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转子

阅读:252发布:2020-05-11

专利汇可以提供转子专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且构成 转子 铁 芯的电磁 钢 板(30)具有至少包括 磁铁 插入孔(32)的多个孔部(31),并且具有 定子 侧桥部(36)和孔间桥部(37)。在多张电磁钢板(30)的至少一部分中,定子侧桥部(36)的硬度与非桥部(N)的硬度相等,且多个孔间桥部(37)的至少一部分的硬度高于非桥部(N)的硬度。,下面是转子专利的具体信息内容。

1.一种转子,与定子对置配置,该转子具备具有沿轴向层叠的多张电磁板的转子芯和被埋入所述转子铁芯的永磁铁,其中,
所述电磁钢板在各磁极具有多个孔部,所述多个孔部至少包括供所述永磁铁插入的磁铁插入孔,并且,
所述电磁钢板具有:
定子侧桥部,其是所述孔部之一与所述转子铁芯的定子对置面之间的桥部;
孔间桥部,其是沿周向邻接的两个所述孔部之间的桥部;以及
非桥部,其是除上述这些桥部以外的部分,
在所述多张电磁钢板的至少一部分中,所述定子侧桥部的硬度与所述非桥部的硬度相等,且多个所述孔间桥部的至少一部分的硬度高于所述非桥部的硬度。
2.根据权利要求1所述的转子,其中,
多个所述孔间桥部的硬度全都高于所述非桥部的硬度。
3.根据权利要求1或2所述的转子,其中,
硬度高于所述非桥部的所述孔间桥部在沿周向邻接的两个所述孔部之间的整个区域,其硬度均高于所述非桥部。
4.根据权利要求1~3中的任一项所述的转子,其中,
所述转子铁芯被从轴向一侧划分为第一端部区域、中央区域、以及第二端部区域这三个轴向区域,
在属于所述中央区域的所述电磁钢板中,所述定子侧桥部的硬度与所述非桥部的硬度相等,且多个所述孔间桥部的至少一部分的硬度高于所述非桥部的硬度,在属于所述第一端部区域或者所述第二端部区域的所述电磁钢板中,所述定子侧桥部以及所述孔间桥部双方的硬度与所述非桥部的硬度相等。
5.根据权利要求1~4中的任一项所述的转子,其中,
硬度高于所述非桥部的所述孔间桥部的板厚比所述非桥部的板厚薄。
6.根据权利要求5所述的转子,其中,
硬度高于所述非桥部的所述孔间桥部通过在所述电磁钢板的轴向上的一侧的面形成凹部,由此使所述孔间桥部的板厚比所述非桥部的板厚薄,
沿轴向相邻的两张所述电磁钢板以所述凹部彼此沿轴向成为相反朝向的方式层叠。
7.根据权利要求1~6中的任一项所述的转子,其中,
通过配置成V字形的一对所述永磁铁构成各磁极,
在各磁极中,一对所述永磁铁以成钝的方式配置,并且在一对所述永磁铁之间设置所述孔间桥部。

说明书全文

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技术领域

[0001] 本发明例如涉及用于旋转电机的转子。

背景技术

[0002] 例如对于在混合动车辆、电动车辆中被用作车轮的驱动力源的旋转电机,从小型化/高旋转化/轻量化等的观点出发,大多使用永磁埋入型的转子。在这样的转子中,在国际公开第2014/171133号(专利文献1)中公开了:为了提高离心强度而实现进一步的小型化/高旋转化,在供永磁铁插入的磁铁插入孔的外周侧的外周侧桥部〔桥部19〕形成比其他部位硬的高硬化部。另外,专利文献1公开了如下内容:在形成该高硬化部时,使该部位的电磁板的板厚比其他部位的板厚薄。
[0003] 在专利文献1的技术中,通过将电磁钢板的高硬化部的板厚减薄而形成高硬化部,可附带获得如下效果:增大该部位的磁阻并降低漏磁通,实现高扭矩化。但是,另一方面,存在如下问题:若在位于转子的外表面附近的外周侧桥部形成将板厚减薄后的高硬化部,则通过该部位的残余应力,而使磁滞损耗变大,其结果为,铁损增大。
[0004] 专利文献1:国际公开第2014/171133号
[0005] 在永磁铁埋入型的转子中,希望在抑制铁损的增大的同时降低漏磁通而实现高扭矩化。

发明内容

[0006] 本公开所涉及的转子与定子对置配置,该转子具备具有沿轴向层叠的多张电磁钢板的转子铁芯和被埋入所述转子铁芯的永磁铁,
[0007] 上述电磁钢板在各磁极具有多个孔部,上述多个孔部至少包括供上述永磁铁插入的磁铁插入孔,并且上述电磁钢板具有:定子侧桥部,其是上述孔部之一与上述转子铁芯的定子对置面之间的桥部;孔间桥部,其是沿周向邻接的两个上述孔部之间的桥部;以及非桥部,其是除上述桥部以外的部分,
[0008] 在上述多张电磁钢板的至少一部分中,上述定子侧桥部的硬度与上述非桥部的硬度相等,且多个上述孔间桥部的至少一部分的硬度高于上述非桥部的硬度。
[0009] 根据该结构,定子侧桥部的硬度与非桥部的硬度设为相等,换句话说,定子侧桥部的硬度设为不高于非桥部的硬度。因此,残余应力不会残留于位于转子的靠定子侧的表面附近的定子侧桥部,该部位的磁滞损耗与通常情况相比也不会变大。由此,能够抑制铁损的增大。另一方面,关于孔间桥部,由于多个孔间桥部的至少一部分的硬度设为高于非桥部的硬度,因此在该部位中,能够增大磁阻。由此,能够通过降低漏磁通而使有效磁通增大,从而能够实现高扭矩化。根据以上内容,能够在抑制铁损的增大的同时,降低漏磁通而实现高扭矩化。
[0010] 本公开所涉及的技术的进一步的特征与优点参照附图并通过记述的以下例示性且非限定性的实施方式的说明而变得更加清楚。

附图说明

[0011] 图1是实施方式所涉及的转子的立体图。
[0012] 图2是表示一个磁极的电磁钢板的俯视图。
[0013] 图3是中央区域的电磁钢板的磁铁插入孔附近的示意图。
[0014] 图4是图3中的Ⅳ-Ⅳ剖视图。
[0015] 图5是图3中的V-V剖视图。
[0016] 图6是端部区域的电磁钢板的磁铁插入孔附近的示意图。
[0017] 图7是图6中的Ⅶ-Ⅶ剖视图。
[0018] 图8是图6中的Ⅷ-Ⅷ剖视图。
[0019] 图9是其他方式的电磁钢板的磁铁插入孔附近的示意图。
[0020] 图10是其他方式的电磁钢板的磁铁插入孔附近的示意图。
[0021] 图11是其他方式的电磁钢板的磁铁插入孔附近的示意图。
[0022] 图12表示其他方式的转子的电磁钢板的层叠状态的图。
[0023] 图13表示其他方式的转子的电磁钢板的层叠状态的图。
[0024] 图14是其他方式的电磁钢板的剖视图。
[0025] 图15是其他方式的电磁钢板的剖视图。

具体实施方式

[0026] 关于转子的实施方式,参照附图进行说明。本实施方式的转子1例如由在混合动力车辆、电动汽车等中作为车轮的驱动力源使用的旋转电机所具备。该旋转电机具备:定子,其固定于壳体等非旋转部件;和转子1,其以能够旋转的方式支承于该定子的径向内侧。定子具备定子铁芯和卷绕于该定子铁芯的线圈。进而,通过从定子产生的磁场,作为励磁的转子1旋转。
[0027] 如图1所示,与定子(未图示)对置配置的转子1具备转子铁芯3和被埋入该转子铁芯3的永磁铁6。即,本实施方式的转子1构成为永磁铁埋入型的转子。这种永磁铁埋入型的转子1除能够利用磁扭矩以外,还能够利用磁阻扭矩,因此从小型化/高旋转化/轻量化等的观点出发,优选被利用。
[0028] 转子铁芯3具有沿轴向L层叠的多张电磁钢板30。电磁钢板30形成为圆环板状。另外,电磁钢板30在其大部分中具有基准厚度T0(参照图7等)的板厚。基准厚度T0例如能够为0.1mm~0.5mm,通常为0.35mm左右。本实施方式的转子铁芯3被从轴向L的一侧划分为第一端部区域Re1、中央区域Rc、以及第二端部区域Re2这三个轴向区域。第一端部区域Re1以及第二端部区域Re2各自以转子铁芯3整体为基准例如被设定为1/100~1/5左右的轴向长度的区域。在本实施方式中,属于第一端部区域Re1的电磁钢板30与属于第二端部区域Re2的电磁钢板30是相同的立体形状,并且属于中央区域Rc的电磁钢板30是与属于各端部区域Re1、Re2的电磁钢板30不同的立体形状。关于这一点,后文叙述。
[0029] 永磁铁6以沿轴向L贯通转子铁芯3的状态被埋入转子铁芯3。如在图2中用假想线所示那样,本实施方式的永磁铁6的与轴向L正交的平面的截面形状(以下,简称为“截面形状”。)呈长方形。进而,通过沿周向C排列配置并呈朝向径向内侧突出的V字形的一对永磁铁6的各组,构成有各磁极P。
[0030] 构成各磁极P的一对永磁铁6以将相同极性(N极或S极)的磁极面6a朝向径向外侧的方式配置。沿周向C相邻的两个磁极P具有互为相反的极性,属于一个磁极P的一对永磁铁6与属于另一个磁极P的一对永磁铁6以将不同的极性(N极/S极)的磁极面6a朝向径向外侧的方式配置。
[0031] 此外,磁极面6a是与磁化方向(着磁方向)正交的外表面,并是永磁铁6的磁通主要进出的面。在本实施方式中,具有长方形的截面形状的永磁铁6分别沿与短边平行的方向被磁化。因此,在本实施方式中,永磁铁6的外周面(形成与轴向L正交的截面的外缘的四个面)中的、形成上述长方形的长边的两个面成为磁极面6a。在本实施方式中,将永磁铁6的外周面中的剩下的两个面(与磁化方向平行的外表面,且为在本实施方式中形成上述长方形的短边的两个面)称为非磁极面6b。一对磁极面6a彼此相互平行,一对非磁极面6b彼此相互平行。各磁极面6a与各非磁极面6b在本例中以呈直的状态交叉。
[0032] 如图1以及图2所示,电磁钢板30在各磁极P具有多个孔部31。这里,孔部31至少包括供永磁铁6插入的磁铁插入孔32。在本实施方式中由一组两个的永磁铁6构成各磁极P,因此电磁钢板30在各磁极P具有至少包括两个磁铁插入孔32的多个部31。在各磁极P中,一组两个的磁铁插入孔32以呈朝向径向内侧突出的V字形的方式配置。本实施方式的磁铁插入孔32包括磁铁收纳部32A和延设屏蔽部32B。磁铁收纳部32A为收纳并保持永磁铁6的部位。
[0033] 延设屏蔽部32B为针对在转子铁芯3内流动的磁通作为磁阻(磁通屏蔽部)发挥功能的部位。延设屏蔽部32B例如使用树脂、粘接剂等(以下,简称为“树脂等”。)将永磁铁6固定于磁铁插入孔32内,因此也作为用于填充树脂等的部位发挥功能。延设屏蔽部32B以在磁铁收纳部32A的两端部从该磁铁收纳部32A沿其长度方向(大致转子1的周向C)连续的方式设置。
[0034] 电磁钢板30具有定位用突部34,定位用突部34用于在磁铁插入孔32(这里特别是,两端的延设屏蔽部32B)中对永磁铁6进行定位。定位用突部34沿着永磁铁6的非磁极面6b突出。定位用突部34形成为具有三角形的截面形状。定位用突部34形成为比永磁铁6的磁极面6a(或者,磁铁插入孔32的与永磁铁6的磁极面6a对置的对置面32f;参照图3)朝向磁铁插入孔32的内部侧突出。换句话说,定位用突部34在沿轴向L观察电磁钢板30的情况下,形成为向被从一对磁极面6a的各自的端部沿各磁极面6a的切线方向延伸的假想线夹着的区域突出。如本实施方式那样在永磁铁6形成为矩形的情况下,定位用突部34形成为向分别沿永磁铁6的磁极面6a的一对假想线彼此之间突出。
[0035] 定位用突部34以其一个面(对置面34f)与永磁铁6的非磁极面6b面接触或者隔着微小间隙对置的方式配置。进而,在一个磁铁插入孔32中,一组两个的定位用突部34以各自的对置面34f隔开永磁铁6的长度大小的距离的方式配置。这样,通过一组两个的定位用突部34,在铁插入孔32内对永磁铁6进行定位。
[0036] 本实施方式的磁铁插入孔32还包括退让孔32C。退让孔32C以在磁铁收纳部32A的两端部,从该磁铁收纳部32A沿其宽度方向(大致朝向转子1的径向内侧)连续的方式设置。该退让孔32C为了防止永磁铁6向磁铁收纳部32A的插入时的角碰撞,并且防止在插入后向永磁铁6的角部的应力集中而设置。通过该退让孔32C的存在,也可获得树脂等向磁铁插入孔32内的填充性能提高这一优点。
[0037] 电磁钢板30在各磁极P具有外周侧桥部36和孔间桥部37。外周侧桥部36形成在一个孔部31与转子铁芯3的外周面3a之间。在本实施方式中,外周侧桥部36形成在磁铁插入孔32(这里特别是,径向外侧的延设屏蔽部32B)与转子铁芯3的外周面3a之间。外周侧桥部36沿周向C延伸,并将内侧磁路形成部40的周向C的端部与外侧磁路形成部45的周向C的端部桥接。在本实施方式中,转子铁芯3的外周面3a相当于“定子对置面”,外周侧桥部36相当于“定子侧桥部”。
[0038] 孔间桥部37形成在沿周向C邻接的两个孔部31之间。在本实施方式中,孔间桥部37形成在沿周向C邻接的两个磁铁插入孔32(这里特别是,径向内侧的延设屏蔽部32B)彼此之间。孔间桥部37沿径向R延伸,并将内侧磁路形成部40的周向C的中央部与外侧磁路形成部45的周向C的中央部桥接。
[0039] 电磁钢板30在各磁极P具有内侧磁路形成部40和外侧磁路形成部45。内侧磁路形成部40以沿永磁铁6的磁极面6a延伸的方式形成。内侧磁路形成部40以在比磁铁插入孔32靠径向内侧,沿配置成V字形的一对永磁铁6的各自的磁极面6a延伸的方式形成。在本实施方式中,内侧磁路形成部40相当于“磁路形成部”。内侧磁路形成部40主要成为沿永磁铁6的磁极面6a流动的磁通(所谓的q轴磁通)的通路。
[0040] 内侧磁路形成部40包括主磁路区域41和副磁路区域42。主磁路区域41是由内侧磁路形成部40的磁路宽度(与磁极面6a以正交状态交叉的方向的宽度)为最小的部位(最小宽度部41n)规定的区域。具体而言,主磁路区域41为与最小宽度部41n相同宽度,并沿磁极面6a延伸的带状区域。主磁路区域41形成为沿配置成V字形的一对永磁铁6的各自的磁极面6a呈恒定宽度的带状延伸。
[0041] 此外,最小宽度部41n典型的是形成在一对磁铁插入孔32的各自的、与对应的永磁铁6的磁极面6a平行且与径向内侧的退让孔32C的底部接触的假想平面彼此的交线、与转子铁芯3的内周面3b之间。通常,最小宽度部41n的位置成为各磁极P的周向C的中央部。该情况下,最小宽度部41n的宽度大致为上述假想平面彼此的交线与转子铁芯3的内周面3b之间的径向宽度。另外,正交状态是指真正正交的状态或者大致正交的状态(例如相对于正交的状态为±5°的范围内的状态)。
[0042] 副磁路区域42在磁路宽度比最小宽度部41n大的部位位于比主磁路区域41靠磁铁插入孔32侧的区域。如上述那样,主磁路区域41由最小宽度部41n规定,最小宽度部41n基于退让孔32C而决定。因此,副磁路区域42为比磁铁插入孔32靠径向内侧,并比与永磁铁6的磁极面6a平行且与径向内侧的退让孔32C的底部接触的假想平面靠径向外侧的区域。副磁路区域42为沿配置成V字形的一对永磁铁6的各自的磁极面6a延伸的、与退让孔32C、定位用突部34的形状相应的异形区域。
[0043] 外侧磁路形成部45形成为在一对永磁铁6与转子铁芯3的外周面3a之间沿周向C延伸。外侧磁路形成部45主要成为沿永磁铁6的磁化方向流动的磁通(所谓的d轴磁通)的通路。
[0044] 像这样,电磁钢板30作为除形成为开口的孔部31(磁铁插入孔32)以外的实体部分,在各磁极P具有定位用突部34、外周侧桥部36、孔间桥部37、内侧磁路形成部40、以及外侧磁路形成部45。在本实施方式中,将它们之中的、除定位用突部34、外周侧桥部36、及孔间桥部37以外的部分(内侧磁路形成部40以及外侧磁路形成部45)称为非桥部N。另外,将为非桥部N、还为内侧磁路形成部40中的除副磁路区域42的一部分以外的部分称为一般部G。非桥部N与一般部G因是否包括副磁路区域42的一部分稍有不同而不同,是彼此能够视为几乎相同的概念。
[0045] 此外,转子铁芯3以具有多个磁极P的方式构成,因此电磁钢板30具有多个定位用突部34、多个外周侧桥部36、多个孔间桥部37、多个内侧磁路形成部40、以及多个外侧磁路形成部45。多个内侧磁路形成部40实质上被沿周向C一体化,使得整体呈环状。
[0046] 在本实施方式中,在一部分的电磁钢板30中,如图3所示,多个孔间桥部37的至少一部分的硬度设为高于非桥部N(这里特别是一般部G)的硬度。此外,在图3中,将硬度高于非桥部N(一般部G)的区域用阴影线示出。在本实施方式中,在属于转子铁芯3的中央区域Rc(参照图1)的电磁钢板30中,将多个孔间桥部37的至少一部分硬度设为高于一般部G的硬度。另外,在本实施方式中,在对电磁钢板30按照每个磁极P设置有一个孔间桥部37地方,在所有的磁极P中孔间桥部37的至少一部分的硬度设为高于一般部G的硬度。即,设置于电磁钢板30的多个孔间桥部37的硬度设为全都高于一般部G的硬度。
[0047] 进一步,各孔间桥部37的整体的硬度设为高于一般部G的硬度。即,在沿周向C邻接的两个孔部31(磁铁插入孔32)之间的整个区域(沿径向R以及周向C的两个方向的整个区域),孔间桥部37的硬度设为高于一般部G的硬度。
[0048] 属于中央区域Rc的电磁钢板30的孔间桥部37在电磁钢板30的轴向L的一侧的面亦即第一主面30a的规定位置形成第一凹部51,由此与一般部G相比将板厚减薄第一凹部51的深度大小(参照图4)。第一凹部51例如能够通过实施冲压加工等机械加工而形成。即,通过将电磁钢板30的规定位置沿轴向L压缩,由此在基准厚度T0的电磁钢板30形成第一凹部51,在该第一凹部51的形成位置,出现比基准厚度T0薄的第一厚度T1的第一薄板部56。第一薄板部56在基准厚度T0的电磁钢板30被沿轴向L压缩时高硬度化。这样,利用该第一薄板部56,构成与一般部G相比硬度高且板厚薄的孔间桥部37。此外,孔间桥部37的硬度可以是一般部G的硬度的例如1.05倍~2.5倍左右,第一厚度T1可以是基准厚度T0的例如40%~95%左右的厚度。
[0049] 另一方面,外周侧桥部36的硬度设为与非桥部N(这里特别是一般部G)的硬度相等。即,外周侧桥部36的硬度与孔间桥部37不同,不设为高于一般部G的硬度。另外,从板厚的观点来看,外周侧桥部36的板厚设为与非桥部N(一般部G)的板厚相等,与孔间桥部37不同,不设为比一般部G的板厚薄。外周侧桥部36形成为具有电磁钢板30本身的板厚(基准厚度T0)(参照图4)。
[0050] 另外,在一部分的电磁钢板30中,如图3所示,定位用突部34的硬度设为高于一般部G的硬度。在本实施方式中,在属于转子铁芯3的中央区域Rc的电磁钢板30中,定位用突部34的硬度设为高于一般部G的硬度。另外,在本实施方式中,所有的定位用突部34的硬度均设为高于一般部G的硬度。进一步,各定位用突部34的整体的硬度设为高于一般部G。从板厚的观点来看,在属于转子铁芯3的中央区域Rc的电磁钢板30中,所有的定位用突部34的板厚整体设为比一般部G的板厚薄。
[0051] 进一步在本实施方式中,在定位用突部34的基础上,副磁路区域42中从定位用突部34的基部34b连续的部分的硬度也设为高于一般部G的硬度。换句话说,硬度高于一般部G的区域不只停留在定位用突部34,还越过永磁铁6的磁极面6a或者与永磁铁6的磁极面6a对置的对置面32f的假想延长线,扩大至位于径向内侧的副磁路区域42的一部分。此外,该高硬度化区域没有到达主磁路区域41。
[0052] 属于中央区域Rc的电磁钢板30的定位用突部34例如在电磁钢板30的第一主面30a的规定位置形成第二凹部52,由此与一般部G相比将板厚减薄第二凹部52的深度大小(参照图5)。第二凹部52与第一凹部51同样地,例如能够通过实施冲压加工等机械加工而形成。第二凹部52既可以与第一凹部51同时形成,也可以与第一凹部51分开形成。通过对电磁钢板30的规定位置沿轴向L压缩,由此在基准厚度T0的电磁钢板30形成第二凹部52,在该第二凹部52的形成位置出现比基准厚度T0薄的第二厚度T2的第二薄板部57。第二薄板部57在将基准厚度T0的电磁钢板30沿轴向L压缩时进行高硬度化。这样,利用该第二薄板部57,构成与一般部G相比硬度高且板厚薄的定位用突部34。此外,定位用突部34的硬度可以是一般部G的硬度的例如1.05倍~2.5倍左右,第二厚度T2可以是基准厚度T0的例如40%~95%左右的厚度。
[0053] 定位用突部34的硬度既可以与孔间桥部37的硬度相同,也可以同。另外,第二薄板部57的第二厚度T2既可以与第一薄板部56的第一厚度T1相同,也可以不同。在本实施方式中,作为一个例子,图示了第一厚度T1与第二厚度T2相等,在定位用突部34与孔间桥部37硬度相等的情况(进一步,基准厚度T0的50%左右的厚度的情况)的例子。
[0054] 此外,磁铁插入孔32的冲切既可以在第一凹部51以及第二凹部52的形成之后进行,也可以在第一凹部51以及第二凹部52的形成之前进行。或者,还可以与第一凹部51以及第二凹部52的形成同时地对磁铁插入孔32进行冲切。
[0055] 如图4以及图5所示,属于中央区域Rc的各电磁钢板30以第一凹部51以及第二凹部52沿轴向L成为相同朝向的方式层叠。若为这样的层叠形态,则仅通过例如机械加工连续地形成具有第一凹部51以及第二凹部52的电磁钢板30并且保持电磁钢板30不变地依次使其层叠,由此便能够容易地形成电磁钢板30的层叠体。
[0056] 像这样,在本实施方式中,在属于中央区域Rc的电磁钢板30中,孔间桥部37以及定位用突部34的硬度设为高于一般部G的硬度,而外周侧桥部36的硬度设为与一般部G的硬度相等。从板厚的观点出发,在属于中央区域Rc的电磁钢板30中,孔间桥部37以及定位用突部34的板厚设为比一般部G的板厚薄,而外周侧桥部36的板厚设为与一般部G的板厚相等。
[0057] 从永磁铁6出来的磁通其大部分集中在磁极P的中心(所谓的d轴方向)并向定子流动,而也存在一部分通过孔间桥部37而流动的漏磁通。另外,虽然在永磁铁6的两侧设置有延设屏蔽部32B,但本发明人发现了:通过在该延设屏蔽部32B突出形成定位用突部34,也能够存在通过延设屏蔽部32B以及定位用突部34而流动的漏磁通。由该定位用突部34的存在所引起的漏磁通的存在的可能性是作为本发明人的深入研究的结果所得到的新见解。考虑上述的点,在本实施方式中,使孔间桥部37以及定位用突部34的硬度高于一般部G的硬度,并且使孔间桥部37以及定位用突部34的板厚比一般部G的板厚薄。
[0058] 若例如通过冲压加工等对电磁钢板30的对应部分进行压缩而形成孔间桥部37以及定位用突部34,则残余应力残留于进行高硬度化后的该部位,通过该残余应力而使磁特性降低。此时,由于同时将孔间桥部37以及定位用突部34的板厚减薄,因此在上述部位中,能够减小磁路截面积并增大磁阻,从而能够降低漏磁通。由此,通过上述协同作用,能够大幅降低漏磁通。其结果为,能够使朝向定子的有效磁通增大,从而能够实现高扭矩化。
[0059] 然而,关于从永磁铁6出来的磁通中,也存在一部分通过外周侧桥部36而流动的漏磁通这一情况,是一直以来众所周知的。因此,若考虑仅进一步降低漏磁通,则想到与孔间桥部37以及定位用突部34同样地,也将外周侧桥部36的硬度提高(将板厚减薄)。相对于此,在本实施方式中,外周侧桥部36的硬度以及板厚分别设为与一般部G的硬度以及板厚相等。
[0060] 若例如通过冲压加工等对电磁钢板30的对应部分进行压缩而形成外周侧桥部36,则残余应力残留于该部位,通过该残余应力而使磁滞损耗变大。其结果为,铁损增大。特别是,由于铁损在转子1的表面附近的损失占主要部分,因此与转子铁芯3的外周面3a邻接的外周侧桥部36的磁滞损耗的增大对铁损的增大产生较大的影响。而且,也存在齿槽扭矩、扭矩波动增大,而产生噪音、振动的情况。考虑到上述的点,在本实施方式中,不使外周侧桥部36的硬度高于一般部G的硬度而使其外周侧桥部36的硬度与一般部G的硬度相等,不使外周侧桥部36的板厚比一般部G的板厚薄而使外周侧桥部36的板厚与一般部G的板厚相等。由此,能够抑制铁损的增大、噪音、振动的产生。
[0061] 另一方面,在转子铁芯3的属于第一端部区域Re1或者第二端部区域Re2(参照图1)的电磁钢板30中,如图6~图8所示,不仅外周侧桥部36,孔间桥部37以及定位用突部34的硬度及板厚也分别设为与一般部G的硬度及板厚相等。若考虑仅尽量降低在各电磁钢板30内的漏磁通,则想到在构成转子铁芯3的所有电磁钢板30中,将孔间桥部37以及定位用突部34的硬度提高,并将板厚减薄。但是,发明人发现了:虽然在像这样构成的情况下,但在转子铁芯3的两端部附近,没有通过孔间桥部37等而泄漏的磁通未必作为有效磁通而流向定子侧,也有向轴向L泄漏的情况。该失去了去处的磁通向轴向L泄漏的可能性也是作为本发明人的深刻研究的结果所得到的新见解。
[0062] 考虑这一点,在本实施方式中,属于转子铁芯3的第一端部区域Re1或者第二端部区域Re2的电磁钢板30在包括孔间桥部37以及定位用突部34的所有部位中,分别使硬度以及板厚相等。由此,能够降低向轴向L的漏磁通,并能够使作为转子1整体的有效磁通增大,从而实现进一步的高扭矩化。
[0063] 〔其他实施方式〕
[0064] (1)在上述实施方式中,以将各孔间桥部37的整体高硬度化(且薄板化)的结构为例进行了说明。但是,并不限于这种结构,例如如图9所示,也可以仅将各孔间桥部37的一部分高硬度化。关于定位用突部34也是同样的,也可以仅将各定位用突部34的一部分高硬度化。
[0065] (2)在上述实施方式中,以电磁钢板30仅具有磁铁插入孔32作为孔部31的结构为例进行了说明。但是,并不限于这种结构,例如如图10所示,电磁钢板30除具有磁铁插入孔32之外,也可以具有磁屏蔽孔33。该情况下,磁铁插入孔32与磁屏蔽孔33双方包含于孔部
31。孔间桥部37形成在磁铁插入孔32(径向内侧的延设屏蔽部32B)与磁屏蔽孔33之间。另外,例如在设置有两个磁屏蔽孔33的图11的例子中,孔间桥部37形成在磁铁插入孔32(径向内侧的延设屏蔽部32B)与磁屏蔽孔33之间、以及磁屏蔽孔33彼此之间。此外,磁屏蔽孔33也可以相对于在转子铁芯3内流动的磁通,与延设屏蔽部32B分开单独地作为磁阻(磁通屏蔽部)发挥功能。在磁屏蔽孔33中不插入永磁铁6。
[0066] (3)在上述实施方式中,以将所有的孔间桥部37高硬度化(且薄板化)的结构为例进行了说明。但是,并不限于这样的结构,例如如图11所示,当在各磁极P存在有多个孔间桥部37的情况下,也可以仅将一部分的孔间桥部37高硬度化。关于定位用突部34也是同样的,可以仅将一部分的定位用突部34高硬度化。此外,如上述实施方式那样,当在各磁极P仅存在一个孔间桥部37的情况下,也可以仅将一部分的磁极P所包含的孔间桥部37高硬度化。
[0067] (4)在上述实施方式中,以仅将属于中央区域Rc的电磁钢板30的孔间桥部37高硬度化(且薄板化),而不将属于第一端部区域Re1或者第二端部区域Re2的电磁钢板30的孔间桥部37高硬度化(且薄板化)的结构为例进行了说明。但是,并不限定这样的结构,例如也可以不受轴向L的位置所影响而在所有的电磁钢板30将孔间桥部37高硬度化。关于定位用突部34也是同样的,可以在所有的电磁钢板30上将定位用突部34高硬度化。
[0068] (5)在上述实施方式中,以属于中央区域Rc的各电磁钢板30以第一凹部51以及第二凹部52沿轴向L成为相同朝向的方式层叠的结构为例进行了说明。但是,并不限于这样的结构,例如如图12以及图13所示,沿轴向L相邻的两张电磁钢板30也可以以各凹部51、52彼此沿轴向成为相反朝向的方式层叠。根据这种结构,孔间桥部37彼此以及定位用突部34彼此分别变成以背靠背的方式抵接,因此能够提高上述部位的机械强度。由此,例如在以高压充填树脂等时,也能够抑制上述部位的变形
[0069] (6)在上述实施方式中,以通过在电磁钢板30的第一主面30a的规定位置形成第一凹部51而将孔间桥部37高硬度化且薄板化的结构为例进行了说明。但是,并不限于这样的结构,例如如图14所示,也可以在电磁钢板30的两面(第一主面30a以及第二主面30b双方)的规定位置分别形成第一凹部51(例如以两面凹陷的方式实施冲压加工),由此将孔间桥部37薄板化。关于定位用突部34也是同样的,例如如图15所示,可以在电磁钢板30的两面(第一主面30a以及第二主面30b双方)的规定位置分别形成第二凹部52,由此将定位用突部34薄板化。
[0070] (7)在上述实施方式中,以通过对电磁钢板30实施冲压加工等机械加工而将孔间桥部37以及定位用突部34高硬度化且薄板化的结构为例进行了说明。但是,并不限于这种结构,也可以对电磁钢板30例如实施化学处理,由此将孔间桥部37以及定位用突部34高硬度化。该情况下,孔间桥部37以及定位用突部34的板厚也可以保持与一般部G的板厚相等不变(保持基准厚度T0不变)。
[0071] (8)在上述实施方式中,以将孔间桥部37以及定位用突部34双方高硬度化(且薄板化)的结构为例进行了说明。但是,并不限于这种结构,例如也可以不将定位用突部34高硬度化而仅将间桥部37高硬度化。该情况下,孔间桥部37的硬度变成高于“所有的”非桥部N的硬度。
[0072] (9)在上述实施方式中,以永磁铁6具有长方形的截面形状的结构为例进行了说明。但是,并不限于这种结构,永磁铁6的截面形状例如可以是U字形、V字形、以及半圆柱形等任意的形状。磁铁插入孔32的截面形状也根据永磁铁6的截面形状而决定。
[0073] (10)在上述实施方式中,主要假设转子1是相对于定子配置在径向内侧的内转子的结构来进行了说明。但是,并不限于这种结构,转子1也可以是相对于定子配置在径向外侧的外转子。该情况下,可以为设置于定子侧(径向内侧)的内周侧桥部的硬度与非桥部N(一般部G)的硬度相等,且孔间桥部37以及定位用突部34的硬度比非桥部N(一般部G)的硬度高。
[0074] (11)在上述实施方式中,对将本公开所涉及的技术应用于作为车辆用的驱动力源使用的旋转电机所具备的转子1的例子进行了说明。但是并不限于这种结构,例如针对在电梯的驱动用、压缩机的驱动用等、一切用途中使用的旋转电机所具备的转子,也同样地,能够应用本公开所涉及的技术。
[0075] (12)在上述的各实施方式(包括上述实施方式以及其他实施方式;下同)中所公开的结构只要不产生矛盾,也能够与在其他实施方式中公开的结构组合来应用。关于其他结构,在本说明书中公开的实施方式在所有的点是例示的,能够在不脱离本公开的主旨的范围内适当地进行变更。
[0076] 〔实施方式的概要〕
[0077] 总结以上内容,本公开所涉及的转子适宜具备以下的各结构。
[0078] 一种转子(1),与定子对置配置,该转子具备具有沿轴向(L)层叠的多张电磁钢板(30)的转子铁芯(3)和被埋入上述转子铁芯(3)的永磁铁(6),
[0079] 上述电磁钢板(30)在各磁极(P)具有多个孔部(31),上述多个孔部(31)至少包括供上述永磁铁(6)插入的磁铁插入孔(32),并且,上述电磁钢板具有:定子侧桥部(36),其是上述孔部(31)之一与上述转子铁芯(3)的定子对置面(3a)之间的桥部;孔间桥部(37),其是沿周向(C)邻接的两个上述孔部(31)之间的桥部;以及非桥部(N),其是除上述桥部以外的部分,
[0080] 在上述多张电磁钢板(30)的至少一部分中,上述定子侧桥部(36)的硬度与上述非桥部(N)的硬度相等,且多个上述孔间桥部(37)的至少一部分的硬度比上述非桥部(N)的硬度高。
[0081] 根据该结构,定子侧桥部(36)的硬度与非桥部(N)的硬度设为相等,换句话说定子侧桥部(36)的硬度设为不比非桥部(N)的硬度高。因此,不会在位于转子(1)的靠定子侧的表面附近的定子侧桥部(36)残留残余应力,该部位的磁滞损耗与通常相比也不会变大。由此,能够抑制铁损的增大。另一方面,关于孔间桥部(37),由于多个孔间桥部(37)的至少一部分的硬度设为高于非桥部(N)的硬度,因此在该部位,能够增大磁阻。由此,能够通过降低漏磁通而使有效磁通增大,从而能够实现高扭矩化。根据以上内容,能够在抑制铁损的增大的同时,降低漏磁通而实现高扭矩化。
[0082] 作为一个方式,
[0083] 优选多个上述孔间桥部(37)的硬度全都高于上述非桥部(N)的硬度。
[0084] 根据该结构,通过提高最大个数的孔间桥部(37)的硬度,能够更加降低漏磁通,从而能够实现进一步的高扭矩化。
[0085] 作为一个方式,
[0086] 优选硬度高于上述非桥部(N)的上述孔间桥部(37)在沿周向(C)邻接的两个上述孔部(31)之间的整个区域,其硬度均高于上述非桥部(N)。
[0087] 根据该结构,通过以更大的范围提高孔间桥部(37)的硬度,能够更加降低漏磁通,从而能够实现进一步的高扭矩化。
[0088] 作为一个方式,
[0089] 优选上述转子铁芯(3)被从轴向一侧划分为第一端部区域(Re1)、中央区域(Rc)、以及第二端部区域(Re2)这三个轴向区域,
[0090] 在属于上述中央区域(Rc)的上述电磁钢板(30)中,上述定子侧桥部(36)的硬度与上述非桥部(N)的硬度相等,且多个上述孔间桥部(37)的至少一部分的硬度比上述非桥部(N)的硬度高,
[0091] 在属于上述第一端部区域(Re1)或者上述第二端部区域(Re2)的上述电磁钢板(30)中,上述定子侧桥部(36)以及上述孔间桥部(37)双方的硬度与上述非桥部(N)的硬度相等。
[0092] 在位于转子铁芯(3)的轴向两端部的第一端部区域(Re1)以及第二端部区域(Re2)中,若孔间桥部(37)的硬度设为高于非桥部(N)的硬度,则通过该孔间桥部(37)的漏磁通被降低,但另一方面,相应地向轴向(L)的漏磁通增大,鉴于这一点,如上述那样,通过在属于第一端部区域(Re1)或者第二端部区域(Re2)的电磁钢板(30)中,使定子侧桥部(36)以及孔间桥部(37)双方的硬度与非桥部(N)的硬度相等,能够降低向轴向(L)的漏磁通。由此,作为转子(1)整体,能够更加使有效磁通增大,从而实现进一步的高扭矩化。
[0093] 作为一个方式,
[0094] 优选硬度高于上述非桥部(N)的上述孔间桥部(37)的板厚比上述非桥部(N)的板厚薄。
[0095] 根据该结构,通过使孔间桥部(37)的板厚比非桥部(N)的板厚薄,从而能够减小孔间桥部(37)的部分中的磁路截面积而增大磁阻。由此,根据这一点也能够通过降低漏磁通而使有效磁通增大。其结果为,通过与孔间桥部(37)的高硬度化的协同作用,能够实现进一步的高扭矩化。
[0096] 作为一个方式,
[0097] 优选硬度比上述非桥部(N)高的上述孔间桥部(37)通过在上述电磁钢板(30)的轴向(L)上的一侧的面形成凹部(51),由此使上述孔间桥部(37)的板厚比上述非桥部(N)的板厚薄,
[0098] 沿轴向(L)相邻的两张上述电磁钢板(30)以上述凹部(51)彼此沿轴向成为相反朝向的方式层叠。
[0099] 根据该结构,在该各电磁钢板(30)中,仅通过在轴向(L)的一侧的面的规定位置例如通过冲压加工等形成凹部(51),便能够简单地设置与非桥部(N)相比硬度高且板厚薄的孔间桥部(37)。在该情况下,通过将沿轴向(L)相邻的两张电磁钢板(30)以凹部(51)彼此沿轴向成为相反朝向的方式层叠,由此板厚被减薄后的孔间桥部(37)彼此以背靠背的方式抵接。因此,例如与将沿轴向(L)相邻的两张电磁钢板(30)以凹部(51)沿轴向(L)成为相同朝向的方式层叠的结构相比,沿轴向(L)相邻的两张电磁钢板(30)内的、孔间桥部(37)连续的板厚变厚。由此,能够为了高扭矩化而提高板厚被减薄的孔间桥部(37)的机械强度。
[0100] 作为一个方式,
[0101] 通过配置成V字形的一对上述永磁铁(6)构成各磁极(P),
[0102] 优选在各磁极(P)中,一对上述永磁铁(6)以成钝角的方式配置,并且在一对上述永磁铁(6)间设置有上述孔间桥部(37)。
[0103] 根据该结构,通过将配置成V字形的一对永磁铁(6)之间的孔间桥部(37)高硬度化,由此能够降低d轴的涡流损耗,从而能够抑制铁损的增大。
[0104] 本公开所涉及的转子只要能够起到上述各效果中的、至少一种效果即可。
[0105] 附图标记说明
[0106] 1…转子;3…转子铁芯;3a…外周面(定子对置面);6…永磁铁;6a…磁极面;6b…非磁极面;30…电磁钢板;30a…第一主面(轴向上的一侧的面);31…孔部;32…磁铁插入孔;34…定位用突部;34b…基部;36…外周侧桥部(定子侧桥部);37…孔间桥部;40…内侧磁路形成部(磁路形成部);41…主磁路区域;41n…最小宽度部;42…副磁路区域;51…第一凹部;52…第二凹部;56…第一薄板部;57…第二薄板部;P…磁极;N…非桥部;G…一般部;Rc…中央区域;Re1…第一端部区域;Re2…第二端部区域;L…轴向;R…径向;C…周向。
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