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转子心、转子、旋转电机汽车用电动辅机系统

阅读:740发布:2020-05-08

专利汇可以提供转子心、转子、旋转电机汽车用电动辅机系统专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 充分降低旋转 电机 中的转矩脉动。本发明中, 转子 铁 心中的多 块 层叠板中的至少2块具有:磁极部(220),其具有相较于收纳空间(212)而言形成于外周侧的基部(230);以及桥部(242),其连接于磁极部(220)。磁极部(220)沿周向设置有多个,在周向上相邻的一对磁极部(220)的基部(230)之间形成有第1空间部(240)。位于周向上相邻的一对磁极部(220)的中间且 接触 第1空间部(240)的q轴外周部(244)相较于基部(230)而言设置在内周侧。基部(230)具有:侧面部(241),其接触第1空间部(240);以及突起部(222),其相较于侧面部(241)而言设置在外周侧,而且相对于侧面部(241)沿周向突出。桥部(242)相较于侧面部(241)而言配置在内周侧。,下面是转子心、转子、旋转电机汽车用电动辅机系统专利的具体信息内容。

1.一种转子心,其由多层叠板构成而且形成磁铁的收纳空间,该转子铁心的特征在于,
所述多块层叠板中的至少2块具有:磁极部,其具有相较于所述收纳空间而言形成于外周侧的基部;以及桥部,其连接于所述磁极部,
所述磁极部沿周向设置有多个,
在所述周向上相邻的一对所述磁极部的所述基部之间形成有第1空间部,位于所述周向上相邻的一对所述磁极部的中间且接触所述第1空间部的q轴外周部相较于所述基部而言设置在内周侧,
所述基部具有:侧面部,其接触所述第1空间部;以及突起部,其相较于所述侧面部而言设置在外周侧,而且相对于所述侧面部沿所述周向突出,
所述桥部相较于所述侧面部而言配置在内周侧。
2.根据权利要求1所述的转子铁心,其特征在于,
所述多块层叠板包含:第1板,其具有所述磁极部及所述桥部;以及第2板,其具有所述磁极部但不具有所述桥部;
所述第1板的所述磁极部与所述第2板的所述磁极部在轴向上相互紧固在一起。
3.根据权利要求2所述的转子铁心,其特征在于,
所述第1板的所述桥部将所述磁极部与所述q轴外周部相连而设置在所述收纳空间与所述第1空间部之间,
在所述第2板的所述磁极部与所述q轴外周部之间形成有贯通所述收纳空间与所述第1空间部之间的开口部。
4.根据权利要求2所述的转子铁心,其特征在于,
所述第1板的所述桥部分割所述收纳空间而连接于所述磁极部,
在所述第1板及所述第2板的所述磁极部与所述q轴外周部之间形成有贯通所述收纳空间与所述第1空间部之间的开口部。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的转子铁心,其特征在于,
所述多块层叠板沿所述轴向层叠在一起,
所述多块层叠板中的所述第1板的层叠比率是所述轴向的两端部高于中心部。
6.一种转子,其特征在于,具备:
根据权利要求1至5中任一项所述的转子铁心;
旋转转轴,其固定在所述转子铁心上;以及
永磁铁,其配置在所述收纳空间内。
7.一种转子,其特征在于,具备:
根据权利要求3或4所述的转子铁心;
旋转转轴,其固定在所述转子铁心上;
永磁铁,其配置在所述收纳空间内;以及
罩体,其覆盖所述开口部。
8.一种旋转电机,其特征在于,具备:
根据权利要求6或7所述的转子;以及
定子,其具有多个绕组,隔着规定气隙与所述转子相对配置。
9.根据权利要求8所述的旋转电机,其特征在于,
所述旋转电机为汽车的电动助转向用达。
10.根据权利要求8或9所述的旋转电机,其特征在于,
具有10极60槽分布绕法或者14极18槽集中绕法的构成。
11.一种汽车用电动辅机系统,其特征在于,
具备根据权利要求8至10中任一项所述的旋转电机,
使用所述旋转电机来进行电动助力转向或电动制动

说明书全文

转子心、转子、旋转电机汽车用电动辅机系统

技术领域

[0001] 本发明涉及转子铁心和使用转子铁心的转子、旋转电机以及汽车用电动辅机系统。

背景技术

[0002] 近年来,汽车在从液压系统向电动系统转变,而且混合动汽车、电动汽车的市场在扩大,使得电动助力转向(以下记作EPS)装置、电动制动装置的安装率急速增大。此外,在怠速停止或刹车等驾驶操作的一部分已自动化的车辆的普及的背景下,驾驶舒适性不断提高,伴随于此,车室内的静音化也在不断发展。
[0003] 作为导致车室内的振动、噪音的源于电动达的激振源,有电动马达的转矩变动分量(齿槽转矩、转矩脉动)和电动马达的定子与转子之间产生的电磁激振力。其中,转矩变动分量所产生的振动能量经由电动马达的输出轴传播至车室内,此外,电磁激振力所产生的振动能量经由EPS装置的机械零件等传播至车室内。这些振动能量传播至车室内会导致车室内的振动、噪音。
[0004] 例如,在EPS装置中,电动马达对方向盘操作进行辅助,因此,驾驶员会经由方向盘而在手上感受到电动马达的齿槽转矩和转矩脉动。为了抑制这一现象,用于EPS装置的电动马达通常要求将齿槽转矩抑制在不到辅助转矩的1/1000、将转矩脉动抑制在不到辅助转矩的1/100。此外,电磁激振力的空间模态的最小次数不在2以下视为较佳。
[0005] 此处,电动马达的价格是由磁铁、绕组等的材料费用和制造费用构成,但磁铁价格的比率特别高,因此,一直强烈要求抑制磁铁成本。此外,还期望使制造变得容易、减少所需的人力、制造装置。因此,用于汽车用电动辅机系统的电动马达也必须满足这些要求。
[0006] 作为用于EPS装置的电动马达,出于小型化及可靠性的观点,通常使用永磁铁式无刷马达(以下称为“永磁铁式旋转电机”)。永磁铁式旋转电机大致分为功率密度上比较优异的表面磁铁式(SPM)和磁铁成本上比较优异的埋入磁铁式(IPM),但不论是哪一种,出于降低磁铁成本的观点,都大多使用分离为与极数相应的个数的磁铁。
[0007] 例如,在埋入磁铁式当中,通常使用具有磁铁收纳空间的一体转子铁心。一体转子铁心因转子磁极的制造精度较高,所以能缩短转子磁极与定子之间的气隙长度。由于来自磁铁收纳空间的桥部的磁通泄漏,相对于表面磁铁式而言转矩降低,但可以通过缩短气隙长度来抑制转矩降低。此外,由于可以使用矩形磁铁,因此能降低磁铁成本。进而,不需要表面磁铁式当中需要的磁铁盖也是优点。
[0008] 然而,在沿周向配置具有均匀的磁化的矩形磁铁时,若将一体转子铁心的外周设为圆环状,则磁通分布不再是正弦波状,从而产生无法充分降低转矩脉动和齿槽转矩这一问题。因此,需通过使磁极的外周侧端部突出等磁极形状上的设计来降低转矩脉动和齿槽转矩。在采用表面磁铁式的情况下也会产生同样的问题,因此,同样需要磁铁的宽度、外周曲率上的设计来降低转矩脉动和齿槽转矩。此处,当绕组方式、极数、槽数、磁铁方式等不一样时,磁通分布就会不一样,因此,在磁铁的宽度、外周曲率上,虽然磁极形状各不相同,但磁极的突出是共通的特征。
[0009] 此外,EPS装置会在正反两个方向上旋转,因此,需使磁极周围的磁通分布在两个旋转方向上对称,从而使用对称形状的磁极。
[0010] 作为磁极形状对称的无刷马达的现有技术,有专利文献1记载的技术。专利文献1记载的无刷马达1是在转子3内收容固定有磁铁16的IPM型。形成转子3的转子铁心15具有固定在转子转轴13上的铁心体31和从铁心体31沿径向突设的6个磁极部32。磁极部32上设置有收容固定有磁铁16的磁铁安装孔33,在相邻的磁极部32之间形成有槽状的凹部35。在磁极部32的周向两端以面对凹部35的方式设置有缺口部39。凹部35由相邻的磁极部32的相对的侧壁部36和作为铁心体31的外周面的底面部37构成。侧壁部36的板宽X与铁心板的板厚t的关系为大致相同~不到1.2倍。现有技术文献
专利文献
[0011] 专利文献1:国际公开WO2014/027631号

发明内容

发明要解决的问题
[0012] 专利文献1揭示的无刷马达在转矩脉动的降低方面还有很多改良余地。解决问题的技术手段
[0013] 本发明的转子铁心由多层叠板构成而且形成磁铁的收纳空间,所述多块层叠板中的至少2块具有:磁极部,其具有相较于所述收纳空间而言形成于外周侧的基部;以及桥部,其连接于所述磁极部;所述磁极部沿周向设置有多个,在所述周向上相邻的一对所述磁极部的所述基部之间形成有第1空间部,位于所述周向上相邻的一对所述磁极部的中间且接触所述第1空间部的q轴外周部相较于所述基部而言设置在内周侧,所述基部具有:侧面部,其接触所述第1空间部;以及突起部,其相较于所述侧面部而言设置在外周侧,而且相对于所述侧面部沿所述周向突出;所述桥部相较于所述侧面部而言配置在内周侧。本发明的转子具备:上述转子铁心;旋转转轴,其固定在所述转子铁心上;以及永磁铁,其配置在所述收纳空间内。
本发明的旋转电机具备:上述转子;以及定子,其具有多个绕组,隔着规定气隙与所述转子相对配置。
本发明的汽车用电动辅机系统具备上述旋转电机,使用所述旋转电机来进行电动助力转向或电动制动。
发明的效果
[0014] 根据本发明,能够充分降低转矩脉动。附图说明
[0015] 图1为本发明的第1实施方式的永磁铁式旋转电机的旋转面内截面图。图2为本发明的第1实施方式的转子的截面图。
图3为本发明的第1实施方式的转子的截面的磁极附近的放大图。
图4为比较例1的转子的截面的磁极附近的放大图。
图5A为本发明的第2实施方式的转子的截面的磁极附近的放大图。
图5B为本发明的第2实施方式的转子上的突起端部附近的放大图。
图6为说明本发明的实施例1、2与比较例1的转矩脉动的差异的图。
图7A为本发明的第3实施方式的转子的截面的磁极附近的放大图。
图7B为本发明的第4实施方式的转子的截面的磁极附近的放大图。
图8A为本发明的第5实施方式的转子中的第1板的磁极附近的放大图。
图8B为本发明的第5实施方式的转子中的第2板的磁极附近的放大图。
图8C为本发明的第5实施方式的转子的轴向端面的截面图。
图8D为表示本发明的第5实施方式的转子中的部分连结桥部的图。
图8E为表示本发明的第5实施方式的覆盖转子铁心的罩体的图。
图8F为表示本发明的第5实施方式的覆盖转子铁心的罩体的图。
图9为表示本发明的第5实施方式的转子铁心中的第1板和第2板的配置例的图。
图10为本发明的第6实施方式的转子的截面的磁极附近的放大图。
图11为表示本发明的第6实施方式的与构成转子铁心的多块层叠板中的第1板的层叠比率相对应的转矩比、齿槽转矩、转矩脉动的比较的图。
图12为说明本发明的实施例5、6与比较例1的转矩脉动的差异的图。
图13为表示比较例2的图。
图14为表示比较例3的图。
图15为说明本发明的实施例5、6与比较例2、3的转矩脉动的差异的图。
图16为本发明的第7实施方式的转子的截面的磁极附近的放大图。
图17为表示比较例4的图。
图18为表示比较例5的图。
图19为说明本发明的实施例7与比较例4、5的转矩脉动的差异的图。
图20为表示比较例6的图。
图21为表示比较例7的图。
图22为说明本发明的实施例5与比较例3、6、7的转矩脉动的差异的图。
图23为本发明的第8实施方式的转子的截面的磁极附近的放大图。
图24为本发明的第9实施方式的转子的截面的磁极附近的放大图。
图25A为本发明的第10实施方式的转子中的第1板的磁极附近的放大图。
图25B为本发明的第10实施方式的转子中的第2板的磁极附近的放大图。

具体实施方式

[0016] 一边酌情参考附图,一边对本发明的实施例进行详细说明。再者,各附图中,对同样的构成要素标注同一符号并省略说明。
[0017] (第1实施方式)使用图1至图3,对本发明的第1实施方式的配备有转子铁心的永磁铁式旋转电机1的构成进行说明。图1为第1实施方式的永磁铁式旋转电机1的旋转面内截面图。图2为第1实施方式的转子20的截面图。图3为第1实施方式的转子20的截面的磁极附近的放大图,是放大表示图1的被虚线围住的X部的图。
[0018] 如图1所示,本实施方式的永磁铁式旋转电机1是在外周侧配置有大致环状的定子10、在内周侧配置有大致圆柱状的转子20的14极18槽集中绕法永磁铁式旋转电机。在定子
10与转子20之间设置有气隙30。定子10具有定子铁心100、铁心背部110以及多个绕组140,隔着气隙30与转子20相对配置。
[0019] 定子10例如以如下方式形成。首先,通过电磁板的分割冲裁铁心板层叠而成的层叠体来形成T形的枢齿130。接着,在枢齿130上缠绕线而形成绕组140,之后将多个枢齿130及绕组140组成圆环,并热压配合或压入至未图示的壳体中成为一体。以如此方式形成定子10。
[0020] 此外,如图2所示,本实施方式的转子20具有电磁钢板层叠而成的铁心即转子铁心200和成为旋转轴的转轴300。在转子铁心200的外周沿周向设置有14极的磁极部220。各磁极部220在形成与定子10的对置面而成为磁极外周面的磁极圆弧221的两端设置有突起部
222,而且设置有收纳永磁铁210的V字形的收纳空间212。在收纳空间212内针对各磁极部
220各插入配置有2个矩形的永磁铁210。
[0021] 如图3所示,在周向上相邻的一对磁极部220之间形成有相对于磁极圆弧221下凹的形状的第1空间部240。在第1空间部240与收纳空间212之间形成有桥部242。再者,图3中,将收纳空间212内收纳的2个永磁铁210中的一个表示为第1永磁铁210a,将另一个表示为第2永磁铁210b。桥部242连接于磁极部220,而且还连接于位于第1空间部240底部的q轴方向的铁心最外周部244(以下称为q轴外周部244)。即,桥部242形成为将磁极部220与q轴外周部244相连。
[0022] 磁极部220具有从收纳空间212朝外径侧沿径向突出的基部230。如前文所述,基部230在磁极圆弧221的两端具有突起部222。再者,图3中,将一个突起部222表示为第1突起部
222a,将另一个突起部222表示为第2突起部222b。进而,基部230具有与桥部242的连接部分即一对连接部243和接触第1空间部240的一对侧面部241。侧面部241相较于突起部222(第1突起部222a、第2突起部222b)而言在径向上分别配置在内周侧。即,突起部222相较于侧面部241而言设置在外周侧,相对于侧面部241沿周向突出。另一方面,桥部242和q轴外周部
244相较于侧面部241而言在径向上配置在内周侧。第1空间部240面向突起部222、桥部242及q轴外周部244。
[0023] q轴外周部244位于周向上相邻的一对磁极部220的中间,相较于基部230而言在径向上设置在内周侧。q轴外周部244配置成夹在与周向上相邻的一对磁极部220分别连接在一起的2个桥部242之间。
[0024] 通常,旋转电机中产生的转矩脉动是磁铁磁场和绕组磁场所产生的旋转力的脉动,因此,若气隙中的双方磁场为正弦波状,便不会产生脉动。在气隙长度较短的埋入磁铁式旋转电机中,定子的构成与表面磁铁式相同,因此,对绕组施加正弦波电流时产生的来自定子的磁场在气隙中呈正弦波状。另一方面,就转子而言,越是靠近定子的部分越容易在转子铁心中通过磁铁磁通,因此,根据转子铁心的外周部处的磁极形状的不同,来自转子的磁场有时会偏离正弦波状。在这种情况下,认为转矩脉动有可能增大。
[0025] 例如,在磁极形状为半柱面状的情况下,在磁极端部磁导急剧变化,从而在磁极端部极端地产生磁场难以通过和容易通过的变化。因此,磁极端部附近的气隙的磁场变化增大,认为来自转子的磁场偏离正弦波状而导致转矩脉动增大。尤其是在气隙长度较短的情况下,这一现象比较明显。此外,在磁极端部的桥靠近定子的情况下,由于磁场通过桥出去到气隙,因此也认为来自转子的磁场偏离正弦波状而导致转矩脉动增大。此外,在q轴方向的铁心最外周部靠近定子的情况下,由于磁场会通过此处,因此也认为来自转子的磁场偏离正弦波状而导致转矩脉动增大。
[0026] 为了使来自转子的磁场接近正弦波状,采用恰当的磁极形状是比较重要的。然而,磁极圆弧的半径和磁极宽度取决于齿槽转矩的降低要求,因此难以变更。此外,若根据高转矩化的要求而缩短气隙长度,则转子形状对磁场的影响增加,导致转矩脉动容易增加。此外,在像呈V字形埋入磁铁得到的埋入磁铁式(VIPM)旋转电机那样能将具有磁铁极性的面的面积取得较大的结构的旋转电机中,通过1个磁极的磁通量较多。因此认为,像前文所述那样的磁极形状对磁场的影响也就是半柱面形状的磁极端部、磁极端部的桥、q轴方向的铁心最外周部靠近定子所造成的对磁场的影响增大。因此认为,要使来自转子的磁场接近正弦波状,磁极端部附近以及磁极间的空间处的形状的设计就比较重要。
[0027] 根据以上研究可以确认,要降低永磁铁式旋转电机中的转矩脉动,采用以下构成比较有效。(1)在磁极端部形成突起部,以抑制磁极端部的磁导的急剧变化。由此,可以利用突起部的磁阻较大这一特性使磁极端部附近的气隙的磁场的变化变得平缓。
(2)使桥部朝径向内侧离开定子。由此,可以防止磁场通过桥部而出去到气隙。
(3)使q轴方向的铁心最外周部朝径向内侧离开定子。由此,可以防止磁场通过q轴方向的铁心最外周部而出去到气隙。
(4)在突起部与桥部之间设置侧面部,使桥部和q轴方向的铁心最外周部相较于侧面部而言处于径向内侧,使它们朝径向内侧离开突起部。由此,可以防止经由桥部和q轴方向的铁心最外周部供给通过突起部的磁场。
[0028] 再者,若不采用上述构成(4),则从桥部或q轴方向的铁心最外周部经由突起部的磁场容易供给至气隙。于是,通过突起部的磁场随着通过桥部或q轴方向的铁心最外周部的磁场而变动,变得与来自桥部或q轴方向的铁心最外周部的磁场供给至气隙的情况一样,因此会阻碍转矩脉动降低。因此,上述构成(4)也是转矩脉动的降低所必需的。
[0029] 通过以上构成,可以使从磁极端部通向气隙的磁场大致上只有从基部经由突起部的磁场。结果,由于突起部的磁阻较大,因此认为磁极端部附近的气隙处的来自转子的磁场变得平稳,从而能接近正弦波状。
[0030] 图1~图3中说明过的本实施方式的永磁铁式旋转电机1的构成是基于以上的研究结果决定的。即,侧面部241的存在使得桥部242和q轴外周部244配置成不靠近突起部222(第1突起部222a、第2突起部222b)。由此,由永磁铁210(第1永磁铁210a、第2永磁铁210b)产生的磁场不易经由桥部242或q轴外周部244供给至突起部222。结果,从磁极部220通向气隙30的磁场大致上只有从基部230经由突起部222的磁场。因而,由于突起部222的磁阻较大,所以磁极部220附近的气隙30处的来自转子20的磁场变得平稳,从而能接近正弦波状。这在可以缩短气隙长度的IPM旋转电机中是比较理想的。尤其是在像本实施方式的永磁铁式旋转电机1这样可以增多通过1个磁极的磁通量的VIPM结构的旋转电机中比较理想。
[0031] 再者,由于量产时的制约等,突起部222的顶端需要一定以上的厚度。在本实施方式中,例如优选以达到电磁钢板厚度的40%以上的方式形成突起部222的根侧的厚度。
[0032] 通过使用如上文中说明过的形状的磁极部220及第1空间部240,能够获得在转矩脉动的降低上比较优异的转子铁心即转子铁心200和使用它的转子20及永磁铁式旋转电机1。
[0033] 通过磁场解析来计算本实施方式的永磁铁式旋转电机1的特性,结果,在将气隙长度设为0.5mm的情况下,计算出转矩脉动为0.76%。相对于此,将具有图4所示那样的半柱面形磁极形状的普通IPM结构的旋转电机作为比较例1,通过磁场解析来计算该比较例1的特性,结果,计算出转矩脉动为1.93%。再者,图4为比较例1的转子的截面的磁极附近的放大图。此外,关于上述的转矩脉动的计算结果,是通过基于有限元法的磁场解析分别计算定子10、转子20及气隙30的磁通分布和气隙30的电磁应力,并算出与旋转相对应的转矩,由此来获得的。
[0034] 由此得知,根据本实施方式的构成,能够充分减小转矩脉动。另外还得知,可以缩短气隙长度,因此能增大与磁铁使用量相对应的转矩输出。
[0035] 再者,通过将本实施方式的永磁铁式旋转电机1用于EPS装置,能够抑制传播至车室内的振动和噪音。此外,通过运用于其他汽车用电动辅机装置例如进行电动制动的汽车用电动辅机装置,也能抑制振动和噪音。进而,本实施方式的永磁铁式旋转电机1的采用不限定于汽车领域,在优选低振动化的所有工业用永磁铁式旋转电机中都能加以运用。
[0036] (第2实施方式)接着,使用图5A及图5B,对本发明的第2实施方式的永磁铁式旋转电机1进行说明。图5A为第2实施方式的转子20的截面的磁极附近的放大图,与第1实施方式中说明过的图3相对应。图5B为第2实施方式中的突起端部附近的放大图,是放大表示基部230当中包含第2突起部222b的部分的图。再者,与第1实施方式共通的部分会省略一部分说明。
[0037] 本实施方式的永磁铁式旋转电机1中的磁极部220具有图5A及图5B所示那样的结构。在该结构中,与第1实施方式一样,磁极部220具有第1突起部222a和第2突起部222b,但它们的形状与第1实施方式不一样。具体而言,如图5A及图5B所示,若将连结第1突起部222a的端部与第2突起部222b的端部即第2突起端部225b的假想线段定义为第1线段250,则第2突起端部225b与侧面部241之间的面相较于第1线段250而言位于外径侧。由此,以在第1线段250与第2突起部222b之间设置面向第1线段250的空间251的方式形成了第2突起部222b。再者,第1突起部222a也具有同样的形状。
[0038] 图6为说明本发明的实施例1、2与比较例1的转矩脉动的差异的图。图6中,将具有图4所示那样的半柱面形磁极形状的普通结构的IPM旋转电机作为比较例1,展示有该比较例1和本发明的实施例1及实施例2的转矩脉动及齿槽转矩,而且展示有将实施例2的转矩设为1时的比较例1及实施例1的转矩比。关于图6所示的各例中的转矩脉动及齿槽转矩的值,是通过基于有限元法的磁场解析分别计算定子10、转子20及气隙30的磁通分布和气隙30的电磁应力,并算出与旋转角相对应的转矩,由此来获得的。再者,实施例1相当于具有图3所示的磁极结构的第1实施方式的永磁铁式旋转电机1,实施例2相当于具有图5A所示的磁极结构的第2实施方式的永磁铁式旋转电机1。
[0039] 在将气隙长度设为0.5mm的情况下,如图6所示,实施例1的转矩脉动为0.56%,实施例2的转矩脉动为0.68%,因此得知它们都足够小,能够达成转矩脉动降低这一本发明的目的。另一方面,与这些转矩脉动相比,比较例1的转矩脉动达到1.9%这么大,从而得知难以达成本发明的目的。
[0040] 此外,如图6所示,实施例1的齿槽转矩为0.4mN·m,实施例2的齿槽转矩为0.3mN·m,因此得知齿槽转矩也足够小。相对于此,比较例1的齿槽转矩为2.34mN·m,若考虑制造误差的影响等,便得知齿槽转矩的降低不充分。进而,如图6所示,以实施例2为基准的转矩比在实施例1中大致为1,而在比较例1中为0.68。由此得知,比较例1难以达成小型、大转矩输出这一目的。
[0041] 在比较例1那样的现有结构的旋转电机中,由于磁极上未设置有第1实施方式及第2实施方式中说明过的突起部222,因此,在磁极端部会极端地产生磁场难以通过和容易通过的变化。尤其是在气隙较小时,磁极端部附近的磁场变化增大。结果,来自转子的磁场偏离正弦波状,认为转矩脉动会增大。另一方面,在实施例1及实施例2中,通过设置突起部
222,与比较例1相比,降低了转矩脉动。
[0042] 根据以上的比较研究得知,实施例1及实施例2的构成在转矩脉动、齿槽转矩、转矩比这所有方面都比较优异,是有效果的。即,本发明的永磁铁式旋转电机1的结构对于转矩脉动降低是有效的。
[0043] 再者,本实施方式与第1实施方式一样,也可以通过将本实施方式的永磁铁式旋转电机1用于EPS装置来抑制传播至车室内的振动和噪音。此外,通过运用于其他汽车用电动辅机装置例如进行电动制动的汽车用电动辅机装置,也能抑制振动和噪音。进而,本实施方式的永磁铁式旋转电机1的采用不限定于汽车领域,在优选低振动化的所有工业用永磁铁式旋转电机中都能加以运用。
[0044] (第3实施方式)接着,使用图7A,对本发明的第3实施方式的永磁铁式旋转电机1进行说明。图7A为第3实施方式的转子20的截面的磁极附近的放大图,与第1实施方式、第2实施方式中分别说明过的图3、5相对应。再者,与第1实施方式、第2实施方式共通的部分会省略一部分说明。
[0045] 第1实施方式中说明过的永磁铁式旋转电机1为14极18槽集中绕法旋转电机,而本实施方式的永磁铁式旋转电机1为10极60槽分布绕法旋转电机。本实施方式的定子10例如以如下方式形成。首先,通过电磁钢板的一体冲裁铁心板层叠而成的定子铁心层叠体在内周侧形成多个放射状的枢齿130。接着,在各枢齿130上缠绕线圈而形成绕组140,之后热压配合或压入至未图示的壳体中成为一体。以如此方式形成定子10。
[0046] 如图7A所示,本实施方式的永磁铁式旋转电机1中的磁极部220具有与第2实施方式同样的结构。即,磁极部220具有第1突起部222a和第2突起部222b,第1突起部222a及第2突起部222b的端部与侧面部241之间的面相较于第1线段250而言分别位于外径侧。由此,以在第1线段250与第1突起部222a及第2突起部222b之间分别设置空间的方式形成了第1突起部222a及第2突起部222b。
[0047] 通过磁场解析来计算本实施方式的永磁铁式旋转电机1的特性,转矩脉动为0.82%。由此得知,在10极60槽分布绕法旋转电机中也能获得转矩脉动较小这一特性。此外,齿槽转矩也能充分减小到0.3mN·m。因而可以确认,在14极18槽集中绕法以外的极槽组合和绕组方式中也有效果。再者,上述的转矩脉动和齿槽转矩是将气隙长度设为0.7mm、通过与图6相同的方法计算得到的。
[0048] (第4实施方式)接着,使用图7B,对本发明的第4实施方式的永磁铁式旋转电机1进行说明。本实施方式的永磁铁式旋转电机1与第3实施方式一样为10极60槽分布绕法旋转电机。图7B为第4实施方式的转子20的截面的磁极附近的放大图,与第1实施方式~第3实施方式中分别说明过的图3、5、7A相对应。再者,与第1实施方式~第3实施方式共通的部分会省略一部分说明。
[0049] 如图7B所示,本实施方式的永磁铁式旋转电机1中的磁极部220具有与第1实施方式同样的结构。即,磁极部220具有形状与图3所示的相同的第1突起部222a及第2突起部222b。
[0050] 通过磁场解析来计算本实施方式的永磁铁式旋转电机1的特性,转矩脉动为0.85%。由此得知,在10极60槽分布绕法旋转电机中也能获得转矩脉动较小这一特性。此外,齿槽转矩也能充分减小到0.8mN·m。因而可以确认,在14极18槽集中绕法以外的极槽组合和绕组方式中也有效果。再者,上述的转矩脉动和齿槽转矩是将气隙长度设为0.7mm、通过与图6相同的方法计算得到的。
[0051] (第5实施方式)接着,使用图8A至图9,对本发明的第5实施方式的永磁铁式旋转电机1进行说明。本实施方式的永磁铁式旋转电机1与第1实施方式、第2实施方式一样为14极18槽集中绕法旋转电机。图8A、8B、8D、8E及8F为第5实施方式的转子20的截面的磁极附近的放大图,与第1实施方式~第4实施方式中分别说明过的图3、5、7A、7B相对应。图8C为第5实施方式的转子20的轴向端面的截面图。再者,与第1实施方式~第4实施方式共通的部分会省略一部分说明。
[0052] 本实施方式的永磁铁式旋转电机1中的转子铁心200像第1实施方式中说明过的那样是沿轴向层叠多块电磁钢板而构成。这多块电磁钢板分类为图8A所示形状的钢板和图8B所示形状的钢板。以下,将图8A所示形状的电磁钢板称为“第1板”,将图8B所示形状的电磁钢板称为“第2板”。即,本实施方式的转子铁心200是将第1板及第2板分别各层叠多块而构成。第1板及第2板通过轴向紧固部261在轴向上相互紧固在一起。
[0053] 如图8A所示,第1板具有与第1实施方式中说明过的同样的磁极结构。即,第1板的磁极部220具有形状与图3所示的相同的第1突起部222a及第2突起部222b,在连接部243上与形成于第1空间部240与收纳空间212之间的桥部242连接在一起。另一方面,如图8B所示,第2板在第1空间部240与收纳空间212之间未形成有桥部242。因此,在磁极部220与q轴外周部244之间形成了贯通收纳空间212与第1空间部240之间的开口部。再者,第1板与第2板可通过各自的制造工序加以制造,也可通过从第1板上切除桥部242来制造第2板。
[0054] 如图8C所示,在本实施方式的转子铁心200的轴向端面配置的是具有桥部242的第1板。图8C中,与第1实施方式中说明过的图2的截面图的不同点在于,在磁极部220上分别设置有轴向紧固部261。构成转子铁心200的多块电磁钢板也就是多块第1板及第2板通过轴向紧固部261中插入的未图示的紧固轴而在轴向上相互紧固、层叠在一起。因此,通过第1板的桥部242,收纳在收纳空间212内的永磁铁210得以保持在旋转面内,与转子铁心200的层叠体连结在一起。
[0055] 在本实施方式的转子铁心200中,只要是旋转时的强度没有问题的范围,便可以减少第1板并增加第2板,由此来减少经由桥部242的磁通的泄漏、增加转矩。其中,存在为了调整组装时的层叠厚度而去掉1块轴向端面的层叠板的情况,因此,组装开始时的轴向端部处的第1板的层叠数在至少一端部较理想为2块以上。
[0056] 如以上所说明,本实施方式的转子铁心200具有沿轴向紧固层叠多块第1板及第2板而成的结构。此处,第1板与第2板的差异只是桥部242的有无。因此,如图8D所示,本实施方式的转子铁心200呈部分连结有桥部242而在轴向上具有厚度的三维结构。再者,图8D中,利用虚线所示的部分连结桥部242A来表示部分连结的桥部242在轴向上的投影。磁极部220在部分连接部243A上与该部分连结桥部242A连接在一起。
[0057] 根据本实施方式,通过将桥部242设为部分连结桥部242A,使得该部分的磁通泄漏减少。因此,在以与第1实施方式相同的层叠厚度获得相同转矩时,可以减小永磁铁210的极性面的宽度,所以能进一步减少磁铁量。
[0058] 再者,在本实施方式的转子铁心200中,为了防止永磁铁210飞散,优选至少在第2板上设置可以覆盖贯通收纳空间212与第1空间部240之间的开口部的罩体。例如图8E所示,可以使用在整个周向上覆盖包含磁极部220及第1空间部240的转子铁心200的表面的罩体265。该罩体265的材质例如可以使用非磁性的金属或合成树脂。此外,例如图8F所示,也可以在第1空间部240内涂布粘接剂或合成树脂而将其用作罩体265。在该情况下,优选在相邻于第1空间部240的转子20的轴向端部也涂布粘接剂或合成树脂而形成覆盖各磁极部220周围的形状并加以固化。由此,可以防止由粘接剂或合成树脂构成的罩体265剥离而防止永磁铁210飞散。此外,转子20的轴向端面上的永磁铁210的表面或者罩体265的表面中的至少一方也可配置端板来加以覆盖。由此,可以进一步防止永磁铁210飞散。
[0059] 图9为表示第5实施方式的转子铁心200中的第1板和第2板的轴向的配置例的图。图9展示了图8D的A-A'截面上的第1板和第2板的配置例。
[0060] 如图8D所示,本实施方式的磁极部220具有部分连结有桥部242的部分连结桥部242A。因此,A-A'截面上的第1板和第2板的配置例如成为图9所示的样子。图9中,第1板262在轴向的两端部各配置有多块,而且,在两端部以外以一定间隔配置。在该以一定间隔配置的第1板262之间各配置有多块第2板263。即,构成转子铁心200的多块层叠板中的第1板262的层叠比率是轴向的两端部高于中心部,在除开两端部的部分,以第1板262的层叠比率均等的方式配置第1板262及第2板263。此外,第1板262的配置数少于第2板263,第2板263上未设置有桥部242的部分形成了贯通第1空间部240与收纳空间212的开口部264。
[0061] 根据本实施方式,一方面能减少经由桥部242的磁通的泄漏而增加转矩,另一方面能提高轴向端部上的转子铁心200的刚性、确保一体化之后的转子铁心200的强度。再者,在本实施方式中,是将所有层叠板中的第1板的层叠数的比率设为0.15,但也可设为其他比率。
[0062] (第6实施方式)接着,使用图10,对本发明的第6实施方式的永磁铁式旋转电机1进行说明。图10为第6实施方式的转子20的截面的磁极附近的放大图,与第5实施方式中说明过的图8D相对应。本实施方式的转子铁心200与第5实施方式中说明过的一样,是将具有桥部242的第1板与不具有桥部242的第2板分别各层叠多块而构成。即,如图10所示,呈部分连结有桥部242而在轴向上具有厚度的三维结构。再者,图10中,利用虚线所示的部分连结桥部242A来表示部分连结的桥部242在轴向上的投影。磁极部220在部分连接部243A上与该部分连结桥部242A连接在一起。
[0063] 此外,在本实施方式的永磁铁式旋转电机1中,如图10所示,磁极部220具有与第2实施方式及第3实施方式同样的结构。即,磁极部220具有第1突起部222a和第2突起部222b,第1突起部222a及第2突起部222b的端部与侧面部241之间的面相较于第1线段250而言分别位于外径侧。由此,以在第1线段250与第1突起部222a及第2突起部222b之间分别设置空间的方式形成了第1突起部222a及第2突起部222b。
[0064] 在本实施方式的构成中,与第5实施方式一样,通过将桥部242设为部分连结桥部242A,使得该部分的磁通泄漏减少。因此,在以与第2实施方式相同的层叠厚度获得相同转矩时,可以减小永磁铁210的极性面的宽度,所以能进一步减少磁铁量。再者,本实施方式与第5实施方式一样,也优选设置像图8E、图8F中说明过的罩体265来谋求防止永磁铁210的飞散。
[0065] 图11为表示本实施方式的与构成转子铁心200的多块层叠板中的第1板的层叠比率相对应的转矩比、齿槽转矩、转矩脉动的比较的图。下面,参考图11,对本实施方式的效果进行说明。图11展示了第1板的层叠比率分别为1.0、0.5、0.25、0.15时的转矩脉动及齿槽转矩和将第1板的层叠比率为1.0时的转矩设为1时的转矩比。再者,图11的转矩脉动和齿槽转矩是将气隙长度设为0.5mm、通过与图6相同的方法计算得到的。
[0066] 如图11所示,关于转矩脉动,从第1板的层叠比率为1.0时的0.83%到第1板的层叠比率为0.15时的0.75%,随着第1板的层叠比率减小而降低。得知,不论是哪种情况下,转矩脉动都足够小,能够达成本发明的目的。此外,关于转矩比,与第1板的层叠比率为1.0时相比,在第1板的层叠比率为0.15时转矩比为1.13,随着第1板的层叠比率减小而上升。由此得知,本实施方式的转子铁心200借助桥的部分连结的效果而使得转矩增加,是适合在小型大转矩的永磁铁式旋转电机中实现低转矩脉动化的构成。此外,关于齿槽转矩,从第1板的层叠比率为1.0时的1.17mN·m到第1板的层叠比率为0.15时的0.16mN·m,随着第1板的层叠比率减小而降低。得知,不论是哪种情况下,齿槽转矩都足够小。
[0067] 图12为说明本发明的实施例5、6与比较例1的转矩脉动的差异的图。图12中,将前文所述的具有图4所示那样的半柱面形磁极形状的普通结构的IPM旋转电机作为比较例1,展示有该比较例1和本发明的实施例5及实施例6的转矩脉动及齿槽转矩,而且展示有将实施例6的转矩设为1时的比较例1及实施例5的转矩比。再者,实施例5相当于具有图8D所示的磁极结构的第5实施方式的永磁铁式旋转电机1,实施例6相当于具有图10所示的磁极结构的第6实施方式的永磁铁式旋转电机1。此外,图12所示的各例中的转矩脉动和齿槽转矩是将气隙长度设为0.5mm、通过与图6相同的方法计算得到的。
[0068] 如图12所示,实施例5的转矩脉动为0.63%,实施例6的转矩脉动为0.75%,因此得知它们都足够小,能够达成转矩脉动降低这一本发明的目的。另一方面,与这些转矩脉动相比,比较例1的转矩脉动达到1.9%这么大,因此得知难以达成本发明的目的。
[0069] 此外,如图12所示,以实施例6为基准的转矩比在实施例5中大致为1,相对于此,在比较例1中为0.68。由此得知,与比较例1相比,实施例5及实施例6能够实现小型大转矩输出的永磁铁式旋转电机。进而,如图12所示,实施例5的齿槽转矩为0.43mN·m,实施例6的齿槽转矩为0.17mN·m,因此得知它们都足够小。相对于此,比较例1的齿槽转矩为2.34mN·m,若考虑制造误差的影响等,便得知齿槽转矩的降低不充分。
[0070] 如以上所说明,本发明的实施例5及实施例6的构成相对于普通构成而言具有较大效果。
[0071] 图15为说明本发明的实施例5、6与比较例2、3的转矩脉动的差异的图。图15中,将具有图13、14所示那样的磁极形状的IPM旋转电机分别作为比较例2、3,展示有这些比较例2、3和本发明的实施例5及实施例6的转矩脉动及齿槽转矩,而且展示有将实施例6的转矩设为1时的比较例2、3及实施例5的转矩比。图13所示的比较例2中,磁铁配置成与周向大致平行,在磁极部的两端具有突起。图14所示的比较例3具有如下VIPM结构:形成为磁极部的端部略微倾斜的半柱面形状,磁极部之间的空间底部沿q轴方向突出。再者,实施例5、6与图12中说明过的相同。此外,图15所示的各例中的转矩脉动和齿槽转矩是将气隙长度设为
0.5mm、通过与图6相同的方法计算得到的。
[0072] 如图15所示,实施例5的转矩脉动为0.63%、实施例6的转矩脉动为0.75%,因此得知它们都足够小,能够达成转矩脉动降低这一本发明的目的。另一方面,与这些转矩脉动相比,比较例2的转矩脉动为1.1%,转矩脉动的降低略显不足。此外,比较例3的转矩脉动达到2.32%这么大。因此得知,比较例2、3都难以达成本发明的目的。
[0073] 此外,如图15所示,以实施例6为基准的转矩比在实施例5中大致为1,相对于此,在比较例2中为0.79,在比较例3中为0.85。由此得知,与比较例2及3相比,实施例5及实施例6能够实现小型大转矩输出的永磁铁式旋转电机。进而,如图15所示,实施例5的齿槽转矩为0.49mN·m,实施例6的齿槽转矩为0.17mN·m,因此得知它们都足够小。相对于此,比较例2的齿槽转矩为1.4mN·m,比较例3的齿槽转矩为1.02mN·m,得知齿槽转矩的降低不充分。
[0074] 如以上所说明,相对于像比较例2那样在磁极部的两端具有突起的半柱面形磁极形状或者像比较例3那样q轴方向的铁心最外周部相较于磁极侧面部而言突出的形状的构成而言,本发明的实施例5及实施例6的构成在转矩脉动和齿槽转矩的降低上具有较大效果。因而,能够实现对于作为本发明的目的的转矩脉动的降低而言比较有效而且外型小、转矩输出大、齿槽转矩小的永磁铁式旋转电机。
[0075] (第7实施方式)接着,使用图16,对本发明的第7实施方式的永磁铁式旋转电机1进行说明。图16为第7实施方式的转子20的截面的磁极附近的放大图,与第5实施方式中说明过的图8D相对应。在本实施方式的转子铁心200中,如图16所示,相较于第5实施方式而言,磁极部220的基部230的宽度缩短。除此以外与第5实施方式相同。即,如图16所示,是将具有桥部242的第1板与不具有桥部242的第2板分别各层叠多块而构成,由此成为部分连结有桥部242而在轴向上具有厚度的三维结构。再者,图16中,利用虚线所示的部分连结桥部242A来表示部分连结的桥部242在轴向上的投影。磁极部220在部分连接部243A上与该部分连结桥部242A连接在一起。
[0076] 图19为说明本发明的实施例7与比较例4、5的转矩脉动的差异的图。图19中,将具有图17、18所示那样的磁极形状的IPM旋转电机分别作为比较例4、5,展示有这些比较例4、5和本发明的实施例7的转矩脉动,而且展示有将实施例7的转矩设为1时的比较例4、5的转矩比。图17所示的比较例4具有以与突起一体化的方式倾斜地形成磁极部的两端的VIPM结构。图18所示的比较例5具有以与突起一体化的方式呈半柱面形状形成磁极部的两端的VIPM结构。再者,实施例7相当于具有图16所示的磁极结构的第7实施方式的永磁铁式旋转电机1。
此外,图19所示的各例中的转矩脉动是将气隙长度设为0.5mm、通过与图6相同的方法计算得到的。
[0077] 如图19所示,实施例7的转矩脉动为0.74%,相对于此,比较例4的转矩脉动为1.24%,比较例5的转矩脉动为1.12%。即,实施例7的转矩脉动与比较例4、5相比约为1/1.5倍。因此得知,实施例7的转矩脉动足够小,能够达成转矩脉动降低这一本发明的目的。另一方面,在比较例4、5中,转矩脉动的降低略显不足,得知难以达成本发明的目的。
[0078] 此外,如图19所示,以实施例7为基准的转矩比在比较例4中为0.97,在比较例5中为0.85。由此得知,与比较例4及5相比,实施例7能够实现小型大转矩输出的永磁铁式旋转电机。
[0079] 如以上所说明,在本实施方式的转子铁心200中,磁极部220具有比较例4、5中没有的突起部222(第1突起部222a、第2突起部222b)和侧面部241。得知通过该构成能够实现转矩脉动的降低。
[0080] 图22为说明本发明的实施例5与比较例3、6、7的转矩脉动的差异的图。图22中,将具有图20、21所示那样的磁极形状的IPM旋转电机分别作为比较例6、7,展示有这些比较例6、7以及前文所述的图14所示的比较例3和第5实施方式中说明过的实施例5的转矩脉动,而且展示有将实施例5的转矩设为1时的比较例3、6、7的转矩比。图20所示的比较例6具有磁极部之间的空间底部沿q轴方向突出的VIPM结构。图21所示的比较例7具有形成为磁极部的端部略微倾斜的半柱面形状的VIPM结构。再者,图22所示的各例中的转矩脉动是将气隙长度设为0.5mm、通过与图6相同的方法计算得到的。
[0081] 如图22所示,实施例5的转矩脉动为0.63%而足够小,得知能够达成转矩脉动降低这一本发明的目的。相对于此,比较例6的转矩脉动为1.18%,比较例7的转矩脉动为1.86%,比较例3的转矩脉动为2.32%。即,比较例6中转矩脉动的降低略显不足,比较例7、3中转矩脉动较大,得知都难以达成本发明的目的。
[0082] 如上所述,在本发明的转子铁心200中,q轴外周部244相较于侧面部241而言在径向上配置在内周侧,磁极部220具有突起部222(第1突起部222a、第2突起部222b)及侧面部241,由此得知转矩脉动大幅降低。
[0083] 此外,如图22所示,以实施例5为基准的转矩比在比较例6中为0.98。即,比较例6相较于实施例5而言转矩输出减少。此外,在全部连结有桥部的比较例7中转矩比为0.88,在比较例3中转矩比为0.85。由此得知,与比较例3及7相比,实施例5能够实现小型大转矩输出的永磁铁式旋转电机。
[0084] (第8实施方式)接着,使用图23,对本发明的第8实施方式的永磁铁式旋转电机1进行说明。图23为第8实施方式的转子20的截面的磁极附近的放大图,与第3实施方式中说明过的图7A相对应。
[0085] 本实施方式的永磁铁式旋转电机1与第3实施方式一样为10极60槽分布绕法旋转电机。此外,本实施方式的转子铁心200与第5实施方式一样是将第1板及第2板分别各层叠多块而构成。即,如图23所示,是将具有桥部242的第1板与不具有桥部242的第2板分别各层叠多块而构成,由此成为部分连结有桥部242而在轴向上具有厚度的三维结构。再者,图23中,利用虚线所示的部分连结桥部242A来表示部分连结的桥部242在轴向上的投影。磁极部220在部分连接部243A上与该部分连结桥部242A连接在一起。
[0086] 此外,在本实施方式的永磁铁式旋转电机1中,如图23所示,磁极部220具有与第2实施方式及第3实施方式同样的结构。即,磁极部220具有第1突起部222a和第2突起部222b,第1突起部222a及第2突起部222b的端部与侧面部241之间的面相较于第1线段250而言分别位于外径侧。由此,以在第1线段250与第1突起部222a及第2突起部222b之间分别设置空间的方式形成了第1突起部222a及第2突起部222b。
[0087] 在本实施方式的构成中,与第5实施方式一样,通过将桥部242设为部分连结桥部242A,使得该部分的磁通泄漏减少。因此,在以与第3实施方式相同的层叠厚度获得相同转矩时,可以减小永磁铁210的极性面的宽度,所以能进一步减少磁铁量。再者,本实施方式与第5实施方式一样,也优选设置像图8E、图8F中说明过的罩体265来谋求防止永磁铁210的飞散。
[0088] 通过磁场解析来计算本实施方式的永磁铁式旋转电机1的特性,转矩脉动为1.0%。由此得知,在10极60槽分布绕法旋转电机中也能获得转矩脉动较小这一特性。此外,齿槽转矩也能充分减小到0.4mN·m。因而可以确认,在14极18槽集中绕法以外的极槽组合和绕组方式中也有效果。再者,上述的转矩脉动和齿槽转矩是将气隙长度设为0.7mm、通过与图6相同的方法计算得到的。
[0089] (第9实施方式)接着,使用图24,对本发明的第9实施方式的永磁铁式旋转电机1进行说明。图24为第9实施方式的转子20的截面的磁极附近的放大图,与第4实施方式中说明过的图7B相对应。
[0090] 本实施方式的永磁铁式旋转电机1与第4实施方式一样为10极60槽分布绕法旋转电机。此外,本实施方式的转子铁心200与第5实施方式一样是将第1板及第2板分别各层叠多块而构成。即,如图24所示,是将具有桥部242的第1板与不具有桥部242的第2板分别各层叠多块而构成,由此成为部分连结有桥部242而在轴向上具有厚度的三维结构。再者,图24中,利用虚线所示的部分连结桥部242A来表示部分连结的桥部242在轴向上的投影。磁极部220在部分连接部243A上与该部分连结桥部242A连接在一起。
[0091] 此外,在本实施方式的永磁铁式旋转电机1中,如图24所示,磁极部220具有与第4实施方式同样的结构。即,磁极部220具有形状与第1实施方式中图3所示的相同的第1突起部222a及第2突起部222b。
[0092] 在本实施方式的构成中,与第5实施方式一样,通过将桥部242设为部分连结桥部242A,使得该部分的磁通泄漏减少。因此,在以与第4实施方式相同的层叠厚度获得相同转矩时,可以减小永磁铁210的极性面的宽度,所以能进一步减少磁铁量。再者,本实施方式与第5实施方式一样,也优选设置像图8E、图8F中说明过的罩体265来谋求防止永磁铁210的飞散。
[0093] 通过磁场解析来计算本实施方式的永磁铁式旋转电机1的特性,转矩脉动为1.0%。由此得知,在10极60槽分布绕法旋转电机中也能获得转矩脉动较小这一特性。此外,齿槽转矩也能充分减小到0.1mN·m。因而可以确认,在14极18槽集中绕法以外的极槽组合和绕组方式中也有效果。再者,上述的转矩脉动和齿槽转矩是将气隙长度设为0.7mm、通过与图6相同的方法计算得到的。
[0094] (第10实施方式)接着,使用图25A、25B,对本发明的第10实施方式的永磁铁式旋转电机1进行说明。在本实施方式的永磁铁式旋转电机1中的转子铁心200中,如图25A、图25B所示,沿轴向层叠的第
1板及第2板分别具有与第5实施方式中说明过的不一样的形状。具体而言,如图25A所示,本实施方式的第1板上未形成有桥部242,而是形成了用于将永磁铁210保持在收纳空间212内的磁铁别扣部245。磁极部220中,其中央部经由桥部242b与转子铁心200连接在一起。此外,如图25B所示,本实施方式的第2板上形成有与第1板同样的磁铁别扣部245。这些第1板及第
2板通过轴向紧固部261在轴向上相互紧固在一起。
[0095] 在本实施方式中,磁极部220的中央部分经由桥部242b与转子铁心200连接在一起。因此,与磁极部220的两端部分经由桥部242与转子铁心200连接在一起的第5实施方式相比,径向上的拉伸抗性变强,但周向上的位移抗性变弱。在本实施方式中,考虑这一点来决定桥部242b的宽度和数量。再者,与第5实施方式相比,本实施方式中收纳空间212被中央的桥部242b分割成两个空间,第1永磁铁210a及第2永磁铁210b以被桥部242b和磁铁别扣部245夹住的方式配置。因此,这些磁铁的宽度略微减小。
[0096] 此外,由于本实施方式中不存在部分连结桥部242A,因此与第5实施方式中说明过的图9的开口部264不一样,在第1空间部240与收纳空间212之间形成在轴向上连续的开口部。因而,本实施方式与第5实施方式一样,也优选以覆盖开口部的方式设置像图8E、图8F中说明过的罩体265来谋求防止永磁铁210的飞散。
[0097] 如以上所说明,本发明的各实施方式的转子铁心200的构成与以往的构成相比在转矩脉动、齿槽转矩、转矩比这所有方面都比较优异,是有效果的。即,各实施方式中说明过的永磁铁式旋转电机1的结构对于转矩脉动降低是有效的。
[0098] 再者,在第3实施方式~第10实施方式与第1实施方式、第2实施方式一样,也可以通过将各实施方式的永磁铁式旋转电机1用于EPS装置来抑制传播至车室内的振动和噪音。此外,通过运用于其他汽车用电动辅机装置例如进行电动制动的汽车用电动辅机装置,也能抑制振动和噪音。进而,各实施方式的永磁铁式旋转电机1的采用不限定于汽车领域,在优选低振动化的所有工业用永磁铁式旋转电机中都能加以运用。
[0099] 根据以上说明过的本发明的实施方式,取得以下作用效果。
[0100] (1)转子铁心200由多块层叠板构成而且形成永磁铁210的收纳空间212。转子铁心200中的多块层叠板中的至少2块具有:磁极部220,其具有相较于收纳空间212而言形成于外周侧的基部230;以及桥部242或242b,它们连接于磁极部220。磁极部220沿周向设置有多个,在周向上相邻的一对磁极部220的基部230之间形成有第1空间部240。位于周向上相邻的一对磁极部220的中间且接触第1空间部240的q轴外周部244相较于基部230而言设置在内周侧。基部230具有:侧面部241,其接触第1空间部240;以及突起部222,其相较于侧面部
241而言设置在外周侧,而且相对于侧面部241沿周向突出。桥部242、242b相较于侧面部241而言配置在内周侧。因此,能够充分降低转矩脉动。
[0101] (2)在第5实施方式~第10实施方式中,多块层叠板包含具有磁极部220及桥部242或242b的第1板和具有磁极部220但不具有桥部242、242b的第2板。第1板的磁极部220与第2板的磁极部220在轴向上相互紧固在一起。因此,可以减小永磁铁210的极性面的宽度、减少磁铁量。
[0102] (3)在第5实施方式~第9实施方式中,第1板的桥部242将磁极部220与q轴外周部244相连而设置在收纳空间212与第1空间部240之间。此外,在第2板的磁极部220与q轴外周部244之间形成有贯通收纳空间212与第1空间部240之间的开口部。因此,可以在将永磁铁
210可靠地保持在收纳空间212内的情况下减少磁铁量。
[0103] (4)在第10实施方式中,第1板的桥部242b分割收纳空间212而连接于磁极部220。此外,在第1板及第2板的磁极部220与q轴外周部244之间形成有贯通收纳空间212与第1空间部240之间的开口部。因此,形成在轴向上连续的开口部,从而能进一步减少磁铁量。
[0104] (5)在第5实施方式中,多块层叠板沿轴向层叠在一起,这多块层叠板中的第1板的层叠比率是轴向的两端部高于中心部。因此,一方面能减少经由桥部242的磁通的泄漏而增加转矩,另一方面能提高轴向端部上的转子铁心200的刚性、确保一体化之后的转子铁心200的强度。
[0105] (6)转子20是配备转子铁心200、转轴300及永磁铁210而构成,所述转子铁心200来自第1实施方式~第10实施方式中的任一方,所述转轴300固定在该转子铁心200上,所述永磁铁210配置在收纳空间212内。此外,永磁铁式旋转电机1是配备该转子20和定子10而构成,所述定子10具有多个绕组140,隔着规定气隙30与转子20相对配置。因此,能够实现充分降低了转矩脉动的旋转电机和用于该旋转电机的转子。
[0106] (7)再者,转子20也可配备转子铁心200、转轴300、永磁铁210及罩体265而构成,所述转子铁心200来自第5实施方式~第10实施方式中的任一方,所述转轴300固定在该转子铁心200上,所述永磁铁210配置在收纳空间212内,所述罩体265覆盖前文所述的开口部。如此一来,一方面可以减少磁铁量,另一方面可以防止永磁铁210飞散。
[0107] (8)永磁铁式旋转电机1例如可以作为汽车的电动助力转向用马达。此外,可以具有像第3实施方式、第4实施方式、第8实施方式、第9实施方式中说明过的10极60槽分布绕法或者像第1实施方式、第2实施方式、第5实施方式~第7实施方式、第10实施方式中说明过的14极18槽集中绕法中的任一构成。因而,可以在各种形态的旋转电机中运用本发明。
[0108] (9)也可构成汽车用电动辅机系统,所述汽车用电动辅机系统具备上述那样的永磁铁式旋转电机1,使用该永磁铁式旋转电机1来进行电动助力转向或电动制动。如此一来,能够实现抑制了振动和噪音的汽车用电动辅机系统。
[0109] 以上说明过的各实施方式和各种变形例只是一例,只要无损发明的特征,本发明便不限定于这些内容。此外,上文中对各种实施方式和变形例进行了说明,但本发明并不限定于这些内容。在本发明的技术思想的范围内思索的其他形态也包含在本发明的范围内。符号说明
[0110] 1 永磁铁式旋转电机10 定子
20 转子
30 气隙
100 定子铁心
110 铁心背部
130 枢齿
140 绕组
200 转子铁心
210 永磁铁
210a 第1永磁铁
210b 第2永磁铁
212 收纳空间
220 磁极部
221 磁极圆弧
222 突起部
222a 第1突起部
222b 第2突起部
230 基部
240 第1空间部
241 侧面部
242、242b 桥部
243 连接部
244 q轴方向的铁心最外周部
245 磁铁别扣部
250 第1线段
251 面向第1线段的空间
261 轴向紧固部
262 第1板
263 第2板
264 开口部
265 罩体
300 转轴。
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