的示图。
图25B为在图25A的铁心形状中相对基本形状逆时针方向错开后的铁心部分说明图。
图25C为在图23A的铁心形状中基本形状的铁心部分说明图。
图25D为在图25A的铁心形状中相对基本形状顺时针方向错开后的铁心部分说明图。
图26A为本发明第9实施例中的再一例铁心形状的示图。
图26B为在图26A的铁心形状中相对基本形状逆时针方向错开后的铁心部分说明图。
图26C为在图26A的铁心形状中基本形状的铁心部分说明图。
图26D为在图26A的铁心形状中相对基本形状顺时针方向错开后的铁心部分说明图。
图27A为本发明第9实施例中的再一例铁心形状的示图。
图27B为在图27A的铁心形状中相对基本形状逆时针方向错开后的铁心部分说明图。
图27C为在图27A的铁心形状中基本形状的铁心部分说明图。
图27D为在图27A的铁心形状中相对基本形状顺时针方向错开后的铁心部分说明图。
图28A为本发明第9实施例中的再一例铁心形状的示图。
图28B为在图28A的铁心形状中相对基本形状逆时针方向错开后的铁心部分说明图。
图28C为在图28A的铁心形状中基本形状的铁心部分说明图。
图28D为在图28A的铁心形状中相对基本形状顺时针方向错开后的铁心部分说明图。
图29A为本发明第10实施例的铁心形状的示图。
图29B、图29C、图29D和图29E分别为形成图29A的铁心形状的各相差电气角90°相位的铁心部分说明图。
图30A为本发明第10实施例中的又一例铁心形状的示图。
图30B、图30C、图30D和图30E分别为形成30A的铁心形状的各相差电气角90°相位的铁心部分说明图。
图31A为本发明第11实施例的铁心形状的层叠剖面的说明图。
图31B为图31A中的31B-31B剖面的铁心形状说明图。
图31C为图31A中的31C-31C剖面的铁心形状的说明图。
图32A为图31B的铁心形状的齿形扭矩波形的示图。
图32B为图31C的铁心形状中的齿形扭矩波形的示图。
图32C为由图32A和图32B合成的图31A的铁心形状中的齿形扭矩波形的示图。
图33A为本发明第12实施例的铁心形状的层叠剖面的说明图。
图33B为图33A中的33B-33B剖面的铁心形状说明图。
图33C为图33A中的33C-33C剖面的铁心形状说明图。
图34A和图34B分别为形成图33A的铁心形状的结构说明图。
图35A为本发明第13实施例的铁心形状的层叠剖面的说明图。
图35B为图35A中的35B-35B剖面的铁心形状说明图。
图35C为图35A中的35C-35C剖面的铁心形状说明图。
图36A和图36B分别为形成图35A的铁心形状的结构说明图。
图37A为本发明第14实施例的铁心形状的层叠剖面的说明图。
图37B为图37A中的37B-37B剖面的铁心形状说明图。
图37C为图37A中的37C-37C剖面的铁心形状说明图。
图38A和图38B分别为形成图37A的铁心形状的结构说明图。
图39A为本发明第15实施例的铁心形状的层叠剖面的说明图。
图39B为图39A中的39B-39B剖面的铁心形状说明图。
图39C为图39A中的39C-39C剖面的铁心形状说明图。
图40A和图40B分别为形成图39A的铁心形状说明图。
图41A为本发明第16实施例的铁心形状的层叠剖面的说明图。
图41B为图41A中的41B-41B剖面的铁心形状说明图。
图41C为图41A中的41C-41C剖面的铁心形状说明图。
图42A和图42B分别为形成图41A的铁心形状的结构说明图。
图43A为本发明第16实施例的铁心凸极绕线部的剖视图。
图43B为本发明的铁心凸极绕线部宽度固定时的剖视图。
图44A和图44B分别为本发明第17实施例的铁心形状的示图。
图45A为本发明第18实施例的铁心形状的层叠剖面的说明图。
图45B为图45A中的45B-45B剖面的铁心形状说明图。
图45C为图45A中的45C-45C剖面的铁心形状说明图。
图45D为图45A中的45D-45D剖面的铁心形状说明图。
图45E为图45A中的45E-45E剖面的铁心形状说明图。
图46A为本发明第19实施例的铁心形状的层叠剖面的说明图。
图46B为图46A中的46B-46B剖面的铁心形状说明图。
图46C为图46A中的46C-46C剖面的铁心形状说明图。
图47A和图47B分别为图46B所示的46B-46B剖面的铁心形状的局部说明图。
图47C和图47D分别为图46C所示的46C-46C剖面的铁心形状的局部说明图。
图48A为本发明第19实施例中的另一例铁心形状的层叠剖面的说明图。
图48B为图48A中的48B-48B剖面的铁心形状说明图。
图48C为图48A中的48C-48C剖面的铁心形状说明图。
图49A和图49B分别为图48所示的48B-48B剖面的铁心形状的局部说明图。
图49C和图49D分别为图48C所示的48C-48C剖面的铁心形状的局部说明图。
图50为本发明第20实施例的磁铁磁化状态的示图。
图51A为同一实施例中的齿形扭矩与扭斜角度关系的示图。
图51B为同一实施例中的效率与扭斜角度关系的示图。
图52为传统技术特开平4-304151号公报记载的电机。
图53为传统技术特开平2-254954号公报记载的电机铁心。
图54为传统技术特开平3-3622号公报记载的旋转电机的电枢。
图55为传统技术专利第2588661号公报记载的电机。
具体实施方式
下面，结合附图说明本发明的实施例。
(第1实施例)
图1A、图1B和图1C分别表示电机的铁心1与激磁装置、即磁铁2之间的关系。在磁头2上，以等间隔设有8个交替磁化的N、S极，又在铁心1的6个部位上均等地设置槽3。
图1A、图1B和图1C中的不同之处只是在于设在铁心1上的槽3的开口部相对于铁心中心所形成的角度(以下称槽开口角)。各自的槽开口角在图1A中是机械角15°(电气角60°)、在图1B中是机械角22.5°(电气角90°)、在图1C中是机械角30°(电气角120°)，开口角逐级增大。
此时，若使磁铁2相对铁心1旋转，则铁心1与磁铁2之间的吸引力会发生周期性变化，在铁心1和磁铁2上，产生一种称之为齿形扭矩的扭矩波动。
图2A、图2B和图2C分别表示图1A、图1B和图1C所示的电机产生的齿形扭矩的波形。图1A的电机的齿形扭矩如图2A所示，每转1圈形成24次反复波形。这与铁心的槽数“6”与磁铁的磁极数“8”的最小公倍数“24”一致。一般来讲，这不局限于本电机，在普通的电机中，也会产生周期与铁心的槽数和磁铁的磁极数的最小公倍数相一致的齿形扭矩(以下将这种周期称为基本齿形扭矩周期)。
在图1C所示的电机、即加大了槽3的开口角的场合，如图2C所示，齿形扭矩的周期及绝对值与图2A的情况基本相同，但成为齿形扭矩的相位正相反的波形。
在图1B所示的电机、即、使图1B的槽3的开口角成为电气角90°时，如图2B所示，会产生基本齿形扭矩周期的1/2周期、即、产生具有基本齿形扭矩频率的2倍频率的齿形扭矩，并且，其绝对值本身也大幅度减小。
结合图3、图4A-图4D来说明其原因。为便于理解说明，如图3所示，将磁铁2的N极和S极的转换部分置于铁心的槽3的边缘部35附近。图4A表示扭矩相对于旋转角(用电气角表示)的变化形态。即、随着磁铁2的旋转，磁铁2与铁心1之间的磁能发生变化，产生图4A所示的扭矩。这种波形在槽3的边缘部35与磁极转换部分一致的部位附近成为零。
槽3的相反方向的边缘部36如图4B所示，也同样在边缘部36与磁极转换部分一致的位置附近产生波形为零的扭矩。该图4B的波形形成与上述图4A所示的波形呈点对称的波形。此时，若将槽3的开口角设定为电气角90°，则在槽3两侧的边缘部35和36产生的扭矩相位相差180°，两者的扭矩消除。其结果，如图4C所示，在1个槽3中，形成被除去3次成分的扭矩。该扭矩波形虽然由1个槽3所产生，但从电机整体来看，由于电机整体的扭矩波形是由所有的槽产生的扭矩波形的合成波形，故图4C所示的扭矩波形的1次、2次、4次、5次、7次…成分被其它5个槽产生的、相位各错开电气角120°的扭矩所抵消，因此，如图4D所示，出现6次以上成分的扭矩。这样一来，电机整体在每旋转1圈产生48次反复波形(基本齿形扭矩周期的1/2周期)的齿形扭矩，同时它的绝对值也减小。
在上述第1实施例中，槽的开口角在电气角90°时为最小，但在电气角为30°时，同样会在1个槽的两个边缘部产生相位相差60°的扭矩，故可除去在其1个槽中产生的齿形扭矩的3次成分，出现与上述相同的现象。
并且，在上述张1实施例中，是在槽的开口角90°时齿形扭矩最小，但若观察90°前后的角度会发现，当槽的开口角为电气角80°或100°时，可除去1个槽中产生的齿形扭矩的3次成分的50％，当槽的开口角为电气角85°或95°时，可除去1个中槽产生的齿形扭矩的3次成分的74％。因此，为了获得实用的性能，设定在使1个槽中产生的齿形扭矩的3次成分为约1/4以下的85°以上、95°以下范围，便可大幅度减小齿形扭矩的基本周期成分，减小齿形扭矩。
如图5A至图5C所示，在凸极前端部4为非正圆形状时、或者考虑到铁心的磁性饱和等的影响时，在磁性特性上成为接近槽开口角扩展状态的条件。因此，当槽3的开口角θ略微(电气角5°前后)缩小时，往往会发生齿形扭矩为最小的现象。
由此，一般来讲，与磁铁的磁极数和铁心的槽数无关，通过将槽的开口角设定在电气角80°以上、90°以下或者20°以上、35°以下范围的适当的角度，便可产生基本齿形扭矩周期的1/2周期的齿形扭矩，并减小它的绝对值。
以下的各实施例分别表示将原本的齿形扭矩小、且产生基本齿形扭矩周期的1/2周期的齿形扭矩的铁心形状作为基本形状再进一步减小齿形扭矩的方法。
(第2实施例)
图6A表示第2实施例的铁心形状。在图6中，铁心1的凸极前端部的开口角固定为机械角37.5°(电气角150°)，一侧的3个凸极前端部41顺时针方向错开1.875°(基本齿形扭矩周期的1/8)，另一侧的3个凸极前端部42逆时针方向错开1.875°。
这种铁心1的结构是基于以下的想法构成的。
在图6B中，铁心5的槽3的开口角为电气角90°，并使凸极前端部4的位置逆时针方向错开1.875°(基本齿形扭矩周期的1/8)。与基本形状相比，这种铁心5的凸极前端部4的形状略微不同，但其齿形扭矩如图7A的实线所示，除了相位稍有不同之外，其余与基本形状相同。
在图6C中，铁心6的槽3的开口角为电气角90°，并使凸极前端部4的位置顺时针方向错工1.875°。这种铁心6的齿形扭矩如图7B的实线所示，除了相位稍有不同之外，其余也与基本形状相同。
这两种铁心5、6产生的齿形扭矩的绝对值相等，相位相差180°(机械角3.75°、基本齿形扭矩周期的1/4)。
在该第2实施例的铁心1(图6A)中，是将图6B和图6C的铁心5、6的形状各取斜线部分组合而成。图6B的斜线部分及其以外的部分与磁铁的位置关系相同，在斜线部分产生的齿形扭矩如图7A的虚线所示，与整体相比，其绝对值为1/2而相位相等。图6C的铁心形状也一样。第2实施例的这种合成形状的铁心1(图6A)因两者的齿形扭矩抵消，故齿形扭矩的奇数次成分被消除，如图7C所示，齿形扭矩波形成为每旋转1圈反复96次的波形，周期是基本形状的1/2(基本齿形扭矩周期的1/4)，绝对值也不到基本形状的1/2。
采用上述结构，齿形扭矩的周期是通常时的1/4以下，齿形扭矩的绝对值也非常之小，与传统技术特开平4-304151号公报等记载的技术相比，齿形扭矩的周期为其1/2，绝对值也在1/2以下。
(第3实施例)
图8A表示第3实施例的铁心形状。
在图8A中，设在铁心1上的槽的开口角固定为电气角90°，铁心一侧的一半槽31顺时针方向错开1.875°(基本齿形扭矩周期的1/8)，另一侧的一半槽32逆时针方向错开1.875°。
这种形状与上述第2实施例一样，是将齿形扭矩的相位相差180°的图8B和图8C的铁心5、6的形状各取1/2组合而成，具有与第2实施例完全相同的效果。
(第4实施例)
图9A表示第4实施例的铁心形状。
在图9A中，铁心1的槽的间隔固定，槽开口角为18.75°(电气角90°-基本齿形扭矩周期的1/4)的槽31与26.25°(电气角90°+基本齿形扭矩周期的1/4)的槽32交替重复。这种铁心1的形状与特开平4-304151号公报告等记载的技术接近，但本发明的铁心1的凸极前端部4与磁铁的位置错开扭斜是上述公报等记载的1/2，与基本形状相比，也可将效率降低控制在最小限度，且齿形扭矩的绝对值也减小至1/2以下。
(第5实施例)
图10A表示第5实施例的铁心形状。
在图10A中，铁心1的凸极前端部的间隔固定，凸极前端部开口角为33.75°(电气角150°一基本齿形扭矩周期的1/4)的凸极41与41.25°(电气角150°+基本齿形扭矩周期的1/4)的凸极42交替重复。
与上述第2实施例和第3实施例的铁心形状相比较，第4实施例和第5实施例的铁心形状由于左右对称性好，组装时方向性的影响小，便于大批量生产，同时由于左右的磁性平衡性优良，故有利于提高旋转精度。
(第6实施例)
图11A表示第6实施例的铁心形状。
在图11A中，铁心1的凸极前端部的间隔固定，一侧的一半凸极前端部41的开口角为33.75°(电气角150°一基本齿形扭矩周期的1/4)，另一半凸极前端部42的开口角为41.25°(电气角150°+基本齿形扭矩周期的1/4)。
这种形状与上述第4实施例和第5实施例不同，是有意识地破坏左右的磁性平衡，使磁铁始终被施加一个方向的吸引力，可得到抑制转子的振摆旋转等的作用，在使用绕结含油轴承等的滑动轴承时，有利于提高旋转精度。
(第7实施例)
图12A表示第7实施例的铁心形状。
在图12A中，铁心1的槽的间隔固定，一侧的一半槽31的开口角为18.75°(电气角90°一基本齿形扭矩周期的1/4)，另一半槽32的开口角为26.25°(电气角90°+基本齿形扭矩周期的1/4)。这种形状也是有意识地破坏左右的磁性平衡，具有与第6实施例相同的效果。
并且，在第7实施例中，由于在一侧排列开口角大的槽32，因此该部位最适合于设置霍尔元件等位置检测元件。
如上所述，从第2实施例至第7实施例是对磁铁的磁极数为“8”、铁心的槽数为“6”时的示例作了说明，但同样的方法，也适用于磁铁的磁极数、铁心的槽数不同的场合。
(第8实施例)
第8实施例表示将同样的方法用于磁铁的磁极数为“16”、铁心的槽数为“12”的场合的例子。
图13A表示第8实施例的铁心形状。磁铁的磁极数为“16”，机械角45°相当于电气角360°(未作图示)。
在图13A中，铁心1的凸极前端部的开口角固定为电气角150°(机械角18.75°)，一侧的一半凸极前端部41顺时针方向错开0.9375°(基本齿形扭矩周期的1/8)，另一侧的一半凸极前端部42逆时针方向错开0.9375°。这是运用了第2实施例的方法，效果也与第2实施例相同。
图14A至图18A分别表示第8实施例中的其他的铁心形状。
在图14A中，铁心1的槽的开口角固定为电气角90°(机械角11.25°)，一侧的一半槽31顺时针方向错开0.9375°(基本齿形扭矩周期的1/8)，另一侧的一半槽32逆时针方向错开0.9375°。这是运用了第3实施例的方法，效果也与第3实施例相同。
在图15A中，铁心1的槽的间隔固定，槽的开口角为9.375°(电气角90°一基本齿形扭矩周期的1/4)的槽31与13.125°(电气角90°+基本齿形扭矩周期的1/4)的槽32交替重复。这是运用了第4实施例的方法，效果也与第4实施例相同。
在图16A中，铁心1的凸极前端部的间隔固定，凸极前端部的开口角为16.875°(电气角150°一基本齿形扭矩周期的1/4)的凸极41与20.625°(电气角150°+基本齿形扭矩周期的1/4)的凸极42交替重复。这是运用了第5实施例的方法，效果也与第5实施例相同。
在图17A中，铁心1的凸极前端部的间隔固定，一侧的一半凸极前端部41的开口角为16.875°(电气角150°一基本齿形扭矩周期的1/4)，另一半凸极前端部42的开口角为20.625°(电气角150°+基本齿形扭矩周期的1/4)。这是运用了第6实施例的方法，效果也与第6实施例相同。
在图18A中，铁心1的凸极前端部的间隔固定，一侧的一半槽31的开口角为9.375°(电气角90°一基本齿形扭矩周期的1/4)，另一半的槽32的开口角为13.125°(电气角90°+基本齿形扭矩周期的1/4)。这是运用了第7实施例的方法，效果也与第7实施例相同。
图19A至图22A分别表示第8实施例中的其他铁心形状。
如图19A和图20A所示，当槽数为“12”时，可以是凸极前端部的开口角固定为18.75°(电气角150°)，而变化凸极前端部的间隔，或者，如图21A和图22A所示，也可以是铁心的槽的开口角固定为11.25°(电气角90°)，而变化槽的间隔。
上述第2实施例至第8实施例是以电气角90°作基本形状设计铁心的槽的开口角的例子，但正如在第1实施例中所述，作为基本形状的铁心的槽的开口角最好设定在80°以上、95°以下或者20°以上、35°以下的范围。在上述各实施例中，对于槽的开口角设定为电气角90°的铁心来讲，该最佳范围通常可以在将磁铁的磁极数定为2m(m为整数)时，若以机械角来表示，则槽的开口角可作为(80/m)°以上、(95/m)°以下，或者(20/m)°以上、(35/m)°以下而通用化。
若以凸极前端部的开口角为基准来考虑上述角度，则在磁铁的磁极数与铁心的槽数之比为4∶3时，对于凸极前端部的开口角设定为电气角150°的铁心来讲，同样也可以设定为机械角(145/m)°以上、(160/m)°以下，或者(205/m)°以上、(220/m)°以下。
即使在采用其它的磁铁极数和铁心的槽数的情况下，一般来讲，当磁铁的磁极数为2m、铁心的槽数为6n(m、n为整数)时，通过将铁心的槽开口角设定为电气角80°以上、95°以下(机械角(80/m)°以上、(95/m)°以下)，或者电气角20°以上、35°以下(机械角(20/m)°以上、(35/m)°以下)，由此将产生基本齿形扭矩周期的1/2周期的齿形扭矩的铁心形状作为基本形状，在此基础上，构成将槽的位置错开基本齿形扭矩周期1/4周期的角度(机械角(90/k)°[k为2m和6n的最小公倍数])的两个铁心形状组合的形状，便可提供齿形扭矩的周期减小至基本齿形扭矩周期的1/4、齿形扭矩的绝对值也大幅度减小的电机。
(第9实施例)
上述第2实施例至第8实施例是铁心的槽数为偶数时的例子，但槽数为奇数时，也可采用下列方法取得同样效果。
在本第9实施例中，是以磁铁的磁极数为“12”、铁心的槽数为“9”的场合为例进行说明。在此，因磁铁的磁极数为“12”，故机械角60°相当于电气角360°。“12”和“9”的最小公倍数是“36”，基本齿形扭矩周期是机械角10°、电气角60°。
上述第2实施例至第8实施例是将齿形扭矩的相位相差180°(机械角为基本齿形扭矩周期的1/4)的两个铁心形状组合形成，但在本第9实施例中，则是将齿形扭矩的相位各相差120°的三个铁心形状组合而成。
图23A表示第9实施例的铁心形状。
本第9实施例的铁心7(图23A)由将图23B所示的基本形状的凸极前端部逆时针方向错开1.667°(基本齿形扭矩周期的1/6)的铁心8、图23C所示的基本形状的铁心9以及将图23D所示的基本形状的凸极前端部顺时针方向错开1.667°的铁心10各取三分之一组合而成。分别在图23B、图23C和图23D的铁心8、9、10产生的齿形扭矩，其绝缘值和波形相等，相位各相差120°。并且，在由这3个合成的图23A的铁心7上产生的齿形扭矩，其齿形扭矩的1次、2次、4次、5次、7次…成分被消除，周期成为基本形状时的三分之一，同时绝对值也变小。按照同样的设想，也可作成图24A至图28A所示的铁心形状。另外，在采用其它的磁铁极数和铁心的槽数的情况下，一般来讲，当磁铁的磁极数为2m、铁心的槽数为3n(m、n为整数)时，通过将铁心的槽开口角设定为电气角80°以上、95°以下(械角(80/m)°以上、(95/m)°以下)或者电气角20°以上、35°以下(械角(20/m)°以上、(35/m)°以下)，由此将产生基本齿形扭矩周期的1/2周期的齿形扭矩的铁心形状作为基本形状。在此基础上，构成将槽的位置各错开基本齿形扭矩周期1/6的角度(机械角(60/k)°[k为2m和3n的最小公倍数])的3个铁心形状组合的形状，便可将齿形扭矩的周期减小至基本齿形扭矩周期的1/2(基本形状的效果)×1/3(上述3个铁心形状组合后的效果)、即基本齿形扭矩周期的1/6，绝对值也大幅度减小。
(第10实施例)
上述第2实施例至第9实施例是通过将2个或3个铁心形状组合，来产生基本齿形扭矩周期的1/4或1/6周期的齿形扭矩，而本第10实施例介绍的是通过将4个以上的铁心形状组合来进一步减小齿形扭矩的方法。
在本第10实施例中，是以齿形扭矩的相位相互错开90°的4个铁心形状组合的结构为例进行说明。
图29A表示第10实施例的铁心形状。本第10实施例以磁铁的磁极数为“16”、铁心的槽数为“12”的场合为例说明。因磁铁的磁极数为“16”，故机械角45°相当于电气角360°。“16”和“12”的最小公倍数是“48”，基本齿形扭矩周期是机械角7.5°，电气角60°。如图29B至图29E所示，第10实施例的铁心11通过将凸极前端的位置相互错开0.9375°(基本齿形扭矩周期的1/8)，而将产生的齿形扭矩的相位各相差90°的4个铁心12、13、14、15各取1/4组合而成。
由这4个合成的图29A的铁心11上产生的齿形扭矩，其齿形扭矩的奇数次成分和2次成分被消除，周期为基本形状时的1/4，且绝对值进一步减小。按照同样的设想，可以作成图30A所示的铁心形状及其它各种铁心形状，可提供形状稍复杂、但齿形扭矩极小的电机。
图29A和图30A所示电机的齿形扭矩为基本齿形扭矩周期的1/2周期(基本形状的效果)×1/4(上述4个铁心形状组合后的效果)、即基本齿形扭矩周期的1/8，绝对值也大幅度减小。
上面是以4个铁心形状组合的结构为例作了说明，而对5个以上的铁心形状也可用同样的方法。一般来讲，在磁铁的磁极数为2m、铁心的槽数为3n(m、n为整数、n≥4)时，通过将铁心的槽的开口角设定为电气角80°以上、95°以下(机械角(80/m)°以上、(95/m)°以下)，或者电气角20°以上、35°以下(机械角(20/m)°以上、(35/m)°以下)，以这种形状的铁心作为基本形状，并在此基础上，构成将槽的位置各错开基本齿形扭矩周期的1/2P周期的角度(机械角(180/(nk))°[k为2m和3n的最小公倍数])的P个铁心形状组合的形状，可使齿形扭矩的周期减小至基本齿形扭矩周期的1/2P周期，绝对值也大幅度减小。
(第11实施例)
下面，第11实施例至第18实施例介绍的是通过使铁心形状在轴向也变化来减小齿形扭矩的方法。
图31A至图31C表示第11实施例的铁心形状。
本第11实施例以磁铁的磁极数为“8”、铁心的槽数为“6”的场合为例进行说明。因磁铁的磁极数为“8”，故机械角90°相当于电气角360°。“8”和“6”的最小公倍数是“24”，基本齿形扭矩周期是机械角15°、电气角60°。
在图31A至图31C中，铁心16的凸极前端部开口角固定为电气角15°，上侧的一半凸极前端部4顺时针方向错开1.875°(基本齿形扭矩周期的1/8)，下侧的一半凸极前端部4逆时针方向错开1.875°。按照以下的设想来构成铁心16。
图31B所示的铁心17是将槽3的开口角设定为电气角90°，同时将凸极前端部4的位置相对于基本形状逆时针方向错开1.875°(基本齿形扭矩周期的1/8)。这种铁心17的凸极前端部4的形状与基本形状略有不同，但其齿形扭矩如图32A实线所示，除相位稍有不同之外，其它均与基本形状相同。
图31C所示的铁心18是将槽3的开口角设定为电气角90°，同时将凸极前端部4的位置相对于基本形状顺时针方向错开1.875°。这种铁心18的齿形扭矩也如图32B的实线所示，除了相位稍有不同之外，其它均与基本形状相同。
本第11实施例的铁心16是由图31B和图31C的铁心17、18形状的上下半部组合而成。上半部的铁心17产生的齿形扭矩如图32A的虚线所示，与整体都由图31B的铁心17构成的场合相比，成为绝对值为1/2、相位相等的齿形扭矩。下半部的铁心18也同样。由于这种合成形状的第11实施例的铁心16的双方齿形扭矩相互抵消，因此可消除齿形扭矩的奇数次成分，如图32C所示，成为每旋转1圈反复96次的齿形扭矩波形，周期减小至基本形状时的1/2(基本齿形扭矩周期的1/4)，绝对值也减小至基本形状时的1/2以下。
采用上述结构，齿形扭矩的周期是通常时的1/4以下，齿形扭矩的绝对值也极小，与特开平2-254954号公报、特开平3-3622号公报记载的技术相比较，也可将齿形扭矩的周期减小至1/2，绝对值减小至1/2以下。
本第11实施例的铁心16的形状接近特开平2-254594号公报等记载的技术，但本发明的铁心16上下角度错开是上述公报等记载的1/2，其优点是不仅可将相对于基本形状的效率下降控制在最小限度，而且还可将齿形扭矩减小至1/2以下。
(第12实施例)
图33A至图33C表示第12实施例的铁心形状。本第12实施例也与上述第11实施例一样，以磁铁的磁极数为“8”、铁心的槽数为“6”的场合为例进行说明。
在图33A中，铁心16的槽的间隔固定(机械角60°)，将槽的开口角为18.75°(电气角90°一基本齿形扭矩周期的1/4周期的角度)的槽与26.25°(电气角90°+基本齿形扭矩周期的1/4周期的角度)的槽交替重复的形状改为上下反向折返的形状。这种形状比上述第11实施例的形状稍复杂，但与第11实施例一样，是由齿形扭矩的相位相差180°的图34A和图34B的铁心17、18的形状组合而成。
图33B所示的铁心16上半部的形状是由图34A和图34B的铁心17、18形状的斜线部分组合而成。图33C所示的铁心16下半部的形状则由图34A和图34B的铁心17、18形状的斜线以外部分组合而成。采用这种形状，可取得与上述第11实施例相同的减小齿形扭矩的效果。又由于铁心16的上下左右对称性好，磁性平衡性优良，故有利于提高旋转精度。
(第13实施例)
图35A至图35C表示第13实施例的铁心形状。
本第13实施例也与上述第11和第12实施例一样，以磁铁的磁极数为“8”、铁心的槽数为“6”的场合为例进行说明。
在图35A中，铁心16的槽的开口角固定为电气角90°，将槽的间隔为63.75°(360°除以槽数得到的角度+基本齿形扭矩周期的1/4周期的角度)的槽与槽的间隔为56.25°(360°除以槽数得到的角度-基本齿形扭矩周期的1/4周期的角度)的槽交替重复的形状改为上下反向折返的形状。这种形状也与上述第12实施例一样，改变了图36A和图36B的铁心17、18的形状的组合方法。
图35B所示的铁心16上半部的形状是由图36A和图36B的铁心17、18形状的斜线部分组合而成，图35C所示的铁心16下半部的形状则由图36A和图36B的铁心17、18形状的斜线以外的部分组合而成。采用这种形状，具有与上述第11实施例和第12实施例相同的减小齿形扭矩的效果。并且，与第12实施例一样，由于铁心16的上下左右对称性好，磁性平衡性优良，故有利于提高旋转精度。
本第13实施例的铁心16的形状接近于特开平3-3622号公报等记载的技术，但在上述公报等中，关于齿形扭矩的周期只说明了处在基本齿形扭矩周期1/2的状态，而在本发明中，通过使铁心16的槽的开口角和间隔形成持定的关系，可将齿形扭矩的周期减小至上述公报记载的1/2，齿形扭矩的绝对值也减小至1/2以下，在技术上具有明显的优越性。
(第14实施例)
图37A至图37C表示第14实施例的铁心形状。
本第14实施例也与上述第11实施例、第12和第13实施例一样，以磁铁的磁极数为“8”、铁心的槽数为“6”为例进行说明。
在图37中，铁心16的上半部的凸极前端部的间隔固定(机械角60°)，一侧的一半凸极前端部41的开口角为33.75°(电气角150°一基本齿形扭矩周期的1/4)，另一半的凸极前端部42的开口角为41.25°(电气角150°+基本齿形扭矩周期的1/4)，下半部的形状是与上半部形状的左右调换。这种形状也与上述第11实施例到第13实施例一样，在组合上稍复杂，是改变了图38A和图38B的铁心17、18的形状的组合方法。
本第14实施例的形状与上述第12实施例和第13实施例相反，是有意识地破坏了左右磁性的平衡，使磁铁始终被施加向一个方向倾斜的力矩，可得到抑制转子振摆旋转等的作用，在使用烧结含油轴承等滑动轴承时，可提高旋转精度。
(第15实施例)
图39A至图39C表示第15实施例的铁心形状。
本第15实施例也与上述第11实施例至第14实施例一样，以磁铁的磁极数为“8”、铁心的槽数为“6”为例进行说明。
在图39A中，铁心16上半部的槽的间隔固定(机械角60°)，一侧的一半槽31的开口角为18.75°(电气角90°一基本齿形扭矩周期的1/4)，另一半的槽32的开口角为26.25°(电气角90°+基本齿形扭矩周期的1/4)，下半部的形状是与上半部形状的左右调换。这种形状与上述第11实施例至第14实施例一样，是改变了图40A和图40B的铁心17、18形状的组合方法，通过有意识地破坏左右的磁性平衡，具有与第14实施例相同的效果。并且，本第15实施例由于一侧排列开口角大的槽32，因此该部位最适合于设置霍尔元件等位置检测元件。
(第16实施例)
第16实施例和第17实施例表示的是通过使用同样方法在提高旋转精度的同时又提高电机体积效率的方法。
图41A至图41C表示第16实施例的铁心形状。
与上述第11至第15实施例一样，本第16实施例也以磁铁的磁极数“8”、铁心的槽“6”为例进行说明。
上述第11实施例至第15实施例是将铁心分为上下两段，但在第16实施例中，是将铁心16分为上、中、下3段。
上段和下段的铁心形状是相同的，如图41B所示，凸极前端部4的间隔固定不变，凸极前端部4的开口角为33.75°(电气角150°一基本齿形扭矩周期的1/4)。中段的铁心形状如图41C所示，凸极前端部4的间隔固定不变，凸极前端部4的开口角为41.25°(电气角150°+基本齿形扭矩周期的1/4)。
第16实施例的铁心16的特点是除了凸极前端部的开口角以外，上段和下段的凸极绕线部的宽度比中段的凸极绕线部小。
本第16实施例的铁心形状采用下列结构。即、铁心16的上段部和下段部的形状由图42A和图42B的铁心17、18形状的斜线部分组合而成。图41C所示的铁心16的中段部形状由图42A和图42B的铁心17、18形状的斜线以外部分组合而成，与第11到第15实施例相同，可将齿形扭矩减到极小。
在第16实施例的铁心16上，使凸极绕线部的宽度与凸极前端部的开口角一致，将上段及下段部的凸极绕线部的宽度W1做成比中段部的凸极绕线部的宽度W2细。这是由于在凸极前端部的开口角小的上下段部，流过凸极绕线部的磁通量减少，即使凸极绕线部较细，也不会产生磁性特性方面的问题。
另一方面，一旦凸极绕线部变细，即可取得以下效果。图43A表示第16实施例的铁心凸极绕线部的剖面，图43B则用于比较，表示铁心凸极绕线部的宽度固定不变时的凸极绕线部剖面。
如图43A和图43B所示，在铁心上加有绝缘薄膜19，再在上面绕卷线圈20。将图43A与图43B作一比较可以看出，图43A一方的线圈1圈的长度较短。因此，用同一种卷线绕卷后，图43A的线圈电阻小，电极的体积效率高，另外，线圈20的形状呈六角形，施加在铁心边缘部上的压力分散在6处，故即使使用比图43B薄的绝缘薄膜，仍可维持同等的绝缘性能，由于绝缘薄膜较薄，故可相应地多绕线圈，可提高电机的体积效率。
(第17实施例)
图44A和图44B表示第17实施例的铁心形状。。在图44A中，铁心161具有3个凸极。该3个凸极上各自的下段部内周用圆环部21结合。3个凸极的上段部的铁心形状是，凸极前端部的间隔固定，凸极前端部的开口角为33.75°(电气角150°一基本齿形扭矩周期的1/4)，下段部的铁心形状是，凸极前端部的间隔固定，凸极前端部的开口角为41.25°(电气角150°+基本齿形扭矩周期的1/4)。
在图44B中，铁心162与铁心161的形状相同，但上下相反。通过将铁心161与162各自的圆环部21相互组合，变成与上述第14实施例相同的铁心形状相同的形状，成为齿形扭矩很小的电机。
在铁心161和162各自分开的状态下，分别进行绕线处理，然后，将两个铁心组合，便可将线圈卷入到以往因相邻的凸极妨碍而未能卷绕线圈的部位，可大幅度提高线圈的占空因数，提高电极的体积效率。
这样，通过分割成相同的铁心形状，不仅能将铁心制造成本的上升幅度控制在最小限度，而且可大幅度提高电机的特性。
以上是将第14实施例的形状分割后组成的，而第12实施例、第13实施例、第15实施例和第16实施例的形状也可分割成相同的铁心形状。
上述第11实施例至第17实施例是以电气角90°为基本形状设计铁心的槽的开口角，但正如在第1实施例中所述，作为基本形状的铁心的槽开口角只要设定在电气角80°以上、95°以下，或者20°以上、35°以下即可。在将磁铁的磁极数设定为2m(m为整数)时，若以机械角来表示，则槽开口角为(80/m)°以上、(95/m)°以下，或者(20/m)°以上、(35/m)°以下，通过将上述各实施例中的电气角90°置换为机械角(80/m)°以上、(95/m)°以下，或者(20/m)°以上、(35/m)°以下，可通用化。
若以凸极前端部的开口角为基准来考虑上述角度，则在磁铁的磁极数与铁心的槽数之比为4∶3时，铁心凸极前端部的开口角为电气角150°的同样可通过置换为机械角(145/m)°以上、(160/m)°以下，或者(205/m)°以上、(220/m)°以下而通用化。
上述第11实施例至第17实施例表示本发明铁心形状的代表性例子，但也可用其它形状。一般来讲，在磁铁的磁极数为2m、铁心槽数为3n(m、n为整数)时，通过将铁心的槽开口角设定为电气角80°以上、95°以下(机械角(80/m)°以上、(95/m)°以下)，或者电气角20°以上、35°以下(机械角(20/m)°以上、(35/m)°以下)，便可将产生基本齿形扭矩周期的1/2周期的齿形扭矩的铁心作为基本形状。在此基础上，再将槽的位置错开基本齿形扭矩周期1/4的周期的角度(机械角(90/nk)°[k为2m和3n的最小公倍数])的2个铁心形状沿平面和轴向适当组合，由此可提供齿形扭矩的周期减小至基本齿形扭矩周期的1/4、齿形扭矩绝对值也大幅度减小的电机。
(第18实施例)
上述第11实施例至第17实施例是通过将2个铁心形状组合，使其产生基本齿形扭矩周期1/4周期的齿形扭矩，下面介绍的是通过4个铁心形状的组合进一步减小齿形扭矩的方法。
在第18实施例中，以产生的齿形扭矩相位各相差90°的4个铁心形状组合的结构为例进行说明。
图45A表示第18实施例的铁心形状，在本第18实施例中，也是以磁铁的磁极数“8”、铁心的槽数“6”为例作出说明。因磁铁的磁极数为“8”，故机械角90°相当于电气角360°。“8”和“6”的最小公倍数是“24”，基本齿形扭矩周期就是机械角15°、电气角60°。
图45B至图45E表示构成第18实施例的铁心22的4个铁心形状。铁心22是将这4个铁心23、24、25、26的凸极前端的位置依次各错开1.875°(基本齿形扭矩周期的1/8)组合而成。因此，由4个铁心产生的各齿形扭矩的相位各相差90°。
由这4个铁心产生的各个齿形扭矩合成的、铁心22上产生的齿形扭矩消除了各齿形扭矩的奇数次成分和2次成分，周期减小至基本形状的1/4，同时绝对值也比上述第11实施例至第17实施例更小。
(第19实施例)
上述第18实施例表示的是将4个铁心的平面形状轴向重叠的结构例，但也可采取与上述第11实施例至第15实施例相同的方法，将铁心的平面形状不仅在轴向上、而且在同一平面上进行组合。
图46A至图46C表示本第19实施例的铁心形状。在第19实施例中，也是以磁铁的磁极数“8”、铁心的槽数“6”为例进行说明。在图46A中，铁心由上下2段构成。上段部具有图46B所示的平面形状。下段部具有图46C所示的平面形状。
这种铁心22与第18实施例相同，是由图47A至图47D所示的齿形扭矩相位各相差90°的4个形状组合而成。即，图46B所示的平面形状由图47A和图47B所示的铁心23、24形状的斜线部分组合而成。图46C所示的平面形状则是由图47C和图47D所示的铁心25、26形状的斜线部分组合而成。采用这种结构，虽然形状稍复杂，但即使不采用4段铁心结构，只用2段结构也能提供齿形扭矩极小的电极。
并且，这种铁心22的平面形状是上下段左右对称的形状，通过将1种形状的铁心反向组合在一起，使铁心的形状用1种即可，从而只需用1个金属模制造铁心，既可减少生产成本，又可提高电机特性。
按照同样的设想，也可制作其它的铁心形状。
图48A至图48C表示第19实施例中的又一例铁心形状。在图48A中，铁心22分为上下2段。上段部具有图48所示的平面形状，下段部具有图48C所示的平面形状。
图48B所示的平面形状由图49A和图49B所示的铁心23、24形状的斜线部分组合而成。图48C所示的平面形状则是由图49C和图49D所示的铁心25、26形状的斜线部分组合而成。可获得与图46A同样的效果。
上面介绍的是代表性例子，同样，通过将铁心的平面形状不仅沿轴向、而且在同一平面上也进行组合，可作成其它各种铁心。依靠改进组合方法，不仅能抑制因铁心形状复杂化造成的成本上升，而且可提高电机特性。
在上述第18实施例和第19实施例中，介绍的是4个铁心形状组合的结构例，但对其它3个以上的铁心形状也可采用同样方法。一般来讲，在磁铁的磁极数为2m、铁心的槽数为3n(m、n为整数)时，将铁心的槽开口角为电气角80°以上、95°以下(机械角(80/m)°以上、(95/m)°以下)，或者电气角20°以上、35°以下(机械角(20/m)°以上、(35/m)°以下)的铁心形状作为基本形状。在此基础上，再通过将槽的位置错开基本齿形扭矩周期的二j分之一(j为3以上的整数)周期的角度(机械角(180/(Jk))°[k为2m和3n的最小公倍数])的j个铁心形状，即可将齿形扭矩的周期减小至基本齿形扭矩周期的1/6以下的周期，并大幅度减小齿形扭矩绝对值。
上面，在各个实施例的说明中，未特别说明铁心的制造方法，但可通过对磁性材料的薄板(如硅钢板)等进行冲压加工，就可比较容易地制成上述各铁心的形状。
上述各实施例的激磁装置使用磁铁，但在采用电磁铁或磁铁埋入型转子等其它激磁装置时，也可获得同样的效果。另外，在上述各实施例中，铁心处于内周侧，磁铁处于外周侧，但也可使磁铁位于内周侧，铁心位于外周侧，具有同样的效果。并且，上述各实施例是磁铁相对铁心旋转，但也可将磁铁固定而使铁心旋转，具有同样的效果。
在上述各实施例中，组合的铁心形状的槽位置错开是基本齿形扭矩周期的1/4(或1/6、1/8)，为了最大限度获得本发明效果，理应严格设定为上述角度，然而，在为了便于制造等而与上述角度略有偏差时，虽然会影响降低齿形扭矩的效果，但只要在±10范围内，则基本齿形扭矩的2次成分可除去约70％，具有实用意义上的齿形扭矩减小效果。
(第20实施例)
上述各实施例只是依靠铁心的形状来减小齿形扭矩，而本第20实施例则是通过将磁化形状与上述铁心形状组合来进一步减小齿形扭矩。
在本第20实施例中，以第2实施例的铁心形状为例进行说明。图50表示第20实施例的磁铁2磁化状态的模式图。如图50所示，在磁铁2上，相对于磁铁2的中心进行所定角度倾斜的磁化。图51A表示变化这一倾斜角β(以下称扭斜角)时的齿形扭矩。图51B表示变化扭斜角β时的电机效率。
如图51A所示，齿形扭矩在扭斜角β为相对于电机中心的角度3.75°(基本齿形扭矩周期的1/4)和7.5°(基本齿形扭矩周期的1/2)附近时极小。这时由于设定了齿形扭矩1周期(或2周期)的扭斜角度、可向电机轴输出轴向平均化的齿形扭矩。
另一方面，如图51B所示，电机效率随着扭斜角增大而降低。因此，为了兼顾齿形扭矩的减小和电机效率，通过设定为3.75°(基本齿形扭矩周期的1/4)、在齿形扭矩优先的场合则设定为7.5°(基本齿形扭矩周期的1/2)便可提供特性极优的电机。
在本第20实施例中，采用了基本齿形扭矩周期1/2以下(更好的是基本齿形扭矩周期1/4)的扭斜角，可在不影响效率的前提下获得充分减小齿形扭矩的效果。
在实际运用中，由于磁铁和铁心轴向的长度有误差，齿形扭矩极小时的位置会有10％左右的误差。一般来讲，在磁铁的磁极数为2m、铁心的槽数为3n(m、n为整数)时，扭斜角的中心角可设定为200/k°(k为2m和3n的最小公倍数)以下，最好是(80/k)°以上、(100/k)°以下。
在相同的磁化条件下设定扭斜角的方法在往的专利第2588661号公报已有公开。然而，本第20实施例采用了上述以往技术的1/2以下的角度，可充分获得减小齿形扭矩的效果，能将扭斜角增大引起的不良影响控制在最小限度，提高电机特性。
综上所述，本发明可提供既减小齿形扭矩的周期、又减小其绝对值的电机。并且，在同一电机内，通过消除齿形扭矩，可进一步减小所产生的齿形扭矩的周期，也使齿形扭矩的绝对值变得极小。

Claims (56)

1.一种电机的铁心，包括具有N极和S极磁极且产生磁场用的激磁装置、以及由磁性材料组成且与所述激磁装置相对的铁心，并使所述激磁装置和所述铁心中的任一方作相对性旋转，其特征在于，
所述磁极数为2m，所述铁心的槽数为3n，其中所述m、n为整数，
所述铁心的槽开口角形成为80°以上、95°以下的电气角α或者形成为20°以上、35°以下的电气角β，其中所述电气角α相应于机械角α/m度，所述电气角β相应于机械角β/m度，以将齿形扭矩周期控制在基本齿形扭矩周期的一半。
2.一种电机的铁心，包括具有N极和S极磁极且产生磁场用的激磁装置、以及由磁性材料组成且与所述激磁装置相对的铁心，并使所述激磁装置和所述铁心中的任一方作相对性旋转，其特征在于，
所述磁极数为2m，所述铁心的槽数为6n，其中所述m、n为整数，
将铁心的槽开口角形成为80°以上、95°以下的电气角α或者形成为20°以上、35°以下的电气角β的铁心形状作为基本形状，其中所述电气角α相应于机械角α/m度，所述电气角β相应于机械角β/m度，
构成将槽的位置错开1/4基本齿形扭矩周期的角度的2个铁心形状组合的形状，所述1/4基本齿形扭矩周期的角度相应于机械角90/k度，其中k为所述2m和6n的最小公倍数。
3.如权利要求2所述的铁心，其特征在于，
所述磁极数与所述槽数之比为4∶3，
将铁心的凸极前端部的开口角固定成为145°以上、160°以下的电气角γ，其中所述电气角γ相应于机械角γ/m度，一侧的一半凸极前端部顺时针方向错开1/8基本齿形扭矩周期的角度，另一侧的一半凸极前端部逆时针方向错开相同角度，所述1/8基本齿形扭矩周期的角度相应于机械角45/k度，其中k为所述2m和6n的最小公倍数。
4.如权利要求2所述的铁心，其特征在于，
所述磁极数与所述槽数之比为4∶3，
将铁心的凸极前端部的开口角固定成为205°以上、220°以下的电气角δ，其中所述电气角δ相应于机械角δ/m度，
一侧的一半凸极前端部顺时针方向错开1/8基本齿形扭矩周期的角度，另一侧的一半凸极前端部逆时针方向错开相同角度，所述1/8基本齿形扭矩周期的角度相应于机械角45/k度，其中k为所述2m和6n的最小公倍数。
5.如权利要求2所述的铁心，其特征在于，
铁心的槽开口角固定成为80°以上、95°以下的电气角α，所述电气角α相应于机械角α/m度，
一侧的一半槽顺时针方向错开1/8基本齿形扭矩周期的角度，另一侧的一半槽逆时针方向错开相同角度，所述1/8基本齿形扭矩周期的角度相应于机械角45/k度，其中k为所述2m和6n的最小公倍数。
6.如权利要求2所述的铁心，其特征在于，
铁心的槽开口角固定成为20°以上、35°以下的电气角β，所述电气角β相应于机械角β/m度，
一侧的一半槽顺时针方向错开1/8基本齿形扭矩周期的角度，另一侧的一半槽逆时针方向错开相同角度，所述1/8基本齿形扭矩周期的角度相应于机械角45/k度，其中k为所述2m和6n的最小公倍数。
7.如权利要求2所述的铁心，其特征在于，
铁心的槽的间隔固定，所述槽的开口角为80°以上、95°以下的电气角α减去所述1/4基本齿形扭矩周期的角度的槽与所述槽的开口角为80°以上、95°以下的电气角α加上所述1/4基本齿形扭矩周期的角度的槽交替重复。
8.如权利要求2所述的铁心，其特征在于，
铁心的槽的间隔固定，所述槽的开口角为20°以上、35°以下的电气角β减去所述1/4基本齿形扭矩周期的角度的槽与所述槽的开口角为20°以上、35°以下的电气角β加上所述1/4基本齿形扭矩周期的角度的槽交替重复。
9.如权利要求2所述的铁心，其特征在于，
所述磁极数与所述槽数之比为4∶3，
铁心的凸极前端部的间隔固定，所述凸极前端部的开口角为145°以上、160°以下的电气角γ减去所述1/4基本齿形扭矩周期的角度的凸极与所述凸极前端部的开口角为145°以上、160°以下的电气角γ加上所述1/4基本齿形扭矩周期的角度的凸极交替重复。
10.如权利要求2所述的铁心，其特征在于，
所述磁极数与所述槽数之比为4∶3，
铁心的凸极前端部的间隔固定，所述凸极前端部的开口角为205°以上、220°以下的电气角δ减去所述1/4基本齿形扭矩周期的角度的凸极与所述凸极前端部的开口角为205°以上、220°以下的电气角δ加上所述1/4基本齿形扭矩周期的角度的凸极交替重复。
11.如权利要求2所述的铁心，其特征在于，
所述磁极数与所述槽数之比为4∶3，
铁心的凸极前端部的间隔固定，一侧的一半凸极前端部的开口角为145°以上、160°以下的电气角γ减去所述1/4基本齿形扭矩周期的角度，另一半凸极前端部的开口角为145°以上、160°以下的电气角γ加上所述1/4基本齿形扭矩周期的角度。
12.如权利要求2所述的铁心，其特征在于，
所述磁极数与所述槽数之比为4∶3，
铁心的凸极前端部的间隔固定，一侧的一半凸极前端部的开口角为205°以上、220°以下的电气角δ减去所述1/4基本齿形扭矩周期的角度，另一半凸极前端部的开口角为205°以上、220°以下的电气角δ加上所述1/4基本齿形扭矩周期的角度。
13.如权利要求2所述的铁心，其特征在于，
铁心的槽的间隔固定，一侧的一半槽的开口角为80°以上、95°以下的电气角α减去所述1/4基本齿形扭矩周期的角度，另一半槽的开口角为80°以上、95°以下的电气角α加上所述1/4基本齿形扭矩周期的角度。
14.如权利要求2所述的铁心，其特征在于，
铁心的槽的间隔固定，一侧的一半槽的开口角为20°以上、35°以下的电气角β减去所述1/4基本齿形扭矩周期的角度，另一半槽的开口角为20°以上、35°以下的电气角β加上所述1/4基本齿形扭矩周期的角度。
15.如权利要求2所述的铁心，其特征在于，
所述铁心分为上、中、下3段，铁心的凸极绕线部的上段和下段部的凸极绕线部宽度比中段部的凸极绕线部小。
16.如权利要求15所述的铁心，其特征在于，铁心由多组利用圆环部将多个凸极的内周结合为一体的分割式铁心组合而成。
17.如权利要求15所述的铁心，其特征在于，该铁心由多组利用圆环部将多个凸极的内周结合为一体的分割式铁心组合而成，所述分割式铁心为同一形状。
18.如权利要求15所述的铁心，其特征在于，铁心是将磁性材料的薄板层叠后构成。
19.如权利要求2所述的铁心，其特征在于，铁心是将磁性材料的薄板层叠后构成。
20.一种电机的铁心，包括具有N极和S极磁极且产生磁场用的激磁装置、以及由磁性材料组成且与所述激磁装置相对的铁心，并使所述激磁装置和所述铁心中的任一方作相对性旋转，其特征在于，
所述磁极数为2m，所述铁心的槽数为3n，其中所述m、n为整数，
将铁心的槽开口角形成为80°以上、95°以下的电气角α或者形成为20°以上、35°以下的电气角β的铁心形状作为基本形状，其中所述电气角α相应于机械角α/m度，所述电气角β相应于机械角β/m度，
构成将槽的位置各错开1/6基本齿形扭矩周期的角度的3个铁心形状组合的形状，所述1/6基本齿形扭矩周期的角度相应于机械角60/k度，其中所述k为所述2m和3n的最小公倍数。
21.如权利要求20所述的铁心，其特征在于，铁心是将磁性材料的薄板层叠后构成。
22.一种电机的铁心，包括具有N极和S极磁极且产生磁场用的激磁装置、以及由磁性材料组成且与所述激磁装置相对的铁心，并使所述激磁装置和所述铁心中的任一方作相对性旋转，其特征在于，
所述磁极数为2m，所述铁心的槽数为3n，其中所述m、n为整数，m≥4，
将铁心的槽开口角形成为80°以上、95°以下的电气角α或者形成为20°以上、35°以下的电气角β的铁心形状作为基本形状，其中所述电气角α相应于机械角α/m度，所述电气角β相应于机械角β/m度，
构成将槽的位置各错开1/2P基本齿形扭矩周期的角度的P个铁心形状组合的形状，所述1/2P基本齿形扭矩周期的角度相应于机械角180/nk度，其中k为所述2m和3n的最小公倍数，P是铁心形状种类的数量，为整数。
23.如权利要求22所述的铁心，其特征在于，铁心是将磁性材料的薄板层叠后构成。
24.一种电机的铁心，包括具有N极和S极磁极且产生磁场用的激磁装置、以及由磁性材料组成且与所述激磁装置相对的铁心，并使所述激磁装置和所述铁心中的任一方作相对性旋转，其特征在于，
所述磁极数为2m，所述铁心的槽数为3n，其中所述m、n为整数，
将铁心的槽开口角形成为80°以上、95°以下的电气角α或者形成为20°以上、35°以下的电气角β的铁心形状作为基本形状，其中所述电气角α相应于机械角α/m度，所述电气角β相应于机械角β/m度，
构成将槽的位置错开1/4基本齿形扭矩周期的角度的2个铁心形状在平面及轴向组合的形状，所述1/4基本齿形扭矩周期的角度相应于机械角90/k度，其中k为所述2m和3n的最小公倍数。
25.如权利要求24所述的铁心，其特征在于，
铁心在轴向具有2个平面形状，槽的开口角固定成为80°以上、95°以下的电气角α，
上侧的一半凸极前端部顺时针方向错开1/8基本齿形扭矩周期的角度，下侧的一半凸极前端部逆时针方向错开相同角度，所述1/8基本齿形扭矩周期的角度相应于机械角45/k度，其中k为所述2m和3n的最小公倍数。
26.如权利要求24所述的铁心，其特征在于，
铁心在轴向具有2个平面形状，槽的开口角固定成为20°以上、35°以下的电气角β，
上侧的一半凸极前端部顺时针方向错开1/8基本齿形扭矩周期的角度，下侧的一半凸极前端部逆时针方向错开相同角度，所述1/8基本齿形扭矩周期的角度相应于机械角45/k度，其中k为所述2m和3n的最小公倍数。
27.如权利要求24所述的铁心，其特征在于，
铁心在轴向具有2个平面形状，
上半侧构成如下形状：槽的间隔固定，所述槽的开口角为80°以上、95°以下的电气角α减去所述1/4基本齿形扭矩周期的角度的槽与所述槽的开口角为80°以上、95°以下的电气角α加上所述1/4基本齿形扭矩周期的角度的槽交替重复，
下半侧是将所述上半侧的形状左右反向折返的形状。
28.如权利要求24所述的铁心，其特征在于，
铁心在轴向具有2个平面形状，
上半侧构成如下形状：槽的间隔固定，所述槽的开口角为20°以上、35°以下的电气角β减去所述1/4基本齿形扭矩周期的角度的槽与所述槽的开口角为20°以上、35°以下电气角β加上所述1/4基本齿形扭矩周期的角度的槽交替重复，
下半侧是将所述上半侧的形状左右反向折返的形状。
29.如权利要求24所述的铁心，其特征在于，
铁心在轴向具有2个平面形状，
上半侧构成如下形状：槽的开口角固定成为80°以上、95°以下的电气角α，所述槽的间隔为360°除以槽数得到的角度加上所述1/4基本齿形扭矩周期的角度的槽与所述槽的间隔为360°除以槽数得到的角度减去所述1/4基本齿形扭矩周期的角度的槽交替重复，
下半侧是将所述上半侧的形状上下反向折返的形状。
30.如权利要求24所述的铁心，其特征在于，
铁心在轴向具有2个平面形状，
上半侧构成如下形状：槽的开口角固定成为20°以上、35°以下的电气角β，所述槽的间隔为360°除以槽数得到的角度加上所述1/4基本齿形扭矩周期的角度的槽与所述槽的间隔为360°除以槽数得到的角度减去所述1/4基本齿形扭矩周期的角度的槽交替重复，
下半侧是将所述上半侧的形状上下反向折返的形状。
31.如权利要求24所述的铁心，其特征在于，
所述磁极数与所述槽数之比为4∶3，
铁心在轴向具有2个平面形状，
上半侧构成如下形状：凸极前端部的间隔固定，一侧的一半凸极前端部的开口角为145°以上、160°以下的电气角γ减去所述1/4基本齿形扭矩周期的角度，另一半凸极前端部的开口角为145°以上、160°以下的电气角γ加上所述1/4基本齿形扭矩周期的角度，
下半侧是将所述上半侧的形状左右反向折返的形状。
32.如权利要求24所述的铁心，其特征在于，
所述磁极数与所述槽数之比为4∶3，
铁心在轴向具有2个平面形状，
上半侧构成如下形状：凸极前端部的间隔固定，一侧的一半凸极前端部的开口角为205°以上、220°以下的电气角δ减去所述1/4基本齿形扭矩周期的角度，另一半凸极前端部的开口角为205°以上、220°以下的电气角δ加上所述1/4基本齿形扭矩周期的角度，
下半侧是将所述上半侧的形状左右反向折返的形状。
33.如权利要求24所述的铁心，其特征在于，
铁心在轴向具有2个平面形状，
上半侧构成如下形状：槽的间隔固定，一侧的一半槽的开口角为80°以上、95°以下的电气角α减去所述1/4基本齿形扭矩周期的角度，另一半槽的开口角为80°以上、95°以下的电气角α加上所述1/4基本齿形扭矩周期的角度，
下半侧是将所述上半侧的形状左右反向折返的形状。
34.如权利要求24所述的铁心，其特征在于，
铁心在轴向具有2个平面形状，
上半侧构成如下形状：槽的间隔固定，一侧的一半槽的开口角为20°以上、35°以下的电气角β减去所述1/4基本齿形扭矩周期的角度，另一半槽的开口角为20°以上、35°以下的电气角β加上所述1/4基本齿形扭矩周期的角度，
下半侧是将所述上半侧的形状左右反向折返的形状。
35.如权利要求24所述的铁心，其特征在于，铁心由多组利用圆环部将多个凸极的内周结合为一体的分割式铁心组合而成。
36.如权利要求24所述的铁心，其特征在于，该铁心由多组利用圆环部将多个凸极的内周结合为一体的分割式铁心组合而成，所述分割式铁心为同一形状。
37.如权利要求24所述的铁心，其特征在于，铁心是将磁性材料的薄板层叠后构成。
38.一种电机的铁心，包括具有N极和S极磁极且产生磁场用的激磁装置、以及由磁性材料组成且与所述激磁装置相对的铁心，并使所述激磁装置和所述铁心中的任一方作相对性旋转，其特征在于，
在所述磁极数为2m、所述铁心的槽数为3n，其中所述m、n为整数时，
将铁心的槽开口角形成为80°以上、95°以下的电气角α或者形成为20°以上、35°以下的电气角β的铁心形状作为基本形状，其中所述电气角α相应于机械角α/m度，所述电气角β相应于机械角β/m度，
构成将槽的位置各错开1/2j基本齿形扭矩周期的角度的j个铁心形状在平面及轴向组合的形状，所述1/2j基本齿形扭矩周期的角度相应于机械角180/jk度，其中k为所述2m和3n的最小公倍数，j是3以上的整数。
39.如权利要求38所述的铁心，其特征在于，铁心是将磁性材料的薄板层叠后构成。
40.一种电机，包括：
(a)具有N极和S极磁极、产生磁场用的激磁装置；
(b)由磁性材料组成、与所述激磁装置相对的铁心，
使所述激磁装置和所述铁心中的任一方作相对性旋转，其特征在于，
所述磁极数为2m，所述铁心的槽数为3n，其中所述m、n为整数，
所述铁心的槽开口角形成为80°以上、95°以下的电气角α或者形成为20°以上、35°以下的电气角β，其中所述电气角α相应于机械角α/m度，所述电气角β相应于机械角β/m度。
41.一种电机，包括：
(a)具有N极和S极磁极、产生磁场用的激磁装置；
(b)由磁性材料组成、与所述激磁装置相对的铁心，
使所述激磁装置和所述铁心中的任一方作相对性旋转，其特征在于，
所述磁极数为2m，所述铁心的槽数为6n，其中所述m、n为整数，
将铁心的槽开口角形成为80°以上、95°以下的电气角α或者形成为20°以上、35°以下的电气角β的铁心形状作为基本形状，其中所述电气角α相应于机械角α/m度，所述电气角β相应于机械角β/m度，
构成将槽的位置错开1/4基本齿形扭矩周期的角度的2个铁心形状组合的形状，所述1/4基本齿形扭矩周期的角度相应于机械角90/k度，其中k为所述2m和6n的最小公倍数。
42.如权利要求41所述的电机，其特征在于，
所述铁心分为上、中、下3段，铁心的凸极绕线部的上段和下段部的凸极绕线部的宽度比中段部的凸极绕线部小。
43.如权利要求42所述的电机，其特征在于，所述激磁装置为磁铁，在磁铁磁极数为2m、铁心槽数为6n时，对所述激磁装置的磁极以中心角为200/k度以下的扭斜角进行磁化。
44.如权利要求42所述的电机，其特征在于，对所述激磁装置的磁极以中心角为80/k度以上、100/k度以下的扭斜角进行磁化。
45.一种电机，包括：
(a)具有N极和S极磁极、产生磁场用的激磁装置；
(b)由磁性材料组成、与所述激磁装置相对的铁心，
使所述激磁装置和所述铁心中的任一方作相对性旋转，其特征在于，
所述磁极数为2m，所述铁心的槽数为3n，其中所述m、n为整数，
将铁心的槽开口角形成为80°以上、95°以下的电气角α或者形成为20°以上、35°以下的电气角β的铁心形状作为基本形状，所述电气角α相应于机械角α/m度，所述电气角β相应于机械角β/m度，
构成将槽的位置各错开1/6基本齿形扭矩周期的角度的3个铁心形状组合的形状，所述1/6基本齿形扭矩周期的角度相应于机械角60/k度，其中k为所述2m和3n的最小公倍数。
46.如权利要求45所述的电机，其特征在于，对所述激磁装置的磁极以中心角为200/k度以下的扭斜角进行磁化。
47.如权利要求45所述的电机，其特征在于，对所述激磁装置的磁极以中心角为80/k度以上、100/k度以下的扭斜角进行磁化。
48.一种电机，包括：
(a)具有N极和S极磁极、产生磁场用的激磁装置；
(b)由磁性材料组成、与所述激磁装置相对的铁心，
使所述激磁装置和所述铁心中的任一方作相对性旋转，其特征在于，
所述磁极数为2m，所述铁心的槽数为3n，其中所述m、n为整数，m≥4，
将铁心的槽开口角形成为80°以上、95°以下的电气角α或者形成为20°以上、35°以下的电气角β的铁心形状作为基本形状，所述电气角α相应于机械角α/m度，所述电气角β相应于机械角β/m度，
构成将槽的位置各错开1/2P基本齿形扭矩周期的角度的P个铁心形状组合的形状，所述1/2P基本齿形扭矩周期的角度相应于机械角180/nk度，其中k为所述2m和3n的最小公倍数，P是铁心形状种类的数量，为整数。
49.如权利要求48所述的电机，其特征在于，对所述激磁装置的磁极以中心角为200/k度以下的扭斜角进行磁化。
50.如权利要求48所述的电机，其特征在于，对所述激磁装置的磁极以中心角为80/k度以上、100/k度以下的扭斜角进行磁化。
51.一种电机，包括：
(a)具有N极和S极磁极、产生磁场用的激磁装置；
(b)由磁性材料组成、与所述激磁装置相对的铁心，
使所述激磁装置和所述铁心中的任一方作相对性旋转，其特征在于，
所述磁极数为2m，所述铁心的槽数为3n，其中所述m、n为整数，
将铁心的槽开口角形成为80°以上、95°以下的电气角α或者形成为20°以上、35°以下的电气角β的铁心形状作为基本形状，所述电气角α相应于机械角α/m度，所述电气角β相应于机械角β/m度，
构成将槽的位置错开1/4基本齿形扭矩周期的角度的2个铁心形状在平面及轴向组合的形状，所述1/4基本齿形扭矩周期的角度相应于机械角90/k，其中k为所述2m和3n的最小公倍数。
52.如权利要求51所述的电机，其特征在于，对所述激磁装置的磁极以中心角为200/k度以下的扭斜角进行磁化。
53.如权利要求51所述的电机，其特征在于，对所述激磁装置的磁极以中心角为80/k度以上、100/k度以下的扭斜角进行磁化。
54.一种电机，包括：
(a)具有N极和S极磁极、产生磁场用的激磁装置；
(b)由磁性材料组成、与所述激磁装置相对的铁心，
使所述激磁装置和所述铁心中的任一方作相对性旋转，其特征在于，
在所述磁极数为2m，所述铁心的槽数为3n，其中所述m、n为整数时，
将铁心的槽开口角形成为80°以上、95°以下的电气角α或者形成为20°以上、35°以下的电气角β的铁心形状作为基本形状，所述电气角α相应于机械角α/m度，所述电气角β相应于机械角β/m度，
构成将槽的位置各错开1/2j基本齿形扭矩周期的角度的j个铁心形状在平面及轴向组合的形状，所述1/2j基本齿形扭矩周期的角度相应于机械角180/jk度，其中k为所述2m和3n的最小公倍数，j是3以上的整数。
55.如权利要求54所述的电机，其特征在于，对所述激磁装置的磁极以中心角为200/k度以下的扭斜角进行磁化。
56.如权利要求54所述的电机，其特征在于，对所述激磁装置的磁极以中心角为80/k度以上、100/k度以下的扭斜角进行磁化。
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