旋转电机及使用该旋转电机的电动轮制造技术

本发明专利技术的课题在于提供一种旋转电机以及使用该旋转电机的电动轮，能够提高转矩密度。旋转电机具备：转子，其被支撑为旋转自如；以及定子，其设置为与所述转子隔着预定的空隙，所述转子具有磁极环，该磁极环由圆环状的永久磁铁和埋入所述永久磁铁的铁芯片构成，所述磁极环具有形成为圆环状的内周面和外周面，所述内周面和所述外周面中的任一方是与所述空隙相对的空隙相对面，且另一方是与所述空隙相对面不同的非空隙相对面，所述磁极环的所述非空隙相对面由所述永久磁铁构成，所述磁极环的所述空隙相对面构成为包含所述永久磁铁和露出的铁芯片，所述永久磁铁以所述铁芯片成为极中心的方式被磁化。的方式被磁化。的方式被磁化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】旋转电机及使用该旋转电机的电动轮


[0001]本专利技术涉及一种旋转电机，尤其涉及一种用于移动体的电动轮。

技术介绍

[0002]以往，从节省空间化、低成本化的观点出发，要求旋转电机的高输出密度化。旋转电机的输出由旋转电机的转速和转矩的乘积决定，因此通过提高转速和转矩中的任一方，能够实现高输出密度化。
[0003]通常，多数情况下通过旋转电机的高速旋转化来实现高输出密度化，在该情况下，需要在与负载之间介入齿轮。因此，由于作为追加的构成要素的齿轮，有可能产生系统效率的降低、可靠性的降低、以及因重量增加而导致作为系统的输出密度降低等缺点。
[0004]另一方面，旋转电机的高转矩密度化是在不需要齿轮的基础上能够实现旋转电机的高输出密度化的技术之一。在该情况下，系统的高可靠性、高输出密度化变得容易。
[0005]作为以往提出的高转矩密度化的方案之一，有利用永久磁铁的转子结构。由于被磁化的永久磁铁具有磁动势，因此通过使该磁动势与在定子的线圈中流动的电流所产生的磁动势相互作用，能够提高转矩密度。具体而言，通过在磁路上串联连接永久磁铁的磁动势和线圈电流的磁动势，能够提高间隙的磁通密度，从而提高转矩密度。
[0006]作为适合以往提出的提高转矩密度的结构，例如提出了专利文献1所示的结构。在专利文献1中，具备在周向上排列配置的多个磁铁，各个磁铁形成为在周向上相邻的作为磁极中心的d轴之间以作为磁极边界的q轴为中心的对称形状。进而，提出了一种转子结构，该转子结构以形成圆弧状的磁铁磁路的方式取向，在该圆弧状的磁铁磁路中，在靠近d轴的部分，易磁化轴成为与d轴平行或与d轴接近平行的朝向，并且在靠近q轴的部分，易磁化轴成为与q轴正交或与q轴接近正交的朝向。在本提案结构中，磁铁的磁化方向成为疑似海尔贝克磁化，磁通朝向极中心集中，因此转矩能够增大。
[0007]然而，如使用专利文献1所例示的那样，在以往的转子结构中，为了大量使用磁铁并使磁通集中于极中心而形成为海尔贝克磁化或疑似地形成接近于海尔贝克磁化的磁通分布那样的转子形状，从而使转矩密度增大。这是因为，在简易地考虑了磁路的情况下，转子被永久磁铁充满，并且永久磁铁沿着在转子内流动的磁通的朝向被磁化，由此在从某个极的间隙面进入的磁通从邻接的极的间隙面出来为止的期间得到的磁动势最大化，因此在以往构思中是妥当的想法。因此，如专利文献1所例示的那样，在以往结构中，是在转子的与定子的相对面上铺满永久磁铁的结构。
[0008]另一方面，若考虑为了使转矩密度最大化而使用Nd磁铁，则永久磁铁的材料单价与铁芯的材料单价相比较昂贵，因此导致转子的成本上升，在考虑量产性的情况下不优选。进而，在以往的构思中，不仅考虑转子的永久磁铁的磁动势，还对旋转电机整体的磁动势消耗、包括与在定子绕组中流动的电流所产生的磁动势之间的关系性进行考虑的转子设计尚不充分。因此，至今没有提出能够提高旋转电机的转矩密度的转子结构。
[0009]现有技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1：日本特开2019
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122242号公报

技术实现思路

[0012]专利技术所要解决的课题
[0013]本专利技术的课题在于，通过考虑转子的永久磁铁的磁动势与在定子绕组中流动的电流产生的磁动势的关系性，实现通过考虑旋转电机整体的磁动势消耗而得到的转矩密度的提高。
[0014]用于解决课题的方案
[0015]为了解决上述课题，本专利技术所涉及的旋转电机具备：转子，其被支撑为旋转自如；以及定子，其设置为与所述转子隔着预定的空隙，所述转子具有磁极环，该磁极环由圆环状的永久磁铁和埋入所述永久磁铁的铁芯片构成，所述磁极环具有形成为圆环状的内周面和外周面，所述内周面和所述外周面中的任一方是与所述空隙相对的空隙相对面，且另一方是与所述空隙相对面不同的非空隙相对面，所述磁极环的所述非空隙相对面由所述永久磁铁构成，所述磁极环的所述空隙相对面构成为包含所述永久磁铁和露出的铁芯片，所述永久磁铁以所述铁芯片成为极中心的方式被磁化。
[0016]专利技术效果
[0017]根据本专利技术，能够实现旋转电机的转矩密度的提高。
附图说明
[0018]图1是本专利技术的第一实施例所涉及的旋转电机的剖视图。
[0019]图2是图1中的转子的局部剖视图。
[0020]图3(a)是本实施方式所涉及的转子的局部剖视图。
[0021]图3(b)是本实施方式所涉及的定子的局部剖视图。
[0022]图4是表示本专利技术的作用的磁路模型。
[0023]图5(a)是表示本专利技术的作用的磁路模型的计算结果。
[0024]图5(b)是表示本专利技术的作用的磁路模型的计算结果。
[0025]图6(a)是本专利技术的第二实施例所涉及的转子的局部剖视图。
[0026]图6(b)是本专利技术的第二实施例所涉及的定子的局部剖视图。
[0027]图7(a)是将本专利技术的第二实施例的转子进行后磁化后的转子内部的磁通线图。
[0028]图7(b)是将本专利技术的第二实施例的转子进行后磁化后，且在背侧具有磁性部件120的转子内部的磁通线图。
[0029]图8是表示本专利技术的第二实施例所涉及的磁性部件的转矩密度相对于体积的变化的图表。
[0030]图9(a)是本专利技术的第三实施例所涉及的转子的局部剖视图。
[0031]图9(b)是本专利技术的第三实施例所涉及的定子的局部剖视图。
[0032]图10是表示本专利技术的第五实施例所涉及的永久磁铁的磁化方向的局部剖视图。
[0033]图11是本专利技术的第六实施例所涉及的电动轮的截面的概念图。
具体实施方式
[0034]以下，根据附图对本专利技术的实施例进行详细说明。在本专利技术中提出了多个实施例，但下述只不过是实施例，并非旨在将本专利技术的实施方式限定于下述具体方式。
[0035]另外，在说明实施例之前，对本专利技术的作用进行说明。根据本专利技术，磁化后永久磁铁的磁通集中于铁芯片，且磁通以连接相邻铁芯片的方式通过永久磁铁内部。因此，在转子内部几乎不产生漏磁通，能够有效利用磁通。此外，在进行后磁化的情况下，连结极中心间的磁通的路径由于具有铁芯片而变短。
[0036]由此，在后磁化工序中，海尔贝克磁化变得容易，极中心的间隙磁通密度提高。进而，通过在极中心具有高导磁率的铁芯片，负载时的旋转电机整体的磁动势消耗降低。尤其是，流过定子绕组的电流所产生的磁动势的消耗被减轻。由此，能够提高旋转电机的转矩密度。
[0037]实施例1
[0038]使用图1至图3，对本专利技术的第一实施例所涉及的旋转电机进行说明。图1是本专利技术的第一实施例所涉及的旋转电机的剖视图。图2是图1中的转子的局部剖视图。
[0039]旋转电机100具备定子101和可旋转地支撑于定子101的径向外侧的转子102。转子102以旋转轴心Z为中心旋转。
[0040]以下，只要没有特别说明，就将“内周侧”、“外周侧”这本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种旋转电机，其特征在于，具备：转子，其被支撑为旋转自如；以及定子，其设置为与所述转子隔着预定的空隙，所述转子具有磁极环，该磁极环由圆环状的永久磁铁和埋入所述永久磁铁的铁芯片构成，所述磁极环具有形成为圆环状的内周面和外周面，所述内周面和所述外周面中的任一方是与所述空隙相对的空隙相对面，且另一方是与所述空隙相对面不同的非空隙相对面，所述磁极环的所述非空隙相对面由所述永久磁铁构成，所述磁极环的所述空隙相对面构成为包含所述永久磁铁和露出的铁芯片，所述永久磁铁以所述铁芯片成为极中心的方式被磁化。2.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，所述磁极环在所述非空隙相对面与非磁性材料或非磁性的流体接触。3.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，所述磁极环在所述非空隙相对面与磁性材料的圆环部件接触。4.根据权利要求1至3中任一项所述的旋转电机，其特征在于，所述永久磁铁和所述铁芯片的露出面为表面一致。5.根据权利要求1至4中任一项所述的旋转电机，其特征在于，在从所述非空隙相对面沿径向观察的情况下，所述铁芯片的埋入所述永久磁铁的面是具有预定的曲率半径的曲面。6.根据权利要求5所述的旋转电机，其特征在于，所述曲面的径向的顶点与所述极中心重叠。7.根据权利要求1至6中任一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊藤诚，高桥晓史，竹内启祐，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：