CN110391701B - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

提供一种能抑制转子的定子相对面的磁特性的降低，并且使流过旁通构件的短路磁通量增加的旋转电机。在旋转电机(1)中，转子(200)具备：磁极部(250)，其具有永久磁铁(283)，形成于转子的径向上的与定子(100)相对的面，具有多个；以及旁通路(260)，其使磁通经由转子的轴向上的端部侧，在多个磁极部中的一个磁极部与其它磁极部之间通过。多个磁极部配置为各自在周向上排列且极性与在周向上相邻的其它磁极部不同。旁通路具有：第1旁通构件(261)，其配置于N极的磁极部的轴向端部侧；以及第2旁通构件(262)，其配置于S极的磁极部的轴向端部侧，与第1旁通构件连接。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及旋转电机。

背景技术

用于混合动力汽车、电动汽车等车辆的驱动源的驱动电动机的动作点根据车辆的行驶状态而不同。例如，在车辆起步时使用高转矩区域的动作点，在车辆低速行驶时使用低转矩区域的动作点，在车辆高速行驶时使用高速区域的动作点。

在车辆的驱动电动机使用如IPM电动机(Interior Permanent Magnet motor：内置永磁电机)、SPM电动机(Surface Permanent Magnet motor：表面永磁电机)这样具备永久磁铁的PM电动机(Permanent Magnet motor：永磁电机)的情况下，在转子旋转时，永久磁铁的磁通与电枢线圈交链从而使电枢线圈产生感应电压。

转子的旋转速度越高，则电枢线圈中产生的感应电压越大。当该感应电压超过向电枢线圈通电的逆变器的电源电压时，逆变器有可能发生故障。因此，为了不使驱动电动机的感应电压超过逆变器的电源电压，需要对电动机的旋转速度进行限制。因此，永久磁铁的磁通造成的感应电压成为制约电动机的动作点的主要因素之一。

作为现有的旋转电机，已知专利文献1记载的旋转电机。在专利文献1记载的旋转电机中，设有使永久磁铁103的漏磁通从转子所形成的1个磁极向其它磁极旁通(bypass)的旁通路106，由此了降低电动机旋转时产生的感应电压。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2017-17783号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，在专利文献1中存在如下问题：由于在旁通路106中流过永久磁铁的漏磁通和电枢磁通这两者，因此在向电枢线圈通电的负荷时(特别是高负荷时)旁通构件磁会饱和，无法使永久磁铁的磁通与相邻的磁通短路，无法降低感应电压。对于这种问题，可以想到采用使旁通路106的磁路的截面积变大，使流过旁通路的最大磁通量增加的方法。

然而，在将该方法应用于专利文献1的情况下，有可能导致与定子相对的转子的相对面的磁特性改变，电动机整体的输出降低。具体地说，由于旁通路106是跨越q轴配置的，因此如果增大旁通的尺寸，则q轴的磁阻会降低，突极比变小，导致磁阻转矩降低。

而且，旁通路106由用于防止在一个永久磁铁103的N极与S极之间磁通发生短路的通量屏障104、105形成，因此，如果增大旁通路106的尺寸，则通量屏障会变小，或者通量屏障的位置会变化，有可能导致在一个永久磁铁的N极与S极之间短路的磁通量增大，磁转矩降低。

本发明是鉴于上述情况而完成的，目的在于提供一种能抑制转子的定子相对面的磁特性的降低，并且使流过旁通构件的短路磁通量增加的旋转电机。

用于解决问题的方案

为了实现上述目的，本发明的特征在于，具有：定子，其具备电枢线圈；以及转子，其能相对于上述定子相对旋转，上述转子具有：磁极部，其具有永久磁铁，形成于上述转子的径向上的与上述定子相对的面，具有多个；以及旁通路，其使磁通经由上述转子的轴向上的端部侧，在多个上述磁极部中的一个上述磁极部与其它上述磁极部之间通过，多个上述磁极部配置为各自在周向上排列且极性与在周向上相邻的其它磁极部不同，上述旁通路具有：第1旁通构件，其配置在具有第1极性的上述磁极部的上述轴向上的端部侧，上述第1极性是S极和N极中的一方；以及第2旁通构件，其配置在具有第2极性的上述磁极部的上述轴向上的端部侧，上述第2极性是S极和N极中的另一方，上述第1旁通构件和上述第2旁通构件被连接起来。

发明效果

根据本发明，能提供一种能抑制转子的定子相对面的磁特性的降低，并且能使流过旁通构件的短路磁通量增加的旋转电机。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的旋转电机的部分截面立体图。

图2是本发明的一个实施例的旋转电机的转子的部分截面立体图。

图3是本发明的一个实施例的旋转电机中的感应线圈、励磁线圈和整流电路的接线图。

图4是本发明的一个实施例的旋转电机的定子的立体图。

图5是本发明的一个实施例的旋转电机的转子所具有的轴向间隙转子的立体图。

图6是本发明的一个实施例的旋转电机的转子所具有的径向间隙转子的立体图。

图7是示出本发明的一个实施例的旋转电机的转子所具有的径向间隙转子的转子铁芯的立体图。

图8是示出本发明的一个实施例的旋转电机的转子所具有的径向间隙转子的旁通路的立体图。

图9是示出本发明的一个实施例的旋转电机的在转子进行极低速度旋转时的持续密度分布和磁通矢量的示意图。

图10是示出本发明的一个实施例的旋转电机的在转子进行中速度以上的旋转时的持续密度分布和磁通矢量的示意图。

图11是示出本发明的一个实施例的旋转电机的转子的旁通路的变形例的部分截面立体图。

附图标记说明

1 旋转电机

100 定子

103 永久磁铁

106 旁通路

110 电枢线圈

200 转子

212 第1转子齿(突极部)

220～228 感应线圈

230 励磁线圈

250 磁极部

260、270 旁通路

260A、260B 磁阻部

261、271 旁通构件

262、272 旁通构件

263、273 旁通构件

283 永久磁铁

D1、D2 二极管(整流元件)。

具体实施方式

本发明的一个实施方式的旋转电机的特征在于，具有：定子，其具备电枢线圈；以及转子，其能相对于定子相对旋转，转子具有：磁极部，其具有永久磁铁，形成于转子的径向上的与定子相对的面，具有多个；以及旁通路，其使磁通经由转子的轴向上的端部侧，在多个磁极部中的一个磁极部与其它磁极部之间通过，多个磁极部配置为各自在周向上排列且极性与在周向上相邻的其它磁极部不同，旁通路具有：第1旁通构件，其配置在具有第1极性的磁极部的轴向上的端部侧，第1极性是S极和N极中的一方；以及第2旁通构件，其配置在具有第2极性的磁极部的轴向上的端部侧，第2极性是S极和N极中的另一方，第1旁通构件和第2旁通构件被连接起来。由此，本发明的一个实施方式的旋转电机能抑制转子的定子相对面的磁特性的降低，并且能使流过旁通构件的短路磁通量增加。

[实施例]

以下，参照附图详细说明本发明的实施例。图1至图11是说明本发明的一个实施例的旋转电机的图。

如图1所示，旋转电机1具备：定子100，其具有由于通电而产生磁通的U相、V相、W相的三相的电枢线圈110；以及转子200，其由于定子100所产生的磁通的通过而进行旋转。转子200被未图示的旋转轴支撑，并能相对于定子100隔着规定大小的间隙而相对旋转。

(定子)

在图1、图4中，定子100具备：包括高磁导率的磁性材料的环状的定子铁芯120；以及卷绕于该定子铁芯120的电枢线圈110。定子100通过设于定子铁芯120的外周面的包括非磁性体的未图示的连结片以磁隔断的状态固定于未图示的壳体。由此，例如漏磁通的发生等被抑制。

定子铁芯120具备：圆环状的定子轭121；以及从该定子轭121向轴向的两侧和径向的内面侧突出的定子齿122。多个定子齿122在周向上按规定的间隔形成于定子轭121。在周向上相邻的定子齿122之间形成有作为沟状的空间的槽125。

在此，轴向表示转子200的旋转中心轴20延伸的方向。径向是与转子200的旋转中心轴20延伸的方向正交的方向，表示以旋转中心轴20为中心的辐射方向。径向内侧表示在径向上离转子200的旋转中心轴20近的一侧，径向外侧表示在径向上离转子200的旋转中心轴20远的一侧。周向表示以转子200的旋转中心轴20为中心的圆周方向。

在该旋转电机1中产生三维的磁路，因此希望定子铁芯120的材料使用作为软磁性复合材料的SMC(Soft Magnetic Composite)。SMC是将实施了绝缘处理的微细的铁粉压缩固定成型的压粉磁芯材料。

电枢线圈110环形卷绕于在定子铁芯120的周向上相邻的定子齿122之间形成的槽125。U相、V相、W相的各电枢线圈110通过集中卷绕而卷绕于槽125。环形卷绕是交替穿过定子铁芯120的环的内侧与外侧进行卷绕来将电枢线圈110的绕组卷绕于定子铁芯120的方法。

电枢线圈110包括截面为长方形的平角线，在通过扁立(edgewise)绕法进行环形卷绕的状态下卷绕于槽125。扁立绕法是使平角线的短边与旋转电机1的径向内侧和外侧相对，将平角线纵向卷绕于槽125的方法。

定子齿122具有：定子铁芯120的轴向的一侧和另一侧的侧面部122a；以及定子铁芯120的径向的内面部122b。后述的第1转子齿212在轴向上与定子齿122的侧面部122a相对。后述的第2转子齿282在径向上与定子齿122的内面部122b相对。

定子100向电枢线圈110提供三相交流电，从而产生在周向上旋转的基波旋转磁场。由该基波旋转磁通产生的磁通(以下，将该磁通称为“主磁通”)会与转子200交链。由此，定子100能使转子200旋转。

具体地说，电枢线圈110配置于定子齿122的周向上的相邻两侧，该一对电枢线圈110的卷绕方向和通电方向设定为，使得在从其中一方电枢线圈110产生的磁通与从另一方电枢线圈110产生的磁通中，磁通的方向在周向上为相反方向。

由此，例如在一方电枢线圈110为V+相而另一方电枢线圈110为V－相的情况下，从该一对电枢线圈110产生的磁通产生为：去往被一对电枢线圈110夹着的定子齿122，在定子齿122中相碰。然后，在定子齿122中产生的磁通变向为与定子铁芯120的周向正交的一侧的方向，从定子齿122去往转子200。

然后，去往转子200的磁通的一部分在通过后述的第1转子铁芯210和第2转子铁芯280后，去往被W+相和W－相的一对电枢线圈110夹着的定子齿122。另外，去往转子200的磁通的一部分在通过后述的第1转子铁芯210和第2转子铁芯280后，去往被U+相和U－相的一对电枢线圈110夹着的定子齿122。

这样，在定子齿122与转子200相对的面上，构成了电枢线圈110中产生的磁通的磁回路。旋转电机1将定子齿122与转子200相对的面作为转矩发生面而使转子200旋转。

另外，如上所述，在定子100中，电枢线圈110为环形卷绕，并且被集中卷绕。因此，当对电枢线圈110提供三相交流电而使转子200旋转时，在定子100中除了旋转磁场以外，还会产生与转子200的旋转不同步并且向与转子200的旋转方向相反的方向旋转的高次谐波旋转磁场，会产生空间高次谐波。该空间高次谐波在静止坐标系中被称为2次空间高次谐波(旋转坐标系下的3次时间高次谐波)。另外，在提供给电枢线圈110的三相交流电上叠加有高次谐波电流的情况下，也会产生与空间高次谐波不同的时间高次谐波。因此，在定子100中产生的磁通中，在电枢磁通中会叠加有高次谐波成分。

(转子)

在图1、图2和图5至图8中，转子200构成为包括：在轴向上隔着定子100而配置的一对轴向间隙转子200A、200B；以及配置在定子铁芯120的径向内侧的径向间隙转子200C。

一对轴向间隙转子200A、200B和径向间隙转子200C被固定为能相对于配置于旋转中心轴20的未图示的旋转轴一体旋转。一对轴向间隙转子200A、200B和径向间隙转子200C也可以一体化。

在图1、图2和图5中，一对轴向间隙转子200A、200B各自具备环状的第1转子铁芯210、以及感应线圈220。第1转子铁芯210具备：包括非磁性材料的圆环状的第1转子轭211；以及作为突极部的多个第1转子齿212，其被该转子轭211保持，包括高磁导率的磁性材料，向轴向的定子100侧突出。

沿着第1转子轭211的周向隔开规定的间隔形成有多个第1转子齿212。

多个第1转子齿212被非磁性体的转子轭211保持，因此多个第1转子齿212相互磁独立。另外，多个第1转子齿212通过转子轭211或者通过由非磁性体形成的固定构件而被径向间隙转子200C保持，因此在第1转子齿212与径向间隙转子200C之间也是磁独立的。

第1转子齿212在定子铁芯120的轴向的两面侧，即在定子铁芯120的轴向的一侧和另一侧与定子齿122的侧面部122a相对。

在第1转子齿212上，感应线圈220卷绕成多个层(在本实施例中为2层)。感应线圈220配置于在轴向上面对定子100的位置。

这样，转子200具有多个作为突极部的第1转子齿212，各个第1转子齿212以在轴向上面对定子100的状态被转子轭211保持。感应线圈220包括由绝缘材料覆盖的绕组。在感应线圈220中，在定子100侧产生的磁通中叠加的高次谐波成分与感应线圈220交链，由此根据法拉第定律，会在感应线圈220中产生感应电压，在感应线圈220中流过感应电流。

具体地说，当对电枢线圈110提供三相交流电而使转子200旋转时，在定子100侧产生的磁通中的高次谐波成分的磁通与感应线圈220交链。由此，在感应线圈220中产生感应电压，在感应线圈220中流过感应电流。

此外，在定子侧产生的磁通中的电枢磁通成分也会与感应线圈220交链，但是即使电枢磁通成分与感应线圈220交链也不会有感应电流流动。其原因是，产生电枢磁通的基波旋转磁场与转子200是同步旋转的，因此根据法拉第定律，电枢磁通不会感应出感应电压。换言之，是因为，电枢磁通相对于感应线圈220是静止的，与感应线圈220交链的电枢磁通量不变化，感应线圈220中不会流过感应电流。

在本实施例中，感应线圈220根据其配置部位和卷绕层的不同而标注了不同的附图标记，区分为感应线圈221、222、223、224、225、226、227、228而进行说明。在感应线圈221～228中，它们的配置部位和卷绕方向不同。此外，在不将这些感应线圈221～228加以区分的情况下，将它们统称为感应线圈220。

在轴向间隙转子200A中，在一个第1转子齿212的基部侧配置有1层的感应线圈221，在该第1转子齿212的顶端部侧配置有1层的感应线圈222。

另外，在轴向间隙转子200A中，在周向上与一个第1转子齿212相邻的其它第1转子齿212的基部侧配置有1层的感应线圈223，在该第1转子齿212的顶端部侧配置有1层的感应线圈224。

另一方面，在轴向间隙转子200B中，在周向上与感应线圈222、223相同的位置处，在一个第1转子齿212的基部侧配置有1层的感应线圈226，在该第1转子齿212的顶端部侧配置有1层的感应线圈225。

另外，在轴向间隙转子200B中，在周向上与一个第1转子齿212相邻的其它第1转子齿212的基部侧配置有1层的感应线圈227，在该第1转子齿212的顶端部侧配置有1层的感应线圈228。

各感应线圈221～228的卷绕方向为图2中用点标记和叉标记表示的方向。

在图1、图2、图6、图7和图8中，径向间隙转子200C具有：第2转子铁芯280，其包括高磁导率的磁性材料，固定于旋转轴，并能与旋转轴一体旋转；多个磁极部250；多个永久磁铁283；旁通路260；以及励磁线圈230。

第2转子铁芯280具备：筒状的第2转子轭281；以及从该第2转子轭281向径向外侧突出的第2转子齿282。沿着第2转子轭281的周向隔开规定的间隔(在本实施例中为45°)形成有多个(在本实施例中为8个)第2转子齿282。第2转子铁芯280包括电磁钢板。

第2转子齿282在定子铁芯120的径向的内面侧与定子齿122的内面部122b相对。此外，第2转子铁芯280在第2转子齿282的基部的周向的两侧具有包括空气层的通量屏障210A。通量屏障210A发挥防止磁通通过该部位的功能。

磁极部250包括如SMC这样的能在轴向和径向上使磁通通过的磁性材料，形成于转子200的径向上的相对面(在本实施例中为外周面)。磁极部250配置在各第2转子齿282之间。径向间隙转子200C具备8个磁极部250。

磁极部250具有永久磁铁283，该永久磁铁283被保持于第2转子齿282的周向的侧面。永久磁铁283包括例如钕磁铁(Nd-Fe-B磁铁)。在每个磁极部250上隔着该磁极部250设有一对永久磁铁283，并使二者在周向上相互相对。一对永久磁铁283的相同极性的磁极面在周向上相互相对。

多个磁极部250配置为各自在周向上排列且极性与在周向上相邻的其它磁极部250不同。本实施例中，一对永久磁铁283隔着磁极部250使N极在周向上相互相向配置的磁极部250成为具有N极的极性的磁极部250。另一方面，一对永久磁铁283隔着磁极部250使S极在周向上相互相向配置的磁极部250成为具有S极的极性的磁极部250。也就是说，由永久磁铁283的磁通的磁化方向决定了磁极部250的极性。此外，在本实施例中，一对永久磁铁283的磁极部250是朝向周向配置，但是不限于此，例如也可以使永久磁铁283的磁极部250朝向径向即与定子100相对的方向配置。

旁通路260具有第1旁通构件261、第2旁通构件262和第3旁通构件263。旁通路260使磁通经由转子200的轴向上的端部侧，在多个磁极部250中的一个磁极部250与其它磁极部250之间通过。

旁通路260具有：第1旁通构件261，其配置在具有作为第1极性的N极的磁极部250的轴向上的端部侧，具有多个；以及第2旁通构件262，其配置在具有作为第2极性的S极的磁极部250的轴向上的端部侧，具有多个。并且，第1旁通构件261和第2旁通构件262被连接起来。

旁通路260具有连接多个第1旁通构件261和多个第2旁通构件262的1个第3旁通构件263。即，多个第1旁通构件261和多个第2旁通构件262通过一个第3旁通构件263连接起来。第1旁通构件261设于转子200的轴向上的一端部侧，第2旁通构件262设于转子200的轴向上的另一端部侧。

并且，第3旁通构件263在径向上隔着磁极部250配置在与定子100相反的一侧。

这样，磁极部250和旁通路260构成了在轴向上相对的爪极形。

励磁线圈230设置为卷绕于第3旁通构件263。将由感应线圈220产生的感应电流利用后述的整流电路30(参照图3)整流后提供给励磁线圈230，由此励磁线圈230产生磁场。

因此，通过对励磁线圈230进行通电，流过旁通路260的短路磁通量会变化。具体地说，通过将励磁线圈230按使短路磁通量增加的方向(在本实施例中从上方观察旋转电机1时为顺时针)卷绕，能使短路磁通量增加，通过将励磁线圈230按使短路磁通量减少的方向(在本实施例中从上方观察旋转电机1时为逆时针)卷绕，能使短路磁通量减少。

此外，励磁线圈230的通电方法不限于从感应线圈220通过整流电路30流过感应电流的方法。例如，也可以在转子200的旋转轴上设置未图示的集电环，通过该集电环从外部电源向励磁线圈230提供电力。在这种情况下，也可以不一定要设置轴向间隙转子200A、200B。

在旁通路260中设有磁阻部260A、260B，这些磁阻部260A、260B由空隙(空气层)或非磁性体形成，发挥用于调整在旁通路260中流过的短路磁通量的磁通调整部的功能。磁阻部260A形成于磁极部250与第1旁通构件261之间，对磁极部250与第1旁通构件261之间的磁阻进行调整。磁阻部260B形成于第3旁通构件263的轴向的中间位置，对第3旁通构件263的轴向的磁阻进行调整。

在本实施例中，磁极部250和第1旁通构件261以在它们之间形成有规定的间隙宽度的磁阻部260A的状态被包括树脂等的保持件保持。另外，第3旁通构件263是被分割成轴向的一侧和另一侧的分割结构，以在一侧和另一侧之间形成有磁阻部260B的状态被包括树脂等的保持件保持。

这样，在旋转电机1中，在定子齿122上设有2个侧面部122a和1个内面部122b，从而构成为能利用三面的气隙的旋转电机。关于定子100与转子200的槽组合，是将突极数设定为使得转子：定子＝2：3。

(整流电路)

旋转电机1具备图3所示的整流电路30。在该整流电路30中，将作为整流元件的二极管D1、D2、感应线圈221～228以及励磁线圈230接线为中性点箝位式整流电路而使得整流电路30构成闭合电路。整流电路30对由感应线圈220产生的感应电流进行整流而将其提供给励磁线圈230。

在整流电路30中，感应线圈221、222、225、226与二极管D1串联连接，感应线圈223、224、227、228与二极管D2串联连接。

在整流电路30中，由2个感应线圈220产生的交流的感应电流被二极管D1、D2整流为直流。二极管D1、D2整流后的直流电作为励磁电流被提供给串联连接的励磁线圈230。励磁线圈230由于被提供直流的励磁电流而产生感应磁通。

这样，转子200具有：作为整流元件的二极管D1、D2；以及感应线圈220，其配置于在轴向上面对定子100的位置，通过二极管D1、D2与励磁线圈230连接。

此外，也可以代替使磁通经由转子200的轴向上的端部侧而在一个磁极部250与其它磁极部250之间通过的旁通路260，如图11所示，具备使磁通经由转子200的轴向上的端部侧而在一个磁极部250(参照图8)与其它磁极部250之间通过的旁通路270。此外，在图11中，仅显示了1个旁通路270，但是实际上旁通路270有4个，省略了剩余的三个旁通路270。这些旁通路270通过非磁性构件被轴向间隙转子200A、200B以及径向间隙转子200C保持。

该旁通路270具备第1旁通构件271、第2旁通构件272和第3旁通构件273，这些第1旁通构件271、第2旁通构件272和第3旁通构件273分别具有与前述的第1旁通构件261，第2旁通构件262和第3旁通构件263同样的功能。

详细地说，在图11中，在一个磁极部250的轴向上的一端部侧配置有第1旁通构件271。另外，在与一个磁极部250在周向上相邻的其它磁极部250的轴向上的一端部侧配置有第2旁通构件272。

并且，在转子200的轴向上的一端部侧配置有第3旁通构件273，第3旁通构件273连接第1旁通构件271和第2旁通构件272。并且，旁通路270利用第3旁通构件273使磁通从第1旁通构件271向第2旁通构件272通过。在第3旁通构件273中，使其轴向的厚度变薄，由此形成了磁阻部273A。此外，旁通路270也可以不是仅设于转子200的轴向上的一端部，而是设于转子200的轴向上的两端部。

另外，在本实施例中，旋转电机1具有内转子型的构成，但是也可以将旋转电机1设为外转子型的构成。即使旋转电机1为外转子型，本发明也成立。另外，在本实施例中，为了使定子100产生旋转磁场而向电枢线圈110提供了三相交流电，但是也可以向电枢线圈110提供四相、五相或者二相的交流电。即使在向电枢线圈110提供四相、五相或者二相的交流电的情况下，本发明也成立。

而且，也可以将轴向间隙转子200A、200B和径向间隙转子200C进行调换。在调换了轴向间隙转子200A、200B和径向间隙转子200C的构成的情况下，本发明也成立。

(转子极低速旋转时)

在本实施例的旋转电机1中转子200的旋转速度为极低速度时，在定子100中不会产生高次谐波成分的磁通，或者即使产生也会是微量的。因此，在感应线圈220中产生的感应电动势低，另外，感应电流由于感应线圈220自身的导体电阻而以焦耳损耗的方式被消耗，在励磁线圈230中不流过励磁电流。

因此，如图9所示，在旁通路260的第3旁通构件263中，不会产生轴向的磁通。因此，永久磁铁283的磁通不被其它磁通抵消，而会与定子100交链，能有助于磁转矩的产生。

(转子中速度以上旋转时)

另一方面，在本实施例的旋转电机1中转子200的旋转速度为中速度以上时，定子100中会产生较多的高次谐波成分的磁通。该高次谐波成分的磁通的磁通量会随着转子200的旋转速度的上升而增加。

因此，在轴向间隙转子200A、200B的感应线圈220中会感应出感应电压，该感应电压比感应线圈220的导体电阻带来的电压下降量大。并且，感应电动势产生的感应电流被整流电路30整流，并作为直流电流提供给励磁线圈230。

通过对励磁线圈230提供电流，如图10所示，在旁通路260的第3旁通构件263中产生轴向的磁通。在本实施例中，将励磁线圈230的卷绕方向设定为使得该轴向的磁通与通过第1旁通构件261和第2旁通构件262流到磁极部250的永久磁铁283的磁通的磁极相反。

因此，在转子200内会发生磁通的抵消，利用由励磁线圈230产生的磁通抵消了永久磁铁283的磁通。其结果是，能减少与定子100交链的永久磁铁283的磁通量，能随着旋转速度的增加而被动进行可变励磁。

如以上那样，在本实施例的旋转电机1中，转子200具备：磁极部250，其具有永久磁铁283，形成于转子200的径向上的与定子100相对的面，具有多个；以及旁通路260，其使磁通经由转子200的轴向上的端部侧，在多个磁极部250中的一个磁极部250与其它磁极部250之间通过。另外，多个磁极部250配置为各自在周向上排列且极性与在周向上相邻的其它磁极部250不同。

另外，旁通路260具有：第1旁通构件261，其配置于具有作为第1极性的N极的磁极部250的轴向上的端部侧；以及第2旁通构件262，其配置于具有作为第2极性的S极的磁极部250的轴向上的端部侧。并且，第1旁通构件261和第2旁通构件262被连接起来。

这样，根据本实施例的旋转电机1，将旁通路260设置为，使磁通在一个磁极部250与其它磁极部250之间，如图8中箭头A所示，经由转子200的轴向上的端部侧而通过，因此，即使在改变了旁通路260的形状或者尺寸的情况下，作为转矩产生面的转子200的径向的磁特性也不会变。

由此，能提高旁通路260的设计自由度，因此能使旁通路260的尺寸变大，能使旁通路260的形状最佳化而使短路磁通量增加。

其结果，能抑制转子的定子相对面的磁特性的降低，并且能使流过旁通构件的短路磁通量增加。

另外，在本实施例的旋转电机1中，旁通路260具有连接第1旁通构件261和第2旁通构件262的第3旁通构件263，第1旁通构件261设于转子200的轴向上的一端部侧，第2旁通构件262设于转子200的轴向上的另一端部侧。并且，第3旁通构件263在径向上隔着磁极部250配置在与定子100相反的一侧。

由此，能将旁通路260形成为三维结构，因此能容易地调整旁通路260的磁阻，能对旋转电机1赋予所希望的转矩特性。

另外，在本实施例的旋转电机1中，转子200具有设于旁通路260的励磁线圈230。

由此，通过对励磁线圈230通电，能使流过旁通路260的短路磁通量发生变化。具体地说，通过将励磁线圈230按使短路磁通量增加的方向(俯视时为顺时针)卷绕，能使短路磁通量增加，通过将励磁线圈230按使短路磁通量减少的方向(俯视时为逆时针)卷绕，能使短路磁通量减少。

另外，不需要在作为转子200与定子100之间的转矩发生面的转子200的外周面上卷绕励磁线圈230，因此能提高励磁线圈230的配置、匝数的设计自由度。

另外，通过设置第3旁通构件263，旁通路260的长度变长，因此能使励磁线圈230的匝数增加，能使从励磁线圈230产生的磁通量增加。

另外，在本实施例的旋转电机1中，第1旁通构件261和第2旁通构件262分别设有多个，多个第1旁通构件261和多个第2旁通构件262通过一个第3旁通构件263连接起来。并且，在第3旁通构件263上卷绕有励磁线圈230。

由此，不需要在多个第1旁通构件261和多个第2旁通构件262上分别卷绕励磁线圈230，能将对第1旁通构件261和第2旁通构件262进行励磁的励磁线圈共用为配置于第3旁通构件263的一个线圈，因此能抑制成本，提高生产性。

另外，在本实施例的旋转电机1中，转子200具有：作为整流元件的二极管D1、D2；以及感应线圈220，其配置于在轴向上面对定子100的位置，通过二极管D1、D2与励磁线圈230连接。

由此，能利用与感应线圈220交链的空间高次谐波来对励磁线圈230进行自激励，因此不需要从外部对励磁线圈230通电。另外，转子200的旋转速度越快则产生的空间高次谐波越多，因此能使流过感应线圈220的感应电流量与转子200的旋转速度成正比地增加。

因此，能使通过旁通路260的磁通量与转子200的旋转速度成正比地增加，能抑制转子200的旋转速度的增加带来的磁转矩的减少。

另外，在本实施例的旋转电机1中，转子200具有多个作为突极部的第1转子齿212，第1转子齿212在轴向上面对定子100，并由非磁性体保持，在第1转子齿212上设有感应线圈220。

由此，能使感应线圈220和励磁线圈230磁分离，在感应线圈220中流过感应电流而产生的磁通与在励磁线圈230中流过感应电流而产生的磁通不易发生干扰。因此，能从感应线圈220高效地产生感应电流，并且，能将从励磁线圈230产生的磁通高效地用于可变励磁。

另外，在本实施例的旋转电机1中，在旁通路260中设有磁阻部260A、260B。

由此，在转子200的低速旋转时，能使通过旁通路260在转子200内短路的永久磁铁283的磁通量减少，能提高转子200的低速旋转时的磁转矩，即提高电动机输出。

另外，在本实施例的旋转电机1中，在每个磁极部250设有隔着该磁极部250在周向上相互相对的一对永久磁铁283，一对永久磁铁283的相同极性的磁极面在周向上相互相对。

由此，能避免将磁阻高的永久磁铁283配置在转子200的d轴(参照图6)上，因此能使转子200的突极比变大而提高磁阻转矩。

另外，能使与旁通路160的第1旁通构件161相面对的磁极部250的轴向的面(所谓轴向面)的面积变大，能使通过旁通路160的磁通量变大。由此，在转子200高速旋转时，能使通过旁通路160的磁通量变大，能使可变励磁的范围扩大。

虽然公开了本发明的实施例，但是显然本领域技术人员能不脱离本发明的范围而加以变更。旨在将全部这种修正和等效方案包含于所附的权利要求中。

Claims (11)

1.一种旋转电机，其特征在于，具有：

定子，其具备电枢线圈；以及

转子，其能相对于上述定子相对旋转，

上述转子具有：

磁极部，其具有永久磁铁，形成于上述转子的径向上的与上述定子相对的面，具有多个；以及

旁通路，其使磁通经由上述转子的轴向上的端部侧，在多个上述磁极部中的一个上述磁极部与其它上述磁极部之间通过，

多个上述磁极部配置为各自在周向上排列且极性与在周向上相邻的其它磁极部不同，

上述旁通路具有：

第1旁通构件，其配置在具有第1极性的上述磁极部的上述轴向上的端部侧，上述第1极性是S极和N极中的一方；以及

第2旁通构件，其配置在具有第2极性的上述磁极部的上述轴向上的端部侧，上述第2极性是S极和N极中的另一方，

上述第1旁通构件和上述第2旁通构件被连接起来。

2.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

上述旁通路具有连接上述第1旁通构件和上述第2旁通构件的第3旁通构件，

上述第1旁通构件设于上述转子的上述轴向上的一端部侧，

上述第2旁通构件设于上述转子的上述轴向上的另一端部侧，

上述第3旁通构件在上述径向上隔着上述磁极部配置在与上述定子相反的一侧。

3.根据权利要求2所述的旋转电机，其特征在于，

上述转子具有设于上述旁通路的励磁线圈。

4.根据权利要求3所述的旋转电机，其特征在于，

上述第1旁通构件和上述第2旁通构件分别设有多个，

多个上述第1旁通构件与多个上述第2旁通构件通过一个上述第3旁通构件连接起来，

在上述第3旁通构件上卷绕有上述励磁线圈。

5.根据权利要求3或权利要求4所述的旋转电机，其特征在于，

上述转子具有：

整流元件；以及

感应线圈，其配置于在上述轴向上面对上述定子的位置，通过上述整流元件与上述励磁线圈连接。

6.根据权利要求5所述的旋转电机，其特征在于，

上述转子具有多个突极部，多个上述突极部在上述轴向上面对上述定子，由非磁性体保持，

在上述突极部上设有上述感应线圈。

7.根据权利要求1至权利要求4、权利要求6中的任意一项所述的旋转电机，其特征在于，

在上述旁通路中设有磁阻部。

8.根据权利要求5所述的旋转电机，其特征在于，

在上述旁通路中设有磁阻部。

9.根据权利要求1至权利要求4、权利要求6、权利要求8中的任意一项所述的旋转电机，其特征在于，

在每个上述磁极部中，设有隔着该磁极部在周向上相互相对的一对上述永久磁铁，

一对上述永久磁铁的相同极性的磁极面在周向上相互相对。

10.根据权利要求5所述的旋转电机，其特征在于，

在每个上述磁极部中，设有隔着该磁极部在周向上相互相对的一对上述永久磁铁，

一对上述永久磁铁的相同极性的磁极面在周向上相互相对。

11.根据权利要求7所述的旋转电机，其特征在于，

在每个上述磁极部中，设有隔着该磁极部在周向上相互相对的一对上述永久磁铁，

一对上述永久磁铁的相同极性的磁极面在周向上相互相对。

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