CN111052546A - 旋转电机的转子 - Google Patents

Abstract

本发明的一个方式所涉及的旋转电机的转子，在周向上配置有多个单磁极，该单磁极由如下部件构成：一对第1永磁体，它们配置为向外周方向敞开的V字型；以及第2永磁体，其配置于V字型的敞开的部分，该旋转电机的转子具有：第1空隙，其在第1永磁体插入的磁体插入孔中，在与单磁极构成的d轴在电气方面正交的q轴侧的端部设置为与该磁体插入孔相连续；第2空隙，其在第2永磁体插入的磁体插入孔的两端部设置为与该磁体插入孔相连续；以及槽，其在转子的外周沿转子的轴向而形成。而且，在将穿过转子的旋转中心和第1空隙的d轴侧端部而引出至外周的直线设为直线A、且将穿过旋转中心和第2空隙的q轴侧端部而引出至外周的直线设为直线B的情况下，槽的q轴侧端部位于直线A上，槽的d轴侧端部位于比直线B靠q轴侧的位置。

Description

旋转电机的转子

技术领域

本发明涉及旋转电机的转子。

背景技术

作为电动汽车、混合动力车辆等之类的电动车辆的驱动用电动机，已知在转子铁芯埋入有永磁体的埋入磁体型永磁体式电动机(Interior Permanent Magnet电机(下面，适当地称为IPM电机))。

IPM电机中存在如下问题，即，因永磁体的磁通而产生铁损，因铁损而导致高速旋转区域的效率降低。另外，为了抑制电动机的振动、噪声，还要求降低扭矩波动。

并且，根据确保逆变器部件的耐久性的观点，还需要使感应电压的峰值不超过逆变器系统的耐受电压。在感应电压由有利于扭矩的主分量、和不利于扭矩的高次谐波分量合成时，如果仅降低感应电压而不使其超过逆变器系统的耐受电压，则主分量有可能减小而导致扭矩降低。因此，为了防止扭矩降低，需要仅降低高次谐波分量而使得感应电压的峰值降低。

为了满足上述要求，在JP5516739B中提出了如下转子构造，即，由配置为向外周方向敞开的V字型的一对永磁体、以及在V字型的敞开的部分配置的永磁体的共计3个永磁体构成单磁极，并且在外周形成有槽。根据这里提出的转子构造，能够提供如下电机，即，通过形成该槽而使得铁损降低、且使得齿槽扭矩和感应电压降低。

发明内容

然而，对于JP5516739B公开的槽而言，本发明的发明人发现其中存在如下问题，即，不过规定了转子的外周的中心位置，因此因配置于最外周的永磁体的周向宽度而无法充分获得铁损降低效果，无法提高电机效率。

因此，本发明的目的在于提供如下转子，即，考虑了与配置于最外周的永磁体的位置关系，并规定了在转子的外周形成的槽的周向宽度，由此能够充分获得铁损降低效果。

本发明的一个方式的旋转电机的转子在周向上配置有多个单磁极，该单磁极由如下部件构成：一对第1永磁体，它们配置为向外周方向敞开的V字型；以及第2永磁体，其配置于V字型的敞开的部分，具有：第1空隙，其在第1永磁体插入的磁体插入孔中，在与单磁极构成的d轴在电气方面正交的q轴侧的端部设置为与该磁体插入孔连续；第2空隙，其在第2永磁体插入的磁体插入孔的两端部设置为与该磁体插入孔连续；以及槽，其在转子的外周沿转子的轴向而形成。而且，在将穿过转子的旋转中心和第1空隙的d轴侧端部而引出至外周的直线设为直线A、且将穿过旋转中心和第2空隙的q轴侧端部而引出至外周的直线设为直线B的情况下，槽的q轴侧端部位于直线A上，槽的d轴侧端部位于比直线B靠q轴侧的位置。

关于本发明的实施方式，下面与附图一起进行详细说明。

附图说明

图1是用于对一个实施方式的转子构造进行说明的图。

图2是表示对基于槽的开始点的位置的铁损降低率进行解析的解析结果的图。

图3是表示对基于槽的开始点的位置的桥接部的应力的变化进行解析的解析结果的图。

图4是用于说明对基于转子的外周形状的定子的磁通密度进行解析的解析结果的图。

图5是表示对现有例和一个实施方式的电机损失的比例进行解析的解析结果的图。

图6是用于对根据提高扭矩性能的观点而规定的槽的开始点进行说明的图。

图7是表示对基于槽的开始点的位置的感应电压的1次分量的变化进行解析的解析结果的图。

图8是用于对有利于齿槽扭矩的降低的槽的开始点的位置进行说明的图。

图9是表示对基于槽的开始点的位置的齿槽扭矩的变化进行解析的解析结果的图。

图10是表示对基于槽的开始点的位置的齿槽扭矩以及感应电压的1次分量的变化进行解析的解析结果的图。

图11是用于对槽的深度d进行说明的图。

图12是表示对基于槽的深度d的铁损降低率进行解析的解析结果的图。

图13是用于对变形例1的槽进行说明的图。

图14是用于对变形例2的槽进行说明的图。

图15是用于对变形例3的槽进行说明的图。

图16是用于对变形例4的槽进行说明的图。

图17是用于对其他变形例进行说明的图。

图18是表示对现有例相对于参考例的损失的比例进行解析的解析结果的图。

具体实施方式

-实施方式-

图1是用于对应用本发明的一个实施方式的转子进行说明的图。该图表示的是从与轴向垂直的剖面观察构成电动机或者发电机的旋转电机所具有的转子(rotor)6的结构图，且是整个结构的一部分(一个极)。本实施方式的旋转电机是永磁体埋设于转子6的内部的所谓的IPM(Interior Permanent Magnet)型的旋转电机，具有转子，该转子具有多个单磁极，该单磁极由永磁体组30构成，该永磁体组30由一对永磁体2和永磁体3的共计3个永磁体构成。

此外，这里举出8极构造的转子为例，极数并不限定于此。其中，下面说明的各种解析数据以将本发明应用于如下旋转电机进行解析为前提，即，该旋转电机由如下部件构成：8极构造的转子6；以及定子(未图示)，其插槽数为48，并且定子绕组以分布卷绕的方式卷绕于该定子。

转子铁芯(rotor core)1由所谓的层叠电磁钢板构造构成为圆筒形，将厚度为几百μm的电磁钢板冲切加工为圆环状的部件在轴向上层叠而形成该层叠电磁钢板构造。另外，在转子铁芯1形成有：磁体插入孔40(下面，也简称为磁体孔40)，其用于埋设永磁体2；以及磁体插入孔50(下面也简称为磁体孔50)，其用于埋设永磁体3，并且在磁体孔40的周向两端部与各磁体孔连续地形成有空隙4(第1空隙)，在磁体孔50的周向两端部与各磁体孔连续地形成有空隙5(第2空隙)。

磁体孔40、50是形成有用于分别埋设两个永磁体2、以及一个永磁体3的空间的电磁钢板的单板在轴向上层叠而形成的孔部。

磁体孔40形成为如下所谓的V字型，即，作为周向上的中央部分且位于最靠近旋转中心侧的部分位于d轴上，周向两端部分与d轴分离而与q轴接近，并且接近转子外周。

磁体孔50在V字型的磁体孔40敞开的部分沿着转子铁芯1的周向而形成为直线状。

永磁体组30埋入于磁体孔40以及磁体孔50，在一个磁体孔40埋入有1对永磁体2，在一个磁体孔50埋入有一个永磁体3。

如图所示，磁体孔40为相对于d轴而线对称的形状，因此一对永磁体2也配置为相对于d轴而线对称、且向外周方向敞开的V字型。而且，由如下部件形成近似三角形状：1对永磁体2，它们配置于磁体孔40；以及永磁体3，其沿周向配置于V字型的敞开的部分。在转子6每隔恒定的机械角而形成有由这种配置为近似三角形的永磁体组30构成的单磁极。本实施方式的转子6为8极构造，因此每隔45度的机械角而形成有配置为近似三角形状的永磁体组30。图1所示的是其一极。

永磁体组30以插入于转子铁芯1的磁体孔40、50各自的对应的部位的状态而固定。另外，永磁体组30构成的单磁极沿转子6的周向以如下方式配置，即，使得永磁体组30构成的磁极彼此隔开相等的间隔，并且使得相邻的磁极的极性互不相同。该永磁体组30形成的磁通的方向为d轴(磁极中心)，相对于d轴在电磁方面正交的方向为q轴。

两个永磁体2形成为小于磁体孔40，在一对永磁体2埋入于磁体孔40的情况下，在磁体孔40的q轴侧且在转子外周侧、换言之在比永磁体2靠外周侧的部分形成有作为与磁体孔40连续的空间部分的空隙4。

同样地，永磁体3形成为长度方向(周向)的宽度小于磁体孔50，在磁体孔50的周向两端部分、换言之在比永磁体3靠q轴侧的部分形成有作为与磁体孔50连续的空间部分的空隙5。上述空间部分的磁导率低于电磁钢板的磁导率，即，磁阻较大。因此，空隙4、5在永磁体组30构成为转子6的磁回路中作为磁通(磁力线)难以通过的磁性屏蔽壁(磁力线阻隔件)而起作用。

而且，在本实施方式的转子铁芯1的外周朝向转子铁芯1的旋转中心侧、且沿着转子铁芯1的轴向形成有槽10。另外，槽10在转子铁芯1的外周形成于从空隙4的d轴侧的端部至空隙5的q轴侧的端部的区域。

参照图1，在将从转子铁芯1的旋转中心穿过空隙4的d轴侧的前端而引出至转子铁芯1的外周的切线设为切线A、将从转子铁芯1的旋转中心穿过空隙5的q轴侧的前端而引出至转子铁芯1的外周的切线设为切线B的情况下，槽10的周向宽度方向上的d轴侧的端部(开始点)和q轴侧的端部(结束点)形成为收纳于切线A与切线B之间的区域。后文中对规定槽10所涉及的开始点、结束点的详情进行叙述。

桥接部7是转子铁芯1的空隙5与外周之间的区域、且是转子铁芯1的面方向上的最薄部分。

这里，在对槽10进行详细说明之前，对当前的转子构造、该构造的特性以及问题进行说明。

在JP5516739B(现有例)中提出了如下转子构造，即，共计3个永磁体配置为近似三角形状而构成单磁极，并且在转子铁芯的外周形成有槽。上述文献中对于该槽公开了如下内容，即，通过设定其槽中心位置而能够实现铁损降低效果。更具体而言，该槽的槽中心位置形成于以如下刻度点为基准而向d轴方向1/4周期的范围内、且向q轴方向1/8周期的范围内，即，以扭矩波动的高次谐波分量的1个周期的电气角间隔标刻的多个刻度点中的处于最外周侧的永磁体与q轴之间的区域的刻度点。根据这种转子构造，能够提供如下电机，即，能够降低铁损、且降低齿槽扭矩和感应电压。

然而，本申请的发明人发现存在如下问题，即，根据形成近似三角形状的3个永磁体中的最外周侧的永磁体的周向宽度，在基于上述特征的槽中心位置无法充分获得铁损降低效果，无法提高电机效率。

图18是表示对以除了未形成槽这一点以外具有与现有例相同的转子构造的参考例为基准的情况下的现有例的损失的比例[％]进行解析的解析结果的图。图18(a)是表示电机的低负荷低速区域的损失的比例的图。图18(b)是表示电机的高负荷高速区域的损失的比例的图。该图示出了如下情况，即，现有例的损失特别是在车辆驱动用电机中稳定地利用的低负荷低速区域中与不具有槽的参考例等同，即使形成槽也无法提高电机效率。

本申请的发明人发现，使槽的形状在周向上扩展，并且在考虑了与构成磁极的永磁体的位置关系的基础上规定转子外周的该槽的开始点和结束点，由此能够解决上述问题。下面进行详细说明。

返回至图1对本实施方式的槽10的形状的规定进行说明。其中，在下面的说明中规定的电气角在d轴与相邻的一个q轴之间的区域内规定。

以上对槽10的开始点、以及结束点位于从切线A至切线B的范围内的情况进行了叙述。在下面的说明中，由作为从开始点至d轴的电气角的θ1规定槽10的开始点的位置，由作为从结束点至d轴的电气角的θ2规定结束点的位置。

本实施方式的槽10的结束点形成于与切线A大致一致的位置。即，槽10的结束点形成为θ2与从切线A至d轴的电气角大致一致的位置。利用图2对开始点的位置进行说明。

图2是表示在以上述参考例(无槽)为基准(100％)的情况下对基于槽10的开始点的位置的铁损降低率进行解析的解析结果的图。由作为从开始点至d轴的电气角的θ1规定槽10的开始点的位置(参照图1)。纵轴表示铁损降低率[％]，横轴表示θ1[°]。此外，θ1＝0°与d轴一致。在θ1≒32°的附近引出的虚线表示作为从永磁体3的q轴侧的最外周部分至d轴的电气角的θ0。此外，θ0在从旋转中心穿过永磁体3的最外周部而引出至转子6的外周的直线设为直线D的情况下，定义为从直线D至d轴的电气角(参照图1)。

根据图2可知，不取决于永磁体3的周向宽度，即使在比永磁体3的q轴侧的端部更靠q轴侧的区域形成有开始点，铁损在θ1＜约65°的区域内也降低。并且，该图表示θ1越小、即开始点越接近d轴侧则铁损越降低。因此，可知以θ1≒65°为上限而使得槽10的开始点越接近d轴侧，则电机损失越降低，能够提高电机的效率。下面，利用图3对开始点的下限进行说明。

图3是表示在以上述参考例为基准(基准值＝1)的情况下对基于槽10的开始点的位置的桥接部7的应力的变化进行解析的解析结果的图。θ1≒44°与从旋转中心穿过空隙5的q轴侧端部而引出至转子6的外周的切线B(参照图1)至d轴的电气角一致。根据该图可知，在槽10的开始点形成于θ1＜约44°的位置的情况下，θ1越小、即开始点越朝向桥接部7的d轴侧，桥接部7的应力越大。因此，槽10的开始点设定为形成于比桥接部7靠q轴侧的位置。

桥接部7是转子6的面方向上的最薄部，是在转子6的驱动时且在永磁体3因离心力而保持为未向外周飞出时施加的应力最大的部分。因此，桥接部7需要设计为应力不超过其材料疲劳强度。考虑到这一点，基于图3所示的解析结果，将槽10的开始点的下限设定为比空隙5的q轴侧端部靠q轴侧，由此能够确保桥接部7的强度、且降低铁损。

下面，利用图4对以上述方式形成的槽10使得铁损降低的理由进行说明。此外，本说明书中的铁损包含定子铁损和转子铁损。

图4是用于说明对基于转子6的外周形状的定子的磁通密度的变化进行解析的解析结果的图。该图表示与转子6的外周形状对应的定子的磁通密度的波形。实线表示本实施方式，点划线表示现有例，双点划线表示参考例，虚线表示理想波形(正弦波)。另外，虚线L1表示d轴，L2表示本实施方式中的槽10的开始点，L3表示现有例中的槽的开始点，L4表示本实施方式中的槽10以及现有例中的槽的结束点。

作为前提，具有由3个永磁体配置为近似三角形状而构成的单磁极的转子的磁通波形，是来自配置为V字型的一对永磁体2的磁体磁通和来自永磁体3的磁体磁通的合成，因此含有较多的高次谐波分量。如果在这种转子的外周设置有槽，则槽部分的磁阻增大，因此从槽部分向定子侧交链的磁体磁通降低。即，通过设定槽的周向宽度而对来自转子6的磁体磁通(转子磁通)进行控制，由此能够使得磁通波形接近作为理想的波形形状的正弦波。通过使转子磁通接近正弦波，结果使得定子的磁通密度的高次谐波分量降低。

如图4所示，可知与现有例中的槽相比，本实施方式中的槽10的周向宽度形成为较大，与现有例相比，磁通波形更接近理想的正弦波。另外，通过将槽10的开始点的位置设定为比作为现有例的开始点位置的L3靠d轴侧，能够使本实施方式的磁通波形至少与现有例相比更接近理想的正弦波。

图5是表示以参考例(无槽)为基准(100％)的情况下的、对现有例和本实施方式的电机损失的比例[％]进行解析的解析结果的图。图5(a)是表示电机的低负荷低速区域的损失的比例的图。图5(b)是表示电机的高负荷高速区域的损失的比例的图。根据该图可知，本实施方式的转子6与参考例以及现有例相比，能够降低电机损失。这里，铁损主要由滞后损耗和涡流损耗构成。滞后损耗与磁通波形的频率成正比，涡流损耗与该频率的平方成正比，因此能够使磁通波形接近正弦波，通过抑制定子的磁通密度的高次谐波分量而能够大幅降低高速旋转时的铁损。

即，本实施方式的转子6能够利用槽10通过使其转子磁通接近正弦波而降低铁损，其结果，不仅在高负荷高速区域，如图5(a)所示，在作为稳定区域的低负荷低速区域内也能够降低电机损失、并提高电机效率。

下面，对有利于转子6的扭矩性能的提高的槽10的开始点的位置进行说明。如果提高了转子6的扭矩性能则能够以较小的电流输出较大的扭矩，因此结果能够降低电机损失。

图6是用于对根据提高扭矩性能的观点而规定的槽10的开始点进行说明的图。如上所述，开始点的位置由相对于d轴的电气角θ1规定。另外，从永磁体3的q轴侧的最外周部分至d轴的电气角由θ0规定。而且，在从旋转中心穿过永磁体3的q轴侧的最外周部而引出至转子6的外周的直线设为直线C的情况下，将从直线C至d轴的电气角定义为θi。

如果设为上述前提，则槽10的开始点形成为满足下面的式(1)。

[算式1]

(θi-θ0)/3+θ0＜θ1…(1)

利用图7对槽10的开始点形成为满足式(1)的理由进行说明。

图7是表示对基于槽10的开始点的位置的感应电压的1次分量的变化进行解析的解析结果的图。横轴表示θ1[°]，表示以参考例(无槽)为基准(100％)的情况下的感应电压的1次分量的比例[％]。另外，以θ1≒32°引出的虚线表示作为从永磁体3的q轴侧的最外周部分至d轴的电气角的θ0，以θ1≒78°引出的虚线表示作为从永磁体2的最外周部分至d轴的电气角的θi。而且，图中的以θ1≒47°引出的虚线表示本实施方式中满足上述式(1)的电气角。此外，图示的感应电压的一次分量是指去除高次谐波分量的感应电压的基本波。

这里，IPM电机的扭矩是磁体扭矩和磁阻扭矩合成所得的扭矩。磁体扭矩与因从转子6向定子流动的磁体磁通而产生的感应电压的1次分量的大小成正比地增大。

如图7所示，在θ1满足上述式(1)的位置形成有槽10的开始点的情况下，与未形成槽的参考例相比，能够提高扭矩性能。这是因为，通过在满足上述(1)式的位置形成槽10的开始点，能够将有利于扭矩的磁体磁通进一步向d轴侧引导，增大感应电压的一次分量。这样，通过将θ1设定为满足上述式(1)，能够以较小的电流输出较大的扭矩，因此能够降低电机损失。

此外，θ1的上限只要设定为满足期望的扭矩性能的电气角即可。例如基于图7的解析结果，作为与参考例相比提高了扭矩性能的范围，只要将其上限设定为θ1≒68°左右即可。但是，如果利用图2考虑到上述铁损降低效果，则有时θ1≒65°左右较好，因此只要符合目的而适当地设定即可。

下面，对能够有效地降低齿槽扭矩的槽10的开始点的位置进行说明。齿槽扭矩是在未通电时也因转子旋转时的定子和转子的相对位置关系而产生的正负的扭矩，且是成为电机的振动、噪声的原因的扭矩。

图8是用于对有利于齿槽扭矩的降低的槽10的开始点的位置进行说明的图。在图的上方，与图的下方示出的转子6的外周形状对应的扭矩波动的高次谐波分量以d轴为开始点而与电气角[°]对应地示出。

能够有效地降低齿槽扭矩的槽10的开始点的位置，例如定义为设定于与未形成槽的参考例相比能够降低齿槽扭矩的范围内的槽10的开始点的位置。这里，如图8中的上方记载的那样，在转子6的外周，将对从d轴至q轴的范围以扭矩波动的高次谐波分量的1个周期的电气角的间隔分度的多个刻度点作为点E。在该情况下，本实施方式中的槽10的开始点形成于以点E为基准而向d轴侧错开1/5周期的位置至向q轴侧错开1/3周期的位置的区域(参照图中的双箭头)。利用图9对使得槽10以上述方式形成的情况下的齿槽扭矩降低的效果进行说明。

图9是表示对基于槽10的开始点的位置的齿槽扭矩的变化进行解析的解析结果的图。在图的上方，示出了以参考例(无槽)为基准(100％)的情况下的与规定槽10的开始点的位置的θ1相应的齿槽扭矩的比例[％]。另一方面，在图的下方，与θ1[°]相应地示出了作为规定槽10的开始点的位置时的指标的扭矩波动的高次谐波分量。

如图所示，可知在槽10的开始点以点E为基准而形成于向d轴侧错开1/5周期的位置至向q轴侧错开1/3周期的位置的区域的情况下，与未形成槽的参考例相比，能够有效地降低齿槽扭矩。由此，能够提供与参考例相比而抑制振动、噪声的电机。

并且，考虑到上述式(1)，参照图10对兼顾齿槽扭矩的降低和扭矩的提高的情况下的槽10的开始点的位置进行说明。

图10是表示对基于槽10的开始点的位置的齿槽扭矩以及感应电压的1次分量的变化进行解析的解析结果的图。图10是使得与图7中说明的槽10的开始点位置相应的感应电压1次分量的变化与上述的图9重叠而示出的图。图示的在θ1≒47°附近引出的线是满足上述式(1)所示的(θi-θ0)/3+θ0的电气角。

如图所示，可知在槽10的开始点形成于以点E为基准而向d轴侧错开1/5周期的位置至向q轴侧错开1/3周期的位置的区域的情况下，与未形成槽的参考例相比，能够有效地降低齿槽扭矩。而且，可知在兼顾齿槽扭矩的降低和扭矩的提高的情况下，优选考虑上述式(1)所示的(θi-θ0)/3+θ0＜θ1，以处于θ1≒60°的附近的点E为基准，使得槽10的开始点形成于向d轴侧错开1/5周期的位置至向q轴侧错开1/3周期的位置的区域。通过这样规定槽10的开始点的位置，能够提供如下电机，即，兼顾齿槽扭矩的降低和扭矩的提高，电机损失较小、高效，且减弱了振动。

下面，由算式表示利用图10说明的槽10的开始点的位置。通过算式而实现一般化，从而能够容易地用于设计。即，在将扭矩波动的高次谐波分量的次数设为n、且将从永磁体3的q轴侧的最外周部分至d轴的电气角设为θ0的情况下，在将满足m×(2π/n)＞θ0的最小整数设为m的情况下，槽10的开始点形成于从满足下面的式(2)的位置至满足下面的式(3)的位置的范围内。

[算式2]

m×(2π/n)-(2π/n)/5…(2)

[算式3]

m×(2π/n)-(2π/n)/3…(3)

即使在基于这种算式而规定槽10的开始点的位置的情况下，也如利用图10所述的那样，能够提供如下电机，即，兼顾齿槽扭矩的降低和扭矩的提高，电机损失较小、高效，且减弱了振动。

下面，对槽10的深度进行规定。

图11是用于对槽10的深度d进行说明的图。槽10的深度d定义为在从转子6的旋转中心穿过槽的旋转中心侧的最深的点而引出至转子6的虚拟外周的线F上从旋转中心侧最深的点至虚拟外周的距离。

另外，转子6经由规定距离的空间(间隙21)而收容于定子20的内周侧。该间隙21的长度g定义为将定子20的内周和转子6的外周之间连结的最短距离。在该情况下，槽10的深度d形成为满足d≤4×g。

图12是表示以参考例(无槽)为基准(铁损降低率：100％、齿槽扭矩：1)的情况下的、对基于槽10的深度d的铁损降低率进行解析的解析结果的图。横轴所示的槽10的深度d由间隙21的长度a的倍数表示。如图所示，例如如上所述，槽10的深度d设定为d≤4×g，由此能够提供降低了铁损、且齿槽扭矩较低的电机。此外，如果槽10的深度d设为d＞4×g，则铁损逐渐增大，因此并非优选。这是因为，越加深槽10的深度，图4所示的本实施方式的磁通波形越偏离理想的正弦波系。

如上，本实施方式的旋转电机的转子(转子6)在周向上配置有多个单磁极，该单磁极由如下部件构成：一对第1永磁体(永磁体2)，它们配置为向外周方向敞开的V字型；以及第2永磁体(永磁体3)，其配置于V字型的敞开的部分，具有：第1空隙(空隙4)，其在永磁体2插入的磁体插入孔40中，在与单磁极构成的d轴在电气方面正交的q轴侧的端部设置为与磁体插入孔40连续；第2空隙(空隙5)，其在永磁体3插入的磁体插入孔50的两端部，与磁体插入孔50连续地设置；以及槽10，其在转子6的外周沿转子6的轴向形成。而且，在将穿过转子6的旋转中心和空隙4的d轴侧端部而引出至外周的直线设为直线A、且将穿过旋转中心和空隙5的q轴侧端部而引出至外周的直线设为直线B的情况下，槽的q轴侧端部(结束点)位于直线A上，槽的d轴侧端部(开始点)位于比直线B靠q轴侧的位置。

由此，来自转子6的磁通波形接近作为理想的波形形状的正弦波，定子的磁通密度的高次谐波分量降低，因此能够降低铁损而提高电机效率。另外，槽10的开始点设定为位于比直线B靠q轴侧的位置，桥接部7的径向宽度未缩小，因此不会使桥接部7的应力恶化。

另外，根据一个实施方式的旋转电机的转子6，在将从槽10的d轴侧端部至d轴的电气角设为θ1、且将从旋转中心穿过永磁体2的最外周部而引出至外周的直线设为直线C的情况下，在将从直线C至d轴的电气角设为θi、且从旋转中心穿过永磁体2的最外周部而引出至外周的直线设为直线D的情况下，在将从直线D至d轴的电气角设为θ0的情况下，槽10的d轴侧端部形成于满足(θi-θ0)/3+θ0＜θ1的位置。由此，能够将有利于扭矩的磁体磁通向d轴侧引导，能够增大感应电压的一次分量，因此能够以较小的电流输出较大的扭矩，能够降低电机损失。

另外，根据一个实施方式的旋转电机的转子6，在将在转子6的外周以扭矩波动的高次谐波分量1个周期的电气角间隔对从d轴至q轴进行标刻得到的多个刻度点设为点E的情况下，槽的d轴侧端部形成于以点E为基准而向d轴侧错开1/5周期的位置至向q轴侧错开1/3周期的位置的区域。由此，与未形成槽的参考例相比能够降低齿槽扭矩，因此能够提供抑制了振动、噪声的电机。

另外，根据一个实施方式的旋转电机的转子6，在将扭矩波动的高次谐波分量的次数设为n、且将满足m×(2π/n)＞θ0的最小整数设为m的情况下，槽10的d轴侧端部形成于从满足m×(2π/n)-(2π/n)/5的位置至满足m×(2π/n)-(2π/n)/3的位置的区域。通过这样规定槽10的开始点的位置，能够提供如下电机，即，兼顾齿槽扭矩的降低和扭矩的提高，电机损失较小、高效，且减弱了振动。另外，通过算式使具有这种效果的槽10的开始点的位置实现一般化，能够容易地用于设计。

并且，根据一个实施方式的旋转电机的转子6，还具有在内周侧对转子6进行收容的定子(stator)20，在将定子20的内周与转子6的外周之间的间隙21的距离设为g、且将从转子6的旋转中心穿过槽10的旋转中心侧最深的点而引出至转子6的虚拟外周的线上，从向旋转中心侧最深的点至虚拟外周的距离设为d的情况下，槽10形成为满足d≤4×g。由此，能够提供降低了铁损、且齿槽扭矩较低的电机。

下面，对具有至此说明的一个实施方式的转子6所涉及的特征的其他变形例、即在转子铁芯1的外周具有基于上述规定而形成的槽10的其他变形例进行说明。下面说明的转子构造，只要具有上述特征的槽10，则能够获得与一个实施方式中说明的效果相同的技术效果。

(变形例1)

图13是用于对变形例1所涉及的槽10的形状进行说明的图。如图所示，槽10的形状可以不必形成为三角形状，也可以是图示那样的长方形状。

(变形例2)

图14是用于对变形例2所涉及的槽10的形状进行说明的图。如图所示，槽10的形状可以形成为朝向旋转中心侧凸出的圆弧形状。

(变形例3)

图15是用于对变形例3所涉及的槽10的形状进行说明的图。如图所示，槽10的形状可以形成为朝向旋转中心侧凸出的梯形形状。

(变形例4)

图16是用于对变形例4所涉及的槽10的形状进行说明的图。如图所示，槽10可以在其局部形成包含大于或等于一个的更深的槽11。在该情况下，以上定义的槽的深度d设为槽10中最深的槽(槽11)的深度。

以上对本发明的实施方式、及其变形例进行了说明，但上述实施方式以及变形例不过示出了本发明的应用例的一部分，其主旨并非将本发明的技术范围限定为上述实施方式的具体结构。例如，在上述说明中，对空隙4、5为空间部分进行了说明，但无需是空间，例如可以由树脂材料之类的非磁性材料充填。

另外，上述转子6具有的空隙4、5的形状并不限定于图1等中记载的形状，可以适当地变更。例如，图1等中公开的空隙4在永磁体2的q轴侧的端部为与q轴大致平行地形成的带状，但也可以是图17所示的具有弯曲部的形状。此外，在该情况下，也如图所示，将穿过转子的旋转中心和空隙4的d轴侧端部而引出至外周的线定义为直线A。

Claims (5)

1.一种旋转电机的转子，其在周向上配置有多个单磁极，该单磁极由如下部件构成：一对第1永磁体，它们配置为向外周方向敞开的V字型；以及第2永磁体，其配置于所述V字型的敞开的部分，其中，

所述旋转电机的转子具有：

第1空隙，其在所述第1永磁体插入的磁体插入孔中，在与所述单磁极构成的d轴在电气方面正交的q轴侧的端部设置为与该磁体插入孔相连续；

第2空隙，其在所述第2永磁体插入的磁体插入孔的两端部设置为与该磁体插入孔相连续；以及

槽，其在所述转子的外周沿所述转子的轴向而形成，

在将穿过所述转子的旋转中心和所述第1空隙的d轴侧端部而引出至所述外周的直线设为直线A、且将穿过所述旋转中心和所述第2空隙的q轴侧端部而引出至所述外周的直线设为直线B的情况下，所述槽的q轴侧端部位于所述直线A上，所述槽的d轴侧端部位于比所述直线B靠q轴侧的位置。

2.根据权利要求1所述的旋转电机的转子，其中，

在将从所述槽的d轴侧端部至所述d轴的电气角设为θ1，

在将从所述旋转中心穿过所述第1永磁体的最外周部而引出至所述外周的直线设为直线C时，将从所述直线C至所述d轴的电气角设为θi，

在将从所述旋转中心穿过所述第2永磁体的最外周部而引出至所述外周的直线设为直线D时，将从所述直线D至所述d轴的电气角设为θ0的情况下，

所述槽的d轴侧端部形成于满足(θi-θ0)/3+θ0＜θ1的位置。

3.根据权利要求1或2所述的旋转电机的转子，其中，

在将在所述转子的外周以扭矩波动的高次谐波分量的1个周期的电气角间隔对从所述d轴至所述q轴进行标刻得到的多个刻度点设为点E的情况下，

所述槽的d轴侧端部形成于以所述点E为基准而向所述d轴侧错开1/5周期的位置至向所述q轴侧错开1/3周期的位置的区域。

4.根据权利要求2所述的旋转电机的转子，其中，

将所述扭矩波动的高次谐波分量的次数设为n，

在将满足m×(2π/n)＞θ0的最小整数设为m的情况下，

所述槽的d轴侧端部形成于从满足m×(2π/n)-(2π/n)/5的位置至满足m×(2π/n)-(2π/n)/3的位置的区域。

5.根据权利要求1～4中所述的旋转电机的转子，其中，

所述旋转电机的转子还具有在内周侧对所述转子进行收容的定子，

在将所述定子的内周和所述转子的外周之间的间隙距离设为g，

将在从所述转子的旋转中心穿过所述槽的所述旋转中心侧的最深的点而引出至所述转子铁芯的虚拟外周的线上，从向所述旋转中心侧最深的点至所述虚拟外周的距离设为d的情况下，

所述槽形成为满足d≤4×g。

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