CN107710556B - 旋转电机的转子、以及旋转电机 - Google Patents

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Abstract

目的在于得到能够容易进行制造、能够抑制永磁体的退磁的旋转电机的转子、以及旋转电机。在旋转电机中，导电性部件将轴和在轴的外周部设置的多个永磁体集中包围，保持部件将轴、多个永磁体以及导电性部件集中包围。导电性部件的导电率高于永磁体的导电率。导电性部件具有在周向上相互分离地相对的第1以及第2相对部。在第1以及第2相对部之间所存在的相对部间区域，位于在周向上相互相邻的永磁体之间所存在的磁体间区域的周向的范围内。

Description

旋转电机的转子、以及旋转电机
技术领域
本发明涉及一种在转子铁心的外周部设置有永磁体的旋转电机的转子、以及旋转电机。
背景技术
当前，已知如下旋转电机的转子，即，为了防止永磁体由于转子的旋转时的离心力而从转子铁心剥离，在转子铁心的外周部设置永磁体，由纤维增强塑料的保持部件从永磁体的外侧将转子铁心以及永磁体集中覆盖(例如，参照专利文献1)。
另外，通常在高速旋转用的旋转电机中，如果执行使用了逆变器的PWM(PulseWidth Modulation)控制，则会产生载波频率成分的高谐波磁通，因此在转子铁心以及永磁体产生涡电流，转子会发热。如果转子发热，则永磁体的温度上升而会产生永磁体的退磁。
当前，提出有如下旋转电机的转子，即，为了抑制转子处的发热，将与永磁体以及轴等其他结构部件相比导电率高的圆筒状的高导电率部件配置于永磁体与保持部件之间。在这样的当前的旋转电机的转子中，在高导电率部件产生涡电流，由于涡电流而产生的磁通抵消载波频率成分的高谐波磁通，因此，永磁体以及转子铁心处的涡电流的产生受到抑制，永磁体的退磁受到抑制(例如，参照专利文献2)。
另外，当前还提出有如下的旋转电机的转子，即，将在轴和永磁体之间配置的圆筒状的高导电率部件分割为在周向上排列的多个导电部，由此容易进行制造(例如，参照专利文献3)。
专利文献1：日本特开平10-243586号公报
专利文献2：日本特开2001-78378号公报
专利文献3：日本特开2011-125106号公报
发明内容
然而，对于专利文献2所示的当前的旋转电机的转子，为了抑制旋转电机的大径化，需要制造将壁厚减薄后的圆筒状的高导电率部件，因此，高导电率部件的制造花费功夫。
另外，对于专利文献3所示的当前的旋转电机的转子，高导电率部件分割为多个导电部，因此，载波频率成分的高谐波磁通会从相互相邻的导电部之间的间隙经过而到达永磁体以及轴，会产生永磁体的退磁。即使为了使得载波频率成分的高谐波磁通不到达磁体以及轴，使相互相邻的导电部彼此接触，各导电部的边界处的接触电阻也变高，从而在各导电部的边界处发热，来自各导电部的边界的热传递至永磁体，会产生永磁体的退磁。
本发明就是为了解决如上述的课题而提出的，其目的在于得到能够容易进行制造、能够抑制永磁体的退磁的旋转电机的转子、以及旋转电机。
本发明涉及的旋转电机的转子具有：转子铁心；多个永磁体，其设置于转子铁心的外周部，在周向上相互分离地配置；导电性部件，其将转子铁心以及多个永磁体集中包围；以及保持部件，其将转子铁心、多个永磁体以及导电性部件集中包围，导电性部件的导电率高于永磁体的导电率，导电性部件具有在周向上相互分离而相对的第1以及第2相对部，在第1以及第2相对部之间所存在的相对部间区域仅位于在周向上相互相邻的永磁体之间所存在的磁体间区域的周向的范围内。
发明的效果
根据本发明涉及的旋转电机的转子、以及旋转电机，仅通过导电性部件将转子铁心以及多个永磁体集中卷绕，就能够将导电性部件组装于转子，能够容易地进行转子的制造。另外，通过使由定子产生的高谐波磁通与导电性部件交链，能够降低到达至永磁体的高谐波磁通，通过使得从相对部间区域经过的高谐波磁通经过磁体间区域，能够使高谐波磁通不易与永磁体交链。这样，能够抑制永磁体的退磁。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1涉及的旋转电机的剖视图。
图2是沿图1的II-II线的剖视图。
图3是表示图1的转子的相对部间区域所存在的部分的放大图。
图4是表示图1的转子的导电性部件与永磁体的外周面重叠的部分的放大图。
图5是表示对比例1涉及的转子的局部放大图。
图6是表示对比例2涉及的转子的局部放大图。
图7是表示本发明的实施方式1涉及的旋转电机的转子的其他例子的剖视图。
图8是省略了保持部件的显示而表示本发明的实施方式1涉及的旋转电机的转子的其他例子的斜视图。
图9是表示本发明的实施方式2涉及的旋转电机的转子的要部的放大剖视图。
图10是表示在图9的保持部件产生的应力的应力集中系数和相对部间区域的周向的尺寸之间的关系的曲线图。
图11是表示本发明的实施方式3涉及的旋转电机的转子的要部的放大剖视图。
图12是表示本发明的实施方式4涉及的旋转电机的转子的要部的放大剖视图。
图13是表示本发明的实施方式5涉及的旋转电机的转子的要部的放大剖视图。
图14是表示本发明的实施方式6涉及的旋转电机的剖视图。
图15是表示本发明的实施方式7涉及的导电性部件的径向的厚度和逆变器驱动时的转子的损耗之间的关系的曲线图。
图16是表示本发明的实施方式1涉及的旋转电机的转子的其他例子的图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的优选的实施方式进行说明。
实施方式1.
图1是表示本发明的实施方式1涉及的旋转电机的剖视图。另外，图2是沿图1的II-II线的剖视图。在图中，旋转电机1具有转子2、在径向上隔着间隙将转子2包围的筒状的定子3。转子2以及定子3同轴配置。这样，转子2以及定子3具有共通的轴线A。另外，在本例中，如图2所示，相对于在定子铁心4的轴线方向的中心位置处与轴线A正交的轴线正交线B，转子2以及定子3各自的结构对称。
定子3具有作为磁性体的筒状的定子铁心4、和设置于定子铁心4的定子线圈5。
定子铁心4具有筒状的后轭41、和从后轭41的内周部向径向内侧凸出的多个齿42。各齿42在旋转电机1的周向上相互空出间隔而配置。在各齿42间形成有定子3向径向内侧开放的空间即槽部43。
定子线圈5配置于各槽部43。另外，定子线圈5如图2所示，具有在沿轴线方向即轴线A的方向上从定子铁心4凸出的线圈端部5a。向定子线圈5通过使用了逆变器的PWM控制而供给电流。在定子3由于向定子线圈5的供电而产生旋转磁场。
转子2能够以轴线A为中心进行旋转。另外，转子2具有：作为转子铁心的轴21；在轴21的外周部设置的多个永磁体22；将轴21以及多个永磁体22集中包围的板状的导电性部件23；将轴21、多个永磁体22以及导电性部件23集中包围的片状的保持部件24。
轴21是以轴线A为中心轴线的圆柱状部件。另外，轴21由磁性材料构成。
多个永磁体22在转子2的周向上相互空出间隔而配置。在本例中，4个永磁体22在转子2的周向上等间隔地配置。各永磁体22是具有与轴21的外周面匹配的圆弧状的剖面的块状磁体。在周向上相互相邻的永磁体22间存在作为空间的磁体间区域25。作为永磁体22，使用例如稀土类磁体或铁素体磁体等。
导电性部件23在与各永磁体22的外周面重叠的状态下将各永磁体22以及各磁体间区域25覆盖。即，导电性部件23配置于与轴21以及各永磁体22相比靠近定子3的位置。这样，导电性部件23配置于各永磁体22以及各磁体间区域25各自与保持部件24之间。导电性部件23的导电率高于永磁体22的导电率。作为构成导电性部件23的材料，举出例如铜或者铝等。
另外，导电性部件23具有在转子2的周向上相互分离地相对的第1相对部231以及第2相对部232。在第1相对部231与第2相对部232之间存在作为空间的相对部间区域26。在本例中，在转子2的周向上，仅在导电性部件23的1个部位存在有相对部间区域26。另外，在本例中，相对部间区域26沿轴线A而形成于导电性部件23。
保持部件24在与导电性部件23的外周面重叠的状态下在转子2的周向的整周将轴21、多个永磁体22以及导电性部件23覆盖。这样，转子2得到加强，防止在转子2的高速旋转时永磁体22由于离心力而从轴21飞散。保持部件24由非磁性材料构成。作为构成保持部件24的材料，使用例如炭素纤维增强塑料(CFRP：Carbon Fiber Reinforced Plastics)、玻璃纤维增强塑料(GFRP：Glass Fiber Reinforced Plastics)、钛或者不锈钢等。
如果将永磁体22的轴线方向的尺寸设为Lm，将导电性部件23的轴线方向的尺寸设为La，将保持部件24的轴线方向的尺寸设为Lk，将定子铁心4的轴线方向的尺寸设为Ls，则在本例中，如图2所示，Lm＝La＝Lk＝Ls的关系成立。
图3是表示图1的转子2的相对部间区域26所存在的部分的放大图。相对部间区域26的周向的尺寸d1小于磁体间区域25的周向的尺寸d2。另外，相对部间区域26仅位于磁体间区域25的周向的范围内。在本例中，相对部间区域26位于磁体间区域25的周向的中央位置。
下面，对组装转子2的顺序进行说明。在轴21的外周部安装了多个永磁体22之后，通过板状的导电性部件23将轴21以及多个永磁体22集中卷绕。这样，多个永磁体22的外周由导电性部件23覆盖。此时，使导电性部件23的两端部作为第1相对部231以及第2相对部232而在周向上相互分离地相对。这样，第1相对部231与第2相对部232之间的空间形成为相对部间区域26。然后，由片状的保持部件24将轴21、多个永磁体22以及导电性部件23从导电性部件23的径向外侧集中卷绕。这样，导电性部件23的外周由保持部件24覆盖，完成转子2。
下面，对动作进行说明。如果从逆变器通过PWM控制向定子线圈5供给电流，则在定子3中产生旋转磁场。如果在定子3中产生旋转磁场，则转子2以轴线A为中心进行旋转。
通过PWM控制而供给至定子线圈5的电流，包含因载波频率产生的载波高谐波成分。如果包含载波高谐波成分的电流被供给至定子线圈5，则在有利于扭矩的基本波磁通的基础上，基于载波高谐波成分的高谐波磁通也在定子3处产生。
图4是表示图1的转子2的导电性部件23与永磁体22的外周面重叠的部分的放大图。如果由定子3产生的高谐波磁通P1与导电性部件23交链，则在导电性部件23产生涡电流C。如果在导电性部件23产生涡电流C，则磁通P2产生于将高谐波磁通P1抵消的方向。这样，降低轴21以及永磁体22交链的高谐波磁通P1，降低在轴21以及永磁体22处的发热。导电性部件23由于涡电流C的产生而发热，导电性部件23的导电率高于永磁体22的导电率，因此，与高谐波磁通和永磁体22交链的情况下的永磁体22的发热相比，导电性部件23的发热变小。这样，转子2整体的发热受到抑制。此外，在图4～图6中，将从纸面的远端侧流向近端侧的涡电流C由在白圈内标注了黑色圆标记的记号来表示，将从纸面的近端侧流向远端侧的涡电流C由在白圈内标注了×标记的记号来表示。
这里，对本实施方式1涉及的转子2和对比例1以及对比例2涉及的各自的转子进行比较研究。
图5是表示对比例1涉及的转子的局部放大图。此外，图5是表示对比例1涉及的转子的与图4相对应的部分的图。在对比例1涉及的转子中，没有导电性部件23，而是保持部件24直接重叠于永磁体22的外周面。对比例1涉及的转子的其他结构与实施方式1相同。
在对比例1涉及的转子中，由于不存在导电性部件23，由定子3产生的高谐波磁通P1不会被导电性部件23降低地与永磁体22以及轴21交链。这样，在永磁体22以及轴21产生的涡电流变大，永磁体22以及轴21变得容易发热。
图6是表示对比例2涉及的转子的局部放大图。此外，图6是表示对比例2涉及的转子的与图4对应的部分的图。在对比例2涉及的转子中，导电性部件23不配置在永磁体22的外周，而是将导电性部件23配置于轴21的外周面与永磁体22之间。对比例2涉及的转子的其他结构与实施方式1相同。
在对比例2涉及的转子中，在与永磁体22相比远离定子3的位置配置有导电性部件23，因此，由定子3产生的高谐波磁通P1不会被导电性部件23降低地与永磁体22交链。这样，在永磁体22产生的涡电流变大，永磁体22变得容易发热。
由此可知，在对比例1以及2涉及的转子中，都是高谐波磁通P1不会被导电性部件23降低地永磁体22交链，与本实施方式1涉及的转子2相比，永磁体22容易发热。
另外，在本实施方式1涉及的转子2中，由定子3产生的高谐波磁通P1直接从导电性部件23的相对部间区域26经过，但由于相对部间区域26位于不存在永磁体22的磁体间区域25的周向的范围内，因此高谐波磁通P1变得难以与永磁体22交链，永磁体22的发热受到抑制。
在这样的旋转电机1以及转子2中，与永磁体22相比导电率高的导电性部件23将轴21以及多个永磁体22集中包围，导电性部件23的第1相对部231和第2相对部232在周向上相互分离，因此仅通过由板状的导电性部件23卷绕轴21以及各永磁体22，就能够将导电性部件23组装于转子2。这样，不仅能够简化导电性部件23的形状，还能够容易地进行导电性部件23向转子2的安装作业。因此，能够容易进行转子2的制造。另外，能够在由定子3产生的高谐波磁通P1到达永磁体22之前使高谐波磁通P1与导电性部件23交链而降低高谐波磁通P1。这样，能够使得永磁体22不易发热，能够抑制永磁体22的退磁。
另外，在导电性部件23的第1相对部231与第2相对部232之间存在的相对部间区域26仅位于在相互相邻的永磁体22间存在的磁体间区域25的周向的范围内，能够使从相对部间区域26经过的高谐波磁通P1不易与永磁体22交链。这样，能够进一步抑制永磁体22的退磁。
并且，在使导电性部件23的第1相对部231和第2相对部232相互接触的情况下，能够使得高谐波磁通P1不易从导电性部件23经过，但第1相对部231和第2相对部232的边界的接触电阻变高。在该情况下，在第1相对部231和第2相对部232的边界流过涡电流，由此产生大的涡电流损耗，会降低通过由涡电流产生的磁通使高谐波磁通P1降低的效果。另外，在该情况下，在第1相对部231和第2相对部232的边界变得容易发热，在第1相对部231和第2相对部232的边界产生的热传递至永磁体22，永磁体22变得容易退磁。与此相对，在本实施方式中，导电性部件23的第1相对部231和第2相对部232在周向上相互分离，因此，既不会在导电性部件23产生接触电阻，也不会产生因导电性部件23处的接触电阻引起的发热。因此，在本实施方式中，能够进一步抑制永磁体22的退磁。
另外，在转子2的轴线方向上无需对导电性部件23进行分割，因此，能够防止涡电流的路径在转子2的轴线方向上变短。这样，能够防止在导电性部件23产生的涡电流降低，能够防止使高谐波磁通P1降低的效果降低。
此外，在上述例子中，在导电性部件23中存在的相对部间区域26的数量仅为1个，但如图7所示，可以将多个相对部间区域26在周向上相互分离地设置于导电性部件23。在该情况下，各相对部间区域26仅位于磁体间区域25的周向的范围内。在导电性部件23中存在的相对部间区域26的数量为多个的情况下，导电性部件23具有多个导电片，在周向上将多个导电片隔着相对部间区域26而相互分离地配置，各导电片的两端部成为第1相对部231以及第2相对部232。在图7的例子中，4个相对部间区域26设置于导电性部件23，各相对部间区域26分别位于4个磁体间区域25的周向的范围内。另外，在图7的例子中，4个导电片233与各永磁体22的外周面重叠，在相互相邻的导电片233间存在有相对部间区域26。这样，仅将各导电片233粘贴于各永磁体22的外周面就能够将导电性部件23组装于转子2，能够更容易地进行转子2的制造。
另外，在上述例子中，相对部间区域26在导电性部件23的轴线方向整个区域连续，但也可以将导电性部件23的第1相对部231以及第2相对部232各自的一部分彼此经由连结部而相互连结。在该情况下，连结部的导电率高于永磁体22的导电率。对于连结部，可以将第1相对部231以及第2相对部232各自的一部分彼此通过焊接而直接接合，由此形成该连结部，也可以使接合用片插入于第1相对部231以及第2相对部232间而将接合用片通过焊接而接合于第1以及第2相对部231、232，由此形成该连结部。
在将导电性部件23的第1相对部231以及第2相对部232各自的一部分彼此经由连结部而相互连结的情况下，例如，也可以如图8所示成为下述结构，即，仅在导电性部件23的轴线方向两端部将第1相对部231以及第2相对部232经由连结部234相互连结，在导电性部件23的轴线方向中间部直接保留作为空间的相对部间区域26。这样，能够增长从位于导电性部件23的轴线方向两端部的2个连结部234经过的涡电流C的路径，能够提高通过因涡电流C产生的磁通使来自定子3的高谐波磁通P1降低的效果。
另外，在上述例子中，导电性部件23的轴线方向的尺寸La与永磁体22的轴线方向的尺寸Lm相同，但也可以使导电性部件23的轴线方向的尺寸La大于永磁体22的轴线方向的尺寸Lm。这样，能够进一步增长在导电性部件23产生的涡电流的路径，能够进一步提高使高谐波磁通P1降低的效果。
实施方式2.
图9是表示本发明的实施方式2涉及的旋转电机的转子的要部的放大剖视图。此外，图9是表示实施方式2涉及的转子的与图3对应的部分的图。转子2还具有：在各磁体间区域25分别设置的多个极间部件31；以及插入于各永磁体22以及各极间部件31各自与导电性部件23之间的电绝缘层32。
各极间部件31沿转子2的轴线方向配置。另外，各极间部件31没有间隙地嵌入至相互相邻的2个永磁体22各自的侧面间。相对部间区域26配置于极间部件31的周向的范围内。并且，在极间部件31的外周面和永磁体22的外周面的边界未产生高度差。即，极间部件31的外周面在永磁体22的外周面顺滑地连接。
各极间部件31的导电率高于永磁体22的导电率。构成各极间部件31的材料可以与构成导电性部件23的材料相同，也可以不同。
在极间部件31与永磁体22的比重差大的情况下，因在极间部件31与永磁体22的边界部分处转子2的离心力引起的剪切应力施加于导电性部件23，因此，极间部件31与永磁体22的比重差越小越好，优选极间部件31的比重与永磁体22的比重相等。在本例中，作为构成极间部件31的材料，使用相对于永磁体22的比重差小的铁系合金、例如不锈钢等。
电绝缘层32在与各永磁体22以及各极间部件31各自的外周面重叠的状态下，将轴21、各永磁体22以及各极间部件31集中包围。导电性部件23与电绝缘层32的外周面重叠。因此，导电性部件23相对于各永磁体22以及各极间部件31分别通过电绝缘层32实现电绝缘。
在本实施方式中，如果由定子3产生高谐波磁通P1，则从相对部间区域26经过的高谐波磁通P1与极间部件31交链。如果高谐波磁通P1与极间部件31交链，则在极间部件31产生涡电流，由于涡电流的产生，磁通产生在将高谐波磁通P1抵消的方向上。这样，从相对部间区域26经过的高谐波磁通P1在到达轴21以及永磁体22之前降低。其他结构以及动作与实施方式1相同。
在这样的旋转电机1以及转子2中，极间部件31设置于磁体间区域25，极间部件31的导电率高于永磁体22的导电率，因此，在由定子3产生的高谐波磁通P1从相对部间区域26经过的情况下，也能够使从相对部间区域26经过的高谐波磁通P1与极间部件31交链，能够通过在极间部件31产生的涡电流而在将高谐波磁通P1抵消的方向上产生磁通。这样，不仅通过导电性部件23降低高谐波磁通P1，还能够通过极间部件31降低高谐波磁通P1，能够进一步抑制永磁体22的退磁。
另外，由于极间部件31插入于电绝缘层32以及永磁体22各自与导电性部件23之间，因此，能够使导电性部件23与极间部件31电绝缘，能够防止在导电性部件23与极间部件31之间流过涡电流。这样，能够抑制转子2处的涡电流损耗以及发热，能够进一步抑制永磁体22的退磁。
即，在导电性部件23与极间部件31接触的情况下，在导电性部件23与极间部件31的边界，接触电阻变高。在该情况下，如果在导电性部件23与极间部件31的边界流过涡电流，则会产生大的涡电流损耗，通过因涡电流产生的磁通使高谐波磁通P1降低的效果会降低。另外，在该情况下，在导电性部件23与极间部件31的边界变得容易发热，在导电性部件23与极间部件31的边界处产生的热传递至永磁体22，永磁体22变得容易退磁。与此相对，在本实施方式中，能够通过电绝缘层32来防止在导电性部件23与极间部件31之间流过涡电流，因此，能够抑制转子2处的涡电流损耗以及发热，能够进一步抑制永磁体22的退磁。
此外，在上述例子中，也可以将在各永磁体22以及各极间部件31各自的外周面对导电性部件23进行粘接固定的粘接层用作电绝缘层32。作为构成粘接层的粘接剂，优选例如电绝缘性能优异的环氧树脂类或者硅树脂类等的粘接剂，并不特别限定。
另外，在上述例子中，优选电绝缘层32在转子2的轴线方向上遍布导电性部件23的整个范围而配置。即，优选电绝缘层32的轴线方向的尺寸Li和导电性部件23的轴线方向的尺寸La相等，即，Li＝La。
另外，在上述例子中，相对部间区域26的周向的尺寸d1越大，则施加于保持部件24的剪切应力越大。因此，优选相对部间区域26的周向的尺寸d1尽量小。这里，为了确定相对部间区域26的周向的尺寸d1的设定范围，通过对在保持部件24发生的应力的应力集中系数与相对部间区域26的周向的尺寸d1之间的关系进行解析而计算。应力集中系数是将在部件产生的最大应力除以平均应力得到的值，用作评价疲劳强度方面的指标。
在解析过程中，将构成保持部件24的材料设为炭素纤维增强塑料，将构成导电性部件23的材料设为铜，将构成极间部件31的材料设为不锈钢。另外，在解析过程中，将转子2的转数设定为30000rpm，将转子2的外径设定为大约100mm。
图10是表示在图9的保持部件24产生的应力的应力集中系数与相对部间区域26的周向的尺寸d1之间的关系的曲线图。为了在保持部件24确保足够的疲劳强度，优选应力集中系数小于或等于1.4。如果观察图10的曲线图，保持部件24的应力集中系数小于或等于1.4是相对部间区域26的周向的尺寸d1小于或等于5mm时。因此，在上述例子中，优选将相对部间区域26的周向的尺寸d1设为小于或等于5mm。
另外，在上述例子中，也可以在导电性部件23的第1相对部231以及第2相对部232各自的保持部件24侧的角部进行倒角。这样，能够减弱从导电性部件23施加至保持部件24的剪切应力，能够实现保持部件24的破损的防止。
实施方式3.
图11是表示本发明的实施方式3涉及的旋转电机的转子的要部的放大剖视图。此外，图11是表示实施方式3涉及的转子的与图3对应的部分的图。转子2还具有在相对部间区域26设置的填充部件45。
填充部件45是电绝缘体。另外，填充部件45无间隙地配置于相对部间区域26。在本例中，树脂成型体作为填充部件45而填充至相对部间区域26。在填充部件45的外周面与导电性部件23的外周面的边界不产生高度差。即，填充部件45的外周面与导电性部件23的外周面顺滑地连续。其他结构以及动作与实施方式2相同。
在这样的旋转电机1以及转子2中，填充部件45设置于相对部间区域26，因此，在相对部间区域26中能够通过填充部件45来支撑保持部件24。这样，能够降低在导电性部件23的第1相对部231以及第2相对部232的位置施加至保持部件24的剪切应力，能够实现保持部件24的破损的防止。另外，由于填充部件45是电绝缘体，因此，能够更可靠地防止在第1相对部231与第2相对部232之间流过涡电流。这样，能够降低导电性部件23中的涡电流损耗，能够更可靠地抑制永磁体22的退磁。
此外，作为构成填充部件45的材料，并不特别限定，但在填充部件45与导电性部件23的比重差大的情况下，由于转子2的旋转时的离心力的不同，因此施加至保持部件24的剪切应力有可能会变大。因此，填充部件45与导电性部件23的比重差越小越好，优选填充部件45的比重与导电性部件23的比重相等。
另外，在上述例子中，将填充部件45配置于相对部间区域26的结构应用于实施方式2的转子2，但也可以将填充部件45配置于相对部间区域26的结构应用于实施方式1的转子2。
实施方式4.
图12是表示本发明的实施方式4涉及的旋转电机的转子的要部的放大剖视图。此外，图12是表示实施方式4涉及的转子的与图3对应的部分的图。在各磁体间区域25中的、与相对部间区域26的周向位置对应的磁体间区域25设置的极间部件31具有：极间部件主体311；以及凸起部312，其从极间部件主体311向径向外侧凸出，贯穿电绝缘层32而到达相对部间区域26内。
极间部件主体311无间隙地嵌入相互相邻的2个永磁体22各自的侧面间。在极间部件主体311的外周面与永磁体22的外周面的边界不产生高度差。即，极间部件主体311的外周面与永磁体22的外周面顺滑地连续。
凸起部312从极间部件主体311的凸出尺寸成为将电绝缘层32的厚度尺寸以及导电性部件23的厚度尺寸合计后的尺寸。另外，凸起部312的凸出端面与保持部件24的内周面接触。因此，凸起部312的凸出端面在假想圆上与保持部件24的内周面接触，该假想圆与同保持部件24接触的导电性部件23的外周面重叠。并且，凸起部312的周向的尺寸、即凸起部312的宽度尺寸d3小于相对部间区域26的周向的尺寸d1。这样，凸起部312从导电性部件23的第1相对部231以及第2相对部232各自分离。即，在第1相对部231以及第2相对部232各自与凸起部312之间，在周向上产生微小的间隙g。其他结构以及动作与实施方式2相同。
在这样的旋转电机1以及转子2中，从在磁体间区域25设置的极间部件主体311凸出的凸起部312贯穿电绝缘层32而到达相对部间区域26，与保持部件24接触，因此，在导电性部件23的第1相对部231和第2相对部232之间，能够通过凸起部312对保持部件24进行支撑，能够减小从第1相对部231以及第2相对部232各自施加至保持部件24的剪切应力。这样，能够防止保持部件24破损。另外，通过将凸起部312配置于相对部间区域26，从而能够进一步降低由定子3产生的高谐波磁通P1相对于相对部间区域26的经过量，能够进一步抑制永磁体22的退磁。
另外，凸起部312与导电性部件23的第1相对部231以及第2相对部232各自分离，因此，能够更可靠地防止在导电性部件23与凸起部312之间流过涡电流，能够降低导电性部件23以及极间部件31各自处的涡电流损耗。
此外，在上述例子中，在导电性部件23与凸起部312之间产生的间隙g的周向的尺寸越小，则从第1以及第2相对部231、232施加至保持部件24的剪切应力越小，但如果使间隙g过小，则导电性部件23和凸起部312相互接触的可能性会提高。因此，间隙g的尺寸优选设为大于将凸起部312的周向的加工误差和导电性部件23的周向的加工误差合计后的尺寸，以使得导电性部件23和凸起部312相互不接触。
另外，在上述例子中，在实施方式2的转子2中的磁体间区域25配置有具有极间部件主体311以及凸起部312的极间部件31，但也可以在没有电绝缘层32的实施方式1的转子2中的磁体间区域25配置具有极间部件主体311以及凸起部312的极间部件31。在该情况下，极间部件主体311配置于磁体间区域25，从极间部件主体311向相对部间区域26凸出的凸起部312与保持部件24的内周面接触。另外，在该情况下，极间部件31设为电绝缘体。这样，也能够减小从第1相对部231以及第2相对部232各自施加至保持部件24的剪切应力，能够防止保持部件24的破损。
实施方式5.
图13是表示本发明的实施方式5涉及的旋转电机的转子的要部的放大剖视图。此外，图13是表示实施方式5涉及的转子的与图3对应的部分的图。转子2还具有插入于各永磁体22以及各极间部件31各自与电绝缘层32之间的导电性覆膜51。
导电性覆膜51将轴21、各永磁体22以及各极间部件31集中包围。另外，导电性覆膜51遍布转子2的周向的整个周与各永磁体22以及各极间部件31各自的外周面重叠。导电性覆膜51的导电率高于永磁体22的导电率。作为构成导电性覆膜51的材料，使用例如铝合金或者铜合金等。
在导电性覆膜51与导电性部件23之间，插入有电绝缘层32。因此，导电性部件23相对于导电性覆膜51通过电绝缘层32而实现电绝缘。对于各极间部件31的导电率，并不特别限定，可以为任意值。
在本实施方式中，如果由定子3产生高谐波磁通P1，则从相对部间区域26经过的高谐波磁通P1与导电性覆膜51交链。如果高谐波磁通P1与导电性覆膜51交链，则在导电性覆膜51产生涡电流，由于涡电流的产生，磁通产生在将高谐波磁通P1抵消的方向上。这样，从相对部间区域26经过的高谐波磁通P1在到达轴21以及永磁体22之前降低。其他结构以及动作与实施方式2相同。
在这样的旋转电机1以及转子2中，与永磁体22相比导电率高的导电性覆膜51插入于各永磁体22以及各极间部件31各自与电绝缘层32之间，因此，在由定子3产生的高谐波磁通P1从相对部间区域26经过的情况下，也能够使从相对部间区域26经过的高谐波磁通P1与导电性覆膜51交链，能够通过在导电性覆膜51产生的涡电流而在将高谐波磁通P1抵消的方向上产生磁通。这样，不仅通过导电性部件23降低高谐波磁通P1，还能够通过导电性覆膜51降低高谐波磁通P1，能够进一步抑制永磁体22的退磁。
另外，由于电绝缘层32插入于导电性覆膜51与导电性部件23之间，因此能够使导电性部件23与导电性覆膜51电绝缘，能够防止在导电性部件23与导电性覆膜51之间流过涡电流。这样，能够抑制转子2处的涡电流损耗以及发热，能够进一步抑制永磁体22的退磁。
此外，在上述例子中，如果导电性覆膜51的厚度尺寸过大，则磁隙变大，因此定子3处的损耗会变大。另一方面，如果导电性覆膜51的厚度尺寸过小，则导电性覆膜51的电阻变大，因此涡电流不易流动至导电性覆膜51，将高谐波磁通P1抵消的效果会降低。在构成导电性覆膜51的材料为铝合金的情况下，如果将导电性覆膜51的厚度尺寸设为0.2mm～0.5mm的范围内的尺寸，则不会对磁隙带来大的影响，充分得到将高谐波磁通P1抵消的效果。
另外，在上述例子中，相对部间区域26成为空间，但也可以与实施方式3相同地，在相对部间区域26配置填充部件45。
实施方式6.
图14是表示本发明的实施方式6涉及的旋转电机的剖视图。转子2还具有在永磁体22的轴线方向外侧分别设置的一对环部件61。永磁体22在转子2的轴线方向上夹持于一对环部件61间。一个环部件61与永磁体22的一个端面接触。另一个环部件61与永磁体22的另一端面接触。
一对环部件61嵌入于轴21的外周面。另外，一对环部件61各自的径向壁厚与永磁体22的厚度尺寸相同。对于各环部件61的导电率，并不特别限定，可以为任意值。
电绝缘层32、导电性部件23以及保持部件24各自在转子2的轴线方向上到达至将一对环部件61覆盖的位置。这样，在轴线方向上的各环部件61的位置处，环部件61的外周面由电绝缘层32覆盖，电绝缘层32的外周面由导电性部件23覆盖，导电性部件23的外周面由保持部件24覆盖。即，在轴线方向上的各环部件61的位置处，在转子2的径向上，在轴21与电绝缘层32之间配置有环部件61，在电绝缘层32的外周面向径向外侧依次重叠有导电性部件23以及保持部件24。另外，在本例中，如图14所示，相对于在定子铁心4的轴线方向的中心位置与轴线A正交的轴线正交线B，转子2以及定子3各自的结构对称。
另外，对于电绝缘层32的轴线方向的尺寸Li、永磁体22的轴线方向的尺寸Lm、导电性部件23的轴线方向的尺寸La、保持部件24的轴线方向的尺寸Lk、定子铁心4的轴线方向的尺寸Ls的关系，Lk≥La＝Li＞Lm且La＞Ls的关系成立。
如果通过PWM控制向定子线圈5供给电流，则因载波频率引起的高谐波磁通P1从定子3产生。此时，位于定子3的轴线方向两端部的线圈端部5a也被供给电流，因此，在定子铁心4的轴线方向的范围外也产生高谐波磁通P1。
这里，在定子铁心4的轴线方向的尺寸Ls与导电性部件23的轴线方向的尺寸La相等的情况即Ls＝La的情况下，在定子铁心4的轴线方向的范围外不存在导电性部件23，因此，在定子铁心4的轴线方向的范围外产生的高谐波磁通P1不会被导电性部件23降低地与轴21交链。这样，在Ls＝La的情况下，在定子铁心4的轴线方向的范围外在轴21产生大的涡电流损耗。
与此相对，在本实施方式中，在定子铁心4的轴线方向的范围外也存在导电性部件23。因此，在定子铁心4的轴线方向的范围外所产生的高谐波磁通P1与导电性部件23交链，在导电性部件23产生涡电流。这样，在将高谐波磁通P1抵消的方向上产生磁通，降低在轴21产生的涡电流损耗。其他结构以及动作与实施方式2相同。
在这样的旋转电机1中，在永磁体22的轴线方向外侧设置的环部件61插入于轴21与电绝缘层32之间，电绝缘层32的轴线方向的尺寸Li、永磁体22的轴线方向的尺寸Lm、导电性部件23的轴线方向的尺寸La、保持部件24的轴线方向的尺寸Lk、定子铁心4的轴线方向的尺寸Ls的关系满足Lk≥La＝Li＞Lm且La＞Ls的关系，因此，能够使在定子铁心4的轴线方向的范围外产生的高谐波磁通P1与导电性部件23交链。这样，即使在定子铁心4的轴线方向的范围外，也能够在高谐波磁通P1到达轴21之前将高谐波磁通P1降低，能够降低轴21处的涡电流损耗。这样，能够进一步抑制转子2处的发热，能够进一步抑制永磁体22的退磁。
另外，在轴21与电绝缘层32之间为空间的情况下，由于因转子2的旋转产生的离心力，在永磁体22的轴线方向端部相对于电绝缘层32的接触位置处在电绝缘层32以及导电性部件23产生的剪切应力变大。与此相对，在本实施方式中，在定子铁心4的轴线方向的范围外，在轴21的外周面与电绝缘层32之间插入有环部件61，因此，能够减弱在电绝缘层32以及导电性部件23产生的剪切应力。
此外，在上述例子中，环部件61与永磁体22的比重差越小，则在电绝缘层32以及导电性部件23产生的剪切应力越小，因此，环部件61与永磁体22的比重差越小越好，优选环部件61的比重与永磁体22的比重相等。
另外，环部件可以通过将多个环状的薄板多个层叠而构成。
另外，在上述例子中，将在永磁体22的轴线方向外侧设置有一对环部件61的结构应用于实施方式2的转子2，但也可以将在永磁体22的轴线方向外侧设置有一对环部件61的结构应用于实施方式3～5的转子2。
实施方式7.
图15是表示本发明的实施方式7涉及的导电性部件23的径向的厚度与逆变器驱动时的转子2的损耗之间的关系的曲线图。本实施方式涉及的转子2的结构，除了确定出导电性部件23的径向的厚度t的设定范围之外，与实施方式1涉及的转子2的结构相同。如果将导电性部件23的电阻率设为ρ，将导电性部件23的磁导率设为μ，将使旋转电机驱动的逆变器的载波角频率设为ωc，则相应于载波高谐波磁通的涡电流流过导电性部件23时的导电性部件23的趋肤深度d由以下的式(1)定义。
【式1】
图15表示因在导电性部件23产生的涡电流引起的损耗、因在与导电性部件23相比处于内周侧的部件即永磁体22以及轴21处产生的涡电流引起的损耗、以及它们的总和即转子2的损耗相对于导电性部件23的径向的厚度t的依赖性。这里，从定子3的齿42的表面至永磁体22的外周面的距离设为恒定。另外，在图15中，将通过趋肤深度d对导电性部件23的径向的厚度t进行标准化后的值(t/d)用作横轴，将不存在导电性部件23的情况下(t＝0)的转子2的损耗设为1而标准化后的值用作纵轴。
如图15所示，与导电性部件23相比处于内周侧的部件的损耗随着导电性部件23的径向的厚度的增加而变小。这是因为，随着导电性部件23的径向的厚度的增加，导电性部件23的截面积增加，因此，电阻变小，流过导电性部件23的涡电流变大，因此，将载波高谐波磁通抵消，与处于导电性部件23的内周侧的部件交链的磁通减少。
对于处于导电性部件23的内周侧的部件的损耗，根据图15可知，在t/d为0.1时，该损耗小于或等于没有导电性部件23的情况的损耗的一半，如果t/d为1，则该损耗减少至小于或等于没有导电性部件23的情况下的损耗的1％。另一方面，随着导电性部件23的径向的厚度t的增加，流过导电性部件23的涡电流增加，因此，导电性部件23的损耗也增加，但由于导电性部件23的径向的厚度t增加，导电性部件23的电阻值减少，因此，在t/d超过0.15处，导电性部件23的损耗转变为减少。并且，如果导电性部件23的径向的厚度t不断增大，则从导电性部件23的表面至定子3的齿42为止的距离变小，因磁阻的脉动产生的磁通密度的变动变大，因此，导电性部件23的损耗不断增加。转子2的损耗在t/d为2时，与不存在导电性部件的情况(t＝0)下的损耗相同，如果t/d超过2，则大于不存在导电性部件23的情况(t＝0)下的损耗。因此，导电性部件23的损耗和处于导电性部件23的内周侧的部件的损耗的总和即转子2的损耗在t/d≤1处最小。即，在导电性部件23的径向的厚度t处于t/d≤1的范围时，转子2的损耗最小。
本实施方式涉及的导电性部件23的厚度t设定为满足以下的式(2)。
【式2】
在本实施方式中，设定为导电性部件23的厚度t满足式(2)，因此与不存在导电性部件23的情况相比，能够将转子2的损耗抑制得小，能够抑制永磁体22的退磁。
此外，在本例中，设定为导电性部件23的径向的厚度t满足式(2)，但也可以进一步限定导电性部件23的径向的厚度t的设定范围而将导电性部件23的径向的厚度t设定为满足以下的式(3)。
【式3】
由此，如果将导电性部件23的径向的厚度t设定为满足式(3)，则能够将t/d的上限设为1，因此，与将导电性部件23的径向的厚度t设定为t/d≤2的情况相比，能够将转子2的损耗抑制得更小，能够抑制永磁体22的退磁。另外，如果将导电性部件23的厚度t设定为满足式(3)，则能够将t/d的下限设为0.1，因此能够将与导电性部件23相比处于内周侧的部件的损耗抑制为小于或等于不存在导电性部件23的情况下的一半，永磁体22的涡电流损耗降低，能够抑制永磁体22的退磁。
此外，在实施方式1中，各相对部间区域26仅位于磁体间区域25的周向的范围内，但如图16所示，也可以多个相对部间区域26中的至少1个位于磁体间区域25的周向范围内。在图16的转子2中，4个相对部间区域26中的1个存在于磁体间区域25的周向范围内，剩余3个相对部间区域26不存在于磁体间区域25，而是在永磁体22上存在相对部间区域26。通过设为上述这样的结构，从而与相对部间区域26全部存在于永磁体22上的情况相比，与永磁体22交链的载波高谐波成分通过导电性部件23而抵消，能够抑制永磁体22的退磁。并且，使得多个相对部间区域26中的至少1位于磁体间区域25的周向范围内的结构也可以分别应用于实施方式2～6。
另外，在各上述实施方式中，转子2以及定子3各自的结构关于轴线正交线B对称，但也可以将转子2以及定子3各自的结构设为关于轴线正交线B非对称。
本发明并不限定于各上述实施方式，能够基于本发明的基本的技术构思以及启示而进行各种变更地实施。
标号的说明
1旋转电机，2转子，3定子，4定子铁心，5定子线圈，21轴(转子铁心)，22永磁体，23导电性部件，24保持部件，25磁体间区域，26相对部间区域，31极间部件，32电机绝缘层，41填充部件，51导电性覆膜，61环部件，231第1相对部，232第2相对部，311极间部件主体，312凸起部。

Claims (10)

1.一种旋转电机的转子，其具有：
转子铁心；
多个永磁体，其设置于所述转子铁心的外周部，在周向上相互分离地配置；
导电性部件，其将所述转子铁心以及所述多个永磁体集中包围；以及
保持部件，其将所述转子铁心、所述多个永磁体以及所述导电性部件集中包围，
所述导电性部件的导电率高于所述永磁体的导电率，
所述导电性部件具有在周向上相互分离而相对的第1以及第2相对部，
在所述第1以及第2相对部之间所存在的相对部间区域，位于在周向上相互相邻的所述永磁体之间所存在的磁体间区域的周向的范围内，如果将所述导电性部件的径向的厚度设为t，将所述导电性部件的电阻率设为ρ，将所述导电性部件的磁导率设为μ，将驱动所述旋转电机的逆变器的载波角频率设为ωc，将所述导电性部件的趋肤深度设为d，则d由式1定义，
【式1】
在t与d之间，满足
【式2】
的关系成立。
2.根据权利要求1所述的旋转电机的转子，其中，
在t和d之间，还满足
【式3】
的关系成立。
3.根据权利要求1或2所述的旋转电机的转子，其中，
具有极间部件，该极间部件设置于所述磁体间区域，
所述极间部件具有：极间部件主体，其设置于所述磁体间区域；以及凸起部，其从所述极间部件主体向所述相对部间区域凸出，与所述保持部件接触。
4.一种旋转电机的转子，其具有：
转子铁心；
多个永磁体，其设置于所述转子铁心的外周部，在周向上相互分离地配置；
导电性部件，其将所述转子铁心以及所述多个永磁体集中包围；以及
保持部件，其将所述转子铁心、所述多个永磁体以及所述导电性部件集中包围，
所述导电性部件的导电率高于所述永磁体的导电率，
所述导电性部件具有在周向上相互分离而相对的第1以及第2相对部，
在所述第1以及第2相对部之间所存在的相对部间区域，位于在周向上相互相邻的所述永磁体之间所存在的磁体间区域的周向的范围内，
所述转子具有：
极间部件，其设置于所述磁体间区域；以及
电绝缘层，其插入于所述多个永磁体以及所述极间部件各自与所述导电性部件之间。
5.根据权利要求4所述的旋转电机的转子，其中，
所述极间部件具有：极间部件主体，其设置于所述磁体间区域；以及凸起部，其从所述极间部件主体贯穿所述电绝缘层而到达所述相对部间区域内，与所述保持部件接触。
6.根据权利要求5所述的旋转电机的转子，其中，
所述凸起部与所述导电性部件的所述第1以及第2相对部分别分离。
7.一种旋转电机的转子，
其具有：
转子铁心；
多个永磁体，其设置于所述转子铁心的外周部，在周向上相互分离地配置；
导电性部件，其将所述转子铁心以及所述多个永磁体集中包围；以及
保持部件，其将所述转子铁心、所述多个永磁体以及所述导电性部件集中包围，
所述导电性部件的导电率高于所述永磁体的导电率，
所述导电性部件具有在周向上相互分离而相对的第1以及第2相对部，
在所述第1以及第2相对部之间所存在的相对部间区域，位于在周向上相互相邻的所述永磁体之间所存在的磁体间区域的周向的范围内，
所述转子具有：极间部件，其设置于所述磁体间区域；
电绝缘层，其插入于所述多个永磁体以及所述极间部件各自与所述导电性部件之间；以及
导电性覆膜，其插入于所述多个永磁体以及所述极间部件各自与所述电绝缘层之间，
所述导电性覆膜的导电率高于所述永磁体的导电率。
8.根据权利要求4或7所述的旋转电机的转子，其中，
具有填充部件，该填充部件设置于所述相对部间区域，
所述填充部件为电绝缘体。
9.一种旋转电机，其具有：
根据权利要求4至8中任一项所述的转子；以及
定子，其在径向上隔着间隙将所述转子包围，
所述转子具有环部件，该环部件设置于所述永磁体的轴线方向外侧，
所述环部件插入于所述转子铁心与所述电绝缘层之间，
所述定子具有定子铁心和设置于所述定子铁心的定子线圈，
所述定子线圈具有在轴线方向上从所述定子铁心凸出的线圈端部，
如果将所述定子铁心的轴线方向的尺寸设为Ls，将所述永磁体的轴线方向的尺寸设为Lm，将所述导电性部件的轴线方向的尺寸设为La，将所述电绝缘层的轴线方向的尺寸设为Li，将所述保持部件的轴线方向的尺寸设为Lk，
则Lk≥La＝Li＞Lm且La＞Ls的关系成立。
10.一种旋转电机，其具有：
根据权利要求1至8中任一项所述的转子；以及
定子，其在径向上隔着间隙将所述转子包围。
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