旋转电机及使用其的混合动力汽车

摘要

本发明涉及一种考虑到永久磁铁的有效磁通量，同时具有能够耐高旋转的结构的旋转电机以及使用了该旋转电机的混合动力汽车。该旋转电机具有：定子(10)、隔着空隙配置在定子(10)上的转子(20)、在转子(20)的铁心的内部沿周方向设置的多个永久磁铁(22)。在转子(20)的磁极间铁心部分设置缝隙(23)，并且在通过转子(20)的旋转而在永久磁铁(22)以及磁极片部(26)上产生离心力，并通过该离心力而在缝隙(23)和永久磁铁(22)之间的铁心部分产生了应力时，缝隙(23)和永久磁铁(22)之间的铁心部分具有产生压缩应力的部位。

权利要求

1.一种旋转电机，其具有：

定子；

隔着空隙配置于所述定子的转子；

在所述转子的铁心的内部沿周方向设置的多个磁极，其中，

在所述转子的磁极间铁心部分上设置有缝隙，在所述磁极和所述磁极间铁心部分之间设置有磁隙，在通过所述转子的旋转而在所述磁极以及所述磁极的外侧的转子铁心部分产生离心力，并通过该离心力而在所述缝隙和所述磁极之间的铁心部分上产生了应力时，所述缝隙和所述磁隙之间的铁心部分具有在该铁心部分上产生压缩应力的部位，从所述转子的外周至所述缝隙的底部的尺寸长于从所述转子的外周至所述磁隙的尺寸，所述缝隙的底部与所述缝隙的开口部相比，形成于所述转子的磁极中央方向。

2.如权利要求1所述的旋转电机，其中，所述缝隙和所述磁极之间的铁心部分通过产生所述压缩应力的部位而使在该铁心部分上产生的应力分散。

3.如权利要求1所述的旋转电机，其中，所述缝隙和所述磁极之间的铁心部分通过所述转子的旋转而使在该铁心部分上产生的压缩应力和拉伸应力的绝对值大致相等。

4.如权利要求1所述的旋转电机，其中，所述磁隙的径方向长度小于所述磁极的径方向长度，并且所述磁隙和所述磁极的径方向外周面位于大致相同的径方向深度，所述缝隙的周方向的宽度沿径方向设置为大致相同。

5.如权利要求1所述的旋转电机，其中，所述磁隙的径方向长度小于所述磁极的径方向长度，并且所述磁隙和所述磁极的径方向外周面位于大致相同的径方向深度，在所述缝隙的与所述磁隙沿径方向对应的部位中，其周方向的宽度沿径方向设置为大致相同，在所述缝隙的比所述磁隙更靠径方向内侧的部位中，其周方向宽度比与所述磁隙对应的部位大。

6.如权利要求1所述的旋转电机，其中，与所述磁极沿周方向邻接的铁心部分具有从与所述磁隙沿周方向邻接的部分朝向所述磁极弯曲的部位。

7.如权利要求1所述的旋转电机，其中，在所述缝隙的开口部中磁极相反侧的部位上设置有切口。

8.如权利要求1所述的旋转电机，其中，存在于所述缝隙和所述磁隙之间的所述转子铁心在所述转子周方向上的厚度，与存在于所述缝隙的底部和磁铁插入孔之间的所述转子铁心在所述转子周方向上的厚度大致相等。

9.如权利要求1所述的旋转电机，其中，所述磁极间铁心部分具有作为辅助磁极的功能，所述辅助磁极产生基于所述定子的励磁力的磁阻转矩。

10.如权利要求1所述的旋转电机，其中，各个所述磁极为将多个永久磁铁沿周方向在同一磁极方向上排列的磁极。

11.一种混合动力汽车，其通过内燃机的驱动力和权利要求1所述的旋转电机的驱动力来驱动。

说明书

旋转电机及使用其的混合动力汽车

技术领域

[0001] 本发明涉及一种旋转电机及使用其的混合动力汽车。

[0002] 背景技术

[0003] 旋转电机特别是作为车辆的驱动用的永久磁铁旋转电机，包括作为其控制电路的转换装置在内，要求小型化和高输出化。特别是期望在低速旋转区域能够输出大的转矩，并且在高旋转区域也能够得到高输出的永久磁铁旋转电机。因此，作为永久磁铁旋转电机，以往能够得到高速旋转时弱的磁场，而且能够活用磁阻转矩的带辅助凸极的埋入型永久磁铁式旋转电机正被采用(例如参照专利文献1)。

[0004] 另外，已知为了提高对于高速旋转时的离心力的机械强度，设有将永久磁铁的位于定子侧的转子铁心和永久磁铁的位于转子的中心轴侧的转子铁心机械连接的电桥部的技术(例如参照专利文献2)。

[0005] 专利文献1：日本特开10-126985号公报

[0006] 专利文献2：日本特开2006-187189号公报

[0007] 用于车辆驱动的永久磁铁式旋转电机，对应于体积所要求的转矩非常大。另外，为了增大从旋转电机输出的转矩，一般可以增大流向定子绕线的电流。但是，若增大电流，则相应地，散热变大，所以电流密度受到热的制约。因此，在用于车辆驱动的永久磁铁式旋转电机中，为了尽量输出大量的转矩，将永久磁铁的磁通量有效利用是可行的。 [0008] 在埋入型永久磁铁式旋转电机中为了增加永久磁铁的有效磁通量，减小(浅化)永久磁铁的埋入深度，即减少漏磁通量。然而，用于车辆驱动的埋入型永久磁铁式旋转电机利用高旋转而使用，因此，为了减小(浅化)永久磁铁的埋入深度，需要提高对离心力的机械强度，形成能够耐高旋转的结构。

[0009] 在为了提高对离心力的机械强度而设置前述的电桥部的情况下，该电 桥部为与铁心相同的磁性体，所以与不具有电桥部的旋转电机相比，永久磁铁的有效磁通量可能会减少。

[0010] 发明内容

[0011] 本发明目的在于，提供一种考虑到永久磁铁的有效磁通量，同时具有能够耐高旋转的结构的旋转电机以及使用了该旋转电机的混合动力汽车。

[0012] 本发明的旋转电机具有：定子、转子和多个磁极，其中，在转子的磁极间铁心部分上设置有缝隙，在磁极和磁极间铁心部分之间设置有磁隙，在通过转子的旋转而在磁极以及磁极的外侧的转子铁心部分产生离心力，并通过该离心力而在所述缝隙和磁极之间的铁心部分上产生了应力时，所述缝隙和磁隙之间的铁心部分具有在该铁心部分上产生压缩应力的部位，从转子的外周至缝隙的底部的尺寸长于从转子的外周至磁隙的尺寸，缝隙的底部与缝隙的开口部相比，形成于转子的磁极中央方向。

[0013] 根据本发明，能够提供一种考虑到永久磁铁的有效磁通量，同时具有能够耐高旋转的结构的旋转电机以及使用了该旋转电机的混合动力汽车。

[0014] 附图说明

[0015] 图1是表示适用构成本发明的一实施例的电动发电机的混合动力汽车的结构的方块图。

[0016] 图2是表示图1的转换装置的电路结构的电路图。

[0017] 图3是表示图1的电动发电机的结构的剖面图。

[0018] 图4是表示图1的电动发电机的结构的剖面的局部放大图。

[0019] 图5是表示图1的电动发电机的旋转速度-转子产生的应力特性图。 [0020] 图6是表示构成本发明的另一实施方式的电动发电机的结构的剖面的局部放大图。

[0021] 图7是表示构成本发明的另一实施方式的电动发电机的结构的剖面的局部放大图。

[0022] 图8是表示构成本发明的另一实施方式的电动发电机的结构的剖面的局部放大图。

[0023] 图9是表示构成本发明的另一实施方式的电动发电机的结构的剖面的 局部放大图。

[0024] 图10是表示构成本发明的另一实施方式的电动发电机的结构的剖面的局部放大图。

[0025] 附图标号说明

[0026] 20转子，21转子铁心，22永久磁铁，23缝隙，24非磁性部，27磁路部，28磁铁插入孔，41切口。

[0027] 具体实施方式

[0028] 本发明的实施方式例如为在永久磁铁式旋转电机的转子铁心上设置旋转时故意产生压缩应力的结构，从而降低在转子铁心上产生的拉伸应力的旋转电机。在此，优选使旋转时在所述转子铁心产生的压缩应力和拉伸应力的绝对值大致相等。

[0029] 更具体地，具有将永久磁铁埋入内部的磁铁插入孔、形成在该磁铁插入孔两侧的非磁性部、以及形成在非磁性部两侧的从转子铁心的外周侧延伸的缝隙，与从转子的外周到非磁性部的尺寸相比，从转子的外周到所述缝隙的底部的尺寸更长。在此，与缝隙的开口部相比，优选缝隙的底部形成在转子的磁极中央方向上。另外，优选在缝隙和非磁性部之间存在的转子铁心在转子周方向的厚度与在缝隙的底部和磁铁插入孔之间存在的转子铁心在转子周方向的厚度大致相等。

[0030] 以下参照附图说明本发明的实施例。

[0031] 首先，根据图1说明适用本实施例的电动发电机的车辆的结构。本实施例中，以具有两个不同动力源的混合型电动汽车为例进行说明。

[0032] 本实施例的混合型电动汽车是分别由作为内燃机的引擎ENG和电动发电机MG1驱动前轮FLW、FRW，由电动发电机MG2驱动后轮RLW、RRW的四轮驱动式汽车。本实施例中，说明由引擎ENG和电动发电机MG1驱动前轮FLW、FRW，由电动发电机MG2驱动后轮RLW、RRW的情况，但是也可以由电动发电机MG1驱动前轮FLW、FRW，由引擎ENG和电动发电机MG2驱动后轮RLW、RRW。

[0033] 在前轮FLW、FRW的前轮车轴FDS上经由差动装置FDF机械连接有变速器T/M。在变速器T/M上经由动力分配机构PSM机械连接有电动发电机MG1和引擎ENG。动力分配机构PSM是掌管旋转驱动力的合成和分配的机构。在电动发电机MG1的定子绕组上电气连接转换装置INV的交流侧。转换装置INV为将直流电力转换为三相交流电力的电力变换装置，即控制电动发电机MG1的驱动的装置。在转换装置INV的直流侧电气连接有电池BAT。 [0034] 在后轮RLW、RRW的后轮车轴RDS上经由差动装置RDF和减速器RG机械连接有电动发电机MG2。在电动发电机MG2的定子绕组上电气连接转换装置INV的交流侧。在此，转换装置INV为相对于电动发电机MG1、MG2共用的装置，具有电动发电机MG1用的动力模块PMU1以及驱动电路装置DCU1、电动发电机MG2用的动力模块PMU2以及驱动电路装置DCU2、电动机控制装置MCU。

[0035] 在引擎ENG上安装有起动机STR。起动机STR是用于启动引擎ENG的启动装置。 [0036] 引擎控制装置ECU根据来自传感器和其他控制装置等的输入信号来运算用于使引擎ENG的各组件设备(节流阀、燃料喷射阀等)动作的控制值。该控制值作为控制信号输出给引擎ENG的各组件设备的驱动装置。由此，控制引擎ENG的各组件设备的动作。 [0037] 变速器T/M的动作由变速器控制装置TCU控制。变速器控制装置TCU根据来自传感器和其他控制装置等的输入信号来运算使变速机构动作的控制值。该控制值作为控制信号输出给变速机构的驱动装置。由此，控制变速器T/M的变速机构的动作。 [0038] 电池BAT为电池电压200v以上的高电压的锂离子电池，通过电池控制装置BCU来管理充放电和寿命等。在电池控制装置BCU上，为了管理电池的充放电和寿命等，输入电池BAT的电压值和电流值等。另外，虽然省略图示，但是，作为电池也搭载电池电压12v的低压电池，而作为控制系统的电源、无线电或灯源等的电源使用。

[0039] 引擎控制装置ECU、变速器控制装置TCU、电动机控制装置MCU以及电池控制装置BCU经由车载用当地区域网络LAN相互电气连接，并且与综合控制装置GCU电气连接。由此，在各控制装置之间能够进行双向的信号传送，能够实现相互的信息传递、检测值的共用等。综合控制装置 GCU根据车辆的运转状态对各控制装置输出指令信号。例如，综合控制装置GCU根响应基于驾驶员的加速要求的脚踏板的踏下量来运算车辆的必要转矩，并将该必要转矩值分配给引擎ENG侧的输出转矩值和电动发电机MG1侧输出转矩值，以使引擎ENG的运转效率变得良好，将被分配的引擎ENG侧的输出转矩值作为引擎转矩指令信号输出给引擎控制装置ECU，将被分配的电动发电机MG1侧的输出转矩值作为电动机转矩指令信号输出给电动机控制装置MCU。

[0040] 接着，说明本实施例的混合动力汽车的动作。

[0041] 在混合型电动汽车的启动时，低速行驶时(引擎ENG的运转效率(燃料利用率)降低的行驶区域)，由电动发电机MG1驱动前轮FLW、FRW。另外，在本实施例中，说明了混合型电动汽车的启动时和低速行驶时，由电动发电机MG1驱动前轮FLW、FRW的情况，但是，也可以通过电动发电机MG1驱动前轮FLW、FRW，并由电动发电机MG2驱动后轮RLW、RRW(也可以进行四轮驱动)。对转换装置INV从电池BAT供给直流电力。被供给的直流电力由转换装置INV转换为三相交流电力。由此，得到的三相交流电力向电动发电机MG1的定子绕组供给。由此，电动发电机MG1被驱动，产生旋转输出。该旋转输出经由动力分配机构PSM输入变速器T/M。被输入的旋转输出由变速器T/M变速而输入差动装置FDF。被输入的旋转输出由差动装置FDF左右分配，分别传递给左右的前轮车轴FDS。由此，前轮车轴FDS被旋转驱动。然后，由前轮车轴FDS的旋转驱动将前轮FLW、FRW进行旋转驱动。 [0042] 在混合型电动汽车的通常行驶时(在干燥路面行驶的情况下，引擎ENG的运转效率(燃料利用率)好的行驶区域)，由引擎ENG驱动前轮FLW、FRW。因此，引擎ENG的旋转输出经由动力分配机构PSM输入变速器T/M。被输入的旋转输出由变速器T/M变速。被变速的旋转输出经由差动装置FDF传递给前轮车轴FDS。由此，前轮FLW、FRW被旋转驱动。另外，检测电池BAT的充电状态，需要对电池BAT充电的情况下，将引擎ENG的旋转输出经由动力分配机构PSM分配给电动发电机MG1，旋转驱动电动发电机MG1。由此，电动发电机MG1作为发电机动作。通过该动作，在电动发电机MG1的定子绕组上产生三相交流电力。该产生了 的三相交流电力通过转换装置INV转换为规定的直流电力。通过该转换所得到的直流电力供给电池BAT。由此，电池BAT被充电。

[0043] 在混合型电动汽车的四轮驱动行驶时(在雪路等低摩擦率路上行驶的情况下，引擎ENG的运行效率(燃料利用率)良好的行驶区域)，由电动发电机MG2驱动后轮RLW、RRW。另外，与上述通常行驶同样地，由引擎ENG驱动前轮FLW、FRW。另外，通过电动发电机MG1的驱动使电池BAT的蓄电量减少，所以与上述通常行驶同样地，由引擎ENG的旋转输出来旋转驱动电动发电机MG1，对电池BAT充电。由电动发电机MG2来驱动后轮RLW、RRW，所以从电池BAT对转换装置INV供给直流电力。被供给的直流电力由转换装置INV转换为三相交流电力，通过该转换所得到的交流电力向电动发电机MG2的定子绕组供给。由此，电动发电机MG2被驱动，产生旋转输出。产生的旋转输出由减速器RG减速而输入差动装置RDF。被输入的旋转输出由差动装置RDF左右分配，分别传递给左右的后轮车轴RDS。由此，后轮车轴RDS被旋转驱动。并且，由后轮车轴RDS的旋转驱动将后轮RLW、RRW进行旋转驱动。 [0044] 在混合型电动汽车的加速时，由引擎ENG和电动发电机MG1驱动前轮FLW、FRW。另外，在本实施例中，说明了混合型电动汽车的加速时，由引擎ENG和电动发电机MG1驱动前轮FLW、FRW的情况，但是，也可以由引擎ENG和电动发电机MG1驱动前轮FLW、FRW，由电动发电机MG2驱动后轮RLW、RRW(也可以进行四轮驱动行驶)。引擎ENG和电动发电机MG1的旋转输出经由动力分配机构PSM输入变速器T/M。被输入的旋转输出由变速器T/M变速。
被变速的旋转输出经由差动装置FDF传递给前轮车轴FDS。由此，前轮FLW、FRW被旋转驱动。

[0045] 在混合型电动汽车的再生时(踩下制动器时，松开脚踏板的踏下时或停止脚踏板的踏下时等的减速时)，将前轮FLW、FRW的旋转力经由前轮车轴FDS、差动装置FDF、变速器T/M、动力分配机构PSM传递给电动发电机MG1，来旋转驱动电动发电机MG1。由此，电动发电机MG1作为发电机动作。通过该动作，在电动发电机MG1的定子绕组上产生三相交流电力。该产生了的三相交流电力由转换装置INV转换为规定的直流电力。通过该转换所得的直流电力供给电池BAT。由此，电池BAT被充电。 另一方面，将后轮RLW、RRW的旋转力经由后轮车轴RDS、差动装置RDF、减速器RG传递给电动发电机MG2。通过该动作，在电动发电机MG2的定子绕组上产生三相交流电力。该产生了的三相交流电力由转换装置INV转换为规定的直流电力。通过该转换得到的直流电力供给电池BAT。由此，电池BAT被充电。 [0046] 图2表示本实施例的转换装置INV的结构。

[0047] 转换装置INV如前所述，由动力模块PMU1、PMU2、驱动电路装置DCU1、DCU2以及电动机控制装置MCU构成。动力模块PMU1、PMU2为相同的结构。驱动电路装置DCU1、DCU2为相同的结构。

[0048] 动力模块PMU1、PMU2构成将从电池BAT供给的直流电力转换为交流电力，并将其供给相对应的电动发电机MG1、MG2的转换电路(也称主电路)。另外，转换电路也能够将从对应的电动发电机MG1、MG2供给的交流电力转换为直流电力而供给电池BAT。 [0049] 转换电路为电桥电路，三相成分的串联电路并列连接在电池BAT的正极侧和负极侧之间而构成。串联电路也称支路(arm)，由两个半导体元件构成。

[0050] 支路对于每个相而言，上支路侧的动力半导体元件和下支路侧的动力半导体元件电气串联连接而成。本实施例中，作为动力半导体元件使用作为开关半导体元件的IGBT(绝缘栅极型双极晶体管)。构成IGBT的半导体芯片具有集电极、发射极以及栅电极这三个电极。在IGBT的集电极和发射极之间电气连接与IGBT不同芯片的二极管。二极管以从IGBT的发射极朝向集电极的方向为顺向的方式电气连接在IGBT的发射极和集电极之间。另外，作为动力半导体元件也有代替IGBT而使用MOSFET(金属氧化物半导体型电场效应晶体管)的情况。这种情况下省略二极管。

[0051] 动力半导体元件Tpu1的发射极和动力半导体元件Tnu1的集电极电气串联连接，从而构成动力模块PMU1的u相支路。v相支路、w相支路也与u相支路同样构成，动力半导体元件Tpv1的发射极和动力半导体元件Tnv1的集电极电气串联连接，从而动力模块PMU1的v相支路电气串联连接动力半导体元件Tpw1的发射极和动力半导体元件Tnw1的集电极，从而分别构成动力模块PMU1的w相支路。关于动力模块PMU2，也以与 上述的动力模块PMU1同样的连接关系而构成各相的支路。

[0052] 动力半导体元件Tpu1、Tpv1、Tpw1、Tpu2、Tpv2、Tpw2的集电极电气连接电池BAT的高电位侧(正极侧)。动力半导体元件Tnu1、Tnv1、Tnw1、Tnu2、Tnv2、Tnw2的发射极电气连接电池BAT的低电位侧(负极侧)。

[0053] 动力模块PMU1的u相支路(v相支路、w相支路)的中点(各支路的上支路侧动力半导体元件的发射极和下支路侧动力半导体元件的集电极的连接部分)电气连接电动发电机MG1的u相(v相、w相)的定子绕组上。

[0054] 动力模块PMU2的u相支路(v相支路、w相支路)的中点(各支路的上支路侧动力半导体元件的发射极和下支路侧动力半导体元件的集电极的连接部分)电气连接电动发电机MG2的u相(v相、w相)的定子绕组上。

[0055] 在电池BAT的正极侧和负极侧之间，为了抑制因动力半导体元件动作产生的直流电压的变动，电气连接有平滑用的电解电容器SEC。

[0056] 驱动电路装置DCU1、DCU2是如下所述的装置，即，根据从电动机控制装置MCU输出的控制信号，来输出使动力模块PMU1、PMU2的各动力半导体元件动作的驱动信号，构成使各动力半导体元件动作的驱动部，其中，由绝缘电源、接口电路、驱动电路、传感器电路以及缓冲电路(均省略图示)等的电路部件构成。

[0057] 电动机控制装置MCU是由微型运算机构成的运算装置，输入多个输入信号，将使动力模块PMU1、PMU2的各动力半导体元件动作的控制信号输出给驱动电路装置DSU1、DSU2。作为输入信号，输入有：转矩指令值τ*1、τ*2、电流检测信号Iu1～Iw1、Iu2～Iw2，磁极位置检测信号θ1、θ2。

[0058] 转矩指令值τ*1、τ*2是与车辆的运转模式对应从上位的控制装置输出的数值。转矩指令值τ*1与电动发电机MG1对应，转矩指令值τ*2与电动发电机MG2对应。电流检测信号Iu1～Iw1是从转换装置INV的转换电路向电动发电机MG1的定子绕组供给的u相～w相的输入电流的检测信号，通过变流器(CT)等的电流传感器来检测。电流检测信号Iu2～Iw2 是从转换装置INV向电动发电机MG2的定子绕组供给的u相～w相的输入电流的检测信号，通过变流器(CT)等的电流传感器来检测。磁极位置检测信号θ1是电动发电机MG1的旋转的磁极位置的检测信号，通过分解器、编码器、霍尔元件、霍尔IC等磁极位置传感器来检测。磁极位置检测信号θ2是电动发电机MG1的旋转的磁极位置的检测信号，通过分解器、编码器、霍尔元件、霍尔IC等磁极位置传感器来检测。

[0059] 电动机控制装置MCU根据输入信号来运算电压控制值，将该电压控制值作为用于使动力模块PMU1、PMU2的动力半导体元件Tpu1～Tnw1、Tpu2～Tnw2动作的控制信号(PWM信号(脉冲宽度调制信号))输出给驱动电路装置DCU1、DCU2。

[0060] 一般情况下，电动机控制装置MCU输出的PWM信号其时间平均了的电压为正弦波。在这种情况下，瞬间的最大输出电压为转换器的输入即直流线电压，因此，在输出正弦波的电压的情况下，其实效值为 。因此，在本发明的混合动力车辆中，在限定的转换装置INV中为了将电动机的输出进一步提高，增加电动机的输入电压的实效值。即，MCU的PWM信号以矩形波状设置仅有ON和OFF。这样，矩形波的波高值为转换器的直流线电压Vdc，其实效值为Vdc。这是最能提高电压实效值的方法。

[0061] 但是，在低转速数区域中，矩形波电压由于电感小，所以存在电流波形紊乱的问题，由此，在电动机上产生不需要的激振力，导致产生噪音。因此，矩形波电压控制仅在高速旋转时使用，在低转速中进行通常的PWM控制。

[0062] 图3和图4中表示构成本发明的一实施例的电动发电机MG1的结构。 [0063] 本实施例中，以作为电动发电机MG1使用埋入型永久磁铁式三相交流同步机的情况为例进行说明。另外，本实施例中关于电动发电机MG1的结构进行了说明，但是电动发电机MG2也为同样的结构。

[0064] 另外，在此说明的旋转电机的实施例能够适用于具有上述那样的转换结构或驱动结构的汽车，但是不限于此，若为具有磁铁埋入型的转子的旋转电机，则能够广泛使用。 [0065] 如图3所示，本实施例的电动发电机MG1由定子10、隔着空隙30与该定子10的内周侧相对配置并保持能够旋转的转子20构成。定子10 和转子20被外壳保持。外壳省略图示。

[0066] 图4表示部位1的放大图。定子10具有定子铁心11和定子绕组12。定子铁心11在轴方向上层叠形成多个磁性体例如多个硅钢板，由轭部(也称磁芯体部)和齿部(也称突出部或突极部)构成。轭部由与外壳的内周侧嵌合的圆筒状的轭芯11a(也称磁芯体)构成。齿部从轭芯11a的内周侧沿径方向突出，由以规定的间隔沿周方向配置多个的多个齿芯11b构成。本实施例中，在轭芯11a的内周侧形成72个齿芯11b。由此，在本实施例中，能够得到定子磁极的极数为72极的定子10。

[0067] 在邻接的各齿芯11b之间形成有沿轴方向连续并且位于转子20侧的72个槽(slot)13。在72个槽18内设置槽绝缘层(省略图示)，并安装有构成定子绕组12的U相、V相、W相等多个相绕组。本实施例中，作为定子绕组12的卷绕方式采用分布卷绕。在此，分布卷绕是指以跨过多个槽13而在离开配置的两个槽13中收纳相绕组的方式而将相绕组卷绕在定子铁心11上的卷绕方式。本实施例中，作为卷绕方式采用分布卷绕，所以能够活用弱磁场控制和磁阻转矩，不仅能够控制低旋转速度，而且还能够控制直到高旋转速度的宽转速范围。

[0068] 转子20具有转子铁心21和永久磁铁22。转子铁心21通过多个圆环状的磁性体例如多个圆环状的硅钢板在轴方向上层叠而成。在转子铁心21的外周部形成有沿周方向以等间隔配置并且从轴方向一侧端侧向轴方向另一侧端侧贯通的12个永久磁铁插入孔28。各个永久磁铁插入孔28，通过在层叠之前事先在圆环状的各个硅钢板的外周部的同一部位上形成同一形状、同一尺寸、同数量的开口部，从而在层叠圆环状的硅钢板时，必然形成该插入孔。

[0069] 在各永久磁铁插入孔28中插入有作为磁极的永久磁铁22。由此，在转子铁心21的外周侧内部得到埋入12个永久磁铁22的转子20。本实施例中，以转子磁极的极数为12个的转子20为例进行说明。

[0070] 永久磁铁22以磁极单位邻接的彼此为相反磁极的方式，沿周方向将S极磁铁和N极磁铁交替插入永久磁铁插入孔28中。由此，在位于邻接的各个永久磁铁22间的转子铁心21部分上形成辅助磁极部25。辅助磁极部25构成对永久磁铁22的磁路进行旁通的磁路，是通过定子10的励磁力直 接在转子20侧产生磁通量的区域。另外，在各个永久磁铁22的外周侧的转子铁心21部分上形成磁极片部26。磁极片部26为构成永久磁铁22的磁通量穿过的磁路的区域。

[0071] 本实施例，由于能够活用永久磁铁22的磁通量的转矩和通过辅助磁极部25的磁通量的磁阻转矩，所以能够提高电动发电机MG1的效率。另外，在本实施例中，由于能够通过辅助磁极部25进行弱磁场控制，所以能够提高电动发电机MG1的高速运转区域。另外，在本实施例中，由于磁极片部26为磁性体，所以能够缓和定子磁极的脉动磁通量。 [0072] 在各转子磁极中的永久磁铁22的周方向两侧端部上形成有作为磁隙的一对非磁性部24。非磁性部24是用于放缓各转子磁极中的永久磁铁22的周方向两端部上的永久磁铁22的磁通量密度分布的斜度的部件，与永久磁铁插入孔29一体形伸成，当在永久磁铁插入孔29中插入永久磁铁22时，与永久磁铁22的周方向端部一体邻接形成。非磁性部24也与永久磁铁插入孔29同样地，从轴方向的一方向另一方贯通。也可以在非磁性部24内填充消漆(warnish)等填充材料。在设置有非磁性部24的本实施例中，能够减少齿槽转矩。另外，通过非磁性部24的形成，能够使形成在非磁性部24的转子20外周侧的磁路部
27的径方向的尺寸比永久磁铁22的径方向的宽度小，从而能够降低永久磁铁22的漏磁通量。实际上，磁路部27的径方向尺寸为永久磁铁22的径方向宽度的一半以下。 [0073] 在非磁性部24的周方向磁极相反侧形成从转子20的外周侧延的缝隙23。与从转子20的外周到非磁性部24的尺寸B相比，从转子20的中心到缝隙23的底部的尺寸A长。

[0074] 图5表示如本实施例所示形成有缝隙23的转子和未形成缝隙23的转子中产生的应力为纵轴，转子的旋转速度为横轴的特性图。

[0075] 如图5所示，在没有缝隙23的转子中，以绝对值进行比较，则拉伸应力比压缩应力高。该应力为旋转时在转子铁心21和永久磁铁22上产生的离心力产生的，与旋转速度的二次方大致成正比。应力的朝向为转子20的大致周方向，在形成于磁极片部26和辅助磁极部25之间的边界的磁路部27的非磁性部24侧产生最大的拉伸应力。这是，在磁路部27的定子10侧，与拉伸应力相比，产生绝对值小的压缩应力。

[0076] 在图4所示的本实施例的转子中，以绝对值比较，则压缩应力和拉伸应力大致相等，并且与没有缝隙23的转子相比，在转子铁心21产生的拉伸应力小。在缝隙23上，当转子20旋转时，在转子铁心21的部位32上产生压缩应力，从而具有降低转子铁心产生的拉伸应力的效果。这种情况下，拉伸应力在部位31上产生。换言之，在转子铁心21上产生的应力整体被新形成的压缩应力发生部位所分散。

[0077] 即，在通过转子20的旋转而在永久磁铁22及其外侧的转子铁心部分即磁极片部26上产生离心力，并通过该离心力而在相对于永久磁铁22沿周方向邻接的铁心部分、在此为作为缝隙23和永久磁铁22之间的铁心部分即磁路部27上产生了应力时，相对于永久磁铁22沿周方向邻接的铁心部分具有产生压缩应力的部位。特别是，由此增加的压缩应力的绝对值优选与拉伸的应力的绝对值相等。由此，磁路部27犹如弹簧一样作用，该应力分散。 [0078] 图6表示本发明的另一实施例。除以下叙述的事项外，与上述实施例相同。 [0079] 与图4同样地，在非磁性部24的周方向磁极相反侧形成从转子20的外周侧延伸的缝隙23，与从转子20的外周到非磁性部24的尺寸B相比，从转子20的中心到缝隙23的底部的尺寸A长。另外，与从磁极中央到缝隙23的开口部的尺寸C相比，从磁极中央到缝隙23的底部的尺寸D短。另外，相对于永久磁铁22沿周方向邻接的铁心部分从与非磁性部24沿周方向邻接的部分朝向永久磁铁22弯曲。

[0080] 由此，能够增大辅助磁极部25，能够提高磁阻转矩，能够进一步提高电动发电机MG1的效率。另外，能够使产生拉伸应力的部位31的形状形成为比缝隙23的开口部大的圆形状，所以能够进一步期望拉伸应力的降低。能够使存在于缝隙23和非磁性部24之间的转子铁心21的周方向的厚度比存在于缝隙23的底部和磁铁插入孔28之间的转子铁心21的转子20的周方向的厚度大致相等，从而能够降低永久磁铁22的漏磁通量。 [0081] 图7表示本发明的另一实施例。除以下叙述的事项外，与上述实施例相同。 [0082] 永久磁铁22不是矩形，与转子20的外周侧接触的部分形成为圆弧状。 这样，永久磁铁22的形状即使不是矩形，也能够得到与上述实施例相同的效果。 [0083] 图8表示本发明的另一实施例。除以下叙述的事项外，与上述实施例相同。 [0084] 对于一个磁极，以V字形状配置两个永久磁铁22。这样，即使永久磁铁22的个数不是每个磁极有一个，也能够得到与上述实施例相同的效果。

[0085] 图9表示本发明的另一实施例。除以下叙述的事项外，与上述实施例相同。 [0086] 在此，关于一个永久磁铁22的位于周方向两侧的缝隙22中一方的缝隙23的开口部，在其永久磁铁相反侧的转子芯体表面上设置图示那样的切口41。由此，得到与上述实施例相同的效果，并且也能够降低旋转时的转矩波动降低的效果。

[0087] 另外，在此，切口41构成一个平面，其也可以是曲面。另外，也可以不是一个平面，而是多次切口而形成多个弯曲部，另外，这种情况下也可以是曲面和平面的组合。 [0088] 图10表示本发明的另一实施例。除以下叙述的事项外，与上述实施例相同。 [0089] 该实施例，将图9所示的切口41分别设于永久磁铁22的周方向两侧的缝隙23上。由此，也能够得到与上述实施例相同的效果。关于切口41的形状，与图9的说明相同。 [0090] 在上述的任一个实施例中，铁心材料价格高，但是，将高强度电磁钢板用于转子铁心也是可行的。

[0091] 在上述的任一个实施例中，通过降低在转子铁心上产生的拉伸应力，从而能够耐高旋转，同时有效利用永久磁铁的磁通量，所以能够提供廉价的适用于车辆驱动的永久磁铁式的旋转电机。