CN102474143B - 车辆用旋转电机 - Google Patents

Abstract

车辆用旋转电机具备：定子(230)，其具有定子铁心(232)和卷绕在该定子铁心(232)上的定子绕组(238)；转子(250)，其相对于定子(230)设置成旋转自如，且具有转子铁心(252)和多个永久磁铁(254、255)，该转子铁心(252)通过将形成有多个磁铁插入孔(272)的电磁钢板层叠而形成，多个永久磁铁分别保持在多个磁铁插入孔(272)中，并分别形成磁极，其中，各永久磁铁(254、255)分别具备沿转子轴向延伸，且转子周向的长度具有两种以上的长度的形状。

Description

车辆用旋转电机

技术领域

本发明涉及车辆用旋转电机。

背景技术

基于发动机和旋转电机这两方的输出而进行行驶的混合动力机动车、仅基于旋转电机的输出转矩而进行行驶的纯粹电动机动车的开发正在进行。在本说明书中，将包括混合动力机动车、纯粹电动机动车这两方的机构车记载为电动机动车。由于搭载在电动机动车上的行驶用的旋转电机要求大输出，因此将能够保持强力的磁能的希土类烧结磁铁作为永久磁铁使用。另外，搭载在电动机动车上的行驶用的旋转电机在转子铁心内埋入有永久磁铁。

旋转电机中产生齿槽转矩等引起的转矩脉动。旋转电机的转矩脉动可能成为噪声或振动的原因。尤其是在电动机动车中，转矩脉动可能对车辆起步时的乘车舒适度带来不良影响。因此，以往进行降低旋转电机的转矩脉动的尝试，而采取沿轴向将转子的永久磁铁的位置略微向周向移动的方法。这样的技术在专利文献1、专利文献2中有记载。

在专利文献1所记载的旋转电机中公开了如下技术，即，埋入转子铁心的永久磁铁的位置根据旋转电机的旋转轴方向的位置略微向周向移动。这样，通过将永久磁铁的位置根据旋转轴方向的位置略微向周向移动，来降低转矩脉动。

在机动车用旋转电机中，为了减少高速旋转区域中产生的转矩输出的降低，而形成增大磁阻转矩的产生的结构。即，形成相对于流过定子的电流所产生的q轴的磁通，而q轴的磁通所通过的辅助磁极的磁阻减少的转子结构，由此来实现磁阻转矩的增大。通过利用磁阻转矩，从而形成为永久磁铁所产生的磁铁转矩占旋转电机的输出转矩的比例减小，且磁铁量减小，并且抑制高速旋转区域的内部感应电压的转子结构。在利用这样的磁阻转矩的旋转电机中，期望除了降低磁铁转矩的脉动，还降低磁阻转矩的脉动。

专利文献1所记载的旋转电机不是利用磁阻的结构。因此，在该专利文献1中，仅涉及磁铁转矩的转矩脉动，而完全不涉及磁阻转矩的转矩脉动，并且也没有启示。另外，由于专利文献1所记载的转矩脉动包括与旋转电机的产生转矩对应的大的轴向的成分，因此具有与产生转矩对应而在轴向上产生大的推力的问题。

专利文献2所记载的旋转电机具有利用磁阻的结构，但未提及磁阻转矩的转矩脉动。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本国特开2006-060952号公报

【专利文献2】日本国特开2003-333778号公报

期望如上述那样在旋转电机中降低转矩脉动。尤其是在机动车用的旋转电机中存在转矩脉动对车的乘车舒适度带来影响的可能性，从而转矩脉动的降低为更重要的课题。

发明内容

根据本发明的第一方式，车辆用旋转电机具备：定子，其具有定子铁心和卷绕在该定子铁心上的定子绕组；转子，其相对于定子设置成旋转自如，且具有转子铁心和多个永久磁铁，该转子铁心通过将形成有多个磁铁插入孔的电磁钢板层叠而形成，多个永久磁铁分别保持在多个磁铁插入孔中，并分别形成磁极，其中，各永久磁铁分别具备沿转子轴向延伸，且转子周向的长度具有两种以上的长度的形状。

根据本发明的第二方式，在第一方式的车辆用旋转电机的基础上，各永久磁铁由沿转子轴向排列配置的n(n为2以上的整数)种磁铁片构成，n种磁铁片的转子周向的长度各相差相当于电气角的约120/n度的长度，各磁铁片的转子周向上的中心线以沿转子轴向对齐成大致一条直线的方式配置。通过形成为这样的结构，能够降低磁铁转矩的至少6次的转矩脉动。通过增加上述n的数目，还能够降低其它次的转矩脉动。

根据本发明的第三方式，在第二方式的车辆用旋转电机的基础上，优选构成各永久磁铁的n种磁铁片从定子侧观察到的形状分别为大致四边形形状。

根据本发明的第四方式，在第二或第三方式的车辆用旋转电机的基础上，优选构成各永久磁铁的n种磁铁片分别为关于各磁铁片的中心线对称的对称形状。

根据本发明的第五方式，在第二至第四方式中任一方式的车辆用旋转电机的基础上，优选磁铁插入孔通过将孔内周面的转子周向的长度不同的m(m为2以上的整数)种孔沿转子轴向配置而成，m种孔的孔内周面的转子周向的长度各相差相当于电气角的约120/m度的长度。通过形成为这样的结构，能够降低磁铁转矩的至少6次的转矩脉动。通过增加上述m的数目，还能够降低其它次的转矩脉动。

根据本发明的第六方式，在第二至第四方式中任一方式的车辆用旋转电机的基础上，优选各永久磁铁的转子周向的长度设定在从相当于电气角(120/n-5)度的长度到相当于电气角(120/n+5)度的长度的范围内。

根据本发明的第七方式，在第五方式的车辆用旋转电机的基础上，优选磁铁插入孔的孔内周面的转子周向的长度设定在从相当于电气角(120/m-5)度的长度到相当于电气角(120/m+5)度的长度的范围内。

根据本发明的第八方式，在第一方式的车辆用旋转电机的基础上，优选各永久磁铁由沿转子轴向排列配置的n(n为1以上的整数)种磁铁片构成，n种磁铁片的转子周向的长度各相差相当于电气角的约60/n度的长度，所述各磁铁片的转子周向上的中心线以沿转子轴向对齐成大致一条直线的方式配置。通过形成为这样的结构，能够降低磁铁转矩的至少6次的转矩脉动。通过增加上述n的数目，还能够降低其它次的转矩脉动。

根据本发明的第九方式，在第八方式的车辆用旋转电机的基础上，优选构成各永久磁铁的n种磁铁片从定子侧观察到的形状分别为大致四边形形状。

根据本发明的第十方式，在第八或第九方式的车辆用旋转电机的基础上，优选构成各永久磁铁的n种磁铁片分别形成关于各磁铁片的中心线对称的对称形状。

根据本发明的第十一方式，在第八至第十方式中任一方式的车辆用旋转电机的基础上，优选磁铁插入孔通过将孔内周面的转子周向的长度不同的m(m为1以上的整数)种孔沿转子轴向配置而成，m种孔的孔内周面的转子周向的长度各相差相当于电气角的约60/m度的长度。通过形成为这样的结构，能够降低磁铁转矩的至少12次的转矩脉动。通过增加上述m的数目，还能够降低其它次的转矩脉动。

根据本发明的第十二方式，在第八至第十方式中任一方式的车辆用旋转电机的基础上，优选各永久磁铁的转子周向的长度设定在从相当于电气角(60/n-5)度的长度到相当于电气角(60/n+5)度的长度的范围内。

根据本发明的第十三方式，在第十一方式的车辆用旋转电机的基础上，优选磁铁插入孔的孔内周面的转子周向的长度设定在从相当于电气角(60/m-5)度的长度到相当于电气角(60/m+5)度的长度的范围内。

根据本发明的第十四方式，在第一方式的车辆用旋转电机的基础上，优选保持在各磁铁插入孔中的永久磁铁从定子侧观察到的形状形成上底位于转子轴向的一方且下底位于另一方的等腰梯形，在多个永久磁铁形成的多个磁极之间分别形成用于产生磁阻转矩的辅助磁极。

根据本发明的第十五方式，在第十四方式的车辆用旋转电机的基础上，优选保持在各磁铁插入孔中的等腰梯形的永久磁铁的上底的长度与下底的长度之差为以电气角计相当于120度或60度的长度，辅助磁极分别以向转子周向倾斜的方式沿转子轴向延伸，且在设置成夹着永久磁铁形成的磁极的一对所述辅助磁极中，倾斜的方向设定为彼此反向。通过该结构，向轴向的推力成分彼此抵消，理论上向轴向的推力成为零，即使在实际的产品中也能够使转矩脉动变得非常小。

根据本发明的第十六方式，在第十五方式的车辆用旋转电机的基础上，优选转子铁心由沿转子轴向分开的多段构成，多段以辅助磁极向转子周向倾斜的方式彼此沿周向错开配置。

根据本发明的第十七方式，在第一方式的车辆用旋转电机的基础上，优选各永久磁铁分别由多个磁铁片形成，构成永久磁铁的所述多个磁铁片从定子侧观察到的形状形成上底位于转子轴向的一方且下底位于另一方的等腰梯形，且各磁铁片的转子周向上的中心线以沿着转子轴向对齐成大致一条直线的方式配置，在多个永久磁铁形成的多个磁极之间形成有用于产生磁阻转矩的辅助磁极。

根据本发明的第十八方式，在第十七方式的车辆用旋转电机的基础上，优选形成等腰梯形的磁铁片的上底的长度与下底的长度之差设定为以电气角计相当于120度或60度的长度。

【发明效果】

根据本发明，能够降低在转子铁心中内置有永久磁铁的旋转电动机的转矩脉动。

附图说明

图1是表示搭载有本发明的一实施方式的旋转电机的混合动力型电动机动车的结构的结构图。

图2是电力转换装置的电路图。

图3是本发明的实施方式涉及的旋转电机的剖视图。

图4是表示定子的外观的立体图。

图5是集中绕组方式的定子的局部放大图。

图6是集中绕组方式的绕组方法的说明图。

图7是通过横切面剖开定子及转子的旋转轴而得到的剖视图。

图8是表示定子及转子的结构的说明图。

图9是说明不优选的扭斜的结构的说明图。

图10是表示转矩脉动的降低特性的特性图。

图11是表示本发明的实施方式的块扭斜的说明图。

图12是表示本发明的另一实施方式的块扭斜的说明图。

图13是表示本发明的实施方式的块扭斜的说明图。

图14是表示本发明的三分割方式的实施方式的说明图。

图15是表示图14的转矩脉动的降低特性的特性图。

图16是表示包括梯形磁铁产生的扭斜在内的磁铁片的形状及配置的变更的说明图。

图17是说明本发明的另一实施方式的说明图。

图18是说明使用了梯形形状的磁铁的实施方式的说明图。

图19是说明使用了梯形形状的磁铁的另一实施方式的说明图。

图20是说明使用了梯形形状的磁铁的实施方式的说明图。

图21是减少埋入磁铁的漏磁通的实施方式的说明图。

图22是减少埋入磁铁的漏磁通的另一实施方式的说明图。

图23是减少梯形形状的埋入磁铁的漏磁通的另一实施方式的说明图。

图24是短矩绕组定子绕组的说明图。

图25是说明旋转电机的冷却系统的系统图。

图26是说明不优选的形状的充磁线圈的说明图。

图27是说明优选的形状的充磁线圈的说明图。

具体实施方式

以下说明的实施方式除了能够解决上述要解决的课题之外，还能够解决作为产品所要求的各种课题。在参照以下的图面的实施方式的说明中，除了上述要解决的课题之外，还对作为产品所要求的其它的各种课题的解决进行说明。需要说明的是，下面对上述其它要解决的课题中代表的课题进行记载。

〔生产率的提高〕

(1)以下说明的实施方式中，存在构成转子的磁极的永久磁铁由n种磁铁片构成，且各磁铁片的形状分别形成为大致四边形形状的实施方式。该方式由于各磁铁片的形状为大致四方形，因此生产率优良。通过改变上述磁铁片的周向的长度，还能够改变在磁极间形成的辅助磁极的周向的长度。通过改变辅助磁极的周向的长度，除了能够降低磁铁转矩的转矩脉动之外，还能够降低辅助磁极产生的磁阻转矩的转矩脉动。

如上所述，通过将各磁铁片的形状形成为大致四方形，构成转子铁心的各电磁钢板的磁铁插入孔的形成容易，且生产率提高。通过使用这样大致四方形的形状的磁铁片，能够得到生产率优良并同时降低磁铁转矩和磁阻转矩这两方的转矩脉动的效果。通过将这样的结构的旋转电机作为机动车的行驶用的旋转电机使用，能够降低噪声，并能够使行驶时尤其是从停车状态向行驶状态的转变时及从低速开始的加速状态下的乘车舒适度变得良好。

(2)在构成永久磁铁的各磁铁片为大致四方形，且其周向的长度的不同的种类为n个时，各周向的长度的不同为以电气角计相当于约120度/n的长度。若n为2，则至少能够降低6次的转矩脉动。另外，若n为3，则至少能够降低6次和12次的转矩脉动。另外，在周向的长度的不同为以电气角计相当于约60度/n的长度时，若n为2，则能够降低12次的脉动，若n为3，则能够降低12次和24次的转矩脉动。

〔转矩脉动降低的提高〕

(1)在以下的实施方式中，存在使用了大致梯形形状的永久磁铁的实施方式。在该方式中，能够降低各种次数的转矩脉动。另外，在以下说明的实施方式中，将产生磁阻转矩的辅助磁极在旋转轴方向上分割成多段，并使各段的位置沿周向错开，由此来降低磁阻转矩的脉动。通过形成为这样的结构，能够通过改变构成永久磁铁的磁铁片的形状来降低磁铁转矩的脉动，并且还能够降低磁阻转矩的脉动，从而能够提高转矩脉动的降低效果。

〔效率的提高〕

(1)在以下的实施方式中，存在周向的长度短的磁铁片比周向的长度长的磁铁片靠转子的轴向的两端侧配置的实施方式。在该实施方式中，通过将周向的长度短的磁铁片配置在转子的轴向的两端侧，能够减少永久磁铁的漏磁通等，从而能够实现效率提高。

(2)在以下的实施方式中，对周向的长度短的磁铁片比周向的长度长的磁铁片靠径向的外周侧配置的实施方式进行说明。另外，在永久磁铁使用梯形形状的永久磁铁时，周向的长度短的部分比周向的长度长的部分靠外周侧配置。通过这样的配置，能够减少从永久磁铁的外周侧的部分通过永久磁铁与转子的外周之间，并经由辅助磁极而回绕到上述永久磁铁的中心侧的漏磁通。由于能够减少漏磁通，从而能够提高旋转电机的效率。

(3)在以下的实施方式中，对使磁铁插入孔相对于梯形形状的永久磁铁呈阶梯状地变化的实施方式进行说明。在该实施方式中，能够使磁铁插入孔在周向上比永久磁铁的形状形成得大。通过磁铁插入孔的形状，不仅能够降低磁阻的脉动，而且能够实现漏磁通的减少。即通过磁铁插入孔的空隙，能够减少从永久磁铁的外周侧的部分通过永久磁铁与转子的外周之间，并经由辅助磁极而回绕到上述永久磁铁的中心侧的漏磁通。由于能够减少漏磁通，从而能够提高旋转电机的效率。

〔旋转轴方向的推力、轴向力的降低〕

(1)在以下的实施方式中，以沿充磁极的旋转轴方向的中心线配置永久磁铁的周向上的中心线(以下记为磁铁中心线)的方式配置永久磁铁。通过形成为这样的配置，能够降低旋转轴方向的推力成分。

(2)另外，在以下的实施方式中，增大旋转电机的输出转矩中的磁阻转矩的比例。例如成为3成以上、5成左右或者比5成更大的比例。通过增大磁阻转矩占旋转电机的输出的比例，能够降低永久磁铁的使用量，从而降低内部感应电压。因此，在高速旋转的区域中能够降低旋转电机的端子电压的上升，从而使电流供给量的减小变少。由此，能够使高速旋转域中的输出转矩的降低减少。并且，在利用了这样的磁阻转矩的磁铁电动机中，在构成磁极的磁铁片的周向的长度短的部分能够增长辅助磁极的周向的长度。因此，在磁铁转矩的降低的部分能够增大磁阻转矩。其结果是，在仅通过磁铁转矩产生旋转轴方向的推力的情况下，对于加上磁阻转矩的整体的转矩而言，磁阻转矩向抵消上述磁铁转矩产生的旋转轴方向的推力的方向作用。输出转矩整体具有能够减小旋转轴方向的推力的效果。

(3)在以下的实施方式中，存在辅助磁极相对于旋转轴沿周向错开配置的实施方式。在该实施方式中，辅助磁极相对于旋转轴错开的方向按各辅助磁极交替变化，其结果是，对于磁阻转矩的整体而言，成为旋转轴方向的推力的成分彼此抵消的关系。因此，能够减小旋转轴方向的推力成分。并且，在以下的实施方式中，以永久磁铁的中心线与磁极中心线一致的方式配置永久磁铁或磁铁片，因此磁铁转矩自身的旋转轴方向的推力的成分也小。因此，在磁铁转矩和磁阻转矩这两方中，旋转轴方向的推力的成分成为非常小的值。

接着，使用附图，对实施方式进行说明。以下说明的旋转电机能够降低齿槽转矩，并且还能够抑制通电时定子电流引起的转矩脉动。并且，以下说明的旋转电机能够抑制大型化，且在低成本化的方面也优良。因此，例如适合作为电动机动车的行驶用旋转电机，从而能够提供一种低振动、低噪声且乘车舒适度良好的电动机动车。

后述的旋转电机还能够适用于仅通过旋转电机进行行驶的纯粹的电动机动车、通过发动机和旋转电机这两方驱动的混合动力型的电动机动车，但在哪一种电动机动车中旋转电机的结构、作用效果都大致相同，作为代表，以下，以混合动力型的电动机动车为例进行说明。

图1表示搭载有旋转电机的混合动力型电动机动车中的一实施方式的简要结构。在车辆100中搭载有发动机120、第一旋转电机200、第二旋转电机202、蓄电池180。蓄电池180由锂离子二次电池等构成，输出100伏特到600伏特的高电压的直流电，在需要旋转电机200和旋转电机202这两方的驱动力的情况下，供给用于产生驱动旋转电机200和旋转电机202的交流电的直流电。另一方面，在形成再生控制的行驶状态下，蓄电池180接受通过电力转换装置600以旋转电机200和旋转电机202产生的交流电为基础进行电力转换而得到的直流电的供给。蓄电池180与旋转电机200、202之间的直流电的授受经由电力转换装置600进行。另外，虽然未图示，但车辆中搭载有供给低电压电力(例如，14伏特系统电力)的蓄电池，向以下说明的各种控制电路供给直流电。

发动机120及旋转电机200、202产生的旋转转矩经由变速器130和差速齿轮160向前轮110传递。蓄电池180由蓄电池控制装置184控制，蓄电池控制装置184、电力转换装置600和综合控制装置170通过通信线路174连接。综合控制装置170经由通信线路174从电力转换装置600或蓄电池控制装置184、根据需要还从其它的控制装置接收表示各自的状态的信息。综合控制装置170基于上述的信息，对各控制装置的控制指令进行运算，运算后的控制指令经由通信线路174向各控制装置发送。

蓄电池控制装置184将包括蓄电池180的放电状況、构成蓄电池180的各单元电池的诊断结果在内的各单元电池的状态经由通信线路174向综合控制装置170发送。当综合控制装置170基于来自蓄电池控制装置184的信息或与未图示的制动操作相关的信息，判断为需要进行蓄电池180的充电或再生制动控制时，向电力转换装置600发出发电运转的指示。

电力转换装置600基于来自综合控制装置170的转矩指令，对旋转电机200和旋转电机202进行控制，以产生基于指令的转矩输出或发电电力。能够将旋转电机200和旋转电机202这两方作为输出旋转转矩的电动机进行控制，还能够将旋转电机200和旋转电机202这两方作为发电机进行控制。并且，还能够使旋转电机200和旋转电机202中的任一方作为电动机且使另一方作为发电机而进行运转，另外，还能够使任一方或两方的旋转电机200、202的运转停止。

图2表示图1的电力转换装置600的电路图。电力转换装置600具有构成反演电路的功率模块610和620，以使旋转电机200、202分别运转。在所述功率模块610和620中分别设有作为开关元件而动作的功率半导体21，该开关元件用于在直流电与交流电之间进行电力转换。电力转换装置600基于来自综合控制装置170的指令，对功率半导体21的开关动作进行控制，由此使旋转电机200或旋转电机202作为电动机或发电机而进行运转。

在使旋转电机200、旋转电机202作为电动机而进行运转的情况下，将来自高电压的蓄电池180的直流电向所述功率模块610和620供给。电力转换装置600通过对功率半导体的开关动作进行控制，从而将供给的直流电转换为相对于所述旋转电机的转子的磁极具有适当的相位关系的三相交流电，并向旋转电机200、旋转电机202供给。由此，旋转电机200、旋转电机202产生旋转转矩。

另一方面，在使旋转电机200和旋转电机202作为发电机而进行运转时，以如下方式进行控制，即，控制反演电路的开关时刻，以使通过功率模块610和620产生的交流电的相位相对于旋转电机200、旋转电机202的转子的磁极位置成为适当相位关系。由此，旋转电机200、旋转电机202通过从外部施加在它们的转子上的旋转转矩而被驱动旋转。旋转电机200、旋转电机202的定子绕组感应出的三相交流电通过构成反演电路的功率模块610和620转换为直流。直流电从功率模块610和620向高电压的蓄电池180供给。通过上述供给的直流电对高电压蓄电池180充电。

在电力转换装置600中设有旋转电机200用的第一逆变器装置和旋转电机202用的第二逆变器装置。第一逆变器装置具备功率模块610、对功率模块610的各功率半导体21的开关动作进行控制的第一驱动电路652、检测旋转电机200的电流的电流传感器660。上述第二逆变器装置具备功率模块620、对功率模块620的各功率半导体21的开关动作进行控制的第二驱动电路656、检测旋转电机202的电流的电流传感器662。在控制电路648、电容器模块630及连接器基板642上安装的接收发送电路644由第一逆变器装置和第二逆变器装置共同使用。

图3表示图1的旋转电机200或旋转电机202的剖视图。旋转电机200和旋转电机202为大致相同的结构，以下，将旋转电机200的结构作为代表例进行说明。需要说明的是，通过在旋转电机200、202这双方中采用以下所示的结构，从而得到非常大的效果，但在旋转电机200、202这双方中采用不是绝对条件，只要在至少一方中采用就具有效果。

在壳体212的内部保持有定子230，定子230具备定子铁心232和定子绕组238。定子230既可以为集中绕组的方式，也可以为分布绕组的方式。但是，若为分布绕组，则具有更容易产生磁阻转矩的特性。在所述定子铁心232的内侧隔着空隙222将转子250保持为能够旋转。转子250具备转子铁心252和永久磁铁254，转子铁心252固定于轴218。壳体212具有设有轴承216的一对端肘板214，轴218由上述的轴承216保持为旋转自如。

转子铁心252由沿旋转轴方向层叠的多个电磁钢板构成，在以下说明的实施方式中，各电磁钢板具有供永久磁铁254插入的磁铁插入孔272(参照图7)。磁铁插入孔272如后述的那样，转子的旋转方向即周向上的长度不固定，分为n个种类。在从定子侧进行投影的投影中，如图11以后所述的实施方式所示，从定子侧观察到的磁铁插入孔272的侧面形状以多个和矩形形状的插入孔配置在转子轴向上的方式变化。

在图3中，在轴218上设有对转子250的磁极的位置进行检测的转子位置传感器224和对转子250的旋转速度进行检测的旋转速度传感器226。来自上述的传感器224、226的输出被取入到图2所示的控制电路648。控制电路648基于取入的输出，将控制信号向驱动电路652输出。驱动电路652将基于上述控制信号而作成的驱动信号向功率模块610输出。功率模块610基于驱动信号进行开关动作，将从蓄电池180供给的直流电转换为三相交流电。该三相交流电向图3所示的定子绕组238供给，从而在定子230上产生旋转磁场。三相交流电流的频率基于旋转速度传感器226的检测值进行控制，三相交流电流相对于转子250的相位基于转子位置传感器224的检测值进行控制。

图3所示的定子230的定子绕组238中存在分布绕组方式和集中绕组方式。图4中示出分布绕组方式的定子230的概观。分布绕组是指以在跨多个插槽24而分离的两个插槽24中收纳相绕组的方式将相绕组卷绕在定子铁心232上的绕组方式。图4所示的定子绕组238可以通过以分布绕组的方式卷绕的线圈233构成。由分布绕组的定子绕组238形成的磁场与后述的集中绕组的定子绕组相比，具备磁通分布更接近正弦波状的特性。因此，采用分布绕组的定子230的旋转电机容易得到磁阻转矩，且能够抑制高速旋转下的感应电压。因此，具有即使在高速旋转下驱动转矩的产生也优选且适合作为电动机动车的行驶用旋转电机的特性。

利用图5，对集中绕组方式的定子绕组进行说明。定子绕组的集中绕组的例子如图5和图6(a)、(b)、(c)所示。在集中绕组的方式下，在定子230的每一个齿236上卷绕有线圈233。为了使绕线作业容易，将定子铁心232分割成一个一个的包括齿236和心包部235的T字型，如图6(a)中记载的那样，在各齿236上嵌合线圈骨架234，并在线圈骨架上卷绕包覆导体而形成图6(b)、(c)中记载的那样的线圈233。线圈骨架234由树脂形成，来确保线圈233与形成电磁钢板的层叠结构的齿236之间的绝缘。并且，将它们如图5那样组合而构成为一个定子230。

图7是旋转电机200的一部分即定子230和转子250的立体图。图7(a)是在定子230的内侧配置转子250的图，图7(b)是为了容易了解定子铁心232的形状而去掉定子绕组238和线圈233后的图。并且，图7(c)表示去掉转子250且由层叠的电磁钢板形成的定子铁心232。定子铁心232在整周具有供定子绕组238插入的插槽24。图7(d)表示将电磁钢板沿旋转轴方向层叠而制作的转子铁心。在各转子铁心整周形成有磁铁插入孔272。图中为了避免繁杂，而仅标注一部分符号。在相邻的磁铁插入孔272之间的转子铁心部分形成有q轴的磁通所通过的辅助磁极，利用通过该辅助磁极的磁回路与d轴的磁回路的磁阻之差，产生磁阻转矩。在该实施方式中，在转子上形成的各磁极由永久磁铁制作，该永久磁铁通过配置成一列的磁铁片形成，因此在相邻的磁铁插入孔之间形成辅助磁极。在各磁极由配置成两列的磁铁片形成的情况下，在两列的磁铁片与下一两列的磁铁片之间形成辅助磁极。图7(e)表示插入到磁铁插入孔中的永久磁铁254和255。如后所述，各永久磁铁254和255由多个磁铁片构成，但图7(e)中省略磁铁片的表示。

在图7中，定子230具有定子铁心232和定子绕组238，定子绕组238由插入到定子铁心232的插槽24中的线圈233构成。转子250通过将形成有用于供磁铁插入的磁铁插入孔的电磁钢板即硅钢板堆积而制作，在所述磁铁插入孔中埋入有永久磁铁254或永久磁铁255。在本实施方式中，插入到所述磁铁插入孔中的永久磁铁254或永久磁铁255沿着旋转电机的旋转轴而磁动势发生变化，或者磁铁的周向的宽度沿着旋转电机的旋转轴变化。而不一样。通过使用这样的形状的永久磁铁，从而能够降低转矩波动。

图8是图3的B-B剖视图，示出定子230及转子250的截面。需要说明的是，在图8中，省略壳体212、轴218及定子绕组238的记载。在定子铁心232的内侧整周均等地形成多个插槽24和齿236。在图8中，为了避免繁杂，插槽及齿未全部都标注符号，而作为代表，仅在一部分的齿和插槽上标注了符号。在插槽24内设有插槽绝缘件(图示省略)，并安装有构成定子绕组238的u相～w相的多个相绕组。如上所述，在本实施例中，定子绕组238的卷绕方法即可以为分布绕组，也可以为集中绕组。

在转子250中形成有在内部具有永久磁铁的磁铁插入孔272，通过上述的永久磁铁形成磁极。转子250的各磁极的中心由线β表示。磁极的中心线β等间隔地存在，在该图中以机械角θ1的角度存在。在该实施例中，通过由一列磁铁片形成的永久磁铁形成一个磁极。如上所述，可以由沿周向形成多个列的磁铁片形成沿周向配置的多个永久磁铁，并由沿周向配置的多个永久磁铁形成各磁极。这样，通过形成为由多个永久磁铁形成各磁极的结构，能够提高各极的磁通密度，并增大旋转电机的输出。在转子的磁极与磁极之间形成有用于供q轴的磁通通过的辅助磁极282。由于为了减小辅助磁极的磁阻而形成大截面积的磁回路，因此在该实施方式中，产生大的磁阻转矩。因此，能够增大旋转电机的产生转矩中的磁阻转矩的比例，具有能够使高速旋转时的内部感应电压形成得比较低的效果。其结果是，具有能够使高速旋转时的供给电流相对于电源电压形成得较大的效果，且具有能够增大高速行驶时的输出转矩的效果。

另外，在高速行驶时产生需要将旋转电机的旋转速度通过机械的传递机构增速而向车轮传递转矩的情况。在本实施例中，具有能够增大高速旋转时的输出转矩的效果。还具有能够降低转矩脉动的效果。在用于上述增速的机械的传递机构中，旋转电机的转矩脉动向构成机械的传递机构的齿轮传递，从而存在例如容易从齿轮产生声音或齿轮的磨损变大等、在增速机构中容易产生不良影响的倾向。通过以下所述的永久磁铁的结构、或转子铁心252的磁铁插入孔272的形状、或它们的组合，能够降低对旋转速度的增速时的机械的传递机构带来的不良影响。

在图8中，转子250的转子铁心252中形成有基于构成永久磁铁的以下说明的磁铁片的形状的磁铁插入孔272，在磁铁插入孔272中埋入永久磁铁并通过粘接剂等进行固定。永久磁铁作为转子250的磁场磁极(在本实施例中仅记载为磁极)而发挥作用。

永久磁铁的磁化方向朝向径向，各磁场磁极磁化方向的朝向反转。即，若形成某磁极的永久磁铁的定子侧面被磁化成N极，中心轴侧的面被磁化成S极，则形成相邻的磁极的永久磁铁的定子侧面被磁化成S极，中心轴侧的面被磁化成N极。上述的永久磁铁在圆周方向整周上各磁极交替配置。在本实施方式中，各永久磁铁等间隔地配置有16个，转子250的磁极成为16极。如上所述，在磁极与磁极之间形成有辅助磁极，经由辅助磁极形成q轴的磁回路，由于将辅助磁极的磁阻抑制得较低，因此产生大的磁阻转矩。因此在本实施方式中，上述永久磁铁产生的磁铁转矩和磁阻转矩的总和为输出转矩，能够增大磁阻转矩的利用比例。通过利用磁阻转矩，能够抑制感应电压，其结果是，具有能够降低高速旋转时的产生转矩的减少的效果。

将使永久磁铁磁化的作业成为充磁。在图9以后，永久磁铁由符号254或符号255表示。在图8中示出插入保持上述永久磁铁的磁铁插入孔272，永久磁铁本来应该存在于图8的磁铁插入孔272中，但在图8中省略。永久磁铁254和255存在磁化方向相反，或形状在旋转轴方向上旋转180度等差异，但形状、特性大致相同，作为代表，通过永久磁铁254进行说明。永久磁铁254可以在预先被充磁而磁化后埋入转子铁心252，也可以在充磁之前插入转子铁心252中，之后施加强力的磁场而进行充磁。磁化后的永久磁铁254为强力的磁铁，若在将永久磁铁254固定于转子250之前对磁铁进行充磁，则在永久磁铁254的固定时与转子铁心252之间产生强力的吸引力，该吸引力成为作业的障碍，另外，因强力的吸引力，而在永久磁铁254上可能附着铁粉等杂质。因此，将永久磁铁254、255插入到转子铁心252的磁铁插入孔272中后进行磁化的方法使旋转电机的生产率提高。

永久磁铁254、255可以使用以钕、铁、硼为主要成分的钕系的烧结磁铁、或以钐和钴为主成分的钐系的烧结磁铁、铁氧体磁铁或钕系的粘结磁铁等。永久磁铁254、255的残留磁通密度大致为0.4～1.3T左右。

接着，对保持在转子250的磁铁插入孔272中的永久磁铁254、255的结构进行说明。为了使实施方式的特征更明确，首先示出图9所示的不优选的永久磁铁的配置关系。该图示出从定子侧观察到的永久磁铁的配置，实际上永久磁铁保持在转子铁心的磁铁插入孔的内部，但为了容易理解，而未示出转子铁心。

永久磁铁中，定子侧的面为N极的永久磁铁254和定子侧的面为S极的永久磁铁255沿周向隔开极间距τP交替配置在转子整周上。极间距τP的2倍为电气角的一个周期360度。磁铁的转子周向长度为ENC，由电气角表示。在此，N极的永久磁铁254在旋转电机的旋转轴的轴向(即，转子轴向)上被分割成同一形状的磁铁片254a和磁铁片254b，磁铁片254a和磁铁片254b沿周向彼此错开电气角30度。另外，S极的永久磁铁255沿轴向被分割成同一形状的磁铁片255a和磁铁片255b，磁铁片255a和磁铁片255b与N极的情况同样，以电气角计错开30度配置。

在图9所示的不优选的形状中，沿转子轴向配置的磁铁片254a和磁铁片254b及磁极片255a和磁铁片255b分别在转子周向的相同方向上呈阶梯状地错开。通过这样以电气角计错开30度配置，从而图9所示的不优选的形状具有能够降低依存于磁铁形状的转矩脉动的效果。即，在使用了永久磁铁的电动机中，作为转矩脉动，存在无负载时的齿槽转矩。齿槽转矩是指转子的磁铁与定子的铁之间的磁阻因转子的位置而产生差异所产生的转矩脉动，其周期在三相电动机的情况下以电气角计为60度。

图10中示出转矩脉动的波形。该齿槽转矩由磁铁片的周向的位置决定，因此若磁铁片沿周向错开，则转矩脉动的峰和谷的位置错开。如图9中记载的那样，当磁铁片沿周向错开30度时，齿槽转矩的峰与谷也错开30度，合成后的齿槽转矩彼此抵消，因此转矩脉动如作为图中的合成而示出的那样减少。

在如上述那样将同形状的磁铁片错开30度的方法中，脉动能够整体地降低，但如图10所示，可知还残留有高次的高次谐波。如前所述，齿槽转矩的脉动的基波的周期为电气角60度，相对于电源的基本频率为6次的周期。当将该电气角60度的周期的波形重新定义为齿槽转矩的1次时，通过30度的磁铁片的错开，可消除奇数次的转矩脉动，但不会消除偶数次、即2n次(n为整数)的转矩脉动。

图11(b)示出优选的磁铁片的配置和形状，为了与其进行对比，在图11(a)中示出不优选的磁铁片的形状和配置。为了使以下表达简化，将图11(b)所示的磁铁片的形状及配置称为块扭斜，将不优选的图11(a)中的不优选的磁铁片的形状和配置成为阶梯扭斜。在图11(b)所示的块扭斜中沿转子轴向配置两种磁铁片254a和254b或255a和255b，其中，转子轴向为沿着旋转轴的方向。通过将周向的长度不同的两种磁铁片沿转子轴向排列配置，从而分别形成永久磁铁254和255。构成永久磁铁的磁铁片的转子周向的长度之差以电气角计约为π/3弧度，即，相当于约60度的长度。转子周向的长度之差优选为准确地相当于电气角60度的长度，但即使存在制造误差，只要误差小，则就具有充分的效果。误差的范围以电气角计优选在从+5度到-5度的范围内，更优选在+3度到-3度的范围内。图11(a)所示的不优选的阶梯扭斜的A的线与块扭斜的F的线大致一致。另外，阶梯扭斜的B与块扭斜的E的线大致一致。同样，阶梯扭斜的C、D的线分别与块扭斜的G及H的线大致一致。需要说明的是，线α是表示各磁铁片的转子周向上的中心位置的线，形成永久磁铁254的各磁铁片254a和254b各自的磁铁片的中心线大致一致。需要说明的是，在该实施例中，通过一列的永久磁铁制作磁场磁极，因此磁极的中心与磁铁片的中心线大致一致。在优选的磁铁片的配置中，磁极的中心与磁铁片的中心线α大致一致，各磁铁片的周向的形状相对于磁极的中心线成为对称的形状。在本实施方式中，当磁铁片的种类为n时，磁铁片的转子周向的长度之差被设定为以电气角计相当于约120度/n的长度。在图11(b)所示的例子中，n为2，磁铁片254a与254b的周向的长度之差以电气角计相当于约60度。

磁铁片254a和254b的配置关系、磁铁片的形状与磁铁片255a和255b相同，磁化的方向相反。在轴向的一侧配置有周向的长度长的磁铁片254b和磁铁片255b。由于磁铁片254b、255b比磁铁片254a、磁铁片255a磁铁量多，因此磁铁转矩在一侧比另一侧大。在图11(b)中，在磁铁片254a与255a之间及磁铁片254b与255b之间形成有辅助磁极282。若将在磁铁片254a、255a之间的轴向的另一方向的辅助磁极282与在磁铁片254b、255b之间的轴向的一方向的辅助磁极282相比，则另一侧比一侧的周向的长度长。因此通过辅助磁极的磁通所产生的磁阻转矩在轴向的另一侧比一侧大。因此，磁铁转矩与磁阻转矩的合成转矩以使彼此轴向上的转矩差减小的方式进行作用。

与此相比，在图11(a)所示的不优选的磁铁片的配置中，上下排列的磁铁片的中心位置沿周向错开。因此，磁铁转矩和磁阻转矩都向产生轴向的推力的方向进行作用，从而在轴向上产生大的推力。因此，轴承在轴向的推力的作用下受到不良影响。尤其在减速或增速的齿轮与旋转电机的轴嵌合的情况下，容易产生与齿轮的嵌合位置发生变化或在齿轮上作用有过度的力等不良影响。

图12表示另一实施方式。图12(a)表示不优选的阶梯扭斜，(b)表示优选的块扭斜。在先前说明的图11(a)所示的不优选的结构中，如上所述，在轴向上产生轴向力。由此，存在转子的中心相对于定子发生错动，或者轴向的力作用在轴承上等、对机械机构带来不良影响的可能性。并且，还存在旋转电机的机械损失增加的缺点。

图12(a)所示的不优选的阶梯扭斜的结构具有能够降低上述轴向力的功能。即，随着从旋转轴方向的两端向中央前进，永久磁铁、q轴磁通的磁回路即辅助磁极沿周向错开，成为在旋转轴的中央折回的配置。该结构具有能够降低轴向力的作用。但是，与图11(b)、图12(b)的结构相比，存在磁铁的轴向的分割数增加到两倍的缺点。尽管分割数增加，但对于转矩脉动的降低效果而言，图11(b)、图12(b)大致没有变化。因此，相对于转矩脉动降低效果，生产率降低，并且磁铁的个数增加，因此存在单位重量的成本上升的缺点。

在图12(b)所示的优选的结构中，永久磁铁254由两种磁铁片254a和254b构成，永久磁铁255由两种磁铁片255a和255b构成。线α分别表示磁铁片254a与254b及255a与255b的周向上的中心线，以各磁铁片的中心线α沿着旋转轴大致成为一条直线的方式配置各磁铁片。并且，由永久磁铁254、255形成的磁极的中心和各磁铁片的中心线α大致一致。该图12(b)的永久磁铁的外观形状与先前说明的图7(e)所示的永久磁铁的概观形状相同，且用于形成N极和S极的磁极的永久磁铁的配置也相同。

图12(b)的转矩脉动的作用与图11(b)中说明的作用相同，且磁铁片254a和255b的周向的长度制作成大致相同。另外，磁铁片254b与255a的周向的长度制作成大致相同。并且，磁铁片254a、254b之间的周向的长度之差与磁铁片255a、255b之间的周向的长度之差以电气角计分别相当于60度。即，在永久磁铁254、255中，当磁铁片的种类数为n时，各磁铁片之间的周向的长度之差设定为以电气角计相当于120度/n的长度。通过该结构，具有能够降低齿槽转矩的效果。还具有降低磁阻转矩产生的脉动的效果。另外，在轴向上作用的力在一极之间不会被抵消，当将N极和S极的磁铁合在一起，则成为能够抵消在转子上作用的轴向力的结构。即，将磁铁片254a和255a综合后的磁铁转矩与将磁铁片254b和255b综合后的磁铁转矩大致相同。另外，N磁极与S磁极之间的辅助磁极282的形状在轴方向的另一侧和一侧沿周向错开。并且，沿周向排列的多个辅助磁极282的错开方向交替反向。例如，图12(b)所示的N磁极的图示右侧的辅助磁极282的形状在从轴向的另一侧移向一侧时，向周向右侧错开，但N磁极的图示左侧的辅助磁极282的形状从轴向的另一侧移向一侧时，向周向左侧错开。即，通过q轴的磁通的辅助磁极的配置在轴向的一侧和另一侧沿周向错开，该错开方向按各磁极反转，因此将推力成分抵消。

图12(b)所示的结构与图12(a)相比，具有磁铁的个数少的效果。由此，具有如下优点，即，构成转子的电磁钢板向轴向的堆积工序、磁铁的插入工序、转子的组装工序等的工时大幅减少，制造成本下降。

图13中示出表示周向的长度不同的种类的个数的n为2的磁铁片的配置例。图13(a)、图13(b)、图13(c)分别示出块扭斜的变更，都表示优选的磁铁片的形状及配置。哪种配置的齿槽转矩的抵消效果都具有与作为不优选的事例的图12(a)所示的两段扭斜等价的效果。

在图13的优选的各变更中，各磁铁片以各磁铁片的中心沿轴向大致成为一条直线α的方式配置。并且，轴向的一方向和另一方向上的永久磁铁的形状大致对称，因此对于磁铁转矩而言，在转子上大体不作用有轴向力，若忽略制造误差则理论上为零。并且对于磁阻转矩而言，若忽略制造误差，则也为不产生轴向的轴向力的结构。

在上述的图11(b)、图12(b)、图13(a)～(c)中，未涉及供磁铁片插入的磁铁插入孔，而在构成转子铁心的各电磁钢板上形成有用于供所述各磁铁片插入的比各磁铁片的外观形状稍大的磁铁插入孔。对于磁铁插入孔而言，为了能够容易进行插入作业，将比各磁铁片的外观形状稍大的形状的孔形成为磁铁插入孔。

另外，图13(a)～(c)与图11(b)、图12(b)同样，构成N极的永久磁铁254的各磁铁片254a～254d与构成S极的永久磁铁255的各磁铁片254a～254d的各自之间为辅助磁极282。

图11(b)、图12(b)、图13(a)、(b)、(c)所示的各永久磁铁通过周向的长度不同的两种(即，n为2)的磁铁片的组合而制作。当周向的长度的种类为n个时，各种类的周向的长度的不同为以电气角计相当于120度/n的长度。在此，n为2以上的整数。在上述的变更中，构成各永久磁铁的磁铁片的周向的长度的不同为两种，n为2。因此，120度/n为120度/2，根据该计算值，周向的长度的不同以电气角计相当于60度的长度。

在图13(a)、(b)、(c)所示的实施方式中，各永久磁铁分别由四个磁铁片254a～254d或255a～255d构成，从而着眼于周向的长度的磁铁片的种类n为2。从轴向另一侧向一侧沿轴配置磁铁片254a、，254b、254c、254d或磁铁片255a、255b、255c、255d。位于轴向中央的两个磁铁片254b、254c彼此及两个磁铁片255b、255c彼此分别为同一形状。在这样的情况下，磁铁片254b、254c及磁铁片255b、255c分别可以使用一体形状的磁铁片，从而使磁铁片的个数减少，且使生产率提高。

在上述的实施方式中，图11(b)、图12(b)的磁铁片的个数比图13(a)、(b)、(c)所示的实施方式的磁铁片的个数少，因此图11(b)、图12(b)在生产率上优良。另外，在图11(b)、图12(b)中，磁铁片的外观形状与在转子铁心上形成的各磁铁插入孔的内部形状大致相同，在转子铁心的加工上，图11(b)、图12(b)的结构比图13(a)、(b)、(c)所示的结构优良。并且，在将磁铁片向转子铁心252的磁铁插入孔插入时，能够在转子铁心的组装后插入，在磁铁片的插入的生产率上优良。

图13(a)～(c)的各磁铁片的轴向的长度相同，在制作钕系、钐钴系的烧结磁铁的情况的磁铁的生产率的方面优良。

图13(b)所示的位于旋转轴的两端侧的磁铁片254a、254d或磁铁片255a、255d的磁铁量少，位于旋转轴的中央的磁铁片254b、254c或磁铁片255b、255c的磁铁量多。因此，磁铁转矩成为在轴向上中央大且两侧小的状态。在磁铁内置转子的情况下，存在旋转轴方向上的中央比两侧磁通的泄漏少的倾向，在该方面，图13(b)所示的结构比图13(c)所示的结构优良。对于从转子的轴向端部的磁通的泄漏的观点而言，为图13(b)所示的结构最优选，然后是图13(a)，其次是图13(c)的顺序。

图14(a)和图14(b)所示的磁极及辅助磁极的形状依存于具有周向的长度不同的三种磁铁片的永久磁铁的结构、配置。在图14(b)所示的结构中，由于具有周向的长度不同的三种磁铁片，因此在上述的120度/n的式子中，磁铁片的种类n为3，电气角120度/3的值为40度，从而如图15所示那样转矩脉动降低。如该实施方式那样，越增加磁铁片的周向的长度不同的种类，转矩脉动越消除到高次，在转矩脉动的降低上能够得到优良的效果。图14(a)为不优选的结构，各磁铁片的周向中心未排列在沿转子轴向的一条直线上。因此，虽然在转矩脉动的降低上具有效果，但存在在旋转轴方向上作用有轴向力的缺点。

图14(b)所示的结构为优选的结构，构成永久磁铁254的磁铁片254a、磁铁片254b、磁铁片254c各自的周向上的中心线α一致。在本实施方式中，由一个永久磁铁构成磁极，因此磁极的中心线与各磁铁片的中心线α大致一致。需要说明的是，旋转轴方向上的磁铁片254a、磁铁片254b、磁铁片254c的配置的顺序也可以改换，并起到与图14(b)所示的配置的情况同样的效果。

在图14(b)中，各磁铁片的周向的中心线α对齐成一条直线，从而通过N极的磁极与S极的磁极的组合来抵消旋转轴方向的推力，而大体不产生轴向的推力。另外，基于辅助磁极282而产生的磁阻转矩由于辅助磁极282沿周向以电气角计各错开20度，因此磁阻转矩的脉动降低。并且，沿周向排列的多个辅助磁极282分别具有向周向倾斜形状，但倾斜的方向交替反转，因此转子整体的磁阻转矩的推力成分彼此抵消，大体成为零。

在图14(b)所示的实施方式中，与图13的实施方式同样，主要消除电气角60度周期的齿槽转矩成分，但在图14(b)的结构中，除此以外，还消除其一半的30°周期的齿槽转矩，因此转矩脉动的降低效果更加大。

在图14(b)所示的结构中，在a-b截面、c-d截面、e-f截面中，各磁铁片的周向的侧面分别以电气角计错开20度，因此齿槽转矩如图15所示那样为错开20°的波形的合成。在该情况下，残留有3n次(n为整数)的转矩脉动成分，但1次和2次的脉动消失，因此与图10所示那样各磁铁片的周向的侧面以电气角计错开30度的形状相比，具有转矩脉动变小的优点。

图16(a1)～(e1)中示出这样的块扭斜的变更。各变更中的磁铁片的配置具有使齿槽转矩相互抵消的效果。另外，上述的磁铁片的形状、配置相对于通过各磁铁片的周向中心位置的轴向直线成为对称的形状。因此，通过各永久磁铁的结构或N极和S极的转矩的合成产生的磁铁转矩和齿槽转矩的合成转矩，具有在转子上不作用有轴向力的优点。

在图16(a1)～(e1)所示的结构中，越增加磁铁片的种类n，转矩脉动越消除到高次。在图16(a2)～图16(e2)中示出能够使直到这样的高次的转矩脉动降低的结构。图16(a1)～(e1)所示的由两种磁极片构成的块扭斜能够由图16(a2)～图16(e2)所示那样的一种梯形(等腰梯形)形状的永久磁铁或磁铁片替换。在此，将这样的梯形结构称为梯形扭斜。例如，图16(a2)所示的永久磁铁的结构相当于如下这样的结构，即，使图16(a1)的下侧的磁铁片的左右的边向内侧倾斜即扭斜相当于电气角30度的量，并使上侧的磁铁片的左右的边向内侧扭斜相当于电气角30度的量。其中，图16(a1)所示的各磁铁片的轴向长度相同。同样，图16(b2)的上侧的梯形磁铁片相当于由从图16(b1)的上方开始第一及第二个磁铁片构成的块扭斜，图16(b2)的下侧的梯形磁铁片相当于由从图16(b1)的上方开始第三及第四个磁铁片构成的块扭斜。图16(a)、(b)的情况下，梯形形状的上底的长度与下底的长度之差都为以电气角计相当于120度的长度。图16(a2)～图16(e2)所示的结构的优点在于，不需要为了减小高次的齿槽转矩，而将磁铁沿轴向分割成比两部分多。在梯形形状的倾斜的扭斜的情况下，扭斜角以上的高次的齿槽转矩理论上能够完全抵消。并且，与上述的实施方式同样，上述的磁铁片以内置于转子铁心内的状态被保持，在一个磁极的磁铁片与相邻的磁极的磁铁片之间形成辅助磁极。因此，辅助磁极的周向的侧面也成为倾斜形状，对于磁阻转矩的脉动也具有能够使直至高次的转矩脉动降低的效果。

另外，对图16的(b1)和(b2)所示的结构的特征进行说明。在这两个实施方式中，由多个磁铁片构成的永久磁铁的轴向端部侧的长度、即永久磁铁的附图上的上边及下边的长度比永久磁铁的轴向中央部的长度短。即，轴向上的中央部的磁铁的量多。在轴向上的端部，磁通容易泄露。例如，在具有图16(e1)、(e2)那样的结构的永久磁铁的电动机中，由于在N极和S极端部的长度不同，因此该图的情况下，N极的磁通泄漏多，S极的磁通泄漏少。因此，N极和S极容易成为不对称。从而引起容易产生低次的转矩波动的问题。另外，在图16(c1)、(c2)的实施方式中，存在轴向的端部处的漏磁通比图16(b1)、(b2)多的倾向。因此，存在旋转电机的效果容易降低的倾向。从这样的方面出发，图16(b1)和(b2)的磁铁配置为漏磁通特别少，且对称性也少，并且作为旋转电机更优选的结构。

在图17(a)和图17(c)中，两种磁铁片如先前在图11、图12中说明的那样，各自的周向的长度相差相当于电气角60度的长度。并且，图17(b)所示的三种磁铁片的各自的周向的长度如图14中说明的那样，各相差相当于电气角40度的长度。对于由n种磁铁片形成的扭斜结构而言，为将周向的长度相差相当于120/n度的长度的n种的磁铁片沿轴向排列的结构。该块扭斜产生的齿槽转矩的波形如上述的图15中说明的那样。可知残留有电气角20度周期的齿槽转矩，但电气角60度周期和电气角30度周期的齿槽转矩降低。需要说明的是，电气角20度周期相对于电源频率为时间18次成分。

图17(d)、(e)、(f)为在图17(a)、(b)、(c)的结构中使磁铁片的周向的长度之差成为一半的例子。图17(d)和(f)所示的结构是两种磁铁片的周向的长度相差相当于电气角30度的长度的情况，图17(e)所示的结构是磁铁片为三种的情况，各自的周向的长度之差为相当于电气角20°的长度。由此，能够抵消电气角30°周期的齿槽转矩。该转矩脉动的降低不仅是磁铁转矩的脉动，对磁阻转矩的脉动降低也同样地具有效果。即，图17(d)和(f)所示的结构能够降低12次的转矩脉动，图17(e)所示的结构具有能够降低12次和24次的转矩脉动的效果。

三相电动机的齿槽转矩的周期为电气角60°、30°、15°，其时间次数相对于电源基本频率分别为6次、12次、18次成分。利用式子表述时，(360/6n)度周期的6n次成分即(60/n)度表现为齿槽转矩或转矩波动。在本实施方式中，在时间12次成分比6次成分的齿槽转矩大时的电动机中，6次的转矩脉动未消除，仅消除12次。这样的电动机通过图17(d)、(e)、(f)那样的块扭斜能够消除30度周期的齿槽转矩。作为该实施例的优点，具有转矩的降低少的优点。通常当扭斜的角度大时，转矩的降低大，但在上述的磁铁片的结构、配置中，转矩降低少。

图18中示出另一实施方式。为了埋入磁铁而在铁心上形成的磁铁插入孔可以为其空间形状与磁铁片的形状不同的形状。在上述的图11至图14及图17所示的实施方式中，磁铁片形成立方体形状，收纳立方体形状的磁铁片的磁铁插入孔的内部空间具有比能够插入磁铁片的程度稍大的形状。与此相对，图18的实施方式中，各永久磁铁254和255分别由一个磁铁片构成。

如图18(a)所示，从定子侧观察到的永久磁铁254和255的形状为大致梯形(等腰梯形)，位于转子250的旋转轴方向的两端的上底与下底的长度相差相当于电气角120度的长度。另一方面，供永久磁铁254、255插入的磁铁插入孔272通过重叠多张形成有大致长方形的形状的孔的电磁钢板而形成。各磁铁插入孔272在本实施例中沿转子轴向分为两层，图示下侧的孔的侧壁分别偏向内侧以电气角计为30度，孔的周向长度相差相当于电气角60度的长度。在图18(b)中示出从旋转轴方向观察到的转子铁心252的磁铁插入孔272的形状。将图18(a)所示的单点划线a-b所示的位置的a-b截面和单点划线c-d所示的位置的c-d截面作为图18(b)的a-b及c-d而示出。

在本实施方式中，a-b截面和c-d截面为错开磁极的一极量的结构。从轴向观察时，在转子铁心上形成的磁极、辅助磁极为旋转对称，因此当将电磁钢板以错开一极量的方式层叠时，辅助磁极B、辅助磁极D的部分相对于图18(a)的辅助磁极A、辅助磁极C以电气角计错开30度配置。在本实施方式中，以相同的形状形成有磁铁插入孔的电磁钢板能够使用于两段的辅助磁极的形成。如此，通过将形成有相同形状的磁铁插入孔的电磁钢板沿周向错开组装，就能够形成作为图18(a)的辅助磁极而发挥作用的辅助磁极282A和282B。通过将永久磁铁254和255插入磁铁插入孔，在辅助磁极282A与永久磁铁254之间、辅助磁极282B与永久磁铁255之间分别形成作为磁空隙而发挥作用的空隙258。沿周向排列的多个辅助磁极282中，向周向倾斜的辅助磁极282的倾斜的方向交替相反，且倾斜量相同，因此具有不会产生磁阻转矩引起的轴向的推力的效果。

如上所述，若使相同形状的电磁钢板沿周向旋转，来构成辅助磁极282A和282B，则构成转子铁心的电磁钢板为一种即可，从而电磁钢板的冲裁用的模具为一种即可，因此具有低成本化的效果。另外，由于不沿轴向分割磁铁，因此磁铁个数也减少，且将磁铁埋入转子的工时也减半。

根据本实施例，由于永久磁铁254、255为梯形形状，因此永久磁铁产生的齿槽转矩直到高次都能够大致抵消。另一方面，由磁极间的铁心形成的辅助磁极282在旋转轴的一侧与另一侧之间沿周向以电气角计错开30度。虽然辅助磁极上产生磁阻转矩，但磁阻转矩也产生错开30度的转矩脉动。图18的辅助磁极282的A部和B部彼此错开30度，从而能够将60度的转矩脉动抵消。另外，C部和D部也彼此错开30度，因此能够将60度周期的转矩脉动抵消。由于埋入式磁铁电动机的转矩脉动为磁铁转矩的脉动与磁阻转矩的脉动的合成，因此在本实施例中，形成为磁铁转矩的脉动能够消除到高次，而磁阻转矩的脉动仅能消除6次成分的结构。

如与图11(b)、图12(b)、图13所示的块扭斜对应而构成图16所示的梯形扭斜那样，能够与图17(a)～(f)所示的块扭斜对应而构成图19(a)～(f)所示的梯形扭斜。图19(a)、(b)、(c)与图17(a)～(c)对应，对于转矩脉动而言，起到与图17(a)～(c)的情况同样的效果，并且通过形成为梯形扭斜，还能够降低更高次的转矩脉动。另一方面，图19(d)～(f)与图17(a)～(c)对应，对于转矩脉动而言，起到与图17(d)～(f)的情况同样的效果，并且通过形成为梯形扭斜，还能够降低更高次的转矩脉动。在图19(a)、(b)、(c)中，在形成梯形形状的永久磁铁或磁铁片中，上底与下底之间的周向的长度之差以电气角计为相当于120度的长度。另一方面，在图19(d)～(f)所示的永久磁铁或磁铁片中，上底与下底之间的周向的长度之差以电气角计为相当于60度的长度。

图20(a)是表示梯形形状的永久磁铁的配置的三维表示，定子面为N极的永久磁铁254与定子侧为S极的永久磁铁255交替配置，且在永久磁铁与永久磁铁之间形成辅助磁极282。需要说明的是，永久磁铁254、255配置在转子铁心的内部，但未表示转子铁心。

图20(b)表示从定子侧观察到的截面形状。永久磁铁254、255设置在转子铁心内，但在图20(b)中示出以从转子表面到埋入永久磁铁的规定的深度剖开的状态。图20所示的实施方式为图19(e)的例子，图20(b)所示的截面图表示19(e)的磁铁配置与形成辅助磁极的转子铁心的关系。基本的结构也与图19(b)基本上相同，但位于永久磁铁254、255的旋转轴的端部侧的长边与短边的电气角之差不同。即使在如图19(b)、图19(e)所示那样将辅助磁极的错开分成三段的情况下，也能够与图18的说明同样地减少电磁钢板的种类。即，在本实施方式中，转子铁心232、232c仅周向的配置角不同，磁极、辅助磁极形成为旋转对称，因此能够使用以相同的模具冲压加工出的相同磁铁插入孔的电磁钢板。由此，能够降低制作成本。在本实施方式中，磁铁转矩的脉动直到高次数都能够降低，并且磁阻转矩产生的转矩脉动与分割成两段的情况相比，能够进一步降低。

图21表示转子铁心252与磁铁插入孔272的关系及磁极与辅助磁极的关系。图21(a)～(d)为基本的结构类似，但磁铁形状不同的例子。以图21(a)作为代表例进行说明。在转子铁心252上形成有磁铁插入孔272。实际上在磁铁插入孔272中插入有永久磁铁，但在此省略记载。通过插入到磁铁插入孔272中的永久磁铁产生d轴的磁通296，与定子绕组交链。在磁铁插入孔272的转子侧的铁心上形成有磁极片294，d轴的磁通296经由磁极片294被向定子引导。

在磁铁插入孔272与转子铁心252的定子侧面之间形成有桥部292。在磁极片294与辅助磁极282之间分别设有桥部292，在桥部292处磁回路的截面缩小，因此成为磁饱和状态。因磁饱和而通过桥部292的磁通被限制，结果是，能够减少磁极片294与辅助磁极282之间的漏磁通。需要说明的是，在辅助磁极282形成有q轴的磁通298通过的磁回路，从而产生磁阻转矩。

图21(b)中永久磁铁的形状不同，但其它结构大致相同。永久磁铁与转子铁心252的外周之间的磁极片294变得非常窄。通过桥部292来减少从磁极片294向辅助磁极282的漏磁通。在图21(b)中，永久磁铁的定子侧的形状为圆弧状，但在图21(c)中，磁铁整体以沿着转子外周的方式被制作成圆弧状。

图21(d)中示出降低从磁极片294向辅助磁极282的漏磁通的结构。图11～图14及图16～图20中记载的磁铁插入孔在旋转方向即周向上的长度不同。周向的长度短时，桥部292的磁回路的截面积变大，从而饱和磁通量增大。因此结果是，磁极片与辅助磁极件的漏磁通增加。该情况与效率的降低、转矩的下降相关联。为了防止该情况，在图21(d)中，形成磁空间302。该磁空间302在电磁钢板的成形时形成空隙，在空间302与转子铁心的定子侧外周面之间形成桥部292。该桥部292的磁回路的截面积窄，从而能够减少饱和磁通。由此能够减少漏磁通。

图22是用于减少图21(d)中说明的漏磁通的另一实施方式。图22(a)是对图21(d)中说明的桥部处的磁通的泄漏进行说明的图。磁铁插入孔272a形成在旋转轴方向的一侧，磁铁插入孔272b形成在旋转轴方向的另一侧。为了容易区别，位于另一侧的磁铁插入孔272b施加斜线来表示。磁铁插入孔272a、磁铁插入孔272b制作得比先前说明的磁铁片稍大，从而能够进行磁铁片的插入作业。磁铁片以各磁铁片的左右的中心线沿着磁极的中心线对齐的方式配置，磁铁插入孔272a、272b也相对于磁极的中心线形成为沿周向对称的形状。

埋入的磁铁片及磁铁插入孔在垂直于旋转轴的截面中，形成长方形的截面。另一方面，转子外周形成圆形，因此在周向上长的磁铁和短的磁铁中，到转子铁心的外周的距离不同。图22(a)和图22(b)所示的箭头表示桥部292a和292b，表示磁铁插入孔的角部与转子铁心的外周的距离即磁回路的截面积的大小。

箭头所示的桥部292a、292b的截面大时，用于磁饱和的磁通量变多，来自磁铁的磁通从转子向定子出去的量减少，而在转子的内部回绕。因此，无法有效地利用磁铁。在此，如图22(b)所示，将周长短的磁铁插入孔272b比周长长的磁铁插入孔272a靠转子的径向的外周侧配置。

在图22(b)中，由于将周长短的磁铁插入孔272b比周长长的磁铁插入孔272a靠转子的径向的外周侧配置，因此桥部292a与292b的箭头的长度大致相同。因此，两方的磁通的泄漏量成为大致相同，从而能够降低从周长短的磁铁插入孔的桥部泄漏的磁通的泄漏量。

图22(c)示出4极的转子。在机动车的驱动用的旋转电机中优选为从8极到10极，但为了使说明简单，图22(c)中减少磁极的个数。如上所述，在位于轴的一侧的磁铁插入孔272a和位于另一侧的磁铁插入孔272b中，周向的长度短的磁铁插入孔272b设置在转子的径向的外周侧。通过形成为这样的结构，能够降低漏磁通。

图22对永久磁铁的形状由大致四方形的磁铁片构成的情况进行了说明。利用图23，对基本的想法相同，但使用了梯形形状的磁铁的情况的实施方式进行说明。如图23(a)所示，将在作为电磁钢板的硅钢板上形成的长方形的磁铁插入孔272以磁铁的周长越短，越位于转子外周侧的方式形成。将形成有这样的磁铁插入孔272的电磁钢板层叠而形成转子铁心252，并通过在该磁铁插入孔272中插入梯形形状的磁铁来组装转子。通过这样构成，随着梯形形状的磁铁的周向长度缩短，磁铁及磁铁插入孔位于转子的径向的外周侧。其结果是，能够减少位于磁极片与辅助磁极282之间的桥部的磁回路的截面积，并能够减小使桥部饱和所需的磁通量，从而使漏磁通降低。

图23(b)是从定子侧观察到的永久磁铁的配置部分的剖视图，其示出在旋转轴的一侧和另一侧即两端部以使磁铁的周向的长度缩短的方式配置磁铁片的结构。形成为磁铁的周向的长度长的部分在旋转轴的中央对置的结构，制作一侧和另一侧的转子部分，使它们对置配置并固定来制作转子。当这样将转子制作成呈轴对称地堆积两层时，能够防止磁铁向轴向的飞出。并且，能够减少转子端部的磁通的泄漏。

图23(c)中示出转子整体中的永久磁铁的配置。永久磁铁中，定子侧为N极的永久磁铁254和定子侧为S极的永久磁铁255交替配置，虽然未表示转子铁心，但在各磁极之间形成有辅助磁极282。在构成转子铁心的各电磁钢板上如图23(a)所示那样每一张或每规定张数形成宽度不同的磁铁插入孔，并将各电磁钢板层叠。周向的宽度从轴中心朝向径向外侧变窄的磁铁部分配置成位于转子的外周侧。由此，周长短的磁铁部分的漏磁通减少，从而能够有效地使用磁铁。

图7、图20(a)、图23(c)中公开的旋转电机表示极对数为偶数的情况，作为其一例的图7所示的旋转电机为16极，极对数为8。另外，图20(a)、图23(c)的旋转电机为8极，极对数为4。在旋转电机中，期望磁铁的重量在转子的上下平衡良好。采用上述的本发明的块扭斜的情况下，在极对数为偶数的旋转电机中，在转子的上下平衡良好，且旋转顺利，尤其在低速旋转区域效果大。转子的磁极为8极或12极时，极对数为偶数，从而优选，另外，即使产生磁铁转矩、磁阻转矩时，转子的磁极为8极或12极也良好。

上述的实施方式表示在转子铁心的内部埋入有永久磁铁的埋入式磁铁电动机的结构。作为块扭斜的实施例而示出的永久磁铁埋入转子铁心的内部。上述的磁铁插入孔在利用长方形的磁铁片的实施方式中，若除去间隙公差，或忽略用于磁铁片的插入的作业空隙，则为大致相同的尺寸。在上述的实施方式中，示出转子铁心利用电磁钢板，在旋转轴的方向上层叠电磁钢板来制作转子铁心的事例。对于电磁钢板而言，硅钢板特性优良。也可以代替电磁钢板而使用通过将压粉磁心压缩成形而制造的铁心。需要说明的是，以垂直于旋转轴的面剖开的状态的磁铁形状、孔的形状如图21中说明的那样，为长方形、半圆柱体形或扇形。在生产率的方面，截面为长方形的磁铁优选。

另外，作为上述的永久磁铁，组合分割的烧结的磁铁片的结构特性优良，但未必限定于此。例如，可以如粘结磁铁那样，通过树脂固定磁粉，来制作呈上述的形状的磁铁。在该情况下，能够通过注射模塑成型等进行一体成型，来制作例如图11～图14或图17～图23所示的形状的磁铁。在该情况下，能够减少插入磁铁的工时，因此具有制造变得简单的优点。

上述的转矩脉动降低对策对转子的结构施加改良。使旋转电机整体转矩脉动降低为最终目的，通过组合定子的脉动降低和转子的脉动降低。能够得到更优选的效果。

图24表示以短矩绕组卷绕的定子绕组的例子。插槽编号1～18这18个插槽24在定子的整周形成，在插槽的里侧配置有下线圈，在插槽的出口侧配置有上线圈。U+和U-表示三相中的U相的线圈。同样，V+和V-表示三相中的V相的线圈，W+和W-表示三相中的W相的线圈。

在插槽编号1中配置有上下线圈都为U+相的线圈，而在插槽番号2、3中为上线圈和下线圈不同的相的线圈。以下同样，插槽编号5和6、插槽编号8和9、插槽编号11和12、插槽编号14和15、插槽编号17和18中配置不同的相的线圈。通过利用形成这样的配置关系的短矩绕组的绕组，能够降低转矩脉动。在该实施方式的例子中，能够降低6次的转矩脉动。若通过与该定子组合的转子如上述那样降低12次的脉动，则在旋转电机整体中，能够降低6次和12次这两方的脉动。通过改变短矩绕组的具体的配置关系，能够降低其它次数的脉动，例如能够降低12次的脉动。这样，通过定子和转子这两方的组合来实现转矩脉动的降低，从而能够得到更优良的旋转电机。

图25中示出用于冷却旋转电机的冷却系统的一例。旋转电机能够通过空冷进行冷却，但根据搭载于车辆的状況，也存在通过油进行冷却的情况。例如，在传动装置中一体地装入旋转电机的情况下，存在利用所述传动装置中使用的油进行冷却比空冷优良的情况。旋转电机200被封在壳体212内，在壳体212中，冷却用的油403填充到稍覆盖转子250的程度。油403通过冷却用泵402循环，并由散热器401冷却。车辆用电动机中使用的钕系磁铁耐热温度低，且高温下减磁为问题之一。尤其在使旋转电机小型化的情况下，温度上升成为大的问题，为了更小型化，期望提高冷却效率，抑制温度上升。因此，在图24中通过设置冷却路径来抑制温度上升，这对搭载于包括混合动力车在内的电动机动车的旋转电机的小型化有效。由所述散热器401冷却的油403对转子250进行冷却，并通过转子250的旋转而飞溅，从而冷却油向转子250及定子230连续地供给，对转子250及定子230进行冷却。

接着，以下对上述的实施方式的另一大的特征即充磁的容易性进行说明。近些年，小型·高输出的磁铁电动机中使用的高能量密度的钕磁铁的保磁力强。即，相对于外部的磁场，磁铁内部的磁化难以变化，因此磁稳定，相反，充磁需要很大的充磁磁场。为了进行充磁，向包围永久磁铁那样的形状的充磁线圈通电，由该线圈产生的磁通进行充磁。当通过超过某固定值的外部磁场使磁铁内部的磁化定向时，磁铁保持该磁化而成为永久磁铁。将该磁场称为充磁磁场。若由充磁线圈产生的磁场即使一瞬间超过磁铁的充磁磁场，则磁铁也能够充磁，因此向线圈瞬间地流过大电流的方法为优选的方法。这是由于当连续地流过大电流时，线圈的发热增多，温度上升难以限制在允许范围内。当充磁需要大的磁场，进而磁铁自身也大时，充磁线圈自身也变大。在该充磁线圈的通电时，作用有使线圈要成为圆形的环箍力。当磁场强且线圈也大时，该环箍力也变得巨大。因此，存在多次充磁时，充磁线圈容易损伤的问题。

图26表示使用上述的不优选的形状的永久磁铁的情况的充磁线圈的形状。在不优选的磁铁形状中，具有由虚线的圆包围的部分的飞去来器型的充磁线圈，线圈形状为难以进行机械地牢固地保持的形状。例如，由图26的虚线的圆包围的部分中，充磁用线圈弯曲成锐角，因此存在当受到环箍力时容易损伤的问题。

图27表示永久磁铁254、255的形状和充磁线圈500的形状。图27(a)和(b)为用于对不优选的结构的磁铁进行充磁的充磁线圈形状。另一方面，图27(c)、(d)、(e)、(f)为上述的优选的磁铁片的形状、配置即块扭斜用的充磁线圈500的形状。在优选的块扭斜的磁铁形状中，充磁线圈的形状为单纯的长方形或梯形即可，容易作成牢固的充磁线圈，其结果是，具有充磁线圈变得结实的优点。因此，具有容易进行充磁，且生产率提高的效果。

<效果的说明>

上述的本实施方式的旋转电机起到下面这样的作用效果。

(1)对优选的永久磁铁的形状或构成永久磁铁的磁铁片的配置称为块扭斜而进行说明。通过这样的磁铁片的形状、配置关系，能够得到可降低转矩脉动的效果。并同时具有生产率提高的效果。

例如，当构成永久磁铁的各磁铁片的周向的宽度的种类为n时，在各种类中通过在周向的长度上设置相当于电气角120度/n的长度之差，从而能能降低转矩脉动。当考虑磁铁片的制作误差等时，虽然优选以上述计算值为中心而误差少，但只要误差在以电气角计从正5度到负5度的范围内，则就能够得到效果。需要说明的是，n为2以上的整数，优选为2以上且4以下。

(2)通过作为优选的磁铁片的形状或配置而进行说明的块扭斜，能够得到转矩脉动降低效果，上述磁铁片的周向的长度的不同不仅可以为相当于上述的电气角120度/n的长度，也可以为如下这样。当各磁铁片的周向的宽度的种类为n时，以产生相当于电气角60度/n的长度差的方式改变各磁铁片的周向的长度。虽然优选以该计算值为中心而误差小，但只要误差在以电气角计从正5度到负5度的范围内，则就能够得到效果。需要说明的是，n为1以上的整数，优选为1以上且4以下。

(3)永久磁铁由多个磁铁片构成，且各磁铁片的周向上的中心线(通过周向的中心位置且与旋转轴平行的直线)与旋转轴方向一致，因此在层叠电磁钢板来制造一部分或全部转子铁心后，能够插入磁铁片，且生产率优良。

(4)如上所述，磁铁片的周向的中心在轴向上对齐，能够形成不产生轴向力的结构，从而能够确保高的安全性和可靠性。

产生磁阻转矩的辅助磁极相对于旋转轴倾斜，即向转子周向倾斜，但该倾斜的方向按各磁极反转，对于转子整体而言，成为轴向成分彼此抵消的结构。因此，大体不产生轴向力。在安全性、可靠性方面优良。

(5)在上述的结构中，如先前说明的那样，磁铁的生产率提高。这也关系到成本降低。

(6)可以使用长方形或正方形的充磁线圈，且充磁作业容易。

能够将充磁线圈形成为难以受到环箍力的影响的结构，且能够减少充磁线圈的损伤。尤其是能够消除比90度小的角即锐角部分，从而如上述那样能够将充磁线圈形成为难以受到环箍力的影响的形状。

(7)如上所述，通过基于磁铁插入孔的形状的变化的q轴的磁回路的截面形状、周向的位置的变化，例如通过辅助磁极的变化，能够减少转矩脉动。当上述周向的变化的种类或段数为m时，能够基于电气角120度/m的值，而在磁铁插入孔的周向上使宽度(孔内周面的转子周向上的长度)或位置变化，由此，能够降低转矩脉动。例如，在图19(a)所示的例子中，供永久磁铁254插入的磁铁插入孔具有将周向宽度不同的两种孔沿定子轴向连续连接的形状，图示上侧的孔的周向长度与图示下侧的孔的周向长度之差成为相当于电气角120度/m的长度。需要说明的是，电气角120度/m的值优选以上述计算值为中心而误差小，但只要误差在以电气角计从正5度到负5度的范围内，则就能够得到效果。需要说明的是，m为2以上的整数，优选为2以上且4以下。当种类或段数超过4时，轴向的段数变多，生产率变差。

(8)如上所述，通过基于磁铁插入孔的形状的变化的q轴的磁回路的截面形状、周向的位置的变化，例如通过辅助磁极的变化，能够降低转矩脉动。当上述周向的变化的种类或段数为m时，基于电气角60度/m的值，来设置磁铁插入孔的周向的长度的不同或位置的错开。例如，在图19(b)所示的例子中，供永久磁铁254插入的磁铁插入孔具有将周向宽度不同的三种孔沿定子轴向连续连接的形状，上述三种孔的周向长度各相差相当于电气角60度/m的长度。由此，能够降低转矩脉动。需要说明的是，电气角60度/m的值只要在以上述计算值为中心而从正5度到5度的范围内，则就能够得到效果。需要说明的是，m为1以上的整数，优选为1以上且4以下。当m超过4时，因轴向的段数增加等，使生产率降低。

(9)通过使用梯形形状的磁铁作为永久磁铁，且使梯形的上底与下底的长度之差形成为相当于电气角60度或电气角120度的长度，来降低磁铁转矩的脉动。此外，将有助于磁阻转矩的产生的辅助磁极形成为各磁极的倾斜方向相对于旋转轴反转。由此，能够降低磁阻转矩的脉动，并将轴向力的成分抵消。

另外，在该情况下，能够期待可降低充磁线圈的环箍力的影响的效果。

上述的各实施方式可以分别单独或组合使用。这是因为各实施方式中的效果能够单独或协同奏效。另外，只要不损害本发明的特征，本发明就丝毫不受上述实施方式限定。

下面的优先权基础申请的公开内容被作为引用文而引入于此。

日本国专利申请2009年第186969号(2009年8月12日申请)

Claims (17)

1.一种车辆用旋转电机，其具备：

定子，其具有定子铁心和卷绕在该定子铁心上的定子绕组；

转子，其相对于所述定子设置成旋转自如，且具有转子铁心和多个永久磁铁，该转子铁心通过将形成有多个磁铁插入孔的电磁钢板层叠而形成，所述多个永久磁铁由所述多个磁铁插入孔分别保持，且分别形成磁极，

所述各永久磁铁分别为沿转子轴向延伸、且具有两种以上的长度作为转子周向的长度的形状，

所述各永久磁铁由沿着转子轴向排列配置的n种磁铁片构成，n为2以上的整数，

所述n种磁铁片如下配置：转子周向的长度各相差与电气角的约120/n度相当的长度，且所述各磁铁片的转子周向上的中心线沿着转子轴向对齐成大致一直线，

在所述磁极与磁极之间形成用于产生磁阻转矩的辅助磁极。

2.根据权利要求1所述的车辆用旋转电机，其中，

构成所述各永久磁铁的所述n种磁铁片从定子侧观察到的形状分别为大致四边形形状。

3.根据权利要求1或2所述的车辆用旋转电机，其中，

构成所述各永久磁铁的所述n种磁铁片分别为关于所述各磁铁片的所述中心线对称的对称形状。

4.根据权利要求1或2所述的车辆用旋转电机，其中，

所述磁铁插入孔通过将孔内周面的转子周向的长度不同的m种孔沿转子轴向配置而成，m为2以上的整数，

所述m种孔的所述孔内周面的转子周向的长度各相差与电气角的约120/m度相当的长度。

5.根据权利要求1或2所述的车辆用旋转电机，其中，

所述各永久磁铁的所述转子周向的磁铁长度之差设定在从与电气角(120/n-5)度相当的长度到与电气角(120/n+5)度相当的长度的范围内。

6.根据权利要求4所述的车辆用旋转电机，其中，

所述磁铁插入孔的孔内周面的所述转子周向的磁铁长度之差设定在从与电气角(120/m-5)度相当的长度到与电气角(120/m+5)度相当的长度的范围内。

7.一种车辆用旋转电机，其具备：

定子，其具有定子铁心和卷绕在该定子铁心上的定子绕组；

转子，其相对于所述定子设置成旋转自如，且具有转子铁心和多个永久磁铁，该转子铁心通过将形成有多个磁铁插入孔的电磁钢板层叠而形成，所述多个永久磁铁由所述多个磁铁插入孔分别保持，且分别形成磁极，

所述各永久磁铁分别为沿转子轴向延伸、且具有两种以上的长度作为转子周向的长度的形状，

所述各永久磁铁由沿着转子轴向排列配置的n种磁铁片构成，n为1以上的整数，

所述n种磁铁片如下配置：转子周向的长度各相差与电气角的约60/n度相当的长度，且所述各磁铁片的转子周向上的中心线沿着转子轴向对齐成大致一直线，

在所述磁极与磁极之间形成用于产生磁阻转矩的辅助磁极。

8.根据权利要求7所述的车辆用旋转电机，其中，

构成所述各永久磁铁的所述n种磁铁片从定子侧观察到的形状分别为大致四边形形状。

9.根据权利要求7或8所述的车辆用旋转电机，其中，

构成所述各永久磁铁的n种磁铁片分别为关于所述各磁铁片的所述中心线对称的对称形状。

10.根据权利要求7或8所述的车辆用旋转电机，其中，

所述磁铁插入孔通过将孔内周面的转子周向的长度不同的m种孔沿转子轴向配置而成，m为1以上的整数，

所述m种孔的所述孔内周面的转子周向的长度各相差与电气角的约60/m度相当的长度。

11.根据权利要求7或8所述的车辆用旋转电机，其中，

所述各永久磁铁的所述转子周向的磁铁长度之差设定在从与电气角(60/n-5)度相当的长度到与电气角(60/n+5)度相当的长度的范围内。

12.根据权利要求10所述的车辆用旋转电机，其中，

所述磁铁插入孔的孔内周面的所述转子周向的长度之差设定在从与电气角(60/m-5)度相当的长度到与电气角(60/m+5)度相当的长度的范围内。

13.根据权利要求1所述的车辆用旋转电机，其中，

由所述各磁铁插入孔保持的永久磁铁从定子侧观察到的形状为上底位于转子轴向的一方且下底位于另一方的等腰梯形。

14.根据权利要求13所述的车辆用旋转电机，其中，

由所述各磁铁插入孔保持的等腰梯形的永久磁铁的所述上底的长度与所述下底的长度之差为与120度或60度的电气角相当的长度，

所述辅助磁极分别以向转子周向倾斜的方式沿转子轴向延伸，且在夹着所述永久磁铁形成的磁极而设置的一对所述辅助磁极中，倾斜的方向设定成彼此反向。

15.根据权利要求14所述的车辆用旋转电机，其中，

所述转子铁心由沿转子轴向分开的多段构成，

所述多段以所述辅助磁极向转子周向倾斜的方式彼此沿周向错开配置。

16.根据权利要求1所述的车辆用旋转电机，其中，

所述各永久磁铁分别由多个磁铁片形成，

构成所述永久磁铁的所述多个磁铁片如下配置：从定子侧观察到的形状为上底位于转子轴向的一方且下底位于另一方的等腰梯形，且所述各磁铁片的转子周向上的中心线沿着转子轴向对齐成大致一直线。

17.根据权利要求16所述的车辆用旋转电机，其中，

形成为所述等腰梯形的磁铁片的上底的长度与下底的长度之差设定成与120度或60度的电气角相当的长度。