專利名稱：旋轉電機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種旋轉電機，所述旋轉電機優(yōu)選被用作作為例如包括電動摩托車的各種電動車輛以及各種電氣機械的驅動源的電動機。
背景技術：
通常，作為被用作包括電動摩托車的各種電動車輛或用于各種電氣制品的驅動源的電動機，裝備有具有永磁體且構造成繞旋轉軸線旋轉的轉子和具有定子繞組且經由轉子的徑向上的間隙面向轉子的定子的旋轉電機是眾所周知的。近年來，希望有作為用于在包括電動摩托車的各種電動車輛中使用的驅動源的小型和高性能電動機。在這種電動機中，如果從高轉矩低轉速范圍到低轉矩高轉速范圍的運轉范圍寬，則能在不使用對于帶有內燃發(fā)動機的車輛而言通常需要的變速器的情況下獲得車輛行駛所需的驅動力。但是，由于電動機的特點，電動機具有這樣一個問題:盡管能在低轉速范圍內產生高轉矩，但轉速的上限將被限制在高轉速范圍內。也就是說，在電動機中，盡管能在低轉速范圍內產生高轉矩，但隨著轉速升高，要通過設置于轉子的永磁體的磁通在布置在定子上的定子繞組處產生的感應電壓(即逆電動勢)增加。當轉速升高并達到一定速度時，在定子繞組處感生的感應電壓變成等于電動機的被施加電壓，從而妨礙定子繞組中的電流流動。這進而妨礙轉速的進一步升高。為了解決此問題，例如通過進行弱磁控制來降低感應電壓(即，逆電動勢)。但是，弱磁控制需要另外的電力來取消感應電壓。因此，在使電動機在從外部供給電力的狀態(tài)下使用的產品的情況下，增加的電力消耗并未引起縮短的可驅動時間。但是，在諸如通過安裝在其上的電池驅動的電動摩托車的產品的情況下，由于電池容量有限，因此為了取消在定子繞組中感生的感應電壓而供給的電流導致增加的電力消耗，從而引起縮短的可驅動時間。由此，要求盡可能多地減少電力消耗。本發(fā)明人提出了一種能夠避免需要引起另外的電力消耗的傳統(tǒng)弱磁控制的新型定子結構。在此提案中，繞組布置在其上的定子的齒部以可相對移動的方式被分割成至少兩個分割齒部以致其相對移動改變磁通流以減少定子繞組在高轉速時的磁通匝連數(shù)。根據(jù)此提案，由于能通過物理的手段來調節(jié)定子繞組在高轉速時的磁通匝連數(shù)，因此能降低或避免弱磁控制通常所需的電力，這使得能夠提供能夠降低電力消耗的旋轉電機。在這種具有上述結構的旋轉電機中,希望進一步擴大從高轉矩低轉速范圍到低轉矩高轉速范圍的運轉范圍。現(xiàn)有技術專利文獻專利文獻1:日本特開專利申請公報N0.2006-19178
發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的課題
本發(fā)明鑒于上述傳統(tǒng)問題而作出，且旨在提供一種能夠進一步擴大從高轉矩低轉速范圍到低轉矩高轉速范圍的運轉范圍。本發(fā)明的另一個方面是提供一種徑向間隙型旋轉電機，所述旋轉電機能夠擴大從高轉矩低轉速范圍到低轉矩高轉速范圍的運轉范圍并且還能夠即使使用強永磁體作為用于轉子的永磁體也減少可能焦耳熱損失。本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點將從以下優(yōu)選實施例顯而易見。解決問題的手段以下將描述根據(jù)本發(fā)明的旋轉電機的結構。根據(jù)本發(fā)明的旋轉電機設置有轉子和圓筒形定子，所述轉子具有嵌埋在圓柱形轉子主體中的多個永磁體且構造成繞旋轉軸線旋轉，所述定子布置在所述轉子的徑向外側以便經由間隙面向所述轉子主體的外周面。所述定子包括:多個齒部，所述多個齒部間隔布置在所述定子的周向上；定子軛部，所述定子軛部與所述齒部共同形成定子磁路；繞組，所述繞組布置在所述齒部的周圍；和磁阻改變機構，所述磁阻改變機構構造成通過機械地改變通過所述定子軛部和所述齒部形成的定子磁路來改變所述定子磁路的磁阻。所述多個齒部中的每一個齒部都包括體部和一對側面突出部，所述一對側面突出部在周向上從所述體部的轉子側端部的兩側突出。所述磁阻改變機構構造成在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間機械地改變所述定子磁路，在所述第一狀態(tài)下，所述定子磁路的磁阻小，在所述第二狀態(tài)下，所述定子磁路的磁阻大于所述定子磁路在所述第一狀態(tài)下的磁阻。在所述第一狀態(tài)下，滿足以下關系式:主磁性回路Cl的總磁阻<磁性短路回路C2的總磁阻含永磁體之間的磁性回路C3的總磁阻。在所述第二狀態(tài)下，滿足以下兩個關系式:磁性短路回路C2的總磁阻<主磁性回路Cl的總磁阻，和 磁性短路回路C2的總磁阻含永磁體之間的磁性回路C3的總磁阻。所述主磁性回路Cl定義為具有主磁路的磁性回路，所述主磁性回路Cl從鄰接的永磁體中的一個永磁體的一個磁極延伸并經由鄰接的齒部中的一個齒部的定子軛部側、鄰接的齒部中的另一個齒部和鄰接的永磁體中的另一個永磁體到達鄰接的永磁體中的所述一個永磁體的另一個磁極。所述磁性短路回路C2定義為具有主磁路的磁性回路，所述磁性短路回路C2從鄰接的永磁體中的一個永磁體的一個磁極延伸并經由鄰接的永磁體中的另一個永磁體到達鄰接的永磁體中的所述一個永磁體的另一個磁極，而不經過所述齒部的除所述齒部的體部的轉子側端部和所述側面突出部以外的徑向外側部分。所述永磁體之間的磁性回路C3定義為這樣一個磁路，所述磁性回路C3從鄰接的永磁體中的一個永磁體的一個磁極延伸并經由所述鄰接的永磁體之間的中間區(qū)域到達鄰接的永磁體中的所述一個永磁體的另一個磁極，而不經過所述齒部除所述齒部的體部的所述轉子側端部和所述側面突出部以外的徑向外側部分。所述磁阻改變機構能構造成包括在所述旋轉軸線的徑向上被分割的多個分割齒部，其中，多個分割齒部之中的至少一個分割齒部構成可相對于另一個分割齒部沿周向相對移動的可動分割齒部，并且其中，所述可動分割齒部可沿周向移動以致所述定子磁路的磁阻在所述第一狀態(tài)和所述第二狀態(tài)之間改變。
優(yōu)選使用包括切割部的轉子，所述切割部形成在所述轉子主體在所述鄰接的永磁體之間的中間部分中，以便從所述轉子主體的外周面徑向地向內延伸。還優(yōu)選所述轉子包括均用于裝配永磁體的多個狹縫，每一個所述多個狹縫形成在所述轉子主體的外周部中并且布置在周向上，并且其中，所述永磁體被插入所述狹縫中。還優(yōu)選在每一個永磁體在所述周向上的邊緣部分和所述切割部之間設置連接壁，所述連接壁用于連接構成所述轉子主體的外周部且定位在所述永磁體的徑向外側的外鐵心部分和經由所述永磁體定位在所述外鐵心部分的相反側的內鐵心部分。每一個永磁體都能構造成包括一對分割永磁體，所述一對分割永磁體在所述周向上被分割并且布置成彼此隔開，其中，所述一對分割永磁體被嵌埋在所述轉子主體的外周部中并且布置在所述外周部的外周面的內側，并且其中，每一個分割永磁體的外側端部在周向上都暴露于所述切割部。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一種旋轉電器機械包括:轉子，所述轉子具有嵌埋在圓柱形轉子主體中的多個永磁體且構造成繞旋轉軸線旋轉；和圓筒形定子，所述圓筒形定子布置在所述轉子的徑向外側以便經由間隙面向所述轉子主體的外周面，其中，所述定子包括間隔布置在所述定子的周向上的多個齒部，其中，所述多個齒部中的每一個齒部都包括在所述轉子的徑向上被分割的多個分割齒部，所述多個分割齒部包括經由所述間隙面向所述轉子主體的所述外周面的第一齒部和布置在徑向上的最外部處的第二齒部，其中，所述定子還包括固定所述第二齒部的圓筒形定子軛部和布置在所述齒部的周圍的繞組，其中，每一個齒部的所述第一齒部包括體部和一對側面突出部，所述一對側面突出部從所述體部的轉子側端部在周向上的周向兩側突出，其中，所述多個分割齒部之中的每一個齒部的至少一個分割齒部構成能相對于另一個分割齒部沿周向移動的可動分割齒部，其中，所述可動分割齒部可在第一位置和第二位置之間相對移動，在所述第一位置，由每一個齒部的所述多個分割齒部形成的磁路的磁阻小，在所述第二位置，磁阻相對大于由每一個齒部的所述多個分割齒部形成的磁路在所述可動分割齒部位于所述第一位置時的磁阻，其中，當所述可動分割齒部位于所述第一位置時，所述第一位置構造成滿足以下關系式:主磁性回路Cl的總磁阻<磁性短路回路C2的總磁阻含永磁體之間的磁性回路C3的總磁阻，其中，當所述可動齒部處于所述第二位置時，所述第二狀態(tài)構造成滿足以下兩個關系式:磁性短路回路C2的總磁阻<主磁性回路Cl的總磁阻，和 磁性短路回路C2的總磁阻含永磁體之間的磁性回路C3的總磁阻，其中，所述主磁性回路Cl定義為具有主磁路的磁性回路，所述主磁性回路Cl從鄰接的永磁體中的一個永磁體的一個磁極延伸并經由鄰接的齒部中的一個齒部的定子軛部偵U、鄰接的齒部中的另一個齒部和鄰接的永磁體中的另一個永磁體到達鄰接的永磁體中的所述一個永磁體的另一個磁極，其中，所述磁性短路回路C2定義為具有主磁路的磁性回路，所述磁性短路回路C2從鄰接的永磁體中的一個永磁體的一個磁極延伸并經由鄰接的永磁體中的另一個永磁體到達鄰接的永磁體中的所述一個永磁體的另一個磁極，而不經過所述齒部的除所述齒部的體部的轉子側端部和側面突出部以外的徑向外側部分，其中，所述永磁體之間的磁性回路C3定義為具有一磁路的磁性回路，所述磁性回路C3從鄰接的永磁體中的一個永磁體的一個磁極延伸并經由所述鄰接的永磁體之間的中間區(qū)域到達鄰接的永磁體中的所述一個永磁體的另一個磁極，而不經過所述齒部的除所述齒部的體部的所述轉子側端部和所述側面突出部外的徑向外側部分。所述轉子能構造成包括切割部，所述切割部形成在所述轉子主體在所述鄰接的永磁體之間的中間部分中以便從所述轉子主體的外周面徑向地向內延伸。所述轉子同樣能構造成包括均用于裝配永磁體的多個狹縫，所述多個狹縫形成在所述轉子主體的外周部中并且布置在周向上，并且其中，所述永磁體被插入所述狹縫中。所述永磁體的周向邊緣部分和所述切割部之間能構造成設置有連接壁，所述連接壁用于連接構成所述轉子主體的外周部且定位在所述永磁體的徑向外側的外鐵心部分和經由所述永磁體定位在所述外鐵心部分的相反側的內鐵心部分。所述多個永磁體中的每一個永磁體都能構造成包括一對分割永磁體，所述一對分割永磁體在所述周向上被分割并且布置成彼此隔開，其中，所述一對分割永磁體被嵌埋在所述轉子主體的外周部中并且布置在所述外周部的外周面的內側，并且

其中，每一個分割永磁體的外側端部在周向上都暴露于所述切割部。每一個齒部都能在所述徑向上被分割成經由間隙面向所述轉子主體的外周部的第一齒部和經由間隙布置在所述第一齒部的徑向外側的第二齒部，并且所述第二齒部可相對于所述第一齒部沿周向相對移動。所述第一位置能定義為磁阻最小的位置，在所述磁阻最小的位置，由以徑向對準的方式布置的所述多個分割齒部構成的磁性回路的磁阻最小。所述第二位置能定義為磁阻最大的位置，在所述磁阻最大的位置，由多個分割齒部構成的磁性回路的磁阻最大，其中，所述可動分割齒部相對于另一個分割齒部沿周向相對移動。所述可動分割齒部能連續(xù)或不連續(xù)地相對移動以致所述可動分割齒部能采取所述磁阻最小的位置和所述磁阻最大的位置之間的任何位置。當所述可動分割齒部布置在所述第一位置時，滿足以下關系式:(2Rh+2Rkl) < (2Rh+Rj) ^ (Rx)，并且其中，當所述可動分割齒部相對于另一個分割齒部相對移動且位于所述第二位置時，滿足以下兩個關系式:(2Rh+Rj) < (2Rh+2Rk2)，并且(2Rh+Rj) ^ (Rx)其中:
Rh定義為所述轉子的所述外周部和所述齒部的第一齒部之間的磁阻；Rkl定義為當所述可動分割齒部位于所述第一位置時所述第一齒部和所述第二齒部之間的磁阻，Rk2定義為當所述可動分割齒部位于所述第二位置時所述第一齒部和所述第二齒部之間的磁阻，Rj定義為鄰接的第一齒部的鄰接的側面突出部之間的磁阻，并且Rx定義為所述鄰接的永磁體之間的中間范圍的磁阻。在任意旋轉電機中，所述永磁體可以是釹磁體。根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，能夠提供一種裝備有所述旋轉電機的車輛。根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，能夠提供一種包括所述旋轉電機的電氣制品。本發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明的一些優(yōu)選實施例，能夠提供一種旋轉電機，所述旋轉電機能夠通過擴大高轉速范圍內的轉速的上限來擴大運轉范圍。同樣，能夠提供一種旋轉電機，所述旋轉電機能夠降低或避免用于傳統(tǒng)弱磁控制的電力。此外，即使在使用強永磁體的情況下，能在低轉速范圍內獲得高轉矩，并且能擴大高轉速范圍內的轉速的上限和運轉范圍。此外，可以提供一種旋轉電機，所述旋轉電機能通過抑制在永磁體中產生的焦耳熱損失的發(fā)生來控制效率的降低，控制由于焦耳熱損失而引起的發(fā)熱所造成的永磁體的矯頑磁力的降低，并且控制電動機的效率的降低。


圖1是示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的旋轉電機的結構的截面圖。圖2是在軸向上以順次拉出的方式顯示了旋轉電機的主要構成部件的立體圖。圖3是顯示了旋轉電機的轉子和定子的截面圖。圖4A是沿圖3中的線4-4截取并且顯示了第二齒部位于第一齒部和第二齒部以徑向對準的方式布置的第一位置的狀態(tài)的截面圖。圖4B是對應于圖4A的截面圖，顯示了第二齒部位于第二齒部相對于第一齒部相對移動的第二位置的狀態(tài)。圖5A是在圖4A所示的第一位置狀態(tài)的部分擴大截面圖。圖5B是顯示了圖5A所示的鄰接的永磁體及其附近的擴大截面圖。圖5C是在圖4B所示的第二位置狀態(tài)下的部分擴大截面圖。圖6A是顯示了當轉子在圖4B所示的第二位置旋轉時的磁通流的說明圖。圖6B是顯示了在轉子從圖6A所示的狀態(tài)逆時針旋轉的狀態(tài)下的磁通流的說明圖。圖6C是顯示了在轉子從圖6B所示的狀態(tài)進一步逆時針旋轉的狀態(tài)下的磁通流的說明圖。圖7是顯示了根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的旋轉電機的轉子的截面圖。圖8A是顯示了第二實施例中在轉子在對應于圖4B所示的第二位置的狀態(tài)下旋轉的狀態(tài)下的磁通流的說明圖。圖SB是顯示了在轉子從圖8A所示的狀態(tài)進一步逆時針旋轉的狀態(tài)下的磁通流的說明圖。圖SC是顯示了在轉子從圖SB所示的狀態(tài)逆時針旋轉的狀態(tài)下的磁通流的說明圖。圖9A是示意性地顯示了發(fā)明人所提出的旋轉電機的截面圖，顯示了第二齒部位于第一齒部和第二齒部以徑向對準的方式布置的第一位置的狀態(tài)。圖9B是圖9A所示的旋轉電機的截面圖，示意性地顯示了第二齒部相對于第一齒部移動以位于第二位置的狀態(tài)。圖10是示意性地顯示了裝備有根據(jù)本發(fā)明的旋轉電機的車輛的視圖。圖11是示意性地顯示了裝備有根據(jù)本發(fā)明的旋轉電機的電氣制品的視圖。
具體實施例方式以下將參照

本發(fā)明的優(yōu)選實施例。作為根據(jù)本發(fā)明的實施例的旋轉電機R的電動機適合用于各種車輛V中的主驅動源或輔助驅動源，所述車輛包括例如要求低轉速下的高轉矩和高轉速下的低轉矩的電動摩托車和其他車輛(參看圖10)。根據(jù)本發(fā)明的旋轉電機并不限于在這些車輛中使用，而是能用于例如包括諸如洗滌機等家電制品或諸如DVD播放機等辦公自動化設備的電氣制品E中作為驅動力的電動機(參看圖11)。首先，將說明本發(fā)明的開發(fā)過程。在市場上，希望有性能更高的旋轉電機。因此，本發(fā)明人試圖通過采用諸如釹磁體等具有更強磁力的永磁體來進一步提高性能。具體而言，在徑向間隙型旋轉電機中，本發(fā)明人最初進行了各種研究和學習以使用更強的永磁體作為磁場永磁體M。具體地，如圖9A和9B所示，本發(fā)明人提出了一種設置有轉子102和圓筒形定子103的徑向間隙型旋轉電機，在所述轉子102中，多個永磁體M被嵌埋在圓筒形轉子主體110的外周部中，所述轉子102構造成繞旋轉軸線101旋轉并以一致間隔布置在轉子主體110的周向上，所述圓筒形定子103布置在轉子102的徑向外側以便經由間隙面向轉子主體110的外周面。更具體地，該旋轉電機具有以下結構。使用形成為矩形截面的盤片形狀并沿軸向延伸的磁體作為永磁體M。永磁體M在磁體M被裝配在狹縫S中的狀態(tài)下被嵌埋在轉子主體110的外周部中并固定于所述外周部，所述狹縫S具有對應的截面形狀并形成在轉子主體110的外周面的徑向內側以便以預定距離定位。因此，即使轉子主體Iio繞旋轉軸線101以高轉速旋轉，永磁體M也不會由于離心力而沿半徑方向向外側飛出，這是因為永磁體M被固定地裝配在狹縫S中。定子103布置在轉子102的徑向外側并與轉子102共軸以便經由預定間隙面向轉子102的外周面。定子103構造成使得多個齒部130在定子130經由所述間隙布置在轉子102的外周面的徑向外側的狀態(tài)下以一致的間隔布置在轉子102的周向上。每一個齒部130都在齒部130的更接近齒部130的與齒部130的轉子側端部相反的外端部的位置在徑向上被分割成兩個分割齒部，即，布置成更接近轉子側的第一齒部131和布置在第一齒部131的外側的第二齒部132。第一齒部131和第二齒部132以可相對移動的方式布置在周向上，二者之間形成有預定間隙。在各第一齒部131中，轉子側端部的徑向內側端部邊緣形成為對應于轉子102的外周形狀的弧形，并且沿周向延伸的側面突出部131a和131a—體地形成在轉子側端部的周向兩側部上。在各第一齒部131上,設置有繞組(未不出)。
此外，作為可動分割齒部的第二齒部132構造成使得第二齒部132的相對位置能夠在第一齒部131和第二齒部132如圖9A所示以徑向對準的方式布置的位置和第二齒部132如圖9B所示位于一對鄰接的第一齒部131和131之間的中間位置之間相對于第一齒部131連續(xù)改變。使用具有上述結構的電動機，通過使作為可動分割齒部的第二齒部132沿周向移動以改變其相對于第一齒部131的相對位置來進行模擬分析。結果，得到確認的是，通過使作為可動分割齒部的第二齒部132沿周向移動以改變其相對于第一齒部131的相對位置，能擴大高轉速范圍的上限，這進而能擴大運轉范圍而不需要用于傳統(tǒng)弱磁控制的電力。但是，另一方面，本發(fā)明人通過他們的進一步實驗和研究發(fā)現(xiàn)了以下問題。也就是說，當電動機在通過使作為可動分割齒部的第二齒部132沿周向移動以改變其相對于第一齒部131的相對位置來使第二齒部132移至第二位置的狀態(tài)下運轉時，盡管能擴大高轉速范圍的上限并且能擴大運轉范圍，但電動機的效率惡化。為了解決該問題，本發(fā)明人進一步進行研究、實驗和分析，并且發(fā)現(xiàn)了以下事實。也就是說，當電動機在第二齒部132位于第二位置的狀態(tài)下運轉時，永磁體M中發(fā)生大的磁通變化，從而在永磁體中產生渦電流而導致焦耳熱損失，這進而降低了電機的效率。此外，本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)了以下事實:焦耳熱損失使永磁體M的溫度升高，從而引起永磁體M的矯頑力惡化和電動機的效率惡化。本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)以下事實:通過在通過擴大高轉速范圍的上限來擴大運轉范圍的同時根據(jù)可動分割齒部132相對于第一分割齒部131的位置而適當設定“主磁性回路的總磁阻”、“磁性短路回路的總磁阻”和“永磁體之間的磁性回路的總磁阻”的關系來解決上述問題，并且完成本發(fā)明。在下文中，將基于具體實施例詳細說明本發(fā)明。<第一實施例>圖1至6示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的用作用于電動摩托車的電動機的徑向間隙型電動機。如這些圖所示，該徑向間隙型電機包括圓柱形轉子2、圓筒形定子3和旋轉機構4，所述圓柱形轉子2具有以嵌埋方式在外周部以一定間隔布置在周向上的多個永磁體M并且構造成繞旋轉軸線I旋轉，所述圓筒形定子3經由間隙面向轉子2在徑向上的外周部，所述旋轉機構4構造成使后文將說明的構成定子3的可動分割齒部相對移動。如圖2所示，轉子2包括圓筒形轉子主體10，該轉子主體10在其軸心具有旋轉軸線I。在轉子主體10的外周部中，均具有矩形截面形狀的多個(在本實施例中為6個)板形永磁體M以一致的間隔以嵌埋方式布置在轉子2的周向上。能使用形成強磁場的諸如釹磁體等磁體作為永磁體M。本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，尤其在使用強永磁體時，根據(jù)永磁體、轉子和定子的形狀和/或布置，永磁體中發(fā)生焦耳熱損失，從而使永磁體的溫度升高，這大幅降低了電機的效率并且降低了永磁體的矯頑力和永磁體的殘留磁通密度而使電機的性能惡化。這些問題并不限于在使用強永磁體的情況下，并且在使用具有通常磁力的傳統(tǒng)永磁體的情況下能以不同程度發(fā)生。在根據(jù)本發(fā)明的旋轉電機中，通過后文將提及的最新提出的結構來解決上述問題。如圖2所示，永磁體M形成為具有沿軸向X延伸的矩形截面形狀的板形。如圖3所示，永磁體M被嵌埋在狹縫S中并固定于狹縫S，該狹縫S具有對應的截面形狀并在外周面的徑向內側的預定距離的位置形成在轉子主體10的外周部中。因此，即使轉子主體10繞旋轉軸線I以高轉速旋轉，永磁體M也不會由于離心力而沿半徑方向向外側飛出，這是因為永磁體M被固定地裝配在狹縫S中。狹縫S的寬度尺寸例如如圖5A所示形成為略大于永磁體M的寬度尺寸。在永磁體M被裝配在狹縫S中的狀態(tài)下，氣隙SI形成在永磁體M的兩端處并且構成磁通屏障。在轉子主體10的外周邊緣上，具有V形截面形狀的切割部11形成在外周面的徑向內側以便沿軸向X延伸。在切割部11的兩側，一體地形成有連接壁9，該連接壁9連接分別布置在永磁體M的外側和內側的上鐵心部分和下鐵心部分(例如，在圖6A中不出)。轉子主體10例如通過在軸向X上結合多個薄硅鋼板而形成，各硅鋼板通過沖壓加工而形成為預定形狀，以致能減小由于轉子主體10中的磁通的變化而產生的可能的渦電流損失。定子3經由預定間隙與轉子2共軸地布置并且布置在轉子2的徑向外側以便面向轉子2。如圖2所示,定子3包括圓筒形第一定子部3A和圓筒形第二定子部3B,所述第一定子部3A經由預定間隙與轉子2共軸地布置并且布置在轉子2的外周面的外側，所述第二定子部3B在第二定子部3B可相對于第一定子部3A沿周向移動的狀態(tài)下經由預定間隙與轉子2共軸地布置在第一定子部3A的徑向外側。定子3如圖4A所示包括沿轉子2的周向以預定間隔布置的多個齒部30，齒部30布置在轉子2的徑向外側，其間形成有間隙。各齒部30在更接近與轉子側端部相反的端部的部分在徑向上被分割成兩個分割齒部，即布置成更接近轉子側的第一齒部31和布置在第一齒部31的外側的第二齒部32。第一齒部31和第二齒部32經由預定間隙布置成使得兩齒部能相對移動。第一齒部31和第二齒部32之間的間隙被設定成小于第一齒部31的轉子側端部邊緣和轉子2的外周面之間的間隙。也就是說，在第一齒部31和第二齒部32以徑向對準的方式布置的狀態(tài)下，第一齒部31和第二齒部32之間的磁阻Rk小于第一齒部31的轉子側端部邊緣和轉子2的外周邊緣之間的磁阻Rh (參看圖5A)。各第一齒部31形成為使得轉子側端部的端部邊緣形成為對應于轉子2的外周形狀的圓弧形狀，并且一體地設置有從轉子側端部的周向兩側部分沿周向延伸的側面突出部31a和31a (參看圖5A)。鄰接的第一齒部31和31的側面突出部31a和31a之間的間隙被設定成大于第一齒部31和第二齒部32之間的間隙。具體地，鄰接的齒部30和30的鄰接的側面突出部31a和31a之間的間隙被設定成使得，在第一齒部31和第二齒部32以徑向對準的方式布置的狀態(tài)下，鄰接的第一齒部31和31的鄰接的側面突出部31a和31a之間的磁阻Rj大于第一齒部31和第二齒部32之間磁阻的兩倍(S卩，2RK (2RK1))(參見圖5A)。各第一齒部31設置有繞組40。如圖2所示，多個帶有這些繞組40的第一齒部31構成使用樹脂模制的圓筒形第一定子部3A。繞組40能夠是單個繞組或多個分開且獨立的繞組。在此實施例中，采用了單個繞組。第二齒部32如圖5A所示以第二齒部32從圓筒形定子軛部50的內周面向內突出并且對應于第一齒部31布置這樣的方式與定子軛部50 —體形成。在此實施例中，第二齒部32是帶有定子軛部50的一體結構，但其能構造成使得第二齒部32與定子軛部50分開形成并連接和固定于定子軛部50。如圖2所示，第二齒部32和定子軛部50構成圓筒形第二定子部3B。在構成第二定子部3B的定子軛部50的外周面上，如圖2所示，在周向區(qū)域的一部分上，具有多個齒的齒輪部51沿在定子軛部50的縱向上的全長形成。如圖1所示，齒輪部51與由旋轉機構4的驅動電機4a經由減速機構4b旋轉驅動的齒輪4c嚙合。驅動電機4a構造成由圖中未示出的控制器沿兩相反的方向旋轉，并且電機4a的旋轉力經由減速機構4b傳輸?shù)烬X輪4c。齒輪4c的旋轉傳輸?shù)蕉ㄗ榆棽?0 (第二定子部3B)的齒輪部51，并且第二定子部3B相對于第一定子部3A沿周向相對移動。因此，第二齒部32能沿第一齒部31的周向在一定范圍內自由和相對移動。這樣，通過控制驅動電機4a，第一齒部31和第二齒部32的相對位置能被任意和連續(xù)或不連續(xù)地改變。通過控制驅動電機4a，作為可動分割齒部的第二齒部32相對于第一齒部31的相對位置能在磁阻最小的位置和磁阻最大的位置之間被連續(xù)或不連續(xù)地自由改變，在所述磁阻最小的位置，如圖4A所示，由以徑向對準的方式布置的第一齒部31和第二齒部32形成的磁路的磁阻最小，在所述磁阻最大的位置，如圖4B所示，第二齒部32定位在一對鄰接的第一齒部31和31之間并且由第一齒部31和第二齒部32形成的磁路的磁阻最大。當如圖4A所示的磁阻最小的位置定義為第一位置且如圖4B所示的磁阻最大的位置定義為第二位置時，可動分割齒部(第二齒部32)被控制成使得該可動分割齒部在第一位置和第二位置之間移動。在本發(fā)明中，不要求第一位置和第二位置分別精確地對應于磁阻最小的位置和磁阻最大的位置。例如，在本發(fā)明中，本發(fā)明能構造成使得磁阻最小的位置和磁阻最大的位置之間的兩個任意位置分別定義為第一位置和第二位置，并且可動分割齒部(第二齒部)32在第一位置和第二位置之間移動。此外，在本發(fā)明中，當由定子軛部50和齒部30形成的定子磁路的磁阻小的狀態(tài)定義為第一狀態(tài)并且定子磁路的磁阻相對大于第一狀態(tài)的狀態(tài)定義為第二狀態(tài)時，本發(fā)明包括定子磁路被機械地改變以致定子磁路的磁阻在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間改變的情況。以下說明使用上述語言(即第一位置和第二位置)進行，但應該理解的是，當用第一狀態(tài)和第二狀態(tài)代替這些語言時，能獲得相同的效果。在此實施例中，舉例說明了在半徑方向上被分割成兩部分的齒部30，但該齒部并不局限于此。在本發(fā)明中，齒部30能在半徑方向上被分割成例如三個或更多部分。當齒部30被分割成三個或更多部分時，布置成最接近轉子2的分割齒部定義為第一齒部31，并且布置在徑向最外側的分割齒部定義為第二齒部32。在齒部被分割成三個或更多分割齒部的情況下，齒部能構造成使得多個分割齒部中的至少一個構成可相對于其他分割齒部相對移動的可動分割齒部，并且由分割齒部形成的磁路的磁阻可通過可動分割齒部的相對移動來調節(jié)。在此實施例中，進行以下說明使得各齒部被分割成第一齒部31和第二齒部32，但能將該結構理解如下。也就是說，該結構能這樣理解:第一齒部31構成齒部；第二齒部32和定子軛部50構成定子軛部；定子軛部50的內周上形成有凹部50a (參見圖5A);并且定子軛部可沿周向相對于齒部(第一齒部31)相對移動。當將齒部30理解成具有齒部30未在徑向上被分割的結構時，能將定子3理解成設置有當由定子軛部50和齒部30形成的定子磁路被機械地改變時定子磁路的磁阻值改變的磁阻改變機構。上述磁阻改變機構并不限于如齒部被分割的實施例中所示的類型，而是能具有任何其他結構，只要由定子軛部50和齒部30形成的定子磁路被機械地改變以致定子磁路的磁阻值能被改變。例如，修改的磁阻改變機構的一個示例包括這樣一個機構:在不分割各齒部的情況下，定子軛部50在周向上被分割以在定子軛部50的一部分處形成磁隙以致該磁隙能被調節(jié)。在作為可動分割齒部的第二齒部32布置在第一位置的狀態(tài)下，該第一位置構造成滿足以下關系式:(主磁性回路Cl的總磁阻)(即，2Rh+2Rk(2Rkl)) <(磁性短路回路C2的總磁阻(2Rh+Rj)) ^ (永磁體之間的磁性回路C3的總磁阻(Rx))。同樣，在作為可動分割齒部的第二齒部3布置在第二位置的狀態(tài)下，該第二位置構造成滿足以下兩個關系式:關系式A:(磁性短路回路C2的總磁阻)(即，2Rh+Rj)<(主磁性回路Cl的總磁阻)(即，2Rh+2Rk (2Rk2))；關系式B:(磁性短路回路C2的總磁阻)(即，2Rh+Rj) ^ (永磁體之間的磁性回路C3的總磁阻(S卩，Rx))。主磁性回路Cl、磁性短路回路C2和永磁體之間的磁性回路C3定義如下。如圖5A和5C所示，主磁性回路Cl定義為具有主磁路的磁性回路，所述主磁路從鄰接的永磁體M和M中的一個永磁體的一個磁極延伸并經鄰接的齒部30和30的定子軛部側經由鄰接的齒部30和30中的一個齒部、鄰接的齒部30和30中的另一個齒部和鄰接的永磁體M和M中的另一個永磁體到達鄰接的永磁體中的所述一個永磁體的另一個磁極。更具體地，當 可動分割齒部32位于可動分割齒部32和第二齒部31如圖5A所示以徑向對準的方式布置的第一位置時，主磁性回路Cl定義為具有主磁路的磁性回路，所述主磁路從鄰接的永磁體M和M中的一個永磁體的一個磁極延伸并經由鄰接的齒部30和30中的一個齒部的第一齒部31、鄰接的齒部30和30中的所述一個齒部的第二齒部32、定子軛部50、鄰接的齒部30和30中的另一個齒部的第二齒部32、鄰接的齒部30和30中的另一個齒部的第一齒部31和鄰接的永磁體M和M中的另一個永磁體到達鄰接的永磁體M和M中的所述一個永磁體的另一個磁極。另一方面，當可動分割齒部32逆時針移動并且如圖5C所示位于鄰接的第一齒部31和31之間的第二位置時，主磁性回路Cl定義為具有主磁路的磁性回路，所述主磁路從鄰接的永磁體M和M的一個磁極延伸并經由鄰接的齒部30和30中的一個齒部的第一齒部31、第一齒部31的定子軛部側端部、第二齒部32的對應于第一齒部31的定子軛部側端部的端部、鄰接的齒部30和30中的所述一個齒部的第二齒部32、第二齒部32上的相反端部、鄰接的齒部30和30中的另一個齒部的第一齒部31的定子軛部側端部、鄰接的齒部30和30中的另一個齒部的第一齒部41和鄰接的永磁體M和M中的另一個永磁體到達鄰接的永磁體M和M的另一個磁極。在此狀態(tài)下，當?shù)诙X部32位于第二位置時，在定子軛部50偵牝主磁通主要經過第二齒部32并且僅有限的主磁通經過定子軛部50。毋容置疑，不論第二齒部32的位置如何，永磁體M的磁通都作為泄漏磁通不經過前述路徑，例如鄰接的第一齒部31和31之間。在本發(fā)明中，基于主磁通路徑來定義磁性回路。應該理解的是，此解釋不僅適用于主磁性回路Cl，而且適用于磁性短路回路C2和永磁體之間的磁性回路C3。如圖5A和5C所示，磁性短路回路C2定義為具有主磁路的磁性回路，所述主磁路從鄰接的永磁體M和M中的一個永磁體的一個磁極延伸并經由鄰接的永磁體M和M中的另一個永磁體到達鄰接的永磁體M和M中的所述一個永磁體的另一個磁極，而不經過齒部除第一齒部31的體部的轉子側端部以及第一齒部31的側面突出部31a和31a以外的徑向外側部分。更具體地，如圖6B所示，當鄰接的永磁體M和M的鄰接的端部位于對應于鄰接的第一齒部31和31的鄰接的側面突出部31a和31a的位置時，磁性短路回路C2如下定義為具有主磁路的磁性回路。也就是說，磁性短路回路C2定義為具有主磁路的磁性回路C2，所述主磁路從鄰接的永磁體M和M中的一個永磁體的一個磁極延伸并經由鄰接的齒部30和30中的所述一個齒部的第一齒部31的轉子側端部、鄰接的齒部30和30中的所述一個齒部的第一齒部31的轉子側端部的側面突出部41a中的一個側面突出部、鄰接的齒部30和30中的另一個齒部的第一齒部31的轉子側端部的鄰接所述一個側面突出部31a的側面突出部3la、鄰接的齒部30和30中的另一個齒部的第一齒部31的轉子側端部和永磁體M和M中的另一個永磁體到達鄰接的永磁體M和M中的所述一個永磁體的另一個磁極。同樣，如圖6A和6C所示，當鄰接的永磁體M和M的鄰接的端部位于對應于齒部30的第一齒部31的側面突出部31a和31a中的一個側面突出部的位置時，磁性短路回路C2定義如下。也就是說，磁性短路回路C2定義為具有主磁路的磁性回路，所述主磁路從鄰接的永磁體M和M中的一個永磁體的一個磁極延伸并經由齒部30的第一齒部31的側面突出部31a和31a中的一個側面突出部和鄰接的永磁體M和M中的另一個永磁體到達鄰接的永磁體M和M中的所述一個永磁體的另一個磁極。如從上文將會理解的，磁性短路回路C2的磁路根據(jù)轉子2的永磁體M和定子3的第一齒部31的相對位置而稍微不同。但是，如上所述，磁性短路回路C2定義為具有主磁路的磁性回路,所述主磁路從鄰接的永磁體M和M中的一個永磁體的一個磁極延伸并經由鄰接的永磁體M和M中的另一個永磁體到達鄰接的永磁體M和M中的所述一個永磁體的另一個磁極，而不經過齒部30除第一齒部31的體部的轉子側端部以及第一齒部31的側面突出部31a和31a以外的徑向外側部分。如圖5B所示，永磁體之間的磁性回路C3定義為具有主磁路的磁性回路C3，所述主磁路從鄰接的永磁體M和M中的一個永磁體的一個磁極延伸并經由鄰接的永磁體M和M之間的中間區(qū)域X (如圖5B所示形成有V形切割部11的區(qū)域)到達鄰接的永磁體M和M中的所述一個永磁體的另一個磁極，而不經過齒部30除齒部30的轉子側端部和側面突出部31a以外的徑向外側部分。具體地，當轉子2和定子3處于如圖5B所示的位置關系時，例如，永磁體之間的磁性回路C3定義為具有磁路的磁性回路，所述磁路從鄰接的永磁體M和M中的一個永磁體的一個磁極延伸并到達鄰接的永磁體M和M中的所述一個永磁體的另一個磁極，而不經由第一齒部31的轉子側端部和轉子2之間的間隙(氣隙)和一對鄰接的永磁體M和M之間的中間區(qū)域X經過第一齒部31的體部的徑向外側部分。同樣，在此情況下，永磁體之間的磁性回路C3根據(jù)轉子2的永磁體M和定子2的第一齒部31的相對位置而稍微不同。但是，如上所述，永磁體之間的磁性回路C3定義為具有主磁路的磁性回路C3，所述主磁路從鄰接的永磁體M和M中的一個永磁體的一個磁極延伸并經由鄰接的永磁體M和M之間的中間區(qū)域X (如圖5B所示形成有V形切割部11的區(qū)域)到達鄰接的永磁體M和M中的所述一個永磁體的另一個磁極，而不經過齒部30除齒部
30的轉子側端部和側面突出部31a以外的徑向外側部分。在根據(jù)本實施例的電動機中，當轉子2旋轉時,從永磁體M的一個磁極到另一個磁極的磁通流在當?shù)诙X部32位于作為可動分割齒部的第二齒部32和第一齒部31以徑向對準的方式布置的第一位置時(參看圖5A)和當?shù)诙X部32位于第二齒部32相對于第一齒部31移動的第二位置時(參看圖5C)之間不同。首先，將說明在作為可動分割齒部的第二齒部32和第一齒部31以徑向對準的方式布置的第一位置狀態(tài)(參看圖5A)下從永磁體M的一個磁極離開并到達另一個磁極的磁通流。在此狀態(tài)下，如上 所述，滿足以下關系式:(主磁性回路Cl的總磁阻)(2Rh+2Rk(2Rkl)) < (磁性短路回路C2的總磁阻(2Rh+Rj)) ^ (永磁體之間的磁性回路C3的總磁阻(Rx))。在此狀態(tài)下，不論轉子2的旋轉位置如何，主磁性回路Cl的總磁阻(2Rh+2Rk( 2Rkl))都小。因此,大部分從永磁體M (圖5A所示的中心永磁體)的一個磁極(即，圖5A中的上側磁極)離開的磁通經由以下磁路返回另一個磁極(圖5A中的下側磁極)。將注意力集中在圖5A所示的中心永磁體M上，從永磁體M的一個磁極(圖5A中的上側磁極)離開的磁通經由鄰接的齒部30和30中的一個齒部(圖5A中定位在中間的齒部30)的第一齒部31、在徑向外側與第一齒部31對準的第二齒部32、定子軛部50、鄰接的齒部30和30中的另一個齒部(圖5A中定位在左側的齒部30)的第二齒部32、鄰接的齒部30和30中的另一個齒部(圖5A中定位在左側的齒部30)的布置成在徑向內側與第二齒部32對準的第一齒部30和布置在左側的永磁體M和M中的另一個永磁體返回另一個磁極(圖5A中的下側磁極)。顯然，在鄰接的齒部30和30之間、尤其在鄰接的第一齒部31和31的側面突出部31a和31a之間存在不同于上述路徑的泄漏磁通。但是，鄰接的齒部30和30之間以及側面突出部31a和31a之間的磁阻明顯大于主磁性回路的磁阻(2Rh+2Rk)，且因此泄漏磁通不會對主磁性回路Cl的磁通流施以大的影響。此外,在永磁體M的寬度方向兩端中的每一端上，一體形成有連接分別布置在永磁體M的外側和永磁體M的內側的上鐵心部分和下鐵心部分的連接壁9 (例如，參見圖6A)。盡管不論轉子2的旋轉位置如何連接壁9中都存在磁通流，磁通流都是飽和且穩(wěn)定的。因此，磁通流不會對主磁性回路Cl的磁通流施以大的影響。因此，在作為可動分割齒部的第二齒部32位于第二齒部32和第一齒部31以徑向對準的方式布置的第一位置(參看圖5A)的狀態(tài)下，當轉子2旋轉時，從永磁體M的一個磁極離開并到達另一個磁極的磁通流是穩(wěn)定的，且因此永磁體M中的磁通的變化小。結果，永磁體M中發(fā)生的焦耳熱損失小。接下來，將說明在作為可動分割齒部的第二齒部32相對于第一齒部31移動的第二位置狀態(tài)(參看圖5C)下從永磁體M的一個磁極離開并到達另一個磁極的磁通流。在此狀態(tài)下，如上所述，滿足以下兩個關系式:關系式:(磁性短路回路C2的總磁阻)(即，2Rh+Rj) <(主磁性回路Cl的總磁阻)(即，2Rh+2Rk (2Rk2))，和關系式:(磁性短路回路C2的總磁阻)卿，2Rh+Rj ) ^ (永磁體之間的磁性回路C3的總磁阻(即，Rx))。在該第二位置狀態(tài)下，不論轉子2的旋轉位置如何，短路磁路C2的總磁阻(SP，2Rh+Rj)小于主磁性回路Cl的總磁阻(S卩，2Rh+2Rh (2Rk2))。因此，大部分從永磁體M (圖5C中的中心永磁體M)的一個磁極(圖5C中的上側磁極)離開的磁通經由磁性短路回路C2的路徑返回另一個磁極(圖5C中的下側磁極)。因此，將基于僅擴大了磁性短路回路C2及其附近的圖6A至6C來進行以下說明。如圖6A至6C所示，當轉子2旋轉并且嵌埋在外周部中的永磁體M沿周向移動時，磁通流在鄰接的永磁體M和M的鄰接的端部沿周向經過第一齒部31和31的側面突出部31a和31a時改變。首先，在鄰接的永磁體M和M的兩個鄰接的端部布置成面向第一齒部31的周向中心的狀態(tài)下(未示出)，例如，大部分從右側永磁體M的一個磁極離開的磁通經由第一齒部
31的轉子側端部和左側永磁體M返回右側永磁體M的另一個磁極。在此狀態(tài)下，一部分從右側永磁體M離開的磁通經形成在右側永磁體M的左側的連接壁9從定子側流向轉子側(即，沿徑向向內的方向)。另一方面，類似地，一部分從左側永磁體M離開的磁通始終經形成在左側永磁體M的右側的連接壁9從轉子側流向定子側(即，沿徑向向外的方向)。從此狀態(tài)，當轉子2逆時針旋轉直到左側永磁體M的右側端部如圖6A所示從右側第一齒部31的左側突出部31a離開時，從右側永磁體M的一個磁極離開的磁通經由右側第一齒部31的左側突出部31a和左側永磁體M返回另一個磁極。同樣，在此狀態(tài)下，一部分磁通始終經形成在右側永磁體M的左側的左側連接壁9從定子側流向轉子側(沿徑向向內的方向)。另一方面，一部分從左側永磁體M離開的磁通始終經形成在左側永磁體M的右側的連接壁9從轉子側流向定子側(沿徑向向外的方向)。從此狀態(tài)，如圖6B所示，當轉子2進一步逆時針旋轉并且布置在左、右永磁體M和M的鄰接的端部的中間部分、即V形切割部11布置在鄰接的第一齒部31和31的鄰接的側面突出部31a和31a的中間位置的狀態(tài)下，大部分從右側永磁體M的一個磁極離開并返回另一個磁極的磁通形成磁路，該磁路經過右側第一齒部31的左側突出部31a、左側第一齒部31的鄰接右側第一齒部31的右側突出部31a的右側突出部31a和左側永磁體M。在此狀態(tài)下，主磁性回路在鄰接的側面突出部31a和31a之間延伸，且因此其磁阻變成大于在圖6A所示的狀態(tài)下的磁阻。但是，能控制磁通流的大的變動，這是因為通過鄰接的側面突出部31a和31a之間的磁阻Rj確保了磁性短路回路C2。因此，即使圖6A所示的狀態(tài)變成圖6B所示的狀態(tài)，也能控制永磁體M中的磁通的變化。同樣，在圖6B所示的狀態(tài)下，一部分從右側永磁體M離開的磁通經布置在右側永磁體M的左側的左側連接壁9從定子側通向轉子側(沿徑向向內的方向)。另一方面，一部分從左側永磁體M離開的磁通經布置在左側永磁體M的右側的右側連接壁9從轉子側流向定子側(沿徑向向外的方向)。流經連接壁9的磁通流類似于圖6A所示通過連接壁的磁通流，并且認為這種磁通流有助于控制永磁體M中的磁通的變化。此外，從此狀態(tài)，如圖6C所示，當轉子2進一步逆時針旋轉并且右側永磁體M的左側端部更加接近左側第一齒部31的右側突出部31a時，從右側永磁體M的一個磁極離開的磁通經由左側第一齒部31的右側突出部31a和左側永磁體M返回另一個磁極。同樣,在該狀態(tài)下，一部分從右側永磁體M離開的磁通經布置在右側永磁體M的左側的左側連接壁9從定子側通向轉子側(沿徑向向內的方向)。另一方面，一部分從左側永磁體M離開的磁通經布置在左側永磁體M的右側的右側連接壁9從轉子側流向定子側(沿徑向向外的方向)。流經連接壁9的磁通流類似于圖6A所示通過連接壁的磁通流，并且認為這種磁通流有助于控制永磁體M中的磁通的變化。在第二齒部32相對于第一齒部31相對移動并位于第二位置的狀態(tài)下(參看圖5B)，顯然，鄰接的齒部30和30之間存在不同于上述路徑的泄漏磁通。但是，鄰接的齒部30和30之間的磁阻明顯大于磁性短路回路C2的總磁阻，且因此泄漏通量不會對磁性短路回路C2的磁通流施以大的影響。此外，永磁體M的一部分磁通始終流經形成在永磁體M的兩側的連接壁9，但如上所述，不論轉子2的旋轉位置如何，流動方向都相同。此外，如上所述，在第二齒部32相對于第一齒部31相對移動并位于第二位置的狀態(tài)下，永磁體之間的磁性回路C3的磁阻等于或大于磁性短路回路C2的總磁阻(SP，2Rh+Rj )，所述磁性回路定義為從永磁體M的一個磁極離開的磁通經由鄰接的永磁體M和M之間的中間區(qū)域X返回另一個磁極而不經過第一齒部31的徑向外側部分的磁性回路。因此,磁通無法容易地流經永磁體之間的磁性回路C3。結果，磁性回路C3并未與如圖9A和9B所示永磁體之間的磁性回路C3中存在由與定子相同的材料制成的連接壁的情況那樣在轉子2旋轉時構成鄰接的永磁體的磁通沿相反的方向交替地經過的共用磁路。這解決了各永磁體M導致磁通的大的變化的問題，其進而能控制永磁體M和M中的磁通的變化。結果，能控制由于在永磁體M中產生的潤電流而引起的焦耳熱損失，這能提高通過防止永磁體M的矯頑力和殘留磁通密度的惡化來提高作為電動機的效率并維持電機的性能?！吹诙嵤├蹈鶕?jù)本發(fā)明的第二實施例的旋轉電機是被用作用于電動摩托車的電動機的徑向間隙型電動機。此第二實施例的此徑向間隙型電動機的基本結構除了將永磁體安裝轉子2的周緣部處的結構外與第一實施例的電動機相同。因此，以下說明將主要針對差別。在如圖7所示的實施例中，對應于第一實施例中的永磁體M的每一個永磁體M都在轉子2的周向上被分割成間隔布置的兩個分割永磁體Ml和Ml。在這些分割永磁體Ml和Ml的徑向外側，設置有保持件15，其外周面以圓弧形狀形成。該保持件15 —體地連接到轉子主體10的旋轉中心側，中央連接壁16定位在鄰接的分割永磁體Ml和Ml之間。保持件15和中央連接壁16的截面形成T形。通過這些部件，分割永磁體Ml和Ml兩者都被固定于轉子主體10使得即使轉子2旋轉，分割永磁體Ml和Ml也不會由于離心力而飛散。同樣，在此實施例中，設置了對應于第一實施例的V形切割部的切割部11，但未設置第一實施例中形成在永磁體M的寬度方向端部的連接壁9。因此，分割永磁體Ml的寬度方向外端部向V形切割部11露出。在V形切割部11的底部，形成有均徑向向外突出并沿各分割永磁體Ml的側部延伸的接合部18和18。通過接合部18和中央連接壁16來防止分割永磁體Ml沿周向移動。保持件15、中央連接壁16和接合部18與轉子主體10 —體地形成，所述轉子主體10能例如通過沖壓薄硅鋼板并堆疊它們來制造。以上以外的結構與第一實施例相同并且通過向對應部分分配相同的參考標號而略去說明。同樣，在此第二實施例中，在作為可動分割齒部的第二齒部32布置在第一位置的狀態(tài)下，該第一位置構造成滿足以下關系式:(主磁性回路Cl的總磁阻)(即，2Rh+2Rk(2Rkl)) < (磁性短路回路C2的總磁阻(2Rh+Rj)) ^ (永磁體之間的磁性回路C3的總磁阻(Rx))。同樣，在作為可動分割齒部的第二齒部3布置在第二位置的狀態(tài)下，該第二位置構造成滿足以下兩個關系式:(磁性短路回路C2的總磁阻)(即，2Rh+Rj)<(主磁性回路Cl的總磁阻)(即，2Rh+2Rk (2Rk2));和(磁性短路回路C2的總磁阻)(即，2Rh+Rj)^ (永磁體之間的磁性回路C3的總磁阻(即，Rx))。將說明當轉子2在第二齒部32相對于第一齒部31相對移動并位于第二位置的狀態(tài)下旋轉時，從分割永磁體Ml和Ml中的一個永磁體的一個磁極離開到達另一個磁極的磁通流。在此狀態(tài)下，如上所述，滿足以下關系式:(磁性短路回路C2的總磁阻)(即，2Rh+Rj)<(主磁性回路Cl的總磁阻)(即，2Rh+2Rk (2Rk2));和(磁性短路回路C2的總磁阻)(即，2Rh+Rj)^ (永磁體之間的磁性回路C3的總磁阻(即，Rx))。在該第二位置狀態(tài)下，不論轉子2的旋轉位置如何，短路磁路C2的總磁阻(SP，2Rh+Rj)小于主磁性回路Cl的總磁阻(S卩，2Rh+2Rh)。因此，大部分從永磁體Ml (圖8A中的右側永磁體M)的一個磁極(圖8A中的右側磁極)離開的磁通經由磁性短路回路C2的路徑返回另一個磁極(圖8A中的左側磁極)。因此，將基于僅擴大了磁性短路回路C2及其附近的圖8A至SC來進行以下說明。如圖8A至8C所示，當在外周部中具有永磁體Ml和Ml的轉子2旋轉時，磁通流在經由V形切割部11布置的鄰接的分割永磁體Ml和Ml的鄰接端部沿周向經過第一齒部31和31的側面突出部31a和31a時改變。首先，在經由V形切割部11布置的鄰接的分割永磁體Ml和Ml的兩個鄰接的端部布置成面向第一齒部31的周向中心的狀態(tài)下(未示出)，從右側分割永磁體Ml的一個磁極(位于第一齒部31側的磁極)離開的磁通經由第一齒部31和左側分割永磁體Ml返回另一個磁極。在此實施例中，由于V形切割部11中未形成有第一實施例的連接壁9，因此經由V形切割部11在鄰接的分割永磁體Ml和Ml之間延伸的磁性回路C3的磁阻大。因此，幾乎沒有磁通流經永磁體之間的磁性回路C3。兩個分割永磁體Ml和Ml的磁通流經鄰接的分割永磁體Ml和Ml之間的中央連接壁16，但不論轉子2的旋轉位置如何，磁通流都是飽和的并且接近穩(wěn)定。從此狀態(tài)，當轉子2逆時針旋轉直到左側永磁體Ml的右側端部如圖8A所示從右側第一齒部31的左側突出部31a離開時，從右側永磁體M的一個磁極離開的磁通經由圖8A所示的右側第一齒部31的左側突出部31a和左側永磁體Ml返回另一個磁極。從此狀態(tài)，如圖SB所示，當轉子2進一步逆時針旋轉并且處于左、右永磁體Ml和Ml的鄰接的端部的中間部分 、即V形切割部11布置在鄰接的第一齒部31和31的鄰接的側面突出部31a和31a的中間位置的狀態(tài)下，大部分從右側永磁體M的一個磁極離開并返回另一個磁極的磁通形成一磁路，該磁路經過右側第一齒部31的左側突出部31a、左側第一齒部31的鄰接右側第一齒部31的右側突出部31a的右側突出部31a和圖8B所示的左側永磁體Ml。在此狀態(tài)下，主磁性回路在鄰接的側面突出部3Ia和3Ia之間延伸，且因此其磁阻變成大于在圖8A所示的狀態(tài)下的磁阻。但是，能控制磁通流的大的變動，這是因為通過鄰接的側面突出部31a和31a之間的磁阻Rj確保了磁性短路回路C2。因此，即使圖8A所示的狀態(tài)變成圖8B所示的狀態(tài)，也能控制永磁體M中的磁通的變化。此外，從此狀態(tài)，如圖8C所示，當轉子2進一步逆時針旋轉并且右側永磁體Ml的左側端部更加接近左側第一齒部31的右側突出部31a時，從右側永磁體Ml的一個磁極離開的磁通經由左側第一齒部31的右側突出部31a和左側永磁體M返回另一個磁極。在第二齒部32相對于第一齒部31相對移動并位于第二位置的狀態(tài)下，顯然，鄰接的齒部30和30之間存在不同于上述路徑的泄漏磁通。但是，鄰接的齒部30和30之間的磁阻明顯大于磁性短路回路C2的總磁阻，且因此泄漏通量不會對磁性短路回路C2的磁通流施以大的影響。永磁體Ml的一部分磁通始終流經形成在分割永磁體Ml和Ml之間的中央連接壁16，但不論轉子2的旋轉位置如何，該流的方向如上所述都是相同的。同樣,如上所述,在第二齒部32相對于第一齒部31相對移動并位于第二位置的狀態(tài)下，從各分割永磁體Ml的一個磁極離開的磁通由于以下原因而不會經由V形切割部11經過永磁體之間的磁性回路C3。也就是說，永磁體之間的磁性回路C3的磁阻Rx等于或大于磁性短路回路C2的總磁阻(即，2Rh+Rj )，所述磁性回路C3定義為從永磁體Ml和Ml的一個磁極離開的磁通經由一對鄰接的永磁體Ml和Ml之間的中間區(qū)域X返回另一個磁極的磁性回路。因此，磁通無法容易地流經永磁體之間的磁性回路C3。結果，磁性回路C3并未與如圖9A和9B所示永磁體之間的磁性回路C3中存在由與定子相同的材料制成的連接壁的情況那樣在轉子2旋轉時構成鄰接的永磁體的磁通沿相反的方向交替地經過的共用磁路。這能防止各永磁體M導致磁通的大的變化的問題，其進而能控制永磁體M和M中的磁通的變化。結果，能控制由于在永磁體M中產生的渦電流而引起的焦耳熱損失，這能提高通過防止永磁體M的矯頑力和殘留磁通密度的惡化來提高作為電動機的效率并維持電機的性能。在任何上述實施例中，舉例說明了形成為矩形截面形狀的永磁體M裝配在具有對應于永磁體M的截面形狀的截面形狀且形成在轉子主體的周緣部中的狹縫中的旋轉電機。但是，本發(fā)明并不局限于此，并且允許具有對應于轉子主體的外周的弧形截面形狀的永磁體被固定于轉子主體的外周的結構。這種情況下，永磁體必須被牢固地固定以致永磁體不會在轉子旋轉時由于離心力而從轉子主體脫落。同樣，這種情況下，可從各實施例省略連接壁9和16，這充分發(fā)揮了永磁體的性能，這是因為永磁體的磁通始終流過的磁性回路并非由連接壁形成。本發(fā)明可用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)弱磁控制，但不妨礙與傳統(tǒng)弱磁控制相結合地使用。在各實施例中，舉例說明了永磁體被裝配在以嵌埋方式沿周向形成在轉子主體的周緣部中的多個槽中的旋轉電機。但是，本發(fā)明并不限于以上所述。在本發(fā)明中，“多個永磁體以嵌埋方式布置在圓柱形轉子主體中”包括例如構造成使得轉子主體由薄圓筒形本體和布置在圓筒形本體中的圓柱形本體構成并且圓筒形本體和圓柱形本體之間在周向上布置有多個永磁體的情況和多個永磁體以嵌埋方式布置在轉子主體中的所有情況。應該理解的是，文中所用的術語和表達用于說明且無意用于以限制的方式解釋，不排除文中所示和提及的特征的任何等同物，并且允許落在本發(fā)明要求專利權的范圍內的各種改型。
盡管本發(fā)明可以許多不同形式來實施，但文中在理解本公開文本應該被認為提供了本發(fā)明的原理的示例并且此類示例并非旨在將本發(fā)明限制于文中描述和/或文中圖示的優(yōu)選實施例的前提下描述了多個說明性的實施例。盡管文中已描述了本發(fā)明的說明性的實施例，但本發(fā)明并不局限于文中所述的各種優(yōu)選實施例，而是包括任意和所有具有如本領域的技術人員基于本公開文本將認識到的等同要素、修正、省略、組合(例如，跨各個實施例的特征的組合)、改良和/或變更的實施例。權利要求中的限定應基于權利要求中所采用的語言寬泛地解釋，而不局限于本說明書中或在本申請的執(zhí)行期間所述的示例，應當認為這些示例是非窮盡的。例如，在本公開文本中，術語“優(yōu)選地”是非排他性的且意味著“優(yōu)選地，但不限于”。本申請根據(jù)35U.S.C.§ 119要求2011年12月22日提交的日本專利申請N0.P2011-281393和2012年10月15日提交的日本專利申請N0.P2012-227652的優(yōu)先權，所述申請的全部公開內容以引用的方式整體并入本文。工業(yè)適用性本發(fā)明的旋轉電機能被用作作為用于例如包括電動摩托車的各種電動車輛和各種電氣機械的驅動源的電動機。參考標號說明1:旋轉軸線2:轉子3:定子4:旋轉機 構30:齒部31:第一齒部(分割齒部)32:第二齒部(分割可動齒部)40:繞組50:定子軛部51:齒輪部C:控制器M:永磁體P:電源R:旋轉電機(電動機)V:車輛(電動自動二輪車)Cl:主磁性回路C2:磁性短路回路C3:永磁體之間的磁性回路Rh:轉子的外周部和齒部的第一齒部之間的磁阻Rkl:在第一位置第一齒部和第二齒部之間的磁阻Rk2:在第二位置第一齒部和第二齒部之間的磁阻Rj:布置在周向上的一對鄰接的第一齒部的鄰接的側面突出部之間的磁阻Rx:鄰接的永磁體之間的中間區(qū)域的磁阻
權利要求
1.一種旋轉電機，包括: 轉子，所述轉子具有嵌埋在圓柱形轉子主體中的多個永磁體且構造成繞旋轉軸線旋轉；和 圓筒形定子，所述圓筒形定子布置在所述轉子的徑向外側以便經由間隙面向所述轉子主體的外周面， 其中，所述定子包括: 多個齒部，所述多個齒部間隔布置在所述定子的周向上； 定子軛部，所述定子軛部與所述齒部共同形成定子磁路； 圍繞所述齒部布置的繞組；和 磁阻改變機構，所述磁阻改變機構構造成通過機械地改變由所述定子軛部和所述齒部形成的所述定子磁路來改變所述定子磁路的磁阻， 其中，所述多個齒部中的每一個齒部都包括體部和一對側面突出部，所述一對側面突出部在周向上從所述體部的轉子側端部的兩側突出， 其中，所述磁阻改變機構構造成在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間機械地改變所述定子磁路，在所述第一狀態(tài)下，所述定子磁路的磁阻小，在所述第二狀態(tài)下，所述定子磁路的磁阻大于所述定子磁路在所述第一狀態(tài)下的磁阻， 其中，在所述第一狀態(tài)下滿足以下關系式: 主磁性回路Cl的總磁阻<磁性短路回路C2的總磁阻s永磁體之間的磁性回路C3的總磁阻， 其中，在所述第二狀態(tài)下滿足以下兩個關系式: 磁性短路回路C2的總磁阻<主磁性回路Cl的總磁阻，和 磁性短路回路C2的總磁阻S永磁體之間的磁性回路C3的總磁阻， 其中，所述主磁性回路Cl定義為具有主磁路的磁性回路，所述主磁性回路Cl從鄰接的永磁體中的一個永磁體的一個磁極延伸并經由鄰接的齒部中的一個齒部的定子軛部側、鄰接的齒部中的另一個齒部和鄰接的永磁體中的另一個永磁體到達鄰接的永磁體中的所述一個永磁體的另一個磁極， 其中，所述磁性短路回路C2定義為具有主磁路的磁性回路，所述磁性短路回路C2從鄰接的永磁體中的一個永磁體的一個磁極延伸并經由鄰接的永磁體中的另一個永磁體到達鄰接的永磁體中的所述一個永磁體的另一個磁極，而不經過所述齒部的除所述齒部的體部的轉子側端部和側面突出部以外的徑向外側部分， 其中，所述永磁體之間的磁性回路C3定義為具有磁路的磁性回路，所述磁性回路C3從鄰接的永磁體中的一個永磁體的一個磁極延伸并經由所述鄰接的永磁體之間的中間區(qū)域到達鄰接的永磁體中的所述一個永磁體的另一個磁極，而不經過所述齒部的除所述齒部的體部的所述轉子側端部和側面突出部以外的徑向外側部分。
2.如權利要求1所述的旋轉電機， 其中，所述磁阻改變機構包括在所述旋轉軸線的徑向上被分割的多個分割齒部， 其中，所述多個分割齒部之中的至少一個分割齒部構成能相對于另一個分割齒部沿周向相對移動的可動分割齒部，并且 其中，所述可動分割齒部能沿周向移動以致所述定子磁路的磁阻在所述第一狀態(tài)和所述第二狀態(tài)之間改變。
3.如權利要求1所述的旋轉電機，其中，所述轉子包括切割部，所述切割部形成在所述轉子主體的在鄰接的永磁體之間的中間部分中以便從所述轉子主體的外周面徑向地向內延伸。
4.如權利要求1所述的旋轉電機， 其中，所述轉子包括均用于裝配所述永磁體的多個狹縫，所述多個狹縫形成在外周部中并且布置在所述周向上，并且 其中，所述永磁體被插入所述狹縫中。
5.如權利要求3所述的旋轉電機，其中，在周向上在每一個永磁體的邊緣部分和所述切割部之間設置有連接壁，所述連接壁用于連接構成所述轉子主體的外周部并且定位在所述永磁體的徑向外側的外鐵心部分和經由所述永磁體定位在所述外鐵心部分的相反側的內鐵心部分。
6.如權利要求3所述的旋轉電機， 其中，每一個永磁體都包括一對分割永磁體，所述一對分割永磁體在周向上被分割并且布置成彼此隔開， 其中，所述一對分割永磁體被嵌埋在所述轉子主體的外周部中并且布置在所述轉子主體的外周面的內側，并且 其中，每一個分割永磁體的外側端部在周向上都暴露于所述切割部。
7.如權利要求6所述的旋轉電機，其中，所述轉子主體的布置在每一個永磁體的徑向外側的外周部通過在一對分割永磁體之間延伸的中央連接壁連接到所述轉子主體。
8.—種旋轉電機,包括: 轉子，所述轉子具有嵌埋在圓柱形轉子主體中的多個永磁體且構造成繞旋轉軸線旋轉；和 圓筒形定子，所述圓筒形定子布置在所述轉子的徑向外側以便經由間隙面向所述轉子主體的外周面， 其中，所述定子包括間隔布置在所述定子的周向上的多個齒部， 其中，所述多個齒部中的每一個齒部都包括在所述轉子的徑向上被分割的多個分割齒部，所述多個分割齒部包括經由間隙面向所述轉子主體的外周面的第一齒部和布置在所述齒部的在徑向上的最外部處的第二齒部， 其中，所述定子還包括固定所述第二齒部的圓筒形定子軛部和布置在所述齒部的周圍的繞組， 其中，每一個齒部的第一齒部都包括體部和一對側面突出部，所述一對側面突出部在周向上從所述體部的轉子側端部的周向兩側突出， 其中，所述多個分割齒部之中的每一個齒部的至少一個分割齒部構成能相對于另一個分割齒部沿周向移動的可動分割齒部， 其中，所述可動分割齒部能在第一位置和第二位置之間相對移動，在所述第一位置，由每一個齒部的多個分割齒部形成的磁路的磁阻小， 在所述第二位置，由每一個齒部的多個分割齒部形成的磁路的磁阻相對大于由每一個齒部的多個分割齒部形成的磁路在所述可動分割齒部位于所述第一位置時的磁阻，其中，當所述可動分割齒部位于所述第一位置時，滿足以下關系式: 主磁性回路Cl的總磁阻<磁性短路回路C2的總磁阻s永磁體之間的磁性回路C3的總磁阻， 其中，當所述可動齒部處于所述第二位置時，滿足以下兩個關系式: 磁性短路回路C2的總磁阻<主磁性回路Cl的總磁阻，和 磁性短路回路C2的總磁阻S永磁體之間的磁性回路C3的總磁阻， 其中，所述主磁性回路Cl定義為具有主磁路的磁性回路，所述主磁性回路Cl從鄰接的永磁體中的一個永磁體的一個磁極延伸并經由鄰接的齒部中的一個齒部的定子軛部側、鄰接的齒部中的另一個齒部和鄰接的永磁體中的另一個永磁體到達鄰接的永磁體中的所述一個永磁體的另一個磁極， 其中，所述磁性短路回路C2定義為具有主磁路的磁性回路，所述磁性短路回路C2從鄰接的永磁體中的一個永磁體的一個磁極延伸并經由鄰接的永磁體中的另一個永磁體到達鄰接的永磁體中的所述一個永磁體的另一個磁極，而不經過所述齒部除所述齒部的體部的轉子側端部和側面突出部以外的徑向外側部分， 其中，所述永磁體之間的磁性回路C3定義為具有磁路的磁性回路，所述磁性回路C3從鄰接的永磁體中的一個永磁體的一個磁極延伸并經由所述鄰接的永磁體之間的中間區(qū)域到達鄰接的永磁體中的所述一個永磁體的另一個磁極，而不經過所述齒部的除所述齒部的體部的所述轉子側端部和側面突出部以外的徑向外側部分。
9.如權利要求8所述的旋轉電機，其中，所述轉子包括切割部，所述切割部形成在所述轉子主體的在鄰接的永磁體之間的中間部分中以便從所述轉子主體的外周面徑向地向內延伸。
10.如權利要求8所述的旋轉電機，其中，所述轉子包括均用于裝配所述永磁體的多個狹縫，所述多個狹縫形成在所述轉子主體的外周部中并沿周向布置，并且其中，所述永磁體被插入所述狹縫中。
11.如權利要求9所述的旋轉電機，其中，在周向上在所述永磁體的邊緣部分和所述切割部之間設置有連接壁，所述連接壁用于連接構成所述轉子主體的外周部并且定位在所述永磁體的徑向外側的外鐵心部分和經由所述永磁體定位在所述外鐵心部分的相反側的內鐵心部分。
12.如權利要求9所述的旋轉電機， 其中，所述多個永磁體中的每一個都包括一對分割永磁體，所述一對分割永磁體在周向上被分割并且布置成彼此隔開， 其中，所述一對分割永磁體被嵌埋在 所述轉子主體的外周部中并且布置在所述外周部的外周面的內側，并且 其中，每一個分割永磁體的外側端部在周向上都暴露于所述切割部。
13.如權利要求12所述的旋轉電機，其中，所述轉子主體的布置在所述永磁體的徑向外側的外周部通過在一對分割永磁體之間延伸的中央連接壁連接到所述轉子主體。
14.如權利要求8所述的旋轉電機， 其中，每一個齒部都在徑向上被分割成經由間隙面向所述轉子主體的外周部的第一齒部和經由間隙布置在所述第一齒部的徑向外側的第二齒部，并且其中，所述第二齒部能相對于所述第一齒部沿周向移動。
15.如權利要求8所述的旋轉電機， 其中，所述第一位置定義為磁阻最小的位置，在所述磁阻最小的位置，以徑向對準的方式布置的多個分割齒部構成的磁性回路的磁阻最小， 其中，所述第二位置定義為磁阻最大的位置，在所述磁阻最大的位置，由多個分割齒部構成的磁性回路的磁阻最大，其中，所述可動分割齒部相對于另一個分割齒部沿周向相對移動，并且 其中，所述可動分割齒部能連續(xù)或不連續(xù)地相對移動，以致所述可動分割齒部能采取所述磁阻最小的位置和所述磁阻最大的位置之間的任何位置。
16.如權利要求8所述的旋轉電機， 其中，當所述可動分割齒部布置在所述第一位置時，滿足以下關系式:(2Rh+2Rkl) < (2Rh+Rj) ^ (Rx)，并且 其中，當所述可動分割齒部相對于另一個分割齒部相對移動且位于所述第二位置時，滿足以下兩個關系式:(2Rh+Rj) < (2Rh+2Rk2)，并且(2Rh+Rj) ^ (Rx) 其中: Rh定義為所述轉子的 外周部和所述齒部的第一齒部之間的磁阻； Rkl定義為當所述可動分割齒部位于所述第一位置時所述第一齒部和所述第二齒部之間的磁阻， Rk2定義為當所述可動分割齒部位于所述第二位置時所述第一齒部和所述第二齒部之間的磁阻， Rj定義為鄰接的第一齒部的鄰接的側面突出部之間的磁阻，并且 Rx定義為所述鄰接的永磁體之間的中間范圍的磁阻。
17.如權利要求1所述的旋轉電機，其中，所述永磁體是釹磁體。
18.如權利要求8所述的旋轉電機，其中，所述永磁體是釹磁體。
19.一種車輛，所述車輛裝備有如權利要求1所述的旋轉電機。
20.一種電氣制品，所述電氣制品裝備有如權利要求1所述的旋轉電機。
全文摘要
一種旋轉電機。定子的齒部30以可在第一位置和第二位置之間相對移動的方式被分割成第一齒部31和第二齒部32，在所述第一位置，齒部之間的磁阻小，在所述第二位置，磁阻相對大于在所述第一位置的磁阻。當所述第二齒部位于所述第一位置時，滿足(主磁性回路C1的總磁阻)＜(磁性短路回路C2的總磁阻)≦(永磁體C3之間的磁性回路的總磁阻)。當所述第二齒部位于所述第二位置時，滿足(磁性短路回路C2的總磁阻)＜(主磁性回路C1的總磁阻)，并且(磁性短路回路C2的總磁阻)≦(永磁體之間的磁性回路C3的總磁阻)。
文檔編號H02K1/14GK103178676SQ20121055985
公開日2013年6月26日 申請日期2012年12月20日 優(yōu)先權日2011年12月22日
發(fā)明者清水司, 日野陽至 申請人:雅馬哈發(fā)動機株式會社