CN117321883A - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

通过能使在转子表面产生的涡电流损失最小且使桥部的厚度最小的加工法，来提供能实现高转矩化和高效率化的旋转电机。因此，旋转电机设为如下结构，具备：具备形成有收纳多个磁铁的多个磁铁孔的转子铁芯的转子；和与转子隔着给定的空隙对置的定子，转子铁芯在转子的磁极边界即q轴近旁具备磁铁孔和与定子对置的面之间的距离最短的桥部，若将桥部的与定子对置的面的表面粗糙度设为R1，将转子的磁极中心即d轴近旁的与定子对置的面的表面粗糙度设为R2，则R1和R2不同。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及能实现高转矩密度化、高效率化的转子以及利用其的旋转电机。

背景技术

为了应对与电动化的进展相伴的小型/轻量需求，谋求旋转电机的转矩密度提升。由于旋转电机的转矩密度以旋转电机的转矩与旋转电机的质量的商来表征，因此，旋转电机的高转矩化和旋转电机的轻量化是重要的。

一般，作为旋转电机的高转矩化的方法，已知通过永磁铁的利用、磁阻转矩的利用来提升转矩的方法。因此，作为能高转矩化的转子的结构，已知在转子铁芯中嵌入永磁铁的所谓的嵌入磁铁型。此外，作为旋转电机的轻量化的方法，已知通过增加旋转电机的极数、使定子以及转子在径向上薄壁化来轻量化的方法。

嵌入磁铁型的转子铁芯具有用于机械地支承磁铁的桥部，但磁铁磁通从桥部泄漏，变得妨碍用于高转矩化的极限设计。因此，桥部期望在具有足够的机械强度的范围内极力缩窄其厚度。特别是，由于为了谋求轻量化而设为多极的旋转电机的每1极的磁铁重量轻，因此，桥部的厚度即使比例如构成转子铁芯的铁芯的板厚窄，也能得到足够的机械强度。

与此相对，在现有的转子铁芯的加工技术中存在课题。即，作为旋转电机的定子铁芯以及转子铁芯的加工方法，过去以来使用冲切加工。冲切加工由于能使用1个冲切模生产大量铁芯，因此，量产性卓越，另一方面，能冲切的最窄部的厚度存在极限，最窄部的厚度一般是进行冲切的铁芯的板厚程度。例如，若铁芯的板厚为0.5mm，则能冲切的厚度的最小值也是0.5mm。因此，就算比板厚窄也能保证足够的机械强度，桥部的厚度也由于加工技术的极限而需要设为板厚同等的厚度。因此，在现有的冲切加工技术中，因能加工的最小厚度的制约而无法充分缩窄桥部的厚度，会使泄漏磁通增加，这会妨碍旋转电机的高转矩化。

作为能使桥厚度为铁芯的板厚以下的技术，例如有专利文献1。在专利文献1中，提出通过在将成为转子铁芯的铁芯冲切后进行磨削加工来使桥部的厚度尺寸成为强度上为必要最小限的厚度的方法。由此，谋求使桥部的厚度为铁芯的厚度以下。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2010-148161号公报

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1中，提出通过将转子铁芯整体磨削加工来缩窄桥厚度的方法。但这样的机械加工会使以下那样的课题产生。

首先，若在将转子铁芯层叠后对表面进行磨削加工，则处于相互电绝缘状态的铁芯彼此会因局部的变形而在加工面导通。因此，若对转子铁芯整体进行磨削加工，则转子铁芯表面遍及全周导通。若磁通在这样的转子表面穿过，就会在导通的机械加工面产生涡电流，就会在转子表面产生热即损失。特别是，转子铁芯表面由于在遍及全周的导通面穿过许多磁通，且导通面的电阻也小，因此，流过大的涡电流，产生大的损失。因此，在专利文献1的提案方法中，缩窄桥部的厚度来减少泄漏磁通的代价是，在转子表面产生涡电流损失，高转矩密度化和高效率化处于此消彼长的关系。特别是，若涡电流变大，则其自身使制动转矩产生，因此，也会成为阻碍高转矩化的要因。此外，在转子中使用永磁铁的情况下，由于靠近永磁铁的转子表面中的发热，磁铁有可能被不可逆减磁。

本发明鉴于上述事情而提出，目的在于，通过能使在转子表面产生的涡电流损失最小且使桥部的厚度最小的加工法，来提供能实现高转矩化和高效率化的旋转电机。

用于解决课题的手段

本发明若举出其一例，则设为如下结构，旋转电机具备：具备形成有收纳多个磁铁的多个磁铁孔的转子铁芯的转子；和与转子隔着给定的空隙对置的定子，转子铁芯在转子的磁极边界即q轴近旁具备磁铁孔和与定子对置的面之间的距离最短的桥部，若将桥部的与定子对置的面的表面粗糙度设为R1，将转子的磁极中心即d轴近旁的与定子对置的面的表面粗糙度设为R2，则R1和R2不同。

发明的效果

根据本发明，能提供能实现高转矩化和高效率化的旋转电机。

附图说明

图1是说明实施例1中的磨削加工前的转子的结构的图。

图2是将图1的转子的一部分放大的图。

图3是说明实施例1中的磨削加工后的转子的结构的图。

图4是将图3的转子的一部分放大的图。

图5是说明现有手法的磨削加工后的转子的结构的图。

图6是说明实施例1中的磨削部和冲切加工部的表面粗糙度的图。

图7是实施例1中的转子的转子铁芯和端板的展开图。

图8是说明实施例2中的磨削加工前的转子的结构的图。

图9是说明实施例2中的磨削加工后的转子的结构的图。

图10是说明实施例3中的磨削加工前的转子的结构的图。

图11是说明实施例3中的磨削加工后的转子的结构的图。

图12是实施例4中的外转子型的电动轮的构造图。

图13是实施例4中的内转子型的电动轮的构造图。

图14是实施例4中的铁道车辆的概略构造图。

具体实施方式

以下，参考附图来说明本发明的实施例。

实施例1

成为本发明的对象的旋转电机具备：定子；和能旋转地支承于定子的转子。另外，在定子与转子之间设有空隙，定子和转子配置成相互不接触。此外，旋转电机可以是转子在定子的内周侧被能旋转地支承的内转子型，也可以是转子在定子的外周侧被能旋转地支承的外转子型。在本实施例中，以内转子型为例来进行说明。

图1是说明本实施例中的磨削加工前的转子的结构的图。在图1中，(a)是转子11的俯视图，(b)表示转子11的侧视图。

在图1中，转子11以旋转轴心C为中心而旋转。在转子可以固定有轴杆，旋转电机也可以具备覆盖定子以及转子的框架。转子直接或经由轴杆、框架等构造构件与负载连接，通过转子旋转来对负载传递旋转和转矩。

转子11具备转子铁芯12和磁极部。转子铁芯12将铁芯片多片层叠来构成。转子铁芯12可以由一体成形的实心构件构成。此外，可以是将压粉磁芯等粉末磁性体压缩成型的结构，也可以用非晶金属、纳米结晶材料来构成。

磁极部可以是利用了转子铁芯12的突极性的构造、例如开关磁阻电动机、同步磁阻电动机的磁极部。此外，可以是在磁极部配置了至少1个以上永磁铁的、嵌入磁铁型电动机的磁极部。本实施例能适用于多极(4极以上)。

另外，虽未图示，但与转子11对置的定子具有与转子11相同的旋转轴心C，由将铁芯片多片层叠而构成的定子铁芯和线圈来构成。定子铁芯由如下要素构成：圆环状的定子背轭；与背轭连接且向径向的空隙侧设置多个的齿；和设于齿间的插槽。线圈卷装成围绕齿和插槽。铁芯可以由一体成形的实心构件构成。此外，也可以是将压粉磁芯等粉末磁性体压缩成型的结构，还可以由非晶金属、纳米结晶材料构成。

线圈由如下要素构成：***插槽中的插槽内线圈；跨越位置不同的插槽间的线圈末端；从外部电路输入电流并用于将位置不同的线圈彼此连接的引出线。线圈为了在空隙使旋转磁场产生，例如配置有U相、V相、W相这3个相的不同的线圈。各相的线圈彼此的所输入的电流基波分量的相位相互各相差120°，由此，在空隙使旋转磁场产生，能使转子旋转。

在图1中，d轴是穿过转子的磁极中心的轴。在转子扭斜的情况下，按各个磁极中心轴方向的每一者来定义d轴。q轴是穿过转子的磁极边界的轴。在转子扭斜的情况下，按各个磁极中心轴方向断面的每一者来定义q轴。

磁铁孔13、14是用于***设于转子铁芯12的永磁铁的空孔。磁铁孔的转子铁芯内的布局有自由度，在图1中，成为d轴上的磁铁孔14和q轴上的磁铁孔13交替并排的配置，但也可以是仅任意一方的磁铁孔。此外，例如，也可以设为将磁铁孔13进一步在周向上分割的所谓U字型的磁铁孔配置，还可以设为V字型的磁铁孔配置。

图2是将图1的转子11的一部分放大的图。在图2中桥部17是被磁铁孔13和转子铁芯12的径向空隙侧的表面所夹的转子铁芯12的窄小部，位于q轴近旁。另外，桥部位于以q轴为中心的电角度±45°的范围。在此，所谓电角度，是将1极对(＝2极)定义为360°的角度，若将极对数设为p，则机械性的角度(机械角)的p倍成为电角度。即，1个磁极中心轴方向上的q轴和d轴形成电角度90°。

桥部17由于成为使永磁铁的磁通短路的泄漏磁通的路径，因此，期望狭窄。另一方面，桥部由于是窄小部，因此，也是因作用于转子的离心力、电磁力的载荷而产生大的应力的部分。因此，桥部的厚度的设计根据转矩等磁特性与机械强度的平衡来决定。

随着转子的极数成为多极，每1极的离心力、电磁力载荷变小。因此，越是多极，能使桥部的厚度越薄。另一方面，由于在铁芯的加工技术中，分别在能加工的窄小部的厚度中存在极限，因此，在桥部的厚度的设计中，需要还顾虑加工技术的极限。在现有的冲切加工中，一般能加工的厚度为铁芯片板厚同等以上，因此，在现有施工方法中，难以进行比铁芯片板厚薄的厚度的桥部的加工。

突出部15是设于转子铁芯12的径向空隙侧的表面的q轴近旁的铁芯区域。突出部15比d轴上的转子铁芯12的径向空隙侧的表面更向空隙侧在径向上突出。突出部15与桥部17在径向上交叠，由此，桥部17的厚度变宽突出部15的突出量。突出部15是存在于磨削加工前的转子铁芯12的区域。由于因突出部15而桥部17的厚度变厚，因此，能通过一般的冲切加工来制作转子铁芯12。

如图1的(b)所示那样，转子11的侧面交替配置突出部15和磁极中心部16。

图3是说明本实施例中的磨削加工后的转子的结构的图。此外，图4是将图3的转子11的一部分放大的图。在图3、图4中，与图1、图2相同的结构标注相同的附图标记，省略其说明。

在图3、图4中，仅对q轴近旁的突出部15局部进行磨削加工。局部磨削后的转子铁芯12中，桥部17的厚度通过磨削加工而成为铁芯板厚以下，能减少泄漏磁通，谋求转矩密度提升。此外，通过切削而得到的转子铁芯导通部成为局部的，能将在转子铁芯表面产生的涡电流损失最小化。另外，由于仅对突出部15局部进行磨削加工，因此，如图3(b)所示那样，在突出部15的磨削部和磁极中心部16的非磨削部产生表面粗糙度的差异。即，若将突出部15的磨削部的表面粗糙度设为R1，将磁极中心部16的非磨削部的表面粗糙度设为R2，则R1和R2不同。

图5是说明现有手法的磨削加工后的转子的结构的图。在图5中，与图3相同的结构标注相同的附图标记，省略其说明。在图5中，过去，如前述那样，是通过对转子铁芯12整体进行磨削加工来缩窄桥厚度的方法。因此，如图5的(b)所示那样，磁极间部18、磁极中心部16都成为磨削部的面的表面粗糙度R1。

在图3、图4中，突出部15的磨削部是通过磨削加工除去突出部15后留下的区域。磨削部的至少一部分区域成为桥部17的转子铁芯12的径向空隙侧。磨削加工即研磨、切削等机械加工一般能进行比冲切加工更高精度的加工。因此，通过对突出部15利用磨削加工进行后加工，能使桥部17的厚度薄至铁芯片板厚以上。

突出部15的磨削部的面的表面粗糙度R1是桥部17的与定子对置的面的表面粗糙度，可以说是转子铁芯12的磨削部的表面粗糙度。由于该面是磨削加工面，因此，表面粗糙度依赖于磨削加工精度。

另外，若在对突出部15进行磨削加工时利用车床，则磨削部需要与d轴上的转子铁芯12的表面相比稍微更向空隙侧突出。即，这是因为，为了加工成不突出，需要进行全周切削。通过利用了车床加工的磨削，能在短时间内进行磨削加工，有助于生产率的提升、制造成本的削减。

磁极中心部16的非磨削部的面的表面粗糙度R2是转子的磁极中心即d轴的与定子对置的面的表面粗糙度，位于以d轴为中心的电角度±45°的范围。此外，非磨削部的面的表面粗糙度R2是冲切加工后的铁芯片的层叠面，表面粗糙度依赖于冲切加工所引起的铁芯片1片1片的截面变形量、和铁芯片层叠所引起的积误差。此外，磁铁孔13、14的内表面也是非磨削部，若将其表面粗糙度设为R3，则R3与R2同样。

表面粗糙度R1、R2、R3因加工法的差异而分别不同。反过来说的话，R1和R2、R3不同，表示在R1和R2、R3下加工方法不同，表示将突出部利用后加工而设为磨削部。另外，一般，与冲切加工相比，磨削加工的加工精度更高，成为R1<R2、R3的关系。

此外，也可以并非以d轴为中心的电角度±45°的范围全都是非磨削部的面的表面粗糙度R2，只要在d轴近旁的某处一部分有非磨削部的区域即可。由此，各桥部的磨削面相互通过d轴上的某处而分离，磨削面的导通部彼此不会相互短路，能兼顾高转矩密度化和高效率化。即，在以d轴为中心的角度±45°的范围，在与定子对置的面具有表面粗糙度为R2a和R2b(<R2a)的区域，R2a是非磨削部的面的表面粗糙度R2，与R1和R2a不同即可。

此外，若在转子组装后进行表面涂层，则遍布转子表面的全周成为均匀的表面粗糙度，但在该情况下，将表面涂层剥离后的软磁性材料部的表面粗糙度也是在磨削部和非磨削部成为R1和R2，分别不同。即，桥部的磨削加工的有无能根据铁芯片的软磁性材料部的表面粗糙度来判断。另外，软磁性材料部是以铁芯片的铁为主体的材料部分，铁芯片间的层状体、粘接剂、转子表面的涂层等不包含在这当中。

另外，表面粗糙度R1、R2、R3利用难以受到局部的缺损部等影响的算术平均粗糙度Ra来进行定义。算术平均粗糙度Ra是指，从粗糙度曲线在其平均线的方向上仅选出基准长度L，在该选出部分的平均线的方向上取X轴，在纵向倍率的方向上取Y轴，在将粗糙度曲线以y＝f(x)表征时，将通过如下的式(1)求得的值称作以微米(um)表征的结果。

[数学式1]

一般的软磁性材料中的冲切加工部的算术平均粗糙度Ra是10～50，除此以外，积误差也有影响。另一方面，磨削加工部的算术平均粗糙度Ra不足5，由于后加工而没有积误差。

图6是说明本实施例中的磨削部和冲切加工部(非磨削部)的表面粗糙度的图。在图6中，与图3相同的结构标注相同的附图标记，省略其说明。

在图6中，在(b)示出磨削部即突出部15的部分放大截面图，在(c)示出是非磨削部且是冲切加工部的磁极中心部16的部分放大截面图。如(c)所示那样，转子铁芯12由于将铁芯片19多片层叠而构成，因此，通过冲切加工，在层叠方向上规则地呈现铁芯片19的下垂、断裂面所引起的凹部、和剪切面所引起的凸部。即，在冲切面的空心箭头所示的轴方向(层叠方向)呈现周期性的凹凸。其是在层叠的冲切工法中呈现的特有的表面状态，凹凸的周期与铁芯片19的板厚一致，其表面粗糙度成为R2。另一方面，如(b)所示那样，在磨削部中，由于对(c)所示的冲切面进行磨削，因此，磨削面不是周期性的凹凸，其表面粗糙度成为R1(<R2)。

另外，所述的算术平均粗糙度的测定范围将旋转轴方向设为铁芯片19的板厚以上的宽度，将与其正交的周向也设为铁芯片19板厚以上的宽度，因此，表面粗糙度R1、R2、R3能不受nm～um级别的局部的表面粗糙度的影响地进行评价。

图7是本实施例中的转子的转子铁芯和端板的展开图。在图7中，与图3相同的结构标注相同的附图标记，省略其说明。在图7中，端板20是用于从两端夹住转子铁芯12的压板。端板20防止层叠的铁芯片剥落，防止永磁铁从磁铁孔脱落。材质是金属、树脂等，并没有特别限定，但在泄漏到端板20的磁通的变动量大的情况下，期望利用非磁性构件。此外，通过使用电阻率高的绝缘材料，在减少端板20中的涡电流损失的意义上是优选的。

另外，在磨削部各自导通、与端板20电连接的情况下，磨削部彼此成为电短路状态。在该情况下，由于短路电路的电阻小，贯穿电路的磁通量大幅增大，因此，在转子11产生的涡电流损失增加。另一方面，通过将磨削部和至少一方端板20绝缘，不会形成上述的短路电路。因此，在转子11产生的涡电流损失小，能兼顾高转矩密度化和高效率化。另外，作为绝缘的方法，可以在转子铁芯12与端板20之间夹着电绝缘构件，也可以空开空间，还可以用电绝缘体来制作端板20。此外，作为空开空间的方法，使端板20的至少一方的面对转子铁芯12的面的直径比转子铁芯12的面对空隙的面的直径小。由此，由于端板20的端部不与表面粗糙度R1的区域接触，因此，不会形成将端板20和表面粗糙度R1的区域连起来的短路电路，能抑制在转子11产生的涡电流损失。

如此地，根据本实施例，旋转电机通过仅对层叠后的转子铁芯的桥部近旁的表面利用后加工进行磨削，由此具有与这以外的表面不同的表面粗糙度。并且，由于通过磨削加工，能比冲切加工更加缩窄桥部的厚度，因此，能减少从桥部的泄漏磁通，能实现高转矩密度化。进而，通过将磨削加工范围仅限定在桥部近旁，能使磨削后的铁芯表面的导通区域最小，能将在转子表面产生的涡电流损失最小化，能实现高效率化。

实施例2

图8是说明本实施例中的磨削加工前的转子的结构的图。在图8中，与图1相同的结构标注相同的附图标记，省略其说明。

在图8中，q轴上的磁铁孔21在转子铁芯12的径向空隙侧具有凸部，因此，桥部17也具有径向的磁铁孔21侧的面凸向径向空隙侧的形状。另外，突出部15与实施例1同样是与桥部17在径向上交叠的区域。

图9是说明本实施例中的磨削加工后的转子的结构的图。在图9中，与图8相同的结构标注相同的附图标记，省略其说明。

在图9中，仅对q轴近旁的突出部15局部进行磨削加工。局部磨削后的桥部17具有在中途中断的开口部22。开口部22是指桥部17的周向的一部分中断的区域。这里的“桥部”与其说是将端和端连起来的“桥”，更不如说是用于保持磁铁的“伸出部”、“爪”这样的意义。通过使桥部的一部分中断，能进一步减少从桥部的泄漏磁通。

另外，由于仅对突出部15局部进行磨削加工，因此，如图9的(b)所示那样，在磨削部即桥部17和非磨削部即磁极中心部16产生表面粗糙度的差异。

如此地，根据本实施例，旋转电机通过仅对层叠后的转子铁芯的桥部近旁的表面利用后加工进行磨削，具有与这以外的表面不同的表面粗糙度。并且，通过利用磨削加工使桥部的一部分中断，能进一步减少从桥部的泄漏磁通。进而，通过与实施例1同样地将磨削加工范围限定在桥部近旁，能使磨削后的铁芯表面的导通区域最小，能将在转子表面产生的涡电流损失最小化，能实现高效率化。

实施例3

图10是说明本实施例中的磨削加工前的转子的结构的图。在图10中，与图1相同的结构标注相同的附图标记，省略其说明。

在图10中，转子铁芯12具有多个磁屏障23。磁屏障23是为了控制转子的磁通、使转子具有突极性而设于转子铁芯12的空孔部。通过设置磁屏障23，能使转子铁芯12产生磁阻转矩。

磁屏障的形状是任意的，在图10中设置2层的U字型的磁屏障23，但例如也可以是V字型、轮辐型、I字型等，层数也是既可以是1层，也可以是2层以上。只要能在主磁通所穿过的d轴和磁极间的q轴得到电感的差，磁屏障的形状就随意。此外，磁屏障可以充满空气，也可以用其他非磁性流体充满。此外，也可以充满树脂等非磁性固体。进而，也可以是在一部中***磁铁的磁铁辅助同步磁阻电动机的转子。

此外，转子铁芯12具备磁屏障23与径向空隙侧的表面之间的距离最短的桥部17，具有与桥部17在径向上交叠的区域的突出部15。

图11是说明本实施例中的磨削加工后的转子的结构的图。在图11中，与图10相同的结构标注相同的附图标记，省略其说明。

在图11中，仅对突出部15局部进行磨削加工。局部磨削后的转子铁芯12中，桥部17的厚度通过磨削加工而成为铁芯板厚以下，能减少泄漏磁通，谋求转矩密度提升。此外，通过切削而得到转子铁芯导通部成为局部的，能将在转子铁芯表面产生的涡电流损失最小化。另外，由于仅对突出部15局部进行磨削加工，因此，如图11(b)所示那样，在突出部15的磨削部和磁极中心部16的非磨削部产生表面粗糙度的差异。即，若将突出部15的磨削部的表面粗糙度设为R1，将磁极中心部16的非磨削部的表面粗糙度设为R2，则R1和R2不同。

此外，在利用冲切、层叠来制作转子铁芯的情况下，磁屏障23也成为冲切加工。因此，磁屏障23的内表面也是非磨削部，若将其表面粗糙度设为R3，则R3与R2同样。另外，磁屏障23的内表面的表面粗糙度依赖于冲切加工所引起的铁芯片1片1片的截面变形量、和铁芯片层叠所引起的积误差。此外，一般，与冲切加工相比而磨削加工的加工精度更高，成为R1<R2、R3的关系。

如此地，根据本实施例，除了与实施例1同样的效果以外，在磁阻转矩电动机中也能实现窄桥化，由此，能提升磁阻转矩，能兼顾转矩密度提升和高效率化。

实施例4

在本实施例中，说明利用了具有实施例1到3中说明的转子的旋转电机的应用例。

图12是本实施例中的外转子型的电动轮的构造图。在图12中，(a)表示展开图，(b)表示完成图。在图12中，电动轮50将定子51、转子52、转子罩53、轮54作为主要的构成要件。

此外，图13是本实施例中的内转子型的电动轮的构造图。在图13中，(a)表示展开图，(b)表示完成图。在图13中，电动轮60将定子61、转子62、定子罩63、轮64作为主要的构成要件。

在图12、图13中，电动轮50、60使用外转子型或内转子型的旋转电机。旋转电机的转子52、62与转子框架连接。转子框架通过连接构件而与轮54、64连接。在轮54、64嵌合轮胎。为了轮54、64以及转子52、62相对于定子框架旋转自由地被支承，轮54、64或转子框架利用轴承连接在定子框架。另一方面，旋转电机的定子51、61在定子框架被固定支承，在定子框架还搭载电气电路。电气电路将电力供给到定子，使转子52、62旋转。将转子52、62的旋转经由转子框架以及连接构件传递到轮54、64，使轮54、64旋转。

若采用实施例1到3中说明的转子，则旋转电机的转矩密度高，因此，旋转电机不仅能收容于轮54、64的内周侧，还能实现无齿轮化、即轮的直接驱动。现有的电动轮利用齿轮，产生齿轮的磨耗、噪声、由于需要支承齿轮而产生轴承的使用数增加等课题。与此相对，使用了本实施例的转矩密度高的旋转电机的电动轮50、60由于不需要齿轮，因此，不仅不再需要顾虑齿轮的磨耗的维护，还消除了从齿轮产生的噪声。此外，轴承的使用量成为最低限，不仅能减少轴承的磨耗风险，还能削减轴承的油脂更换等中的维护作业量。此外，由于旋转电机的体积小，因此，电气电路也能搭载于轮54、64的内部，通过与无齿轮化的相乘效应，能使电动轮50、60小型轻量。

图14是本实施例中的铁道车辆的概略构造图。在图14中，铁道车辆70使用内转子型的旋转电机71。旋转电机71通过支承构件72在台车73被固定支承。旋转电机71的转子与车轴74直连，旋转电机71经由车轴74来驱动车轮75。

由于旋转电机71的转矩密度高，因此，铁道车辆70能采用本实施例的形态，能实现无齿轮化即车辆的直接驱动。现有的铁道车辆利用齿轮，产生齿轮的磨耗、噪声、由于需要支承齿轮而轴承的使用数增加等课题。与此相对，使用了本实施例的转矩密度高的旋转电机71的铁道车辆70由于不需要齿轮，因此，不仅不需要顾虑齿轮的磨耗的维护，还消除了从齿轮产生的噪声。此外，轴承的使用量成为最低限，不仅能减少轴承的磨耗风险，还能削减轴承的油脂更换等中的维护作业量。此外，由于旋转电机71的体积小，因此，通过与无齿轮化的协同效应，能使铁道车辆小型轻量。进而，台车73的轻量化由于减轻轨道、车轮75的机械性的损伤，因此，还贡献于延长轨道以及车轮75的寿命。

以上说明了实施例，但本发明并不限定于上述的实施例，包含种种变形例。例如，上述的实施例为了易于理解地说明本发明而详细进行了说明，但不一定限定于具备说明的全部结构。此外，能将某实施例的结构的一部分置换成其他实施例的结构，此外，还能在某实施例的结构中加进其他实施例的结构。此外，能对各实施例的结构的一部分进行其他结构的追加、删除、置换。

附图标记的说明

11、52、62：转子、12：转子铁芯、13、14、21：磁铁孔、15：突出部、16：磁极中心部、17：桥部、18：磁极间部、19：铁芯片、20：端板、22：开口部、23：磁屏障、50、60：电动轮、51、61：定子、53：转子罩、54、64：轮、63：定子罩、70：铁道车辆、71：旋转电机、72：支承构件、73：台车、74：车轴、75：车轮。

Claims (20)

1.一种旋转电机，具备：

转子，其具备形成有收纳多个磁铁的多个磁铁孔的转子铁芯；和

定子，其与该转子隔着给定的空隙而对置，

所述旋转电机的特征在于，

所述转子铁芯在所述转子的磁极边界即q轴近旁具备所述磁铁孔和与所述定子对置的面之间的距离最短的桥部，

若将所述桥部的与所述定子对置的面的表面粗糙度设为R1，将所述转子的磁极中心即d轴近旁的与所述定子对置的面的表面粗糙度设为R2，则R1和R2不同。

2.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述桥部位于以所述q轴为中心的电角度±45°的范围，

所述表面粗糙度R2是以所述d轴为中心的电角度±45°的范围的所述转子的与所述定子对置的面的粗糙度。

3.根据权利要求2所述的旋转电机，其特征在于，

在以所述d轴为中心的电角度±45°的范围，在与所述定子对置的面具有表面粗糙度为R2a和R2b的区域，其中R2b＜R2a，

所述R2＝R2a，

所述R1和R2a不同。

4.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述R1以及R2是所述转子铁芯的软磁性材料部的表面粗糙度。

5.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述R1以及R2为R1＜R2。

6.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

若将所述磁铁孔的表面粗糙度设为R3，则所述R1和R3不同。

7.根据权利要求6所述的旋转电机，其特征在于，

所述R1以及R3为R1＜R3。

8.根据权利要求6所述的旋转电机，其特征在于，

所述表面粗糙度是以算术平均粗糙度定义的值。

9.根据权利要求6所述的旋转电机，其特征在于，

所述R1的算术平均粗糙度不足5，所述R2以及R3的算术平均粗糙度为5以上。

10.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述转子的磁极中心即d轴近旁的与所述定子对置的面在所述转子的旋转轴方向上具有周期性的凹凸。

11.根据权利要求10所述的旋转电机，其特征在于，

所述凹凸具有将所述转子的层叠而成的所述转子铁芯的板厚同等的厚度作为1周期的周期性。

12.根据权利要求8所述的旋转电机，其特征在于，

所述转子铁芯通过铁芯片的层叠来构成，

所述算术平均粗糙度的测定范围将旋转轴方向设为所述铁芯片的板厚以上的宽度，将与其正交的周向也设为所述铁芯片的板厚以上的宽度，

具有在所述测定范围内测定的所述表面粗糙度。

13.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述q轴近旁的所述转子铁芯的表面比所述d轴近旁的所述转子铁芯的表面更向所述空隙侧突出。

14.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

在所述转子铁芯的旋转轴方向两端分别配置端板，

所述端板的至少一方和所述转子铁芯的所述R1的区域相互电绝缘。

15.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述桥部在所述转子铁芯的周向的一部分中断，所述磁铁孔具有开口部。

16.一种旋转电机，具备：

转子，其具备形成有多个磁屏障的转子铁芯；和

定子，其与该转子隔着给定的空隙而对置，

所述旋转电机的特征在于，

所述转子铁芯具备所述磁屏障和与所述定子对置的面之间的距离最短的桥部，

若将所述桥部的与所述定子对置的面的粗糙度设为R1，将所述转子的磁极中心即d轴的与所述定子对置的面的粗糙度设为R2，则R1和R2不同。

17.根据权利要求16所述的旋转电机，其特征在于，

若将所述磁屏障的表面粗糙度设为R3，则所述R1和R3不同。

18.根据权利要求17所述的旋转电机，其特征在于，

所述R1以及R3为R1＜R3。

19.一种电动轮，其特征在于，

所述电动轮利用了权利要求1或16所述的旋转电机，

所述旋转电机不经由齿轮地与轮直连。

20.一种铁道车辆，其特征在于，

具备权利要求1或16所述的旋转电机，

所述旋转电机不经由齿轮地与车辆直连。