CN117424367A - 磁阻旋转电机 - Google Patents

Abstract

磁阻旋转电机包括转子，该转子的一部分位于定子内侧并能够围绕旋转中心轴旋转。转子包括沿旋转中心轴的轴向延伸的轴；包括具有围绕旋转中心轴的环形形状并且在轴向方向上彼此重叠而成的多个板的转子芯；固定部，其通过将转子芯夹持在第一夹持部和第二夹持部之间而将所述多个板彼此固定。第一夹持部设置于所述轴并相对于转子芯位于轴向一侧。第二夹持部固定到轴且相对于转子芯位于轴向的另一侧，并且经由轴与第一夹持部连接。

Description

磁阻旋转电机

技术领域

概括地说，本文描述的实施方式涉及磁阻旋转电机(reluctance rotatingelectric machine)。

背景技术

已知有具备围绕旋转中心轴的多个环形板彼此在轴向重叠而成的转子芯的磁阻旋转电机。

日本特开2022-103103号公报中描述了一种现有技术。

例如，如果这种类型的磁阻旋转电机能够抑制泄漏磁通量的产生，则是有益的。

本发明要解决的问题的一个示例是获得具有能够抑制泄漏磁通量的新颖构造的磁阻旋转电机。

发明内容

根据本发明实施方式的磁阻旋转电机包括定子和转子。所述转子的一部分位于所述定子内侧，并且能够围绕旋转中心轴旋转。所述转子具有轴、转子芯、固定部。所述轴沿所述旋转中心轴的轴向延伸。所述转子芯包括具有围绕所述旋转中心轴的环形形状并且在所述轴向方向上彼此重叠而成的多个板。所述固定部包括第一夹持部和第二夹持部，并通过将所述转子芯夹持在所述第一夹持部和所述第二夹持部之间而将所述多个板彼此固定，其中所述第一夹持部设置于所述轴并且相对于所述转子芯位于所述轴向的一侧，所述第二夹持部固定到所述轴且相对于所述转子芯位于所述轴向的另一侧，并且经由位于所述转子芯内侧的所述轴而与所述第一夹持部连接。

根据本发明的实施方式，可以获得具有能够抑制泄漏磁通量的新颖构造的磁阻旋转电机。

附图说明

图1是示意性地示出根据实施方式的磁阻旋转电机的截面图；

图2是示意性地示出根据实施方式的磁阻旋转电机的定子和转子的前视图；

图3是示意性地示出根据实施方式的磁阻旋转电机的转子的一部分的截面图；

图4是示意性地示出根据实施方式的磁阻旋转电机的转子的前视图；

图5是示意性地示出比较例的磁阻旋转电机的转子的一部分的截面图；

图6是示意性地示出比较例的磁阻旋转电机的转子的前视图；

图7是示意性地示出根据实施方式的变型的磁阻旋转电机的转子的前视图。

具体实施方式

下面将公开本发明的示例性实施方式。下面描述的实施方式的配置以及由该配置带来的功能和效果仅仅只是示例。也可以通过以下实施方式中公开的构造之外的构造来实现本发明。此外，根据本发明，可以获得通过该构造所获得的各种效果(包括衍生效果)中的至少一种。

此外，附图是示意性的，并且元件之间的尺寸关系、元件之间的比率等等可能与实际不同。此外，附图可以包括具有不同尺寸关系和比率的部分。此外，在本说明书中，序数仅用于区分组件、构件、部件、位置、方向等等，而不指示顺序或优先级。

图1是示意性示出根据实施方式的磁阻旋转电机10的截面图。例如，磁阻旋转电机10是磁阻电机(电动机)。应当注意，磁阻旋转电机10可以是发电机。

磁阻旋转电机10包括定子11、转子12、壳体13和两个轴承15。

在本说明书中，为了便于说明起见，定义了轴向、径向和圆周方向。轴向沿着旋转中心轴Ax。径向方向与旋转中心轴Ax正交。圆周方向是围绕旋转中心轴Ax的旋转方向。

旋转中心轴Ax是磁阻旋转电机10中的转子12的旋转中心，并且例如是通过转子12的轴14的中心的虚拟直线。

壳体13包括框架41和两个轴承支架42。框架41具有围绕旋转中心轴Ax的大致圆柱形状。定子11和转子12的一部分设置在框架41内。

两个轴承支架42在轴向上连接到框架41的两端。轴承支架42封闭框架41内的空间。每个轴承支架42支撑相应的轴承15。轴承支架42也称为壁。

定子11包括定子芯21和定子绕组22。定子芯21固定在框架41上。

图2是示意性示出根据实施方式的磁阻旋转电机10的定子11和转子12的前视图。

如图1和图2中所示，定子芯21具有围绕旋转中心轴Ax的大致圆柱形状。定子芯21包括彼此在轴向上重叠的多个定子钢板。例如，定子钢板是电磁钢板，并且由磁性材料制成。

如图2中所示，在定子芯21的内周表面上，沿圆周方向隔开间隔地设置多个齿21a。在圆周方向上相邻的齿21a之间形成有槽21b。定子绕组22在插入槽21b的状态下，围绕着齿21a缠绕。应当注意，在图2中，没有示出定子绕组22。

如图1和图2中所示，转子12包括轴14和筒状体31。转子12的一部分位于定子11的内部。转子12能够围绕旋转中心轴Ax进行旋转。

如图1中所示，轴14具有沿着旋转中心轴Ax延伸的大致圆柱形状。轴14穿过轴承支架42，并跨越壳体13的内侧和外侧延伸。由轴承15围绕旋转中心轴Ax，可旋转地支撑轴14。

轴14轴向地延伸穿过定子11和筒状体31的内部。轴14结合到筒状体31。

筒状体31设置在定子芯21的内侧。筒状体31具有围绕旋转中心轴Ax的大致圆筒形状。即，筒状体31设置有沿轴向穿过筒状体31的孔31a。轴14插入到孔31a中。

筒状体31包括转子芯50和两个压板52。应当注意，在图2中，没有示出压板52。压板52也被称为端板。

转子芯50具有围绕旋转中心轴Ax的圆筒形状。转子芯50设置有轴向地穿过转子芯50的孔50a。

转子芯50包括多个转子钢板51。例如，转子钢板51是电磁钢板，并且由磁性材料制成。转子钢板51具有围绕旋转中心轴Ax的环形形状。具体地说，转子钢板51具有圆板状。转子钢板51的厚度方向沿着轴向。多个转子钢板51在轴向上重叠。多个转子钢板51通过固定部60彼此固定并一体化。轴14插入到多个转子钢板51的内侧。转子钢板51是板的示例。转子钢板51也称为冲孔板(punched plate)。

图3是示意性示出根据实施方式的磁阻旋转电机10的转子12的一部分的截面图。如图1和图3中所示，两个压板52包括压板52A和压板52B。压板52A位于转子芯50的轴向一侧(图1和图3中的右侧)，并且与位于多个转子钢板51的轴向一侧的端部的转子钢板51重叠。压板52B位于转子芯50的轴向上的另一侧(图1和图3中的左侧)，并且与位于多个转子钢板51的轴向上的另一侧的端部的转子钢板51重叠。

压板52具有围绕旋转中心轴Ax的环形形状。具体地说，压板52具有圆板状。轴14插入到压板52的内侧。

两个轴承15在轴向上位于筒状体31的一侧和另一侧。即，筒状体31位于两个轴承15之间。

接下来，将详细地描述轴14和筒状体31。图4是示意性示出根据实施方式的磁阻旋转电机10的转子12的前视图。

如图3和图4中所示，轴14具有围绕旋转中心轴Ax的圆筒形外周表面14a。此外，如图3中所示，轴14具有围绕旋转中心轴Ax的多个圆柱状区域14b至14e。

区域14b是位于轴14中的筒状体31内侧的部分。区域14c位于区域14b的轴向一侧，并连接到区域14b。区域14c的直径大于区域14b的直径。结果，在区域14c中形成面12m。面12m在径向方向上，突出到区域14b的外侧。面12m面向轴向上的另一侧，即，筒状体31的一侧。面12m具有围绕旋转中心轴Ax的环形形状。

区域14d位于区域14b的轴向上的另一侧，并连接到区域14b。区域14d的直径小于区域14b的直径。

区域14e位于区域14d在轴向上的另一侧，并连接到区域14d。区域14e的直径大于区域14d的直径。

在区域14b和区域14e之间设置凹部12n。凹部12n将区域14d的外周表面作为底面。

如图4中所示，筒状体31的转子芯50设置有多个磁通屏障组53。磁通屏障组53的数量与转子芯50的极数(在一个示例中为四个)一致。

在圆周方向上隔开间隔地设置多个磁通屏障组53。每个磁通屏障组53具有多个磁通屏障53a。每个磁通屏障53a是沿轴向穿过转子芯50的通孔(空洞部)。换言之，磁通屏障53a是设置在转子芯50中的开口。磁通屏障53a具有大致弧形，以便与定子绕组22通电的情况下形成的磁通量的流动一致。结果，转子芯50具有磁通量容易流动的部分(方向)和磁通量难以流动的部分(方向)。在图2中，通过线L1指示了磁通量的流动的一个示例。应当注意，磁通屏障53a并不限于上述情形。磁通屏障53a可以是切口。

在磁阻旋转电机10中，可以通过利用磁通屏障53a控制磁通量的流动路径来产生旋转力。也就是说，磁阻旋转电机10可以通过使用筒状体31的凸极性(saliency)来旋转转子12，而无需在转子12中设置永磁体或绕组(导体)。

此外，如图4中所示，在各转子钢板51的内周部51a(内周表面)设置有凹部51b。凹部51b沿轴向穿过转子钢板51，并朝向轴14的径向内侧开口。

如图3中所示，固定部60具有轴14的面12m和键(key)61。面12m是第一夹持部的一个示例。键61是第二夹持部的一个示例。键61也称为夹持构件。

面12m相对于筒状体31(转子钢板51)位于轴向的一侧。面12m与筒状体31的一个压板52A在轴向上排列，并与压板52A接触。

如图4中所示，设置了多个键61。键61的数量与转子芯50的极数相同，在一个示例中为四个。在圆周方向上隔开间隔地布置多个键61。如图3和图4中所示，键61具有例如长方体形状。键61在插入到轴14的凹部12n中的状态下，通过焊接等方式固定到轴14。键61相对于筒状体31(转子芯50)位于轴向上的另一侧。键61与筒状体31的另一个压板52B在轴向上排列，并与压板52B接触。当从轴向观察时，键61位于磁通屏障组53的径向内侧。键61位于筒状体31中由于设置了磁通屏障组53而具有相对较低的刚性(强度)的筒状体31的一部分的径向内侧，并对筒状体31进行加强。键61经由位于筒状体31内侧的轴14，即，区域14b连接到面12m。

固定部60通过将筒状体31(转子芯50)轴向夹在面12m和键61之间，而将多个转子钢板51和两个压板52彼此固定。这使得多个转子钢板51和两个压板52成为一体。此外，固定部60执行筒状体31相对于轴14的轴向定位。这里，将轴14压入到筒状体31(转子芯50)中。也就是说，筒状体31(转子芯50)和轴14通过约束配合(binding fit)而嵌合。

此外，如图3中所示，筒状体31(转子芯50)中的面12m与键61之间的部分31c是实心的。也就是说，在每个转子钢板51的部分中，面12m与键61之间的部分51c和在每个压板52中的面12m与键61之间的部分52c是实心的。换言之，筒状体31中的面12m和键61之间的部分31c没有设置穿过筒状体31的孔。

接下来，将描述比较示例。图5是示意性示出比较例的磁阻旋转电机110的转子112的一部分的截面图。图6是示意性示出比较例的磁阻旋转电机110的转子112的前视图。

如图5和图6中所示，在比较例的磁阻旋转电机110中，筒状体131和固定部160主要与实施方式的筒状体31和固定部60不同。

比较例的筒状体131设置有轴向地穿过筒状体131(转子芯150和压板152)的固定用贯通孔131a。此外，固定部160包括双头螺栓161和两个螺母162。双头螺栓161的一部分插入到固定用贯通孔131a中。螺母162结合到双头螺栓161的两端。固定部160通过将转子芯150夹在双头螺栓161所连接的两个螺母162之间，将多个转子钢板151和两个压板152彼此固定。也就是说，在轴114上不设置固定部160。应当注意，与转子芯50类似，转子芯150设置有磁通屏障组153。

在具有上述结构的比较例的磁阻旋转电机110中，在转子芯150中设置固定用贯通孔131a，从而在转子芯中产生泄漏磁通。相比而言，在本实施方式的磁阻旋转电机10中，固定部60通过将筒状体31(转子芯50)轴向地夹在面12m和键61之间，而将所述多个转子钢板51和两个压板52彼此固定。在筒状体31的面12m和键61之间的部分31c中，没有设置穿过转子芯50的孔。因此，在本实施方式的磁阻旋转电机10中，与比较例的磁阻旋转电机110相比，抑制了筒状体31中的泄漏磁通的产生。

如上所述，本实施方式的磁阻旋转电机10包括定子11和转子12。转子12的一部分位于定子11的内侧。转子12能够围绕旋转中心轴Ax进行旋转。转子12包括轴14、转子芯50和固定部60。轴14在旋转中心轴Ax的轴向上延伸。转子芯50包括具有围绕旋转中心轴Ax的环形形状并且彼此轴向重叠的多个转子钢板51。固定部60具有面12m(第一夹持部)和键61(第二夹持部)。面12m设置于轴14，并且相对于转子芯50位于轴向的一侧。键61固定于轴14，并且相对于转子芯50位于轴向上的另一侧，通过位于转子芯50内侧的轴14与面12m连接。固定部60通过将筒状体31夹在面12m和键61之间，而将多个转子钢板51彼此固定。

根据这样的结构，固定部60通过将转子芯50夹在设置在轴14上的面12m(第一夹持部)和固定于轴14的键61(第二夹持部)之间，而将多个转子钢板51彼此固定，从而不需要在筒状体31中设置用于将多个转子钢板51彼此固定的固定用贯通孔即可。因此，可以抑制在转子芯50中产生泄漏磁通。因此，能够提高诸如磁阻旋转电机10的功率因数等特性。

此外，第一夹持部是在轴14上形成并朝向轴向的另一侧的面12m。第二夹持部是固定到轴14的键61。

根据这样的构造，可以相对容易地设置第一夹持部和第二夹持部。

这里，随着转子芯50的极数增加，即，随着磁通屏障组53的数量增加，转子芯50刚性降低，并且转子芯50容易在轴向上扩展。相比而言，在本实施方式中，如上所述，设置了与转子芯50的极数相同数量的键61。因此，根据本实施方式，与键61的数量小于转子芯50的极数的构造相比，可以抑制筒状体31的变形。

此外，每个转子钢板51的内周部51a设置有凹部51b，该凹部51a在轴向上穿过转子钢板51，并且朝向轴14的径向内侧开口。沿轴向来布置多个转子钢板51的凹部51b。

根据这样的构造，当多个转子钢板51轴向重叠时，通过将轴向延伸的夹具构件插入到每个凹部51b中，可以容易地使多个转子板51在圆周方向上的圆周位置彼此一致。此外，由于将凹部51b设置在转子钢板51的内周部51a，所以凹部51a和磁通量可以彼此分离。因此，能够抑制在筒状体31中产生泄漏磁通。

接下来，将描述实施方式的变型。图7是示意性地示出根据实施方式的变型的磁阻旋转电机10的转子12的前视图。

在图7的变型中，转子芯50的磁极和固定部60的键61分别为6个。也就是说，设置了与转子芯50的极数相同数量的键61。

应当注意，尽管在上面描述的实施方式中，已经描述了在轴14上形成固定部60的第一夹持部的面12m的示例，但这不是限制。例如，与第二夹持部(键61)类似，第一夹持部可以是诸如固定到轴14的键等的构件。

Claims (4)

1.一种磁阻旋转电机，包括：

定子；以及

转子，该转子的一部分位于所述定子内侧，并且能够围绕旋转中心轴旋转，

所述转子包括：

轴，沿所述旋转中心轴的轴向延伸；

转子芯，包括具有围绕所述旋转中心轴的环形形状并且在所述轴向方向上彼此重叠而成的多个板；以及

固定部，包括第一夹持部和第二夹持部，并通过将所述转子芯夹持在所述第一夹持部和所述第二夹持部之间而将所述多个板彼此固定，其中所述第一夹持部设置于所述轴并且相对于所述转子芯位于所述轴向的一侧，所述第二夹持部固定到所述轴且相对于所述转子芯位于所述轴向的另一侧，并且经由位于所述转子芯内侧的所述轴而与所述第一夹持部连接。

2.根据权利要求1所述的磁阻旋转电机，其中，

所述第一夹持部是在所述轴上形成并且朝向所述轴向的另一侧的面，

所述第二夹持部是固定于所述轴的键。

3.根据权利要求1所述的磁阻旋转电机，其中，

所述第二夹持部包括多个第二夹持部，所述多个第二夹持部的数量等于所述转子芯的极数。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的磁阻旋转电机，其中，

在所述多个板中的各个板的内周部，分别设置有凹部，该凹部在所述轴向方向上穿过所述多个板中的对应的板并且朝向所述轴的径向方向的内侧开口，

所述多个板的所述凹部在所述轴向上排列。