CN109716619A - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

旋转电机(20)具有定子(22)以及转子(24)。定子(22)具有定子铁芯(40)以及卷绕于定子铁芯(40)的电枢绕组(42)。转子(24)在定子(22)的径向内侧，与定子(22)在径向上相对配置。转子(24)具有：励磁铁芯(50)，所述励磁铁芯(50)具有多个磁极部(62)，所述多个磁极部(62)分别形成极性在周向上交替不同的多个磁极；励磁绕组(52)，所述励磁绕组(52)卷绕于励磁铁芯(50)；以及筒状的短路构件(54)，所述短路构件(54)配置成在磁极部(62)的径向外侧，覆盖磁极部(62)的径向外表面，将周向上相邻的磁极部(62)彼此磁连接。此外，短路构件(54)的轴向两端部(54t)分别比定子铁芯(40)的轴向两端朝轴向外侧突出。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及一种旋转电机。

背景技术

以往，已知一种作为电动机、发电机应用于车辆的、包括定子和转子的旋转电机(例如，参照专利文献1)。在上述旋转电机中，定子具有定子铁芯以及卷绕于定子铁芯的电枢绕组(定子绕组)。转子具有励磁铁芯、励磁绕组及筒状构件。

励磁铁芯由一对磁极铁芯构成。各磁极铁芯具有：轴套部；盘部，上述盘部从轴套部的轴向一端向径向外侧延伸；以及多个磁极部，上述磁极部与盘部连接并配置于轴套部的径向外侧，且沿轴向突出。磁极部在转子的周向隔着规定间隔配置。此外，一对磁极铁芯相互组装成一方的磁极铁芯的磁极部和另一方的磁极铁芯的磁极部在周向上交替配置。藉此，一对磁极铁芯的磁极部分别形成有多个极性在周向上交替不同的磁极。励磁绕组卷装于一对磁极铁芯的轴套部的径向外侧。筒状构件配置成在一对磁极铁芯的磁极部的径向外侧覆盖上述磁极部的径向外表面。根据筒状构件，能将周向上相邻的磁极部彼此磁连接，并且能抑制磁极部的前端部因转子高速旋转时的离心力而朝径向外侧发生变形。因此，能减少磁极部之间的磁通泄漏而提高输出，并且能减少磁极部中的涡电流损耗。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2009-148057号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在如上所述设置有覆盖磁极部的径向外表面的筒状构件的旋转电机中，随着长时间的时间经过，存在水分进入筒状构件与磁极部之间的间隙或者不同种金属之间产生电位差而形成局部电池的可能性。当形成上述局部电池时，在筒状构件因离子的传输而会产生铁锈，除了由该铁锈导致的强度下降以外，当作用有因振动、旋转等产生的应力时，筒状构件发生破损，甚至容易飞散。当发生上述筒状构件的破损、飞散时，存在筒状构件的一部分钩住定子，转子被锁定的可能性。因此，为了避免由上述原因而导致转子被锁定，要求在事前或者在初始阶段检测到筒状构件发生破损。然而，在上述的专利文献1记载的旋转电机中，没有采用假设有上述情况的结构，存在不能防止转子随着经时变化而锁定的可能性。本发明鉴于上述技术问题而作，其目的在于，提供一种能可靠地防止短路构件(筒状构件)随着经时变化破损时导致转子锁定的旋转电机。

解决技术问题所采用的技术方案

根据一实施方式，旋转电机具有定子和转子。定子具有定子铁芯以及卷绕于定子铁芯的电枢绕组(定子绕组)。转子在定子的径向内侧与定子在径向上相对配置。转子具有：励磁铁芯，上述励磁铁芯具有多个磁极部，上述多个磁极部分别形成有极性在转子的周向上交替不同的多个磁极；励磁绕组，上述励磁绕组卷绕于励磁铁芯；以及筒状的短路构件，上述短路构件配置成在磁极部的径向外侧，覆盖磁极部的径向外表面，将周向上相邻的磁极部彼此磁连接。此外，短路构件的轴向两端部分别比定子铁芯的轴向两端朝轴向外侧突出。

根据上述结构，覆盖磁极部的径向外表面的筒状的短路构件的轴向两端部分别比定子铁芯的轴向两端朝轴向外侧突出，因此，即使在该突出的短路构件的轴向端部发生了破损的情况下，该短路构件的破损部也不容易钩住定子铁芯的径向内侧部分。因此，能可靠地防止短路构件的轴向端部随着经时变化而发生了破损时，因该破损导致转子被锁定。

在上述旋转电机中，可以对短路构件的轴向两端部进行焊接加工、铆接加工或者冲压加工。

在上述情况下，短路构件的轴向两端部变得比短路构件的其它部分脆，其轴向两端部的强度变得比其它部分的强度低，因此，能使短路构件的轴向两端部的破损容易比轴向两端部以外的其它部分的破损先发生。因此，能容易在事前或者初始阶段检测到随着经时变化而产生的短路构件的破损。

在上述旋转电机中，短路构件的轴向两端部可以由与短路构件的其它部分的材料不同的材料形成。

在上述情况下，能在短路构件的轴向两端部与其它部分产生应力差，从而能使破损容易在上述材料的边界处产生。因此，能使短路构件的轴向两端部的破损容易比轴向两端部以外的其它部分的破损先发生，因此，能容易在事前或者初始阶段检测到随着经时变化而产生的短路构件的破损。

此外，短路构件也可以由多个规定构件沿轴向层叠三层以上的层叠构件构成。此外，构成短路构件的轴向两端部的层的规定构件的材料可以与构成短路构件的其它部分的层的规定构件的材料不同。

在上述情况下，能在短路构件的轴向两端部与其它部分产生应力差，从而能使破损容易在上述材料的边界处产生。所以，能使短路构件的轴向两端部的破损容易比轴向两端部以外的其它部分的破损先发生，因此，能容易在事前或者初始阶段检测到随着经时变化而产生的短路构件的破损。

在上述旋转电机中，短路构件的轴向两端部可以形成为比短路构件的其它部分朝径向外侧隆起。

在上述情况下，由于作用于短路构件的、具有隆起的轴向两端部的离心力比作用于没有隆起的其它部分的离心力小，因此，能使应力集中容易在其轴向两端部产生。所以，能使短路构件的轴向两端部的破损容易比轴向两端部以外的其它部分的破损先发生，因此，能容易在事前或者初始阶段检测到随着经时变化而产生的短路构件的破损。

此外，短路构件可以由螺旋状地延伸而沿轴向层叠的线状构件或者带状构件构成。此外，短路构件的轴向两端部的曲率也可以与短路构件的其它部分的曲率不同。

在上述情况下，由于作用于短路构件的、具有隆起的轴向两端部的离心力比作用于没有隆起的其它部分的离心力小，因此，能使应力集中容易在其轴向两端部产生。所以，能使短路构件的轴向两端部的破损容易比轴向两端部以外的其它部分的破损先发生，因此，能容易在事前或者初始阶段检测到随着经时变化而产生的短路构件的破损。

在上述旋转电机中，励磁铁芯的磁极部可以包括朝轴向的一方侧突出成爪状的多个第一磁极部以及朝轴向的另一方侧突出成爪状的多个第二磁极部。第一磁极部和第二磁极部可以在周向上交替地配置，短路构件的轴向两端部中的一方的轴向端部至少与一个第一磁极部的前端部接合，另一方的轴向端部至少与一个第二磁极部的前端部接合。

在上述情况下，短路构件与各磁极部中由离心力产生的应力最大的前端部接合，因此，能使短路构件容易在处于该前端部的接合部处发生破损。因此，能容易在事前或者初始阶段检测到随着经时变化而产生的短路构件的破损。

在上述旋转电机中，短路构件也可以由多个规定构件沿轴向层叠的层叠构件构成。此外，短路构件的各轴向端部可以比对应的定子铁芯的轴向端朝轴向外侧仅突出一层。

在上述情况下，短路构件由层叠构件构成，因此，与短路构件由圆筒状的管状构件形成的结构不同，能将短路构件的发生破损的层限定于轴向最外层，能防止短路构件的破损发生在比上述轴向最外层靠轴向内侧的层。因此，能抑制短路构件的、从定子铁芯的轴向端朝轴向外侧突出的量，并且能使短路构件的破损部不易与定子铁芯的径向内侧部分钩住。

在上述旋转电机中，短路构件可以以形成于磁极部以及短路构件的、相对于磁极部与短路构件的相对面突出的多个突部与凹陷的多个凹部彼此嵌合的状态，固定于磁极部。

在上述情况下，能利用形成于转子的磁路上的凹凸，将短路构件与磁极部固定。此外，由于能使磁极部中的q轴电感上升或者使d轴电感下降而产生磁阻转矩，因此，能提高转矩。

在上述旋转电机中，短路构件的轴向两端部可以分别与从定子铁芯的轴向两端分别朝轴向外侧突出的电枢绕组的一对线圈端部在径向上相对地配置。

在上述情况下，短路构件的轴向两端部分别与一对线圈端部在径向上相对，因此，当短路构件的轴向端部发生了破损时，能利用转子旋转过程中的离心力使该破损部容易与线圈端部发生接触。因此，能基于流向线圈端部的电流、产生于线圈端部的电压是否异常来对短路构件的破损进行检测。

附图说明

图1是一实施方式的旋转电机的局部剖视图。

图2是从径向外侧观察旋转电机的转子的俯视图。

图3是转子的立体图。

图4是去除了短路构件的转子的立体图。

图5是转子的一部分的立体图。

图6是旋转电机的定子以及转子的局部剖视图。

图7是由线状构件构成的短路构件的立体图。

图8是由带状构件构成的短路构件的立体图。

图9是用于说明定子铁芯的轴向端的示意图。

图10是一变形例的旋转电机具备的短路构件的立体图。

图11是具有图10所示的短路构件的转子的一部分的轴向端面图。

图12是具有图10所示的短路构件的转子的局部剖视图。

图13是具有图10所示的短路构件的转子的一部分的立体图。

图14A是透过短路构件从径向外侧观察另一变形例的旋转电机所具有的转子的爪状磁极部的示意俯视图。

图14B是图14A的XIV-XIV线剖视图。

图15A是透过短路构件从径向外侧观察另一变形例的旋转电机所具有的转子的爪状磁极部的示意俯视图。

图15B是图15A的XV-XV线剖视图。

具体实施方式

以下，参照图1～图15，对一实施方式以及变形例进行说明。

图1表示一实施方式的旋转电机20的整体结构。在本实施方式中，旋转电机20例如装设于车辆，从电池等电源供给电力从而产生用于驱动车辆的驱动力，并且从车辆的发动机供给动力从而产生用于充电电池的电力。如图1所示，旋转电机20包括定子22、转子24、壳体26、电刷装置28、整流装置30、电压调节器32及带轮34。

定子22构成形成于旋转电机20中的磁路的一部分，并且被施加由转子24的旋转产生的旋转磁场从而产生电动势。定子22具有定子铁芯40以及电枢绕组(定子绕组)42。定子铁芯40形成为圆筒状。在定子铁芯40，形成有朝径向内侧突出的多个极齿以及朝径向外侧凹陷的多个切槽。多个极齿在定子铁芯40的周向上隔着规定的间隔形成。多个切槽也在定子铁芯40的周向上隔着规定的间隔形成。此外，多个极齿以及多个切槽在周向上交替配置。

电枢绕组42卷绕于定子铁芯40(具体而言，其极齿45)。电枢绕组42具有：切槽收容部(未图示)，上述切槽收容部收容于定子铁芯40的切槽；以及一对圆环状的线圈端部44，上述一对线圈端部44从定子铁芯40的轴向两端分别朝轴向外侧突出。电枢绕组42具有与旋转电机20的相数对应数量(例如三个)的相绕组。

转子24相对于定子22(具体而言，极齿的前端)在径向内侧隔着规定的气隙G0相对配置。转子24构成形成于旋转电机20中的磁路的一部分并且因电流流动从而形成磁极。在本实施方式中，转子24构成为所谓的伦德尔型转子。如图1～5所示，转子24具有励磁铁芯50、励磁绕组52、短路构件54及多个永磁体56。

励磁铁芯50由一对磁极铁芯构成。磁极铁芯例如是锻造成形。各磁极铁芯具有轴套部58、盘部60及多个爪状磁极部62。轴套部58是圆筒状，在其中心轴上形成有轴孔66。旋转轴64嵌合固定于轴孔66。盘部60是圆盘状，从轴套部58的轴向外侧端部朝径向外侧延伸。

各爪状磁极部62与盘部60的径向外侧端连接，并且从盘部60的径向外侧端朝轴向内侧突出成爪状。也就是说，各爪状磁极部62配置于轴套部58的径向外侧。此外，各爪状磁极部62具有形成为大致圆弧状的径向外表面。具体而言，各爪状磁极部62的径向外表面具有以旋转轴64的轴中心为中心或者以比上述轴中心更靠近上述爪状磁极部62侧的位置为中心的圆弧。

以下，为了便于说明，将一对磁极铁芯中的一方的磁极铁芯的爪状磁极部62称作第一爪状磁极部62-1，将另一方的磁极铁芯的爪状磁极部62称作第二爪状磁极部62-2。第一爪状磁极部62-1在周向上以规定间隔配置。第二爪状磁极部62-2也在周向上以规定间隔配置。将第一爪状磁极部62-1的数量和第二爪状磁极部62-2的数量设定成相同的数量(例如，八个)。使第一爪状磁极部62-1形成的磁极的极性(例如，N极)和第二爪状磁极部62-2形成的磁极的极性(例如，S极)相互不同(相反)。一对磁极铁芯相互组装成第一爪状磁极部62-1和第二爪状磁极部62-2在周向上交替配置。此外，在周向上相邻的第一爪状磁极部62-1和第二爪状磁极部62-2之间形成有间隙68。

第一爪状磁极部62-1从励磁铁芯50的第一轴向端(图4中的上端)朝第二轴向端(图4中的下端)突出成爪状。第二爪状磁极部62-2从励磁铁芯50的第二轴向端朝第一轴向端突出成爪状。除了配置位置、突出的轴向朝向，第一爪状磁极部62-1和第二爪状磁极部62-2形成为彼此相同的形状。第一爪状磁极部62-1和第二爪状磁极部62-2配置成它们的基端部(或者前端部)相互在轴向上处于相反侧，被磁化成互不相同的极性。

各爪状磁极部62形成为在周向上具有规定的宽度(即，周向宽度)并且在径向上具有规定的厚度(即，径向厚度)。各爪状磁极部62形成为：从盘部60附近的基端部朝前端部，周向宽度逐渐变小且径向厚度逐渐变小。即，各爪状磁极部62形成为：从其基端部到前端部，在周向和径向这两个方向上变细。另外，较为理想的是，各爪状磁极部62形成为相对于其周向中心对称。

设置于每个彼此在周向上相邻的第一爪状磁极部62-1和第二爪状磁极部62-2之间的间隙68相对于轴向倾斜地延伸(即，相对于转子24的旋转轴以规定角度倾斜)。各间隙68设定成其周向尺寸(即周向的大小)几乎不会随着轴向位置变化而变化，即，设定成将其周向尺寸维持在恒定或者包括该恒定值的极小的范围内。

另外，在转子24中，为了避免发生磁力不平衡，较为理想的是，所有间隙68是相同形状。但是，尤其是，在仅朝一侧方向旋转的转子24中，为了降低铁损等，也可以使各爪状磁极部62的形状形成为相对于其周向中心非对称，使间隙68的周向尺寸在轴向上不恒定。

励磁绕组52配置于一对磁极铁芯的轴套部58与爪状磁极部62之间的径向间隙。励磁绕组52由于直流电流的流通而在励磁铁芯50产生磁通，由通电而产生磁动势。励磁绕组52卷绕于一对磁极铁芯的轴套部58的周围。由励磁绕组52产生的磁通通过轴套部58和盘部60而被引导至爪状磁极部62。即，轴套部58和盘部60形成将在励磁绕组52产生的磁通引导至爪状磁极部62的磁路。励磁绕组52利用产生的磁通将第一爪状磁极部62-1磁化成N极，且将第二爪状磁极部62-2磁化成S极。

短路构件54是圆筒状，在爪状磁极部62(即，第一爪状磁极部62-1以及第二爪状磁极部62-2)的径向外侧，配置成覆盖上述爪状磁极部62的径向外表面。短路构件54具有与爪状磁极部62的轴向长度(即，从各爪状磁极部62的基端至前端的轴向距离)大致相同的轴向长度。短路构件54具有规定的径向厚度(例如，能同时保证转子24的机械强度和磁性能的例如0.6mm～1.0mm左右)。短路构件54相对于爪状磁极部62在其径向外侧相对地接触，并且将在周向上相邻的第一爪状磁极部62-1和第二爪状磁极部62-2之间的间隙68在它们的径向外侧封住，从而将上述爪状磁极部62-1、62-2彼此磁连接。

短路构件54通过由铁、硅钢构成的电磁钢板等软磁性材料形成。短路构件54也可以由形成为圆筒状的管状构件构成，或者由规定构件沿轴向层叠的层叠构件构成。短路构件54通过烧嵌、压入、焊接、或者这些方式的组合等，从而固定于爪状磁极部62。在短路构件54由层叠构件构成的情况下，该层叠构件可以是将经过冲裁加工的电磁钢板等多枚软磁性的薄板构件沿轴向层叠的构件。另外，为了抑制涡流损耗，较为理想的是，使各薄板构件与轴向上相邻的薄板构件层间绝缘。此外，上述层叠构件也可以是图7所示的一根线状构件80或者图8所示的一根带状构件82螺旋状地延伸并沿轴向层叠的构件。从强度、磁性能的角度来看，较为理想的是，上述线状构件80、带状构件82为截面矩形状的角材，也可以是圆线或者角部弯曲的构件。

短路构件54具有使转子24的径向外周平滑，从而降低由形成于转子24的径向外周的凹凸引起的风噪的功能。此外，短路构件54具有将周向上排列的多个爪状磁极部62相互连结从而抑制各爪状磁极部62的变形(尤其是朝径向的变形)的功能。

永磁体56是收容于短路构件54的径向内侧并且配置成埋入形成于周向上相邻的爪状磁极部62之间即、第一爪状磁极部62-1与第二爪状磁极部62-2之间的间隙68的磁极间磁体。永磁体56配置于每个间隙68，仅设置与间隙68的数量相同的数量。各永磁体56与间隙68的形状匹配，相对于转子24的旋转轴斜向倾斜而延伸，形成为大致长方体形状。永磁体56具有减少爪状磁极部62之间的磁通的泄漏，以强化爪状磁极部62与定子22的定子铁芯40之间的磁通的功能。

永磁体56设置成形成使周向上相邻的爪状磁极部62之间的漏磁通减少的朝向的磁极。也就是说，永磁体56励磁成磁动势朝向周向。具体而言，永磁体56构成为：与磁化成N极的第一爪状磁极部62-1相对的周向的面的磁极为N极，且与磁化成S极的第二爪状磁极部62-2相对的周向的面的磁极为S极。另外，永磁体56较为理想的是在组装于转子24后励磁，但也可以在励磁后组装于转子24。

如图1所示，壳体26收容定子22以及转子24。此外，在壳体26中，将旋转轴64以及转子24支承成能旋转，并且将定子22固定。

电刷装置28具有一对集电环70以及一对电刷72。集电环70固定于旋转轴64的轴向一端部(图1中的右端部)，具有向转子24的励磁绕组52供给直流电流的功能。电刷72被安装固定在壳体26的电刷保持件保持。各电刷72被朝旋转轴64侧按压配置，使其径向内侧前端部在对应的集电环70的表面上滑动。电刷72通过集电环70而使直流电流向励磁绕组52流动。

整流装置30与定子22的电枢绕组42电连接。整流装置30将在电枢绕组42产生的交流整流为直流并输出。电压调节器32是对向励磁绕组52流动的励磁电流(直流电流)进行控制从而调节旋转电机20的输出电压的装置，具有将随着电负载、发电量而变化的输出电压维持在大致恒定的功能。带轮34是用于将车辆的发动机的旋转向旋转电机20的转子24传递的构件，紧固固定于旋转轴64的轴向另一端部(图1中的左端部)。

在具有上述结构的旋转电机20中，当直流电流从电源经由电刷装置28而向转子24的励磁绕组52供给时，通过该直流电流的通电贯穿励磁绕组52而产生在一对磁极铁芯的轴套部58、盘部60及爪状磁极部62流通的磁通。上述磁通形成例如按一方的磁极铁芯的轴套部58→盘部60→第一爪状磁极部62-1→定子铁芯40→第二爪状磁极部62-2→另一方的磁极铁芯的盘部60→轴套部58→一方的磁极铁芯的轴套部58的顺序流动的磁路。上述磁路产生转子24的反电动势。

当上述磁通被引导至第一爪状磁极部62-1以及第二爪状磁极部62-2时，将第一爪状磁极部62-1磁化成N极并将第二爪状磁极部62-2磁化成S极。在上述爪状磁极部62经过了磁化的状态下，若将从电源供给的直流转换为例如三相交流并向电枢绕组42供给，则转子24相对于定子22旋转。因此，能使旋转电机20作为通过向电枢绕组42的电力供给而旋转的电动机发挥功能。

此外，通过带轮34将转矩从车辆的发动机向旋转轴64传递，从而使旋转电机20的转子24旋转。上述转子24的旋转会向定子22的电枢绕组42施加旋转磁场，从而使交流的电动势产生于电枢绕组42。产生于电枢绕组42的交流电动势在由整流装置30整流成直流后，向电池供给。因此，能使旋转电机20作为通过电枢绕组42的电动势产生来充电电池的发动机发挥功能。

接着，对本实施方式的旋转电机20的特征结构进行说明。

在本实施方式中，旋转电机20包括在径向上隔着规定的气隙G0而相对配置的定子22以及转子24。定子22具有卷绕有电枢绕组42的圆筒状的定子铁芯40。电枢绕组42的一对线圈端部44分别从定子铁芯40的轴向两端朝轴向外侧突出。转子24具有筒状的短路构件54，上述短路构件54在爪状磁极部62的径向外侧，配置成覆盖爪状磁极部62的径向外表面。短路构件54固定于爪状磁极部62。

各爪状磁极部62形成为其轴向两端部(即，基端部和前端部)分别比定子铁芯40的轴向两端朝轴向外侧突出。此外，短路构件54也形成为其轴向两端部54t分别比定子铁芯40的轴向两端朝轴向外侧突出。短路构件54具有比定子铁芯40的轴向长度Ls长的轴向长度Lt。此外，短路构件54配置成在定子铁芯40的轴向两侧从定子铁芯40突出。藉此，短路构件54的轴向两端部54t分别与一对线圈端部44在径向上相对。在径向上相对的短路构件54的轴向端部54t与线圈端部44之间，形成有气隙，该气隙比设置于转子24(具体地，短路构件54)与定子22(具体地，定子铁芯40)之间的规定的气隙G0大。

另外，如图6所示，定子铁芯40的“轴向两端”是与转子24隔着规定的气隙G0而相对的定子铁芯40的径向内表面的轴向两端C。此外，如图9所示，即使在定子铁芯40在其径向内表面的轴向两侧(另外，也可以是轴向单侧)具有形成为使转子24与定子22之间的气隙扩大的锥面的情况下，定子铁芯40的“轴向两端”也表示与转子24隔着规定的气隙G0而相对的径向内表面的轴向两端C(即，径向内表面与锥面之间的边界位置)。另外，在上述情况下，定子铁芯40的轴向长度Ls不包括锥面的轴向长度，仅表示与转子24隔着规定的气隙G0而相对的径向内表面的轴向长度。

在具有上述结构的旋转电机20中，由于圆筒状的短路构件54的轴向两端部54t分别比定子铁芯40的轴向两端朝轴向外侧突出，因此，在该突出的短路构件54的轴向两端部54t发生破损的情况下，该短路构件54的破损部也不容易钩住位于定子铁芯40的径向内侧的极齿、切槽。此外，由于上述短路构件54的轴向两端部54t与一对线圈端部44之间的气隙比短路构件54的轴向中央部与定子铁芯40之间的规定气隙G0大，因此，短路构件54的破损部不容易钩住线圈端部44。因此，根据旋转电机20，能可靠地防止短路构件54的轴向端部54t随着经时变化而发生了破损时，因该破损导致转子24被锁定。

尤其，第一爪状磁极部62-1和第二爪状磁极部62-2周向交替地配置成它们的基端部(或者前端部)相互在轴向上处于相反侧，被磁化成互不相同的极性。此外，短路构件54配置成在定子铁芯40的轴向两侧从定子铁芯40突出。由于因转子24旋转过程中的离心力产生的应力会集中于爪状磁极部62的前端部，因此，爪状磁极部62的挠曲量在轴向中央部小，从该轴向中央部到前端部增加。另外，各爪状磁极部62的前端部比对应的定子铁芯40的轴向端更朝轴向外侧突出。

因此，在旋转电机20中，将在转子24旋转过程中挠曲量增大的爪状磁极部62的前端部相对于定子铁芯40配置于轴向外侧，从而能使随着该爪状磁极部62的经时变化发生的变形容易在不与定子铁芯40相对位置的定子铁芯40的轴向外侧发生。因此，即使短路构件54的轴向端部随着爪状磁极部62的变形而发生破损，也能可靠地防止因该破损导致转子24被锁定。

在本实施方式中，为了检测转子24的短路构件54的轴向端部54t是否发生了破损，将短路构件54的轴向端部54t配置成与线圈端部44在径向上相对，并且设置对流向定子22的电枢绕组42的电流进行检测的电流传感器(未图示)。在短路构件54的轴向端部54t发生破损并且该破损部飞散的情况下，该破损部容易因旋转过程中的离心力而朝径向外侧发生变位，从而容易与电枢绕组42的线圈端部44发生接触。当短路构件54的破损部与线圈端部44发生接触，电枢绕组42与短路构件54电短路，因此，会有正常时不流动的异常电流流向电枢绕组42。电流传感器对流向电枢绕组42的电流进行检测。与电流传感器电连接的控制器(未图示)基于由电流传感器检测的电流，检测到流向电枢绕组42的异常电流，从而检测出电枢绕组42的短路。藉此，控制器检测到短路构件54的破损。

在旋转电机20中，越靠向爪状磁极部62的前端部，旋转过程中的挠曲量越大，因此，能使短路构件54的轴向两端部54t的破损比短路构件54的其它部分的破损更早发生。根据上述结构，能在短路构件54的整体随着经时变化而发生破损之前，在短路构件54的轴向端部54t发生了破损时，使该破损部与电枢绕组42的线圈端部44发生接触。因此，根据旋转电机20的结构，能采用电流传感器容易地在事前或者在初始阶段检测到随着经时变化而在短路构件54发生了破损。

因此，根据本实施方式，能采用电流传感器以及控制器在事前或者在初始阶段检测到随着经时变化而产生的短路构件54的破损，在检测到该破损后，进行修理、零件更换等，从而能可靠地防止因短路构件54的破损导致的转子24与定子22之间的啮合进而使转子24锁定。

如以上说明所述，本实施方式的旋转电机20具有定子22以及转子24。定子22具有定子铁芯40以及卷绕于定子铁芯40的电枢绕组42。转子24在定子22的径向内侧，与定子22在径向上相对配置。转子24具有：励磁铁芯50，上述励磁铁芯50具有多个爪状磁极部62，多个爪状磁极部62分别形成有极性在周向上交替不同的多个磁极；励磁绕组52，上述励磁绕组52卷绕于励磁铁芯50；以及圆筒状的短路构件54，上述短路构件54配置成在爪状磁极部62的径向外侧，覆盖爪状磁极部62的径向外表面，将周向上相邻的爪状磁极部62彼此磁连接。此外，短路构件54的轴向两端部54t分别比定子铁芯40的轴向两端朝轴向外侧突出。

根据上述结构，覆盖爪状磁极部62的径向外表面的圆筒状的短路构件54的轴向两端部54t分别比定子铁芯40的轴向两端朝轴向外侧突出，因此，即使在该突出的短路构件54的轴向端部54t发生了破损的情况下，该短路构件54的破损部也不容易钩住定子铁芯40的径向内侧部分。因此，能可靠地防止短路构件54的轴向端部54t随着经时变化而发生了破损时，因该破损导致转子24被锁定。

此外，在旋转电机20中，短路构件54的轴向两端部54t配置成分别与从定子铁芯40的轴向两端分别朝轴向外侧突出的电枢绕组42的一对线圈端部44在径向上相对。

根据上述结构，短路构件54的轴向两端部54t与一对线圈端部44分别在径向上相对，因此，当短路构件54的轴向端部54t发生了破损时，能利用旋转过程中的离心力容易使上述破损部与线圈端部44接触。因此，能基于流向线圈端部44的电流是否异常来对短路构件54的破损进行检测。

本发明并不限定于上述实施方式，也可以在短路构件54的轴向两端部54t进行处理，使得比短路构件54的其它部分容易发生破损。

例如，可以在短路构件54的轴向两端部54t实施焊接加工，从而使轴向两端部54t变得比短路构件54的其它部分脆，使轴向两端部54t的强度变得比其它部分的强度低。另外，上述焊接加工可以在将短路构件54固定于爪状磁极部62后进行，可以按每个爪状磁极部62进行。根据上述变形例的结构，由于短路构件54的轴向两端部54t比短路构件54的轴向中央部脆，因此，能使短路构件54的轴向端部54t的破损容易比轴向中央部的破损先发生。因此，能容易在事前或者初始阶段检测出随着经时变化而产生的短路构件54的破损。

或者，也可以在上述短路构件54的轴向两端部54t实施铆接加工，从而使轴向两端部54t变得比短路构件54的其它部分脆，使轴向两端部54t的强度变得比其它部分的强度低。另外，上述铆接加工可以在将短路构件54固定于爪状磁极部62后进行，可以按每个爪状磁极部62进行。根据上述变形例的结构，在短路构件54的轴向两端部54t中，通过铆接加工使材料塑性变形而发生形状变化并且发生加工硬化，因此，尤其能容易在原料与加工硬化部之间的边界发生较大的应力集中。因此，能使短路构件54的轴向端部54t的破损容易比短路构件54的轴向中央部的破损先发生，因此，能容易在事前或者在初始阶段检测到随着经时变化而发生的短路构件54的破损。

或者，也可以在上述短路构件54的轴向两端部54t实施冲压加工，从而使轴向两端部54t变得比短路构件54的其它部分脆，使轴向两端部54t的强度变得比其它部分的强度低。根据上述变形例的结构，在短路构件54的轴向两端部54t中，通过冲压加工使材料塑性变形而发生形状变化并且发生加工硬化，因此，尤其能容易在原料与加工硬化部之间的边界发生较大的应力集中。因此，能使短路构件54的轴向端部54t的破损容易比短路构件54的轴向中央部的破损先发生，因此，能容易在事前或者初始阶段检测到随着经时变化而产生的短路构件54的破损。

此外，也可以使上述短路构件54构成为轴向两端部54t的材料与其它部分(具体地，轴向中央部)的材料不同，从而使轴向两端部54t比其它部分脆，使轴向两端部54t的强度比其它部分的强度低。例如，作为轴向两端部54t的材料，采用强度低的低碳材料等即可。此外，较为理想的是，与轴向中央部的材料相比，轴向两端部54t的材料的拉伸强度以及屈服点中的至少任一个较低。根据上述变形例的结构，能在短路构件54的轴向两端部54t与轴向中央部产生应力差，能容易在上述这些不同材料的边界产生破损。因此，能使短路构件54的轴向端部54t的破损容易比短路构件54的轴向中央部的破损先发生，因此，能容易在事前或者初始阶段检测到随着经时变化而产生的短路构件54的破损。

另外，在上述轴向两端部54t的材料与其它部分的材料不同的短路构件54的变形例中，在上述短路构件54由多个规定构件沿轴向层叠的层叠构件构成的情况下，将上述规定构件层叠三层以上，使构成轴向两端部54t的层的规定构件的材料与构成轴向中央部的层的规定构件的材料不同即可。此外，在上述情况下，也可以使构成轴向两端部54t的全部层的规定构件的材料与构成轴向中央部的层的规定构件的材料不同，或者，也可以使构成轴向两端部54t的全部层中的一部分层的规定构件的材料与构成轴向中央部的层的规定构件的材料不同。

此外，如图10～13所示，可以使上述短路构件54形成为轴向两端部54t比其它部分(具体地，轴向中央部)朝径向外侧隆起，从而使轴向两端部54t比其它部分脆，使轴向两端部54t的强度比其它部分的强度低。根据上述变形例的结构，由于作用于短路构件54的具有隆起的轴向两端部54t的离心力比作用于没有隆起的轴向中央部的离心力小，因此，能使应力集中容易发生于轴向两端部54t。因此，能使短路构件54的轴向端部54t的破损容易比短路构件54的轴向中央部的破损先发生，因此，能容易在事前或者初始阶段检测到随着经时变化而产生的短路构件54的破损。

另外，在上述的轴向两端部54t比其它部分朝径向外侧隆起的短路构件54的变形例中，较为理想的是，上述短路构件54由一根线状构件或者一根带状构件螺旋状地延伸并沿轴向层叠的层叠构件构成。这是由于，在短路构件54的轴向两端部54t设置隆起并且将该短路构件54固定于爪状磁极部62的基础上，能使层间相连，因此是理想的。此外，在上述情况下，如图11所示，短路构件54形成为各轴向端部54t朝径向外侧延伸并且其前端侧的曲率与轴向中央部的曲率不同(具体地，变大)即可。此外，在上述情况下，可以使构成轴向两端部54t的全部层比构成轴向中央部的层朝径向外侧隆起，或者，也可以使构成轴向两端部54t的全部层中的一部分的层(尤其是轴向端的一层)朝径向外侧隆起。

此外，如上所述，是通过烧嵌、压入、焊接或者它们的组合将短路构件54固定于爪状磁极部62，上述固定较为理想的是，通过焊接、铆接等将短路构件54与爪状磁极部62的前端部(具体地，与短路构件54的轴向端部54t相对的部位)结合。根据上述变形例的结构，由于短路构件54与爪状磁极部62中的、由离心力产生的应力最大的前端部结合，因此，能使短路构件54容易在处于其轴向两端部54t的接合部处发生破损。因此，能容易在事前或者初始阶段检测到随着经时变化而产生的短路构件54的破损。另外，可以按每个爪状磁极部62，将上述短路构件54与爪状磁极部62的前端部接合，但为了不使短路构件54发生极端的强度下降，可以仅与一部分的爪状磁极部62的前端部接合，较为理想的是，仅与一个爪状磁极部62的前端部接合。

在上述实施方式中，短路构件54的轴向两端部54t分别比定子铁芯40的轴向两端朝轴向外侧突出，但在短路构件54由多个规定构件沿轴向层叠的层叠构件构成的情况下，各轴向端部54t比对应的定子铁芯40的轴向端朝轴向外侧仅突出一层即可。根据上述变形例的结构，与短路构件54由圆筒状的管状构件构成不同，能将短路构件54的发生破损的层限定在轴向最外层，能防止短路构件54的破损发生在比上述轴向最外层更靠轴向内侧的层。因此，能抑制短路构件54的、从定子铁芯40的轴向端朝轴向外侧突出的量，并且能使短路构件54的破损部不易钩住定子铁芯40的径向内侧部分。另外，上述变形例适用于短路构件54由一根线状构件80或者一根带状构件82螺旋状地延伸并沿轴向层叠的层叠构件构成的情况或者短路构件54由电磁钢板等薄板构件沿轴向层叠的层叠构件构成的情况即可。

在上述实施方式中，短路构件54固定于爪状磁极部62，但上述固定也可以通过形成于爪状磁极部62以及短路构件54的、相对于爪状磁极部62与短路构件54的相对面突出的突部与凹陷的凹部的嵌合来实现。例如，可以在爪状磁极部62的径向外表面(相对面)形成图14A～B所示的凹部90，并且在短路构件54的径向内表面(相对面)形成突部92，使上述突部92与上述凹部90嵌合，从而将上述短路构件54与爪状磁极部62固定。或者，也可以在爪状磁极部62的径向外表面形成图15A～B所示的突部94，并且在短路构件54的径向内表面形成凹部96，使上述突部94与上述凹部96嵌合，从而将上述短路构件54与爪状磁极部62固定。

根据上述变形例的结构，利用形成于转子24的磁路上的凹凸，能将短路构件54与爪状磁极部62固定，并且能使爪状磁极部62中的q轴电感上升或者使d轴电感下降而产生磁阻转矩，因此，能提高转矩。

在上述实施方式中，基于采用电流传感器检出的、流向线圈端部44的电流来对短路构件54的破损进行检测。然而，本发明并不限定于此，也可以对产生于线圈端部44的电压进行检测，基于该电压对短路构件54的破损进行检测。

另外，本发明并不限定于上述实施方式、变形例，可以在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种改变。

符号说明

20···旋转电机、

22···定子、

24···转子、

40···定子铁芯、

42···电枢绕组、

44···线圈端部、

50···励磁铁芯、

52···励磁绕组、

54···短路构件、

54t···轴向端部、

58···轴套部、

62···爪状磁极部、

80···线状构件、

82···带状构件、

90、96···凹部、

92、94···突部。

Claims (10)

1.一种旋转电机，包括：

定子(22)，所述定子(22)具有定子铁芯(40)以及卷绕于所述定子铁芯的电枢绕组(42)；以及

转子(24)，所述转子(24)具有励磁铁芯(50)、励磁绕组(52)以及筒状的短路构件(54)，所述励磁铁芯(50)具有多个磁极部(62)，所述多个磁极部(62)分别形成极性在周向上交替不同的多个磁极，所述励磁绕组(52)卷绕于所述励磁铁芯，所述短路构件(54)配置成在所述磁极部的径向外侧，覆盖所述磁极部的径向外表面，将周向上相邻的所述磁极部彼此磁连接，所述转子(24)在所述定子的径向内侧与所述定子在径向上相对配置，

所述旋转电机(20)的特征在于，

所述短路构件的轴向两端部(54t)分别比所述定子铁芯的轴向两端朝轴向外侧突出。

2.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

在所述短路构件的轴向两端部进行了焊接加工、铆接加工或者冲压加工。

3.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述短路构件的轴向两端部由与所述短路构件的其它部分的材料不同的材料形成。

4.如权利要求3所述的旋转电机，其特征在于，

所述短路构件由多个规定构件沿轴向层叠了三层以上的层叠构件构成，构成所述短路构件的轴向两端部的层的所述规定构件的材料与构成所述短路构件的其它部分的层的所述规定构件的材料不同。

5.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述短路构件的轴向两端部形成为比所述短路构件的其它部分朝径向外侧隆起。

6.如权利要求5所述的旋转电机，其特征在于，

所述短路构件由螺旋状地延伸而沿轴向层叠的线状构件或者带状构件构成，所述短路构件的轴向两端部的曲率与所述短路构件的其它部分的曲率不同。

7.如权利要求1至6中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

所述励磁铁芯的所述磁极部包括朝轴向的一方侧突出成爪状的多个第一磁极部(62-1)以及朝轴向的另一方侧突出成爪状的多个第二磁极部(62-2)，

所述第一磁极部和所述第二磁极部在周向上交替地配置，

所述短路构件的轴向两端部中的一方的轴向端部至少与一个所述第一磁极部的前端部接合，另一方的轴向端部至少与一个所述第二磁极部的前端部接合。

8.如权利要求1至7中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

所述短路构件由多个规定构件沿轴向层叠的层叠构件构成，

所述短路构件的各轴向端部比对应的所述定子铁芯的轴向端朝轴向外侧仅突出一层。

9.如权利要求1至8中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

所述短路构件以形成于所述磁极部以及所述短路构件的、相对于所述磁极部与所述短路构件的相对面突出的多个突部(92、94)与凹陷的多个凹部(90、96)彼此嵌合的状态，固定于所述磁极部。

10.如权利要求1至9中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

所述短路构件的轴向两端部分别与从所述定子铁芯的轴向两端分别朝轴向外侧突出的所述电枢绕组的一对线圈端部(44)在径向上相对地配置。