CN101803156B - 轴向间隙型旋转电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轴向间隙型旋转电机，其目的在于，在转子的沿着旋转轴线的两侧设置定子从而减小推力，同时不会使产生交变磁场的背轭的个数增加。轴向间隙型旋转电机包括转子(1)、电枢(2)和定子(3)。转子(1)能够绕旋转轴线(Q)沿周向旋转。转子(1)具有永久磁铁(10AN、10AS)以及从电枢(2)侧覆盖该永久磁铁的磁性板(101N、101S)。电枢(2)具有电枢绕组(22)，该电枢绕组从与旋转轴线平行的旋转轴线方向的一侧与转子对置。定子(3)从旋转轴线方向的另一侧与转子对置。

Description

轴向间隙型旋转电机

技术领域

本发明涉及轴向间隙型旋转电机。 

背景技术

在轴向间隙型旋转电机(以下，仅记载为“旋转电机”)中，定子和转子隔着沿着旋转轴线的间隙而配置。这样的结构具有以下优点。即，即使沿旋转轴线方向薄型化也能够扩大用于产生励磁磁通的永久磁铁的磁极面，容易提高绕组的占空系数，并且与该结构的大小相比能够增大转矩和输出。 

在旋转电机中，沿着与旋转轴线平行的方向(在本申请中称为“旋转轴线方向”)在定子和转子之间作用有吸引力(在本申请中称为“推力”)。该吸引力导致轴承磨损增大、轴承寿命缩短等问题。 

在旋转电机中，为了防止作用于轴向的推力，也可以采用下述结构。例如，沿旋转轴线方向在一个定子的两侧设置两个转子。或者沿旋转轴线方向在一个转子的两侧设置两个定子。在上述两种结构中，都会沿旋转轴线方向产生相互反向的一对推力，从而在整体上减小在旋转轴线方向产生的推力。 

另外，与本申请有关的文献如下所示。 

专利文献1：日本特开2006-353078号公报 

专利文献2：日本特开昭61-185040号公报 

但是，在设置有两个转子的结构中，轴承的结构复杂化。而且，由于旋转轴线变长，所以还存在容易产生扭转振动的问题。 

此外，当两个定子采用电枢时，在设置有两个定子的结构中存在两个背轭，在该背轭中产生交变磁场。当在背轭中产生交变磁场时，会产生铁损、特别是磁滞损耗，因此不希望增加电枢的背轭个数。 

发明内容

因此，本发明的目的在于提供这样的技术：在转子的沿着旋转轴线的两侧设置定子从而减小推力(スラストカ)，同时不会使产生交变磁场的背轭的个数增加。此外，本发明的目的还在于缓和作用在产生励磁磁通的永久磁铁上的退磁场的影响。 

本发明所涉及的轴向间隙型旋转电机包括：励磁元件(1)，其能够绕旋转轴线(Q)在周向旋转，从而产生励磁磁通；电枢(2)，该电枢(2)从与上述旋转轴线平行的旋转轴线方向的一侧与上述励磁元件对置，该电枢(2)的电枢电流流过电枢绕组(22)，所述电枢绕组(22)与上述励磁磁通交链；以及定子(3)，其是从上述旋转轴线方向的另一侧与上述励磁元件对置的磁性体。 

在本发明的第一方式中，上述励磁元件具有：第一磁性环(102N)，其配置在上述旋转轴线的周围，供给第一极性的上述励磁磁通；第二磁性环(102S)，其配置成比上述第一磁性环更靠上述旋转轴线(Q)侧，并且该第二磁性环供给第二极性的上述励磁磁通；第一磁性板(101N)，其与上述电枢(2)对置地在上述周向配置成环状，并且该第一磁性板与上述第二磁性环磁分离，并与上述第一磁性环磁连接；以及第二磁性板(101S)，该第二磁性板(101S)与上述电枢对置，并且该第二磁性板(101S)以其在上述周向的位置与上述第一磁性板交错的方式配置成环状，并且该第二磁性板与上述第一磁性环及上述第一磁性板磁分离，并与上述第二磁性环磁连接。 

本发明所涉及的轴向间隙型旋转电机的第二方式形成为，在其第一方式中，上述第一磁性板(101N)的与上述旋转轴线相反一侧连接于上述第一磁性环(102N)，并且该第一磁性板在径向延伸直到到达上述第二磁性环(102S)的上述电枢(2)侧为止，上述第二磁性板(101S)的上述旋转轴线侧连接于上述第二磁性环，并且该第二磁性板在径向延伸直到到达上述第一磁性环的上述电枢侧为止。 

本发明所涉及的轴向间隙型旋转电机的第三方式形成为，在其第一 方式或第二方式中，具有：第一磁极面(10N)，其向上述第一磁性环(102N)供给上述第一极性的上述励磁磁通；第二磁极面(10S)，其向上述第二磁性环(102S)供给上述第二极性的上述励磁磁通；以及永久磁铁(10A)，其向上述第一磁极面和上述第二磁极面供给上述励磁磁通。 

本发明所涉及的轴向间隙型旋转电机的第四方式形成为，在其第三方式中，上述永久磁铁(10A)呈现上述第一磁极面(10N)和上述第二磁极面(10S)中的至少任一方。 

本发明所涉及的轴向间隙型旋转电机的第五方式形成为，在其第四方式中，上述永久磁铁(10A)仅呈现上述第一磁极面(10N)和上述第二磁极面(10S)中的任一方。上述励磁元件(1)还具有轭(10Y)，该轭(10Y)与上述永久磁铁(10A)磁连接，并呈现上述第一磁极面(10N)和上述第二磁极面(10S)中的另一方。 

本发明所涉及的轴向间隙型旋转电机的第六方式形成为，在其第四方式中，上述永久磁铁(10A)具有：第一环状永久磁铁(10AN)，其呈现上述第一磁极面(10N)而产生上述第一极性的上述励磁磁通；以及第二环状永久磁铁(10AS)，其呈现上述第二磁极面(10S)并配置成比上述第一环状永久磁铁更靠上述旋转轴线(Q)侧，并且该第二环状永久磁铁产生上述第二极性的上述励磁磁通。上述定子(3)具有环状的突起(304)，该环状的突起以非接触的方式夹插在上述第一环状永久磁铁与上述第二环状永久磁铁之间。 

本发明所涉及的轴向间隙型旋转电机的第七方式形成为，在其第四方式中，上述永久磁铁(10A)具有：第一环状永久磁铁(10AN)，其呈现上述第一磁极面(10N)而产生上述第一极性的上述励磁磁通；以及第二环状永久磁铁(10AS)，其呈现上述第二磁极面(10S)并配置成比上述第一环状永久磁铁更靠上述旋转轴线(Q)侧，并且该第二环状永久磁铁产生上述第二极性的上述励磁磁通。上述励磁元件(1)还具有第三磁性板(106)，该第三磁性板在上述第一磁性环(102N)和上述第二磁性环(102S)的相反侧将上述第一永久磁铁和上述第二永久磁铁彼此磁连接起来。 

在本发明所涉及的轴向间隙型旋转电机的第八方式中，上述励磁元件具有：多个第一永久磁铁(10DN)，其配置在上述旋转轴线的周围，并供给第一极性的上述励磁磁通；多个第二永久磁铁(10DS)，其在上述旋转轴线的周围沿上述周向与上述第一永久磁铁交错地配置，并且这些第二永久磁铁供给第二极性的上述励磁磁通；第一磁性板(105N)，其与上述电枢(2)对置地在上述周向配置成环状，并且该第一磁性板与上述第一永久磁铁磁连接；第二磁性板(105S)，该第二磁性板(105S)与上述电枢对置，并且该第二磁性板(105S)以其在上述周向的位置与上述第一磁性板交错的方式配置成环状，并且该第二磁性板与上述第一磁性板磁分离，并与上述第二永久磁铁磁连接；第一磁性环(102N)，其在上述第一磁性板和上述第二磁性板的相反侧将多个上述第一永久磁铁彼此连接起来；以及第二磁性环(102S)，其在上述第一磁性板和上述第二磁性板的相反侧将多个上述第二永久磁铁彼此连接起来。 

本发明所涉及的轴向间隙型旋转电机的第九方式形成为，在其第八方式中，上述第一磁性板(101N)的与上述旋转轴线相反一侧连接于上述第一磁性环(102N)，并且该第一磁性板在径向延伸直到到达上述第二磁性环(102S)的上述电枢(2)侧为止，上述第二磁性板(101S)的上述旋转轴线侧连接于上述第二磁性环，并且该第二磁性板在径向延伸直到到达上述第一磁性环的上述电枢侧为止。 

本发明所涉及的轴向间隙型旋转电机的第十方式形成为，在其第八方式或第九方式中，上述定子(3)具有环状的突起(304)，该环状的突起以非接触的方式夹插在上述第一磁性环(102N)与上述第二磁性环(102S)之间。 

本发明所涉及的轴向间隙型旋转电机的第十一方式形成为，在其第八方式或第九方式中，上述励磁元件(1)还具有第三磁性板(106)，该第三磁性板在上述第一永久磁铁(10DN)和上述第二永久磁铁(10DS)的相反侧将上述第一磁性环(102N)和上述第二磁性环(102S)彼此磁连接起来。 

本发明所涉及的轴向间隙型旋转电机的第十二方式形成为，在其第 四方式中，上述励磁元件(1)还具有多个磁性体(101Q)，这些磁性体与上述电枢对置，并且以其在上述周向的位置与第一磁性板(100N、101N)和第二磁性板(100S、101S)交错的方式配置成环状，而且这些磁性体在与上述第一磁性环(102N)和上述第二磁性环(102S)磁分离的同时相互磁连接在一起。 

本发明所涉及的轴向间隙型旋转电机的第十三方式形成为，在其第十二方式中，上述励磁元件(1)还具有磁性环(101Qa)，该磁性环将上述多个磁性体(101Q)彼此在上述旋转轴线(Q)的相反侧沿周向连接起来。 

本发明所涉及的轴向间隙型旋转电机的第十四方式形成为，在其第十二方式中，上述励磁元件(1)还具有磁性环(101Qc)，该磁性环在上述第一磁性环(102N)和上述第二磁性环(102S)之间将上述多个磁性体(101Q)彼此沿周向连接起来。 

本发明所涉及的轴向间隙型旋转电机的第十五方式形成为，在其第十二方式中，上述励磁元件(1)还具有磁性环(101Qb)，该磁性环将上述多个磁性体(101Q)彼此在上述旋转轴线(Q)侧沿为了大范围地利用转子1的磁极面，磁性板101N、101S在径向上占据大致相同程度的位置。具体来说，磁性板101N的外周侧与磁性环102N连接。而且，磁性板101N在径向延伸直到其内周侧到达磁性环102S的电枢2侧为止。同样地，磁性板101S的内周侧与磁性环102S连接。而且，磁性板101S在径向延伸直到其外周侧到达磁性环102N的电枢2侧为止。 

此外，为了使励磁磁通均衡，优选沿着旋转轴线方向的磁性板101N和电枢2之间的距离与磁性板101S和电枢2之间的距离相等。 

为了防止励磁磁通在转子1内以短路方式流动而不与电枢2的电枢绕组22交链的情况，存在下述的尺寸上的注意点。即，磁性板101S与磁性环102N在旋转轴线方向上的间隔、以及磁性板101N与磁性环102S在旋转轴线方向上的间隔都比磁性板101N、101S与电枢2之间的距离的2倍要大。换言之，在图1和图2中突显地描绘出的磁性板101N、101S与电枢2之间的距离，实际上还不到磁性板101S与磁性环102N在旋转轴线方向上的间隔、以及磁性板101N与磁性环102S在旋转轴线方向上的间隔的一半。 

通过如上所述地构成转子1，能够利用简单的结构而获得励磁磁通的产生源，并且容易使转子1的磁极数增加。更具体地说，为了增加转子1的磁极数，只要增多磁极板101N、101S即可，但无需为了那样的变形而增加磁性环102N、102S的个数。 

此外，即使转子1旋转，磁极面10N、10S和磁性环102N、102S处的磁通变化也很小。因此，也不会使旋转电机的铁损显著增加。 

通过采用永久磁铁10A，能够利用简单的结构(此处为环状的永久磁铁10AN、10AS)来实现励磁磁通的产生源。即使为了增加转子1的磁极数而使磁性板101N、101S增多，各个永久磁铁10AN、10AS也只要与周向位置无关地以同一极性沿旋转轴线方向磁化即可。因此容易进行磁化。此外，在相同的永久磁铁中，只要相邻的异极性磁极之间不产生漏磁通，则在磁极之间的边界处附近不会产生磁化不完全的现象。 

此外，很容易将永久磁铁10AN、10AS的磁极面10N、10S设计成很大从而使励磁磁通增加。但是，从励磁磁通的平衡的观点出发，优选使磁极面10N和10S的面积相等。具体来说，例如，假设磁极面10N、10S都是圆环，则使位于外周一侧的径向宽度比位于内周一侧的径向宽度小。 

另外，磁极面10N、10S之间的间隔优选比转子1和电枢2之间的气隙与转子1和定子3之间的气隙之和的两倍还要大。这是为了使励磁磁通在磁极面10N和10S之间在这些气隙中往返一次，从而励磁磁通在转子1内部在磁极面10N和10S之间不会以短路方式流动。 

如上所述，由于在定子3中没有交变磁通流过，所以铁损不会增大。此外，在永久磁铁10A和电枢2之间夹装有转子铁芯110。由此，即使在励磁磁通的产生源中采用了永久磁铁10A，永久磁铁10A也不易受到电枢2所产生的磁场的影响。即，上述结构在构造上具有抗退磁能力强的优点。 

通过这样的构造上的优点，扩大了选择永久磁铁10A的材料的自由度。这是因为，不再要求从顽磁力高的材料中进行选择。因此，能够不考虑上述要求地选择残留磁通密度高的材料作为永久磁铁10A的材料。或者，也可以采用廉价的铁氧体磁铁、或能够自由地设计形状的粘结磁铁(bond magnet)。 

另外，参照图5，磁性环102N的与磁性板101N连接的部位在旋转轴线方向延伸。由此，磁性环102N在设置有磁性板101N的位置变厚，而在设置有磁性板101S的位置变薄，其结果为，产生阶梯差109N。在磁性环102S中也同样产生阶梯差109S。为了使励磁磁通的流动顺畅，优 选使阶梯差109N、109S缓和。此外，由于磁性环102N、102S容易饱和，所以也可以使磁性环102N、102S与转子的其它部分相比在径向上变长，从而使饱和现象缓和。 

此外，关于像磁性板101N那样在径向延伸直到内周侧到达磁性环102S的电枢2侧为止、以及像磁性板101S那样在径向延伸直到外周侧到达磁性环102N的电枢2侧为止，都不是必需的条件。也可以在磁性环102N、102S的厚度大致相等的状态下，将周向的在选择的位置处突起的部分作为磁性板发挥作用。 

图8是与图1对应的立体图，其表示将磁性板101N、101S分别置换成磁性板100N、100S后的结构。磁性板100N、100S在径向上分别占据与磁性环102N、102S相同的位置，并且磁性板100N、100S向电枢2侧突出地与电枢2对置。此外，磁性板100N和磁性板100S以使周向位置交错的方式配置成环状。 

图9是与图5对应的、表示转子1的结构的立体图。图10和图11分别是表示转子1的在图9的位置X-X和位置XI-XI处的截面的剖视图。图10和图11都表示包含旋转轴线Q且与该旋转轴线Q平行的截面。 

在以下各实施方式和变形中，只要没有特别提示，则是以使用了磁性板101N、101S的情况为例进行说明。但是，只要不阻碍具有各实施方式和变形的结构的功能，也可以将磁性板101N、101S置换成磁性板100N、100S。 

图12是表示转子铁芯110的其它形状的立体图。在图12所示的形状中，上述阶梯差形成为锥形部102t的形状，与如图5所示的阶梯形状相比，该形状能够实现励磁磁通的顺畅流动。此外，磁性板101N与磁性板101S的边界处相对于通过旋转中心的径向的线倾斜，因此具有所谓的偏斜(skew)效应，能够实现齿槽转矩(cogging torque)的降低等。 

在转子铁芯110中，励磁磁通不仅有旋转轴线方向的分量，而且有径向和周向的分量。此外，关于转子铁芯110中的铁损，磁滞损耗少且大部分为涡流损耗。因此，转子铁芯110优选由压粉磁芯构成。 

第二实施方式 

开设有孔509。突起108N、108S分别贯穿插入在孔508、509中，并与磁性板101N、101S连接。因此，板502、503的厚度优选在突起108S、108N的高度以下。 

对于该连接，优选的是，可以使用具有磁性的粘接剂，也可以进行焊接。或者，也可以如上所述使用模具来与非磁性保持架5对应地对磁粉进行压缩。 

图20是表示转子铁芯110的第四变形的立体图。第四变形相对于第三变形将磁性板101N、101S都变形成弧形。并且，磁性板101N、101S的外周侧和内周侧通过薄壁部101B在周向上相互连接在一起。在图20中，示出了磁性板101N、101S、非磁性的保持架5以及磁性环102N、102S沿旋转轴线方向分解后的状态，但是实际上这些部件通过实现与第三变形相同的贯穿插入而相互接触。 

通过使薄壁部101B与磁性板101N、101S一起一体化地形成，能够使这些部件的定位变得容易。例如薄壁部101B和磁性板101N、101S可以通过层叠电磁钢板来构成。由于薄壁部101B容易磁饱和，所以该薄壁部101B实质上作为磁阻挡壁发挥作用，从而能够避免磁性板101N、101S彼此在周向上发生磁短路。 

图21是表示转子铁芯110的第五变形的立体图。第五变形具有相对于第三变形将突起108N、108S分别置换成凹部107N、107S而构成的结构。凹部107N、107S向磁性板101N、101S侧开口，也可以在旋转轴线方向上贯通。在图21中，示出了磁性板101N、101S、非磁性的保持架5以及磁性环102N、102S沿旋转轴线方向分解后的状态，但是实际上这些部件通过实现后述的贯穿插入而相互接触。 

在磁性板101N上，在磁性环102N侧设置有突起106N。在磁性板101S上，在磁性环102S侧设置有突起106S。突起106N、106S分别贯穿插入孔508、509中，并与凹部107N、107S嵌合。由此，磁性板101N、101S与磁性环102N、102S连接。因此，板502、503的厚度优选在下述厚度以下，所述厚度是突起106N、106S的高度减去凹部107N、107S的深度而得到的厚度。另外，由于使突起106N、106S贯穿插入孔508、509 

该变形中，磁性体101Q彼此通过磁性环101Qc而在磁性环102N、102S之间沿周向被连接起来。 

另外，也可以让定子3承担将磁性体101Q彼此相互磁连接起来的功能。图34是举例表示承担上述功能的定子3的结构的立体图。该定子3还具有突起30Q，该突起30Q在磁极面10N、10S之间沿周向延伸。该突起30Q将转子铁芯110所具有的磁性体101Q在周向相互磁连接起来。 

这样，通过采用突起30Q，无需在转子1上设置将磁性体101Q相互磁连接起来的结构。因此，能够减小作用在将磁性体101Q相互磁连接起来的结构与电枢之间的吸引力。 

在采用这样的定子3的情况下，为了减小磁性体101Q与突起30Q之间的磁阻，磁性体101Q优选具有向定子3侧突出的突起。图35是在磁性体101Q附近从旋转轴线方向对具有突起101Qd的转子铁芯110进行观察的俯视图。图36是表示在图35的位置XXXVI-XXXVI处的周向的截面的剖视图。突起30Q、101Qd在实质上降低了磁性体101Q与定子3之间的磁阻。 

另外，如果使用图13所示的桥B将磁性环101Qb与磁性环102S连接起来，则能够在实质上将两者在磁分离的状态下连接起来。或者，也可以利用薄壁的磁性体在周向上将磁性体101Q和磁性板101N、101S连接起来。或者，也可以利用薄壁的磁性体在径向上将磁性环101Qb和磁性板101N、101S连接起来。此外，也可以将磁性体101Q与磁性板101N、101S、磁性环102N、102S、101Qb以及永久磁铁10A在临时固定状态下一体地模制成型。 

第三实施方式 

图37是表示本发明的第三实施方式所涉及的旋转电机的结构的立体图。图37与第一实施方式中使用的图1同样，其是相对于旋转轴线Q倾斜地从定子3侧观察到的立体图。在图37中，也与图1同样，突显出转子1、电枢2和定子3相互之间的气隙地进行了描绘。 

在本实施方式中示出了下述结构：在第一实施方式所示的结构的转子1中，利用铁芯10Y置换了永久磁铁10AS。铁芯10Y经定子3由永 久磁铁10AN诱导磁极。 

在由第一实施方式说明过的结构的转子1中，永久磁铁10A呈现出磁极面10N、10S两者(参照图2)。与此相对，在本实施方式中，由永久磁铁10AN来呈现磁极面10N，磁极面10S作为铁芯10Y的靠转子铁芯110侧的面呈现。铁芯10Y在电枢2的相反侧设置于磁性环102S。 

或者，也可以相反地在第一实施方式所示的结构的转子1中利用铁芯置换永久磁铁10AN。 

通过采用上述结构，能够减少使用于转子1中的永久磁铁的个数。此外，由于能够在组装成电动机后利用空心线圈进行磁化，所以能够使制造工序变容易。 

第四实施方式 

图38是表示本实施方式所涉及的旋转电机中的转子1的构造的立体图。为了易于观察该构造，在图38中使永久磁铁10A和转子铁芯110沿旋转轴线Q分离地进行了表示。但是，实际上两者配置成在构成转子1时磁通能够充分地流入和流出的程度、例如紧贴配置。 

在该结构中，作为永久磁铁10A，不是分离成呈现磁极面10N的永久磁铁10AN和呈现磁极面10S的永久磁铁10AS来进行设置(参照图2)，而是取而代之，设置磁极面10N和磁极面10S都呈现在转子1的转子铁芯110侧的永久磁铁10A。磁极面10N和磁极面10S的边界以虚线表示。 

永久磁铁10A也可以以使一块圆盘状的磁铁的内侧和外侧成为不同磁极的方式被磁化。在例如利用铁氧体磁铁或粘结磁铁来形成永久磁铁10A的情况下，容易实现上述方式。 

永久磁铁10A也可以分割成多个，以便于制造。对于分割数量没有特别限制。分割后的各个永久磁铁10A形成为扇形或梯形。特别是在高性能的稀土类烧结磁铁中，存在更容易形成为梯形形状的情况。在图38中举例表示了永久磁铁10A呈梯形形状地被分割成六个的情况。 

在转子铁芯110中也优选为下述情况：为了使磁性环102N、102S不产生涡流，在分割后的各个永久磁铁10A邻接的位置处产生的空隙小。 

图39是表示本实施方式的变形所涉及的转子1的结构的立体图。该 变形具有相对于图38所示的结构追加了辅助铁芯33N、33S而构成的结构。辅助铁芯33N、33S都配置在永久磁铁10A的靠转子铁芯110的相反侧(即，永久磁铁10A的靠定子3侧)的面上。辅助铁芯33N的外周比永久磁铁10A的外周更远离旋转轴线Q，辅助铁芯33S的内周比永久磁铁10A的内周更接近旋转轴线Q。辅助铁芯33N和辅助磁极33S的边界与磁极面10N和磁极面10S的边界对置。 

由此，不管永久磁铁10A的外形如何，例如即使其外形从定子3沿径向露出，在定子3中也不易产生因转子1的旋转和励磁磁通而产生的涡流。 

第五实

为了防止励磁磁通在转子1内以短路方式流动而不与电枢2的电枢绕组22交链的情况，存在下述的尺寸上的注意点。即，磁性板101S与磁性环102N在旋转轴线方向上的间隔、以及磁性板101N与磁性环102S在旋转轴线方向上的间隔都比磁性板101N、101S与电枢2之间的距离的2倍要大。换言之，在图1和图2中突显地描绘出的磁性板101N、101S与电枢2之间的距离，实际上还不到磁性板101S与磁性环102N在旋转轴线方向上的间隔、以及磁性板101N与磁性环102S在旋转轴线方向上的间隔的一半。 

通过如上所述地构成转子1，能够利用简单的结构而获得励磁磁通的产生源，并且容易使转子1的磁极数增加。更具体地说，为了增加转子1的磁极数，只要增多磁极板101N、101S即可，但无需为了那样的变形而增加磁性环102N、102S的个数。 

此外，即使转子1旋转，磁极面10N、10S和磁性环102N、102S处的磁通变化也很小。因此，也不会使旋转电机的铁损显著增加。 

通过采用永久磁铁10A，能够利用简单的结构(此处为环状的永久磁铁10AN、10AS)来实现励磁磁通的产生源。即使为了增加转子1的磁极数而使磁性板101N、101S增多，各个永久磁铁10AN、10AS也只要与周向位置无关地以同一极性沿旋转轴线方向磁化即可。因此容易进行磁化。此外，在相同的永久磁铁中，只要相邻的异极性磁极之间不产生漏磁通，则在磁极之间的边界处附近不会产生磁化不完全的现象。 

此外，很容易将永久磁铁10AN、10AS的磁极面10N、10S设计成很大从而使励磁磁通增加。但是，从励磁磁通的平衡的观点出发，优选使磁极面10N和10S的面积相等。具体来说，例如，假设磁极面10N、10S都是圆环，则使位于外周一侧的径向宽度比位于内周一侧的径向宽度小。 

另外，磁极面10N、10S之间的间隔优选比转子1和电枢2之间的气隙与转子1和定子3之间的气隙之和的两倍还要大。这是为了使励磁磁通在磁极面10N和10S之间在这些气隙中往返一次，从而励磁磁通在转子1内部在磁极面10N和10S之间不会以短路方式流动。 

如上所述，由于在定子3中没有交变磁通流过，所以铁损不会增大。此外，在永久磁铁10A和电枢2之间夹装有转子铁芯110。由此，即使在励磁磁通的产生源中采用了永久磁铁10A，永久磁铁10A也不易受到电枢2所产生的磁场的影响。即，上述结构在构造上具有抗退磁能力强的优点。 

通过这样的构造上的优点，扩大了选择永久磁铁10A的材料的自由度。这是因为，不再要求从顽磁力高的材料中进行选择。因此，能够不考虑上述要求地选择残留磁通密度高的材料作为永久磁铁10A的材料。或者，也可以采用廉价的铁氧体磁铁、或能够自由地设计形状的粘结磁铁(bond magnet)。 

另外，参照图5，磁性环102N的与磁性板101N连接的部位在旋转轴线方向延伸。由此，磁性环102N在设置有磁性板101N的位置变厚，而在设置有磁性板101S的位置变薄，其结果为，产生阶梯差109N。在磁性环102S中也同样产生阶梯差109S。为了使励磁磁通的流动顺畅，优 选使阶梯差109N、109S缓和。此外，由于磁性环102N、102S容易饱和，所以也可以使磁性环102N、102S与转子的其它部分相比在径向上变长，从而使饱和现象缓和。 

此外，关于像磁性板101N那样在径向延伸直到内周侧到达磁性环102S的电枢2侧为止、以及像磁性板101S那样在径向延伸直到外周侧到达磁性环102N的电枢2侧为止，都不是必需的条件。也可以在磁性环102N、102S的厚度大致相等的状态下，将周向的在选择的位置处突起的部分作为磁性板发挥作用。 

图8是与图1对应的立体图，其表示将磁性板101N、101S分别置换成磁性板100N、100S后的结构。磁性板100N、100S在径向上分别占据与磁性环102N、102S相同的位置，并且磁性板100N、100S向电枢2侧突出地与电枢2对置。此外，磁性板100N和磁性板100S以使周向位置交错的方式配置成环状。 

图9是与图5对应的、表示转子1的结构的立体图。图10和图11分别是表示转子1的在图9的位置X-X和位置XI-XI处的截面的剖视图。图10和图11都表示包含旋转轴线Q且与该旋转轴线Q平行的截面。 

在以下各实施方式和变形中，只要没有特别提示，则是以使用了磁性板101N、101S的情况为例进行说明。但是，只要不阻碍具有各实施方式和变形的结构的功能，也可以将磁性板101N、101S置换成磁性板100N、100S。 

图12是表示转子铁芯110的其它形状的立体图。在图12所示的形状中，上述阶梯差形成为锥形部102t的形状，与如图5所示的阶梯形状相比，该形状能够实现励磁磁通的顺畅流动。此外，磁性板101N与磁性板101S的边界处相对于通过旋转中心的径向的线倾斜，因此具有所谓的偏斜(skew)效应，能够实现齿槽转矩(cogging torque)的降低等。 

在转子铁芯110中，励磁磁通不仅有旋转轴线方向的分量，而且有径向和周向的分量。此外，关于转子铁芯110中的铁损，磁滞损耗少且大部分为涡流损耗。因此，转子铁芯110优选由压粉磁芯构成。 

第二实施方式 

在本实施方式中，对转子铁芯110的优选变形进行介绍。优选的是，磁性板101N、101S彼此磁分离，但同时两者在构造上连接在一起。或者优选磁性环102N、102S彼此磁分离，但同时在构造上连接在一起。 

图13是表示转子铁芯110的第一变形的立体图，其表示相对于图5所示的转子铁芯110追加设置了桥B而得到的结构。桥B在与磁性板101N、101S相反的一侧(因而为永久磁铁10A侧，参照图2)将磁性环102N、102S连接起来。只要将桥B与磁性环102N、102S和磁性板101N、101S一起通过压粉磁芯来形成，就能够容易地获得所述结构。 

但是，桥B实质上形成得很薄(达到容易磁饱和的程度)，以免磁性环102N、102S磁短路。这是因为，磁饱和后的桥B实质上作为磁阻挡壁发挥作用。 

图14和图15是表示转子铁芯110的第二变形的立体图，其表示保持磁性板101N、101S和磁性环102N、102S的保持架5的结构。图14是从保持磁性板101N、101S的一侧相对于旋转轴线Q倾斜地观察到的立体图。图15是从保持磁性环102N、102S的一侧相对于旋转轴线Q倾斜地观察到的立体图。保持架5为非磁性体。 

保持架5具有外圈501、中圈504和内圈500，中圈504在径向上夹在外圈501和内圈500之间。在内圈500中贯穿插入有未图示的旋转轴。 

关于外圈501，在内周侧形成有内周面501a、501b、501c，在保持磁性环102N、102S的一侧形成有底面501d。关于中圈504，在外周侧形成有外周面504a、504e，在内周侧形成有内周面504b、504c，并且形成有底面504d。关于内圈500，在外周侧形成有外周面500a、500b、500c，并且形成有底面500d。底面500d、501d、504d在旋转轴线方向上的位置相等。 

在外圈501和中圈504之间，在周向上隔开间隔地设置有板502。在内圈500和中圈504之间，在周向上隔开间隔地设置有板503。板502、503在周向上交错地进行配置。在旋转轴线方向上，板502、503所占据的位置相等。关于板502，在底面504d侧形成有底面502c，在底面502c的相反侧形成有顶面502a。关于板503，在底面504d侧形成有底面503c， 在底面503c的相反侧形成有顶面503a。 

内周面501b在周向上出现于没有设置板502的位置。内周面501c在周向上出现于设置有板502的位置、且处于旋转轴线方向上的底面501d侧。内周面501a在周向上出现于设置有板502的位置、且处于旋转轴线方向上的底面501d的相反侧。 

外周面504a在周向上出现于没有设置板502的位置。外周面504e在周向上出现于设置有板502的位置、且处于旋转轴线方向上的底面504d侧。 

内周面504b在周向上出现于没有设置板503的位置。内周面504c在周向上出现于设置有板503的位置、且处于旋转轴线方向上的底面504d侧。 

外周面500b在周向上出现于没有设置板503的位置。外周面500c在周向上出现于设置有板503的位置、且处于旋转轴线方向上的底面500d侧。 

在旋转轴线方向上，相对于板502、503在与底面501d相反的一侧设置有肋505。肋505的周向的端部与板502、503的周向的端部在旋转轴线方向上重叠。板502的周向的端部与肋505形成阶梯差502d，板503的周向的端部与肋505形成阶梯差503d。 

板502夹在磁性板101S和磁性环102N之间，板503夹在磁性板101N和磁性环102S之间。更具体地说，顶面502a与磁性板101S的靠磁性环102N侧的面接触，底面502c与磁性环102N的靠磁性板101S侧的面接触，顶面503a与磁性板101N的靠磁性环102S侧的面接触，底面503c与磁性环102S的靠磁性板101N侧的面接触。磁性环102N的阶梯差109N与阶梯差502d嵌合，磁性环102S的阶梯差109S与阶梯差503d嵌合。 

为了利用这样的保持架5来保持转子铁芯110，具体来说优选采用下述方法。即，使用保持架5冲压磁粉，利用压粉磁芯来形成转子铁芯110。 

图16是举例表示上述冲压的状况的立体图。使用模具51、52、53和保持架5对磁粉19进行冲压。 

模具52为环状有底的，其设置在保持架5的外周侧。模具53为圆 柱状，其设置在保持架5的内周侧。模具51为环状，其以适当的间隙在内周侧与模具53接触。模具52、53的厚度形成为比保持架5的厚度要厚，并且与保持架5一起形成凹部。通过将模具51压入该凹部，来对磁粉19进行冲压。 

图17是表示处于保持在保持架5上的状态的转子铁芯110的立体图。在该状态下，磁性板101N、101S被肋505、外圈501和内圈500夹持而露出。 

通过如上所述的冲压，能够获得图5所示的结构的转子铁芯110，并且能够使旋转轴经保持架5保持在转子铁芯110上。 

图18和图19是表示转子铁芯110的第三变形的立体图，其表示非磁性的保持架5和转子铁芯110的其它结构。图18是从保持磁性板101N、101S的一侧相对于旋转轴线Q倾斜地观察到的立体图。图19是从保持磁性环102N、102S的一侧相对于旋转轴线Q倾斜地观察到的立体图。在这些立体图中，示出了将磁性板101N、101S、非磁性的保持架5、以及磁性环102N、102S沿旋转轴线方向分解后的状态，但是实际上这些部件通过实现后述的贯穿插入而相互接触。 

磁性环102N具有与磁性板101N连接的突起108N。磁性环102S具有与磁性板101S连接的突起108S。突起108N、108S在旋转轴线方向突出。 

另外，突起108N、108S可以采用与利用图8至图11说明过的磁性板100N、100S相同的形状。 

在图18和图19中，磁性板101N、101S都形成为将两个长方形在径向上连接起来而构成的形状，但也可以是梯形、扇形或弧形。 

保持架5形成为下述结构：在图14所示的结构中去除了肋505，并且在旋转轴线方向上将内圈500和外圈501的高度缩短相当于肋505的高度的量。由此，顶面502a、503a与内圈500、中圈504及外圈501的顶面在旋转轴线方向上的位置一致。 

在周向上相邻的一对板502之间且在外圈501和中圈504之间开设有孔508。在周向上相邻的一对板503之间且在内圈500和中圈504之间开设有孔509。突起108N、108S分别贯穿插入在孔508、509中，并与磁性板101N、101S连接。因此，板502、503的厚度优选在突起108S、108N的高度以下。

对于该连接，优选的是，可以使用具有磁性的粘接剂，也可以进行焊接。或者，也可以如上所述使用模具来与非磁性保持架5对应地对磁粉进行压缩。 

图20是表示转子铁芯110的第四变形的立体图。第四变形相对于第三变形将磁性板101N、101S都变形成弧形。并且，磁性板101N、101S的外周侧和内周侧通过薄壁部101B在周向上相互连接在一起。在图20中，示出了磁性板101N、101S、非磁性的保持架5以及磁性环102N、102S沿旋转轴线方向分解后的状态，但是实际上这些部件通过实现与第三变形相同的贯穿插入而相互接触。 

通过使薄壁部101B与磁性板101N、101S一起一体化地形成，能够使这些部件的定位变得容易。例如薄壁部101B和磁性板101N、101S可以通过层叠电磁钢板来构成。由于薄壁部101B容易磁饱和，所以该薄壁部101B实质上作为磁阻挡壁发挥作用，从而能够避免磁性板101N、101S彼此在周向上发生磁短路。 

图21是表示转子铁芯110的第五变形的立体图。第五变形具有相对于第三变形将突起108N、108S分别置换成凹部107N、107S而构成的结构。凹部107N、107S向磁性板101N、101S侧开口，也可以在旋转轴线方向上贯通。在图21中，示出了磁性板101N、101S、非磁性的保持架5以及磁性环102N、102S沿旋转轴线方向分解后的状态，但是实际上这些部件通过实现后述的贯穿插入而相互接触。 

在磁性板101N上，在磁性环102N侧设置有突起106N。在磁性板101S上，在磁性环102S侧设置有突起106S。突起106N、106S分别贯穿插入孔508、509中，并与凹部107N、107S嵌合。由此，磁性板101N、101S与磁性环102N、102S连接。因此，板502、503的厚度优选在下述厚度以下，所述厚度是突起106N、106S的高度减去凹部107N、107S的深度而得到的厚度。另外，由于使突起106N、106S贯穿插入孔508、509中，所以孔508、509的形状与第三变形的形状不同。 

图22是表示在第五变形中实现了上述贯穿插入的状态的立体图。此外，图23是在第五变形中实现了上述贯穿插入的状态下去除保持架5而描绘出的立体图。 

在第五变形中，通过使突起106N、106S分别与凹部107N、107S嵌合，能够将磁性板101N、101S固定在磁性环102N、102S上，从而容易形成转子铁芯110。但是，为了获得上述形状，磁性板101N、101S和磁性环102N、102S优选由压粉磁芯形成。 

图24是表示转子铁芯110的第六变形的立体图。第六变形从第五变形中省略了凹部107N、107S。该情况下，作为磁性环102N、102S，可以采用卷绕铁芯。这是因为，磁性环102N、102S相对于在周向扩展的磁性板101N、101S发挥了使来自定子3的励磁磁通沿旋转轴线方向流动的功能。 

关于设置有突起106N的磁性板101N和设置有突起106S的磁性板101S，可以分别采用在周向层叠而成的电磁钢板。为了防止形成磁性环102N、102S的卷绕铁芯的卷绕松弛，优选对其进行焊接。其中，该焊接位置优选避开与突起106N、106S抵接的位置。 

同样地，关于用来形成设置有突起106N的磁性板101N和设置有突起106S的磁性板101S的电磁钢板，为了使层叠不易脱离，优选对其实施焊接。其中，该焊接位置优选避开与磁性环102N、102S抵接的位置以及电枢2侧。例如，优选在外周侧或内周侧进行焊接。 

突起106N、106S优选通过粘接或焊接而固定在磁性环102N、102S上。 

图25是表示转子铁芯110的第七变形的立体图。第七变形具有相对于第五变形追加了磁性体101Q而构成的结构。磁性体101Q配置成在周向上与磁性板101N、101S交错并且磁分离。此处，假设为下述情况：设置有突起106N的磁性板101N和设置有突起106S的磁性板101S分别采用了在周向层叠而成的电磁钢板。由此，从旋转轴线方向观察到的这些磁性板101N、101S的形状为长方形。通过采用上述形状，能够在磁性板 101N、101S之间形成向外周侧展开的三角形的空隙。在该空隙中设置有磁性体101Q。 

即，磁性体101Q与电枢2对置，并且以使周向的位置与磁性板101N、101S交错的方式配置成环状。磁性体101Q与磁性板101N、101S磁分离。 

磁性体101Q彼此通过设置在其外周侧的磁性环101Qa而在周向上相互连接起来。在保持架5上设置有凹部510，上述凹部510与磁性体101Q和磁性环101Qa嵌合，以对磁性体101Q和磁性环101Qa进行定位。 

在图25中，示出了磁性板101N、101S和磁性体101Q、非磁性的保持架5、以及磁性环102N、102S沿旋转轴线方向分解后的状态，但是实际上这些部件通过实现上述的贯穿插入而相互接触。图26是表示实现了该贯穿插入的状态的立体图，其局部地示出了截面。突起106N、106S分别与凹部107N、107S嵌合，磁性体101Q和磁性环101Qa与凹部510嵌合。 

磁性体101Q和磁性环101Qa发挥使所谓的q轴方向的电感增大的功能。这从增大d轴电感与q轴电感之差、容易获得磁阻转矩的观点来看是优选的。 

图27是表示转子铁芯110的第八变形的立体图。第八变形具有以下结构：从图5所示的转子铁芯110的结构中，去除了阶梯差109N、109S，并追加了磁性体101Q。磁性体101Q配置成在周向上与磁性板101N、101S交错并且磁分离。由于磁性板101N、101S为弧形，所以磁性体101Q彼此通过设置在其内周侧的磁性环101Qb而在周向上相互连接起来。关于这样在内周侧将磁性体101Q彼此连接起来的方式，有利于缩短磁路。 

在磁性环101Qb中没有励磁磁通流动。因此，即使在磁性环101Qb的内周侧保持作为磁性体的旋转轴(省略图示)，励磁磁通也不会经该旋转轴在转子铁芯110内部以短路方式流动。 

图28是局部地切取转子铁芯110的第九变形的结构进行表示的立体图。图29是从旋转轴线方向对该结构的磁性体101Q附近进行观察的俯视图。图30至图33分别是表示在图29的位置XXX-XXX、XXXI-XXXI、XXXII-XXXII、XXXIII-XXXIII处的周向的截面的剖视图。在该变形中，磁性体101Q彼此通过磁性环101Qc而在磁性环102N、102S之间沿周向被连接起来。

另外，也可以让定子3承担将磁性体101Q彼此相互磁连接起来的功能。图34是举例表示承担上述功能的定子3的结构的立体图。该定子3还具有突起30Q，该突起30Q在磁极面10N、10S之间沿周向延伸。该突起30Q将转子铁芯110所具有的磁性体101Q在周向相互磁连接起来。 

这样，通过采用突起30Q，无需在转子1上设置将磁性体101Q相互磁连接起来的结构。因此，能够减小作用在将磁性体101Q相互磁连接起来的结构与电枢之间的吸引力。 

在采用这样的定子3的情况下，为了减小磁性体101Q与突起30Q之间的磁阻，磁性体101Q优选具有向定子3侧突出的突起。图35是在磁性体101Q附近从旋转轴线方向对具有突起101Qd的转子铁芯110进行观察的俯视图。图36是表示在图35的位置XXXVI-XXXVI处的周向的截面的剖视图。突起30Q、101Qd在实质上降低了磁性体101Q与定子3之间的磁阻。 

另外，如果使用图13所示的桥B将磁性环101Qb与磁性环102S连接起来，则能够在实质上将两者在磁分离的状态下连接起来。或者，也可以利用薄壁的磁性体在周向上将磁性体101Q和磁性板101N、101S连接起来。或者，也可以利用薄壁的磁性体在径向上将磁性环101Qb和磁性板101N、101S连接起来。此外，也可以将磁性体101Q与磁性板101N、101S、磁性环102N、102S、101Qb以及永久磁铁10A在临时固定状态下一体地模制成型。 

第三实施方式 

图37是表示本发明的第三实施方式所涉及的旋转电机的结构的立体图。图37与第一实施方式中使用的图1同样，其是相对于旋转轴线Q倾斜地从定子3侧观察到的立体图。在图37中，也与图1同样，突显出转子1、电枢2和定子3相互之间的气隙地进行了描绘。 

在本实施方式中示出了下述结构：在第一实施方式所示的结构的转子1中，利用铁芯10Y置换了永久磁铁10AS。铁芯10Y经定子3由永 久磁铁10AN诱导磁极。 

在由第一实施方式说明过的结构的转子1中，永久磁铁10A呈现出磁极面10N、10S两者(参照图2)。与此相对，在本实施方式中，由永久磁铁10AN来呈现磁极面10N，磁极面10S作为铁芯10Y的靠转子铁芯110侧的面呈现。铁芯10Y在电枢2的相反侧设置于磁性环102S。 

或者，也可以相反地在第一实施方式所示的结构的转子1中利用铁芯置换永久磁铁10AN。 

通过采用上述结构，能够减少使用于转子1中的永久磁铁的个数。此外，由于能够在组装成电动机后利用空心线圈进行磁化，所以能够使制造工序变容易。 

第四实施方式 

图38是表示本实施方式所涉及的旋转电机中的转子1的构造的立体图。为了易于观察该构造，在图38中使永久磁铁10A和转子铁芯110沿旋转轴线Q分离地进行了表示。但是，实际上两者配置成在构成转子1时磁通能够充分地流入和流出的程度、例如紧贴配置。 

在该结构中，作为永久磁铁10A，不是分离成呈现磁极面10N的永久磁铁10AN和呈现磁极面10S的永久磁铁10AS来进行设置(参照图2)，而是取而代之，设置磁极面10N和磁极面10S都呈现在转子1的转子铁芯110侧的永久磁铁10A。磁极面10N和磁极面10S的边界以虚线表示。 

永久磁铁10A也可以以使一块圆盘状的磁铁的内侧和外侧成为不同磁极的方式被磁化。在例如利用铁氧体磁铁或粘结磁铁来形成永久磁铁10A的情况下，容易实现上述方式。 

永久磁铁10A也可以分割成多个，以便于制造。对于分割数量没有特别限制。分割后的各个永久磁铁10A形成为扇形或梯形。特别是在高性能的稀土类烧结磁铁中，存在更容易形成为梯形形状的情况。在图38中举例表示了永久磁铁10A呈梯形形状地被分割成六个的情况。 

在转子铁芯110中也优选为下述情况：为了使磁性环102N、102S不产生涡流，在分割后的各个永久磁铁10A邻接的位置处产生的空隙小。 

图39是表示本实施方式的变形所涉及的转子1的结构的立体图。该 变形具有相对于图38所示的结构追加了辅助铁芯33N、33S而构成的结构。辅助铁芯33N、33S都配置在永久磁铁10A的靠转子铁芯110的相反侧(即，永久磁铁10A的靠定子3侧)的面上。辅助铁芯33N的外周比永久磁铁10A的外周更远离旋转轴线Q，辅助铁芯33S的内周比永久磁铁10A的内周更接近旋转轴线Q。辅助铁芯33N和辅助磁极33S的边界与磁极面10N和磁极面10S的边界对置。 

由此，不管永久磁铁10A的外形如何，例如即使其外形从定子3沿径向露出，在定子3中也不易产生因转子1的旋转和励磁磁通而产生的涡流。 

第五实施方式 

图40和41是表示本发明的第五实施方式所涉及的电动机的转子1的结构的立体图。图40是相对于旋转轴线Q倾斜地从电枢2侧观察到的立体图。图41是相对于旋转轴线Q倾斜地从定子3侧观察到的立体图。 

转子1具有多个永久磁铁10DN、10DS、磁性板105N、105S以及磁性环102N、102S。但是，在图40和图41中，为了便于观察转子1的结构，将永久磁铁10DN、10DS、磁性板105N、105S、磁性环102N、102S以及磁性板101N、101S沿旋转轴线方向分离地进行了表示。图42是局部地表示转子1的立体剖视图，其表示将磁性板105N、105S、永久磁铁10DN、10DS、磁性板101N、101S以及磁性环102N、102S沿旋转轴线方向层叠而成的构造。 

永久磁铁10DN、10DS配置成在旋转轴线Q的周围沿周向交错。磁性板105N、105S与电枢2(参照图1、图2)对置，并且配置成在旋转轴线Q的周围沿周向交错。磁性板105N、105S在相互磁分离的同时分别与永久磁铁10DN、10DS磁连接。具体来说，磁性板105N、105S固定在永久磁铁10DN、10DS的电枢2侧。 

在本实施方式中，磁性板101N与磁性环102N一起在磁性板105N的相反侧连接多个永久磁铁10DN之间，磁性板101S与磁性环102S一起在磁性板105S的相反侧连接多个永久磁铁10DS之间。 

通过采用这样的结构，磁性板105N、105S被夹装在永久磁铁10DN、 10DS与电枢2之间。由此，即使在励磁磁通的产生源中采用永久磁铁10DN、10DS，这些永久磁铁10DN、10DS也不易受到电枢2产生的磁场的影响。即，上述结构在构造上具有抗退磁能力强的优点。 

在本实施方式中也可以采用磁性板100N、100S来置换磁性板101N、101S。图43是局部地表示进行了上述置换的情况下的转子1的立体剖视图，其与图42对应。在该结构中，与磁性板100N、100S的大小相呼应，磁性板105N、105S和永久磁铁10DN、10DS的面积也变小。 

第六实施方式 

在第六至第八实施方式中，对减小转子1和定子3之间的推力的结构进行介绍。关于第六实施方式中介绍的结构，总地来说，提高了定子3和转子1之间的磁阻。 

图44至图46都是局部地表示转子1和定子3的剖视图，并且都表示与旋转轴线方向及径向平行的截面。在这些图中，旋转轴线方向与箭头A平行而被定为纵向，径向被定为横向。 

图44所示的结构可以作为采用了第一实施方式所示的结构的情况下的变形来理解。具体来说，举例表示了采用永久磁铁10AN、10AS并在这些永久磁铁10AN、10AS的定子3侧分别采用了铁芯N107、S107的情况。铁芯N107、S107分别具有锥形部，该锥形部的相对于旋转轴线方向的截面积随着从永久磁铁10AN、10AS离开而减小。由此，当转子1和定子3之间的气隙的大小相同时，通过设置铁芯N107、S107，能够提高定子3与转子1之间的磁阻。 

图45所示的结构可以作为采用了第五实施方式所示的结构的情况下的变形来理解。磁性环102N、102S分别具有锥形部，该锥形部的相对于旋转轴线方向的截面积随着从永久磁铁10DN、10DS(参照图40至图42)离开而减小。由此，当转子1和定子3之间的气隙的大小相同时，能够提高定子3与转子1之间的磁阻。 

在图46所示的结构中，在定子3的靠转子1侧的面中，与磁性环102N、102S对置的部分的一部分被保留，其余部分则向转子1的相反侧减退。这样也能够提高定子3与转子1之间的磁阻。 

第七实施方式 

在本实施方式中，减少了在定子3和转子1之间流动的磁通的量。图47是局部地表示转子1和定子3的剖视图，其表示与旋转轴线方向及径向平行的截面。旋转轴线方向与箭头A平行而被定为纵向，径向被定为横向。图48是表示采用了该定子3和转子1的电动机的结构的立体图。与实施方式1中使用的图1同样，图48是相对于旋转轴线Q倾斜地从定子3侧观察到的立体图。在图48中，也与图1同样，突显出转子1、电枢2和定子3相互之间的气隙地进行了描绘。 

图48所示的结构形成为下述结构：在第一实施方式所示的结构中，转子1还具有磁性板106。磁性板106在磁性环102N、102S的相反侧将永久磁铁10AN、10AS彼此磁连接起来。 

通过采用上述结构，能够减少在定子3和转子1之间流动的励磁磁通，能够减弱作用在两者之间的推力。 

图49是局部地表示转子1和定子3的剖视图，其表示与旋转轴线方向及径向平行的截面。在图49中，设置了磁性板N106、S106来代替磁性板106。磁性板N106、S106具有在径向上将磁性板106沿周向分割而构成的结构。 

磁性板N106、S106之间的径向间隔δ越窄，流向两者之间的励磁磁通就越多，从而在定子3与转子1之间流动的励磁磁通减少，由此，作用在定子3和转子1之间的推力减弱。 

图50是局部地表示在第五实施方式所示的结构中设置磁性板106而成的结构中的转子1和定子3的剖视图。在该结构中，在永久磁铁10DN、10DS(参照图41至图42)的相反侧将磁性环102N、102S彼此磁连接起来。在该结构中，也可以将磁性板106替换成图49所示的磁性板N106、S106。 

第八实施方式 

在本实施方式中，流向定子3与转子1之间的励磁磁通的径向分量提高，因此其旋转轴线方向分量降低。 

通过降低励磁磁通的旋转轴线方向分量，从而减小了推力。虽然提 高了励磁磁通的径向分量，但是由于极性不同的励磁磁通在径向上平行地流动，因而在径向上作用于转子1和定子3的吸引力存在相互反向的两种类型，从而两者相互抵消。 

图51至图56以及图59至图63都是局部地表示转子1和定子3的剖视图，它们都表示与旋转轴线方向及径向平行的截面。在这些图中，旋转轴线方向与箭头A平行而被定为纵向，径向被定为横向。 

图51可以作为采用了第一实施方式所示的结构的情况下的变形来理解。具体来说，举例表示了采用永久磁铁10AN、10AS并在这些永久磁铁10AN、10AS的定子3侧分别采用了铁芯N107、S107的情况。铁芯N107、S107的靠定子3侧的面朝相互面对的方向倾斜。并且，定子3形成有面301N、301S，该面301N、301S向转子1侧突起，并朝相互背离的方向倾斜。铁芯N107、S107分别与面301N、301S大致正对。 

与定子3和永久磁铁10AN垂直于旋转轴线方向的情况相比，流向如上述那样倾斜的面301N和铁芯N107之间的励磁磁通的旋转轴线方向分量减小。因此，作用于定子3和铁芯N107之间的吸引力的平行于旋转轴线的分量减小。同样，对于作用于定子3和铁芯S107之间的吸引力，其平行于旋转轴线的分量也减小。由此，作用于转子1和定子3之间的推力减小。 

此外，由于作用于面301N和铁芯N107之间的吸引力的径向分量与作用于面301S和铁芯S107之间的吸引力的径向分量相互抵消，所以可以忽略在转子1和定子3之间作用于径向的力。 

如上所述，能够减小作用于转子1和定子3之间的推力，而不会使沿着径向的不必要的力增大。 

图52表示在图51所示的结构中将铁芯N107、S107以及面301N、301S的倾斜方向全部颠倒而构成的结构。即，面301N、301S朝相互面对的方向倾斜，定子3相对于转子1侧凹陷。铁芯N107、S107的靠定子3侧的面以相互背离的方式倾斜。由此，铁芯N107、S107分别与面301N、301S大致正对，与图51所示的结构一样能够减小推力。 

另外，如果永久磁铁10AN、10AS的形状的加工不困难，则可以省 略铁芯N107、S107。图53和图54分别是与图51和图52对应的结构，其表示分别利用永久磁铁10AN、10AS形成了铁芯107N、107S向定子3侧倾斜而成的面的结构。在这样的结构中，当然也能够获得上述的效果。 

图55和图56分别与图51和图52对应，其可以作为采用了第五实施方式所示的结构的情况下的变形来理解。图55和图56分别表示这样的结构：在图51和图52所示的结构中，分别利用磁性环102N、102S形成了铁芯N107、S107向定子3侧倾斜而成的面。在这样的结构中，当然也能够获得上述的效果。 

既便使定子3的靠转子1侧的面不倾斜而是形成为阶梯状，也能够减小励磁磁通的旋转轴线方向分量。在该情况下，无需使永久磁铁10AN、10AS或磁性环102N、102S的靠定子3侧的面倾斜，并且也不需要铁芯N107、S107。 

图57是局部地表示转子1和定子3的剖视图，其表示与旋转轴线方向及径向平行的截面。旋转轴线方向与箭头A平行而被定为纵向，径向被定为横向。图58是表示采用了该定子3和转子1的电动机的结构的立体图。与第一实施方式中使用的图2一样，图58是相对于旋转轴线Q倾斜地从电枢2侧观察到的立体图。在图58中，也与图1一样，突显出转子1、电枢2和定子3相互之间的气隙地进行了描绘。 

定子3具有以非接触的方式夹插在永久磁铁10AN、10AS之间的环状的突起304(在图58中突起304没有插入在永久磁铁10AN、10AS之间，这是因为在定子3和转子1之间隔开间隙地进行了描绘所致)。 

在这样的结构中，作用于转子1和定子3之间的力包括：作用于突起304和永久磁铁10AN之间的吸引力、和作用于突起304和永久磁铁10AS之间的吸引力。由此，励磁磁通的旋转轴线方向分量减小。而且，这两个吸引力彼此的径向分量相互抵消。因此，能够减小作用于转子1和定子3之间的推力，而不会使沿着径向的不必要的力增大。 

图59表示使定子3沿着旋转轴线方向朝转子1侧突出的结构。关于定子3，在比永久磁铁10AN更靠外周侧、和比永久磁铁10AS更靠内周侧分别具有突出部31N、31S。 

在这样的结构中，作用于转子1和定子3之间的力包括：作用于突出部31N和永久磁铁10AN之间的吸引力、和作用于突出部31S和永久磁铁10AS之间的吸引力。由此，励磁磁通的旋转轴线方向分量减小。而且，这两个吸引力彼此的径向分量相互抵消。因此，能够减小作用于转子1和定子3之间的推力，而不会使沿着径向的不必要的力增大。 

图60和图61分别表示相对于图57和图59所示的结构在永久磁铁10AN、10AS各自的定子3侧设置铁芯N107、S107而构成的结构。在这样的结构中，当然也能够获得上述的效果。 

图62和图63分别与图57和图59对应，其可以作为采用了第五实施方式所示的结构的情况下的变形来理解。 

在图62所示的结构中，突起304以非接触的方式插在磁性环102N、102S之间。在图63所示的结构中，关于定子3，在比磁性环102N更靠外周侧、和比磁性环102S更靠内周侧分别具有突出部31N、31S。 

突起304也可以兼用作利用图34至图36进行了说明的突起30Q。 

第九实施方式 

图64是表示第九实施方式所涉及的旋转电机的结构的立体图。定子3具有沿周向卷绕的励磁绕组32。励磁绕组32的径向位置位于磁性环102N、102S之间。 

励磁绕组32的端部32a在磁极面10N、10S的相反侧从定子3被拉出。另外，通过使电流经该端部32a流向励磁绕组32，并对该电流进行调整，能够容易地进行励磁磁通的调整。 

例如，在采用旋转电机作为电动机、且电动机需要转矩时，使产生极性与励磁磁通相同的磁通的电流流动，从而增强励磁磁通。在使电动机高速旋转的情况下，通过使产生极性与励磁磁通相反的磁通的电流流动而减弱励磁磁通(所谓的“减弱励磁”)，能够减小感应电压。相反地，在使电动机低速运转的情况下，通过使产生极性与励磁磁通相同的磁通的电流流动而增强励磁磁通，能够提高转矩。 

这能够兼顾到高速运转、和效率高的低速运转双方，特别适合车载用电动机。此外，在作为发电机使用时，能够根据转速的变动来调整励

磁磁通，从而能够与转速无关地生成所需电压，特别适合车载用交流发电机。或者，在作为电车用电动机使用时，能够在运转时间较长的惯性行驶中减弱励磁磁通。 

此外，也可以在设置了作为永久磁铁10AN、10AS的材料的磁性体后，使用励磁绕组32对其进行磁化。在该磁化时，当然也可以一并使用电枢2。 

图65是表示采用了磁性体101Q和磁性环101Qc(参照图29至图33)的情况下的结构的剖视图，其表示在与图29的位置XXXII-XXXII相当的位置处的截面。由于励磁绕组32设置在与磁性环101Qc对置的位置，所以优选磁性环101Qc在旋转轴线方向上的厚度比图32所示的情况要小。 

变形的组合 

关于在上述各实施方式中介绍的各种变形，只要不相互阻碍功能，就可以进行组合。例如，可以与转子1的变形独立地应用定子3的各种变形。此外，例如也可以将第九实施方式所示的励磁绕组32设置在其它实施方式所述的旋转电机的定子3上。 

在压缩机中的应用 

图66是将上述旋转电机作为电动机来应用的压缩机的纵剖视图。图66所示的压缩机是高压拱顶型的旋转压缩机，在其制冷剂中采用了例如二氧化碳。 

该压缩机包括密闭容器K1、压缩机构部K2以及电动机K3。压缩机构部K2配置在密闭容器K1内。电动机K3配置在密封容器K1内、且配置在压缩机构部K2的上侧。此处，所谓上侧，是指沿着密闭容器K1的中心轴的上侧，而与密闭容器K1的中心轴是否相对于水平面倾斜无关。 

电动机K3经旋转轴K4对压缩机构部K2进行驱动。电动机K3具有上述实施方式中说明过的结构。 

在密闭容器K1的下侧侧方连接有吸入管K11，在密闭容器K1的上侧连接有排出管K12。制冷剂气体(省略图示)从吸入管K11被供给至密闭容器K1，并被引导向压缩机构部K2的吸入侧。该旋转压缩机为立式旋转压缩机，至少在电动机K3的下部具有储油部。

密闭容器K1内部夹着压缩机构部K2而被划分为高压区域H和低压区域L。在高压区域H内充满了从压缩机构部K2排出的高压的制冷剂气体。电动机K3配置在高压区域H。 

轭21和定子3配置成相对于旋转轴K4比转子1(在图中分为转子铁芯110和永久磁铁10AS、10AN进行了表示)更靠外周侧，并且轭21和定子3固定于密闭容器K1。 

压缩机构部K2包括气缸状的主体部K20、上端板K8以及下端板K9。上端板K8和下端板K9分别安装在主体部K20的上下开口端。旋转轴K4贯穿上端部K8和下端板K9，并插入在主体部K20的内部。旋转轴K4通过轴承K21和轴承K22支承成旋转自如，上述轴承K21设置于上端板K8，上述轴承K22设置于下端板K9。 

在主体部K20内，在旋转轴K4上设置有曲柄销K5。活塞K6与曲柄销K5嵌合而被驱动。在活塞K6与对应于活塞K6的气缸之间形成压缩室K7。活塞K6以偏心状态旋转、或者进行公转运动，从而使压缩室K7的容积发生变化。 

接下来，说明上述旋转压缩机的动作。从吸入管K11向压缩室K7供给制冷剂气体。通过电动机K3驱动压缩机构部K2，对制冷剂气体进行压缩。压缩后的制冷剂气体与冷冻机油(省略图示)一起经排出孔K23从压缩机构部K2被运送向压缩机构部K2的上侧，进而经电动机K3从排出管K12被排出到密闭容器K1的外部。 

制冷剂气体与冷冻机油一起在电动机K3的内部向上侧移动。制冷剂气体被引导至比电动机K3更靠上侧的位置，但冷冻机油借助于转子1的离心力而向密闭容器K1的内壁运动。冷冻机油通过以微粒的状态附着于密闭容器K1的内壁而液化，然后通过重力作用而返回电动机K3的制冷剂气体流的上游侧。 

图67是应用了上述实施方式的电动机的压缩机的纵剖视图。图67所示的压缩机是低压拱顶型的涡旋压缩机，在其制冷剂中采用了例如二氧化碳。 

在该压缩机中，电动机K3配置在密闭容器K1内，并经旋转轴K4驱动压缩机构部K2。压缩机构部K2具有涡旋机构。 

密闭容器K1内部夹着压缩机构部K2而被划分为高压区域H和低压区域L。但是电动机K3配置在低压区域L。即，压缩机构部K2配置在比电动机K3更靠上侧的位置。 

虽然对本发明详细地进行了说明，但上述说明仅是所有方面中的例示，而不是将本发明限定于此。没有例示出的无数变形例可以解释为在不脱离本发明范围内能够想到。 

Claims (18)

1.一种轴向间隙型旋转电机，该轴向间隙型旋转电机具备：

励磁元件（1），其能够绕旋转轴线（Q）在周向旋转，从而产生励磁磁通；

电枢（2），该电枢（2）位于上述励磁元件的旋转轴线方向上的一侧并与上述励磁元件对置，该电枢（2）的电枢电流流过电枢绕组（22），所述电枢绕组（22）与上述励磁磁通交链；以及

定子（3），其是位于上述励磁元件的在上述旋转轴线方向上的另一侧并与上述励磁元件对置的磁性体，

上述励磁元件具有：

第一磁性环（102N），其配置在上述旋转轴线的周围，供给第一极性的上述励磁磁通；

第二磁性环（102S），其配置成比上述第一磁性环更靠上述旋转轴线（Q）侧，并且该第二磁性环供给第二极性的上述励磁磁通；

第一磁性板（100N，101N），其与上述电枢（2）对置地在上述周向上配置成环状，并且该第一磁性板与上述第二磁性环磁分离，并与上述第一磁性环磁连接；以及

第二磁性板（100S，101S），该第二磁性板（101S）与上述电枢对置，并且该第二磁性板（100S，101S）以其在上述周向的位置与上述第一磁性板交错的方式配置成环状，并且该第二磁性板与上述第一磁性环及上述第一磁性板磁分离，并与上述第二磁性环磁连接。

2.根据权利要求1所述的轴向间隙型旋转电机，其中，

上述第一磁性板（101N）的远离上述旋转轴线的一侧连接于上述第一磁性环（102N），并且该第一磁性板在径向延伸直到到达上述第二磁性环（102S）的上述电枢（2）侧为止，

上述第二磁性板（101S）的靠近上述旋转轴线的一侧连接于上述第二磁性环，并且该第二磁性板在径向延伸直到到达上述第一磁性环的上述电枢侧为止。

3.根据权利要求1或2所述的轴向间隙型旋转电机，该轴向间隙型旋转电机具有：

第一磁极面（10N），其向上述第一磁性环（102N）供给上述第一极性的上述励磁磁通；

第二磁极面（10S），其向上述第二磁性环（102S）供给上述第二极性的上述励磁磁通；以及

永久磁铁（10A），其向上述第一磁极面和上述第二磁极面供给上述励磁磁通。

4.根据权利要求3所述的轴向间隙型旋转电机，其中，

上述永久磁铁（10A）具有上述第一磁极面（10N）和上述第二磁极面（10S）中的至少任一方。

5.根据权利要求4所述的轴向间隙型旋转电机，其中，

上述永久磁铁（10A）仅具有上述第一磁极面（10N）和上述第二磁极面（10S）中的任一方，

上述励磁元件（1）还具有轭（10Y），该轭（10Y）与上述永久磁铁（10A）磁连接，并具有上述第一磁极面（10N）和上述第二磁极面（10S）中的另一方。

6.根据权利要求4所述的轴向间隙型旋转电机，其中，

上述永久磁铁（10A）具有：

第一环状永久磁铁（10AN），其具有上述第一磁极面（10N）而产生上述第一极性的上述励磁磁通；以及

第二环状永久磁铁（10AS），其具有上述第二磁极面（10S）并配置成比上述第一环状永久磁铁更靠上述旋转轴线（Q）侧，并且该第二环状永久磁铁产生上述第二极性的上述励磁磁通，

上述定子（3）具有环状的突起（304），该环状的突起以非接触的方式夹插在上述第一环状永久磁铁与上述第二环状永久磁铁之间。

7.根据权利要求4所述的轴向间隙型旋转电机，其中，

上述永久磁铁（10A）具有：

第一环状永久磁铁（10AN），其具有上述第一磁极面（10N）而产生上述第一极性的上述励磁磁通；以及

第二环状永久磁铁（10AS），其具有上述第二磁极面（10S）并配置成比上述第一环状永久磁铁更靠上述旋转轴线（Q）侧，并且该第二环状永久磁铁产生上述第二极性的上述励磁磁通，

上述励磁元件（1）还具有第三磁性板（106），该第三磁性板在上述第一磁性环（102N）和上述第二磁性环（102S）的相反侧将上述第一永久磁铁和上述第二永久磁铁彼此磁连接起来。

8.一种轴向间隙型旋转电机，该轴向间隙型旋转电机具备：

励磁元件（1），其能够绕旋转轴线（Q）在周向旋转，从而产生励磁磁通；

电枢（2），该电枢（2）位于上述励磁元件的旋转轴线方向上的一侧并与上述励磁元件对置，该电枢（2）的电枢电流流过电枢绕组，所述电枢绕组与上述励磁磁通交链；以及

定子（3），其是位于上述励磁元件的在上述旋转轴线方向上的另一侧并与上述励磁元件对置的磁性体，

上述励磁元件具有：

多个第一永久磁铁（10DN），其配置在上述旋转轴线的周围，并供给第一极性的上述励磁磁通；

多个第二永久磁铁（10DS），其在上述旋转轴线的周围沿上述周向与上述第一永久磁铁交错地配置，并且这些第二永久磁铁供给第二极性的上述励磁磁通；

第一磁性板（105N），其与上述电枢（2）对置地在上述周向配置成环状，并且该第一磁性板与上述第一永久磁铁磁连接；

第二磁性板（105S），该第二磁性板（105S）与上述电枢对置，并且该第二磁性板（105S）以其在上述周向的位置与上述第一磁性板交错的方式配置成环状，并且该第二磁性板与上述第一磁性板磁分离，并与上述第二永久磁铁磁连接；

第一磁性环（102N），其在上述第一磁性板和上述第二磁性板的相反侧将多个上述第一永久磁铁彼此连接起来；以及

第二磁性环（102S），其在上述第一磁性板和上述第二磁性板的相反侧将多个上述第二永久磁铁彼此连接起来。

9.根据权利要求8所述的轴向间隙型旋转电机，其中，

上述第一磁性板（105N）的远离上述旋转轴线的一侧连接于上述第一磁性环（102N），并且该第一磁性板在径向延伸直到到达上述第二磁性环（102S）的上述电枢（2）侧为止，

上述第二磁性板（105S）的靠近上述旋转轴线的一侧连接于上述第二磁性环，并且该第二磁性板在径向延伸直到到达上述第一磁性环的上述电枢侧为止。

10.根据权利要求8或9所述的轴向间隙型旋转电机，其中，

上述定子（3）具有环状的突起（304），该环状的突起以非接触的方式夹插在上述第一磁性环（102N）与上述第二磁性环（102S）之间。

11.根据权利要求8或9所述的轴向间隙型旋转电机，其中，

上述励磁元件（1）还具有第三磁性板（106），该第三磁性板在上述第一永久磁铁（10DN）和上述第二永久磁铁（10DS）的相反侧将上述第一磁性环（102N）和上述第二磁性环（102S）彼此磁连接起来。

12.根据权利要求4所述的轴向间隙型旋转电机，其中，

上述励磁元件（1）还具有多个磁性体（101Q），这些磁性体与上述电枢对置，并且以其在上述周向的位置与第一磁性板（100N、101N）和第二磁性板（100S、101S）交错的方式配置成环状，而且这些磁性体在相互磁连接在一起的同时与上述第一磁性环（102N）和上述第二磁性环（102S）磁分离。

13.根据权利要求12所述的轴向间隙型旋转电机，其中，

上述励磁元件（1）还具有磁性环（101Qa），该磁性环将上述多个磁性体（101Q）彼此在远离上述旋转轴线（Q）的一侧沿周向连接起来。

14.根据权利要求12所述的轴向间隙型旋转电机，其中，

上述励磁元件（1）还具有磁性环（101Qc），该磁性环在上述第一磁性环（102N）和上述第二磁性环（102S）之间将上述多个磁性体（101Q）彼此沿周向连接起来。

15.根据权利要求12所述的轴向间隙型旋转电机，其中，

上述励磁元件（1）还具有磁性环（101Qb），该磁性环将上述多个磁性体（101Q）彼此在靠近上述旋转轴线（Q）的一侧沿周向连接起来。

16.根据权利要求12所述的轴向间隙型旋转电机，其中，

上述定子（3）还具有突起（30Q），该突起与上述多个磁性体（101Q）接近。

17.根据权利要求1所述的轴向间隙型旋转电机，其中，

上述定子（3）具有励磁绕组（32），该励磁绕组沿上述周向卷绕，用于产生上述励磁磁通，

上述励磁绕组的径向位置位于上述第一磁性环（102N）与上述第二磁性环（102S）之间。

18.根据权利要求8所述的轴向间隙型旋转电机，其中，

上述定子（3）具有励磁绕组（32），该励磁绕组沿上述周向卷绕，用于产生上述励磁磁通，

上述励磁绕组的径向位置位于上述第一磁性环（102N）与上述第二磁性环（102S）之间。

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