CN204810094U - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型能够防止由磁通的漏磁导致的损失产生并能够对旋转电机的特性进行各种调整。旋转电机(1)具有：磁性体(10)；轴体(20)，其具备能够容纳磁性体(10)的空间(21)；固定于轴体(20)的转子铁芯(30)；以及形成磁路的绕组(4)，其中，磁性体(10)具备轴向两侧的第一、第二大径部(11、12)、以及大径部(11、12)的轴向中间部的第一小径部(13)，转子铁芯(30)具备：外周部(31)，其沿着周向交替地排列有N极磁铁(8a)、S极磁铁(8b)；外周部(31)的径向内侧的轴向一侧的第一内周部(32)，第一内周部(32)能够与第一大径部(11)的径向外侧对置；外周部(31)的径向内侧的轴向另一侧的第二内周部(33)，第二内周部(33)能够与第二大径部(12)的径向外侧对置；第一连结部(34)，其连结第一内周部(31)和外周部(31)的N极磁铁(8a)的配置部位；以及第二连结部(35)，其连结第二内周部(33)和外周部(31)的S极磁铁(8b)的配置部位。

Description

旋转电机

技术领域

本实用新型涉及旋转电机。

背景技术

在专利文献1中记载了一种旋转电机，其通过定子沿着轴线方向移动而改变定子和转子的相对面积，从而能够调整特性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-295272号公报

实用新型内容

本实用新型要解决的问题

然而，在专利文献1中记载的内容是增减贡献于转子的旋转驱动的来自磁路的磁通的漏磁量的技术方案，会产生由磁通的漏磁导致的损失。

本实用新型是鉴于这种问题而完成的，其目的是提供能够防止由磁通的漏磁导致的损失产生并能够对特性进行各种调整的旋转电机。

用于解决问题的技术方案

为了解决上述问题，根据本实用新型的一个观点，适用如下旋转电机，所述旋转电机具有：磁性体；轴体，其具备能够容纳所述磁性体的空间，并能够旋转；转子铁芯，其固定在所述轴体；定子铁芯，其设在所述转子铁芯的径向外侧；以及第一绕组，其设于所述定子铁芯，其中，所述磁性体至少具备：第一柱状部，其位于轴向一侧；第二柱状部，其位于轴向另一侧；以及第三柱状部，其位于所述第一柱状部及所述第二柱状部的轴向中间部，所述转子铁芯具备：外周部，其沿着周向交替地排列有极性互不相同的第一极磁铁及第二极磁铁；第一内周部，其设在所述外周部的径向内侧的所述轴向一侧，并能够与所述第一柱状部的径向外侧对置；第二内周部，其设在所述外周部的径向内侧的所述轴向另一侧，并能够与所述第二柱状部的径向外侧对置；第一连结部，其沿着径向连结所述第一内周部和所述外周部的所述第一极磁铁的配置部位；以及第二连结部，其沿着径向连结所述第二内周部和所述外周部的所述第二极磁铁的配置部位。

实用新型效果

根据本实用新型的旋转电机，能够防止由磁通的漏磁导致的损失产生并能够对特性进行各种调整。

附图说明

图1是表示第一实施方式的旋转电机的整体结构的轴向剖视图。

图2是旋转电机所具备的轴体的外观图。

图3是根据图1中的A－A′剖面的横向剖视图、根据B－B′剖面的横向剖视图、以及根据C－C′剖面的横向剖视图。

图4是表示沿着轴线方向切断了旋转电机的转子铁芯及其内侧的半体的立体图。

图5是表示第一状态的磁性体及转子铁芯、第二状态的磁性体及转子铁芯的概念性轴向剖视图。

图6是表示磁性体和转子铁芯处于第二状态的旋转电机的轴向剖视图。

图7是表示将磁性体构成为多级的变形例中的磁性体及转子铁芯的概念性轴向剖视图。

图8是表示在磁性体的第一大径部及第二大径部设置永久磁铁的变形例中的磁性体及转子铁芯的概念性轴向剖视图。

图9是表示在磁性体的第一小径部设置永久磁铁的变形例中的磁性体及转子铁芯的概念性轴向剖视图。

图10是能够将设置成分割结构的磁性体沿着轴向相反侧驱动的变形例中的旋转电机的磁性体及转子铁芯的第一状态和第二状态的轴向轴向剖视图。

图11是表示第二实施方式中的磁性体及转子铁芯的概念性轴向剖视图、根据图11(a)中的F－F′剖面的横向剖视图、表示旋转后的状态的磁性体及转子铁芯的概念性轴向剖视图、以及根据图11(c)中的G－G′剖面的横向剖视图。

图12是表示第三实施方式的旋转电机的整体结构的轴向剖视图。

图13是旋转电机所具备的轴体的外观图。

图14是根据图12的H－H′剖面的横向剖视图、根据I－I′剖面的横向剖视图、以及根据J－J′剖面的横向剖视图。

图15是立体地表示当从轴向横剖面观察时将第四实施方式的旋转电机的转子铁芯及其内侧切断为内周角135°的扇形。

图16是在第四实施方式的旋转电机中分别与图3(a)～图3(c)对应的横向剖视图。

图17是在对第三实施方式和第四实施方式进行组合的旋转电机中与图14、图16对应的横向剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对实施方式进行说明。

＜旋转电机的整体结构＞

首先，利用图1及图2对第一实施方式的旋转电机的整体结构进行说明。图1是旋转电机的轴向剖视图，图2是旋转电机所具备的轴体的外观图。

如图1所示，旋转电机1具备：磁性体10；轴体20，其在径向中央部具备能够容纳磁性体10的空间21；转子铁芯30，其固定于轴体20；定子铁芯50，其设在转子铁芯30的径向外侧；励磁磁轭50a，其设在定子铁芯50的径向外侧部分(参照后述的图3)；绕组4(相当于第一绕组)，其设于定子铁芯50；以及轴向驱动机构60(相当于第一驱动单元)，其能够使磁性体10在轴体20的空间21内沿轴向进行位移。

壳体3形成为轴向一侧(图1中的上侧)开口并且轴向另一侧(图1中的下侧)关闭的圆筒状。利用盖体6对壳体3的上述轴向一侧的开口部3a进行关闭，其中，轴体20贯穿过所述盖体6。

轴体20的上述轴向一侧部分通过轴承7a旋转自如地被支承在盖体6上。轴体20的上述轴向另一侧部分通过轴承7b旋转自如地被支承在壳体3的底壁部3b上。另外，如图2及上述图1所示，轴体20具备：有底的圆筒体部23；小圆筒状的中空的凸缘部22，其设在圆筒体部23的上述轴向一侧；以及轴部24，其设在凸缘部22的上述轴向一侧。凸缘部22及圆筒体部23的内侧的中空部连通，从而形成上述空间21。如图2所示，在圆筒体部23的周壁部23c上沿着周向以规定间隔设有多个(在该例子中是8个)狭缝25。

狭缝25具有从圆筒体部23的上述轴向一侧(图2中的上侧)的顶板部23a的正下方到轴向另一侧(图2中的下侧)的底部23b的附近的长方形状。另外，狭缝25在径向上贯穿而与上述空间21连通。

＜磁性体及其周围的横向剖视结构＞

图3(a)是根据图1中的A－A′剖面的横向剖视图，图3(b)是根据图1中的B－B′剖面的横向剖视图，图3(c)是根据图1中的C－C′剖面的横向剖视图。图4是表示沿着轴线方向切断了旋转电机的转子铁芯及其内侧的半体的立体图。

如图3(a)～图3(c)、图4、以及上述图1所示，磁性体10具备：第一大径部11(相当于第一柱状部)，其位于上述轴向一侧(在图4中是上侧)；第二大径部12(相当于第二柱状部)，其位于上述轴向另一侧(在图4中是下侧)；以及第一小径部13(相当于第三柱状部)，其位于这些第一大径部11及第二大径部12的轴向中间部。

转子铁芯30具备：环状的外周部31；环状的第一内周部32，其设在外周部31的径向内侧的上述轴向一侧；环状的第二内周部33，其设在外周部31的径向内侧的上述轴向另一侧；第一连结部34，其沿着径向连结第一内周部32和外周部31；以及第二连结部35，其沿着径向连结第二内周部33和外周部31。此时，外周部31嵌合在轴体20的圆筒体部23的外周面。第一内周部32及第二内周部33嵌合在上述圆筒体部23的内周面。第一连结部34及第二连结部35嵌合在上述圆筒体部23的周壁部23c的狭缝25。通过如上述设定，转子铁芯30以外周部31、第一内周部32、第二内周部33、第一连结部34、以及第二连结部35被嵌合的状态而固定于轴体20的顶板部23a及底壁部23b。

第一内周部32在磁性体10位于图1及图4所示的位置时，与上述第一大径部11的径向外侧对置。同样地，第二内周部33在磁性体10位于图1及图4所示的位置时，与上述第二大径部12的径向外侧对置。

在该例子中，外周部31通过平板形状的永久磁铁31a沿着周向被划分成交替形成有剖面八字状区域和剖面矩形状区域。平板形状的永久磁铁31a设定为其轴向长度与转子铁芯30相同，并与转子铁芯30的中心轴向平行地贯穿过外周部31。各永久磁铁31a沿着各自的平板形状的厚度方向(转子铁芯30的大致周向)被进行磁化。各永久磁铁31a的磁化方向如下：夹着各剖面八字区域的两个永久磁铁31a彼此在周向上大致相互对置，夹着各剖面矩形状区域的两个永久磁铁31a彼此沿着周向朝向大致相同方向。关于夹在以N极性相互对置的两个永久磁铁31a之间的剖面八字区域，其成为从剖面八字区域分别对径向外侧及径向内侧释放N极性的磁通的N极(相当于第一极)磁极部8a。关于夹在以S极性相互对置的两个永久磁铁31a之间的剖面八字区域，其成为从剖面八字区域分别对径向外侧及径向内侧释放S极性的磁通的S极(相当于第二极)磁极部8a。由此，当仅在剖面八字区域内观察时，沿着周向交替地排列有多个(在该例子中，各4个N极磁极部8a及S极磁极部8b)相对于径向的极性方向互不相同的N极磁极部8a及S极磁极部8b。

第一连结部34在N极磁极部8a的配置部位中沿着径向连结第一内周部32和外周部31。第二连结部35在S极磁极部8b的配置部位中沿着径向连结第二内周部33和外周部31。

定子铁芯50与转子铁芯30的外周面隔开磁间隙而进行设置。在定子铁芯50的内周侧，沿着周向排列有向径向内侧突出的多个齿51。绕组4以卷绕在定子铁芯50的齿51的周围并且在上述励磁磁轭50a和转子铁芯30之间形成磁路的方式设于定子铁芯50。

＜轴向驱动机构＞

如上述图1及图3所示，轴向驱动机构60具备：电机62；滚珠丝杠61，其固定在电机62的电机轴的上述轴向一侧，并且与磁性体10的轴心部螺合；以及多个导向杆63，其沿着轴向设在滚珠丝杠61的周围。

滚珠丝杠61的从磁性体10突出的轴向一侧及另一侧分别旋转自如地被支承在轴体20的凸缘部22及壳体3的底壁部3c。在该滚珠丝杠61上例如刻有右旋螺纹。另一方面，导向杆63卡合在磁性体10的上述第一大径部11及第二大径部12。通过上述导向杆63，容许磁性体10向上述轴向的移动，并且阻止磁性体10的绕轴旋转。

＜磁性体的轴向移动＞

根据如上所述的轴向驱动机构60的结构，例如当通过电机62的旋转驱动而滚珠丝杠61进行右旋转时，在轴体20的空间21内，上述导向杆63对磁性体10进行导向并且使其向上述轴向一侧移动。相反地，当通过电机62的旋转驱动而滚珠丝杠61进行左旋转时，在轴体20的空间21内，上述导向杆63对磁性体10进行导向并且使其向轴向另一侧移动。如此，磁性体10通过轴向驱动机构60，能够在轴体20的空间21内改变其轴向位置。

＜动作及作用效果＞

下面，对上述结构的本实施方式的旋转电机的动作进行说明。

＜形成有两个磁路的状态＞

在图1及图4所示的状态(以下，适当地称为第一状态)下，如前所述，磁性体10的第一大径部11及第二大径部12分别与转子铁芯30的第一内周部32及第二内周部33对置。在该状态下，如图3所示，从转子铁芯30的N极的磁极部8a输出的磁力线沿着径向横穿定子铁芯50而到达上述励磁磁轭50a，在沿着周向两侧(在图3中只例示图中右侧的单侧)绕过上述励磁磁轭50a之后，沿着径向横穿定子铁芯50而返回到夹着转子铁芯30的N极的邻接的两个S极的磁极部8b。由此，在励磁磁轭50a和转子铁芯30之间沿着径向形成磁路(以下，适当地称为“第一磁路”)Q1。在该状态下，当使电流在设在定子铁芯50的绕组4内流动时，通过绕组4的线圈内所产生的磁力线和上述第一磁路Q1的相互作用，使被固定于轴体20的转子铁芯30产生旋转力，旋转电机1的包括转子铁芯30的转子被驱动旋转。

另一方面，此时，如上所述，第一大径部11及第二大径部12分别与第一内周部32及第二内周部33对置。由此，如图5(a)及上述图4所示，形成与生成上述的旋转驱动力的上述第一磁路Q1不同的磁路(以下，适当地称为“第二磁路”)Q2，所述磁路Q2如下：在沿着径向穿过转子铁芯30的外周部31的N极的磁极部8a→第一连结部34→第一内周部32→磁性体10的第一大径部11之后，进一步沿着轴向穿过磁性体10的第一大径部11→第一小径部13→第二大径部12，再穿过第二大径部12→转子铁芯30的第二内周部33→第二连结部35→外周部31的S极的磁极部8b。此外，在图5(a)中，为了便于说明，在同一面上图示了第一连结部34和第二连结部35，但实际上在周向上偏移而不在同一面上(后述的图5(b)也同样)。

＜形成一个磁路的状态＞

例如，通过上述轴向驱动机构60，磁性体10在轴体20的空间21内从图1及图4所示的状态向上述轴向一侧(图6中上侧)位移时，如图6所示，第一大径部11位于轴体20的空间21的凸缘部22内的空间21a内。在该状态(以下，适当地称为“第二状态”)下，磁性体10的第一大径部11及第二大径部12的位置成为脱离了与转子铁芯30的第一内周部32及第二内周部33的上述对置的位置。在该状态下，如图5(b)所示，由于上述第一大径部11及第二大径部12和上述第一内周部32及第二内周部33变成未分别对置，因此，上述第二磁路Q2消失。此外，上述第一磁路Q1在该第二状态下也未消失而形成磁路且如上所述使电流在绕组4内流动，从而使转子铁芯30产生旋转力。

＜实施方式的作用效果＞

如以上说明，在本实施方式中，通过轴向驱动机构60使磁性体10沿着轴向适当地位移，能够切换使转子铁芯30的第一内周部32及第二内周部33分别与磁性体10的第一大径部11及第二大径部12对置从而形成上述第二磁路Q2的上述第一状态、和这些第一大径部11及第二大径部12和上述第一内周部32及第二内周部33未对置从而上述第二磁路Q2消失的上述第二状态。

由此，例如能够通过降低第二磁路Q2的磁通密度从而提高上述第一磁路Q1的磁通密度，或者能够通过提高第二磁路Q2的磁通密度从而降低上述第一磁路Q1的磁通密度。另外，通过适当地调整位移量从而也能够实现上述第一状态及第二状态的中间的状态。其结果，能够适当地调整上述第一磁路Q1的磁通密度，并且能够自如地实现高转矩的特性、高速的特性。此时，如上所述，能够增减贡献于转子的旋转驱动的磁通密度自身而进行调整，因此，不同于增减贡献于转子的旋转驱动的来自磁路的磁通的漏磁量的方法，能够防止损失的产生并能够实现效率的提高。

此外，上述的第一实施方式不限于上述内容，能够进行各种变形。以下，依次对那样的变形例进行说明。关于与上述第一实施方式相同的部分附上相同的附图标记，适当地省略或简化说明。

(1)将磁性体设成多级的情况

在本变形例中，如图7所示，磁性体10A除了具备与上述磁性体10同样的上述轴向一侧(图7中上侧)的第一大径部11、轴向另一侧(图7中下侧)的第二大径部12、以及位于轴向中间部的第一小径部13以外，还具备位于第二大径部12的更靠近轴向另一侧(换句话说比后述的第二小径部15更靠近轴向另一侧)的位置的第三大径部14(相当于第五柱状部)、和位于第二大径部12及第三大径部14的轴向中间部的第二小径部15(相当于第四柱状部)。此外，第二小径部15及第三大径部14相当于第一延长部。

另外，转子铁芯30A具备：第三内周部38，其设在比外周部31的径向内侧的上述第二内周部33更靠近上述轴向另一侧的位置，并能够与上述第三大径部14的径向外侧对置；以及第三连结部39，其沿着径向连结第三内周部38和外周部31的N极磁极部8a的配置部位。此外，第三内周部15及第三连结部14相当于第二延长部。另外，关于磁性体30A的轴向驱动，虽然省略其详细的说明，但根据与上述第一实施方式的轴向驱动机构60同样的结构来进行磁性体30A的轴向驱动。

由此，在相当于上述第一状态的图7所示的状态下，除了与上述内容同样的转子铁芯30A的外周部31的N极的磁极部8a→第一连结部34→第一内周部32→磁性体10A的第一大径部11→第一小径部13→第二大径部12→转子铁芯30A的第二内周部33→第二连结部35→外周部31的S极的磁极部8b的路径的第二磁路Q2以外，还形成与上述第二磁路Q2不同的磁路(以下，适当地称为“第三磁路”)Q3，其中所述磁路Q3如下：在沿着径向穿过转子铁芯30A的外周部31的N极的磁极部8a→第三连结部39→第三内周部38→磁性体10A的第三大径部14之后，进一步沿着轴向穿过第三大径部14→第二小径部15→第二大径部12，再穿过第二大径部12→转子铁芯30A的第二内周部33→第二连结部35→外周部31的S极的磁极部8b。即，形成两组(上述第二磁路Q2及与其同等功能的磁路Q3)的构成与如前所述的第一磁路Q1不同的路径的磁路。

根据上述结构，在本变形例中，即使在旋转电机1成为在轴向上比较长的结构的情况下，也能够可靠地实现与上述同样的磁通密度状态。另外，即使不是旋转电机1的结构在轴向上较长的情况，如前所述，通过形成两组的第二磁路Q2及与其同等功能的磁路Q3，在如上所述地使磁性体沿着轴向位移从而调整旋转电机特性时，能够缩短其位移量(行程)。

此外，在上述例子中，列举如下情况的例子进行了说明：相对于上述第一实施方式中的具备上述轴向一侧的第一大径部11、轴向另一侧的第二大径部12、以及轴向中间部的第一小径部13的磁性体10的结构，追加具备第二小径部15及第三大径部14的一个上述第一延长部，并且，相对于具备上述轴向一侧的第一内周部32、上述轴向另一侧的第二内周部33、连结第一内周部32和外周部31的第一连结部34、以及连结第二内周部33和外周部31的第二连结部35的转子铁芯30的结构，追加具备第三内周部15及第三连结部14的与上述第一延长部相同数量的一个上述第二延长部，但不限于此。即，也可以设成在上述第一实施方式的磁性体10及转子铁芯30的结构的轴向另一侧设置多级上述第一延长部及第二延长部。越增加该级数，则越能够进一步增加上述行程缩短效果。

(2)在大径部设有永久磁铁的情况

在本变形例中，如图8所示，在磁性体10B的第一大径部11及第二大径部12的外周部分别设有环状的永久磁铁40。此外，环状的永久磁铁40也可以仅仅设在第一大径部11及第二大径部12中的一者上。上述内容以外的结构与上述第一实施方式相同。

在本变形例中，根据上述结构，能够增大使磁性体10B沿着轴向位移时的磁通的变化量。

此外，如上述变形例(1)所示，在磁性体10B上设有第一大径部11、第二大径部12及第三大径部14的情况下，能够在其任一个或者两个或者全部设有环状的永久磁铁40。在该情况下，与本变形例同样地，能够增大使磁性体沿着轴向位移时的磁通的变化量。

(3)在小径部设有永久磁铁的情况

在本变形例中，如图9所示，在磁性体10C的小径部13的外周部设有环状的永久磁铁41。上述内容以外的结构与上述第一实施方式相同。

在本变形例中，根据上述结构，与上述变形例(2)同样地，能够增大使磁性体10C沿着轴向位移时的磁通的变化量。

此外，如上述变形例(1)所示，在磁性体10C设有第一小径部13及第二小径部15的情况下，能够在任一者或者两者设有平板状的永久磁铁41，在该情况下，也实现与本变形例同样的效果。

(4)将磁性体设成分割结构的情况

即，如图10(a)所示，在本变形例的旋转电机1D中，磁性体10D成为被分割成具备了第一大径部11的轴向一侧(图10(a)中上侧)的第一片体10a、和具备了第二大径部12的轴向另一侧(图10(a)中下侧)的第二片体10b的结构(以下适当地，将这些第一及第二片体10a、10b简单地统称为“磁性体10D”)。在第一片体10a的第一大径部11的轴向另一侧设有相当于上述第一实施方式的第一小径部13的第一小径部13a，在第二片体10b的第二大径部12的轴向一侧设有相当于上述第一实施方式的第一小径部13的第一小径部13b。

轴向驱动机构60D具备滚珠丝杠64，所述滚珠丝杠64贯穿过上述第一片体10a及上述第二片体10b的轴心部并且与其螺合。例如，在滚珠丝杠64的贯穿过轴向一侧的第一片体10a的螺纹部64a上刻有右旋螺纹，在滚珠丝杠64的贯穿过轴向另一侧的第二片体10b的螺纹部64b上刻有左旋螺纹。导向杆63与由上述第一片体10a及上述第二片体10b构成的上述磁性体10D的上述第一大径部11及第二大径部12卡合。磁性体10D通过上述导向杆63，被容许向上述轴向的移动，并且被阻止绕轴的旋转。

根据如上所述的轴向驱动机构60D的结构，例如，当滚珠丝杠64通过电机62的旋转驱动而进行右旋转时，在轴体20的空间21内，如图10(b)所示，第一片体10a向轴向一侧(图10(b)中上侧)移动，第二片体10b向轴向另一侧(图10(b)中下侧)移动。另一方面，当滚珠丝杠64通过电机62的旋转驱动而进行左旋转时，如图10(a)所示，在轴体20的空间21内，第一片体10a向上述轴向另一侧移动，第二片体10b向上述轴向一侧移动。即，在本变形例中，以当第一片体10a向轴向一侧位移时第二片体10b向轴向另一侧位移、当第一片体10a向轴向另一侧位移时第二片体10b向轴向一侧位移的方式对这些第一及第二片体10a、10b互相沿着轴向相反侧进行驱动。

由此，与上述实施方式同样地，能够切换使第一内周部34及第二内周部35分别与第一大径部11及第二大径部12对置而形成上述第二磁路Q2的第一状态(参照图10(a))、和通过轴向驱动机构60D使第一片体10a及第二片体10b从上述第一状态开始沿着轴向向相互背离的方向位移从而上述第二磁路Q2消失的第二状态(参照图10(b))。其结果，与上述实施方式同样地，能够适当地调整上述第一磁路Q1的磁通密度，因此，能够防止损失的产生并且能够自如地实现高转矩的特性、高速的特性。

另外，除了上述效果以外，还存在如下效果。即，在通过使如上述实施方式那样的未分割的一体结构的磁性体10D向轴向单侧位移从而从上述第一状态向第二状态切换的情况下，存在如下情况：在磁性体10D和转子铁芯30之间产生磁斥力，在轴体20上也被施加欲向上述轴向单侧移动的力。在该情况下，旋转自如地支承轴体20的轴承7a、7b需要能够承受该移动的较大的刚性。对此，在本变形例中，通过使被分割的两个片体10a、10b相互背离而切换为第二状态，从而由在第一片体10a侧产生的磁斥力导致的施加在轴体20的力、和由在第二片体10b侧产生的磁斥力导致的施加在轴体20的力正好成为相反朝向。其结果，所述两个力相互被抵消，因此，不需要增大如上所述的轴承的刚性。

下面，使用图11对第二实施方式进行说明。此外，对于与上述第一实施方式及各变形例相同的部分附上相同的附图标记，适当地省略或者简化说明。在本实施方式中，对于外-内筒的双重结构的磁性体通过使内筒进行旋转，对磁路进行控制。图11(a)是表示该第二实施方式中的磁性体、转子铁芯的概念性轴向剖视图，图11(b)是根据图11(a)中F－F′剖面的横向剖视图。此外，图11(a)相当于根据图11(b)的D－D′剖面的纵向剖视图。

＜磁性体的结构＞

如图11(a)及图11(b)所示，该实施方式中的磁性体10′具有：大致圆筒形状的第一外筒部11A，其设在轴向一侧(各图中的上侧)；大致圆筒形状的第二外筒部12A，其设在轴向另一侧(各图中的下侧)；以及能够旋转地配置的旋转部17，其位于上述第一外筒部11A及上述第二外筒部12A的径向内侧。

第一外筒部11A具备分别向径向内侧突出的多个第一内齿部11a。此外，第一外筒部11A的外径相当于上述的第一大径部11。第二外筒部12A具备分别向径向内侧突出的多个第二内齿部12a。此外，第二外筒部12A的外径相当于上述的第二大径部12。

旋转部17在第一外筒部11A及第二外筒部12A的轴向中间部具备中间连结部13A。此时，中间连结部13A的外径相当于所述的上述第一小径部13。另外，在旋转部17的上述轴向一侧具备多个第一外齿部17a，所述多个第一外齿部17a相对于上述多个第一内齿部11a能够对置地分别向径向外侧突出，在旋转部17的上述轴向另一侧具备多个第二外齿部17b，所述多个第二外齿部17b相对于上述多个第二内齿部12a能够对置地分别向径向外侧突出。

在该图11(a)及图11(b)所示的状态下，旋转部17的第一外齿部17a与第一外筒部11A的第一内齿部11a对置，并且旋转部17的第二外齿部17b与第二外筒部12A的第二内齿部12a对置。在该状态(以下，适当地称为“第三状态”)下，在磁性体10′内，磁通能够穿过第一外筒部11A的第一内齿部11a→旋转部17的第一外齿部17a→中间连结部13A→第二外齿部17b→第二外筒部12A的第二内齿部12a的路径R(参照图11(a))。由此，如前所述，通过使转子铁芯30的第一内周部32及第二内周部33分别与第一大径部11及第二大径部12对置，能够形成上述的第二磁路Q2。

＜旋转部的旋转动作＞

另一方面，在上述结构中，上述旋转部17通过旋转驱动机构65(相当于第二驱动单元)能够旋转驱动，并能够绕轴心进行。图11(c)是表示旋转后的磁性体、转子铁芯的概念性轴向剖视图，图11(d)是根据图11(b)中G－G′剖面的横向剖视图。此外，图11(c)相当于根据图11(d)的E－E′剖面的纵向剖视图。

如图11(c)所示，旋转驱动机构65具备：例如由步进电机构成的电机66；以及旋转轴67，其被固定于电机66的电机轴的上述轴向一侧，并且安装于上述旋转部17的轴心。此外，在上述图11(a)中，为了防止图示繁杂而省略了旋转驱动机构65的图示。通过电机67经由旋转轴67而使旋转部17进行旋转，能够使旋转部17沿着旋转方向位移。旋转后的在图11(c)及图11(d)表示的状态下，在旋转部17中，所邻接的两个第一外齿部17a彼此之间的齿间部17c1与第一外齿部11A的上述第一内齿部11a对置，并且，所邻接的两个第二外齿部17b彼此之间的齿间部17c2与第二外齿部12A的上述第二内齿部12a对置。其结果，上述第一外齿部17a和上述第一内齿部11a的对置及上述第二外齿部17b和第二内齿部12a的对置变得不存在，从而切换为上述第二磁路Q2消失的状态(以下，适当地称为“第四状态”)。另外，此时，通过适当地调整根据上述旋转驱动机构65的旋转方向的位移量，也能够实现上述第三状态及第四状态的中间状态。以上的结果，在本实施方式中，也与上述第一实施方式同样地，能够适当地调整上述第一磁路Q1的磁通密度，能够防止损失的产生并能够自如地实现高转矩的特性、高速的特性。

下面，根据图12至图14对第三实施方式进行说明。此外，关于与上述第一、第二实施方式以及各变形例相同的部分附上相同的附图标记，适当地省略或者简化说明。在本实施方式中，在磁性体的周围卷绕有绕组，并生成磁通。

在图12～图14中，关于本实施方式的旋转电机1，在被容纳在轴体20的空间21内的磁性体10″的第一小径部13的周围，卷绕有能够生成磁通的绕组9(相当于第二绕组)(还参照图14(b))。容纳在空间21内的上述磁性体10″将轴向一侧(图12中上侧)部分旋转自如地支承在轴体20的凸缘部22。另外，在本实施方式中，没有设置如上述第一及第二实施方式的轴向驱动机构、旋转驱动机构，磁性体10″的轴向另一侧(图12中下侧)的部分(换句话说第二大径部12)一体地固定于壳体3的底壁部3b。

关于轴体20的中空的圆筒体部23，利用沿着周向的多个支柱26来连结轴向一侧的顶板部23a和轴向另一侧的底壁部23b之间。在相邻两个支柱26、26彼此之间设有开口部27。设在圆筒体部23的轴向一侧的凸缘部22形成为实心的小圆筒体形状。

转子铁芯30在将第一连结部34及第二连结部35嵌合在上述圆筒体部23的开口部27的状态下，被固定在轴体20的顶板部23a及底壁部23b。

由于上述内容以外的结构与上述第一实施方式相同，因此省略其说明。

在本实施方式中，通过对设在磁性体10″的第一小径部13的绕组9进行通电，能够增强或减弱如上述内容那样穿过转子铁芯30的第一磁路Q1的磁通密度。其结果，与上述第一及第二实施方式同样地，能够适当地调整上述第一磁路Q1的磁通密度，能够防止损失的产生并能够自如地实现高转矩的特性、高速的特性。

此外，也能够在该第三实施方式中适用上述的变形例(2)的结构，并能够将磁性体10″设成具有第一小径部13及第二小径部15的多级形状。在该情况下，不仅在第一小径部13上卷绕绕组9，而且在第二小径部15上也卷绕同样的绕组，从而能够增大绕组与磁性体10″接触的表面积，并产生容易冷却绕组的效果。另外，与上述内容同样地，也可以在上述第一实施方式的磁性体10及转子铁芯30的结构的轴向另一侧设置多级上述的第一延长部及第二延长部。越增加该级数，越能够进一步增加上述的绕组所接触的表面积的增大效果。

下面，根据图15及图16对第四实施方式进行说明。此外，关于与上述第一～三实施方式以及各变形例相同的部分附上相同的附图标记，省略或者简化适当的说明。在本实施方式中，在各磁极部设置辅助永久磁铁从而增强贡献于转矩的增大的磁路Q1的磁通密度。图15是立体地表示当从轴向横剖面观察时以内周角135°的扇形对该第四实施方式中的旋转电机的转子铁芯及其内侧进行切断的半体的图。图16(a)～图16(b)是分别表示与上述图3(a)～图3(c)对应的轴向横剖面的图。

＜外周部的结构＞

关于图15、图16，在本实施方式的旋转电机1中，对于转子铁芯30的外周部31，在N极磁极部8a和S极磁极部8b分别设有平板形状的辅助永久磁铁31b。在本实施方式的例子中对于N极磁极部8a及S极磁极部8b，分别在不与第一连结部34或第二连结部35重复的轴向范围(图15中的“连结部非重复范围”)的整体上配置有辅助永久磁铁31b。另外，各辅助永久磁铁31b使平板形状的厚度方向朝向径向地配置在N极磁极部8a或者S极磁极部8b的外周侧。各辅助永久磁铁31b沿着与邻接的永久磁铁31a所形成的第一磁路Q1的磁通的朝向相同的方向被进行磁化。

由于上述内容以外的结构与上述第一实施方式相同，因此省略其说明。

＜辅助永久磁铁的功能＞

作为使旋转电机1的转矩增大的一个技术方案，存在如下方法：增加转子铁芯30具备的永久磁铁并增强朝向定子铁芯50放出的磁路Q1的磁通的密度。但是，对转子铁芯30整体的轮廓(直径)不进行大型化而在其内部能够追加永久磁铁的位置存在限制。另外，在转子铁芯30的内周侧具备上述的磁通密度调整结构，需要注意避免如下情况：设在外周部31的永久磁铁对由这种磁通密度调整结构形成的磁路Q2带来磁阻等的影响。

在此，在作为通常的IPM结构的转子铁芯30中，如上所述，在由磁性体构成的外周部30中沿着周向配置有多个平板形状的永久磁铁30a。其中夹着剖面八字区域的两个永久磁铁31a沿着在周向相互对置的方向被磁化，从而夹在这些两个永久磁铁31a的区域成为N极磁极部8a、S极磁极部8b，欲朝向转子铁芯30的径向外侧及径向内侧这两方向释放磁通。例如在N极的极性方向上对置的两个永久磁铁31a之间的区域变成N极磁极部8a，自此分别欲向转子铁芯30的径向外侧和径向内侧释放朝向N极性的磁通。另外，在S极的极性方向上对置的两个永久磁铁31a之间的区域变成S极磁极部8b，自此分别欲向转子铁芯30的径向外侧和径向内侧释放朝向S极性的磁通。

但是，作为在N极磁极部8a及S极磁极部8b各自的连结部非重复范围内实际形成的磁路，即使是第一状态也不形成通向该径向内侧的第二磁路Q2，而是只形成始终通向径向外侧的第一磁路Q1。这是由于如下原因引起的：外周部31和定子铁芯50之间经由狭窄的磁间隙而始终容许磁通的穿过，而另一方面，外周部31和第一、第二内周部32、33之间通过轴体20的狭缝25中的宽阔的间隙而被隔开(即由于没有与各连结部34、35连结的原因)，因此始终不容许磁通的穿过(参照图16(a)、图16(c))。

在本实施方式中，在外周部31的N极磁极部8a及S极磁极部8b各自的连结部非重复范围内，具备沿着与邻接的永久磁铁31a所形成的第一磁路Q1的磁通的朝向相同方向被磁化的辅助永久磁铁31b(参照图16(a)、图16(c)中的放大部分)。由此，能够增强朝向转子铁芯30的外周侧的定子铁芯50而形成的磁路Q1的磁通密度，并能够增大该旋转电机1的转矩。

另外，由上述磁通密度调整结构形成的磁路Q2经由与第一连结部34或第二连结部35重复的轴向范围(图15中的“连结部重复范围”)而相对于外周部31的N极磁极部8a及S极磁极部8b沿着径向进来或出去。于是在本实施方式中，在N极磁极部8a及S极磁极部8b各自中的不与第一连结部34或第二连结部35重复的轴向范围内具备上述的沿着极性方向被磁化的辅助永久磁铁31b。由此，从各辅助永久磁铁31b沿着径向释放的磁通不会与穿过各连结部34、35中的磁路Q2的磁通对置，而仅在连结部非重复范围内正交。即辅助永久磁铁31b释放的磁通对由磁通密度调整结构形成的磁路Q2的磁通不带来磁阻，从而能够抑制对于磁通密度调整功能的影响。其结果，能够避免轮廓的大型化和对于磁通密度调整功能的影响，并且能够增大旋转电机1的转矩。另外，根据本实施方式的结构，即使设置辅助永久磁铁31b也不损坏磁通密度调整功能的可变幅度。

此外，在本实施方式中，将各辅助永久磁铁31b配置在连结部非重复范围的整个整体上。但是不限于此，只要是在连结部非重复范围内则也可以将辅助永久磁铁31以任意的长度、配置在任意的轴向位置。其中尤其是，优选配置成在轴向上与各连结部34、35相反的一侧使辅助永久磁铁31b的端部与N极磁极部8a或S极磁极部8b对齐。如此，通过将辅助永久磁铁31b配置在离各连结部34、35最大程度地分离的位置，能够将磁路Q2的相对于径向路径的磁阻变得最小。另外，通过将各辅助永久磁铁31b的轴向长度设定成相同尺寸，并在N极磁极部8a或S极磁极部8b中对称配置在轴向一侧与轴向另一侧，由此在周向上的磁通密度分布的均衡性变得良好。

另外，各辅助永久磁铁31b配置在N极磁极部8a或S极磁极部8b的大致外周侧，从而对于位于转子铁芯30的外周侧的定子铁芯50能够最大程度地增强磁通密度，并能够最大程度地增大转矩。

此外，也可以在该第四实施方式中组合应用上述的第三实施方式的结构。即，如与上述图14及图16对应的轴向横剖面的图17(a)～图17(c)所示，在磁性体10″的第一小径部13的周围卷绕能够生成磁通的绕组9，并且在外周部31的N极磁极部8a及S极磁极部8b各自的连结部非重复范围内具备辅助永久磁铁31b。在该情况下，能够实现第一磁路Q1的磁通密度调整功能，并且能够避免轮廓的大型化和对于磁通密度调整功能的影响，并能够增大旋转电机1的转矩。

另外，在以上内容中，由第一大径部11、第二大径部12、以及第一小径部13来分别构成第一柱状部、第二柱状部、以及第三柱状部，另外，由第三大径部14及第二小径部15来分别构成第五柱状部及第四柱状部，但不限于此。只要能够使用上述的技术方案而对第一磁路Q1的磁通密度进行高低调整，则也可以设成上述各部分的直径的关系变成大小相反、或不邻接的部分彼此变成同径的结构。

此外，在以上内容中，对旋转电机1为在定子铁芯50的内侧具备转子铁芯30的内转子型的情况作为一例进行了说明，但也可以适用在在转子铁芯的外侧具备定子铁芯的外转子型的旋转电机。并且，在以上内容中，旋转电机1为电动机的(更详细而言为同步电动机)情况作为一例进行了说明，但也能够适用在旋转电机1为发电机的情况。

另外，除了以上已记述的内容以外，也可以适当地组合利用根据上述实施方式及变形例的技术方案。

此外，虽然不进行一一例示，但上述实施方式及变形例在不脱离其主旨的范围内，能够施加各种变更来进行实施。

附图标记说明

1：旋转电机，4：绕组(第一绕组)，7a、7b：轴承，8a：N极(第一极)磁极部，8b：S极(第二极)磁极部，9：绕组(第二绕组)，10：磁性体，10A～D：磁性体，10′：磁性体，10″：磁性体，10a：第一片体，10b：第二片体，11：第一大径部(第一柱状部)，11a：第一内齿部，11A：第一外筒部，12a：第二内齿部，12A：第二外筒部，12：第二大径部(第二柱状部)，13：第一小径部(第三柱状部)，14：第三大径部(第五柱状部)，15：第二小径部(第四柱状部)，17：旋转部，20：轴体，21：空间，30：转子铁芯，31：外周部，31a：永久磁铁，31b：辅助永久磁铁，32：第一内周部，33：第二内周部，34：第一连结部，35：第二连结部，40：永久磁铁，41：永久磁铁，50：定子铁芯，60：轴向驱动机构(第一驱动单元)，65：旋转驱动机构(第二驱动单元)。

Claims (13)

1.一种旋转电机，其特征在于，具有：

磁性体；

轴体，其具备能够容纳所述磁性体的空间，并能够旋转；

转子铁芯，其固定在所述轴体；

定子铁芯，其设在所述转子铁芯的径向外侧；以及

第一绕组，其设于所述定子铁芯，

其中，

所述磁性体至少具备：第一柱状部，其位于轴向一侧；第二柱状部，其位于轴向另一侧；以及第三柱状部，其位于所述第一柱状部及所述第二柱状部的轴向中间部，

所述转子铁芯具备：外周部，其沿着周向交替地排列有相对于径向的极性方向互不相同的第一极磁极部及第二极磁极部；第一内周部，其设在所述外周部的径向内侧的所述轴向一侧，并能够与所述第一柱状部的径向外侧对置；第二内周部，其设在所述外周部的径向内侧的所述轴向另一侧，并能够与所述第二柱状部的径向外侧对置；第一连结部，其沿着径向连结所述第一内周部和所述外周部的所述第一极磁极部的配置部位；以及第二连结部，其沿着径向连结所述第二内周部和所述外周部的所述第二极磁极部的配置部位。

2.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述旋转电机设有第一驱动单元，所述第一驱动单元能够使所述磁性体在所述轴体的所述空间内沿着轴向位移。

3.根据权利要求2所述的旋转电机，其特征在于，

所述磁性体的结构被分割成：

所述轴向一侧的第一片体，其具备所述第一柱状部；以及

所述轴向另一侧的第二片体，其具备所述第二柱状部，

所述第一驱动单元在使所述第一片体向所述轴向一侧位移时使所述第二片体向所述轴向另一侧位移，在使所述第一片体向所述轴向另一侧位移时使所述第二片体向所述轴向一侧位移。

4.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

在所述磁性体的所述第三柱状部卷绕有能够生成磁通的第二绕组。

5.根据权利要求2所述的旋转电机，其特征在于，

所述磁性体在所述第二柱状部的更靠近所述轴向另一侧的位置具备至少一个第一延长部，所述第一延长部具备：第四柱状部，其位于所述第二柱状部的更靠近所述轴向另一侧的位置；以及第五柱状部，其位于所述第四柱状部的更靠近所述轴向另一侧的位置，

所述转子铁芯在所述第二柱状部的更靠近所述轴向另一侧的位置具备与所述第一延长部相同数量的第二延长部，所述第二延长部具备：第三内周部，其设在比所述外周部的径向内侧的所述第二内周部更靠近所述轴向另一侧的位置，并能够与所述第五柱状部的径向外侧对置；以及第三连结部，其沿着径向连结所述第三内周部和所述外周部的所述第一极磁极部的配置部位。

6.根据权利要求3所述的旋转电机，其特征在于，

所述磁性体在所述第二柱状部的更靠近所述轴向另一侧的位置具备至少一个第一延长部，所述第一延长部具备：第四柱状部，其位于所述第二柱状部的更靠近所述轴向另一侧的位置；以及第五柱状部，其位于所述第四柱状部的更靠近所述轴向另一侧的位置，

所述转子铁芯在所述第二柱状部的更靠近所述轴向另一侧的位置具备与所述第一延长部相同数量的第二延长部，所述第二延长部具备：第三内周部，其设在比所述外周部的径向内侧的所述第二内周部更靠近所述轴向另一侧的位置，并能够与所述第五柱状部的径向外侧对置；以及第三连结部，其沿着径向连结所述第三内周部和所述外周部的所述第一极磁极部的配置部位。

7.根据权利要求4所述的旋转电机，其特征在于，

所述磁性体在所述第二柱状部的更靠近所述轴向另一侧的位置具备至少一个第一延长部，所述第一延长部具备：第四柱状部，其位于所述第二柱状部的更靠近所述轴向另一侧的位置；以及第五柱状部，其位于所述第四柱状部的更靠近所述轴向另一侧的位置，

所述转子铁芯在所述第二柱状部的更靠近所述轴向另一侧的位置具备与所述第一延长部相同数量的第二延长部，所述第二延长部具备：第三内周部，其设在比所述外周部的径向内侧的所述第二内周部更靠近所述轴向另一侧的位置，并能够与所述第五柱状部的径向外侧对置；以及第三连结部，其沿着径向连结所述第三内周部和所述外周部的所述第一极磁极部的配置部位。

8.根据权利要求5所述的旋转电机，其特征在于，

在第一柱状部、第二柱状部、第五柱状部中的至少一个外周部设有永久磁铁，或者在第三柱状部、第四柱状部中的至少一个外周部设有永久磁铁。

9.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述磁性体具有：

大致圆筒形状的第一外筒部，所述第一外筒部具备分别向径向内侧突出的多个第一内齿部，设在所述轴向一侧，且该第一外筒部的外径构成所述第一柱状部；

大致圆筒形状的第二外筒部，所述第二外筒部具备分别向径向内侧突出的多个第二内齿部，设在所述轴向另一侧，且该第二外筒部的外径构成所述第二柱状部；以及

能够旋转地配置的旋转部，所述旋转部在所述轴向一侧具备相对于所述多个第一内齿部能够对置地分别向径向外侧突出的多个第一外齿部，所述旋转部在所述轴向另一侧具备相对于所述多个第二内齿部能够对置地分别向径向外侧突出的多个第二外齿部，所述旋转部在所述第一外筒部及所述第二外筒部的轴向中间部具备中间连结部，该中间连结部的外径构成所述第三柱状部，并且

所述旋转电机设有能够将所述旋转部沿着旋转方向驱动的第二驱动单元。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

所述转子铁芯在所述外周部的所述第一极磁极部及所述第二极磁极部的至少一者中，在不与所述第一连结部或者所述第二连结部重复的轴向范围内，具备沿着与所邻接的永久磁铁形成的磁路的磁通的朝向相同方向被进行磁化的辅助永久磁铁。

11.根据权利要求10所述的旋转电机，其特征在于，

所述辅助永久磁铁配置成在轴向上与所述第一连结部或者所述第二连结部相反的一侧使所述辅助永久磁铁的端部与所述第一极磁极部或者所述第二极磁极部对齐。

12.根据权利要求10所述的旋转电机，其特征在于，

所述辅助永久磁铁配置在所述第一极磁极部或者所述第二极磁极部的大致外周侧。

13.根据权利要求11所述的旋转电机，其特征在于，

所述辅助永久磁铁配置在所述第一极磁极部或者所述第二极磁极部的大致外周侧。