CN102629790B - 用于旋转电机的转子 - Google Patents

Abstract

用于旋转电机的转子。多个磁极(24)沿着圆周方向间隔开布置在转子铁芯(12)的外周处。每个所述磁极(24)均具有：一对永磁体(26)，所述一对永磁体沿着圆周方向相互分开布置；和磁通抑制孔(28)，所述磁通抑制孔抑制磁通流，并且形成为在每个永磁体(26)的内周侧的端部部分(27)之间沿着径向方向在内侧上延伸。磁通抑制孔(28)由第二孔(28b)和两个第一孔(28a)形成，所述两个第一孔分别与插入有永磁体(26)的磁体插入孔(32)相连通，所述第二孔形成在第一孔(28a)之间，其中桥部分插入在所述第一孔和所述第二孔之间。第二孔(28b)的外周侧端部部分比经过一对永磁体(26)的内周侧端部部分的假想直线(30)定位得更靠外。

Description

用于旋转电机的转子

技术领域

本发明涉及一种用于旋转电机的转子，并且更加具体地涉及一种用于旋转电机的这样的转子，在所述转子中，多个永磁体沿着圆周方向间隔开埋入在转子铁芯的外周内部中。

背景技术

例如，日本专利申请公报No.2009-124899(JP-A-2009-124899)公开了一种旋转电机60，所述旋转电机60设置有：定子602，在所述定子602的内周部分处卷绕有定子线圈；和永磁体埋入型的转子62，所述转子62可旋转地设置在定子602中。转子62由旋转轴(未示出)和固定在所述旋转轴上的圆筒形的转子铁芯612构成。

在沿着轴向方向堆叠通过冲压成圆环状而形成的磁钢片材之后，上述转子铁芯612通过压接等整体地构造而成。多个磁极沿着圆周方向等距间隔开设置在转子铁芯612的外周上。图6图解了一个磁极，所述磁极处于被以放大的方式从轴向方向的端面观察的状态中。图6图解了转子62的转子铁芯612的外周上均匀地间隔开(45°角度间隔，使得旋转轴的中心轴线是每个扇形的中心)的多个构件中的一个磁极624和定子602的一部分。

沿着径向方向向内指向的多个齿603沿着圆周方向等距间隔开设置在定子602的内周上。与齿603的数量相同的齿槽604分别形成在相互毗邻的齿之间，使得齿槽604在内周侧处以及在沿着轴向方向的两个端部部分处开口。围绕齿603卷绕的定子线圈(未示出)插入到齿槽604中。结果是，当使定子线圈通电时，在定子602的内部形成旋转地驱动转子62的旋转磁场。

设置在转子铁芯612中的每个磁极624均具有：一对永磁体626，所述一对永磁体626布置成使得相互之间的间隔朝向外周面613变宽；和磁通抑制孔628，所述磁通抑制孔628形成在沿着径向方向的内侧上并且在永磁体626的内周侧端部部分之间。磁通抑制孔628由三个孔628a、628b构成。具有大体三角形形状的两个端部孔628a形成为均与相应的磁体插入孔632相连通，具有伸长的矩形形状的端面形状(以及横截面形状)的相应的永磁体626插入贯穿所述磁体插入孔632。大体矩形的中央孔628b形成在两个端部孔628a之间，其中，桥部分636插置在所述中央孔628b和两个端部孔628a之间，所述桥部分636是薄的铁芯区域。三个孔628a、628b的外周侧端部部分形成为沿着假想直线延伸，所述假想直线经过在一对永磁体626的在圆周方向内侧上的角部(或端部部分)。

这里，上述公报指出，在设置有具有这种磁极624的转子62的旋转电机60中，由于通过在每个磁极624中在径向方向内侧上在中心处形成具有空隙的磁通抑制孔628而增加了磁极624中的q轴电感Lq和d轴电感Ld之间的差异，从而增大了磁阻转矩。

在JP-A-2009-124899的转子62的磁极624中，形成有作为磁路区域638的芯部分，所述芯部分在三侧上被磁通抑制孔628和一对永磁体626所包围。然而，在磁路区域638中，中央孔628b的外周侧端部部分的附近是几乎没有来自永磁体626的任何磁体磁通流或者从定子602的齿603流过转子铁芯612的q轴磁通流(图6中点线)的区域。因此，在更加有效地利用这个区域方面，存在改进空间。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于旋转电机的转子，所述转子能够在不引起磁极中磁饱和的前提下，通过减小磁极中的d轴电感而增大转矩。

根据本发明的一方面的用于旋转电机的转子是用于旋转电机的具有转子铁芯的转子，在所述转子铁芯中，多个磁极沿着转子铁芯的圆周方向间隔开设置在转子铁芯的沿着径向方向的外周上，其中每个磁极均具有：沿着圆周方向相互分开布置的一对永磁体；和磁通抑制孔，所述磁通抑制孔抑制磁通流，并且所述磁通抑制孔形成在永磁体的沿着径向方向的内周侧端部部分之间，使得磁通抑制孔沿着径向方向向内延伸，磁通抑制孔具有：两个第一孔，所述两个第一孔分别与插入有永磁体的磁体插入孔相连通；和形成在第一孔之间的第二孔，其中桥部分插入在第二孔和第一孔之间；并且，第二孔在径向方向上的外周侧端部部分比经过一对永磁体的内周侧端部部分的假想直线沿着径向方向定位得更靠外。

在根据本发明的上述方面的用于旋转电机的转子中，一对永磁体中的每个永磁体均可以具有扁平的形状。

在根据本发明的上述方面的用于旋转电机的转子中，一对永磁体中的每个永磁体的垂直于转子铁芯的轴向方向的横截面均可以具有伸长的矩形形状。

在根据本发明的上述方面的用于旋转电机的转子中，一对永磁体中的每个永磁体的纵向方向均可以大体沿着径向方向布置。

在根据本发明的上述方面的用于旋转电机的转子中，第二孔可以具有：中央孔，所述中央孔对应于每个磁极的沿着圆周方向的中央；圆周方向侧的孔，所述圆周方向侧的孔定位在中央孔的沿着圆周方向的两侧上；并且中央孔的沿着径向方向朝向外周伸出的伸出宽度设定成大于圆周方向侧的孔所伸出的伸出宽度。

在根据本发明的上述方面的用于旋转电机的转子中，在基本沿着径向方向的位置中，一对永磁体布置在沿着圆周方向相互分开的位置处；以及在外周面附近，单独的永磁体可以大体沿着转子铁芯的外周面布置在一对永磁体之间。

在根据本发明的上述方面的用于旋转电机的转子中，单独的永磁体和一对永磁体中的每个均具有扁平的形状。

在根据本发明的上述方面的用于旋转电机的转子中，单独的永磁体和一对永磁体中的每个的垂直于转子铁芯的轴向方向的横截面可以具有伸长的矩形形状。

在根据本发明的上述方面的用于旋转电机的转子中，一对永磁体中的每个永磁体的纵向方向均可以大体沿着径向方向布置。

在根据本发明的上述方面的用于旋转电机的转子中，单独的永磁体的沿着径向方向的位置可以与一对永磁体的在径向方向上的外周侧端部部分的沿着径向方向的位置基本相同。

由于这样的构造，其中，在每个磁极中，磁通抑制孔形成为在一对永磁体的内周侧端部部分之间沿着径向方向在内侧上延伸，第二孔的外周侧端部部分比经过一对永磁体的内周侧端部部分的假想直线定位得更靠外；结果是，在不影响q轴磁通流穿过在三侧上被磁通抑制孔和一对永磁体包围的磁路区域的前提下，能够降低磁极的d轴电感Ld。结果，这允许增大电抗转矩，所述电抗转矩与q轴电感Lq和d轴电感Ld之间的差异成比例地增大。

附图说明

以下将参照附图描述本发明的示例性实施例的特征、优势、和技术以及工业上的意义，在所述附图中相同的附图标记指示相同的元件，并且其中：

图1是沿着本发明的实施例中的用于旋转电机的转子的轴向方向获取的纵向截面；

图2是图解了在图1所示的转子中的转子铁芯的轴向端面的图例；

图3是图解了图2中一个磁极以及定子的一部分的局部放大视图；

图4是图解了一个示例的图例，在所述示例中图2中的磁通抑制孔的第二孔被分成沿着圆周方向的多个孔；

图5是图解了一个示例的图例，在所述示例中另一个永磁体布置在一对永磁体之间；以及

图6是图解了具有磁通抑制孔和一对永磁体的磁极的常规示例的局部放大视图。

具体实施方式

以下将参照附图详细描述本发明的实施例。在以下说明中，具体形式、材料、数值、方向等仅仅是用于帮助理解本发明的示例，并且能够根据预定的用途、目的、规格等做出适当的调整。

图1图解了本实施例的用于旋转电机的转子10(此后也可以简称为转子)的沿着轴向方向的纵向截面。筒形的定子2围绕转子10设置，其中在所述定子2和所述转子10之间留有预定的空隙(见图3)。沿着径向方向向内指向的多个齿3沿着圆周方向等距间隔开设置在定子2的内周上。与齿3的数量相等的齿槽4分别形成在相互毗邻的齿之间，使得齿槽4在内周侧上和在沿着轴向方向的两个端部处开口。围绕齿3卷绕的定子线圈(未示出)插入到齿槽4中。结果，当使定子线圈通电时，旋转地驱动转子10的旋转磁场在定子2的内部形成。

转子10包括：圆筒形或在径向方向上的中央部分中具有轴孔23的圆柱形的转子铁芯12；轴14，所述轴14穿过转子铁芯12的轴孔23并且被固定；端板16，所述端板16布置成在转子铁芯12的沿着轴14(以及转子铁芯12)的用箭头X指示的轴向方向的两个端部上与所述转子铁芯12相接触；和固定构件18，所述固定构件18将转子铁芯12和端板16固定到轴14上。

转子铁芯12通过在轴向方向上堆叠多个磁钢片材构造而成，所述磁钢片材中的每个通过将例如0.3毫米厚的硅钢片材等冲压成圆环状而形成。构成转子铁芯12的磁钢片材通过以下方法成一体地彼此连结起来，所述方法包括把所有磁钢片材集中地或者通过将转子铁芯12沿着轴向方向分成多个块的方式进行压接(crimping)、粘结、焊接等。多个磁极沿着圆周方向等距间隔开设置在转子铁芯12上。如以下详细解释的那样，每个磁极均具有磁通抑制孔和多个永磁体。通过过盈配合固定或者通过键配合，确定转子铁芯12在轴14上的沿着圆周方向的位置。

轴14由圆钢棒形成。凸缘部分15形成在轴14的外周上，使得凸缘部分15沿着径向方向向外伸出。凸缘部分起到止挡件的作用，所述止挡件通过在组装转子10期间抵靠端板16而确定转子铁芯12在轴14上的轴向方向的位置。

每个端板16均由圆板构成，所述圆板的外部形状与转子铁芯12的轴向方向的端面的外部形状基本相同。更加优选地，端板16由例如铝、铜等的非磁性金属材料制成。为了抑制在构成磁极的永磁体的轴向方向的端部部分处产生磁通短路，在本文中使用非磁性金属材料。假如端板16的材料是非磁性材料，那么端板16并不局限于金属材料，并且所述端板16可以由树脂材料形成。

设置在转子铁芯12的在轴向方向上的两侧上的端板16例如具有：从两个端部挤压转子铁芯12的功能；在装配转子10之后，通过局部地切割以便纠正转子10的不平衡的功能；以及防止构成磁极的永磁体可能沿着轴向方向脱离转子铁芯12的功能。

在本实施例中，端板16被解释为并且在附图中示出为直径与转子铁芯12的直径大体相等。然而，例如可以减小端板16的直径，或者在例如通过树脂等将构成磁极的永磁体固定在转子铁芯中的情况下，可以取消端板16，以便削减成本。

固定构件18具有挤压部分22和圆筒形的压接部分20，所述挤压部分22沿着径向方向从压接部分20的一个端部部分向外突出。在通过固定构件18的挤压部分22将转子铁芯12和两个端板16压抵到凸缘部分15上的状态下，通过将压接部分20压接在轴14上而将固定构件18固定到轴14上。结果，转子铁芯12和端板16一起被固定到轴14上。

接下来将参照图2和图3解释转子铁芯12的构造。图2图解了转子铁芯12的轴向方向的端面，但是垂直于转子铁芯12的轴向方向的横截面的构造与该图中的构造相同。图3是图解了图2中的一个磁极24以及定子2的一部分的放大视图的图例。

用于插入并且固定轴14的轴孔23贯穿具有圆柱形外部形状的转子铁芯12的中央部分形成。如图2所示，在转子铁芯12通过过盈配合固定到轴14的情况下，轴孔23是圆形的并且在所述轴孔23的边缘部分处没有形成键。如果转子铁芯12通过键配合附接到轴14，那么键(或键槽)突出地设置(或者凹陷地设置)在轴孔23的边缘部分处。

多个磁极24沿着圆周方向等距间隔开设置在转子铁芯12的外周上。在本实施例中，在所图解的示例中八个磁极24沿着圆周方向以45°间隔设置。除了永磁体26的磁化方向之外，每个磁极24均具有相同的构造。因此，以下将仅仅描述一个磁极24。

磁极24具有磁通抑制孔28和一对永磁体26。在外周面13附近，一对永磁体26埋入在转子铁芯12的内部中。如图3所示，磁极24中的两个永磁体26具有相同的形状和尺寸。即，每个永磁体26均具有伸长的矩形形状的轴向方向的端面(以及垂直于轴向方向的横截面)，每个端面均具有两个短侧边和两个长侧边，永磁体26形成为具有与转子铁芯12的轴向方向的长度基本相等的轴向方向的长度。然而，本构造并不局限于上述一种，并且例如两个永磁体26可以在形状和尺寸中的一个方面有所不同。

磁极24中的一对永磁体26插入到相应的磁体插入孔32中以便被固定并且埋入。结果，两个永磁体26以大体V状的形式或者以表示“八”的日本字符的形式布置，其中所述两个永磁体26相互之间的间隔朝向转子铁芯12的外周面13变宽。换言之，一对永磁体26布置成使得相互之间的间隔朝向内周变窄。一对永磁体26相对于磁极中心线C布置在两侧，所述磁极中心线C是穿过磁极的沿着圆周方向的中心位置的径向方向的线。然而，构造并不局限于上述一种，并且一对永磁体26可以相对于磁极中心线C不对称地布置。

永磁体26插入到形成在转子铁芯12中的磁体插入孔32中，以便沿着所述转子铁芯12的轴向方向延伸，并且所述永磁体26例如通过热固性树脂来固定，所述热固性树脂注射到形成在孔内壁面和永磁体26的长侧边的侧面之间的空隙中。永磁体26布置在使得所述永磁体26的长侧边的侧面基本沿着转子铁芯12的径向方向延伸的位置中。

与每个磁体插入孔32相连通的袋状部分34形成在每个磁体插入孔32的外周侧处。每个袋状部分34都形成为沿着每个永磁体26的短侧边的侧面在轴向方向上延伸。在所述袋状部分34的内部中，每个袋状部分34均具有空隙或树脂，所述空隙或树脂的导磁率低于磁钢片材的导磁率。因此，袋状部分34具有抑制在永磁体26的沿着长侧边方向的外周侧端部部分处发生磁通短路的功能。用于固定永磁体26的树脂可以通过袋状部分34注射到磁体插入孔32的内壁面和永磁体26的长侧边的侧面之间。

在每个磁极24中，磁通抑制孔28形成在两个永磁体26的内周侧端部部分27之间并且沿着径向方向位于内侧上的位置处(图3的底部)。所述磁通抑制孔28在其内部具有导磁率低于磁钢片材的导磁率的空隙(或树脂)。因此，磁通抑制孔28具有抑制或调节由永磁体26所产生的磁通流以及来自定子2的进入到转子铁芯12中的磁通流的功能。

在本实施例中，磁通抑制孔28由两个第一孔28a和一个第二孔28b构成。第一孔28a形成为与磁体插入孔32的内周侧端部部分相连通，其中永磁体26插入贯穿所述磁体插入孔32。第一孔28a相对于磁极中心线C位于对称的位置上，并且形成为相对于磁极中心线C具有镜像对称的基本三角形的形状。所述第一孔28a在其内部具有导磁率低于磁钢片材的导磁率的空隙(或树脂)，并且因此第一孔28a具有抑制在永磁体26的沿着长侧边方向的内周侧端部部分27处发生磁通短路或泄漏的功能。用于固定永磁体26的树脂可以通过第一孔28a注射到磁体插入孔32中。

大体矩形的第二孔28b形成在两个第一孔28a之间，其中，桥部分36插置在第二孔28b和第一孔28a之间。第二孔28b在两个永磁体26之间的沿着圆周方向的中间位置处与外周面13相对。所述第二孔也在其内部具有导磁率低于磁钢片材的导磁率的空隙(或树脂)。因此，第二孔28b具有朝向外周定向产生在一对永磁体26的相互面对的侧部处的磁通的功能，并且所述第二孔28b还具有调节来自定子2的q轴磁通流(图3中的点线)的功能，所述q轴磁通流基本沿着圆弧流通通过位于一对永磁体26之间的磁路区域38。

与经过一对永磁体26的内周侧端部部分或者内周侧角部的假想直线30相比，作为磁通抑制孔28的一部分的第二孔28b的外周侧端部部分沿着径向方向定位得更靠外。相比而言，第一孔28a的外周侧端部部分定位在假想直线30上。因此，第二孔28b形成为使得第二孔28b的外周侧端部部分比第一孔28a的外周侧端部部分朝向外周定位得更向外宽度W1。

在被所述一对永磁体26和磁通抑制孔28在三个侧部上包围的磁路区域38内，被第二孔28b的朝向外周延伸伸出宽度W1的延伸部分能够被看作是基本无q轴磁通流的区域，即，所述延伸部分可以被认为是没有被有效利用的区域。因此，如以上描述的那样，通过磁通抑制孔28的第二孔28b的延伸，在不影响q轴磁通流的情况下，能够减小磁极24的d轴电感Ld。结果，这允许增大电抗转矩(reactancetorque)，所述电抗转矩与q轴电感Lq和d轴电感Ld之间的差异成比例地增大。

因此，延伸磁通抑制孔28的第二孔28b允许减小铁芯区域，从而减轻转子铁芯12的重量。结果，有利地增大了转矩并且减小了桥部分36的宽度。

在图3的示例中，解释了这样的一个示例，其中第一孔28a的外周侧端部部分定位在假想直线30上，但是所述构造并不局限于此，并且第一孔28a同样可以以与第二孔28b相同的方式朝向外周延伸。在这种情况下，可以将第一孔28a的伸出宽度设定成小于第二孔28b的伸出宽度W1，或者可以将第一孔28a的伸出宽度设定成与第二孔28b的伸出宽度W1相等。

接下来参照附图4解释上述实施例的调整方案。

图4图解了这样一个示例，在所述示例中构成磁极24的磁通抑制孔28的第二孔28b由多个孔构成。在这个示例中，第二孔28b分成在圆周方向上的三个孔。即，第二孔包括：对应于磁极中心的中央孔28d；和在中央孔28d的沿着圆周方向的两侧上毗邻中央孔28d的圆周方向侧的孔28c，其中，桥部分36b插置在中央孔28d和圆周方向侧的孔28c之间。在这种情况下，将圆周方向侧的孔28c的伸出宽度W2设定成小于中央孔28d的伸出宽度W1，但是本构造并不局限于此，并且可以将圆周方向侧的孔28c的伸出宽度和中央孔28d的伸出宽度设定成相等。具有这个示例的磁极24的转子实现了与由上述实施例所实现的那些效果相同的效果。另外，增加每个磁极的桥部分的数量允许增大磁极24的离心耐受强度和转矩耐受强度。

在以上已经解释的示例中，每个磁极均由两个永磁体构成，但是本发明并不局限于此。如图5所示，例如，除一对永磁体26之外，还可以包括单独的永磁体40。在这种情况下，在外周面13附近，永磁体40基本沿着圆周方向布置在转子铁芯12中。结果，具有大体U状或圆弧状的磁路区域38形成在永磁体40、磁通抑制孔28和一对永磁体26之间。

Claims (10)

1.一种用于旋转电机的转子(10)，其特征在于，所述转子包括：

转子铁芯(12)，在所述转子铁芯中，多个磁极(24)沿着所述转子铁芯(12)的圆周方向间隔开设置在所述转子铁芯(12)的沿着径向方向的外周处，其中

每个所述磁极(24)均具有：沿着所述圆周方向相互分开布置的一对永磁体(26)；和磁通抑制孔(28)，所述磁通抑制孔抑制磁通流，并且形成在所述永磁体(26)的沿着所述径向方向的内周侧端部部分之间，使得所述磁通抑制孔(28)沿着所述径向方向向内延伸；

所述磁通抑制孔(28)具有：分别与内部插入有所述永磁体(26)的磁体插入孔(32)相连通的两个第一孔(28a)；和形成在所述第一孔之间的第二孔(28b)，其中桥部分插置在所述第二孔和所述第一孔之间；并且

与经过所述一对永磁体(26)的内周侧端部部分的假想直线相比，所述第一孔(28a)和所述第二孔(28b)的沿着所述径向方向的外周侧端部部分在所述径向方向上定位得更靠外，

在两个所述第一孔(28a)与所述第二孔(28b)之间仅设置有两个桥部分，所述第一孔(28a)的各外周侧端部部分和所述第二孔(28b)的外周侧端部部分分别形成沿着所述假想直线的方向的直线形状，并且，所述桥部分的各外周侧端部部分分别从所述一对永磁体(26)的各内周侧端部部分向磁极中心线一侧偏离，所述磁极中心线是穿过磁极在圆周方向上的中心位置的径向直线，

所述第二孔(28b)的沿着平行于所述磁极中心线的方向延伸的两侧边缘部在所述转子的周向方向上，位于分别经过两个所述第一孔(28a)的内周侧端部部分且平行于所述磁极中心线的两条假想直线之间。

2.根据权利要求1所述的用于旋转电机的转子，其中

所述一对永磁体(26)中的每个永磁体均具有扁平的形状。

3.根据权利要求2所述的用于旋转电机的转子，其中

所述一对永磁体(26)中的每个永磁体的垂直于所述转子铁芯(12)的轴向方向的横截面均具有伸长的矩形形状。

4.根据权利要求2或3所述的用于旋转电机的转子，其中，所述一对永磁体(26)中的每个永磁体的纵向方向均基本沿着所述径向方向布置。

5.根据权利要求1所述的用于旋转电机的转子，其中，所述第二孔(28b)具有：与每个所述磁极(24)的沿着所述圆周方向的中央相对应的中央孔(28d)；和圆周方向侧的孔(28c)，所述圆周方向侧的孔定位在所述中央孔(28d)的沿着所述圆周方向的两侧上；并且所述中央孔(28d)沿着所述径向方向朝向外周伸出的伸出宽度被设定成大于所述圆周方向侧的孔(28c)所伸出的伸出宽度。

6.根据权利要求1所述的用于旋转电机的转子，其中，所述一对永磁体(26)以基本沿着所述径向方向的姿势布置在沿着所述圆周方向相互分开的位置处；并且，在所述转子铁芯(12)的外周面附近，单独的永磁体(40)基本沿着所述外周面布置在所述一对永磁体(26)之间。

7.根据权利要求6所述的用于旋转电机的转子，其中，所述一对永磁体(26)和所述单独的永磁体(40)中的每个均具有扁平的形状。

8.根据权利要求7所述的用于旋转电机的转子，其中，所述一对永磁体(26)和所述单独的永磁体(40)中的每个的垂直于所述转子铁芯(12)的轴向方向的横截面均具有伸长的矩形形状。

9.根据权利要求7或8所述的用于旋转电机的转子，其中，所述一对永磁体(26)中的每个永磁体的纵向方向均基本沿着径向方向布置。

10.根据权利要求7或8所述的用于旋转电机的转子，其中，所述单独的永磁体(40)在所述径向方向上的位置与所述一对永磁体(26)的沿着所述径向方向的外周侧端部部分在所述径向方向上的位置基本相同。