CN109716633A - 转子以及磁阻马达 - Google Patents

Abstract

实施方式的转子具有轴和转子铁芯。在转子铁芯中形成有多个磁通壁垒。在磁通壁垒中，在多个桥部与多个桥部之间形成有一个或者多个壁垒区域。在将第1磁通壁垒的桥部的宽度设为w_a，将第2磁通壁垒的桥部的宽度设为w_b，将与第1磁通壁垒的中心线相接的最小的圆的半径除以转子铁芯的外半径而得到的值设为a，将与第2磁通壁垒的中心线相接的最小的圆的半径除以转子铁芯的外半径而得到的值设为b(>a)，f(x)＝(1－x^2)^(3/2)，g(x)＝(1－x^3)的情况下，满足f(b)/f(a)≤w_b/w_a≤g(b)/g(a)的关系。

Description

转子以及磁阻马达

技术领域

本发明的实施方式涉及转子以及磁阻马达。

本申请基于2016年9月16日在日本申请的特愿2016-182354号主张优先权，在此引用其内容。

背景技术

已知在转子中形成有作为磁屏障的磁通壁垒(flux barrier)的磁阻马达。在现有技术中，如果使磁通壁垒的附近的桥部的宽度变厚，则磁通从桥部泄漏，磁通向本来应阻挡磁通的方向(d轴方向)流动，所以存在凸极性下降，输出密度、效率、功率因数等马达性能下降这样的问题。相对于此，如果使桥部的宽度变薄，则虽然马达性能提高，但有时机械强度下降。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-258222号公报

专利文献2：日本特开2006-325297号公报

发明内容

本发明要解决的课题在于提供能够保持机械强度并提高马达性能的转子以及磁阻马达。

实施方式的转子具有：轴，绕轴心旋转；以及转子铁芯，固定于轴。在转子铁芯中，在转子铁芯的径向上排列形成有从转子铁芯的外周面的某个部位到达其它部位的多个磁通壁垒。在磁通壁垒中形成有多个桥部。另外，在磁通壁垒中，在多个桥部之间形成有导磁率比转子铁芯中的除了磁通壁垒以外的部分低的一个或者多个壁垒区域。在将至少两个磁通壁垒中的、接近轴心的一方的第1磁通壁垒中的桥部的宽度的最小与最大的相加平均值设为w_a，将远离轴心的一方的第2磁通壁垒中的桥部的宽度的最小与最大的相加平均值设为w_b，将以轴心为中心而与第1磁通壁垒的中心线相接的最小的圆的半径除以转子铁芯的外半径而得到的值设为a，将以轴心为中心而与第2磁通壁垒的中心线相接的最小的圆的半径除以转子铁芯的外半径而得到的值设为b，f(x)＝(1－x^2)^(3/2)，g(x)＝(1－x^3)的情况下，满足f(b)/f(a)≤w_b/w_a≤g(b)/g(a)的关系。其中，a<b。

附图说明

图1是示出第1实施方式中的磁阻马达1的1极量的结构的与旋转轴8正交的剖视图。

图2是示意地示出在转子3中产生离心力的情形的图。

图3是示意地示出用双曲线模型化的磁通壁垒11的图。

图4是示出离心力的理论解析结果的一个例子的图。

图5是用于说明磁通壁垒11的位置的定义方法的图。

图6是示出中心轴O至各磁通壁垒11的距离的图。

图7是示出各磁通壁垒11的位置与各桥部BD的宽度的关系的图。

图8是示出第2实施方式中的磁阻马达1A的1极量的结构的与旋转轴8正交的剖视图。

图9是示出中心轴O至各磁通壁垒11的距离的图。

图10是示出中心桥部BD_C的宽度之比不与离心力Fx成比例的磁阻马达1B的1极量的结构的与旋转轴8正交的剖视图。

图11是示出外周桥部BD_S的宽度之比不与离心力Fx成比例的磁阻马达1C的1极量的结构的与旋转轴8正交的剖视图。

附图标记说明

1：磁阻马达；2：定子；3：转子；4：定子铁芯；5：齿；7：电枢绕组；8：旋转轴(轴)；9：转子铁芯；11：磁通壁垒；18：壁垒区域。

具体实施方式

以下，参照附图，说明实施方式的转子以及磁阻马达。

(第1实施方式)

图1是示出第1实施方式中的磁阻马达1的1极量的结构的与旋转轴8正交的剖视图。此外，在图1中，仅示出了磁阻马达1的1极量，即1/4周的圆周角度区域量。旋转轴8例如可以是能够旋转地被轴支承并以旋转轴8为中心在轴向上延伸且绕旋转轴8中心旋转的轴。

如该图所示，磁阻马达1具备：大致圆筒状的定子2；转子3，相比定子2被设置于径向内侧，被设置为相对于定子2旋转自如。此外，定子2以及转子3以各自的中心轴线位于共同轴上的状态配设。以下，将上述共同轴称为中心轴O，将与中心轴O正交的方向称为径向，将绕中心轴O旋转的方向称为周向。

定子2具有大致圆筒状的定子铁芯4。定子铁芯4是能够将电磁钢板层叠多张或者对软磁粉进行加压成形而形成的。在定子铁芯4的内周面一体成形有朝向中心轴O突出且在周向上等间隔地排列的多个齿5。齿5形成为剖面为大致矩形的形状。而且，在邻接的各齿5之间分别形成有槽6。电枢绕组7经由这些槽6缠绕于各齿5。

此外，定子铁芯4可以安装有具有绝缘性的绝缘体，或者外表面的整体由绝缘被膜包覆(都未图示)。而且，电枢绕组7从绝缘体或绝缘被膜之上缠绕于各齿5。

转子3具备沿着中心轴O延伸的旋转轴8以及外嵌固定于旋转轴8的大致圆柱状的转子铁芯9。转子铁芯9是能够将电磁钢板层叠多张或者对软磁粉进行加压成形而形成的。转子铁芯9的外径被设定成在与在径向上对置的各齿5之间形成预定的气隙G。

另外，在转子铁芯9的径向中央形成有沿着中心轴O贯通的贯通孔10。在该贯通孔10中，旋转轴8被压入等。由此，旋转轴8与转子铁芯9一体地旋转。

进而，在转子铁芯9中，在1/4周的圆周角度区域的每一个区域，多个磁通壁垒11以通过转子铁芯9的经由旋转轴8的一个径的方式排列而形成。即，这些磁通壁垒11从转子铁芯9的外周面的、某个部位到达其它部位，形成于由定子2形成的磁通通过的多个磁路之间，对各磁路进行划分。在本实施方式中，形成有3个磁通壁垒11a、11b、11c。此外，在图1中，将磁通壁垒11a、11b、11c中的壁垒区域的附图标记分别设为18a、18b、18c。

上述磁通壁垒11分别具有多个(例如，在本实施方式中左右两个)壁垒区域18，它们以大致双曲线状分布。在转子铁芯9中，将磁通的流动不被壁垒区域18阻挡的方向定义为q轴。即，对转子的外周面的某个圆周角度位置A施加正的磁位(例如使磁铁的N极靠近)，对相对于此偏移1极量(本实施例的情况下90度)的圆周角度位置B施加负的磁位(例如使磁铁的S极靠近)，将在使A的位置向周向偏移的情况下流过最多的磁通时的从中心轴O朝向位置A的方向定义为q轴。

另一方面，将磁通的流动被壁垒区域18阻挡的方向即与q轴磁性地正交的方向定义为d轴。在本实施方式中，与由磁通壁垒11分离成接近中心轴O的区域和远离中心轴O的区域的两个转子铁芯部分对置的方向平行的方向为d轴。另外，在磁通壁垒11形成为多层的情况(在本实施方式中3层)下，层的重叠方向为d轴。此外，磁通壁垒11不限于3层，也可以形成为单层或者两层、或者4层以上，各磁通壁垒11中的壁垒区域18的个数不限于两个，也可以为1个或者3个以上。

各壁垒区域18以至少在外周侧沿着q轴且周向的中央部位于最靠径向内侧的位置的方式，形成为从外周侧朝向径向内侧的中心轴O以凸形状弯曲的剖面为大致圆弧状。此外，各壁垒区域18的形状不限于圆弧，也可以为如U字型那样的凸形状。在本实施方式中，在转子铁芯9各自的圆周角度区域形成有大致圆弧状的6个壁垒区域18。在壁垒区域18内部，也可以填充树脂等非磁性体，也可以为空洞。另外，壁垒区域18中也可以插入有铝、铜等导体。例如，在将本实施方式中的磁阻马达1用作同步电动机的情况下，插入于壁垒区域18的导体使脉动缓和，所以能够抑制因急剧的负荷变动而产生的失调。即，通过将导体插入到壁垒区域18，能够得到与将阻尼绕组设置于转子3时同样的失调防止效果。另外，一般而言，同步电动机难以从转子3的旋转停止的状态起动。另一方面，在本实施方式中，将导体插入到壁垒区域18，所以导体起到与制动绕组同样的作用，从而磁阻马达1作为感应电动机而起动，在加速至同步速度附近之后对转子3侧进行励磁。由此，在使用商用电源的供给电力来驱动磁阻马达1时，能够进行自主起动。

从定子2流到转子3的磁通中的q轴方向的磁通能够根据在将中心轴O设为z轴方向时的圆筒坐标(r－θ－z)的任意的一个平面(r－θ)上表示双曲线的公式(1)的等高线近似地表示。即，q轴磁通的流线与满足f(r，θ)为恒定值的关系的r和θ的轨迹近似地一致。其中，在公式(1)中，p表示磁阻马达1的极数。因此，各壁垒区域18的形状也可以形成为大致地沿着公式(1)表示的双曲线的等高线。

[式1]

考虑在转子铁芯9产生的离心力，这些多个壁垒区域18设置于在与磁通壁垒11的外周侧接近的端部从转子铁芯9的外周离开预定距离w_o的位置。例如，在径向上最接近外周侧的磁通壁垒11a的各壁垒区域18a设置于从转子铁芯9的外周离开预定距离w_o1的位置。另外，在径向上最接近旋转轴8侧的磁通壁垒11c的各壁垒区域18c设置于从转子铁芯9的外周离开预定距离w_o3的位置。另外，在径向上存在于磁通壁垒11a与磁通壁垒11c之间的磁通壁垒11b的各壁垒区域18b设置于从转子铁芯9的外周离开预定距离w_o2的位置。这些距离优选为处于w_o1<w_o2<w_o3的关系，但也可以是一部分或者全部相同。通过这样使壁垒区域18从外周具有某种程度的宽度(厚度)来隔开，能够提高位于转子铁芯9的外周与壁垒区域18之间的转子铁芯9的机械强度。在转子铁芯9中形成包括外周桥部BD_S的多个桥部。外周桥部BD_S是在磁通壁垒11的长边方向的两端形成转子铁芯9的外周面的一部分的桥部。外周桥部BD_S发挥将隔着各磁通壁垒11的转子铁芯9彼此进行结合(连接)的作用。

分别设置于磁通壁垒11的两端的外周桥部BD_S的宽度w_o是关于从转子3的外周侧朝向旋转轴8的方向的厚度。例如，外周桥部BD_S的宽度采用转子铁芯9的外周面与壁垒区域18的长边方向上的外周侧的边界面的距离。例如，在分别构成转子铁芯9的外周面和壁垒区域18的长边方向上的外周侧的边界面的曲线或者折线不平行的情况下，外周桥部BD_S的宽度被定义为这些曲线或者折线间的最小距离与最大距离的相加平均值。例如，在表示转子铁芯9的外周面的曲线或者折线上设定任意的基准点。从该基准点导出表示直至表示壁垒区域18的长边方向上的外周侧的边界面的曲线或者折线为止的距离最短的直线。以后，在表示外周面的曲线或者折线上，一边使基准点偏移，一边导出多个表示直至边界面为止的距离最短的直线。这样导出的多个直线的长度的平均被定义为外周桥部BD_S的宽度w_o。也就是说，外周桥部BD_S的宽度w_o为与对置的面的距离。

另外，当在磁通壁垒11的沿着延伸方向的两端之间的中间地点(例如在径向上最接近旋转轴8的部分)处多个壁垒区域18在其延伸方向隔开间隔地形成的情况下，以离开预定距离w_C的间隔形成壁垒区域18。例如，磁通壁垒11a中的壁垒区域18彼此设置于相互离开预定距离w_c1的位置。磁通壁垒11b中的壁垒区域18彼此设置于相互离开预定距离w_c2的位置。磁通壁垒11c中的壁垒区域18彼此设置于相互离开预定距离w_c3的位置。这些距离优选为处于w_c1<w_c2<w_c3的关系，但也可以是一部分或者全部相同。由此，能够提高位于多个壁垒区域18之间的转子铁芯9的机械强度。以下，将在磁通壁垒11的两端之间的中间地点处位于壁垒区域18之间的转子铁芯9称为“中心桥部BD_C”而进行说明。中心桥部BD_C为“内部桥部”的一个例子。

隔着中心桥部BD_C成对的壁垒区域18为相互大致相同的形状。中心桥部BD_C与外周桥部BD_S同样地，发挥将隔着各磁通壁垒11的转子铁芯9彼此结合(连接)的作用。中心桥部BD_C的宽度w_C为隔着中心桥部BD_C成对的壁垒区域18各自中的中心桥部BD_C侧的边界面(例如在图1中以d轴为对称的中心桥部BD_C侧的边界面)之间的距离。例如，在构成成对的壁垒区域18各自中的中心桥部BD_C侧的边界面的曲线或者折线不平行的情况下，与外周桥部BD_S的宽度w_o的定义方法同样地，中心桥部BD_C的宽度w_C被定义为这些曲线或者折线间的距离的最小值与最大值的相加平均值。

通过形成上述外周桥部BD_S以及中心桥部BD_C，从而即使在形成有壁垒区域18的状态下，在磁通壁垒11的两端和中间地点，转子铁芯9也不会被壁垒区域18分离，而转子铁芯9作为1个部件而统一。

图2是示意地示出在转子3中产生离心力的情形的图。在为图1中例示出的转子3的结构的情况下，转子铁芯9分成4个铁芯部9a、9b、9c、9d，它们由各桥部连接。转子3旋转，从而离心力Fx1作用于铁芯部9a。与其相应地，在外周桥部BD_S1、中心桥部BD_C1产生离心力Fx1所引起的应力。例如，应力为剪切应力、拉伸应力等。

另外，离心力Fx2作用于铁芯部9b。与其相应地，除了在铁芯部9b产生的离心力Fx2以外，在铁芯部9a产生的离心力Fx1也作用于外周桥部BD_S2、中心桥部BD_C2，所以产生比外周桥部BD_S1以及中心桥部BD_C1更大的应力。同样地，除了在铁芯部9c产生的离心力Fx3以外，进而离心力Fx1以及Fx2也作用于外周桥部BD_S3、中心桥部BD_C3，所以产生比外周桥部BD_S2以及中心桥部BD_C2更大的应力。除了在铁芯部9d产生的离心力Fx4以外，进而离心力Fx1、Fx2以及Fx3也作用于外周桥部BD_S4、中心桥部BD_C4，所以产生比外周桥部BD_S3以及中心桥部BD_C3更大的应力。

这样，应力根据径向上的各桥部BD的位置不同而不同，所以如上所述，为了以某个一定的水准保持机械强度，优选随着在径向上靠近旋转轴8或者靠近q轴而增大桥部BD的宽度。然而，在增大桥部BD的宽度的情况下，桥部BD的磁饱和变弱，成为从定子2流入的磁通容易流经桥部BD的状态。流经桥部BD的磁通具有d轴方向的分量，所以本来必须阻挡磁通的d轴方向的磁通增加。由此，凸极性下降，马达性能下降。因而，需要以保持某种程度的机械强度，并使桥部BD的磁饱和为最大(即，使桥部BD的宽度为最小)的方式，设计各桥部BD。

以下，说明各桥部BD的优选的设计方法。各桥部的宽度可以根据与作为某个基准的基准宽度相对的比率来决定。为了说明比率，首先参照图3，说明被磁通壁垒11分隔的每个转子铁芯9的离心力。

图3是示意地示出用公式(1)的双曲线的等高线模型化的磁通壁垒11的图。在转子3的剖面任意地决定的x－y坐标(与r－θ坐标等效)中，着眼于微小面积dS。如果设为微小面积dS以原点(中心轴O)为中心而以旋转角速度ω旋转，则在将该微小面积dS的密度设为ρ的情况下，作用于微小面积dS的离心力的x方向的分量dFx能够利用下述公式(2)表示。公式中的a表示从原点至双曲线为止的最短距离。即，a为用外半径对中心轴O至各磁通壁垒11的距离R进行标准化的指标。外半径是指从中心轴O至转子铁芯9的外周面为止的最大距离(半径Rmax)。

[式2]

dF_x(a)＝ρrω²cosθ·dS＝ρrω²cosθ·(r·dr·dθ)＝ρr²ω²cosθ·dr·dθ...(2)

因而，如果对由公式(2)表示的x方向分量dFx进行积分，则能够计算在由表示磁通壁垒11的双曲线和单位圆(即用半径Rmax标准化的转子的外周)包围的部分产生的离心力Fx。公式(3)为使用了x方向分量dFx的离心力Fx的导出式。

[式3]

另外，根据半径r的圆与双曲线的交点，指定公式(3)的积分范围的能够以如下方式计算。

[式4]

当代入上述公式(4)时，公式(3)能够如公式(5)那样变形。

[式5]

图4示出公式(5)的定积分的计算结果。图4是示出利用公式(5)理论性地计算出离心力的结果的一个例子的图。将2极(p＝2)或者4极(p＝4)的情况下的离心力表示为曲线LN1，将6极(p＝6)的情况下的离心力表示为曲线LN2。另外，将8极(p＝8)的情况下的离心力表示为曲线LN3，将极数无限的极限(p＝∞)的情况下的离心力表示为曲线LN4。此外，在图4中，用a＝0时的离心力Fx的值对各离心力Fx进行标准化。

使用表示上述离心力Fx的公式(5)，以如下方式决定各桥部的宽度。图5是用于说明磁通壁垒11的位置的定义方法的图。在图5的例子中，着眼于多个磁通壁垒11中的、在转子3的径向上位于与其它磁通壁垒11的中间的磁通壁垒11b。将通过将以与磁通壁垒11b的中心线200相接的中心轴O为中心的圆弧的半径R(2)除以转子3的外周面的半径Rmax而标准化的值定义为上述参数a。中心线200作为将表示壁垒区域18a以及18b的宽度方向的线段的中点进行连结的线而处置。例如，在表示外周侧的边界面的曲线或者折线上设定任意的基准点。从该基准点至表示旋转轴8侧的边界面的曲线或者折线为止的距离为最短的直线为表示宽度方向的线段。以后，在表示外周侧的边界面的曲线或者折线上，一边使基准点偏移，一边导出多个针对旋转轴8侧的边界面的线段。通过这样导出的多个线段各自的中点的曲线为中心线200。在如图5所示的结构的转子3旋转的情况下，位于磁通壁垒11b的附近的外周桥部BDS2和中心桥部BD_C2所产生的应力与将由公式(5)计算出的离心力Fx除以各桥部的宽度而得到的值近似地成比例。

图6是示出中心轴O至各磁通壁垒11的距离的图。各桥部所产生的应力与将离心力Fx除以对应的桥部的宽度而得到的值近似，所以在如图6那样将直至各磁通壁垒11(壁垒区域18)为止的被标准化的距离分别设为a1、a2、a3的情况下，如果使处于它们的周围的外周桥部BD_S的宽度按照Fx(a1)：Fx(a2)：Fx(a3)的比变化，则它们所产生的应力大致均匀。Fx(a1)为磁通壁垒11a的位置处的离心力，Fx(a2)为磁通壁垒11b的位置处的离心力，Fx(a3)为磁通壁垒11c的位置处的离心力。通过这样决定桥部的宽度，能够以使产生的应力成为从机械强度的观点来看被限制的规定值内的方式进行界限设计。

更具体而言，按照以下的次序决定各桥宽即可。首先，在转子铁芯9中，任意地决定作为基准的磁通壁垒11的位置。作为基准的磁通壁垒11例如是在转子铁芯9中形成的多个磁通壁垒11中的、形成于在转子铁芯9的径向上最接近中心轴O(旋转轴8)的位置的磁通壁垒11。决定磁通壁垒11的位置是指决定从中心轴O至磁通壁垒11为止的距离。可以根据磁回路的观点来决定该位置。在本实施方式的情况下，作为基准的磁通壁垒11是磁通壁垒11c，从中心轴O起的被标准化的基准距离(将从中心轴O至作为基准的磁通壁垒11为止的距离除以转子铁芯9的外半径而得到的值)为a3。根据该距离a3计算离心力Fx(a3)。接下来，临时决定属于成为基准的磁通壁垒11即磁通壁垒11c的外周桥部BD_S3、中心桥部BD_C3的宽度。以下，将临时决定的桥部的宽度称为基准宽度。在本实施方式中，外周桥部BD_S3的基准宽度为w_O3，中心桥部BD_C3的基准宽度为w_C3。接下来，任意地决定相比磁通壁垒11c形成于外周侧的磁通壁垒11b的位置。即，决定从中心轴O至磁通壁垒11b为止的距离a2。其中，a3<a2。按照下式，根据离心力Fx(a2)以及离心力Fx(a3)之比，计算属于磁通壁垒11b的外周桥部BD_S2的宽度w_O2以及中心桥部BD_C2的宽度w_C2。

w_O2＝w_O3×Fx(a2)/Fx(a3)

w_C2＝w_C3×Fx(a2)/Fx(a3)

以下同样地，按照下式，根据离心力Fx(a1)以及离心力Fx(a3)之比，计算属于相比磁通壁垒11b形成于外周侧的磁通壁垒11a的外周桥部BD_S1的宽度w_O1以及中心桥部BD_C1的宽度w_C1。

w_O1＝w_O3×Fx(a1)/Fx(a3)

w_C1＝w_C3×Fx(a1)/Fx(a3)

通过这样决定，从而满足如w_o1：w_o2：w_o3＝Fx(a1)：Fx(a2)：Fx(a3)这样的关系，各部的应力被均匀化。由此，能够提高机械强度。在如各桥部的应力超过规定值那样的情况下，增宽属于最初临时决定的最接近旋转轴8的磁通壁垒11的桥部的宽度(即基准宽度)即可。如先前所述，最大的离心力作用于属于形成于最接近中心轴O(旋转轴8)的位置的磁通壁垒的桥部，另外，所需的桥宽也变得最宽。即，成为不论是对于机械强度还是对于磁回路，影响都最大的部位。因而，如上所述，作为成为基准的磁通壁垒，选择最接近中心轴O的磁通壁垒，将属于此的桥部的宽度作为基准宽度，从而能够决定最佳的形状。然而，由于构造上或其它理由，认为还存在无法任意地选择属于最接近中心轴O的磁通壁垒的桥部的宽度的情况，也存在不得不形成为作为机械强度具有相当多的富余的桥宽的情况。在这样的情况下，如果将最接近中心轴O的磁通壁垒作为基准，则成为对于其它桥部也作为机械强度具有不需要的富余的设计，马达性能下降。在这样的情况下，不限于最接近中心轴O的磁通壁垒，最好以其它磁通壁垒为基准进行选择。在变更作为基准的磁通壁垒的情况下，也按照与上述相同的次序实现最佳的桥宽的设计。在本实施例中，说明了磁通壁垒11为3层的情况，但在1层、2层、4层以上的情况下也可以按照同样的次序决定。

然而，公式(5)为极数p的函数，所以在极数不同的转子3中，离心力Fx(a)的值不同。图7的曲线LN5表示相对于与在2极(p＝2)或者4极(p＝4)的情况下产生的离心力Fx大致成比例的应力，为了保持一定的机械强度而所需的桥部的宽度的变化趋势。同样地，曲线LN6表示相对于与在极数为无限的极限(p＝∞)的情况下产生的离心力Fx大致成比例的应力，为了保持一定的机械强度而所需的桥部的宽度的变化趋势。

因而，实用上，以不论极数p如何都使各外周桥部BD_S以及中心桥部BD_C的宽度之比收敛于由上述曲线LN5以及LN6包围的区域内的方式决定即可。此外，不需要所有的桥部的宽度收敛于该区域内。当使属于位于靠外周附近的磁通壁垒11(在本实施方式中为磁通壁垒11a等)的桥部的宽度(在本实施方式中为w_o1、w_c1等)收敛于上述区域内时，有时成为窄到从机械加工的观点来看难以制作的程度的宽度。一般而言，转子铁芯9的形状通过冲裁、激光切割等来实现。因而，有时由于机械加工的制约而桥部的宽度被限制。在这样的情况下，将桥部的宽度设为在加工精度等的制约下能够实现的最小限度的宽度，从而能够使马达性能的下降成为最小限度。

曲线LN5以及LN6能够以如下方式导出。在上述公式(5)中，如果设为极数P＝2，则离心力Fx能够作为公式(6)而计算。

[式6]

另外，如果设为极数P＝∞，则离心力Fx能够作为公式(7)而计算。

[式7]

对公式(6)进行标准化，曲线LN5能够作为f(a)＝(1－a²)^3/2而求出。另外，对公式(7)进行标准化，曲线LN6能够作为g(a)＝(1－a³)而求出。即，各外周桥部BD_S以及中心桥部BD_C的宽度之比收敛于(1－a²)^3/2与(1－a³)之间即可。即，将形成于最接近中心轴O(旋转轴8)的位置的磁通壁垒11作为成为基准的磁通壁垒，将从中心轴O起的被标准化的距离设为基准距离a，将属于该磁通壁垒的外周桥部BD_S的宽度设为w_Oa，将中心桥部BD_C的宽度设为w_Ca。接下来，在将作为基准的磁通壁垒以外的磁通壁垒11的被标准化的距离设为b(>a)时，以满足以下的关系的方式决定属于该磁通壁垒的外周桥部BD_S的宽度w_Ob以及中心桥部BD_C的宽度w_Cb即可。

f(b)/f(a)≤w_Ob/w_Oa≤g(b)/g(a)

f(b)/f(a)≤w_Cb/w_Ca≤g(b)/g(a)

由此，能够使各桥部BD所产生的应力均匀化而保持作为转子3整体的机械强度，并使d轴方向的漏磁通量最小化。此外，作为实用性的运用，可以以与各位置a处的、将曲线LN5表示的宽度与曲线LN6表示的宽度的中点进行连结的曲线LN7一致的方式，决定外周桥部BD_S以及中心桥部BD_C相对于各基准宽度的宽度。

根据以上说明的第1实施方式，以使外周桥部BD_S以及中心桥部BD_C的宽度与在各磁通壁垒11的位置处产生的离心力Fx成比例的方式决定，所以能够使各桥部所产生的应力均等。其结果，能够保持机械强度，并提高马达性能。

此外，在上述第1实施方式中，在磁通壁垒11仅具有中心桥部BD_C的情况下也同样地可以在(1－a²)^3/2和(1－a³)的范围内决定中心桥部BD_C的宽度相对于基准宽度的比率。另外，在磁通壁垒11具有外周桥部BD_S以及中心桥部BD_C这双方的情况下，可以仅将任意一方的宽度的比率在(1－a²)^3/2和(1－a³)的范围内决定。

(第2实施方式)

以下，说明第2实施方式中的磁阻马达1A。在此，作为与第1实施方式的区别点，说明形成有两个中心桥部BD_c，在各磁通壁垒11a、11b、11c形成有3个壁垒区域18这点。以下，省略关于与上述第1实施方式共同的功能等的说明。

图8是示出第2实施方式中的磁阻马达1A的1极量的结构的与旋转轴8正交的剖视图。另外，图9是示出中心轴O至各磁通壁垒11的距离的关系的图。

如图8以及图9所示，在第2实施方式中，最接近外周侧的磁通壁垒11a的位置被定义为a1，最接近中心轴O的磁通壁垒11c的位置被定义为a2，磁通壁垒11a与磁通壁垒11c之间的磁通壁垒11b的位置被定义为a3。关于a1、a2、a3，以使外周桥部BD_s以及中心桥部BD_c相对于基准宽度的宽度成为上述(1－a²)^3/2和(1－a³)的区域内的方式决定，从而能够保持机械强度，并减少流经桥部的漏磁通。此外，在图8中，仅关于最接近中心轴O的磁通壁垒11c附加有表示壁垒区域的18c的附图标记，但关于其它磁通壁垒11a、11b也相同。另外，将在任意的磁通壁垒11x中被分割的壁垒区域表示成18x₁、18x₂、18x₃。x为a、b、c中的任意一个。

在第2实施方式中，永久磁铁100插入于多个壁垒区域18中的至少1个壁垒区域18(在图示的例子中，被两个中心桥部BD_c夹持的壁垒区域18a₂、18b₂、18c₂)。本实施方式中的永久磁铁100是指并非电磁铁的磁铁，在考虑了磁阻马达1的使用年数(寿命)的情况下，是指能够持续产生大致恒定的磁场的物体。永久磁铁100例如是钕磁铁、铁氧体磁铁、钐铁钴磁铁等。插入于壁垒区域18的永久磁铁100既可以在插入后向大致d轴方向被磁化，也可以将预先在预定方向上被磁化的永久磁铁100以使其磁化方向朝向大致d轴方向的方式插入。即，永久磁铁100以与相对于插入对象的壁垒区域18位于外周侧的转子铁芯9、隔着壁垒区域18的各桥部、相对于该插入对象的壁垒区域18位于旋转轴8侧的转子铁芯9一起形成磁回路的方式被磁化即可。换言之，永久磁铁100的磁化方向朝向与设置有永久磁铁的位置处的磁通壁垒11的长边方向交叉的方向。在壁垒区域18中，为了固定被插入的永久磁铁100，既可以填充粘接性的树脂等非磁性体，也可以与永久磁铁100一起插入非磁性体的衬垫等。将非磁性体的导磁率设为比转子铁芯9低。此外，也可以与上述实施方式同样地，在壁垒区域18中，代替永久磁铁100而插入铝、铜等导体。

另外，永久磁铁100可以被配置成在转子3的剖面至少从形成壁垒区域18的轮廓的面的一部分(优选的是全部)分离。即，在壁垒区域18内，永久磁铁100以不与转子铁芯9直接相接的方式配置。能够通过这样的配置来抑制在永久磁铁100的角部等产生的局部的不可逆退磁。

插入于壁垒区域18的永久磁铁100具有对磁阻马达1的驱动不造成障碍的程度的磁动势。因永久磁铁100的磁动势而产生的磁通分成朝向作为磁化方向的大致d轴方向的磁通、经由外周桥部BD_S的磁通、经由中心桥部BD_C的磁通。外周桥部BD_S以及中心桥部BD_C为铁芯，所以存在与其材质相应的饱和磁通密度。因而，当超过铁芯的饱和磁通密度地在外周桥部BD_S以及中心桥部BD_C中流过磁通时，各桥部的磁阻增加，不易流过磁通。由永久磁铁100产生的磁通在各桥部中向与d轴方向大致相反的方向流过，所以从定子2侧流入的磁通不易在各桥部中向大致d轴方向流过。磁通饱和的各桥部BD不使更多的磁通通过，所以成为广义的意义下的磁通壁垒11。利用上述永久磁铁100的效果，减少从定子2流入的磁通量中的向d轴方向流过的磁通量，从而能够增多向q轴方向流过的磁通量，所以能够相比在壁垒区域18未设置永久磁铁100的磁阻马达1改善凸极性。

另外，各外周桥部BD_S的宽度之比以及各中心桥部BD_C的宽度之比的任意一方也可以不收敛于(1－a²)^3/2与(1－a³)之间。图10是示出中心桥部BD_C的宽度之比不与离心力Fx成比例的磁阻马达1B的1极量的结构的与旋转轴8正交的剖视图。另外，图11是示出外周桥部BD_S的宽度之比不与离心力Fx成比例的磁阻马达1C的1极量的结构的与旋转轴8正交的剖视图。这样，只要以使至少任意一方的桥部的宽度之比与离心力Fx成比例的方式构成磁阻马达1，就能够减少从定子2流入的磁通量中的向d轴方向流过的磁通量。

根据以上说明的第2实施方式，在将外周桥部BD_S以及中心桥部BD_C的宽度以与在各磁通壁垒11的位置处产生的离心力Fx成比例的方式决定之后，将永久磁铁100插入于壁垒区域18，所以能够进一步减少向d轴方向流过的漏磁通量。其结果，能够进一步提高马达性能。

根据以上说明的至少一个实施方式，将外周桥部BD_S以及中心桥部BD_C的宽度以与在各磁通壁垒11的位置处产生的离心力Fx成比例的方式决定，所以能够使各桥部所产生的应力均等。其结果，能够保持机械强度，并提高马达性能。

说明了本发明的几个实施方式，但这些实施方式是作为例子而提示的，未意图限定发明的范围。这些实施方式能够以其它各种方式被实施，能够在不脱离发明的要旨的范围进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形与包含于发明的范围、要旨同样地，包含于专利权利要求书所记载的发明和与其均等的范围。

Claims (5)

1.一种转子，具备：

轴，绕轴心旋转；以及

转子铁芯，固定于所述轴，

在所述转子铁芯中，在所述转子铁芯的径向上排列形成有从所述转子铁芯的外周面的某个部位到达其它部位的多个磁通壁垒，

在所述磁通壁垒中，形成有多个桥部，

在所述多个桥部之间形成有导磁率比所述转子铁芯中的除了所述磁通壁垒以外的部分低的一个或者多个壁垒区域，

在将至少两个所述磁通壁垒中的、接近所述轴心的一方的第1磁通壁垒中的所述桥部的宽度的最小与最大的相加平均值设为w_a，将远离所述轴心的一方的第2磁通壁垒中的所述桥部的宽度的最小与最大的相加平均值设为w_b，将以所述轴心为中心而与所述第1磁通壁垒的中心线相接的最小的圆的半径除以所述转子铁芯的外半径而得到的值设为a，将以所述轴心为中心而与所述第2磁通壁垒的中心线相接的最小的圆的半径除以所述转子铁芯的外半径而得到的值设为b，

f(x)＝(1－x^2)^(3/2)

g(x)＝(1－x^3)的情况下，

满足f(b)/f(a)≤w_b/w_a≤g(b)/g(a)的关系。

2.根据权利要求1所述的转子，其中，

将设置于所述转子铁芯的多个磁通壁垒中的、最接近所述轴心的磁通壁垒作为第1磁通壁垒。

3.根据权利要求1所述的转子，其中，

在所述转子铁芯中形成有由所述磁通壁垒划分并由定子形成的磁通通过的一个以上的磁路。

4.根据权利要求1所述的转子，其中，

所述桥部具有：

外周桥部，以形成所述转子铁芯的外周面的一部分的方式形成于所述磁通壁垒的长边方向的两端；以及

在与所述外周桥部之间形成的一个以上的内部桥部，

关于所述外周桥部，关于所述内部桥部，或者关于所述外周桥部以及所述内部桥部，满足所述关系。

5.一种磁阻马达，具备：

权利要求1所述的转子；

定子铁芯，与所述转子铁芯隔开间隔地配置于所述转子铁芯的外周，具有相互在周向上隔开间隔地排列的多个齿；以及

多极的多相的电枢绕组，分别缠绕于所述多个齿。