CN102812619B - 电磁钢板形成体、转子芯、转子、旋转电机以及车辆 - Google Patents
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Abstract
一种转子芯中所利用的电磁钢板形成体，该转子芯在以包含轴中心的视线观察的情况下，沿着同轴中心周围的圆周方向按顺时针旋转而被赋予了正转方向以及反转方向，其中，以所述视线进行观察的情况下，使构成多个极的永久磁铁沿着所述圆周方向以规定的极螺旋角大致等间隔地配置，并且，按照配置在1个极的所述永久磁铁分割为第1永久磁铁以及第2永久磁铁而配置的方式，在该电磁钢板形成体形成第1空洞部、第2空洞部、将这些的第1空洞部以及第2空洞部间隔开的肋部；以所述视线进行观察的情况下的所述第1空洞部，与通过所述极螺旋角的中心角的中心线相比而位于正转方向侧，并且，所述第1空洞部的长边方向轴线按照相对于所述中心线的垂线向顺时针旋转方向倾斜并交差的方式配置。
Description
技术领域
本发明涉及电磁钢板形成体、转子芯、转子、旋转电机以及车辆。
本申请是基于2010年3月30日在日本申请的特愿2010-079448号而主张优先权，并在此援引其内容。
背景技术
近年来，燃料电池机动车、混动力机动车、电气机动车等的搭载了车辆驱动用的电动机(马达)的车辆正不断开发。作为电动机，一般具有配有线圈的定子、在定子的内周侧沿轴线周围自由转动地被支撑的且配设有永久磁铁的转子。作为永久磁铁配设于转子中的构造，已知有通过在转子芯设置的插入孔中插入永久磁铁，在转子中埋设永久磁铁的IPM(InteriorPermanent Magnet：磁铁埋设)构造。
例如，在专利文献1中公开了：在转子铁芯(相对于本申请的转子芯)配置了导体和永久磁铁的永久磁铁式的转子中，使所述永久磁铁在圆周方向上等间隔地相邻，且使其相对于转子铁芯的半径方向而倾斜地配置，从而较之于现有技术使永久磁铁的磁力增大的转子。
另外，在专利文献2中公开了：在转子芯内埋设永久磁铁的磁铁埋设型马达中，将转子芯设为内侧转子与外侧转子的2分割构造，在内侧转子与外侧转子的对置部，使永久磁铁相对于转子芯的圆周方向以倾斜的状态进行夹持的转子芯。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本国特开昭60-234448号公报
专利文献2：日本国专利第3774808号公报
发明的概要
发明所要解决的课题
但是，在专利文献1以及专利文献2中，在q轴磁通量的磁路形成气隙。由此，由于q轴磁通量的磁阻增加，因此磁阻转矩变低。由此，存在磁阻转矩与磁铁转矩的合成转矩即马达转矩变低这样的问题。
发明内容
在此，本发明的课题在于提供能够利用磁阻转矩且能够提高磁阻转矩与磁铁转矩的合成转矩的电磁钢板形成体、转子芯及转子。
另外，其课题还在于：通过具备这些电磁钢板形成体、转子芯及转子，来提供能够在起动时或急剧的负载变动中也能够获得大的转矩且效率好的旋转电机以及利用了该旋转电机的车辆。
解决课题的手段
为了解决上述的课题，本发明的各方式采用了以下的技术手段。
〔1〕本发明的一方式所涉及的电磁钢板形成体是用于转子芯的电磁钢板形成体，该转子芯在以包含轴中心的视线进行观察的情况下，沿着同轴中心周围的圆周方向按顺时针旋转而赋予了正转方向以及反转方向，其中，按照在以所述视线进行观察的情况下，构成多个极的永久磁铁沿着所述圆周方向以规定的极螺旋角大致等间隔地配置，并且将配置于1个极的所述永久磁铁分割为第1永久磁铁以及第2永久磁铁而配置的方式，在该电磁钢板形成体形成有用于插入所述第1永久磁铁的第1空洞部、用于插入所述第2永久磁铁的第2空洞部、以及将所述第1空洞部以及所述第2空洞部间隔开的肋部，并且，以所述视线进行观察的情况下的所述第1空洞部较通过所述极螺旋角的中心角的中心线而位于正转方向侧，且按照该第1空洞部的长边方向轴线相对于所述中心线的垂线而向顺时针旋转方向倾斜并交差的方式配置。
〔2〕在上述〔1〕所述的电磁钢板形成体的基础上，也可以是：以所述视线进行观察的情况下的所述第2空洞部较所述中心线而位于反转方向侧，且按照该第2空洞部的长边方向轴线相对于所述中心线的所述垂线而向顺时针旋转方向倾斜并交差的方式配置。
〔3〕在上述〔2〕所述的电磁钢板形成体的基础上，也可以是：以所述视线进行观察的情况下，所述第1空洞部的长边方向轴线与所述第2空洞部的长边方向轴线大致平行。
〔4〕在上述〔1〕所述的电磁钢板形成体的基础上，也可以是：具有设置于所述第1空洞部且用于插入所述第1永久磁铁的大致矩形状的第1插入孔、以及设置于所述第2空洞部且用于插入所述第2永久磁铁的大致矩形状的第2插入孔，以所述视线进行观察的情况下，在所述第1插入孔的拐角部以及所述第2插入孔的拐角部形成有空间部。
〔5〕在上述〔2〕所述的电磁钢板形成体的基础上，也可以是：按照以所述视线进行观察的情况下，所述第1永久磁铁的所述正转方向侧的外周侧拐角部与所述第2永久磁铁的所述反转方向侧的外周侧拐角部配置在所述轴中心周围的同一圆周上的方式，来形成所述第1插入孔以及所述第2插入孔。
〔6〕在上述〔2〕所述的电磁钢板形成体也可以还具备：第1磁障，其设置在所述第1空洞部的所述正转方向侧，用于防止所述第1永久磁铁的磁通量的泄漏；以及第2磁障，其设置在所述第2空洞部的所述反转方向侧，用于防止所述第2永久磁铁的磁通量的泄漏。
〔7〕在上述〔6〕所述的电磁钢板形成体的基础上，也可以是：所述第2磁障具有比所述第1磁障大的面积。
〔8〕在上述〔6〕所述的电磁钢板形成体的基础上，也可以是：所述第1磁障的周缘部以及所述第2磁障的周缘部弯曲，并且，所述各周缘部的外径侧的曲率半径大于这些周缘部的内径侧的曲率半径。
〔9〕本发明的一方式所涉及的转子芯是将上述〔1〕～〔8〕的任意一种所述的电磁钢板形成体的多个进行层叠而形成的转子芯，其中，各所述电磁钢板形成体分别被实施绝缘处理。
〔10〕本发明的一方式所涉及的转子具有：上述〔9〕所述的转子芯；以及插入到该转子芯的所述第1空洞部中的所述第1永久磁铁以及插入到所述第2空洞部中的所述第2永久磁铁。
〔11〕本发明的一方式所涉及的旋转电机具有：上述〔10〕所述的转子；以及按照覆盖该转子的外周面的方式而配置的大致圆环状的定子。
〔12〕本发明的一方式所涉及的车辆中，上述〔11〕的旋转电机被用作驱动用的旋转电机。
发明效果
根据上述〔1〕的方式所涉及的电磁钢板形成体，在第1空洞部中插入第1永久磁铁时，按照以包含轴中心的视线进行观察的情况下，该第1永久磁铁的长边方向轴线相对于中心线的垂线而向顺时针旋转方向倾斜并交差的方式进行配置。由此，由在第1空洞部中所插入的第1永久磁铁产生的d轴磁通量相对于中心线而偏向正转方向侧进行分布。由此，第1永久磁铁的磁铁转矩的峰值时的相位接近于磁阻转矩的峰值时的相位。因此，较之于d轴磁通量沿着各极间的中心线而分布的情况下的合成转矩，能够提高磁阻转矩与磁铁转矩的合成转矩。由此，即使对于起动时或急剧的负载变动也能够获得大的合成转矩。根据以上，能够提供效率好的马达以及利用其的车辆。
另外，根据上述〔2〕所涉及的电磁钢板形成体，在第2空洞部中插入第2永久磁铁时，按照以包含轴中心的视线观察的情况下该第2永久磁铁的长边方向轴线相对于中心线的垂线向顺时针旋转方向倾斜并交差的方式进行配置。因此，通过将永久磁铁分别插入到第1空洞部和第2空洞部，由插入到第2空洞部中的第2永久磁铁所产生的d轴磁通量相对于中心线而偏向正转方向侧进行分布。由此，较之于仅第1空洞部的长边方向轴线相对于中心线的垂线而交差地配置的电磁钢板形成体，更多的d轴磁通量较中心线而偏向正转方向侧进行分布。由此，第2永久磁铁的磁铁转矩的峰值时的相位接近于磁阻转矩的峰值时的相位，能够提高磁阻转矩与磁铁转矩的合成转矩。
另外，根据上述〔3〕所涉及的电磁钢板形成体，与第2空洞部的长边方向轴线与第1空洞部的长边方向轴线非大致平行的情况相比较，更多的d轴磁通量较中心线而偏向正转方向侧进行分布。由此，由这些电磁钢板形成体而形成的转子芯向正转方向侧转动时，能够更有效地利用磁阻转矩。因此，能够进一步提高磁阻转矩与磁铁转矩的合成转矩。由此，即使对于转子芯的起动时或急剧的负载变动也能获得大的转矩，能够提供效率好的马达以及利用其的车辆。
另外，根据上述〔4〕所涉及的电磁钢板形成体，在插入第1永久磁铁以及第2永久磁铁时，能够防止这些第1永久磁铁以及第2永久磁铁的角与各自的插入孔的拐角部之间干扰。由此，在转子芯的转动时，能够防止由于转子芯的离心力的应力而使永久磁铁或电磁钢板形成体破损。
另外，根据上述〔5〕所涉及的电磁钢板形成体，第1永久磁铁的正转方向侧的外周侧拐角部与第2永久磁铁的反转方向侧的外周侧拐角部在以所述视线进行观察的情况下位于电磁钢板形成体的最外周侧。由此，以所述电磁钢板形成体形成的转子芯向正转方向侧进行转动时，能够使第1插入孔的正转方向侧以及第2插入孔的反转方向侧的d轴磁通量的短接磁路狭小。由此，能够使泄漏的d轴磁通量为最小限度，能够将磁力效率好地变换为转动力。
另外，根据上述〔6〕所涉及的电磁钢板形成体，能够防止第1永久磁铁以及第2永久磁铁的磁通量的泄漏。因此，能够使d轴磁通量的短接磁路狭小。
另外，根据上述〔7〕所涉及的电磁钢板形成体，第2磁障具有比第1磁障要大的面积，从第1空洞部的正转方向侧的电磁钢板形成体的面积中减去第1磁障的面积后的有效面积与从第2空洞部的反转方向侧的电磁钢板形成体的面积中减去第2磁障的面积后的有效面积成为大致一致。由此，能够获得夹着中心线的在电磁钢板形成体的正转方向侧与反转方向侧之间的重量平衡。因此，能够确保电磁钢板形成体进行转动时的动平衡，能够提供转矩脉动少的转子芯。
另外，根据上述〔8〕所涉及的电磁钢板形成体，通过在电磁钢板形成体配置永久磁铁的状态下来转动电磁钢板形成体，即使离心力对永久磁铁起作用，也能够将向第1空洞部以及第2空洞部的应力在弯曲地形成的周缘部使之分散。另外，外径侧周缘部的曲率半径比内径侧周缘部的曲率半径大，因此能有效地分散尤其是离心力易于作用的向外径侧周缘部的应力。由此，能够抑制应力集中到第1磁障以及第2磁障的周缘部。根据以上，能够防止永久磁铁或电磁钢板形成体的破损。
另外，根据上述〔9〕所涉及的转子芯，通过分别对电磁钢板形成体实施了绝缘处理，能够使转子芯的涡电流的通路狭小化。因此，能够抑制涡电流的流动，能够效率好地将永久磁铁的磁力变换为转动力。
另外，根据上述〔10〕所涉及的转子，由于具有上述的转子芯，因此通过使所述转子向正转方向侧进行转动，较之于d轴磁通量沿中心线而分布的情况下的合成转矩，能够更进一步提高阻转矩与磁铁转矩的合成转矩。
另外，根据上述〔11〕所涉及的旋转电机以及上述〔12〕所涉及的车辆，由于具有上述的转子，因此通过使所述转子向正转方向侧进行转动，较之于d轴磁通量沿中心线而分布的情况下的合成转矩，能够更进一步提高磁阻转矩与磁铁转矩的合成转矩。由此，即使对于转子芯的起动时或急剧的负载变动也能够获得大的转矩，能够提供效率好的旋转电机以及利用了其的车辆。
附图说明
图1是本发明的一实施方式所涉及的车辆用动力传动系统(powertrain)的概略构成剖面图。
图2是同实施方式中的转子的俯视图。
图3是同转子的局部放大图。
图4是转矩相位图。
具体实施方式
以下，关于本发明的一实施方式所涉及的旋转电机(以下称为“马达”。)，参照附图进行说明。另外，本实施方式中，利用搭载于车辆的马达来进行说明。
图1是车辆用动力传动系统的概略构成剖面图。另外，在以下的说明中，将转子15(以下称为转子15)的圆周方向设为θ方向，将转子15的正转方向侧设为+θ侧，将转子15的反转方向侧设为-θ侧。另外，将转子15的径方向设为R方向，将转子15的外周侧设为+R侧，将转子15的中心侧设为-R侧。并且，将转子15的轴方向设为Z方向，且将传感器壳体13侧设为+Z侧，将变速器壳体(mission housing)12侧设为-Z侧。以下，根据需要，利用θ、R、Z的圆柱坐标系来进行说明。
如图1所示，车辆用动力传动系统(以下，称为动力传动系统)10具有：马达壳体11、与马达壳体11的一方侧(-Z侧)缔结的变速器壳体12、与马达壳体11的另一方侧(+Z侧)缔结的传感器壳体13。
另外，在马达壳体11的内部形成马达室36。在该马达室36中收纳有具备定子21以及转子15的马达23。
变速器壳体12由与马达壳体11缔结的共用壳体12A、与共用壳体12A缔结的齿轮壳体12B来构成。变速器壳体12的内部构成变速器室37。在该变速器室37中收纳有将来自马达23的输出轴24的动力进行传递的动力传递部(未图示)。
在传感器壳体13的内部构成有传感器室38。在该传感器室38内收纳有马达23的转动传感器25。
马达壳体11形成为覆盖马达23整体的大致圆柱形状。在马达壳体11与变速器壳体12之间的边界部的变速器壳体12侧，设置有自由转动地支撑马达23的输出轴24的一端的轴承26。而且，在马达壳体11与传感器壳体13之间的边界部的传感器壳体13侧设置有自由转动地支撑马达23的输出轴24另一端的轴承27。
在马达壳体11的壁部31、变速器壳体12的壁部32以及传感器壳体13的壁部33分别形成有相互连通的通气通路35。
并且，在马达壳体11的壁部31内的比通气通路35更靠近内周侧，按照覆盖马达23的定子21的整个圆周的方式设置有用于冷却马达23的蓄水部40。另外，定子21烧结嵌入于马达壳体11，与马达壳体11的内周面紧密连接地配置。
在变速器壳体12内形成有用于分离动力传动系统10内所使用的润滑油的通气室51。另外，在通气室51中设置有与通气室51的外部连通的通气配管39。由此，将通过动力传递部(齿轮)或马达23的转动而飞散的润滑油在通气室51进行分离，防止从通气配管39向外部漏出。
该通气室51形成在相当于动力传动系统10的最上部的位置。另外，通气室51与通气通路35连通，能够将动力传动系统10内的高压/高温的空气从通气配管39排出。并且，通气室51经由通气通路35与马达室36、变速器室37、以及传感器室38连通。
在此，关于转子15的构成，利用图2以及图3来进行说明。
图2是转子的俯视图。图3是转子的局部放大图(俯视图)。
如图2所示，转子15具备：层叠多个电磁钢板形成体(以下称为“转子芯片”。)22A而形成的转子芯(以下称为“转子芯”。)22、以及在形成于转子芯22的插入孔57(57A、57B)内所保持的永久磁铁58(58A、58B)，且转子15在输出轴24可转动地被支撑。转子15与卷绕线圈20(参照图1)而成的圆环状的定子21(参照图1)空出规定间隔地对置配置。
转子芯22以包含输出轴24的轴中心24A的视线来观察的情况下，将沿着同轴中心24A周围的圆周方向按顺时针旋转而赋予正转(+θ)方向以及反转(-θ)方向。
(转子芯片22A)
如图2所示，本实施方式的转子芯片22A是由大致圆盘状的电磁钢板等磁性板构成的部件。转子芯片22A通过加压而成型。
在转子芯片22A的大致中央部，形成有用于使输出轴24插通的贯通孔28。贯通孔28的直径比输出轴24的外径要稍小地形成。由此，如后所述，在形成了转子芯22后，能够将转子芯22压入输出轴24来固定。另外，在贯通孔28的周边形成有多个减重部29。本实施方式中，例如，沿着圆周方向形成有8个大致三角形状的减重部29。由此，能够使转子芯22轻量化。另外，也可以不形成减重部29。
另外，如图3所示，转子芯片22A在以所述视线进行观察的情况下，构成多个极的永久磁铁58(58A、58B)沿圆周方向以规定的极螺旋角大致等间隔地配置。另外，按照配置于1个极的永久磁铁58作为第1永久磁铁58A以及第2永久磁铁58B而分割地配置的方式，形成用于插入第1永久磁铁58A的第1空洞部55A与用于插入第2永久磁铁58B的第2空洞部55B、以及将这些第1空洞部55A以及第2空洞部间55B间隔开的肋部60。该肋部60形成在第1空洞部55A的-θ侧的端部与第2空洞部55B的+θ侧的端部之间。
本实施方式的第1空洞部55A以及第2空洞部55B例如形成有8组。即，本实施方式的转子15中，各极间的中心线P-P′间的角度(以下称为“极螺旋角”。)α成为45度，是8极(4极对)的转子15。另外，在以下的说明中，将极螺旋角α的中心线定义为中心线C。
(第1空洞部55A)
如图3所示，第1空洞部55A在以所述视线进行观察的情况下，较中心线C而位于+θ侧。通过将与肋部60的侧面对应且在俯视下呈直线状所示的第1端部52、与从肋部60的+R侧端部向着+θ侧相对于第1端部52大致呈直角方向延设的第1外侧面63A、从肋部60的-R侧端部向着+θ侧相对于第1端部52大致呈直角方向而延设的第1内侧面64A、第1外侧面63A的+θ侧端部以及第1内侧面64A的+θ侧端部呈大致圆弧状地连接，来形成第1空洞部55A。
另外，第1空洞部55A具有用于插入第1永久磁铁58A的第1插入孔57A。具体而言，通过由第1端部52、第1外侧面63A、第1内侧面64A、以及将第1外侧面63A的+θ侧端部与第1内侧面64A的+θ侧端部呈直线性连接的短侧边65A所包围的区域，来大致矩形状地形成第1插入孔57A。另外，在图3中，以虚拟线来表现短侧边65A。
以所述视线进行观察的情况下例如在第1插入孔57A的拐角部形成有圆弧状的空间部67A。具体而言，在第1端部52与第1外侧面63A之间的拐角部、第1端部52与第1内侧面64A之间的拐角部以及短侧边65A与第1内侧面64A之间的拐角部的3处，形成有空间部67A。通过在第1插入孔57A的拐角部形成空间部67A，在后述的将第1永久磁铁58A插入至第1插入孔57A并固定时，能够防止第1永久磁铁58A的拐角部58A1对第1插入孔57A所造成的干扰。另外，在转子芯22转动时，能够防止因转子芯22的离心力而使转子芯22的应力集中于第1永久磁铁58A的拐角部58A1，因此能够防止第1永久磁铁58A或转子芯片22A发生破损。并且，通过在空间部67A中注入粘接剂，来使第1永久磁铁58A与第1插入孔57A之间的缝隙全部注满粘接剂。因此，能够在转子芯22可靠地保持第1永久磁铁58A。
并且，在第1空洞部55A的+θ侧设置有用于防止第1永久磁铁58A的磁通量泄漏的第1磁障61A。具体而言，第1磁障61A是通过由将第1外侧面63A的+θ侧端部与第1内侧面64A的+θ侧端部大致呈圆弧状地连接的第1周缘部59A、短侧边65A所包围的区域来形成的。
将后述的第1永久磁铁58A插入到第1插入孔57A后，由第1磁障61A所产生的气隙形成在第1永久磁铁58A的+θ侧。由于气隙的磁阻高，因此通过形成第1磁障61A，使磁阻低的短接磁路狭小，能够抑制d轴磁通量的泄漏。
另外，第1磁障61A的第1周缘部59A弯曲地形成，第1周缘部59A的外径侧(+R侧)的曲率半径按照大于第1周缘部59A的内径侧(-R侧)的曲率半径的方式形成。在将后述的第1永久磁铁58A插入至第1插入孔57A中的状态下转动转子15时，第1永久磁铁58A由于离心力而压向第1空洞部55A的第1外侧面63A。此时，尽管拉伸应力对第1磁障61A的第1周缘部59A起作用，但由于第1周缘部59A的+R侧的曲率半径比-R侧的曲率半径要大，因此能够使尤其离心力易于作用的第1周缘部59A的+R侧的应力得到较广地高效地分散。这样，由于能够抑制因离心力而产生的拉伸应力集中于1处，因此能够防止永久磁铁58以及转子芯片22A发生破损。
如图3所示，本实施方式的第1空洞部55A的+θ侧的端部按照在以所述视线进行观察的情况下，从转子芯22的-θ侧朝向+θ方向侧而位于轴中心24A侧的方式倾斜地形成。具体而言，第1空洞部55A的长边方向轴线L1(以下，设为第1轴线L1)按照在以所述视线进行观察的情况下相对于中心线C的垂线D向+θ方向倾斜并交差的方式配置。关于第1空洞部55A的第1轴线L1如此地相对于垂线D倾斜地形成时的效果，将在后面详述。
(第2空洞部55B)
以下对第2空洞部55B进行说明。另外，关于其与第1空洞部55A相同的构成部分则省略其说明。
如图3所示，第2空洞部55B在以所述视线进行观察的情况下，较中心线C而位于-θ侧。通过将与肋部60的侧面对应且在俯视下呈直线状所示的第2端部53、从肋部60的+R侧端部朝向-θ侧且相对于第2端部53大致呈直角方向而延设的第2外侧面63B、从肋部60的-R侧端部朝向-θ侧且相对于第2端部53大致呈直角方向而延设的第2内侧面64B、第2外侧面63B的-θ侧端部以及第2内侧面64B的-θ侧端部大致呈圆弧状地连接而形成。
另外，第2空洞部55B具有用于插入第2永久磁铁58B的第2插入孔57B。具体而言，第2插入孔57B是通过由第2端部53、第2外侧面63B、第2内侧面64B、将第2外侧面63B的-θ侧端部与第2内侧面64B的-θ侧端部呈直线性连接的短侧边65B所包围的区域，形成为大致矩形状。另外，在图3中，以虚拟线来表现短侧边65B。
以所述视线进行观察的情况下，在第2插入孔57B的拐角部例如形成有圆弧状的空间部67B。具体而言，在第2端部53与第2外侧面63B之间的拐角部、在第2端部53与第2内侧面64B之间的拐角部以及在短侧边65B与第2内侧面64B之间的拐角部的3处，形成有空间部67B。由此，在将第2永久磁铁58B插入至第2插入孔57B来固定时，能够防止第2永久磁铁58B的拐角部58B1对第2插入孔57B形成干扰。另外，在转子芯22转动时，能够防止因转子芯22的离心力而使转子芯22的应力集中于第2永久磁铁58B的拐角部58B1，因此能够防止第2永久磁铁58B或转子芯片22A发生破损。
并且，在第2空洞部55B的-θ侧，设置有用于防止第2永久磁铁58B的磁通量泄漏的第2磁障61B。具体而言，第2磁障61B由将第2外侧面63B的-θ侧端部与第2内侧面64B的-θ侧端部大致呈圆弧状连接的第2周缘部59B、短侧边65B所包围的区域来形成。
本实施方式的第2空洞部55B的+θ侧的端部按照在以所述视线进行观察的情况下，从转子芯22的-θ侧朝向+θ方向侧而位于轴中心24A侧的方式倾斜地形成。具体而言，第2空洞部55B的长边方向轴线L2(以下，设为第2轴线L2)与第1轴线L1相同地，优选按照在以所述视线进行观察的情况下相对于中心线C的垂线D向+θ方向倾斜并交差的方式配置。另外，第2轴线L2尤其优选与第1轴线L1大致平行。关于第2空洞部55B的第2轴线L2如此地倾斜形成时的效果，也将在后详述。
上述第1插入孔57A以及第2插入孔57B按照第1永久磁铁58A的+θ侧的外周侧拐角部62A与第2永久磁铁58B的-θ侧中的外周侧拐角部62B在以所述视线进行观察的情况下配置在轴中心24A周围的同一圆周上的方式来形成。由此，第1永久磁铁58A的+θ侧的外周侧拐角部62A与第2永久磁铁58B的-θ侧的外周侧拐角部62B在以所述视线进行观察的情况下位于转子芯片22A的最外周侧。由此，在所述转子芯片22A所形成的转子芯22向+θ侧转动时，能够使第1插入孔57A的+θ侧以及第2插入孔57B的-θ侧的d轴磁通量的短接磁路狭小。另外，能够使从第1永久磁铁58A以及第2永久磁铁58B泄漏的d轴磁通量为最小限度，因此能够将磁力效率好地变换为转动力。
但是，如上所述，将第1永久磁铁58A的+θ侧的外周侧拐角部62A与第2永久磁铁58B的-θ侧的外周侧拐角部62B配置在同一圆周上并且，将第1空洞部55A的第1轴线L1与第2空洞部55B的第2轴线L2相对于垂线D以+θ方向倾斜地形成。因此，如图3所示，在转子芯片22A中较中心线C而靠向-θ侧并且较第2空洞部55B而靠向+R方向的面积大于较中心线C而靠向+θ侧并且较第1空洞部55A而靠向+R方向的面积。由此，在第2磁障61B与第1磁障61A为相同面积的情况下，转子芯片22A的较中心线C而靠向+θ侧的区域与-θ侧的区域中，重心偏向形成有第2空洞部55B的-θ侧。因此，转子15转动时的转子芯片22A的动平衡发生破坏。
另一方面，由于第2磁障61B形成为具有比第1磁障61A要大的面积，使得从转子芯片22A中的较第2空洞部55B而靠向+R方向的区域的面积中减去第2磁障61B的面积后的有效面积与从转子芯片22A中的较第1空洞部55A而靠向+R方向的区域的面积中减去第1磁障61A的面积后的有效面积大致一致。由此，夹着中心线C，能够在+θ侧的区域与-θ侧的区域之间取得重量的平衡。因此，能够确保转子芯片22A转动时的动平衡，能够形成转矩脉动少的转子芯22以及转子15。
(转子芯22)
转子芯22是将具有上述第1空洞部55A以及第2空洞部55B的圆盘状的转子芯片22A层叠多个而形成的。具体而言，通过将转子芯片22A重叠并接合固定，在各转子芯片22A形成销栓(ダボ)(未图示)。能够通过该销栓将各转子芯片22A联接并层叠固定。通过形成销栓在多处进行接合固定，能够防止各转子芯片22A发生位置偏离。另外，也可以通过粘结各转子芯片22A来进行层叠。
在此，转子芯片22A的表面通过无机材料等的绝缘覆膜来实施绝缘处理。通过对转子芯片22A的表面以无机材料等的绝缘覆膜来进行表面涂层处理，能够在将多个转子芯片22A进行层叠时，确保相邻的各转子芯片22A间的电绝缘状态。由此，能够将涡电流的通路设得狭小，因此能够效率好地将磁力变换为转动力。另外，转子芯片22A优选尽可能薄地形成。通过将转子芯片22A设薄，能够使涡电流的通路狭小，因此能够提供效率更高的转子芯22。
(永久磁铁58)
第1永久磁铁58A从Z方向观察时形成为大致矩形状。具体而言，通过与第1空洞部55A的第1端部52、第1外侧面63A、第1内侧面64A、短侧边65A对应的大致直线状的各侧面而形成为大致矩形状。
第2永久磁铁58B与第1永久磁铁58A相同地，从Z方向观察时形成为大致矩形状。具体而言，通过与第2空洞部55B的第2端部53、第2外侧面63B、第2内侧面64B、短侧边65B对应的大致直线状的各侧面而形成为大致矩形状。另外，在本实施方式中，第1永久磁铁58A与第2永久磁铁58B使用了相同的永久磁铁58。由此，能够谋求基于部件共用化的成本降低。
(转子15)
通过在上述转子芯22的贯通孔28中固定输出轴24，并且在第1插入孔57A固定第1永久磁铁58A以及在第2插入孔57B固定第2永久磁铁58B，来形成转子15。
返回至图1，输出轴24被配置在马达壳体11的大致中央，转子芯22安装于输出轴24的外周面。转子芯22如前述，具备用于插通输出轴24的贯通孔28，例如通过压入而固定于输出轴24。另外，也可以是：在输出轴24的外周面，沿Z方向形成有朝-R侧凹入的键槽(未图示)，在转子芯22的贯通孔28的一部分，形成向-R侧突出的突起部(未图示)，将所述键槽与所述突出部嵌合来在转子芯22中压入输出轴24。由此，能够防止转子芯22与输出轴24以θ方向发生偏离，而且能够可靠地向输出轴24传递基于磁力的转动。
如图2以及图3所示，在第1插入孔57A中插入第1永久磁铁58A，在第2插入孔57B中插入第2永久磁铁58B来进行固定。如前述，在第1插入孔57A插入了第1永久磁铁58A后，例如通过对各插入孔57A、57B的拐角部所形成的空间部67A、67B中注入粘接剂，能够在转子芯22可靠地保持各永久磁铁58A、58B。另外，也可以通过树脂模具在转子芯22保持各永久磁铁58A、58B。
在此，如前述，第1空洞部55A的第1轴线L1按照在以所述视线进行观察的情况下相对于中心线C的垂线D向顺时针旋转方向倾斜并交差的方式配置。由此，由插入到第1空洞部55A的第1永久磁铁58A产生的d轴磁通量相对于中心线C而偏向+θ侧地分布。
图4是转矩相位图。
如上所述，将第1永久磁铁58A插入到第1空洞部55A时，第1永久磁铁58A的长边方向轴线(第1轴线L1)按照相对于中心线C的垂线D而向+θ方向倾斜并交差的方式配置。因此，第1永久磁铁58A所形成的d轴磁通量较中心线C而偏向+θ侧地分布。因此，如图4所示，与d轴磁通量沿着中心线C而分布的情况下的磁铁转矩Tma峰值时的相位相比较，本实施方式中的磁铁转矩Tm的峰值时的相位接近磁阻转矩Tr的峰值时的相位。由此，较之于d轴磁通量沿着各极间的中心线C而分布的情况下的合成转矩Ta，能够提高磁铁转矩Tm与磁阻转矩Tr的合成转矩T，即马达的转矩。由此，即使相对于起动时或急剧的负载变动，也能获得大的合成转矩。根据以上，能够提供效率好的马达以及利用其的车辆。
另外，第2空洞部55B的第2轴线L2与第1轴线L1相同地，按照在以所述视线进行观察的情况下相对于中心线C的垂线D向+θ方向倾斜并交差的方式而配置，由此，由插入到第2空洞部55B中的第2永久磁铁58B所产生的d轴磁通量相对于中心线C而偏向+θ侧地分布。因此，与仅第1轴线L1相对于垂线D而倾斜地形成的转子芯片22A相比较，更多的d轴磁通量较中心线C而偏向+θ侧地进行分布。由此，由第2永久磁铁58B所形成的磁铁转矩Tm的峰值时的相位接近磁阻转矩Tr的峰值时的相位。由此，与仅第1轴线L1倾斜的转子芯片22A相比较，能够提高磁阻转矩Tr与磁铁转矩Tm的合成转矩T。
另外，通过使第2空洞部55B的第2轴线L2与第1空洞部55A的第1轴线L1成为大致平行，与第2轴线L2和第1轴线L1非大致平行的情况相比较，能够使更多的d轴磁通量相对于中心线C而偏向+θ侧地分布。由此，通过使由这样的转子芯片22A所形成的转子芯22向+θ侧进行转动，能够更有效地利用磁阻转矩Tr。因此，能够更进一步提高磁阻转矩Tr与磁铁转矩Tm的合成转矩T。由此，即使针对转子芯22的起动时或急剧的负载变动也能够获得大的转矩。根据以上，能够提供效率好的马达以及利用其的车辆。
另外，本发明并不仅限于上述的实施方式。
在本实施方式中，第2空洞部55B的第2轴线L2按照相对于中心线C的垂线D而向+θ方向倾斜并交差的方式进行配置。但是，第2轴线L2并不必需相对于垂线D而向+θ方向倾斜，至少第1轴线L1按照相对于垂线D向+θ方向倾斜并交差的方式配置即可。具体而言，例如，第2轴线L2也可以沿着与中心线C正交的方向进行配置。
另外，在本实施方式中，第2轴线L2与第1轴线L1大致平行地形成，但是，第2轴线L2并不必需与第1轴线L1大致平行地形成。关于第2轴线L2的倾斜程度，能够根据各永久磁铁58(58A、58B)的磁铁转矩的特性或磁阻转矩的特性来适当地选择。
本实施方式的转子以8极(4极对)来形成，但转子的极对数并不限于8极，能够根据马达所要求的特性来适当地选择转子的极对数。
本实施方式的旋转电机是作为驱动用而使用的。但是，旋转电机的用途并不限于驱动用，也能够作为发电用来使用。另外，将旋转电机作为发电用而使用的情况下，优选将第1轴线L1以及第2轴线L2按照以所述视线进行观察的情况下相对于中心线C的垂线D而向-θ方向倾斜并交差的方式来配置。
标号说明
3 一维图像传感器
4 广角镜头
5 照明灯
15 转子(转子)
21 定子(定子)
22 转子芯(转子芯)
22A 转子芯片(电磁钢板形成体)
23 马达(旋转电机)
24 输出轴
24A 轴中心
52 第1端部(端部)
53 第2端部(端部)
55A 第1空洞部
55B 第2空洞部
57 插入孔
57A 第1插入孔
57B 第2插入孔
58 永久磁铁
58A 第1永久磁铁
58A1 拐角部
58B 第2永久磁铁
58B1 拐角部
59 周缘部
59A 第1周缘部
59B 第2周缘部
60 肋部
61 磁障(flux barrier)
61A 第1磁障
61B 第2磁障
62A、62B 拐角部
63A 侧面(第1外侧面)
64A 侧面(第1内侧面)
63B 侧面(第2外侧面)
64B 侧面(第2内侧面)
67A、67B 空间部
+θ 正转方向
-θ 反转方向
C 中心线
α 螺旋角
L1 第1轴线(第1空洞部的长边方向轴线)
L2 第2轴线(第2空洞部的长边方向轴线)
D 垂线
Claims (9)
1.一种用于转子芯的电磁钢板形成体，该转子芯在以包含轴中心的视线进行观察的情况下，沿着同轴中心周围的圆周方向按顺时针旋转而赋予了正转方向，所述电磁钢板形成体的特征在于，
按照在以所述视线进行观察的情况下，构成多个极的永久磁铁沿着所述圆周方向以规定的极螺旋角大致等间隔地配置，并且将配置于1个极的所述永久磁铁分割为第1永久磁铁以及第2永久磁铁而配置的方式，
在该电磁钢板形成体形成有用于插入所述第1永久磁铁的第1空洞部、用于插入所述第2永久磁铁的第2空洞部、以及将所述第1空洞部以及所述第2空洞部间隔开的肋部，
并且，以所述视线进行观察的情况下的所述第1空洞部与通过所述极螺旋角的中心角的中心线相比而位于正转方向侧，且按照该第1空洞部的长边方向轴线相对于所述中心线的垂线而向顺时针旋转方向倾斜并交差的方式配置，
以所述视线进行观察的情况下的所述第2空洞部与所述中心线相比而位于反转方向侧，且按照该第2空洞部的长边方向轴线相对于所述中心线的所述垂线而向顺时针旋转方向倾斜并交差的方式配置，
所述电磁钢板形成体具有设置于所述第1空洞部且用于插入所述第1永久磁铁的大致矩形状的第1插入孔、以及设置于所述第2空洞部且用于插入所述第2永久磁铁的大致矩形状的第2插入孔，
按照以所述视线进行观察的情况下，所述第1永久磁铁的所述正转方向侧的外周侧拐角部与所述第2永久磁铁的所述反转方向侧的外周侧拐角部配置在所述轴中心周围的同一圆周上的方式，来形成所述第1插入孔及所述第2插入孔。
2.根据权利要求1所述的电磁钢板形成体，其特征在于，
以所述视线进行观察的情况下，所述第1空洞部的长边方向轴线与所述第2空洞部的长边方向轴线大致平行。
3.根据权利要求1所述的电磁钢板形成体，其特征在于，
以所述视线进行观察的情况下，在所述第1插入孔的拐角部以及所述第2插入孔的拐角部形成有空间部。
4.一种用于转子芯的电磁钢板形成体，该转子芯在以包含轴中心的视线进行观察的情况下，沿着同轴中心周围的圆周方向按顺时针旋转而赋予了正转方向，所述电磁钢板形成体的特征在于，
按照在以所述视线进行观察的情况下，构成多个极的永久磁铁沿着所述圆周方向以规定的极螺旋角大致等间隔地配置，并且将配置于1个极的所述永久磁铁分割为第1永久磁铁以及第2永久磁铁而配置的方式，
在该电磁钢板形成体形成有用于插入所述第1永久磁铁的第1空洞部、用于插入所述第2永久磁铁的第2空洞部、以及将所述第1空洞部以及所述第2空洞部间隔开的肋部，
并且，以所述视线进行观察的情况下的所述第1空洞部与通过所述极螺旋角的中心角的中心线相比而位于正转方向侧，且按照该第1空洞部的长边方向轴线相对于所述中心线的垂线而向顺时针旋转方向倾斜并交差的方式配置，
以所述视线进行观察的情况下的所述第2空洞部与所述中心线相比而位于反转方向侧，且按照该第2空洞部的长边方向轴线相对于所述中心线的所述垂线而向顺时针旋转方向倾斜并交差的方式配置，
所述电磁钢板形成体还具备：
第1磁障，其设置在所述第1空洞部的所述正转方向侧，用于防止所述第1永久磁铁的磁通量的泄漏；以及
第2磁障，其设置在所述第2空洞部的所述反转方向侧，用于防止所述第2永久磁铁的磁通量的泄漏，
所述第2磁障具有比所述第1磁障大的面积。
5.根据权利要求4所述的电磁钢板形成体，其特征在于，
所述第1磁障的周缘部以及所述第2磁障的周缘部弯曲，并且，各所述周缘部的外径侧的曲率半径大于各所述周缘部内径侧的曲率半径。
6.一种转子芯，是将权利要求1～5中任意一项所述的电磁钢板形成体的多个进行层叠而形成的转子芯，其特征在于，
各所述电磁钢板形成体分别被实施了绝缘处理。
7.一种转子，其特征在于，具备：
权利要求6所述的转子芯；以及
插入到该转子芯的所述第1空洞部中的所述第1永久磁铁以及插入到所述第2空洞部中的所述第2永久磁铁。
8.一种旋转电机，其特征在于，具有：
权利要求7所述的转子；以及
按照覆盖该转子的外周面的方式而配置的大致圆环状的定子。
9.一种车辆，其特征在于，
权利要求8所述的旋转电机被用作驱动用的旋转电机。
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Patent Citations (1)
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