CN102246399A - 永磁式旋转电机 - Google Patents

Abstract

一种永磁式旋转电机，能够抑制减磁时及增磁时的磁化电流的增加，能够以高输出在从低速到高速的大范围内进行可变速运转。转子(1)包括转子铁芯(2)、可变磁力磁铁(3)以及固定磁力磁铁(4)。在可变磁力磁铁(3)两侧配置固定磁力磁铁(4)。在固定磁力磁铁(4)上下配置短路线圈(8)。当基于可变磁力磁铁(3)的磁化电流的磁场贯通导电板(8)时，在短路线圈(8)中流动感应电流，产生磁场(C)。该磁场与通过固定磁力磁铁(4)的基于磁化电流的磁通的磁力相抵消，使由磁化电流产生的磁场集中于可变磁力磁铁(3)而高效进行磁化。

Description

永磁式旋转电机

技术领域

本发明涉及在转子内部内置了短路线圈的永磁式旋转电机及其制造方法，该短路线圈利用永久磁铁的增磁及减磁时的磁场来产生感应电流。

背景技术

在转子内内置了永久磁铁的永磁式旋转电机中，永久磁铁的交链磁通始终以一定的强度产生，所以基于永久磁铁的感应电压与转速成正比例地变高。因此，在从低速到高速进行可变速运转的情况下，在高速旋转中基于永久磁铁的感应电压(反电压)变得极高。当基于永久磁铁的感应电压被施加到变换器的电子部件上并成为其耐电压以上时，电子部件绝缘击穿。因此，可以考虑进行永久磁铁的磁通量被削减为耐电压以下的设计，但在该情况下，永磁式旋转电机在低速区域的输出及效率降低。

因此，提出有如下技术：在转子内配置：通过由定子绕组的d轴电流而产生的磁场，磁通密度不可逆地变化的程度的低保磁力的永久磁铁(以下称作可变磁力磁铁)；和具有可变磁力磁铁2倍以上的保磁力的高保磁力的永久磁铁(以下称作固定磁力磁铁)，在成为电源电压的最大电压以上的高速旋转区域中，以可变磁力磁铁和固定磁力磁铁的全部交链磁通减少的方式，对全部交链磁通量进行调整。(参照专利文献1、专利文献2)

另外，永久磁铁的磁通量由保磁力和磁化方向厚度之积来决定，所以在实际向转子铁芯内组装可变磁力磁铁和固定磁力磁铁的情况下，作为可变磁力磁铁使用保磁力和磁化方向厚度之积小的永久磁铁，作为固定磁力磁铁使用保磁力和磁化方向厚度之积大的永久磁铁。此外，一般作为可变磁力磁铁使用铝铁镍钴磁铁、钐钴磁铁或铁素体磁铁，作为固定磁力磁铁使用钕磁铁(NdFeB磁铁)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-280195号公报

专利文献2：日本特开2008-48514号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，在这种永磁式旋转电机中，在高速旋转区域中对一度减磁了的可变磁力磁铁进行增磁的情况下，存在如下现象：与可变磁力磁铁接近配置的固定磁力磁铁的磁场，成为d轴电流产生的增磁用磁场的妨碍，用于增磁的d轴电流(磁化电流)相应地增大。

本发明是为了解决上述那样的现有技术的问题而提出的，其目的在于，提供一种永磁式旋转电机，在固定磁力磁铁的附近配置短路线圈，通过基于贯通该短路线圈的d轴电流的磁场，在短路线圈中产生感应电流，通过该感应电流消除上述固定磁力磁铁产生的磁场，由此抑制增磁时d轴电流的增加。

用于解决课题的手段

为了实现上述目的，本发明为一种永磁式旋转电机，其特征在于，使用保磁力和磁化方向厚度之积不同于其他永久磁铁的两种以上的永久磁铁来形成磁极，在转子铁芯内配置多个该磁极而构成转子，在该转子的外周隔着空隙配置定子，在该定子中设置电枢铁芯和电枢绕组，通过该电枢绕组的电流产生的磁场，使构成上述转子的磁极的永久磁铁中的至少一个磁化，而使永久磁铁的磁通量不可逆地变化，在该永磁式旋转电机中，以对除了上述不可逆地变化的永久磁铁之外的其他永久磁铁的磁路部分和与其他永久磁铁邻接的磁通泄漏的部分进行包围的方式设置短路线圈，使上述电枢绕组中通电磁化电流，通过其磁通在上述短路线圈中产生短路电流，通过该短路电流产生具有与基于磁化电流的磁场相反方向的磁力的磁场。

此外，与具有上述那样的短路线圈的永磁式旋转电机的制造方法、由板状导电性部件构成短路线圈以及短路线圈或板状导电性部件的配置部位有关的技术，也是本发明的一个方式。

发明的效果

根据具有以上的结构的本发明，通过在短路线圈中产生感应电流，并利用该感应电流来消除由上述固定磁力磁铁产生的磁场，由此能够抑制增磁时d轴电流的增加，因此能够抑制转子磁极的减磁时及增磁时的磁化电流的增加，能够实现回转机械的效率化。

附图说明

图1是表示本发明的实施例1的转子和定子的局部截面图，表示减磁时的磁通方向。

图2是表示本发明的实施例1的转子和定子的局部截面图，表示增磁时的磁通方向。

图3是表示本发明的实施例2的转子和定子的局部截面图，表示减磁时的磁通方向。

图4是表示本发明的实施例2的转子和定子的局部截面图，表示增磁时的磁通方向。

图5是表示本发明的实施例4的转子和定子的局部截面图，表示可变磁力磁铁减磁时的状态。

图6是表示本发明的实施例4的转子和定子的局部截面图，表示可变磁力磁铁增磁时的状态。

图7是表示本发明的实施例4的转子的组装途中的状态的分解立体图。

图8是表示本发明的实施例4的与旋转轴平行方向的截面图，表示铁芯组装途中的状态。

图9是表示本发明的实施例4的与旋转轴平行方向的截面图，表示铁芯完成状态。

图10是本发明的实施例5的导电性条的俯视图。

图11是表示本发明的实施例5的与旋转轴平行方向的截面图，表示铁芯的完成状态。

图12是表示本发明的实施例6的转子的截面图，表示铁芯的完成状态。

图13是表示本发明的实施例7的转子的截面图，表示铁芯的组装途中的状态。

图14是表示本发明的实施例7的转子的截面图，表示铁芯的完成状态。

图15是表示本发明的实施例8的转子和定子的局部截面图，表示减磁时的磁通方向。

图16是表示本发明的实施例8的转子和定子的局部截面图，表示增磁时的磁通方向。

图17是表示本发明的实施例8的增磁时的磁通方向的、固定磁力磁铁4和导电板8部分的立体图。

图18是表示本发明的实施例9的转子和定子的局部截面图，表示减磁时的磁通方向。

图19是表示本发明的实施例9的转子和定子的局部截面图，表示增磁时的磁通方向。

图20是表示本发明的实施例9的增磁时的磁通方向的、固定磁力磁铁4和导电板8部分的立体图。

图21是表示本发明的实施例10的转子和定子的局部截面图，表示减磁时的磁通方向。

图22是表示本发明的实施例10的转子和定子的局部截面图，表示增磁时的磁通方向。

图23是表示本发明的实施例10的增磁时的磁通方向的、固定磁力磁铁4和导电板8部分的立体图。

图24是表示本发明的实施例11的转子和定子的局部截面图，表示减磁时的磁通方向。

图25是表示本发明的实施例11的转子和定子的局部截面图，表示增磁时的磁通方向。

图26是表示本发明的实施例11的增磁时的磁通方向的、固定磁力磁铁4和导电板8部分的立体图。

图27是表示本发明的实施例12的转子和定子的局部截面图，表示减磁时的磁通方向。

图28是表示本发明的实施例12的转子和定子的局部截面图，表示增磁时的磁通方向。

图29是表示本发明的实施例12的增磁时的磁通方向的、固定磁力磁铁4和导电板8部分的立体图。

图30是表示本发明的实施例13的转子和定子的局部截面图，表示减磁时的磁通方向。

图31是表示本发明的实施例13的转子和定子的局部截面图，表示增磁时的磁通方向。

图32是表示本发明的实施例13的增磁时的磁通方向的、桥部6和导电板8部分的立体图。

图33是本发明的实施例15的转子的截面图。

图34是表示本发明的实施例15的基于d轴电流的增磁时的状态的截面图。

图35是表示本发明的实施例15的增磁时的基于短路线圈7a的磁场和漏磁场的状态的截面图。

图36是表示本发明的实施例15的基于d轴电流的减磁时的状态的截面图。

图37是表示磁铁的交链磁通最大的状态的截面图。

图38是表示通过线圈的电流产生使可变磁力磁铁的磁力减少的磁场的状态的截面图。

图39是表示通过基于电流的逆磁场而可变磁力磁铁的磁力减少了的状态的截面图。

图40是表示通过基于电流的逆磁场而可变磁力磁铁向反向磁化、磁铁的交链磁通最小的状态的截面图。

图41是表示通过线圈的电流产生了使极性反转了的可变磁力磁铁的磁力减少的磁场的状态的截面图。

图42表示通过基于电流的磁场使极性反转了的可变磁力磁铁的磁力减少了的状态的截面图。

图43是表示通过基于电流的逆磁场而可变磁力磁铁向反向磁化、磁铁的交链磁通最大的状态的截面图。

图44是表示本发明的实施例16的增磁时的状态的截面图。

图45是表示本发明的实施例17的增磁时的状态的截面图。

图46是表示本发明的实施例18的增磁时的状态的截面图。

图47是表示本发明的实施例19的增磁时的状态的截面图。

图48是表示本发明的实施例20的增磁时的状态的截面图。

图49是表示本发明的实施例21的增磁时的状态的截面图。

图50是表示本发明的实施例22的增磁时的状态的截面图。

图51是表示本发明的实施例23的增磁时的状态的截面图。

图52是表示本发明的实施例24的增磁时的状态的截面图。

图53是表示本发明的实施例25的增磁时的状态的截面图。

具体实施方式

[第一发明]

以下，参照图1～4对本申请第一发明的永磁式旋转电机的实施例进行说明。本实施例的旋转电机以12极的情况进行说明，其他极数也同样能够适用。另外，第一发明相当于本申请的方案1至方案6。

实施例1

(1-1)结构

使用图1和2对第一发明的实施例1进行说明。图1是本实施例的永磁式旋转电机的与旋转轴正交的方向的截面图，是表示减磁时的磁通方向的图，图2是表示相同的增磁时的磁通方向的图。

如图1所示，第一发明的实施例1的转子1包括：转子铁芯2；保磁力和磁化方向厚度之积较小的永久磁铁3(以下称作可变磁力磁铁)；以及保磁力和磁化方向厚度之积较大的永久磁铁(以下称作固定磁力磁铁)4、4。转子铁芯2是层叠硅钢板而构成的，上述可变磁力磁铁3及固定磁力磁铁4、4埋入在转子铁芯2内。

在可变磁力磁铁3和固定磁力磁铁4的端部设置作为磁屏蔽的空洞5a、5b，以使通过转子铁芯2内的磁通在可变磁力磁铁3和固定磁力磁铁4的厚度方向上通过。在该空洞5a、5b中分别设置短路线圈的安装部5c，该短路线圈的安装部5c是为了设置短路线圈8而设置在空洞5中的凹部。

在本实施例中，可变磁力磁铁3可以是铁素体磁铁或铝铁镍钴磁铁，在该实施例中使用了铁素体磁铁。固定磁力磁铁4使用了NdFeB磁铁。该可变磁力磁铁的保磁力为280kA/m，固定磁力磁铁的保磁力为1000kA/m。可变磁力磁铁3沿着磁极中央的d轴配置在转子铁芯2内，其磁化方向大致为圆周方向。固定磁力磁铁4以磁化方向相对于d轴方向具有规定角度的方式，配置在上述可变磁力磁铁3两侧的转子铁芯2内。

以与固定磁铁的d轴电流的磁化方向平行地对埋入上述转子铁芯2内的固定磁力磁铁4进行包围的方式，设置短路线圈8。短路线圈8由环状导电性部件构成，以嵌入安装部5c的方式安装，该安装部5c形成于设置在转子铁芯2内的空洞5的边缘。也可以通过向转子铁芯的孔中向短路线圈的安装部5c流入高温熔融的导电性物质，由此铸造制作短路线圈8。

该短路线圈8，通过在电枢绕组中通电d轴电流时产生的磁通，来产生短路电流。因此，该短路线圈8设置在除了可变磁力磁铁3以外的固定磁力磁铁4的磁路部分。此时，以固定磁力磁铁4的磁化方向为中心轴，在固定磁力磁铁4周围设置短路线圈8。

在本实施例中，该短路线圈8分别设置在固定磁力磁铁4的上下，但也可以设置在上下某一方。此外，除了在固定磁力磁铁的表面上贴紧设置之外，也可以如图所示，设置成包围固定磁力磁铁、以及固定磁力磁铁与可变磁力磁铁之间的桥部6。

短路线圈优选为，在1秒以内流动可变磁力磁铁3的磁化变化的程度的短路电流，之后在1秒以内使该短路电流衰减50％以上。此外，当将短路线圈8的电感值和电阻值设为能够流动可变磁力磁铁3的磁化变化的程度的短路电流那样的值时，效率良好。

在上述转子2的外周，隔着空隙9设置定子10。该定子10具有电枢铁芯11和电枢绕组12。通过在该电枢绕组12中流动的磁化电流，在短路线圈8中感应出感应电流，通过该感应电流形成贯通短路线圈8的磁通。

通过在该电枢绕组12中流动的磁化电流，可变磁力磁铁3的磁化方向可逆地变化。即，对于可变磁力磁铁和固定磁力磁铁，在永磁式旋转电机的运转时，通过基于d轴电流的磁场使永久磁铁3磁化而使可变磁力磁铁3的磁通量不可逆地变化。此时，在流动对可变磁力磁铁3进行磁化的d轴电流的同时，通过q轴电流对旋转电机的转矩进行控制。

此外，通过由d轴电流产生的磁通，使由电流(合成了q轴电流和d轴电流的全部电流)、可变磁力磁铁以及固定磁力磁铁产生的电枢绕组的交链磁通量(即，由通过旋转电机的全部电流而在电枢绕组中产生的磁通、以及通过转子侧的可变磁力磁铁和固定磁力磁铁而产生的磁通构成的电枢绕组整体的交链磁通量)，大致可逆地变化。

尤其是，在本实施例中，通过基于瞬间较大的d轴电流的磁场，使可变磁力磁铁3不可逆变化。在该状态下，连续地流动几乎不产生不可逆减磁、或产生微小不可逆减磁的范围的d轴电流来进行运转。此时的d轴电流以将电流相位提前而调整端子电压的方式进行作用。即，进行通过较大的d轴电流使可变用磁铁3的极性反转、并将电流相位提前的运转控制方法。如此，通过d轴电流使可变用磁铁3的极性反转，因此即使流动使端子电压降低那样的负的d轴电流，对于可变用磁铁3来说也不是减磁场而成为增磁场。即，通过负的d轴电流可变用磁铁3不会减磁，而能够调整端子电压的大小。

(1-2)减磁及增磁作用

接着，对具有上述结构的本实施例的永磁式旋转电机的增磁时和减磁时的作用进行说明。另外，在各图中，用箭头表示由电枢绕组12以及短路线圈8产生的磁力的方向。

在本实施例中，在定子10的电枢绕组12中流动通电时间为0.1ms～100ms左右的极短时间的脉冲性电流而形成磁场，使磁场A作用于可变磁力磁铁3(参照图1)。形成用于对永久磁铁进行磁化的磁场A的脉冲电流，为定子10的电枢绕组12的d轴电流成分。

当两种永久磁铁的厚度大致相同时，由基于d轴电流的作用磁场引起的永久磁铁的磁化状态变化，根据保磁力的大小而改变。在电枢绕组12中脉冲性地通电负的d轴电流，该负的d轴电流产生与永久磁铁的磁化方向反向的磁场。当通过负的d轴电流而变化了的磁铁内的磁场A成为-280kA/m时，可变磁力磁铁3的保磁力为280kA/m，所以可变磁力磁铁3的磁力不可逆地大幅降低。

另一方面，由于固定磁力磁铁4的保磁力为1000kA/m，所以磁力不会不可逆地降低。结果，当脉冲性的d轴电流成为0时，仅可变磁力磁铁3成为减磁了的状态，能够减少整体磁铁的交链磁通量。并且，当施加比-280kA/m大的逆磁场时，可变磁力磁铁3向反向磁化而极性进行反转。此时，可变磁力磁铁3的磁通和固定磁力磁铁4的磁通相互抵消，所以永久磁铁的全部交链磁通成为最小。

此时，如图1的B所示，固定磁力磁铁4的磁力的方向成为从固定磁力磁铁4向可变磁力磁铁3的方向，所以与上述电枢绕组12的磁场的磁力的方向一致，因此在使可变磁力磁铁3减磁的方向上作用较强的磁力。同时，在短路线圈8中产生消除电枢绕组12的磁场A那样的感应电流，通过该感应电流产生具有如图1箭头C所示的磁力方向的磁场。基于该短路线圈8的磁力C也以使可变磁力磁铁3的磁化方向朝向反向的方式进行作用。由此，能够有效地进行可变磁力磁铁3的减磁及极性的反转。

接着，对使永久磁铁的全部交链磁通增加并恢复到最大的过程(增磁过程)进行说明。在减磁结束的状态下，如图2所示，可变磁力磁铁3的极性反转，对电枢绕组12通电正的d轴电流，该正的d轴电流产生与反转了的磁化反向(图1所示的初始的磁化方向)的磁场。反转后的反极性的可变磁力磁铁3的磁力随着上述磁场的增加而减少，并成为0。当进一步使基于正的d轴电流的磁场增加时，极性反转而被磁化为初始极性的方向。当施加几乎完全的磁化所需要的磁场即350kA/m时，可变磁力磁铁3被磁化而产生几乎最大的磁力。

此时，与减磁时同样，不需要通过连续通电来增加d轴电流，而只要以瞬间的脉冲电流来流动成为目标磁力的电流即可。另一方面，由于固定磁力磁铁4的保磁力为1000kA/m，因此即使作用基于d轴电流的磁场，固定磁力磁铁4的磁力也不会不可逆地变化。结果，当脉冲性的正的d轴电流成为0时，仅可变磁力磁铁3成为增磁了的状态，能够增加整体磁铁的交链磁通量。由此，能够恢复到原来的最大的交链磁通量。

如上所示，通过使基于d轴电流的瞬间磁场作用于可变磁力磁铁3和固定磁力磁铁4，能够使可变磁力磁铁3的磁力不可逆地变化，而使永久磁铁的全部交链磁通量任意地变化。

(1-3)短路线圈8的作用

接着，对短路线圈8的作用进行说明。可变磁力磁铁3和固定磁力磁铁4被埋入转子铁芯2内而构成磁回路，因此基于上述d轴电流的磁场不仅作用于可变磁力磁铁3，还作用于固定磁力磁铁4。本来，基于上述d轴电流的磁场是为了使可变磁力磁铁3的磁化变化。因此，使基于上述d轴电流的磁场不作用于固定磁力磁铁4，集中于可变磁力磁铁3即可。

在本实施例中，对固定磁力磁铁4及其周围的桥部6配置有短路线圈8。此时，以固定磁力磁铁4的磁化方向为中心轴来配置短路线圈8。在图2所示的进行可变磁力磁铁3的增磁方向的磁化的情况下，当基于上述d轴电流的磁场A1作用于固定磁力磁铁4时，在短路线圈8中流动消除上述磁场A那样的感应电流。因此，在固定磁力磁铁4中，作用基于上述d轴电流的磁场A1和基于短路电流的磁场C且两者相互抵消，因此几乎不产生磁场的增减。即，磁场A1≈0，所以能够通过较少的磁化电流来有效地对可变磁力磁铁3进行增磁。

此时，固定磁力磁铁4通过短路线圈8而不受上述d轴电流的影响，而几乎不会产生磁通的增加，所以还能够缓和d轴电流导致的电枢铁芯11的磁饱和。即，电枢铁芯11为，由d轴电流产生的磁场A通过形成在电枢绕组12之间的磁路，由此有可能会产生该部分的磁饱和。但是，在本实施例中，短路线圈8的磁场C之中、通过电枢铁芯11的磁路的部分，能够在与基于d轴电流的磁场A相反方向上作用、且A1≈0，所以电枢铁芯11的磁路磁饱和的情况得到缓和。

此外，在本实施例中，短路线圈8设置成包围桥部6，所以通过作用于桥部6的磁场A2也会在短路线圈8中流动短路电流。此时，由于将短路线圈8配置在可变磁力磁铁3附近，所以能够高效地消除作用于可变磁力磁铁以外的磁场。

并且，固定磁力磁铁4通过短路线圈8而不受上述d轴电流的影响，而几乎不产生磁通的增加，所以还能够缓和d轴电流导致的电枢铁芯11的磁饱和。即，电枢铁芯11为，由d轴电流产生的磁场A通过形成在电枢绕组12之间的磁路，由此有可能发生该部分的磁饱和。但是，在本实施例中，短路线圈8的磁场C能够消除磁场A1+磁场A2，使磁场A1+磁场A2≈0，所以通过电枢铁芯11的磁路的磁通之中、基于磁场A1及磁场A2的成分减少，所以电枢铁芯11的磁路磁饱和的情况得到缓和。

根据具有以上结构的第一发明的实施例1，通过使短路线圈中产生感应电流，并通过该感应电流消除由上述固定磁力磁铁产生的磁场，由此能够控制增磁时的d轴电流的增加，因此能够抑制转子磁极的减磁时及增磁时的磁化电流增加，因此能够实现回转机械的效率化。此外，由于桥部6也包围于1个短路线圈8，所以能够防止基于磁化电流的磁场进入桥部6。结果，能够使磁场A有效地作用于可变磁力磁铁3。

实施例2

在实施例2中，与固定磁力磁铁的上下表面(与磁化方向正交的方向)平行地设置了短路线圈8，但还能够如图3、4所示，在短路线圈的对角线方向上设置1个、或者X字状地设置2个。即，以相对于固定磁力磁铁4的磁化方向保持一定角度的方向，配置在与上述固定磁力磁铁4的转子的轴向正交的方向的截面的对角。此时，短路线圈8也可以与固定磁力磁铁4紧贴配置。还能够将短路线圈8的一端延伸到可变磁力磁铁3的周边，在短路线圈8内侧包含固定磁力磁铁4和桥部6。此外，在本实施例中，该短路线圈8分别设置在固定磁力磁铁4的上下，但也可以设置在上下某一方。

对具有如上结构的本实施例的永磁式旋转电机的增磁时和减磁时的作用进行说明。在图3所示的进行可变磁力磁铁3的减磁方向的磁化的情况下，当基于上述d轴电流的磁场A、A’作用于固定磁力磁铁4时，与实施例1同样，在短路线圈8中流动从固定磁力磁铁4上侧向下侧流动的消除上述磁场A的短路电流。此外，在配置于固定磁力磁铁4内部的短路线圈8中，还流动基于从固定磁力磁铁4侧面向下侧作用的磁场A’的短路电流。

即使在进行与此相反的增磁的情况下，如图4所示，在固定磁力磁铁4内部的短路线圈8中，也流动从固定磁力磁铁4下侧向上侧流动的、消除上述磁场A的短路电流。此外，在短路线圈8中，还流动从固定磁力磁铁4下侧向侧面流动的、基于磁场A’的短路电流。

因此，在实施例2中，在上述各实施例的效果的基础上，还能够在短路线圈8中流动基于作用于固定磁力磁铁4侧面的磁场A’的短路电流。由此，在固定磁力磁铁4的上侧和下侧产生的短路电流会产生差的情况消失，能够容易地进行磁场强度的调整。

实施例3

第一发明不限定于上述各实施例，还包含如下的实施例3。

(1)在上述各实施例中表示了4极的旋转电机，但在8极等多极的旋转电机中当然也能够应用第一发明。根据极数的不同，永久磁铁的配置位置、形状当然会有一些变化，但能够得到同样的作用和效果。尤其是，上述各实施例为，在中央配置可变磁力磁铁、在其两侧配置固定磁力磁铁，但也可以应用可变磁力磁铁和固定磁力磁铁的其他配置。

(2)在上述转子铁芯2中，在固定磁力磁铁的外周侧为了构成磁屏蔽而设置的空洞的形状或位置、以及在固定磁力磁铁的内周侧为了决定其磁路截面积而设置的空洞的位置等，根据使用的永久磁铁的保磁力或由磁化电流产生的磁场的强度等，能够进行适当变更。

[第二发明]

然而，第一发明中示出的短路线圈，需要设置在配置于转子铁芯内的永久磁铁的周围，所以研究了如何以简单的方法组装到铁芯内。例如，在将短路线圈和永久磁铁贴紧配置的情况下，能够在永久磁铁周围卷绕了短路线圈之后，将永久磁铁和线圈埋入到在铁芯内开口的永久磁铁安装空间中。但是，当永久磁铁和短路线圈分离、并在两者之间存在铁芯部分时，必须向较细的线圈插入孔中每次一根地插入短路线圈，其组装非常困难。

尤其是，在这种永磁式旋转电机中，特别是在被要求小型、高输出化的混合动力车辆用的永磁式旋转电机中，要求有限空间内的高转矩、高输出，随之还要求转矩波动、振动、噪声的减少。因此，采用使转子层叠铁芯为块状、并使它们在圆周方向上错开的扭斜结构。在成为这种扭斜结构的永磁式旋转电机中，在组装到转子铁芯内的永久磁铁周围进一步设置上述那样的短路线圈，是极其麻烦的作业。

本申请的第二发明的目的在于，提供一种永磁式旋转电机及其制造方法，在具有扭斜结构的转子铁芯的永磁式旋转电机中，能够通过简单的方法将短路线圈组装到永久磁铁周围。

为了实现上述目的，第二发明的永磁式旋转电机的特征在于，在轴向上将转子铁芯分割为两个以上，使该分割的铁芯部彼此的磁极位置在圆周方向上扭斜，在各铁芯部设置导电性的短路线圈，在进行永久磁铁的磁化时、通过在磁化时产生的磁通而在该短路线圈中流动短路电流，根据各铁芯部的扭斜角度，以在转子的圆周方向上错开的角度配置各铁芯部的短路线圈，并且在铁芯的边界部具有阶差部地连接各铁芯部的短路线圈。即，第二发明相当于本申请的方案7到方案17。

在具有上述结构的第二发明的永磁式旋转电机中，能够对扭斜结构的转子铁芯的铁芯部，组装错开了其扭斜角度的结构的短路线圈。结果，短路线圈相对于扭斜的铁芯部的组装作业变得简单，能够容易地得到具有短路线圈的永磁式旋转电机。

实施例4

以下，根据图5～图9对第二发明的实施例4进行具体说明。图5是本实施例的永磁式旋转电机的与旋转轴正交方向的截面图、是表示减磁时的磁通方向的图，图6是表示相同的增磁时的磁通方向的图。图7是表示本实施例的永磁式旋转电机的组装途中的状态的分解立体图，图8是相同的与旋转轴平行方向的截面图，图9是相同的完成状态的截面图。

(1-1)永磁式旋转电机的结构

如图5所示，第二发明的实施例4的转子1，由转子铁芯2、可变磁力磁铁3以及固定磁力磁铁4构成。转子铁芯2为层叠硅钢板构成，上述永久磁铁埋入在转子铁芯2内。在可变磁力磁铁3和固定磁力磁铁4的端部设置作为磁屏蔽的空洞5，以使通过转子铁芯2内的磁通在可变磁力磁铁3和固定磁力磁铁4的厚度方向上通过。

在本实施例中，可变磁力磁铁3可以为铁素体磁铁或铝铁镍钴磁铁，在该实施例中使用铁素体磁铁。固定磁力磁铁4使用NdFeB磁铁。设该可变磁力磁铁的保磁力为280kA/m，固定磁力磁铁的保磁力为1000kA/m。可变磁力磁铁3沿着磁极中央的d轴配置在转子铁芯2内，其磁化方向大致为圆周方向。固定磁力磁铁4以磁化方向相对于d轴方向具有规定角度的方式，配置在上述可变磁力磁铁3两侧的转子铁芯2内。

以包围埋入在上述转子铁芯2内的固定磁力磁铁4的方式设置短路线圈8。该短路线圈8由环状导电性部件构成，以埋入的方式安装在设置于转子铁芯2内的空洞5的边缘部分。另外，如后述的实施例6那样，也能够向转子铁芯的孔中流入高温熔融的导电性物质来进行铸造制作。

该短路线圈8通过在对电枢绕组通电d轴电流时产生的磁通，产生短路电流。因此，该短路线圈8设置在除了可变磁力磁铁3之外的固定磁力磁铁4的磁路部分。在该情况下，以固定磁力磁铁4的磁化方向为中心轴，在固定磁力磁铁4周围设置短路线圈8。

在本实施例中，该短路线圈8分别设置在固定磁力磁铁4的上下，但是也可以设置在上下某一方。此外，将短路线圈8设置成与固定磁力磁铁的上下表面(与磁化方向正交的方向)平行，但也能够在短路线圈的对角线方向上设置1个、或X字状地设置2个。并且，除了与固定磁力磁铁的表面紧贴设置之外，也能够以如图示那样，设置为包围固定磁力磁铁以及固定磁力磁铁和可变磁力磁铁之间的桥部分6。

短路线圈8优选为，在1秒以内流动可变磁力磁铁3的磁化变化的程度的短路电流，并在之后的1秒以内使该短路电流衰减50％以上。此外，当使短路线圈8的电感值和电阻值、成为能够流动可变磁力磁铁3的磁化变化的程度的短路电流那样的值时，效率良好。

在上述转子2的外周隔着空隙9设置定子10。该定子10具有电枢铁芯11和电枢绕组12。通过在该电枢绕组12中流动的磁化电流，在短路线圈8中感应出感应电流，通过该感应电流形成贯通短路线圈8的磁通。

此外，通过在该电枢绕组12中流动的磁化电流，可变磁力磁铁3的磁化方向可逆地变化。即，对于可变磁力磁铁和固定磁力磁铁，在永磁式旋转电机的运转时，通过基于d轴电流的磁场使永久磁铁3磁化而使可变磁力磁铁3的磁通量不可逆地变化。在该情况下，在流动对可变磁力磁铁3进行磁化的d轴电流的同时，通过q轴电流控制旋转电机的转矩。

此外，通过由d轴电流产生的磁通，使由电流(合成了q轴电流和d轴电流的全部电流)、可变磁力磁铁以及固定磁力磁铁产生的电枢绕组的交链磁通量(由通过旋转电机的全部电流而在电枢绕组中产生的磁通、以及通过转子侧的可变磁力磁铁和固定磁力磁铁而产生的磁通构成的电枢绕组整体的交链磁通量)，大致可逆地变化。

尤其是，在本实施例中，通过基于瞬间较大的d轴电流的磁场，使可变磁力磁铁3不可逆变化。在该状态下，连续地流动几乎不产生不可逆减磁、或产生微小不可逆减磁的范围的d轴电流来进行运转。此时的d轴电流以将电流相位提前而调整端子电压的方式进行作用。即，进行通过较大的d轴电流使可变用磁铁3的极性反转、并将电流相位提前的运转控制方法。如此，通过d轴电流使可变用磁铁3的极性反转，所以即使流动使端子电压减少那样的负的d轴电流，对于可变用磁铁3来说不是减磁场而成为增磁场。即，通过负的d轴电流，可变用磁铁3不会减磁，而能够调整端子电压的大小。

(1-2)减磁及增磁作用

接着，对具有上述结构的本实施例的永磁式旋转电机的增磁时和减磁时的作用进行说明。另外，在各图中，用箭头表示由电枢绕组12或短路线圈8产生的磁力的方向。

在本实施例中，在定子10的电枢绕组12中流动通电时间为0.1ms～100ms左右的极短时间的脉冲性电流而形成磁场，使磁场A作用于可变磁力磁铁3(参照图5)。形成用于对永久磁铁进行磁化的磁场A的脉冲电流，为定子10的电枢绕组12的d轴电流成分。

当两种永久磁铁的厚度大致相同时，由基于d轴电流的作用磁场引起的永久磁铁的磁化状态变化，根据保磁力的大小而改变。在电枢绕组12中脉冲性第通电负的d轴电流，该负的d轴电流产生与永久磁铁的磁化方向反向的磁场。当通过负的d轴电流而变化了的磁铁内的磁场A成为-280kA/m时，可变磁力磁铁3的保磁力为280kA/m，所以可变磁力磁铁3的磁力不可逆地大幅降低。

另一方面，由于固定磁力磁铁4的保磁力为1000kA/m，所以磁力不会不可逆地降低。结果，当脉冲性的d轴电流成为0时，仅可变磁力磁铁3成为减磁了的状态，能够减少整体磁铁的交链磁通量。并且，当施加比-280kA/m大的逆磁场时，可变磁力磁铁3向反向磁化而极性反转。此时，可变磁力磁铁3的磁通和固定磁力磁铁4的磁通相互抵消，所以永久磁铁的全部交链磁通成为最小。

此时，如图5的B所示，由固定磁力磁铁4产生的磁场的磁力方向成为从固定磁力磁铁4向可变磁力磁铁3的方向，所以与上述电枢绕组12的磁场的磁力方向一致，因此在使可变磁力磁铁3减磁的方向上作用较强磁力。同时，在短路线圈8中产生消除电枢绕组12的磁场A那样的感应电流，通过该感应电流产生具有如图5箭头C所示的磁力方向的磁场。基于该短路线圈8的磁力C，也以使可变磁力磁铁3的磁化方向朝向反向的方式进行作用。由此，能够有效地进行可变磁力磁铁3的减磁及极性的反转。即，通过在短路线圈8中感应出的感应电流而产生的磁场C的磁力方向，在贯通可变磁力磁铁3的部分中，与基于磁化电流的磁场A的方向一致，所以减磁方向的磁化也有效地进行。

接着，对使永久磁铁的全部交链磁通增加并恢复到最大的过程(增磁过程)进行说明。在减磁结束了的状态下，如图6所示，可变磁力磁铁3的极性反转，对电枢绕组12通电正的d轴电流，该正的d轴电流产生与反转了的磁化反向(图5所示的初始的磁化方向)的磁场。反转了的反极性的可变磁力磁铁3的磁力随着上述磁场的增加而减少，并成为0。当进一步使基于正的d轴电流的磁场增加时，极性反转而被磁化为初始极性方向。当施加几乎完全的磁化所需要的磁场即350kA/m时，可变磁力磁铁3被磁化而产生几乎最大的磁力。

此时，与减磁时同样，不需要通过连续通电来增加d轴电流，而只要以瞬间的脉冲电流来流动成为目标磁力的电流即可。另一方面，由于固定磁力磁铁4的保磁力为1000kA/m，所以即使作用基于d轴电流的磁场，固定磁力磁铁4的磁力也不会不可逆地变化。结果，当脉冲性的正的d轴电流成为0时，仅可变磁力磁铁3成为增磁了的状态，能够增加整体磁铁的交链磁通量。由此，能够返回到原来的最大的交链磁通量。

如上所示，通过使基于d轴电流的瞬间的磁场作用于可变磁力磁铁3和固定磁力磁铁4，能够使可变磁力磁铁3的磁力不可逆地变化，而使永久磁铁的全部交链磁通量任意地变化。

(1-3)短路线圈8的作用

接着，对短路线圈8的作用进行说明。可变磁力磁铁3和固定磁力磁铁4被埋入转子铁芯2内而构成磁回路，所以基于上述d轴电流的磁场不仅作用于可变磁力磁铁3，还作用于固定磁力磁铁4。本来，基于上述d轴电流的磁场是为了使可变磁力磁铁3的磁化变化。因此，使基于上述d轴电流的磁场不作用于固定磁力磁铁4，而集中于可变磁力磁铁3即可。

在本实施例中，在固定磁力磁铁4周围配置短路线圈8。此时，短路线圈8以固定磁力磁铁4的磁化方向为中心轴进行配置。在图6所示的进行可变磁力磁铁3的增磁方向的磁化的情况下，当基于上述d轴电流的磁场A作用于固定磁力磁铁4时，在短路线圈8中流动消除上述磁场A的那样的感应电流。因此，在固定磁力磁铁4中，作用基于上述d轴电流的磁场A和基于短路电流的磁场C且两者相互抵消，而几乎不产生磁场的增减。

并且，基于短路电流的磁场C也作用于可变磁力磁铁3，并与基于d轴电流的磁场A成为相同方向。因此，使可变磁力磁铁3磁化的磁场A变强，能够通过较少的d轴电流使可变磁力磁铁3磁化。此外，基于该短路线圈8的磁场C的磁力方向，与由固定磁力磁铁4产生的磁场B的磁力方向相反，所以还在消除该磁场B的磁力的方向上进行作用。由此，能够通过较少的磁化电流，有效地对可变磁力磁铁3进行增磁。

此时，固定磁力磁铁4通过短路线圈8而不受上述d轴电流的影响，而几乎不会产生磁通的增加，因此还能够缓和基于d轴电流的电枢铁芯11的磁饱和。即，电枢铁芯11为，由d轴电流产生的磁场A通过形成在电枢绕组12之间的磁路，由此有可能会产生该部分的磁饱和。但是，在本实施例中，短路线圈8的磁场C之中、通过电枢铁芯11的磁路的部分，在与基于d轴电流的磁场A相反方向上作用，所以电枢铁芯11的磁路磁饱和的情况得到缓和。

(1-4)永磁式旋转电机的制造方法

具有上述结构的本实施例的永磁式旋转电机如下地制造。在图7～图9中，符号20表示本实施例的永磁式旋转电机的转子，该转子20从其轴向中央部被分割为两部分，由第一铁芯部20a和第二铁芯部20b构成。在该各铁芯部20a、20b，如在图5及图6中说明的那样，以与转子的轴平行地贯通铁芯部的方式，形成有固定磁力磁铁及可变磁力磁铁的安装孔、作为磁屏蔽的空洞部以及短路线圈的插入孔22a、22b。

在各铁芯部20a、20b之间配设有与铁芯部为相同外径的导电性板30。该导电性板30由与上述短路线圈同样的铜、铝等导电性材料构成。通过焊接或钎焊等手段，在导电性板30的正面上，固定有在一方铁芯部20a内构成短路线圈的一部分的一对导电性条31a、32a，并且在导电性板30的背面上，固定有在另一方铁芯部20b内构成短路线圈的一部分的一对导电性条31b、32b的一端。该导电性条31a～32b的尺寸为，比各铁芯部20a、20b的旋转轴向的尺寸、长短路线圈的转子圆周方向的长度的1/2，在从各铁芯部的内侧(转子中心侧)向短路线圈安装孔22插入该导电性条31a～32b的情况下，其前端部突出到各铁芯部的外侧(转子的外侧面)。

该导电性条31a、30b设置在导电性板30的两面上，但在导电性板30的正面和背面上，其配设位置不同。即，本实施例的永磁式旋转电机为，转子的铁芯部20a、20b采用扭斜结构，所以在转子的左右的铁芯部20a、20b中，可变磁力磁铁、固定磁力磁铁或配置在其周围的短路线圈的位置，在转子的圆周方向上错开。因此，对应于扭斜角度，设置在导电性板30的两面上的导电性条31a、32a和31b、32b，在导电性板30的正面和背面上，也设置于在转子的圆周方向上错开的位置。同样，插入这些导电性条31a～32b的短路线圈插入孔22a、22b，也设置于错开了扭斜角度的位置。

另外，在图7中，仅示出短路线圈插入孔22a、22b及导电性条31a～32b的一部分，但能够根据磁极数、设置在各磁极上的永久磁铁数或者设置在各永久磁铁上的短路线圈数，来设定该插入孔及导电性条的数量。

在将具有这种结构的导电性板30的两面的导电性条31a～32b插入短路线圈插入孔22a、22b中的状态下，通过左右的铁芯部20a、20b夹持该导电性板30，由此构成本实施例的转子20。此时，即使转子的左右的铁芯部20a、20b扭斜，构成磁极的可变磁力磁铁以及固定磁力磁铁的位置在圆周方向上错开，设置在导电性板30上的导电性条31a～32b也在导电性板的正面和背面处于错开了扭斜角度的位置，因此通过以由左右的铁芯部20a、20b夹持导电性板30的方式进行结合，由此能够将导电性条插入到铁芯的适当位置(包围固定磁力磁铁的位置)。

当通过左右的铁芯部20a、20b夹持导电性板30时，导电性条31a～32b的前端在转子20的轴向端面突出。因此，通过焊接或钎焊等手段，将该突出的导电性条31a和32a的前端、以及导电性条31b和32b的前端彼此进行短路连接，而形成短路连接部33a、33b。结果，在一方铁芯部20a内，形成由导电性板30→导电性条31a→短路连接部33a→导电性条32a构成的短路线圈，在另一方铁芯部20b内，形成由导电性板30→导电性条31b→短路连接部33b→导电性条32b构成的短路线圈。该短路连接部33a、33b外侧，被由绝缘材料或电阻比导电性条大的部件构成的端板34a、34b覆盖。

另外，也能够代替如上述那样将导电性条31a～32b的前端彼此连接而形成短路连接部33a、33b的方式，而通过另外准备的导电性部件使导电性条31a～32b的前端短路。

根据具有上述结构的实施例4，通过在导电性板20的两面上预先形成导电性条31a～32b、并将其嵌入左右的铁芯部20a、20b这种简单的作业，就能够在扭斜结构的铁芯内配置短路线圈。尤其是，在将短路线圈设置为包围永久磁铁及其周围的桥部的情况下，在以往的方法中，需要向贯通了铁芯内的短路线圈插入孔内每次一根地插通线圈，其作业繁杂。但是，在本实施例中，在由左右的铁芯部夹持导电性板的情况下，通过将设置在导电性板上的导电性条一起插入铁芯部的插入孔内，能够将设置在铁芯内的所有短路线圈一次性地组装到铁芯内。结果，短路线圈的组装作业比现有技术大幅提高。

此外，在转子中央部，通过由导电性板30对所有短路线圈的一部分进行共用，能够使线圈的连线作业以及组装作业简化。尤其是，即使是扭斜结构的转子，仅通过变更固定在导电性板30上的导电性条31a～32b的位置，就能够灵活地对应扭斜角度以及磁极的位置。

实施例5

该实施例5为，不使用实施例4那样的导电性板，而在各个导电性条上设置对应于扭斜角度的阶差部，由此得到贯通左右的铁芯部20a、20b内的短路线圈。即，图10是表示实施例5的形成各短路线圈的一对导电性条41、42的俯视图，图11是具有由该导电性条41、42形成的短路线圈的转子的截面图。

该导电性条41、42具备通过中央的阶差部43而一体化了的左右的铁芯插入部41a～42b。该铁芯插入部41a～42b的尺寸为，比各铁芯部20a、20b的旋转轴方向的尺寸、长短路线圈的转子圆周方向的长度的1/2，在从各铁芯部的内侧(转子中心侧)向短路线圈安装孔插入该铁芯插入部41a～42b时，其前端部突出到各铁芯部的外侧(转子的外侧面)。

在实施例5中，转子20由具有一定的扭斜角度的左右的铁芯部20a、20b构成。此外，在左右的铁芯部20a、20b上，在错开了扭斜角度的位置上设置有可变磁力磁铁以及固定磁力磁铁的安装孔、作为磁屏蔽的空洞部以及短路线圈插入孔，这一点与实施例4相同。

另一方面，在左右的铁芯部20a、20b上，代替实施例4的导电性板而设置有间隔圆板44。该间隔圆板44与铁芯部20a、20b同样由硅钢板构成。即，该间隔圆板44不构成短路线圈的一部分，所以不需要实施例4那样的导电性，不需要由铜或铝等材料构成。在该间隔圆板44上，形成有供上述导电性条41、42的阶差部43进入的空间部45。

另外，对各个短路线圈设置供该一对导电性条41、42及其阶差部43进入的空间部45。因此，在对每个磁极设置1个或多个短路线圈的情况下，根据其数量准备一对导电性条41、42和空间部45。

在具有这种结构的实施例5中，将导电性条41、42的一方端部(例如铁芯插入部41a、42a)，插入转子的被分割的铁芯部20a的短路线圈插入孔内，接着使间隔圆板44以导电性条41、42的阶差部43位于其空间部45的方式与铁芯部20a重合。并且，使从间隔圆板44突出的导电性条41、42的相反侧的铁芯插入部41b、42b进入短路线圈插入孔，而使相反侧的铁芯部20b与间隔圆板44重合。之后，将从铁芯部20a、20b的轴向端部突出的导电性条41、42的前端部弯折地连接，形成短路连接部46a、46b，由此构成短路线圈。

另外，在该情况下，也可以通过另外准备的部件使导电性条41、42的前端短路。此外，也能够如实施例4那样，在中央的间隔圆板44上预先设置构成各短路线圈的多个导电性条41、42，从其两侧安装左右的铁芯部20a、20b。

之后，如实施例4那样，用由绝缘材料或电阻比导电性条大的部件构成的端板48a、48b，覆盖短路连接部46a、46b的外侧。另外，在代替绝缘材料的端板48a、48b而使用硅钢板作为端板的情况下，如图所示那样在短路连接部外侧设置绝缘部件47a、47b。

在上述那样的实施例5中，通过贯通了左右的铁芯部20a、20b内的导电性条41、42和在铁芯部20a、20b的轴向端面上形成的短路连接部46a、46b，能够在转子铁芯内，在间隔圆板44部分形成弯曲了扭斜量的1个短路线圈，并在转子铁芯内，在错开了扭斜角度的位置上配置的、各铁芯部20a、20b内的永久磁铁周围，配置短路线圈。

尤其是，在实施例5中，由于在中央未使用导电性板，所以不需要形成短路线圈的各个导电性条和导电性板之间的焊接或钎焊等接合作业，其制造作业变得简单。此外，在转子中央不存在导电性板，能够使用与铁芯部同质的硅钢板作为间隔圆板，所以磁特性也优良。

实施例6

该实施例6为，将熔融了短路线圈的导电性材料流入转子铁芯的导电性部件注入孔中，在导电性材料固化了时形成短路线圈。下面，根据图12的截面图对实施例6进行说明。

在该实施例6中，在左右的铁芯部20a、20b之间配置间隔圆板51，并且在铁芯部20a、20b的轴向端部配置端板52a、52b。在各铁芯部20a、20b内，对应于短路线圈的位置而与转子的轴向平行地形成有导电材料注入孔53a、53b。此时，左右的铁芯部20a、20b的导电部件注入孔53a、53b的位置，形成在铁芯部20a、20b的错开了扭斜角度的位置。

在中央的间隔圆板51上形成有空间部54，该空间部54与形成在左右的铁芯部的导电部件注入孔53a、53b的铁芯中央侧的开口部连通。此外，在左右的端板52a、52b上设置有短路连接部55a、55b，该短路连接部55a、55b与导电部件注入孔53a、53b的铁芯端部侧的开口部连通。在一方端板(在图中为端板52a)上设置有与该短路连接部55a连通的导电材料的注入口56。

在具有这种结构的实施例6中，在将左右的铁芯部20a、20b、间隔圆板51及左右端板52a、52b一体地贴紧固定了的状态下，从注入口56注入熔融了的铜、铝等导电材料。于是，该导电材料流入导电材料注入孔53a、53b、空间部54及短路连接部55a、55b内，且该导电材料固化，由此在转子铁芯内形成错开了扭斜角度的结构的短路线圈。

根据该实施例6，不需要向铁芯内插入各个导电性条的时间劳力，能够一次性地形成复杂形状的多个短路线圈。

实施例7

实施例7为，预先将直线状的导电性条插入左右的铁芯部，并对左右的铁芯部分别施加向反向进行扭斜的角度的扭转，由此形成在铁芯中央部错开了扭斜角度量的形状的短路线圈。图13是施加该扭转之前的截面图，图14是作为施加了扭转的结果而得到的具有扭斜角度量的阶差的短路线圈的截面图。

在实施例7中，隔着间隔板61层叠有左右的铁芯部20a、20b。在该间隔板61上形成有空间部62，在形成短路线圈的形成时，对应于扭斜角度的阶差部能够进入该空间部62中。此外，在左右的铁芯部20a、20b上，分别与转子的轴向平行地设置有一对短路线圈的插入孔63a、63b。此时，各插入孔63a、63b为，开口于间隔板61的空间部62，在各铁芯扭斜前的状态下配置在一条直线上。在该短路线圈的插入孔63a、63b中，分别插入成为U字形的导电性条64的2个插脚。

如该图13所示，在使左右的铁芯部20a、20b和间隔板61重合了的状态下，向短路线圈插入孔63a、63b插入导电性条64，并对左右的铁芯部施加其扭斜角度量的扭转。于是，如图14所示，导电性条64在铁芯中央的间隔板61部分弯曲，并在此形成与扭斜角度对应的阶差部65。之后，通过焊接或钎焊将在转子铁芯的一个端面露出的U字形导电性条64的插脚部分的前端彼此进行结合，由此形成一方的短路连接部66a。另外，U字形的连结部分成为另一方的短路连接部66b。

根据具有以上结构的实施例7，仅通过向直线状地配置的插入孔63a、63b中插入U字形的导电性条64，并对铁芯部施加扭转，就能够简单地在铁芯内部制造带有阶差的短路线圈。尤其是，仅从铁芯的一个方向插入导电性条64即可，所以与在导电性条的两侧分别嵌入铁芯部的技术相比较，制造工序变得简单。此外，导电性条也是简单的U字形即可，所以加工也简单，扭斜角度也由铁芯部的扭转量来决定，所以导电性条自身不需要考虑扭斜角度，而对于任意扭斜角度的旋转电机都能够应用。

[第三发明]

本申请的第三发明的特征在于，在除了不可逆变化的永久磁铁之外的其他永久磁铁的磁路部分、以其他永久磁铁的磁化方向为中心轴的上述其他永久磁铁的周围、或者除了不可逆变化的磁铁以外的磁通泄漏的磁路部分，设置导电板，使上述电枢绕组通电磁化电流，通过其磁通使上述导电板产生短路电流，通过该短路电流产生具有与基于磁化电流的磁场相反方向的磁力的磁场。尤其是，在第三发明中，能够在固定磁力磁铁的上下、周围、全部表面或磁通泄漏的磁路部分即块部，设置导电板。

根据具有以上结构的第三发明，通过使导电板产生感应电流，通过该感应电流消除上述固定磁力磁铁产生的磁场，由此能够抑制增磁时的d轴电流的增加，所以能够抑制转子磁极的减磁时及增磁时的磁化电流的增加，能够实现回转机械的效率化。

以下，参照图15～图32对第三发明的永磁式旋转电机的各实施例进行说明。本实施例的旋转电机以12极的情况进行说明，在其他极数中也同样能够应用。另外，第三发明相当于本申请的方案18至方案26。

实施例8

(1-1)结构

使用图15～图17对第三发明的实施例8进行说明。图15是本实施例的永磁式旋转电机的与旋转轴正交的方向的截面图，是表示减磁时的磁通方向的图，图16是表示同样的增磁时的磁通方向的图，图17是表示增磁时的磁通方向的、固定磁力磁铁4和导电板8部分的立体图。

如图15所示，第三发明的实施例8的转子1包括：转子铁芯2；保磁力和磁化方向厚度之积较小的永久磁铁3(以下称作可变磁力磁铁)；以及保磁力和磁化方向厚度之积较大的永久磁铁(以下称作固定磁力磁铁)4、4。转子铁芯2是层叠硅钢板而构成的，上述可变磁力磁铁3及固定磁力磁铁4、4埋入在转子铁芯2内。在可变磁力磁铁3和固定磁力磁铁4的端部设置作为磁屏蔽的空洞5，以使通过转子铁芯2内的磁通在可变磁力磁铁3和固定磁力磁铁4的厚度方向上通过。

在本实施例中，可变磁力磁铁3可以是铁素体磁铁或铝铁镍钴磁铁，在该实施例中使用了铁素体磁铁。固定磁力磁铁4使用了NdFeB磁铁。该可变磁力磁铁的保磁力为280kA/m，固定磁力磁铁的保磁力为1000kA/m。可变磁力磁铁3沿着磁极中央的d轴配置在转子铁芯2内，其磁化方向大致为圆周方向。固定磁力磁铁4以磁化方向相对于d轴方向具有规定角度的方式，配置在上述可变磁力磁铁3两侧的转子铁芯2内。

以对埋入上述转子铁芯2内的固定磁力磁铁4上侧及下侧的整个面进行覆盖的方式，配置薄板状的导电板8。该导电板8与固定磁力磁铁4一起被在电枢绕组中通电d轴电流时产生的磁通贯通，此时，在平板状的导电板8的表面上产生漩涡状地循环的短路电流。即，导电板8优选为，在1秒以内流动可变磁力磁铁3的磁化变化的程度的短路电流，之后在1秒以内使该短路电流衰减50％以上。此外，当将导电板8的电感值和电阻值设为能够流动可变磁力磁铁3的磁化变化的程度的短路电流那样的值时，效率良好。

在上述转子2的外周，隔着空隙9设置定子10。该定子10具有电枢铁芯11和电枢绕组12。通过在动该电枢绕组12中流动的磁化电流，在导电板8中感应出感应电流，通过该感应电流形成贯通导电板8的磁通。

此外，通过在该电枢绕组12中流动的磁化电流，可变磁力磁铁3的磁化方向可逆地变化。即，对于可变磁力磁铁和固定磁力磁铁，在永磁式旋转电机的运转时，通过基于d轴电流的磁场使永久磁铁3磁化而使可变磁力磁铁3的磁通量不可逆地变化。此时，在流动对可变磁力磁铁3进行磁化的d轴电流的同时，通过q轴电流控制旋转电机的转矩。

此外，通过由d轴电流产生的磁通，使由电流(合成了q轴电流和d轴电流的全部电流)、可变磁力磁铁以及固定磁力磁铁产生的电枢绕组的交链磁通量(由通过旋转电机的全部电流而在电枢绕组中产生的磁通、以及通过转子侧的可变磁力磁铁和固定磁力磁铁而产生的磁通构成电枢绕组整体的交链磁通量)，大致可逆地变化。

尤其是，在本实施例中，通过基于瞬间较大的d轴电流的磁场，使可变磁力磁铁3不可逆变化。在该状态下，连续地流动几乎不产生不可逆减磁、或者产生微小不可逆减磁的范围的d轴电流来进行运转。此时的d轴电流以将电流相位提前而调整端子电压的方式进行作用。即，进行通过较大的d轴电流使可变用磁铁3的极性反转、并将电流相位提前的运转控制方法。如此，通过d轴电流使可变用磁铁3的极性反转，所以即使流动使端子电压降低那样的负的d轴电流，对于可变用磁铁3来说也不是减磁场而成为增磁场。即，通过负的d轴电流可变用磁铁3不会减磁，而能够调整端子电压的大小。

(1-2)基本作用

接着，对具有上述结构的本实施例的永磁式旋转电机的增磁时和减磁时的作用进行说明。另外，在各图中，用箭头表示由电枢绕组12以及导电板8产生的磁力的方向。

在本实施例中，在定子10的电枢绕组12中流动通电时间为0.1ms～100ms左右的极短时间的脉冲性电流而形成磁场，使磁场A作用于可变磁力磁铁3(参照图15)。形成用于对永久磁铁进行磁化的磁场A的脉冲电流，为定子10的电枢绕组12的d轴电流成分。此时，对可变磁力磁铁3以外进行作用的磁场A1，也由上述脉冲电流产生。

当两种永久磁铁的厚度大致相等时，由基于d轴电流的作用磁场引起的永久磁铁的磁化状态变化，根据保磁力的大小而改变。在电枢绕组12中脉冲性地通电负的d轴电流，该负的d轴电流产生与永久磁铁的磁化方向反向的磁场。当通过负的d轴电流而变化了的磁铁内的磁场A成为-280kA/m时，可变磁力磁铁3的保磁力为280kA/m，所以可变磁力磁铁3的磁力不可逆地大幅降低。

另一方面，由于固定磁力磁铁4的保磁力为1000kA/m，所以磁力不会不可逆地降低。结果，当脉冲性的d轴电流成为0时，仅可变磁力磁铁3成为减磁了的状态，能够减少整体磁铁的交链磁通量。并且，当施加比-280kA/m大的逆磁场时，可变磁力磁铁3向反向磁化而极性进行反转。此时，可变磁力磁铁3的磁通和固定磁力磁铁4的磁通相互抵消，所以永久磁铁的全部交链磁通成为最小。

此时，如图15的B所示，由固定磁力磁铁4产生的磁场的磁力方向成为从固定磁力磁铁4向可变磁力磁铁3的方向，所以与上述电枢绕组12的磁场的磁力方向一致，所以在使可变磁力磁铁3减磁的方向上作用较强的磁力。同时，在导电板8中产生消除电枢绕组12的磁场A那样的感应电流，通过该感应电流产生具有如图15箭头C所示的磁力方向的磁场。基于该导电板8的磁力C也以使可变磁力磁铁3的磁化方向朝向反向的方式进行作用。由此，有效地进行可变磁力磁铁3的减磁及极性的反转。即，通过在导电板8中感应出的感应电流而产生的磁场C的磁力方向，在贯通可变磁力磁铁3的部分，与基于磁化电流的磁场A的方向一致，所以也有效地进行减磁方向的磁化。

接着，对使永久磁铁的全部交链磁通增加而恢复到最大的过程(增磁过程)进行说明。在减磁结束的状态下，如图16及图17所示，可变磁力磁铁3的极性反转，对电枢绕组12通电正的d轴电流，该正的d轴电流产生与反转了的磁化反向(图15所示的初始的磁化方向)的磁场。反转了的反极性的可变磁力磁铁3的磁力随着上述磁场的增加而减少，并成为0。当进一步使基于正的d轴电流的磁场增加时，极性反转而被磁化为初始极性方向。当施加几乎完全的磁化所需要的磁场即350kA/m时，可变磁力磁铁3被磁化而产生几乎最大的磁力。

此时，与减磁时同样，不需要通过连续通电来增加d轴电流，而只要以瞬间脉冲电流来流动成为目标磁力的电流即可。另一方面，由于固定磁力磁铁4的保磁力为1000kA/m，所以即使作用基于d轴电流的磁场，固定磁力磁铁4的磁力也不会不可逆地变化。结果，当脉冲性的正的d轴电流成为0时，仅可变磁力磁铁3成为增磁了的状态，能够增加整体磁铁的交链磁通量。由此，能够恢复到原来的最大的交链磁通量。

如上所示，通过使基于d轴电流的瞬间磁场作用于可变磁力磁铁3和固定磁力磁铁4，能够使可变磁力磁铁3的磁力不可逆地变化，而使永久磁铁的全部交链磁通量任意变化。

在该情况下，在永磁式旋转电机的最大转矩时，使可变磁力磁铁3磁化为与磁极的永久磁铁的磁通相加，在转矩较小的轻负荷时、或者在中速旋转区域和高速旋转区域中，上述可变磁力磁铁3由基于电流的磁场磁化而使磁通减少。此外，在使磁极的磁铁不可逆变化而使交链磁通最小的状态下、在转子成为最高转速时，基于永久磁铁的感应电压成为旋转电机的电源即变换器电子部件的耐电压以下。

(1-3)导电板8的作用

接着，对导电板8的作用进行说明。可变磁力磁铁3和固定磁力磁铁4埋入转子铁芯2内而构成磁回路，所以基于上述d轴电流的磁场不仅作用于可变磁力磁铁3，还作用于固定磁力磁铁4。本来，基于上述d轴电流的磁场是为了使可变磁力磁铁3的磁化变化。因此，使基于上述d轴电流的磁场不作用于固定磁力磁铁4，集中于可变磁力磁铁3即可。

在本实施例中，在固定磁力磁铁4的上下两面上，以固定磁力磁铁4的磁化方向为中心轴来配置导电板8。因此，在图16及图17所示的进行可变磁力磁铁3的增磁方向的磁化的情况下，当基于上述d轴电流的磁场A1作用于固定磁力磁铁4时，在导电板8中流动消除上述磁场A1那样的感应电流。因此，在固定磁力磁铁4中，作用基于上述d轴电流的磁场A1和基于短路电流的磁场C且两者相互抵消，因此几乎不产生磁场的增减。因此，能够通过较少的d轴电流对可变磁力磁铁3进行磁化。即，能够通过较少的磁化电流，来有效地对可变磁力磁铁3进行增磁。

此时，固定磁力磁铁4通过导电板8而不受上述d轴电流的影响，而几乎不产生磁通的增加，还能够缓和d轴电流导致的电枢铁芯11的磁饱和。即，电枢铁芯11为，由d轴电流产生的磁场A+磁场A1通过形成在电枢绕组12之间的磁路，由此有可能会产生该部分的磁饱和。但是，在本实施例中，导电板8的磁场C能够消除磁场A1、且使磁场A1≈0，所以通过电枢铁芯11的磁路的磁通之中、基于磁场A1的成分减少，所以电枢铁芯11的磁路磁饱和的情况得到缓和。

实施例9

使用图18～图20对第三发明的实施例9进行说明。图18是本实施例的永磁式旋转电机的与旋转轴正交的方向的截面图，是表示减磁时的磁通方向的图，图19是同样的增磁时的磁通方向的图，图20是表示增磁时的磁通方向的、固定磁力磁铁4和导电板8部分的立体图。

在该实施例9中，导电板8除了设置在固定磁力磁铁4的上下两面上之外，还与上下的导电板8平行地配置在固定磁力磁铁4的内部。即，以与由d轴电流(磁化电流)产生的磁通的方向正交的方式设置各导电板8。

在具有这种结构的本实施例中，除了上述实施例8的作用效果之外，还具有如下的特征。即，在图18所示的进行可变磁力磁铁3的减磁方向的磁化的情况下，在配置于固定磁力磁铁4内部的导电板8中，也流动从固定磁力磁铁4的侧面向上侧流动的基于磁场A’的短路电流。在进行与此相反的增磁的情况下，如图19所示，在内部的导电板8中也流动从固定磁力磁铁4的上侧向侧面流动的基于磁场A’的短路电流。结果，通过使从侧面进入固定磁力磁铁4的磁场A’的磁力变化为短路电流能够使其衰减，能够防止该磁场A’使固定磁力磁铁4的磁力增加，而成为可变磁力磁铁3的增磁的妨碍。

并且，在上述实施例8以及该实施例9中，能够使导电板8为板状部件，所以能够简化永磁式旋转电机制造时的导电板8的组装作业。尤其是，如果预先将固定磁力磁铁4和导电板8层叠而一体化，则能够通过与通常的将永久磁铁组装到铁芯中时相同的作业，进行导电板8的组装。

实施例10

使用图21～图23对第三发明的实施例10进行说明。图21是本实施例的永磁式旋转电机的与旋转轴正交的方向的截面图，是表示减磁时的磁通方向的图，图22是同样的增磁时的磁通方向的图，图23是表示增磁时的磁通方向的、固定磁力磁铁4和导电板8部分的立体图。

在实施例10中，导电板8是贴紧在固定磁力磁铁4侧面的板状部件，并配置为与固定磁力磁铁4的磁路平行地覆盖固定磁力磁铁4。即，相对于埋入上述转子铁芯2内的固定磁力磁铁4，与d轴电流的磁化方向平行地设置导电板8。

在如此地将导电板8以卷绕的方式配置在固定磁力磁铁4周围的实施例10中，当基于d轴电流的磁场A1作用于固定磁力磁铁4时，如图21所示，在导电板8中流动消除磁场A1那样的感应电流。此时，基于短路电流的磁场C均匀地作用于固定磁力磁铁4中。该情况在进行与此相反的增磁的情况的图22中也相同。因此，作为实施例10的效果，除了上述实施例的效果之外，能够在固定磁力磁铁4的整个区域消除由磁化电流产生的磁场的磁力，所以能够有效抑制转子磁极增磁时的磁化电流的增加，能够实现回转机械的效率化。此外，在固定磁力磁铁4侧面配置导电板8，所以还存在防止基于磁化电流的磁场从侧面进入固定磁力磁铁4内的优点。

实施例11

使用图24～图26对第三发明的实施例11进行说明。图24是本实施例的永磁式旋转电机的与旋转轴正交的方向的截面图，是表示减磁时的磁通方向的图，图25是同样的增磁时的磁通方向的图，图26是表示增磁时的磁通方向的、固定磁力磁铁4和导电板8部分的立体图。

实施例11为，将导电板8配置在固定磁力磁铁4的上下及侧面、即固定磁力磁铁4的整个周围，是组合了上述实施例1和实施例10的实施例。此时，导电板8可以通过焊接或钎焊将板状部件接合到固定磁力磁铁4的表面上来形成，也可以通过电镀等其他方法用导电性材料覆盖可变磁力磁铁4的表面整体来形成。

在该实施例11中，除了上述各实施例的效果之外，对于从任意方向对固定磁力磁铁4施加的基于磁化电流的磁场A，也将其能量作为感应电流进行消耗。

实施例12

使用图27～图29对第三发明的实施例12进行说明。图27是本实施例的永磁式旋转电机的与旋转轴正交的方向的截面图，是表示减磁时的磁通方向的图，图28是同样的增磁时的磁通方向的图，图29是表示增磁时的磁通方向的、固定磁力磁铁4和导电板8部分的立体图。

在该实施例12中，导电板8是基于d轴电流的磁通贯通其中央开口部的环状的部件，通过在对电枢绕组通电d轴电流时产生的磁通，产生在环状的导电板8中循环的短路电流。该导电板8设置在除了可变磁力磁铁3以外的固定磁力磁铁4的磁路部分，以固定磁力磁铁4的磁化方向为中心轴，配置在固定磁力磁铁4周围。

在具有这种结构的本实施例中，在图27所示的进行可变磁力磁铁3的减磁方向的磁化的情况下，在配置于固定磁力磁铁4内部的导电板8中，也流动从固定磁力磁铁4侧面向上侧流动的基于磁场A’的短路电流。如图20所示，在进行与此相反的增磁的情况下，在导电板8中也流动从固定磁力磁铁4上侧向侧面流动的基于磁场A’的短路电流。因此，除了上述各实施例的效果之外，由导电板8覆盖固定磁力磁铁4的部分较少即可，在铁芯内配置作为磁屏蔽的导电性部件的部位较少即可，不会损害永久磁铁的磁特性。

实施例13

使用图30～图32对第三发明的实施例13进行说明。图30是本实施例的永磁式旋转电机的与旋转轴正交的方向的截面图，是表示减磁时的磁通方向的图，图31是同样的增磁时的磁通方向的图，图32是表示增磁时的磁通方向的、铁芯的桥部的立体图。

在实施例13中，导电板8是对设置在固定磁力磁铁4和可变磁力磁铁3之间的桥部6的周围进行覆盖的板状部件，在埋入上述转子铁芯2内的固定磁力磁铁4的基于d轴电流的磁路的边界设置导电板8。

在具有这种结构的实施例13中，如图30及图31所示，在进行可变磁力磁铁3的减磁或增磁方向的磁化的情况下，当基于上述d轴电流的磁场A2作用于桥部6时，在导电板8中流动消除磁场A2那样的感应电流。结果，由该感应电流产生的磁场C以消除基于d轴电流的磁场A2的方式进行作用，所以能够在桥部6的部分制作磁屏蔽。尤其是，在桥部6，由于铁芯的强度上的要求而难以设置空洞等来形成磁屏蔽，但根据本实施例，能够在确保桥部6的机械强度的情况下形成磁屏蔽，所以与上述实施例同样，也具有能够以较少的磁化电流有效地进行增磁的效果。

实施例14

第三发明不限定于上述各实施例，还包括如下的实施例14。

(1)在上述各实施例中，表示了4极的旋转电机，但是在8极等多极旋转电机中当然也能够应用第三发明。根据极数的不同，永久磁铁的配置位置、形状当然会有一些变化，但能够得到同样的作用和效果。尤其是，上述各实施例为，在中央配置可变磁力磁铁、在其两侧配置固定磁力磁铁，但也能够应用可变磁力磁铁和固定磁力磁铁的其他配置。

(2)在上述转子铁芯2中，在固定磁力磁铁的外周侧为了构成磁屏蔽而设置的空洞的形状或位置、以及在固定磁力磁铁的内周侧为了决定其磁路截面积而设置的空洞的位置等，根据使用的永久磁铁的保磁力或由磁化电流产生的磁场的强度等，能够进行适当变更。

(3)还能够适当组合上述各实施例。尤其是，通过对桥部6和固定磁力磁铁4双方设置导电板8，能够更有效地进行可变磁力磁铁的减磁或增磁。

[第四发明]

本申请的第四发明的目的在于，在固定磁力磁铁附近配置导电板，在通过d轴电流进行可变磁力磁铁的磁化时，大幅降低q轴部漏磁通，且使可变磁力磁铁的磁化分布均匀化，由此抑制磁化电流的增加，实现回转机械的效率化。

为了实现上述目的，第四发明的永磁式旋转电机的特征在于，使用保磁力和磁化方向厚度之积相互不同的两种以上的永久磁铁来形成转子的磁极，在转子铁芯内配置多个该磁极来构成转子，在该转子的外径方向上隔着空隙配置定子，在该定子中设置电枢铁芯和电枢绕组，通过该电枢绕组形成的磁场使构成上述转子的磁极的永久磁铁之中的至少一个磁化，由此使永久磁铁的磁通量不可逆地变化，在该永磁式旋转电机中，在转子半径截面内的q轴外周侧和使d轴侧上述磁通量不可逆地变化的永久磁铁附近配置导电性部件，由此构成短路线圈，使上述电枢绕组中通电磁化电流，通过其磁通在上述导电部件中产生短路电流，通过该短路电流产生具有与基于磁化电流的磁场相反方向的磁力的磁场。

另外，如下的永磁式旋转电机也是第四发明的一个方式：为了使可变磁力磁铁的磁化分布均匀，使在不可逆地变化的永久磁铁的磁化垂直方向的侧面配置的短路线圈，(1)为由板状的导电性部件构成的线圈、(2)为多个短路线圈、(3)配置在不可逆地变化的永久磁铁的磁化垂直方向的侧面的中央部、或者(4)在不可逆地变化的永久磁铁上设置切口来配置。

根据具有以上结构的第四发明，在通过d轴电流进行可变磁力磁铁的磁化时，能够大幅降低q轴部漏磁通，且能够使可变磁力磁铁的磁化分布均匀，所以能够抑制磁化电流的增加，因此能够实现回转机械的效率化。

以下，参照附图对第四发明的永磁式旋转电机的实施例进行说明。本实施例的旋转电机以8极的情况进行说明，在其他极数时也同样能够应用。另外，第四发明相当于本申请的方案27至方案35。

实施例15

(1-1)结构

使用图33对第四发明的实施例15进行说明。第四发明的实施例15的转子1具备：转子铁芯2；保磁力和磁化方向厚度之积较小的永久磁铁3(以下称作可变磁力磁铁)；保磁力和磁化方向厚度之积较大的永久磁铁4、4(以下称为固定磁力磁铁)；以及配置在可变磁力磁铁3和固定磁力磁铁4、4的上侧及下侧的短路线圈7a、7b。在本实施例中，作为可变磁力磁铁3使用铁素体磁铁，作为固定磁力磁铁4使用NdFeB磁铁。此外，作为可变磁力磁铁3，能够使用SmCo系磁铁、CeCo系磁铁、NdFeB系磁铁中保磁力较弱的磁铁。

作为一例，设可变磁力磁铁3的保磁力为280kA/m、固定磁力磁铁4的保磁力为1500kA/m，但不一定要限定于这样的值。只要是可变磁力磁铁3通过负的d轴电流被不可逆地磁化，固定磁力磁铁4通过负的d轴电流不被不可逆地磁化即可。

在可变磁力磁铁3及固定磁力磁铁4、4的端部设置空洞5，以便通过转子铁芯2内的磁通在可变磁力磁铁3及固定磁力磁铁4、4的厚度方向上通过可变磁力磁铁3及固定磁力磁铁4、4的部分。转子铁芯2的磁极部6形成为被1个可变磁力磁铁3和2个固定磁力磁铁4、4包围。转子铁芯2的磁极部6的中心轴向为d轴，磁极间的中心轴向为q轴。

此外，可变磁力磁铁3也可以不仅由1个可变磁力磁铁构成，而可以使用组合了可变磁力磁铁和固定磁力磁铁来制作的可变磁力磁铁。具体来说，使可变磁力磁铁3和固定磁力磁铁4a在各磁铁的磁化方向上重合来构成1个磁铁。即，使可变磁力磁铁3和固定磁力磁铁4a的磁化方向相同，而在磁性上直列地进行配置。该直列地重叠的磁铁，在磁化方向成为d轴方向(在此、大致为转子的半径方向)的位置上，配置在转子铁芯2内。另一方面，在将可变磁力磁铁3和固定磁力磁铁4a直列重叠的磁铁的两侧，在磁化方向成为d轴方向的位置上配置固定磁力磁铁4、4。在横向上配置的该固定磁力磁铁4、4相对于上述直列地重叠的磁铁，在磁回路上构成并列回路。即，在磁回路上，相对于可变磁力磁铁3，直列地配置固定磁力磁铁4a，并列地配置固定磁力磁铁4、4。

因此，成为在转子1内在成为q轴方向的磁路的部分未配置有磁铁或作为磁屏蔽的孔的铁芯，因此存在磁阻变得极小的部分。该部分成为产生电抗转矩时的铁的磁极部6。另一方面，在成为d轴方向的永久磁铁的磁极的部分配置上述可变磁力磁铁3和固定磁力磁铁4，磁阻变大。由此，能够构成在转子的圆周方向上磁阻不同的转子。

以对埋入上述转子铁芯2内的、层叠了可变磁力磁铁3和固定磁力磁铁4a的磁铁以及两侧的固定磁力磁铁4、4进行包围的方式，在转子半径截面内的q轴外周侧和d轴侧上述固定磁力磁铁附近配置。此时，短路线圈7a、7b以固定磁力磁铁4、4的磁化方向为中心轴。该短路线圈7a、7b由环状的导电性部件构成，以嵌入的方式安装在设置于转子铁芯2内的空洞5的边缘的部分。另外，也能够向转子铁芯2的孔中流入高温熔融的导电性部件来铸造制作。该短路线圈7a、7b设置在除了可变磁力磁铁3之外的其他固定磁力磁铁4、4的磁路部分。

(1-2)基于d轴电流的减磁及增磁时的短路线圈的作用

接着，对具有上述结构的本实施例的永磁式旋转电机的增磁时和减磁时的作用进行说明。另外，在各图中，用箭头表示由定子的电枢绕组或短路线圈7产生的磁力的方向。

图34是说明使永久磁铁的全部交链磁通增磁时的图。在本实施例中，在定子的电枢绕组中流动通电时间为10ms左右的极短时间的脉冲性电流而形成磁场，使磁场A作用于可变磁力磁铁3。形成用于对永久磁铁进行磁化的磁场A的脉冲电流，为定子的电枢绕组的d轴电流成分。

本来，基于上述d轴电流的磁场是为了使可变磁力磁铁3的磁化变化而产生的，所以优选对配置有可变磁力磁铁3的部分进行作用。但是，基于上述d轴电流的磁场A，不仅作用于可变磁力磁铁3，还作用于固定磁力磁铁4。即，当在定子的电枢绕组中流动d轴成分电流时，形成作用于可变磁力磁铁3的磁场A1、作用于固定磁力磁铁4、4的磁场A2、以及作用于固定磁力磁铁和q轴外周侧的磁场(漏磁场)A3。

因此，使基于上述d轴电流的磁场A2难以作用于固定磁力磁铁4、4，并且使漏磁场A3难以进行作用即可。在本实施例中，设置在固定磁力磁铁4、4上侧的短路线圈7a，配置为包围固定磁力磁铁4和q轴外周部。如图35所示，基于短路线圈7a的感应电流的磁场以消除漏磁场A3的方式进行作用，所以漏磁场A3难以进行作用。另一方面，配置在固定磁力磁铁4、4下侧的短路线圈7b，配置为包围固定磁力磁铁4。

当基于上述d轴电流的磁场A2作用于固定磁力磁铁4、4时，短路线圈7a、7b中流动消除上述磁场那样的感应电流。因此，在固定磁力磁铁4、4中，基于上述d轴电流的磁场和基于短路电流的磁场相互抵消，所以几乎不产生磁场的增减。此外，当基于上述d轴电流的磁场A3作用于转子的q轴部分时，在短路线圈7a中流动消除上述磁场那样的感应电流。因此，在转子的q轴部分，基于上述d轴电流的磁场和基于短路电流的磁场也相互抵消，所以几乎不产生磁场的增减。

另一方面，即使基于上述d轴电流的磁场A1作用于可变磁力磁铁3，在短路线圈7a、7b中也不产生消除磁场A1的磁场那样的磁场。此外，通过磁场A2及磁场A3作用于短路线圈7a、7b而产生的、基于短路电流的磁场，也作用于可变磁力磁铁3，与基于d轴电流的磁场和作用于可变磁力磁铁3的磁场A1为相同方向。

图36是说明永久磁铁的全部交链磁通的减磁时的图。在永久磁铁的全部交链磁通的增磁时，在定子的电枢绕组中流动通电时间为10ms左右的极短时间的脉冲性电流，而形成与减磁时相反的磁场，并使磁场B作用于可变磁力磁铁3。即，当在定子的电枢绕组中流动d轴成分电流时，形成作用于可变磁力磁铁3的磁场B1、作用于固定磁力磁铁4、4的磁场B2、以及作用于固定磁力磁铁和q轴外周侧的磁场(漏磁场)B3。

当基于上述d轴电流的磁场B2作用于固定磁力磁铁4、4时，在短路线圈7a、7b中流动消除上述磁场那样的感应电流。因此，在固定磁力磁铁4、4中，基于上述d轴电流的磁场和基于短路电流的磁场相互抵消，所以几乎不产生磁场的增减。此外，当基于上述d轴电流的磁场B3作用于转子的q轴部分时，在短路线圈7a中流动消除上述磁场那样的感应电流。因此，在转子的q轴部分，基于上述d轴电流的磁场和基于短路电流的磁场也相互抵消，所以几乎不产生磁场的增减。

另一方面，即使基于上述d轴电流的磁场B1作用于可变磁力磁铁3，在短路线圈7a、7b中也不产生消除磁场B1的磁场那样的磁场。并且，通过磁场B2及磁场B3作用于短路线圈7a、7b而产生的、基于短路电流的磁场，也作用于可变磁力磁铁3，与基于d轴电流的磁场和作用于可变磁力磁铁3的磁场B1的磁场为相同方向。

(1-3)可变磁力磁铁和固定磁力磁铁的直列配置的作用

在本实施例中，也可以将两种磁铁在磁性上直列地配置。以下，根据图37～43说明将两种永久磁铁3、4a在磁性上直列地配置的情况下的减磁及增磁时的作用。

图37是得到减磁前的最大交链磁通量时的图。此时，使两种永久磁铁为可变磁力磁铁3和固定磁力磁铁4a。此外，使不与可变磁力磁铁3直列地层叠的固定磁力磁铁为固定磁力磁铁4。由于可变磁力磁铁3和固定磁力磁铁4a的磁化方向相同，所以永久磁铁3、4a双方的磁通相加，而得到最大的磁通量。

图38表示减磁时的状态，使电枢绕组中脉冲性地通电负的d轴电流，该负的d轴电流通过电枢绕组从d轴方向产生与永久磁铁3、4a双方的磁化方向反向的磁场。当通过负的d轴电流而变化了的磁铁内的磁场成为175kA/m时，可变磁力磁铁3(铁素体磁铁)的保磁力为175kA/m，因此可变磁力磁铁3的磁力不可逆地大幅降低。此时，在可变磁力磁铁3中，被施加来自与其层叠的固定磁力磁铁4a的磁场，该磁场与用于减磁的从d轴方向施加的磁场相互抵消，所以需要相应量的较大的磁化电流，但是由于用于减磁的磁化电流比增磁时少即可，所以磁化电流的增加较少。

图39表示通过由负的d轴电流产生的逆磁场而可变磁力磁铁3的磁力减少的状态。虽然可变磁力磁铁3的磁力不可逆地大幅降低，但是由于固定磁力磁铁4a(NdFeB磁铁)的保磁力为1500kA/m，所以磁力不会不可逆地降低。结果，当脉冲性的d轴电流成为0时，仅可变磁力磁铁3成为减磁了的状态，能够减少整体磁铁的交链磁通量。

图40表示通过由负的d轴电流产生的逆磁场而可变磁力磁铁3的磁力向反向磁化，整体磁铁的交链磁通成为最小的状态。如果负的d轴电流的大小为产生使可变磁力磁铁3磁化所需要的350kA/m的磁场，则减磁了的可变磁力磁铁3被磁化而产生磁力。此时，由于两种永久磁铁3、4a的磁化方向为反向，所以双方的永久磁铁的磁通相减，磁通成为最小。

图41表示产生为了使通过负的d轴电流而极性反转了的可变磁力磁铁3的磁力减少的磁场的状态。使电枢绕组中脉冲性地通电正的d轴电流，该正的d轴电流产生固定磁力磁铁4a的磁化方向的磁场。通过正的d轴电流而变化了的磁铁内的磁场，使极性反转了的可变磁力磁铁3的磁力不可逆地大幅降低。此时，来自层叠在可变磁力磁铁3上的固定磁力磁铁4a的磁场与基于磁化电流的磁场相加(从固定磁力磁铁4a向可变磁力磁铁3作用偏置的磁场)，所以容易进行可变磁力磁铁3的减磁。

图42表示通过基于正的d轴电流的磁场而极性反转了的可变磁力磁铁3的磁力减少的状态。使可变磁力磁铁3的磁力不可逆地降低的、基于正的d轴电流的磁场，还与基于固定磁力磁铁4a的磁场相加。因此，即使在通常需要较大的磁化电流时，通过固定磁力磁铁4a的作用，也能够抑制磁化电流的增大。

图43表示通过正的d轴电流而可变磁力磁铁3向反向磁化(极性再次反转)、整体磁铁的交链磁通成为最大的状态。由于两种永久磁铁3、4a的磁化方向相同，所以双方的永久磁铁的磁通相加，而得到最大的磁通量。

(1-4)效果

根据具有以上结构的第四发明的实施例15，能够得到如下效果。

(1)通过将短路线圈7a配置成包围固定磁力磁铁4和q轴外周部，能够大幅减少通过d轴电流进行可变磁力磁铁3的磁化时的q轴部漏磁通。

(2)通过直列配置可变磁力磁铁3和固定磁力磁铁4a，由此在可变磁力磁铁3内部，与可变磁力磁铁3直列配置的固定磁力磁铁4a的磁场和相对于可变磁力磁铁3并列配置的固定磁力磁铁4、4的磁场为反向，并以相互抵消的方式进行作用。由此，在使可变磁力磁铁3从不可逆地减磁了的状态增磁而返回到原来的极性的情况下，能够使妨碍变化的基于相邻的固定磁力磁铁4、4的磁场减小，因此能够减小使可变磁力磁铁3的磁力变化时所需要的磁化电流(d轴电流)。

(3)由于可变磁力磁铁3的厚度变薄，所以能够使可变磁力磁铁3内的磁化分布均匀，抑制磁化电流的增加，所以能够实现回转机械的效率化。

实施例16

(2-1)结构

第四发明的实施例16为，在实施例15的永磁式旋转电机中，对短路线圈7a的形状和配置部位进行变更。即，使短路线圈7a的形状为板状，并配置成包围固定磁力磁铁4和q轴外周部，但在固定磁力磁铁4侧配置成接触可变磁力磁铁3的侧面。

(2-2)实施例16的作用

接着，对具有上述结构的本实施例的永磁式旋转电机的增磁时的作用进行说明。

在减少永久磁铁的全部交链磁通时，在定子的电枢绕组中流动d轴成分电流，使磁场A作用于转子的磁极部6。此时，在短路线圈7a、7b中流动感应电流，以便消除作用于固定磁力磁铁4、4的磁场A2和作用于固定磁力磁铁4、4和q轴外周侧的磁场(漏磁场)A3。由此，在磁场A2及磁场(漏磁场)A3进行作用的固定磁力磁铁4、4及固定磁力磁铁4和q轴外周侧，基于d轴电流的磁场和基于短路电流的磁场相互抵消，所以几乎不产生磁场的增减。

另一方面，在磁极中央部的直列地配置了可变磁力磁铁3和固定磁力磁铁4a的部分，即使基于上述d轴电流的磁场A1作用于可变磁力磁铁3，在短路线圈7a、7b中也不产生消除磁场A1的磁场那样的磁场。此外，通过磁场A2及磁场A3作用于短路线圈7a、7b而产生的、基于短路电流的磁场，也作用于可变磁力磁铁3。该磁场与基于d轴电流的磁场和作用于可变磁力磁铁3的磁场A1为相同方向。

在本实施例中，在可变磁力磁铁3的侧面整体上配置有板状的短路线圈7a。在该短路线圈7a中，流动通过磁场A2及磁场A3作用于短路线圈7a而产生的短路电流。如图44所示，基于该短路电流的磁场作用于可变磁力磁铁3。

基于该短路电流的磁场，在短路线圈7a附近与较大的基于短路线圈7a的磁场相加，但是在从短路线圈7a离开的位置上影响变小。但是，在本实施例中，作为短路线圈7a，以接触可变磁力磁铁侧面的方式配置有板状的线圈。由此，在可变磁力磁铁中，从短路线圈7a离开的部分变少，因此在可变磁力磁铁中难以产生不均匀的磁化分布。该情况在减少永久磁铁的全部交链磁通时也相同。

(2-3)实施例16的效果

作为这样的实施例16的效果，与上述实施例15的效果相比，在可变磁力磁铁中难以产生不均匀的磁化分布，所以能够减少用于对可变磁力磁铁整体进行均匀磁化的磁化电流。此外，由于短路线圈为板状，因此例如能够通过粘接剂等使可变磁力磁铁和下层的固定磁力一体化，所以能够与永久磁铁一体地插入、组装到转子铁芯内，组装作业变得容易。

实施例17

(3-1)结构

第四发明的实施例17为，作为在实施例16的磁极部6的中央与固定磁力磁铁4a直列配置的可变磁力磁铁3，直列配置了两种保磁力不同的可变磁力磁铁。即，代替实施例16的可变磁力磁铁3，而使用如下的复合磁铁：在上层部配置保磁力较强的可变磁力磁铁3a，在中层部配置保磁力比可变磁力磁铁3a弱的可变磁力磁铁3b，在下层部配置固定磁力磁铁4a。

(3-2)实施例17的作用

接着，对具有上述结构的本实施例的永磁式旋转电机的增磁时的作用进行说明。

在减少永久磁铁的全部交链磁通时，基于d轴电流的磁场作用于短路线圈7a，因此在短路线圈7a中流动短路电流。如图45所示，基于该短路电流的磁场作用于可变磁力磁铁3a、3b。

此外，在复合磁铁中，基于d轴电流的磁场A1也作用于可变磁力磁铁3a、3b。在该磁场A1作用于复合磁铁的情况下，作用于中央部的可变磁力磁铁3b的磁场的强度，比作用于上层部的可变磁力磁铁3a及下层部的固定磁力磁铁4a的磁场的强度弱。

但是，中央部的可变磁力磁铁3b的保磁力比上层部的可变磁力磁铁3a弱，所以即使在磁场A1的磁场的强度较弱的情况下，也能够可靠地进行可变磁力磁铁3b的磁化。

(3-3)实施例17的效果

作为这样的实施例17的效果，与上述实施例16的效果相比，由于在复合磁铁的中央部配置保磁力的弱的可变磁力磁铁3b，所以即使在磁场A1难以作用于复合磁铁的中央部的情况下，也能够可靠地进行磁化。由此，在可变磁力磁铁3b中难以产生不均匀的磁化分布，因此能够减小用于对可变磁力磁铁3a、3b整体进行均匀磁化的磁化电流。

实施例18

(4-1)结构

第四发明的实施例18为，在实施例16的永磁式旋转电机中对短路线圈7a的形状进行变更。即，作为短路线圈7a，代替板状的短路线圈，而配置了多个短路线圈。将该多个短路线圈配置为包围固定磁力磁铁4和q轴外周部，但在固定磁力磁铁4侧，配置成接触可变磁力磁铁3的侧面。

(4-2)实施例18的作用

接着，对具有上述结构的本实施例的永磁式旋转电机的增磁时的作用进行说明。

在使永久磁铁的全部交链磁通增磁时，基于d轴电流的磁场作用于短路线圈7a，由此在短路线圈7a中流动短路电流。基于该短路电流的磁场为，将基于在各个短路线圈中流动的短路电流的磁场合成，由此如图46所示，作用于可变磁力磁铁3和固定磁力磁铁4a。

(4-3)实施例18的效果

作为这样的实施例18的效果，与上述实施例15的效果相比，在可变磁力磁铁3中难以产生不均匀的磁化分布，所以能够减小用于对可变磁力磁铁3整体进行均匀磁化的磁化电流。

实施例19

(5-1)结构

第四发明的实施例19为，代替在实施例18的磁极部6的中央与固定磁力磁铁4a直列配置的可变磁力磁铁3，而直列配置了两种保磁力不同的可变磁力磁铁3a、3b。即，代替实施例18的可变磁力磁铁3而使用如下的复合磁铁：在上层部配置了保磁力较强的可变磁力磁铁3a，在中层部配置了保磁力比可变磁力磁铁3a弱的可变磁力磁铁3b，在下层部配置固定磁力磁铁4a。

(5-2)实施例19的作用

接着，对具有上述结构的实施例19的永磁式旋转电机的增磁时的作用进行说明。

在永久磁铁的全部交链磁通的增磁时，基于d轴电流的磁场作用于短路线圈7a，由此在短路线圈7a中流动短路电流。基于该短路电流的磁场为，将基于在各个短路线圈中流动的短路电流的磁场合成，由此如图47所示，作用于可变磁力磁铁3a、3b和固定磁力磁铁4a。

此外，在复合磁铁中，基于d轴电流的磁场A1也作用于可变磁力磁铁3a、3b。在该磁场A1作用于复合磁铁的情况下，作用于中央部的可变磁力磁铁3b的磁场的强度，比作用于上层部的可变磁力磁铁3a及下层部的固定磁力磁铁4a的磁场的强度弱。

但是，由于中央部的可变磁力磁铁3b的保磁力比上层部的可变磁力磁铁3a弱，所以即使在磁场A1的磁场强度较弱的情况下，也能够可靠地进行可变磁力磁铁3b的磁化。

(5-3)实施例19的效果

作为这样的实施例19的效果，与上述实施例18的效果相比，由于在复合磁铁的中央部配置有保磁力较弱的可变磁力磁铁3b，所以即使在磁场A1难以作用于复合磁铁的中央部的情况下，也能够可靠地进行磁化。由此，在可变磁力磁铁3b中难以产生不均匀的磁化分布，所以能够减少用于进行可变磁力磁铁3a、3b整体的均匀磁化的磁化电流。

实施例20

(6-1)结构

第四发明的实施例20为，在实施例16的永磁式旋转电机中对短路线圈7a的形状进行变更。即，作为短路线圈7a，代替板状的短路线圈7a而配置了1个短路线圈。将该多个短路线圈配置成包围固定磁力磁铁4和q轴外周部，但在固定磁力磁铁4侧配置成接触可变磁力磁铁3的侧面中央。

(6-2)实施例20的作用

接着，对具有上述结构的本实施例的永磁式旋转电机的增磁时的作用进行说明。

在使永久磁铁的全部交链磁通增磁时，基于d轴电流的磁场作用于短路线圈7a，由此在短路线圈7a中流动短路电流。由于短路线圈7a配置在可变磁力磁铁3的侧面中央部，所以如图48所示，基于该短路电流的磁场作用于可变磁力磁铁3和固定磁力磁铁4a。

(6-3)实施例20的效果

作为这样的实施例20的效果，与上述实施例15的效果相比，由于配置在可变磁力磁铁3的侧面中央部，因此在可变磁力磁铁3中难以产生不均匀的磁化分布，所以能够减少用于对可变磁力磁铁3整体进行均匀磁化的磁化电流。

实施例21

(7-1)结构

在第四发明的实施例21中，代替在实施例20的磁极部6的中央与固定磁力磁铁4a直列配置的可变磁力磁铁3，而使用如下的复合磁铁：在上层部配置保磁力较强的可变磁力磁铁3a，在中层部配置保磁力比可变磁力磁铁3a弱的可变磁力磁铁3b，在下层部配置固定磁力磁铁4a。

(7-2)实施例21的作用

接着，在具有上述结构的永久磁铁的全部交链磁通的增磁时，基于d轴电流的磁场作用于短路线圈7a，由此在短路线圈7a中流动短路电流。基于该短路电流的磁场为，将基于在各个短路线圈中流动的短路电流的磁场合成，由此如图49所示，作用于可变磁力磁铁3a、3b及固定磁力磁铁4a。

此外，在复合磁铁中，基于d轴电流的磁场A1也作用于可变磁力磁铁3a、3b。在该磁场A1作用于复合磁铁的情况下，作用于中央部的可变磁力磁铁3b的磁场的强度，比作用于上层部的可变磁力磁铁3a及下层部的固定磁力磁铁4a的磁场的强度弱。但是，由于中央部的可变磁力磁铁3b的保磁力比上层部的可变磁力磁铁3a弱，所以即使在磁场A1的磁场强度较弱的情况下，也能够可靠地进行可变磁力磁铁3b的磁化。

(7-3)实施例21的效果

作为这样的实施例21的效果，与上述实施例20的效果相比，由于在复合磁铁的中央部配置保磁力较弱的可变磁力磁铁3b，所以即使在磁场A1难以作用于复合磁铁的中央部的情况下，也能够可靠地进行磁化。由此，在可变磁力磁铁3b中难以产生不均匀的磁化分布，所以能够减少用于进行可变磁力磁铁3a、3b整体的均匀磁化的磁化电流。

实施例22

(8-1)结构

第四发明的实施例22为，在实施例16的永磁式旋转电机中对短路线圈7a的形状进行变更。即，作为短路线圈7a，代替板状的短路线圈而配置1个短路线圈。将该多个短路线圈配置为包围固定磁力磁铁4和q轴外周部。另一方面，在固定磁力磁铁4侧，在可变磁力磁铁3的侧面中央部设置切口，并嵌入设置到该部分。

(8-2)实施例22的作用

接着，在具有上述结构的本实施例的永久磁铁的全部交链磁通的增磁时，基于d轴电流的磁场作用于短路线圈7a，由此在短路线圈7a中流动短路电流。由于短路线圈7a配置在可变磁力磁铁3的侧面中央部所设置的切口部分，所以如图50所示，基于该短路电流的磁场作用于可变磁力磁铁3和固定磁力磁铁4a。

(8-3)实施例22的效果

作为这样的实施例22的效果，与上述实施例15的效果相比，由于配置在可变磁力磁铁3的侧面中央部所设置的切口部分，所以在可变磁力磁铁3中难以产生不均匀的磁化分布，所以能够减少用于对可变磁力磁铁3整体进行均匀磁化的磁化电流。并且，由于能够保持短路线圈的基于旋转离心力的半径方向的力，所以能够实现高速旋转及高输出，可靠性也提高。此外，可变磁力磁铁和固定磁力磁铁例如能够通过粘接剂等成为一体，所以能够与永久磁铁一体地插入组装到转子铁芯内，组装作业变得容易。

实施例23

(9-1)结构

在第四发明的实施例23中，代替在实施例20的磁极部6的中央与固定磁力磁铁4a直列地配置的可变磁力磁铁3，而使用如下的复合磁铁：在上层部配置保磁力较强的可变磁力磁铁3a，在中层部配置保磁力比可变磁力磁铁3a弱的可变磁力磁铁3b，在下层部配置固定磁力磁铁4a。

(9-2)实施例23的作用

接着，在具有如上所述的结构的永久磁铁的全部交链磁通增磁时，基于d轴电流的磁场作用于短路线圈7a，由此在短路线圈7a中流动短路电流。基于该短路电流的磁场为，将基于在各个短路线圈中流动的短路电流的磁场合成，由此如图51所示作用于可变磁力磁铁3a、3b及固定磁力磁铁4a。

此外，在复合磁铁中，基于d轴电流的磁场A1也作用于可变磁力磁铁3a、3b。在该磁场A1作用于复合磁铁的情况下，作用于中央部的可变磁力磁铁3b的磁场的强度，比作用于上层部的可变磁力磁铁3a及下层部的固定磁力磁铁4a的磁场的强度弱。但是，中央部的可变磁力磁铁3b的保磁力比上层部的可变磁力磁铁3a弱，所以即使在磁场A1的磁场强度较弱的情况下，也能够可靠地进行可变磁力磁铁3b的磁化。

(9-3)实施例23的效果

作为这样的实施例23的效果为，由于在复合磁铁的中央部配置有保磁力较弱的可变磁力磁铁3b，所以即使磁场A1难以作用于复合磁铁的中央部的情况下，也能够可靠地进行磁化。由此，在可变磁力磁铁3b中难以产生不均匀的磁化分布，因此能够减少用于对可变磁力磁铁3a、3b整体进行均匀磁化的磁化电流。并且，能够保持短路线圈的基于旋转离心力的半径方向的力，所以能够实现高速旋转及高输出，可靠性也提高。此外，可变磁力磁铁和固定磁力磁铁例如能够通过粘接剂等成为一体，所以能够与永久磁铁一体地插入并组装到转子铁芯内，组装作业变得容易。

实施例24

(10-1)结构

第四发明的实施例24为，在实施例16的永磁式旋转电机中对短路线圈7a的形状和位置进行变更，并且将在磁极部6的中央与固定磁力磁铁4a直列地配置的可变磁力磁铁3，变更为两种保磁力不同的可变磁力磁铁3a、3b。

即，代替在磁极部6的中央与固定磁力磁铁4a直列地配置的可变磁力磁铁3，而在上层部配置保磁力较强的可变磁力磁铁3a，在中层部配置保磁力比可变磁力磁铁3a弱的可变磁力磁铁3b，在下层部配置固定磁力磁铁4a。在这些磁铁中，通过使配置于上层部的保磁力较强的可变磁力磁铁3a的宽度，比可变磁力磁铁3b及固定磁力磁铁4a窄，由此设置配置短路线圈7a的空间。

此外，作为短路线圈7a，代替板状的短路线圈而使用一个线状的短路线圈。将该短路线圈配置成包围固定磁力磁铁4和q轴外周部。另一方面，在固定磁力磁铁4侧，将磁极部6中央的固定磁力磁铁4a和可变磁力磁铁3a、3b，配置在使直列地配置的磁铁的可变磁力磁铁3a的宽度变窄而形成的空间内。

(10-2)实施例24的作用

接着，在具有上述结构的本实施例的永久磁铁的全部交链磁通的增磁时，基于d轴电流的磁场作用于短路线圈7a，由此在短路线圈7a中流动短路电流。由于短路线圈7a配置在使可变磁力磁铁3a的宽度变窄而形成的空间中，因此如图52所示，基于该短路电流的磁场作用于可变磁力磁铁3及固定磁力磁铁4a。

此外，在复合磁铁中，基于d轴电流的磁场A1也作用于可变磁力磁铁3a、3b。在该磁场A1作用于复合磁铁的情况下，作用于中央部的可变磁力磁铁3b的磁场的强度，变得比作用于上层部的可变磁力磁铁3a及下层部的固定磁力磁铁4a的磁场的强度弱。但是，中央部的可变磁力磁铁3b的保磁力比上层部的可变磁力磁铁3a弱，所以即使在磁场A1的磁场强度较弱的情况下，也能够可靠地进行可变磁力磁铁3b的磁化。

(10-3)实施例24的效果

作为这样的实施例24的效果，与上述实施例15的效果相比，由于配置在使磁力磁铁3a的宽度变窄而形成的空间，所以在可变磁力磁铁3a、3b上容易作用由短路线圈产生的磁场。此外，通过基于d轴电流的磁场A1能够可靠地进行复合磁铁的磁化。因此，难以产生不均匀的磁化分布，所以能够减少用于对可变磁力磁铁3a、3b整体进行均匀磁化的磁化电流。并且，由于能够保持短路线圈的基于旋转离心力的半径方向的力，所以能够实现高速旋转及高输出，可靠性也提高。

实施例25

(11-1)结构

第四发明的实施例25为，变更了实施例24的永磁式旋转电机的配置短路线圈7a的位置。

即，在实施例24在，通过使复合磁铁中配置在上层部的可变磁力磁铁3a的宽度比可变磁力磁铁3b及固定磁力磁铁4a窄，由此设置配置短路线圈7a的空间。另一方面，在本实施例中，通过使中层部的可变磁力磁铁3的宽度比可变磁力磁铁3b及固定磁力磁铁4a窄，由此设置配置短路线圈7a的空间。

(11-2)实施例25的作用

接着，在具有上述结构的实施例的永久磁铁的全部交链磁通的增磁时，基于d轴电流的磁场作用于短路线圈7a，由此在短路线圈7a中流动短路电流。由于短路线圈7a配置于使可变磁力磁铁3b的宽度变窄而形成的空间中，所以如图53所示，基于该短路电流的磁场作用于可变磁力磁铁3a、3b和固定磁力磁铁4a。

此外，在复合磁铁中，基于d轴电流的磁场A1也作用于可变磁力磁铁3a、3b。在该磁场A1作用于复合磁铁的情况下，作用于中央部的可变磁力磁铁3b的磁场的强度，变得比作用于上层部的可变磁力磁铁3a及下层部的固定磁力磁铁4a的磁场的强度弱。但是，中央部的可变磁力磁铁3b的保磁力比上层部的可变磁力磁铁3a弱，所以即使在磁场A1的磁场强度较弱的情况下，也能够可靠地进行可变磁力磁铁3b的磁化。

(11-3)实施例25的效果

作为这样的实施例25的效果，与上述实施例15的效果相比，由于配置在使磁力磁铁3a的宽度变窄而形成的空间中，所以容易对可变磁力磁铁3a、3b作用由短路线圈产生的磁场。此外，通过基于d轴电流的磁场A1能够可靠地进行复合磁铁的磁化。因此，难以产生不均匀的磁化分布，所以能够减少用于对可变磁力磁铁整体进行均匀磁化的磁化电流。并且，由于能够保持短路线圈的基于旋转离心力的半径方向的力，所以能够实现高速旋转及高输出，可靠性也提高。此外，将短路线圈配置在上层可变磁铁和固定磁力磁铁之间，例如能够通过粘结剂等使可变磁力磁铁和固定磁力磁铁成为一体，所以能够与永久磁铁一体地插入并组装到转子铁芯内，组装作业变容易。

符号说明

1…转子

2…转子铁芯

3…可变磁力磁铁

4…固定磁力磁铁

5a、5b…空洞(磁屏蔽)

5c…短路线圈的安装部

6…永久磁铁端空洞(磁屏蔽)

7…磁极部

8…短路线圈

20b…铁芯部

22a、22b、63a、63b…短路线圈插入孔

30…导电性板

31a～32b、41、42、64…导电性条

41a～42b…铁芯插入部

43、65…阶差部

44、51、61…间隔圆板

45、54、62…空间部

52a、52b…端板

53a、53b…导电部件注入孔

55a、55b、66a、66b…短路连接部

56…注入口

Claims (35)

1.一种永磁式旋转电机，其特征在于，

使用保磁力和磁化方向厚度之积不同于其他永久磁铁的两种以上的永久磁铁来形成磁极，在转子铁芯内配置多个该磁极而构成转子，在该转子的外周隔着空隙配置定子，在该定子中设置电枢铁芯和电枢绕组，通过该电枢绕组的电流产生的磁场，使构成上述转子的磁极的永久磁铁中的至少一个磁化，使永久磁铁的磁通量不可逆地变化，在该永磁式旋转电机中，

以对除了上述不可逆地变化的永久磁铁之外的其他永久磁铁的磁路部分和与其他永久磁铁邻接的磁通泄漏的部分进行包围的方式设置短路线圈，使上述电枢绕组中通电磁化电流，通过其磁通在上述短路线圈中产生短路电流，通过该短路电流产生具有与基于磁化电流的磁场相反方向的磁力的磁场。

2.根据权利要求1所述的永磁式旋转电机，其特征在于，

上述与其他永久磁铁邻接的磁通泄漏的部分为铁芯的桥部，该铁芯的桥部设置在上述不可逆地变化的永久磁铁和其他永久磁铁的邻接部分。

3.根据权利要求1或2所述的永磁式旋转电机，其特征在于，

在与上述其他永久磁铁的磁化方向正交的方向上，与上述其他永久磁铁的表面平行地配置上述短路线圈。

4.根据权利要求3所述的永磁式旋转电机，其特征在于，

将多个上述短路线圈配置在上述其他永久磁铁的正背两面。

5.根据权利要求1或2所述的永磁式旋转电机，其特征在于，

在相对于上述其他永久磁铁的磁化方向保持一定角度的方向上，在与上述其他永久磁铁的转子的轴向正交的方向的截面的对角，配置上述短路线圈。

6.根据权利要求5所述的永磁式旋转电机，其特征在于，

在与上述其他永久磁铁的转子的轴向正交的方向的截面上，交叉为X字状地配置多个上述短路线圈。

7.一种永磁式旋转电机，其特征在于，

使用保磁力和磁化方向厚度之积相互不同的两种以上的永久磁铁来形成磁极，在转子铁芯内配置多个该磁极而形成转子，沿该转子的外径隔着空隙配置定子，在该定子中设置电枢铁芯和电枢绕组，通过该电枢绕组产生的磁场，使构成上述转子的磁极的永久磁铁中的至少一个磁化，在该永磁式旋转电机中，

在轴向上将上述转子铁芯分割为2个以上，使该分割的铁芯部彼此的磁极位置在圆周方向上扭斜，在各铁芯部设置导电性的短路线圈，在进行永久磁铁的磁化时、通过在磁化时产生的磁通而在该短路线圈中流动短路电流，

根据各铁芯部的扭斜角度，以在转子的圆周方向上错开的角度配置各铁芯部的短路线圈，并且在铁芯的边界部具有阶差部地连接各铁芯部的短路线圈。

8.根据权利要求7所述的永磁式旋转电机，其特征在于，

上述短路线圈包括：

导电性板，配置在各铁芯部的边界部；

导电性条，从该导电性板的正背两面的、在转子的圆周方向上错开了与扭斜角度相当的量的部位，朝向各铁芯部在转子的轴向上突出；以及

短路连接部，在铁芯部的轴向端部连接该导电性条的前端。

9.根据权利要求7所述的永磁式旋转电机，其特征在于，

上述短路线圈包括：

一对导电性条，在中央部具有与扭斜相当的长度量的阶差部；和

短路连接部，在铁芯部的轴向端部连接该导电性条，

在上述铁芯部的边界配置间隔板，在该间隔板上形成供上述导电性条的阶差部进入的空间部。

10.根据权利要求9所述的永磁式旋转电机，其特征在于，

上述短路线圈如下形成：向在中央部具有与扭斜相当的长度量的阶差部的一对导电性部件注入孔、在铁芯部的轴向端部进行连接的短路连接部以及在配置于上述铁芯部的边界的间隔板上所形成的空间部，流入熔融了的导电性材料并进行固化。

11.根据权利要求8或9所述的永磁式旋转电机，其特征在于，

将从铁芯部的轴向端部突出的导电性条的前端弯折并进行短路连接，而构成上述短路连接部。

12.根据权利要求7所述的永磁式旋转电机，其特征在于，

在上述转子铁芯的轴向外侧设置端板，该端板在轴向上夹入并按压转子铁芯，通过电阻率比设置在转子铁芯内的导电性部件的电阻率大的材料或绝缘材料，来构成该端板。

13.根据权利要求7所述的永磁式旋转电机，其特征在于，

在上述转子铁芯的轴向外侧设置端板，该端板在轴向上夹入并按压转子铁芯，在该端板的与设置在转子铁芯内的导电性部件接触的部位实施了绝缘处理。

14.一种永磁式旋转电机的制造方法，其特征在于，

该永磁式旋转电机为，

使用保磁力和磁化方向厚度之积相互不同的两种以上的永久磁铁来形成磁极，在转子铁芯内配置多个该磁极而形成转子，沿该转子的外径隔着空隙配置定子，在该定子中设置电枢铁芯和电枢绕组，通过该电枢绕组产生的磁场，使构成上述转子的磁极的永久磁铁中的至少一个磁化，

在轴向上将上述转子铁芯分割为2个以上，使该分割的铁芯部彼此的磁极位置在圆周方向上扭斜，在各铁芯部设置导电性的短路线圈，在进行永久磁铁的磁化时、通过在磁化时产生的磁通而在该短路线圈中流动短路电流，

在该永磁式旋转电机的制造方法中，

如下地构成上述短路线圈：

在分割的铁芯部的边界部所配置的导电性板的正背两面上一体地设置导电性条，该导电性条从在转子的圆周方向上错开了与铁芯部的扭斜角度相当的量的部位，朝向各铁芯部在转子的轴向上突出，

使上述分割的铁芯部，以上述导电性条进入其短路线圈插入孔内的方式，从转子的轴向与上述导电性板重合，

在各铁芯部的轴向端面上，连接上述导电性条的前端而形成短路连接部，由此构成短路线圈。

15.一种永磁式旋转电机的制造方法，其特征在于，

该永磁式旋转电机为，

使用保磁力和磁化方向厚度之积相互不同的两种以上的永久磁铁来形成磁极，在转子铁芯内配置多个该磁极而形成转子，沿该转子的外径隔着空隙配置定子，在该定子中设置电枢铁芯和电枢绕组，通过该电枢绕组产生的磁场，使构成上述转子的磁极的永久磁铁中的至少一个磁化，

在轴向上将上述转子铁芯分割为2个以上，使该分割的铁芯部彼此的磁极位置在圆周方向上扭斜，在各铁芯部设置导电性的短路线圈，在进行永久磁铁的磁化时、通过在磁化时产生的磁通而在该短路线圈中流动短路电流，

在该永磁式旋转电机的制造方法中，

使用一对导电性条和间隔板，该一对导电性条在中央部具有与扭斜相当的长度量的阶差部，该间隔板具有供该导电性条的阶差部进入的空间部，

在上述分割的铁芯部的边界配置间隔板，在该间隔板的空间部中收容上述导电性条的阶差部，并且将一对导电性条插入各铁芯部的短路线圈插入孔内，

在各铁芯部的轴向端面上，连接上述导电性条的前端而形成短路连接部，由此构成短路线圈。

16.一种永磁式旋转电机的制造方法，其特征在于，

该永磁式旋转电机为，

使用保磁力和磁化方向厚度之积相互不同的两种以上的永久磁铁来形成磁极，在转子铁芯内配置多个该磁极而形成转子，沿该转子的外径隔着空隙配置定子，在该定子中设置电枢铁芯和电枢绕组，通过该电枢绕组产生的磁场，使构成上述转子的磁极的永久磁铁中的至少一个磁化，

在轴向上将上述转子铁芯分割为2个以上，使该分割的铁芯部彼此的磁极位置在圆周方向上扭斜，在各铁芯部设置导电性的短路线圈，在进行永久磁铁的磁化时、通过在磁化时产生的磁通而在该短路线圈中流动短路电流，

在该永磁式旋转电机的制造方法中，

在分割的各铁芯部内分别形成一对导电性材料注入孔，将各铁芯部的一对导电性材料注入孔形成在错开了与扭斜相当的长度量的位置上，并且在各铁芯部的中央部设置间隔板，该间隔板具有与各铁芯部的导电性材料注入孔连通的空间部，在各铁芯的轴向端部设置具有短路连接部的端板，

在将该各铁芯部、间隔板及端板一体化了的状态下，向导电性材料注入孔、空间部及短路连接部内注入熔融了的导电性材料，

通过使注入的导电性材料固化，由此得到短路线圈。

17.一种永磁式旋转电机的制造方法，其特征在于，

该永磁式旋转电机为，

使用保磁力和磁化方向厚度之积相互不同的两种以上的永久磁铁来形成磁极，在转子铁芯内配置多个该磁极而形成转子，沿该转子的外径隔着空隙配置定子，在该定子中设置电枢铁芯和电枢绕组，通过该电枢绕组产生的磁场，使构成上述转子的磁极的永久磁铁中的至少一个磁化，

在轴向上将上述转子铁芯分割为2个以上，使该分割的铁芯部彼此的磁极位置在圆周方向上扭斜，在各铁芯部设置导电性的短路线圈，在进行永久磁铁的磁化时、通过在磁化时产生的磁通而在该短路线圈中流动短路电流，

在该永磁式旋转电机的制造方法中，

使在上述轴向上分割的各铁芯部上所形成的短路线圈的插入孔的位置一致，在各铁芯部之间配置间隔板，该间隔板具有即使在铁芯部扭斜的状态下也与各转子铁芯的短路线圈插入孔连通的空间，

在各铁芯部和间隔板并列的状态下，从转子的轴向插入导电性条，

之后，将在轴向上分割的铁芯部扭转进行扭斜的角度量，由此形成在各铁芯部的边界部具有扭斜角度量阶差的导电性条，

在各铁芯部的轴向端面上，通过连接上述导电性条的前端而形成短路连接部，由此构成短路线圈。

18.一种永磁式旋转电机，其特征在于，

使用保磁力和磁化方向厚度之积不同于其他永久磁铁的两种以上的永久磁铁来形成磁极，在转子铁芯内配置多个该磁极而构成转子，在该转子的外周隔着空隙配置定子，在该定子中设置电枢铁芯和电枢绕组，通过该电枢绕组的电流产生的磁场，使构成上述转子的磁极的永久磁铁中的至少一个磁化，使永久磁铁的磁通量不可逆地变化，在该永磁式旋转电机中，

在除了上述不可逆地变化的永久磁铁之外的其他永久磁铁的磁路部分设置导电板，使上述电枢绕组中通电磁化电流，通过其磁通使上述导电板中产生短路电流，通过该短路电流产生具有与基于磁化电流的磁场相反方向的磁力的磁场。

19.一种永磁式旋转电机，其特征在于，

使用保磁力和磁化方向厚度之积不同于其他永久磁铁的两种以上的永久磁铁来形成磁极，在转子铁芯内配置多个该磁极而构成转子，在该转子的外周隔着空隙配置定子，在该定子中设置电枢铁芯和电枢绕组，通过该电枢绕组的电流产生的磁场，使构成上述转子的磁极的永久磁铁中的至少一个磁化，使永久磁铁的磁通量不可逆地变化，在该永磁式旋转电机中，

以除了上述不可逆地变化的永久磁铁之外的其他永久磁铁的磁化方向为中心轴，在上述其他永久磁铁的周围设置导电板，使上述电枢绕组中通电磁化电流，通过其磁通在上述导电板中产生短路电流，通过该短路电流产生具有与基于磁化电流的磁场相反方向的磁力的磁场。

20.一种永磁式旋转电机，其特征在于，

使用保磁力和磁化方向厚度之积不同于其他永久磁铁的两种以上的永久磁铁来形成磁极，在转子铁芯内配置多个该磁极而构成转子，在该转子的外周隔着空隙配置定子，在该定子中设置电枢铁芯和电枢绕组，通过该电枢绕组的电流产生的磁场，使构成上述转子的磁极的永久磁铁中的至少一个磁化，使永久磁铁的磁通量不可逆地变化，在该永磁式旋转电机中，

在上述转子铁芯的除了上述不可逆地变化的磁铁以外的磁通泄漏的磁路部分设置导电板，使上述电枢绕组中通电磁化电流，通过其磁通在上述导电板中产生短路电流，通过该短路电流产生具有与基于磁化电流的磁场相反方向的磁力的磁场。

21.根据权利要求18所述的永磁式旋转电机，其特征在于，

在除了不可逆地变化的永久磁铁之外的其他永久磁铁的与磁化方向相对的上下两面上，设置上述导电板。

22.根据权利要求21所述的永磁式旋转电机，其特征在于，

在上述其他永久磁铁的内部，与设置在上下两面上的导电板平行地设置其他导电板。

23.根据权利要求18或19所述的永磁式旋转电机，其特征在于，

通过导电板覆盖上述其他永久磁铁的整个周围。

24.根据权利要求18或19所述的永磁式旋转电机，其特征在于，

在上述其他永久磁铁的上下至少某一面的周围，配置中央部开口了的导电板。

25.根据权利要求20所述的永磁式旋转电机，其特征在于，

将导电板设置在桥部上，该桥部设置在邻接的可变磁力磁铁和固定磁力磁铁之间。

26.根据权利要求18～26任一项所述的永磁式旋转电机，其特征在于，

在上述转子铁芯的各磁极内的中央部配置可变磁力磁铁，在其两侧配置固定磁力磁铁。

27.一种永磁式旋转电机，其特征在于，

使用保磁力和磁化方向厚度之积相互不同的两种以上的永久磁铁来形成转子的磁极，

在转子铁芯内配置多个该磁极而形成转子，

在该转子的外周隔着空隙配置定子，

在该定子中设置电枢铁芯和电枢绕组，

通过该电枢绕组产生的磁场，使构成上述转子的磁极的永久磁铁中的至少一个磁化，由此使永久磁铁的磁通量不可逆地变化，在该永磁式旋转电机中，

通过在上述转子半径截面内的q轴外周侧和使d轴侧上述磁通量不可逆地变化的永久磁铁附近配置导电部件，由此构成短路线圈，

使上述电枢绕组中通电磁化电流，通过其磁通在上述导电部件中产生短路电流，通过该短路电流产生具有与基于磁化电流的磁场相反方向的磁力的磁场。

28.根据权利要求27所述的永磁式旋转电机，其特征在于，

由板状部件构成上述导电性部件，通过在转子半径截面内的q轴外周侧和使上述磁通量不可逆地变化的永久磁铁的磁化垂直方向的侧面配置板状的导电性部件，由此构成短路线圈。

29.根据权利要求27所述的永磁式旋转电机，其特征在于，

通过在转子半径截面内的q轴外周侧和使上述磁通量不可逆地变化的永久磁铁的磁化垂直方向的侧面配置多个上述导电性部件，由此构成短路线圈。

30.根据权利要求27所述的永磁式旋转电机，其特征在于，

通过在转子半径截面内的q轴外周侧和使上述磁通量不可逆地变化的永久磁铁的磁化方向厚度的中央部配置上述导电性部件，由此构成短路线圈。

31.根据权利要求30所述的永磁式旋转电机，其特征在于，

在使上述磁通量不可逆地变化的永久磁铁的厚度的中央部设置切口，

通过在该切口部分配置上述导电性部件，由此构成短路线圈。

32.根据权利要求27～31任一项所述的永磁式旋转电机，其特征在于，

使上述磁通量不可逆地变化的永久磁铁为，将保磁力和磁化方向厚度之积相互不同的多个磁铁层叠为，磁化方向的朝向成为直列。

33.根据权利要求27所述的永磁式旋转电机，其特征在于，

使用保磁力和磁化方向厚度之积相互不同的两种以上的永久磁铁来形成转子的磁极，

在磁回路上直列地配置3层以上的上述永久磁铁而构成磁极，

在该永磁式旋转电机中，

在上层部及中层部层叠保磁力和磁化方向厚度之积小的永久磁铁，在下层部层叠保磁力和磁化方向厚度之积大的永久磁铁。

34.根据权利要求27所述的永磁式旋转电机，其特征在于，

使用保磁力和磁化方向厚度之积相互不同的3种永久磁铁来形成转子的磁极，

在磁回路上直列地配置3层上述永久磁铁而构成磁极，

在该磁极的上层部及中层部层叠保磁力和磁化方向厚度之积小的永久磁铁，在下层部层叠保磁力和磁化方向厚度之积大的永久磁铁，

在该永磁式旋转电机中，

通过使上层部及中层部中任意一方的永久磁铁的宽度比下层部的永久磁铁的宽度窄，由此设置配置短路线圈的空间，

通过在该空间中配置上述导电性部件，由此构成短路线圈。

35.根据权利要求33或34所述的永磁式旋转电机，其特征在于，

在磁回路上直列地配置3层以上的上述永久磁铁来构成磁极，

在该永磁式旋转电机中，

配置在上层部的永久磁铁的保磁力和磁化方向厚度之积，比配置在中层部的永久磁铁高。

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