CN102656773B - 转子、使用有该转子的旋转电机及发电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供磁铁的使用量比较少且实现效率良好的旋转电机的转子及使用有该转子的旋转电机。转子由层压电磁钢片而形成的圆筒状的层压铁心和设置在层压铁心内部的磁铁（26）构成，在层压铁心的层压面上，具备顶点部（23a）朝向旋转中心（20e）侧以L形配置的构成L形孔（23）的长尺状的第1孔（20a）及第2孔（20b），L形孔（23）在周方向上按规定间距排列有多个，第1孔（20a）的较长方向的尺寸La形成得比第2孔（20b）的较长方向的尺寸（Lb）大，在第1孔（20a）中插入有磁铁（26），且在第2孔（20b）中插入有非磁性的导体（27），在第3孔（20c）中也插入有非磁性的导体（28），且在层压铁心的层压方向的両端安装有覆盖层压铁心的端环（29）。

Description

转子、使用有该转子的旋转电机及发电机

技术领域

本发明涉及转子、使用有该转子的旋转电机及发电机。

背景技术

近年来，节约能源是全世界的课题。根据一种说法，认为全世界的大部分电力是通过马达所消费的。因此，如果开发出高效率的马达，就可以对节约能源做出贡献。在此，作为效率良好的马达，公知有永久磁铁型同步旋转电机，作为其一例，公知有将磁铁以V字型配置的马达（参考专利文献1）。

专利文献1：日本国特开2005-39963号公报

发明内容

但是，将磁铁以V字型配置的马达虽然效率良好，但是在小型马达的情况下，磁铁相对于马达成本的比率变大，另一方面，如果减少磁铁量，效率就会降低。

因此，本发明是鉴于这样的问题而进行的，目的是提供磁铁的使用量比较少且实现效率良好的旋转电机及发电机的转子、使用有该转子的旋转电机及发电机。

为了解决上述课题，本发明的转子是由层压电磁钢片而形成的圆筒状的层压铁心和设置在所述层压铁心内部的磁铁所构成的转子，在所述层压铁心的层压面上，具备顶点部朝向旋转轴侧以V形配置地的构成V形孔的长尺状的第1孔及第2孔，所述V形孔在周向上按规定间距排列有多个，所述第1孔的较长方向的尺寸形成得比所述第2孔的较长方向的尺寸大，在所述第1孔中插入有所述磁铁，且在所述第2孔中插入有非磁性导体，在相邻的所述V形孔之间还具备第3孔，在该第3孔中插入非磁性的第2导体，所述第2孔和所述第3孔彼此大致平行地沿着所述转子的半径方向设置。

根据本发明，由于转子上具备磁铁和非磁性导体，因此可以实现小型且高输出的马达。

附图说明

图1是旋转电机的正面剖视图。

图2是旋转电机的侧面剖视图。

图3是端环的主视图。

图4是旋转电机的磁路的说明图。

符号说明

10-旋转电机；20-转子；22-层压铁心；23-V形孔（L形孔）；26-磁铁；27-导体；30-定子。

具体实施方式

以下，参考附图对本发明的实施方式进行说明。另外，关于相同的构成，通过标注相同的符号来适当省略重复说明。

(第1实施方式)

首先，参考图1至图3，对本发明的第1实施方式涉及的转子及使用有该转子的旋转电机的构成进行说明。

如图1所示，本实施方式涉及的旋转电机10，由圆筒状的转子20和设置在其外侧并产生旋转磁场的圆筒状的定子30构成。

转子20，由层压电磁钢片21而形成的圆筒状的层压铁心22和设置在其内部的磁铁26构成。在层压铁心22的层压面上，形成有顶点部23a朝向旋转中心20e侧以V形配置的构成V形孔23的长尺状的第1孔20a及第2孔20b。V形孔23在周方向上按规定的间距排列有多个，在本实施方式中，6个V形孔23按60度的间距等间隔排列。

第1孔20a的较长方向的尺寸La形成得比所述第2孔20b的较长方向的尺寸Lb大。因而，V形孔23也可以被改称为L形孔23。

在第1孔20a中插入有永久磁铁即磁铁26，且在第2孔20b中插入有用铝形成的非磁性的导体27。在层压铁心22的层压面上，对应孔的尺寸，磁铁26的较长方向的尺寸比非磁性导体27的较长方向的尺寸大。

在层压铁心22的层压方向的两端，安装有作为覆盖层压铁心22的端部构件的端环29。

在相邻的L形孔23之间，形成有第3孔20c及第4孔20d，在第3孔20c及第4孔20d上，插入有用铝形成的非磁性的第2导体28。

导体27及两端的端环29均用铝形成，导体27和端环29通过铝的压铸而一体成型。

第2导体28及两端的端环29也均用铝形成，导体28和端环29也通过铝的压铸而一体成型。

在层压铁心22两端的至少一端的端环29上，形成插入磁铁26的插入孔29a，即使在热处理后（例如压铸后），也可以通过插入孔29a将磁铁26安装在层压铁心22上。

在定子30上，设置有多个（在本实施方式中为36个）按规定间距围着转子20的齿31。在相邻的L形孔23之间的定子30侧，在第1孔20a的端部和与其相邻的第2孔20b的端部之间存在多个（在本实施方式中为2个）齿31。在定子30上缠绕着绕组32。

其次，参考图4，对本实施方式涉及的旋转电机10的动作进行说明。

在图4中，通过为了朝箭头B方向旋转从而在绕组32中通入交流电，虽然在转子20的非磁性导体27及导体28的表面（铝表面）上产生涡电流，但是该涡电流具有要妨碍绕组磁通通过的作用，因此能够防止绕组磁通向旁边的极泄漏。另一方面，由于通过导体27和导体28的宽度和厚度能够防止磁铁磁通向旁边的极泄漏，因此“L”字形状内能够依次构成各自独立的S极、N极。由此，绕组32的交流磁通向各个“L”字形状的内侧和外侧分离而流动，可以得到线圈转矩。在图4表示的定子30和转子20的位置关系中，在“L”字形状内插入有铝27的一侧，在绕组32的磁通和磁铁26的磁通之间产生吸引力（空隙磁通+），在插入有磁铁26的一侧，在绕组32的磁通和磁铁26的磁通之间产生排斥力（空隙磁通零），所以吸引侧要填补排斥侧的磁通，将转子拉向箭头B方向的力发生作用，可以得到磁阻转矩。

V形孔23的2个孔中，由于在一个孔中插入磁铁26和，同时在另一个孔中插入非磁性导体27，且磁铁26的较长方向的尺寸比非磁性导体27的较长方向的尺寸大，因此在有限的区域中，可以确保一定程度的磁力，同时也能够通过涡电流有效率地得到磁通泄漏的防止效果。由此，能够提供磁铁的使用量比较少且实现效率良好的旋转电机的转子及使用有该转子的旋转电机。

由于在相邻的L形孔23之间具备非磁性的第2导体28，因此可以使永久磁铁型旋转电机的q轴的磁通流具有方向，所以q轴凸极变得明确，在无传感器控制下，能够确实检测到极。

在相邻的L形孔23之间的定子30侧，由于在第1孔20a的端部和与其相邻的第2孔20b的端部之间存在多个（在本实施方式中为2个）齿31，所以在各个相邻的L形孔23上，通过绕组32产生的磁通不干涉地分开流动。

而且，由于用端环29夹住层压铁心22的层压方向两端，介于导体27或者第2导体28，通过压铸而一体成型，所以转子20非常坚固。而且，也能够用端环保持转子平衡。

如以上说明所示，根据本实施方式，可以得到下列的效果。

虽然通过在绕组中通入交流电会在铝表面产生涡电流，但是该电流具有要妨碍磁通通过的作用，所以能够防止绕组磁通向旁边的极泄漏。由此，永久磁铁型同步电机的d轴和q轴分离，使转子的极和极之间的q轴磁路指向2个定子的齿侧，可以得到明确的磁性凸极。在此，无传感器控制是抓住旋转电机的凸极而进行控制的，如果凸极明确，在控制上则很方便。

而且，由于在被插入的作为非磁性导体的铝上有2次电流流动，具有产生旋转扭矩的效果，同时形成永久磁铁型同步电机和感应电机的磁路，磁通很好地循环，因此可以实现小型且高输出的马达。

另外，由于转子通过压铸变得坚固，同时可以用作为端部构件的端环保持转子平衡，所以无需像通常的永久磁铁型同步电机那样另行设置平衡台。

以上，说明了本发明的实施方式。但是，不言而喻，如果是本领域技术人员就可以根据此实施方式进行适当变更，附带进行以下说明，即使在实施了如此变更的情况下，也包含在本发明的技术范围内。

例如，即使不设置第3孔20c、第4孔20d及第2导体28，作为永久磁铁型同步电机也成立。也可以只具备第3孔20c。另外，没必要通过压铸将端环29一体成型，也可以通过采用螺栓等的连接单元将各个端环29进行连接，或者通过焊接而安装在层压铁心22上。

而且，虽然表示了导体27、第2导体28及端环29均用铝形成的例子，但是不局限于此，也可以是用铜、银等来形成任意一个或者全部。

并且，虽然表示了本发明的转子应用于旋转电机的例子，但是也可以应用于发电机。

Claims (7)

1.一种转子，其为由层压电磁钢片而形成的圆筒状的层压铁心和设置在所述层压铁心内部的磁铁所构成的转子，其特征为，

在所述层压铁心的层压面上，具备顶点部朝向旋转轴侧以V形配置的构成V形孔的长尺状的第1孔及第2孔，

所述V形孔在周方向上按规定间距排列有多个，

所述第1孔的较长方向的尺寸形成得比所述第2孔的较长方向的尺寸大，

在所述第1孔中插入有所述磁铁，且在所述第2孔中插入有非磁性导体，

在相邻的所述V形孔之间还具备第3孔，在该第3孔中插入非磁性的第2导体，

所述第2孔和所述第3孔彼此大致平行地沿着所述转子的半径方向设置。

2.根据权利要求1所述的转子，其特征为，在所述层压铁心的层压方向两端安装有覆盖该层压铁心的端部构件，

由相同材料构成所述导体和所述端部构件。

3.根据权利要求2所述的转子，其特征为，所述端部构件上具备被所述磁铁插入的插入孔。

4.根据权利要求2所述的转子，其特征为，

所述第2导体及所述端部构件通过铝的压铸而一体成型。

5.根据权利要求1所述的转子，其特征为，在所述层压铁心的层压方向两端安装有覆盖该层压铁心的端部构件，

所述第2导体及所述端部构件通过铝的压铸而一体成型。

6.一种旋转电机，其为由权利要求1所述的转子和具有按规定间距围着所述转子的齿的定子所构成的旋转电机，其特征为，

在相邻的所述V形孔之间的所述定子侧，在所述第1孔的端部和与其相邻的所述第2孔的端部之间存在多个所述齿。

7.一种发电机，其为由权利要求1所述的转子和具有按规定间距围着所述转子的齿的定子所构成的发电机，其特征为，

在相邻的所述V形孔之间的所述定子侧，在所述第1孔的端部和与其相邻的所述第2孔的端部之间存在多个所述齿。