TW202203550A - 旋轉電機 - Google Patents

Abstract

一種旋轉電機，具備構成為旋轉自如的大致圓筒狀或大致圓柱狀的轉子和沿所述轉子的徑向配置且圍繞所述轉子的旋轉軸心的大致環狀的定子，所述定子具有沿所述轉子的軸向層疊的複數個定子單元，所述複數個定子單元分別具有在所述旋轉軸心的周圍捲繞成大致環狀的繞線、以包圍所述繞線的周圍的方式設置的定子鐵芯、及自所述定子鐵芯的軸向的兩個端部分別朝所述轉子沿所述轉子的徑向突出的一個或複數個爪磁極，所述轉子具有在預定的旋轉位置沿所述徑向面對所述定子的任一所述爪磁極的至少一部分的磁鐵，所述磁鐵的所述軸向的磁鐵端部的至少一者較所述定子的所有所述爪磁極沿所述軸向突出。

Description

旋轉電機

本公開涉及一種旋轉電機。

公知有一種電動機（motor），具備：由A相用定子部和B相用定子部沿軸向排列而成的定子，其中，A相用定子部具有按等角間距佈置的複數個爪狀磁極，B相用定子部具有按等角間距佈置的複數個爪狀磁極；及轉子，具有與A相用和B相用定子部的爪狀磁極相對設置的永久磁鐵（例如，參照專利文獻1）。 〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕

〔專利文獻1〕（日本）特開2017-147811號公報

〔發明欲解決之問題〕

在為複數個定子單元沿轉子的軸向層疊的旋轉電機的情況下，旋轉電機的轉矩（torque）會降低。

本公開提供一種能夠對轉矩的降低進行抑制的旋轉電機。 〔用於解決問題之手段〕

作為本公開的一個方式，提供一種旋轉電機， 具備：轉子，為大致圓筒狀或大致圓柱狀，且構成為旋轉自如；及定子，為大致環狀，且沿所述轉子的徑向配置，並圍繞所述轉子的旋轉軸心， 所述定子具有沿所述轉子的軸向層疊的複數個定子單元， 所述複數個定子單元分別具有： 繞線（winding），以圍繞所述旋轉軸心的方式捲繞成大致環狀； 定子鐵芯，以包圍所述繞線的周圍的方式設置；及 一個或複數個爪磁極，自所述定子鐵芯的軸向的兩個端部分別朝所述轉子沿所述轉子的徑向突出， 自所述兩個端部中的一個端部突出的所述爪磁極被形成為，與自所述兩個端部中的另一個端部突出的所述爪磁極在所述定子的周向上交替排列， 所述轉子具有磁鐵，該磁鐵在預定的旋轉位置沿所述徑向與所述定子的任一所述爪磁極的至少一部分對向（相對）， 所述磁鐵的所述軸向的磁鐵端部的至少一者較所述定子的所有所述爪磁極沿所述軸向突出。

根據該構成，能夠抑制轉矩降低。

上述旋轉電機中， 所述軸向的兩側的所述磁鐵端部也可較所述定子的所有所述爪磁極沿所述軸向突出。

根據該構成，能夠進一步抑制轉矩降低。

上述旋轉電機中， 所述磁鐵端部可較所述外定子單元的所述爪磁極沿所述軸向突出，以使所述複數個定子單元中沿所述軸向位於外側的外定子單元的所述繞線的交鏈磁通量（interlinkage flux）和沿所述軸向位於內側的內定子單元的所述繞線的交鏈磁通量之差變小。

根據該構成，能夠降低所述外定子單元和所述內定子單元之間的轉矩的不平衡。

上述旋轉電機中， 所述複數個定子單元被配置為，相鄰的定子單元之間隔開間隔， 所述磁鐵的一部分在所述徑向上可與所述間隔對向。

根據該構成，能夠進一步抑制轉矩的降低。

上述旋轉電機中， 在所述間隔處具備非磁體。

根據該構成，藉由非磁體可抑制相鄰的定子單元之間的漏磁，故能夠進一步抑制轉矩的降低。

上述旋轉電機中， 所述磁鐵可為一個磁鐵部件。

根據該構成，可減少所述磁鐵中構成的磁鐵部件的數量，故能夠提高所述磁鐵至所述轉子鐵芯的組裝性。

上述旋轉電機中， 所述磁鐵包括沿所述軸向排列的複數個磁鐵部件， 所述複數個磁鐵部件中的相鄰的磁鐵部件之間在所述徑向上可與所述複數個定子單元中的相鄰的定子單元的間隔對向。

根據該構成，能夠進一步抑制轉矩的降低。

下面對實施方式進行說明。

圖1是示出第1實施方式中旋轉電機的一例的斜視圖。圖1所示的電動機1是旋轉電機的一例。電動機1是轉子10配置在定子13的徑向的外側的外轉子式爪極電動機。電動機1例如可安裝於空調的壓縮機、風扇等。

電動機1具備以旋轉自如的方式構成的大致圓筒狀的轉子10和配置在轉子10的徑向的內側且圍繞轉子10的旋轉軸心AX的大致環狀的定子13。轉子10在電動機1的軸方向（下面簡稱“軸向”）上比定子13長。

轉子10相對於定子13佈置在電動機1的徑方向（下面簡稱“徑向”）的外側，並被構成為能夠圍繞旋轉軸心AX進行旋轉。轉子10包括轉子鐵芯11和複數個（本例中為20個）永久磁鐵12。

轉子鐵芯11例如具有大致圓筒形狀，並被配置為，電動機1的旋轉軸心AX和圓筒形狀的軸心大致一致。轉子鐵芯11在軸向上比定子13長，並由磁性材料（例如，鋼板、鑄鐵、壓粉磁芯等）形成。轉子鐵芯11在軸向上可由一個部件構成，也可藉由沿軸向層疊的複數個（例如，與後述的定子單元的數量對應的數量）部件的組合而構成。

複數個永久磁鐵12在轉子鐵芯11的內周面上沿周向等間隔排列複數個（本例中為20個）。複數個永久磁鐵12分別以存在於轉子鐵芯11的軸向的大致一端至大致另一端之間的方式形成。永久磁鐵12例如為釹燒結磁鐵和鐵磁體磁鐵。

複數個永久磁鐵12分別在徑向的兩端被磁化為不同的磁極。複數個永久磁鐵12中沿周向相鄰的兩個永久磁鐵12在面向定子13的徑向的內側被磁化為相互不同的磁極。為此，在定子13的徑向的外側，沿周向可交替配置徑向的內側被磁化為N極的永久磁鐵12和徑向的內側被磁化為S極的永久磁鐵12。

複數個永久磁鐵12在軸向上分別可由一個磁鐵部件構成，也可由沿軸向分割的複數個（例如，與後述的沿軸向層疊的定子單元的數量對應的數量）磁鐵部件構成。此情況下，用於構成沿軸向分割的永久磁鐵12的複數個磁鐵部件在面向定子13的徑向的內側都被磁化為相同的磁極。

需要說明的是，就沿周向配置的複數個永久磁鐵12而言，例如可被替換為，沿周向被交替磁化為不同的磁極的圓環狀的環狀磁鐵、塑膠（plastic）磁鐵等的在周向上由一個部件構成的永久磁鐵。此情況下，在周向上由一個部件構成的永久磁鐵在軸向上也可由一個部件構成，即，作為整體，可由一個部件構成。此外，在周向上由一個部件構成的永久磁鐵與複數個永久磁鐵12的情況相同，在軸向上也可分割為複數個部件。此外，當採用在周向上由一個部件構成的塑膠磁鐵時，可省略轉子鐵芯11。需要說明的是，永久磁鐵不論是由複數個部件構成還是由一個部件構成，在周向上均被磁化或配置為預定的極數。

圖2是示出第1實施方式中定子的一例的斜視圖。具體而言，圖2是省略了圖1所示的轉子10的圖示的圖。圖2所示的定子13佈置在轉子10（轉子鐵芯11和永久磁鐵12）的徑向的內側。定子13是被形成為圍繞轉子10的旋轉軸心AX的大致環狀的部件。本例中，定子13包括沿軸向層疊的複數個（本例中為三個）定子單元14~16和複數個（本例中為兩個）非磁體層17、18。

定子13具有結構彼此大致相同的複數個相（本例中為三相）份的定子單元14~16。具體而言，定子13具有與U相對應的定子單元14、與V相對應的定子單元15、及與W相對應的定子單元16。複數個定子單元14~16被配置為，周向上的位置相互錯開120°的電角度。

需要說明的是，電動機1（定子13）的相並不限定於三相，也可為二相或四相以上。

定子13在沿軸向相鄰的定子單元14、15之間具有非磁體層17，並且在沿軸向相鄰的定子單元15、16之間具有非磁體層18。藉由非磁體層17，能夠抑制不同的二相的相鄰的定子單元14、15之間的漏磁。藉由非磁體層18，能夠抑制不同的二相的相鄰的定子單元15、16之間的漏磁。非磁體層17、18作為相鄰的相之間的間隔物（spacer）而發揮功能。

非磁體層17是設置在軸向上相鄰的U相的定子單元14和V相的定子單元15之間的UV相間部件（即，UV相之間的部件）。非磁體層17例如為沿軸向具有預定的厚度的大致圓板形狀或大致圓柱形狀，中心部分處形成有可供未圖示的***部件進行***的***孔。非磁體層18也可相同。非磁體層18是設置在軸向上相鄰的V相的定子單元15和W相的定子單元16之間的VW相之間的部件。

圖3是第1實施方式中定子單元的一例的斜視圖。圖4是第1實施方式中定子單元的一例的分解斜視圖。上述的定子單元15、16的結構與圖3、4所示的定子單元14大致相同，故，就定子單元15、16的構成的說明而言，藉由援引定子單元14的說明而對其進行了省略。

定子單元14具有以圍繞旋轉軸心AX的方式而捲繞成大致環狀的繞線19、以包圍繞線19的周圍的方式而設置的定子鐵芯9、及供未圖示的***部件進行***的***孔8（參照圖3）。定子鐵芯9例如由壓粉磁芯形成。藉由壓粉磁芯來形成定子鐵芯9，可降低高頻下的鐵損。定子鐵芯9具有沿定子13的軸向夾著繞線19而對向的複數個磁芯20、40。

複數個磁芯（鐵芯）20、40以圍繞繞線19的周圍的方式而設置。複數個磁芯20、40的形狀彼此相同。

如圖4所示，磁芯20具有磁軛21、複數個爪磁極22、及中心孔23，磁芯40具有磁軛41、複數個爪磁極42、及中心孔43。

磁軛21、41沿軸向觀察時具有圓環形狀，並且沿軸向具有預定的厚度。磁軛21與複數個磁芯20、40中和本身的磁芯20不同的另一個磁芯40接觸或接近。磁軛21具有大致環狀的第1軛部24和與另一個磁芯40接觸的第2軛部25。磁軛41與複數個磁芯20、40中和本身的磁芯40不同的另一個磁芯20接觸或接近。磁軛41具有大致環狀的第1軛部44和與另一個磁芯20接觸的第2軛部45。

第1軛部24是定子鐵芯9的軸向的兩個端部中的一個端部的一例。第1軛部44是定子鐵芯9的軸向的兩個端部中的另一個端部的一例。

第2軛部25從第1軛部24的內周面24a朝另一個磁芯40突出預定的量，本例中，第2軛部25是包括沿周向隔開間隔而配置的複數個內齒26（26a、26b、26c、26d）的部位。第2軛部45從第1軛部44的內周面44a朝另一個磁芯20突出預定的量，本例中，第2軛部45為包括沿周向隔開間隔而佈置的複數個內齒46（46a、46b、46c、46d）的部位。

複數個爪磁極22在磁軛21的第1軛部24的外周面24b上沿周向等間隔配置。複數個爪磁極22分別從磁軛21的第1軛部24的外周面24b朝向轉子10而突出於徑向的外側。複數個爪磁極42在磁軛41的第1軛部44的外周面44b上沿周向等間隔佈置。複數個爪磁極42分別從磁軛41的第1軛部44的外周面44b朝向轉子10而突出於徑向的外側。爪磁極22包括爪磁極部27，爪磁極42包括爪磁極部47。

爪磁極部27具有預定的寬度，以從磁軛21的第1軛部24的外周面24b延伸預定長度的方式而進行突出。爪磁極部47具有預定的寬度，以從磁軛41的第1軛部44的外周面44b延伸預定長度的方式而進行突出。

另外，爪磁極22包括爪磁極部28，爪磁極42包括爪磁極部48。據此，能夠相對較大地確保被繞線19的電樞電流進行磁化的爪磁極22、42的磁極面和轉子10的對向面積。為此，可相對地增加電動機1的轉矩，從而可提高電動機1的輸出。

爪磁極部28以從爪磁極部27的前端朝一對磁芯20、40中的另一個磁芯40沿軸向延伸預定長度的方式進行突出。例如，爪磁極部28被形成為，無論自爪磁極部27的距離如何，寬度都為一定。爪磁極部48以自爪磁極部47的前端朝一對磁芯20、40中的另一個磁芯20沿軸向延伸預定長度的方式進行突出。例如，爪磁極部48被形成為，無論自爪磁極部47的距離如何，寬度都為一定。需要說明的是，爪磁極部28可具有寬度隨著從爪磁極部27開始沿軸向分離而逐漸變窄的錐形形狀，爪磁極部48可具有寬度隨著從爪磁極部47開始沿軸向分離而逐漸變窄的錐形形狀。

需要說明的是，也可省略爪磁極部28、48。

中心孔23是由第2軛部25的複數個內齒26的內周面所圍成的貫穿孔。中心孔43是由第2軛部45的複數個內齒46的內周面所圍成的貫穿孔。藉由磁芯20、40的組合，中心孔23、43可形成***孔8（參照圖3）。

繞線19沿軸向觀察時為捲繞成圓環狀的導線。繞線也稱為線圈。繞線19的兩端與電動機1的外部端子電連接。電動機1的外部端子與藉由電源供給的電力而對電動機1進行驅動的驅動裝置（例如，逆變器等）電連接。

繞線19沿軸向佈置在一對磁芯20、40之間。就繞線19而言，以具有比第1軛部24、44的外周面24b、44b還位於徑向的內側的外周部19a和比第1軛部24、44的內周面24a、44a還位於徑向的外側的內周部19b的方式而被進行了捲繞。

藉由繞線19與一對磁芯20、40中的至少一者接觸，可提高繞線19的散熱效果。例如，繞線19可在與第1軛部24和第1軛部44的一者或兩者沿軸向進行了接觸的狀態下而被沿軸向夾在第1軛部24和第1軛部44之間。繞線19可與第2軛部25和第2軛部45的一者或兩者接觸。繞線19也可藉由未圖示的線軸與一對磁芯20、40中的至少一者接觸。

繞線19可藉由磁芯模（core mold）、線軸（繞組架）等的公知的方法進行絕緣。也存在絕緣膠帶捲繞空磁芯線圈或成型等的絕緣方法。繞線19的線材可採用圓線、方線、絞合線等的任意的線材，但優選為方線和對齊捲繞的圓線。

如圖3所示，一對磁芯20、40以一個磁芯20的爪磁極22和另一個磁芯40的爪磁極42沿周向交替配置的方式而組合。具體而言，一個磁芯20的複數個爪磁極22被形成為，與另一個磁芯40的爪磁極42沿定子鐵芯9的周向（定子13的周向）交替排列。需要說明的是，在磁芯20的爪磁極22和磁芯40的爪磁極42的數量均為一個的情況下也可以這樣佈置。此情況下，一個爪磁極22被形成為與一個爪磁極42沿周向交替排列是指，一個爪磁極42位於一個爪磁極22的一個周向上，該一個爪磁極22位於一個爪磁極42的另一個周向上。

圓環狀的繞線19流入電樞電流後，一對磁芯20、40中的一個磁芯20的爪磁極22和另一個磁芯40的爪磁極42被磁化，具有彼此不同的磁極。據此，一對磁芯20、40中，從一個磁芯20突出的一個爪磁極22具有沿周向相鄰且與從另一個磁芯40突出的另一個爪磁極42不同的磁極。為此，藉由繞線19中流動的電樞電流，在定子鐵芯9（一對磁芯20、40）的周向上會交替產生N極的爪磁極22和S極的爪磁極42的組合以及N極的爪磁極42和S極的爪磁極22的組合。

在夾著繞線19對一對磁芯20、40進行了組合的狀態下，複數個內齒26可自磁芯40沿軸向突出也可不突出，複數個內齒46可自磁芯20沿軸向突出也可不突出。可藉由在一對磁芯20、40的內側***隔離物而對定子鐵芯9的軸向長度進行調整。

一對磁芯20、40中的一個磁芯的磁軛具有與軸向大致平行的至少一個磁軛面，並以該磁軛面與另一個磁芯接觸或接近。本例中，磁芯20的磁軛21具有與磁芯40的磁軛41的磁軛面49接觸或接近的磁軛面29和與磁芯40的磁軛41的磁軛面50接觸或接近的磁軛面30。

磁軛面29是設置於第2軛部25的複數個內齒26（26a、26b、26c、26d）各自上的表面，並面對周向的一側（圖3、4中為順時針方向）。磁軛面30是設置於第2軛部25的複數個內齒26（26a、26b、26c、26d）各自上的表面，並面對周向的另一側（圖3、4中為逆時針方向）。磁軛面50是設置於第2軛部45的複數個內齒46（46a、46b、46c、46d）各自上的表面，並面對周向的一側（圖3、4中為順時針方向）。磁軛面49是設置於第2軛部45的複數個內齒46（46a、46b、46c、46d）各自上的表面，並面對周向的另一側（圖3、4中為逆時針方向）。

複數個內齒26分別與複數個內齒46中沿周向和本身的兩側相鄰的兩個內齒接觸或接近。換言之，複數個內齒46分別與複數個內齒26中沿周向和本身的兩側相鄰的兩個內齒接觸或接近。具體而言，磁軛21的內齒26a與在周向的一側相鄰的內齒46a的磁軛面49以磁軛面29進行接觸或接近，與在周向的另一側相鄰的內齒46d的磁軛面50以磁軛面30進行接觸或接近。其他內齒也相同。如此，複數個磁軛面29分別與複數個磁軛面49中對應的一個磁軛面49接觸或接近，複數個磁軛面30分別與複數個磁軛面50的對應的一個磁軛面50接觸或接近。

此外，本例中，磁芯20的磁軛21具有與磁芯40的磁軛41的內周面44a接觸或接近的外周面31，磁芯40的磁軛41具有與磁芯20的磁軛21的內周面24a接觸或接近的外周面51。內周面24a、44a和外周面31、51均為與軸向大致平行的磁軛面的一個。

外周面31是設置於第2軛部25的複數個內齒26（26a、26b、26c、26d）各自上的彎曲的表面，並面對徑向的外側。外周面51是設置於第2軛部45的複數個內齒46（46a、46b、46c、46d）各自上的彎曲的表面，並面對徑向的外側。

如此，第1實施方式的電動機1具有如下構成，即，磁芯20、40中的一個磁芯的磁軛具有與軸向大致平行的至少一個磁軛面，並以該磁軛面與另一個磁芯接觸或接近。藉由這樣的構成，沿軸向對壓粉磁芯進行按壓（press）即可形成磁芯20、40，此時，即使按壓方向的尺寸精度不良，由於該磁軛面與按壓方向大致平行，故該磁軛面的尺寸精度也難以下降。因此，能夠抑制定子鐵芯9的軸向尺寸精度的降低。

另外，在複數個定子單元沿轉子的軸向進行層疊的情況下，與複數個定子單元的各繞線交鏈的磁通會變為不平衡，導致電動機的轉矩下降。

圖5是表示與沿轉子的軸向層疊的複數個定子單元的各繞線交鏈的磁通變成了不平衡的狀態的一例的圖，示出了當以轉子軸為中心使轉子以一定速度進行旋轉時U、V、W相的定子單元的各繞線所感應的電壓的波形。圖5中示出了U、W相的定子單元的各繞線上生成的感應電壓小於V相的定子單元的繞線上生成的感應電壓。繞線上生成的感應電壓和與繞線交鏈的磁通成正比。即，圖5示出了，位於軸向兩側的U、W相的繞線的交鏈磁通小於位於軸向內側的V相的繞線的交鏈磁通。如果與U、W相的繞線交鏈的磁通較少，則藉由U、W相的定子單元而生成的轉矩會下降，其結果為，會導致作為電動機全體而生成的轉矩降低。

對此，在本公開的第1實施方式中，如圖1所示，轉子10具有在預定的旋轉位置沿徑向與定子13的任一爪磁極的至少一部分對向（相對）的至少一個永久磁鐵12。由於複數個爪磁極沿周向進行了配置，故就一個永久磁鐵12沿徑向所面對的爪磁極而言，其隨轉子10的旋轉位置的不同而不同（變化）。永久磁鐵12的軸向的磁鐵端部的至少一者（永久磁鐵12的軸向上的單側或兩側的磁鐵端部）如圖1所示比定子13的所有爪磁極還沿軸向進行了突出。藉由磁鐵端部較定子13的所有爪磁極沿軸向突出，與位於軸向兩側的U、W相的定子單元14、16的各繞線19交鏈的磁通會增加相當於磁鐵端部所突出的量，由此可抑制電動機1的轉矩的降低。即，藉由磁鐵端部所突出的長度，也能夠增大電動機1的轉矩。

接下來，參照圖6~圖12對電動機1的複數個構成例（電動機1A~1G）進行說明。圖6~12是與經過軸心AX的軸向平行的斷面的模式圖，僅對軸心AX的徑向的一側進行了圖示。圖6~12所示的轉子鐵芯11具有大致圓筒形狀的側壁11a、位於軸向的一側的端板11b、及位於軸向的另一側的端板11c。端板11b是與側壁11a的軸向的一個端部連接的端面，端板11c是與側壁11a的軸向的另一個端部連接的端面。需要說明的是，也可不具有端板11b和11c中的一者或兩者。

相鄰的不同相的定子單元各自的爪磁極22、42沿軸向配置。U相的定子單元14的爪磁極22、42和V相的定子單元15的爪磁極22、42在軸向上位於相鄰的位置。V相的定子單元15的爪磁極22、42和W相的定子單元16的爪磁極22、42在軸向上位於相鄰的位置。

De表示永久磁鐵12的軸向的一側的磁鐵端部12a（或另一側的磁鐵端部12b）較定子13的所有爪磁極22、42沿軸向突出的長度。Dr表示從磁鐵端部12a至端板11b的距離（或從磁鐵端部12b至端板11c的距離）。Dp為De和Dr之和。Di表示相鄰的定子單元的軸向間隔的長度（或非磁體層17、18的軸向厚度）。藉由調整De、Dr、Di的大小，可對由磁鐵端部12a、12b所產生的與各相的繞線交鏈的磁通量進行增減。

圖6是第1實施方式中旋轉電機的第1構成例的局部斷面圖。在圖6所示的電動機1A中，永久磁鐵12的軸向的兩側的磁鐵端部12a、12b比定子13的所有爪磁極22、42還沿軸向進行了突出。由於軸向兩側的磁鐵端部12a、12b較所有爪磁極22、42沿軸向突出，故與位於軸向兩側的U、W相的定子單元14、16的各繞線19交鏈的磁通可增加相當於磁鐵端部12a、12b所突出的量。其結果為，能夠對電動機1A的轉矩的降低進行抑制。

U、V、W相的複數個定子單元中，U相的定子單元14是在軸向上位於外側的外定子單元的一例，V相的定子單元15是在軸向上位於內側的內定子單元的一例。磁鐵端部12a較U相的定子單元14的爪磁極22、42沿軸向突出，以使U相的定子單元14的繞線19的交鏈磁通量與V相的定子單元15的繞線19的交鏈磁通量之差變小。據此，由於U相的定子單元14所產生的轉矩和V相的定子單元15所產生的轉矩之差變小了，故可降低定子單元14、15之間的轉矩的不平衡。

同樣，U、V、W相的複數個定子單元中，W相的定子單元16是在軸向上位於外側的外定子單元的一例，V相的定子單元15是在軸向上位於內側的內定子單元的一例。磁鐵端部12b較W相的定子單元16的爪磁極22、42沿軸向突出，以使W相的定子單元16的繞線19的交鏈磁通量和V相的定子單元15的繞線19的交鏈磁通量之差變小。據此，由於W相的定子單元16所產生的轉矩與V相的定子單元15所產生的轉矩之差變小了，故可降低定子單元15、16之間的轉矩的不平衡。

為了使U、V、W相的複數個定子單元14、15、16的各繞線19的交鏈磁通量之差變小，磁鐵端部12a可比U相的定子單元14的爪磁極22、42還沿軸向進行突出，磁鐵端部12b可比W相的定子單元16的爪磁極22、42還沿軸向進行突出。據此，由於U、V、W相的定子單元14、15、16各自所生成的轉矩之差變小了，故能夠降低定子單元14、15、16之間的轉矩的不平衡。

U、V、W相的複數個定子單元14、15、16按照相鄰的定子單元之間隔開間隔的方式而進行配置，永久磁鐵12的一部分在徑向上面對該間隔。據此，與軸向相鄰的定子單元的各繞線19交鏈的磁通可增加由永久磁鐵12中的沿徑向與該間隔相對的部分所產生的量。其結果為，可對電動機1A的轉矩的降低進行抑制。

在圖6所示的例中，複數個永久磁鐵12分別包括沿軸向排列的複數個（本例中為3個）磁鐵部件112、212、312。磁鐵部件112的下端部和磁鐵部件212的上端部沿徑向面對相鄰的定子單元14、15的間隔。據此，與定子單元14、15的各繞線19交鏈的磁通可增加由永久磁鐵12中的沿徑向面對該間隔的部分所產生的量，故能夠抑制電動機1A的轉矩的降低。同樣，磁鐵部件212的下端部和磁鐵部件312的上端部沿徑向面對相鄰的定子單元15、16的間隔。據此，與定子單元15、16的各繞線19交鏈的磁通可增加由永久磁鐵12中的沿徑向面對該間隔的部分所產生的量，故可對電動機1A的轉矩的降低進行抑制。

電動機1A在相鄰的定子單元14、15的間隔處具備非磁體層17，並在相鄰的定子單元15、16的間隔處具備非磁體層18。由於藉由非磁體層17、18可抑制相鄰的定子單元之間的漏磁，故可進一步對電動機1A的轉矩的降低進行抑制。

在圖6所示的例中，軸向相鄰的磁鐵部件112、212之間（本例中，磁鐵部件112的下端部和磁鐵部件212的上端部的相接面或微小的間隙）在徑向上面對軸向相鄰的定子單元14、15的間隔。據此，與定子單元14、15的各繞線19交鏈的磁通可增加由永久磁鐵12中的沿徑向面對該間隔的部分所產生的量，故能夠抑制電動機1A的轉矩的降低。同樣，軸向相鄰的磁鐵部件212、312之間（本例中，磁鐵部件212的下端部和磁鐵部件312的上端部的相接面或微小的間隙）在徑向上面對軸向相鄰的定子單元15、16的間隔。據此，與定子單元15、16的各繞線19交鏈的磁通可增加由永久磁鐵12中的沿徑向面對該間隔的部分所產生的量，故可抑制電動機1A的轉矩的降低。

圖7是第1實施方式中旋轉電機的第2構成例的局部斷面圖。在第2構成例中，就與上述構成例相同的構成的說明而言，藉由援引上述構成例的說明而對其進行了省略和簡略。

在圖7所示的電動機1B中，永久磁鐵12的軸向單側的磁鐵端部12a較定子13的所有爪磁極22、42沿軸向進行了突出。由於軸向單側的磁鐵端部12a比所有爪磁極22、42還沿軸向進行了突出，故與位於軸向單側的U相的定子單元14的繞線19交鏈的磁通會增加相當於磁鐵端部12a所突出的量。其結果為，能夠抑制電動機1B的轉矩的降低。

圖8為第1實施方式中旋轉電機的第3構成例的局部斷面圖。在第3構成例中，就與上述構成例相同的構成的說明而言，藉由援引上述構成例的說明而對其進行了省略和簡略。

在圖8所示的電動機1C中，複數個永久磁鐵12分別包括沿軸向排列的複數個（本例中為2個）磁鐵部件112、212。磁鐵部件112的上端部和下端部之間的中間部分在徑向上面對相鄰的定子單元14、15的間隔。據此，與定子單元14、15的各繞線19交鏈的磁通可增加由永久磁鐵12中的沿徑向面對該間隔的部分所生成的量，故可對電動機1C的轉矩的降低進行抑制。同樣，磁鐵部件212的上端部和下端部之間的中間部分在徑向上面對相鄰的定子單元15、16的間隔。據此，與定子單元15、16的各繞線19交鏈的磁通會增加由永久磁鐵12中的沿徑向面對該間隔的部分所產生的量，故能夠抑制電動機1C的轉矩的降低。

圖9是第1實施方式中旋轉電機的第4構成例的局部斷面圖。在第4構成例中，就與上述構成例相同的構成的說明而言，藉由援引上述構成例的說明而對其進行了省略和簡略。

在圖9所示的電動機1D中，複數個永久磁鐵12分別由一個磁鐵部件112構成。磁鐵部件112的上端部和下端部之間的中間部分沿徑向面對相鄰的定子單元14、15的間隔和相鄰的定子單元15、16的間隔。據此，與定子單元14、15、16的各繞線19交鏈的磁通可增加由永久磁鐵12中的沿徑向面對該間隔的部分所產生的量，故可對電動機1D的轉矩的降低進行抑制。

此外，每個永久磁鐵12為一個磁鐵部件112，藉此可提高永久磁鐵12至轉子鐵芯11的組裝性。

圖10是第1實施方式中旋轉電機的第5構成例的局部斷面圖。在第5構成例中，就與上述構成例相同的構成的說明而言，藉由援引上述構成例的說明而對其進行了省略和簡略。

在圖10所示的電動機1E中，複數個永久磁鐵12分別包括沿軸向排列的複數個（本例中為2個）磁鐵部件112、212。軸向相鄰的磁鐵部件112、212之間設置有間隙12c。藉由調節間隙12c的軸向長度，可對磁鐵端部12a、12b較爪磁極22、42沿軸向突出的長度進行調節，故能夠對電動機1E的轉矩的增減進行微調整。

圖11是第1實施方式中旋轉電機的第6構成例的局部斷面圖。在第6構成例中，就與上述構成例相同的構成的說明而言，藉由援引上述構成例的說明而對其進行了省略和簡略。

在圖11所示的電動機1F中，複數個永久磁鐵12分別包括沿軸向排列的複數個（本例中為6個）磁鐵部件112、212、312、412、512、612。藉由增加沿軸向排列的磁鐵部件的數量，用於對磁鐵端部12a、12b較爪磁極22，42沿軸向突出的長度進行調節的自由度可獲得增加，故能夠容易地對電動機1F的轉矩的增減進行微調整。

圖12為第1實施方式中旋轉電機的第7構成例的局部斷面圖。在第7構成例中，就與上述構成例相同的構成的說明而言，藉由援引上述構成例的說明而對其進行了省略和簡略。

在如圖12所示的電動機1G中，相鄰的定子單元之間可不存在間隔，也可不存在非磁體層17、18。這樣，由於部件構成可被簡化，故能夠提高電動機1G的組裝性。

以上盡管對實施方式進行了說明，但只要不脫離申請專利範圍的主旨和範圍，也可對其進行各種各樣的變更。還可進行與其他實施方式的一部分或全部的組合、置換等的各種各樣的變形和改良。

例如，在軛部存在沿軸向相對的表面的情況下，優選為，沿軸向相對的表面之間不接觸，或者，相較於與軸向大致平行的磁軛表面之間的距離，使沿軸向相對的表面之間的距離更長。據此，即使軸向尺寸的誤差變大了，也可對該誤差進行吸收。

例如，在上述實施方式中，電動機1為在定子13的徑向外側佈置轉子10的外轉子式爪極電動機。但是，本公開涉及的旋轉電機也適用於在定子的徑向內側配置轉子的內轉子式爪極電動機。在為內轉子式的情況下，旋轉電機可具備構成為旋轉自如的大致圓柱狀的轉子和配置在該轉子的徑向外側且圍繞該轉子的旋轉軸心的大致環狀的定子。

本國際申請主張基於2020年5月21日申請的日本國專利申請第2020-089014號的優先權，並將日本國專利申請第2020-089014號的內容全部援引於本國際申請。

1,1A~1G:電動機 8:***孔 9:定子鐵芯 10:轉子 11:轉子鐵芯 11a:側壁 11b,11c:端板 12:永久磁鐵 12a,12b:磁鐵端部 12c:間隙 13:定子 14~16:定子單元 17,18:非磁體層 19:繞線（線圈） 19a:外周部 19b:內周部 20,40:磁芯（core） 21,41:磁軛（yoke） 22,42:爪磁極 23,43:中心孔 24,44:第1軛部 24a,44a:內周面 24b,44b:外周面 25,45:第2軛部 26a,26b,26c,26d,46a,46b,46c,46d:內齒 27,28,47,48:爪磁極部 29,30,49,50:磁軛面 31,51:外周面 112,212,312,412,512,612:磁鐵部件 AX:旋轉軸心 De,Dp,Dr:距離 Di:非磁體層的軸向厚度

圖1是示出第1實施方式中旋轉電機的一例的斜視圖（立體圖）。 圖2是示出第1實施方式中定子的一例的斜視圖。 圖3是示出第1實施方式中定子單元的一例的斜視圖。 圖4是示出第1實施方式中定子單元的一例的分解斜視圖。 圖5是示出與沿轉子的軸向層疊的複數個定子單元的各繞線交鏈的磁通變成了不平衡的狀態的一例的示意圖。 圖6是示出第1實施方式中旋轉電機的第1構成例的局部斷面（剖面）圖。 圖7是示出第1實施方式中旋轉電機的第2構成例的局部斷面圖。 圖8是示出第1實施方式中旋轉電機的第3構成例的局部斷面圖。 圖9是示出第1實施方式中旋轉電機的第4構成例的局部斷面圖。 圖10是示出第1實施方式中旋轉電機的第5構成例的局部斷面圖。 圖11是示出第1實施方式中旋轉電機的第6構成例的局部斷面圖。 圖12是示出第1實施方式中旋轉電機的第7構成例的局部斷面圖。

1A:電動機

8:***孔

10:轉子

11:轉子鐵芯

11a:側壁

11b,11c:端板

12:永久磁鐵

12a,12b:磁鐵端部

13:定子

14~16:定子單元

17,18:非磁體層

22,42:爪磁極

24,44:第1軛部

27,28,47,48:爪磁極部

112,212,312:磁鐵部件

AX:旋轉軸心

De,Dp,Dr:距離

Di:非磁體層的軸向厚度

Claims (7)

1. 一種旋轉電機，具備： 轉子，為大致圓筒狀或大致圓柱狀，且構成為旋轉自如；及 定子，為大致環狀，且沿所述轉子的徑向配置，並圍繞所述轉子的旋轉軸心， 所述定子具有沿所述轉子的軸向層疊的複數個定子單元， 所述複數個定子單元分別具有： 繞線，以圍繞所述旋轉軸心的方式捲繞成大致環狀； 定子鐵芯，以包圍所述繞線的周圍的方式設置；及 一個或複數個爪磁極，自所述定子鐵芯的軸向的兩個端部分別朝所述轉子沿所述轉子的徑向突出， 自所述兩個端部中的一個端部突出的所述爪磁極被形成為，在所述定子的周向上，與自所述兩個端部中的另一個端部突出的所述爪磁極交替排列， 所述轉子具有磁鐵，該磁鐵在預定的旋轉位置沿所述徑向面對所述定子的任一所述爪磁極的至少一部分， 所述磁鐵的所述軸向的磁鐵端部的至少一者較所述定子的所有所述爪磁極沿所述軸向突出。
2. 如請求項1的旋轉電機，其中， 所述軸向的兩側的所述磁鐵端部較所述定子的所有所述爪磁極沿所述軸向突出。
3. 如請求項1或2的旋轉電機，其中， 所述磁鐵端部較所述外定子單元的所述爪磁極沿所述軸向突出，以使所述複數個定子單元中沿所述軸向位於外側的外定子單元的所述繞線的交鏈磁通量和沿所述軸向位於內側的內定子單元的所述繞線的交鏈磁通量之差變小。
4. 如請求項1至3中任一項的旋轉電機，其中， 所述複數個定子單元被配置為，相鄰的定子單元之間隔開間隔， 所述磁鐵的一部分沿所述徑向面對所述間隔。
5. 如請求項4的旋轉電機，其中， 在所述間隔處具備非磁體。
6. 如請求項1至5中任一項的旋轉電機，其中， 所述磁鐵為一個磁鐵部件。
7. 如請求項1至5中任一項的旋轉電機，其中， 所述磁鐵包括沿所述軸向排列的複數個磁鐵部件， 所述複數個磁鐵部件中的相鄰的磁鐵部件之間沿所述徑向面對所述複數個定子單元中的相鄰的定子單元的間隔。

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