用于旋转电机的转子制造技术

一种用于旋转电机的转子包括中空圆筒形的转子芯和永磁体，永磁体嵌入到转子芯中以便在转子芯的径向外缘上形成多个磁极。该转子芯具有多个开口，每个开口沿转子芯的轴向方向延伸以贯穿它。当沿轴向方向观察时，每个开口相对于对应的其中一个磁极的中心线对称设置。对于每个开口，设置有n个加强部，其中n是不小于2的整数。n个加强部延伸成使转子芯的一对径向内缘部和径向外缘部相连，从而将开口分割成(n+1)个部分。这n个加强部相对于对应磁极的中心线对称设置。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及用于旋转电机的转子，该旋转电机例如在汽车中用作电动马达和发电机。
技术介绍
诸如在日本专利申请公开文件No. 2006-254599中公开的内置永磁体式(IPM)马达通常具有多个沿其转子芯的圆周方向嵌入在该转子芯中的永磁体。图9示出了常规IPM马达10的整体结构。如图所示，马达10包括旋转轴11、转子 14和定子18。转子14包括中空圆筒形的转子芯12和多个永磁体13。通过沿轴向方向叠置多个环形磁钢片且将其同轴地固定在旋转轴11上而形成转子芯12。永磁体13嵌入在转子芯12中，从而形成多个磁极，这些磁极沿转子芯12的圆周方向以预定的间距间隔开，并且这些磁极的极性沿圆周方向是南北交替的。定子18包括中空圆筒形的定子芯17和定子线圈16。定子芯17具有多个狭槽 (未示出)，这些狭槽形成在定子芯17的径向内表面中并且沿定子芯17的圆周方向以预定的间距间隔开。定子芯17同轴地设置在转子芯12的径向外侧，并且在转子芯12与定子芯 17之间形成有预定的环形间隙。定子线圈16安装在定子芯17上，从而被部分地接收在定子芯17的狭槽中。现参照图10，转子芯12具有多个成对的通孔12a，其形成在转子芯12的径向外缘的附近。每个通孔1 均沿转子芯12的轴向延伸从而贯穿转子芯12。成对的通孔1 沿转子芯12的圆周方向以预定的间距间隔开。此外，每对通孔1 设置成形成朝向转子芯12 的径向外缘敞开的大致截头的V形。每个永磁体中13都被保持在转子芯12的相应的一个通孔1 中，从而沿转子芯12的轴向延伸。而且，对于转子芯12的每对通孔12a，分别保持在成对的通孔12a中的两个永磁体13共同在转子芯12的径向外缘上形成其中一个磁极。 此外，当沿转子芯12的轴向方向观察时，两个永磁体13对称设置，并且相对于沿转子芯12 的圆周方向平分磁极的磁极中心线Cl倾斜延伸。另外，转子芯12还具有多个柱部12b，每个柱部12b形成为从转子芯12的嵌有永磁体13的环形部沿对应的其中一个磁极的中心线 Cl径向向内延伸。利用转子14的上述结构，能够利用由于转子14的磁阻的各向异性而产生的磁阻转矩。然而，在转子14中，由每对永磁体13所产生的磁通量将经由转子芯12的对应的柱部12b径向向内(即，朝向旋转轴11)泄露，如由图10中的标有箭头的虚线Yl所示。由此，将降低可用的磁阻转矩。为了解决上述问题，能够如图11中所示构造转子对。具体地，在转子M中，对于每对永磁体23，在由成对的永磁体23构成的磁极的中心部的径向内侧形成有较大的开口 22c。开口 22c沿转子芯22的轴向延伸以贯穿转子芯22，并具有与成对的永磁体23大致相同的角度范围。由此，利用开口 22c，增大了转子M在磁极的中心部处的磁阻，从而增大了可用的磁阻转矩。然而，利用上述结构，在转子M的旋转期间，对于每个开口 22c，位于开口 22c径向外侧的转子芯22的径向外横梁部2 将由于离心力而径向向外移动。由此，不可能将形成在马达的转子M与定子(未示出)之间的环形空气间隙保持在预定值。为了将环形间隙保持在预定值，进一步参照图12，有可能为每个开口 22c设置用于加强转子芯22的柱部22f。柱部22f沿开口 22c的在转子芯22的圆周方向上平分开口 22c的中心线径向延伸，从而使转子芯22的分别位于开口 22c的径向内侧和径向外侧的一对径向内横梁部22d和径向外横梁部2 相连。然而，利用上述柱部22f，存在与图10的柱部12b相同的问题。即，由对应的成对的永磁体23所产生的磁通量将经由柱部22f径向向内泄露，从而降低可用的磁阻转矩。此外，为了降低经由柱部22f的磁通量泄漏，人们可考虑减小柱部22f的圆周方向的厚度。然而，在这种情况下，转子芯22的强度将相应地降低，从而使得转子芯22难于抵抗转子22的旋转期间产生的离心力。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了一种用于旋转电机的转子，其包括中空圆筒形的转子芯和多个永磁体。所述永磁体嵌入到转子芯中以便在转子芯的径向外缘上形成多个磁极。磁极沿转子芯的圆周方向以预定的间距设置，从而使磁极的极性在圆周方向上南北交替。此外， 转子芯具有多个开口，每个开口沿转子芯的轴向方向延伸以贯穿该转子芯。当沿转子芯的轴向方向观察时，每个开口相对于对应的其中一个磁极的中心线对称设置，该中心线平分沿转子芯的圆周方向对应磁极。对于每个开口，设置有η个加强部，其中η是不小于2的整数。这η个加强部延伸成使转子芯的分别位于所述开口的径向内侧和径向外侧的一对径向内缘部和径向外缘部相连，从而将所述开口分割成(η+1)个部分。当沿转子芯的轴向方向观察时，这η个加强部相对于对应磁极的中心线对称设置。利用所述开口，增大了磁极的圆周方向的中心部处的磁阻，从而确保了旋转电机具有较大的磁阻转矩。此外，利用对称设置的加强部，提高了转子芯的机械强度。由此，在转子的旋转期间，能够防止转子芯的径向外缘部由于离心力而径向向外移动，从而使得能够保持旋转电机的转子与定子之间的预定的环形空气间隙。此外，由于为每个开口设置了 η个加强部，所以能够将每个加强部的圆周方向的厚度设置得较小。结果，与在对应磁极的磁通量最强的中心线上设置单个较厚的加强部的情况相比，能够降低经由加强部的磁通量泄漏。优选地，所述转子芯具有多个通孔，每个通孔形成在所述转子芯的径向外缘的附近从而沿轴向方向穿过所述转子芯。每个所述永磁体保持在所述转子芯的对应的其中一个通孔中。每个所述加强部被设置成满足如下关系<L，式中，L是从某一假想线与转子芯的径向外表面之间的交点至对应磁极的中心线的距离，该假想线延伸成垂直于转子芯的径向外表面并与所述转子芯的对应的其中一个通孔在距对应磁极的中心线最远的点处相切，并且Li是从所述交点至加强部的平分该加强部的圆周方向的厚度的中心线的距离。优选的是，η是偶数。进一步优选的是，η等于2。同样优选的是，对于每个开口，这η个加强部的圆周方向的厚度的总和被设定成小于预定值。转子芯优选地由多个沿转子芯的轴向方向叠置的环形磁钢片构成。同样优选的是，当沿转子芯的轴向方向观察时，每个开口具有与对应磁极大致相同的角度范围。附图说明通过下文中给出的详细说明以及本专利技术的一个优选实施方式的附图将更为充分地理解本专利技术，然而，该优选实施方式不应被认为是将本专利技术限定至特定的实施方式，而是应该认为是仅出于说明和理解的目的。在附图中图1是包括根据本专利技术的实施方式的转子的旋转电机的示意性局部截面图；图2是转子的一部分的轴向端视图；图3是示出了对由图2中的虚线所包围的区域F的模拟的示意图；图4是示出了转子中的弯矩Ma与距离Ll之间的关系的图示；图5是示出了转子中的反作用力Ra与距离Ll之间的关系的图示；图6是示出了转子中的反作用力Rb与距离Ll之间的关系的图示；图7是示出了根据第二研究示例的转子中的不同区域处所产生的应力的示意图；图8是示出了根据本专利技术的实施方式的转子中的不同区域处所产生的应力的示意图；图9是常规IPM电机的示意性的局部截面图；图10是常规IPM电机的转子的一部分的轴向端视图；图11是根据第一研究示例的转子的一部分的轴向端视图；以及图12是根据第二研究示例的转子的一部分的轴向端视图。具体实施例方式图1示出了旋转电机30的整体结构，本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于旋转电机的转子，所述转子包括：中空圆筒形的转子芯；和多个永磁体，所述永磁体嵌入到所述转子芯中以便在所述转子芯的径向外缘上形成多个磁极，所述磁极沿所述转子芯的圆周方向以预定的间距设置从而使所述磁极的极性在圆周方向上南北交替，其中，所述转子芯具有多个开口，每个所述开口沿所述转子芯的轴向方向延伸以贯穿所述转子芯，当沿所述转子芯的轴向方向观察时，每个所述开口相对于对应的其中一个磁极的中心线对称设置，所述中心线沿所述转子芯的圆周方向平分对应磁极，对于每个所述开口，设置有ｎ个加强部，其中ｎ是不小于２的整数，所述ｎ个加强部延伸成使所述转子芯的分别位于所述开口的径向内侧和径向外侧的一对径向内缘部和径向外缘部相连，从而将所述开口分割成（ｎ＋１）个部分，并且当沿所述转子芯的轴向方向观察时，所述ｎ个加强部相对于对应磁极的中心线对称设置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：宇鹰良介，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：JP