CN112385119A

CN112385119A - 旋转电机

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Publication number: CN112385119A
Application number: CN201980045671.0A
Authority: CN
Inventors: 北尾纯士; 山根甲彰; 高桥朋平; 深山义浩
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-07-19
Filing date: 2019-02-04
Publication date: 2021-02-19
Anticipated expiration: 2039-02-04
Also published as: CN112385119B; US11799337B2; JPWO2020017078A1; JP6671553B1; US20210218301A1; DE112019003638T5; WO2020017078A1

Abstract

旋转电机具备：定子，该定子具有定子芯；以及转子，该转子具有在与上述定子芯之间隔着空隙而与上述定子芯同轴配置的转子芯以及埋入于上述转子芯并在周向以等角间距配置的多个构成1个磁极的永磁铁群，在上述构成1个磁极的永磁铁群之中的、在周向相邻的1组永磁铁间形成有磁障，由上述相邻的1组永磁铁与上述磁障之间的上述转子芯的区域构成一对肋，在上述构成1个磁极的永磁铁群的径向的上述空隙侧的上述转子芯的区域，形成有用于使从上述构成1个磁极的永磁铁群产生的磁通向上述转子的旋转方向偏靠的第1狭缝，上述第1狭缝的上述磁障侧的端部位于上述一对肋的延长线间。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及旋转电机，尤其涉及具备具有永磁铁的转子的旋转电机。

背景技术

对于工业用旋转电机以及电动汽车、混动汽车用旋转电机，大多采用有利于小型化及高输出化的永磁式旋转电机。在为该永磁式旋转电机之中的永磁铁被埋入在转子芯中的结构的场合，能获得通过来自永磁铁的磁铁磁通产生的磁铁转矩和通过因转子芯的磁阻形成的磁阻磁通产生的磁阻转矩这两种转矩。并且，最终的旋转电机的转矩变成这两种转矩的合成转矩。

但是，在这样构成的永磁式旋转电机中，具有上述两种转矩取得峰值的电流相位角分别不同这样的特征。因而，取得两种转矩的合成转矩的峰值的电流相位角从取得两种转矩各自的峰值的电流相位角偏离。其结果，两种转矩的合成转矩的峰值要小于两种转矩的峰值的合计值。

鉴于这样的状况，提出了在转子芯上设置了用于使从永磁铁朝向定子的磁通向转子的旋转方向偏靠的狭缝的结构(例如专利文献1)。

在该专利文献1中，从永磁铁朝向定子的磁通通过狭缝而向转子的旋转方向偏靠，磁铁转矩取得峰值的电流相位角变化。由此，磁铁转矩取得峰值的电流相位角与磁阻转矩取得峰值的电流相位角之差变小，两者的合成转矩的峰值变大。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11-206046号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在专利文献1中，用于使从永磁铁朝向定子的磁通向转子的旋转方向偏靠的狭缝形成在转子芯的永磁铁的外径侧的芯区域。因而，在动作时，由于离心力作用于永磁铁，所以存在产生在永磁铁与狭缝之间的转子芯的区域的应力变高这样的课题。

因而，为了缓和产生在永磁铁与狭缝之间的芯区域的应力，需要增大狭缝的形状或者扩大永磁铁与狭缝之间的间隔。但是，在增大狭缝的形状的场合，产生磁阻转矩的芯区域变窄，磁阻转矩变小。另外，在扩大永磁铁与狭缝之间的间隔的场合，不能使磁铁转矩取得峰值的电流相位角变化成接近磁阻转矩取得峰值的电流相位角。其结果，无论在哪种场合，合成转矩的峰值都会变小。

本发明是为了解决上述课题而做出的，其目的在于获得能降低在转子芯的区域产生的应力且能增大磁铁转矩与磁阻转矩的合成转矩的峰值的旋转电机。

用于解决课题的方案

本发明的旋转电机具备：定子，该定子具有定子芯以及定子线圈；以及转子，该转子具有在与上述定子芯之间隔着空隙而与上述定子芯同轴配置的转子芯、以及埋入于上述转子芯并在周向以等角间距配置的多个构成1个磁极的永磁铁群，在上述构成1个磁极的永磁铁群之中的、在周向相邻的1组永磁铁间形成有磁障，由上述相邻的1组永磁铁与上述磁障之间的上述转子芯的区域构成一对肋，在上述构成1个磁极的永磁铁群的径向的上述空隙侧的上述转子芯的区域，形成有用于使从上述构成1个磁极的永磁铁群产生的磁通向上述转子的旋转方向偏靠的第1狭缝，上述第1狭缝的上述磁障侧的端部位于上述一对肋的延长线间。

发明的效果

根据本发明，由于获得上述的构成，所以，可获得能降低在转子芯的区域产生的应力且能增大合成转矩的峰值的旋转电机。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式1所涉及的旋转电机的纵剖视图。

图2是示出图1的II－II向视剖视图。

图3是示出本发明的实施方式1所涉及的旋转电机中的转子的1个磁极周围的主要部分横剖视图。

图4是示出本发明的实施方式1所涉及的旋转电机的无通电状态下的电气角1周期量的磁铁磁通所产生的气隙磁通密度分布的图。

图5是示出本发明的实施方式1所涉及的旋转电机中的电流值恒定的条件下的转矩相对于电流相位角的变化的图。

图6是示出本发明的实施方式1所涉及的旋转电机中的转子中的应力解析结果的等效应力分布图。

图7是示出比较例的转子中的应力解析结果的等效应力分布图。

图8是示出本发明的实施方式1所涉及的旋转电机中的电流值恒定的条件下的转矩相对于电流相位角的变化的图。

图9是示出本发明的实施方式1所涉及的旋转电机中的第1变更例的转子的1个磁极周围的主要部分横剖视图。

图10是示出本发明的实施方式1所涉及的旋转电机中的第2变更例的转子的1个磁极周围的主要部分横剖视图。

图11是示出本发明的实施方式1所涉及的旋转电机中的第3变更例的转子的1个磁极周围的主要部分横剖视图。

图12是示出本发明的实施方式1所涉及的旋转电机中的第4变更例的转子的1个磁极周围的主要部分横剖视图。

图13是示出本发明的实施方式1所涉及的旋转电机中的第5变更例的转子的1个磁极周围的主要部分横剖视图。

图14是示出本发明的实施方式2所涉及的旋转电机的横剖视图。

图15是示出本发明的实施方式2所涉及的旋转电机中的转子的1个磁极周围的主要部分横剖视图。

图16是示出本发明的实施方式3所涉及的旋转电机的纵剖视图。

图17是示出本发明的实施方式3所涉及的旋转电机中的第1转子的1个磁极周围的主要部分横剖视图。

图18是示出本发明的实施方式3所涉及的旋转电机中的第2转子的1个磁极周围的主要部分横剖视图。

图19是示出本发明的实施方式4所涉及的旋转电机的横剖视图。

图20是示出本发明的实施方式5所涉及的旋转电机中的转子的1个磁极周围的主要部分横剖视图。

图21是示出本发明的实施方式6所涉及的旋转电机的横剖视图。

具体实施方式

实施方式1.

图1是示出本发明的实施方式1所涉及的旋转电机的纵剖视图，图2是图1的II－II向视剖视图。另外，所谓纵剖视图是指示出包含旋转轴的轴心在内的剖面的剖视图。在图2中，省略了框架以及线圈端头。另外，在本说明书中，为方便起见，将与旋转轴的轴心平行的方向设为轴向，以旋转轴的轴心为中心，将与旋转轴的轴心正交的方向设为径向，将以旋转轴为中心进行旋转的方向设为周向。在图中，R是旋转轴的旋转方向。

在图1以及图2中，旋转电机1具备：圆筒状的框架2；安装于框架2的轴向的两端并将框架2的轴向两侧的开口堵塞的一对端板3；以及被安装于一对端板3的轴承4支撑并设成能在框架2内旋转的旋转轴5。旋转电机1还具备：固定于旋转轴5并设成能在框架2内旋转的转子20；以及被插入并保持在框架2内并同轴设置在转子20的外径侧的定子10。在转子20与定子10之间形成有空隙G。

定子10具备圆环状的定子芯11和安装于定子芯11的定子线圈12。定子芯11具备圆环状的芯背轭110和从芯背轭110的内周面朝径向内方突出的多个芯齿111，例如通过将电磁钢板的薄板在轴向层积地形成为一体来构成。芯齿111在周向以等角间距排列有18根，相邻的芯齿111间的区域成为槽112。定子线圈12由通过在各个芯齿111上缠绕导线而形成的集中缠绕线圈120构成。在槽112中分别收纳有相邻的集中缠绕线圈120。

转子20具备：旋转轴5；在轴心位置形成有轴插入孔的圆筒状的转子芯21；以及埋设在转子芯21的外径侧的24个永磁铁22。转子芯21固定于被插入在轴插入孔中的旋转轴5。转子20在旋转轴5的轴向两端被轴承4支撑，设成能在框架2内旋转。转子芯21例如通过将电磁钢板的薄板在轴向层积地形成为一体来构成。

在此，参照图3对转子20的磁极周围的结构进行说明。图3是示出本发明的实施方式1所涉及的旋转电机中的转子的1个磁极周围的主要部分横剖视图。另外，所谓横剖视图是指示出与旋转轴的轴心正交的剖面的剖视图。

在转子芯21的外径侧，以等角间距在周向形成有12对磁铁插入孔23的组对，磁铁插入孔23在轴向贯通转子芯21。磁铁插入孔23的组对配置成周向的间隔朝向外径侧逐渐扩大的V字形。磁铁插入孔23形成为剖面长方形的孔形状。另外，构成组对的磁铁插入孔23的内径侧的端部彼此在周向分离。

永磁铁22构成为与磁铁插入孔23同等的剖面长方形的棱柱体。永磁铁22以与由剖面长方形的长边构成的面正交的方式被磁化。由此，永磁铁22的由剖面长方形的长边构成的第1面成为N极，与第1面相反侧的第2面成为S极。永磁铁22以在磁铁插入孔23的各组对中相同极性朝向外径侧的方式且以在相邻的磁铁插入孔23的组对中不同极性朝向外径侧的方式，被插入并保持。即，配置成周向间隔向空隙G侧逐渐扩大的V字形的永磁铁22的组对构成1个磁极。并且，构成1个磁极的永磁铁22的组对被埋入在转子芯21的外径侧，在周向以等角间距排列有12对。由此，在转子20形成12极的磁极。

第1磁障24通过使磁铁插入孔23的由剖面长方形的短边构成的外径侧的面在磁铁插入孔23的剖面长方形的长边的长度方向伸展而形成。作为磁铁端磁障的第2磁障25通过使磁铁插入孔23的由剖面长方形的短边构成的内径侧的面在磁铁插入孔23的剖面长方形的长边的长度方向伸展而形成。第3磁障26位于磁铁插入孔23的组对的第2磁障25间的位置。第1、第2以及第3磁障24、25、26分别形成为在轴向贯通转子芯21。

在此，在周向相邻的第2磁障25以及第3磁障26的一部分相距旋转轴5的轴心位于相同的径向距离位置。在该位置，第2磁障25与第3磁障26之间的芯区域成为肋27。另外，第1磁障24与转子芯21的外周面之间的芯区域成为桥臂28。

第1狭缝29形成在位于配置成V字形的永磁铁22的组对的外径侧的转子芯21的芯区域。第1狭缝29以从第3磁障26的附近到达转子芯21的外周面的附近的方式，呈直线带状延伸。第1狭缝29相对于旋转方向R向前方倾斜地呈直线状延伸。第1狭缝29的内径侧端部即第3磁障26侧的端部位于一对肋27的延长线间。第1狭缝29的外径侧端部即空隙G侧的端部位于转子芯21的外周面的附近。另外，第1狭缝29既可以形成为在轴向贯通转子芯21，也可以不在轴向贯通地形成为截止至轴向的中途为止的深度。另外，第1狭缝29的最小宽度部比肋27的周向的宽度小。由此，能够降低肋27的周边的应力。

第1狭缝29为空心。空气的透磁率比转子芯21低。因而，第1狭缝29在配置成V字形的永磁铁22的组对的外径侧的芯区域中成为低透磁率区域。另外，也可以在第1狭缝29内充填透磁率比转子芯21低的树脂、散热材料等。由此，转子芯21的强度得到提高。另外，转子芯21以及永磁铁22的冷却效果得到提高。

在这样构成的旋转电机1中，定子10的槽112的个数为18，转子20的极数为12。即，旋转电机1是极-槽数为2对3(2:3)系统的内转子型的旋转电机。假设旋转电机1被用于动力运转。所谓动力运转是指将对定子线圈12通电的电能转换成转子20旋转的动能的运转。此时，旋转电机1作为电动机进行动作。通过对定子线圈12通电而作用于转子20的周向的力与转子20的旋转方向R相同。另外，动力运转并非本发明的主旨，故而省略其详细说明。

第1磁障24从磁铁插入孔23向剖面长方形的长边的长度方向的外径侧伸展地形成。第2磁障25从磁铁插入孔23向剖面长方形的长边的长度方向的内径侧伸展地形成。第3磁障26形成在第2磁障25间。因而，第1磁障24与转子芯21的外周面之间的桥臂28的径向宽度变小。另外，第2磁障25与第3磁障26之间的肋27的周向宽度变小。由此，可抑制流经从永磁铁22经由肋27以及桥臂28返回永磁铁22的在转子芯21内封闭的磁路的磁铁磁通31的流动。其结果，经由空隙G而与定子10交链的磁铁磁通31的量变多。

第1狭缝29以从第3磁障26的附近到达转子芯21的外周面的附近的方式，呈直线状延伸。第1狭缝29向旋转方向R的前方即前进侧倾斜。第1狭缝29的内径侧端部位于第3磁障26的附近。第1狭缝29的外径侧端部位于转子芯21的外周面的附近。由此，构成1个磁极的配置成V字形的永磁铁22的组对的外径侧的芯区域由第1狭缝29分离成动力运转时的旋转方向前进侧芯区域30A和旋转方向倒退侧芯区域30B。

接下来，对成为转矩产生源的磁通的状态进行说明。

从位于旋转方向R的前进侧的永磁铁22的磁通产生面产生的磁铁磁通31从转子芯21流向空隙G。此时，由作为低透磁率区域的第1狭缝29限制磁铁磁通31流动的方向，磁铁磁通31向旋转方向前进侧偏靠。由此，磁铁磁通31如图3中箭头所示那样，在旋转方向前进侧芯区域30A偏向化。其结果，能够使磁铁转矩成为正峰值的电流相位角大于没有第1狭缝29的场合的电流相位角。

从定子芯11经由空隙G流向转子芯21的磁阻磁通32的路径由作为低透磁率区域的第1狭缝29限制。由此，磁阻磁通32如图3中箭头所示那样，不在旋转方向前进侧芯区域30A流动，而仅在旋转方向倒退侧芯区域30B流动。其结果，能够使磁阻转矩成为正峰值的电流相位角小于没有设置第1狭缝29的场合的电流相位角。

由此，磁铁转矩和磁阻转矩分别成为正峰值的电流相位角的间隔变小。因而，能够使动力运转时的磁铁转矩与磁阻转矩的合成转矩即合计转矩提高。

接下来，在图4中示出了根据有限元素法对无通电状态下的电气角1周期量的磁铁磁通31所形成的气隙磁通密度分布进行解析而得的结果。另外，所谓电气角1周期量是指磁极2极的量。图4是示出本发明的实施方式1所涉及的旋转电机的无通电状态下的电气角1周期量的磁铁磁通所形成的气隙磁通密度分布的图。在图4中，横轴表示周向位置，纵轴表示气隙磁通密度。另外，虚线表示没有设置第1狭缝29的场合的气隙磁通密度，实线表示设置有第1狭缝29的场合的气隙磁通密度。

根据图4可知，在有第1狭缝29的场合，相比没有第1狭缝29的场合，动力运转时的1个磁极内的气隙磁通密度向转子20的旋转方向的前进侧偏靠。

接下来，在图5中示出根据有限元素法对电流值恒定的条件下的转矩相对于电流相位角β的变化进行解析而得的结果。图5是示出本发明的实施方式1所涉及的旋转电机中的电流值恒定的条件下的转矩相对于电流相位角的变化的图。另外，在图5中，横轴表示电流相位角β，纵轴表示转矩。另外，虚线表示没有第1狭缝29的场合的转矩，实线表示有第1狭缝29的场合的转矩。转矩是磁铁转矩与磁阻转矩的合成转矩。

根据图5可知，有第1狭缝29的场合的取得合成转矩的正峰值的电流相位角β小于没有第1狭缝29的场合的取得合成转矩的正峰值的电流相位角β。另外，根据图5可知，有第1狭缝29的场合的合成转矩的正峰值大于没有第1狭缝29的场合的合成转矩的正峰值。

在没有第1狭缝29的场合，磁铁转矩在电流相位角β为0°时取得正峰值，磁阻转矩在电流相位角β为45°时取得正峰值。根据图5的结果可推想出，通过设置第1狭缝29，磁铁转矩和磁阻转矩分别取得正峰值的电流相位角β接近，合成转矩提高。

这样，在实施方式1中，在构成1个磁极的配置成V字形的永磁铁22的外径侧的芯区域，以向旋转方向R的前进侧倾斜的方式设有作为低透磁率区域的第1狭缝29。由此，磁铁转矩和磁阻转矩分别取得正峰值的电流相位角β相互接近。其结果，在动力运转时，磁铁转矩与磁阻转矩的合成转矩提高。

在此，对动力运转时在转子芯中产生的应力进行说明。

图6是本发明的实施方式1所涉及的旋转电机中的转子中的应力解析结果的等效应力分布图，图7是比较例的转子中的应力解析结果的等效应力分布图。

在转子20的转子芯21中，如图3所示那样，第3磁障26形成在构成1个磁极的永磁铁22的群之中的在周向相邻的1组永磁铁22间。一对肋27由相邻的1组永磁铁22与第3便裤障26之间的转子芯21的区域构成。第1狭缝29的内径侧端部从第3磁障26离开，位于一对肋27的延长线间的周向区域内。

在比较例的转子200的转子芯201中，如图7所示那样，第1狭缝29的内径侧端部从第3磁障26离开，位于一对肋27的延长线的旋转方向倒退侧。另外，转子芯201的其他构成与转子芯21同样地构成。

在动力运转时，在比较例的转子芯201产生的应力如图7所示那样为156MPa。在动力运转时，在转子芯21产生的应力如图6所示那样为78MPa。这样，确认出通过使第1狭缝29的内径侧端部位于一对肋27的延长线间的周向区域内，能够降低在转子芯21产生的应力。

这是因为，在比较例的转子200中，当离心力作用于永磁铁22时，第1狭缝29的内径侧端部处在转子芯201位移的方向上。进而，第1狭缝29的最小宽度部比肋27的周向的宽度小。因而，在第1狭缝29的内径侧端部产生的应力变大。在转子20中，第1狭缝29的内径侧端部位于被一对肋27的延长线夹着的区域。因而，当离心力作用于永磁铁22时，第1狭缝29的内径侧端部从转子芯21位移的方向离开。由此，可推想出在第1狭缝29的内径侧端部产生的应力被降低。

这样，在根据实施方式1的转子20中，第1狭缝29的内径侧端部位于被一对肋27的延长线夹着的区域。由此，降低了在转子芯21产生的应力。进而，在转子20中，在构成1个磁极的配置成V字形的永磁铁22的外径侧的芯区域，以向旋转方向R的前进侧倾斜的方式设有第1狭缝29。由此，在动力运转时，可提高磁铁转矩与磁阻转矩的合成转矩。

接下来，在图8中示出从转子20拆下永磁铁22，由集中缠绕线圈或者分布缠绕线圈构成定子线圈12，根据有限元素法对电流值恒定的条件下的转矩相对于电流相位角β的变化解析而得的结果。图8是示出本发明的实施方式1所涉及的旋转电机中的电流值恒定的条件下的转矩相对于电流相位角的变化的图。另外，在图8中，横轴表示电流相位角β，纵轴表示转矩。另外，虚线表示没有第1狭缝29的场合的转矩，实线表示有第1狭缝29的场合的转矩。转矩是磁阻转矩。

如图8所示那样，在采用集中缠绕结构的定子线圈的情况下，在有第1狭缝29的场合，相比没有第1狭缝29的场合，磁阻转矩的正峰值变大。另一方面，在采用分布缠绕结构的定子线圈的情况下，在有第1狭缝29的场合，相比没有第1狭缝29的场合，磁阻转矩的正峰值变小。这样确认出，即便对于以往无法充分发挥磁阻转矩的集中缠绕结构，通过设有第1狭缝29，磁阻磁通的路径变化，磁阻转矩也能提高。

另外，如图8所示那样，无论定子线圈的绕线结构如何，通过设有第1狭缝29，取得磁阻转矩的正峰值的电流相位角β都变小。因此，无论线圈的绕线结构如何，通过设置第1狭缝29，磁铁转矩和磁阻转矩分别取得正峰值的电流相位角β相互接近。其结果，在动力运转时，磁铁转矩与磁阻转矩的合成转矩提高。

接下来，对转子的变更例进行说明。图9是示出本发明的实施方式1所涉及的旋转电机中的第1变更例的转子的1个磁极周围的主要部分横剖视图，图10是示出本发明的实施方式1所涉及的旋转电机中的第2变更例的转子的1个磁极周围的主要部分横剖视图，图11是示出本发明的实施方式1所涉及的旋转电机中的第3变更例的转子的1个磁极周围的主要部分横剖视图，图12是示出本发明的实施方式1所涉及的旋转电机中的第4变更例的转子的1个磁极周围的主要部分横剖视图，图13是示出本发明的实施方式1所涉及的旋转电机中的第5变更例的转子的1个磁极周围的主要部分横剖视图。

在第1变更例的转子20A中，如图9所示那样，第1狭缝29以向第3磁障26和空隙G开口的方式形成于转子芯21A。第1狭缝29的内径侧端部位于一对肋27的延长线间的周向区域内。转子20A的其他构成与转子20同样地构成。因而，即便使用转子20A也能获得与实施方式1同样的效果。另外，在使用转子20A的场合，由于第1狭缝29的空隙G侧的泄漏磁通降低，所以能使转矩进一步提高。

在第2变更例的转子20B中，如图10所示那样，保持构成1个磁极的永磁铁22的3个磁铁插入孔23配置成它们的周向的间隔朝外径侧逐渐扩大的V字形。即，2个磁铁插入孔23向旋转方向的前进侧倾斜地排列成1列。余下的1个磁铁插入孔23向旋转方向的倒退侧倾斜。第1磁障24和第2磁障25形成在各磁铁插入孔23的剖面长方形的长边的长度方向的两端。在向旋转方向的前进侧倾斜的磁铁插入孔23间形成有肋27。在倾斜方向不同的磁铁插入孔23间形成有第3磁障26。一对肋27隔着第3磁障26而形成。第1狭缝29以向第3磁障26和空隙G开口的方式形成于转子芯21B。

因此，即便使用转子20B，也能获得与使用上述转子20A的场合同样的效果。另外，构成1个磁极的永磁铁22的个数也可以是4个以上。在该场合，永磁铁22配置成V字形。第3磁障26形成在构成V字形的谷部的永磁铁22间。

在第3变更例的转子20C中，如图11所示那样，第1狭缝29以从第3磁障26的附近到达转子芯21D的外周面的附近的方式形成于转子芯21C。第1狭缝29形成为向旋转方向R的前进侧凸出的弧状带状。转子20C的其他构成与转子20同样地构成。因而，即便使用转子20C，也能获得与实施方式1同样的效果。

在第4变更例的转子20D中，如图12所示那样，直线带状的第2狭缝33在第1狭缝29的旋转方向的前进侧以从磁铁插入孔23的附近到达转子芯21D的外周面的附近的方式形成于转子芯21D。转子20D的其他构成与转子20同样地构成。因而，即便使用转子20D，也可获得与实施方式1同样的效果。另外，第2狭缝33配置在构成1个磁极的2个永磁铁22之中的位于旋转方向R的前进侧的永磁铁22的外径侧。因此，第2狭缝33的内径侧端部远离当离心力作用于位于旋转方向R的前进侧的永磁铁22时转子芯21D位移的方向。因而，在第2狭缝33的内径侧端部产生的应力不变大。进而，作为低透磁率区域的第2狭缝33向旋转方向的前进侧倾斜地设在旋转方向前进侧芯区域30A。因而，由作为低透磁率区域的第2狭缝33限制磁铁磁通31流动的方向，磁铁磁通31会更加向旋转方向前进侧偏靠。

在第5变更例的转子20E中，如图13所示那样，直线带状的2个第1狭缝29a、29b以从第3磁障26的附近到达转子芯21F的外周面的附近的方式排列成1列地形成于转子芯21E。转子20E的其他构成与转子20同样地构成。因而，即便使用转子20E，也可获得与实施方式1同样的效果。另外，在第5变更例中，第1狭缝分割成2个，但也可以分割成3个以上。另外，在第3变更例的转子20C中，也可以将弧状带状的第1狭缝29分割成多个第1狭缝。

这样，如在实施方式1以及第1～第5变更例中说明的那样，若第1狭缝29的内径侧端部位于1对肋27的延长线间，则第1狭缝29的形状及配置以及永磁铁22的个数可适当变更。由此，不会产生因磁铁磁通31导致的磁饱和，可有效地获得高的转矩。另外，若第1狭缝29的内径侧端部位于1对肋27的延长线间，则也可以在第1狭缝29的旋转方向的前进侧的芯区域设置1条以上的第2狭缝33。

实施方式2.

图14是示出本发明的实施方式2所涉及的旋转电机的横剖视图，图15是示出本发明的实施方式2所涉及的旋转电机中的转子的1个磁极周围的主要部分横剖视图。

上述实施方式1的旋转电机1设想的是被使用于动力运转，而实施方式2的旋转电机1A设想的是被使用于再生运转。所谓再生运转是指将赋予给转子40的动能转换成电能并从定子线圈12的端子取出电能的运转。此时，旋转电机1A作为发电机进行动作。另外，再生运转由于不是本发明的主旨，故而省略其详细说明。

在图14以及图15中，旋转电机1A具备定子10和转子40，该转子40在定子10的内径侧在与定子10之间设有间隙G地同轴配置。转子40具备转子芯41。另外，虽未图示，但定子10以及转子40收纳在由框架2以及一对端板3构成的壳体内。

转子芯41除了第1狭缝29的配置不同之外与转子芯21同样地构成。具体来讲，第1狭缝29在配置成V字形的永磁铁22的组对的外径侧的芯区域，以从第3磁障26到达转子芯41的外周面附近的方式，呈直线带状延伸。第1狭缝29相对于旋转方向R向后方即倒退侧倾斜。第1狭缝29的内径侧端部与第3磁障26连结，位于一对肋27的延长线间。第1狭缝29的外径侧端部位于转子芯41的外周面的附近。

构成1个磁极的配置成V字形的永磁铁22的组对的外径侧的芯区域由第1狭缝29分离成再生运转时的旋转方向前进侧芯区域30A和旋转方向倒退侧芯区域30B。

转子40从外部接受动能而旋转。在再生运转时，通过对定子线圈12通电而作用于转子40的周向的力的朝向变成与转子40的旋转方向R相反。即，在再生运转时，旋转电机1A自身发挥的转矩以抵消来自外部的转矩的方式发挥作用。

接下来，对成为转矩产生源的磁通的状态进行说明。在再生运转时，假设从位于旋转方向倒退侧的永磁铁22产生的磁铁磁通31要从转子芯41流向间隙G。此时，由作为低透磁率区域的第1狭缝29限制磁铁磁通31流动的方向，磁铁磁通31向旋转方向倒退侧偏靠。由此，磁铁磁通31如图15中箭头所示那样，磁铁磁通31在旋转方向倒退侧芯区域30B偏向化。其结果，能够使磁铁转矩成为负峰值的电流相位角β小于没有第1狭缝29的场合的电流相位角β。因而，能够使磁阻转矩成为负峰值的电流相位角β大于没有第1狭缝29的场合的电流相位角β。

进而，假设要从定子芯11经由间隙G流向转子芯41的磁阻磁通32由作为低透磁率区域的第1狭缝29限制路径。由此，磁阻磁通32如图15中箭头所示那样，避开旋转方向倒退侧芯区域30B，在旋转方向前进侧芯区域30A通过。由此，能够使磁阻转矩成为负峰值的电流相位角β大于没有第1狭缝29的场合的电流相位角β。

在实施方式2中，通过设置第1狭缝29，能使成为磁铁转矩的负峰值的电流相位角与成为磁阻转矩的负峰值的电流相位角接近。因此，能使再生运转时的旋转电机1A的磁铁转矩与磁阻转矩的合成转矩提高。

另外，由于第1狭缝29的内径侧端部位于一对肋27的延长线间的周向区域，所以，能减小在第1狭缝29的内径侧端部产生的应力。

另外，在实施方式2中，也与上述实施方式1同样，若第1狭缝29的内径侧端部位于1对肋27的延长线间，则第1狭缝29的形状及配置以及永磁铁22的个数可适当变更。

实施方式3.

图16是示出本发明的实施方式3所涉及的旋转电机的纵剖视图，图17是示出本发明的实施方式3所涉及的旋转电机中的第1转子的1个磁极周围的主要部分横剖视图，图18是示出本发明的实施方式3所涉及的旋转电机中的第2转子的1个磁极周围的主要部分横剖视图。

在图16中，旋转电机1B具备：框架2；将框架2的轴向两侧的开口封住的一对端板3；被安装于一对端板3的轴承4支撑并能旋转地设在框架2内的旋转轴5；收纳保持在框架2内的定子10；以及在定子10的内径侧在与定子10之间设有间隙G地同轴配置的转子50。转子50具备在轴向二等分地分割的第1转子50A和第2转子50B。第1转子50A以及第2转子50B具备第1分割转子芯51A以及第2分割转子芯51B。

第1分割转子芯51A以及第2分割转子芯51B除了第1狭缝29A以及第1狭缝29B的形状以及配置不同之外同样地构成。第1分割转子芯51A以及第2分割转子芯51B除了第1狭缝的形状、配置以及轴向长度不同之外与实施方式1的转子芯21同样地构成。

第1狭缝29A如图17所示那样，在配置成V字形的永磁铁22的组对的外径侧的芯区域，以从第3磁障26到达第1分割转子芯51A的外周面的附近的方式，呈直线状延伸。第1狭缝29A相对于旋转方向R向前方即前进侧倾斜。第1狭缝29A的内径侧端部与第3磁障26连结，位于一对肋27的延长线间。第1狭缝29A的外径侧端部位于第1分割转子芯51A的外周面的附近。

第1狭缝29B如图18所示那样，在配置成V字形的永磁铁22的组对的外径侧的芯区域，以从第3磁障26到达第2分割转子芯51B的外周面的附近的方式，呈直线状延伸。第1狭缝29B配置在第1狭缝29A的旋转方向的后方即倒退侧。第1狭缝29B向旋转方向R的前进侧倾斜。第1狭缝29B的内径侧端部与第3磁障26连结，位于一对肋27的延长线间。第2狭缝29B的外径侧端部位于第2分割转子芯51B的外周面的附近。

在实施方式3中，在构成1个磁极的配置成V字形的永磁铁22的外径侧的芯区域，以向旋转方向R的前进侧倾斜的方式设有第1狭缝29A以及第1狭缝29B。因而，在实施方式3中，在动力运转时，磁铁转矩与磁阻转矩的合成转矩也提高。另外，第1狭缝29A以及第1狭缝29B的内径侧端部位于被一对肋27的延长线夹着的区域。因而，在实施方式3中，在第1分割转子芯51A以及第2分割转子芯51B产生的应力也降低。

通过改变第1狭缝的形状、配置，齿槽转矩、转矩波动以及电磁激振力的高频成分的相位、振幅发生变化。在实施方式3中，第1狭缝29A和第1狭缝29B的形状以及配置不同。因而，能通过适当组合形状、配置不同的第1狭缝29A与第1狭缝29B，消除齿槽转矩、转矩波动以及电磁激振力的高频成分。由此，能降低齿槽转矩、转矩波动以及电磁激振力的高频成分。

另外，在上述实施方式3中，转子芯在轴向等分地分割成2个，但也可以不等分地分割成2个。

另外，在上述实施方式3中，转子芯在轴向分割成2个，但转子芯也可以分割成3个以上。在该场合，在分割的各转子芯中，与上述实施方式1同样，若第1狭缝的内径侧端部位于一对肋的延长线间，则第1狭缝的形状及配置、永磁铁的个数可适当变更。由此，组合的第1狭缝的种类变多，能进一步降低齿槽转矩、转矩波动以及电磁激振力的高频成分。

另外，在上述实施方式3中，应用到第1狭缝向旋转方向的前进侧倾斜的动力运转所使用的旋转电机中，但也可以应用到第1狭缝向旋转方向的倒退侧倾斜的再生运转所使用的旋转电机中。

实施方式4.

在图19中，旋转电机1C具备定子10和转子60，该转子60在定子10的内径侧在与定子10之间设有间隙G地同轴配置。转子60具备转子芯61。另外，虽未图示，但定子10以及转子60被收纳在由框架2以及一对端板3构成的壳体内。

在转子芯61中，第1狭缝29A以及第1狭缝29B按照每1个磁极交替地，形成在构成1个磁极的配置成V字形的永磁铁22的组对的外径侧的芯区域。另外，其他构成与实施方式3中的转子50同样地构成。

在实施方式4中，第1狭缝29A以及第1狭缝29B按照每1个磁极交替地，以向旋转方向R的前进侧倾斜的方式设置。因而，在实施方式4中，在动力运转时，磁铁转矩与磁阻转矩的合成转矩也提高。另外，第1狭缝29A以及第1狭缝29B的内径侧端部位于被一对肋27的延长线夹着的区域。因而，在实施方式4中，在转子芯61产生的应力也降低。

在实施方式4中，按照每1个磁极交替地形成的第1狭缝29A和第1狭缝29B的形状以及配置不同。也就是，形状以及配置不同的第1狭缝29A以及第1狭缝29B在周向分散地配置。因而，在实施方式4中，也能通过适当地组合形状、配置不同的第1狭缝29A和第1狭缝29B，消除齿槽转矩、转矩波动以及电磁激振力的高频成分。由此，能降低齿槽转矩、转矩波动以及电磁激振力的高频成分。

另外，在上述实施方式4中，两种第1狭缝的形状以及配置不同，但两种第1狭缝只要形状以及配置中的至少一方不同即可。

另外，在上述实施方式4中，两种第1狭缝按照每1个磁极交替地形成于转子芯，但两种第1狭缝既也可以按照每多个磁极交替地形成于转子芯，也可以按照不同的磁极数交替地形成于转子芯。

另外，在上述实施方式4中，在转子芯形成两种第1狭缝，但也可以在转子芯形成3种以上的第1狭缝。

另外，在实施方式4中，也与上述实施方式1同样，若第1狭缝的外径侧端部位于1对肋的延长线间，则第1狭缝的形状及配置以及永磁铁的个数可适当变更。

另外，在上述实施方式4中，虽使用了单一的转子芯，但也可与上述实施方式3同样，使用在轴向被分割的转子芯。

另外，在实施方式4中，应用到第1狭缝向旋转方向的前进侧倾斜的动力运转所使用的旋转电机中，但也可以应用到第1狭缝向旋转方向的倒退侧倾斜的再生运转所使用的旋转电机中。

实施方式5.

在图20中，在转子70的转子芯71中，保持构成1个磁极的永磁铁22的3个磁铁插入孔23呈它们的周向的间隔向外径侧逐渐扩大的V字形配置。即，2个磁铁插入孔23向旋转方向的前进侧倾斜地排列成1列。余下的1个磁铁插入孔23向旋转方向的倒退侧倾斜。第1磁障24和第2磁障25形成在各磁铁插入孔23的剖面长方形的长边的长度方向的两端。在相邻的磁铁插入孔23间分别形成有第3磁障26。肋27隔着各个第3磁障26一对一对地形成。第1狭缝29以向各个第3磁障26和空隙G开口的方式形成于转子芯71。

另外，其他构成与上述实施方式1同样地构成。

在实施方式5中，第3磁障26分别形成在构成1个磁极的配置成V字形的3个永磁铁22之中的在周向相邻的各组的永磁铁22间。2个狭缝29形成在构成1个磁极的配置成V字形的3个永磁铁22的外径侧的转子芯71的区域。2个狭缝29以向旋转方向R的前进侧倾斜的方式呈直线状延伸。1个狭缝29的内径侧端部位于沿周向隔着形成于在周向相邻的1组永磁铁22间的第3磁障26而形成的一对肋27的延长线间。另1个狭缝29的内径侧端部位于沿周向隔着形成于在周向相邻的另1组永磁铁22间的第3磁障26而形成的一对肋27的延长线间。

因此，在实施方式5中也能获得与上述实施方式1同样的效果。

在实施方式5中，由3个永磁铁22构成1个磁极。因而，当离心力作用于永磁铁22时，作用于转子芯71的应力被分散。由此，在转子芯71产生的应力相比第3便裤障26为1个的场合有所降低。另外，由于第1狭缝29为2个，所以，相比第1狭缝29为1个的场合，能获得较高的转矩。

另外，在实施方式5中，也与上述实施方式1、4同样，若第1狭缝的外径侧端部位于1对肋的延长线间，则第1狭缝的形状及配置以及永磁铁的个数可适当变更。

另外，在上述实施方式5中，虽使用了单一的转子芯，但也可与上述实施方式3同样，使用在轴向被分割的转子芯。

另外，在实施方式5中，应用到第1狭缝向旋转方向的前进侧倾斜的动力运转所使用的旋转电机中，但也可以应用到第1狭缝向旋转方向的倒退侧倾斜的再生运转所使用的旋转电机中。

实施方式6.

在图21中，旋转电机1D具备定子10A和转子80，该转子80在定子10A的外径侧在与定子10A之间设有间隙G地同轴配置。

定子10A具备圆环状的定子芯11A和安装于定子芯11A的定子线圈12A。定子芯11A具有圆环状的芯背轭110A和从芯背轭110A的外周面朝径向外方突出的多个芯齿111A。芯齿111A在周向以等角间距排列有18根，相邻的芯齿111A间的区域成为槽112A。定子线圈12A由通过在各个芯齿111A上缠绕导线而形成的集中缠绕线圈120A构成。

转子80具备转子芯81和埋入在转子芯81的内径侧的24个永磁铁22。在转子芯81的内径侧，在轴向贯通转子芯81的磁铁插入孔23以等角间距形成有12对。磁铁插入孔23是剖面长方形的孔形状。磁铁插入孔23的组对呈周向的间隔向内径侧逐渐扩大的V字形配置。磁铁插入孔23形成为剖面长方形的孔形状。另外，构成组对的磁铁插入孔23的外径侧的端部彼此在周向分离。

永磁铁22构成为与磁铁插入孔23同等的剖面长方形的棱柱体。永磁铁22以与由剖面长方形的长边构成的面正交的方式被磁化。由此，永磁铁22的由剖面长方形的长边构成的第1面成为N极，与第1面相反侧的第2面成为S极。永磁铁22以在磁铁插入孔23的各组对中相同极性朝着内径侧的方式且以在相邻的磁铁插入孔23的组对中不同极性朝着内径侧的方式，被插入并保持。即，配置成周向间隔向空隙G侧逐渐扩大的V字形的永磁铁22的组对构成1个磁极。并且，构成1个磁极的永磁铁22的组对被埋入在转子芯21的外径侧，在周向以等角间距排列有12对。由此，在转子20形成12极的磁极。

第1磁障24通过使磁铁插入孔23的由剖面长方形的短边构成的内径侧的面在磁铁插入孔23的剖面长方形的长边的长度方向伸展而形成。第2磁障25通过使磁铁插入孔23的由剖面长方形的短边构成的外径侧的面在磁铁插入孔23的剖面长方形的长边的长度方向伸展而形成。第3磁障26形成在磁铁插入孔23的组对的第2磁障25间的位置。第1、第2以及第3磁障24、25、26分别以在轴向贯通转子芯21的方式形成。

在此，在周向相邻的第2磁障25以及第3磁障26的一部分相距转子的旋转轴的轴心位于相同的径向距离位置。在该位置，第2磁障25与第3磁障26之间的芯区域成为肋27。另外，第1磁障24与转子芯21的内周面之间的芯区域成为桥臂28。

第1狭缝29形成在位于配置成V字形的永磁铁22的组对的内径侧即空隙G侧的转子芯81的芯区域。第1狭缝29以从第3磁障26到达转子芯81的内周面的附近的方式，呈直线带状延伸。第1狭缝29相对于旋转方向R向前方倾斜地呈直线状延伸。第1狭缝29的外径侧端部即第3便裤障26侧的端部位于一对肋27的延长线间。第1狭缝29的内径侧端部即空隙G侧的端部位于转子芯81的内周面的附近。

在这样构成的旋转电机1D中，定子10A的槽112A的个数为18，转子80的极数为12。即，旋转电机1D是极-槽数为2对3系统的外转子型的旋转电机。旋转电机1D假设被用于动力运转。

在实施方式6中，在配置成V字形的永磁铁22的组对的内径侧的芯区域，第1狭缝29以向旋转方向R的前进侧倾斜的方式设置。第1狭缝29的内径侧端部位于以夹着第3磁障26的方式形成的一对肋27的延长线间。因此，在实施方式6中，也可与上述实施方式1同样地获得效果。

另外，在实施方式6中，也与上述实施方式1、4、5同样，若第1狭缝的外径侧端部位于1对肋的延长线间，则第1狭缝的形状及配置以及永磁铁的个数可适当变更。

另外，在上述实施方式6中，虽使用了单一的转子芯，但也可与上述实施方式3同样，使用在轴向被分割的转子芯。

另外，在实施方式6中，应用到第1狭缝向旋转方向的前进侧倾斜的动力运转所使用的旋转电机中，但也可以应用到第1狭缝向旋转方向的倒退侧倾斜的再生运转所使用的旋转电机中。

另外，在上述各实施方式中，定子芯以及转子芯由层积了电磁钢板的层积铁芯构成，但定子芯以及转子芯也可以由利用磁性体的块状体制出的块状铁芯构成。

另外，在上述各实施方式中，定子线圈由集中缠绕线圈构成，但定子线圈也可以由分布缠绕线圈构成。

另外，在上述各实施方式中，对12极18槽即2对3系统的旋转电机进行了说明，但旋转电机的极-槽数并不限定于2对3系统，也可以是8对9系统、10对12系统等。8对9系统以及10对12系统相比2对3系统具有使绕线系数增加的效果，可实现转矩的提高以及转矩脉动的抑制。

另外，在上述各实施方式中，在位于第3磁障的周向两侧的磁铁插入孔各自的第3磁障侧设有第2磁障，但只要在位于第3磁障的周向的第1方向的磁铁插入孔的第3磁障侧设置第2磁障即可。

本发明参照优选实施方式具体说明了本发明的内容，但本领域技术人员可基于本发明的基本技术构思以及教导来获得各种改变方式是不言自明的。

附图标记的说明

10、10A定子；11、11A定子芯；12、12A定子线圈；20、20A、20B、20C、20D、20E、50、60、70、80转子；21、21A、21B、21C、21D、21E、61、71、81转子芯；22永磁铁；29、29a、29b第1狭缝；29A第1狭缝；29B第1狭缝；33第2狭缝；51A第1分割转子芯；51B第2分割转子芯；112、112A槽；G空隙。

Claims

1.一种旋转电机，其中，

该旋转电机具备：

定子，该定子具有定子芯以及定子线圈；以及

转子，该转子具有在与上述定子芯之间隔着空隙而与上述定子芯同轴配置的转子芯、以及埋入于上述转子芯并在周向以等角间距配置的多个构成1个磁极的永磁铁群，

在上述构成1个磁极的永磁铁群之中的在周向相邻的1组永磁铁间形成有磁障，

由上述相邻的1组永磁铁与上述磁障之间的上述转子芯的区域构成一对肋，

在上述构成1个磁极的永磁铁群的径向的上述空隙侧的上述转子芯的区域，形成有用于使从上述构成1个磁极的永磁铁群产生的磁通向上述转子的旋转方向偏靠的第1狭缝，

上述第1狭缝的上述磁障侧的端部位于上述一对肋的延长线间。

2.如权利要求1所述的旋转电机，其中，

上述第1狭缝与上述磁障相连。

3.如权利要求1或2所述的旋转电机，其中，

在上述相邻的1组永磁铁与上述一对肋之间形成有磁铁端磁障。

4.如权利要求1～3中任一项所述的旋转电机，其中，

上述构成1个磁极的永磁铁群配置成周向间隔向上述空隙侧逐渐扩大的V字形，

上述磁障形成在配置成V字形的上述构成1个磁极的永磁铁群的谷部。

5.如权利要求1～4中任一项所述的旋转电机，其中，

上述定子线圈是集中缠绕线圈。

6.如权利要求1～5中任一项所述的旋转电机，其中，

上述第1狭缝相对于当对上述定子线圈通电时作用于上述转子的周向的力的方向倾斜。

7.如权利要求1～6中任一项所述的旋转电机，其中，

上述构成1个磁极的永磁铁群由2个永磁铁构成。

8.如权利要求1～7中任一项所述的旋转电机，其中，

上述转子芯具备在轴向分割成多个的分割转子芯，

在上述分割转子芯内，上述第1狭缝的形状以及配置相同，对于每个上述分割转子芯，上述第1狭缝的形状以及配置中的至少一方不同。

9.如权利要求1～7中任一项所述的旋转电机，其中，

上述第1狭缝由形状以及配置中的至少一方不同的多种第1狭缝构成，

上述多种第1狭缝在周向分散地配置。

10.如权利要求1～9中任一项所述的旋转电机，其中，

第2狭缝是上述构成1个磁极的永磁铁群的径向的上述空隙侧的上述转子芯的区域，相对于上述第1狭缝形成在上述转子的旋转方向的前进侧的区域。

11.如权利要求1～10中任一项所述的旋转电机，其中，

上述第1狭缝的最小宽度部比上述一对肋各自的周向的宽度小。

12.如权利要求1～11中任一项所述的旋转电机，其中，

上述转子的极数与上述定子的槽数之比为2:3。