CN114651383B - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够降低在定子中产生的高谐波铁损的旋转电机。该旋转电机具备定子和转子，转子具有：转子铁芯，其形成有由多个磁铁插入孔构成的磁铁插入孔组；以及永久磁铁组，其插入到磁铁插入孔组并由多个永久磁铁构成。在转子铁芯形成有第一磁狭缝和第二磁狭缝。在第二磁狭缝配置有将第一q轴磁路与第二q轴磁路连接的第一磁铁磁通引导路。在将通过第一交叉点和转子铁芯的径向中心点的直线与通过第二交叉点和转子铁芯的径向中心点的直线之间的角度设为θ₁，将极对数设为P，将自然数设为m₁，将n₁设为比m₁小的自然数的情况下，满足θ₁＝2π×n₁÷{P×(2m₁‑1)}[rad]。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及具备永久磁铁的旋转电机。

背景技术

以往，已知有一种旋转电机，该旋转电机具备转子和定子，转子具有：转子铁芯，所述转子铁芯形成有由多个磁铁插入孔构成的磁铁插入孔组；以及永久磁铁组，所述永久磁铁组插入到磁铁插入孔组并由多个永久磁铁构成。永久磁铁组构成转子中的1个磁极。在转子铁芯的径向外侧面与磁铁插入孔组之间的转子铁芯的部分形成有作为磁屏障的空洞。通过在转子铁芯形成空洞，从而转子铁芯的d轴方向的磁阻变大。由此，转子的凸极比增加。其结果是，在旋转电机中产生的磁阻转矩提高(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3819211号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，由于转子铁芯的d轴方向的磁阻变大，所以与转子铁芯的径向外侧面的周向的位置对应地，作用于通过转子铁芯的径向外侧面的磁通的转子铁芯的磁阻大幅地变动。由此，转子铁芯的径向外侧面的磁通所包含的高谐波分量增加。其结果是，存在在定子中产生的高谐波铁损增加这样的课题。

本发明是为了解决上述那样的课题而完成的，其目的在于提供一种能够降低在定子中产生的高谐波铁损的旋转电机。

用于解决课题的技术方案

本发明的旋转电机具备定子和设置于定子的径向内侧的转子，转子具有：转子铁芯，所述转子铁芯形成有由多个磁铁插入孔构成的磁铁插入孔组；以及永久磁铁组，所述永久磁铁组插入到磁铁插入孔组并由多个永久磁铁构成，构成磁铁插入孔组的多个磁铁插入孔以磁铁插入孔组的形状成为中间部比两端部朝向转子铁芯的径向内侧突出的凸状的方式排列配置，构成永久磁铁组的多个永久磁铁构成转子中的1个磁极，在由转子铁芯的径向外侧面和磁铁插入孔组包围的转子铁芯的部分形成有弧状的第一磁狭缝和弧状的第二磁狭缝，所述弧状的第一磁狭缝的中间部比两端部朝向转子铁芯的径向内侧突出，所述弧状的第二磁狭缝设置于比第一磁狭缝靠磁铁插入孔组侧的位置且中间部比两端部朝向转子铁芯的径向内侧突出，将第一磁狭缝与第二磁狭缝之间的转子铁芯的部分设为第一q轴磁路，将第二磁狭缝与磁铁插入孔组之间的转子铁芯的部分设为第二q轴磁路，在第二磁狭缝配置有将第一q轴磁路与第二q轴磁路连接的第一磁铁磁通引导路，在将通过第一q轴磁路的宽度方向中心的曲线与转子铁芯的径向外侧面交叉的2个交叉点中的一方设为第一交叉点，将2个交叉点中的另一方设为第二交叉点，将通过第一交叉点和转子铁芯的径向中心点的直线与通过第二交叉点和转子铁芯的径向中心点的直线之间的角度设为θ₁，将极对数设为P，将自然数设为m₁，将n₁设为比m₁小的自然数的情况下，满足θ₁＝2π×n₁÷{P×(2m₁-1)}[rad]。

发明效果

根据本发明的旋转电机，能够降低在定子中产生的高谐波铁损。

附图说明

图1是示出实施方式1的旋转电机的俯视图。

图2是示出图1的旋转电机1的主要部分的放大图。

图3是示出实施方式1的第一比较例的旋转电机中的转子的径向外侧面的磁通密度分布的图。

图4是示出在图3的旋转电机的转子中产生的磁通的空间相位、在转子中产生并与定子交链的磁通的时间相位、以及在定子中产生的磁通的时间相位的图。

图5是示出图1的旋转电机1中的转子的径向外侧面的磁通密度分布的图。

图6是示出图1的转子的主要部分的放大图。

图7是示出图6的转子的变形例的主要部分的图。

图8是示出图7的转子的径向外侧面的磁通密度分布的图。

图9是示出在图1的旋转电机的转子中产生的磁通的空间相位、在转子中产生并与定子交链的磁通的时间相位、以及在定子中产生的磁通的时间相位的图。

图10是示出图3的转子的转速与转矩的关系的图表。

图11是示出图7的转子的转速与转矩的关系的图表。

图12是示出实施方式1的第二比较例的转子的主要部分的主视图。

图13是示出实施方式2的旋转电机的转子的主要部分的俯视图。

图14是示出实施方式3的旋转电机的转子的主要部分的俯视图。

图15是示出实施方式4的旋转电机的转子的主要部分的俯视图。

图16是示出实施方式5的旋转电机的转子的主要部分的俯视图。

图17是示出实施方式5的变形例的旋转电机的转子的主要部分的俯视图。

图18是示出实施方式6的旋转电机的转子的主要部分的俯视图。

图19是示出实施方式7的旋转电机的俯视图。

图20是示出实施方式7的变形例的旋转电机的俯视图。

图21是示出实施方式8的旋转电机的转子的主要部分的俯视图。

图22是示出图21的A部的放大图。

图23是示出实施方式8的第一比较例的定子的主要部分的俯视图。

图24是示出图23的B部的放大图。

图25是示出实施方式8的第二比较例的定子的主要部分的俯视图。

图26是示出图25的C部的放大图。

具体实施方式

实施方式1.

图1是示出实施方式1的旋转电机的俯视图。旋转电机1成为永久磁铁式旋转电机。旋转电机1具备定子2和相对于定子2旋转的转子3。在该例中，轴向是指沿着转子3旋转的旋转轴的方向，径向是指以转子3旋转的旋转轴为中心的径向，周向是指以转子3旋转的旋转轴为中心的周向。转子3相对于定子2配置于径向内侧。转子3相对于定子2沿周向旋转。

定子2具有定子铁芯201和设置于定子铁芯201的多个线圈202。定子铁芯201包括圆筒形状的铁芯背部203和从铁芯背部203向径向内侧突出的多个齿204。多个齿204在周向上排列配置。各个齿204的顶端部与转子3相向。

将由铁芯背部203和在周向上彼此相邻的一对齿204划分出的空间设为槽205。换言之，在周向上彼此相邻的一对齿204之间形成有槽205。在槽205配置有线圈202。在该例中，槽205的数量为48个，线圈202的卷绕方式为分布卷绕。

转子3具有转子铁芯301和设置于转子铁芯301的多个永久磁铁组302。多个永久磁铁组302在周向上排列配置。在该例中，永久磁铁组302的数量为8个。1个永久磁铁组302构成转子3中的1个磁极。因此，在该例中，转子3的磁极的数量为8个。

转子铁芯301形成为圆筒形状。在转子铁芯301形成有多个磁铁插入孔组303、多个空洞304以及多个磁狭缝组305。多个磁铁插入孔组303在转子3的周向上等间隔地配置。磁铁插入孔组303的数量与永久磁铁组302的数量一致。因此，磁铁插入孔组303的数量为8个。

多个空洞304及多个磁狭缝组305与多个磁铁插入孔组303同样地在周向上等间隔地配置。多个空洞304的数量及多个磁狭缝组305的数量与磁铁插入孔组303的数量一致。空洞304是非磁性区域。

图2是示出图1的旋转电机1的主要部分的放大图。在图2中，示出了转子3中的构成1个磁极的部分和与构成1个磁极的转子3的部分对应的定子2的部分。1个磁铁插入孔组303由2个磁铁插入孔306构成。此外，1个磁铁插入孔组303也可以由3个以上的磁铁插入孔306构成。

构成1个磁铁插入孔组303的2个磁铁插入孔306以磁铁插入孔组303的形状成为中间部比两端部朝向转子铁芯301的径向内侧突出的凸状的方式排列配置。转子铁芯301的径向外侧面307是转子铁芯301的朝向径向外侧的面。换言之，径向外侧面307是转子铁芯301的与定子2相向的面。

1个永久磁铁组302由2个永久磁铁308构成。插入到构成1个磁铁插入孔组303的2个磁铁插入孔306的每一个中的2个永久磁铁308分别被磁化，以使相互接近的一侧的面成为同一极。此外，1个永久磁铁组302也可以由3个以上的永久磁铁308构成。构成1个永久磁铁组302的永久磁铁308的数量与构成1个磁铁插入孔组303的磁铁插入孔306的数量一致。

在1个磁铁插入孔306中插入有1个永久磁铁308。此外，也可以在1个磁铁插入孔306中插入有多个永久磁铁308。

磁狭缝组305具有多个磁狭缝309。磁狭缝309的数量为2个。2个磁狭缝309的至少一部分相互平行地配置。将2个磁狭缝309中的一方设为第一磁狭缝309A，将2个磁狭缝309中的另一方设为第二磁狭缝309B。2个磁狭缝309各自的形状成为中间部比两端部朝向转子铁芯301的径向内侧突出的弧状。第二磁狭缝309B配置于比第一磁狭缝309A靠磁铁插入孔组303侧的位置。

将第一磁狭缝309A与第二磁狭缝309B之间的转子铁芯301的部分设为第一q轴磁路310A。将第二磁狭缝309B与磁铁插入孔组303之间的转子铁芯301的部分设为第二q轴磁路310B。在第二磁狭缝309B的径向内侧的部分配置有第一磁铁磁通引导路311。第一磁铁磁通引导路311将第一q轴磁路310A与第二q轴磁路310B连接。第一磁铁磁通引导路311沿着转子铁芯301的径向配置。

通过在转子铁芯301形成磁狭缝组305，从而转子铁芯301的d轴方向的磁阻变大。由此，转子3的凸极比增加，在旋转电机1中产生的磁阻转矩提高。

另一方面，由于转子铁芯301的d轴方向的磁阻变大，所以与转子铁芯301的径向外侧面307的周向的位置对应地，作用于通过转子铁芯301的径向外侧面307的磁通的转子铁芯301的磁阻大幅地变动。由此，转子铁芯301的径向外侧面307的磁通所包含的高谐波分量增加。将磁通所包含的高谐波分量作为高谐波磁通。通过高谐波磁通与定子2交链，从而在定子2中产生的高谐波铁损增加。以下示出在定子2中产生的高谐波铁损增加的机理。

在将电角设为θ的情况下，基于在转子3中产生的磁动势和转子3的磁导的空间n次高谐波磁通表示为A_nsin(nθ)。将以转子铁芯301的径向中心点为中心的齿204的周向两端之间的角度以电角计设为2π/a[rad]。在该情况下，与齿204交链的磁通Φ可以认为是在2π/a[rad]的范围内对A_nsin(nθ)取移动平均并进行积分而得到的磁通。因此，满足下述式(1)。

[数学式1]

在上述式(1)中，ω是转子3的角速度，t是时间。此外，关于与其他齿204交链的磁通，能够作为相位差不同的磁通进行处理。

与定子铁芯201交链的磁通是在上述式(1)的右项所示的磁通中加上由在定子2中产生的磁动势产生的磁通而得到的磁通。

通过源自转子3的高谐波磁通和源自定子2的高谐波磁通的时间相位成为相互反转的关系，从而源自转子3的高谐波磁通和源自定子2的高谐波磁通相互抵消。由此，在定子2中产生的高谐波铁损降低。

将m次的时间高谐波磁通设为sin(mωt+δ_tm)，将m次的空间高谐波磁通设为sin(mθ+δ_θm)。δ_tm是m次的时间高谐波磁通的初始相位，δ_θm是m次的空间高谐波磁通的初始相位。θ是电角。

将自然数设为m₁，将在转子3中产生的空间高谐波磁通中的2个次数设为2m₁-1、2m₁+1。2m₁-1次的空间高谐波磁通与2m₁+1次的空间高谐波磁通成为彼此相同的相位。在该情况下，根据上述式(1)，与定子铁芯201交链时的2m₁-1次的时间高谐波磁通与2m₁+1次的时间高谐波磁通之间的时间相位差成为(2m₁-1)×π/2-(2m₁+1)×π/2＝-π[rad]。因此，在该情况下，与定子铁芯201交链时的2m₁-1次的时间高谐波磁通与2m₁+1次的时间高谐波磁通成为彼此相反的相位。

另一方面，假设2m₁-1次的空间高谐波磁通与2m₁+1次的空间高谐波磁通为彼此相反的相位。在该情况下，根据上述式(1)，与定子铁芯201交链时的2m₁-1次的时间高谐波磁通与2m₁+1次的时间高谐波磁通之间的时间相位差成为(2m₁-1)×π/2+π-(2m₁+1)×π/2＝0[rad]。因此，在该情况下，与定子铁芯201交链时的2m₁-1次的时间高谐波磁通与2m₁+1次的时间高谐波磁通成为彼此相同的相位。

为了使源自转子3的高谐波磁通与源自定子2的高谐波磁通相互抵消，需要满足下述式(2)。

δ_s-δ_r＝π×(2n₁-1)[rad] (2)

在上述式(2)中，δ_s为在定子2中产生的2m₁-1次的时间高谐波磁通与2m₁+1次的时间高谐波磁通之间的时间相位差，δ_r为在转子3中产生的2m₁-1次的空间高谐波磁通与2m₁+1次的空间高谐波磁通之间的空间相位差，n₁为比m₁小的自然数。

图3是示出实施方式1的第一比较例的旋转电机1中的转子3的径向外侧面307的磁通密度分布的图。在图3中，还示出了对磁通密度分布进行频率分析的情况下的1次、3次、5次及7次各自的分量。图4是示出在图3的旋转电机1的转子3中产生的磁通的空间相位、在转子3中产生并与定子2交链的磁通的时间相位、以及在定子2中产生的磁通的时间相位的图。

在转子3中产生的3次的高谐波磁通的空间相位大致为0度。因此，当在转子3中产生的3次的高谐波磁通与定子铁芯201交链时，在转子3中产生的3次的高谐波磁通的时间相位根据上述式(1)成为-90[deg]。

在转子3中产生的5次的高谐波磁通的空间相位为180度。因此，当在转子3中产生的5次的高谐波磁通与定子铁芯201交链时，在转子3中产生的5次的高谐波磁通的时间相位根据上述式(1)成为-90[deg]。

在转子3中产生的7次的高谐波磁通的空间相位为180度。因此，当在转子3中产生的7次的高谐波磁通与定子铁芯201交链时，在转子3中产生的7次的高谐波磁通的时间相位根据上述式(1)成为+90[deg]。需要说明的是，各次数的高谐波磁通的空间相位取决于磁狭缝309的形状、永久磁铁308的形状等。

另一方面，在定子2中产生的3次、5次及7次的高谐波磁通的时间相位全部为90[deg]。因此，在比较例的旋转电机1中，在转子3中产生的3次的高谐波磁通与在定子2中产生的3次的高谐波磁通相互抵消，在转子3中产生的5次的高谐波磁通与在定子2中产生的5次的高谐波磁通相互抵消。

然而，在转子3中产生的7次的高谐波磁通与在定子2中产生的7次的高谐波磁通相互增强。这是因为，在比较例1的旋转电机1中，在转子3中产生的5次及7次的高谐波磁通的空间相位分别为彼此相同的相位，在定子2中产生的5次及7次的高谐波磁通的时间相位分别为彼此相同的相位。

为了使在转子3中产生的7次的高谐波磁通与在定子2中产生的7次的高谐波磁通相互抵消，需要使在转子3中产生的5次及7次的高谐波磁通的时间相位分别成为彼此相反的相位。换言之，需要使在转子3中产生的7次的高谐波磁通的相位反转。

如图3所示，在电角a1及电角a2中，在转子3中产生的7次的高谐波磁通向下凸出。在图3中，在7次的高谐波磁通中向下凸出的部分示出箭头。这是因为，磁狭缝组305遮挡从永久磁铁组302出来的磁通。为了使在转子3中产生的7次的高谐波磁通的相位反转，需要在电角a1和电角a2中使在转子3中产生的7次的高谐波磁通向上凸出。

图5是示出图1的旋转电机1中的转子3的径向外侧面307的磁通密度分布的图。在图5中，还示出了对磁通密度分布进行频率分析的情况下的1次、3次、5次及7次的分量。图6是示出图1的转子3的主要部分的放大图。

在第二磁狭缝309B的径向内侧的部分配置有第一磁铁磁通引导路311。第一磁铁磁通引导路311将第一q轴磁路310A与第二q轴磁路310B连接。第一磁铁磁通引导路311将从永久磁铁组302出来的磁通引导到第一磁狭缝309A与第二磁狭缝309B之间。由此，在径向外侧面307的电角a1及电角a2的部分，对从永久磁铁组302出来的磁通进行引导。因此，与比较例的旋转电机1相比，在转子3中产生的7次的高谐波磁通的振幅变小。此外，在图5中，在电角a1及电角a2中，在转子3中产生的7次的高谐波磁通向下凸出。

将通过第一q轴磁路310A的宽度方向中心的曲线与转子铁芯301的径向外侧面交叉的2个交叉点中的一方设为第一交叉点A1，将2个交叉点中的另一方设为第二交叉点A2。将通过第一交叉点A1和转子铁芯301的径向中心点O的直线与通过第二交叉点A2和转子铁芯301的径向中心点O的直线之间的角度设为θ₁。θ₁需要是2m-1次谐波磁通的波腹的位置。这是因为，为了使高谐波磁通的相位反转，需要将磁通引导到高谐波磁通的波腹的位置。因此，在将极对数设为P，将自然数设为m₁，将比m₁小的自然数设为n₁的情况下，为了增加2m-1次的高谐波磁通的振幅，需要满足下述式(3)。

θ₁＝2π×n₁÷{P×(2m₁-1)}[rad] (3)

而且，在多个次数的高谐波磁通中，为了增加2m₁-1次的高谐波磁通的振幅，需要存在1个以上的满足上述式(3)的自然数m₁。在该情况下，7次的高谐波磁通的振幅减少。

图7是示出图6的转子3的变形例的主要部分的图。图8是示出图7的转子3的径向外侧面307的磁通密度分布的图。图9是示出在图1的旋转电机1的转子3中产生的磁通的空间相位、在转子3中产生并与定子2交链的磁通的时间相位、以及在定子2中产生的磁通的时间相位的图。

在径向外侧面307的电角b1及电角b2各自的位置，形成有作为磁屏障的凹部312。由此，7次的高谐波磁通的振幅进一步变小。与图5所示的7次的高谐波磁通相比，7次的高谐波磁通的相位反转。由此，在3次、5次及7次的全部高谐波磁通中，在转子3中产生的高谐波磁通的时间相位与在定子2中产生的高谐波磁通的时间相位相互反转。其结果是，各个高谐波磁通相互抵消。

各个凹部312分别形成于转子铁芯301的径向外侧面307的与第二q轴磁路310B对应的2个部位。将形成于2个部位的凹部312中的一方设为第一凹部312A，将形成于2个部位的凹部312中的另一方设为第二凹部312B。将通过第一凹部312A的宽度方向中心和转子铁芯301的径向中心点O的直线与通过第二凹部312B的宽度方向中心和转子铁芯301的径向中心点的直线之间的角度设为θ₂。将自然数设为m₂，将n₂设为比m₂小的自然数。在该情况下，满足下述式(4)。

θ₂＝2π×n₂÷{P×(2m₂-1)}[rad] (4)

图10是示出图3的转子3的转速与转矩的关系的图表。图11是示出图7的转子3的转速与转矩的关系的图表。在图10及图11中示出：颜色越浓，旋转电机1的效率越低，颜色越薄，旋转电机1的效率越高。与具备图3的转子3的第一比较例的旋转电机1相比，在具备图7的转子3的实施方式1的旋转电机1中，定子2中的高谐波铁损降低，在转速高的区域中效率提高。

图12是示出实施方式1的第二比较例的转子3的主要部分的主视图。在第二比较例的转子3中，在转子铁芯301未形成磁狭缝组305。在未形成磁狭缝组305的情况下，无法将从永久磁铁组302出来的磁通引导到径向外侧面307上的特定的位置。由此，磁通均匀地流过被永久磁铁组302包围的转子铁芯301的部分。其结果是，无法得到满足上述式(3)的高谐波磁通。

此外，在实施方式1中，将向线圈202通电的电流的电流提前角设为45度以上。通过将电流提前角设为45度以上，能够使d轴电流增加，能够有效地减弱由从永久磁铁308出来的磁通引起的高谐波磁通。

如以上说明的那样，在实施方式1的旋转电机1中，满足θ₁＝2π×n₁÷{P×(2m₁-1)}[rad]。由此，能够使在转子3中产生的高谐波磁通的空间相位反转。其结果是，能够降低在定子2中产生的高谐波铁损。

另外，在该旋转电机1中，满足δ_s-δ_r＝π×(2n₁-1)[rad]。能够降低在定子2中产生的高谐波铁损。

另外，在该旋转电机1中，满足θ₂＝2π×n₂÷{P×(2m₂-1)}[rad]。由此，能够使在转子3中产生的高谐波磁通的空间相位反转。其结果是，能够降低在定子2中产生的高谐波铁损。

实施方式2.

图13是示出实施方式2的旋转电机的转子的主要部分的俯视图。在图13中，示出了转子3中的构成1个磁极的部分。在第二磁狭缝309B中，在最接近永久磁铁308的部分配置有第一磁铁磁通引导路311。在实施方式2中，在第二磁狭缝309B的2个部位配置有第一磁铁磁通引导路311。从永久磁铁308出来的磁通被引导到第一磁铁磁通引导路311。其他结构与实施方式1相同。

如以上说明的那样，在实施方式2的旋转电机1中，与实施方式1同样地，能够降低在定子2中产生的高谐波铁损。另外，在第二磁狭缝309B的2个部位形成有第一磁铁磁通引导路311。由此，能够提高转子3的强度。另外，与在第二磁狭缝309B的径向内侧的部分配置有第一磁铁磁通引导路311的情况相比，能够容易地将从永久磁铁308出来的磁通引导到第一磁铁磁通引导路311。

实施方式3.

图14是示出实施方式3的旋转电机的转子的主要部分的俯视图。在图14中，示出了转子3中的构成1个磁极的部分。在第一磁狭缝309A中，在与第二磁狭缝309B相向的部分配置有第二磁铁磁通引导路313。在实施方式3中，在第一磁狭缝309A的2个部位配置有第二磁铁磁通引导路313。

第二磁铁磁通引导路313将第一q轴磁路310A与比第一磁狭缝309A远离永久磁铁308的转子铁芯301的部分连接。第二磁铁磁通引导路313将通过第一磁狭缝309A与第二磁狭缝309B之间的转子铁芯301的部分的磁通引导到比第一磁狭缝309A远离永久磁铁308的转子铁芯301的部分。在将被引导到各个第二磁铁磁通引导路313的磁通所通过的区域的延长线同径向外侧面307交叉的点与转子3的径向中心点O所成的角设为θ₁的情况下，满足上述式(3)。其他结构与实施方式1或实施方式2相同。

如以上说明的那样，在实施方式3的旋转电机1中，与实施方式1同样地，能够降低在定子2中产生的高谐波铁损。另外，通过使向径向外侧面307流出的磁通的出口的数量增加，能够对满足上述式(3)的多个m次的空间高谐波进行相位的调整。

实施方式4.

图15是示出实施方式4的旋转电机的转子的主要部分的俯视图。在图15中，示出了转子3中的构成1个磁极的部分。1个磁铁插入孔组303具有3个磁铁插入孔306。1个永久磁铁组302具有3个永久磁铁308。

在第二磁狭缝309B中，在转子3的径向上的内侧的部分配置有第一磁铁磁通引导路311。换言之，第一磁铁磁通引导路311配置于磁极的中心。由此，从3个永久磁铁308中的配置于中央的永久磁铁308出来的磁通被引导到第一磁铁磁通引导路311。从3个永久磁铁308中的配置于两端的永久磁铁308出来的磁通通过第二磁狭缝309B与磁铁插入孔组303之间的转子铁芯301的部分，流向径向外侧面307。其他结构与实施方式1至实施方式3相同。

如以上说明的那样，在实施方式4的旋转电机1中，与实施方式1同样地，能够降低在定子2中产生的高谐波铁损。另外，能够抑制在第二磁狭缝309B与磁铁插入孔组303之间的转子铁芯301的区域产生磁饱和。由此，能够在不降低磁阻转矩的情况下配置磁狭缝组305。

实施方式5.

图16是示出实施方式5的旋转电机的转子的主要部分的俯视图。在图16中，示出了转子3中的构成1个磁极的部分。1个磁铁插入孔组303具有4个磁铁插入孔306。1个永久磁铁组302具有4个永久磁铁308。

在第二磁狭缝309B中，在转子3的径向上的内侧的部分配置有第一磁铁磁通引导路311。换言之，第一磁铁磁通引导路311配置于磁极的中心。由此，从4个永久磁铁308中的配置于中央侧的2个永久磁铁308出来的磁通被引导到第一磁铁磁通引导路311。从4个永久磁铁308中的配置于两端的2个永久磁铁308出来的磁通通过第二磁狭缝309B与磁铁插入孔组303之间的转子铁芯301的部分，流向径向外侧面307。其他结构与实施方式1至实施方式4相同。

如以上说明的那样，在实施方式5的旋转电机1中，与实施方式1同样地，能够降低在定子2中产生的高谐波铁损。另外，能够抑制在第二磁狭缝309B与磁铁插入孔组303之间的转子铁芯301的区域产生磁饱和。由此，能够在不降低磁阻转矩的情况下配置磁狭缝组305。

图17是示出实施方式5的变形例的旋转电机1的转子3的主要部分的俯视图。也可以是，在第二磁狭缝309B中，在最接近永久磁铁308的部分配置第一磁铁磁通引导路311。在实施方式5的变形例中，在第二磁狭缝309B的2个部位配置有第一磁铁磁通引导路311。在该情况下，从2个永久磁铁308出来的磁通被引导到第一磁铁磁通引导路311。

实施方式6.

图18是示出实施方式6的旋转电机的转子的主要部分的俯视图。第二磁狭缝309B的径向外侧面307侧的部分与径向外侧面307相连。换言之，第一q轴磁路310A及第二q轴磁路310B各自的径向外侧部分相互分离。因此，在转子铁芯301的径向外侧面307侧的部分不存在将第一q轴磁路310A与第二q轴磁路310B连接的桥。其他结构与实施方式1至实施方式5相同。

如以上说明的那样，在实施方式6的旋转电机1中，第一q轴磁路310A及第二q轴磁路310B各自的径向外侧部分相互分离。因此，在转子铁芯301的径向外侧面307侧的部分，能够抑制从永久磁铁308出来的磁通在第一q轴磁路310A与第二q轴磁路310B之间通过。另外，在转子铁芯301的径向外侧面307侧的部分，能够抑制在线圈202中产生的磁通在第一q轴磁路310A与第二q轴磁路310B之间通过。

实施方式7.

图19是示出实施方式7的旋转电机的俯视图。在实施方式1的旋转电机1中，每极每相为2，磁极的数量为8，槽的数量为48，线圈202的卷绕方式为分布卷绕。在实施方式7的旋转电机1中，每极每相为3，磁极的数量为8，槽的数量为72，线圈的卷绕方式为分布卷绕。此外，线圈的卷绕方式也可以是线圈节距比磁极节距短的短节距卷绕。

图20是示出实施方式7的变形例的旋转电机的俯视图。也可以是如下的旋转电机1：每极每相为1，磁极的数量为8，槽的数量为24，线圈202的卷绕方式为分布卷绕。其他结构与实施方式1至实施方式6相同。

如以上说明的那样，在实施方式7的旋转电机1中，每极每相为3。通过变更每极每相的数量，与定子2的各齿204交链的磁通的相位变化。因此，以使相位相对于在转子3中产生的磁通反转的方式设计定子2的设计自由度提高。

实施方式8.

图21是示出实施方式8的旋转电机的转子的主要部分的俯视图。图22是示出图21的A部的放大图。在实施方式8中，在第二磁狭缝309B中，在最接近永久磁铁308的部分配置有第一磁铁磁通引导路311。在实施方式8中，在第二磁狭缝309B的2个部位配置有第一磁铁磁通引导路311。

将通过第二磁狭缝309B的宽度方向中心并沿着第二磁狭缝309B的曲线设为假想中心曲线L1。将通过第一磁铁磁通引导路311的宽度方向中心并沿着第一磁铁磁通引导路311的直线设为假想中心直线L2。假想中心曲线L1及假想中心直线L2通过最小二乘法得到。将假想中心曲线L1与假想中心直线L2的交点处的假想中心曲线L1的切线与假想中心直线L2之间的角度设为α₁。在该情况下，α₁＝90[deg]。

图23是示出实施方式8的第一比较例的转子3的主要部分的俯视图。图24是示出图23的B部的放大图。将假想中心曲线L1与假想中心直线L2的交点处的假想中心曲线L1的切线与假想中心直线L2之间的角度设为α₂。在第一比较例中，α₂＜90[deg]。

图25是示出实施方式8中的第二比较例的转子3的主要部分的俯视图。图26是示出图25的C部的放大图。将假想中心曲线L1与假想中心直线L2的交点处的假想中心曲线L1的切线与假想中心直线L2之间的角度设为α₃。在第二比较例中，α₃＞90[deg]。

作用于转子3的离心力的方向为径向。然而，在转子铁芯301形成有磁狭缝组305、磁铁插入孔组303及空洞304，在磁铁插入孔306中插入有永久磁铁308。由此，转子3的质量密度变得不均匀。在该情况下，转子铁芯301的变形不均匀。作用于比第二磁狭缝309B靠径向外侧面307侧的转子铁芯301的部分的离心力作用于第一磁铁磁通引导路311。

为了使作用于第一磁铁磁通引导路311的力分散，考虑增大第一磁铁磁通引导路311的宽度方向尺寸。然而，在该情况下，转子3中的d轴的电感增大。由此，转子3的凸极比降低。

可认为由于作用于比第二磁狭缝309B远离永久磁铁组302的转子铁芯301的部分的离心力，因此在第一磁铁磁通引导路311产生向相对于假想中心曲线L1垂直的方向的变形。因此，在假想中心曲线L1与假想中心直线L2的交点处的假想中心曲线L1的切线与假想中心直线L2之间的角度α₁为90[deg]的情况下，能够抑制在第一磁铁磁通引导路311产生弯曲。

另一方面，如图24所示，在假想中心曲线L1与假想中心直线L2的交点处的假想中心曲线L1的切线与假想中心直线L2之间的角度α₂小于90[deg]的情况下，在第一磁铁磁通引导路311产生弯曲。另外，如图26所示，在假想中心曲线L1与假想中心直线L2的交点处的假想中心曲线L1的切线与假想中心直线L2之间的角度α₃大于90[deg]的情况下，在第一磁铁磁通引导路311产生弯曲。其他结构与实施方式1至实施方式7相同。

如以上说明的那样，在实施方式8的旋转电机1中，假想中心曲线L1与假想中心直线L2的交点处的假想中心曲线L1的切线与假想中心直线L2之间的角度α₁为90[deg]。由此，能够抑制在第一磁铁磁通引导路311产生弯曲。其结果是，能够提高转子3的耐离心力强度。

附图标记说明

1旋转电机、2定子、3转子、201定子铁芯、202线圈、203铁芯背部、204齿、205槽、301转子铁芯、302永久磁铁组、303磁铁插入孔组、304空洞、305磁狭缝组、306磁铁插入孔、307径向外侧面、308永久磁铁、309磁狭缝、309A第一磁狭缝、309B第二磁狭缝、310A第一q轴磁路、310B第二q轴磁路、311第一磁铁磁通引导路、312凹部、313第二磁铁磁通引导路。

Claims (9)

1.一种旋转电机，其中，所述旋转电机具备：

定子；以及

转子，所述转子设置于所述定子的径向内侧，

所述转子具有：

转子铁芯，所述转子铁芯形成有由多个磁铁插入孔构成的磁铁插入孔组；

永久磁铁组，所述永久磁铁组插入到所述磁铁插入孔组并由多个永久磁铁构成；以及

磁狭缝组，所述磁狭缝组具有多个磁狭缝，

构成所述磁铁插入孔组的所述多个磁铁插入孔以所述磁铁插入孔组的形状成为中间部比两端部朝向所述转子铁芯的径向内侧突出的凸状的方式排列配置，

构成所述永久磁铁组的所述多个永久磁铁构成所述转子中的1个磁极，

在由所述转子铁芯的径向外侧面和所述磁铁插入孔组包围的所述转子铁芯的部分形成有弧状的第一磁狭缝和弧状的第二磁狭缝，所述弧状的第一磁狭缝的中间部比两端部朝向所述转子铁芯的径向内侧突出，所述弧状的第一磁狭缝是所述磁狭缝组所包含的多个所述磁狭缝中的一个，所述弧状的第二磁狭缝设置于比所述第一磁狭缝靠所述磁铁插入孔组侧的位置且中间部比两端部朝向所述转子铁芯的径向内侧突出，所述弧状的第二磁狭缝是所述磁狭缝组所包含的多个所述磁狭缝中的一个，

将所述第一磁狭缝与所述第二磁狭缝之间的所述转子铁芯的部分设为第一q轴磁路，将所述第二磁狭缝与所述磁铁插入孔组之间的所述转子铁芯的部分设为第二q轴磁路，

在所述第二磁狭缝配置有第一磁铁磁通引导路，所述第一磁铁磁通引导路以将所述第二磁狭缝分割为多个部分且多个部分相互分隔的方式沿着所述转子铁芯的径向配置，并将所述第一q轴磁路与所述第二q轴磁路连接，

设置于所述第一磁铁磁通引导路的径向外侧的所述第一磁狭缝是非磁性区域，

在将通过所述第一q轴磁路的宽度方向中心的曲线与所述转子铁芯的径向外侧面交叉的2个交叉点中的一方设为第一交叉点，将所述2个交叉点中的另一方设为第二交叉点，将通过所述第一交叉点和所述转子铁芯的径向中心点的直线与通过所述第二交叉点和所述转子铁芯的径向中心点的直线之间的角度设为θ₁，将极对数设为P，将自然数设为m₁，将n₁设为比m₁小的自然数的情况下，

满足θ₁＝2π×n₁÷{P×(2m₁-1)}[rad]。

2.根据权利要求1所述的旋转电机，其中，

所述第一磁狭缝在所述第一磁狭缝的长度方向上连续地形成。

3.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其中，

所述磁狭缝组与所述永久磁铁组的数量为相同的数量。

4.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其中，

在将m₁设为2、3或4的情况下，由磁通引导路引导的磁铁磁通仅在满足θ₁＝2π×n₁÷{P×(2m₁-1)}[rad]的旋转电机的磁通出口通过。

5.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其中，

所述定子具有：

定子铁芯；以及

线圈，所述线圈设置于所述定子铁芯，

在将由所述线圈产生并与所述定子铁芯交链的2m₁-1次的时间高谐波磁通与2m₁+1次的时间高谐波磁通之间的时间相位差设为δ_s，

将从所述永久磁铁出来并通过所述转子铁芯而与所述定子铁芯交链的2m₁-1次的空间高谐波磁通与2m₁+1次的空间高谐波磁通之间的空间相位差设为δ_r的情况下，

满足δ_s-δ_r＝π×(2n₁-1)[rad]。

6.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其中，

在所述转子铁芯的径向外侧面的与所述第二q轴磁路对应的2个部位分别形成有凹部，

在将形成于所述2个部位的所述凹部中的一方设为第一凹部，将形成于所述2个部位的所述凹部中的另一方设为第二凹部，将通过所述第一凹部的宽度方向中心和所述转子铁芯的径向中心点的直线与通过所述第二凹部的宽度方向中心和所述转子铁芯的径向中心点的直线之间的角度设为θ₂，将自然数设为m₂，将n₂设为比m₂小的自然数的情况下，

满足θ₂＝2π×n₂÷{P×(2m₂-1)}[rad]。

7.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其中，

所述第一q轴磁路及所述第二q轴磁路各自的径向外侧部分在所述转子铁芯的周向上相互分离。

8.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其中，

假想中心直线与假想中心曲线交叉的交叉点处的所述假想中心曲线的切线与所述假想中心直线之间的角度为90度，所述假想中心直线是通过所述第一磁铁磁通引导路的中心并沿着所述第一磁铁磁通引导路的直线，所述假想中心曲线是通过所述第二磁狭缝的中心并沿着所述第二磁狭缝的曲线。

9.一种旋转电机，所述旋转电机是设置于定子的径向内侧的转子旋转的旋转电机，其中，所述旋转电机具备：

一对永久磁铁，所述一对永久磁铁在周向上分隔并配置于所述转子；

弧状的第一磁狭缝，所述弧状的第一磁狭缝位于所述一对永久磁铁的所述周向的内侧且中间部比两端部朝向所述径向内侧突出；以及

弧状的第二磁狭缝，所述弧状的第二磁狭缝位于所述一对永久磁铁的所述周向的内侧且位于在所述周向上比所述第一磁狭缝靠所述一对永久磁铁侧的位置，并且中间部比两端部朝向所述径向内侧突出，所述弧状的第二磁狭缝被分割为多个部分，

所述第一磁狭缝由在呈弧状突出的突出部分沿长度方向连续的非磁性区域构成，

所述第二磁狭缝所包含的多个部分以相互分隔的方式沿着转子铁芯的径向配置，并在所述第二磁狭缝的呈弧状突出的突出部分以相互分隔的方式在所述径向上分隔地配置，所述突出部分作为磁铁磁通引导路发挥功能，

将所述第一磁狭缝与所述第二磁狭缝之间的所述转子铁芯的部分设为第一q轴磁路，将所述第二磁狭缝与所述一对永久磁铁之间的所述转子铁芯的部分设为第二q轴磁路，

所述磁铁磁通引导路将所述第一q轴磁路与所述第二q轴磁路连接，

在将通过所述第一q轴磁路的宽度方向中心的曲线与所述转子铁芯的径向外侧面交叉的2个交叉点中的一方设为第一交叉点，将所述2个交叉点中的另一方设为第二交叉点，将通过所述第一交叉点和所述转子铁芯的径向中心点的直线与通过所述第二交叉点和所述转子铁芯的径向中心点的直线之间的角度设为θ₁，将极对数设为P，将自然数设为m₁，将n₁设为比m₁小的自然数的情况下，

满足θ₁＝2π×n₁÷{P×(2m₁-1)}[rad]。