CN111602319A - 转子、旋转电机、汽车用电动辅机系统 - Google Patents

Abstract

本发明充分增加旋转电机中的转矩。本发明的永磁铁式旋转电机(1)具有定子(10)和转子(20)。转子(20)具有：转子铁心(200)；多个永磁铁(210)，它们以外周面的至少一部分从转子铁心(200)露出的状态分别固定在转子铁心(200)上；以及罩体(265)，其覆盖多个永磁铁(210)，用于防止磁铁飞散，罩体(265)具有磁性。

Description

转子、旋转电机、汽车用电动辅机系统

技术领域

本发明涉及转子和使用转子的旋转电机以及汽车用电动辅机系统。

背景技术

近年来，汽车的趋势是从液压系统转变为电动系统，混合动力汽车、电动汽车的市场也在扩大，从而使得电动动力转向(以下记作EPS)装置和电动制动装置的安装率急速增大。此外，在怠速停止和制动等驾驶操作的一部分已自动化的车辆的普及的背景下，在提高驾驶舒适性的同时，车室内的静音化也在发展。同时，对于成本降低的要求也在增大。

作为导致车室内的振动、噪音的源于电动马达的激振源，有电动马达的转矩变动分量(齿槽转矩、转矩脉动)和电动马达的定子与转子之间产生的电磁激振力。这些激振源当中，转矩变动分量所产生的振动能量经由电动马达的输出轴传播至车室内，此外，电磁激振力所产生的振动能量经由EPS装置的机械零件等传播至车室内。这些振动能量传播至车室内会导致车室内的振动、噪音。

例如，在EPS装置中，电动马达对方向盘操作进行辅助，因此，驾驶员经由方向盘而在手上感受到电动马达的齿槽转矩、转矩脉动。为了抑制这一现象，用于EPS装置的电动马达通常要求将齿槽转矩抑制在不到辅助转矩的1/1000、将转矩脉动抑制在辅助转矩的1/100左右。此外，电磁激振力的占主导的空间模态的最小次数不在2以下为宜。

此处，电动马达的价格由磁铁、绕组等的材料费用和制造费用构成，而磁铁价格的比率较高，因此，需要抑制磁铁成本。此处，电动马达的转矩与旋转轴方向的马达长度成比例，因此，在每单位长度的转矩较小的电动马达中，为了获得规定转矩，就需要增大旋转轴方向的长度。因而，增加每单位长度的转矩能够缩短旋转轴方向的马达长度，所以能实现小型化，从而降低包括磁铁在内的材料的成本。因此，在用于汽车用电动辅机系统的电动马达中，旋转轴方向的每单位长度的转矩增加也是比较重要的。

作为用于EPS装置的电动马达，出于小型化及可靠性的观点，通常使用永磁铁式无刷马达(以下称为“永磁铁式旋转电机”)。

永磁铁式旋转电机大致分为功率密度优异的表面磁铁式(SPM)和磁铁成本优异的埋入磁铁式(IPM)，不管是哪一种，出于降低磁铁成本的观点，大多都使用分离成与极数相应的个数的磁铁。

在表面磁铁式中，为了降低转矩脉动和齿槽转矩，通常设为在磁铁的宽度、外周曲率上下工夫的磁极形状，采用朝外周侧突出的磁极形状。此外，在EPS装置中是朝正反两个方向旋转，因此，须使磁极周围的磁通分布在两个旋转方向上对称，从而使用对称形状的磁极。

在表面磁铁式中，为了支承朝磁极外周侧突出的永磁铁并防止磁铁的飞散，会在转子的永磁铁外周侧设置罩体。此外，在埋入磁铁式中，来自磁铁收纳空间的桥部的磁通泄漏会导致转矩降低，而通过将支承永磁铁的一部分桥部以外去除，能够减小磁通泄漏而抑制转矩降低。此时，变为永磁铁外周面的至少一部分从转子铁心露出的状态，因此，与表面磁铁式一样，为了防止磁铁的飞散而在转子的永磁铁外周侧设置罩体。该罩体通常使用非磁性材料，以免扰乱降低转矩脉动和齿槽转矩的磁极形状的效果。例如，在使用覆盖转子外侧的金属管作为罩体的情况下，使用作为不会因压入加工而导致磁性发生变化、而是稳定地呈非磁性的金属的SUS316等。

作为使用非磁性材料的罩体的永磁铁式旋转电机的现有技术，有专利文献1记载的技术。专利文献1记载了一种表面磁铁贴附型转子，其具备挤压板21，所述挤压板21具备侧面挤压部并具备表面挤压部，所述侧面挤压部构成为可以分别从旋转轴的轴向一侧安装至多个转子块，在轴向一侧挤压平板永磁铁的侧面，为非磁性圆环状，所述表面挤压部以与侧面挤压部连续设置的方式构成，朝轴中心方向挤压平板永磁铁的表面。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2014-90628号公报

发明内容

发明要解决的问题

专利文献1揭示的挤压板21在转矩的增加上还有很多改良的余地。

解决问题的技术手段

本发明的转子是一种旋转电机的转子，具备：转子铁心；多个永磁铁，它们以外周面的至少一部分从所述转子铁心露出的状态分别固定在所述转子铁心上；以及罩体，其覆盖所述多个永磁铁，所述罩体具有磁性。

本发明的旋转电机具备：上述转子；转轴，其固定在所述转子上；以及定子，其具有多个绕组，隔着规定气隙与所述转子相对配置。

本发明的汽车用电动辅机系统具备上述旋转电机，使用所述旋转电机来进行电动动力转向或电动制动。

发明的效果

根据本发明，能够充分增加转矩。

附图说明

图1为本发明的第1实施方式的永磁铁式旋转电机的旋转面内截面图。

图2为本发明的第1实施方式的永磁铁式旋转电机的局部放大图。

图3为本发明的第1实施方式的转子的截面的磁极附近的放大图。

图4为说明本发明的第1实施方式中的罩体的磁性对转矩的影响的图。

图5为说明本发明的第1实施方式中的罩体的磁性对转矩脉动和齿槽转矩的影响的图。

图6为说明本发明的第1实施方式中的罩体的磁性对感应电压的影响的图。

图7为本发明的第1实施方式的变形例的永磁铁式旋转电机的局部放大图。

图8为本发明的第2实施方式的永磁铁式旋转电机的局部放大图。

图9为本发明的第2实施方式的转子的截面的磁极附近的放大图。

图10为说明本发明的第2实施方式中的罩体的磁性对转矩的影响的图。

图11为说明本发明的第2实施方式中的罩体的磁性对转矩脉动和齿槽转矩的影响的图。

图12为本发明的第3实施方式的永磁铁式旋转电机的局部放大图。

图13为本发明的第3实施方式的转子的截面的磁极附近的放大图。

图14为说明本发明的第3实施方式中的罩体的磁性对转矩的影响的图。

图15为本发明的第4实施方式的永磁铁式旋转电机的局部放大图。

图16为本发明的第4实施方式的转子的截面的磁极附近的放大图。

图17为说明本发明的第4实施方式中的罩体的磁性对转矩的影响的图。

具体实施方式

一边酌情参考附图，一边对本发明的实施例进行详细说明。再者，各附图中，对同样的构成要素标注同一符号并省略说明。

(第1实施方式)

使用图1至图3，对本发明的第1实施方式的具备转子铁心的永磁铁式旋转电机1的构成进行说明。图1为第1实施方式的永磁铁式旋转电机1的旋转面内截面图。图2为第1实施方式的永磁铁式旋转电机1的局部放大图，是放大表示图1所示的永磁铁式旋转电机1的全周截面的1/5的图。图3为第1实施方式的转子20的截面的磁极附近的放大图。

如图1所示，本实施方式的永磁铁式旋转电机1是在外周侧配置有大致环状的定子10、在内周侧配置有大致圆柱状的转子20的10极60槽分布绕法永磁铁式旋转电机。定子10与转子20之间设置有气隙30。定子10通过如下方式形成：将在外周侧配置有环状的铁心背部110、在内周侧配置有辐射状的枢齿130的电磁钢板加以层叠来构成定子铁心100，在层叠在一起的枢齿130上配置绕组140来形成分布绕组，之后热压配合或压入至未图示的壳体来加以一体化。

此外，如图2所示，本实施方式的转子20具有电磁钢板层叠而成的铁心即转子铁心200和成为旋转轴的转轴300。在转子铁心200的外周沿周向设置有10极的永磁铁210。各永磁铁210通过防止磁铁飞散用的罩体265固定在转子20上。罩体265与定子10之间存在气隙30。在转子20中，若将磁极间的角度也就是邻接的永磁铁210之间的中点起到相邻中点为止的角度设为极距角θ1，则由于转子20的极数P为10，因此θ1＝360度/10。此外，若将永磁铁210的外周部的一端点起到另一端点为止的角度设为周向端点节距角θ2，则θ2＜θ1。

在永磁铁式旋转电机1中，永磁铁210的外周面与定子10的内周面在磁性上相对。从各永磁铁210的定子10侧的S极出来的磁通经过气隙30、通过定子10内部而到达相邻永磁铁210的N极。借助该永磁铁磁通，当对定子10的绕组140通电时，永磁铁210被施加旋转力，使得转子20旋转。此处，在不改变定子10侧的条件的情况下，气隙30处的磁铁磁通也就是永磁铁210产生的气隙30内的磁通越大，在永磁铁式旋转电机1中获得的转矩就越大。因而，要增加转矩，就需要在增加气隙30的磁铁磁通上下工夫。

以下，通过一维近似导出评价气隙30的磁通密度的计算公式，并且导出可以评价罩体265的磁性的有无对转矩的影响的计算公式。通过该计算公式对转子20的形状和罩体265的磁性对转矩的影响进行说明，并对可以增加磁铁磁通来增加转矩的构成进行说明。

在本实施方式中，在具有图1～图3所示那样的表面磁铁式转子结构的永磁铁式旋转电机1中，将永磁铁210的剩余磁通密度设为Br，而且像图3所示那样定义转子20的各部位的尺寸和物理量。图3中，表示永磁铁210的厚度的磁铁厚度Tmg是沿着周向中央处的磁通的方向上的永磁铁210的厚度。空隙长度Lg是罩体265除外的转子20的最外周面与定子10的内周面的距离，也就是定子10的内周面起到永磁铁210的最外周面即周向中央点为止的长度，等于罩体265与气隙30的径向的长度的和。

磁极宽度Wp为转子20的磁极的宽度，如图3所示，意指连结2个交点的圆弧的长度，所述2个交点是分别穿过转子20的旋转中心和永磁铁210外周的周向端点的2条直线分别与定子10的内周面交叉而得。即，若将转子20的极数设为P、将永磁铁210的周向端点节距角θ2与极距角θ1的比设为α，则磁极宽度Wp由以下式(1)表示。

Wp＝α*2πR/P···(1)

如图3所示，邻接磁极间的磁铁磁通的泄漏宽度Wlk是定子10的内周面起到转子铁心200的q轴方向的最外周点也就是处于邻接的永磁铁210之间的中点的转子铁心200的外周面为止的长度。邻接磁极间的长度(泄漏部的长度)Lpp是相互邻接的2个永磁铁210的外周部彼此的间隔，也就是一永磁铁210的外周部的周向端点起到另一永磁铁210的外周部的周向端点为止的长度。其中，Lpp中加入有磁极厚度的中央部与端部的差作为增加修正。即，在磁极外周由圆弧构成的本实施方式中，邻接磁极间的长度Lpp由以下式(2)表示。式(2)中，Rmg为磁极圆弧的半径。

Lpp＝(1－α)*2πR/P+Rmg－√(Rmg²－Wp²)···(2)

下面，对通过一维近似导出评价气隙30的磁通密度的计算公式的例子进行说明。若将因永磁铁210而在转子20与定子10之间的气隙30中产生的磁铁磁通的密度定义为空隙磁通密度B，则磁铁厚度Tmg越大，此外，空隙长度Lg越小，该空隙磁通密度B就越处于增加的倾向。具体而言，若忽略转子铁心200的磁阻、将相对回复磁导率设为1，则空隙磁通密度B可以由以下式(3)表示。

B＝Br*Tmg/(Tmg+Lg)···(3)

若将上述式(3)加以变形，则获得以下式(4)。式(4)表示空隙长度Lg与空隙磁通密度B的积等于磁铁厚度Tmg与永磁铁210内的磁通密度的积。

B*Lg＝(Br－B)*Tmg···(4)

此处，若考虑到转子20的邻接磁极间的非磁性部中的漏磁通密度b，则以下式(5)成立。式(5)中，Lpp/2是磁极端起到邻接磁极间的中点也就是转子铁心200的q轴方向的最外周点为止的长度。此外，在式(5)的右边对漏磁通密度b乘以2是因为磁极两侧存在磁通泄漏，Wlk/Wp是用于修正磁路宽度的差异的因子。

Lpp/2*b＝Tmg*(Br－B)＝Lg*(B－b*2*Wlk/Wp)···(5)

上述式(5)表示漏磁通密度b的存在使得空隙磁通密度B变为B'＝B－b*2*Wlk/Wp。若使用该空隙磁通密度B'，则式(5)像以下式(6)那样表示。

Lpp/2*b＝Tmg*(Br－B'－b*2*Wlk/Wp)＝Lg*B'···(6)

根据式(6)，求出b＝B'*Lg/Lpp*2，空隙磁通密度B'由以下式(7)表示。

B'＝Br*Tmg/(Lg+Tmg+Tmg*(Lg/Wp)*(2*Wlk)/(Lpp/2))···(7)

上述式(7)是表示罩体265为非磁性的情况下的空隙磁通密度的公式。因此，以下将空隙磁通密度B'称为“非磁性空隙磁通密度”。此外，式(7)也是表示旋转电机1的形状所引起的非磁性空隙磁通密度B'的变化的倾向的公式。

此处，在罩体265具有磁性的情况下，若将其厚度设为罩体厚度Tc、将相对磁导率设为μr，则空隙长度Lg和磁铁磁通的泄漏宽度Wlk分别在实效上由以下式(8)、(9)表示。

Lg^＝Lg+(1/μr－1)*Tc···(8)

Wlk^＝Wlk+(μr－1)*Tc···(9)

因而，若将罩体265具有磁性的情况下的空隙磁通密度(以下称为“磁性空隙磁通密度”)设为B^，则磁性空隙磁通密度B^使用式(8)的实效空隙长度Lg^以及式(9)的磁铁磁通的实效泄漏宽度Wlk^而由以下式(10)表示。

B^＝Br*Tmg/(Lg^+Tmg+Tmg*(Lg^/Wp)*(2*Wlk^)/(Lpp/2))···(10)

此处，罩体265为非磁性时μr＝1，因此，式(8)、(9)中Lg^＝Lg、Wlk^＝Wlk，所以，将它们放入式(10)时的磁性空隙磁通密度B^与式(7)的非磁性空隙磁通密度B'一致。另一方面，罩体265为高磁导率的软磁性材料时μr＞＞1，因此，式(8)、(9)中Lg^≒Lg－Tc、Wlk^≒Wlk+μr*Tc＞＞Wlk。因而得知，泄漏宽度Wlk^造成的磁通泄漏较大，所以磁性空隙磁通密度B^变小，在永磁铁式旋转电机1中得不到高转矩。

如上所述，通过一维近似来导出了评价气隙30的磁通密度的计算公式。该评价公式表现出气隙30的磁通密度相对于罩体265的磁性的变化的倾向，但认为定量上的精度较低。因此，在以下的说明中，认为由式(10)表示的磁性空隙磁通密度B^和由式(7)表示的非磁性空隙磁通密度B'包含同样的误差，所以，使用它们的比F来评价气隙30的磁通密度，由此来改善精度。

磁性空隙磁通密度B^与非磁性空隙磁通密度B'的比F通过以下式(11)求出。

F＝(Tmg+Lg+Tmg*(Lg/Wp)*(2*Wlk)/(Lpp/2))/(Tmg+Lg^+Tmg*(Lg^/Wp)*(2*Wlk^)/(Lpp/2))···(11)

通过将式(8)、(9)放入式(11)，可以将比F表示为罩体265的相对磁导率μr的函数F(μr)，获得以下式(12)。

F(μr)＝(Lg+Tmg*(1+(2Lg/Wp)*Wlk/(Lpp/2))/(Lg+(1/μr－1)*Tc+Tmg*(1+(2(Lg+(1/μr－1)*Tc)/Wp)*(Wlk+(μr－1)*Tc)/(Lpp/2))···(12)

式(12)所示的函数F(μr)的值通过与1的大小关系来表示与罩体265的磁性相应的空隙磁通密度的增减。再者，函数F(μr)的值为1是罩体265的相对磁导率μr为1的情况。

如此，通过使用根据磁性空隙磁通密度B^与非磁性空隙磁通密度B'的比F求出的函数F(μr)来评价气隙30的磁通密度，认为这些磁通密度的值中包含的近似误差的影响变小。此外，函数F(μr)的值相较于1而言越大，表示磁性空隙磁通密度B^相较于非磁性空隙磁通密度B'而言越大、在旋转电机1中获得的转矩越高。即，式(12)所示的函数F(μr)是通过与1的大小关系来表示与罩体265为非磁性的情况比较时的旋转电机1的转矩变化。因而，以下将函数F(μr)称为“转矩影响评价公式”。该转矩影响评价公式F(μr)中除了罩体265的相对磁导率μr以外，还包含表示转子20的各部分的形状尺寸的罩体厚度Tc、磁铁厚度Tmg、空隙长度Lg、磁极宽度Wp、邻接磁极间的泄漏宽度Wlk、邻接磁极间的长度Lpp各值。即，转矩影响评价公式F(μr)还包含对旋转电机1的磁路产生影响的转子20和气隙30的结构相关的信息。由此得知，对旋转电机1赋予高转矩的构成不仅受相对磁导率μr的影响，还受旋转电机1的结构的影响。

如上所述，可以使用转子20的形状尺寸和罩体265的相对磁导率μr、通过一维近似导出以罩体265为非磁性的情况为基准的用于评价气隙30的磁通密度的转矩影响评价公式F(μr)。

下面，针对本实施方式的永磁铁式旋转电机1而对转矩影响评价公式F(μr)的算出结果与磁场解析结果进行比较，由此，将转子20的形状和罩体265的磁性的影响包含在内来验证转矩影响评价公式F(μr)。

图4为说明第1实施方式中的罩体265的磁性对转矩的影响的图。图4的图表展示了使用图1～图3中说明过的形状的转子20的情况下的罩体265的相对磁导率μr与比F的关系。图4中，横轴表示罩体265的相对磁导率μr，纵轴表示比F的大小。

图4中，以实线表示使用转矩影响评价公式F(μr)算出的比F的大小。此外，以虚线表示通过改变罩体265的相对磁导率μr的值而实施旋转电机1的磁场解析来算出的、以罩体265为非磁性的情况为基准的转矩比的大小。此处，磁场解析的电流条件如下：1个槽内有4条导线，对由这4条导线构成的并联连接的2个绕组140各方各通电50Arms。

如图4所示，在转矩影响评价公式F(μr)的情况下，在相对磁导率μr为1至10.6的范围内，比F超过了1。另一方面，在磁场解析的情况下，在相对磁导率μr为1至11.9的范围内，转矩比超过了1。此处，若将比F或转矩比达到1以上的最大的相对磁导率μr的值设为最大相对磁导率μrMX来计算磁场解析下的转矩比的最大相对磁导率μrMX与转矩影响评价公式F(μr)下的比F的最大相对磁导率μrMX的差分，则该差分的大小相对于转矩影响评价公式F(μr)下的比F的最大相对磁导率μrMX而言较小，为11％。即，如图4所示，转矩影响评价公式F(μr)下的比F和磁场解析下的转矩比分别大于1的相对磁导率μr的范围其大部分是重合的。由此表明，可以利用转矩影响评价公式F(μr)来算出旋转电机1的转矩增加的范围的相对磁导率μr。

若将利用转矩影响评价公式F(μr)算出的比F的值达到最大的相对磁导率μr设为最大转矩相对磁导率μrc，则μrc＝3.2。此时，求出满足以下条件式(13)的相对磁导率μr的范围A为μr＝1.17～9.74。该范围A是图4中以两侧箭头41表示的范围。再者，条件式(13)中，F(μrc)相当于比F的最大值Fc。

F(μr)≥1+(F(μrc)－1)/7···(13)

如图4所示，两侧箭头41所示的范围A与通过磁场解析算出的转矩比为1以上的范围大致对应。此外，根据磁场解析下的转矩比的范围A内的值得知，通过使用具有磁性的罩体265，能够实现0.6％以上的转矩增加(最大3.7％)。因而确认了如下事实：在第1实施方式的永磁铁式旋转电机1的构成中，通过使用具有以上述条件式(13)加以表征的相对磁导率μr的罩体265，能够增加转矩。

此外，如图4所示，在最大转矩相对磁导率μrc下，转矩影响评价公式F(μr)达到极大。因此，即便罩体265中在周向上产生了相对磁导率μr的不均，只要是转矩增加的效果好的最大转矩相对磁导率μrc的附近，旋转电机1的性能就不易产生问题。即，认为只要罩体265中的相对磁导率μr的不均在最大转矩相对磁导率μrc的附近的范围内，就能使用平均的相对磁导率μr的值而利用转矩影响评价公式F(μr)来评价对转矩的影响。

另一方面，如图4所示，当相对磁导率μr超过11.9时，磁通泄漏使得空隙磁通密度降低，因此转矩减少。即，若将常用作磁性材料的高磁导率的软磁性材料用于罩体265，则会减少转矩。因此，具有磁性的罩体265须使用低磁导率的软磁性材料。再者，在以往的由非磁性金属形成的防止磁铁飞散用的罩体中，例如使用有SUS316这样的不会因压入加工而产生磁性的材料。

此处我们知道，若对SUS304以35％左右的加工率进行拉伸加工，则会产生相对磁导率为2左右的磁性。因此，考虑使用进行了这种加工的SUS304材料来构成本实施方式的罩体265。但只要能获得所期望的相对磁导率，则罩体265也可使用其他材料。

接着，下面对具有磁性的罩体265带来的转矩增加与转子20的各部位的形状尺寸的关系进行叙述。在前文所述的式(11)中，磁性空隙磁通密度B^与非磁性空隙磁通密度B'的比F大于1的原因在于，Lg^＜Lg使得式(11)的分母小于分子。此处，实效空隙长度Lg^由前文所述的式(8)表示，因此，式(11)中罩体厚度Tc相对于空隙长度Lg的比例越大，比F的值越容易增加。由此得知，在本实施方式的永磁铁式旋转电机1中，气隙30优选尽可能薄，此外，罩体265优选尽可能厚。但是，需要在考虑介存于罩体265与定子10之间而使它们不接触所需的气隙30的厚度和永磁铁式旋转电机1中能够安装的罩体265的厚度的基础上来决定它们的值。

此外，当磁铁厚度Tmg较大时，式(11)的分母难以受到实效空隙长度Lg^的减少的影响，因此比F的值难以增加。因此，磁铁厚度Tmg越小，比F越容易增加。另一方面，磁极宽度Wp在式(11)当中具有最大的值，因此对比F的影响相对较小。因此，磁极宽度Wp的值优选根据齿槽转矩、转矩脉动来加以规定。同样地，式(11)当中，邻接磁极间的泄漏宽度Wlk、邻接磁极间的长度Lpp对比F的影响也相对较小。因此，在本实施方式的永磁铁式旋转电机1中，为了增大具有磁性的罩体265带来的转矩增加的效果，须使用能尽可能增大式(11)所示的比F这样的结构的转子20。图1～图3所示的转子20的结构展示了比F较大的转子结构的一例。

图5为说明第1实施方式中的罩体265的磁性对转矩脉动和齿槽转矩的影响的图。图5的图表展示了通过对图1～图3中说明过的本实施方式的转子20的结构进行磁场解析算出的罩体265的相对磁导率μr与齿槽转矩及转矩脉动的关系。图5中，横轴表示罩体265的相对磁导率μr，纵轴表示齿槽转矩和转矩脉动的大小。

在图5所示的相对磁导率μr的范围内，转矩脉动足够小。另一方面，关于齿槽转矩，在图4中以两侧箭头41表示的范围A也就是满足前文所述的条件式(13)的μr＝1.17～9.74的范围内为7mN·m以下。进而，在范围A中的相对磁导率μr为2以上的部分也就是μr＝2～9.74的范围内，齿槽转矩为3mN·m以下，其中，在图4的磁场解析下的转矩比的增加率为3.3％以上(转矩比的值为1.033以上)的部分也就是μr＝2～6的范围内，齿槽转矩为2mN·m以下。因而得知，本实施方式的转子20的结构是除了能实现高转矩以外、还能实现低转矩脉动和低齿槽转矩的结构。

再者，在使用以往的非磁性的罩体代替具有磁性的罩体265的情况下，根据磁场解析，可以通过将磁极宽度Wp增加12％来实现低齿槽转矩。即，得知，在本实施方式的永磁铁式旋转电机1中，通过罩体265具有磁性，即便是磁极宽度Wp比使用非磁性的罩体的情况下小的结构，也能实现低齿槽转矩化。其原因在于，在罩体265具有磁性的情况下，在磁极端部，气隙30的磁通分布有沿周向扩展的倾向。

如上所述，得知，在本实施方式的永磁铁式旋转电机1中，通过在转子20中使用具有以条件式(13)加以表征的相对磁导率μr的罩体265，将获得可以增加转矩、而且低转矩脉动和低齿槽转矩也较佳的构成。

接着，对本实施方式的永磁铁式旋转电机1中的感应电压进行说明。在上文中说明过的永磁铁式旋转电机1的构成中，具有磁性的罩体265使得转矩增加，因此感应电压也同样增加。关于感应电压，可以通过在使旋转电机1作为非负载而使转子20以规定转速旋转时对各相的端子上产生的电压波形进行测定或者进行磁场解析来获得。此外，通过对罩体265的有无造成的电压波形的测定结果的差异进行比较，也会获得罩体265具有磁性带来的感应电压的增加量。再者，在没有罩体265时的电压波形的测定中，可使用非磁性的罩体将永磁铁210支承在转子20上，或者，也可使用粘接剂或冶具将永磁铁210支承在转子20上。

图6为说明第1实施方式中的罩体265的磁性对感应电压的影响的图。图6的图表展示了针对图1～图3中说明过的本实施方式的转子20的结构而通过磁场解析算出感应电压波形的基波振幅、根据该算出结果与没有罩体265时的基波振幅的振幅比来求出的感应电压比与罩体265的相对磁导率μr的关系。图6中，横轴表示罩体265的相对磁导率μr，纵轴表示感应电压比。

图6中，在图4中以两侧箭头41表示的范围A也就是满足前文所述的条件式(13)的μr＝1.17～9.74的范围内，感应电压比为1.06％以上。即，得知，与图4中说明过的转矩增加一样，通过使用具有磁性的罩体265，能够实现0.6％以上的感应电压的增加。因而确认了如下事实：在第1实施方式的永磁铁式旋转电机1的构成中，通过使用具有以上述条件式(13)加以表征的相对磁导率μr的罩体265，能够增加感应电压。感应电压增加的原因在于，在本实施方式中，罩体265具有规定磁性使得从转子的磁极去往定子的磁通增加，从而能增加与定子的绕组的磁链。转矩的增加也是相同原因。

接着，参考图7，对作为本实施方式的变形例的、使用具有不均匀的磁性的罩体代替像上文中说明过的那样具有均匀的磁性的罩体265的情况的例子进行说明。图7为第1实施方式的变形例的永磁铁式旋转电机1的局部放大图，与图2一样，是放大表示图1所示的永磁铁式旋转电机1的全周截面的1/5的图。

在图7所示的永磁铁式旋转电机1中，转子20具备永磁铁210产生的磁铁磁通的朝向在周向上交替颠倒的多个磁极。再者，图7中，利用永磁铁210b、210c来分别表示相互邻接的2个永磁铁210，仅展示了与它们相对应的2个磁极，但这以外的部分也是一样的。永磁铁210b、210c通过具有不均匀的磁性的防止磁铁飞散用的罩体265b固定在转子20上。罩体265b中，从转子20的中心观察各磁极的角度内的磁性(以下称为“第1磁性”)与从转子20的中心观察相互邻接的一对磁极间的角度内的磁性(以下称为“第2磁性”)不一样。在这种构成的永磁铁式旋转电机1中，认为第1磁性相较于第2磁性而言相对磁导率越大，转矩增加的效果就越大。再者，具有不均匀的磁性的罩体265b例如可以通过将磁性金属材料与非磁性金属材料熔融接合而形成圆环状来加以制作。

若将第1磁性的相对磁导率设为μr1、将第2磁性的相对磁导率设为μr2，则前文所述的式(12)所示的转矩影响评价公式可以像以下式(14)那样变形。

F(μr)＝(Lg+Tmg*(1+(2Lg/Wp)*Wlk/(Lpp/2))/(Lg+(1/μr1－1)*Tc+Tmg*(1+(2(Lg+(1/μr1－1)*Tc)/Wp)*(Wlk+(μr2－1)*Tc)/(Lpp/2))···(14)

进而，在上述式(14)中，若像普通的软磁性材料那样μr1足够大，则式(14)可以像以下式(15)那样变形。

F(μr)＝(Lg+Tmg*(1+(2Lg/Wp)*Wlk/(Lpp/2))/(Lg－Tc+Tmg*(1+(2(Lg－Tc)/Wp)*(Wlk+(μr2－1)*Tc)/(Lpp/2))···(15)

在上述式(15)中，若将μr2增加至图4中说明过的转矩影响评价公式F(μr)下的比F的最大相对磁导率μrMX(＝10.6)的程度，则Wlk^＝(Wlk+9.6*Tc)＞Wlk，泄漏宽度Wlk^造成的磁通泄漏较大，因此F≒1。结果与均匀的相对磁导率的情况下相同。因而得知，在μr2较大的情况下得不到转矩增加的效果。因此，μr2较理想为图4中说明过的最大转矩相对磁导率μrc(＝3.2)的程度或者比它低的值。

根据以上的比较研究，本实施方式的永磁铁式旋转电机1可以运用于优选高转矩化的EPS装置、其他汽车用电动辅机装置、工业用永磁铁式旋转电机这所有设备。此外，本实施方式的永磁铁式旋转电机1是在低转矩脉动和低齿槽转矩上也有效的构成，因此，可以运用于优选低振动化的EPS装置、其他汽车用电动辅机装置、工业用永磁铁式旋转电机这所有设备。

(第2实施方式)

接着，使用图8～图11，对本发明的第2实施方式的永磁铁式旋转电机1进行说明。本实施方式的永磁铁式旋转电机1是8极48槽分布绕法永磁铁式旋转电机。图8为第2实施方式的永磁铁式旋转电机1的局部放大图，是放大表示永磁铁式旋转电机1的全周截面的1/4的图。图9为第2实施方式的转子20的截面的磁极附近的放大图。在本实施方式中，像图9所示那样定义转子20的各部位的尺寸。再者，与第1实施方式共通的部分将省略部分说明。

如图8所示，在本实施方式的转子20中，设置在转子铁心200外周的8极的永磁铁210各方与第1实施方式一样通过防止磁铁飞散用的罩体265固定在转子20上。此外，关于极距角θ1，由于转子20的极数P为8，因此θ1＝360度/8，永磁铁210的周向端点节距角θ2＜θ1。

在本实施方式的永磁铁式旋转电机1中，与第1实施方式中说明过的一样，也是气隙30处的磁铁磁通越大，获得的转矩就越大。下面，对可以增加气隙30处的磁铁磁通来增加转矩的本实施方式的永磁铁式旋转电机1的构成进行说明。

图10为说明第2实施方式中的罩体265的磁性对转矩的影响的图。图10的图表展示了使用图8、图9中说明过的形状的转子20的情况下的罩体265的相对磁导率μr与比F的关系。再者，将气隙30的长度设为0.45mm。图10中，横轴表示罩体265的相对磁导率μr，纵轴表示比F的大小。

图10中，与第1实施方式中说明过的图4一样，也是以实线表示使用前文所述的式(12)所示的转矩影响评价公式F(μr)算出的比F的大小。此外，以虚线表示通过改变罩体265的相对磁导率μr的值而实施旋转电机1的磁场解析来算出的、以罩体265为非磁性的情况为基准的转矩比的大小。

如图10所示，在转矩影响评价公式F(μr)的情况下，在相对磁导率为1至25.4的范围内，比F超过了1。另一方面，在磁场解析的情况下，在相对磁导率为1至24.5的范围内，转矩比超过了1。因此，若计算这些最大相对磁导率μrMX的差分，则该差分的大小相对于转矩影响评价公式F(μr)下的比F的最大相对磁导率μrMX而言较小，为3.4％。即，如图10所示，转矩影响评价公式F(μr)下的比F和磁场解析下的转矩比分别大于1的相对磁导率μr的范围其大部分是重合的。由此表明，在本实施方式中，也可以利用转矩影响评价公式F(μr)来算出旋转电机1的转矩增加的范围的相对磁导率μr。

此外，图10中，若以两侧箭头42来表示利用转矩影响评价公式F(μr)算出的比F的值满足前文所述条件式(13)的相对磁导率μr的范围A，则求出该范围A为μr＝1.20～22.78。两侧箭头42所示的范围A与通过磁场解析算出的转矩比为1以上的范围大致对应。此外，根据磁场解析下的转矩比的范围A内的值得知，通过使用具有磁性的罩体265，能够实现0.5％以上的转矩增加(最大4.8％)。因而确认了如下事实：在第2实施方式的永磁铁式旋转电机1的构成中，通过使用具有以条件式(13)加以表征的相对磁导率μr的罩体265，也能增加转矩。

图11为说明第2实施方式中的罩体265的磁性对转矩脉动和齿槽转矩的影响的图。图11的图表展示了通过对图8、图9中说明过的本实施方式的转子20的结构进行磁场解析算出的罩体265的相对磁导率μr与齿槽转矩及转矩脉动的关系。图11中，横轴表示罩体265的相对磁导率μr，纵轴表示齿槽转矩和转矩脉动的大小。

在图11所示的相对磁导率μr的范围内，转矩脉动足够小。另一方面，关于齿槽转矩，在图11中以两侧箭头42表示的范围A也就是满足前文所述的条件式(13)的μr＝1.20～22.78的范围内为8mN·m以下。进而，范围A当中，在图10的磁场解析下的转矩比的增加率为4％以上(转矩比的值为1.04以上)的部分也就是μr＝2.5～10的范围内，齿槽转矩为5mN·m以下。因而得知，本实施方式的转子20的结构也是除了能实现高转矩以外、还能实现低转矩脉动和低齿槽转矩的结构。

再者，在使用以往的非磁性的罩体代替具有磁性的罩体265的情况下，根据磁场解析，可以通过将空隙长度Lg缩小0.3mm左右来实现低齿槽转矩。但是，空隙长度Lg缩小会导致气隙30缩短，从而难以保证转子20与定子10的不接触。因此得知，在本实施方式的永磁铁式旋转电机1中，通过罩体265具有磁性，与使用非磁性的罩体的情况相比，能够确保空隙长度Lg，在结构上比较有利。

如上所述，得知，在本实施方式的永磁铁式旋转电机1中，通过在转子20中使用具有以条件式(13)加以表征的相对磁导率μr的罩体265，也将获得可以增加转矩、而且低转矩脉动和低齿槽转矩也较佳的构成。

此外，针对图8、图9中说明过的本实施方式的转子20的结构、以与第1实施方式中说明过的相同的方式而通过磁场解析来求罩体265的磁性的有无下的感应电压波形的振幅比，由此计算出具有磁性的罩体265带来的感应电压的增加量。结果确认了如下事实：在图10中以两侧箭头42表示的范围A也就是满足前文所述的条件式(13)的μr＝1.20～22.78的范围内，感应电压增加达0.8％以上。由此得知，在本实施方式中，通过使用具有磁性的罩体265，能使永磁铁式旋转电机1的感应电压增加0.8％以上。

根据以上的比较研究，与第1实施方式一样，本实施方式的永磁铁式旋转电机1可以运用于优选高转矩化的EPS装置、其他汽车用电动辅机装置、工业用永磁铁式旋转电机这所有设备。此外，本实施方式的永磁铁式旋转电机1是在低转矩脉动和低齿槽转矩上也有效的构成，因此可以运用于优选低振动化的EPS装置、其他汽车用电动辅机装置、工业用永磁铁式旋转电机这所有设备。

(第3实施方式)

接着，使用图12～图14，对本发明的第3实施方式的永磁铁式旋转电机1进行说明。本实施方式的永磁铁式旋转电机1是14极18槽集中绕法永磁铁式旋转电机。图12为第3实施方式的永磁铁式旋转电机1的局部放大图，是放大表示永磁铁式旋转电机1的全周截面的1/4的图。图13为第3实施方式的转子20的截面的磁极附近的放大图。在本实施方式中，像图13所示那样定义转子20的各部位的尺寸。再者，与第1实施方式、第2实施方式共通的部分将省略部分说明。

如图12所示，在本实施方式的永磁铁式旋转电机1中，在外周侧配置有大致环状的定子10，在内周侧配置有大致圆柱状的转子20。定子10与转子20之间设置有气隙30。定子10通过如下方式形成：将在外周侧配置有环状的铁心背部110、在内周侧配置有辐射状的枢齿130的电磁钢板加以层叠来构成定子铁心100，在层叠在一起的枢齿130上配置绕组140来形成集中绕组，之后热压配合或压入至未图示的壳体来加以一体化。

此外，如图12所示，本实施方式的转子20由电磁钢板层叠而成的铁心即转子铁心200和成为旋转轴的转轴300构成。在转子铁心200的外周沿周向设置有14极的永磁铁210。与第1实施方式、第2实施方式一样，各永磁铁210通过防止磁铁飞散用的罩体265固定在转子20上。关于极距角θ1，由于转子20的极数P为14，因此θ1＝360度/14，永磁铁210的周向端点节距角θ2＜θ1。

在本实施方式的永磁铁式旋转电机1中，与第1实施方式、第2实施方式中说明过的一样，也是气隙30处的磁铁磁通越大，获得的转矩就越大。下面，对可以增加气隙30处的磁铁磁通来增加转矩的本实施方式的永磁铁式旋转电机1的构成进行说明。

图14为说明第3实施方式中的罩体265的磁性对转矩的影响的图。图14的图表展示了使用图12、图13中说明过的形状的转子20的情况下的罩体265的相对磁导率μr与比F的关系。再者，在本实施方式中，在定子10上配置6个3串联17匝绕组140，由此形成3相2并联的绕组结构。图14中，计算对并联连接在一起的两绕组140各通电50Arms的情况下的转矩。图14中，横轴表示罩体265的相对磁导率μr，纵轴表示比F的大小。

图14中，与第1实施方式中说明过的图4、第2实施方式中说明过的图10一样，也是以实线表示使用前文所述的式(12)所示的转矩影响评价公式F(μr)算出的比F的大小。此外，以虚线表示通过改变罩体265的相对磁导率μr的值而实施旋转电机1的磁场解析来算出的、以罩体265为非磁性的情况为基准的转矩比的大小。

如图14所示，在转矩影响评价公式F(μr)的情况下，在相对磁导率为1至8.3的范围内，比F超过了1。另一方面，在磁场解析的情况下，在相对磁导率为1至8.1的范围内，转矩比超过了1。因此，若计算这些最大相对磁导率μrMX的差分，则该差分的大小相对于转矩影响评价公式F(μr)下的比F的最大相对磁导率μrMX而言较小，为3％。即，如图14所示，转矩影响评价公式F(μr)下的比F和磁场解析下的转矩比分别大于1的相对磁导率μr的范围其大部分是重合的。由此表明，在本实施方式中，也可以利用转矩影响评价公式F(μr)来算出旋转电机1的转矩增加的范围的相对磁导率μr。

此外，图14中，若以两侧箭头43来表示利用转矩影响评价公式F(μr)算出的比F的值满足前文所述的条件式(13)的相对磁导率μr的范围A，则求出该范围A为μr＝1.17～7.65。两侧箭头43所示的范围A与通过磁场解析算出的转矩比为1以上的范围大致对应。此外，根据磁场解析下的转矩比的范围A内的值得知，通过使用具有磁性的罩体265，能够实现0.3％以上的转矩增加(最大3.6％)。因而确认了如下事实：在第3实施方式的永磁铁式旋转电机1的构成中，通过使用具有以条件式(13)加以表征的相对磁导率μr的罩体265，也能增加转矩。

再者，本实施方式的永磁铁式旋转电机1中的转矩脉动波形的基波次数为极数的3倍也就是42次。此外，齿槽转矩波形的基波次数为极数和槽数的最小公倍数也就是126次。这些次数比第1实施方式、第2实施方式中高，因此容易降低转矩脉动和齿槽转矩。此外，转矩脉动和齿槽转矩的相对磁导率依赖性表现出分别与第1实施方式、第2实施方式同样的倾向。因而得知，在本实施方式的永磁铁式旋转电机1中，通过在转子20中使用具有以条件式(13)加以表征的相对磁导率μr的罩体265，也将获得可以增加转矩、而且低转矩脉动和低齿槽转矩也较佳的构成。

此外，针对图12、图13中说明过的本实施方式的转子20的结构、以与第1实施方式中说明过的相同的方式而通过磁场解析来求罩体265的磁性的有无下的感应电压波形的振幅比，由此计算出具有磁性的罩体265带来的感应电压的增加量。结果确认了如下事实：在图14中以两侧箭头43表示的范围A也就是满足前文所述的条件式(13)的μr＝1.17～7.65的范围内，感应电压增加达0.7％以上。由此得知，在本实施方式中，通过使用具有磁性的罩体265，能使永磁铁式旋转电机1的感应电压增加0.7％以上。

根据以上的比较研究，与第1实施方式、第2实施方式一样，本实施方式的永磁铁式旋转电机1可以运用于优选高转矩化的EPS装置、其他汽车用电动辅机装置、工业用永磁铁式旋转电机这所有设备。此外，本实施方式的永磁铁式旋转电机1是在低转矩脉动和低齿槽转矩上也有效的构成，因此可以运用于优选低振动化的EPS装置、其他汽车用电动辅机装置、工业用永磁铁式旋转电机这所有设备。

(第4实施方式)

接着，使用图15～图17，对本发明的第4实施方式的永磁铁式旋转电机1进行说明。本实施方式的永磁铁式旋转电机1与第3实施方式一样，是14极18槽集中绕法永磁铁式旋转电机。图15为第4实施方式的永磁铁式旋转电机1的局部放大图，是放大表示永磁铁式旋转电机1的全周截面的1/4的图。图16为第4实施方式的转子20的截面的磁极附近的放大图。在本实施方式中，像图16所示那样定义转子20的各部位的尺寸。再者，与第1实施方式～第3实施方式共通的部分将省略部分说明。

如图15所示，本实施方式的转子20由电磁钢板层叠而成的铁心即转子铁心200和成为旋转轴的转轴300构成。在转子铁心200的外周沿周向设置有14极的磁极部220。各磁极部220中，在V字形的磁铁收纳空间212内各插入有1个矩形的永磁铁210。即，1个磁极部220插入有2个永磁铁210。此外，在磁铁收纳空间212外周侧设置有桥部242，在桥部242，层叠在一起的电磁钢板中的85％被去除掉。各磁极部220通过防止磁铁飞散用的罩体265固定在转子20上。关于极距角，由于转子20的极数P为14，因此θ1＝360度/14，磁极部220的周向端点节距角θ2＜θ1。再者，在本实施方式中，磁极部220的周向端点节距角θ2是磁极部220的外周部的一端点起到另一端点为止的角度。

在本实施方式中，在具有图15、图16所示那样的埋入磁铁式转子结构的永磁铁式旋转电机1中，像图16所示那样定义转矩影响评价公式F(μr)中使用的各部位的尺寸和物理量。图16中，磁铁厚度Tmg是矩形的永磁铁210中沿着中央的磁通的方向的厚度。空隙长度Lg是长度Lg1与空隙长度Lg2合计得到的长度，所述长度Lg1是罩体265除外的转子20的最外周面与定子10的内周面的距离，也就是定子10的内周面起到构成磁极部220的转子铁心200的最外周面即周向中央点为止的长度，所述空隙长度Lg2是磁铁收纳空间212内的永磁铁210的厚度方向上的空隙长度。

磁极宽度Wp意指连结2个交点的圆弧的长度，所述2个交点是分别穿过转子20的旋转中心和磁极部220外周的周向端点的2条直线分别与定子10的内周面交叉而得。邻接磁极间的磁铁磁通的泄漏宽度Wlk是定子10的内周面起到转子铁心200的q轴方向的最外周点也就是处于邻接的磁极部220间的中点的转子铁心200的外周面为止的长度。邻接磁极间的长度Lpp是相互邻接的2个磁极部220的外周部彼此的间隔，也就是一磁极部220的外周部的周向端点起到另一磁极部220的外周部的周向端点为止的长度，与第1实施方式一样，由前文所述的式(2)表示。再者，在本实施方式中，Lpp中也加入有磁极圆弧下的端部的磁极厚度的减少量作为修正。

通过使用表示本实施方式中的转子20的各部位的形状尺寸的上述各数值，本实施方式的永磁铁式旋转电机1也能以前文所述的式(12)来表示转矩影响评价公式F(μr)。再者，如前文所述，本实施方式的转子20具有去除掉桥部242的85％的结构。因此，虽然转矩影响评价公式F(μr)中没有考虑到桥部242处的磁通泄漏，计算上也不会有特别的问题。

图17为说明第4实施方式中的罩体265的磁性对转矩的影响的图。图17的图表展示了使用图15、图16中说明过的形状的转子20的情况下的罩体265的相对磁导率μr与比F的关系。图17中，横轴表示罩体265的相对磁导率μr，纵轴表示比F的大小。

图17中，与第1实施方式中说明过的图4、第2实施方式中说明过的图10、第3实施方式中说明过的图14一样，也是以实线表示使用前文所述的式(12)所示的转矩影响评价公式F(μr)算出的比F的大小。此外，以虚线表示通过改变罩体265的相对磁导率μr的值而实施旋转电机1的磁场解析来算出的转矩比的大小。

如图17所示，在转矩影响评价公式F(μr)的情况下，在相对磁导率为1至21.82的范围内，比F超过了1。另一方面，在磁场解析的情况下，在相对磁导率为1至21.83的范围内，转矩比超过了1。因此，若计算这些最大相对磁导率μrMX的差分，则该差分的大小相对于转矩影响评价公式F(μr)下的比F的最大相对磁导率μrMX而言较小，为0.1％。即，如图17所示，转矩影响评价公式F(μr)下的比F和磁场解析下的转矩比分别大于1的相对磁导率μr的范围其大部分是重合的。由此表明，在本实施方式中，也可以利用转矩影响评价公式F(μr)来算出旋转电机1的转矩增加的范围的相对磁导率μr。

此外，图17中，若以两侧箭头44来表示利用转矩影响评价公式F(μr)算出的比F的值满足前文所述的条件式(13)的相对磁导率μr的范围A，则求出该范围A为μr＝1.20～19.55。两侧箭头44所示的范围A与通过磁场解析算出的转矩比为1以上的范围大致对应。此外，根据磁场解析下的转矩比的范围A内的值得知，通过使用具有磁性的罩体265，能够实现1.4％以上的转矩增加(最大10％)。因而确认了如下事实：在第4实施方式的永磁铁式旋转电机1的构成中，通过使用具有以条件式(13)加以表征的相对磁导率μr的罩体265，也能增加转矩。

如以上所说明，在使用埋入磁铁式旋转电机的本实施方式中，与使用表面磁铁式旋转电机的第1实施方式～第3实施方式相比，转矩比有了增加。其原因在于，埋入磁铁式相较于表面磁铁式而言磁铁厚度Tmg较小、实效空隙长度Lg^的缩短对转矩的影响表现得较大。

再者，本实施方式的永磁铁式旋转电机1中的转矩脉动波形的基波次数与第3实施方式一样为极数的3倍也就是42次。此外，齿槽转矩波形的基波次数为极数和槽数的最小公倍数也就是126次。这些次数比第1实施方式、第2实施方式中高，因此容易降低转矩脉动和齿槽转矩。此外，转矩脉动和齿槽转矩的相对磁导率依赖性表现出分别与第1实施方式、第2实施方式同样的倾向。因而，在本实施方式的永磁铁式旋转电机1中，通过在转子20中使用具有以条件式(13)加以表征的相对磁导率μr的罩体265，也将获得可以增加转矩、而且低转矩脉动和低齿槽转矩也较佳的构成。

此外，针对图15、图16中说明过的本实施方式的转子20的结构、以与第1实施方式中说明过的相同的方式而通过磁场解析来求罩体265的磁性的有无下的感应电压波形的振幅比，由此计算出具有磁性的罩体265带来的感应电压的增加量。结果确认了如下事实：在图17中以两侧箭头44表示的范围A也就是满足前文所述的条件式(13)的μr＝1.20～19.55的范围内，感应电压增加达2.2％以上。由此得知，在本实施方式中，通过使用具有磁性的罩体265，能使永磁铁式旋转电机1的感应电压增加2.2％以上。

根据以上的比较研究，与第1实施方式～第3实施方式一样，本实施方式的永磁铁式旋转电机1可以运用于优选高转矩化的EPS装置、其他汽车用电动辅机装置、工业用永磁铁式旋转电机这所有设备。此外，本实施方式的永磁铁式旋转电机1是在低转矩脉动和低齿槽转矩上也有效的构成，因此可以运用于优选低振动化的EPS装置、其他汽车用电动辅机装置、工业用永磁铁式旋转电机这所有设备。

根据以上说明过的本发明的实施方式，取得以下作用效果。

(1)转子20具备：转子铁心200；多个永磁铁210，它们以外周面的至少一部分从转子铁心200露出的状态分别固定在转子铁心200上；以及罩体265，其覆盖多个永磁铁210，用于防止磁铁飞散，罩体265具有磁性。因此，能够充分增加转矩。

(2)永磁铁210的外周面与旋转电机1所具有的定子10的内周面在磁性上相对配置。罩体265的磁性是以下那样的磁性：即，关于因永磁铁210而在转子20与定子10之间的气隙30中产生的磁铁磁通，利用具有磁性的罩体265覆盖多个永磁铁210的情况下的磁铁磁通的密度即磁性空隙磁通密度B^与利用不具有磁性的非磁性罩体覆盖多个永磁铁210的情况下的磁铁磁通的密度即非磁性空隙磁通密度B'的比F为1以上。因此，可以使用具有磁性的罩体265来可靠地增加转矩。

(3)像图4、图10、图14、图17中分别展示的那样，比F根据罩体265的相对磁导率μr而变化。若将比F的最大值设为Fc，则罩体265的相对磁导率μr按照比F满足条件式(13)的范围A来决定。因此，能以可以充分增加转矩的方式决定罩体265的磁性。

(4)将罩体265的厚度设为Tc、永磁铁210的剩余磁通密度设为Br、永磁铁210的厚度设为Tmg、罩体265除外的转子20的最外周面与定子10的内周面的距离即空隙长度设为Lg、转子20的磁极的宽度设为Wp、邻接磁极间的磁铁磁通的泄漏宽度设为Wlk、邻接磁极间的长度设为Lpp，比F的最大值Fc为式(12)所示的函数F(μr)的最大值F(μrc)。因此，可以根据转子20的各部位的形状尺寸来准确地定义决定比F的条件式(13)。

(5)像第1实施方式的变形例中展示的那样，罩体265b也可为相对磁导率在周向上规则地变化的罩体。具体而言，转子20具备永磁铁210产生的磁通的朝向在周向上交替颠倒的多个磁极，罩体265b具有从转子20的中心观察各磁极的角度内的磁性即第1磁性和从转子20的中心观察相互邻接的一对磁极间的角度内的磁性即第2磁性。在这种罩体365b中，第1磁性相较于第2磁性而言相对磁导率可较大。如此一来，能够获得更大的转矩增加的效果。

(6)永磁铁式旋转电机1是具备上述转子20、转轴300以及定子10而构成的，所述转轴300固定在转子20上，所述定子10具有多个绕组140，隔着规定气隙30与转子20相对配置。因此，能够实现充分增加了转矩的旋转电机。

(7)永磁铁式旋转电机1例如可以作为汽车的电动动力转向用马达。此外，也可构成具备永磁铁式旋转电机1、使用该永磁铁式旋转电机1来进行电动动力转向或电动制动的汽车用电动辅机系统。如此一来，能够实现抑制了振动和噪音的汽车用电动辅机系统。

以上说明过的各实施方式和各种变形例只是一例，只要无损发明的特征，本发明便不限定于这些内容。此外，上文中对各种实施方式和变形例进行了说明，但本发明并不限定于这些内容。在本发明的技术思想的范围内思索的其他形态也包含在本发明的范围内。

符号说明

1 永磁铁式旋转电机

10 定子

20 转子

30 气隙

100 定子铁心

110 铁心背部

130 枢齿

140 绕组

200 转子铁心

210 永磁铁

212 磁铁收纳空间

220 磁极部

242 桥部

265 罩体

300 转轴。

Claims (9)

1.一种转子，它是旋转电机的转子，其特征在于，具备：

转子铁心；

多个永磁铁，它们以外周面的至少一部分从所述转子铁心露出的状态分别固定在所述转子铁心上；以及

罩体，其覆盖所述多个永磁铁，

所述罩体具有磁性。

2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，

所述永磁铁的外周面与所述旋转电机所具有的定子的内周面在磁性上相对配置，

所述罩体的磁性是以下那样的磁性：即，关于因所述永磁铁而在所述转子与所述定子之间的气隙中产生的磁铁磁通，利用具有磁性的所述罩体覆盖所述多个永磁铁的情况下的所述磁铁磁通的密度与利用不具有磁性的非磁性罩体覆盖所述多个永磁铁的情况下的所述磁铁磁通的密度的比F为1以上。

3.根据权利要求2所述的转子，其特征在于，

所述比F根据所述罩体的相对磁导率μr而变化，

若将所述比F的最大值设为Fc，则所述罩体的相对磁导率μr满足所述比F为1+(Fc－1)/7以上这一条件。

4.根据权利要求3所述的转子，其特征在于，

将所述罩体的厚度设为Tc、所述永磁铁的剩余磁通密度设为Br、所述永磁铁的厚度设为Tmg、所述罩体除外的所述转子的最外周面与所述定子的内周面的距离即空隙长度设为Lg、所述转子的磁极的宽度设为Wp、邻接磁极间的所述磁铁磁通的泄漏宽度设为Wlk、邻接磁极间的长度设为Lpp，所述比F的最大值Fc为下式所示的函数F(μr)的最大值：

F(μr)＝(Lg+Tmg*(1+(2Lg/Wp)*Wlk/(Lpp/2))/(Lg+(1/μr－1)*Tc+Tmg*(1+(2(Lg+(1/μr－1)*Tc)/Wp)*(Wlk+(μr－1)*Tc)/(Lpp/2))。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的转子，其特征在于，

所述罩体的相对磁导率在周向上规则地变化。

6.根据权利要求5所述的转子，其特征在于，

具备所述永磁铁产生的磁通的朝向在周向上交替颠倒的多个磁极，

所述罩体具有从所述转子的中心观察各磁极的角度内的磁性即第1磁性和从所述转子的中心观察相互邻接的一对磁极间的角度内的磁性即第2磁性，

所述第1磁性相较于所述第2磁性而言相对磁导率较大。

7.一种旋转电机，其特征在于，具备：

根据权利要求1至6中任一项所述的转子；

转轴，其固定在所述转子上；以及

定子，其具有多个绕组，隔着规定气隙与所述转子相对配置。

8.根据权利要求7所述的旋转电机，其特征在于，

所述旋转电机为汽车的电动动力转向用马达。

9.一种汽车用电动辅机系统，其特征在于，

具备根据权利要求7或8所述的旋转电机，

使用所述旋转电机来进行电动动力转向或电动制动。

Images