CN101199103B - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

能够有效利用转子的沿旋转轴线方向的两个端面的旋转电机(100)，包括定子(10)和转子(20)。定子(10)包括沿旋转轴线方向(DR1)设置的径向部分(10A)，以及沿径向方向(DR2)设置的轴向部分(10B、10C)。径向部分和轴向部分包括齿和线圈。转子(20)包括转子轴(21)，转子铁心(22)和磁体(23)。转子铁心包括径向部分(22A)以及轴向部分(22B、22C)。磁体包括径向部分(23A)以及轴向部分(23B、23C)。磁体的径向部分以及轴向部分形成为面向定子的径向部分以及轴向部分。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及一种旋转电机，其中转子的沿旋转轴线方向的两个端面可在它们的磁性能方面被有效利用。 

JP 11-275826公开了一种包括两个转子和一个定子的旋转电机。所述一个定子配置在所述两个转子之间。然后，所述两个转子和所述一个定子被同心地设置以便具有相同的轴线。 

在所述定子上形成单一线圈。然后，复合电流(combined currents)通过该单一线圈以生成在数量上与转子数量相对应的旋转磁场。通过此构造，所述两个转子之一可与所述一个定子一起使用以构成电动机，而所述两个转子中的另一个可与所述一个定子一起使用以构成发电机。 

另外，日本专利公开JP 11-275827和JP 11-275828内也公开了类似的技术。 

但是，在JP 11-275826内公开的旋转电机内，在与转子的沿旋转轴线方向的端面相对的位置处没有设置定子，这会导致不能有效利用转子的沿旋转轴线方向的端面的问题。 

本发明解决了上述问题，并且有利地提供了一种能够有效利用转子的沿旋转轴线方向的两个端面的旋转电机。 

根据本发明，旋转电机包括转子和定子。转子具有多个被沿径向方向磁化的第一转子磁极部，和多个被沿旋转轴线方向磁化的第二转子磁极部。 定子具有与该多个第一转子磁极部对应地设置、且沿径向方向生成磁通量的多个第一定子磁极部，和与该多个第二转子磁极部对应地设置、且沿旋转轴线方向生成磁通量的多个第二定子磁极部。当在该多个第一和第二转子磁极部处从该多个相应的第一和第二定子磁极部接收到磁通量时，转子相对于定子自由旋转。 

优选地，该转子包括转子铁心，该转子铁心具有围绕旋转轴线的圆筒面，和位于沿旋转轴线方向的端部处的圆筒端面。该多个第一定子磁极部设置成与该转子铁心的圆筒面相对。该多个第二定子磁极部设置成与该转子铁心的圆筒端面相对。 

优选地，每个该第一和第二转子磁极部包括磁体。 

优选地，该第一转子磁极部由配置在该转子铁心的圆筒面上且被沿径向方向磁化的第一磁体构成，而该第二转子磁极部由配置在该转子铁心的圆筒端面上且被沿旋转轴线方向磁化的第二磁体构成。 

优选地，该第一转子磁极部由嵌入该转子铁心且被沿径向方向磁化的第一磁体构成。此外，该第二转子磁极部由配置在该转子铁心的圆筒端面上且被沿旋转轴线方向磁化的第二磁体构成。 

优选地，该第一转子磁极部由配置在该转子铁心的圆筒面上且被沿径向方向磁化的第一磁体构成。此外，该第二转子磁极部由嵌入该转子铁心且被沿旋转轴线方向磁化的第二磁体构成。 

优选地，该第一转子磁极部由嵌入该转子铁心且被沿径向方向磁化的第一磁体构成。此外，该第二转子磁极部由嵌入该转子铁心且被沿旋转轴线方向磁化的第二磁体构成。 

优选地，每个该第一和第二转子磁极部仅由用于形成转子铁心的铁磁材料构成。 

优选地，该第一转子磁极部由沿径向方向具有凸极磁特性(magnetic property of salient pole)的第一铁磁材料构成。此外，该第二转子磁极部由沿旋转轴线方向具有凸极磁特性的第二铁磁材料构成。 

优选地，该第一铁磁材料包括至少一个第一空隙，每一该第一空隙沿 旋转轴线方向形成、沿径向方向设置。另外，该第二铁磁材料包括至少一个第二空隙，每一该第二空隙沿径向方向形成、沿旋转轴线方向设置。 

优选地，该第一空隙与该第二空隙连续。 

优选地，该第一转子磁极部由沿朝向该第一定子磁极部的方向从该圆筒面突出的第一铁磁材料构成。该第二转子磁极部由沿朝向该第二定子磁极部的方向从该圆筒端面突出的第二铁磁材料构成。然后，该第一定子磁极部构造成沿朝向该第一转子磁极部的方向突出，而该第二定子磁极部构造成沿朝向该第二转子磁极部的方向突出。 

优选地，该第一转子磁极部和第二转子磁极部中的任一个包括磁体，而该第一转子磁极部和第二转子磁极部中的另一个仅由用于形成转子铁心的铁磁材料形成。 

优选地，该第一转子磁极部由沿径向方向具有凸极磁特性的铁磁材料构成。第二转子磁极部由嵌入该转子铁心并被沿旋转轴线方向磁化的磁体构成。 

优选地，该铁磁材料包括至少一个空隙，每一空隙沿旋转轴线方向形成、沿径向方向设置。 

优选地，该第一转子磁极部由嵌入该转子铁心并被沿径向方向磁化的磁体构成。此外，该第二转子磁极部由沿旋转轴线方向具有凸极磁特性的铁磁材料构成。 

优选地，该铁磁材料具有沿该转子的周方向形成突出部和凹入部的凹凸结构。该磁体与该凹凸结构内的凹入部对应地设置。 

优选地，该铁磁材料包括至少一个空隙，每一空隙沿径向方向形成、沿旋转轴线方向设置。该磁体插入该沿旋转轴线方向形成的空隙。 

优选地，该铁磁材料包括至少一个狭槽，每一狭槽沿径向方向形成、沿旋转轴线方向设置。该磁体设置在该狭槽的外圆周侧。 

优选地，该第一转子磁极部由沿径向方向具有凸极磁特性的铁磁材料构成。此外，该第二转子磁极部由设置在该转子铁心的圆筒端面上并且被沿旋转轴线方向磁化的第二磁体构成。 

优选地，该铁磁材料包括至少一个空隙，每一空隙沿旋转轴线方向形成、沿径向方向设置。 

优选地，该第一转子磁极部由设置在转子铁心的圆筒面上且被沿径向方向磁化的磁体构成。此外，该第二转子磁极部由沿旋转轴线方向具有凸极磁特性的铁磁材料构成。 

优选地，该铁磁材料包括至少一个狭槽，每一狭槽沿径向方向形成、沿旋转轴线方向设置。 

优选地，该第一转子磁极部设置在相对于该第二转子磁极部的配置位置移动45度电角度的位置处。 

优选地，该定子在该多个第一定子磁极部和多个第二定子磁极部之间的结合部内具有冷却水路。 

优选地，该第一定子磁极部包括沿该转子的旋转轴线方向设置的第一齿以及缠绕在第一齿上的第一线圈。此外，该第二定子磁极部包括沿该转子的径向方向设置的第二齿以及缠绕在第二齿上的第二线圈。 

优选地，该第二齿的沿从该转子的内圆周朝外圆周的方向的宽度保持大体上恒定或变窄。 

优选地，该第一线圈和第二线圈中的一个配置位于该第一线圈和第二线圈中的另一个的线圈端部内侧。 

优选地，该第一齿与该第二齿一体地形成。另外，该第一线圈与该第二线圈一体地缠绕在该第一和第二齿上。 

优选地，该第一齿与该第二齿分开。另外，该第一线圈与该第二线圈分离地缠绕在该第一齿上。 

优选地，该第一定子磁极部包括由沿旋转轴线方向叠置的多个铁磁件构成的第一定子铁心。该第二定子磁极部包括由沿径向方向叠置的多个铁磁件构成的第二定子铁心。该第一定子磁极部和第二定子磁极部之间的结合部由压粉磁性材料构成。 

优选地，该第一转子磁极部包括由沿旋转轴线方向叠置的多个铁磁件构成的第一转子铁心。该第二转子磁极部包括由沿径向方向叠置的多个铁 磁件构成的第二转子铁心。该第一转子磁极部和第二转子磁极部之间的结合部由压粉磁性材料构成。 

优选地，该第一定子磁极部包括由沿旋转轴线方向叠置的多个铁磁件构成的第一定子铁心。该第二定子磁极部包括由沿径向方向叠置的多个铁磁件构成的第二定子铁心。该第一转子磁极部包括由沿旋转轴线方向叠置的多个铁磁件构成的第一转子铁心。该第二转子磁极部包括由沿径向方向叠置的多个铁磁件构成的第二转子铁心。该第一定子磁极部和第二定子磁极部之间的结合部以及该第一转子磁极部和第二转子磁极部之间的结合部由压粉磁性材料构成。 

优选地，该转子设置在该定子的内周侧。 

优选地，该转子设置在该定子的外周侧。 

在根据本发明的旋转电机中，转子-定子磁相互作用沿转子的径向方向和旋转轴线方向发生，这可使得转子相对于定子自由旋转。换句话说，沿转子的径向方向和旋转轴线方向同时生成用于使转子旋转的转矩 

因此，当使用本发明时可实现该转子的沿旋转轴线方向的两个端面的有效使用。 

图1是示出根据本发明的第一实施例的旋转电机内的定子和转子的透视图； 

图2是图1内所示的线圈和转子的透视图； 

图3是图1内所示的旋转电机内的定子和转子的横截面图； 

图4是示出根据本发明的第二实施例的旋转电机内的转子的透视图； 

图5是示出根据本发明的第三实施例的旋转电机内的转子的透视图； 

图6是根据第三实施例的转子的另一个透视图； 

图7是示出根据本发明的第四实施例的旋转电机内的转子的透视图； 

图8是沿图7内所述线VII-VII的横截面图； 

图9是示出根据本发明的第五实施例的旋转电机内的转子的透视图； 

图10是示出根据本发明的第六实施例的旋转电机内的转子的透视图； 

图11是根据第六实施例的转子的另一个透视图； 

图12是示出根据本发明的第七实施例的旋转电机内的转子的透视图； 

图13是示出根据第七实施例的旋转电机内的转子的透视图； 

图14是当从转子铁心的圆筒面侧看时图12和13内所示的转子铁心的平面图； 

图15是示出根据本发明的第八实施例的旋转电机内的转子的透视图； 

图16是根据第八实施例的转子的另一个透视图； 

图17是根据第八实施例的转子的还另一个透视图； 

图18是示出根据本发明的第九实施例的旋转电机内的转子的透视图； 

图19是根据第九实施例的转子的另一个透视图； 

图20是示出根据本发明的第十实施例的旋转电机内的转子的透视图； 

图21是当从图20内指示的旋转轴线方向DR1看时转子轴和转子铁心的平面图； 

图22是示出根据本发明的第十一实施例的旋转电机内的转子的透视图； 

图23是根据第十一实施例的转子的另一个透视图； 

图24是图23内所示的转子铁心和磁体的展开图； 

图25是图13内所示的转子铁心和磁体的展开图； 

图26是示出转矩和通过定子内的线圈的电流的相位之间的关系的图示； 

图27是示出根据本发明的第十二实施例的旋转电机内的定子的透视图； 

图28是根据第十二实施例的定子的另一个透视图； 

图29是示出根据本发明的第十三实施例的旋转电机内的齿和线圈的透视图； 

图30是根据本发明的第十四实施例的旋转电机的示意性横截面图； 

图31是示出图30内所示定子的径向部分、轴向部分和结合部内的磁通量分布的图示； 

图32是示出图30内所示的定子10M的制造方法的图示； 

图33是示出根据本发明的第十四实施例的旋转电机内的转子的示意性横截面图； 

图34是根据第十四实施例的旋转电机内的另一个转子的透视图； 

图35是图34内所示的转子的分解图； 

图36是根据本发明的第十五实施例的旋转电机的示意性横截面图。 

具体实施方式

下文将参照附图详细说明本发明的优选实施例。在附图中，用相同的标号指示相同或等同的部件，并且将不再重复关于这些部件的说明。 

图1是示出根据本发明的第一实施例的旋转电机内的转子和定子的透视图。参照图1，根据实施例1的旋转电机100包括定子10和转子20。 

大致为中空圆筒状的定子10由磁性材料形成。此外，定子10包括齿1和线圈2。齿1以大致为字母コ(有角的字母C)的形状一体地形成。然后，多个齿1沿定子10的内壁相隔预定间隔地设置。 

齿1具有径向部分1A以及轴向部分1B和1C。径向部分1A沿转子20的旋转轴线方向DR1安置，而轴向部分1B和1C沿转子20的径向方向DR2安置。图1的附图中，轴向部分1B设置在定子10的上部部分上，而轴向部分1C设置在定子10的下部部分上。 

线圈2沿旋转轴线方向DR1和径向方向DR2一体地缠绕在齿1上。因此，线圈2也大致为字母コ的形状，并且包括径向部分2A以及轴向部分2B和2C。由于缠绕在齿1上的线圈2与定子10的内壁接触，所以可提高线圈2被冷却的能力。更具体地说，由于线圈2被形成定子10的含铁材料覆盖，所以线圈2的冷却效率被提高。 

由于线圈2缠绕在齿1上，所以缠绕在齿1的径向部分1A上的线圈2 的径向部分2A或缠绕在齿1的轴向部分1B、1C上的线圈2的轴向部分2B、2C中之一的线圈端部，位于线圈2的径向部分2A或线圈2的轴向部分2B、2C中的另一个的线圈端部内侧。由于剩余的线圈然后可被定位在线圈端部内侧的死区(dead space)内，所以可增加相对于旋转电机100的总长度的转矩效率。 

转子20包括转子轴21、转子铁心22和磁体23。转子铁心22大致为圆筒形，并且具有其中多个磁性钢板沿转子20的旋转轴线方向DR1叠置的结构。然后，转子铁心20固定在转子轴21上。磁体23形成为大致为字母コ的形状，并且固定在转子铁心22上以便将转子铁心22保持在其中。此外，多个磁体23沿转子20的圆周方向(周方向)DR3相隔预定间隔地设置。 

磁体23包括径向部分23A以及轴向部分23B和23C。径向部分23A从转子铁心22的圆筒面22A沿轴向方向DR2突出。另一方面，轴向部分23B、23C从转子铁心22的圆筒端面22B、22C沿旋转轴线方向DR1突出。 

更确切地说，径向部分23A是设置在转子20的圆筒面22A上的磁体，而轴向部分23B和23C是设置在位于转子20的沿旋转轴线方向DR1的任一端的各个圆筒端面22B和22C上的磁体。然后，径向部分23A被沿径向方向DR2磁化，而轴向部分23B、23C被沿旋转轴线方向DR1磁化。 

转子20位于定子10的中空部分内。在此情况下，齿1的径向部分1A和线圈2的径向部分2A与磁体23的径向部分23A相对，齿1的轴向部分1B和线圈2的轴向部分2B与磁体23的轴向部分23B相对，而齿1的轴向部分1C和线圈2的轴向部分2C与磁体23的轴向部分23C相对。 

更确切地说，齿1的径向部分1A和线圈2的径向部分2A与磁体23的径向部分23A对应地设置，齿1的轴向部分1B和线圈2的轴向部分2B与磁体23的轴向部分23B对应地设置，而齿1的轴向部分1C和线圈2的轴向部分2C与磁体23的轴向部分23C对应地设置。此外，由于如上所述，磁体23的径向部分23A位于转子铁心22的圆筒面22A上，而磁体23的径向部分23B和23C分别位于转子铁心22的圆筒端面22B和22C上，所 以齿1的径向部分1A和线圈2的径向部分2A被设置成与转子铁心22的圆筒面22A相对，齿1的轴向部分1B和线圈2的轴向部分2B被设置成与转子铁心22的圆筒端面22B相对，而齿1的轴向部分1C和线圈2的轴向部分2C被设置成与转子铁心22的圆筒端面22C相对。 

应指出，沿转子20的圆周方向DR3设置的多个磁体23，23，...中的每一个均构成转子磁极部。此外，转子磁极部具有包括磁体23的径向部分23A的径向转子磁极部，以及包括磁体23的轴向部分23B和23C的轴向转子磁极部。 

另外，沿圆周方向DR3设置的多个齿1，1，...中的每一个与缠绕在多个齿1，1，...上的多个线圈2，2，...中的每一个共同构成定子磁极部。此外，定子磁极部具有包括齿1的径向部分1A和线圈2的径向部分2A的径向定子磁极部，以及包括齿1的轴向部分1B、1C和线圈2的轴向部分2B、2C的轴向定子磁极部。 

由于如上所述，径向部分23A和轴向部分23B、23C分别位于转子铁心22的圆筒面22A以及圆筒端面22B和22C上，所以转子20的径向部分23A和轴向部分23B、23C由SPM(表面永磁体，surface permanentmagnet)形成。 

转子20是通过用形成大致为圆筒形的磁性压粉铁心(magnetic dustcore)制造转子铁心22，将转子轴21插入被制成的转子铁心22，并将磁体23固定在转子铁心22上制成的。 

图2是图1内所示的线圈2和转子20的透视图。参照图2，磁体23的径向部分23A和轴向部分23B、23C可在大致为字母コ的形状的线圈2内侧沿圆周方向DR3旋转。 

图3是图1内所示的旋转电机100内的定子10和转子20的横截面图。参照图3，磁体23从转子20的径向方向DR2固定在转子铁心22上以便保持转子铁心22。 

轴承3～6被插在定子10和转子20的转子轴21之间。从而，转子轴21被轴承3～6支承。这样，转子20被定子10可旋转地支承。 

定子10包括径向部分10A、轴向部分10B和10C以及结合部10D和10E。径向部分10A沿转子20的旋转轴线方向DR1设置。轴向部分10B和10C沿转子20的径向方向DR2设置。从而，径向部分10A与磁体23的径向部分23A相对，而轴向部分10B和10C分别与磁体23的轴向部分23B和23C相对。 

径向部分10A包括上述径向定子磁极部，而轴向部分10B和10C包括上述轴向定子磁极部。因此，当电流通过线圈2时，径向部分10A沿径向方向DR2生成磁场，并将生成的磁场施加在磁体23的径向部分23A上。另一方面，当电流通过线圈2时，轴向部分10B和10C沿旋转轴线方向DR1生成磁场，并将生成的磁场分别施加在磁体23的轴向部分23B和23C上。 

因此，由于如上所述，磁体23的径向部分23A被沿径向方向DR2磁化，而轴向部分23B、23C被沿旋转轴线方向DR1磁化，所以径向部分23A和轴向部分23B、23C与来自对应的定子10的径向部分10A和轴向部分10B、10C的磁场相互作用。结果。转子20围绕旋转轴线AX旋转。 

在此情况下，转子20，由于定子10的径向部分10A和转子20的径向部分(＝磁体23的径向部分23A)之间的存在于径向方向DR2上的磁相互作用，以及定子10的轴向部分10B、10C与转子20的轴向部分(＝磁体23的轴向部分23B、23C)之间的存在于旋转轴线方向DR1上的磁相互作用，而围绕旋转轴线AX旋转。因此，旋转电机100可实现大于当转子20仅由于定子10的径向部分10A和转子20的径向部分(＝磁体23的径向部分23A)之间的存在于径向方向DR2上的磁相互作用而旋转时获得的转矩密度的增大的转矩密度。另外，由于可在转子20的沿旋转轴线方向DR1的两个端部生成转矩，所以没有浪费的空间，并且可进一步提高空间利用效率。此外，由于沿旋转轴线方向DR1从圆筒面22A泄露的或者沿轴向方向DR2从圆筒端面22B和22C泄露的磁通量的量小，所以可高效地生成转矩。 

应指出，在磁体23内，径向部分23A可与轴向部分23B和23C邻接 (连续)，或者通过非磁性组件或空隙与轴向部分23B和23C间隔开。 

另外，旋转电机100可用作例如用于驱动车辆的驱动轮的电动机，或用于由驱动轮的旋转生成电能的发电机。 

图4是示出根据本发明的第二实施例的旋转电机内的转子的透视图。参照图4，根据实施例2的旋转电机100A包括代替旋转电机100内的转子20的转子20A。 

在转子20A中，磁体30代替了转子20的磁体23，而剩余组件与上述转子20的那些组件相同。多个磁体30沿圆周方向DR3相隔预定间隔地设置。然后，每个磁体30从旋转轴线方向DR1插入转子铁心22，并且磁体30的沿旋转轴线方向DR1的两个端面从转子铁心22突出。 

每个磁体30形成大致为字母コ的形状，并且具有径向部分30A以及轴向部分30B和30C。径向部分30A沿旋转轴线方向DR1设置，而轴向部分30B和30C沿径向方向DR2设置。由于磁体30插入转子铁心22，所以径向部分30A位于转子铁心22的圆筒面22A内，并且由于磁体30的两个端面从转子铁心22突出，所以轴向部分30B和30C位于转子铁心22的各个圆筒端面22B和22C上。径向部分30A被沿径向方向DR2磁化，而轴向部分30B和30C被沿旋转轴线方向DR1磁化。因此，径向部分30A由IPM(内部永磁体，interior permanent magnet)构成，而轴向部分30B和30C由SPM构成。 

结果，旋转电机100A能够使用由在圆筒面22A上沿径向方向DR2生成的磁通量所产生的磁阻转矩。 

转子20A是通过用形成大致为圆筒形的磁性压粉铁心制造转子铁心22，将转子轴21插入被制成的转子铁心22，并将磁体30设置在转子铁心22上制成的。 

这里，径向部分30A构成径向转子磁极部，而轴向部分30B和30C构成轴向转子磁极部。 

除了所述内容之外，(此实施例的)结构与实施例1相同。 

图5是示出根据本发明的第三实施例的旋转电机内的转子的透视图。参照图5，根据实施例3的旋转电机100B包括代替旋转电机100内的转子20的转子20B。 

转子20B包括转子轴21、磁体31和32以及转子铁心40。转子铁心40固定在转子轴21上。多个磁体31和32沿圆周方向DR3相隔预定间隔地设置，其中每个磁体31设置在转子铁心40的沿旋转轴线方向DR1的圆筒端面40B上，而每个磁体32设置在转子铁心40的沿旋转轴线方向DR1的圆筒端面40C上。此外，磁体31和32被沿旋转轴线方向DR1磁化。 

大致为圆筒形的转子铁心40包含沿旋转轴线方向DR1叠置的多个磁性钢板。另外，转子铁心40具有空隙41～44。存在沿圆周方向DR3相隔预定间隔地设置的多个空隙41～44。此外，空隙41～44在转子铁心40内形成为被夹在磁体31和32之间。更确切地说，对应于设置在圆筒端面40B和40C上的一对磁体31和32，每个空隙41～44在转子铁心40内侧的在该对磁体31和32之间的区域内形成。 

空隙41和42在转子铁心40的圆筒面40A的内周侧沿旋转轴线方向DR1设置在空隙43和44之间。此外，朝圆筒面40A(转子铁心40的外圆周面)开口的大致为字母コ的形状的空隙41和42，位于圆筒面40A附近。 

空隙43和44与各个圆筒端面40B和40C基本平行地从圆筒面40A朝内半径侧形成，并且连接到沿旋转轴线方向DR1形成的空隙41和42。然后，空隙43在沿朝圆筒端面40C的方向距圆筒端面40B预定距离处形成，而空隙44在沿朝圆筒端面40B的方向距圆筒端面40C预定距离处形成。因此，空隙41和42沿旋转轴线方向DR1位于空隙43和44之间而没有到达圆筒端面40B和40C。换句话说，在磁体31下方存在其中没有形成空隙41到44的区域，并且在磁体32上方也存在其中没有形成空隙41到44中的任一者的区域。如上所述的在磁体31下方和磁体32上方的其中没有形成空隙41到44中的任一者的区域的存在，被设计用于确保磁体31 和32的磁路。 

设置空隙41和42以便凸极特性将沿径向方向DR2传播。更确切地说，如果由沿径向方向DR2横切空隙41和42的磁通量的通过所产生的电感被定义为Lq(＝q轴方向电感)，并且由穿过沿圆周方向DR3没有形成空隙41或42的区域(即，在大致为字母コ的形状的空隙41、42和空隙41、42之间的区域)的磁通量的通过所产生的电感被定义为Ld(＝d轴方向电感)，则空隙41和42确保磁性能将满足关系Ld＞Lq。 

由于空隙41和42抑制磁通量沿径向方向DR2短路，同时其中没有形成空隙41和42的区域允许磁通量沿径向方向DR2通过，所以磁性能满足关系Ld＞Lq。 

另一方面，设置空隙43和44以防止沿径向方向DR2的磁通量泄漏。 

在转子20B内，由于如上所述可沿径向方向DR2获得凸极磁特性，所以沿圆周方向DR3相隔预定间隔地设置的多个空隙41～44实现与被沿径向方向DR2磁化的磁体实现的功能相同的功能。实现凸极特性而没有使用任何磁体的磁极部被称为“SynR(同步磁阻，synchronous reluctance)”。 

因此，在转子20B内，径向部分(转子铁心40和空隙41～44)由SynR构成，而轴向部分(磁体31和32)由SPM构成。 

结果，由于在圆筒面40A上不存在沿径向方向DR2生成磁通量的磁体，所以在旋转电机110B内可实现成本降低。 

应注意，由SynR构成的磁极部的d轴线位于易磁化轴线的方向(即，如图5所示的位于空隙41、42和空隙41、41之间的方向)上，而由SynR构成的磁极部的q轴线位于相对于d轴线偏移90度的方向上(其余相同)。 

转子20B是通过用形成大致为圆筒形的磁性压粉铁心制造转子铁心40，将转子轴21插入被制成的转子铁心40，并将磁体31和32设置在转子铁心40的各个圆筒端面40B和40C上制成的。在此实例中，转子铁心40被分成位于空隙43和空隙44之间的部分、位于空隙43的上侧的部分和位于空隙44的下侧的部分，并且是通过独立地形成各个部分并连结所形成的三个部分而制成的。 

这里，转子铁心40和空隙41～44构成径向转子磁极部，而磁体31和32构成轴向转子磁极部。 

尽管已经说明转子铁心40包括两种空隙41和42，但是本发明并不局限于此构造。转子铁心40可仅包括一种沿旋转轴线方向DR1形成的空隙(其余相同)，或者可包括两种以上的空隙。只要转子铁心40包括至少一个空隙，则就可实现凸极磁特性(Ld＞Lq)。 

此外，用于形成具有空隙41和42的转子铁心40的多个磁性钢板，构成沿径向方向DR2具有凸极磁特性的“铁磁体”。 

图6是根据实施例3的转子的另一个透视图。参照图6，根据实施例3的旋转电机100B可包括代替图5内所示的转子20B的转子20B1。 

转子20B1是通过从转子铁心40内除去空隙43和44构造成的，并且其余构造与转子20B相同。在此情况下，空隙41、42的端部41A、42A与圆筒端面40B之间的距离，被设定为使得空隙41、42的端部41A、42A由磁体31、32的磁通量饱和。因此，可通过磁体31和32的饱和磁通量防止沿径向方向DR2的磁通量泄漏。另外，由于不需要设置用于防止沿径向方向DR2的磁通量泄漏的空隙43和44，所以与图5内所示的转子20B安装在其中的电机的总长度相比，电机的总长度可减少得更多。 

这种转子20B1具有由SynR构成的径向部分和由SPM构成的轴向部分，并且正好如转子20B的情况那样起作用。 

转子20B1可使用用于制成转子20B的制造方法制成。 

除了上述内容之外，此实施例的结构与实施例1相同。 

图7是示出根据本发明的第四实施例的旋转电机内的转子的透视图。参照图7，根据实施例4的旋转电机100C包括代替旋转电机100内的转子20的转子20C。 

转子20C包括转子轴21、磁体23和转子铁心50。转子铁心50具有突出部51和52。突出部51和52分别在沿旋转轴线方向DR1的圆筒端面50B和50C上沿圆周方向DR3相隔预定间隔地形成，以便数量与磁体23 的数量相等。在此示例中，突出部51和突出部52在沿圆周方向DR3的相同位置形成。 

突出部51和52不是沿径向方向DR2完全跨越转子铁心50的整个区域形成，而是形成为突出部51和52的内圆周端部与磁体23的轴向部分23B和23C的内圆周端部对齐。 

在轴向部分23B插在相邻的两个突出部51和51之间，同时轴向部分23C插在相邻的两个突出部52和52之间之后，磁体23从径向方向DR2连接到转子铁心50。因此，轴向部分23B装配在相邻两个突出部51和51之间，而轴向部分23C装配在相邻两个突出部52和52之间。 

图8是沿图7内所示的线VIII-VIII的横截面图。参照图8，转子铁心50具有分别在转子铁心50的沿旋转轴线方向DR1的两侧面上形成的突出部51和52。大致为有角的C的形状的磁体23从径向方向DR2固定在转子铁心50上以便将转子铁心50保持在其中。 

此外，磁体23的径向部分23A的内圆周面接触转子铁心50的圆筒面50A。换句话说，径向部分23A的外圆周面沿径向方向DR2从转子铁心50的圆筒面50A向外延伸。 

另外，突出部51的上表面51A与轴向部分23B的上表面23BS对齐，同时突出部52的上表面52A与轴向部分23C的上表面23CS对齐。换句话说，轴向部分23B和23C的上表面23BS和23CS确实没有沿旋转轴线方向DR1从突出部51和52各自的上表面51A和52A延伸出。因而，由于轴向部分23B和23C的上表面23BS和23CS分别与突出部51和52的上表面51A和52A对齐，所以轴向部分23B和23C被限定在嵌入转子铁心50内的位置处。 

因此，径向部分23A由SPM构成，而轴向部分23B和23C由IPM构成。 

结果，可在圆筒面50A上利用磁阻转矩，从而实现高转矩密度。 

应注意，磁体23的轴向部分23B和23C分别被设置在突出部51和51之间以及突出部52和52之间、且同时防止轴向部分23B和23C沿旋 转轴线方向DR1从突出部51和52向外延伸的形成，等同于“设置嵌入转子铁心50的磁体”。 

转子20C是通过用形成大致为圆筒形的磁性压粉铁心制造转子铁心50，将转子轴21插入被制成的转子铁心50，并将磁体23设置在转子铁心50上制成的。 

这里，径向部分23A构成径向转子磁极部，而轴向部分23B和23C构成轴向转子磁极部。 

除了上述内容之外，(此实施例的)结构与实施例1相同。 

图9是示出根据本发明的第五实施例的旋转电机内的转子的透视图。参照图9，根据实施例5的旋转电机100D包括代替旋转电机100内的转子20的转子20D。 

转子20D包括转子轴21，磁极23和转子铁心60。转子铁心60具有以与转子铁心50的突出部51和52类似的方式形成的突出部61和62。 

在转子20D内，磁体23的径向部分23A，从旋转轴线方向DR1在相邻两个突出部61和61之间以及在相邻两个突出部62和62之间，插入转子铁心60。此外，磁体23的轴向部分23B插在相邻两个突出部61和61之间，而轴向部分23C插在相邻两个突出部62和62之间。这样，轴向部分23B装配在相邻两个突出部61和61之间，而轴向部分23C装配在相邻两个突出部62和62之间。 

然后，轴向部分23B的上表面与突出部61的顶部对齐，而轴向部分23C的上表面与突出部62的顶面对齐。换句话说，轴向部分23B和23C确实没有沿旋转轴线方向DR1从突出部61和62的顶部延伸出。 

因此，径向部分23A和轴向部分23B、23C由IPM构成。 

结果，可在圆筒面60A以及圆筒面60B和60C上利用磁阻转矩，从而实现高转矩密度。 

应注意，磁体23的轴向部分23B和23C分别被设置在突出部61和61之间以及突出部62和62之间、且同时防止轴向部分23B和23C沿旋 转轴线方向DR1从突出部61和62向外延伸的形成，等同于“设置嵌入转子铁心60的磁体”。 

转子20D是通过用形成大致为圆筒形的磁性压粉铁心制造转子铁心60，将转子轴21插入被制成的转子铁心60，并将磁体23设置在转子铁心60上制成的。 

在此构造中，径向部分23A构成径向转子磁极部，而轴向部分23B和23C构成轴向转子磁极部。 

除了上述内容之外，(此实施例的)结构与实施例1相同。 

图10是示出根据本发明的第六实施例的旋转电机内的转子的透视图。参照图10，根据实施例6的旋转电机100E包括代替旋转电机100内的转子20的转子20E。 

转子20E是通过用转子70代替图5内所示的转子20B的转子铁心40构造成的，而转子20E的其余组件与转子20B的那些组件相同。转子铁心70是通过向转子铁心40添加突出部71和72构造成的，而转子铁心70的其余组件与转子铁心40的那些组件相同。 

突出部71和72可以与用于形成实施例4内的转子铁心50的突出部51和52的方式类似的方式形成。在这种情况下，突出部71和72形成在对应于其中没有沿圆周方向DR3形成空隙41和42的区域的位置(即，位于具有大致为字母コ的形状的空隙41、42和相邻空隙41、42之间的区域的位置)上形成。 

在转子20E中，磁体31在相邻两个突出部71和71之间设置在圆筒端面70B上。此外，磁体32在相邻两个突出部72和72之间设置在圆筒端面70C上。然后，磁体31的上表面与突出部71的顶部对齐，而磁体32的上表面与突出部72的顶部对齐。换句话说，磁体31确实没有沿旋转轴线方向DR1从转子铁心70的突出部71延伸出，而磁体32确实没有沿旋转轴线方向DR1从转子铁心70的突出部72延伸出。剩余结构与图5内所示的转子铁心40相同。 

因此，在转子20E内，径向部分(转子铁心70和空隙41～44)由SynR构成，而轴向部分(磁体31和32)由IPM构成。 

从而，在旋转电机100E内，在圆筒面70A上不具有磁体以生成沿径向方向DR2的磁通量，可实现成本降低。 

应注意，磁体31和32分别被设置在突出部71和71之间以及突出部72和72之间、且同时防止磁体31和32沿旋转轴线方向DR1从突出部71和72向外延伸的形成，等同于“设置嵌入转子铁心70的磁体”。 

转子20E是通过用形成大致为圆筒形的磁性压粉铁心制造转子铁心70，将转子轴21插入被制成的转子铁心70，并分别将磁体31和32设置在转子铁心70的圆筒端面70B和70C上制成的。在此情况下，转子铁心70被划分成位于空隙43和空隙44之间的部分、位于空隙43的上侧的部分以及位于空隙44的下侧的部分，并且是通过单独形成每个部分并连结所形成的三个部分而制成的。 

这里，转子铁心70和空隙41～44构成径向转子磁极部，而磁极31和32构成轴向转子磁极部。 

尽管已经说明转子铁心70包括两种空隙41和42，但是本发明并不局限于此构造。转子铁心70可仅包括一种沿旋转轴线方向DR1形成的空隙(其余相同)，或者可包括两种以上的空隙。只要转子铁心70包括至少一个空隙，则就可实现凸极磁特性(Ld＞Lq)。 

此外，用于形成具有空隙41和42的转子铁心70的多个磁性钢板构成沿径向方向DR2具有凸极磁特性的“铁磁体”。 

图11是根据实施例6的转子的另一个透视图。参照图11，根据实施例6的旋转电机100E可包括代替图10内所示的转子20E的、图11中所示的转子20E1。 

转子20E1是通过从转子铁心70内除去空隙43和44获得的，并且其余构造与转子20E相同。在这样做时，空隙41、42的端部41A、42B与圆筒端面70B之间的距离，被设定为使得沿旋转轴线方向DR1的空隙41、42的端部41A、42A由磁体31、32的磁通量饱和。因此，可利用磁体31 和32的饱和磁通量抑制沿径向方向DR2的磁通量泄漏。另外，由于不需要提供用于防止沿径向方向DR2的磁通量泄漏的空隙43和44，所以可从由SynR构成的径向部分获得更大的转矩。 

结果，转子20E1具有由SynR构成的径向部分和由IPM构成的轴向部分，并且正好如转子20E的情况那样起作用。 

转子20E1可使用用于制成转子20E的制造方法制成。 

除了上述内容之外，(此实施例的)结构与实施例1相同。 

图12和13是示出根据本发明的第七实施例的旋转电机内的转子的透视图。参照图12和13，根据实施例7的旋转电机100F包括代替旋转电机100内的转子20的转子20F。 

转子20F包括转子轴21、磁体33和转子铁心80。转子铁心80固定在转子轴21上。多个磁体33、33、33...沿圆周方向DR3相隔预定间隔地设置在转子铁心80的圆筒面80A上。在此情况下，每个磁体33的外圆周面33A沿径向方向DR2从圆筒面80A突出。另外，每个磁体33的沿旋转轴线方向DR1的端面33B和33C分别与转子铁心80的圆筒端面80B和80C对齐。 

转子铁心80具有沿圆周方向DR3相隔预定间隔地形成的狭槽81和82。狭槽81和82在转子铁心80内侧在沿圆周方向DR3与磁体33的配置位置一致的位置上形成(参照图13)。 

图1 4是从图12和13内所示的转子铁心80的圆筒面80A侧看到的转子铁心80的平面图。参照图14，转子铁心80包括狭槽81～84。狭槽81和82在圆筒端面80B侧形成，而狭槽83和84在圆筒端面80C侧形成。 

狭槽81和82形成为朝圆筒端面80B开口的大致为字母コ的形状。另一方面，狭槽83和84形成为朝圆筒端面80C开口的大致为字母コ的形状。然后，狭槽81形成为比狭槽82更接近圆筒端面80B。狭槽83形成为比狭槽84更接近圆筒端面80C。 

狭槽81、82和狭槽83、84被设计成沿旋转轴线方向DR1实现凸极特 性(Ld＞Lq)。通过此构造，转子铁心80与狭槽81、82或狭槽83、84一起实现与被沿旋转轴线方向DR1磁化的磁体实现的功能相同的功能。 

因此，在转子20F内，径向部分(＝磁体33)由SPM构成，而轴向部分(＝具有狭槽81、82的转子铁心80或具有狭槽83、84的铁心80)由SynR构成。 

从而，可使用圆筒面80A上的磁转矩使转子20F旋转。另外，由于圆筒端面80B和80C上不需要磁体来生成沿旋转轴线方向DR1的磁通量，所以转子20F的制造成本降低。 

转子20F是通过用形成大致为圆筒形的磁性压粉铁心制造转子铁心80，将转子轴21插入被制成的转子铁心80，并将磁体33设置在转子铁心80的圆筒面80A上制成的。在此实施例中，转子铁心80被划分成不包含狭槽81～84中任一者的部分，包括狭槽81和82的部分，以及包括狭槽83和84的部分，并且是通过单独形成每个部分并连结所形成的三个部分制成的。包含狭槽81和82的部分被沿圆周方向DR3分成在狭槽81和82的中央部分隔开的多个片段，并且是通过分别形成该多个片段中的每一个以便生成狭槽81和82并沿圆周方向DR3连结该多个形成的片段制成的。包含狭槽83和84的部分根据与用于制造包含狭槽81和82的片段的方法相同的方法制成。 

应注意，磁体33构成径向转子磁极部，而转子铁心80和狭槽81～84构成轴向转子磁极部。 

尽管已经说明其中转子铁心80在沿旋转轴线方向DR1的两个边缘区域上各具有两种狭槽81和82以及两种狭槽83和84，但是本发明并不局限于此。转子铁心80可在沿旋转轴线方向DR1的边缘区域中的每一个上仅包括一个狭槽或两个或更多个狭槽(其余相同)。只要转子铁心80在沿旋转轴线方向DR1的两个边缘区域的每一个上包括至少一个空隙，则就可沿旋转轴线方向DR1具有凸极磁特性(Ld＞Lq)。 

图15是示出根据本发明的第八实施例的旋转电机内的转子的透视图。 参照图15，根据实施例8的旋转电机100G包括代替旋转电机100内的转子20的转子20G。 

转子20G包括转子轴21，磁体34和转子铁心90。转子铁心90具有突出部91和92。突出部91和92以与用于形成实施例4内的转子铁心50的突出部51和52的方式类似的方式形成。 

多个磁体34、34、34...沿圆周方向DR3相隔预定间隔地从旋转轴线方向DR1插入转子铁心90。更确切地说，每个磁体34，在相邻两个突出部91和91以及在相邻两个突出部92和92之间在靠近圆筒面90A的位置处，从旋转轴线方向DR1插入转子铁心90。磁体34的沿旋转轴线方向DR1的两个端面与转子铁心90的圆筒端面90B和90C对齐。然后，每个磁体34被沿径向方向DR2磁化。 

由于在各个圆筒端面90B和90C上形成突出部91和92，所以转子铁心具有沿圆周方向DR3形成突出部和凹入部的凹凸结构，并且沿旋转轴线方向DR1具有凸极磁特性。因此，具有突出部91的转子铁心90或具有突出部92的转子铁心90实现与被沿旋转轴线方向DR1磁化的磁体相同的功能。 

因此，在转子20G内，径向部分(＝磁体34)由IPM构成，而轴向部分(＝具有突出部91的转子铁心90或具有突出部92的转子铁心90)由SynR构成。 

结果，可利用圆筒面90A上的磁转矩和磁阻转矩实现高密度转矩。另外，由于不需要磁体来在圆筒端面90B和90C上生成沿旋转轴线方向DR1的磁通量，所以转子20G的成本降低。 

转子20G是通过用形成大致为圆筒形的磁性压粉铁心制造转子铁心90，将转子轴21插入被制成的转子铁心90，并分别将磁体34设置在转子铁心90上制成的。 

应注意，磁体34构成径向转子磁极部，而具有突出部91的转子铁心90或具有突出部92的转子铁心90构成轴向转子磁极部。 

图16是根据实施例8的转子的另一个透视图。参照图16，根据实施例8的旋转电机100G包括代替图15内所示的转子20G的图16内所示的转子20H。 

转子20H包括转子轴21、磁体35和36以及转子铁心110。转子铁心110在其内部具有空隙111和112。空隙111和112形成为：每个所述空隙111和112的沿所述旋转轴线方向DR1连续的第一连续部连接到每个所述空隙111和112的沿所述径向方向DR2连续的第二连续部。然后，多个空隙111和112沿圆周方向DR3相隔预定间隔地设置。 

空隙111和112，在平行于圆筒端面110B和110C的平面上，形成朝圆筒面110A开口的大致为字母コ的形状。此外，被沿径向方向DR2磁化的磁体35和36分别从旋转轴线方向DR1插入空隙111和112中相应的沿所述旋转轴线方向DR1连续的第一连续部。 

结果，由于从磁体35和36泄漏的磁通量因空隙111和112而从旋转轴线方向DR1弯曲到径向方向DR2，并且在圆筒端面110B和110C上与来自定子10的线圈2的磁通量交链(link)，所以在圆筒端面110B和110C上除了磁阻转矩之外还可获得磁转矩。 

更确切地说，由于空隙111和112还在圆筒端面110B和110C附近沿径向方向DR2形成，所以转子铁心110通过沿径向方向DR2形成的空隙111和112沿旋转轴线方向DR1产生凸极特性(Ld＞Lq)。因而，除了由来自磁体35和36的磁通量生成的磁转矩之外，在圆筒端面110B和110C上还可获得磁阻转矩。 

在转子20H内，由于磁体35和36嵌入转子铁心110，所以径向部分(＝磁体35和36)由IPM构成，并且由于空隙111和112沿径向方向DR2形成，所以轴向部分(＝转子铁心110和沿径向方向DR2形成的空隙111及112)由SynR构成。 

转子20H是通过制造转子铁心110并将转子轴21插入被制成的转子铁心110制成的。转子铁心110是被这样制成的，即通过用形成大致为圆筒形的磁性压粉铁心制造转子铁心110的包含沿旋转轴线方向DR1的空隙111和112的部分，将磁体35和36插入该被制成的部分内的空隙111和112，用形成大致为圆筒形的磁性压粉铁心制成两个包括沿径向方向DR2的空隙111和112的部分，并将被制成的两个部分连结在磁体35和36被 插入其中的那部分的各个侧面上。 

应注意，磁体35和36构成径向转子磁极部，而转子铁心110和沿径向部分DR2形成的空隙111和112构成轴向转子磁极部。 

尽管已经说明转子铁心110包括两种空隙111和112，但是本发明并不局限于此构造。转子铁心110可仅包括从旋转轴线方向DR1到径向方向DR2形成的一个空隙或两个以上的空隙。只要转子铁心110包括至少一个空隙，在此情况下沿旋转轴线方向DR1形成的空隙的一部分可与沿径向方向DR2形成的空隙的另一部分连续或分离，就可实现凸极磁特性(Ld＞Lq)。 

此外，用于形成具有沿旋转轴线方向DR1形成的空隙111和112的一部分的转子铁心110的多个磁性钢板，构成沿径向方向DR2具有凸极磁特性的“第一铁磁体”。 

还另外，用于形成具有沿径向方向DR2形成的空隙111和112的一部分的转子铁心110的多个磁性钢板，构成沿旋转轴线方向DR1具有凸极磁特性的“第二铁磁体”。 

图17仍是实施例8内的转子的另一个透视图。参照图17，根据实施例8的旋转电机110G可包括代替图15内的转子20G的图17内所示的转子20I。 

转子20I包括转子轴21、磁体37和转子铁心80。转子铁心80如参照图13所述地构造。磁体37被沿径向方向DR2磁化，并从旋转轴线方向DR1插入转子铁心80。 

在此情况下，磁体37在狭槽81和82的外圆周侧上插入转子铁心80。然后，在磁体37和狭槽81或81之间存在其中没有形成狭槽的区域。所述其中没有形成狭槽的区域，用于防止由磁体37的磁通量饱和导致的沿旋转轴线方向DR1的磁通量泄漏。 

另外，磁体37的沿旋转轴线方向DR1的两个端面与转子铁心80的圆筒端面80B和80C对齐。换句话说，磁体37确实没有沿旋转轴线方向DR1从圆筒端面80B或80C延伸出。 

在转子20I内，由于磁体37嵌入转子铁心80，所以径向部分(＝磁体37)由IPM构成。另一方面，由于狭槽81和82以及狭槽83和84分别在圆筒端面80B和80C的附近形成(参照图14)，所以轴向部分(＝具有狭槽81和82的转子铁心80或具有狭槽83和84的转子铁心80)由SynR构成。 

转子20I是通过根据与所述转子20F的制造方法相同的方法制造转子铁心80，并将磁体37设置在被制成的转子铁心80上制成的。 

应注意，磁体37构成径向转子磁极部，而具有狭槽81和82的转子铁心80或具有狭槽83和84的转子铁心80构成轴向转子磁极部。 

图18是示出根据本发明的第九实施例的旋转电机内的转子的透视图。参照图18，根据实施例9的旋转电机100H包括代替旋转电机100内的转子20的转子20J。 

转子20J是通过从图16内所示的转子20H中除去磁体35和36构造成的，并且转子20J的其余组件与转子20H的那些组件相同。 

由于转子铁心110在其内部包括沿旋转轴线方向DR1、径向方向DR2和圆周方向DR3三维形成的空隙111和112，所以可沿旋转轴线方向DR1和径向方向DR2实现凸极特性。 

更确切地说，沿径向方向DR2形成的空隙111和112的一部分沿旋转轴线方向DR1实现凸极特性，而沿旋转轴线方向DR1形成的空隙111和112的一部分沿径向方向DR2实现凸极特性。换句话说，沿径向方向DR2形成的空隙111和112的部分实现与被沿旋转轴线方向DR1磁化的磁体相同的功能，而沿旋转轴线方向DR1形成的空隙111和112的部分实现与被沿径向方向DR2磁化的磁体相同的功能。 

因此，在转子铁心20J内，径向部分(＝沿旋转轴线方向DR1形成的空隙111和112的部分)和轴向部分(＝沿径向方向DR2形成的空隙111和112的部分)由SynR构成。 

结果，由于不需要磁体沿旋转轴线方向DR1或径向方向DR2生成磁 通量，所以转子的成本可降低。 

转子20J是这样制成的，即用形成大致为圆筒形的磁性压粉铁心制造包含沿旋转轴线方向DR1的空隙111和112的转子铁心110的一部分，用形成大致为圆筒形的磁性压粉铁心制造包括沿径向方向DR2的空隙111和112的转子铁心110的两个部分，并将被制成的这两个部分连结在包含沿旋转轴线方向DR1的空隙111和112的部分的两侧上。 

应注意，沿旋转轴线方向DR1形成的空隙111和112的部分构成径向转子磁极部，而沿径向方向DR2形成的空隙111和112的部分构成轴向转子磁极部。 

图19是实施例9内的转子的另一个透视图。参照图19，根据实施例9的旋转电机100G可包括代替图18内所示的转子20J的图19内所示的转子20K。 

转子20K是通过将非磁性部件113和114添加到转子20J中构造成，并且转子20K的其余组件与转子20J的那些组件相同。 

非磁性部件113和114被填充在其中形成转子铁心110的空隙111和112的区域内。换句话说，非磁性部件113和114插入图18内所示的空隙111和112。通过此构造，易于实现形成空隙111和112的磁性钢板的空间保持。 

除此之外，(此实施例的)结构与转子20J相同。 

图20是示出根据本发明的第十实施例的旋转电机内的转子的透视图。参照图20，根据实施例10的旋转电机100I包括代替旋转电机100内的转子20的转子20L。 

转子20L包括转子轴21和转子铁心120。转子铁心120具有突出部121～123。沿圆周方向DR3相隔预定间隔地设置有多个突出部121～123。突出部121和123沿径向方向DR2设置在转子铁心120的各个圆筒端面120B和120C上，而突出部122沿旋转轴线方向DR1设置在转子铁心120的圆筒面120A上。 

突出部121从转子铁心120的圆筒端面120B沿旋转轴线方向DR1突出，而突出部123从转子铁心120的圆筒端面120C沿旋转轴线方向DR1突出。此外，突出部122从转子铁心120的圆筒面120A沿径向方向DR2突出。 

图21是从图20内所示的旋转轴线方向DR1看过去的转子轴21和转子铁心120的平面图。应注意，图21还示出定子10的一部分。 

参照图21，定子10具有沿圆周方向DR3相隔预定间隔地设置的八个突出部101。未示出的线圈缠绕在八个突出部101的每一个上。对应于定子10上设置八个突出部101，转子铁心120具有沿圆周方向DR3形成的八个突出部122。 

由于转子铁心120具有沿圆周方向DR3相隔预定间隔地沿径向方向DR2从圆筒面120A延伸出的突出部122，所以可沿径向方向DR2形成磁凸极结构。更确切地说，突出部122内的电感大于其中没有形成突出部122的区域内的电感。此外，当转子铁心120的突出部122接近定子10的突出部101时，电流通过缠绕在定子10的突出部101上的线圈。 

然后，在电流通过线圈时生成的磁场与转子铁心120的突出部122磁性相互作用，从而使转子20L沿圆周方向DR3旋转。 

定子10还在沿旋转轴线方向的每个端部上具有以类似于图21所示方式的方式与转子铁心120的突出部121、123相对的八个突出部，并且线圈缠绕在这八个突出部上。因此，在电流通过线圈时生成的磁场与转子铁心120的突出部121、123磁性相互作用，从而使转子20L沿圆周方向DR3旋转。 

如上所述，由于转子20L具有沿旋转轴线方向DR1和沿径向方向DR2突出的突出部121、123和122，所以径向部分(＝突出部122)和轴向部分(＝突出部121和123)由SR(开关磁阻，switched reluctance)构成。 

因此，在圆筒面120A以及圆筒端面120B和120C上都形成磁凸极结构，从而能够输出高密度转矩。 

转子20L是，通过形成大致为圆筒形的具有突出部121～123的磁性 压粉铁心以制成转子铁心120，并将转子轴21插入该被制成的转子铁心120制造的。 

应注意，突出部101构成径向定子磁极部，而定子10的以类似于图21内所示方式的方式与转子120的突出部121或123相对的突出部构成轴向定子磁极部。 

另外，突出部122构成径向转子磁极部，而突出部121或123构成轴向转子磁极部。 

除了上述内容之外，(此实施例的)结构与实施例1相同。 

图22是示出根据本发明的第十一实施例的旋转电机内的转子的透视图。参照图22，根据实施例11的旋转电机100J具有代替图5所示的旋转电机100B内的转子20B的转子20M，并且旋转电机100J的其余组件与旋转电机100B的那些组件相同。 

类似于转子20B，转子20M包括转子轴21、磁体31和32以及转子铁心40。在转子20M内，磁体31和32的配置位置与转子20B内的位置不同。更确切地说，在转子20M内，磁体31和32分别设置在圆筒端面40B和40C上以便将沿圆周方向DR3存在于两个相邻空隙41和41之间以及两个相邻空隙42和42之间的区域45夹在中间。换句话说，磁体31和32配置在相对于图20B内的那些位置沿圆周方向DR3移动了45度电角度的位置。 

图23是实施例11内的转子以及其他组件的另一个透视图。参照图23，根据实施例11的旋转电机100J可包括代替图22内所示的转子20M的图23内所示的转子20N。 

类似于图13内所示的转子20F，转子20N包括转子轴21、磁体33和转子铁心80。在转子20N内，磁体33的配置位置与转子20F内的位置不同。更确切地说，在转子20N内，狭槽81和82以及狭槽83和84(图23内未示出狭槽83和84)设置成位于两个相邻磁体33和33之间。换句话说，磁体33配置在相对于转子20F内的那些位置沿圆周方向DR3移动45 度电角度的位置。 

因而，根据实施例11的旋转电机100J的特征在于提供转子20M或20N，该转子是这样构造成的，即在其中转子的径向部分或轴向部分之一由SPM构成而径向部分或轴向部分中的另一个由SynR构成的转子20B或20F内，相对于径向部分沿圆周方向DR3移动轴向部分以便在径向部分和轴向部分之间实现45度的电角度的相差。 

图24是图23内所示的转子铁心80和磁体33的展开图。另外，图25是图13内所示的转子80和磁体33的展开图。 

参照图24，当磁体33沿圆周方向DR3移动45度电角度时，即当磁体沿圆周方向DR3移动11.25度的机械角度时，轴向部分(具有狭槽81和82的转子铁心80或具有狭槽83和84的转子铁心80)的d轴相对于径向部分(磁体33)的d轴(磁体33的中心)移动45度电角度。应注意，由于图24和25示出8个电极(4个电极对)的电机，所以45度的电角度对应于11.25度的机械角度(＝45度的四分之一)。 

另一方面，参照示出没有沿圆周方向DR3移动45度电角度的磁体33的图25，轴向部分(具有狭槽81和82的转子铁心80或具有狭槽83和84的转子铁心80)的q轴相对于轴向部分的d轴移动90度电角度，从而与径向部分的d轴(磁体33的中心)一致。 

图26示出转矩与流过定子10内的线圈2的电流的电流相位之间的关系。在图26内，横坐标代表电流相位而纵坐标代表转矩。参照图26，曲线k1描述了当磁体33没有沿圆周方向DR3移动45度的电角度时获得的磁阻转矩，曲线k2描述了磁体33的磁转矩，而曲线k3描述了曲线k1和k2的和，换句话说，当磁体33没有沿圆周方向DR3移动45度电角度时获得的总转矩。 

另外，曲线k4对应于当磁体33沿圆周方向DR3移动45度电角度时获得的磁阻转矩，并且曲线k5描述了曲线k2和曲线k4的和，即当磁体33沿圆周方向DR3移动45度电角度时获得的总转矩。在此情况下，曲线k4对应于当k1向左移动45度电流相位时获得的曲线。但是，曲线k4并 不局限于通过将k1向左移动45度电流相位获得的曲线，并且一般来说，曲线k4对应于当曲线k1被移动成使磁转矩(magent torque)的最大值与磁阻转矩的最大值一致时获得的曲线。 

从图26中显而易见，当磁体33沿圆周方向DR3移动45度电角度时，可在0度的电流相位下获得更大的总转矩。这是由以下事实实现的，即通过将曲线k1向左移动45度电流相位，可获得磁阻转矩的最大值的电流相位与可获得磁转矩的最大值的电流相位一致。 

如上所述，根据实施例11的旋转电机100J可在磁阻转矩和磁转矩都达到它们的峰值的电流相位下被驱动。结果，可获得更大的转矩。 

应注意，转子20M和20N分别是通过在用于转子20B和20F的制造方法中将磁体31、32和磁体33的配置位置沿圆周方向DR3移动11.25度机械角度制造的。 

图27是示出根据本发明的第十二实施例的旋转电机内的定子的透视图。参照图27，根据实施例12的旋转电机100K是通过用定子10K代替图1内所示的旋转电机100的定子10构造的，并且旋转电机100K的其余组件与旋转电机100的那些组件相同。应注意，图27内没有示出线圈2。 

定子10K是通过在定子10中添加冷却水路11～16构造的，并且定子10K的其余组件与定子10的相同。冷却水路11～13沿定子10K的圆周设置在定子10K的结合部10D内。另外，冷却水路14～16沿定子10K的圆周设置在定子10K的结合部10E内。 

在磁场密度(magnetic density)较低的结合部10D和10E内设置冷却水路11～16，可提高要进行冷却的冷却能力，而不会相对于磁通量密度的饱和降低磁场的强度。 

图28是实施例12内的定子的另一个透视图。参照图28，根据实施例12的旋转电机100K可包括代替图27内的定子10K的图28内所示的定子10L。 

定子10L具有这样的构造，即其中结合部10D和10E形成为与定子 10K内的径向部分10A以及轴向部分10B和10C独立的分离组件，并且定子10L的其余组件与定子10K的那些组件相同。 

即使当如上所述在形成为分离组件的结合部10D和10E内设置冷却水路11～16时，仍可提高冷却能力而不会相对于磁通量密度的饱和降低磁场的强度。 

应注意，上述转子20A～20N中的任何一个都可代替根据权利要求12的旋转电机10K内的转子20。 

图29是根据本发明的第十三实施例的旋转电机内的齿和线圈的透视图。参照图29，根据实施例13的旋转电机100L包括齿1L和线圈2L。 

当在朝向外圆周侧沿径向方向DR2距线圈2L的端部A距离为L1的位置B处齿1L的宽度的扩展角(spread angle)为θ1，在朝向外圆周侧距端部A距离为L2的位置C处齿1L的宽度的扩展角为θ2，在位置B处线圈2L的横截面面积为S1，而在位置C处线圈2L的横截面面积为S2时，齿1L和线圈2L的宽度被定义为使得满足关系S1＜S2以及θ1≥θ2。 

更确切地说，齿1L的宽度被设定为沿径向方向DR2基本恒定或者从外圆周侧朝内周侧变宽，且同时保持齿1L和线圈2L的沿圆周方向的总宽度W。 

通过此设定，即使当磁通量密度增加时，仍可抑制在端部A处的磁通量密度的饱和。因此，可抑制由于沿径向方向DR2配置的定子磁极部与转子磁极部之间的磁相互作用而生成的转矩的饱和。 

应注意，上述转子20～20L中的任何一个都可用于根据实施例13的旋转电机100L。此外，如针对实施例12所述的，在定子的结合部内可形成冷却水路。 

图30是根据本发明的第十四实施例的旋转电机的横截面图。参照图30，根据实施例14的旋转电机100M是通过用定子10M代替图3内所示的旋转电机100的定子10构造成的，并且旋转电机100M的其余组件与旋 转电机100的那些组件相同。 

定子10M包括径向部分11A、轴向部分11B和11C，以及结合部11D和11E。径向部分11A沿旋转轴线方向DR1设置，而轴向部分11B和11C沿径向部分DR2设置。 

径向部分11A由沿旋转轴线方向DR1叠置的多个磁性钢板17、17、17、...形成，而轴向部分11B和11C由沿径向方向DR2叠置的多个磁性钢板18、18、18、...形成。另外，用于连接径向部分11A与轴向部分11B和11C的结合部11D和11E由压粉铁心形成。压粉铁心是通过使用粘合剂粘合铁心的粉尘(dust)制成的。 

图31是示出图30内所示的定子10M的径向部分11A、轴向部分11B以及结合部11D内的磁通量分布的图示。应注意，在图31内使用极坐标表示磁通量分布，其中z轴对应于旋转轴线方向DR1，r轴对应于径向方向DR2而θ轴对应于圆周方向DR3。 

参照图31，在径向部分11A内，如区域RE1内所示磁通量沿r-θ平面的方向流动。此外，在轴向部分11B内，如区域RE2内所示磁通量沿r-z平面的方向流动。因此，在径向部分11A和轴向部分11B内磁通量沿平面方向流动。 

另一方面，在结合部11D内，如区域RE3内所示磁通量三维分布。 

由于在径向部分11A和轴向方向11B内磁通量沿平面方向分布，所以即使当利用多个层叠磁性钢板制造径向部分11A以及轴向部分11B和11C时，仍可防止出现涡电流。 

当类似于径向部分11A，利用沿旋转轴线方向DR1叠置的多个磁性钢板制成结合部11D和11E时，在形成轴向部分11B和11C的磁性钢板上会发生涡电流，这会导致磁性能变差。另一方面，当类似于轴向部分11B和11C，利用沿径向方向DR2叠置的多个磁性钢板制成结合部11D和11E时，在形成径向部分11A的磁性钢板上会发生涡电流，这会导致磁性能变差。 

鉴于此，为了组合在径向部分11A内生成的磁通量和在轴向部分11B 及11C内生成的磁通量，结合部11D和11E由能够三维地分配磁通量的压粉铁心构成。 

由于如上所述用能够三维地分配磁通量的压粉铁心构造结合部11D和11E，所以可容易地组合在径向部分11A内生成的磁通量与在轴向部分11B和11C内生成的磁通量，从而使旋转电机100M的输出转矩增加。 

应注意，上述转子20～20N中的任何一个都可用于旋转电机100M。 

图32是示出图30内所示的定子10M的制造方法的图示。参照图32，首先将说明用于制造径向部分11A的方法。利用压力机冲切圆形磁性钢板25的内周侧，从而制成用于形成齿1的突出部26。然后，沿旋转轴线方向DR1叠置磁性钢板25以制成径向部分11A。在此情况下，在内周侧上形成多个齿1。 

接下来将说明用于制造轴向部分11B和11C的方法。沿箭头29所示的方向卷绕其上形成多个狭槽27、27、27、...的带形磁性钢板28，以便使该狭槽形成径向(放射状)图案，从而制成轴向部分11B和11C。在此情况下，多个狭槽27、27、27、...在该带形磁性钢板28上形成为狭槽27之间的间隔逐渐增大。 

然后，利用由压粉铁心构成的结合部11D和11E连接根据上述方法制成的径向部分11A与轴向部分11B和11C，以完成定子10M。 

图33是根据实施例14的旋转电机内的转子的示意性横截面图。参照图33，根据实施例14的旋转电机100N包括代替图3内所示的旋转电机100的转子20的转子20P。 

转子20P包括转子轴21、转子铁心130和磁体135～137。转子铁心130包含结合部131、径向部分132以及轴向部分133和134。 

结合部131由压粉铁心形成并且固定在转子轴21上。径向部分132由沿旋转轴线方向DR1叠置的多个磁性钢板138构成。轴向部分133和134由沿径向方向DR2叠置的多个磁性钢板139构成。 

磁体135设置在径向部分132的圆筒面132A上，磁体136设置在轴向部分133的圆筒端面133A上，而磁体137设置在轴向部分134的圆筒 端面134A上。 

当转子20P的用于连接径向部分132与轴向部分133和134的结合部131如上所述使用压粉铁心制成时，可有助于组合在径向部分132内生成的磁通量与轴向部分133和134内生成的磁通量，从而可增加旋转电机100N的输出转矩。 

应注意，出于与旋转电机100M内的结合部11D和11E由压粉铁心形成相同的原因，结合部131在此由压粉铁心形成。 

另外，尽管上文已经说明定子或转子之一包括由沿旋转轴线方向DR1叠置的多个磁性钢板形成的径向部分，由沿径向方向DR2叠置的多个磁性钢板形成的轴向部分，以及由压粉铁心形成的用于连接径向部分和轴向部分的结合部，但是本发明并不局限于上述结构。定子和转子可都包含由沿旋转轴线方向DR1叠置的多个磁性钢板形成的径向部分，由沿径向方向DR2叠置的多个磁性钢板形成的轴向部分，以及由压粉铁心形成的用于连接径向部分和轴向部分的结合部。 

图34是示出根据实施例14的旋转电机内的另一个转子的透视图，并且图35是图34内所示的转子的分解图。参照图34和35，根据实施例14的旋转电机100P包括代替旋转电机100内的转子20的转子20Q。 

转子20Q是通过在转子20P中添加非磁性板140和141以及端板142和143构造成的，并且转子20Q的其余组件与转子20P的那些组件相同。非磁性板140和141保持转子20P内包含的磁性钢板的沿旋转轴线方向DR1的两端。然后，端板142和143铆接(填塞)在转子轴21上以保持转子20P内的磁性钢板与非磁性板140和141。 

端板142和143，在与转子20P的磁性钢板相对的表面上，具有沿圆周方向DR3形成突出部和凹入部的凹凸结构。 

如上所述，可通过使用非磁性板140和141以及端板142和143容易地保持沿旋转轴线方向DR1或径向方向DR2叠置的多个磁性钢板。 

图36是根据本发明的第十五实施例的旋转电机的示意性横截面图。参 照图36，根据实施例15的旋转电机100Q包括定子200和转子300。定子200设置在转子300的内周侧上以便可相对于转子300自由旋转。 

定子200包括定子铁心210、齿220和线圈230。齿220包含径向部分221和222以及轴向部分223。线圈230包含径向部分231和232以及轴向部分233。 

齿220的径向部分221和222沿旋转轴线方向DR1设置，而轴向部分223沿径向方向DR2设置。然后，线圈230的径向部分231和232分别缠绕在齿220的径向部分221、222和轴向部分223上。 

转子300包括转子铁心310和磁体321～323。转子铁心310形成为中空圆筒形。磁体321～323配置在转子铁心310的内表面上。更确切地说，磁体321和322沿旋转轴线方向DR1设置在转子铁心310的内表面上，而磁体323沿径向方向DR2设置在转子铁心310的内表面上。在此情况下，磁体321～323配置成以便分别相对于线圈230的径向部分231、232和轴向部分233。另外，磁体321和322被沿径向方向DR2磁化，而磁体323被沿旋转轴线方向DR1磁化。 

当电流通过线圈231～233时，定子200沿旋转轴线方向DR1和径向方向DR2生成磁场。在接受线圈231～233生成的磁场时，转子300的磁体321～323与各个磁场进行磁相互作用。由于磁相互作用，转子300围绕定子200旋转，从而从旋转电机100Q输出预定的转矩。 

因此，即使当定子200安装在转子300的内周侧上时，仍可有效地磁利用转子300的沿旋转轴线方向DR1的端面。结果，可输出大于当转子300的沿旋转轴线方向DR1的端面没有被磁利用时生成的转矩的转矩。 

应注意，在旋转电机100Q内，可使用上述转子20～20N中的任何一个，并且可使用上述定子10、10K、10L和10M中的任何一个。 

另外，磁体321和322构成径向转子磁极部，而磁体323构成轴向转子磁极部。 

此外，尽管已经说明在转子20、20A、20B、20B1、20C、20D、20E、20E1、20F、20G、20H、20I、20J、20K、20L、20M和20N内，转子铁 心22、40、50、60、70、80、90、110和120是通过形成磁性压粉铁心制成的，但是本发明并不局限于这种转子铁心。转子铁心22、40、50、60、70、80、90、110和120可用块状铁心形成，或者用多个层叠磁性钢板形成。当通过层叠多个磁性钢板制成转子铁心22、40、50、60、70、80、90、110和120时，通过沿旋转轴线方向DR1层叠该多个磁性钢板制成径向部分(被沿径向方向DR2磁化的部分)，而通过沿径向方向DR2层叠该多个磁性钢板制成轴向部分(被沿旋转轴线方向DR1磁化的部分)。 

应理解，实施例的这些公开在任何方面都是示例性的而不是限制性的。因此，本发明的范围不是由上述对实施例的说明确定，而是仅由下文的权利要求确定，并且落在本发明的精神和范围或这种精神或范围的等同物内的各种改变和变型都将被包含在权利要求内。 

工业应用性 

本发明可应用于能够有效利用转子的沿旋转轴线方向的两个端面的旋转电机。 

Claims (5)

1.一种旋转电机，所述旋转电机包括：

转子，所述转子包括多个第一转子磁极部、多个第二转子磁极部以及转子铁心，所述转子铁心具有围绕旋转轴线的圆筒面和位于沿所述旋转轴线方向的端部处的圆筒端面；以及

定子，所述定子包括多个第一定子磁极部和多个第二定子磁极部，所述第一定子磁极部与所述圆筒面相对并且与所述多个第一转子磁极部对应地设置、并且沿径向方向生成磁通量，所述第二定子磁极部与所述圆筒端面相对并且与所述多个第二转子磁极部对应地设置、并且沿所述旋转轴线方向生成磁通量，其中

当在所述多个第一和第二转子磁极部处从所述多个相应的第一和第二定子磁极部接收到磁通量时，所述转子相对于所述定子自由旋转；

每个所述第一转子磁极部由配置在所述转子铁心的所述圆筒面上并且被沿所述径向方向磁化的第一磁体构成；

每个所述第二转子磁极部由嵌入所述转子铁心并且被沿所述旋转轴线方向磁化的第二磁体构成；

所述转子铁心被夹在多个磁体的沿所述旋转轴线方向的两个端部之间，所述多个磁体中的每个具有一体地形成的大致为字母コ的形状的横截面；

由所述多个磁体中的所述旋转轴线方向的中间部构成所述第一磁体；并且

由所述多个磁体中的所述旋转轴线方向的两个端部构成所述第二磁体。

2.根据权利要求1所述的旋转电机，其中：

所述第一定子磁极部包括：

沿所述转子的所述旋转轴线方向配置的第一齿，以及

卷绕在所述第一齿上的第一线圈；并且

所述第二定子磁极部包括：

沿所述转子的所述径向方向配置的第二齿，以及

卷绕在所述第二齿上的第二线圈。

3.根据权利要求2所述的旋转电机，其中，所述第二齿的沿从所述转子的内周朝外周的方向的宽度保持大体上恒定或变窄。

4.根据权利要求2所述的旋转电机，其中，所述第一线圈或所述第二线圈之一配置在所述第一线圈或所述第二线圈中另一者的线圈端部的内侧。

5.根据权利要求2所述的旋转电机，其中：

所述第一齿与所述第二齿分离；并且

所述第一线圈与所述第二线圈分离地卷绕在所述第一齿上。

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