旋轉(zhuǎn)電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及具備以下轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)電極，該轉(zhuǎn)子在軸向上被分割成多個塊，各個塊沿周向錯開進(jìn)行配置。
【背景技術(shù)】
[0002]在具備轉(zhuǎn)子鐵心的外周部埋設(shè)有永磁體的永磁體嵌入型轉(zhuǎn)子的同步電動機(jī)中，由于定子與轉(zhuǎn)子之間所產(chǎn)生的磁場在定子與轉(zhuǎn)子之間的間隙中不會呈理想的正弦波分布、并且在轉(zhuǎn)子鐵心中會因磁場而產(chǎn)生磁飽和等，因此，在轉(zhuǎn)子進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時，定子與轉(zhuǎn)子之間的間隙中的磁通分布密度不會是平滑的，從而轉(zhuǎn)子中會產(chǎn)生齒槽轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)矩波動等轉(zhuǎn)矩脈動。該轉(zhuǎn)矩脈動會成為同步電動機(jī)中運(yùn)行時產(chǎn)生振動和噪聲的原因，因此需要盡可能抑制該轉(zhuǎn)矩脈動的產(chǎn)生。
[0003]以往，作為抑制轉(zhuǎn)矩脈動的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，已知有以下旋轉(zhuǎn)電機(jī)，即:通過在軸向上將轉(zhuǎn)子鐵心分割成多個塊，并沿周向?qū)⒏鱾€塊錯開進(jìn)行配置，從而在轉(zhuǎn)子中形成多階梯式斜槽(stepped skew)(例如,參照專利文獻(xiàn)I)。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)1:日本專利特開2004-248422號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0005]然而，由于各個塊沿周向錯開進(jìn)行配置，因此在相鄰的塊之間，從一個塊的永磁體的徑向外側(cè)側(cè)面(例如，N極)穿出的磁通的一部分沿軸向流動，并通過相鄰的塊的定子鐵心，進(jìn)入相鄰的塊的永磁體的徑向內(nèi)側(cè)側(cè)面(例如，S極)。由此，存在以下問題:即，難以在理論上推導(dǎo)得到的斜槽角度下獲得降低轉(zhuǎn)矩脈動的效果，并且，通過定子鐵心的磁通減少，從而旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩下降變大。
[0006]本發(fā)明提供一種能夠減少轉(zhuǎn)矩脈動、并抑制轉(zhuǎn)矩下降的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案
[0007]本發(fā)明所涉及的旋轉(zhuǎn)電機(jī)具備轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子具有:轉(zhuǎn)子鐵心，該轉(zhuǎn)子鐵心配置為沿軸向分割成多個塊，在各個塊之間的周向上具有相位角，由此形成階梯式斜槽，并在外周部形成沿周向排列的多個磁體用貫通孔；以及多個永磁體，該多個永磁體以在轉(zhuǎn)子鐵心的外周面沿周向交替形成N極的磁極和S極的磁極的方式插入磁體用貫通孔，磁體用貫通孔具有:插入有永磁體的磁體插入部；以及非磁性部，該非磁性部設(shè)置在磁體插入部的周向上的外側(cè)，抑制磁通從永磁體的徑向外側(cè)側(cè)面繞至永磁體的徑向內(nèi)側(cè)側(cè)面，通過沿轉(zhuǎn)子鐵心的外周面形成非磁性部的外周側(cè)內(nèi)壁，使得在轉(zhuǎn)子鐵心的外周面與非磁性部的外周側(cè)內(nèi)壁之間形成橋接部，以轉(zhuǎn)子鐵心的旋轉(zhuǎn)中心為中心的橋接部中周向兩端部之間的角度即橋接角度大于等于相鄰的塊之間的相位角即斜槽角度。 發(fā)明效果
[0008]根據(jù)本發(fā)明所涉及的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，在相鄰的塊之間非磁性部分別在軸向上相互重疊，并且在永磁體的周向外側(cè)形成有非磁性部，因此在相鄰的塊之間，能夠抑制從一個塊的永磁體的徑向外側(cè)側(cè)面穿出的磁通從永磁體的周向外側(cè)沿軸向流動，并進(jìn)入相鄰的塊的永磁體的徑向內(nèi)側(cè)側(cè)面。由此，能夠抑制磁通的泄漏，從而能夠減少轉(zhuǎn)矩脈動，并抑制轉(zhuǎn)矩的下降。
【附圖說明】
[0009]圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的轉(zhuǎn)子的立體圖。
圖2是從軸向觀察圖1的轉(zhuǎn)子時的主要部分放大圖。
圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的立體圖。
圖4是從軸向觀察圖3的旋轉(zhuǎn)電機(jī)時的主要部分放大圖。
圖5是表示從軸向觀察本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的旋轉(zhuǎn)電機(jī)時的主要部分的俯視圖。
圖6是表示從軸向觀察本發(fā)明的實(shí)施方式4所涉及的旋轉(zhuǎn)電機(jī)時的主要部分的俯視圖。
圖7是表示在轉(zhuǎn)子鐵心中形成有階梯式斜槽的情況下動力運(yùn)行時的轉(zhuǎn)子的永磁體的退磁部位的示意圖。
圖8是表示在轉(zhuǎn)子鐵心中形成有階梯式斜槽的情況下再生運(yùn)行時的轉(zhuǎn)子的永磁體的退磁部位的示意圖。
圖9是表示在動力運(yùn)行的最大轉(zhuǎn)矩的絕對值大于再生運(yùn)行的最大轉(zhuǎn)矩的絕對值的情況下轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間關(guān)系的圖表。
圖10是表示在再生運(yùn)行的最大轉(zhuǎn)矩的絕對值大于動力運(yùn)行的最大轉(zhuǎn)矩的絕對值的情況下轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間關(guān)系的圖表。
【具體實(shí)施方式】
[0010]實(shí)施方式1.圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的轉(zhuǎn)子的立體圖，圖2是從軸向觀察圖1的轉(zhuǎn)子時的主要部分放大圖。圖中，轉(zhuǎn)子具有:轉(zhuǎn)軸(未圖示)；形成為環(huán)狀、以轉(zhuǎn)軸為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子鐵心I ;以及埋設(shè)于轉(zhuǎn)子鐵心I中的多個永磁體2。
[0011]在轉(zhuǎn)子鐵心I的徑向內(nèi)側(cè)形成有供轉(zhuǎn)軸插入的轉(zhuǎn)軸用貫通孔11。
[0012]轉(zhuǎn)子鐵心I在軸向上被分割成多個塊。在本示例中，轉(zhuǎn)子鐵心I在軸向上被分割成4階梯的塊。此外，轉(zhuǎn)子鐵心I通過配置為在各個塊之間沿周向具有規(guī)定的相位角，從而形成階梯式斜槽。各個塊通過層疊薄板的電磁鋼板而構(gòu)成。在轉(zhuǎn)子鐵心I的外周部沿軸向延伸并形成有沿周向排列的多個磁體用貫通孔12。
[0013]永磁體2插入磁體用貫通孔12，以使得在轉(zhuǎn)子鐵心I的外周面13上沿周向交替形成N極(第I極)的磁極和S極(第2極)的磁極。換言之，形成相鄰兩個磁極的永磁體2以相互之間N極與S極相反的方式插入磁體用貫通孔12。
[0014]磁體用貫通孔12具有供永磁體2插入的磁體插入部121、以及設(shè)置于磁體插入部121的周向外側(cè)的一對非磁性部122。非磁性部122抑制磁通從永磁體2的徑向外側(cè)側(cè)面21繞至永磁體2的徑向內(nèi)側(cè)側(cè)面22。這里，周向是指旋轉(zhuǎn)鐵心I的周向，即圖2的箭頭C的方向。此外，徑向是指旋轉(zhuǎn)鐵心I的徑向，即圖2的箭頭D的方向。
[0015]在形成非磁性部122的內(nèi)壁中位于徑向最外側(cè)的外周側(cè)內(nèi)壁123沿著轉(zhuǎn)子鐵心I的外周面13而形成。換言之，非磁性部122的外周側(cè)內(nèi)壁123與相對的轉(zhuǎn)子鐵心I的外周面13的一部分大致平行或形成為同心圓狀。轉(zhuǎn)子鐵心I中，在轉(zhuǎn)子鐵心I的外周面13與非磁性部122的外周側(cè)內(nèi)壁123之間形成有橋接部14。
[0016]橋接部14是從轉(zhuǎn)子的強(qiáng)度方面來看所必需的部分，用于確保強(qiáng)度以使得轉(zhuǎn)子鐵心I和永磁體2不會因轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而飛散。此外，橋接部14形成為使得徑向?qū)挾缺M可能小。
[0017]在各個塊中，轉(zhuǎn)子鐵心I的外徑、磁體插入部121以及永磁體2的形狀均相同。此夕卜，在各個塊中，非磁性部122和橋接部14的形狀也相同。
[0018]圖2中，在相鄰的塊中，用實(shí)線示出對應(yīng)于一個塊的永磁體2和磁體用貫通孔12，用虛線示出對應(yīng)于另一個塊的永磁體2和磁體用貫通孔12。
[0019]以轉(zhuǎn)子鐵心I的旋轉(zhuǎn)中心O為中心的橋接部14中周向兩端部之間的角度即橋接角度β大于等于相鄰的塊之間的相位角即斜槽角度α (斜槽角度α <橋接角度β)。
[0020]這里，橋接角度β是指在將橋接部14中的永磁體2 —側(cè)的端部設(shè)為Α、將橋接部14中遠(yuǎn)離永磁體2的一側(cè)的端部設(shè)為B的情況下，滿足β =Z Α0Β。以下，將橋接部14中永磁體2 —側(cè)的端部設(shè)為橋接部14的磁極中心側(cè)端部，將橋接部14中遠(yuǎn)離永磁體2 —側(cè)的端部設(shè)為橋接部14的磁極外側(cè)端部。
[0021]另外，橋接部14中的磁極中心側(cè)端部A和磁極外側(cè)端部B是形成為與非磁性部122中轉(zhuǎn)子鐵心I的外周面13平行的外周側(cè)內(nèi)壁123的直線的端部，或者是形成為與非磁性部122中轉(zhuǎn)子鐵心I的外周面13呈同心圓狀的外周側(cè)內(nèi)壁123的圓弧的端部，但在該直線的端部或圓弧的端部形成角R的情況下，將角R的中心部分設(shè)為橋接部14的磁極中心側(cè)端部A或磁極外側(cè)端部B。
[0022]如上述所說明的那樣，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的轉(zhuǎn)子，在相鄰的塊之間各非磁性部122在軸向上相互重疊，并且，在永磁體2的周向外側(cè)形成有非磁性部122，因此，能夠抑制在相鄰的塊之間,從位于一個塊的永磁體2的徑向外側(cè)部分的N極穿出的磁通從永磁體2的周向端部沿軸向流動，并進(jìn)入位于相鄰的塊的永磁體2的徑向內(nèi)側(cè)部分的S極。由此，能夠抑制磁通的泄漏，從而能夠減少轉(zhuǎn)矩脈動，并抑制轉(zhuǎn)矩的下降。
[0023]另外，在上述實(shí)施方式I中，對采用將轉(zhuǎn)子分割成4階梯的塊的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說明，但也可以采用將轉(zhuǎn)子分割成2階梯以上的塊的結(jié)構(gòu)。
[0024]實(shí)施方式2.圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的立體圖，圖4是從軸向觀察圖3的旋轉(zhuǎn)電機(jī)時的主要部分放大圖。圖中，旋轉(zhuǎn)電機(jī)包括轉(zhuǎn)子3、以及配置在轉(zhuǎn)子3的徑向外側(cè)的定子4。
[0025]轉(zhuǎn)子3中，通過將俯視時配置成大致V字形的一對永磁體2插入一對磁體用貫通孔12，從而形成一個磁極。沿轉(zhuǎn)子鐵心I的周向形成期望數(shù)量的由一對永磁體2形成的磁極。將形成相鄰兩個磁極的永磁體2以相互之間N極與S極相反的方式分別插入磁體用貫通孔12。轉(zhuǎn)子3中的其他結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式I的轉(zhuǎn)子相同。
[0026]定子4成為分布繞組。定子4具有:定子鐵心41，該定子鐵心41呈環(huán)狀，且具有在周向上隔開間隔地進(jìn)行配置的多個齒部411 ;以及定子線圈42，該定子線圈42卷繞在各齒部411上。定子線圈42排列并配置在定子鐵心41的槽部412內(nèi)。
[0027]定子鐵心41在周向上被分割成多個。通過在排列定子線圈42后，將定子鐵心41從徑向外側(cè)插入定子線圈42來組裝定子4。
[0028]此外，定子4具有用于保持分割后的定子鐵心41的框部(未圖示)。定子鐵心41通過層疊薄板的電磁鋼板而構(gòu)成。
[0029]定子鐵心41的齒部411形成為使得隨著從齒部411的徑向外側(cè)部分朝向徑向內(nèi)側(cè)部分，其周向?qū)挾茸冃?。即，齒部411形成為使得隨著從基端部朝向前端部,其周向?qū)挾茸冃　Ｒ虼?，齒部411的前端部的周向?qū)挾萕t要小于齒部411的其他部分的周向?qū)挾取?br>[0030]本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，除了永磁體2產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，還產(chǎn)生磁阻轉(zhuǎn)矩(僅由在定子4的旋轉(zhuǎn)磁場所形成的極與轉(zhuǎn)子3的突極之間的吸引力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩)。因此，旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩的大小為磁矩(由在定子4的旋轉(zhuǎn)磁場所形成的極與轉(zhuǎn)子3的永磁體2所形成的磁極之間的吸引力以及排斥力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩)與磁阻轉(zhuǎn)矩相加而得到的大小。
[0031]此外，本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的旋轉(zhuǎn)電機(jī)是轉(zhuǎn)子3的極數(shù)為8極、槽數(shù)為48槽、每極每相的槽數(shù)為2的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。以一個塊為基準(zhǔn)，轉(zhuǎn)子3中各個塊之間的斜槽角度為1.875°、4。,5.875°。
[0032]分割成多個的轉(zhuǎn)子3的塊中，在對于旋轉(zhuǎn)方向相位角最大的一對塊之間，配置在最前進(jìn)側(cè)的塊中的N極磁極所形成的