CN108233570B - 转子和永磁体式旋转电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供转子和永磁体式旋转电机。该转子不会在芯部形成产生应力集中的部分，能够降低将旋转轴嵌合于轴孔时产生的包含侧桥在内的磁体槽附近处的最大主应力的最大值。转子包括圆筒形状的转子芯，该转子芯包括轴孔、在每个磁极配置有两个并沿着该转子芯的外周排列的多个磁体槽、形成于磁体槽的径向外侧的外周部以及形成于磁体槽的径向内侧的芯部。外周部和芯部利用形成于各磁极中相邻的磁体槽之间的中心桥和形成于相邻的磁极的磁体槽之间的侧桥连接。在各侧桥设有断开路径，该断开路径使相邻的磁极的磁体槽彼此连通从而将侧桥处的外周部和芯部断开。

Description

转子和永磁体式旋转电机

技术领域

本发明涉及能够降低在将旋转轴嵌合于轴孔时产生的包含侧桥在内的磁体槽附近的最大主应力的转子和永磁体式旋转电机。

背景技术

作为以往这种永磁体式同步电动机的转子，例如公知有专利文献1所示的转子。

专利文献1所示的永磁体形同步电动机的转子包括有：多个转子槽，其在每一个磁极上排列配置有两个；转子芯，其具有形成于多个转子槽的径向外侧的外周部和形成于多个转子槽的径向内侧的芯部；多个磁场用永磁体，其分别配置于多个转子槽内；以及旋转轴，其嵌合于轴孔。

而且，转子芯的外周部和芯部利用形成于各磁极中相邻的转子槽之间的d轴侧的多个中心桥和形成于相邻的磁极的转子磁体槽之间的q轴侧的多个侧桥连接起来。

另外，在各侧桥形成有作为用于降低漏磁通的磁通屏障的贯穿孔，在转子芯的芯部的形成于该贯穿孔与轴孔之间的部分形成有大致圆弧状的多个狭缝。而且，各狭缝的径向上的厚度相对于芯部在转子槽与轴孔之间的部分的径向厚度均匀。

由此，在转子芯中，通过在转子芯的芯部的形成于贯穿孔与轴孔之间的部分形成大致圆弧状的狭缝，从而利用狭缝缓和将轴孔与旋转轴之间过盈配合而产生的转子芯的变形，其中，该贯穿孔形成于侧桥。由此，能够减轻将旋转轴嵌合于轴孔时产生的应力向转子槽与形成于侧桥的贯穿孔之间的薄壁部的集中。

专利文献1：日本特开2002-354726号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，在以往的专利文献1所示的永磁体形同步电动机的转子中，存在有以下的问题点。

即，在将旋转轴嵌合于轴孔时，虽然能够减轻向转子槽与形成于侧桥的贯穿孔之间的薄壁部的应力集中，但是，存在有应力在形成于转子芯的芯部的各狭缝的附近集中的问题。因此，无法增大轴孔与旋转轴之间的过盈配合的过盈量，无法期望进一步的高速旋转。

因而，本发明即是为了解决该以往的问题点而做成的，其目的在于提供不会在芯部形成产生应力集中的部位、能够降低将旋转轴嵌合于轴孔时产生的包含侧桥在内的磁体槽附近处的最大主应力的最大值的转子和永磁体式旋转电机。

用于解决问题的方案

为了达成上述目的，本发明的一技术方案所涉及的转子包括：圆筒形状的转子芯，其具有形成于中心的轴孔、在每个磁极上配置有两个并沿着该转子芯的外周排列的多个磁体槽、形成于该多个磁体槽的径向外侧的外周部以及形成于所述多个磁体槽的径向内侧的芯部；多个永磁体，其分别固定于所述多个磁体槽内；以及旋转轴，其嵌合于所述轴孔，所述转子芯的外周部和芯部利用形成于在各磁极中相邻的磁体槽之间的d轴侧的多个中心桥和形成于相邻的磁极的磁体槽之间的q轴侧的多个侧桥连接起来，其主旨在于，在所述多个侧桥分别形成有断开路径，该断开路径使相邻的磁极的磁体槽彼此连通从而将所述侧桥处的所述外周部和所述芯部断开。

另外，本发明的另一技术方案所涉及的永磁体式旋转电机的主旨在于，该永磁体式旋转电机包括：定子，其是绕装定子绕组而成的；以及上述的转子，其以旋转自如的方式配置于该定子的内周侧。

发明的效果

根据本发明所涉及的转子和永磁体式旋转电机，能够提供不会在芯部形成产生应力集中的部位，能够降低将旋转轴嵌合于轴孔时产生的包含侧桥在内的磁体槽附近处的最大主应力的最大值的转子和永磁体式旋转电机。

附图说明

图1是表示包括本发明的第1实施方式所涉及的转子的永磁体式旋转电机的概略结构的剖视图。

图2是图1所示的永磁体式旋转电机中的转子的一个磁极的一半的剖视图。

图3是本发明的第2实施方式所涉及的转子的一个磁极的一半的局部剖视图。

图4是本发明的第3实施方式所涉及的转子的一个磁极的一半的局部剖视图。

图5是本发明的第4实施方式所涉及的转子的一个磁极的一半的局部剖视图。

图6是本发明的第5实施方式所涉及的转子的一个磁极的一半的局部剖视图。

图7是本发明的第6实施方式所涉及的转子的一个磁极的一半的局部剖视图。

图8是本发明的第7实施方式所涉及的转子的一个磁极的一半的剖视图。

图9是本发明的第8实施方式所涉及的转子的一个磁极的一半的局部剖视图。

图10是本发明的第9实施方式所涉及的转子的一个磁极的一半的局部剖视图。

图11是表示在比较例所涉及的转子的轴孔嵌合(过盈配合)有旋转轴时的磁体槽附近的最大主应力的分布的图。

图12是表示使图11所示的比较例所涉及的转子以最高转动速度(约20000r/min)旋转时的磁体槽附近的应力振幅与平均应力之间的关系的图表。

图13是表示在图5所示的第4实施方式的本发明例所涉及的转子的轴孔嵌合(过盈配合)有旋转轴时的磁体槽附近的最大主应力的分布的图。

图14是表示使图13所示的第4实施方式的本发明例所涉及的转子以最高转动速度(约20000r/min)旋转时的磁体槽附近的应力振幅与平均应力之间的关系的图表。

附图标记说明

1、永磁体式旋转电机；10、定子；11、定子芯；11a、内周面；12、槽；13、磁极齿；14、定子绕组；20、转子；21、转子芯；21a、外周面；22、磁极；23、轴孔；24、磁体槽；24a、径向外表面；24b、径向内表面；24c、d轴侧的周向侧面；24d、q轴侧的周向侧面；25、外周部；26、芯部；27、中心桥；28、侧桥；29、断开路径；30、永磁体；31、旋转轴；40、孔部；41、大致三角形状孔部；42、连通孔部；43、半圆弧状孔部；44、连通孔部；C、轴心；CL、磁体槽的中心线；G、空隙。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。

(第1实施方式)

如图1所示，在包括本发明的第1实施方式所示的转子的永磁体式旋转电机中，永磁体式旋转电机1为8极48槽的磁体嵌入式同步电动机。另外，本发明并不因极数、槽数、其他的各部分的尺寸等而受到任何制约。

图1所示的永磁体式旋转电机1包括定子10和以旋转自如的方式配置于定子10的定子芯11的内周侧的转子20。

在此，定子10包括有圆筒状的定子芯11。在定子芯11的内周面侧形成有沿圆周方向以等间隔形成的多个(本实施方式中为48个)槽12和多个(本实施方式中为48个)磁极齿13。在各槽12绕装有多个定子绕组14。

另外，转子20包括有转子芯21、旋转轴31以及多个(本实施方式中为8极16个)永磁体30。

转子芯21形成为以轴心C为中心的圆筒形状，由层叠铁芯构成。如图1所示，转子芯21包括有：轴孔23，其形成于中心；多个(本实施方式中为8极16个)磁体槽24，其在每个磁极22上配置有两个，沿着转子芯21的外周排列；外周部25，其形成于多个磁体槽24的径向外侧；以及芯部26，其形成于多个磁体槽24的径向内侧。

在此，“芯部26”是指多个磁体槽24与轴孔23之间的部分。

如图2所示，各磁体槽24形成为具有径向外表面24a、径向内表面24b、d轴侧的周向侧面24c以及q轴侧的周向侧面24d的、沿转子芯21的周向细长地延伸的大致矩形形状。而且，各磁体槽24由延伸到转子芯21的轴线方向上的两端的贯通孔形成。而且，在各磁极22中，两个磁体槽24以形成两个磁体槽24的径向外表面24a与径向内表面24b之间的中心的、磁体槽24的中心线CL相对于d轴正交的方式配置。

另外，如图1所示，转子芯21中的外周部25和芯部26利用形成于各磁极22中相邻的磁体槽24之间的d轴侧的多个(在本实施方式中，为8极8个)中心桥27和形成于相邻的磁极22的磁体槽24之间的q轴侧的多个(在本实施方式中，为8极8个)侧桥28连接起来(在该侧桥28上形成有后述的断开路径(日文：切り離し路)29，最终利用断开路径29将外周部25和芯部26断开)。

另外，如图1和图2所示，各永磁体30由大致矩形体构成，并固定于各磁体槽24内。相邻的磁极22的永磁体30的极性互相不同。在各磁极22中，以使两个磁体槽24的中心线CL相对于d轴正交的方式配置两个磁体槽24，因此，通过将各永磁体30固定于各磁体槽24内，从而使各磁极22中的固定于两个磁体槽24内的两个永磁体30呈一字状配置。

而且，旋转轴31利用过盈配合嵌合固定于转子芯21的轴孔23，转子20利用旋转轴31进行旋转。

而且，如图1和图2所示，在转子芯21的各侧桥28形成有断开路径29，该断开路径29使相邻的磁极22的磁体槽24彼此连通从而将侧桥28处的外周部25和芯部26断开。该断开路径29沿着相邻的磁极22的磁体槽24的径向外表面24a形成。断开路径29形成为贯通转子芯21的轴线方向上的两端。该断开路径29的径向上的宽度优选为电磁钢板的板厚左右。其理由在于：在为了增大磁阻转矩而增大凸极比时，需要增大q轴电感、即需要使q轴上的磁阻下降，因此，断开路径29的径向上的宽度越窄越好，而且，利用模具冲切的宽度的极限为电磁钢板的板厚左右。

在此，在利用过盈配合将旋转轴31嵌合固定于转子芯21的轴孔23时，转子芯21的芯部26、中心桥27、侧桥28以及外周部25欲向外周侧变形。但是，在侧桥28形成有将外周部25和芯部26断开的断开路径29。因此，芯部26在侧桥28上的变形在断开路径29的部位被吸收，能够抑制侧桥28的附近的、外周部25附近部分向外周侧的变形。因此，不会在芯部26形成产生应力集中的部位，能够降低将旋转轴31嵌入于轴孔23时产生的包含侧桥28在内的磁体槽24附近处的最大主应力的最大值。

另外，由于在侧桥28形成有将外周部25和芯部26断开的断开路径29，因此，能够降低使嵌合于旋转轴31的转子20旋转时的包含侧桥28在内的磁体槽24附近的应力振幅。

另外，由于断开路径29沿着相邻的磁极22的磁体槽24的径向外表面24a形成，因此，能够降低高速旋转时的中心桥27的应力。也就是说，这是因为，中心桥27支承转子铁芯外侧，在断开路径29位于外侧的情况下能够降低转子铁芯外侧整体的重量。

(第2实施方式)

接着，参照图3说明本发明的第2实施方式所涉及的转子。在图3中，对与图1和图2所示的构件相同的构件标注相同的附图标记，并省略其说明。

图3所示的转子的基本结构与图1所示的转子20相同，而在以下方面不同：在多个(8个)侧桥28上分别形成有自断开路径29延伸的、作为磁通屏障的孔部40。

如图3所示，该孔部40隔着q轴形成有一对。而且，各孔部40形成为贯通转子芯21的轴线方向上的两端，并由以相对于磁体槽24的q轴侧的周向侧面24d和q轴分别留有厚度的方式(日文：肉を残すように)自断开路径29以锥形形状向内径侧延伸的大致三角形状孔部形成。

由此，由于在各侧桥28形成有自断开路径29延伸的、作为磁通屏障的孔部40，因此，能够降低自永磁体30的径向外侧朝向径向内侧地通过侧桥28的漏磁通。另外，由于孔部40隔着q轴形成有一对，因此，能够降低自隔着q轴的相邻的磁极22的各永磁体30的径向外侧朝向径向内侧地通过侧桥28的漏磁通。

另外，在第2实施方式所涉及的转子中，由于在转子芯21的各侧桥28形成有将外周部25和芯部26断开的断开路径29，因此，不会在芯部26形成产生应力集中的部位，能够降低将旋转轴31嵌合于轴孔23时产生的包含侧桥28在内的磁体槽24附近处的最大主应力的最大值。

另外，通过在各侧桥28形成将外周部25和芯部26断开的断开路径29，能够降低使嵌合于旋转轴31的转子20旋转时的包含侧桥28在内的磁体槽24附近的应力振幅。

(第3实施方式)

接着，参照图4说明本发明的第3实施方式所涉及的转子。在图4中，对与图1和图2所示的构件相同的构件标注相同的附图标记，并省略其说明。

图4所示的转子的基本结构与图1所示的转子20相同，而在以下方面不同：在多个(8个)侧桥28分别形成有自断开路径29延伸的、作为磁通屏障的孔部40。

与图3所示的第2实施方式所涉及的转子相同，该孔部40隔着q轴形成有一对。而且，各孔部40形成为贯通转子芯21的轴线方向上的两端，并且，与第2实施方式所涉及的转子的各孔部40不同，该孔部40由以相对于磁体槽24的靠q轴侧的周向侧面24d和q轴分别留有厚度的方式自断开路径29以锥形形状延伸的大致三角形状孔部41和自大致三角形状孔部41的磁体槽侧的侧面与磁体槽24和断开路径29双方连通的连通孔部42构成。

由此，在第3实施方式所涉及的转子中，由于在各侧桥28形成有自断开路径29延伸的、作为磁通屏障的孔部40，因此，能够降低自永磁体30的径向外侧朝向径向内侧地通过侧桥28的漏磁通。另外，由于孔部40隔着q轴形成有一对，因此，能够降低自隔着q轴的相邻的磁极22的各永磁体30的径向外侧朝向径向内侧地通过侧桥28的漏磁通。

而且，由于各孔部40由以相对于磁体槽24的q轴侧的周向侧面24d和q轴分别留有厚度的方式自断开路径29以锥形形状延伸的大致三角形状孔部41和自大致三角形状孔部41的磁体槽侧的侧面与磁体槽24和断开路径29双方连通的连通孔部42构成，因此，成为磁阻的区域比第2实施方式所涉及的转子的各孔部40的成为磁阻的区域大与连通孔部42相对应的量。因此，相比于第2实施方式所涉及的转子的各孔部40，更能够降低通过侧桥28的漏磁通。

另外，在第3实施方式所涉及的转子中，由于在转子芯21的各侧桥28形成有将外周部25和芯部26断开的断开路径29，因此，不会在芯部26形成产生应力集中的部位，能够降低在将旋转轴31嵌合于轴孔23时产生的包含侧桥28在内的磁体槽24附近处的最大主应力的最大值。

另外，通过在各侧桥28形成将外周部25和芯部26断开的断开路径29，能够降低使嵌合于旋转轴31的转子20旋转时的包含侧桥28在内的磁体槽24附近的应力振幅。

(第4实施方式)

接着，参照图5说明本发明的第4实施方式所涉及的转子。在图5中，对与图1和图2所示的构件相同的构件标注相同的附图标记，并省略其说明。

图5所示的转子的基本结构与图1所示的转子20相同，而在以下方面不同：在多个(8个)侧桥28分别形成有自断开路径29延伸的、作为磁通屏障的孔部40。

与图3所示的第2实施方式所涉及的转子相同，该孔部40隔着q轴形成有一对。而且，各孔部40形成为贯通转子芯21的轴线方向上的两端，并且，与第2实施方式和第3实施方式所涉及的转子的各孔部40不同，该孔部40由以相对于磁体槽24的q轴侧的周向侧面24d留有厚度的方式自断开路径29延伸的半圆弧状孔部43和自半圆弧状孔部43的磁体槽侧的侧面与磁体槽24和断开路径29双方连通的连通孔部44构成，一对孔部40彼此连通。

由此，在第4实施方式所涉及的转子中，由于在各侧桥28形成有自断开路径29延伸的、作为磁通屏障的孔部40，因此，能够降低自永磁体30的径向外侧朝向径向内侧地通过侧桥28的漏磁通。另外，由于孔部40隔着q轴形成有一对，因此，能够降低自隔着q轴的相邻的磁极22的各永磁体30的径向外侧朝向径向内侧地通过侧桥28的漏磁通。

而且，由于各孔部40由以相对于磁体槽24的q轴侧的周向侧面24d留有厚度的方式自断开路径29延伸的半圆弧状孔部43和自半圆弧状孔部43的磁体槽侧的侧面与磁体槽24和断开路径29双方连通的连通孔部44构成，且一对孔部40彼此连通，因此，成为磁阻的区域大于第3实施方式所涉及的转子的各孔部40的成为磁阻的区域。因此，相比于第3实施方式所涉及的转子的各孔部40，更能够降低通过侧桥28的漏磁通。

另外，在第4实施方式所涉及的转子中，由于在转子芯21的各侧桥28形成有将外周部25和芯部26断开的断开路径29，因此，不会在芯部26形成产生应力集中的部位，能够降低将旋转轴31嵌合于轴孔23时产生的包含侧桥28在内的磁体槽24附近处的最大主应力的最大值。

另外，通过在各侧桥28形成将外周部25和芯部26断开的断开路径29，能够降低使嵌合于旋转轴31的转子20旋转时的包含侧桥28在内的磁体槽24附近的应力振幅。

(第5实施方式)

接着，参照图6说明本发明的第5实施方式所涉及的转子。在图6中，对与图1和图2所示的构件相同的构件标注相同的附图标记，并省略其说明。

图6所示的转子的基本结构与图1所示的转子20相同，但在以下方面不同：在各磁极22中，两个磁体槽24以形成两个磁体槽24各自的径向外表面24a与径向内表面24b之间的中心的、磁体槽24各自的中心线CL相对于d轴呈锐角的方式配置，固定于两个磁体槽24内的两个永磁体30呈大致V字状配置。

也就是说，两个磁体槽24以d轴和形成两个磁体槽24各自的径向外表面24a与径向内表面24b之间的中心的、磁体槽24各自的中心线CL所成的角度(对于相对于d轴位于右侧的磁体槽24而言，与该中心线CL相对于d轴沿顺时针方向转动时的转动角度意思相同，对于相对于d轴位于左侧的磁体槽24而言，与该中心线CL相对于d轴沿逆时针方向转动时的转动角度意思相同)θ1呈锐角的方式配置，固定于两个磁体槽24内的两个永磁体30呈大致V字状配置。

由此，在各磁极22中，在将两个永磁体30设为大致V字状配置时，凸极比(＝Lq/Ld，Lq为q轴方向上的电感，Ld为d轴方向上的电感)变大，能够增大磁阻转矩。

另外，在第5实施方式所涉及的转子中，由于在转子芯21的各侧桥28形成有将外周部25和芯部26断开的断开路径29，因此，不会在芯部26形成产生应力集中的部位，能够降低将旋转轴31嵌合于轴孔23时产生的包含侧桥28在内的磁体槽24附近处的最大主应力的最大值。

另外，通过在各侧桥28形成将外周部25和芯部26断开的断开路径29，能够降低使嵌合于旋转轴31的转子20旋转时的包含侧桥28在内的磁体槽24附近的应力振幅。

(第6实施方式)

接着，参照图7说明本发明的第6实施方式所涉及的转子。在图7中，对与图1和图2所示的构件相同的构件标注相同的附图标记，并省略其说明。

图7所示的转子的基本结构与图1所示的转子20相同，但在以下方面不同：在各磁极22中，两个磁体槽24以形成两个磁体槽24各自的径向外表面24a与径向内表面24b之间的中心的、磁体槽24各自的中心线CL相对于d轴呈钝角的方式配置，固定于两个磁体槽24内的两个永磁体30呈大致八字状配置。

也就是说，两个磁体槽24以d轴和形成两个磁体槽24各自的径向外表面24a与径向内表面24b之间的中心的、磁体槽24各自的中心线CL所成的角度(对于相对于d轴位于右侧的磁体槽24而言，与该中心线CL相对于d轴沿顺时针方向旋转时的转动角度的意思相同，对于相对于d轴位于左侧的磁体槽24而言，与该中心线CL相对于d轴沿逆时针方向旋转时的转动角度的意思相同)θ2呈钝角的方式配置，固定于两个磁体槽24内的两个永磁体30呈大致八字状配置。

由此，在各磁极22中，在将两个永磁体30设为呈大致八字状配置时，虽然q轴方向上的电感Lq减小、凸极比变小，但是响应性变得良好。由此，能够降低端子电压。

另外，在各磁极22中，在将两个永磁体30设为呈大致八字状配置时，如图7所示，磁体槽24的径向外侧的外周部25的壁厚变得比图2所示的将两个永磁体30设为呈一字形配置的情况下的壁厚薄。由此，能够降低外周部25的质量，能够减小使转子20高速旋转时在中心桥27产生的应力。

另外，在第6实施方式所涉及的转子中，由于在转子芯21的各侧桥28形成有将外周部25和芯部26断开的断开路径29，因此，不会在芯部26形成产生应力集中的部位，能够降低将旋转轴31嵌合于轴孔23时产生的包含侧桥28在内的磁体槽24附近处的最大主应力的最大值。

另外，通过在各侧桥28形成将外周部25和芯部26断开的断开路径29，能够降低使嵌合于旋转轴31的转子20旋转时的包含侧桥28在内的磁体槽24附近的应力振幅。

另外，在图2所示的第1实施方式所涉及的转子20的情况下，两个永磁体30配置为一字形。该情况下，q轴方向上的电感成为将两个永磁体30配置为大致V字状时和配置为大致八字状时的大致中间的大小。因此，凸极比成为将两个永磁体30配置为大致V字状时和配置为大致八字状时的大致中间的大小、成为磁阻转矩的大小的中间的特性。另外，对于响应性，也成为将两个永磁体30配置为大致V字状时和配置为大致八字状时的大致中间的特性。

(第7实施方式)

接着，参照图8说明本发明的第7实施方式所涉及的转子。在图8中，对与图1和图2所示的构件相同的构件标注相同的附图标记，并省略其说明。

图8所示的转子的基本结构与图1和图2所示的第1实施方式所涉及的转子20相同，但在以下方面不同：图1和图2所示的转子20的转子芯21的外周面的形状由圆形构成，转子芯21的外周面与由圆形构成的定子芯11的内周面之间的空隙自d轴朝向q轴的周向均匀，相对于此，图8所示的转子的转子芯21的外周面21a的形状以如下方式设置：转子芯21的外周面21a与由圆形构成的定子芯11的内周面11a之间的空隙G在自d轴朝向q轴的周向上平滑地增加。

这样，通过将转子芯21的外周面21a的形状以如下方式设置：转子芯21的外周面21a与定子芯11的内周面11a之间的空隙G在自d轴朝向q轴的周向上平滑地增加，从而能够降低空气隙部的磁通的空间高次谐波成分，能够降低齿槽转矩，能够降低磁体槽24附近处的最大主应力的最大值并且提高马达的响应性。

另外，在图8所示的第7实施方式所涉及的转子中，由于在转子芯21的各侧桥28形成有将外周部25和芯部26断开的断开路径29，因此，也能够获得与在图1和图2所示的第1实施方式所涉及的转子20形成断开路径29而得到的效果相同的效果。

(第8实施方式)

接着，参照图9说明本发明的第8实施方式所涉及的转子。在图9中，对与图6所示的构件相同的构件标注相同的附图标记，并省略其说明。

图9所示的转子的基本结构与图6所示的第5实施方式所涉及的转子相同，但在以下方面不同：图6所示的转子的转子芯21的外周面的形状由圆形构成，转子芯21的外周面与由圆形构成的定子芯的内周面之间的空隙自d轴朝向q轴的周向均匀，相对于此，图9所示的转子的转子芯21的外周面21a的形状以如下方式设置：转子芯21的外周面21a与由圆形构成的定子芯11的内周面11a之间的空隙G在自d轴朝向q轴的周向上平滑地增加。

这样，通过将转子芯21的外周面21a的形状以如下方式设置：转子芯21的外周面21a与定子芯11的内周面11a之间的空隙G在自d轴朝向q轴的周向上平滑地增加，能够降低空气隙部的磁通的空间高次谐波成分，能够降低齿槽转矩，能够降低磁体槽24附近处的最大主应力的最大值并且提高马达的响应性。

另外，在图9所示的第8实施方式所涉及的转子中，由于在转子芯21的各侧桥28形成有将外周部25和芯部26断开的断开路径29，因此，也能够获得与在图6所示的第5实施方式所涉及的转子20形成断开路径29而得到的效果相同的效果。

另外，在图9所示的第8实施方式的转子中，与图6所示的第5实施方式的转子相同，两个磁体槽24以d轴和形成两个磁体槽24各自的径向外表面24a与径向内表面24b之间的中心的、磁体槽24各自的中心线CL所成的角度θ1呈锐角的方式配置，固定于两个磁体槽24内的两个永磁体30呈大致V字状配置。在各磁极中，在将两个永磁体30设为呈大致V字状配置时，凸极比(＝Lq/Ld，Lq为q轴方向上的电感，Ld为d轴方向上的电感)变大，能够增大磁阻转矩。

(第9实施方式)

接着，参照图10说明本发明的第9实施方式所涉及的转子。在图10中，对与图7所示的构件相同的构件标注相同的附图标记，并省略其说明。

图10所示的转子的基本结构与图7所示的第6实施方式的转子相同，但在以下方面不同：图7所示的转子的转子芯21的外周面的形状由圆形构成，转子芯21的外周面与由圆形构成的定子芯的内周面之间的空隙自d轴朝向q轴的周向均匀，相对于此，图10所示的转子的转子芯21的外周面21a的形状以如下方式设置：转子芯21的外周面21a与由圆形构成的定子芯11的内周面11a之间的空隙G在自d轴朝向q轴的周向上平滑地增加。

这样，通过将转子芯21的外周面21a的形状以如下方式设置：转子芯21的外周面21a与定子芯11的内周面11a之间的空隙G在自d轴朝向q轴的周向上平滑地增加，能够降低空气隙部的磁通的空间高次谐波成分，能够降低齿槽转矩，能够降低磁体槽24附近处的最大主应力的最大值并且提高马达的响应性。

另外，在图10所示的第9实施方式的转子中，由于在转子芯21的各侧桥28形成有将外周部25和芯部26断开的断开路径29，因此，能够获得与在图7所示的第6实施方式的转子20形成断开路径29而得到的效果相同的效果。

另外，在图10所示的第9实施方式的转子中，与图7所示的第6实施方式的转子相同，两个磁体槽24以d轴和形成两个磁体槽24各自的径向外表面24a与径向内表面24b之间的中心的、磁体槽24各自的中心线CL所成的角度θ2呈钝角的方式配置，固定于两个磁体槽24内的两个永磁体30呈大致八字状配置。在各磁极中，在将两个永磁体30设为大致八字状配置时，虽然q轴方向上的电感Lq减小、且凸极比减小，但是响应性良好。由此，能够降低端子电压。

另外，在各磁极中，在将两个永磁体30设为大致八字状配置时，磁体槽24的径向外侧的外周部25的壁厚比图2所示的将两个永磁体30配置为一字形的情况下的壁厚薄。由此，能够降低外周部25的质量，能够减小使转子高速旋转时在中心桥27产生的应力。

以上，说明了本发明的实施方式，但本发明并不限定于此，能够进行各种变更、改良。

例如，只要使相邻的磁极22的磁体槽24彼此连通从而将侧桥28处的外周部25和芯部26断开，断开路径29就可以形成于侧桥28的径向上的任一位置，而不一定必须沿着相邻的磁极22的磁体槽24的径向外表面24a形成。

实施例

为了验证本发明的效果，调查了在本发明例所涉及的转子的轴孔嵌合(过盈配合)有旋转轴时的磁体槽附近的最大主应力的分布和在比较例所涉及的转子的轴孔嵌合(过盈配合)有旋转轴时的磁体槽附近的最大主应力的分布。

另外，调查了使本发明例所涉及的转子以最高转动速度(约20000r/min)旋转时的磁体槽附近的应力振幅与平均应力之间的关系和使比较例所涉及的转子以最高转动速度(约20000r/min)旋转时的磁体槽附近的应力振幅与平均应力之间的关系。

另外，如图13所示，成为调查对象的本发明例所涉及的转子与图5所示的第4实施方式所涉及的转子相同。

另外，如图11所示，成为调查对象的比较例所涉及的转子形成为转子芯21包括有形成于中心的轴孔23、沿着转子芯21的外周在每个磁极22上排列配置有两个的多个(8个)磁体槽24、形成于多个磁体槽的径向外侧的外周部25以及形成于多个磁体槽24的径向内侧的芯部26的圆筒形状。而且，自各磁体槽12的q轴侧的周向侧面24d延伸有空气区域24e。该空气区域24e以自各磁体槽12的q轴侧的周向侧面24d向周向外侧延伸之后向径向内侧延伸、且径向内侧的顶端向周向内侧弯曲的方式形成。

图13中表示在本发明例所涉及的转子的轴孔嵌合(过盈配合)有旋转轴时的磁体槽附近的最大主应力的分布，图11中表示在比较例所涉及的转子的轴孔嵌合(过盈配合)有旋转轴时的磁体槽附近的最大主应力的分布。

如图11所示，在比较例所涉及的转子的轴孔嵌合(过盈配合)有旋转轴时，最大主应力的最大值在形成于各磁体槽24的空气区域24e的顶端附近产生，其大小为453MPa。

相对于此，如图13所示，在本发明例所涉及的转子的轴孔嵌合(过盈配合)有旋转轴时，最大主应力的最大值在各磁体槽24的径向内表面的靠中心桥27侧的端部附近产生，其大小为401MPa，最大主应力的最大值相对于比较例下降了约11％。

另外，图14中表示使本发明例所涉及的转子以最高转动速度(约20000r/min)旋转时的磁体槽附近的应力振幅与平均应力之间的关系，图12中表示使比较例所涉及的转子以最高转动速度(约20000r/min)旋转时的磁体槽附近的应力振幅与平均应力之间的关系。

如图12所示，在使比较例所涉及的转子以该最高转动速度旋转时的、图11中用a表示的中心桥27的径向外周侧、用b表示的中心桥27的径向内周侧以及用c表示的侧桥28的径向外周侧的任一处，应力振幅均超过了疲劳极限。

相对于此，如图14所示，在使本发明例所涉及的转子以该最高转动速度旋转时的、图13中用a表示的中心桥27的径向外周侧、用b表示的中心桥27的径向内周侧以及用c表示的侧桥28的径向外周侧的任一处，应力振幅均在疲劳极限内。

Claims (12)

1.一种转子，该转子包括：

圆筒形状的转子芯，其具有形成于中心的轴孔、在每个磁极配置有两个并沿着所述转子芯的外周排列的多个磁体槽、形成于该多个磁体槽的径向外侧的外周部以及形成于所述多个磁体槽的径向内侧的芯部；

多个永磁体，其分别固定于所述多个磁体槽内；以及

旋转轴，其嵌合于所述轴孔；

所述转子芯的外周部和芯部利用形成于各磁极中相邻的磁体槽之间的d轴侧的多个中心桥和形成于相邻的磁极的磁体槽之间的q轴侧的多个侧桥连接起来，该转子的特征在于，

在所述多个侧桥分别设有断开路径，该断开路径使相邻的磁极的磁体槽彼此连通从而将所述侧桥处的所述外周部和所述芯部断开，

其中，所述断开路径以自所述相邻的磁极的磁体槽中的一个磁体槽的径向外表面起沿着该一个磁体槽的径向外表面延伸至另一个磁体槽的径向外表面的方式设置在所述外周部和所述芯部之间，

所述断开路径的径向外侧的端部位于所述磁体槽的侧面的径向最外侧，所述断开路径的径向内侧的端部位于所述磁体槽的侧面的径向最外侧和径向最内侧之间。

2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，

所述多个磁体槽均形成为沿所述转子芯的周向细长地延伸的大致矩形形状。

3.根据权利要求1或2所述的转子，其特征在于，

在所述多个侧桥均形成有自所述断开路径延伸的、作为磁通屏障的孔部。

4.根据权利要求3所述的转子，其特征在于，

所述孔部隔着q轴形成有一对。

5.根据权利要求4所述的转子，其特征在于，

所述一对孔部均由以相对于所述磁体槽的q轴侧的周向侧面和q轴分别留有厚度的方式自所述断开路径以锥形形状延伸的大致三角形状孔部形成。

6.根据权利要求4所述的转子，其特征在于，

所述一对孔部均由以相对于所述磁体槽的q轴侧的周向侧面和q轴分别留有厚度的方式自所述断开路径以锥形形状延伸的大致三角形状孔部和自该大致三角形状孔部的磁体槽侧的侧面与所述磁体槽和所述断开路径双方连通的连通孔部构成。

7.根据权利要求4所述的转子，其特征在于，

所述一对孔部均由以相对于所述磁体槽的q轴侧的周向侧面留有厚度的方式自所述断开路径延伸的半圆弧状孔部和自该半圆弧状孔部的磁体槽侧的侧面与所述磁体槽和所述断开路径双方连通的连通孔部构成，所述一对孔部彼此连通。

8.根据权利要求2所述的转子，其特征在于，

在所述各磁极中，两个所述磁体槽以形成两个所述磁体槽各自的径向外表面与径向内表面之间的中心的、所述磁体槽各自的中心线相对于d轴正交的方式配置，固定于两个所述磁体槽内的两个永磁体呈一字状配置。

9.根据权利要求2所述的转子，其特征在于，

在所述各磁极中，两个所述磁体槽以形成两个所述磁体槽各自的径向外表面与径向内表面之间的中心的、所述磁体槽各自的中心线相对于d轴呈锐角的方式配置，固定于两个所述磁体槽内的两个永磁体呈大致V字状配置。

10.根据权利要求2所述的转子，其特征在于，

在所述各磁极中，两个所述磁体槽以形成两个所述磁体槽各自的径向外表面与径向内表面之间的中心的、所述磁体槽各自的中心线相对于d轴呈钝角的方式配置，固定于两个所述磁体槽内的两个永磁体呈大致八字状配置。

11.根据权利要求8～10中任一项所述的转子，其特征在于，

将所述转子芯的外周面的形状以如下方式设置：所述转子芯的外周面与定子的定子芯的内周面之间的空隙在自d轴朝向q轴的周向上平滑地增加。

12.一种永磁体式旋转电机，其特征在于，

该永磁体式旋转电机包括：定子，其是将定子绕组绕装于定子芯而成的；以及转子，其为权利要求1～11中任一项所述的转子，以旋转自如的方式配置于所述定子的所述定子芯的内周侧。

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