CN110140279B - 旋转电机用转子 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种旋转电机用转子。转子芯(15)具备多个桥部(41),上述多个桥部(41)在沿周向(C)邻接的两个孔部(20)之间形成,在多个桥部(41)之中,包含相对于磁极中心线(90)位于在周向(C)偏移的位置的偏置桥部(51)。偏置桥部(51)在和轴向正交的剖面中的延伸方向以随着朝向径向(R)的外侧而接近磁极中心线(90)的方式,相对于磁极中心线(90)倾斜。

Description

旋转电机用转子
技术领域
本发明涉及具备转子芯和配置于转子芯的永久磁铁的旋转电机用转子。
背景技术
作为旋转电机用转子的一个例子,公知有日本特开2012-165482号公报(专利文献1)的记载。专利文献1记载的旋转件(10)在多个磁极(24)分别具备一对永久磁铁(26)和磁通抑制孔(28)。在供永久磁铁(26)插入的磁铁插入孔(32),以与该磁铁插入孔(32)连通的方式形成有第一孔(28a),在专利文献1的图2和图3所示的结构中,磁通抑制孔(28)由两个第一孔(28a、28a)和一个第二孔(28b)构成。而且,在一方的第一孔(28a)与第二孔(28b)之间、另一方的第一孔(28a)与第二孔(28b)之间形成有桥部(36)。此外,第二孔(28b)配置于包含磁极中心线(C)的周向的区域,桥部(36)是形成于相对于磁极中心线(C)在周向偏移的位置的偏置桥部。
然而,如在专利文献1的0039段中,针对耐离心力强度所提及的那样,像偏置桥部那样的桥部必须形成为如转子芯的强度能够承受转子旋转时的离心力的程度的强度那样的大小。另一方面,由于旋转电机的输出扭矩一般随着在桥部通过的磁通量(漏磁通量)的增大而降低,所以从提高旋转电机的输出扭矩的观点看,优选桥部的宽度被抑制为尽可能小。然而,在专利文献1中没有记载用于将偏置桥部的宽度抑制为较小的技术。
专利文献1:日本特开2012-165482号公报。
发明内容
因此,希望实现一种旋转电机用转子,能够适当确保转子芯针对离心力的强度,并且能够实现偏置桥部的宽度的减少。
鉴于上述情况,具备转子芯和配置于上述转子芯的永久磁铁的旋转电机用转子的第一特征结构在于,上述转子芯在多个磁极分别具备多个孔部,上述多个孔部包含供具有平面状的磁极面的上述永久磁铁分别配置的第一孔部和第二孔部,上述第一孔部和上述第二孔部以彼此的周向的分离距离随着朝向径向的外侧而变长的方式,相对于通过上述磁极的上述周向的中心沿上述径向延伸的磁极中心线,在上述周向的两侧分开配置,上述转子芯具备在沿上述周向邻接的两个上述孔部之间形成的多个桥部,在多个上述桥部之中,包含相对于上述磁极中心线位于在上述周向偏移的位置的偏置桥部,上述偏置桥部在和轴向正交的剖面中的延伸方向以随着朝向上述径向的外侧而接近上述磁极中心线的方式,相对于上述磁极中心线倾斜。
根据上述第一特征结构,由于偏置桥部在和轴向正交的剖面中的延伸方向成为以随着朝向径向的外侧而接近磁极中心线的方式相对于磁极中心线倾斜的方向,所以和该延伸方向成为和磁极中心线平行的方向的情况相比,能够缓和当转子(旋转电机用转子)旋转时应力在偏置桥部的集中。其结果是,能够适当确保针对离心力的转子芯的强度,并且能够实现偏置桥部的宽度的减少。
补充说明,当转子旋转时,偏置桥部克服离心力支承设置有该偏置桥的磁极中的转子芯的径向外侧部分(以下在本段落中称为“支承对象部分”)。而且,如果以简化的模型来考虑,由于离心力作用于物体的重心,所以当转子旋转时,向支承对象部分的重心侧的拉伸载荷作用于偏置桥部。由于转子芯中的构成一个磁极的部分的和轴向正交的剖面形状成为将磁极中心线作为对称轴而对称或者接近对称的形状,所以支承对象部分的重心一般相对于偏置桥部位于径向的外侧,且位于周向的磁极中心侧。关于该点,根据上述第一特征结构,由于偏置桥部在和轴向正交的剖面中的延伸方向成为随着朝向径向的外侧而接近磁极中心线的方向,所以和该延伸方向成为和磁极中心线平行的方向的情况相比,能够使偏置桥部的延伸方向,接近上述拉伸载荷作用的方向,来减少当转子旋转时在偏置桥部产生的弯曲应力。而且,在偏置桥部产生的弯曲应力被减少,相应地能够缓和当转子旋转时应力在偏置桥部的集中,其结果是,能够确保针对离心力的转子芯的强度,并且能够将偏置桥部的宽度抑制为较小。
如以上所述,根据上述第一特征结构,能够实现一种旋转电机用转子,能够适当确保针对离心力的转子芯的强度,并且能够实现偏置桥部的宽度的减少。
此外,根据上述第一特征结构,由于能够使用具有平面状的磁极面的永久磁铁,作为配置于第一孔部、第二孔部的永久磁铁,所以和使用具有曲面状的磁极面的永久磁铁的情况相比,还具有能够将成本抑制为较低且容易确保所需的残留磁通密度这一优点。另外,由于第一孔部和第二孔部配置为彼此的周向的分离距离随着朝向径向的外侧而变长,所以还具有能够利用磁阻扭矩这一优点。
鉴于上述情况的、具备转子芯和配置于上述转子芯的永久磁铁的旋转电机用转子的第二特征结构在于,上述转子芯在多个磁极分别具备包含供上述永久磁铁配置的磁铁插入孔的多个孔部,多个上述磁极各自的多个上述孔部配置为形成包围通过上述磁极的周向的中心沿径向延伸的磁极中心线和上述转子芯的外周面的交点即磁极中心点的包围孔部群,上述转子芯具备在沿上述周向邻接的两个上述孔部之间形成的多个桥部,在多个上述桥部之中,包含相对于上述磁极中心线位于在上述周向偏移的位置的偏置桥部,上述偏置桥部在和轴向正交的剖面中的延伸方向沿着朝向由上述包围孔部群围起的对象部分的重心的方向。
根据上述第二特征结构,由于偏置桥部在和轴向正交的剖面中的延伸方向沿着朝向由包围孔部群围起的对象部分的重心的方向,所以和该延伸方向成为和磁极中心线平行的方向的情况相比,能够缓和当转子旋转时应力在偏置桥部的集中。其结果是,能够适当确保针对离心力的转子芯的强度,并且能够实现偏置桥部的宽度的减少。
补充说明,当转子旋转时,偏置桥部克服离心力支承由包围孔部群围起的对象部分。而且,如果以简化的模型来考虑,由于离心力作用于物体的重心,所以当转子旋转时,向对象部分的重心侧的拉伸载荷作用于偏置桥部。关于该点,根据上述第二特征结构,由于偏置桥部在和轴向正交的剖面中的延伸方向沿着朝向对象部分的重心的方向,所以能够使偏置桥部的延伸方向和上述拉伸载荷作用的方向一致,减少当转子旋转时在偏置桥部产生的弯曲应力。而且,在偏置桥部产生的弯曲应力被减少,相应地能够缓和当转子旋转时应力在偏置桥部的集中,其结果是,能够确保针对离心力的转子芯的强度,并且能够将偏置桥部的宽度抑制为较小。
如以上所述,根据上述第二特征结构,能够实现能够适当确保转子芯对离心力的强度并且减少偏置桥部的宽度的旋转电机用转子。
另外,根据上述第二特征结构,由于多个孔部配置为形成包围磁极中心点的包围孔部群,所以还具有能够利用磁阻扭矩的优点。
鉴于上述情况的、具备转子芯和配置于上述转子芯的永久磁铁的旋转电机用转子的第三特征结构在于,上述转子芯在多个磁极分别具备多个孔部,上述多个孔部包含供具有平面状的磁极面的上述永久磁铁分别配置的第一孔部和第二孔部,上述第一孔部和上述第二孔部以彼此的周向的分离距离随着朝向径向的外侧而变长的方式,相对于通过上述磁极的上述周向的中心沿上述径向延伸的磁极中心线,在上述周向的两侧分开配置,上述转子芯具备在沿上述周向邻接的两个上述孔部之间形成的桥部,在多个上述桥部之中,包含相对于上述磁极中心线位于在上述周向偏移的位置的偏置桥部,在和轴向正交的剖面中,上述偏置桥部形成为朝向上述磁极中心线上的与形成有该偏置桥部的上述磁极对应的重心。
根据上述第三特征结构,由于在和轴向正交的剖面中,偏置桥部形成为朝向磁极中心线上的与形成有该偏置桥部的磁极对应的重心,所以和偏置桥部未形成为朝向该重心的情况相比,能够缓和当转子(旋转电机用转子)旋转时应力在偏置桥部的集中。其结果是,能够适当确保针对离心力的转子芯的强度,并且能够实现偏置桥部的宽度的减少。
补充说明,当转子旋转时,偏置桥部克服离心力支承设置有该偏置桥的磁极中的转子芯的径向外侧部分。而且,如果以简化的模型来考虑,由于离心力作用于物体的重心,所以当转子旋转时,朝向磁极中心线上的与各磁极对应的重心侧的拉伸载荷作用于偏置桥部。关于该点,根据上述第三特征结构,由于在和轴向正交的剖面中,偏置桥部形成为朝向磁极中心线上的与各磁极对应的重心,所以能够使偏置桥部的朝向和上述拉伸载荷作用的方向一致,减少当转子旋转时在偏置桥部产生的弯曲应力。而且,在偏置桥部产生的弯曲应力被减少,相应地能够缓和当转子旋转时应力在偏置桥部的集中,其结果是,能够确保针对离心力的转子芯的强度,并且能够将偏置桥部的宽度抑制为较小。
如以上所述,根据上述第三特征结构,能够实现能够适当确保针对离心力的转子芯的强度并且减少偏置桥部的宽度的旋转电机用转子。
此外,根据上述第三特征结构,由于能够使用具有平面状的磁极面的永久磁铁,作为配置于第一孔部、第二孔部的永久磁铁,所以和使用具有曲面状的磁极面的永久磁铁的情况相比,还具有能够将成本抑制为较低且容易确保所需的残留磁通密度这一优点。另外,由于第一孔部和第二孔部配置为彼此的周向的分离距离随着朝向径向的外侧而变长,所以还具有能够利用磁阻扭矩这一优点。
对于旋转电机用转子的更多特征和优点,从针对参照附图说明的实施方式的以下记载中可明确。
附图说明
图1是表示实施方式的旋转电机的图。
图2是实施方式的转子的一部分的和轴向正交的剖视图。
图3是表示实施方式的应力分布的解析图。
图4是比较例的转子的一部分的和轴向正交的剖视图。
图5是表示比较例的应力分布的解析图。
图6是实施方式的转子的一部分的和轴向正交的剖视图。
图7是比较例的转子的一部分的和轴向正交的剖视图。
具体实施方式
参照附图说明旋转电机用转子的实施方式。此外,在以下的说明中,对于“轴向L”、“径向R”和“周向C”,将旋转电机用转子(以下称为“转子2”)的轴心A(参照图1)作为基准来定义。轴心A是假想轴,转子2绕轴心A旋转。另外,如图2所示,将周向C的一侧设为“周向第一侧C1”,将周向C的另一侧(与周向第一侧C1相反一侧)设为“周向第二侧C2”。在本说明书中,关于尺寸、配置方向、配置位置等的用语作为具有基于误差(制造上能允许的程度的误差)的差异的状态也包含在内的概念来使用。
如图1所示,转子2是旋转电机用的转子,和定子3一起用于旋转电机1。在图1所示的例子中,旋转电机1收容于壳体4,定子3的芯即定子芯10固定于壳体4(这里为壳体4的内表面),转子2被支承为相对于壳体4能够旋转。具体而言,旋转电机1具备经由轴承5被支承为相对于壳体4能够旋转的转子轴6,转子2的芯即转子芯15和转子轴6连结为一体旋转。
转子芯15配置为和定子芯10在径向R对置。具体而言,转子2是内转子型的旋转电机用的转子,转子芯15配置于比定子芯10靠径向R的内侧,在径向R上观察,配置于与定子芯10重复的位置。旋转电机1是旋转励磁型的旋转电机,线圈13卷装于定子芯10。而且,通过从定子3产生的磁场,作为励磁的转子2旋转。在本说明书中,“旋转电机”作为马达(电动机)、发电机(generator)和根据需要发挥马达和发电机双方的功能的马达·发电机均包含在内的概念来使用。
如图2所示,转子2具备转子芯15和配置于(被埋入)转子芯15的永久磁铁60。即,转子2是用于埋入磁铁构造的旋转电机(例如同步电动机)的转子。转子芯15例如通过将圆环板状的磁性体板(例如电磁钢板等)在轴向L层叠多层而形成,或者将加压成型磁性材料的粉体即磁性粉体而成的压粉材料作为主要构成要素而形成。转子芯15在各磁极P具有沿轴向L延伸的多个孔部20。孔部20分别形成为在轴向L贯通转子芯15。在本实施方式中,孔部20分别形成为和轴向L平行地延伸。另外,在本实施方式中,孔部20各种的和轴向L正交的剖面形状沿轴向L均匀(一样)地形成。此外,在转子芯15沿周向C形成有多个磁极P,在周向C相邻的磁极P具有相反的极性。图2表示转子芯15中的形成一个磁极P的区域。
在设置于一个磁极P的多个孔部20中,包含相对于磁极中心线90配置于周向第一侧C1的第一孔部21、和相对于磁极中心线90配置于周向第二侧C2的第二孔部22。这里,磁极中心线90是通过磁极P的周向C的中心沿径向R延伸的线。具体而言,磁极中心线90是在转子芯15的和轴向L正交的剖面中通过磁极P的周向C的中心和径向R平行延伸的直线(假想线)。在本实施方式中,在设置于一个磁极P的多个孔部20中,还包含配置于包含磁极中心线90的周向C的区域的第三孔部23(具体而言,周向C的中心位置与磁极P的周向C的中心一致的第三孔部23)。
转子芯15在多个磁极P分别具备包含供永久磁铁60配置的磁铁插入孔在内的多个孔部20。在本实施方式中,第一孔部21、第二孔部22和第三孔部23全部是磁铁插入孔。在本实施方式中,使用平板状的永久磁铁作为永久磁铁60。即,针对永久磁铁60,和轴向L正交的剖面形状沿轴向L均匀形成,其剖面形状为矩形。而且,永久磁铁60具有平板状的磁极面F(参照图3)。磁极面F是和磁化方向(着磁方向)正交的外表面,是永久磁铁60的磁通出入的面。在本实施方式中,在永久磁铁60的外周面(形成和轴向L正交的剖面的外缘的四个面)中,形成上述矩形的长边的两个面成为磁极面F。这样,在本实施方式中,在设置于各磁极P的多个孔部20中,包含供具有平面状的磁极面F的永久磁铁60分别配置的第一孔部21和第二孔部22。
磁铁插入孔成为在和轴向L正交的剖面中其一部分或者全部区域用于配置永久磁铁60的磁铁配置区域。在本实施方式中,在和轴向L正交的剖面中,磁铁插入孔的仅一部分区域成为磁铁配置区域,在磁铁插入孔中的相对于磁铁配置区域位于沿着磁极面F的方向的两侧的部分形成有磁阻部20a,该磁阻部20a对于在转子芯15的内部流动的磁通,作为磁阻(磁通屏障)发挥功能。磁阻部20a成为空隙(空气层)、或者填充导磁率比转子芯15(例如电磁钢板等磁性体板)低的填充剂(例如树脂等)。
如图2所示,多个磁极P各自的多个孔部20配置为,形成包围磁极中心线90与转子芯15的外周面15a的交点即磁极中心点91的第一包围孔部群31。即,转子芯15在多个磁极P分别具备形成第一包围孔部群31的多个孔部20。在形成第一包围孔部群31的多个孔部20中,包含第一孔部21和第二孔部22,在本实施方式中,还包含第三孔部23。具体而言,通过一个第一孔部21、一个第二孔部22和一个第三孔部23形成第一包围孔部群31。在本实施方式中,第一包围孔部群31相当于“包围孔部群”。
在本实施方式中,除形成第一包围孔部群31的多个孔部20之外,转子芯15在多个磁极P分别还具备形成第二包围孔部群32的多个孔部20。在本实施方式中,转子芯15在多个磁极P分别还具备形成第三包围孔部群33的多个孔部20。第二包围孔部群32是在比第一包围孔部群31更接近磁极中心点91一侧包围磁极中心点91的孔部群。在第一包围孔部群31与第二包围孔部群32之间形成q轴磁通的流动。另外,第三包围孔部群33是在比第二包围孔部群32更接近磁极中心点91一侧包围磁极中心点91的孔部群。在第二包围孔部群32与第三包围孔部群33之间形成q轴磁通的流动。在形成第二包围孔部群32的多个孔部20中,包含第一孔部21和第二孔部22,在本实施方式中还包含第三孔部23。具体而言,通过一个第一孔部21、一个第二孔部22和一个第三孔部23形成第二包围孔部群32。另外,在形成第三包围孔部群33的多个孔部20中,包含第一孔部21和第二孔部22,在本实施方式中不包含第三孔部23。具体而言,通过一个第一孔部21和一个第二孔部22形成第三包围孔部群33。
这里,当着眼于成对的第一孔部21和第二孔部22时,如图2所示,第一孔部21和第二孔部22以彼此的周向C的分离距离随着朝向径向R的外侧而变长的方式配置为相对于磁极中心线90在周向C的两侧分开。这里,“成对的第一孔部21和第二孔部22”是指彼此属于相同的包围孔部群(在本实施方式中第一包围孔部群31、第二包围孔部群32和第三包围孔部群33中的任一个)的第一孔部21和第二孔部22。当在形成一个包围孔部群的多个孔部20中包含多个第一孔部21和多个第二孔部22时,将彼此属于相同的包围孔部群的第一孔部21和第二孔部22中的、配置于径向R的彼此相同位置的第一孔部21和第二孔部22,设为“成对的第一孔部21和第二孔部22”。如上述所述,在本实施方式中,由于永久磁铁60是平板状的永久磁铁,所以第一孔部21和第二孔部22均形成为,在和轴向L正交的剖面中,沿永久磁铁60的平板状的磁极面F直线状延伸。另外,在本实施方式中,转子芯15中的构成一个磁极P的部分的和轴向L正交的剖面形状为将磁极中心线90作为对称轴而对称的形状。即,成对的第一孔部21和第二孔部22为在和轴向L正交的剖面中将磁极中心线90作为对称轴而相互对称的形状。因此,在本实施方式中,成对的第一孔部21和第二孔部22配置为在和轴向L正交的剖面中彼此的间隔随着朝向径向R的外侧而变宽的V字状。
转子芯15具备多个第一桥部41,它们在沿周向C邻接的两个孔部20之间形成。第一桥部41在形成第一包围孔部群31的多个孔部20之间形成。即,转子芯15具备多个在形成第一包围孔部群31的多个孔部20之间形成的第一桥部41。如图2所示,在本实施方式中,在沿周向C邻接的(换言之,在形成第一包围孔部群31的多个孔部20的排列方向邻接,以下相同)第一孔部21与第三孔部23之间形成有第一桥部41,并且在沿周向C邻接的第二孔部22与第三孔部23之间形成有第一桥部41。在本实施方式中,形成第一包围孔部群31的两个孔部20各自的磁阻部20a在周向C邻接配置,在沿周向C邻接的两个磁阻部20a之间形成有第一桥部41。此外,在形成第一包围孔部群31的多个孔部20中的、配置于两端部(上述排列方向的两端部)的两个孔部20(在本实施方式中第一孔部21和第二孔部22)各自、与转子芯15的外周面15a之间形成有外周侧桥部。在本实施方式中,第一桥部41相当于“桥部”。
在本实施方式中,转子芯15具备多个第二桥部42,它们在形成第二包围孔部群32的多个孔部20之间形成。在本实施方式中,在沿周向C邻接的(换言之,在形成第二包围孔部群32的多个孔部20的排列方向邻接,以下相同)第一孔部21与第三孔部23之间形成有第二桥部42,并且在沿周向C邻接的第二孔部22与第三孔部23之间形成有第二桥部42。在本实施方式中,形成第二包围孔部群32的两个孔部20各自的磁阻部20a在周向C邻接配置,在沿周向C邻接的两个磁阻部20a之间形成有第二桥部42。此外,在形成第二包围孔部群32的多个孔部20中的、配置于两端部(上述排列方向的两端部)的两个孔部20(在本实施方式中第一孔部21和第二孔部22)各自、与转子芯15的外周面15a之间形成有外周侧桥部。
另外,在本实施方式中,转子芯15具备第三桥部43,该第三桥部43在形成第三包围孔部群33的多个孔部20之间形成。在本实施方式中,转子芯15具备仅一个第三桥部43,这个第三桥部43形成于沿周向C邻接的(换言之,在形成第三包围孔部群33的多个孔部20的排列方向邻接,以下相同)第一孔部21与第二孔部22之间。在本实施方式中,形成第三包围孔部群33的两个孔部20各自的磁阻部20a在周向C邻接配置,在沿周向C邻接的两个磁阻部20a之间形成有第三桥部43。此外,在形成第三包围孔部群33的多个孔部20中的、配置于两端部(上述排列方向的两端部)的两个孔部20(在本实施方式中第一孔部21和第二孔部22)各自、与转子芯15的外周面15a之间形成有外周侧桥部。
如图1所示,在多个第一桥部41之中,包含相对于磁极中心线90位于在周向C偏移的位置的第一偏置桥部51。具体而言,在第一孔部21与第三孔部23之间形成的第一桥部41是相对于磁极中心线90位于向周向第一侧C1偏移的位置的第一偏置桥部51,在第二孔部22与第三孔部23之间形成的第一桥部41是相对于磁极中心线90位于向周向第二侧C2偏移的位置的第一偏置桥部51。在本实施方式中,第一偏置桥部51相当于“偏置桥部”。
在本实施方式中,在多个第二桥部42之中,包含相对于磁极中心线90位于在周向C偏移的位置的第二偏置桥部52。具体而言,在第一孔部21与第三孔部23之间形成的第二桥部42是相对于磁极中心线90位于向周向第一侧C1偏移的位置的第二偏置桥部52,在第二孔部22与第三孔部23之间形成的第二桥部42是相对于磁极中心线90位于向周向第二侧C2偏移的位置的第二偏置桥部52。
然而,由于旋转电机1的输出扭矩一般随着在各桥部(在本实施方式中第一桥部41、第二桥部42和第三桥部43)通过的磁通量(漏磁通量)的增大而降低,所以优选在能够适当确保针对离心力的转子芯15的强度的范围内,各桥部的宽度被抑制得尽可能小。这里,桥部的宽度是指,在和轴向L正交的剖面中,和该桥部的延伸方向正交的方向的宽度(大致为周向C的宽度或者相对于磁极中心线90正交的方向的宽度)。关于该点,在本公开的转子2中,通过具备以下说明那种结构,能够适当确保保针对离心力的转子芯15的强度,并且能够实现偏置桥部(在本实施方式中第一偏置桥部51和第二偏置桥部52)的宽度的减少。
如图2所示,将转子芯15中的由第一包围孔部群31围起的部分设为第一对象部分81。此外,虽然第一对象部分81的径向R的外侧的外缘形成为沿着转子芯15的外周面15a,但为了容易理解,在图2中,将第一对象部分81的径向R的外侧的外缘,在比外周面15a靠径向R的外侧示出。另外,第一对象部分81的周向C的两侧的外缘、径向R的内侧的外缘形成为沿着形成第一包围孔部群31的多个孔部20的配置区域。即,第一对象部分81的周向第一侧C1的外缘形成为,沿着属于第一包围孔部群31的第一孔部21的配置区域,在该第一孔部21的延伸方向(这里为径向R)延伸。另外,第一对象部分81的径向R的内侧的外缘形成为,沿着属于第一包围孔部群31的第三孔部23的配置区域,在该第三孔部23的延伸方向(这里为和磁极中心线90正交的方向)延伸。另外,第一对象部分81的周向第二侧C2的外缘形成为,沿着属于第一包围孔部群31的第二孔部22的配置区域,在该第二孔部22的延伸方向(这里为径向R)延伸。此外,在图2中,第一对象部分81设定为包含形成第一包围孔部群31的多个孔部20,并以该情况为例来表示,但也可以将第一对象部分81设定为不包含形成第一包围孔部群31的多个孔部20。在本实施方式中,第一对象部分81相当于“对象部分”。
当转子2旋转时,第一偏置桥部51克服离心力支承上述第一对象部分81。而且,如果以简化的模型来考虑,由于离心力作用于第一对象部分81的重心即第一重心G1,所以当转子2旋转时,向第一重心G1侧的拉伸载荷作用于第一偏置桥部51。此外,第一重心G1是第一对象部分81的质量重心(质量中心),是在作为磁铁插入孔使用的孔部20分别配置有永久磁铁60的状态下的重心。如上述所述,向第一重心G1侧的拉伸载荷作用于第一偏置桥部51,鉴于该点,如图2所示,将和轴向L正交的剖面中的第一偏置桥部51的延伸方向即第一延伸方向D1,设为以(从第一偏置桥部51开始)随着朝向径向R的外侧而接近磁极中心线90的方式相对于磁极中心线90倾斜的方向。如图2所示,由于第一重心G1相对于第一偏置桥部51位于径向R的外侧且位于周向C的磁极中心侧,所以通过使第一延伸方向D1为上述那样的方向,和第一延伸方向D1为和磁极中心线90平行的方向的情况相比,能够使第一延伸方向D1接近上述拉伸载荷作用的方向,而减少当转子2旋转时在第一偏置桥部51产生的弯曲应力。此外,在图2中,在配置为相对于磁极中心线90在周向的两侧分开的一对第一偏置桥部51中,仅针对一方的第一偏置桥部51示出第一延伸方向D1,但一对第一偏置桥部51各自的第一延伸方向D1成为将磁极中心线90作为对称轴而相互对称的方向。
在本实施方式中,为了进一步减少当转子2旋转时在第一偏置桥部51产生的弯曲应力,如图2所示,成为第一延伸方向D1(从第一偏置桥部51开始)沿着朝向第一重心G1的方向的结构。通过这样设定第一延伸方向D1,使第一延伸方向D1和上述拉伸载荷作用的方向一致,能够进一步减少当转子2旋转时在第一偏置桥部51产生的弯曲应力。而且,在第一偏置桥部51产生的弯曲应力被减少,相应地能够缓和当转子2旋转时应力在第一偏置桥部51集中,其结果是,能够确保针对离心力的转子芯15的强度,并且能够将第一偏置桥部51的宽度抑制为较小。此外,“朝向第一重心G1的方向”是不仅包含第一重心G1准确位于该方向的延长线上的情况,还包含在视为朝向第一重心G1的范围内第一重心G1从该延长线上偏移的情况的概念。后述“朝向第二重心G2的方向”也相同。换言之,第一重心G1、第二重心G2能够视为具有某种程度的扩展的区域。
在本实施方式中,并且,和轴向L正交的剖面中的第二偏置桥部52的延伸方向即第二延伸方向D2构成为,(从第二偏置桥部52开始)沿着朝向第二对象部分82的重心即第二重心G2的方向。这里,如图2所示,第二对象部分82是转子芯15中的由第二包围孔部群32围起的部分。由于除第一包围孔部群31被置换为第二包围孔部群32的点之外,第二对象部分82设定为和第一对象部分81相同,所以省略详细说明。而且,由于当转子2旋转时,第二偏置桥部52克服离心力支承第二对象部分82,所以如果以简化的模型来考虑,当转子2旋转时,向第二重心G2侧的拉伸载荷作用于第二偏置桥部52。关于该点,在本实施方式中,如上述所述,由于第二延伸方向D2(从第二偏置桥部52开始)沿着朝向第二重心G2的方向,所以使第二延伸方向D2与上述拉伸载荷作用的方向一致,能够减少当转子2旋转时在第二偏置桥部52产生的弯曲应力。而且,在第二偏置桥部52产生的弯曲应力被减少,相应地能够缓和当转子2旋转时应力在第二偏置桥部52集中,其结果是,能够确保针对离心力的转子芯15的强度,并且能够将第二偏置桥部52的宽度抑制为较小。此外,在图2中,在配置为相对于磁极中心线90在周向的两侧分开的一对第二偏置桥部52中,仅针对一方的第二偏置桥部52示出第二延伸方向D2,但一对第二偏置桥部52各自的第二延伸方向D2成为将磁极中心线90作为对称轴而相互对称的方向。
图3是表示当转子2旋转时在第一偏置桥部51的应力分布的解析图。在图3中,用等高线表示应力分布。即,虚线分别是连接应力的大小相等的点的等高线,用“H1”表示的等高线是应力最大的第一等高线H1,用“H2”表示的等高线是应力第二大的第二等高线H2。在图3中,为了容易把握应力分布,对应力最大的区域(由第一等高线H1围起的区域)施加剖面线。另一方面,图5是针对图4所示的比较例的转子2表示当转子2旋转时在第一偏置桥部51的应力分布的解析图。此外,图4和图5所示的比较例不是本公开的旋转电机用转子的实施例,为了容易比较,标注有与图2和图3相同的附图标记。如图4所示,在该比较例中,和轴向L正交的剖面中的第一偏置桥部51的延伸方向即第一延伸方向D1、与和轴向L正交的剖面中的第二偏置桥部52的延伸方向即第二延伸方向D2均为和磁极中心线90平行的方向。针对第一等高线H1和第二等高线H2的形状,比较图3和图5可知,在本实施方式的转子2(图3)中,和比较例的转子2(图5)相比,应力在第一偏置桥部51的集中被缓和。
如上述所述,在本实施方式中,和轴向L正交的剖面中的第一偏置桥部51的延伸方向即第一延伸方向D1构成为,从第一偏置桥部51开始沿着朝向第一重心G1的方向(参照图2)。即,在和轴向L正交的剖面中,第一偏置桥部51形成为朝向磁极中心线90上的与形成有该第一偏置桥部51的磁极P对应的重心。这里,“与形成有第一偏置桥部51的磁极P对应的重心”是指在转子芯15中的构成该磁极P的部分中通过该第一偏置桥部51支承(能够视为支承)的支承对象部分的重心。在本实施方式中,由于第一偏置桥部51的支承对象部分是第一对象部分81,所以第一对象部分81的重心即第一重心G1成为与形成有第一偏置桥部51的磁极P对应的重心。即,在和轴向L正交的剖面中,第一偏置桥部51形成为朝向磁极中心线90上的第一重心G1。
另外,在本实施方式中,和轴向L正交的剖面中的第二偏置桥部52的延伸方向即第二延伸方向D2构成为,从第二偏置桥部52开始沿着朝向第二重心G2的方向(参照图2)。即,在和轴向L正交的剖面中,第二偏置桥部52形成为朝向磁极中心线90上的与形成有该第二偏置桥部52的磁极P对应的重心。这里,“与形成有第二偏置桥部52的磁极P对应的重心”是指在转子芯15中的构成该磁极P的部分中通过该第二偏置桥部52支承(能够视为支承)的支承对象部分的重心。在本实施方式中,由于第二偏置桥部52的支承对象部分是第二对象部分82,所以第二对象部分82的重心即第二重心G2成为与形成有第二偏置桥部52的磁极P对应的重心。即,在和轴向L正交的剖面中,第二偏置桥部52形成为朝向磁极中心线90上的第二重心G2。
在本实施方式中,在和轴向L正交的剖面中,在两个孔部20的间隔最窄的特定部位70形成有第一偏置桥部51、第二偏置桥部52。两个孔部20的间隔例如能够为周向C的间隔或者后述的磁极正交方向B的间隔。如图6所示,在属于第一包围孔部群31的第一孔部21和第三孔部23的间隔最窄的特定部位70形成有第一偏置桥部51。此外,在图6中,虽然仅对在属于第一包围孔部群31的第一孔部21与第三孔部23之间形成的特定部位,标注有附图标记“70”,但特定部位70存在于沿周向C邻接的两个孔部20的两个孔部20之间。例如,在属于第二包围孔部群32的第一孔部21和第三孔部23的间隔最窄的特定部位70形成有第二偏置桥部52。
而且,在本实施方式中,在和轴向L正交的剖面中,在第三直线T3和第四直线T4所夹的区域形成有第一偏置桥部51,并且将第一偏置桥部51从周向C的两侧夹持的两个孔部20的整体构成为配置于第三直线T3和第四直线T4所夹的区域的外侧,由此将第一偏置桥部51形成为,在和轴向L正交的剖面中,朝向磁极中心线90上的第一重心G1。另外,在和轴向L正交的剖面中,在第三直线T3和第四直线T4所夹的区域形成有第二偏置桥部52,并且将第二偏置桥部52从周向C的两侧夹持的两个孔部20的整体构成为配置于第三直线T3和第四直线T4所夹的区域的外侧,由此将第二偏置桥部52形成为,在和轴向L正交的剖面中,朝向磁极中心线90上的第二重心G2。这里,第三直线T3是在和轴向L正交的剖面中在特定部位70的周向第一侧C1的端部和磁极中心线90上的重心通过的直线,第四直线T4是在和轴向L正交的剖面中在特定部位70的周向第二侧C2的端部和磁极中心线90上的重心通过的直线。此外,对于磁极中心线90上的重心而言,针对第一偏置桥部51是第一重心G1,针对第二偏置桥部52是第二重心G2。
具体说明在属于第一包围孔部群31的第一孔部21与第三孔部23之间形成的第一偏置桥部51,如图6所示,第三直线T3成为在特定部位70的周向第一侧C1的端部和第一重心G1通过的直线,第四直线T4成为在特定部位70的周向第二侧C2的端部和第一重心G1通过的直线。而且,第一偏置桥部51形成于第三直线T3和第四直线T4所夹的区域。另外,将第一偏置桥部51从周向C的两侧夹持的两个孔部20的整体(这里为第一孔部21的整体和第三孔部23的整体)配置于第三直线T3和第四直线T4所夹的区域的外侧。由此,第一偏置桥部51形成为在和轴向L正交的剖面中朝向磁极中心线90上的第一重心G1。另一方面,在图7所示的比较例的结构(和图4相同的结构)中,将第一偏置桥部51从周向C的两侧夹持的两个孔部20中的至少一方的一部分(在图7中第一孔部21的一部分和第三孔部23的一部分)配置于第三直线T3和第四直线T4所夹的区域的内侧。因此,在该比较例的结构中,第一偏置桥部51未形成为在和轴向L正交的剖面中朝向磁极中心线90上的第一重心G1。
此外,这里,以第三直线T3和第四直线T4的间隔随着朝向磁极中心线90上的重心(这里为随着朝向第一重心G1或者第二重心G2)而变窄的方式设定第三直线T3和第四直线T4,以该情况为例进行了说明,但也可以以第三直线T3和第四直线T4的间隔成为恒定的方式(即,以成为相互平行的方式)设定第三直线T3和第四直线T4。即,也能将第一重心G1看作具有某种程度的扩展的区域,来设定在特定部位70的周向第一侧C1的端部和第一重心G1通过的第三直线T3、和在特定部位70的周向第二侧C2的端部和第一重心G1通过的第四直线T4。
最后,说明和轴向L正交的剖面中的桥部的延伸方向的定义。除形成桥部的两个孔部20的组合不同的点之外,各桥部的延伸方向能够相同地定义,因此这里,参照图3说明和轴向L正交的剖面中的第一偏置桥部51的延伸方向即第一延伸方向D1。此外,以下,将形成第一偏置桥部51的两个孔部20简单地称为两个孔部20。
如图3所示,将两个孔部20(这里为第一孔部21和第三孔部23)各自的外缘中的、形成第一偏置桥部51的部分作为桥形成边缘部20b。能够将在和轴向L正交的剖面中和磁极中心线90正交的方向,设为磁极正交方向B,例如,将通过两个孔部20彼此的外缘从磁极正交方向B的两侧夹持的区域(在两个孔部20之间的区域中,和磁极正交方向B平行的线与两个孔部20双方的外缘交叉的区域),设为桥形成区域,将两个孔部20各自的外缘中的划分该桥形成区域的部分,设为桥形成边缘部20b。从缓和应力集中的观点看,优选和轴向L正交的剖面中的桥形成边缘部20b的形状为曲率恒定的形状且为曲率中心位于孔部20的内部的形状(圆弧状),或者为曲率连续变化的形状且为各部分的曲率中心位于孔部20的内部的形状。在本实施方式中,和轴向L正交的剖面中的桥形成边缘部20b的形状为后者的形状。另外,在本实施方式中,桥形成边缘部20b由磁阻部20a的外缘的一部分构成。
如图3所示,将和轴向L正交的剖面中的、两个孔部20的一方的孔部20的桥形成边缘部20b和另一方的孔部20的桥形成边缘部20b的两根共通内切线,分别作为第一直线T1和第二直线T2。这里,共通内切线是对两个桥形成边缘部20b共通的切线,是两个桥形成边缘部20b相对于该切线相互位于相反侧的切线。在本实施方式中,基于上述那样定义的第一直线T1和第二直线T2,将第一延伸方向D1设为沿着将第一直线T1和第二直线T2所夹的角二等分且不和两个孔部20交叉的线段的方向。
此外,也能用和上述不同的其它方法来定义第一延伸方向D1。例如,能够将基于在和轴向L正交的剖面中、位于和磁极中心线90平行的方向的多个位置的、上述桥形成区域的磁极正交方向B的中心位置所确定的直线(在多个中心位置通过的直线、或者基于多个中心位置所确定的近似曲线),设为第一延伸方向D1。此时,在上述多个位置中,能够包含桥形成区域中的和磁极中心线90平行的方向的两端部、桥形成区域中的和磁极中心线90平行的方向的中央部。另外,也能将在和轴向L正交的剖面中、和两个桥形成边缘部20b分别接触的相互平行的两条切线之间的距离最大的方向(切线的延伸方向),设为第一延伸方向D1。
〔其他实施方式〕
接下来,说明旋转电机用转子的其他实施方式。
(1)在上述实施方式中,以第二延伸方向D2(从第二偏置桥部52开始)沿着朝向第二重心G2的方向的结构为例进行了说明。但是,不限定于这种结构,也能成为第二延伸方向D2不沿着朝向第二重心G2的方向的结构。即便在该情况下,仍优选将第二延伸方向D2设为以(从第二偏置桥部52开始)随着朝向径向R的外侧而接近磁极中心线90的方式相对于磁极中心线90倾斜的方向。此时,从第二偏置桥部52开始在第二延伸方向D2延长了的直线在和第二重心G2不同的位置和磁极中心线90交叉。例如,能够成为第二延伸方向D2(从第二偏置桥部52开始)沿着朝向第一重心G1的方向的结构。
(2)在上述实施方式中,以第一延伸方向D1(从第一偏置桥部51开始)沿着朝向第一重心G1的方向的结构为例进行了说明。但是,不限定于这种结构,也能成为第一延伸方向D1是以(从第一偏置桥部51开始)随着朝向径向R的外侧而接近磁极中心线90的方式相对于磁极中心线90倾斜的方向且不沿着朝向第一重心G1的方向的结构。此时,从第一偏置桥部51开始在第一延伸方向D1延长了的直线在和第一重心G1不同的位置和磁极中心线90交叉。例如,能够成为第一延伸方向D1(从第一偏置桥部51开始)沿着朝向第二重心G2的方向的结构。
(3)在上述实施方式中,除第一包围孔部群31之外,转子芯15还具备第二包围孔部群32和第三包围孔部群33,并以该结构为例进行了说明。但是,不限定于这种结构,例如,也能成为转子芯15仅具备第一包围孔部群31和第二包围孔部群32的结构、转子芯15仅具备第一包围孔部群31和第三包围孔部群33的结构、或者转子芯15仅具备第一包围孔部群31的结构。另外,也能成为除第一包围孔部群31之外转子芯15至少还具备在比第一包围孔部群31远离磁极中心点91一侧包围磁极中心点91的第四包围孔部群的结构。
(4)在上述实施方式中,在形成第一包围孔部群31的多个孔部20中,包含第一孔部21和第二孔部22各一个,并且在形成第二包围孔部群32的多个孔部20中,包含第一孔部21和第二孔部22各一个,并以该结构为例进行了说明。但是,不限定于这种结构,也能成为在形成第一包围孔部群31的多个孔部20中包含多个第一孔部21和多个第二孔部22的结构、在形成第二包围孔部群32的多个孔部20中包含多个第一孔部21和多个第二孔部22的结构。此时,在沿周向C邻接的两个第一孔部21之间、沿周向C邻接的两个第二孔部22之间形成有第一偏置桥部51或者第二偏置桥部52。
(5)在上述实施方式中,在形成第一包围孔部群31的多个孔部20中,包含第三孔部23,并且在形成第二包围孔部群32的多个孔部20中,包含第三孔部23,并以该结构为例进行了说明。但是,不限定于这种结构,也能成为在形成第一包围孔部群31的多个孔部20中不包含第三孔部23的结构(例如仅包含多个第一孔部21和多个第二孔部22的结构)、在形成第二包围孔部群32的多个孔部20中不包含第三孔部23的结构(例如仅包含多个第一孔部21和多个第二孔部22的结构)。
(6)在上述实施方式中,第一孔部21、第二孔部22和第三孔部23全部是磁铁插入孔,并以该结构为例进行了说明。但是,不限定于这种结构,例如,能够成为在第三孔部23不配置永久磁铁60的结构。例如,能够成为第三孔部23的整体为空隙(空气层)的结构、或者在第三孔部23的整体填充非磁性体的填充剂(例如树脂等)的结构。
(7)在上述实施方式中,在设置于各磁极P的多个孔部20中,包含供具有平面状的磁极面F的永久磁铁60分别配置的第一孔部21和第二孔部22,并以该结构为例进行了说明。但是,不限定于这种结构,也能成为在第一孔部21和第二孔部22中配置具有曲面状的磁极面的永久磁铁的结构。
(8)此外,除非产生矛盾,在上述各实施方式中所公开的结构也能和在其他实施方式中所公开的结构组合来应用(包含作为其他实施方式进行了说明的实施方式彼此的组合)。至于其他结构,在本说明书中所公开的实施方式全部只不过是简单例示。因此,在不脱离本公开的主旨的范围内,能够适当地进行各种改变。
〔上述实施方式的概要〕
以下,简要说明上述已说明的旋转电机用转子。
一种旋转电机用转子(2),具备转子芯(15)和配置于上述转子芯(15)的永久磁铁(60),其中,上述转子芯(15)在多个磁极(P)分别具备多个孔部(20),上述多个孔部(20)包含供具有平面状的磁极面(F)的上述永久磁铁(60)分别配置的第一孔部(21)和第二孔部(22),上述第一孔部(21)和上述第二孔部(22)以彼此的周向(C)的分离距离随着朝向径向(R)的外侧而变长的方式,相对于通过上述磁极(P)的上述周向(C)的中心沿上述径向(R)延伸的磁极中心线(90),在上述周向(C)的两侧分开配置,上述转子芯(15)具备在沿上述周向(C)邻接的两个上述孔部(20)之间形成的多个桥部(41),在多个上述桥部(41)之中,包含相对于上述磁极中心线(90)位于在上述周向(C)偏移的位置的偏置桥部(51),上述偏置桥部(51)在和轴向(L)正交的剖面中的延伸方向(D1)以随着朝向上述径向(R)的外侧而接近上述磁极中心线(90)的方式,相对于上述磁极中心线(90)倾斜。
根据该结构,由于偏置桥部(51)在和轴向(L)正交的剖面中的延伸方向(D1)成为以随着朝向径向(R)的外侧而接近磁极中心线(90)的方式相对于磁极中心线(90)倾斜的方向,所以和该延伸方向(D1)成为和磁极中心线(90)平行的方向的情况相比,能够缓和当转子(2)旋转时应力在偏置桥部(51)的集中。其结果是,能够适当确保针对离心力的转子芯(15)的强度,并且能够实现偏置桥部(51)的宽度的减少。
补充说明,当转子(2)旋转时,偏置桥部(51)克服离心力支承设置有该偏置桥(51)的磁极(P)中的转子芯(15)的径向外侧部分(以下在本段落中称为“支承对象部分”)。而且,如果以简化的模型来考虑,由于离心力作用于物体的重心,所以当转子(2)旋转时,向支承对象部分的重心侧的拉伸载荷作用于偏置桥部(51)。由于构成转子芯(15)中的一个磁极的部分的与轴向(L)正交的剖面形状为将磁极中心线(90)作为对称轴而对称或者接近对称的形状,所以支承对象部分的重心一般相对于偏置桥部(51)位于径向(R)的外侧且位于周向(C)的磁极中心侧。关于该点,根据上述结构,由于偏置桥部(51)在和轴向(L)正交的剖面中的延伸方向(D1)成为随着朝向径向(R)的外侧而接近磁极中心线(90)的方向,所以和该延伸方向(D1)成为和磁极中心线(90)平行的方向的情况相比,能够使偏置桥部(51)的延伸方向(D1)接近上述拉伸载荷作用的方向,减少当转子(2)旋转时在偏置桥部(51)产生的弯曲应力。而且,在偏置桥部(51)产生的弯曲应力被减少,相应地能够缓和当转子(2)旋转时应力在偏置桥部(51)的集中,其结果是,能够确保针对离心力的转子芯(15)的强度,并且能够将偏置桥部(51)的宽度抑制为较小。
如以上所述,根据上述结构,能够实现能够适当确保针对离心力的转子芯(15)的强度并且减少偏置桥部(51)的宽度的旋转电机用转子(2)。
此外,根据上述结构,由于能够使用具有平面状的磁极面(F)的永久磁铁(60),作为配置于第一孔部(21)、第二孔部(22)的永久磁铁(60),所以和使用具有曲面状的磁极面的永久磁铁的情况相比,还具有能够将成本抑制为较低且容易确保所需的残留磁通密度这一优点。另外,由于第一孔部(21)和第二孔部(22)配置为彼此的周向(C)的分离距离随着朝向径向(R)的外侧而变长,所以还具有能够利用磁阻扭矩这一优点。
这里,优选多个上述磁极(P)各自的多个上述孔部(20)配置为形成包围上述磁极中心线(90)和上述转子芯(15)的外周面(15a)的交点即磁极中心点(91)的包围孔部群(31),上述偏置桥部(51)在和上述轴向(L)正交的剖面中的延伸方向(D1)沿着朝向由上述包围孔部群(31)围起的对象部分(81)的重心(G1)的方向。
根据该结构,由于能够使偏置桥部(51)的延伸方向(D1),和当转子(2)旋转时作用于偏置桥部(51)的拉伸载荷的方向一致,所以能够进一步减少当转子(2)旋转时在偏置桥部(51)产生的弯曲应力,从而进一步缓和当转子(2)旋转时应力在偏置桥部(51)的集中。
一种旋转电机用转子(2),具备转子芯(15)和配置于上述转子芯(15)的永久磁铁(60),其中,上述转子芯(15)在多个磁极(P)分别具备包含供上述永久磁铁(60)配置的磁铁插入孔(21、22)的多个孔部(20),多个上述磁极(P)各自的多个上述孔部(20)配置为形成包围通过上述磁极(P)的周向(C)的中心沿径向(R)延伸的磁极中心线(90)和上述转子芯(15)的外周面(15a)的交点即磁极中心点(91)的包围孔部群(31),上述转子芯(15)具备多个在沿上述周向(C)邻接的两个上述孔部(20)之间形成的桥部(41),在多个上述桥部(41)之中,包含相对于上述磁极中心线(90)位于在上述周向(C)偏移的位置的偏置桥部(51),上述偏置桥部(51)在和轴向(L)正交的剖面中的延伸方向(D1)沿着朝向由上述包围孔部群(31)围起的对象部分(81)的重心(G1)的方向。
根据该结构,由于偏置桥部(51)在和轴向(L)正交的剖面中的延伸方向(D1)沿着朝向由包围孔部群(31)围起的对象部分(81)的重心(G1)的方向,所以和该延伸方向(D1)成为和磁极中心线(90)平行的方向的情况相比,能够缓和当转子(2)旋转时应力在偏置桥部(51)的集中。其结果是,能够适当确保针对离心力的转子芯(15)的强度,并且能够实现偏置桥部(51)的宽度的减少。
补充说明,当转子(2)旋转时,偏置桥部(51)克服离心力支承由包围孔部群(31)围起的对象部分(81)。而且,如果以简化的模型来考虑,由于离心力作用于物体的重心,所以当转子(2)旋转时,向对象部分(81)的重心(G1)侧的拉伸载荷作用于偏置桥部(51)。关于该点,根据上述结构,由于偏置桥部(51)在和轴向(L)正交的剖面中的延伸方向(D1)沿着朝向对象部分(81)的重心(G1)的方向,所以使偏置桥部(51)的延伸方向(D1),和上述拉伸载荷作用的方向一致,能够减少当转子(2)旋转时在偏置桥部(51)产生的弯曲应力。而且,在偏置桥部(51)产生的弯曲应力被减少,相应地能够缓和当转子(2)旋转时应力在偏置桥部(51)的集中,其结果是,能够确保转子芯(15)对离心力的强度,并且能够将偏置桥部(51)的宽度抑制为较小。
如以上所述,根据上述结构,能够实现一种旋转电机用转子(2),能够适当确保转子芯(15)对离心力的强度,并且能够实现偏置桥部(51)的宽度的减少。
另外,根据上述结构,由于多个孔部(20)配置为形成包围磁极中心点(91)的包围孔部群(31),所以还具有能够利用磁阻扭矩这一优点。
如上述所述,优选在上述偏置桥部(51)在和上述轴向(L)正交的剖面中的延伸方向(D1)沿着朝向上述对象部分(81)的重心(G1)的方向的结构中,上述转子芯(15)在多个上述磁极(P)分别具备:在比上述包围孔部群(31)更接近上述磁极中心点(91)一侧形成包围上述磁极中心点(91)的第二包围孔部群(32)的多个上述孔部(20),并且上述转子芯(15)具备多个在形成上述第二包围孔部群(32)的多个上述孔部(20)之间形成的第二桥部(42),在多个上述第二桥部(42)之中,包含相对于上述磁极中心线(90)位于在上述周向(C)偏移的位置的第二偏置桥部(52),上述第二偏置桥部(52)在和上述轴向(L)正交的剖面中的延伸方向(D2)沿着朝向由上述第二包围孔部群(32)围起的第二对象部分(82)的重心(G2)的方向。
根据该结构,由于第二偏置桥部(52)在和轴向(L)正交的剖面中的延伸方向(D2)沿着朝向由第二包围孔部群(32)围起的第二对象部分(82)的重心(G2)的方向,所以和该延伸方向(D2)成为和磁极中心线(90)平行的方向的情况相比,能够缓和当转子(2)旋转时应力在第二偏置桥部(52)的集中。其结果是,能够适当确保针对离心力的转子芯(15)的强度,并且除第一偏置桥部(51)的宽度之外,还能实现第二偏置桥部(52)的宽度的减少。
补充说明,当转子(2)旋转时,第二偏置桥部(52)克服离心力支承由第二包围孔部群(32)围起的第二对象部分(82)。而且,如果以简化的模型来考虑,由于离心力作用于物体的重心,所以当转子(2)旋转时,向第二对象部分(82)的重心(G2)侧的拉伸载荷作用于第二偏置桥部(52)。关于该点,根据上述结构,由于第二偏置桥部(52)在和轴向(L)正交的剖面中的延伸方向(D2)沿着朝向第二对象部分(82)的重心(G2)的方向,所以能够使第二偏置桥部(52)的延伸方向(D2)与上述拉伸载荷作用的方向一致,减少当转子(2)旋转时在第二偏置桥部(52)产生的弯曲应力。而且,在第二偏置桥部(52)产生的弯曲应力被减少,相应地能够缓和当转子(2)旋转时在第二偏置桥部(52)的应力集中,其结果是,能够确保针对离心力的转子芯(15)的强度,并且能够将第二偏置桥部(52)的宽度抑制为较小。
优选在上述各结构的旋转电机用转子(2)中,将上述两个孔部(20)各自的外缘中的、形成上述偏置桥部(51)的部分作为桥形成边缘部(20b),将和上述轴向(L)正交的剖面中的、上述两个孔部(20)的一方的上述桥形成边缘部(20b)和另一方的上述桥形成边缘部(20b)的两根共通内切线,分别作为第一直线(T1)和第二直线(T2),上述偏置桥部(51)在和上述轴向(L)正交的剖面中的延伸方向(D1)是沿着将上述第一直线(T1)和上述第二直线(T2)所夹的角二等分且不和上述两个孔部(20)交叉的线段的方向。
根据该结构,能够适当设定偏置桥部(51)的延伸方向(D1)。
一种旋转电机用转子(2),具备转子芯(15)和配置于上述转子芯(15)的永久磁铁(60),其中,上述转子芯(15)在多个磁极(P)分别具备多个孔部(20),上述多个孔部(20)包含供具有平面状的磁极面(F)的上述永久磁铁(60)分别配置的第一孔部(21)和第二孔部(22),上述第一孔部(21)和上述第二孔部(22)以彼此的周向(C)的分离距离随着朝向径向(R)的外侧而变长的方式,相对于通过上述磁极(P)的上述周向(C)的中心沿上述径向(R)延伸的磁极中心线(90),在上述周向(C)的两侧分开配置,上述转子芯(15)具备多个在沿上述周向(C)邻接的两个上述孔部(20)之间形成的桥部(41),在多个上述桥部(41)之中,包含相对于上述磁极中心线(90)位于在上述周向(C)偏移的位置的偏置桥部(51),在和轴向(L)正交的剖面中,上述偏置桥部(51)形成为,朝向上述磁极中心线(90)上的与形成有该偏置桥部(51)的上述磁极(P)对应的重心(G1)。
根据该结构,由于在和轴向(L)正交的剖面中,偏置桥部(51)形成为朝向磁极中心线(90)上的与形成有该偏置桥部(51)的磁极(P)对应的重心(G1),所以和偏置桥部(51)未形成为朝向该重心(G1)的情况相比,能够缓和当转子(2)旋转时在偏置桥部(51)的应力集中。其结果是,能够适当确保针对离心力的转子芯(15)的强度,并且能够实现偏置桥部(51)的宽度的减少。
补充说明,当转子(2)旋转时,偏置桥部(51)克服离心力支承设置有该偏置桥(51)的磁极(P)中的转子芯(15)的径向外侧部分。而且,如果以简化的模型来考虑,由于离心力作用于物体的重心,所以当转子(2)旋转时,朝向磁极中心线(90)上的与各磁极(P)对应的重心(G1)侧的拉伸载荷作用于偏置桥部(51)。关于该点,根据上述结构,由于在和轴向(L)正交的剖面中,偏置桥部(51)形成为朝向磁极中心线(90)上的与各磁极(P)对应的重心(G1),所以能够使偏置桥部(51)的朝向,和上述拉伸载荷作用的方向一致,来减少当转子(2)旋转时在偏置桥部(51)产生的弯曲应力。而且,在偏置桥部(51)产生的弯曲应力被减少,相应地能够缓和当转子(2)旋转时应力在偏置桥部(51)的集中,其结果是,能够确保针对离心力的转子芯(15)的强度,并且能够将偏置桥部(51)的宽度抑制为较小。
如以上所述,根据上述结构,能够实现能够适当确保转子芯(15)对离心力的强度并且能够减少偏置桥部(51)的宽度的旋转电机用转子(2)。
此外,根据上述结构,由于能够使用具有平面状的磁极面(F)的永久磁铁(60),作为配置于第一孔部(21)、第二孔部(22)的永久磁铁(60),所以和使用具有曲面状的磁极面的永久磁铁的情况相比,还具有能够将成本抑制为较低且容易确保所需的残留磁通密度这一优点。另外,由于第一孔部(21)和第二孔部(22)配置为彼此的周向(C)的分离距离随着朝向径向(R)的外侧而变长,所以还具有能够利用磁阻扭矩这一优点。
这里,优选在和上述轴向(L)正交的剖面中,在上述两个孔部(20)的间隔最窄的特定部位(70)形成有上述偏置桥部(51)。
根据该结构,由于如上述那样,能够在因为两个孔部(20)的间隔较窄所以强度容易变低的特定部位(70),形成能够缓和当转子(2)旋转时应力的集中的偏置桥部(51)。因此,能够缓和当转子(2)旋转时应力在特定部位(70)的集中,其结果是,容易确保特定部位(70)所需的强度。
优选在如上述那样在上述特定部位(70)形成上述偏置桥部(51)的结构中,将在和上述轴向(L)正交的剖面中通过上述特定部位(70)的上述周向(C)的一侧(C1)的端部和上述重心(G1)的直线作为第三直线(T3),将通过上述特定部位(70)的上述周向(C)的另一侧(C2)的端部和上述重心(G1)的直线作为第四直线(T4),在和上述轴向(L)正交的剖面中,在上述第三直线(T3)和上述第四直线(T4)所夹的区域形成有上述偏置桥部(51),并且从上述周向(C)的两侧夹持上述偏置桥部(51)的上述两个孔部(20)的整体配置在上述第三直线(T3)和上述第四直线(T4)所夹的区域的外侧。
根据该结构,能够在和轴向(L)正交的剖面中,将偏置桥部(51)形成为从特定部位(70)朝向重心(G1)。因此,能够进一步缓和当转子(2)旋转时应力在特定部位(70)的集中。
本公开的旋转电机用转子能够起到上述各效果中的至少一个效果即可。
附图标记说明:
2…转子(旋转电机用转子);15…转子芯;15a…外周面;20…孔部;20b…桥形成边缘部;21…第一孔部(磁铁插入孔);22…第二孔部(磁铁插入孔);23…第三孔部(磁铁插入孔);31…第一包围孔部群(包围孔部群);32…第二包围孔部群;41…第一桥部(桥部);42…第二桥部;51…第一偏置桥部(偏置桥部);52…第二偏置桥部;60…永久磁铁;70…特定部位;81…第一对象部分(对象部分);82…第二对象部分;90…磁极中心线;91…磁极中心点;C…周向;D1…第一延伸方向(延伸方向);D2…第二延伸方向(延伸方向);F…磁极面;G1…第一重心(对象部分的重心、与磁极对应的重心);G2…第二重心(第二对象部分的重心);L…轴向;P…磁极;R…径向;T1…第一直线;T2…第二直线;T3…第三直线;T4…第四直线。

Claims (9)

1.一种旋转电机用转子,具备转子芯和配置于所述转子芯的永久磁铁,其中,
所述转子芯在多个磁极分别具备多个孔部,所述多个孔部包含供具有平面状的磁极面的所述永久磁铁分别配置的第一孔部和第二孔部,
所述第一孔部和所述第二孔部以彼此的周向的分离距离随着朝向径向的外侧而变长的方式,相对于通过所述磁极的所述周向的中心沿所述径向延伸的磁极中心线,在所述周向的两侧分开配置,
所述转子芯具备在沿所述周向邻接的两个所述孔部之间形成的多个桥部,
在多个所述桥部之中,包含相对于所述磁极中心线位于在所述周向偏移的位置的偏置桥部,
所述偏置桥部在和轴向正交的剖面中的延伸方向以随着朝向所述径向的外侧而接近所述磁极中心线的方式,相对于所述磁极中心线倾斜,
多个所述磁极各自的多个所述孔部配置为形成包围所述磁极中心线和所述转子芯的外周面的交点即磁极中心点的包围孔部群,
所述偏置桥部在和所述轴向正交的剖面中的延伸方向沿着朝向由所述包围孔部群包围的对象部分的重心的方向。
2.根据权利要求1所述的旋转电机用转子,其中,
所述转子芯在多个所述磁极分别具备:在比所述包围孔部群更接近所述磁极中心点一侧形成包围所述磁极中心点的第二包围孔部群的多个所述孔部,并且所述转子芯具备多个在形成所述第二包围孔部群的多个所述孔部之间形成的第二桥部,
在多个所述第二桥部之中,包含相对于所述磁极中心线位于在所述周向偏移的位置的第二偏置桥部,
所述第二偏置桥部的在和所述轴向正交的剖面中的延伸方向沿着朝向由所述第二包围孔部群包围的第二对象部分的重心的方向。
3.根据权利要求1或2所述的旋转电机用转子,其中,
将所述第一孔部和所述第二孔部各自的外缘中的、形成所述偏置桥部的部分作为桥形成边缘部,
将和所述轴向正交的剖面中的、所述第一孔部和所述第二孔部的一方的所述桥形成边缘部和另一方的所述桥形成边缘部的两根共通内切线,分别作为第一直线和第二直线,
所述偏置桥部的在和所述轴向正交的剖面中的延伸方向是沿着将所述第一直线和所述第二直线所夹的角二等分且不和所述第一孔部和所述第二孔部交叉的线段的方向。
4.一种旋转电机用转子,具备转子芯和配置于所述转子芯的永久磁铁,其中,
所述转子芯在多个磁极分别具备包含供所述永久磁铁配置的磁铁插入孔的多个孔部,
多个所述磁极各自的多个所述孔部配置为形成包围通过所述磁极的周向的中心沿径向延伸的磁极中心线和所述转子芯的外周面的交点即磁极中心点的包围孔部群,
所述转子芯具备多个在沿所述周向邻接的两个所述孔部之间形成的桥部,
在多个所述桥部之中,包含相对于所述磁极中心线位于在所述周向偏移的位置的偏置桥部,
所述偏置桥部在和轴向正交的剖面中的延伸方向沿着朝向由所述包围孔部群围起的对象部分的重心的方向。
5.根据权利要求4所述的旋转电机用转子,其中,
所述转子芯在多个所述磁极分别具备:在比所述包围孔部群更接近所述磁极中心点一侧形成包围所述磁极中心点的第二包围孔部群的多个所述孔部,并且所述转子芯具备多个在形成所述第二包围孔部群的多个所述孔部之间形成的第二桥部,
在多个所述第二桥部之中,包含相对于所述磁极中心线位于在所述周向偏移的位置的第二偏置桥部,
所述第二偏置桥部的在和所述轴向正交的剖面中的延伸方向沿着朝向由所述第二包围孔部群包围的第二对象部分的重心的方向。
6.根据权利要求4或5所述的旋转电机用转子,其中,
将两个所述孔部各自的外缘中的、形成所述偏置桥部的部分作为桥形成边缘部,
将和所述轴向正交的剖面中的、两个所述孔部的一方的所述桥形成边缘部和另一方的所述桥形成边缘部的两根共通内切线,分别作为第一直线和第二直线,
所述偏置桥部的在和所述轴向正交的剖面中的延伸方向是沿着将所述第一直线和所述第二直线所夹的角二等分且不和两个所述孔部交叉的线段的方向。
7.一种旋转电机用转子,具备转子芯和配置于所述转子芯的永久磁铁,其中,
所述转子芯在多个磁极分别具备多个孔部,所述多个孔部包含供具有平面状的磁极面的所述永久磁铁分别配置的第一孔部和第二孔部,
所述第一孔部和所述第二孔部以彼此的周向的分离距离随着朝向径向的外侧而变长的方式,相对于通过所述磁极的所述周向的中心沿所述径向延伸的磁极中心线,在所述周向的两侧分开配置,
所述转子芯具备多个在沿所述周向邻接的两个所述孔部之间形成的桥部,
在多个所述桥部之中,包含相对于所述磁极中心线位于在所述周向偏移的位置的偏置桥部,
在和轴向正交的剖面中,所述偏置桥部形成为,朝向所述磁极中心线上的与形成有该偏置桥部的所述磁极对应的重心。
8.根据权利要求7所述的旋转电机用转子,其中,
在和所述轴向正交的剖面中,在所述第一孔部和所述第二孔部的间隔最窄的特定部位形成有所述偏置桥部。
9.根据权利要求8所述的旋转电机用转子,其中,
将在和所述轴向正交的剖面中通过所述特定部位的所述周向的一侧的端部和所述重心的直线作为第三直线,将通过所述特定部位的所述周向的另一侧的端部和所述重心的直线作为第四直线,
在和所述轴向正交的剖面中,在所述第三直线和所述第四直线所夹的区域形成有所述偏置桥部,并且从所述周向的两侧夹持所述偏置桥部的所述第一孔部和所述第二孔部的整体配置在所述第三直线和所述第四直线所夹的区域的外侧。
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