CN105144548A - 旋转电机 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的电动机，冷却孔形成在以下位置：即，以相邻的永磁体的内侧侧面的延长线的彼此交点为中心，以该交点与永磁体的侧面的中间点之间的距离为半径的圆弧区域的外侧，因而能抑制冷却孔引起的磁电阻所产生的发热，能提高效率。

Description

旋转电机
技术领域
本发明涉及转子铁芯中埋入有永磁体的旋转电机。
背景技术
近年来通过耀眼的永磁体研究开发而开发出高磁能积的永磁体，并向着电动机的小型、高输出化推进。
特别是在用于面向混合动力汽车那样的车辆的电动机中，在有限的空间中要求高转矩、高输出，为了达成上述目标，需要增大永磁体量来实现高速化。
在该情况下，伴随着离心力增加的转子铁芯强度、及伴随着损耗密度增大的冷却都将成为大问题。
进而，随着高速化而在永磁体表面产生的涡流增大并发热，由此产生热减磁(不可逆减磁)，电动机的效率等性能会显著减低，因而成为较为严重的问题。
现有的电动机中，转子铁芯在呈V字状相对的一对永磁体之间形成具有向着外周侧呈凸截面形状的冷却孔，使制冷剂通过该冷却孔来冷却转子，防止因温度上升而造成的效率降低(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4660406号说明书
发明内容
发明所要解决的技术问题
上述电动机形成上述冷却孔，来确保转子铁芯的强度，并抑制温度上升，但是冷却孔形成于永磁体所产生的转子铁芯的磁路中，因而无法抑制该冷却孔引起的磁阻而产生的温度上升，会导致电动机效率降低的问题。
本发明以解决上升问题点为目标，其目的在于获得一种能抑制冷却孔引起的磁阻所产生的发热，并提高效率的旋转电机。
用于解决技术问题的技术手段
本发明的旋转电机包括：环状的定子；以及以自由旋转的方式设置于该定子内侧的转子，
该转子包括：具有沿周向形成多个且通过有制冷剂的冷却孔的转子铁芯；在该转子铁芯的外周部隔开间隔配置的多个永磁体，其特征在于，
所述转子铁芯中，以从各所述冷却孔的中心沿径向延伸的线为对称轴在两侧收纳有所述永磁体的磁体收纳孔形成为在向着径向外侧方向闭合的方向上延伸的V字状，且在所述转子铁芯的外径侧上相邻接的所述永磁体间隔着第一桥部而相远离，
所述冷却孔形成在以下位置：即，以相邻的所述永磁体的内侧侧面的延长线彼此的交点为中心，以该交点与所述永磁体的所述侧面的中间点之间的距离为半径的圆弧区域的外侧。
发明效果
根据本发明的旋转电机，冷却孔形成在以下位置：即，以相邻的永磁体的内侧侧面的延长线彼此的交点为中心，以该交点与永磁体的侧面的中间点之间的距离为半径的圆弧区域的外侧，因而能抑制冷却孔引起的磁阻所产生的发热，能提高效率。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的电动机的正面剖视图。
图2是图1的转子铁芯的主要部分放大图。
图3是图2的磁体收纳孔的主要部分放大图。
图4是表示本发明的实施方式2的电动机的主要部分的正面剖视图。
图5是表示冷却孔的各变形例的主视图。
具体实施方式
下面，基于附图对本发明的各实施方式的电动机进行说明，在各图中对相同或相当部件、部位付上同一标号来进行说明。
实施方式1.
图1是表示本发明实施方式1的电动机的正面剖视图。
该旋转电机即电动机具有：环状的定子1；以自由旋转的方式设置于该定子1的中心轴线上的的转子2。
定子1具有：定子铁芯3，该定子铁芯3通过层叠多片环状的电磁钢板而形成，具有沿周向以等间隔划分狭缝的齿部4；以及电枢绕组5，该电枢绕组5通过将导线集中卷绕于各齿部4而形成。
转子2包括：轴20；转子铁芯6，该转子铁芯6固定于该轴20，具有沿周向等间隔形成且通过有制冷剂的冷却孔7；以及永磁体8，该永磁体8隔开等间隔配置于该转子铁芯6的外周部。
图2是表示图1的转子铁芯6的主要部分放大图。
该转子铁芯6中，在以从各冷却孔7的中心沿径向延伸的线为对称轴的两侧分别形成有收纳有永磁体8的轨道状(track-shaped)的磁体收纳孔11。上述一对磁体收纳孔11形成为向着径向外侧方向闭合的V字形状。在外径侧的相邻磁体收纳孔11之间形成有第一桥部9。
冷却孔7形成在以下位置：即，以相邻的永磁体8的内侧侧面的延长线彼此的交点A为中心，以交点A与永磁体8的中间点B之间的距离为半径R的圆弧区域的外侧。
磁体收纳孔11、与由一对磁体收纳孔11夹持的冷却孔7之间的最短距离C大于在第一桥部9处相邻的永磁体8之间的最短距离D。
另外，冷却孔7的径向宽度E大于在内径侧相邻的磁体收纳孔11之间的第二桥部12处的永磁体8间的最短距离F。
转子铁芯6的外周面上，与第一桥部9相对地形成凹部10。
冷却孔7是椭圆形的且是具有在周向两侧向外侧扩张的曲面的长孔。
各磁体收纳孔11在两侧形成用于防止永磁体8的磁通泄漏的第一空洞部11a和第二空洞部11b。
第一空洞部11a及第二空洞部11b具有向外侧扩张的曲面。该曲面的中间部具有曲率半径r1,两侧具有比曲率半径r1要小的曲率半径r2。
此外，也可以仅在第一空洞部11a及第二空洞部11b中的一方形成具有曲率半径r1、曲率半径r2的曲面。
在上述结构的电动机中，使定子1的电枢绕组5中流过三相交流电流，从而在定子1中产生旋转磁场，该旋转磁场拉伸转子2的磁极，从而转子2以轴20为中心进行旋转。
根据本实施方式的电动机，转子铁芯6中，将在以从冷却孔7沿径向延伸的线为对称轴的两侧收纳有永磁体8的磁体收纳孔11形成为，在向着径向外侧方向闭合的方向上延伸的V字状。
冷却孔7形成在以下位置：即，以相邻的永磁体8的内侧侧面的延长线彼此的交点A为中心，以交点A与永磁体8的侧面的中间点B之间的距离为半径的圆弧区域的外侧。
相邻永磁体8彼此配置为V字状，以使得一个永磁体8的侧面为N极，与该N极相对的另一个永磁体8的侧面为S极，从一个永磁体8向另一个永磁体8形成磁路。
随着从相邻的永磁体8间的第一桥部9向内径侧方向延伸，两者周向上的距离增大，因而磁电阻增大，从永磁体8的中间点B到径向内侧几乎没有磁力线流过。
在本实施方式中，冷却孔7形成在磁力线几乎不会流过的区域中，因此几乎不会出现成为磁力线阻抗的情况，因而能获得小型且高效的电动机。
另外，转子铁芯6在外周面上与第一桥部9相对的部位形成用于抑制转子2的齿槽转矩的凹部10。
因而，在集中卷绕形成的电枢绕组5中，高次谐波下的弱磁场中的铁损增大，但是由于在与第一桥部9相对的转子铁芯6的外周形成凹部10，从而能减小Lq(q轴电感)，能使弱磁场下的转子2的转速为高速。
此外，由于形成凹部10，因而第一桥部9在径向上的尺寸减小，第一桥部9上的应力增大，但是由于形成上述冷却孔7，从而能缓和该应力。
磁体收纳孔11和冷却孔7之间的最短距离C大于在第一桥部9相邻的永磁体8、8间的最短距离D，且冷却孔7的径向上的宽度E大于第二桥部12处的永磁体8，8间的最短距离F，因此能缓和转子2的旋转的离心力所引起的应力向第一桥部9、第二桥部12的集中。
关于该应力集中的缓和，本发明的发明人通过强度解析进行了确认。
另外，利用冷却孔7的宽度E的扩大，冷却通路的截面积增大，冷却性能提高，转子2变轻。
冷却孔7在周向的两侧具有向外侧扩张的曲面，因而能缓和冷却孔7的应力集中。
另外，冷却孔7是在几乎不存在磁力线的区域即周向上延伸的长孔，因此不会妨碍通过磁通，能增大冷却通路的截面积，提高冷却性能，并使转子2轻量化。
磁通收纳孔11中分别形成有第一空洞部11a及第二空洞部11b，因此能防止磁通从永磁体8的两侧泄漏到转子铁芯6。
在第一空洞部11a及第二空洞部11b中具有向外侧扩张的曲面，该曲面的中间部的曲率半径r1大于两侧的曲率半径r2，因此能缓和向第一桥部9及第二桥部12的应力集中。
实施方式2.
图4是表示本发明的实施方式2的电动机的转子2的主要部分剖视图。
在该实施方式中，冷却孔7A是圆形。
其他结构与实施方式1的电动机相同。
在本实施方式中，能获得与实施方式1的电动机相同的效果，并且由于冷却孔7A是圆形的，因此具有在组装电动机时，能将该冷却孔7A用于转子2的定位这一优点。
此外，在上述各实施方式中将电动机作为旋转电机进行了说明，但本发明也适用于发电机。
另外，对于冷却孔7，7A，也可以是例如图5(a)～(g)所示形状的冷却孔7B、7C、7D、7E、7F、7G、7H。
标号说明
1定子，2转子，3定子铁芯，4齿部，5电枢绕组，6转子铁芯，7冷却孔，8永磁体，9第一桥部，10凹部，11磁体收纳孔，11a第一空洞部，11b第二空洞部，20轴，A交点，B中间点，C、D、F最短距离，E宽度，R半径，r1、r2曲率半径。

Claims (7)

1.一种旋转电机，
包括：环状的定子；以及以自由旋转的方式设置于该定子内侧的转子，
该转子包括：具有沿周向形成多个且通过有制冷剂的冷却孔的转子铁芯；以及在该转子铁芯的外周部隔开间隔配置的多个永磁体，
该旋转电机的特征在于，
所述转子铁芯中，以从各所述冷却孔的中心沿径向延伸的线为对称轴在两侧收纳有所述永磁体的磁体收纳孔形成为在向着径向外侧方向闭合的方向上延伸的V字状，且在所述转子铁芯的外径侧上相邻接的所述永磁体间隔着第一桥部而相远离，
所述冷却孔形成在以下位置：即，以相邻的所述永磁体的内侧侧面的延长线彼此的交点为中心，以该交点与所述永磁体的所述侧面的中间点之间的距离为半径的圆弧的区域外侧。
2.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，
所述转子铁芯的外周面上，在与所述桥部相对的部位形成有凹部。
3.如权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，
所述磁体收纳孔与所述冷却孔之间的最短距离大于在所述第一桥部处相邻的所述永磁体间的最短距离，且所述冷却孔在径向上的宽度大于在所述转子铁芯的内径侧相邻的所述磁体收纳孔间的第二桥部处的所述永磁体间的最短距离。
4.如权利要求1至3的任一项所述的旋转电机，其特征在于，
所述冷却孔在周向两侧具有向外侧扩张的曲面。
5.如权利要求4所述的旋转电机，其特征在于，
所述冷却孔是在周向上延伸的长孔。
6.如权利要求1至5的任一项所述的旋转电机，其特征在于，
所述磁体收纳孔分别在两侧形成有用于防止所述永磁体的磁通泄漏的第一空洞部及第二空洞部。
7.如权利要求1至6的任一项所述的旋转电机，其特征在于，
所述第一空洞部及所述第二空洞部中的至少一方具有向外侧扩张的曲面，该曲面的中间部的曲率半径小于两侧的曲率半径。
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