CN102027658A - 磁感应器型旋转机械及使用该磁感应器型旋转机械的流体输送装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种磁感应器型旋转机械及使用该磁感应器型旋转机械的流体输送装置，该磁感应器型旋转机械即使按超高速旋转被驱动，涡流损耗也少、效率高。本发明的磁感应器型旋转机械以使齿(9b、10b)的周向位置一致的方式同轴地配置有第一及第二定子铁心(9、10)，在第一及第二定子铁心(9、10)的内周侧以使凸极(4b、5b)在周向错开半个凸极节距且同轴地固定在旋转轴(2)上的方式配置有第一及第二转子铁心(4、5)。另外，第一及第二转子铁心(4、5)的凸极(4b、5b)的凸极宽度(βr)构成为比定子(7)的槽(9c、10c)的开口宽度(θs)大。

Description

磁感应器型旋转机械及使用该磁感应器型旋转机械的流体输送装置

技术领域

本发明涉及一种磁感应器型旋转机械及使用该磁感应器型旋转机械的流体输送装置，该磁感应器型旋转机械适合于在铁损成分占电动机损失的主要部分那样的高速旋转区域中被驱动。

背景技术

在以往的永久磁铁式同步旋转机械中，在转子上安装有作为励磁装置的磁铁。然而，所谓的电动辅助涡轮增压装置在机动车用增压器的涡轮与压缩机之间配置有电动机，用于该电动辅助涡轮增压装置的电动机要求超过10万转/分的超高速旋转，而且在高温环境下使用，所以，在将以往的永久磁铁式同步旋转机械用于该电动机的场合，会产生磁铁保持强度、热减磁的问题。

鉴于这样的状况，提出有这样的以往的磁感应器型旋转机械(例如参照专利文献1、2)，该以往的磁感应器型旋转机械在定子上配置有永久磁铁、线圈等的励磁源，在轴向分2级而且在周向错开半极节距地连设有产生了齿轮状的磁凸极性的铁心，以此构成转子。该转子仅由简单形状的铁心构成，在高速旋转的场合，耐离心力强度优良。因此，以往的磁感应器型旋转机械由于能够利用该转子的优点，所以可以考虑将其用于电动辅助涡轮增压装置等的高速电动机。

在以往的磁感应器型旋转机械中的定子线圈的卷绕方式中，具有分布卷绕方式(例如专利文献1)和集中卷绕方式(例如专利文献2)，在该分布卷绕方式中，1相1线圈跨越多个槽卷绕，各相的线圈及线圈末端在周向具有交叉的重叠部；在该集中卷绕方式中，1相1线圈不跨越槽地卷绕在齿上，各相的线圈及线圈末端在周向没有交叉的重叠部；转子的励磁方式具有线圈(例如专利文献2)和永久磁铁(例如专利文献1)。定子线圈的卷绕方式的2方式和转子的励磁方式的2方式的组合在原理上可自由进行。

在以往的磁感应器型旋转机械中，由于转子的旋转轴轴支承在配置于转子的轴向两侧的轴承上，所以，旋转轴构成共振系统，存在挠曲振动的所谓轴共振的问题。轴承间的间隔越长，转子的旋转速度越高，则该轴共振越容易发生，在最坏的场合，转子接触到定子。

在这里，作为避免超高速旋转时的转子与定子的接触的对策，减小轴承间的间隔，提高轴共振发生的转速比较有效。另外，从耐离心力强度的制约考虑，转子直径变小，与此相随，定子直径变小，定子线圈的线圈末端离开旋转轴的轴心的距离变短。另一方面，从刚性的确保及油冷却流路的确保的观点出发，最好轴承大直径化。因此，在将轴承配置在定子线圈的线圈末端的内径侧的场合，发生轴承与定子线圈的线圈末端之间的干涉的问题。为了避免轴承与定子线圈的线圈末端的干涉，减小轴承间的距离，极力地缩短定子线圈的线圈末端的轴向长度比较有效。

因此，为了将磁感应器型旋转机械适用于要求超高速旋转的用途，最好采用相比分布卷绕方式能够缩短定子线圈的线圈末端的轴向长度的集中卷绕方式。

专利文献1：日本特开2004-8880号公报

专利文献2：日本特开平08-214519号公报

发明内容

在以往的磁感应器型旋转机械中，从原理上说构成这样的磁路，即，由励磁源产生的磁通从定子的轴向一侧的齿进入到转子的轴向一侧的凸极，在转子内朝径向内方流动，在旋转轴内流到轴向另一侧，此后在转子内朝径向外方流动，从转子的轴向另一侧的凸极进入到定子的轴向另一侧的齿，在定子内朝径向外方流动，在定子的外侧框架内流往轴向一侧。因此，转子的凸极与定子的齿之间的磁路结合状态随着转子的旋转而变化，在旋转机械内部流动的轴向磁通量增减。若在转子及定子内流动的轴向磁通量变动，则将产生层叠铁心的面内涡流损耗，同时，在外侧框架、旋转轴等的块状磁性体中也将发生涡流损耗。由于该涡流损耗与频率的平方成比例地增大，所以，在以往的磁感应器型旋转机械中，特别是若进行基本频率超过1kHz那样的高频驱动，则该涡流损耗成为严重的问题。

在设置了集中卷绕方式的定子线圈的以往的磁感应器型旋转机械中，槽数比分布卷绕方式少，成为槽节距大的设计。因此，定子的槽开口的周向宽度形成得比转子的凸极的周向宽度大，所以，随着转子的旋转，转子的凸极从与定子的齿相向的状态，经过与定子的齿完全不相向的状态，转变成与定子的齿相向的状态。结果，转子的凸极与定子的齿的磁路结合状态的变化幅度大，在旋转机械内部流动的轴向磁通量的增减的幅度也变大。这样，涡流损耗变大，电动机效率下降。

该轴向磁通量的变动的问题为设置了集中卷绕方式的定子线圈的磁感应器型旋转机械特有的问题。换言之，在设置了分布卷绕方式的定子线圈的磁感应器型旋转机械中，由该轴向磁通量的变动带来的铁损并没有达到成为问题的程度。即，在分布卷绕方式的场合，在结构上，槽的开口宽度狭窄，转子的凸极总是与定子的多个槽相向。因此，转子的凸极一边更换相向的齿的一部分，一边旋转，转子与定子间的磁阻总是维持为较小的状态。因此，在对设置了分布卷绕方式的定子线圈的磁感应器型旋转机械进行研究的场合，轴向磁通量的变动不成为问题，通常是忽视磁解析等中的层叠面方向的涡流而进行解析，该轴向磁通量的变动所引起的铁损是被忽略了的损失因素。

本申请人使设置了集中卷绕方式的定子线圈的磁感应器型旋转机械进行超高速旋转运转，发现了铁损超出预想地增大的现象，在对铁损发生原因进行认真观察、仔细研究后认识到，轴向磁通量的变动成为产生铁损的主要原因，根据这一认识，作出了本发明。

本发明就是为了解决这样的问题而作出的，其目的在于获得这样的磁感应器型旋转机械及使用该磁感应器型旋转机械的流体输送装置，该磁感应器型旋转机械即使以超高速旋转进行驱动，涡流损耗也少、效率高。

本发明的磁感应器型旋转机械具有定子和转子，该定子具有定子铁心及按集中卷绕方式卷装在上述定子铁心上的定子线圈，该定子铁心通过以在轴向离开规定距离且使后述齿的周向位置一致的方式同轴地配置第一定子铁心及第二定子铁心而构成，该第一定子铁心及第二定子铁心被制作成相同形状，且从圆筒状的铁心支承件的内周面朝向径向内方突设有所述齿，该齿以在周向排列的方式配置有多个，所述齿划分形成在内周侧开口的槽；该转子通过以使第一转子铁心及第二转子铁心分别位于上述第一定子铁心及上述第二定子铁心的内周侧且互相在周向错开半个凸极节距的方式，同轴地在旋转轴上固定该第一转子铁心及第二转子铁心而构成，所述第一转子铁心及第二转子铁心被制作成相同形状，在周向按等角节距配置有凸极。另外，本磁感应器型旋转机械设有励磁装置和轴向磁路形成构件，该励磁装置配置于上述定子，以使上述第一转子铁心的凸极与上述第二转子铁心的凸极成为不同极性的方式产生励磁磁通；该轴向磁路形成构件以连接上述第一定子铁心的铁心支承件外周面和上述第二定子铁心的铁心支承件外周面的方式在轴向延伸设置。另外，上述第一转子铁心及上述第二转子铁心的凸极的凸极宽度βr构成为比上述定子的上述槽的开口宽度θs大。

发明的效果

根据本发明，第一转子铁心及第二转子铁心的凸极的凸极宽度βr构成为比定子的槽的开口宽度θs大，所以，转子总是按凸极与定子的齿相向的状态旋转。因此，能够保持较小的转子与定子之间的磁阻，能够将磁通量的变动限制为最小限度。这样，在轴向流过旋转机械的磁通量的变动得到抑制，由涡流的产生引起的铁损变少，能够实现高效率的旋转机械。

附图说明

图1为表示本发明实施方式1的旋转机械的构成的局部剖切立体图。

图2为表示适用于本发明实施方式1的旋转机械的转子的构成的立体图。

图3为用于说明本发明实施方式1的旋转机械的磁通的流动的局部剖切立体图。

图4为说明本发明实施方式1的旋转机械的动作的正视图。

图5为说明作为比较例的旋转机械的动作的正视图。

图6为说明设凸极宽度βr为100°的转子的结构的图。

图7为说明设凸极宽度βr为60°的转子的结构的图。

图8为表示本发明实施方式2的旋转机械的局部剖切立体图。

图9为表示本发明实施方式3的旋转机械的局部剖切立体图。

图10为具有本发明实施方式4的机动车用增压器的系统构成图。

具体实施方式

下面，根据附图说明本发明的磁感应器型旋转机械及使用该磁感应器型旋转机械的流体输送装置的优选实施方式。

实施方式1

图1为表示本发明实施方式1的旋转机械的构成的局部剖切立体图，图2为表示适用于本发明实施方式1的旋转机械的转子的构成的立体图。

在图1及图2中，旋转机械1为磁感应器型同步旋转机械，具有转子3、定子7、作为励磁装置的励磁线圈12及壳体13；该转子3由铁等的块状磁性体制作、同轴地固定在旋转轴2；该定子7通过在以围绕转子3的方式配置的定子铁心8上卷装作为转矩产生用驱动线圈的定子线圈11而构成；该壳体13收容转子3、定子7及励磁线圈12。

转子3具有第一及第二转子铁心4、5和圆盘状的分隔壁6，该第一及第二转子铁心4、5例如通过将成形为规定形状的多片磁性钢板层叠一体化而制作；该分隔壁6通过将规定片的磁性钢板层叠一体化而制作，在轴心位置穿设了旋转时插入孔(图中未表示)。第一及第二转子铁心4、5由圆筒状的基部4a、5a和凸极4b、5b构成；该基部4a、5a被制作成相同形状，在轴心位置穿设有旋转轴插入孔(图中未表示)；该凸极4b、5b从基部4a、5a的外周面朝径向外方突设，而且在轴向延伸设置，在周向按等角节距设置有2个。第一及第二转子铁心4、5在周向错开半个凸极节距，隔着分隔壁6相对且相互紧贴配置，并固定在插通于它们的旋转轴插入孔的旋转轴2上。另外，转子3由轴承(图中未表示)支承旋转轴2的两端，能够自由旋转地配置在壳体13内。

定子铁心8具有将成形为规定形状的多片磁性钢板层叠一体化而制作的第一及第二定子铁心9、10。第一定子铁心9具有圆筒状的铁心支承件9a，和从铁心支承件9a的内周面朝径向内方突设、在周向按等角节距设置有6个的齿9b。朝内周侧开口的槽9c由铁心支承件9a和相邻的齿9b划分成。第二定子铁心10被制作成与第一定子铁心9相同的形状，具有圆筒状的铁心支承件10a，和从铁心支承件10a的内周面朝径向内方突设、在周向按等角节距设置有6个的齿10b。朝内周侧开口的槽10c由铁心支承件10a和相邻的齿10b划分成。第一及第二定子铁心9、10使齿9b、10b的周向位置一致，而且离开分隔壁6的轴向厚度的量，并以分别围绕第一及第二转子铁心4、5的方式配置在壳体13内。

定子线圈11具有按所谓的集中卷绕方式卷绕的3相的相线圈，该3相的相线圈不跨越槽9c、10c地将导线卷绕在成对的齿9b、10b，该齿9b、10b在轴向上相对。即，定子线圈11通过对在轴向上相对的6对齿9b、10b依次以集中卷绕方式反复卷绕两次U、V、W这3相而构成。另外，各相的相线圈的线圈末端相互没有在周向交叉的重叠部。

励磁线圈12为将导线卷绕成圆筒状的圆筒状线圈，夹装在第一及第二定子铁心9、10的铁心支承件9a、10a之间。

壳体13由铁等的块状磁性体制作，以与第一定子铁心9的铁心支承件9a的外周面和第二定子铁心10的铁心支承件外周面紧贴的方式配置，构成轴向磁路形成构件。

下面，参照图3说明这样构成的旋转机械1的动作。图3为用于说明本发明实施方式1的旋转机械的磁通的流动的局部剖切立体图。

若对励磁线圈12通电，则如图3中的箭头所示那样流动，即，从第一定子铁心9的齿9b进入到第一转子铁心4的凸极4b，在第一转子铁心4内朝径向内方流动，此后，磁通的一部分在基部4a及分隔壁6内沿轴向流动，磁通的余下部分在旋转轴2内沿轴向流动。然后，磁通进入到第二转子铁心5，在第二转子铁心5内朝径向外方流动，从第二转子铁心5的凸极5b进入到第二定子铁心10的齿10b，在第二定子铁心10内朝径向外方流动，在壳体13内沿轴向流动，然后返回到第一定子铁心9。此时，由于第一及第二转子铁心4、5的凸极4b、5b在周向错开半个凸极节距，所以，若从轴向观察，则磁通以在周向交替配置N极和S极的方式发挥作用。这样，旋转机械1作为磁感应器型同步旋转机械进行动作，该磁感应器型同步旋转机械相对于由在轴向连设的2极的N极和2极的S极构成的4极的转子3具有6槽的集中卷绕方式的定子线圈11。

下面，参照图4及图5说明本发明的实施方式1的铁损减少效果。图4为说明本发明实施方式1的旋转机械的动作的正视图，图5为说明作为比较例的旋转机械的动作的正视图。在这里，定子的槽开口宽度θs在与旋转轴的轴心直交的平面上，用连接槽开口的周向两端与旋转轴的轴心的线段所构成的角度(中心角)表示。另外，转子的凸极宽度βr在与旋转轴的轴心直交的平面上，用连接凸极的外周面的周向两端与旋转轴的轴心的线段所构成的角度(中心角)表示。另外，在比较例的旋转机械100中，定子7的槽开口宽度θs形成为比转子3A的凸极宽度βr大。在图5中，为了方便说明，在与用图4表示的旋转机械相同或相当的部分标注相同符号。另外，在图4及图5中，磁通量的大小关系用箭头的粗细表示。

首先，说明图5所示的作为比较例的旋转机械100。

随着转子3A的旋转，凸极4b从图5(a)所示的与齿9b相向的状态，经过图5(b)所示的与槽9c的开口相向的状态，转移到图5(c)所示的与相邻的齿9b相向的状态。

在图5(a)所示的状态下，由于凸极4b与齿9b相向，所以，定子7与转子3A间的磁阻小。因此，励磁线圈12产生的磁通从壳体13进入到第一定子铁心9，在第一定子铁心9内朝径向内方流动，通过凸极4b与齿9b间的空隙进入到凸极4b。然后，磁通在第一转子铁心4内朝径向内方流动，该磁通的一部分在基部4a及分隔壁6内沿轴向流动，磁通的余下部分在旋转轴2内沿轴向流动。然后，虽然未进行图示，但实际上磁通进入到第二转子铁心5，朝径向外方流动，从凸极5b进入到第二定子铁心10，在第二定子铁心10内朝径向外方流动，在壳体13内沿轴向流动，并返回到第一定子铁心9。这样，形成环绕励磁线圈12的磁路。此时，如在图5(a)中用粗的箭头表示的那样，在第一及第二定子铁心9、10以及第一及第二转子铁心4、5内沿径向流动的磁通量，以及在旋转轴2及壳体13内沿轴向流动的磁通量多。

然后，若转子3A旋转，凸极4b处于与槽9c的开口相向的位置，则磁通从齿9b的内周端的周向端部进入到凸极4b，定子7与转子3A间的磁阻显著增大。这样，励磁线圈12产生的磁通量急剧减少，如在图5(b)中用细箭头表示的那样，在第一及第二定子铁心9、10以及第一及第二转子铁心4、5内沿径向流动的磁通量，以及在旋转轴2及壳体13内沿轴向流动的磁通量变少。

若转子3A进一步旋转，凸极4b处于与齿9b相向的位置，则定子7与转子3A间的磁阻变小。因此，如在图5(c)中用粗箭头表示的那样，在第一及第二定子铁心9、10以及第一及第二转子铁心4、5内沿径向流动的磁通量，以及在旋转轴2及壳体13内沿轴向流动的磁通量变多。

这样，在比较例的旋转机械100中，在第一及第二定子铁心9、10以及第一及第二转子铁心4、5内沿径向流动的磁通成分，以及在旋转轴2及壳体13内沿轴向流动的磁通成分产生大的变动。

在这里，由于第一及第二定子铁心9、10由磁性钢板的层叠体构成，所以，能够抑制因在第一及第二定子铁心9、10内沿径向流动的磁通成分的变动而导致的涡流的发生，作为铁损，不成为大的问题。同样，在第一及第二转子铁心4、5内沿径向流动的磁通成分的变动也作为铁损而不成为大的问题。

然而，磁性钢板的层叠体因在旋转轴2及壳体13内沿轴向流动的磁通成分的增减(变动)而在该层叠面内产生涡流，成为大的铁损。另外，即使在使用对涂敷了树脂的铁粉进行压缩成型而获得的压粉铁心代替磁性钢板的层叠体的场合，也由于存在导电率，所以，因磁通变动将产生涡流损耗、磁滞损耗等的铁损。

在该实施方式1的旋转机械1中，如图4所示那样，转子3的凸极宽度βr形成为比定子7的槽开口宽度θs大。

因此，随着转子3的旋转，凸极4b从图4(a)所示的与齿9b相向的状态经过图4(b)所示的与相邻的2个齿9b相向的状态，转移到图4(c)所示的与相邻的齿9b相向的状态。

这样，即使转子3旋转，凸极4b也总是成为与齿9b相向的状态，所以，能够将转子3与定子7之间的磁阻保持得较小，磁通量的变动被限制为最小限度。

因此，根据该实施方式1，成为涡流的主要原因的沿轴向流动的磁通量的变动变少，能够抑制涡流的产生，能够实现高效率的旋转机械。

另外，转子3中的发热经由旋转轴2传递到轴承，导致轴承中的润滑油、油脂的热劣化，导致轴承寿命的缩短。另外，在受到高频驱动的超高速旋转运转中，转子3中的发热变得显著。然而，根据该实施方式1，能够抑制涡流的产生，转子3中的发热减少。

因此，若将本旋转机械1适用于要求超高速旋转的电动辅助涡轮增压装置等的电动机，则没有超高速旋转中的轴共振的问题，而且能够实现轴承的长寿命化。

下面，参照图6及图7说明转子的凸极宽度βr的制约。图6为说明设凸极宽度βr为100°的转子的结构的图，图6(a)为其正视图，图6(b)为在周向展开了转子的展开俯视图。图7为说明设凸极宽度βr为60°的转子的结构的图，图7(a)为其正视图，图7(b)为在周向展开了转子的展开俯视图。在图6(a)及图7(a)中，省略了分隔壁6。

图6所示的转子3B的凸极数Nr为2，凸极宽度βr为100°。如在图6(a)、(b)中用重叠部δ表示的那样，第一转子铁心4的凸极4b(N极)的一部分与第二转子铁心5的凸极5b(S极)的一部分在轴向重叠。该重叠部δ若在轴向积分，则不作为有效的磁极产生作用，产生不对转矩产生贡献的无效的轴向成分的漏磁通40。该漏磁通40不仅不对转矩产生贡献，而且使旋转机械的各磁路产生磁饱和，减少对转矩产生贡献的有效磁通，降低输出。另外，该无效的漏磁通40的量随转子3B的位置而产生变化，所以，成为铁损的主要原因，成为问题。

下面说明该损失发生机理。

若重叠部δ来到与第一定子铁心9的齿9b相向的位置，则轴向的漏磁通40按从第一定子铁心9的齿9b经过第一转子铁心4的凸极4b及第二转子铁心5的凸极5b到达第二定子铁心10的齿10b的路径流动。由于该路径的磁阻小，所以，该漏磁通40的磁通量大，而且该磁通的成分主要为轴向成分。然后，若重叠部δ来到与第一定子铁心9的槽9c相向的位置，则凸极4b与齿9b之间的磁阻变大，所以，该漏磁通40的磁通量小，而且该磁通的成分主要为周向成分和径向成分。因此，若转子位置变化，则漏磁通40的磁通量的大小按3维矢量变化。

其结果，尤其是轴向磁通成分变化成为问题。这是因为，该漏磁通40的变动虽然在转子及定子的层叠体部位中的特别是空隙附近产生，但由轴向磁通成分的增减引起的涡流在层叠铁心的面内流动，所以，不能获得用层叠体构成转子及定子而产生的效果。另外，在如本旋转机械那样的集中卷绕方式磁感应器型旋转机械中，由重叠部δ产生的磁通为主磁通的一部分，所以，磁通量大，而且按高频变动。结果，成为轴向磁通成分的变动大的铁损。

图7所示的转子3的凸极数Nr为2，凸极宽度βr为60°。从图7(a)、(b)可知，在该转子结构中，没有第一转子铁心4的凸极4b(N极)与第二转子铁心5的凸极5b(S极)的轴向的重叠部δ。因此，在该转子3中，由于未形成第一转子铁心4的凸极4b与第二转子铁心5的凸极5b的轴向的重叠部δ，所以，不产生上述漏磁通40，能够减少铁损。

因此，在使具有集中卷绕方式的定子线圈的磁感应器型旋转机械进行超高速旋转运转的场合，最好以满足180/Nr＞βr＞θs的方式构成转子。但是，转子的凸极数Nr相当于转子的极数(总凸极数)的一半的值。即，转子的凸极数Nr为第一转子铁心4(第二转子铁心5)的凸极数。

在上述实施方式1中，说明了转子的凸极数为2(转子的极数为4)、定子的槽数为6的旋转机械，但转子的凸极数及定子的槽数并不局限于此。

例如，在设置了3相的集中卷绕方式的定子线圈的旋转机械中，能够选择3的倍数的槽数。然而，若转子的凸极数与定子的槽数的最大公约数为1，则径向磁吸引力变大，产生振动噪声。另外，在转子的凸极数与定子的槽数相等的场合，作为3相电动机不成立。另外，定子的槽数越少，则定子线圈的匝数越减少，能够期待定子的大批量生产性、低成本化。所以，从6、9、12中选择定子的槽数比较现实。作为与此对应的转子的凸极数，除去显然会产生重量的不平衡的1，可考虑2或4、3或6、4或8等。

因此，当设定子的齿数为Ns，定子的凸极数为Nr，转子的凸极宽度为βr，定子的槽的开口宽度为θs时，最好以满足

Ns＝3×(N+1)

Nr＝M×(N+1)

180/Nr＞βr＞θs

的方式设计旋转机械。其中，M＝1、2，N＝1、2、3。

在上述实施方式1中，用块状磁性体制作壳体13、用作轴向磁路形成构件，但也可以以连接铁心支承件9a、10a的外周面彼此的方式架设由铁等的块状磁性体制作的圆筒形、圆弧形截面的构件，以此构成轴向磁路形成构件。在该场合，壳体不需要用磁性体制作，可用不锈钢等的金属、树脂制作。

实施方式2

图8为表示本发明实施方式2的旋转机械的局部剖切立体图。在图8中，省略了定子线圈。

在图8中，第一定子铁心9A具有圆筒状的铁心支承件9a，和从铁心支承件9a的内周面朝径向内方突设、在周向按等角节距设置有6个的齿9b。另外，凸缘部9d从各齿9b的内周端部朝周向的两侧延伸设置，缩小了槽9c的开口宽度。第二定子铁心10A制作成与第一定子铁心9A相同的形状，凸缘部10d从各齿10b的内周端部朝周向两侧延伸设置，缩小槽10c的开口宽度。

而且，其它结构与上述实施方式1同样地构成。

这样构成的旋转机械1A与上述实施方式1的旋转机械1同样，定子7A的齿数Ns为6，转子3的凸极数Nr为2，满足180/Nr＞βr＞θs。

因此，在该实施方式2中，也可获得与上述实施方式1同样的效果。

另外，在该实施方式2中，由于从齿9b、10b的内周端部朝周向两侧延伸设置凸缘部9d、10d，所以，即使在不能形成大的凸极宽度βr的场合，也容易进行满足βr＞θs的定子的设计。

实施方式3

图9为表示本发明实施方式3的旋转机械的局部剖切立体图。而且，在图8中，省略了定子线圈。

在图9中，作为励磁装置的第一永久磁铁41以紧贴状态夹装在第一定子铁心9A的铁心支承件9a的外周面与壳体13之间，以磁化方向43朝向径向内方的方式被磁化取向。另外，作为励磁装置的第二永久磁铁42以紧贴状态夹装在第二定子铁心10A的铁心支承件10a的外周面与壳体13之间，以磁化方向43朝向径向外方的方式被磁化取向。

而且，其它结构与上述实施方式2同样地构成。

这样构成的旋转机械1B使用第一及第二永久磁铁41、42代替励磁线圈12，与上述实施方式1的旋转机械1同样地动作。

因此，在该实施方式3中也能获得与上述实施方式1同样的效果。

在这里，在第一及第二永久磁铁41、42中例如使用磁通密度高的钕·铁·硼磁铁、钐钴磁铁等的烧结了的稀土类磁铁。另外，在使用稀土类磁铁作为第一及第二永久磁铁41、42的场合，磁铁自身也具有导电性，所以，因转子3的凸极与定子7A的齿的相对位置的变化而使转子3与定子7A之间的磁阻发生变动，即第一及第二永久磁铁41、42的动作点改变，贯通磁铁自身的磁铁磁通量发生变动，从而在磁铁内部产生涡流。若磁铁部因为损耗而导致温度上升，则存在热减磁的担忧。从该观点出发，在使用永久磁铁作为励磁装置的场合，不仅是损耗方面，而且为了确保磁铁可靠性，也最好以满足180/Nr＞βr＞θs的方式进行设计。

在上述实施方式3中，在第一及第二定子铁心的两铁心支承件的外周配置有永久磁铁，但永久磁铁只要配置在第一及第二定子铁心的至少一方的铁心支承件的外周即可。

另外，在上述实施方式1～3中，说明了由一对第一及第二定子铁心构成定子铁心的场合，但定子铁心也可以以使齿的周向位置一致的方式在轴向同轴地排列多对第一及第二定子铁心而构成。在该场合，也以使第一转子铁心彼此的凸极的周向位置一致且使第二转子铁心彼此的凸极的周向位置一致的方式同轴地排列多对第一及第二转子铁心而构成转子。

实施方式4

图10为具有本发明实施方式4的机动车用增压器的系统构成图。

在图10中，在本系统中，具有由发动机21的旋转转矩驱动的发电电动机25，和连接于发动机21的排气系统的作为机动车用增压器的电动辅助涡轮增压装置30。

发电电动机25通过皮带24将皮带轮26连接在固定于发动机21的曲轴22的皮带轮23上。发电电动机25将通过皮带24传递的发动机21的驱动力变换成交流电力。该交流电力由一体地安装在发电电动机25的与皮带轮26相反侧的变换器27变换成直流电力，对电池29进行充电，同时，供给到车载负荷(图中未表示)。

电动辅助涡轮增压装置30具有配置于发动机21的排气系统36的涡轮31，固定于涡轮31的旋转轴32、配置在发动机21的进气系统35中的压缩机33，以及同轴地安装在旋转轴32上的超高速旋转机械34。超高速旋转机械34具有发电功能和电动功能，通过大电流配线28与发电电动机25的变换器27电连接。

下面说明这样构成的电动辅助涡轮增压装置30的动作。

首先，在通常状态下，吸入气体A通过进气系统35被供给到发动机21，在发动机21的内部燃烧。燃烧后的排出气体B通过排气系统36被排出到外部。涡轮31由在排气系统36中流过的排出气体B驱动。这样，固定在涡轮31的旋转轴32上的压缩机33受到旋转驱动，吸入气体A增压到大气压以上。

另外，在例如车辆的驾驶者要通过加速操作进行加速的场合，在到发动机21达到规定的转速以上且排出气体B获得足够的流体动力为止的期间的1～2秒左右，不能将足够的动力施加给涡轮31，压缩机33的反应滞后，产生所谓的增压滞后这样的现象。因此，由变换器27将电池29的直流电力变换成交流电力，通过大电流配线28供给到超高速旋转机械34，超高速旋转机械34受到驱动。这样，即使在按产生增压滞后的低速不能充分地获得排出气体B的流体动力的场合，也能够向旋转轴32施加驱动力，能够迅速地驱动压缩机33，抑制增压滞后的发生。

另外，在车辆进行高速行驶或高负荷行驶时，排出气体B具有电动辅助涡轮增压装置30所需要的动力以上的流体能量。在该场合，使超高速旋转机械34作为发电机动作，使变换器27按再生模式动作，从而能够将电力供给到电池29及车载负荷。

这样，在电动辅助涡轮增压装置30中，通过追加超高速旋转机械34，能够大幅度地提高涡轮增压装置的性能，但若将以往的永久磁铁式同步旋转机械适用于超高速旋转机械34，则将发生作为励磁装置的磁铁的保持问题。为了避免该磁铁的保持问题，若将设置有分布卷绕方式的定子线圈的以往的磁感应器型旋转机械适用于超高速旋转机械34，则定子线圈的线圈末端的轴向长度将变长，轴支承旋转轴的轴承间距离变长，将发生轴共振的问题。

为了避免该轴共振的问题，若将设置了集中卷绕方式的定子线圈的以往的磁感应器型旋转机械适用于超高速旋转机械34，则将产生由轴向磁通量的变动导致的铁损，超高速旋转机械34的各部分发热。另外，在如电动辅助涡轮增压装置30那样在高温环境下工作的场合，除了高温的环境温度外，超高速旋转机械34自身也发热，超高速旋转机械34的温度进一步升高。该超高速旋转机械34的热通过旋转轴32传递到轴承，引起轴承中的润滑油、油脂的热劣化，导致轴承寿命的缩短。这样，在将设置了集中卷绕方式的定子线圈的以往的磁感应器型旋转机械适用于超高速旋转机械34的场合，若不设置大规模的冷却机构等，则无法成立，不现实。

本旋转机械1由于设有集中卷绕方式的定子线圈，所以能够缩短轴承间的距离，并能够提高轴刚性、避免超高速旋转动作时的轴共振的问题。另外，本旋转机械1能够使轴向磁通量的变动极小，所以，铁损变小，能够抑制旋转机械1自身的发热。因此，通过将本旋转机械1适用于超高速旋转机械34，没有轴共振的问题，不需要设置大规模的冷却机构，能够廉价地实现高性能且小型的电动辅助涡轮增压装置30。

在上述实施方式4中，说明了将本旋转机械适用于作为流体输送装置的电动辅助涡轮增压装置的超高速旋转机械的场合，但本旋转机械并不限于电动辅助涡轮增压装置，可适用于超高速旋转运转的流体输送装置，例如使离心风扇高速旋转的吸尘器、喷射式干手机(干燥器)等的电动机。

另外，在上述各实施方式中，定子铁心的齿在周向按等角节距排列，槽开口的周向中心的排列节距成为等角节距。然而，槽开口的周向中心的排列节距不一定非要为等角节距，也可为不等节距。在该场合，例如通过改变齿的排列节距、齿的周向宽度，能够使槽开口的周向中心的排列节距为不等节距。另外，在齿的前端设计有在周向伸出的凸缘部，通过改变该凸缘部的周向的伸出长度，能够使槽开口的周向中心的排列节距为不等节距。

另外，在上述各实施方式中，说明了所有的槽的开口宽度相等地形成的场合，但若各槽的开口宽度形成得比第一及第二转子铁心的凸极宽度小，则不一定非要使所有的槽的开口宽度相等。

Claims (7)

1.一种磁感应器型旋转机械，具有定子、转子、励磁装置以及轴向磁路形成构件；

该定子具有定子铁心及按集中卷绕方式卷装在上述定子铁心上的定子线圈；该定子铁心通过以在轴向离开规定距离且使后述齿的周向位置一致的方式同轴地配置第一定子铁心及第二定子铁心而构成，该第一定子铁心及第二定子铁心被制作成相同形状，且从圆筒状的铁心支承件的内周面朝向径向内方突设有所述齿，该齿以在周向排列的方式配置有多个，所述齿划分形成在内周侧开口的槽；

该转子通过以使第一转子铁心及第二转子铁心分别位于上述第一定子铁心及上述第二定子铁心的内周侧且互相在周向错开半个凸极节距的方式，同轴地在旋转轴上固定该第一转子铁心及第二转子铁心而构成，所述第一转子铁心及第二转子铁心被制作成相同形状，在周向按等角节距配置有凸极；

该励磁装置配置于上述定子，以使上述第一转子铁心的凸极与上述第二转子铁心的凸极成为不同极性的方式产生励磁磁通；

该轴向磁路形成构件以连接上述第一定子铁心的铁心支承件外周面和上述第二定子铁心的铁心支承件外周面的方式在轴向延伸设置；

上述第一转子铁心及上述第二转子铁心的凸极的凸极宽度βr构成为比上述定子的上述槽的开口宽度θs大。

2.根据权利要求1所述的磁感应器型旋转机械，其特征在于：上述第一转子铁心及上述第二转子铁心的凸极的凸极宽度βr构成为比(180/Nr)°小，其中，Nr为上述第一转子铁心及上述第二转子铁心的各凸极数。

3.根据权利要求1或2所述的磁感应器型旋转机械，其特征在于：上述励磁装置为配置在上述第一定子铁心及上述第二定子铁心的至少一方的铁心支承件与上述轴向磁路形成构件之间的永久磁铁。

4.根据权利要求1或2所述的磁感应器型旋转机械，其特征在于：上述励磁装置为夹装在上述第一定子铁心与上述第二定子铁心的铁心支承件之间的圆筒状线圈。

5.根据权利要求1～4中任何一项所述的磁感应器型旋转机械，其特征在于：上述第一定子铁心、上述第二定子铁心、上述第一转子铁心及上述第二转子铁心通过层叠磁性钢板而制作，上述旋转轴及上述轴向磁路形成构件由块状磁性体制作。

6.根据权利要求1～5中任何一项所述的磁感应器型旋转机械，其特征在于：上述第一定子铁心及上述第二定子铁心的各齿数Ns满足Ns＝3×(N+1)，上述第一转子铁心及上述第二转子铁心的各凸极数Nr满足Nr＝M×(N+1)，其中，M为1、2，N为1、2、3。

7.一种流体输送装置，使用权利要求1～6中任何一项所述的上述磁感应器型旋转机械作为电动机。

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