CN104038007A - 感应型旋转电机 - Google Patents

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CN104038007A CN201410047335.9A CN201410047335A CN104038007A CN 104038007 A CN104038007 A CN 104038007A CN 201410047335 A CN201410047335 A CN 201410047335A CN 104038007 A CN104038007 A CN 104038007A
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rotating machine
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杉田聪
唐玉琪
三泽康司
宫入茂德
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Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种感应型旋转电机，旨在能够提高单位尺寸的转矩，扩展电机的适用范围，相同尺寸下进一步减少永磁体使用量。一种m相（m为2以上的整数）感应型旋转电机（100），具有齿（124U、124V、124W）的前端呈环形配置的定子（120）、具有与该齿的前端经由一定的间隙相对的感应齿（142）的转子（140），其中，具有k·m个（k为1以上的整数）齿，各齿配置至少一个永磁体（126U、126V、126W），属于相邻齿的相邻永磁体以不同极性彼此相对的方式配置。

Description

感应型旋转电机
技术领域
本发明涉及能够用于FA设备、OA设备、车载设备等各种设备的感应型旋转电机。
背景技术
在感应型旋转电机中，有下述专利文献1所示的埋入磁体型感应电机，其将薄板状永磁体插入磁性体轭铁的收纳部，使线圈沿旋转方向磁化。埋入磁体型感应电机中，磁通经由磁性体轭铁流向磁隙，因此，能够提高磁隙的磁通密度，转矩大且效率高。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：专利4207386号说明书
发明所要解决的课题
然而，专利文献1所示的感应型旋转电机与永磁体型电机相比，具有永磁体使用量小这一优点，但是，存在单位尺寸的转矩小，适用范围有限这一缺点。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种能够提高单位尺寸的转矩，扩展电机的适用范围，同一尺寸下进一步减少永磁体使用量的感应型旋转电机。
用于解决课题的技术方案
用于实现上述目的的本发明的感应型旋转电机是一种m相（m为2以上的整数）感应型旋转电机，具有齿的前端呈环形配置的定子、具有与该齿的前端经由一定的间隙相对的感应齿的转子，其中，具有k·m个（k为1以上的整数）齿，各齿配置至少一个永磁体，属于相邻齿的相邻永磁体以不同极性彼此相对的方式配置。
发明效果
根据如上构成的本发明的感应型旋转电机，各齿配置永磁体，属于相邻齿的相邻永磁体以不同极性彼此相对的方式配置，因此，能够减少齿间的短路磁通，有效利用短路磁通，能够提高单位尺寸的转矩，扩展电机的适用范围，减少永磁体使用量。
附图说明
图1是实施方式1的感应型旋转电机的结构图；
图2是提供实施方式1的感应型旋转电机的动作说明的图；
图3是实施方式2的感应型旋转电机的结构图；
图4是实施方式2的感应型旋转电机的分解图，（a）是轭铁的结构图，（b）是齿的结构图，（c）是插入齿的永磁体的结构图；
图5是实施方式2的感应型旋转电机的轭铁及齿的结构图，（a）－（c）是表示齿的分割形态的图；
图6是表示实施方式2的感应型旋转电机的铁芯形状的图；
图7是提供实施方式2的感应型旋转电机的动作说明的图；
图8是实施方式3的感应型旋转电机的结构图；
图9（a）、（b）是表示实施方式3的感应型旋转电机的转子的结构的图；
图10是提供实施方式3的感应型旋转电机的动作说明的图；
图11是实施方式3的变形例1的感应型旋转电机的结构图；
图12是提供实施方式3的变形例1的感应型旋转电机的动作说明的图；
图13是实施方式3的变形例2的感应型旋转电机的结构图；
图14是实施方式4的感应型旋转电机的结构图；
图15是实施方式4的变形例1的感应型旋转电机的结构图；
图16是实施方式4的变形例2的感应型旋转电机的结构图；
图17是实施方式4的变形例3的感应型旋转电机的结构图；
图18是实施方式4的变形例4的感应型旋转电机的结构图；
图19是实施方式4的变形例5的感应型旋转电机的结构图；
图20是实施方式5的感应型旋转电机的结构图；
图21是图20所示的感应型旋转电机的组装图；
图22是图20所示的感应型旋转电机的齿和线圈的结构图；
图23是图22所示的线圈的结构图；
图24是实施方式6的感应型旋转电机的结构图；
图25是提供实施方式6的感应型旋转电机的动作说明的图；
图26是实施方式6的变形例1的感应型旋转电机的结构图；
图27是实施方式6的变形例2的感应型旋转电机的结构图；
图28是实施方式6的变形例3的感应型旋转电机的结构图。
符号说明
100 感应型旋转电机
120 定子
122 轭铁
140 转子
124U、124V、124W 齿
126U、126V、126W 永磁体
130U、130V、130W 线圈
140 转子
142 感应齿
TH 薄壁部
具体实施方式
下面，分成〔实施方式1〕～〔实施方式6〕来说明本发明的感应型旋转电机的实施方式。本发明的感应型旋转电机为了有效利用齿间的短路磁通，研究齿前端的形状，各齿上以规定极性相对的方式配置有永磁体。
〔实施方式1〕
＜感应型旋转电机的结构＞
图1是实施方式1的感应型旋转电机的结构图。如图所示，本实施方式的感应型旋转电机100具有定子120和转子140。
定子120具有圆筒状轭铁122、U相齿124U、V相齿124V、W相齿124W。U相齿124U、V相齿124V、W相齿124W分别以中心角120°的等角呈圆周状配置于轭铁122的内周侧。实施方式1的感应型旋转电机100为三相感应型旋转电机。
分别地，U相齿124U上配置永磁体126U，V相齿124V上配置永磁体126V，W相齿124W上配置永磁体126W。实施方式1的感应型旋转电机100中，各齿配置一个永磁体。
永磁体126U、126V、126W具有长板形状。朝向各齿124U、124V、124W的进深方向（附图的表里方向）形成有永磁体126U、126V、126W的收纳孔（省略符号）。永磁体126U、126V、126W插入各齿124U、124V、124W的各收纳孔，通过各收纳孔中浇注的粘接剂固定。收纳孔在相邻的多个齿中按照一定的间隔形成。永磁体126U、126V、126W以极性沿顺时针方向为S→N、S→N、S→N的方式配置。实施方式1的感应型旋转电机100中，属于相邻齿的相邻永磁体以不同极性彼此相对的方式配置。
U相齿124U上卷绕线圈130U，V相齿124V上卷绕线圈130V，W相齿124W上卷绕线圈130W。
与转子140对峙的各齿124U、124V、124W的前端呈环形配置。齿124U的前端、齿124V的前端及齿124W的前端经由薄壁部TH不间断地连续，所有齿的前端部分形成圆筒状空间。
转子140是具备与齿的前端经由一定的间隙相对的两个感应齿142的2极凸极型转子。转子140在由所有齿的前端部分形成的圆筒状空间内旋转。转子140的各感应齿142的前端具有与由所有齿的前端部分形成的圆筒同心的圆弧形状。
＜感应型旋转电机的动作＞
图2是提供实施方式1的感应型旋转电机的动作说明的图。在实施方式1中，向图1所示的U相线圈130U、V相线圈130V、W相线圈130W通入具有电角度120°的相位差的三相交流电流。在图2中，此时定子120与转子140之间的磁通分布用转子140的旋转以30°为单位（阶段）进行表示。
如图2所示，随着转子140的旋转，在转子140与定子120之间，每个阶段中磁通如箭头线所示分布。实施方式1的感应型旋转电机100的情况下，转子140的一个感应齿142的前端位于横跨相邻的两个齿间的位置时，来自一个齿的磁通通过转子140的一个感应齿142流向相邻的另一个齿。因此，通过相邻定子间的磁通不会成为漏磁通。转子140有效利用来自定子120的磁通来产生转矩。
在图2的①中，与V相和W相连接的线圈产生的磁通经由较长的第一路径A和较短的第二路径B这两条路径按照齿124V→永磁体126V→轭铁122→齿124W→永磁体126W→转子140的一个感应齿142的顺序流动。齿124V与齿124W经由薄壁部TH连续，但是，磁通不会流向薄壁部TH。这是因为：由于从永磁体126W向永磁体126V的永磁体间的磁通流向薄壁部TH，因此薄壁部TH处于磁饱和状态。
在图2的③中，与U相和V相连接的线圈产生的磁通分成流经齿124V→永磁体126V→轭铁122→齿124U→永磁体126U→转子140的第一路径A和流经齿124V→永磁体126V→轭铁122→齿124U→永磁体126U→转子140及转子140的一个感应齿142→齿124W→永磁体126W→转子140的另一个感应齿142的第二路径B这两条路径流动。齿124U与齿124W、齿124W与齿124V经由薄壁部TH连续，但是，磁通不会流向这些薄壁部TH。这是因为：永磁体间的磁通也使这些薄壁部TH处于磁饱和状态。
这样，在实施方式1的感应型旋转电机100中，相邻齿间的磁通一定通过转子140的感应齿142，因此，使线圈产生的磁通得到有效利用，变成使转子140旋转的转矩。这在①、③以外的阶段中也相同。另外，相邻齿间经由薄壁部TH连续，因此转子140产生的转矩波动变得平缓，齿槽（コギング）或转矩脉动变小。
在实施方式1的感应型旋转电机100中，在各齿上按照相同节距配置一个永磁体，属于相邻齿的相邻永磁体的不同极性彼此相对。因此，除了从各齿通过转子140内部的磁通以外，还能够将欲使齿间短路而通过的磁通（短路磁通）导向转子140，能够使转子140产生较大的转矩。另外，齿间通过薄壁部TH连结，因此，能够实现齿槽或转矩脉动小、顺畅旋转的感应型旋转电机。
〔实施方式2〕
＜感应型旋转电机的结构＞
图3是实施方式2的感应型旋转电机的结构图。如图所示，本实施方式的感应型旋转电机200具有定子220和转子240。
定子220具有圆筒状轭铁222、U相齿224U－1、224U－2、V相齿224V－1、224V－2、W相齿224W－1、224W－2。U相齿224U－1、224U－2、V相齿224V－1、224V－2、W相齿224W－1、224W－2分别以中心角60°的等角配置于轭铁222的内周侧。实施方式2的感应型旋转电机200为6齿三相感应型旋转电机。
分别地，U相齿224U－1上配置永磁体226U－1，V相齿224V－1上配置永磁体226V－1，W相齿224W－1上配置永磁体226W－1。另外，分别地，U相齿224U－2上配置永磁体226U－2，V相齿224V－2上配置永磁体226V－2，W相齿224W－2上配置永磁体226W－2。实施方式2的感应型旋转电机200中，各齿配置一个永磁体。
永磁体226U－1、226U－2、226V－1、226V－2、226W－1、226W－2具有长板形状。朝向各齿224U－1、224U－2、224V－1、224V－2、224W－1、224W－2的进深方向（附图的表里方向）形成有永磁体226U－1、226U－2、226V－1、226V－2、226W－1、226W－2的收纳孔（省略符号）。永磁体226U－1、226U－2、226V－1、226V－2、226W－1、226W－2插入各齿224U－1、224U－2、224V－1、224V－2、224W－1、224W－2的各收纳孔，通过各收纳孔中浇注的粘接剂固定。收纳孔在相邻的多个齿中按照一定的间隔形成。永磁体226U－1、226V－1、226W－2、226U－2、226V－2、226W－1以极性沿逆时针方向为S→N、S→N、S→N、S→N、S→N、S→N的方式整齐地配置。实施方式2的感应型旋转电机200中，属于相邻齿的相邻永磁体以不同极性彼此相对的方式配置。
U相齿224U－1上卷绕线圈230U－1，V相齿224V－1上卷绕线圈230V－1，W相齿224W－1上卷绕线圈230W－1。另外，U相齿224U－2上卷绕线圈230U－2，V相齿224V－2上卷绕线圈230V－2，W相齿224W－2上卷绕线圈230W－2。
与转子240对峙的各齿224U－1、224V－1、224W－2、224U－2、224V－2、224W－1的前端呈环形配置。齿224U－1、224V－1、224W－2、224U－2、224V－2及224W－1的前端经由薄壁部TH不间断地连续，所有齿的前端部分形成圆筒状空间。
转子240是具备与齿的前端经由一定的间隙相对的四个感应齿242的4极凸极型转子。转子240在由所有齿的前端部分形成的圆筒状空间内旋转。转子240的各感应齿242的前端具有与由所有齿的前端部分形成的圆筒同心的圆弧形状。
然后，说明图3所示的感应型旋转电机200的具体结构。图4是实施方式2的感应型旋转电机200的分解图，（a）是轭铁的结构图，（b）是齿的结构图，（c）是插入齿的永磁体的结构图。
如图4（a）所示，感应型旋转电机200的轭铁222具有圆筒形状，外周为圆形，内周为了保持齿而并非完整的圆形。如图4（b）所示，感应型旋转电机200具有六个齿224V－1、224U－1、224W－1、224V－2、224U－2、224W－2。各齿开设有收纳图4（c）所示的永磁体226V－1、226U－1、226W－1、226V－2、226U－2、226W－2的收纳孔225。另外，优选地，轭铁222及六个齿224V－1、224U－1、224W－1、224V－2、224U－2、224W－2是将冲切薄板形成的电磁钢板层叠而成的。
六个齿224V－1、224U－1、224W－1、224V－2、224U－2、224W－2收容于轭铁222内部。收容于轭铁222中的齿224V－1、224U－1、224W－1、224V－2、224U－2、224W－2的外周侧与轭铁222的内周面无缝接触。同时，在齿224V－1、224U－1、224W－1、224V－2、224U－2、224W－2的内周侧，相邻齿彼此接触。
若各齿以相邻齿的永磁体彼此的极性在逆时针方向上不同的方式收纳永磁体，则永磁体的磁通通过连结齿间的薄壁部TH。因此，薄壁部TH存在磁饱和倾向。
图5是实施方式2的感应型旋转电机的轭铁及齿的结构图，（a）－（c）是表示齿的分割形态的图。
感应型旋转电机200如图5（a）所示，可以不设置齿前端的薄壁部，而将包括轭铁的六个T字形磁性部227V－1、227U－1、227W－1、227V－2、227U－2、227W－2连结。另外，如图5（b）所示，可以将六个I字形齿224V－1、224U－1、224W－1、224V－2、224U－2、224W－2嵌入轭铁222。另外，如图5（c）所示，可以在一体安装有三个齿224V－1、224W－1、224U－2的轭铁222中嵌入三个I字形齿224U－1、224V－2、224W－2。优选地，图5的齿使用方向性磁性钢板形成。这种情况下，优选地，齿中磁通的通过方向与方向性磁性钢板的易磁化轴平行。
图6是表示实施方式2的感应型旋转电机200的铁芯形状的图。关于实施方式2所示的各齿（例如224U－1）的收纳孔225的形状，详细来说，如图6所示，为沿永磁体226U－1的纵向延伸的长方形，前端设有半圆形的空隙250。空隙250防止永磁体226U－1的磁通的短路。通过防止永磁体226U－1的磁通的短路，具有能够增加与转子240的间隙面的磁通、提高转子240的转矩的效果。另外，图中设有半圆形的空隙250，但是，增大磁阻的空隙的形状也可以为三角形或椭圆形等。
＜感应型旋转电机的动作＞
图7是提供实施方式2的感应型旋转电机的动作说明的图。在实施方式2中，向图3所示的U相线圈230U－1、230U－2、V相线圈230V－1、230V－2、W相线圈230W－1、230W－2通入具有电角度120°的相位差的三相交流电流。在图7中，此时定子220与转子240之间的磁通分布用转子240的旋转以30°为单位进行表示。
如图7所示，随着转子240的旋转，在转子240与定子220之间，每个阶段中分布如箭头线所示的磁通。实施方式2的感应型旋转电机200的情况下，转子240的一个感应齿242的前端位于横跨相邻的两个齿间的位置时，来自一个齿的磁通通过转子240的一个感应齿242流向相邻的另一个齿。因此，转子240有效利用来自定子220的磁通来产生转矩。
在图7的①中，与V相和W相连接的线圈产生的磁通经由第一路径A和第二路径B这两条路径按照齿224V－1→永磁体226V－1→轭铁222→齿224W－1→永磁体226W－1、转子240的两个感应齿242及齿224U－1→永磁体226－1的顺序流动。齿224V－1、齿224U－1、齿224W－1经由齿间的薄壁部TH连续，但是，磁通不会流向薄壁部TH。这是因为：由于来自相邻齿的永磁体的磁通流向薄壁部TH，因此薄壁部TH处于磁饱和状态。
这样，实施方式2的感应型旋转电机200也与实施方式1的感应型旋转电机100相同，相邻齿间的磁通一定通过转子240的感应齿242，因此，线圈产生的磁通得到有效利用，变成使转子240旋转的转矩。这在①以外的阶段中也相同。另外，相邻齿间经由薄壁部TH连续，因此，转子240产生的转矩波动平缓，齿槽或转矩脉动变小。
根据实施方式2的感应型旋转电机200，各齿上按照相同节距配置一个永磁体，属于相邻齿的相邻永磁体的不同极性彼此相对。因此，除了从各齿通过转子240内部的磁通以外，还能够将欲使齿间短路而通过的磁通（短路磁通）导向转子240的感应齿242，能够使转子240产生较大的转矩。另外，齿间通过薄壁部TH连结，因此，能够实现转子240产生的转矩平滑且齿槽或转矩脉动小的感应型旋转电机。
〔实施方式3〕
＜感应型旋转电机的结构＞
图8是实施方式3的感应型旋转电机的结构图。如图所示，本实施方式的感应型旋转电机300具有定子320和转子340。
定子320具有圆筒状轭铁322、U相齿324U－1、324U－2、V相齿324V－1、齿324V－2、W相齿324W－1、324W－2。U相齿324U－1、324U－2、V相齿324V－1、齿324V－2、W相齿324W－1、324W－2分别以中心角60°的等角配置于轭铁322的内周侧。实施方式3的感应型旋转电机300与实施方式2的感应型旋转电机200相同，为6齿三相感应型旋转电机。
分别地，U相齿324U－1上配置两个永磁体326U－1A和326U－1B，V相齿324V－1上配置两个永磁体326V－1A和326V－1B，W相齿324W－1上配置两个永磁体326W－1A和326W－1B。另外，分别地，U相齿324U－2上配置两个永磁体326U－2A和326U－2B，V相齿324V－2上配置两个永磁体326V－2A和326V－2B，W相齿324W－2上配置两个永磁体326W－2A和326W－2B。实施方式3的感应型旋转电机300中，各齿配置两个永磁体。
永磁体326U－1A、326U－1B、326U－2A、326U－2B、326V－1A、326V－1B、326V－2A、326V－2B、326W－1A、326W－1B、326W－2A、326W－2B具有长板形状。朝向各齿324U－1、324U－2、324V－1、324V－2、324W－1、324W－2的进深方向（附图的表里方向）形成有永磁体326U－1A、326U－1B、326U－2A、326U－2B、326V－1A、326V－1B、326V－2A、326V－2B、326W－1A、326W－1B、326W－2A、326W－2B的收纳孔（省略符号）。永磁体326U－1A、326U－1B、326U－2A、326U－2B、326V－1A、326V－1B、326V－2A、326V－2B、326W－1A、326W－1B、326W－2A、326W－2B插入各齿324U－1、324U－2、324V－1、324V－2、324W－1、324W－2的各收纳孔，通过各收纳孔中浇注的粘接剂固定。收纳孔在相邻的多个齿中按照一定的间隔形成。永磁体326U－1A、326U－1B、326U－2A、326U－2B、326V－1A、326V－1B、326V－2A、326V－2B、326W－1A、326W－1B、326W－2A、326W－2B以极性沿逆时针方向分别重复S→N、N→S、N→S、N→S的方式整齐地配置。实施方式3的感应型旋转电机300中，属于相同齿的相邻永磁体以相同极性彼此相对的方式配置，同时属于相邻齿的相邻永磁体以不同极性彼此相对的方式配置。
U相齿324U－1上卷绕线圈330U－1，V相齿324V－1上卷绕线圈330V－1，W相齿324W－1上卷绕线圈330W－1。另外，U相齿324U－2上卷绕线圈330U－2，V相齿324V－2上卷绕线圈330V－2，W相齿324W－2上卷绕线圈330W－2。
与转子340对峙的各齿324U－1、324V－1、324W－2、324U－2、324V－2、324W－1的前端呈环形配置。齿324U－1、324V－1、324W－2、324U－2、324V－2及324W－1的前端经由薄壁部TH不间断地连续，所有齿的前端部分形成圆筒状空间。
转子340是具备与齿的前端经由一定的间隙相对的五个感应齿342的5极凸极型转子。转子340在由所有齿的前端部分形成的圆筒状空间内旋转。转子340的各感应齿342的前端具有与由所有齿的前端部分形成的圆筒同心的圆弧形状。
图9（a）、（b）是表示实施方式3的感应型旋转电机300的转子的结构的图。如图9（a）所示，图8所示的转子340具备使中心角错开72°配置的5极感应齿342。关于本实施方式的感应型旋转电机300的转子，代替具备图9（a）所示的5极感应齿342的转子，如图9（b）所示，可以设置使中心角错开51°左右配置的7极感应齿342A。
＜感应型旋转电机的动作＞
图10是提供实施方式3的感应型旋转电机的动作说明的图。在实施方式3中，向图8所示的U相线圈330U－1、330U－2、V相线圈330V－1、330V－2、W相线圈330W－1、330W－2通入具有电角度120°的相位差的三相交流电流。在图10中，此时定子320与转子340之间的磁通分布用转子340的旋转以30°为单位进行表示。
如图10所示，随着转子340的旋转，在转子340与定子320之间，每个阶段中分布如箭头线所示的磁通。实施方式3的感应型旋转电机300的情况下，转子340的一个感应齿342的前端位于横跨相邻的两个齿间的位置时，来自一个齿的磁通通过转子340的一个感应齿342流向相邻的另一个齿。因此，转子340有效利用来自定子320的磁通来产生转矩。
在图10的①中，与V相和W相连接的线圈产生的磁通按照齿324V－1→轭铁322→齿324W－1→永磁体326W－1A→感应齿342→转子340→永磁体326V－2B及感应齿342→齿324U－1→永磁体326U－1A→感应齿342→永磁体326V－2B的顺序流动。齿324V－1、齿324U－1、齿324W－1经由齿间的薄壁部TH连续，但是，磁通不会流向薄壁部TH。这是因为：各齿上线圈侧配置两个永磁体，属于相邻齿的相邻永磁体以夹持薄壁部TH的方式配置，因此来自相邻齿的永磁体的磁通流向薄壁部TH，薄壁部TH处于磁饱和状态。
这样，实施方式3的感应型旋转电机300也与实施方式1及2的感应型旋转电机100、200相同，相邻齿间的磁通一定通过转子340的感应齿342，因此，线圈产生的磁通得到有效利用，变成使转子340旋转的转矩。这在①以外的阶段也相同。另外，相邻齿间经由薄壁部TH连续，因此，转子340产生的转矩波动平缓，齿槽或转矩脉动小。
根据实施方式3的感应型旋转电机300，各齿配置两个永磁体，属于相邻齿的相邻永磁体的不同极性彼此相对，且属于相同齿的相邻永磁体的相同极性彼此相对。因此，除了从各齿通过转子340内部的磁通以外，还能够将欲使齿间短路而通过的磁通（短路磁通）导向转子340的感应齿342，能够使转子340产生较大的转矩。另外，齿间通过薄壁部TH连结，因此，能够实现转子340产生的转矩平滑且齿槽或转矩脉动小的感应型旋转电机。
〔实施方式3的变形例1〕
＜感应型旋转电机的结构＞
图11是实施方式3的变形例1的感应型旋转电机的结构图。图11所示的感应型旋转电机300A的大部分与图8所示的实施方式3的感应型旋转电机300相同。不同点在于，如图11所示，转子使用图9（b）所示的转子340A，以及永磁体326U－1A、326U－1B、326U－2A、326U－2B、326V－1A、326V－1B、326V－2A、326V－2B、326W－1A、326W－1B、326W－2A、326W－2B沿线圈轮廓呈八字形配置。也就是说，以齿的至少一个永磁体接近另一永磁体的方式倾斜配置。
永磁体并未如图8所示沿齿的长度方向平行配置，而是如图11所示呈八字形配置，由此，能够使线圈产生的磁通均匀地作用于各永磁体，因此，转子340A与定子320之间分布的磁通的形态与图10多少不同。
＜感应型旋转电机的动作＞
图12是提供实施方式3的变形例1的感应型旋转电机的动作说明的图。在实施方式3的变形例1中，也向相当于图8所示的U相线圈330U－1、330U－2、V相线圈330V－1、330V－2、W相线圈330W－1、330W－2的线圈通入具有电角度120°的相位差的三相交流电流。在图12中，此时定子320与转子340A之间的磁通分布用转子340A的旋转以30°为单位进行表示。
如图12所示，随着转子340A的旋转，转子340A与定子320之间，每个阶段中分布如箭头线所示的磁通。实施方式3的变形例1的感应型旋转电机300A的情况下，转子340A的一个感应齿342的前端位于横跨相邻的两个齿间的位置时，来自一个齿的磁通通过转子340A的一个感应齿342流向相邻的另一个齿。因此，转子340A有效利用来自定子320的磁通来产生转矩。与V相和W相连接的线圈330V－1、330W－1产生的各阶段的磁通分布的形态与图10类似，如图12所示。
这样，在实施方式3的变形例1的感应型旋转电机300A中，也与实施方式1－3的感应型旋转电机100、200、300相同，相邻齿间的磁通一定通过转子340A的感应齿342，因此，线圈产生的磁通得到有效利用，变成使转子340A旋转的转矩。这在①以外的阶段中也相同。另外，相邻齿间经由薄壁部TH连续，且永磁体呈八字形配置，因此，能够增大最大转矩，另一方面，转子340A产生的转矩波动平缓，齿槽或转矩脉动变小。
〔实施方式3的变形例2〕
＜感应型旋转电机的结构＞
图13是实施方式3的变形例2的感应型旋转电机的结构图。图13所示的感应型旋转电机300B与图11所示的感应型旋转电机300A的线圈卷绕方式不同。
图11所示的感应型旋转电机300A中，各齿上卷绕有线圈。图13所示的感应型旋转电机300B中，齿324U上卷绕线圈330U而形成U相，齿324V上卷绕线圈330V而形成V相，齿324W上卷绕线圈330W而形成W相。
＜感应型旋转电机的动作＞
图13所示的感应型旋转电机300B的动作与图11所示的感应型旋转电机300A大致相同。在实施方式3的变形例2的感应型旋转电机300B中，也与实施方式1－3的感应型旋转电机100、200、300相同，相邻齿间的磁通不通过薄壁部TH，而一定通过转子340A的感应齿342。因此，线圈产生的磁通得到有效利用，变成使转子340A旋转的转矩。
〔实施方式4〕
＜感应型旋转电机的结构＞
图14是实施方式4的感应型旋转电机的结构图。如图所示，本实施方式的感应型旋转电机400具有定子420和转子440。
定子420具有圆筒状轭铁422、U相齿424U－1、424U－2、V相齿424V－1、齿424V－2、W相齿424W－1、424W－2。U相齿424U－1、424U－2、V相齿424V－1、齿424V－2、W相齿424W－1、424W－2分别以中心角60°的等角配置于轭铁422的内周侧。实施方式4的感应型旋转电机400为6齿三相感应型旋转电机。
分别地，U相齿424U－1上配置三个永磁体426U－1A、426U－1B及426U－1C，V相齿424V－1上配置三个永磁体426V－1A、426V－1B及426V－1C，W相齿424W－1上配置三个永磁体426W－1A、426W－1B及426W－1C。另外，分别地，U相齿424U－2上配置三个永磁体426U－2A、426U－2B及426U－2C，V相齿424V－2上配置三个永磁体426V－2A、426V－2B及426V－2C，W相齿424W－2上配置三个永磁体426W－2A、426W－2B及426W－2C。实施方式4的感应型旋转电机400中，各齿配置三个永磁体。
永磁体426U－1A、426U－1B、426U－1C、426U－2A、426U－2B、426U－2C、426V－1A、426V－1B、426V－1C、426V－2A、426V－2B、426V－2C、426W－1A、426W－1B、426W－1C、426W－2A、426W－2B、426W－2C具有长板形状。
朝向各齿424U－1、424U－2、424V－1、424V－2、424W－1、424W－2的进深方向（附图的表里方向）形成有永磁体426U－1A、426U－1B、426U－1C、426U－2A、426U－2B、426U－2C、426V－1A、426V－1B、426V－1C、426V－2A、426V－2B、426V－2C、426W－1A、426W－1B、426W－1C、426W－2A、426W－2B、426W－2C的收纳孔（省略符号）。
永磁体426U－1A、426U－1B、426U－1C、426U－2A、426U－2B、426U－2C、426V－1A、426V－1B、426V－1C、426V－2A、426V－2B、426V－2C、426W－1A、426W－1B、426W－1C、426W－2A、426W－2B、426W－2C插入各齿424U－1、424U－2、424V－1、424V－2、424W－1、424W－2的各收纳孔，通过各收纳孔中浇注的粘接剂固定。
永磁体426U－1A、426U－1C、426U－2A、426U－2C、426V－1A、426V－1C、426V－2A、426V－2C、426W－1A、426W－1C、426W－2A、426W－2C以极性沿逆时针方向分别重复S→N的方式整齐地配置。另外，永磁体426U－1B、426U－2B、426V－1B、426V－2B、426W－1B、426W－2B以极性沿逆时针方向分别重复N→S的方式整齐地配置。因此，各齿的中央夹持的永磁体受到来自位于两侧的永磁体的反作用力。例如，在齿424U－1中，位于该齿的中央的永磁体426U-1B的极性与位于其两侧的永磁体426U-1A、426U-1C的极性相反，永磁体426U-1B受到来自永磁体426U-1A、426U-1C的反作用力。
U相齿424U－1上卷绕线圈430U－1，V相齿424V－1上卷绕线圈430V－1，W相齿424W－1上卷绕线圈430W－1。另外，U相齿424U－2上卷绕线圈430U－2，V相齿424V－2上卷绕线圈430V－2，W相齿424W－2上卷绕线圈430W－2。
与转子440对峙的各齿424U－1、424V－1、424W－2、424U－2、424V－2、424W－1的前端呈环形配置。齿424U－1、424V－1、424W－2、424U－2、424V－2及424W－1的前端经由薄壁部TH不间断地连续，所有齿的前端部分形成圆筒状空间。
转子440是具备与齿的前端经由一定的间隙相对的十个感应齿442的10极凸极型转子。转子440在由所有齿的前端部分形成的圆筒状空间内旋转。转子440的各感应齿442的前端具有与由所有齿的前端部分形成的圆筒同心的圆弧形状。
＜感应型旋转电机的动作＞
实施方式4的感应型旋转电机400也与实施方式1－3所示的感应型旋转电机100、200、300相同，配置于齿的三个永磁体阻止欲流向齿间存在的薄壁部TH的磁通。因此，来自一个齿的磁通通过转子440的一个感应齿442流向相邻的另一个齿。因此，转子440有效利用来自定子420的磁通来产生转矩。
根据实施方式4的感应型旋转电机400，各齿配置三个永磁体，属于相邻齿的相邻永磁体的不同极性彼此相对，且属于相同齿的相邻永磁体的相同极性彼此相对。因此，除了从各齿通过转子440内部的磁通以外，还能够将欲使齿间短路而通过的磁通（短路磁通）导向转子440的感应齿442，能够使转子440产生较大的转矩。另外，齿间通过薄壁部TH连结，因此，能够实现转子440产生的转矩平滑且齿槽或转矩脉动小的感应型旋转电机。
〔实施方式4的变形例1〕
＜感应型旋转电机的结构＞
图15是实施方式4的变形例1的感应型旋转电机的结构图。图15所示的感应型旋转电机400A与图14所示的感应型旋转电机400的转子的极数不同。
图14所示的感应型旋转电机400为10极转子440，而图15所示的感应型旋转电机400A为8极转子440A。其它结构与图14的感应型旋转电机400相同。
＜感应型旋转电机的动作＞
图15所示的感应型旋转电机400A的动作与图14所示的感应型旋转电机400相同。齿间的薄壁部TH的作用也相同。
〔实施方式4的变形例2〕
＜感应型旋转电机的结构＞
图16是实施方式4的变形例2的感应型旋转电机的结构图。图16所示的感应型旋转电机400B与图14所示的感应型旋转电机400的齿数、对线圈通入电流的方法及转子的极数不同。
感应型旋转电机400B具有作为U相齿的齿424U及两个齿424－U、作为V相齿的齿424V及两个齿424－V、作为W相齿的齿424W及两个齿424－W这九个齿。因此，各齿以中心角40°的等角配置。实施方式4的变形例2的感应型旋转电机400B为9齿三相感应型旋转电机。
对齿424U施加U相电压，对两个齿424－U施加－U相电压。另外，对齿424V施加V相电压，对两个齿424－V施加－V相电压。另外，对齿424W施加W相电压，对两个齿424－W施加－W相电压。
转子440B为具备14个感应齿442B的14极转子。以上是与图14所示的感应型旋转电机400不同的部分，其它结构相同。
＜感应型旋转电机的动作＞
图16所示的感应型旋转电机400B的动作与图14所示的感应型旋转电机400相同。齿间的薄壁部TH的作用也相同。
〔实施方式4的变形例3〕
＜感应型旋转电机的结构＞
图17是实施方式4的变形例3的感应型旋转电机的结构图。图17所示的感应型旋转电机400C与图16所示的感应型旋转电机400B的对线圈通入电流的方法及转子的极数不同。
感应型旋转电机400C的齿的结构与图16所示的感应型旋转电机400B相同。对各齿施加U相、V相、W相的三相电压。
转子440C为具备15个感应齿442C的15极转子。以上是与图16所示的感应型旋转电机400B不同的部分，其它结构相同。
＜感应型旋转电机的动作＞
图17所示的感应型旋转电机400C的动作与图16所示的感应型旋转电机400B相同。齿间的薄壁部TH的作用也相同。
〔实施方式4的变形例4〕
＜感应型旋转电机的结构＞
图18是实施方式4的变形例4的感应型旋转电机的结构图。图18所示的感应型旋转电机400D是交换图17所示的感应型旋转电机400C的转子440C和轭铁420C而配置得到的。
各齿上设置的三个永磁体配置于转子440D侧，齿间的薄壁部TH也设置于转子440D侧。轭铁420D通过内周侧固定所有齿。
＜感应型旋转电机的动作＞
图18所示的感应型旋转电机400D的动作，在转子440D在齿的外周侧旋转这一点不同之外，与图16所示的感应型旋转电机400B相同。齿间的薄壁部TH的作用也相同。
〔实施方式4的变形例5〕
＜感应型旋转电机的结构＞
图19是实施方式4的变形例5的感应型旋转电机的结构图。图19所示的感应型旋转电机400E是在图18所示的感应型旋转电机400D的内周部分配置内周侧转子445E而得到的。
堤状的各齿上，转子440E侧和内周侧转子445E上分别配置三个永磁体。各齿上配置的永磁体的极性的排列与图14所示的实施方式4的感应型旋转电机400的永磁体的排列相同。也就是说，属于相邻齿的相邻永磁体的不同极性彼此相对，且属于相同齿的相邻永磁体的不同极性彼此也相对。
与转子440E、内周侧转子445E的两侧对峙的各齿的前端呈环形配置。齿的前端经由薄壁部TH不间断地连续，所有齿的前端部分形成圆筒状空间。
＜感应型旋转电机的动作＞
图19所示的感应型旋转电机400E中，位于齿的外侧的转子440E与位于齿的内侧的内周侧转子445E能够独立旋转。若使转子440E和转子445E一体化，则能够使被认为是转子的转矩倍增。图19所示的感应型旋转电机400E的基本动作与图16及图18所示的感应型旋转电机400B、400D相同。齿间的薄壁部TH的作用也相同。
〔实施方式5〕
＜感应型旋转电机的结构＞
图20是实施方式5的感应型旋转电机的结构图。图21是图20所示的感应型旋转电机的组装图。图22是图20所示的感应型旋转电机的齿和线圈的结构图。图23是图22所示的线圈的结构图。
如图20所示，本实施方式的感应型旋转电机500具有定子520和转子540。
如图21所示，定子520在圆筒状轭铁522上一体形成支柱齿525A、525B、525C、525D、525E、525F，在两个支柱齿525A、525B之间设置配置有两个永磁体的磁性凸起527A，同样，分别地，支柱齿525B、525C之间设置磁性凸起527B，支柱齿525C、525D之间设置磁性凸起527C，支柱齿525D、525E之间设置磁性凸起527D，支柱齿525E、525F之间设置磁性凸起527E，支柱齿525F、525A之间设置磁性凸起527F。各齿及磁性凸起的前端部分配置两个永磁体。支柱齿的前端部分经由薄壁部TH不间断地连续，所有齿的前端部分形成圆筒状空间。
如图22所示，齿524U上卷绕线圈530U。同样，如图20所示，分别地，齿524－W上卷绕线圈530－W，齿524V上卷绕线圈530V，齿524－U上卷绕线圈530－U，齿524W上卷绕线圈530W，齿524－V上卷绕线圈530－V。支柱齿的宽度与齿的宽度可以相同，也可以不同。支柱齿及齿可以由层叠冲切的方向性电磁钢板而形成。这种情况下，优选地，使线圈的卷轴方向与方向性电磁钢板的易磁化轴平行。齿的方向性电磁钢板层叠方向的厚度小于支柱齿的方向性电磁钢板层叠方向的厚度。另外，齿的与方向性电磁钢板层叠方向正交的方向的宽度大于支柱齿的与方向性电磁钢板层叠方向正交的方向的宽度。
如图23所示，线圈530U卷绕于齿524U上，线圈端从轭铁522凸出。
如图21所示，卷绕有线圈530U的齿524U在由支柱齿525A、支柱齿525B及轭铁522围成的空间内被轭铁522和磁性凸起527A支承保持。同样地，如图20所示，卷绕有线圈的各齿在由支柱齿及轭铁522围成的各空间内被轭铁522和磁性凸起支承保持。实施方式5的感应型旋转电机500为12齿三相感应型旋转电机。
各支柱齿525A－525F的前端部分及磁性凸起527A－527F配置两个永磁体。永磁体具有长板形状，以极性沿顺时针方向重复N→S、S→N、S→N、N→S的方式整齐地配置。因此，属于相邻齿的相邻永磁体的不同极性彼此相对，且属于相同齿的相邻永磁体的相同极性彼此相对。
转子540为具备与齿的前端经由一定的间隙相对的11个感应齿542的11极凸极型转子。转子540在由所有齿的前端部分形成的圆筒状空间内旋转。转子540的各感应齿542的前端具有与由所有齿的前端部分形成的圆筒同心的圆弧形状。
＜感应型旋转电机的动作＞
实施方式5的感应型旋转电机500也与上述实施方式所示的感应型旋转电机相同，齿上配置的两个永磁体阻止欲流向齿间存在的薄壁部TH的磁通。因此，来自一个齿的磁通通过转子540的一个感应齿542流向相邻的另一个齿。因此，转子540有效利用来自定子520的磁通来产生转矩。
根据实施方式5的感应型旋转电机500，各齿配置两个永磁体，属于相邻齿的相邻永磁体的不同极性彼此相对，且属于相同齿的相邻永磁体的不同极性彼此也相对。因此，除了从各齿通过转子540内部的磁通以外，还能够将欲使齿间短路而通过的磁通（短路磁通）导向转子540的感应齿542，能够使转子540产生较大的转矩。另外，齿间通过薄壁部TH连结，因此，能够实现转子540产生的转矩平滑且齿槽或转矩脉动小的感应型旋转电机。
〔实施方式6〕
＜感应型旋转电机的结构＞
图24是实施方式6的感应型旋转电机的结构图。如图24所示，本实施方式的感应型旋转电机600具有定子620和转子640。
定子620中，圆筒状轭铁622上一体形成支柱齿625A、625B、625C、625D，各齿的前端部分配置四个永磁体。两个支柱齿625A、625B之间设置配置有四个永磁体的磁性凸起627A，同样，分别地，支柱齿625B、625C之间设置磁性凸起627－B，支柱齿625C、625D之间设置磁性凸起627－A，支柱齿625D、625A之间设置磁性凸起627B。支柱齿及磁性凸起的前端部分经由薄壁部TH不间断地连续，所有齿的前端部分形成圆筒状空间。
齿624A上卷绕线圈630A。同样，分别地，齿624－B上卷绕线圈630－B，齿624－A上卷绕线圈630－A，齿624B上卷绕线圈630B。
卷绕有线圈630A的齿624A在由支柱齿625A、支柱齿625B及轭铁622围成的空间内被轭铁622和磁性凸起627A支承保持。卷绕有线圈的各齿在由支柱齿及轭铁622围成的各空间内被轭铁622和磁性凸起支承保持。因此，不卷绕线圈的支柱齿和卷绕线圈的齿沿周向交错配置。实施方式6的感应型旋转电机600为2极8齿三相感应型旋转电机（2相步进电机）。
各支柱齿625A－625D的前端部分及磁性凸起627A、627－B、627－A、627B配置四个永磁体。永磁体具有长板形状，以极性沿顺时针方向重复N→S、S→N、S→N、N→S的方式整齐地配置。因此，属于相邻齿的相邻永磁体的不同极性彼此相对，且属于相同齿的相邻永磁体的相同极性彼此相对。
转子640为具备与齿的前端经由一定的间隙相对的15个感应齿642的15极凸极型转子。转子640在由所有齿的前端部分形成的圆筒状空间内旋转。转子640的各感应齿642的前端具有与由所有齿的前端部分形成的圆筒同心的圆弧形状。
＜感应型旋转电机的动作＞
图25是提供实施方式6的感应型旋转电机的动作说明的图。在实施方式6中，向图24所示的线圈630A、630－B、630－A、630B通入图25所示的A相、B相、及与A相、B相反相的交流电流。在图25中，此时定子620与转子640之间的磁通分布用转子640的旋转以45°为单位进行表示。
如图25所示，随着转子640的旋转，在转子640与定子620之间，每个阶段中分布如箭头线所示的磁通。实施方式6的感应型旋转电机600的情况下，转子640的一个感应齿642的前端位于横跨相邻的两个齿间的位置时，不通过薄壁部TH，来自一个齿的磁通通过转子640的一个感应齿642流向相邻的另一个齿。因此，转子340有效利用来自定子320的磁通来产生转矩。
齿和磁性凸起经由薄壁部TH连续，但是，磁通不会流向薄壁部TH。各齿和磁性凸起分别配置四个永磁体，相邻齿及磁性凸起的永磁体以夹持薄壁部TH的方式配置。因此，来自相邻齿的永磁体的磁通流向薄壁部TH，薄壁部TH处于磁饱和状态。
这样，实施方式6的感应型旋转电机600中，相邻齿间的磁通也一定通过转子640的感应齿642，因此，线圈产生的磁通得到有效利用，变成使转子640旋转的转矩。相邻齿间经由薄壁部TH连续，因此转子640产生的转矩波动变得平缓，齿槽或转矩脉动变小。
根据实施方式6的感应型旋转电机600，各齿配置四个永磁体，属于相邻齿的相邻永磁体的不同极性彼此相对，且属于相同齿的相邻永磁体的相同极性彼此相对。因此，除了从各齿通过转子640内部的磁通以外，还能够将欲使齿间短路而通过的磁通（短路磁通）导向转子640的感应齿642，能够使转子640产生较大的转矩。另外，齿间通过薄壁部TH连结，因此，能够实现转子640产生的转矩平滑且齿槽或转矩脉动小的感应型旋转电机。
〔实施方式6的变形例1〕
＜感应型旋转电机的结构＞
图26是实施方式6的变形例1的感应型旋转电机的结构图。图26所示的感应型旋转电机600A与图25所示的感应型旋转电机600的定子620A的结构不同。
感应型旋转电机600A由八个齿构成。齿625A的外周侧具备轭铁，内周侧具备四个永磁体。齿625－A、齿B等其它齿也与齿625A相同。通过组合各个齿来形成图26所示的定子620A。内周侧的具有磁体的齿的前端部分与相邻齿的前端部分相邻，紧密接触，形成薄壁部TH。另一方面，外周侧的齿也与相邻齿紧密接触而形成轭铁622A。为了防止磁阻增大，优选地，形成轭铁622A的相邻的齿彼此无缝连接。
＜感应型旋转电机的动作＞
图26所示的感应型旋转电机600A的动作与图24所示的感应型旋转电机600的相数不同，但是，基本动作相同。齿间的薄壁部TH的作用也相同。
〔实施方式6的变形例2〕
图27是实施方式6的变形例2的感应型旋转电机的结构图。图27所示的感应型旋转电机600B的不同点在于，将图17所示的感应型旋转电机400C的线圈的数量设为10个，并且施加A相、B相、C相、D相、E相的5相交流电压作为步进电机。其它结构与感应型旋转电机400C相同。另外，基本动作也与感应型旋转电机400C相同。
〔实施方式6的变形例3〕
图28是实施方式6的变形例3的感应型旋转电机的结构图。图28所示的感应型旋转电机600C与图27所示的感应型旋转电机600B的结构只是线圈的卷绕方法不同，其它结构相同。另外，基本动作也与感应型旋转电机600B相同。
如上所述，根据本发明的感应型旋转电机，各齿配置永磁体，以属于相邻齿的相邻永磁体的不同极性彼此相对的方式配置，因此，能够减少齿间的短路磁通，有效利用短路磁通，能够提高单位尺寸的转矩，扩展电机的适用范围，减少永磁体使用量。
另外，上述实施方式例示的感应型旋转电机并不限定本发明的技术思想。

Claims (13)

1.一种感应型旋转电机，为m相感应型旋转电机，m为2以上的整数，所述感应型旋转电机具有：
呈圆周状地具有齿的定子，以及
具有与该定子经由一定的间隙相对的感应齿列的转子，其特征在于，
具有k·m个齿，k为1以上的整数，
在各齿的前端配置至少一个永磁体，
属于相邻齿的相邻永磁体的不同极性彼此相对。
2.一种感应型旋转电机，为m相感应型旋转电机，m为2以上的整数，所述感应型旋转电机具有：
呈圆周状地具有齿的定子，以及
具有与该定子经由一定的间隙相对的感应齿列的转子，其特征在于，
具有k·m个齿，k为1以上的整数，
在各齿的前端配置两个以上永磁体，
属于相同齿的相邻永磁体的相同极性彼此相对。
3.如权利要求2所述的感应型旋转电机，其特征在于，
还使属于相邻齿的相邻永磁体的不同极性彼此相对。
4.如权利要求1或2所述的感应型旋转电机，其特征在于，
所述齿的前端与相邻齿的前端经由薄壁部无缝接触。
5.如权利要求1或2所述的感应型旋转电机，其特征在于，
所述永磁体插入各齿上形成的收纳孔中，
所述收纳孔在相邻的多个齿中沿周向按照一定的间隔形成。
6.如权利要求1或2所述的感应型旋转电机，其特征在于，
所述定子具备卷绕线圈的每个齿能够分离的构造，
所述卷绕部的齿使用方向性电磁钢板，
所述线圈卷绕部中磁通的通过方向与所述方向性电磁钢板的易磁化轴平行。
7.如权利要求1或2所述的感应型旋转电机，其特征在于，
所述定子中沿周向交替配置卷绕线圈的支柱齿和不卷绕线圈的齿。
8.如权利要求7所述的感应型旋转电机，其特征在于，
所述齿的所述方向性电磁钢板的层叠方向的厚度小于所述支柱齿的所述方向性电磁钢板的层叠方向的厚度。
9.如权利要求7所述的感应型旋转电机，其特征在于，
所述齿的与所述方向性电磁钢板的层叠方向正交的方向的宽度大于所述支柱齿的与所述方向性电磁钢板的层叠方向正交的方向的宽度。
10.如权利要求1或2所述的感应型旋转电机，其特征在于，
所述齿的前端配置有两个以上板状永磁体的情况下，
至少一个永磁体以接近另一永磁体的方式倾斜配置。
11.如权利要求1或2中任一项所述的感应型旋转电机，其特征在于，
所述转子与所述定子隔开一定的间隙配置于所述定子的外周侧或内周侧。
12.如权利要求1或2所述的感应型旋转电机，其特征在于，
所述转子与所述定子隔开一定的间隙配置于所述定子的外周侧及内周侧。
13.如权利要求1或2所述的感应型旋转电机，其特征在于，
在相数为m、齿数为k·m、每个齿的前端的永磁体的数量为n且m为2以上的整数、k为1以上的整数、n为1以上的整数时，转子的感应齿数i具有如下关系：
1.5≦（k·m·n）/i＜2或
2＜（k·m·n）/i＜2.5。
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