CN110870168B

CN110870168B - 旋转电机

Info

Publication number: CN110870168B
Application number: CN201880042448.6A
Authority: CN
Inventors: 新田怀之; 斋藤泰行; 小林祐二; 矢崎学; 柏原圭一郎; 西田笃史
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2017-06-29
Filing date: 2018-06-27
Publication date: 2021-10-26
Anticipated expiration: 2038-06-27
Also published as: US20200119602A1; JP6871378B2; US11437876B2; WO2019004249A1; CN110870168A; JPWO2019004249A1

Abstract

本发明提供一种旋转电机，不仅不会降低作为旋转电机的性能，而且能够不在转子铁芯设置填充剂注入用的填充槽，且将永久磁铁固定于磁铁插入孔的规定位置。本发明的旋转电机由转子和定子构成，上述转子具备设有多个磁铁插入孔的转子铁芯、插入到上述磁铁插入孔的永久磁铁以及用于将上述永久磁铁固定于上述磁铁插入孔的填充剂，该旋转电机的特征在于，上述永久磁铁具备沿上述转子的径向设置的多个径向端面和沿上述转子的周向设置的一对周向端面，上述多个径向端面中的一个第一径向端面和上述一对周向端面交叉，从而设有两处边与边的结合的区域，将形成于上述两处边与边的结合的区域与上述磁铁插入孔的内壁面之间的间隙作为上述填充剂的填充剂注入口。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及一种旋转电机，特别涉及适于向设于转子铁芯的磁铁插入孔插入永久磁铁，并将该永久磁铁通过填充剂固定于磁铁插入孔的旋转电机。

背景技术

一般地，旋转电机具备圆环状的定子和与该定子在径向上隔着预定的空隙而配置的转子，上述转子具有：转子铁芯，其形成为沿周向具有预定的间隙，且设有沿轴向延伸的多个磁铁插入孔；永久磁铁，其插入到上述多个磁铁插入孔中的每一个；以及填充剂，其用于将该永久磁铁固定于上述磁铁插入孔。

作为上述的使用填充剂将永久磁铁固定于磁铁插入孔的规定位置的现有技术文献，例如，能够举出专利文献1。

在该专利文献1中，以抑制每个永久磁铁的磁特性的不均为目的，为了将永久磁铁高精度地定位固定于磁铁插入孔，记载了以下的技术。

即，永久磁铁具备沿转子铁芯的径向设置的第一径向端面和沿转子铁芯的周向设置的第一周向端面，磁铁插入孔具备与上述第一径向端面和上述第一周向端面交叉的上述永久磁铁的角部对置且沿上述第一径向端面的延长方向及上述第一周向端面的延长方向鼓出而形成的鼓出部，上述鼓出部为用于填充用于固定上述永久磁铁的填充剂的填充槽，通过从上述填充槽填充上述填充剂，上述永久磁铁的位于上述第一径向端面的相反侧的第二径向端面和位于上述第一周向端面的相反侧的第二周向端面被按压到上述磁铁插入孔的内壁面，上述永久磁铁相对于上述磁铁插入孔能够高精度地定位固定。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-220780号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，在上述的专利文献1所记载的技术中，在磁铁插入孔设置填充槽的结果，导致在转子铁芯的磁通通过的区域由于填充槽而空隙区域扩大(磁通通过的区域减小)，扭矩减小，有可能作为旋转电机的性能下降，需要不在转子铁芯设置填充剂注入用的填充槽且将永久磁铁固定于磁铁插入孔的规定位置。

本发明鉴于上述的点而提出，因此目的在于提供一种旋转电机，不仅不会降低作为旋转电机的性能，而且能够不在转子铁芯设置填充剂注入用的填充槽且将永久磁铁固定于磁铁插入孔的规定位置。

用于解决课题的方案

为了实现上述目的，本发明的旋转电机由转子和定子构成，上述转子具备：转子铁芯，其设有多个磁铁插入孔；永久磁铁，其插入到上述磁铁插入孔；以及填充剂，其用于将上述永久磁铁固定于上述磁铁插入孔，上述旋转电机的特征在于，上述永久磁铁具备沿上述转子的径向设置的多个径向端面和沿上述转子的周向设置的一对周向端面，上述多个径向端面中的一个第一径向端面和上述一对周向端面交叉，从而设有两处边与边的结合的区域，将形成于上述两处边与边的结合的区域与上述磁铁插入孔的内壁面之间的间隙作为上述填充剂的填充剂注入口。

发明效果

根据本发明，能够得到一种旋转电机，不仅不会降低作为旋转电机的性能，而且能够不在转子铁芯设置填充剂注入用的填充槽且将永久磁铁固定于磁铁插入孔的规定位置。

附图说明

图1是表示搭载有本发明的实施例1的旋转电机的混合动力电动汽车的概略结构的块图。

图2是本发明的实施例1的旋转电机的概略结构，是隔着轴，用剖视表示上侧的区域，用侧视表示下侧的区域的图。

图3是表示本发明的旋转电机的实施例1中的转子及定子的主视图。

图4是放大表示图3中的定子及转子的一个磁极部分的图。

图5是放大表示图4中的磁铁插入孔附近的图。

图6是用于说明将根据本发明的旋转电机的实施例1中的转子的两处永久磁铁的角部的倒角形状形成的间隙作为填充注入口的情况的填充剂的注入的图。

图7是图6的B部放大图。

具体实施方式

以下，基于图示的实施例对本发明的旋转电机进行说明。此外，在各图中，对同一结构部件使用相同符号。

实施例1

图1表示搭载有本发明的实施例1的旋转电机的混合动力电动汽车的概略结构。

在该图中，车辆1搭载有作为车辆动力源的发动机2和旋转电机3。此外，也可以并用作用不同的两个旋转电机3，在该情况下，一方的旋转电机3进行发电及车辆驱动双方，另一方的旋转电机3负责车辆的驱动。

发动机2及旋转电机3的旋转扭矩经由无极变速器、有级自动变速器等变速器4及差速装置5传递到车轮(驱动轮)6。旋转电机3搭载于发动机2与变速器4之间或变速器4内。因此，就旋转电机3而言，为了使对车辆1的空间的影响最小限度，被要求小型高输出化。

图2简单地示出图1所示的旋转电机3，且隔着轴10，用剖视表示上侧的区域，将下侧的区域采用侧视示出。

如该图所示，旋转电机3收纳配置于壳体7的内部，壳体7由前支架7a、后支架7b、以及外壳7c构成。在此，壳体7有时是由前支架7a和外壳7c构成的一体型的壳体，或者有时是由后支架7b和外壳7c构成的一体型的壳体。

另外，如图1所示，在旋转电机3配置于发动机2与变速器4之间的情况下，壳体7利用发动机2的壳体、变速器4的壳体而构成。另外，在旋转电机3搭载于变速器4内的情况下，壳体7利用变速器4的壳体而构成。

另外，旋转电机3具备转子8和定子9。定子9的外周侧固定于外壳7c的内周侧，转子8隔着预定的空隙配置于定子9的内周侧。转子8固定于轴10，与轴10一体旋转。轴10的两端分别被轴承11a及11b可旋转地支撑于前支架7a、后支架7b。

接下来，使用图3及图4对本实施例的转子8及定子9进行说明。此外，图3是表示本实施例的旋转电机3的转子8及定子9的主视图，图4是放大表示本实施例的旋转电机3的定子8及转子9的一个磁极部分的图。

如该图所示，本实施例的旋转电机3由转子8和定子9构成，转子8大致构成为具备：转子铁芯13，其设有多个磁铁插入孔14；永久磁铁12，其插入到多个磁铁插入孔14的每一个；以及填充剂15，其用于将永久磁铁12固定于磁铁插入孔14。

具体来说，隔着预定的空隙配置于定子9的内周侧的转子8是永久磁铁12沿θ方向排列16个(每极2个)的8极，是每极每相槽数量为2的三相交流，因此定子9的定子铁芯17的槽18的数量为8×3×2，即48个。

在转子8的转子铁芯13的外周附近，沿着θ方向(周向)等间隔配设有16个用于插入矩形的永久磁铁12的多个上述的磁铁插入孔14。

各磁铁插入孔14沿z方向(轴向)延伸而形成，在该磁铁插入孔14分别埋入有永久磁铁12，且永久磁铁12被填充剂15固定。

磁铁插入孔14的θ方向(周向)的宽度设定为比永久磁铁12(12a、12b)的θ方向(周向)的宽度大，永久磁铁12的两侧的孔空间16作为磁隙发挥功能。该孔空间16也可以埋入热固化性树脂，也可以通过热塑性树脂与永久磁铁12凝固为一体。永久磁铁12作为转子8的场磁极发挥作用，在本实施例中为8极结构。

作为上述的填充剂15，能够使用热固化性树脂、热塑性树脂。但是，在填充剂15的注入后的工序中，在热固化性树脂的情况下，由于通过加热而固化，因此需要固化工序，与之相对地，在热塑性树脂的情况下，填充剂注入时被加热了的热塑性树脂通过恢复到常温而固化，因此不需要固化工序。因此，在考虑到旋转电机3的生产性的情况下，就填充剂15而言，相比热固化性树脂，更优选热塑性树脂。

另外，永久磁铁12的磁化方向相对于永久磁铁12的长边朝向垂直方向，对于每个场磁极，磁化方向的朝向反转。即，在图3中，如果设定永久磁铁12a的定子侧面为N极，轴侧的面为S极，则相邻的永久磁铁12b的定子侧面为S极，轴侧的面为N极。而且，这些永久磁铁12a、12b沿θ方向(周向)交替配置。

进一步地，永久磁铁12也可以在磁化后插入到磁铁插入孔14，也可以在插入到转子铁芯13的磁铁插入孔14后施加强力的磁场进行磁化。但是，由于磁化后的永久磁铁12为强力的磁铁，因此，如果在将永久磁铁12固定于转子8前对磁铁进行磁化，则在永久磁铁12的固定时在与转子铁芯13之间产生强力的吸引力，成为组装作业的阻碍。

另外，由于永久磁铁12的强力的吸引力，有可能在永久磁铁12附着铁粉等垃圾。因此，在考虑到旋转电机3的生产性的情况下，优选将永久磁铁12插入到转子铁芯13后磁化。

另外，上述的永久磁铁12通过填充剂15固定于磁铁插入孔14，但为了将该填充剂15填充到磁铁插入孔14，以往需要在作为磁通通过的区域的磁铁插入孔14的附近设置填充槽。其结果，由于在转子铁芯13的磁通通过的区域具有填充槽，因此空隙区域扩大(磁通通过的区域减小)，扭矩减小，有可能作为旋转电机3的性能降低。

因此，需要即使不在转子铁芯13设定填充槽，也能够向磁铁插入孔14填充填充剂15，将永久磁铁12相对于磁铁插入孔14固定于规定位置。

另一方面，层叠多个电磁钢板而成的转子铁芯13有可能产生由于电磁钢板的层叠偏移而成形的层叠台阶，受该层叠台阶的影响，在旋转驱动时，应力集中在与作用有离心力的永久磁铁12局部接触的部分，导致永久磁铁12、电磁钢板破损。

因此，为了避免上述的永久磁铁12的局部性的接触，如图5所示，需要使填充剂15介于永久磁铁12的位于外周侧的第一径向端面19a与磁铁插入孔14的内壁面之间。也就是，优选永久磁铁12相对于磁铁插入孔14位于内侧。

因此，在本实施例中，如图5所示，永久磁铁12具备沿转子8的径向设有多个的端面中的一个第一径向端面19a(或19b)和沿转子8的周向设置的一对周向端面20，这些一个第一径向端面19a和一对周向端面20交叉，从而设有两处边与边的结合的区域A，通过将形成于这两处边与边的结合的区域A与磁铁插入孔14的内壁面之间的间隙作为填充剂15的填充剂注入口，能够不在转子铁芯13的磁通通过的区域设置填充槽，且将永久磁铁12相对于磁铁插入孔14固定于规定位置。

具体来说，在本实施例中，永久磁铁12具备第一径向端面19a和沿转子8的周向设置的一对周向端面20，对与一对周向端面20交叉的第一径向端面19a的两处角部(与一对周向端面20交叉的第一径向端面19a的两处边与边的结合的区域的两处边与边的结合的部分)21实施倒角加工，即使在转子铁芯13没有填充槽，通过将形成于两处角部21与磁铁插入孔14的内壁面之间的间隙G作为填充剂15的填充剂注入口，并从此处填充填充剂15，能够不在转子铁芯13的磁通通过的区域设置填充槽，且将永久磁铁12相对于磁铁插入孔14固定于规定位置。

另外，即使产生由于转子铁芯13的电磁钢板的层叠偏移而成形的层叠台阶，由于填充剂15介于永久磁铁12的位于外周侧的第一径向端面19a与磁铁插入孔14的内壁面之间，因此在旋转驱动时，即使离心力起作用，永久磁铁12也不会与电磁钢板局部接触，不会导致永久磁铁12、电磁钢板破损。

另外，通过利用根据两处永久磁铁12的角部21的倒角形状形成的间隙(形成于两处边与边的结合的区域A与磁铁插入孔14的内壁面之间的间隙)G，由于在转子铁芯13的磁通通过的区域没有如专利文献1那样的填充槽，因此，如图5所示，能够将与永久磁铁12的第一径向端面19a对置的磁铁插入孔14的外周侧端面(与永久磁铁12的第一径向端面19a对置的内壁面)22设为没有槽的直线形状。即，在磁铁插入孔14的外周侧端面(与永久磁铁12的第一径向端面19a对置的内壁面)22，在与永久磁铁12的第一径向端面19a对置的区域内未形成拐点(槽)。

其结果，由于在磁铁插入孔14的外周侧端面22的与永久磁铁12的第一径向端面19a对置的区域内没有拐点，能够缩窄转子铁芯13的磁通通过的区域(图5的与一对周向端面20交叉的第一径向端面19a的两处边与边的结合的区域间(角部21间))的空隙区域(空隙区域不扩大)，能够抑制因扭矩减小而导致的旋转电机3的性能降低。

另外，如果从永久磁铁12的角部21的两处注入填充剂15，则填充剂15朝向永久磁铁12的第一径向端面19a与磁铁插入孔14的外周侧端面22之间(图5的箭头C方向)及位于磁铁插入孔14的周向两侧的孔空间16(图5的箭头D方向)流动。其结果，永久磁铁12相对于磁铁插入孔14的外周侧端面22沿垂直方向移动，并固定于碰到与磁铁插入孔14的外周侧端面22对置的磁铁插入孔14的内周侧端面23的位置。

如果从一处填充剂注入口注入填充剂15，则有可能填充剂15在磁铁插入孔14内不能均匀地流动而永久磁铁12以倾斜的状态固定，因此，优选的是，如本实施例那样，从根据两处永久磁铁12的角部21的倒角形状形成的间隙(形成于两处边与边的结合的区域A与磁铁插入孔14的内壁面之间的间隙)G，即两处填充注入口注入填充剂15。

此外，在本实施例中，永久磁铁12的角部21设为倒角形状，但例如在永久磁铁12的角部(与一对周向端面20交叉的第一径向端面19a的两处边与边的结合的区域的两处边与边的结合的部分)21为如角R形状那样的能够与磁铁插入孔14的内壁面形成间隙G的形状的情况下，也能够得到相同的效果。

另外，在本实施例中，将形成于永久磁铁12的与一对周向端面20交叉的第一径向端面19a的两处边与边的结合的区域A与磁铁插入孔14的内壁面之间的间隙G作为填充剂15的填充剂注入口，但也可以将形成于永久磁铁12的与和一对周向端面20交叉的第一径向端面19a相反侧的第一径向端面19b的两处边与边的结合的区域A与磁铁插入孔14的内壁面之间的间隙作为填充剂15的填充剂注入口。在该情况下，永久磁铁12的第一径向端面19a被按压到磁铁插入孔14的外周侧端面22。

另外，作为永久磁铁12的配置，除了图3那样的永久磁铁12的配置以外，也可考虑与图3相反的一侧，即对置的两个永久磁铁12的对置侧向外周侧突出的情况下，或者一个永久磁铁12的长边方向沿转子8的径向或与转子8的径向成直角的方向配合的情况，即使是这样的永久磁铁12的配置，也能够与上述的实施例同样地填充填充剂15。

接下来，使用图6及图7对将根据本实施例中的两处永久磁铁12的角部21的倒角形状形成的间隙(形成于两处边与边的结合的区域A与磁铁插入孔14的内壁面之间的间隙)G作为填充注入口的情况的填充剂15的注入进行说明。此外，图7为图6的B部放大图。

如图6所示，由设有磁铁插入孔14的转子铁芯13和插入到磁铁插入孔14的永久磁铁12构成的转子8被上金属模具24和下金属模具25从轴向(在图6中为上下方向)按压支撑。

如图7所示，在上金属模具24形成有填充剂15的填充剂贮存部26，在填充剂贮存部26的下部形成有注入填充剂15的注入部27，来自填充剂贮存部26的填充剂15经由注入部27从注入部27注入根据上述的两处永久磁铁12的角部21的倒角形状形成的间隙(形成于两处边与边的结合的区域A与磁铁插入孔14的内壁面之间的间隙)G。从两处间隙G填充的填充剂15如图5的箭头C及D所示，以间隙G为起点，一方(箭头C)流入永久磁铁12的第一径向端面19a与磁铁插入孔14的外周侧端面22之间，另一方(箭头D)流入孔空间16固定永久磁铁12。在图6中示出了从上金属模具24侧注入填充剂15的例子，但例如也可以设为从下金属模具25侧向两处间隙G压入填充剂15。

此外，本发明不限于上述的实施例，包括各种变形例。

例如，上述的实施例是为了容易理解地说明本发明而详细说明的例子，并非限定必须具备所说明的全部结构。另外，能够将某实施例的结构的一部分置换成其它实施例的结构，另外，也能够在某实施例的结构添加其它实施例的结构。另外，能够对各实施例的结构的一部分进行其它结构的追加、删除、置换。

符号说明

1—车辆，2—发动机，3—旋转电机，4—变速器，5—差速装置，6—车轮(驱动轮)，7—壳体，7a—前支架，7b—后支架，7c—外壳，8—转子，9—定子，10—轴，11a、11b—轴承，12、12a、12b—永久磁铁，13—转子铁芯，14—磁铁插入孔，15—填充剂，16—孔空间，17—定子铁芯，18—槽，19a、19b—永久磁铁的第一径向端面，20—永久磁铁的一对周向端面，21—永久磁铁的角部，22—磁铁插入孔的外周侧端面，23—磁铁插入孔的内周侧端面，24—上金属模具，25—下金属模具，26—填充剂贮存部，27—填充剂的注入部。

Claims

1.一种旋转电机，其由转子和定子构成，上述转子具备：转子铁芯，其设有多个磁铁插入孔；永久磁铁，其插入到上述磁铁插入孔；以及填充剂，其用于将上述永久磁铁固定于上述磁铁插入孔，上述旋转电机的特征在于，

上述永久磁铁具备沿上述转子的径向设置的多个径向端面和沿上述转子的周向设置的一对周向端面，上述多个径向端面中的一个第一径向端面和上述一对周向端面交叉，从而设有两处边与边的结合的区域，

将形成于上述两处边与边的结合的区域中的两处边与边的结合的角部与上述磁铁插入孔的内壁面之间的间隙作为上述填充剂的填充剂注入口，

上述磁铁插入孔具有与上述永久磁铁的上述第一径向端面对置的内壁面，上述磁铁插入孔的内壁面在与上述第一径向端面对置的区域内未形成拐点。

2.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

上述两处边与边的结合的区域位于上述永久磁铁的外周侧或内周侧。

3.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，

上述两处边与边的结合的角部被实施倒角或R角加工。

4.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，

上述磁铁插入孔具有与上述永久磁铁的上述第一径向端面对置的内壁面，上述磁铁插入孔的内壁面形成为直线状。

5.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，

上述填充剂介于上述永久磁铁的上述第一径向端面与上述磁铁插入孔的外周侧内壁面之间。

6.根据权利要求5所述的旋转电机，其特征在于，

上述填充剂为热固化性树脂或热塑性树脂。