CN103138447A - 旋转电机及具备旋转电机的车轮 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种旋转电机及具备旋转电机的车轮，能够确保抗离心力强度地在转子上具备磁铁部，组装不需要时间和工时，能够提高旋转力。旋转电机具备由定子绕组（21）卷绕成多相而形成的定子（2）以及具有多个扇形铁心（31）的转子（3），具有：一个以上的磁铁部（32），配置于上述扇形铁心的相互间，沿着扇形铁心的配置方向被磁化；以及转子主体，仅固定有上述多个扇形铁心（31）、或者固定有多个扇形铁心（31）和一个以上的磁铁部（32）双方。根据该结构，由磁铁部（32）产生的磁通有助于磁阻转矩的产生，因此能够提高旋转力。各扇形铁心（32）被固定于转子主体，因此能够在确保抗离心力强度的同时，在短时间内容易地进行组装。

Description

旋转电机及具备旋转电机的车轮

技术领域

本发明涉及具有定子（stator）和转子（rotor）的旋转电机以及具备该旋转电机的车轮。

背景技术

以往，在使用铁氧体磁铁的同步磁阻电机中，公开了关于永久磁铁辅助型同步磁阻电机的技术的一例，该永久磁铁辅助型同步磁阻电机能够维持转矩性能，同时能够相对迄今为止的技术进一步抑制对于铁氧体磁铁的退磁（例如参照专利文献1）。该永久磁铁辅助型同步磁阻电机形成为至少最外周的圆弧状狭缝随着狭缝两端向转子外周靠近而形成前端变细的三角形状，并且形成为转子外周面和狭缝端之间的转子部分成为V字的薄壁部。并且，埋设于最外周的圆弧状狭缝的铁氧体磁铁以在狭缝两端残留三角形状的空隙的方式被埋设。

另外，公开了关于电动车辆用轮内装式电动机的技术的一例，该电动车辆用轮内装式电动机能够缩小转子和定子之间的间隙并获得良好的驱动转矩（例如参照专利文献2）。在该电动车辆用的轮内装式电动机中，定子固定于悬架，转子架经由轴承保持于定子的内侧，设有将转子的旋转力（旋转转矩）经由缓冲部件向车轮传递的动力传递部。

专利文献1：日本特开2011-083066号公报

专利文献2：日本特开2007-190945号公报

首先，根据专利文献1的记载内容以及该文献1的图1，转子的中心侧突出，圆弧状狭缝形成为沿径向并列排列三层。这些圆弧状狭缝中最外层的圆弧状狭缝的狭缝两端为前端变细的三角形状，转子外周面和V字狭缝端之间形成有薄壁部。该薄壁部起到将三层圆弧状狭缝固定于转子的固定部件的作用。但是，必须将圆弧状狭缝并列排列三层，并且在最外层的圆弧状狭缝形成薄壁部。因此，结构变得复杂，同步磁阻电机的组装耗费时间和工时。并且，薄壁部如专利文献1的图1所示是极薄的部件，在转子从低转速到高转速（例如最大转速）的范围内并不一定能够固定三层圆弧状狭缝。尤其是在旋转过程中从外部受力（例如车辆通过路面的起伏时受到的力等）时，三层圆弧状狭缝所受的离心力重叠，存在无法通过薄壁部将三层的圆弧状狭缝固定于转子的状态或者薄壁部变形等可能。

接着，根据专利文献2中的记载内容以及该文献2的图1~图3，转子通过压入转子铁心而固定于转子架的内周。该转子铁心从环状的铁心主体在旋转方向上大致等间隔地向着旋转中心突出设有多个凸极部。凸极部的内周面与定子的凸极部的外周面之间形成有微小的间隙。这样一来，专利文献2的轮内装式电动机构成为在转子中不具备永磁铁的开关磁阻电机。在该结构中，转子不具备永磁铁，因此仅以磁阻转矩旋转。因此与转子中具备永磁铁的马达相比，旋转力（旋转转矩）变低。

发明内容

本发明鉴于上述现有技术的问题而完成，其目的在于提供一种旋转电机以及具备该旋转电机的车轮，该旋转电机具有能够确保相对于离心力的强度（抗离心力强度），并且能够减少将磁铁部组装到转子所需要的时间和工时，提高旋转力（旋转转矩）的结构。

为了解决上述课题，技术方案1所述的发明是一种旋转电机，具备由定子绕组卷绕成多相而形成的定子（stator）以及具有多个扇形铁心的转子（rotor），其特征在于，具有：一个以上的磁铁部，配置于上述扇形铁心的相互间，沿着上述扇形铁心的配置方向被磁化；以及转子主体，仅固定上述多个扇形铁心、或者固定上述多个扇形铁心和上述一个以上的磁铁部双方。

根据该结构，沿着扇形铁心的配置方向被磁化的磁铁部所产生的磁通有助于磁阻转矩的产生，因此磁阻转矩发生变化（增减），能够使旋转力（旋转转矩）提高。各扇形铁心、各磁铁部被固定于转子主体，因此能够确保相对于转子旋转时产生的离心力的强度（抗离心力强度），并且能够在短时间内容易地进行旋转电机的组装。

另外，“多相”的意思是两相以上的任意的相数。“磁铁部”是一部分或全部包括磁铁（包括永磁铁或电磁铁。下同。）的部位。

永磁铁可以使用产生磁场的任意的永磁铁。例如铁氧体磁铁、铝铁镍钴磁铁、钐钴磁铁、钕铁硼磁铁、钐铁氮磁铁等是合适的。磁铁部的“配置”包括不能移动的固定方式和可以移动的保持方式。

“转子主体”的形状是任意的，但从转子旋转的性质出发，优选为圆锥状（包含圆锥台）、圆盘状（原板状）、圆环状（圈状）等圆形（包括接近圆形的多边形）。

作为将扇形铁心或者扇形铁心以及磁铁部相对于转子主体固定的“固定方法”，不论转子的转速或者旋转过程中从外部受到的力如何，只要能够强固地固定的任意的固定方法都是合适的。例如，利用螺栓或者螺钉等连接部件的连接方法、通过熔融母材来进行焊锡焊接或接地焊接等的接合方法、利用粘结剂等粘结方法等都是合适的。“卷绕”是指形成在外侧卷绕多次的状态。

技术方案2所述的发明的特征在于，上述扇形铁心的端面具有沿与上述转子的径向相同的方向倾斜或者沿与上述径向交叉的交叉方向倾斜的倾斜部。根据该结构，形成于扇形铁心的端面的倾斜部能够阻止（包括防止的意思。下同。）磁铁部因伴随着旋转而承受的离心力或者从定子受到的磁力而从扇形铁心相互间的配置位置脱离。因此，能够确保抗离心力强度地在转子上设置磁铁部。

技术方案3所述的发明的特征在于，上述磁铁部使用多边形状的铁氧体磁铁。“铁氧体磁铁”作为永磁铁之一，具有顽磁力高并难以退磁，不易生锈的性质。根据该结构，由于铁氧体磁铁所具有的性质，能够使磁通长时间地有助于磁阻转矩的产生。并且，由于能够形成为与扇形铁心相互间的空间形状吻合的多边形状，因此能够减小磁铁部与扇形铁心之间的间隙使磁通易于通过。因此能够长时间地提高旋转力。

技术方案4所述的发明的特征在于，上述磁铁部由相邻的上述扇形铁心的铆接部铆接而向上述转子固定。根据该结构，磁铁部由相邻的扇形铁心的铆接部铆接，从而被固定于上述转子，因此能够切实地确保抗离心力强度的同时在转子上配置磁铁部。另外，作为“铆接”磁铁部的“铆接部”相当于固定部件或保持部件，例如相当于凸边、突起、端片等部位，配置于磁铁部脱离的方向的扇形铁心上。

技术方案5所述的发明的特征在于，上述磁铁部为分割为多个的分割体，一个以上的分割体中包含磁铁，在上述扇形铁心和上述分割体之间具有间隙。“间隙”是指在扇形铁心的相互间配置分割体时的余隙，从使磁通通过扇形铁心和分割体的相互间的角度来看优选尽可能狭窄（短）。根据该结构，能够确保间隙，因此容易在扇形铁心的相互间配置分割体。因此能够在短时间内容易地进行转子的组装。

另外，“分割体”除了一个以上的分割体是磁铁这一点以外，材质（磁性体或非磁性体等）不限。“磁性体”包括作为硬质磁性体的磁铁、软质磁性体（例如由铁、硅钢、强磁性铁镍合金、铁硅铝磁合金、珀明德铁钻系高磁导率合金、软磁铁氧体、非晶态磁性合金、纳米晶磁性合金等材质构成的物体）。“非磁性体”包括树脂、非磁性金属（例如铝、铜、锌、奥氏体系不锈钢等）。“材质”的含义包括材料、素材。

技术方案6所述的发明的特征在于，上述分割体从轴向插入上述扇形铁心的相互间，靠向对应的上述扇形铁心而配置。根据该结构，在配置分割体时，将其从轴向插入扇形铁心的相互间后，使其靠向对应的扇形铁心即可。因此能够在短时间内容易地进行转子的组装。

技术方案7所述的发明的特征在于，在未配置上述磁铁部的上述扇形铁心的相互间配置有非磁性体。根据该结构，在扇形铁心的相互间存在配置有磁铁部的部位和配置有非磁性体的部位。从转子整体来看，磁通分布变得不均匀，该结果是在配置有磁铁部而磁通分布高的区域，旋转力（旋转转矩）提高，在配置有非磁性体而磁通分布低的区域，转速增加。

技术方案8所述的发明的特征在于，在以最大转速旋转时，上述磁铁部的总磁通量所产生的电压（所谓感应电动势）为预定电压以下。“磁铁部的总磁通量”是指磁铁部能够产生的磁通的总量。根据该结构，即使转子以最大转速旋转，产生的电压也能够抑制在预定电压以下。因此，能够使转子以最大转速持续旋转，能够提高伴随着感应电动势的再生能量的回收量。另外，“预定电压”可以进行任意设定，例如相当于电源（电池或燃料电池等）的额定电压等。

技术方案9所述的发明的特征在于，电动车辆的车轮具有上述旋转电机。根据上述结构，在旋转电机作为电动机工作时能够驱动车轮旋转。另一方面，在旋转电机作为发电机工作时能够产生与车轮的转速对应的电力（再生能量）。并且能够提供一种具有上述旋转电机的作用效果的车轮。

附图说明

图1是示意性地表示本发明的实施方式1所涉及的旋转电机的结构例的轴向剖视图。

图2是图1所示的旋转电机的II-II线向视的径向剖视图。

图3是示意性地表示图1所示的旋转电机的磁铁部的固定例的放大剖视图。

图4是示意性地表示在图1所示的旋转电机中由多个分割体构成的磁铁部的结构例的放大剖视图。

图5是表示图1所示的旋转电机的产生电压与转速的关系的图表。

图6是本发明的实施方式2所涉及的旋转电机的径向剖视图。

图7是示意性地表示图6所示的旋转电机的非磁性体的固定例的放大剖视图。

图8是表示图6所示的旋转电机的转矩和时间的关系的图表。

图9是表示图6所示的旋转电机的产生电压与转速的关系的图表。

图10是示意性地表示本发明的实施方式所涉及的具备旋转电机的车轮的结构例的轴向剖视图。、

附图标记的说明

1……电机、2……定子（stator）、21……定子绕组、3……转子（rotor）、30……转子主体、31……扇形铁心（磁性体）、31a……倾斜部、32……磁铁部、32a、32b、32c、32d、32e、32f、32g、32i、32j、32k……磁性分割体（磁性体）、32h、32m……非磁性分割体（非磁性体）、33……凸边部（铆接部）、35……非磁性体、10车轮。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的旋转电机以及搭载有旋转电机的车轮的实施方式进行说明。另外，只要没有特别声明，“连接”均意味着电连接。各图中图示了用于说明本发明所必需的要素，并不限于图示实际的所有要素。在提及上下左右等方向时是以附图的记载为基准。

实施方式1

参照图1~图5对本发明的实施方式1所涉及的旋转电机进行说明。实施方式1表示在构成转子的多个扇形铁心相互间配置磁铁部的旋转电机的一例。

在图1中示意性地以轴向剖视图表示实施方式1所涉及的旋转电机1的结构例。图2表示图1所示的旋转电机的II-II线向视的径向剖视图。图3示意性地以放大剖视图表示图1所示的旋转电机的磁铁部的固定例。图4示意性地以放大剖视图表示图1所示的旋转电机的由多个分割体构成的磁铁部的结构例。图5以图表表示图1所示的旋转电机中的产生电压和转速的关系。

另外，为了便于说明，将图1的左右方向和图2的放射方向称为“径向”，将图1的上下方向以及图2的前后方向称为“轴向”。

图1所示的旋转电机1主要具备定子2及转子3等。定子2具有定子主体20、定子绕组21、支柱22、保持器23等。定子主体20由磁性体（特别是软质磁性体）形成，具有卷绕有定子绕组21的多个槽2S（参照图2）。该定子主体20经由支柱22及保持器23被固定于支轴5。支柱22也可以使用框架或其它部件等。保持器23也可以使用衬套或其它部件等。在定子2和后述的转子3之间夹装有轴承4，构成为转子3能够自由转动。

转子3具有转子主体30、多个扇形铁心31、一个以上的磁铁部32等。转子主体30配置于定子2的外周侧，材质或形状不限。“形状”包括平面、非平面（意味着曲面或凹凸面等平面以外的面。下同。）。图1所示的转子主体30基本上形成为圆锥状。另外，用于将动力（旋转力）传递到外部的中心部以及用于固定多个扇形铁心31以及一个以上的磁铁部32的周缘部分别呈L字状弯曲。

扇形铁心31可以相对于形成在周缘部的内周侧的凸台3B进行固定，也可以直接固定在周缘部的内周侧。磁铁部32可以与扇形铁心31同样地进行固定，也可以利用形成于扇形铁心31的凸边33（参照图3的（B）、（C）、（D））进行“铆接”。关于铆接以外的固定方法，不论转子3的转速或者旋转过程中从外部受到的力如何，只要能够强固地固定的任意的固定方法都是合适的。例如，利用螺栓或者螺钉等连接部件的连接方法、通过熔融母材来进行焊锡焊接或接地焊接等的接合方法、利用粘结剂等粘结方法等中的一个以上的方法都是合适的。

图2表示定子2以及转子3的结构例。为了简便而在图2中省略了图1所示的转子主体30。

定子2的定子主体20具有在周缘部呈U字状开口而形成的多个槽2S。在各槽2S中收容有定子绕组21，卷绕成三相以上的多相。连接成多相的卷绕方法是公知的，因此省略图示及说明。卷绕可以相对于相邻的槽2S相互间的定子主体20进行，也可以隔着（夹着）一个以上的槽2S相对于槽2S相互间的定子主体20进行。

转子3具有交替配置的扇形铁心31和磁铁部32。换言之，在扇形铁心31相互间配置磁铁部32。配置方法是任意的。为了在短时间内容易地进行组装，可以将全部的扇形铁心31固定于转子主体30后，将磁铁部32从轴向插入到扇形铁心31相互间即可。扇形铁心31和磁铁部32之间可以接触（不论是点接触、线接触、面接触），也可以具有间隙（所谓余隙）。磁铁部32可以被保持为能够移动，也可以被固定为不能移动。在被保持的情况下，通过离心力或定子2的磁力等在可移动范围内移动。其中，对于后述的脱离方向（径向）由凸边33（参照图3的（B）、（C）、（D））进行保持或者固定。

扇形铁心31为了供磁通通过而由磁性体形成，可以是层积体，也可以是单体。在该扇形铁心31的周向端面上形成有倾斜部31a。倾斜部31a可以是沿与径向相同的方向倾斜的面，也可以是沿与径向交叉的交叉方向倾斜的面。倾斜部31a的面形状可以是平面，也可以是非平面。

磁铁部32在本实施方式中使用了铁氧体磁铁，沿着扇形铁心31的配置方向（即周向）整体被预先磁化。即与扇形铁心31相对的端面侧分别为N极或S极。

图3中一并表示了扇形铁心31的结构例和磁铁部32的第一结构例。图3（A）和图3（B）表示扇形铁心31以及磁铁部32的在配置方向上的各端面由“く”字状的非平面形成的例子。图3（B）是将图3（A）所示的方框B放大的图。扇形铁心31和磁铁部32之间具有间隙Ga。从磁通易于通过的角度出发，理想的是间隙Ga不存在（Ga=0）。

但是，现实中由于扇形铁心31或磁铁部32的制造误差，对应的端面形状并不一定一致。因此，作为用于在扇形铁心31的相互间配置磁铁部32的余隙，间隙Ga（Ga>0）是必要的。为了增大旋转力（旋转转矩）或再生电压，优选将间隙Ga设定得尽可能狭窄（小）。

图3（A）所示的扇形铁心31具有位于内周侧的内周体31i和位于外周侧的外周体31o。这些内周体31i和外周体31o最终被固定成不能移动而被一体化。在内周体31i的倾斜部31a具有相当于“铆接部”的凸边33。从轴向将磁铁部32插入到扇形铁心31的相互间（空间）之后，将凸边33弯曲从而保持或固定磁铁部32。虽然未进行图示，凸边33也可以仅设置在外周体31o，或者也可以设置在内周体31i和外周体31o双方。并且，也可以通过形成于图示的凸边33以外的部位并能够弯曲的凸部（例如突起、端片等。下同。）保持或固定磁铁部32。换言之，只要能够保持或固定磁铁部32，铆接部（即凸边33或凸部等）的形成位置不限。

图3（C）及图3（D）表示扇形铁心31及磁铁部32的配置方向上的各端面由平面形成的例子。与上述的由多个体构成的图3（A）的结构例不同，这些图所示的扇形铁心31由单一体（层积体或单体不限）构成。图3（C）和图3（D）的区别在于倾斜部31a的倾斜角（以径向为基准线的角度）。随着倾斜角的大小或区别，磁铁部32的剖面形状也改变。另外，关于扇形铁心31和磁铁部32之间具有间隙Ga这一点是与上述图3（A）的结构例相同的。

关于磁铁部32的剖面形状，在图3（C）中形成为向附图下方呈凸状的梯形，与此相对，在图3（D）中形成为向附图上方呈凸状的梯形。凸状的梯形的与内周面或外周面对应的面可以是平面也可以是非平面。倾斜部31a狭窄的扇形铁心31的相互间部位（图3（C）中为附图下侧、图3（D）中为附图上侧）起到阻止磁铁部32沿脱离方向脱离的作用。因此，在倾斜部31a宽大的扇形铁心31的相互间部位（图3（C）中为附图上侧、图3（D）中为附图下侧）具备凸边33，分别防止磁铁部32沿脱离方向脱离。从双点划线到实线地弯曲凸边33进行铆接，保持或固定磁铁部32。在保持的情况下，磁铁部32被保持为能够如实线和双点划线所示地移动。

图4中分别以剖视图表示磁铁部32由多个（两个以上的任意数）分割体构成的第二结构例。图4（A）表示两个磁性分割体32a、32b以形成为与图3（A）所示的磁铁部32对应的形状的方式构成的例子。磁性分割体32a、32b由中央部所示的线段分割开。图4（B）表示将上述的磁性分割体32a、32b配置于扇形铁心31的相互间的例子。在该配置例中，将磁性分割体32a、32b分别沿轴向插入扇形铁心31的相互间（空间）后，使各磁性分割体靠向扇形铁心31而配置。靠向扇形铁心31而配置的结果是，在磁性分割体32a和磁性分割体32b之间产生间隙Gb。间隙Gb与上述间隙Ga是同样的余隙，因此理想上希望其不存在（Gb=0）。

图4（C）至图4（F）各图中表示了以形成为与图3（C）或图3（D）所示的磁铁部32对应的形状的方式由多个分割体构成的例子。图4（C）所示的结构例由一分为二成对称形状的磁性分割体32c、32d构成。图4（D）所示的结构例由一分为二成非对称形状的磁性分割体32e、32f构成。图3（C）以及图3（D）中表示了以直线（平面）进行分割的例子，但也可以由通过非直线（非平面）一分为二的磁性分割体构成。并且，并不限定于一分为二，也可以是分割成三份以上的多份分割。另外，分割体的数量越多，进行保持或固定所需的工时越多。因此，虽然也取决于大小或材质等，但现实中止于分割成十份以下。

图4（E）以及图4（F）所示的结构例由多个分割体构成，一个以上的分割体包括非磁性体。在这些结构例中，非磁性体使用树脂。图4（E）所示的结构例由以中央侧的方形（长方体形）形成的磁性分割体32h以及以左右两侧的梯形（锥台）形成为对称形状的磁性分割体32g、32i构成。也可以如双点划线所示地分割而构成。图4（F）所示的结构例由位于下侧并形成为梯形的非磁性分割体32m和位于附图上侧并一分为二成非对称形状的磁性分割体32j、32k构成。分割体的数目与图4（C）及图4（D）相同。

图4（E）以及图4（F）表示由两个磁性分割体和一个非磁性分割体构成的例子。然而磁性分割体的数目和非磁性分割体的数目分别可以设定为一以上的任意数目。磁性分割体的数目越多越容易使磁通通过，因此有利于旋转力（旋转转矩）及再生电压（感应电动势）的增大。并且，关于磁性分割体以及非磁性分割体中任一个的形状并不限于图4（E）以及图4（F）所示的结构例，可以形成为剖面形状为任意的多边形状（立体上为多面体，下同）。多面体的面数可以根据旋转电机1的特性等适当地设定。但是随着面数变多其组合或配置等的难度增大，因此现实中十数面体或数十面体实质上已达到上限。换言之，作为组合分割体的结果，只要能配置在扇形铁心31的相互间（空间）内即可。

图5以图表表示图1所示的旋转电机的产生电压E（作为再生能量的感应电动势）和转速N的关系。产生电压E相当于作为再生能量的感应电动势。在磁铁部32整体为磁性体的情况下，随着图2所示的扇形铁心31的相互间距离L（图5的例子中为距离L1、L2、L3）的不同，产生电压E发生变化。换言之，磁铁部32的总磁通量φ与上述相互间距离L大致成比例，因此随着相互间距离L的增大，总磁通量φ也增大。转速N是转子3的转速（旋转速度）。图5所示的距离L1、L2、L3假定为L1>L2>L3的关系。

对于将扇形铁心31的相互间距离L（参照图2）分别设定为距离L1、L2、L3的情况简单进行说明。首先设定为距离L1时，在比最大转速Nm小的转速Na时达到电池电压Eb（作为动力源的电池的额定电压），超过转速Na时产生大于电池电压Eb的产生电压E。设定为距离L2时，在最大转速Nm时达到电池电压Eb。设定为距离L3时，即使转子3以最大转速Nm旋转，产生电压E也止于小于电池电压Eb的电压E3。在距离L1、L2、L3中，距离L2最好，其次为距离L3。设定为距离L2、L3时，即使转子3以最大转速Nm旋转，产生电压E也为电池电压Eb以下。因此能够使转子3以最大转速Nm持续旋转，能够提高伴随着感应电动势的再生能量的回收量。

根据上述实施方式1，能够获得以下所示的各效果。首先，作为与技术方案1对应的结构、效果，旋转电机1构成为具有：配置在扇形铁心31的相互间，沿着扇形铁心31的配置方向被磁化的一个以上的磁铁部32；以及仅固定有多个扇形铁心31的转子主体30（参照图1）。根据该结构，沿着扇形铁心31的配置方向被磁化的磁铁部32所产生的磁通有助于磁阻转矩的产生，因此磁阻转矩发生变化（增减），能够使旋转力（旋转转矩）提高。各扇形铁心31固定于转子主体30，因此在确保抗离心力强度的同时，能够在短时间内容易地组装。

作为与技术方案2对应的结构、效果，扇形铁心31的端面构成为具有沿与径向相同的方向或沿与径向交叉的交叉方向倾斜的倾斜部31a（参照图3、图4）。根据该结构，形成于扇形铁心31的端面的倾斜部31a防止磁铁部32在伴随着旋转而由磁铁部32承受的离心力或者从定子2受到的磁力的作用下从扇形铁心31相互间的配置位置脱离。因此，能够确保抗离心力强度地在转子3上设置磁铁部32。

作为与技术方案3对应的结构、效果，磁铁部32构成为使用多边形状（多面体）的铁氧体磁铁（参照图3、图4）。根据该结构，铁氧体磁铁具有顽磁力高并难以退磁，不易生锈的性质，因此可以长时间地使磁通为磁阻转矩做贡献。并且，由于能够形成为与扇形铁心31相互间的空间形状配合的多边形状，因此能够减少磁铁部32与扇形铁心31之间的间隙使磁通易于通过。因此能够长时间地提高旋转力。

作为与技术方案4对应的结构、效果，磁铁部32构成为通过相邻的扇形铁心31的凸边33（铆接部）而被铆接，从而被固定（参照图3、图4）。根据该结构，磁铁部32通过相邻的扇形铁心31的凸边33被铆接而被固定，因此能够切实地确保抗离心力强度地在转子3上设置磁铁部32。

作为与技术方案5对应的结构、效果，磁铁部32构成为：磁铁部32为分割为多个的分割体（即磁性分割体32a、32b、磁性分割体32c、32d、磁性分割体32e、32f、磁性分割体32g、32i以及非磁性分割体32h、磁性分割体32j、32k以及非磁性分割体32m），在一个以上的分割体中包含磁铁，在扇形铁心31和分割体之间具有间隙Ga（参照图4）。根据该结构，由于确保了图3所示的间隙Ga以及图4所示的间隙Gb，因此易于将分割体配置于扇形铁心31的相互间。因此能够在短时间内容易地进行转子3的组装。

作为与技术方案6对应的结构、效果，分割体构成为（图4（A）所示的磁性分割体32a、32b为其一例）沿轴向插入扇形铁心31的相互间，靠向对应的扇形铁心31而配置（参照图4（A）以及图4（B））。根据该结构，能够在更短时间内容易地进行转子3的组装。

作为与技术方案8对应的结构、效果，由于在磁铁部32的整体为磁性体的情况下磁铁部32的总磁通量φ与相互间距离L大致成比例，因此构成为以最大转速Nm旋转时产生的电压（即产生电压E）为电池电压Eb（预定电压）以下的距离L2、L3（参照图1、图5）。根据该结构，即使使转子3以最大转速Nm旋转，产生电压E也能够被抑制在电池电压Eb（预定电压）以下。因此，能够使转子3持续以最大转速Nm旋转，能够提高伴随着产生电压E（感应电动势）的再生能量的回收量。

实施方式2

参照图1~图5说明本发明的实施方式2所涉及的旋转电机。实施方式2表示在构成转子3的多个扇形铁心31的相互间配置磁铁部32和非磁性体的旋转电机的一例。

另外，旋转电机1的结构等与实施方式1相同，为了便于图示和说明，仅对实施方式2与实施方式1的不同点进行说明。因此对于与实施方式1所使用的要素相同的要素标以相同的附图标记而省略其说明。

图6所示的转子3是替代图2所示的转子3的结构例。图2所示的转子3在扇形铁心31的相互间全部配置磁铁部32，与此相对，图6所示的转子3在扇形铁心31的相互间配置磁铁部32和非磁性体35这一点与其不同。非磁性体35配置于未配置磁铁部32的扇形铁心31的相互间。图6表示交替配置磁铁部32和非磁性体35的例子。非磁性体35可以由树脂（材质不限）形成，也可以由非磁性金属（例如铝、铜、锌、奥氏体系不锈钢等）形成。并且，与如图3（A）～图3（D）以及图4（B）中图示所说明的、在实施方式1所涉及的旋转电机1中，相当于相邻的扇形铁心31的“铆接部”的凸边33等将磁性部33“铆接”而将其向转子2固定的结构相同地，如图7（A）~（D）所示，在实施方式2所示的旋转电机中，非磁性体35分别通过与相邻的扇形铁心31的“铆接”部相当的凸边33等被“铆接”并向转子2固定。

磁通易于流过配置于扇形铁心31的相互间的磁铁部32，磁通不易流过配置于扇形铁心31的相互间的非磁性体35。从转子3整体来看，磁通分布不均匀。其结果是，在配置有磁铁部32而磁通分布高的区域有助于磁阻转矩的产生而提高旋转力（旋转转矩），在配置有非磁性体35而磁通分布低的区域，转子3的转速N增加。

图7表示实施方式2中的旋转电机的非磁性体35的结构例。非磁性体35的结构例基本上与图2所示的磁铁部32的结构相同。换言之，非磁性体35以与磁铁部32共同的结构配置于扇形铁心31的相互间。将在实施方式1中说明的图3（A）~图3（D）所示的磁铁部32替换为非磁性体35即可，因此在此省略具体说明。另外，在使用树脂作为非磁性体35的情况下，加热到熔点以上的树脂具有粘结性，因此作为固定方法可以利用树脂自身的粘结力进行固定。

在如上所述的磁铁部32与非磁性体35交替配置的结构（参照图6）中，磁通分布高的区域和磁通分布低的区域交替出现。对基于该结构的实施方式2所涉及的旋转电机1进行驱动时，会得到如图8所示的特性。在该图8中表示将作为输出轴的转子3的转矩（旋转转矩，相当于旋转力）作为纵轴，将时间（Time）作为横轴的关系。换言之，表示经时变化的旋转转矩的特性例。

在图8中，转子3在时刻t0开始旋转。在从时刻t10到时刻t11为止的第一期间，流过磁铁部32的磁通有助于磁阻转矩的产生，因此转矩变大。在从时刻t11到时刻t12为止的第二期间，由于仅由扇形铁心31产生磁阻转矩，转矩递减并推移。在从时刻t12到时刻t13为止的第三期间，磁通难以在非磁性体35流动，因此无助于磁阻转矩的产生，转矩减少。

在时刻t13以后反复进行上述循环（即第一期间、第二期间以及第三期间）。第一期间相当于时刻t13到时刻t14、时刻t16到时刻t17、时刻t19到时刻t20、时刻t22到时刻t23。第二期间相当于时刻t14到时刻t15、时刻t17到时刻t18、时刻t20到时刻t21、时刻t23到时刻t24。第三期间相当于时刻t15到时刻t16、时刻t18到时刻t19、时刻t21到时刻t22、时刻t24到时刻t25。随着上述循环的反复进行，转矩递增，转速N增加（上述循环的周期变短）。会成为这种特性只能是因为转子3的磁通分布不均匀导致的。

图9是与实施方式1所说明的图5对应的图表。在图6所示的实施方式2所涉及的旋转电机的结构例中，磁铁部32与非磁性体35交替配置于扇形铁心31的相互间，因此难以单纯地用扇形铁心31的相互间距离L表示。因此，在图9中表示随着磁铁部32的总磁通量φ（在图9的例子中为φa、φb、φc）的不同而变化的产生电压E的一个例子。图9所示的总磁通量φa、φb、φc假定具有φa>φb>φc的关系。

关于配置于扇形铁心31的相互间的磁铁部32的总磁通量φ，对于分别设定总磁通量φa、φb、φc的情况进行简单说明。首先设定为总磁通量φa时，在为比最大转速Nm小的转速Na时，达到电池电压E，超过转速Na时产生大于电池电压Eb的产生电压E。当设定为总磁通量φb时，在最大转速Nm时达到电池电压Eb。设定为总磁通量φc时，即使转子3以最大转速Nm旋转，产生电压E也止于小于电池电压Eb的电压E3。在总磁通量φa、φb、φc中，总磁通量φLb最好，其次为总磁通量φc。设定为总磁通量φb、φc时，即使转子3以最大转速Nm旋转，产生电压E也为电池电压Eb以下。因此能够使转子3以最大转速Nm持续旋转，能够提高伴随着感应电动势的再生能量的回收量。

另外，在实施方式1中，作为磁铁部32具有图4（E）所示的非磁性分割体32h、图4（F）所示的非磁性分割体32m的情况下，也可以设定为与上述图9所示的实施方式2同样的指标。

根据上述实施方式2能够获得下述所示的效果。另外，在实施方式2所涉及的旋转电机的结构中，与实施方式1所涉及的旋转电机的结构相比只不过将磁铁部32的一部分置换为非磁性体35，因此在具有磁铁部32这一点上，能够获得与在实施方式1中已经说明过的与技术方案1~6、8对应的效果。

即，作为与技术方案7对应的结构、效果构成为，在未配置磁铁部32的扇形铁心31的相互间配置有非磁性体35（参照图6）。根据该结构，在扇形铁心31的相互间存在配置磁铁部32的部位和配置非磁性体35的部位。从转子3整体来看，磁通分布变得不均匀，在配置有磁铁部32而磁通分布高的区域，旋转力（旋转转矩）增大，在配置有非磁性体35而磁通分布低的区域，转速N增加。

实施方式3

参照图10对本发明的实施方式3所涉及的车轮进行说明。

实施方式3是将上述实施方式1或实施方式2所说明的旋转电机1适用于车轮的例子。另外，旋转电机1的结构等与实施方式1、2同样，为了便于图示和说明，仅对实施方式3与实施方式1、2的不同点进行说明。因此对于与实施方式1、2所使用的要素相同的要素标以相同的附图标记而省略其说明。

图10以剖视图表示作为驱动轮的车轮10的结构例。该车轮10除了旋转电机1之外还具有车架11、车轮14、轮胎13等。车架11也可以兼用车辆（包括两轮车或四轮车等）所具备的车架。旋转电机配置在车架11的前端部（附图下部）。为了易于理解，在图10中省略了覆盖旋转电机1的车盖等。

旋转电机1的支轴5通过例如螺栓或螺母等固定部件12、16固定于车架11。转子3经由轴承4（参照图1）以支轴5的轴心为中心旋转，与车轮14一起旋转。在转子3和车轮14之间夹装有垫片15。

根据上述实施方式3所述的车轮能够获得以下所示的效果。即，作为与技术方案9对应的结构、效果，构成为车轮10具备实施方式1或2所示的旋转电机1（参照图10）。

根据该结构，在旋转电机1作为电动机工作时能够驱动车轮10旋转。另一方面，在旋转电机1作为发电机工作时能够产生与车轮10的转速对应的电力（再生能量）。并且能够提供一种起到实施方式1或实施方式2所示的旋转电机1的作用效果的车轮10。

其他实施方式

以上基于实施方式1~3说明了本发明所涉及的旋转电机以及具备该旋转电机的车轮，但本发明并不限定于该实施方式的结构等。换言之，在不脱离本发明的要旨的范围内能够以各种方式实施。例如，也可以实现以下所示的各实施方式。

在上述实施方式1~3中构成为仅多个扇形铁心31经由凸台3B固定于转子主体30（参照图1）。也可以替代该方式而将多个扇形铁心31以及多个磁铁部32双方固定于转子主体30。这种情况下，可以将双方经由凸台3B固定于转子主体30，也可以直接固定于转子主体30。

上述固定对于非磁性体35也同样可以适用。在将磁铁部32或非磁性体35直接固定于转子主体30的情况下，不需要凸边33（铆接部）。不管哪种结构都能够将扇形铁心31、磁铁部32固定于转子主体30，因此能够获得与上述实施方式1~3同样的作用效果（尤其是与技术方案1对应的效果）。

在上述实施方式1~3中，作为磁铁部32的磁性体适用了铁氧体磁铁。也可以替代该结构而使用其他磁性体。作为其他磁性体，例如铝铁镍钴磁铁、钐钴磁铁、钕铁硼磁铁、钐铁氮磁铁等是合适的。除了磁铁以外，软质磁性体（例如由铁、硅钢、强磁性铁镍合金、铁硅铝磁合金、珀明德铁钻系高磁导率合金、软磁铁氧体、非晶态磁性合金、纳米晶磁性合金等材质构成的物体）是合适的。无论采用哪种磁性体，都能够使其产生磁场使磁通通过，因此能够获得与上述实施方式1~3相同的作用效果。

在上述实施方式1~3中构成为转子3的转子主体30形成为圆锥状（参照图1）。也可以替代该方式转而以其他形状形成转子主体30。所谓其他形状，例如是圆盘状或圆环状等。无论是何种形状，都能够使转子3旋转，因此能够获得与上述实施方式1~3同样的作用效果。

在上述实施方式1~3中构成为转子3所具有的扇形铁心31的数量为14（参照图2、图6）。也可以替代该方式而以其他数量构成扇形铁心31。其他数量可以是2以上的任意数量，现实中最大止于数十。具体来说，可以是3的倍数、6的倍数，也可以是7的倍数，还可以是与产生电压E的相数成比例的数量。无论数量为多少，只不过是扇形铁心31的数目不同而已，因此能够获得与上述实施方式1~3相同的作用效果。

在上述实施方式1~3中，作为预定电压适用了作为电池的额定电压的电池电压Eb（参照图5、图9）。也可以替代这种方式而适用其他电压。作为其他电压，例如是燃料电池的额定电压、供电源的电压等。无论电压为多少，只不过是电压不同而已，因此能够获得与上述实施方式1~3相同的作用效果.

在上述实施方式2中构成为磁铁部32和非磁性体35交替配置于扇形铁心31的相互间（参照图6）。也可以替代该方式，转而以从转子3的整体来看磁通分布变得不均匀的其他配置来构成。例如是磁铁部32、磁铁部32、非磁性体35的反复、磁铁部32、非磁性体35、非磁性体35的反复、磁铁部32、磁铁部32、非磁性体35、非磁性体35的反复、基于其他组合的反复等。无论是哪种配置，从转子3整体来看磁通分布变得不均匀，因此能够获得与上述实施方式2相同的作用效果。

Claims (10)

1.一种旋转电机，具备由定子绕组卷绕成多相而形成的定子以及具有多个扇形铁心的转子，其特征在于，具有：

一个以上的磁铁部，上述一个以上的磁铁部被配置于上述扇形铁心的相互间，沿着上述扇形铁心的配置方向被磁化；以及

转子主体，上述转子主体仅固定上述多个扇形铁心、或者固定上述多个扇形铁心和上述一个以上的磁铁部双方。

2.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

上述扇形铁心的端面具有倾斜部，上述倾斜部沿与上述转子的径向相同的方向倾斜，或者沿与上述径向交叉的交叉方向倾斜。

3.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，

上述磁铁部使用多边形状的铁氧体磁铁。

4.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，

上述磁铁部由相邻的上述扇形铁心的铆接部铆接，从而被固定于上述转子。

5.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，

上述磁铁部为分割为多个的分割体，一个以上的分割体中包含磁铁，

在上述扇形铁心和上述分割体之间具有间隙。

6.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，

上述分割体从轴向插入上述扇形铁心的相互间，靠向对应的上述扇形铁心而配置。

7.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，

在未配置上述磁铁部的上述扇形铁心的相互间配置有非磁性体。

8.根据权利要求1或7所述的旋转电机，其特征在于，

在以最大转速旋转时，上述磁铁部的总磁通量所产生的电压在预定电压以下。

9.一种车轮，其特征在于，

具备权利要求1或7所述的旋转电机。

10.根据权利要求7所述的旋转电机，其特征在于，

上述非磁性体由相邻的上述扇形铁心的铆接部铆接，从而被固定于上述转子。

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