CN104716760A - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能使旋转电机的永磁铁难以去磁的旋转电机。旋转电机(1)具有：定子(2)；转子(3)，转子(3)所具有的转子铁心(20)形成多个磁铁插入孔(31)，多个永磁铁(21)分别插入至多个磁铁插入孔(31)，第一空隙(32)形成于转子铁心(20)，并与磁铁插入孔(31)连通，以覆盖插入至磁铁插入孔(31)的永磁铁(21)的位于定子(2)侧的第一角部(21a)的周围。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及一种旋转电机。

背景技术

在专利文献1中记载了一种具有转子的埋入磁铁型旋转电机，在所述转子的通过层叠板状部件而构成的转子铁心内部安装有磁铁。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-226785号公报

发明内容

本发明要解决的技术问题

在永磁铁式旋转电机中，永磁铁去磁可能是旋转电机性能下降的原因之一。然而，上述现有技术的旋转电机的结构并没有特殊地考虑到永磁铁去磁。为了不使永磁铁去磁，也可以考虑改进磁铁或增大尺寸等，但这样就成为旋转电机的大型化或成本增加的主要原因。

本发明是鉴于上述问题而做出的，其目的是提供一种能使永磁铁难以去磁的旋转电机。

为解决技术问题的方法

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，适用这样一种旋转电机，其具有：转子铁心，其形成有多个磁铁插入孔；多个永磁铁，其插入至所述多个磁铁插入孔；以及第一空隙，其形成于所述转子铁心，并与所述磁铁插入孔连通，以覆盖插入至所述磁铁插入孔的所述永磁铁的位于所述定子侧的第一角部的周围。

发明效果

根据本发明，可以使旋转电机永磁铁难以去磁。

附图说明

图1是定子与转子的横剖视图。

图2是表示插入一对V字形配置的永磁铁的磁铁插入孔的说明图。

图3是表示与磁铁插入孔连通的第一空隙与第三空隙的说明图。

图4是表示与磁铁插入孔连通的第一空隙与第三空隙的放大说明图。

图5是表示与磁铁插入孔连通的第二空隙与第三空隙的说明图。

图6是表示改变了永磁铁的第三角部的第三空隙的配置的变形例的说明图。

图7是表示第二空隙成为向半径方向外侧突出的形状的变形例的说明图。

图8是表示呈放射状配置永磁铁的变形例的磁铁插入孔与第一空隙的说明图。

附图标记说明

1：旋转电机

2：定子

3：转子

20：转子铁心

21：永磁铁

21a：第一角部

21b：第二角部

21c：第三角部

21d：第四角部

21e：第一角部

31：磁铁插入孔

32：第一空隙

32a：第一内周面部

32b：第二内周面部

33：第二空隙

34：第三空隙

36：第一空隙

37：第二空隙

38：第三空隙

具体实施方式

以下，参照附图来说明一个实施方式。此外，为了便于说明旋转电机等结构，以下适当地使用上下左右等方向，但并不用于限定旋转电机等各结构的位置关系。

＜旋转电机的整体结构＞

使用图1来说明本实施方式涉及的旋转电机1的整体结构。如图1所示，旋转电机1具有定子2与转子3。旋转电机1例如被构成为在定子2的内侧具有转子3的内转子型电机。

定子2具有定子铁心5、向定子铁心5的半径方向内侧突出的放射状的多个(例如，在图1中为54个)突起部18、与卷绕在各突起部18上的线圈线(省略图示)。在相邻的两个突起部18之间的凹部19上，隔开间隙来配置分别卷绕于突起部18上的线圈线7的卷绕层的相面对的侧部。定子2被安装于框架(省略图示)的内周面，通过向凹部19内压入树脂，由树脂模压线圈线等。

转子3被设于旋转轴10的外周面，在半径方向上相隔磁隙与定子2面对配置。旋转轴10以自由旋转的方式被轴承支承。转子3具有大致圆筒状的转子铁心20、与被埋入在转子铁心20的多个(在本例中为24个)永磁铁21。如图1所示，永磁铁21形成为在垂直于轴向方向的截面呈长方形的长方体状。

转子铁心20具有供永磁铁21插入的多个磁铁插入孔31。在转子铁心20的外周部，多个磁铁插入孔31沿周方向呈相等间隔排列多对(在本例中12对)，从轴向观察一对磁铁插入孔31时它们实际上呈V字形配置。因此，插入至磁铁插入孔31的多个永磁铁21沿周方向呈相等间隔排列多对，从轴向观察一对永磁铁21时它们实际上呈V字形配置。每对永磁铁21配置成：使相互面对侧的磁极彼此为同极(N极或者S极)且使该N极彼此、S极彼此的磁极在周方向上交替重复。

＜磁铁插入孔以及空隙的结构＞

使用图2～图5来说明转子铁心20的结构。如图2所示，转子铁心20具有呈V字形配置的长方形的上述磁铁插入孔31、与磁铁插入孔31连通的第一空隙32与第二空隙33，另外还具有与磁铁插入孔31连通的第三空隙34、38。

如图3所示，第一空隙32形成于转子铁心20，并与磁铁插入孔31连通，以覆盖插入至磁铁插入孔31的永磁铁21的作为位于定子2侧的最外周侧的角部的第一角部21a的周围。该第一角部21a是从轴向观察永磁铁21的四个角部中的最接近定子2的角部，即，例如当旋转电机1突然短路时等，因来自定子2的反磁场而容易去磁的位置(图3中标注的网格形状表示容易去磁的区域39的一例)。因此，与构成转子铁心20的金属比较，导磁率大幅度降低的第一空隙32以覆盖第一角部21a周围的方式而形成，由此可以降低来自定子2的反磁场的影响而使永磁铁21难以去磁。此外，上述“第一角部21a的周围”的范围是指，包围包含第一角部21a的区域39的至少一部分，即、有效地发挥上述难以去磁的效果的范围。

如图4所示，作为用于确定第一空隙32的内周面，转子铁心20具有第一内周面部32a。该第一内周面部32a与转子铁心20的外周面平行而形成，减小在第一内周面部32a与外周面之间形成的桥接部26的半径方向的宽度且加长圆周方向的长度，就能容易地使桥接部26磁饱和。由此，如图4所示，可以降低在永磁铁21的第一角部21a周围流动的漏磁通Q1。另外，在此所谓的“平行”不是严格意义上的平行，允许在设计上、制造上存在公差或者误差，即“实际上平行”之意。因此，第一内周面部32a无需具有与转子铁心20的外周面相同的形状(从轴向观察呈同心圆形)，例如也可以是平面或与外周面的曲率不同的曲面。

另外，作为用于确定第一空隙32的内周面，转子铁心20具有位于第一内周面部32a的圆周方向两侧的曲面状的第二内周面部32b。通过该第二内周面部32b来发挥下面这样的效果。即，在磁铁插入孔31与用于确定第一空隙32的内周面上，所插入的永磁铁21的离心力朝向半径方向外侧而发挥作用。因此，当在该内周面上存在(内角小于180°)角部时，应力集中于该角部，有可能在转子铁心20上产生裂缝等破损。对此，通过在用于确定第一空隙32的内周面上形成上述曲面状的第二内周面部32b，可使第一空隙32呈没有角部的形状。另外，与永磁铁21的第一角部21a对应的磁铁插入孔31的角部因第一空隙32而变无。因此，可以缓和在磁铁插入孔31与第一空隙32的内周面上的应力集中。

如图5所示，第二空隙33形成于转子铁心20，并与供一对永磁铁21、21插入的两个磁铁插入孔31、31双方连通，以覆盖插入至各磁铁插入孔31的一对永磁铁21、21的相互之间最接近的两个第二角部21b的周围。

在各永磁铁21上，第二角部21b是这样的部位：例如当突然短路时等，因来自定子2的反磁场，次于最接近定子2的第一角部21a而容易去磁的部位(图5中标注的网格形状表示容易去磁的区域40的一例)。因此，与构成转子铁心20的金属比较，导磁率大幅度降低的第二空隙33以覆盖一对永磁铁21、21的每个第二角部21b、21b的周围的方式而形成，由此可以降低来自定子2的反磁场的影响而使永磁铁21难以去磁。此外，上述“第二角部21b的周围”的范围是指，包围包含第二角部21b的区域40的至少一部分(在本实施方式中为全部)，即、有效地发挥上述难以去磁的效果的范围。

另外，第二空隙33形成为与供一对永磁铁21、21插入的两个磁铁插入孔31、31双方连通。即，形成第二空隙33填埋呈V字形配置的两个永磁铁21、21的内周侧的间隙。这样，可以降低流动在永磁铁21的第二角部21b周围的漏磁通，即可以降低从呈V字形配置的两个永磁铁21向内周侧泄漏的漏磁通Q2。

此外，在转子铁心20的第二空隙33的内周侧具有一对突起部41、41。该突起部41与永磁铁21的内周侧的端面抵接而对永磁铁21进行定位。

如图3至图5所示，第三空隙34、38形成于转子铁心20，并与磁铁插入孔31连通，成为以插入至磁铁插入孔31的永磁铁21的角部中的第一角部21a与第二角部21b以外的角部，即位于定子2侧的第三角部21c与位于旋转轴10侧的第四角部21d分别作为端部的半圆筒形的空隙。该第三空隙34、38用于防止在磁铁插入孔31对应的部分的内周面上(内角小于180°)形成角部，并且缓和应力集中。

＜实施方式的效果＞

旋转电机1例如突然短路时等，有可能因来自定子2的反磁场而导致永磁铁21去磁。因永磁铁21去磁有可能是导致旋转电机1的性能降低的原因之一，因此为了防止永磁铁21去磁，也可以考虑改进磁铁或增大尺寸等，但这样成为旋转电机1的大型化或成本增加的主要原因。

在本实施方式的旋转电机1中，以覆盖插入至磁铁插入孔31的永磁铁21的位于定子2侧的第一角部21a的周围的方式而在转子铁心20上形成第一空隙32。该第一角部21a是永磁铁21的角部中最接近定子2的角部，即容易去磁的部位。以覆盖该第一角部21a的周围的方式而形成第一空隙32，这样可以降低来自定子2的反磁场的影响而使永磁铁21难以去磁。因此，由于不需要改进永磁铁21或增大尺寸等，从而可以抑制旋转电机1的大型化或成本增加。

另外，尤其在本实施方式中，作为用于确定第一空隙32的内周面，转子铁心20具有第一内周面部32a。该第一内周面部32a形成为实际上与转子铁心20的外周面平行，当减小在第一内周面部32a与外周面之间形成的桥接部26的半径方向的宽度并且加长圆周方向的长度，就能容易地使桥接部26磁饱和。这样，可以降低在永磁铁21的第一角部21a周围流动的漏磁通Q1。因此，可以增大永磁铁21的有效磁通量而提高旋转电机1的输出。

另外，尤其在本实施方式中，作为用于确定第一空隙32的内周面，转子铁心20具有位于第一内周面部32a的圆周方向两侧的曲面状的第二内周面部32b。这样，得到下面的效果。

即，在磁铁插入孔31与用于确定第一空隙32的内周面上，所插入的永磁铁21的离心力朝向半径方向外侧而发挥作用。因此，当在其内周面上存在(内角小于180°)角部时，应力集中于该角部而有可能在转子铁心20上产生裂缝等破损。

在本实施方式中，由于转子铁心20具有作为用于确定第一空隙32的内周面的曲面状的第二内周面部32b，因此可使第一空隙32呈没有角部的形状。另外，由于与永磁铁21的第一角部21a所对应的磁铁插入孔31的角部因第一空隙32而变无。因此，可以缓和在磁铁插入孔31与第一空隙32的内周面上的应力集中。

另外，尤其在本实施方式中，多个永磁铁21具有多对从轴向观察实际上呈V字形配置的一对永磁铁21。这样，由于永磁铁21呈V字形配置，因此使相邻的永磁铁21的磁力集中在转子3的外周部，而可以实现定子2的交链磁通密度的高密度化。

另外，尤其在本实施方式中，在转子铁心20上，以覆盖插入至磁铁插入孔31的一对永磁铁21、21的相互间最接近的两个第二角部21b、21b的周围的方式而形成第二空隙33。该第二角部21b是在各永磁铁21上次于最接近定子2的第一角部21a而容易去磁的部位。通过以覆盖该第二角部21b的周围的方式而形成第二空隙33，可以降低来自定子2的反磁场的影响而使永磁铁21难以去磁。

另外，第二空隙33形成为与供一对永磁铁21、21插入的两个磁铁插入孔31、31双方连通。这样，可以降低由呈V字形配置的两个永磁铁21向内周侧泄漏的漏磁通Q2。因此，可增大永磁铁21的有效磁通量而提高旋转电机1的输出。

另外，尤其在本实施方式中，转子铁心20具有与磁铁插入孔31连通的第三空隙34、38。以使第三空隙34、38成为以插入至磁铁插入孔31的永磁铁21的角部中的第三角部21c与第四角部21d分别作为端部的半圆筒形的空隙的方式而形成。这样，磁铁插入孔31可呈没有角部的形状。因此，可以缓和在磁铁插入孔31的内周面的应力集中而防止在转子铁心20上产生裂缝等破损。

＜变形例＞

此外，公开的实施方式不限于上述的内容，在不脱离其宗旨以及技术思想的范围内，可以进行各种变形。下面说明这些变形例。

(1)当永磁铁的第三角部所对应的第三空隙配置在定子侧时

在上述实施方式中，作为一例说明了当第三空隙34配置在插入至磁铁插入孔31的永磁铁21的磁极(N极或者S极)所对应的表面侧的情况，但第三空隙34的位置不限于此。例如，如图6所示，第三空隙34也可以配置在永磁铁21的非磁极的表面侧。此外，在图6中，对与图3及图4同样的结构标注同一附图标记，并对该说明进行适当地省略或者简化。

如图6所示，在转子铁心20上形成与磁铁插入孔31连通的第三空隙34。该第三空隙34被配置在永磁铁21的非磁极的表面21A侧，形成以永磁铁21的第三角部21c作为端部的半圆筒状的空隙。

与上述实施方式同样，在本变形例中也可以缓和在磁铁插入孔31的内周面的应力集中，而防止在转子铁心20上产生裂缝等破损。

(2)当第二空隙成为向半径方向外侧突出的形状时

第二空隙的形状不限于上述实施方式的第二空隙33的形状。例如图7所示，第二空隙也可以成为向半径方向外侧突出的形状。此外，在图7中，对与图5同样的结构标注同一附图标记，并对该说明进行适当地省略或者简化。

如图7所示，本变形例的第二空隙35具有向半径方向外侧突出的形状。即，作为用于确定第二空隙35的突出部的内周面，转子铁心20具有向半径方向外侧弯曲的曲面状的两个内周面部25a、25a。第二空隙35与两个磁铁插入孔31双方连通，并且覆盖插入至磁铁插入孔31的一对永磁铁21的两个第二角部21b的周围，这一点与上述实施方式相同。

根据本变形例，可以通过第二空隙35的内周面部25a向半径方向外侧诱导来自一对永磁铁21、21的有效磁通量Q3，由此使永磁铁21的磁通量向定子2侧集中，而可以实现在定子2的交链磁通密度的高密度化。

(3)当转子铁心的永磁铁呈放射状配置时

在上述实施方式中，作为一例说明了在周方向上配置多对从轴向观察实际上呈V字形的方式配置的一对永磁铁21、21的情况，但永磁铁21的配置结构不限于此。例如，也可以使多个永磁铁21从轴向观察实际上呈放射状的方式配置在转子铁心20上。图8表示本变形例的一例。

如图8所示，在转子铁心20上，多个(在图8中仅对在周方向上相邻的两个磁铁插入孔31进行了图示)磁铁插入孔31形成放射状。分别向这些多个磁铁插入孔31插入永磁铁21而配置成放射状。另外，转子铁心20具有与磁铁插入孔31连通的第一空隙36以及第二空隙37。

第一空隙36以分别覆盖插入至磁铁插入孔31的永磁铁21的位于定子2侧的外周侧的角部，即两个第一角部21e的周围的方式，而形成在磁铁插入孔31的外周侧的两个部位。第一角部21e是从永磁铁21的轴向观察的四个角部中最接近定子2的角部，即例如旋转电机1突然短路时等，因来自定子2的反磁场而容易去磁的部位(图8中标注的网格形状表示容易去磁的区域41的一例)。以使覆盖第一角部21e的周围的方式而形成第一空隙36，由此可以降低来自定子2的反磁场的影响而使永磁铁21难以去磁。此外，上述“第一角部21a的周围”的范围是指，包围包含第一角部21a的区域41的至少一部分，即、有效地发挥上述难以去磁的效果的范围。

此外，第一空隙36的形状与所述实施方式的第一空隙32同样。即，作为用于确定第一空隙36的内周面，转子铁心20具有实际上与转子铁心20的外周面平行的第一内周面部36a以及位于圆周方向两侧的曲面状的第二内周面部36b。这样，可以降低在永磁铁21的第一角部21e的周围流动的漏磁通，并且可以缓和在磁铁插入孔31与第一空隙36的内周面上的应力集中。

第二空隙37与供在周方向上相邻的两个永磁铁21插入的两个磁铁插入孔31双方连通，以覆盖插入至各磁铁插入孔31的两个永磁铁21的相互间接近的两个第二角部21f的周围的方式而形成于转子铁心20。

在各永磁铁21上，第二角部21f是次于最接近定子2的第一角部21e而容易去磁的部位(图8中标注的网格形状表示容易去磁的区域42的一例)。通过以覆盖该第二角部21f的周围的方式来形成第二空隙37，可以降低来自定子2的反磁场的影响，并且使永磁铁21难以去磁。此外，上述“第二角部21f的周围”的范围是指，包围包含第二角部21f的区域42的至少一部分，即、有效地发挥上述难以去磁的效果的范围。

另外，第二空隙37形成为与供两个永磁铁21插入的两个磁铁插入孔31双方连通。即，以使第二空隙37填埋呈放射状配置的两个永磁铁21的内周侧的间隙的方式而形成。这样，可以降低在永磁铁21的第二角部21f的周围流动的漏磁通，即由呈放射状配置的两个永磁铁21向内周侧泄漏的漏磁通。

另外，第二空隙37具有例如形成为五边形，即向半径方向外侧突出的形状。即，作为用于确定第二空隙37的突出部的内周面，转子铁心20具有向半径方向外侧弯曲的曲面状的两个内周面部37a、37a。这样，通过第二空隙37的内周面部37a、37a，可以向半径方向外侧诱导来自相邻的两个永磁铁21的有效磁通量，由此使永磁铁21的磁通量向定子2侧集中，而可以实现在定子2的交链磁通密度的高密度化。

(4)其他

在上述实施方式中，作为与磁铁插入孔31连通的空隙的一例，说明了设有以插入至磁铁插入孔31的永磁铁21的第四角部21d作为端部而成为半圆筒状的第三空隙38的情况，但也可以不一定必须设置第三空隙38。由于永磁铁21的第四角部21d是永磁铁21的四个角部21a～21d之中位于旋转轴10侧的最内周侧的角部，因此受到的永磁铁21的离心力的影响相对较小，并且应力集中较小。因此，也可以省略第三空隙38。

另外，在上述实施方式中，作为一例说明了旋转电机1是相对于54个突起部18(因此54个槽19)配置有24个永磁铁21的槽组合的情况，但不限于此，也可以是其他的槽组合。

另外，在上述中，作为一例说明了旋转电机1是在定子2的内侧具有转子3的内转子型电机的情况，但也可以是例如转子3作为定子、定子2作为转子的外转子型电机。另外，在上述中，作为一例说明了旋转电机1是电机的情况，但本实施方式也可以适用于旋转电机1是发电机的情况。

另外，除了以上已经说明的以外，也可以适当地组合上述实施方式或各变形例的方法并利用。

此外，虽未逐一例示，但上述实施方式或各变形例在不脱离其宗旨的范围内，可以施加各种变更而实施。

Claims (6)

1.一种旋转电机，其特征在于，具有:

转子铁心，其形成有多个磁铁插入孔；

多个永磁铁，其插入至所述多个磁铁插入孔；以及

第一空隙，其形成于所述转子铁心并与所述磁铁插入孔连通，以覆盖插入至所述磁铁插入孔的所述永磁铁的位于所述定子侧的第一角部的周围。

2.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

作为用于确定所述第一空隙的内周面，所述转子铁心具有与所述转子铁心的外周面平行的第一内周面部。

3.根据权利要求2所述的旋转电机，其特征在于，

作为用于确定所述第一空隙的内周面，所述转子铁心具有位于所述第一内周面部的圆周方向两侧的曲面状的第二内周面部。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

所述多个永磁铁具有多对从轴向观察实际上呈V字形配置的一对所述永磁铁。

5.根据权利要求4所述的旋转电机，其特征在于，

所述旋转电机还具有第二空隙，其形成于所述转子铁心，并与供所述一对永磁铁插入的两个所述磁铁插入孔双方连通，以覆盖插入至所述磁铁插入孔的所述一对永磁铁的相互之间最接近的两个第二角部的周围。

6.根据权利要求5所述的旋转电机，其特征在于，

所述旋转电机还具有第三空隙，其形成于所述转子铁心并与所述磁铁插入孔连通，并成为以插入至所述磁铁插入孔的所述永磁铁的角部中的所述第一角部以及所述第二角部以外的角部作为端部的半圆筒状的空隙。