CN106134041A - 旋转电机的转子构造 - Google Patents

Abstract

一种旋转电机的转子构造，其具备：带板状的永磁体(4)；磁通屏障(5)，其设置为面对永磁体(4)的宽度方向端部(4a)；以及防止退磁孔(8)，其在磁通屏障(5)的附近、且隔着磁通屏障(5)而处于定子(3)的相反侧的位置设置，具有与永磁体(4)的宽度方向端部(4a)的、偏向定子(3)侧的退磁区域(S1)接近的形状。

Description

旋转电机的转子构造

技术领域

本发明涉及一种永磁体型的旋转电机的转子构造。

背景技术

作为永磁体型的旋转电机的转子构造，专利文献1公开了下述构造，即，在沿轴向贯通转子而配置的带板状的永磁体的宽度方向端部，作为漏磁通对策而设定了磁通屏障(flux barrier)(空隙)。

具体而言，带板状的永磁体在转子的外周面附近沿轴向贯通，并在周向上以等间距配置有多个。磁通屏障在转子中设置于与永磁体的宽度方向端部相对应的位置，并延伸至接近转子外周面的位置。磁通屏障设置为面对永磁体的宽度方向端部。

通过在永磁体的宽度方向端部设定磁通屏障，从而使转子外周面与磁通屏障之间的宽度缩小并抑制漏磁通(未与定子交链，不利于扭矩的磁通)，使能够作为电动机扭矩灵活运用的磁体磁通增加而提高电动机扭矩。

专利文献1：日本特开2008-211934。

发明内容

通常广泛已知如果永磁体低于原材料所具有的裂点(knick point)，则开始不可逆退磁而永久退磁，能够产生的磁力会降低。

而且，在永磁体型的旋转电机中，即使是如专利文献1的技术所示在配置于转子内的带板状的永磁体的宽度方向端部设定有磁通屏障的构造，在永磁体的定子侧的部分即接近外部磁场的供给侧的部分，磁体内磁通密度也减小，因此存在容易产生不可逆退磁的倾向。

这是因为不可逆退磁的容易程度由外部磁场的大小决定，存在外部磁场的产生源即接近定子侧的部分容易产生不可逆退磁的倾向，特别是在带板状的永磁体的宽度方向端部容易受到该外部磁场的影响。

本发明的目的是提供一种旋转电机的转子构造，其能够抑制在转子内沿轴向贯通配置的带板状的永磁体的宽度方向端部的退磁。

本发明的一个方式为旋转电机的转子构造，其具备：带板状的永磁体；磁通屏障，其设置为面对永磁体的宽度方向端部；以及防止退磁孔，其在磁通屏障的附近、且隔着磁通屏障而处于定子的相反侧的位置设置，具有与永磁体的宽度方向端部的、偏向定子侧的退磁区域接近的形状。

附图说明

图1是示意地表示本发明的一个实施方式的主要部分的图。

图2是图1中的A部的放大图。

图3是与对比例进行比较而示出图2的实施方式的永磁体的宽度方向端部的磁通密度的分布概况的图。

图4是与对比例进行比较而示出图2的实施方式的永磁体的宽度方向端部的磁通的流动概况的图。

图5是表示图2所示的永磁体的宽度方向端部的磁体温度与退磁率的关系的图表。

图6是表示图2所示的永磁体的宽度方向端部的定子侧端缘部分-防止退磁孔之间的距离与退磁率的关系的图表。

图7是表示图2所示的永磁体的宽度方向端部的防止退磁孔的位置与退磁率的关系的图表。

图8是表示永磁体的配置的变形例的图。

图9是表示永磁体的剖面形状的变形例的图。

具体实施方式

下面，对本发明的实施方式与附图一起进行详细叙述。

图1示意地示出本发明的实施方式所涉及的永磁体型的旋转电机1的转子2、与在该转子的周围隔开所需的空隙而配置的定子3的配置关系。

转子2由多个铁芯单板的层叠体构成，所述铁芯单板由磁性金属构成，在该转子的外周面2a附近，在周向上以等间距配置有多个沿轴向贯通压入的永磁体4。

各永磁体4形成为带板状，并在与转子2的轴向垂直的剖面中呈矩形形状。对永磁体4在其厚度方向(上述矩形剖面中的与短边平行的方向)上进行充磁，在主面(上述矩形剖面中构成长边的面)的一者具有N极，并在另一者具有S极。永磁体4在转子2的外周面2a以N极和S极在周向上交替排列的方式配置有多个。

在永磁体型的旋转电机1中，在永磁体4的宽度方向端部4a附近产生未与定子3交链而不利于扭矩的磁通即所谓的漏磁通。在与永磁体4的宽度方向端部4a相对应的位置，作为针对漏磁通的对策而设置有磁通屏障5。此外，永磁体4的宽度方向是指与上述厚度方向以及转子2的轴向正交的方向(上述矩形剖面中的与长边平行的方向)。

磁通屏障5作为使得将永磁体4压入的贯通孔6沿永磁体4的宽度方向延长后的空隙而形成，并设置为面对永磁体4的宽度方向端部4a。即，磁通屏障5与永磁体4的宽度方向端部4a相邻而配置，并形成为永磁体4的宽度方向端部4a面对磁通屏障5的空隙内的状态。此外，磁通屏障5的划分出空隙的内周面5a在与转子2的轴向垂直的剖面中大致呈圆弧状。

如图2所示，在磁通屏障5的基部设置有用于对被压入于贯通孔6的永磁体4的宽度方向位置进行定位的台阶部7。

在本实施方式中，通过在永磁体4的宽度方向端部4a设定磁通屏障5而使得转子2的外周面2a与磁通屏障5之间的磁路宽度缩小，由此抑制漏磁通。

另外，在转子2上，在磁通屏障5的附近、且在隔着磁通屏障5而处于定子3的相反侧的位置，设置有用于抑制永磁体4的宽度方向端部4a的退磁的防止退磁孔8。这里，在由该永磁体4的中心面(从永磁体4的厚度方向中心通过的、与永磁体4的2个主面平行的虚拟面)将永磁体4的周围区域分割为两部分时，将与更接近转子2的外周面2a的主面4b接触的一者称为定子3侧的区域，将与从转子2的外周面2a离开的主面4c接触的一者称为定子3的相反侧的区域。对于转子2的外周面2a与永磁体4的各主面之间的距离，例如在与转子2的轴向垂直的剖面中，能够将其定义为从转子2的外周面2a上的点引向永磁体4的该主面的垂线的长度。在本实施方式中，防止退磁孔8隔着磁通屏障5而设置于定子3的相反侧的位置，因此在永磁体4的厚度方向上观察，与磁通屏障5重叠。

图3将与转子2的轴向垂直的剖面中的永磁体4的磁体内磁通密度的分布划分为磁通密度等级S1～S10而示出。如图3所示，退磁区域S1偏向永磁体4的定子3侧的端缘部分，更具体而言，偏向永磁体4的宽度方向端部4a的定子3侧的部位(更接近转子2的外周面2a的部位)。

因此，在本实施方式中，对防止退磁孔8赋予使得防止退磁孔8本身尽量接近退磁区域S1的形状。

例如，如图2所示，防止退磁孔8在与转子2的轴向垂直的剖面中形成为沿磁通屏障5的周围延伸的弧状，并在永磁体4的宽度方向端部4a的周围以从转子2的中央侧(定子3的相反侧)向外侧(定子3侧)包绕的方式延伸。即，防止退磁孔8沿磁通屏障5的周围从定子3的相反侧的区域朝向定子3侧的区域延伸。另外，防止退磁孔8的前端部8a(在永磁体4的宽度方向位置处距永磁体4的宽度方向中心最远的部分)在永磁体4的宽度方向位置处位于比磁通屏障5的前端部5b更靠外侧的位置。此外，防止退磁孔8的前端部8a与磁通屏障5的位置关系不限定于此，能够根据转子的规格适当地设定。

另外，防止退磁孔8存在于使与d轴平行的线段0从永磁体4的宽度方向端部4a延长后的部位。在本实施方式中，d轴与将转子2的旋转中心轴与永磁体4的宽度方向中心连结的直线一致。即，在与转子2的轴向垂直的剖面中，防止退磁孔8的基端部8b与从永磁体4的宽度方向端部4a通过的、相对于永磁体4的厚度方向平行的直线交叉。

另外，对磁通屏障5和防止退磁孔8进行划分的间隔壁9在磁通屏障5与防止退磁孔8之间延伸。间隔壁9构成划分出磁通屏障5的空隙的、内周面5a的一部分(定子3的相反侧的部分)。间隔壁9的基端部9b构成上述台阶部7。间隔壁9的前端部9a延伸至磁通屏障5的前端部5b附近。间隔壁9的宽度尺寸t(厚度尺寸)从间隔壁9的基端部9b至前端部9a大致恒定。

如上所述，在本实施方式中，在转子2上，在磁通屏障5的附近跨越该磁通屏障5的位置，设置有防止永磁体4的宽度方向端部4a的退磁的防止退磁孔8，该磁通屏障5设定于带板状的永磁体4的宽度方向端部4a。

由此，在转子2的带板状的永磁体4的宽度方向端部4a能够利用磁通屏障5抑制漏磁通，在此基础上，还能够通过防止退磁孔8的设定而抑制流入永磁体4的宽度方向端部4a的、来自定子3的反向磁场，减弱退磁。由此，使得作为电动机扭矩而能够灵活运用的磁体磁通进一步增加，能够提高电动机扭矩。

图3示出在永磁体4的宽度方向端部4a的定子3侧分布的退磁区域S1的范围。图3(A)示出本实施方式，图3(B)示出无防止退磁孔8的对比例。在本实施方式中，在与永磁体4的宽度方向端部4a相对应的规定位置，设置有防止退磁孔8，因此与对比例相比，永磁体4的宽度方向端部4a的退磁区域S1的范围减小。

图5示出在使本实施方式与对比例的转子2的永磁体4的温度变化时，对定子3施加相同电流并产生反向磁场的情况下的、施加电流前后的电动机感应电压的下降率即退磁率。a线示出本实施方式的退磁率，b线示出无防止退磁孔8的对比例的退磁率。如图5所示，本实施方式的退磁率低，大致为对比例的退磁率的一半的值。

图4示出永磁体4的宽度方向端部4a的反向磁场的概况。图4(A)表示本实施方式，图4(B)表示无防止退磁孔8的对比例。箭头的粗细表示来自定子3的磁通的流动的强弱，箭头越粗，表示该方向的磁通越强。如图4所示，与对比例相比，本实施方式能够减弱流入永磁体4的宽度方向端部4a的、来自定子3的反向磁场。这是因为，通过附加设置防止退磁孔8而使得要流入永磁体4的宽度方向端部4a的磁通的磁阻增加。

在本实施方式中，防止退磁孔8以从转子2的中央侧向定子3侧包绕永磁体4的宽度方向端部4a的方式形成为大致沿着磁通屏障5的弧状，防止退磁孔8形成为尽量接近退磁区域S1的形状。

由此，永磁体4的定子3侧的端缘部分与防止退磁孔8之间的距离缩短，上述间隔壁9的磁饱和得到促进，能够提高耐退磁性能。

图6是表示永磁体4的定子3侧端缘部分-防止退磁孔8之间的距离与退磁率的关系的图表。如上所述，在间隔壁9实现磁饱和，从而流入永磁体4的宽度方向端部4a的、来自定子3的反向磁场得到抑制，间隔壁9越接近永磁体4的定子3侧端缘部分，该部分越容易实现磁饱和，如图6所示，抑制退磁的效果越增大。

另外，间隔壁9的宽度尺寸t大致恒定，因此能够使得磁饱和程度在间隔壁9的整个桥接(bridge)长度范围内大致相同，提高来自上述定子3的反向磁场的抑制效果。此外，优选宽度尺寸t越小则抑制退磁的效果越大，但如果宽度尺寸t过小，则产生层叠钢板的冲切加工变得困难的问题。作为宽度尺寸t的下限值，例如优选为一张层叠钢板的厚度的2倍，作为上限值，例如优选为永磁体4的厚度(与d轴平行的永磁体4的尺寸)的2倍。

另外，防止退磁孔8设定为存在于使与d轴平行的线段0从永磁体4的宽度方向端部4a延长后的部位。

图7是表示防止退磁孔8的位置与退磁率的关系的图表。根据该图表可知，在防止退磁孔8存在于比线段0更隐藏于永磁体4的里侧的负侧的情况下，即，防止退磁孔8在永磁体4的宽度方向位置处存在于比永磁体4的宽度方向端部4a更靠内侧的位置的情况下，其效果饱和。因此，在提高耐退磁性能这方面，优选使防止退磁孔8存在于线段0延长后的部位。

以上对本发明的实施方式进行了说明，但该实施方式不过是为了容易理解本发明而记载的简单的示例而已，本发明不限定于该实施方式。本发明的技术范围不局限于上述实施方式中所公开的具体的技术事项，还包含能够容易由此导出的各种各样的变形、变更、替代技术等。

例如，在上述实施方式中，示出了针对每一个磁极使用1个带板状的永磁体4的例子，但本发明还可以如图8所示的变形例应用于针对每一个磁极而使用多个带板状的永磁体4的情况。

在图8中，图8(A)表示由Δ配置的3个永磁体4构成一个磁极的例子，图8(B)表示由配置为V字状的2个永磁体4构成一个磁极的例子，图8(C)表示以将宽度方向长度互不相同的2个永磁体4在d轴方向上配置为多层的方式构成一个磁极的例子。图8(A)～图8(C)中，为了方便而将磁通屏障5省略。

另外，与转子2的轴向垂直的剖面中的永磁体4的剖面形状不局限于矩形剖面，例如，能够根据转子的规格而任意地选择图9(A)所示的梯形、图9(B)所示的半椭圆形、虽然省略了图示但弯曲成圆弧状的形状等。

本申请主张2014年3月18日申请的日本特许愿第2014-054265号的优先权，并通过参照而将该申请的全部内容并入本说明书。

工业实用性

本发明能够用于永磁体型的旋转电机。

标号的说明

1 旋转电机

2 转子

3 定子

4 永磁体

4a 永磁体的宽度方向端部

5 磁通屏障

6 贯通孔

8 防止退磁孔

9 间隔壁

S1 退磁区域

0 与d轴平行的线段

T 间隔壁的宽度尺寸

Claims (3)

1.一种旋转电机的转子构造，其具备：

带板状的永磁体，其在转子的周向上配置有多个，分别沿转子的轴向贯通配置；

磁通屏障，其是在与所述永磁体的宽度方向端部相对应的位置设置的空隙，设置为面对所述永磁体的宽度方向端部；以及

防止退磁孔，其在所述磁通屏障的附近、且隔着所述磁通屏障而处于定子的相反侧的位置设置，抑制所述永磁体的宽度方向端部的退磁，

所述防止退磁孔具有与所述永磁体的宽度方向端部的、偏向定子侧的退磁区域接近的形状。

2.根据权利要求1所述的旋转电机的转子构造，其中，

使所述防止退磁孔形成为，存在于使与d轴平行的线段从所述永磁体的宽度方向端部延长后的部位。

3.根据权利要求1或2所述的旋转电机的转子构造，其中，

将所述磁通屏障与所述防止退磁孔之间的间隔壁的宽度尺寸设定为大致恒定。