CN102570659A

CN102570659A - 旋转电机的转子

Info

Publication number: CN102570659A
Application number: CN2011103292440A
Authority: CN
Inventors: 山口直志; 井上雅志
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2010-11-01
Filing date: 2011-10-26
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2031-10-26
Also published as: CN102570659B; JP2012100424A; US8587175B2; US20140035421A1; JP5261836B2; US20120104891A1; US9124157B2

Abstract

本发明提供一种能够以低电流输出规定的旋转力矩，能够减少在转子铁心上产生的应力、尤其是在转子铁心的插槽的角部上产生的应力，且能够维持转子铁心的强度的旋转电机的转子。旋转电机的转子(10)具备转子铁心(20)和在转子铁心(20)的内部沿周向以规定的间隔配置的多个磁极部(50)，磁极部(50)沿径向被磁化且磁化方向在周向上交替不同，其中，磁极部(50)通过将一对永久磁铁(30)分别***到由中心肋(26)分割的插槽(25)中而构成，在磁极部(50)的内周侧设有沿轴向贯通转子铁心(20)的贯通孔，在贯通孔(40)处且在中心肋(26)的周向中心线(b)上设有加强肋(41)。

Description

旋转电机的转子

技术领域

本发明涉及旋转电机的转子，尤其是涉及能够搭载于混合动力机动车或电动机动车等的旋转电机的转子。

背景技术

一直以来，作为旋转电机中使用的转子，已知有一种在将多个圆环状的钢板层叠而得到的转子铁心上设置多个插槽，并在各插槽中分别***永久磁铁的旋转电机的转子(例如参照专利文献1)。

如图4所示，专利文献1所记载的旋转电机的转子105包括：在电枢101的内侧配置的由层叠电磁钢板构成的转子铁心151；在两翼部设置的贯穿孔158、159；在贯穿孔158、159之间保留转子铁心151的中央部而切出分割成两部分的矩形的插槽152、153；嵌合在插槽152、153内的永久磁铁106A、106B；在永久磁铁106A、106B的上表面形成的凸极部154；在插槽152、153之间将凸极部154和转子铁心151连接的桥(中心肋)155。而且，在插槽152、153中，在桥155侧的内周侧角部152B、153B设有朝向桥155侧突出的台阶152E、153E，在桥155的相反侧的外周侧角部152C、153C设有朝向桥155的相反侧突出的台阶152F、153F。

在如此构成的转子105中，通过在插槽152、153设置台阶152E、152F、153E、153F，从而在高速旋转时，在插槽152、153的角部152B、152C、153B、153C处分散离心力引起的应力集中。

【专利文献1】日本专利第4244111号公报

然而，在图4所示的旋转电机的转子105中，由于转子铁心151的质量大，因此为了输出规定的旋转力矩而需要大电流，从而存在旋转电机效率降低的问题。

另外，由于转子铁心151的质量大，因此在旋转时，在转子铁心151上产生的离心力增大，由此，在转子铁心151上产生的应力增大，从而存在无法维持转子铁心151的强度的问题。

发明内容

本发明鉴于上述的问题点而提出，其目的在于提供一种使转子铁心轻量化且同时能够维持强度的旋转电机的转子。

为了实现上述目的，本发明的第一方面涉及一种旋转电机的转子(例如，后述的实施方式中的旋转电机的转子10)，其具备转子铁心(例如，后述的实施方式中的转子铁心20)和在所述转子铁心的内部沿周向以规定的间隔配置的多个磁极部(例如，后述的实施方式中的磁极部50)，所述磁极部沿径向被磁化且磁化方向在周向上交替不同，所述旋转电机的转子的特征在于，所述磁极部通过将一对永久磁铁(例如，后述的实施方式中的永久磁铁30)分别***到由中心肋(例如，后述的实施方式中的中心肋26)分割出的插槽(例如，后述的实施方式中的插槽25)中而构成，在所述磁极部的内周侧设有沿轴向贯通所述转子铁心的贯通孔(例如，后述的实施方式中的贯通孔40)，在所述贯通孔处且在所述中心肋的周向中心线(例如，后述的实施方式中的周向中心线b)上设有加强肋(例如，后述的实施方式中的加强肋41)。

本发明的第二方面以第一方面为基础，其特征在于，所述加强肋的周向宽度大于所述中心肋的周向宽度。

本发明的第三方面以第一或第二方面为基础，其特征在于，所述贯通孔的周向端部(例如，后述的实施方式中的周向端部40d)以沿着从所述插槽的周向中央部朝向周向端部的方向而所述永久磁铁与所述贯通孔之间的径向宽度变大的方式形成。

本发明的第四方面以第一至第三方面中任一方面为基础，其特征在于，所述贯通孔的周向中央部(例如，后述的实施方式中的周向中央部40c)的外周侧角部(例如，后述的实施方式中的外周侧角部40e)及内周侧角部(例如，后述的实施方式中的内周侧角部40f)形成为大致圆弧状，且所述外周侧角部的曲率小于所述内周侧角部的曲率。

【发明效果】

根据本发明的第一方面，由于在磁极部的内周侧设有沿轴向贯通转子铁心的贯通孔，因此能够使转子铁心轻量化，且能够以低电流输出规定的旋转力矩。而且，通过转子铁心的轻量化，能够减少转子铁心的离心力，并减少在转子铁心上产生的应力，从而能够维持转子铁心的强度。另外，在插槽形成有中心肋，在贯通孔处且在中心肋的周向中心线上形成有加强肋，因此，能够提高转子铁心对于由永久磁铁的离心力而产生的向外周向的拉伸应力的刚性，能够缓和并分散应力集中。由此，能够减少在转子铁心上产生的应力、尤其是能够减少在转子铁心的插槽的角部上产生的应力，从而能够维持转子铁心的强度。

根据本发明的第二方面，由于加强肋的周向宽度大于中心肋的周向宽度，因此在中心肋处容易产生磁饱和，能够减少从永久磁铁的一方的磁性的磁极面向另一方的极性的磁极面引起短路的磁通，并同时能够提高转子铁心的刚性。

根据本发明的第三方面，贯通孔的周向端部以沿着从插槽的周向中央部朝向周向端部的方向而永久磁铁与贯通孔之间的径向宽度变大的方式形成，因此对于从磁极部的永久磁铁的内周面产生且朝向周向相邻的磁极部的永久磁铁的内周面的磁通而言，能够减少插槽与贯通孔之间的转子铁心中的磁阻，且能够提高旋转力矩。

根据本发明的第四方面，贯通孔的周向中央部的外周侧角部及内周侧角部形成为大致圆弧状，且外周侧角部的曲率小于内周侧角部的曲率，因此能够缓和距旋转中心的径向距离长且因离心力而作用的应力大的外周侧角部的应力。

附图说明

图1是本发明涉及的一实施方式的转子的主视图。

图2是图1的转子的局部放大图。

图3是未设置加强肋的参考例的转子的局部放大图。

图4是以往的转子的主要部分主视图。

符号说明：

10旋转电机的转子

20转子铁心

25插槽

26中心肋

30永久磁铁

40贯通孔

40c周向中央部

40d周向端部

40e外周侧角部

40f内周侧角部

41加强肋

50磁极部

b周向中心线

具体实施方式

以下，参照图1及图2，详细地说明本发明的一实施方式涉及的旋转电机的转子。需要说明的是，附图是沿着符号的方向观察的图。

本实施方式的旋转电机的转子10具备：在作为旋转轴的大致圆筒状的转子轴(未图示)的外周侧安装的转子铁心20；在转子铁心20的内部沿周向以规定的间隔形成的多个磁极部50，且该转子10配置在定子(未图示)的内周侧。

转子铁心20通过将大致同一形状的圆环的电磁钢板例如硅钢板21多张层叠而形成，在转子铁心20的外周部以规定间隔凹陷设置有大致U字形状的多个槽部23，在相邻的槽部23之间形成有由大致矩形的第一、第二插槽25A、25B构成的插槽25。

插槽25通过在其周向中央部形成沿径向延伸的中心肋26，而以相对于中心肋26大致成为线对称的方式被分割成第一插槽25A和第二插槽25B。

磁极部50通过将一对永久磁铁30以沿径向被磁化且磁化方向在周向上交替不同的方式***到插槽25中而构成。具体而言，若将一对永久磁铁30A***到插槽25而构成的磁极部50A的外周侧为N极，则隔着槽部23而相邻的磁极部50B通过以外周侧成为S极的方式将一对永久磁铁30B***到插槽25而构成。

如图2所示，在将永久磁铁30***到插槽25的状态下，插槽25的槽部23侧的外周侧角部25c比永久磁铁30的外周侧角部30c向径向及周向突出，由此，在这两个外周侧角部25c、30c之间形成空隙S。空隙S面向永久磁铁30的外径侧端面30s且面向永久磁铁30的槽部23侧的周向端面30t。如此，通过在插槽25的外周侧角部25c与永久磁铁30的外周侧角部30c之间形成空隙S，而能够防止这两个角部25c、30c的接触，能够防止在转子旋转中因离心力而产生的应力集中。

另外，符号25e所示的大致半圆形状的孔表示为了将永久磁铁30从内径侧压接并固定于插槽25而用于填充树脂的树脂填充孔。

并且，插槽25的除外周侧角部25c及树脂填充孔25e以外的部分设定成与永久磁铁30大致相等的尺寸。因此，永久磁铁30和插槽25在槽部23侧，它们的内周侧角部30d、25d抵接，在插槽25的周向中央部，它们的外周侧角部30a、25a、内周侧角部30b、25b抵接，从而永久磁铁30在周向及径向上被定位，因此在转子旋转中，能够抑制永久磁铁30的振动。

另外，槽部23相对于通过其周向中间部而沿径向延伸的单点划线a形成为大致对称，在将永久磁铁30***到插槽25的状态下，槽部23的最内周部(最深部)位于比永久磁铁30的最外周部靠内周侧，且比永久磁铁30的内周面靠外周侧。需要说明的是，槽部23的形状没有限定为图1及2所示的大致U字形状，也可以是大致半圆形状、大致V字形状、大致矩形形状等。

通过设置空隙S及槽部23，而在转子铁心20上，在空隙S与转子铁心20的外周面20s之间形成周向肋27a，且在空隙S与槽部23之间形成径向肋27b。如此，通过形成周向肋27a及径向肋27b，而在这些肋27a、27b中容易产生磁饱和，从而能够抑制相邻的不同磁极间的磁通短路引起的转矩减少。此时，周向肋27a的径向宽度A及径向肋27b的周向宽度B设定成同时防止相邻的不同磁极间的磁通短路引起的转矩减少以及与旋转中的离心力所产生的应力相对的疲劳强度的减少，在本实施方式中，周向肋27a的径向宽度A和径向肋27b的周向宽度B设定成大致相同。

另外，在转子铁心20上的比磁极部50靠内周侧形成有沿轴向贯通转子铁心20的由第一、第二贯通孔40A、40B构成的贯通孔40。

因此，与图4所示的以往的转子铁心151相比，转子铁心20实现轻量化，因此能够减少转子铁心20的自重产生的离心力所引起的应力。

在贯通孔40的周向中央部形成有以与中心肋26的周向中心线b重合的方式沿径向延伸的加强肋41，贯通孔40相对于加强肋41大致对称地被分割成第一、第二贯通孔40A、40B。即，在中心肋26的内周侧，以中心肋26的周向中心线b和加强肋41的周向中心线大体一致的方式形成与中心肋26大致平行的加强肋41。

如此，由于在插槽25、贯通孔40的周向中央部分别设有中心肋26、加强肋41，因此与图3所示那样在转子铁心20未设置加强肋41的情况相比，能够提高转子铁心20对于沿径向作用在转子铁心20上的拉伸应力的刚性。因此，能够抑制由于永久磁铁30的离心力而在转子铁心20上产生的向径向的拉伸应力引起的转子铁心20的变形，且能够缓和并分散在转子铁心20上产生的应力集中。尤其是在应力容易集中的转子铁心20的插槽25的周向中央部侧的外周侧角部25a、内周侧角部25b、及槽部23侧的外周侧角部25c、及树脂填充孔25e上产生的应力的减少效果大。此时，在中心肋26的内周侧，通过以中心肋26的周向中心线b和加强肋41的周向中心线大体一致的方式相对于中心肋26大致平行地形成加强肋41，从而能够更有效地提高转子铁心20对于沿径向作用在转子铁心20上的拉伸应力的刚性。

另外，加强肋41的周向宽度设定成在整个长度上大于中心肋26的周向宽度。这是因为，中心肋26的周向宽度小时，在中心肋26处容易引起磁饱和，从而在构成相同磁极部50的一对永久磁铁30中，能够防止从永久磁铁30的内周面及外周面中的一方产生的磁通经由中心肋26向永久磁铁30的内周面及外周面中的另一方引起短路的情况。而且，加强肋41的周向宽度大于中心肋26的周向宽度是为了提高转子铁心20的刚性。在此，中心肋26的周向宽度设定成能够同时实现转子铁心20的刚性提高和基于贯通孔40的转子铁心20的轻量化。

贯通孔40包括：与转子铁心20的外周面20s大致平行的外周侧端面40a及内周侧端面40b；将上述外周侧端面40a及内周侧端面40b的周向中央侧(周向中心线b侧)的端部彼此连结的周向中央部40c及将周向外侧(单点划线a侧)的端部彼此连结的周向端部40d。

在此，内周侧端面40b比外周侧端面40a更向周向外侧(单点划线a侧)延伸出。而且，周向中央部40c由大致圆弧形状的外周侧角部40e及内周侧角部40f、以及将上述外周侧角部40e及内周侧角部40f连结且沿径向延伸的周向侧面40g形成，并划分出加强肋41。

另外，贯通孔40的周向端部40d具有朝内周方向凹陷设置的大致椭圆弧形状的外周侧凹部40h和朝向周向外侧(单点划线a侧)突出的大致半圆形状的内周侧凸部40i，且以沿着从插槽25的周向中央部朝向周向端部的方向而永久磁铁30与贯通孔40之间的径向宽度变大的方式形成。这是为了避免遮挡从一方的磁极部50的永久磁铁30的内周面产生并朝向隔着槽部23相邻的另一方的磁极部50的永久磁铁30的内周面的磁通的流动，从而能够减少转子铁心20的磁阻，并增加旋转力矩。

另外，贯通孔40以其周向中央部40c的外周侧角部40e的曲率小于内周侧角部40f的曲率的方式形成。因此，在转子旋转中，即使在距旋转轴的径向距离长且因转子铁心20的自重产生的离心力而作用的应力更大的外周侧角部40e处，也能够有效地缓和应力。

以上，根据说明的本实施方式涉及的旋转电机的转子10，由于在转子铁心的各磁极部50的内径侧设有沿轴向贯通转子铁心20的贯通孔40，因此能够使转子铁心20轻量化，且能够以低电流输出规定的旋转力矩。而且，通过转子铁心20的轻量化，能够减少转子铁心20的离心力，并减少在转子铁心20上产生的应力，从而能够维持转子铁心20的强度。

另外，尤其是在插槽25形成中心肋26，在贯通孔40处且在中心肋26的周向中心线b上形成有加强肋41，因此，能够提高转子铁心20对于因永久磁铁30的离心力而产生的向外周方向的拉伸应力的刚性，能够缓和并分散在转子铁心20上产生的应力集中。由此，能够减少在转子铁心20上产生的应力，尤其是能够减少在转子铁心20的插槽25的周向中央部侧的外周侧角部25a、内周侧角部25b、及槽部23侧的外周侧角部25c、及树脂填充孔25e上产生的应力，从而能够维持转子铁心20的强度。

另外，根据本实施方式涉及的旋转电机的转子10，由于加强肋41的周向宽度设定成大于中心肋26的周向宽度，因此在中心肋26处容易产生磁饱和，能够减少从永久磁铁30的一方的磁性的磁极面向另一方的极性的磁极面引起短路的磁通，并同时能够提高转子铁心20的刚性。

另外，根据本实施方式涉及的旋转电机的转子10，由于贯通孔40的周向端部40d以沿着从插槽25的周向中央部朝向周向端部的方向而永久磁铁30与贯通孔40之间的径向宽度变大的方式形成，因此从永久磁铁30产生的磁通不易被贯通孔40妨碍，从而能够减少插槽25与贯通孔40之间的转子铁心20中的磁阻，能够提高旋转力矩。

另外，根据本实施方式涉及的旋转电机的转子10，贯通孔40的周向中央部40c的外周侧角部40e及内周侧角部40f形成为大致圆弧状，且外周侧角部40e的曲率设定成小于内周侧角部40f的曲率，因此即使在距旋转中心的径向距离长且因转子铁心20的自重产生的离心力而作用的应力大的外周侧角部40e处，也能够有效地缓和应力。

需要说明的是，本发明的旋转电机的转子10并未限定为上述的实施方式，而能够进行适当的变形、改良等。

例如，也可以在贯通孔40设置沿径向延伸并将第一、第二贯通孔40A、40B再沿周向分割的一或多个肋。这种情况下，以同时实现转子铁心20的刚性提高和轻量化方式确定肋的数目、位置、尺寸。

Claims

1.一种旋转电机的转子，其具备转子铁心和在所述转子铁心的内部沿周向以规定的间隔配置的多个磁极部，所述磁极部沿径向被磁化且磁化方向在周向上交替不同，所述旋转电机的转子的特征在于，

所述磁极部通过将一对永久磁铁分别***到由中心肋分割出的插槽中而构成，在所述磁极部的内周侧设有沿轴向贯通所述转子铁心的贯通孔，在所述贯通孔处且在所述中心肋的周向中心线上设有加强肋。

2.根据权利要求1所述的旋转电机的转子，其特征在于，

所述加强肋的周向宽度大于所述中心肋的周向宽度。

3.根据权利要求1或2所述的旋转电机的转子，其特征在于，

所述贯通孔的周向端部以沿着从所述插槽的周向中央部朝向周向端部的方向而所述永久磁铁与所述贯通孔之间的径向宽度变大的方式形成。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的旋转电机的转子，其特征在于，

所述贯通孔的周向中央部的外周侧角部及内周侧角部形成为大致圆弧状，且所述外周侧角部的曲率小于所述内周侧角部的曲率。