CN108432091B - 电动机 - Google Patents

Abstract

一种电动机，包括定子和转子，定子具有绕组，转子受到通过对绕组供给驱动电流而产生的旋转磁场而进行旋转。绕组包括串联连接的第1绕组和第2绕组，第1绕组和第2绕组通过驱动电流而在相互相同的定时励磁。转子包括在轴方向排列设置的多个转子部。多个转子部各自包括具有永久磁石的磁石磁极和磁通容许部。磁通容许部在磁石磁极与第1绕组对置的转子的旋转位置与第2绕组对置，且容许由第2绕组中的弱励磁电流引起的交链磁通的产生。多个转子部的磁石磁极的数量为相互相同的数量，多个转子部的磁石磁极的位置在圆周方向相互偏移。

Description

电动机

技术领域

本发明涉及电动机。

背景技术

以往，无刷电动机等永久磁石电动机例如专利文献1所示，具备定子和转子，定子是在定子芯上卷绕绕组而成的，转子是将与该定子对置的永久磁石设为磁极。转子受到通过对定子的绕组供给驱动电流从而产生的旋转磁场而进行旋转。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-135852号公报

发明内容

发明要解决的课题

在如上述的永久磁石电动机中，转子越是高速旋转驱动，由转子的永久磁石引起的交链磁通越增加。据此，在定子的绕组中产生的感应电压变大，该感应电压使电动机输出下降，成为电动机的高速旋转化的妨碍。

本发明的目的在于提供能实现高速旋转化的电动机。

用于解决课题的方案

为了达成上述目的，本发明的一个方式的电动机包括定子和转子，所述定子具有绕组，所述转子受到通过对所述绕组供给驱动电流而产生的旋转磁场而进行旋转。所述绕组包括串联连接的第1绕组和第2绕组，该第1绕组和第2绕组通过所述驱动电流而在相互相同的定时励磁。所述转子包括在轴方向排列设置的多个转子部。所述多个转子部各自包括具有永久磁石的磁石磁极和磁通容许部。所述磁通容许部在所述磁石磁极与所述第1绕组对置的转子的旋转位置与所述第2绕组对置，且容许由该第2绕组中的弱励磁电流引起的交链磁通的产生。所述多个转子部的所述磁石磁极的数量为相互相同的数量，所述多个转子部的所述磁石磁极的位置在圆周方向相互偏移。

根据该结构，各转子部具备磁通容许部，所述磁通容许部在磁石磁极与第1绕组对置的旋转位置与第2绕组对置。该磁通容许部容许由第2绕组中的弱励磁电流(d轴电流)引起的交链磁通的产生。由此，由于弱励磁电流而在绕组中产生的交链磁通(弱励磁磁通)容易产生，因此能更适当地得到通过该弱励磁磁通降低感应电压的效果，其结果，在实现电动机的高速旋转化的方面更合适。

为了达成上述目的，本发明的另一方式的电动机包括定子和转子，所述定子具有绕组，所述转子受到通过对所述绕组供给驱动电流而产生的旋转磁场而进行旋转。所述绕组包括串联连接的第1绕组和第2绕组。该第1绕组和第2绕组通过所述驱动电流而在相互相同的定时励磁。所述转子包括在轴方向排列设置的多个转子部。所述多个转子部各自包括具有永久磁石的第1磁极部和第2磁极部。所述第2磁极部在所述第1磁极部与所述第1绕组对置的转子的旋转位置与所述第2绕组对置。所述第2磁极部赋予所述定子的磁力比所述第1磁极部赋予所述定子的磁力弱。所述多个转子部的磁极数量为相互相同的数量。所述多个转子部的所述第1磁极部彼此的位置在圆周方向偏移，所述多个转子部的所述第2磁极部彼此的位置在圆周方向偏移。

根据该结构，各转子部的第1磁极部及第2磁极部相对于励磁定时相互相同的第1绕组和第2绕组在规定的旋转位置分别对置，第2磁极部赋予定子的磁力设定得比第1磁极部赋予定子的磁力弱。由此，由于弱励磁电流而在绕组中产生的交链磁通(弱励磁磁通)容易产生，因此能更适当地得到通过该弱励磁磁通降低感应电压的效果，其结果，在实现电动机的高速旋转化的方面更合适。

附图说明

图1(a)是本发明的实施方式的电动机的俯视图，图1(b)是图1(a)的转子的俯视图。

图2(a)是图1(a)的转子的立体图，图2(b)是图2(a)的转子的分解立体图。

图3是示出图1(a)的绕组的连接方式的电路图。

图4(a)是其他例的转子的立体图，图4(b)是其他例的转子的分解立体图。

图5是其他例的转子的分解立体图。

图6是其他例的转子部的俯视图。

图7是其他例的转子部的俯视图。

图8是其他例的转子部的俯视图。

图9是其他例的转子部的俯视图。

图10是其他例的转子部的俯视图。

图11是示出其他例中的绕组的连接方式的电路图。

图12是其他例的电动机的俯视图。

图13是其他例的转子部的俯视图。

具体实施方式

以下对电动机的一实施方式进行说明。

如图1(a)所示，本实施方式的电动机10构成为无刷电动机，并构成为在圆环状的定子11的内侧配置有转子21。

[定子的结构]

定子11具备定子芯12和卷绕于该定子芯12的绕组13。定子芯12用磁性金属形成为大致圆环状，在其圆周方向的等角度间隔处分别具有向径向内侧延伸的12个齿12a。

绕组13的数量是与齿12a相同数量的12个。12个绕组13以相互相同的方向通过集中缠绕分别卷绕于齿12a。也就是说，绕组13在圆周方向等间隔(30°间隔)地设置有12个。该绕组13根据所供给的3相的驱动电流(U相、V相、W相)而分类为3相，在图1(a)中沿逆时针方向依次设为U1、V1、W1、U2、V2、W2、U3、V3、W3、U4、V4、W4。

从各相观看时，U相绕组U1～U4在圆周方向等间隔(90°间隔)地配置。同样，V相绕组V1～V4在圆周方向等间隔(90°间隔)地配置。另外，同样，W相绕组W1～W4在圆周方向等间隔(90°间隔)地配置。

另外，如图3所示，绕组13按每个相串联连接。也就是说、U相绕组U1～U4、V相绕组V1～V4以及W相绕组W1～W4分别构成串联电路。此外，在本实施方式中，U相绕组U1～U4的串联电路、V相绕组V1～V4的串联电路以及W相绕组W1～W4的串联电路为星形连接。

[转子的结构]

如图2(a)、图2(b)所示，转子21通过一对转子部(第1转子部22a及第2转子部22b)在轴方向积层而构成。转子部22a、22b构成相互相同的形状、相同的结构，且以圆周方向位置相互偏移的方式积层。

按照图1(b)说明第1转子部22a的结构。此外，第2转子部22b是与第1转子部22a同样的结构，因此标注与第1转子部22a的结构同样的附图标记，其详细的说明省略。

如图1(b)所示，本实施方式的转子部22a构成如下埋入磁石型结构(IPM结构)：形成磁极的永久磁石23埋设于转子芯24。此外，转子芯24由圆盘状的磁性金属构成，在该转子芯24的中心部形成有固定孔24a，在固定孔24a中插入固定旋转轴25。

转子部22a具备由于埋设于转子芯24的永久磁石23而成为磁极的部位、和未配置永久磁石而未成为磁极的部位(非磁极部26)。

具体地，转子部22a具备N极的磁石磁极Mn和S极的磁石磁极Ms，磁石磁极Mn和磁石磁极Ms分别具有永久磁石23。各磁石磁极Mn、Ms的永久磁石23以磁取向朝向径向的方式形成。更详细地，N极的磁石磁极Mn具备的永久磁石23以在外周侧出现N极的方式被磁化，S极的磁石磁极Ms具备的永久磁石23以在外周侧出现S极的方式被磁化。

另外，各永久磁石23为例如各向异性的烧结磁石，由例如钕磁石、钐钴(SmCo)磁石、SmFeN系磁石、铁氧体磁石、磁性合金磁石等构成。此外，本实施方式的各永久磁石23从轴方向观看呈长方形，且以从轴方向观看时的长边侧的面(径向内侧面)与转子21的径向正交的方式配置。

N极的磁石磁极Mn和S极的磁石磁极Ms以它们的圆周方向的磁极中心的间隔成为45°的方式相邻配置，将该相邻配置的N极的磁石磁极Mn和S极的磁石磁极Ms的对设为磁极对P。并且，在本实施方式的转子部22a，两个磁极对P设置于圆周方向的呈180°对置的位置。更详细地，一方磁极对P的N极的磁石磁极Mn和另一方磁极对P的N极的磁石磁极Mn配置于相互呈180°对置的位置，同样，一方磁极对P的S极的磁石磁极Ms和另一方磁极对P的S极的磁石磁极Ms配置于相互呈180°对置的位置。

另外，将磁石磁极Mn、Ms的总数(永久磁石23的总数)设为n个，从而在转子部22a的圆周方向上的各磁石磁极Mn、Ms的开角度(占有角度)设定为(360/2n)°。在本实施方式中，磁石磁极Mn、Ms的总数为四个，因此各磁石磁极Mn、Ms的开角度设定为45°。也就是说，由相邻配置的磁石磁极Mn、Ms构成的磁极对P的开角度成为90°。

在如上述的结构的转子部22a中，转子芯24中的各磁极对P的圆周方向间的部位成为未配置永久磁石而未成为磁极的非磁极部26。也就是说，转子芯24具有分别按圆周方向的90°交替配置的两个磁极对P和非磁极部26。另外，转子芯24的各非磁极部26构成为：在圆周方向的一方与N极的磁石磁极Mn相邻，在圆周方向的另一方与S极的磁石磁极Ms相邻。

如图2(a)、图2(b)所示，分别具有上述结构的第1及第2转子部22a、22b以在圆周方向相互错开规定的偏移角θ的方式积层。将在轴方向排列设置的转子部22a、22b的个数设为m，将各转子部22a、22b中的磁极对P的个数设为t，从而该各转子部22a、22b彼此的圆周方向的偏移角θ设定成为θ＝360/(m×t)(°)。在本实施方式中，转子部22a、22b的个数及各转子部22a、22b中的磁极对P的个数均为两个，因此偏移角θ设定为90°。也就是说，第1转子部22a中的各磁极对P的圆周方向中心(或者各非磁极部26的圆周方向中心)和第2转子部22b中的各磁极对P的圆周方向中心(或者各非磁极部26的圆周方向中心)构成为在圆周方向偏移90°。

接着，对本实施方式的作用进行说明。

当从未图示的驱动电路分别对U相绕组U1～U4、V相绕组V1～V4以及W相绕组W1～W4供给分别具有120°的相位差的3相的驱动电流(交流)时，则各绕组U1～W4按每个相在同一定时励磁，定子11产生旋转磁场，转子21基于该旋转磁场进行旋转。此时，通过3相的驱动电流的供给而在定子11中形成的磁极按各相的绕组U1～W4成为同极。此外，本实施方式的转子21的磁极的数量(磁石磁极Mn、Ms的数量)是四个，但是对各相的绕组U1～W4供给将转子21的极数(各转子部22a、22b的极数)视作磁石磁极Mn、Ms的数量的两倍(在本实施方式中为8极)而设定的驱动电流。

在转子21高速旋转时，执行对绕组13供给弱励磁电流(d轴电流)的弱励磁控制。在该转子21高速旋转时(弱励磁控制时)，例如，如图1(a)所示，当第1转子部22a的N极的磁石磁极Mn与U相绕组U1、U3在径向上对置时，第1转子部22a的一对非磁极部26分别与U相绕组U2、U4在径向上对置。另外，此时，第2转子部22b的N极的磁石磁极Mn与U相绕组U2、U4对置，第2转子部22b的一对非磁极部26分别与U相绕组U1、U3在径向上对置。

在此，对各U相绕组U1～U4供给弱励磁电流，U相绕组U2、U4与第1转子部22a的各非磁极部26在径向上对置。因此，由于弱励磁电流而在U相绕组U2、U4中产生的交链磁通(弱励磁磁通)容易通过转子21。另外，U相绕组U1、U3与第2转子部22b的各非磁极部26在径向上对置。因此，在U相绕组U1、U3中产生的弱励磁磁通容易通过转子21。由此，在各U相绕组U1～U4中容易产生弱励磁磁通，因此可更适当地得到通过弱励磁磁通降低感应电压(反电动势)的效果。其结果，在实现电动机10的高速旋转化的方面更加合适。

此外，上述的作用在与S极的磁石磁极Ms对置的绕组中也同样产生。另外，在上述中，以U相绕组U1～U4的感应电压为例进行了说明，但是在V相绕组V1～V4及W相绕组W1～W4中也同样，可得到通过在各转子部22a、22b设置非磁极部26从而降低感应电压的效果。

如上述，各转子部22a、22b在圆周方向上具备磁石磁极Mn、Ms和非磁极部26。

在此，作为转子的比较例，在例如仅具备一个转子部的结构(例如仅具备上述第1转子部22a的结构)中，具有磁通的强制力(感应)的磁石磁极Mn、Ms和没有磁通的强制力的非磁极部26在转子圆周方向上混在一起。因此，沿径向作用于转子的径向力在圆周方向上变得不平衡，这会导致振动增大。

在那方面，本实施方式的转子21具有在轴方向排列设置有分别具备磁石磁极Mn、Ms及非磁极部26的第1及第2转子部22a、22b的结构，那些第1及第2转子部22a、22b构成为相互的磁石磁极Mn、Ms在圆周方向相互偏移(参照图2(a)、图2(b))。由此，转子21中产生的径向力在圆周方向分散，因此能抑制转子21的振动。

而且，在本实施方式中，将转子部22a、22b的个数设为m(在本实施方式中为两个)，将各转子部22a、22b中的磁极对P的个数设为t(在本实施方式中为两个)，从而转子部22a、22b彼此的圆周方向的偏移角θ设定成为θ＝360/(m×t)＝90(°)。由此，在整体上观看具备各转子部22a、22b的转子21时，磁极对P在圆周方向等间隔地配置，因此转子21中产生的径向力在圆周方向平衡良好地分散，能更进一步抑制转子21的振动。

接着，记载本实施方式的特征上的优点。

(1)定子11的绕组13由与所供给的3相的驱动电流相应的、分别为四个的U相绕组U1～U4、V相绕组V1～V4以及W相绕组W1～W4构成，各相的四个绕组分别串联连接。也就是说，定子11的绕组13在各相中具备串联连接的至少两个绕组(第1绕组和第2绕组)。

另一方面，转子21具备在轴方向积层的第1及第2转子部22a、22b，转子部22a、22b各自具备：磁石磁极Mn、Ms，其分别具有永久磁石23；以及转子芯24的非磁极部26(磁通容许部)，其在磁石磁极Mn(或者磁石磁极Ms)与例如U相绕组U1、U3对置的旋转位置与U相绕组U2、U4对置。在各转子部22a、22b中，转子芯24的非磁极部26容许由对置的绕组13中的弱励磁电流引起的交链磁通的产生。因此，在各绕组13中容易产生弱励磁磁通，因此能更适当地得到通过弱励磁磁通降低感应电压的效果，其结果，在实现电动机10的高速旋转化的方面更合适。

另外，如上述，在各绕组13中容易产生弱励磁磁通，由此能将对绕组13供给的弱励磁电流抑制得较小。并且，通过能将弱励磁电流减小，从而在弱励磁控制时永久磁石23不易退磁，另外，能抑制绕组13的铜损。另外，换言之，能以同等的弱励磁电流量降低的交链磁通量增加，因此能更有效地得到基于弱励磁控制的高速旋转化。

(2)转子21通过第1及第2转子部22a、22b在轴方向排列设置有多个而构成，并构成为：该各转子部22a、22b的磁石磁极Mn、Ms的配置位置相互在圆周方向偏移。由此，针对排列设置有转子部22a、22b的转子21整体产生的径向力在圆周方向分散，因此能抑制转子21的振动。

(3)在各转子部22a、22b中，由在圆周方向相邻配置的N极的磁石磁极Mn和S极的磁石磁极Ms构成的磁极对P在圆周方向等间隔地配置有多个(两组)。根据该结构，能将各转子部22a、22b设为在机械上平衡良好的结构。

(4)将在轴方向排列设置的转子部22a、22b的个数设为m，将各转子部22a、22b的磁极对P的个数设为t，从而转子部22a、22b彼此的圆周方向的偏移角θ设定成为θ＝360/(m×t)(°)。根据该结构，在转子21整体上观看时，磁极对P在圆周方向等间隔地配置，因此在转子21中产生的径向力在圆周方向平衡良好地分散，从而能更进一步抑制转子21的振动。

此外，上述实施方式也可以变更为如下。

·在上述实施方式中，将转子部22a、22b彼此的圆周方向的偏移角θ设定为90°，但是并不限定于此，也可以将该偏移角θ设定为小于90°。

·在上述实施方式的转子21中，将在轴方向排列设置的转子部22a、22b的个数设为两个，但是并不限定于此，也可以设为三个以上。

·在上述实施方式中，使第1转子部22a和第2转子部22b以在轴方向相互抵接的方式积层，但是也可以使非磁性层在轴方向上介于第1转子部22a和第2转子部22b之间。例如，在图4(a)、图4(b)所示的结构中，在轴方向上在第1转子部22a与第2转子部22b之间隔着由例如树脂材料构成的非磁性构件31作为非磁性层。根据这样的结构，能利用非磁性构件31抑制各转子部22a、22b之间的磁通的短路，其结果，能抑制有助于转子21的旋转输出的有效磁通的下降。

此外，在同图所示的例子中，非磁性构件31呈圆板状，其外径形成为与各转子部22a、22b的外径(转子芯24的外径)相等，但是非磁性构件31的形状等的结构并不限定于此。另外，非磁性层的形态不限于非磁性构件31，也可以在轴方向上在第1转子部22a与第2转子部22b之间设置作为非磁性层的空隙。

·在上述实施方式的各转子部22a、22b中，磁石磁极Mn、Ms(永久磁石23)的同极彼此以呈180°对置的方式配置，但是并不限于此。

例如，如图5所示，也可以将磁石磁极Mn、Ms(永久磁石23)按N极、S极交替地设置于转子芯24的半周，并将转子芯24的剩余的半周构成为非磁极部26。根据这样的结构，也能得到与上述实施方式的优点(1)同样的优点。另外，在如同图所示的各转子部22a、22b的情况下，通过将各转子部22a、22b彼此的圆周方向的偏移角设为180，从而在转子21整体上观看时，磁石磁极Mn、Ms在圆周方向等间隔地配置，因此转子21中产生的径向力在圆周方向平衡良好地分散，能更进一步抑制转子21的振动。

·在上述实施方式中，将各转子部22a、22b设为如下埋入磁石型结构(IPM结构)：形成磁石磁极Mn、Ms的永久磁石23埋设于转子芯24，但是例如图6所示，也可以设为如下表面磁石型结构(SPM结构)：分别构成磁石磁极Mn、Ms的多个永久磁石32固装于转子芯24的外周面。

在同图所示的各转子部22a、22b中，永久磁石32相互为相同形状，各永久磁石32的外周面呈以轴中心为中心的圆弧状。此外，分别具有该永久磁石32的磁石磁极Mn、Ms的配置与上述实施方式的磁石磁极Mn、Ms同样地构成。

另外，将磁石磁极Mn、Ms的总数(永久磁石32的个数)设为n个，从而各永久磁石32的圆周方向的开角度设定为(360/2n)°。在同例中，磁石磁极Mn、Ms的总数为四个，因此各永久磁石32的开角度设定为45°。另外，由在圆周方向相邻配置的磁石磁极Mn、Ms构成的磁极对P的开角度为永久磁石32的两个的开角度，成为90°。

另外，同例的转子芯24形成有与上述实施方式的一对非磁极部26分别对应的一对突出部33。转子芯24的各突出部33设置于圆周方向上的磁极对P之间，并向径向外侧突出形成。也就是说，突出部33构成为：在圆周方向的一方与N极的永久磁石32相邻，在圆周方向的另一方与S极的永久磁石32相邻。另外，各突出部33的外周面形成以转子的轴中心为中心的圆弧状，该突出部33的外周面和永久磁石32的外周面构成为处于同一面(即配置于同一圆周上)。

另外，在各突出部33的圆周方向两端部，在与相邻的永久磁石32之间设置有空隙K。各突出部33的圆周方向的开角度设定为相对于所述磁极对P的开角度(90°)减小设置有空隙K的量。

根据这样的结构，在各转子部22a、22b中，转子芯24的突出部33与上述实施方式的非磁极部26同样地作为磁通容许部发挥作用，因此也能得到与上述实施方式大致同样的优点。并且，通过使这样的结构的转子部22a、22b相互在圆周方向错开并且在轴方向排列设置，从而能与上述实施方式同样地抑制转子21的振动。

此外，在图6所示的结构中，在圆周方向上在磁极对P之间设置有从转子芯24突出的突出部33，但是也可以从同例的转子芯24省略突出部33，也就是说，将转子芯24的外形形成为从轴方向观看时为圆形。在这样的结构中，转子芯24的外周面中的没有固装永久磁石32的部位(露出面)作为磁通容许部发挥作用，能得到与上述实施方式大致同样的优点。

·在各转子部22a、22b中，埋设于转子芯24的各永久磁石23的形状等的结构并不限定于上述实施方式，例如也可以设为如图7所示的结构。

在同图所示的例子中，在各转子部22a、22b的各磁石磁极Mn、Ms中，在形成于转子芯24的磁石收纳孔41中收纳固定有永久磁石42。磁石收纳孔41在各磁石磁极Mn、Ms中沿径向排列形成有三个，在各自中收纳有永久磁石42。这些各磁石收纳孔41从轴方向观看形成朝向转子的轴中心凸的弯曲形状。另外，各磁石收纳孔41从轴方向观看形成在各磁石磁极Mn、Ms的圆周方向中心位置最接近转子轴中心的弯曲形状。另外，设置于各磁石收纳孔41内的各永久磁石42也形成与该各磁石收纳孔41的形状相应的弯曲形状，N极的磁石磁极Mn中的各永久磁石42以弯曲内侧(转子径向外侧)成为N极的方式被磁化，S极的磁石磁极Ms中的各永久磁石42以弯曲内侧(转子径向外侧)成为S极的方式被磁化。此外，在同图所示的结构中，将在各磁石磁极Mn、Ms中沿径向排列设置的磁石收纳孔41(永久磁石42)的个数设为三个，但是不限于此，也可以设为两个或者四个以上。

根据这样的结构，在各磁石磁极Mn、Ms中，转子芯24的各磁石收纳孔41之间的部位(孔间部位R1)成为q轴磁路，因此q轴电感变得足够大。另外，在d轴磁路中，各磁石收纳孔41(及永久磁石42)成为磁阻，因此d轴电感变得足够小。由此，能较大地取q轴、d轴电感的差(所谓的凸极比)，所以能增大磁阻转矩，能有助于更进一步的高转矩化。

此外，在如同图的结构中，各永久磁石42优选由例如钕磁石、钐钴(SmCo)磁石、SmFeN系磁石、铁氧体磁石、磁性合金磁石等构成。而且，关于在各磁石磁极Mn、Ms中沿径向排列设置的多个永久磁石42，优选使它们的磁特性(保磁力、残留磁通密度)相互不同。例如，通过将容易受到外部磁场影响的外周侧(转子的径向外侧)的永久磁石42的保磁力设定得较大，从而能抑制退磁。另一方面，在内周侧(转子的径向内侧)的永久磁石42中，不易受到外部磁场的影响，所以不需要较大的保磁力，因此能将保磁力设定得较小(或者将残留磁通密度设定得较大)。因此，关于沿径向排列设置的多个永久磁石42，优选越是位于外周侧的永久磁石42，将保磁力设定得越大。

此外，在图7的例子中，在各磁石收纳孔41中设置有各一个永久磁石42，但是除此之外，也可以例如将收纳于各磁石收纳孔41的永久磁石42在圆周方向上分割为多个。根据该结构，能将每一个永久磁石42的尺寸减小，因此各永久磁石42的成形变得容易。

·也可以构成为：如图8所示，在转子芯24中的位于磁极对P的圆周方向间的部位(磁通容许部24b)形成狭缝43，通过该狭缝43的磁通整流作用，磁通容许部24b作为凸极44发挥作用。

在同图所示的各转子部22a、22b中，在转子芯24的圆周方向上，一对磁极对P的占有角度为大致180°，剩余的范围构成为未配置磁石的磁通容许部24b。也就是说，在转子芯24中，在圆周方向上每隔大致90°交替配置有一对磁极对P和一对磁通容许部24b。此外，各磁石磁极Mn、Ms的磁石配置结构与图7所示的结构同样。

在各磁通容许部24b形成有一对狭缝组43H，狭缝组43H由沿径向排列的多个(在同图的例子中为三个)狭缝43构成。各狭缝组43H的各狭缝43从轴方向观看形成朝向转子21的中心(轴线L)凸的弯曲形状。此外，在同图所示的例子中，各狭缝组43H的各狭缝43形成与各磁石磁极Mn、Ms中的各磁石收纳孔41相同的形状。另外，各狭缝组43H构成为：各狭缝43的弯曲顶点部分(从轴方向观看最接近轴线L的部分)沿着转子21的径向排列。并且构成为：各狭缝组43H的圆周方向中心(弯曲顶点部分)和各磁石磁极Mn、Ms的圆周方向中心在圆周方向上位于等间隔(在同图的例子中为45°等间隔)的位置。此外，在同图所示的结构中，将各狭缝组43H中的狭缝43的个数设为三个，但是不限于此，也可以设为两个或者四个以上。

根据这样的结构，转子芯24中的狭缝43之间的部位(狭缝间部位R2)成为q轴磁路，因此q轴电感变得足够大。另外，在d轴磁路中，各狭缝43成为磁阻，因此d轴电感变得足够小。因此，能较大地取q轴、d轴电感的差(所谓的凸极比)。由此，在各磁通容许部24b的圆周方向中心位置(也就是说，在圆周方向相邻的狭缝组43H之间的中心位置)、和在圆周方向相邻的狭缝组43H与磁石磁极Mn、Ms(磁石收纳孔41)之间的圆周方向中心位置产生凸极44。并且，能在各凸极44得到磁阻转矩，能有助于更进一步的高转矩化。此外，凸极44是由于形成于转子芯24的各狭缝43的磁通整流作用而成为极的结构，不是具有永久磁石的磁石磁极，因此即使在磁通容许部24b具有凸极44的情况下，该磁通容许部24b也起到容许由弱励磁电流引起的交链磁通的产生的功能。

此外，在图8所示的例子中，将各磁石磁极Mn、Ms中的磁石结构设为图7所示的结构，但是不限于此，也可以设为如上述实施方式的结构、如图6所示的结构(SPM结构)。

·在上述实施方式、图6及图7等所示的结构的各转子部22a、22b中，各非磁极部26设为几乎不受在圆周方向相邻的磁石磁极Mn、Ms(永久磁石23)的磁场的影响的(也就是说，不成为磁极的)结构，但是不限于此。

例如，图9所示的结构是针对图6所示的各转子部22a、22b的转子芯24在圆周方向等间隔(90°间隔)地形成有沿径向延伸的多个狭缝孔45、46的结构。狭缝孔45分别设置于在圆周方向相邻的磁石磁极Mn、Mn的边界部。该各狭缝孔45从转子芯24的固定孔24a的附近位置沿着径向延伸到永久磁石32的附近位置。另外，狭缝孔46设置于与各突出部33的圆周方向中央部对应的位置。该各狭缝孔46从转子芯24的固定孔24a的附近位置沿着径向延伸到突出部33。

在这样的结构的各转子部22a、22b中，在各突出部33中利用狭缝孔46划分的圆周方向一半构成为N极的伪磁极Fn，另一半构成为S极的伪磁极Fs。详细地，各突出部33的伪磁极Fn与S极的磁石磁极Ms(外周侧为S极的永久磁石32)相邻，由于该S极的永久磁石32的磁场而作为N极的磁极发挥作用。同样，各突出部33的伪磁极Fs与N极的磁石磁极Mn(外周侧为N极的永久磁石32)相邻，由于该N极的永久磁石32的磁场而作为S极的磁极发挥作用。此外，一对N极的伪磁极Fn在圆周方向上配置于呈180°对置的位置，一对S极的伪磁极Fs也同样在圆周方向上配置于呈180°对置的位置。并且，由在圆周方向相邻的磁石磁极Mn、Ms构成的第1磁极对和由在圆周方向相邻的伪磁极Fn、Fs构成的第2磁极对设置有相互相同的数量，且在圆周方向等间隔(每隔90°)地交替配置。因此，各转子部22a、22b成为在机械上平衡良好的结构。

另外，这些各狭缝孔45、46是空隙，磁阻比磁性金属的转子芯24的磁阻大。因此，由于各狭缝孔45、46，在转子芯24内通过的各永久磁石32的磁通被相邻的伪磁极Fn、Fs适当地感应(参照图9的虚线箭头)。

根据这样的各转子部22a、22b的结构，在伪磁极Fn、Fs(第2磁极部)中赋予给定子11的磁力比磁石磁极Mn、Ms(第1磁极部)赋予给定子11的磁力弱。因此，在各绕组13中容易产生弱励磁磁通，因此能更适当地得到通过弱励磁磁通降低感应电压的效果，其结果，在实现电动机10的高速旋转化的方面更合适。并且，通过使这样的结构的转子部22a、22b相互在圆周方向错开并且在轴方向排列设置，从而也能与上述实施方式同样地抑制转子21的振动。

此外，在图9所示的结构的转子部22a、22b中也优选如下：将在轴方向排列设置的转子部22a、22b的个数设为m，将各转子部22a、22b中的磁石磁极Mn、Ms的对(所述第1磁极对)的个数设为t，从而转子部22a、22b彼此的圆周方向的偏移角θ设定成为θ＝360/(m×t)(°)。根据该结构，能得到与上述实施方式的优点(4)大致同样的优点。另外，在同图所示的结构中，也可以设为使各狭缝孔46延伸到突出部33的外周面，并将各突出部33与伪磁极Fn、Fs对应地分割为两个的结构。另外，各狭缝孔45、46的形状并不限定于图9所示的例子，也可以根据结构适当变更。

另外，在图9所示的结构中，作为磁力比磁石磁极Mn、Ms弱的第2磁极部，具备由转子芯24的突出部33构成的伪磁极Fn、Fs，但是并不特别限定于此。例如，图10所示的结构的各转子部22a、22b取代图9所示的结构的各伪磁极Fn、Fs，具备第2磁石磁极Mn2、Ms2(第2磁极部)，第2磁石磁极Mn2、Ms2(第2磁极部)具有磁力比永久磁石32的磁力弱的永久磁石32a。此外，在图10所示的结构中，将具有永久磁石32的磁石磁极设为第1磁石磁极Mn1、Ms1(第1磁极部)。

如同图所示，各第2磁石磁极Mn2、Ms2的永久磁石32a的径向厚度T2设定得比各第1磁石磁极Mn1、Ms1的永久磁石32的径向厚度T1薄。由此，使从转子部22a、22b赋予定子11的磁力在第2磁石磁极Mn2、Ms2比第1磁石磁极Mn1、Ms1弱。根据这样的结构，也能更适当地得到通过弱励磁磁通降低感应电压的效果，其结果，在实现电动机10的高速旋转化的方面更合适。

此外，在图10所示的结构中，通过使永久磁石32、32a的径向厚度不同，从而构成为使第2磁石磁极Mn2、Ms2的磁力比第1磁石磁极Mn1、Ms1弱，但是并不限定于此。例如，也可以通过将永久磁石32a的开角度设定得比永久磁石32的开角度窄，从而构成为使第2磁石磁极Mn2、Ms2的磁力比第1磁石磁极Mn1、Ms1弱。另外，例如也可以通过将各永久磁石32、32a设为相同的磁石，并且将永久磁石32a配置于比永久磁石32靠径向内侧，从而构成为使第2磁石磁极Mn2、Ms2的磁力比第1磁石磁极Mn1、Ms1弱。另外，例如也可以通过将永久磁石32a的残留磁通密度设定得比永久磁石32的残留磁通密度小，从而构成为使第2磁石磁极Mn2、Ms2的磁力比第1磁石磁极Mn1、Ms1弱。

此外，在上述例子中，以SPM结构为例对具备第2磁极部(伪磁极Fn、Fs及第2磁石磁极Mn2、Ms2)的结构进行了说明，但是也能适用于图1(b)或图7、图8所示的IPM结构。

·在上述实施方式中，各相中的多个绕组串联连接。也就是说，U相绕组U1～U4串联连接，V相绕组V1～V4串联连接，W相绕组W1～W4串联连接，但是并不特别限定于此，绕组方式也可以适当变更。

例如，在图11所示的例子中，在U相中，绕组U1、U2串联连接，另外，绕组U3、U4串联连接，那些绕组U1、U2的串联对和绕组U3、U4的串联对并联连接。在V相中也同样，绕组V1、V2串联连接，另外，绕组V3、V4串联连接，那些绕组V1、V2的串联对和绕组V3、V4的串联对并联连接。另外，在W相中也同样，绕组W1、W2串联连接，另外，绕组W3、W4串联连接，那些绕组W1、W2的串联对和绕组W3、W4的串联对并联连接。

此外，在同图的例子中，在U相中，将绕组U1、U2、及绕组U3、U4分别设为串联对，但是也可以将绕组U1、U4、及绕组U2、U3分别设为串联对。另外，在同图的例子中，在U相中，绕组U1、U2的串联对和绕组U3、U4的串联对并联连接，但是并不特别限定于此，也可以将绕组U1、U2的串联对和绕组U3、U4的串联对分离，并在该分离的串联对各自上设置一对逆变器以供给U相的驱动电流。另外，在V相及W相中也能进行同样的变更。另外，在上述实施方式(参照图3)及图11所示的例子中，将绕组的连接方式设为星形连接，但是不限于此，也可以设为例如三角形连接。

·在上述实施方式中，将各转子部22a、22b中的磁石磁极Mn、Ms的总数设为四个，将定子11的绕组13的个数(齿槽数量)设为12个，但是磁石磁极Mn、Ms的总数和绕组13的个数也能根据结构适当变更。例如，以各转子部22a、22b的磁石磁极Mn、Ms的总数和绕组13的个数的关系成为n：3n(其中，n为2以上的整数)的方式对各转子部22a、22b的磁石磁极Mn、Ms的总数和绕组13的个数适当地进行变更。此外，如上述实施方式那样，在各转子部22a、22b中，当将磁石磁极Mn、Ms的总数设为偶数时，能将磁石磁极Mn、Ms设为相同的数量，从而能设为在磁性上平衡良好的结构。

另外，各转子部22a、22b的磁石磁极Mn、Ms的总数和绕组13的个数的关系不必为n：3n(其中，n为2以上的整数)，例如，也可以按5：12或7：12等构成各转子部22a、22b的磁石磁极Mn、Ms的总数和绕组13的个数的关系。

图12中示出将各转子部22a、22b的磁石磁极Mn、Ms的总数和绕组13的个数的关系设为5：12的电动机10a的一例。此外，在图12的例子中，对与上述实施方式、上述的各变形例相同的结构标注相同的附图标记，其详细的说明省略，对不同的部分详细地说明。

在同图所示的电动机10a中，定子11的12个绕组13根据所供给的3相驱动电流(U相、V相、W相)而分类，在图12中沿逆时针方向依次设为U1、横杆U2、横杆V1、V2、W1、横杆W2、横杆U1、U2、V1、横杆V2、横杆W1、W2。此外，相对于以正卷构成的U相绕组U1、U2、V相绕组V1、V2、W相绕组W1、W2，U相绕组横杆U1、横杆U2、V相绕组横杆V1、横杆V2、W相绕组横杆W1、横杆W2以反卷构成。另外，U相绕组U1、横杆U1处于相互呈180°对置的位置，同样，U相绕组U2、横杆U2处于相互呈180°对置的位置。这在其他相(V相及W相)中也是同样。

U相绕组U1、U2、横杆U1、横杆U2串联连接地构成，同样，V相绕组V1、V2、横杆V1、横杆V2串联连接地构成，W相绕组W1、W2，横杆W1、横杆W2串联连接地构成。并且，对U相绕组U1、U2、横杆U1、横杆U2供给U相的驱动电流。由此，相对于正卷的U相绕组U1、U2，反卷的U相绕组横杆U1、横杆U2始终以反极性(反相位)励磁，但是励磁定时相同。这在其他相(V相及W相)中也是同样。此外，对各相的绕组供给将转子21的极数视作磁石磁极Mn、Ms的数量的两倍(也就是说，在本例中为10极)而设定的驱动电流。

在电动机10a中，在第1转子部22a的外周部分别设置有一个磁极组Pa和转子芯24的突出部33，在磁极组Pa中，三个磁石磁极Ms和两个磁石磁极Mn沿圆周方向交替地相邻配置。

磁石磁极Mn、Ms(永久磁石32)的开角度设定为相互相等。另外，将磁石磁极Mn、Ms的总数(永久磁石32的个数)设为n个，从而磁石磁极Mn、Ms(永久磁石32)的开角度设定为(360/2n)°。在本例中，磁石磁极Mn、Ms的总数为五个，因此磁石磁极Mn、Ms(永久磁石32)的开角度设定为36°，磁极组Pa的开角度成为180°。

也就是说，在本例中，在转子21的外周的一半设置有磁极组Pa，在另一半形成有开角度形成为大致180°的突出部33。由此，转子21构成为：突出部33位于各磁石磁极Mn、Ms的180°相反侧。此外，转子芯24的突出部33的开角度比180°小与在圆周方向相邻的磁石磁极Ms(永久磁石32)之间的空隙K对应的量。

同例的转子21通过这样的结构的第1转子部22a和具有与该第1转子部22a同样的结构的第2转子部22b(在同图中省略图示)在轴方向排列设置而构成，第1转子部22a和第2转子部22b的圆周方向的偏移角设定为180°。也就是说，在同例的转子21中，第1转子部22a的磁极组Pa和第2转子部22b的突出部在轴方向排列设置，第1转子部22a的突出部33和第2转子部22b的磁极组在轴方向排列设置。

在上述结构的电动机10a中，在转子21高速旋转时(弱励磁控制时)，当第1转子部22a的例如S极的磁石磁极Ms与U相绕组U1在径向上对置时，在其圆周方向的相反侧，第1转子部22a的突出部33与U相绕组横杆U1在径向上对置(参照图12)。也就是说，磁石磁极Ms和突出部33与以相互相反的相位(同一定时)励磁的U相绕组U1、横杆U1分别同时对置。另外，此时，在第2转子部22b，S极的磁石磁极与U相绕组横杆U1对置，突出部与U相绕组U1对置。

在此，对U相绕组U1、横杆U1供给弱励磁电流，U相绕组横杆U1与第1转子部22a的突出部33在径向上对置，所以由于弱励磁电流而在U相绕组横杆U1中产生的交链磁通(弱励磁磁通)容易通过转子21。另外，在U相绕组U1中与第2转子部22b的突出部在径向上对置，所以在U相绕组U1中产生的弱励磁磁通容易通过转子21。由此，在U相绕组U1、横杆U1中容易产生弱励磁磁通，因此可更适当地得到通过弱励磁磁通降低感应电压(反电动势)的效果。并且，在各相的绕组13中得到同样的效果，因此能实现电动机10a的高速旋转化。

此外，磁石磁极Mn、Ms的各个数并不限于图12所示的例子，例如也可以将磁石磁极Mn构成三个，将磁石磁极Ms构成两个。

另外，各转子部22a、22b中的磁石磁极Mn、Ms及突出部33的配置并不限定于图12所示的例子，如果是突出部33位于磁石磁极Mn、Ms的圆周方向相反侧的结构，也可以变更为例如图13所示的结构。

在图13所示的结构中，是取代图12所示的结构的磁极组Pa中的中央的磁石磁极Ms而形成突出部33，并且在其圆周方向相反侧设置有磁石磁极Mn(N极的永久磁石32)的结构。根据该结构，可得到与图12所示的结构同等的效果，而且，与图12所示的结构比较，能将各转子部22a、22b设为在磁性上以及机械上平衡良好的结构。

另外，在定子11中，U相绕组U1、U2、横杆U1、横杆U2不必全都串联连接，也可以构成为将绕组U1、横杆U1及绕组U2、横杆U2分别设为其他的串联对。另外，在V相及W相中也能同样地变更。

另外，在图12中示出将磁石磁极Mn、Ms的总数和绕组13的个数的关系设为5：12的例子，但是也能将本发明适用于设为7：12的结构。另外，也能将本发明适用于使5：12(或者7：12)的磁石磁极Mn、Ms的总数和绕组13的个数分别加倍的结构。

·在上述实施方式中，将永久磁石23设为烧结磁石，但是除此之外，例如也可以设为粘结磁石。

·在上述实施方式中，将本发明具体化为将转子21配置于定子11的内周侧的内转子型的电动机10，但是并不限定于此，也可以将本发明具体化为将转子配置于定子的外周侧的外转子型的电动机。

·在上述实施方式中，将本发明具体化为定子11和转子21在径向上对置的径向间隙型的电动机10，但是并不限定于此，也可以将本发明适用于定子和转子在轴方向上对置的轴向间隙型的电动机。

·上述的实施方式和各变形例也可以适当组合。

Claims (7)

1.一种电动机，具备定子和转子，

所述定子具有绕组，

所述转子受到通过对所述绕组供给驱动电流而产生的旋转磁场而进行旋转，

所述绕组包括串联连接的第1绕组和第2绕组，该第1绕组和第2绕组通过集中缠绕分别卷绕于所述定子且通过所述驱动电流而在相互相同的定时励磁，

所述转子包括在轴方向排列设置的多个转子部，

所述多个转子部各自包括磁石磁极和磁通容许部，

所述磁石磁极具有永久磁石，

所述磁通容许部在所述磁石磁极与所述第1绕组对置的转子的旋转位置与所述第2绕组对置，且容许由该第2绕组中的弱励磁电流引起的交链磁通的产生，

所述多个转子部的所述磁石磁极的数量为相互相同的数量，所述多个转子部的所述磁石磁极的位置在圆周方向相互偏移。

2.根据权利要求1所述的电动机，其中，

所述磁石磁极是多个磁石磁极中的一个，

所述转子部各自包括在圆周方向等间隔地配置的多个磁极对，

所述磁极对各自包括在圆周方向相邻配置的N极的所述磁石磁极和S极的所述磁石磁极。

3.根据权利要求2所述的电动机，其中，

将在轴方向排列设置的所述多个转子部的个数设为m，将所述多个转子部各自的所述磁极对的个数设为t，

所述多个转子部从轴方向一端的所述转子部到另一端的所述转子部向圆周方向的一方各偏移360/(m×t)(°)。

4.一种电动机，具备定子和转子，

所述定子具有绕组，

所述转子受到通过对所述绕组供给驱动电流而产生的旋转磁场而进行旋转，

所述绕组包括串联连接的第1绕组和第2绕组，该第1绕组和第2绕组通过集中缠绕分别卷绕于所述定子且通过所述驱动电流而在相互相同的定时励磁，

所述转子包括在轴方向排列设置的多个转子部，

所述多个转子部各自包括第1磁极部和第2磁极部，

所述第1磁极部具有永久磁石，

所述第2磁极部在所述第1磁极部与所述第1绕组对置的转子的旋转位置与所述第2绕组对置，且所述第2磁极部赋予所述定子的磁力比所述第1磁极部赋予所述定子的磁力弱，

所述多个转子部的磁极数量为相互相同的数量，

所述多个转子部的所述第1磁极部彼此的位置在圆周方向偏移，所述多个转子部的所述第2磁极部彼此的位置在圆周方向偏移。

5.根据权利要求4所述的电动机，其中，

所述第1磁极部是多个第1磁极部中的一个，

所述第2磁极部是多个第2磁极部中的一个，

所述转子部各自包括相互相同的数量的第1磁极对和第2磁极对，

所述第1磁极对和第2磁极对在圆周方向等间隔地交替配置，

所述第1磁极对包括在圆周方向相邻配置的N极的所述第1磁极部和S极的所述第1磁极部，

所述第2磁极对包括在圆周方向相邻配置的N极的所述第2磁极部和S极的所述第2磁极部。

6.根据权利要求5所述的电动机，其中，

将在轴方向排列设置的所述多个转子部的个数设为m，将所述多个转子部各自的所述第1磁极对的个数设为t，

所述多个转子部从轴方向一端的所述转子部到另一端的所述转子部向圆周方向的一方各偏移360/(m×t)(°)。

7.根据权利要求1～6中的任一项所述的电动机，其中，

所述电动机进一步具备非磁性层，所述非磁性层介于所述多个转子部之间。

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