DE112017001847T5

DE112017001847T5 - Rotor

Info

Publication number: DE112017001847T5
Application number: DE112017001847.1T
Authority: DE
Inventors: Tsuyoshi Miyaji; Naoto Saito
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 2016-06-03
Filing date: 2017-06-02
Publication date: 2018-12-27
Also published as: CN109155557A; WO2017209302A1; US20190222088A1; JP6573031B2; JPWO2017209302A1

Abstract

Elektrostahlbleche (30), die einen Rotorkern ausbilden, weisen eine Mehrzahl von Löchern (31) mit zumindest Magneteinsetzlöchern (32) auf und weisen auch statorseitige Brückenabschnitte (36) und Zwischenlochbrückenab schnitte (37) auf. In zumindest einem Teil der Mehrzahl von Elektrostahlblechen (30) weisen die statorseitigen Brückenabschnitte (36) dieselbe Härte wie ein Nicht-Brückenabschnitt (N) auf, und zumindest ein Teil der Mehrzahl der Zwischenlochbrückenabschnitte (37) ist härter als der Nicht-Brückenabschnitt (N).

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft Rotoren zur Verwendung in z.B. rotierenden elektrischen Maschinen.
HINTERGRUND
Rotierende elektrische Maschinen, die als Antriebskraftquellen für Räder in z.B. Hybridfahrzeugen, elektrischen Fahrzeugen usw. verwendet werden, verwenden oft einen Innenpermanentmagnetrotor für reduzierte Größe, erhöhte Drehzahl, reduziertes Gewicht usw. Die internationale Veröffentlichung Nr. 2014/171133 ( WO 2014/171133 ) (Patentdokument 1) offenbart, dass zum Erhöhen einer Zentrifugalfestigkeit zum Erreichen einer weiteren Reduzierung an Größe und einer weiteren Erhöhung an Drehzahl eines derartigen Rotors Abschnitte höherer Härte, die härter als andere Abschnitte sind, in Außenumfangsbrückenabschnitten [Brückenabschnitten 19], die radial außerhalb von Magneteinsetzlöchern gelegen sind, in die Permanentmagneten eingesetzt werden, ausgebildet sind. Patentdokument 1 offenbart auch, dass, wenn die Abschnitte höherer Härte ausgebildet werden, die entsprechenden Abschnitte eines Elektrostahlblechs dünner als andere Abschnitte des Elektrostahlblechs gemacht werden.
In der Technik von Patentdokument 1 weist ein Ausbilden der Abschnitte höherer Härte durch Reduzieren der Dicke dieser Abschnitte eines Elektrostahlblechs die folgende sekundäre Wirkung auf. Magnetwiderstand in diesen Abschnitten wird erhöht und ein Leckfluss wird reduziert, wodurch eine Zunahme an Drehmoment erreicht wird. Jedoch wird in dem Fall, dass die Abschnitte höherer Härte mit einer kleineren Dicke in den Außenumfangsbrückenabschnitten, die nahe der äußeren Oberfläche eines Rotors gelegen sind, ausgebildet sind, ein Hystereseverlust aufgrund von Restspannung in diesen Abschnitten erhöht, was in einer Zunahme an Eisenverlust resultiert.
In Zusammenhang stehende Dokumente
Patentdokumente
Patentdokument 1: internationale Veröffentlichung Nr. 2014/171133 ( WO 2014/171133 )
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Von der Erfindung zu lösendes Problem
Es ist erwünscht, einen Leckfluss zu reduzieren und ein Drehmoment zu erhöhen, während eine Zunahme an Eisenverlust in Innenpermanentmagnetrotoren eingeschränkt wird.
Mittel zum Lösen des Problems
Ein Rotor gemäß der vorliegenden Offenbarung ist ein Rotor, der einen Rotorkern mit einer Mehrzahl von Elektrostahlblechen, die in einer axialen Richtung gestapelt sind, und einen Permanentmagneten, der in den Rotorkern eingebettet ist, aufweist und der so angeordnet ist, dass er einem Stator gegenüberliegt, bei dem das Elektrostahlblech in jedem Magnetpol eine Mehrzahl von Löchern aufweist, die zumindest ein Magneteinsetzloch aufweisen, in dem der Permanentmagnet eingesetzt ist, und einen statorseitigen Brückenabschnitt, der ein Brückenabschnitt zwischen einem der Löcher und einer dem Stator gegenüberliegenden Oberfläche des Rotorkerns ist, einen Zwischenlochbrückenabschnitt, der ein Brückenabschnitt zwischen zweien der Löcher ist, die in einer Umfangsrichtung aneinander angrenzen, und einen Nicht-Brückenabschnitt, der ein anderer Abschnitt als diese Brückenabschnitte ist, aufweist, und in zumindest einem Teil der Mehrzahl von Elektrostahlblechen der statorseitige Brückenabschnitt dieselbe Härte wie der Nicht-Brückenabschnitt aufweist und zumindest ein Teil einer Mehrzahl der Zwischenlochbrückenabschnitte härter als der Nicht-Brückenabschnitt ist.
Mit dieser Ausgestaltung weist der statorseitige Brückenabschnitt dieselbe Härte wie der Nicht-Brückenabschnitt auf. Mit anderen Worten, der statorseitige Brückenabschnitt ist nicht härter als der Nicht-Brückenabschnitt ausgebildet. Daher verbleibt keine Restspannung in dem statorseitigen Brückenabschnitt, der nahe einer statorseitigen Oberfläche des Rotors gelegen ist, und ein Hystereseverlust in diesem Abschnitt wird nicht größer als gewöhnlich. Eine Zunahme an Eisenverlust wird somit eingeschränkt. Hinsichtlich der Zwischenlochbrückenabschnitte wird, da zumindest ein Teil der Mehrzahl der Zwischenlochbrückenabschnitte härter als der Nicht-Brückenabschnitt gemacht ist, Magnetwiderstand in diesem Abschnitt erhöht. Dementsprechend wird ein Leckfluss reduziert und ein effektiver Magnetfluss wird erhöht, wodurch eine Zunahme an Drehmoment erreicht wird. Eine Reduzierung an Leckfluss und eine Zunahme an Drehmoment werden somit erreicht, während eine Zunahme an Eisenverlust eingeschränkt wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der Technik der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden Beschreibung veranschaulichender und nicht beschränkender Ausführungsformen, die in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen angegeben ist, ersichtlicher.
Figurenliste

[1] 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Rotors gemäß einer Ausführungsform.
[2] 2 ist eine Draufsicht eines Elektrostahlblechs für einen einzelnen Magnetpol.
[3] 3 ist eine schematische Ansicht eines Abschnitts um Magneteinsetzlöcher in einem Elektrostahlblech in einem mittleren Bereich.
[4] 4 ist eine Schnittansicht entlang Linie IV-IV in 3.
[5] 5 ist eine Schnittansicht entlang Linie V-V in 3.
[6] 6 ist eine schematische Ansicht eines Abschnitts um Magneteinsetzlöcher in einem Elektrostahlblech in einem Endbereich.
[7] 7 ist eine Schnittansicht entlang Linie VII-VII in 6.
[8] 8 ist eine Schnittansicht entlang Linie VIII-VIII in 6.
[9] 9 ist eine schematische Ansicht eines Abschnitts um Magneteinsetzlöcher in einem Elektrostahlblech gemäß einer anderen Ausführungsform.
[10] 10 ist eine schematische Ansicht eines Abschnitts um Magneteinsetzlöcher in einem Elektrostahlblech gemäß noch einer anderen Ausführungsform.
[11] 11 ist eine schematische Ansicht eines Abschnitts um Magneteinsetzlöcher in einem Elektrostahlblech gemäß noch einer anderen Ausführungsform.
[12] 12 ist eine Ansicht, die zeigt, wie Elektrostahlbleche in einem Rotor gemäß einer weiteren Ausführungsform gestapelt sind.
[13] 13 ist eine Ansicht, die zeigt, wie Elektrostahlbleche in einem Rotor gemäß der weiteren Ausführungsform gestapelt sind.
[14] 14 ist eine Schnittansicht eines Elektrostahlblechs gemäß noch einer weiteren Ausführungsform.
[15] 15 ist eine Schnittansicht eines Elektrostahlblechs gemäß noch einer weiteren Ausführungsform.

WEISEN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Ausführungsformen eines Rotors werden in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Ein Rotor 1 einer Ausführungsform ist in einer rotierenden elektrischen Maschine enthalten, die als eine Antriebskraftquelle für Räder in z.B. Hybridfahrzeugen, elektrischen Fahrzeugen usw. verwendet wird. Die rotierende elektrische Maschine weist einen Stator, der an einem nichtrotierenden Bauteil, wie beispielsweise einem Gehäuse, befestigt ist, und den Rotor 1, der radial innerhalb des Stators drehbar gelagert ist, auf. Der Stator weist einen Statorkern und eine Spule, die in dem Statorkern gewickelt ist, auf. Der Rotor 1, der als ein Feld dient, wird durch ein Magnetfeld, das von dem Stator erzeugt wird, gedreht.
Wie in 1 gezeigt ist, weist der Rotor 1, der so angeordnet ist, dass er einem Stator (nicht gezeigt) gegenüberliegt, einen Rotorkern 3 und Permanentmagneten 6, die in den Rotorkern 3 eingebettet sind, auf. Das heißt, der Rotor 1 der vorliegenden Ausführungsform ist als ein Innenpermanentmagnetrotor ausgebildet. Ein derartiger Innenpermanentmagnetrotor 1 wird vorzugsweise zum Erreichen einer Reduzierung an Größe, einer Zunahme an Drehzahl, Reduzierung an Gewicht usw. verwendet, da der Rotor 1 Reluktanzdrehmoment zusätzlich zu Magnetdrehmoment verwenden kann.
Der Rotorkern 3 weist eine Mehrzahl von Elektrostahlblechen 30, die in der axialen Richtung L gestapelt sind, auf. Die Elektrostahlbleche 30 weisen die Form einer ringförmigen Scheibe auf. Ein großer Teil jedes Elektrostahlblechs 30 weist eine Referenzdicke T0 auf (siehe 7 usw.). Die Referenzdicke T0 ist z.B. 0,1 mm bis 0,5 mm und ist typischerweise in etwa 0,35 mm. Der Rotorkern 3 der vorliegenden Ausführungsform ist in drei axiale Bereiche, nämlich einen ersten Endbereich Re1, einen mittleren Bereich Rc und einen zweiten Endbereich Re2 von einer Seite in der axialen Richtung L, aufgeteilt. Jeder von dem ersten Endbereich Re1 und dem zweiten Endbereich Re2 ist als ein Bereich festgelegt, der eine axiale Länge aufweist, die z.B. in etwa 1/100 bis 1/5 der gesamten axialen Länge des Rotorkerns 3 ist. In der vorliegenden Ausführungsform weisen die Elektrostahlbleche 30 in dem ersten Endbereich Re1 und die Elektrostahlbleche 30 in dem zweiten Endbereich Re2 dieselbe dreidimensionale Form auf, und die Elektrostahlbleche 30 in dem mittleren Bereich Rc weisen eine von den Elektrostahlblechen 30 in jedem Endbereich Re1, Re2 verschiedene dreidimensionale Form auf. Dies wird später beschrieben.
Die Permanentmagneten 6 sind in den Rotorkern 3 so eingebettet, dass sie sich durch den Rotorkern 3 in der axialen Richtung L erstrecken. Wie durch Phantomlinien in 2 gezeigt ist, ist die Schnittform in einer Ebene senkrecht zu der axialen Richtung L (die nachfolgend einfach als die „Schnittform“ bezeichnet wird) des Permanentmagneten 6 der vorliegenden Ausführungsform ein Rechteck. Jeder Magnetpol P ist durch ein Paar von Permanentmagneten 6, die nebeneinander in der Umfangsrichtung C in einer V-Form, die radial nach innen vorsteht, angeordnet sind, ausgebildet.
Ein Paar von Permanentmagneten 6, die jeden Magnetpol P ausbilden, ist derart angeordnet, dass ihre Polflächen 6a derselben Polarität (N-Pol oder S-Pol) radial nach außen gewandt sind. Zwei Magnetpole P, die in der Umfangsrichtung C aneinander angrenzen, weisen entgegengesetzte Polaritäten auf, und ein Paar von Permanentmagneten 6 eines Magnetpols P und ein Paar von Permanentmagneten 6 des anderen Magnetpols P sind derart angeordnet, dass ihre Polflächen 6a verschiedener Polaritäten (N-Pol/S-Pol) radial nach außen gewandt sind.
Die Polflächen 6a sind äußere Oberflächen senkrecht zu der Magnetisierungsrichtung (magnetisierenden Richtung) und sind Oberflächen, durch die ein Magnetfluss der Permanentmagneten 6 hauptsächlich in die Permanentmagneten 6 eintritt oder diese verlässt. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Permanentmagneten 6, die eine rechteckige Schnittform aufweisen, in einer Richtung parallel zu ihren kürzeren Seiten magnetisiert worden. Dementsprechend sind in der vorliegenden Ausführungsform zwei Oberflächen, die die längeren Seiten des Rechtecks ausbilden, aus den Außenumfangsoberflächen (vier Oberflächen, die den Außenumfang eines Schnitts senkrecht zu der axialen Richtung L ausbilden) jedes Permanentmagneten 6 Polflächen 6a. In der vorliegenden Ausführungsform werden die verbleibenden zwei Oberflächen (äußeren Oberflächen parallel zu der Magnetisierungsrichtung; in der vorliegenden Ausführungsform zwei Oberflächen, die die kürzeren Seiten des Rechtecks ausbilden) der Außenumfangsoberflächen jedes Permanentmagneten 6 als Nicht-Polflächen 6b bezeichnet. Das Paar von Polflächen 6a ist parallel zueinander, und das Paar von Nicht-Polflächen 6b ist ebenfalls parallel zueinander. In diesem Beispiel treffen die Polflächen 6a die Nicht-Polflächen 6b unter rechten Winkeln.
Wie in 1 und 2 gezeigt ist, weisen die Elektrostahlbleche 30 eine Mehrzahl von Löchern 31 in jedem Magnetpol P auf. Die Löcher 31 weisen zumindest Magneteinsetzlöcher 32 auf, in die die Permanentmagneten 6 eingesetzt sind. In der vorliegenden Ausführungsform weisen, da jeder Magnetpol P durch ein Paar von Permanentmagneten 6 ausgebildet ist, die Elektrostahlbleche 30 in jedem Magnetpol P eine Mehrzahl von Löchern 31, die zumindest zwei Magneteinsetzlöcher 32 aufweisen, auf. In jedem Magnetpol P ist ein Paar von Magneteinsetzlöchern 32 in einer V-Form, die radial nach innen vorsteht, angeordnet. Jedes Magneteinsetzloch 32 der vorliegenden Ausführungsform weist einen Magnetaufnahmeabschnitt 32A und verlängerte Barriereabschnitte 32B auf. Der Magnetaufnahmeabschnitt 32A ist ein Abschnitt, der den Permanentmagneten 6 darin aufnimmt und hält.
Die verlängerten Barriereabschnitte 32B sind Abschnitte, die als Magnetwiderstand (Flussbarriere) für Magnetfluss, der in dem Rotorkern 3 fließt, wirken. Die verlängerten Barriereabschnitte 32B wirken auch als Abschnitte, die mit z.B. einem Harz, einem Haftmittel usw. (die nachfolgend einfach als ein „Harz usw.“ bezeichnet werden) gefüllt sind, zum Befestigen des Permanentmagneten 6 in dem Magneteinsetzloch 32 mit dem Harz usw.. Die verlängerten Barriereabschnitte 32B sind an beiden Enden des Magnetaufnahmeabschnitts 32A ausgebildet, so dass sie in der longitudinalen Richtung des Magnetaufnahmeabschnitts 32A kontinuierlich zu dem Magnetaufnahmeabschnitt 32A sind (ungefähr in der Umfangsrichtung C des Rotors 1).
Die Elektrostahlbleche 30 weisen in den Magneteinsetzlöchern 32 (insbesondere in den verlängerten Barriereabschnitten 32B, die in diesem Beispiel an beiden Enden ausgebildet sind) Positioniervorsprünge 34 zum Positionieren der Permanentmagneten 6 auf. Die Positioniervorsprünge 34 stehen entlang der Nicht-Polflächen 6b der Permanentmagneten 6 vor. Die Positioniervorsprünge 34 sind so ausgebildet, dass sie eine dreieckige Schnittform aufweisen. Die Positioniervorsprünge 34 sind so ausgebildet, dass sie in die Magneteinsetzlöcher 32 über die Polflächen 6a der Permanentmagneten 6 (oder gegenüberliegende Oberflächen 32f der Magneteinsetzlöcher 32, die den Polflächen 6a der Permanentmagneten 6 zugewandt sind; siehe 3) hinaus vorstehen. Mit anderen Worten, die Positioniervorsprünge 34 sind so ausgebildet, dass sie in einen Bereich, der zwischen imaginären Linien, die von Enden des Paares von Polflächen 6a in einer tangentialen Richtung zu jeder Polfläche 6a verlängert sind, sandwichartig umgeben ist, wenn die Elektrostahlbleche 30 in der axialen Richtung L betrachtet werden, vorstehen. In dem Fall, dass die Permanentmagneten 6 eine rechteckige Form aufweisen, wie in der vorliegenden Ausführungsform, sind die Positioniervorsprünge 34 so ausgebildet, dass sie zwischen ein Paar imaginärer Linien, die entlang der Polflächen 6a der Permanentmagneten 6 verlängert sind, vorstehen.
Jeder Positioniervorsprung 34 ist so ausgebildet, dass seine eine Oberfläche (gegenüberliegende Oberfläche 34f) der Nicht-Polfläche 6b des Permanentmagneten 6 entweder in Oberflächenkontakt damit oder mit einem kleinen Abstand dazwischen zugewandt ist. Ein Paar von Positioniervorsprüngen 34 ist in jedem Magneteinsetzloch 32 so ausgebildet, dass ihre gegenüberliegenden Oberflächen 34f durch einen Abstand, der der Länge des Permanentmagneten 6 entspricht, voneinander getrennt sind. Der Permanentmagnet 6 ist somit in dem Magneteinsetzloch 32 durch das Paar von Positioniervorsprüngen 34 positioniert.
Jedes Magneteinsetzloch 32 der vorliegenden Ausführungsform weist ferner Entlastungslöcher 32C auf. Die Entlastungslöcher 32C sind an beiden Enden des Magnetaufnahmeabschnitts 32A so ausgebildet, dass sie in der lateralen Richtung des Magnetaufnahmeabschnitts 32A (ungefähr in Richtung auf die Innenseite des Rotors 1 in der radialen Richtung) kontinuierlich mit dem Magnetaufnahmeabschnitt 32A sind. Die Entlastungslöcher 32C sind zum Verhindern, dass die Ecken des Permanentmagneten 6 während eines Einsetzens des Permanentmagneten 6 in den Magnetaufnahmeabschnitt 32A auf den Magnetaufnahmeabschnitt 32A schlagen, und zum Verhindern einer Spannungskonzentration auf den Ecken der Permanentmagneten 6 nach Einfügung der Permanentmagneten 6 in den Magnetaufnahmeabschnitt 32A vorgesehen. Das Vorliegen der Entlastungslöcher 32C ist auch vorteilhaft, da es ein Füllen der Magneteinsetzlöcher 32 mit einem Harz usw. verbessert.
Die Elektrostahlbleche 30 weisen Außenumfangsbrückenabschnitte 36 und einen Zwischenlochbrückenabschnitt 37 in jedem Magnetpol P auf. Jeder Außenumfangsbrückenabschnitt 36 ist zwischen einem der Löcher 31 und einer Außenumfangsoberfläche 3a des Rotorkerns 3 ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform ist jeder Außenumfangsbrückenabschnitt 36 zwischen dem Magneteinsetzloch 32 (insbesondere dem radial äußeren verlängerten Barriereabschnitt 32B in diesem Beispiel) und der Außenumfangsoberfläche 3a des Rotorkerns 3 ausgebildet. Jeder Außenumfangsbrückenabschnitt 36 erstreckt sich in der Umfangsrichtung C zum Überbrücken eines Endes eines inneren Magnetpfadausbildungsabschnitts 40 in der Umfangsrichtung C und eines Endes eines äußeren Magnetpfadausbildungsabschnitts 45 in der Umfangsrichtung C. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht die Außenumfangsoberfläche 3a des Rotorkerns 3 der „dem Stator gegenüberliegenden Oberfläche“, und der Außenumfangsbrückenabschnitt 36 entspricht dem „statorseitigen Brückenabschnitt“.
Der Zwischenlochbrückenabschnitt 37 ist zwischen zwei Löchern 31, die in der Umfangsrichtung C aneinander angrenzen, ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Zwischenlochbrückenabschnitt 37 zwischen zwei Magneteinsetzlöchern 32 (insbesondere radial inneren verlängerten Barriereabschnitten 32B in diesem Beispiel), die in der Umfangsrichtung C aneinander angrenzen, ausgebildet. Der Zwischenlochbrückenabschnitt 37 erstreckt sich in der radialen Richtung R zum Überbrücken eines mittleren Teils des inneren Magnetpfadausbildungsabschnitts 40 in der Umfangsrichtung C und eines mittleren Teils des äußeren Magnetpfadausbildungsabschnitts 45 in der Umfangsrichtung C.
Die Elektrostahlbleche 30 weisen einen inneren Magnetpfadausbildungsabschnitt 40 und einen äußeren Magnetpfadausbildungsabschnitt 45 in jedem Magnetpol P auf. Der innere Magnetpfadausbildungsabschnitt 40 ist so ausgebildet, dass er sich entlang der Polflächen 6a der Permanentmagneten 6 erstreckt. Der innere Magnetpfadausbildungsabschnitt 40 ist radial innerhalb der Magneteinsetzlöcher 32 ausgebildet, so dass er sich entlang der Polflächen 6a des Paares von Permanentmagneten 6, die in einer V-Form angeordnet sind, erstreckt. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht der innere Magnetpfadausbildungsabschnitt 40 dem „Magnetpfadausbildungsabschnitt“. Der innere Magnetpfadausbildungsabschnitt 40 dient hauptsächlich als ein Pfad für Magnetfluss (was q-Achsen-Fluss genannt wird), der entlang der Polflächen 6a der Permanentmagneten 6 fließt.
Der innere Magnetpfadausbildungsabschnitt 40 weist einen primären Magnetpfadbereich 41 und einen sekundären Magnetpfadbereich 42 auf. Der primäre Magnetpfadbereich 41 ist ein Bereich, der durch einen Teil (Abschnitt kleinster Breite 41n) des inneren Magnetpfadausbildungsabschnitts 40 definiert ist, und der Teil weist die kleinste Magnetpfadbreite (Breite in einer Richtung, die die Polfläche 6a senkrecht kreuzt) auf. Insbesondere ist der primäre Magnetpfadbereich 41 ein streifenförmiger Bereich, der dieselbe Breite wie der Abschnitt kleinster Breite 41n aufweist und sich entlang der Polflächen 6a erstreckt. Der primäre Magnetpfadbereich 41 ist in einer Form eines Streifens mit einer konstanten Breite so ausgebildet, dass er sich entlang der Polflächen 6a des Paares von Permanentmagneten 6, die in einer V-Form angeordnet sind, erstreckt.
Der Abschnitt kleinster Breite 41n ist typischerweise zwischen einer Schnittlinie imaginärer Ebenen, die jeweils parallel zu den Polflächen 6a eines entsprechenden der Permanentmagneten 6 sind und die Böden der Entlastungslöcher 32C, die in einem entsprechenden des Paares von Magneteinsetzlöchern 32 enthalten sind und radial innerhalb der Polflächen 6a des entsprechenden Permanentmagneten 6 gelegen sind, kontaktieren, und einer Innenumfangsoberfläche 3b des Rotorkerns 3 ausgebildet. Der Abschnitt kleinster Breite 41n ist gewöhnlich in einem mittleren Teil jedes Magnetpols P in der Umfangsrichtung C gelegen. In diesem Fall ist die Breite des Abschnitts kleinster Breite 41n ungefähr die radiale Breite zwischen der Schnittlinie der imaginären Ebenen und der Innenumfangsoberfläche 3b des Rotorkerns 3. Der Ausdruck „senkrecht“ bedeutet entweder einen senkrechten Zustand oder einen im Wesentlichen senkrechten Zustand (z.B. innerhalb ±5° in Bezug auf den senkrechten Zustand).
Der sekundäre Magnetpfadbereich 42 ist ein Bereich, der in einem Abschnitt enthalten ist, der eine größere Magnetpfadbreite als der Abschnitt kleinster Breite 41n aufweist und der näher an den Magneteinsetzlöchern 32 gelegen ist, als es der primäre Magnetpfadbereich 41 ist. Wie oben beschrieben wurde, ist der primäre Magnetpfadbereich 41 durch den Abschnitt kleinster Breite 41n definiert, und der Abschnitt kleinster Breite 41n ist basierend auf den Entlastungslöchern 32C bestimmt. Der sekundäre Magnetpfadbereich 42 ist daher ein Bereich, der radial innerhalb der Magneteinsetzlöcher 32 und radial außerhalb der imaginären Ebenen, die jeweils parallel zu den Polflächen 6a des Permanentmagneten 6 sind und die Böden der Entlastungslöcher 32C, die radial innerhalb der Polflächen 6a des Permanentmagneten 6 gelegen sind, kontaktieren, gelegen ist. Der sekundäre Magnetpfadbereich 42 ist ein verformter Bereich, der sich entlang der Polflächen 6a des Paares von Permanentmagneten 6, die in einer V-Form angeordnet sind, erstreckt und den Formen der Entlastungslöcher 32C und der Positioniervorsprünge 34 entspricht.
Der äußere Magnetpfadausbildungsabschnitt 45 ist so ausgebildet, dass er sich in der Umfangsrichtung C zwischen dem Paar von Permanentmagneten 6 und der Außenumfangsoberfläche 3a des Rotorkerns 3 erstreckt. Der äußere Magnetpfadausbildungsabschnitt 45 dient hauptsächlich als ein Pfad für Magnetfluss (was d-Achsen-Fluss genannt wird), der in der Magnetisierungsrichtung der Permanentmagneten 6 fließt.
Wie oben beschrieben wurde, weisen die Elektrostahlbleche 30 als einen wesentlichen Abschnitt, der die Löcher 31 (Magneteinsetzlöcher 32) ausschließt, die als Öffnungen ausgebildet sind, die Positioniervorsprünge 34, die Außenumfangsbrückenabschnitte 36, den Zwischenlochbrückenabschnitt 37, den inneren Magnetpfadausbildungsabschnitt 40 und den äußeren Magnetpfadausbildungsabschnitt 45 in jedem Magnetpol P auf. In der vorliegenden Ausführungsform werden von diesen Abschnitten die anderen Abschnitte als die Positioniervorsprünge 34, die Außenumfangsbrückenabschnitte 36 und der Zwischenlochbrückenabschnitt 37 (der innere Magnetpfadausbildungsabschnitt 40 und der äußere Magnetpfadausbildungsabschnitt 45) als ein Nicht-Brückenabschnitt N bezeichnet. Von dem Nicht-Brückenabschnitt N wird ein anderer Abschnitt als ein Teil des sekundären Magnetpfadbereichs 42 des inneren Magnetpfadausbildungsabschnitts 40 als ein allgemeiner Abschnitt G bezeichnet. Obwohl der Nicht-Brückenabschnitt N und der allgemeine Abschnitt G abhängig davon, ob sie einen Teil des sekundären Magnetpfadbereichs 42 aufweisen oder nicht, geringfügig voneinander verschieden sind, sind der Nicht-Brückenabschnitt N und der allgemeine Abschnitt G Konzepte, die als im Wesentlichen dieselben angesehen werden können.
Da der Rotorkern 3 eine Mehrzahl von Magnetpolen P aufweist, weisen die Elektrostahlbleche 30 eine Mehrzahl von Positioniervorsprüngen 34, eine Mehrzahl von Außenumfangsbrückenabschnitten 36, eine Mehrzahl von Zwischenlochbrückenabschnitten 37, eine Mehrzahl von inneren Magnetpfadausbildungsabschnitten 40 und eine Mehrzahl von äußeren Magnetpfadausbildungsabschnitten 45 auf. Die Mehrzahl von inneren Magnetpfadausbildungsabschnitten 40 ist im Wesentlichen in der Umfangsrichtung C miteinander kombiniert und weist eine ringförmige Gesamtform auf.
In der vorliegenden Ausführungsform ist, wie in 3 gezeigt ist, in einem Teil der Elektrostahlbleche 30 zumindest ein Teil der Mehrzahl von Zwischenlochbrückenabschnitten 37 härter als der Nicht-Brückenabschnitt N (insbesondere der allgemeine Abschnitt G in diesem Beispiel) gemacht. Bereiche, die härter als der Nicht-Brückenabschnitt N (allgemeine Abschnitt G) gemacht sind, sind in 3 schraffiert gezeigt. In der vorliegenden Ausführungsform ist in den Elektrostahlblechen 30 in dem mittleren Bereich Rc (siehe 1) des Rotorkerns 3 zumindest ein Teil der Mehrzahl von Zwischenlochbrückenabschnitten 37 härter als der allgemeine Abschnitt G gemacht. In der vorliegenden Ausführungsform weisen die Elektrostahlbleche 30 einen einzelnen Zwischenlochbrückenabschnitt 37 in jedem Magnetpol P auf, und in allen der Magnetpole P ist zumindest ein Teil des Zwischenlochbrückenabschnitts 37 härter als der allgemeine Abschnitt G gemacht. D.h., alle der Mehrzahl von Zwischenlochbrückenabschnitten 37, die in den Elektrostahlblechen 30 ausgebildet sind, sind härter als der allgemeine Abschnitt G gemacht.
Jeder Zwischenlochbrückenabschnitt 37 ist vollständig härter als der allgemeine Abschnitt G gemacht. D.h., jeder Zwischenlochbrückenabschnitt 37 ist in dem gesamten Bereich (gesamten Bereich in sowohl der radialen Richtung R als auch der Umfangsrichtung C) zwischen zwei Löchern 31 (Magneteinsetzlöchern 32), die in der Umfangsrichtung C aneinander angrenzen, härter als der allgemeine Abschnitt G gemacht.
Die Zwischenlochbrückenabschnitte 37 der Elektrostahlbleche 30 in dem mittleren Bereich Rc sind durch Ausbilden erster Vertiefungen 51 an vorherbestimmten Positionen in einer ersten Prinzipaloberfläche 30a, nämlich einer Oberfläche auf einer Seite in der axialen Richtung L des Elektrostahlblechs 30 (siehe 4) um einen Betrag, der der Tiefe einer ersten Vertiefung 51 entspricht, dünner als der allgemeine Abschnitt G gemacht. Die ersten Vertiefungen 51 können durch z.B. maschinelles Bearbeiten, wie beispielsweise Pressen, ausgebildet werden. D.h., die ersten Vertiefungen 51 sind in dem Elektrostahlblech 30 mit der Referenzdicke T0 durch Komprimieren der vorherbestimmten Positionen des Elektrostahlblechs 30 in der axialen Richtung L ausgebildet, wodurch erste dünnere Abschnitte 56 mit einer ersten Dicke T1 kleiner als die Referenzdicke T0 an den Positionen auftreten, wo die ersten Vertiefungen 51 ausgebildet worden sind. Die ersten dünneren Abschnitte 56 weisen eine höhere Härte auf, da das Elektrostahlblech 30 mit der Referenzdicke T0 in der axialen Richtung L komprimiert ist. Die Zwischenlochbrückenabschnitte 37, die härter und dünner als der allgemeine Abschnitt G sind, sind somit durch die ersten dünneren Abschnitte 56 ausgebildet. Die Härte der Zwischenlochbrückenabschnitte 37 kann z.B. in etwa 1,05 bis 2,5-mal jene des allgemeinen Abschnitts G sein, und die erste Dicke T1 kann z.B. in etwa 40% bis 95% der Referenzdicke T0 sein.
Die Außenumfangsbrückenabschnitte 36 weisen dieselbe Härte wie der Nicht-Brückenabschnitt N (insbesondere der allgemeine Abschnitt G in diesem Beispiel) auf. D.h., anders als die Zwischenlochbrückenabschnitte 37 sind die Außenumfangsbrückenabschnitte 36 nicht härter als der allgemeine Abschnitt G gemacht. Hinsichtlich der Dicke weisen die Außenumfangsbrückenabschnitte 36 dieselbe Dicke wie der Nicht-Brückenabschnitt N (allgemeine Abschnitt G) auf und sind, anders als die Zwischenlochbrückenabschnitte 37, nicht dünner als der allgemeine Abschnitt G gemacht. Die Außenumfangsbrückenabschnitte 36 sind so ausgebildet, dass sie die Dicke (Referenzdicke T0) der Elektrostahlbleche 30 selbst aufweisen (siehe 4).
Wie in 3 gezeigt ist, sind die Positioniervorsprünge 34 in einem Teil der Elektrostahlbleche 30 härter als der allgemeine Abschnitt G gemacht. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Positioniervorsprünge 34 in den Elektrostahlblechen 30 in dem mittleren Bereich Rc des Rotorkerns 3 härter als der allgemeine Abschnitt G gemacht. In der vorliegenden Ausführungsform sind alle der Positioniervorsprünge 34 härter als der allgemeine Abschnitt G gemacht. Außerdem ist jeder Positioniervorsprung 34 vollständig härter als der allgemeine Abschnitt G gemacht. Hinsichtlich der Dicke sind alle der Positioniervorsprünge 34 in den Elektrostahlblechen 30 in dem mittleren Bereich Rc des Rotorkerns 3 vollständig dünner als der allgemeine Abschnitt G gemacht.
In der vorliegenden Ausführungsform sind zusätzlich zu den Positioniervorsprüngen 34 Teile des sekundären Magnetpfadbereichs 42, die kontinuierlich mit Basen 34b der Positioniervorsprünge 34 sind, härter als der allgemeine Abschnitt G gemacht. Mit anderen Worten, der Bereich, der härter als der allgemeine Abschnitt G gemacht ist, weist nicht nur die Positioniervorsprünge 34 auf, sondern ist auch über imaginäre verlängerte Linien der Polflächen 6a der Permanentmagneten 6 oder der gegenüberliegenden Oberflächen 32f, die den Polflächen 6a zugewandt sind, hinaus verlängert, so dass er einen Teil des sekundären Magnetpfadbereichs 42, der radial innerhalb der Positioniervorsprünge 34 gelegen ist, aufweist. Dieser Bereich höherer Härte erstreckt sich nicht zu dem primären Magnetpfadbereich 41.
Die Positioniervorsprünge 34 der Elektrostahlbleche 30 in dem mittleren Bereich Rc sind durch z.B. Ausbilden zweiter Vertiefungen 52 an vorherbestimmten Positionen in der ersten Prinzipaloberfläche 30a des Elektrostahlblechs 30 um einen Betrag, der der Tiefe einer zweiten Vertiefung 52 entspricht, dünner als der allgemeine Abschnitt G gemacht (siehe 5). Ähnlich den ersten Vertiefungen 51 können die zweiten Vertiefungen 52 durch z.B. maschinelles Bearbeiten, wie beispielsweise Pressen, ausgebildet werden. Die zweiten Vertiefungen 52 können entweder gleichzeitig mit den ersten Vertiefungen 51 oder separat von den ersten Vertiefungen 51 ausgebildet werden. Die zweiten Vertiefungen 52 werden in dem Elektrostahlblech 30 mit der Referenzdicke T0 durch Komprimieren der vorherbestimmten Positionen des Elektrostahlblechs 30 in der axialen Richtung L ausgebildet, wodurch zweite dünnere Abschnitte 57 mit einer zweiten Dicke T2 kleiner als die Referenzdicke T0 an den Positionen auftreten, wo die zweiten Vertiefungen 52 ausgebildet worden sind. Die zweiten dünneren Abschnitte 57 weisen eine höhere Härte auf, da das Elektrostahlblech 30 mit der Referenzdicke T0 in der axialen Richtung L komprimiert ist. Die Positioniervorsprünge 34, die härter und dünner als der allgemeine Abschnitt G sind, sind somit durch die zweiten dünneren Abschnitte 57 ausgebildet. Die Härte der Positioniervorsprünge 34 kann z.B. in etwa 1,05 bis 2,5-mal jene des allgemeinen Abschnitts G sein, und die zweite Dicke T2 kann z.B. in etwa 40% bis 95% der Referenzdicke T0 sein.
Die Härte der Positioniervorsprünge 34 kann entweder dieselbe wie jene oder verschieden von jener der Zwischenlochbrückenabschnitte 37 sein. Die zweite Dicke T2 der zweiten dünneren Abschnitte 57 kann entweder dieselbe wie oder verschieden von der ersten Dicke T1 der ersten dünneren Abschnitte 56 sein. In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Beispiel, in dem die erste Dicke T1 dieselbe wie die zweite Dicke T2 ist und die Positioniervorsprünge 34 und die Zwischenlochbrückenabschnitte 37 dieselbe Härte (und eine Dicke, die in etwa 50% der Referenzdicke T0 ist) aufweisen, in den Figuren gezeigt.
Die Magneteinsetzlöcher 32 können entweder nach Ausbildung der ersten Vertiefungen 51 und der zweiten Vertiefungen 52 oder vor Ausbildung der ersten Vertiefungen 51 und der zweiten Vertiefungen 52 gestanzt werden. Alternativ können die Magneteinsetzlöcher 32 gleichzeitig mit Ausbildung der ersten Vertiefungen 51 und der zweiten Vertiefungen 52 gestanzt werden.
Wie in 4 und 5 gezeigt ist, sind die Elektrostahlbleche 30 in dem mittleren Bereich Rc derart gestapelt, dass die ersten Vertiefungen 51 und die zweiten Vertiefungen 52 derselben Seite in der axialen Richtung L zugewandt sind. In dem Fall, dass die Elektrostahlbleche 30 auf diese Weise gestapelt sind, kann ein Stapel der Elektrostahlbleche 30 durch bloßes aufeinanderfolgendes Ausbilden der Elektrostahlbleche 30, die die ersten Vertiefungen 51 und die zweiten Vertiefungen 52 aufweisen, durch z.B. maschinelles Bearbeiten und sequenzielles Stapeln dieser Elektrostahlbleche 30, wie sie sind, leicht ausgebildet werden.
Wie oben beschrieben wurde, sind in der vorliegenden Ausführungsform in den Elektrostahlblechen 30 in dem mittleren Bereich Rc die Zwischenlochbrückenabschnitte 37 und die Positioniervorsprünge 34 härter als der allgemeine Abschnitt G gemacht, wohingegen die Außenumfangsbrückenabschnitte 36 dieselbe Härte wie der allgemeine Abschnitt G aufweisen. Hinsichtlich der Dicke sind in den Elektrostahlblechen 30 in dem mittleren Bereich Rc die Zwischenlochbrückenabschnitte 37 und die Positioniervorsprünge 34 dünner als der allgemeine Abschnitt G gemacht, wohingegen die Außenumfangsbrückenabschnitte 36 dieselbe Dicke wie der allgemeine Abschnitt G aufweisen.
Das meiste an Magnetfluss, der die Permanentmagneten 6 verlassen hat, konzentriert sich auf die Zentren der Magnetpole P (was die d-Achsen-Richtung genannt wird) und fließt in den Stator, aber einiges von dem Magnetfluss ist Leckfluss, der durch die Zwischenlochbrückenabschnitte 37 fließt. Obwohl die verlängerten Barriereabschnitte 32B auf beiden Seiten des Permanentmagneten 6 ausgebildet sind, haben die Erfinder herausgefunden, dass es in dem Fall, dass die Positioniervorsprünge 34 so ausgebildet sind, dass sie in die verlängerten Barriereabschnitte 32B vorstehen, einen Leckfluss geben kann, der durch die verlängerten Barriereabschnitte 32B und die Positioniervorsprünge 34 fließt. Die Möglichkeit des Vorliegens von Leckfluss aufgrund des Vorliegens der Positioniervorsprünge 34 ist ein neues Wissen, das durch die rigorose Forschung der Erfinder erhalten worden ist. In Anbetracht dessen sind in der vorliegenden Ausführungsform die Zwischenlochbrückenabschnitte 37 und die Positioniervorsprünge 34 härter als der allgemeine Abschnitt G gemacht, und die Zwischenlochbrückenabschnitte 37 und die Positioniervorsprünge 34 sind dünner als der allgemeine Abschnitt G gemacht.
In dem Fall, dass die Zwischenlochbrückenabschnitte 37 und die Positioniervorsprünge 34 durch Komprimieren der entsprechenden Abschnitte des Elektrostahlblechs 30 durch z.B. Pressen usw. ausgebildet sind, verbleibt eine Restspannung in diesen Abschnitten, die eine höhere Härte aufweisen, und magnetische Eigenschaften werden aufgrund der Restspannung verschlechtert. Da die Dicke der Zwischenlochbrückenabschnitte 37 und die Dicke der Positioniervorsprünge 34 zu dieser Zeit ebenfalls reduziert werden, wird die Magnetpfadschnittfläche reduziert, und ein Magnetwiderstand wird in diesen Abschnitten erhöht, wodurch ein Leckfluss reduziert wird. Eine signifikante Reduktion an Leckfluss wird somit durch die erhöhte Härte und reduzierte Dicke dieser Abschnitte erreicht. Infolgedessen wird ein effektiver Magnetfluss, der in Richtung auf den Stator fließt, erhöht, wodurch eine Zunahme an Drehmoment erreicht wird.
Es ist herkömmlicherweise in der Technik wohlbekannt, dass etwas an Magnetfluss, der die Permanentmagneten 6 verlassen hat, ein Leckfluss ist, der durch die Außenumfangsbrückenabschnitte 36 fließt. Dementsprechend können zum bloßen weiteren Reduzieren von Leckfluss die Außenumfangsbrückenabschnitte 36 wie die Zwischenlochbrückenabschnitte 37 und die Positioniervorsprünge 34 ebenfalls härter (dünner) gemacht werden. In der vorliegenden Ausführungsform weisen die Außenumfangsbrückenabschnitte 36 jedoch dieselbe Härte und Dicke wie der allgemeine Abschnitt G auf.
Falls die Außenumfangsbrückenabschnitte 36 durch Komprimieren der entsprechenden Abschnitte des Elektrostahlblechs 30 durch z.B. Pressen usw. ausgebildet werden, verbleibt eine Restspannung in diesen Abschnitten, und eine derartige Restspannung erhöht einen Hystereseverlust. Dies resultiert in einer Zunahme an Eisenverlust. Insbesondere da ein Verlust nahe der Oberfläche des Rotors 1 beim Eisenverlust dominant ist, wirkt sich eine Zunahme an Hystereseverlust in den Außenumfangsbrückenabschnitten 36, die angrenzend an die Außenumfangsoberfläche 3a des Rotorkerns 3 gelegen sind, signifikant auf eine Zunahme an Eisenverlust aus. Außerdem können ein Rastmoment und eine Drehmomentwelligkeit zunehmen, was Lärm und Schwingung erzeugt. In Anbetracht dessen sind in der vorliegenden Ausführungsform die Außenumfangsbrückenabschnitte 36 nicht härter als der allgemeine Abschnitt G gemacht, sondern weisen dieselbe Härte wie der allgemeine Abschnitt G auf, und sind nicht dünner als der allgemeine Abschnitt G gemacht, sondern weisen dieselbe Dicke wie der allgemeine Abschnitt G auf. Dies schränkt eine Zunahme an Eisenverlust und eine Erzeugung von Lärm und Schwingung ein.
Andererseits weisen in den Elektrostahlblechen 30 in dem ersten Endbereich Re1 oder dem zweiten Endbereich Re2 (siehe 1) des Rotorkerns 3, wie in 6 bis 8 gezeigt ist, nicht nur die Außenumfangsbrückenabschnitte 36, sondern auch die Zwischenlochbrückenabschnitte 37 und die Positioniervorsprünge 34 dieselbe Härte und Dicke wie der allgemeine Abschnitt G auf. Zum bloßen Minimieren von Leckfluss in jedem Elektrostahlblech 30 können die Zwischenlochbrückenabschnitte 37 und die Positioniervorsprünge 34 in allen Elektrostahlblechen 30, die den Rotorkern 3 ausbilden, härter und dünner gemacht werden. Jedoch haben die Erfinder herausgefunden, dass selbst in einer derartigen Ausgestaltung ein Magnetfluss, der nicht länger durch die Zwischenlochbrückenabschnitte 37 usw. leckt, nicht notwendigerweise als effektiver Magnetfluss in Richtung auf den Stator fließen muss, sondern in der axialen Richtung L nahe beiden Enden des Rotorkerns 3 lecken kann. Die Möglichkeit, dass der Magnetfluss, der nicht länger durch die Zwischenlochbrückenabschnitte 37 usw. leckt, in der axialen Richtung L lecken kann, ist ein neues Wissen, das durch die rigorose Forschung der Erfinder erhalten wurde.
In Anbetracht dessen weisen in der vorliegenden Ausführungsform alle Abschnitte einschließlich der Zwischenlochbrückenabschnitte 37 und der Positioniervorsprünge 34 in den Elektrostahlblechen 30 in dem ersten Endbereich Re1 oder dem zweiten Endbereich Re2 des Rotorkerns 3 dieselbe Härte und Dicke auf. Dies reduziert einen Leckfluss in der axialen Richtung L und erhöht den gesamten effektiven Magnetfluss des Rotors 1, so dass dadurch eine weitere Zunahme an Drehmoment erreicht wird.
[Andere Ausführungsformen]

(1) Die obige Ausführungsform wird in Bezug auf ein Beispiel beschrieben, in dem jeder der Zwischenlochbrückenabschnitte 37 gänzlich eine höhere Härte (kleinere Dicke) aufweist. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt. Beispielsweise kann, wie in 9 gezeigt ist, jeder der Zwischenlochbrückenabschnitte 37 teilweise eine höhere Härte aufweisen. Dasselbe gilt für die Positioniervorsprünge 34. D.h., jeder der Positioniervorsprünge 34 kann teilweise eine höhere Härte aufweisen.
(2) Die obige Ausführungsform wird in Bezug auf ein Beispiel beschrieben, in dem die Elektrostahlbleche 30 lediglich die Magneteinsetzlöcher 32 als die Löcher 31 aufweisen. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt. Beispielsweise können, wie in 10 gezeigt ist, die Elektrostahlbleche 30 Magnetische-Barriere-Löcher 33 zusätzlich zu den Magneteinsetzlöchern 32 aufweisen. In diesem Fall weisen die Löcher 31 sowohl die Magneteinsetzlöcher 32 als auch die Magnetische-Barriere-Löcher 33 auf. Die Zwischenlochbrückenabschnitte 37 sind zwischen jedem Magneteinsetzloch 32 (radial inneren verlängerten Barriereabschnitt 32B) und dem Magnetische-Barriere-Loch 33 ausgebildet. Beispielsweise sind in dem Beispiel von 11, in dem zwei Magnetische-Barriere-Löcher 33 ausgebildet sind, die Zwischenlochbrückenabschnitte 37 zwischen jedem Magneteinsetzloch 32 (radial innerer verlängerter Barriereabschnitt 32B) und jedem Magnetische-Barriere-Loch 33 und zwischen den Magnetische-Barriere-Löchern 33 ausgebildet. Die Magnetische-Barriere-Löcher 33 wirken als Magnetwiderstand (Flussbarriere) für Magnetfluss, der in dem Rotorkern 3 fließt, separat von den verlängerten Barriereabschnitten 32B. Die Permanentmagneten 6 sind nicht in die Magnetische-Barriere-Löcher 33 eingesetzt.
(3) Die obige Ausführungsform wird in Bezug auf ein Beispiel beschrieben, in dem alle der Zwischenlochbrückenabschnitte 37 eine höhere Härte (und eine kleinere Dicke) aufweisen. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt. Beispielsweise kann, wie in 11 gezeigt ist, in dem Fall, dass eine Mehrzahl von Zwischenlochbrückenabschnitten 37 in jedem Magnetpol P vorliegt, lediglich ein Teil der Zwischenlochbrückenabschnitte 37 eine höhere Härte aufweisen. Dasselbe gilt für die Positioniervorsprünge 34. Nämlich kann lediglich ein Teil der Positioniervorsprünge 34 eine höhere Härte aufweisen. In dem Fall, dass lediglich ein Zwischenlochbrückenabschnitt 37 in jedem Magnetpol P vorliegt, wie in der obigen Ausführungsform, kann/können lediglich der Zwischenlochbrückenabschnitt(-e) 37, der/die in einem Teil der Magnetpole P enthalten ist/sind, eine höhere Härte aufweisen.
(4) Die obige Ausführungsform wird in Bezug auf ein Beispiel beschrieben, in dem lediglich die Zwischenlochbrückenabschnitte 37 in den Elektrostahlblechen 30 in dem mittleren Bereich Rc eine höhere Härte (und eine kleinere Dicke) aufweisen, und die Zwischenlochbrückenabschnitte 37 in den Elektrostahlblechen 30 in dem ersten Endbereich Re1 oder dem zweiten Endbereich Re2 weisen keine höhere Härte (und keine kleinere Dicke) auf. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt. Beispielsweise können die Zwischenlochbrückenabschnitte 37 in allen Elektrostahlblechen 30 ungeachtet der Position des Elektrostahlblechs 30 in der axialen Richtung L eine höhere Härte aufweisen. Dasselbe gilt für die Positioniervorsprünge 34. D.h., die Positioniervorsprünge 34 in allen Elektrostahlblechen 30 können eine höhere Härte aufweisen.
(5) Die obige Ausführungsform wird in Bezug auf ein Beispiel beschrieben, in dem die Elektrostahlbleche 30 in dem mittleren Bereich Rc derart gestapelt sind, dass die ersten Vertiefungen 51 und die zweiten Vertiefungen 52 derselben Seite in der axialen Richtung L zugewandt sind. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt. Beispielsweise können, wie in 12 und 13 gezeigt ist, zwei Elektrostahlbleche 30, die in der axialen Richtung L aneinander angrenzen, derart gestapelt sein, dass die Vertiefungen 51, 52 entgegengesetzten Seiten in der axialen Richtung zugewandt sind. Mit dieser Ausgestaltung sind die Zwischenlochbrückenabschnitte 37 in Rücken-zu-Rücken-Kontakt miteinander, und die Positioniervorsprünge 34 sind in Rücken-zu-Rücken-Kontakt miteinander, was eine mechanische Festigkeit in diesen Abschnitten erhöht. Eine Verformung in diesen Abschnitten wird daher selbst während z.B. eines Füllens mit einem Harz usw. bei einem hohen Druck eingeschränkt.
(6) Die obige Ausführungsform wird in Bezug auf ein Beispiel beschrieben, in dem die Zwischenlochbrückenabschnitte 37 durch Ausbilden der ersten Vertiefungen 51 an vorherbestimmten Positionen in der ersten Prinzipaloberfläche 30a des Elektrostahlblechs 30 härter und dünner gemacht sind. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt. Beispielsweise können, wie in 14 gezeigt ist, die Zwischenlochbrückenabschnitte 37 durch Ausbilden der ersten Vertiefungen 51 an vorherbestimmten Positionen in beiden Oberflächen (sowohl der ersten Prinzipaloberfläche 30a als auch einer zweiten Prinzipaloberfläche 30b) des Elektrostahlblechs 30 (z.B. durch Durchführen von Pressen, so dass beide Oberflächen vertieft werden) dünner gemacht werden. Dasselbe gilt für die Positioniervorsprünge 34. Beispielsweise können, wie in 15 gezeigt ist, die Positioniervorsprünge 34 durch Ausbilden der zweiten Vertiefungen 52 an vorherbestimmten Positionen in beiden Oberflächen (sowohl der ersten Prinzipaloberfläche 30a als auch der zweiten Prinzipaloberfläche 30b) des Elektrostahlblechs 30 dünner gemacht werden.
(7) Die obige Ausführungsform wird in Bezug auf ein Beispiel beschrieben, in dem die Zwischenlochbrückenabschnitte 37 und die Positioniervorsprünge 34 durch Durchführen maschinellen Bearbeitens, wie beispielsweise Pressens, auf dem Elektrostahlblech 30 härter und dünner gemacht werden. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt. Die Zwischenlochbrückenabschnitte 37 und die Positioniervorsprünge 34 können durch Durchführen z.B. einer chemischen Behandlung auf dem Elektrostahlblech 30 härter gemacht werden. In diesem Fall können die Zwischenlochbrückenabschnitte 37 und die Positioniervorsprünge 34 dieselbe Dicke (Referenzdicke T0) wie der allgemeine Abschnitt G aufweisen.
(8) Die obige Ausführungsform wird Bezug auf ein Beispiel beschrieben, in dem sowohl die Zwischenlochbrückenabschnitte 37 als auch die Positioniervorsprünge 34 eine höhere Härte (und eine kleinere Dicke) aufweisen. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt. Beispielsweise können die Positioniervorsprünge 34 keine höhere Härte aufweisen, und lediglich die Zwischenlochbrückenabschnitte 37 können eine höhere Härte aufweisen. In diesem Fall sind die Zwischenlochbrückenabschnitte 37 härter als der „gesamte“ Nicht-Brückenabschnitt N gemacht.
(9) Die obige Ausführungsform wird in Bezug auf ein Beispiel beschrieben, in dem die Permanentmagneten 6 eine rechteckige Schnittform aufweisen. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt. Die Permanentmagneten 6 können irgendeine Schnittform, wie beispielsweise z.B. eine U-Form, eine V-Form und eine halbkreisförmige Form, aufweisen. Die Schnittform der Magneteinsetzlöcher 32 wird gemäß der Schnittform der Permanentmagneten 6 bestimmt.
(10) Die obige Ausführungsform wird hauptsächlich in Bezug auf die Ausgestaltung beschrieben, in der der Rotor 1 ein Innenrotor ist, der radial innerhalb eines Stators angeordnet ist. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt. Der Rotor 1 kann ein Außenrotor sein, der radial außerhalb eines Stators angeordnet ist. In diesem Fall weisen Innenumfangsbrückenabschnitte, die auf der Statorseite (auf der radial inneren Seite) ausgebildet sind, dieselbe Härte wie der Nicht-Brückenabschnitt N (allgemeine Abschnitt G) auf, und die Zwischenlochbrückenabschnitte 37 und die Positioniervorsprünge 34 sind härter als der Nicht-Brückenabschnitt N (allgemeine Abschnitt G) gemacht.
(11) Die obige Ausführungsform wird in Bezug auf ein Beispiel beschrieben, in dem die Technik der vorliegenden Offenbarung auf den Rotor 1 angewendet wird, der in einer rotierenden elektrischen Maschine enthalten ist, die als eine Antriebskraftquelle für ein Fahrzeug verwendet wird. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt. Beispielsweise ist die Technik der vorliegenden Offenbarung in ähnlicher Weise auf Rotoren anwendbar, die in rotierenden elektrischen Maschinen enthalten sind, die für verschiedene Zwecke, wie beispielsweise ein Antreiben eines Aufzugs und ein Antreiben eines Kompressors, verwendet werden.
(12) Diese Ausgestaltungen, die in jeder der obigen Ausführungsformen (einschließlich der Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, und der anderen Ausführungsformen; dasselbe gilt für die folgende Beschreibung) offenbart sind, können mit den Ausgestaltungen, die in anderen Ausführungsformen offenbart sind, kombiniert werden, außer wenn eine Inkonsistenz entsteht. Auch hinsichtlich anderer Ausgestaltungen sind die Ausführungsformen, die in der Spezifikation offenbart sind, in jeder Hinsicht beispielhaft, und Fachpersonen können Abwandlungen vornehmen, wie es zweckmäßig ist, ohne von dem Wesen und Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.

[Zusammenfassung von Ausführungsform]
Zusammengefasst weist der Rotor gemäß der vorliegenden Offenbarung vorzugsweise die folgenden Ausgestaltungen auf.
Ein Rotor (1) weist einen Rotorkern (3) mit einer Mehrzahl von Elektrostahlblechen (30), die in einer axialen Richtung (L) gestapelt sind, und einen Permanentmagneten (6), der in den Rotorkern (3) eingebettet ist, auf und ist so angeordnet, dass er einem Stator gegenüberliegt. Das Elektrostahlblech (30) weist in jedem Magnetpol (P) eine Mehrzahl von Löchern (31) einschließlich zumindest eines Magneteinsetzlochs (32), in dem der Permanentmagnet (6) eingesetzt ist, auf und weist einen statorseitigen Brückenabschnitt (36), der ein Brückenabschnitt zwischen einem der Löcher (31) und einer dem Stator gegenüberliegenden Oberfläche (3a) des Rotorkerns (3) ist, einen Zwischenlochbrückenabschnitt (37), der ein Brückenabschnitt zwischen zweien der Löcher (31), die in einer Umfangsrichtung (C) aneinander angrenzen, ist, und einen Nicht-Brückenabschnitt (N), der ein anderer Abschnitt als diese Brückenabschnitte ist, auf. In zumindest einem Teil der Mehrzahl von Elektrostahlblechen (30) weist der statorseitige Brückenabschnitt (36) dieselbe Härte wie der Nicht-Brückenabschnitt (N) auf, und zumindest ein Teil einer Mehrzahl der Zwischenlochbrückenabschnitte (37) ist härter als der Nicht-Brückenabschnitt (N).
Mit dieser Ausgestaltung weist der statorseitige Brückenabschnitt (36) dieselbe Härte wie der Nicht-Brückenabschnitt (N) auf. Mit anderen Worten, der statorseitige Brückenabschnitt (36) ist nicht härter als der Nicht-Brückenabschnitt (N) gemacht. Daher verbleibt keine Restspannung in dem statorseitigen Brückenabschnitt (36), der nahe einer Oberfläche auf der Statorseite des Rotors (1) gelegen ist, und ein Hystereseverlust in diesem Abschnitt wird nicht größer als gewöhnlich. Eine Zunahme an Eisenverlust wird somit eingeschränkt. Hinsichtlich der Zwischenlochbrückenabschnitte (37) wird, da zumindest ein Teil der Mehrzahl der Zwischenlochbrückenabschnitte (37) härter als der Nicht-Brückenabschnitt (N) gemacht ist, ein Magnetwiderstand in diesem Abschnitt erhöht. Dementsprechend wird ein Leckfluss reduziert, und ein effektiver Magnetfluss wird erhöht, wodurch eine Zunahme an Drehmoment erreicht wird. Eine Reduktion an Leckfluss und eine Zunahme an Drehmoment werden somit erreicht, während eine Zunahme an Eisenverlust eingeschränkt wird.
In einem Aspekt ist es vorzuziehen, dass alle der Mehrzahl der Zwischenlochbrückenabschnitte (37) härter als der Nicht-Brückenabschnitt (N) sind.
Mit dieser Ausgestaltung wird, da die maximale Anzahl von Zwischenlochbrückenabschnitten (37) eine höhere Härte aufweist, ein Leckfluss weiter reduziert, und eine weitere Zunahme an Drehmoment wird erreicht.
In einem Aspekt ist es vorzuziehen, dass in dem Zwischenlochbrückenabschnitt (37), der härter als der Nicht-Brückenabschnitt (N) ist, ein gesamter Bereich zwischen zweien der Löcher (31), die in der Umfangsrichtung (C) aneinander angrenzen, härter als der Nicht-Brückenabschnitt (N) ist.
Mit dieser Ausgestaltung wird, da ein größerer Bereich des Zwischenlochbrückenabschnitts (37) eine höhere Härte aufweist, ein Leckfluss weiter reduziert, und eine weitere Zunahme an Drehmoment wird erreicht.
In einem Aspekt ist es vorzuziehen, dass der Rotorkern (3) in drei axiale Bereiche, nämlich einen ersten Endbereich (Re1), einen mittleren Bereich (Rc) und einen zweiten Endbereich (Re2) von einer Seite in der axialen Richtung, aufgeteilt ist, in dem Elektrostahlblech (30) in dem mittleren Bereich (Rc) der statorseitige Brückenabschnitt (36) dieselbe Härte wie der Nicht-Brückenabschnitt (N) aufweist, und zumindest ein Teil der Mehrzahl der Zwischenlochbrückenabschnitte (37) härter als der Nicht-Brückenabschnitt (N) ist, und in dem Elektrostahlblech (30) in dem ersten Endbereich (Re1) oder dem zweiten Endbereich (Re2) sowohl der statorseitige Brückenabschnitt (36) als auch der Zwischenlochbrückenabschnitt (37) dieselbe Härte wie der Nicht-Brückenabschnitt (N) aufweisen.
Falls der Zwischenlochbrückenabschnitt (37) in dem ersten Endbereich (Re1) und dem zweiten Endbereich (Re2), die an beiden axialen Enden des Rotorkerns (3) gelegen sind, härter als der Nicht-Brückenabschnitt (N) gemacht ist, wird ein Leckfluss, der durch diesen Zwischenlochbrückenabschnitt (37) fließt, reduziert, aber ein Leckfluss in der axialen Richtung (L) wird dementsprechend erhöht. In Anbetracht dessen sind, wie oben beschrieben wurde, sowohl der statorseitige Brückenabschnitt (36) als auch der Zwischenlochbrückenabschnitt (37) in dem Elektrostahlblech (30) in dem ersten Endbereich (Re1) oder dem zweiten Endbereich (Re2) so ausgebildet, dass sie dieselbe Härte wie der Nicht-Brückenabschnitt (N) aufweisen, wodurch ein Leckfluss in der axialen Richtung (L) reduziert wird. Der gesamte effektive Magnetfluss des Rotors (1) wird somit weiter erhöht, und eine weitere Zunahme an Drehmoment wird erreicht.
In einem Aspekt ist es vorzuziehen, dass der Zwischenlochbrückenabschnitt (37), der härter als der Nicht-Brückenabschnitt (N) ist, dünner als der Nicht-Brückenabschnitt (N) ist.
Mit dieser Ausgestaltung wird in dem Zwischenlochbrückenabschnitt (37), da der Zwischenlochbrückenabschnitt (37) dünner als der Nicht-Brückenabschnitt (N) gemacht ist, die Magnetpfadschnittfläche reduziert, und ein Magnetwiderstand wird erhöht. Dies reduziert ebenfalls einen Leckfluss und erhöht somit einen effektiven Magnetfluss. Eine weitere Zunahme an Drehmoment wird somit durch die erhöhte Härte und reduzierte Dicke des Zwischenlochbrückenabschnitts (37) erreicht.
In einem Aspekt ist es vorzuziehen, dass der Zwischenlochbrückenabschnitt (37), der härter als der Nicht-Brückenabschnitt (N) ist, dünner als der Nicht-Brückenabschnitt (N) ist, da eine Vertiefung (51) in einer Oberfläche auf einer Seite in der axialen Richtung (L) des Elektrostahlblechs (30) ausgebildet ist, und zwei der Elektrostahlbleche (30), die in der axialen Richtung (L) aneinander angrenzen, derart gestapelt sind, dass die Vertiefungen (51) entgegengesetzten Seiten in der axialen Richtung zugewandt sind.
Mit dieser Ausgestaltung kann der Zwischenlochbrückenabschnitt (37), der härter und dünner als der Nicht-Brückenabschnitt (N) ist, durch bloßes Ausbilden der Vertiefung (51) an der vorherbestimmten Position in der Oberfläche auf einer Seite in der axialen Richtung (L) jedes dieser Elektrostahlbleche (30) durch z.B. Pressen usw. leicht ausgebildet werden. In diesem Fall werden die Zwischenlochbrückenabschnitte (37), die eine kleinere Dicke aufweisen, durch Stapeln der zwei Elektrostahlbleche (30), die in der axialen Richtung (L) aneinander angrenzen, in Rücken-zu-Rücken-Kontakt miteinander gebracht, so dass die Vertiefungen (51) entgegengesetzten Seiten in der axialen Richtung (L) zugewandt sind. Dementsprechend ist die kontinuierliche Dicke der Zwischenbrückenabschnitte (37) in den zwei Elektrostahlblechen (30), die in der axialen Richtung (L) aneinander angrenzen, größer als in der Ausgestaltung, in der z.B. zwei Elektrostahlbleche (30), die in der axialen Richtung (L) aneinander angrenzen, derart gestapelt sind, dass die Vertiefungen (51) derselben Seite in der axialen Richtung (L) zugewandt sind. Dies erhöht eine mechanische Festigkeit der Zwischenlochbrückenabschnitte (37), die für ein erhöhtes Drehmoment dünner gemacht sind.
In einem Aspekt ist es vorzuziehen, dass jeder Magnetpol (P) durch ein Paar der Permanentmagneten (6), die in einer V-Form angeordnet sind, ausgebildet ist, und in jedem Magnetpol (P) das Paar der Permanentmagneten (6) so angeordnet ist, dass es einen stumpfen Winkel ausbildet, und der Zwischenlochbrückenabschnitt (37) zwischen dem Paar der Permanentmagneten (6) ausgebildet ist.
Mit dieser Ausgestaltung wird durch Erhöhen der Härte des Zwischenlochbrückenabschnitts (37) zwischen dem Paar der Permanentmagneten (6), die in einer V-Form angeordnet sind, ein d-Achsen-Wirbelstromverlust reduziert, und eine Zunahme an Eisenverlust wird eingeschränkt.
Der Rotor gemäß der vorliegenden Offenbarung muss lediglich mindestens eine der obigen Wirkungen aufweisen.
Bezugszeichenliste

1: Rotor
3: Rotorkern
3a: Außenumfangsoberfläche (dem Stator gegenüberliegende Oberfläche)
6: Permanentmagnet
6a: Polfläche
6b: Nicht-Polfläche
30: Elektrostahlblech
30a: Erste Prinzipaloberfläche (Oberfläche auf einer Seite in axialer Richtung)
31: Loch
32: Magneteinsetzloch
34: Positioniervorsprung
34b: Basis
36: Außenumfangsbrückenabschnitt (statorseitiger Brückenabschnitt)
37: Zwischenlochbrückenabschnitt
40: Innerer Magnetpfadausbildungsabschnitt (Magnetpfadausbildungsabschnitt)
41: Primärer Magnetpfadbereich
41n: Abschnitt kleinster Breite
42: Sekundärer Magnetpfadbereich
51: Erste Vertiefung
52: Zweite Vertiefung
56: Erster dünnerer Abschnitt
57: Zweiter dünnerer Abschnitt
P: Magnetpol
N: Nicht-Brückenabschnitt
G: Allgemeiner Abschnitt
Rc: Mittlerer Bereich
Re1: Erster Endbereich
Re2: Zweiter Endbereich
L: Axiale Richtung
R: Radiale Richtung
C: Umfangsrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2014/171133 [0002, 0004]

Claims

Rotor, der einen Rotorkern mit einer Mehrzahl von Elektrostahlblechen, die in einer axialen Richtung gestapelt sind, und einen Permanentmagneten, der in den Rotorkern eingebettet ist, aufweist und der so angeordnet ist, dass er einem Stator gegenüberliegt, bei dem das Elektrostahlblech in jedem Magnetpol eine Mehrzahl von Löchern einschließlich zumindest eines Magneteinsetzlochs, in dem der Permanentmagnet eingesetzt ist, aufweist und einen statorseitigen Brückenabschnitt, der ein Brückenabschnitt zwischen einem der Löcher und einer dem Stator gegenüberliegenden Oberfläche des Rotorkerns ist, einen Zwischenlochbrückenabschnitt, der ein Brückenabschnitt zwischen zweien der Löcher, die in einer Umfangsrichtung aneinander angrenzen, ist, und einen Nicht-Brückenabschnitt, der ein anderer Abschnitt als diese Brückenabschnitte ist, aufweist, und in zumindest einem Teil der Mehrzahl von Elektrostahlblechen der statorseitige Brückenabschnitt dieselbe Härte wie der Nicht-Brückenabschnitt aufweist, und zumindest ein Teil einer Mehrzahl der Zwischenlochbrückenabschnitte härter als der Nicht-Brückenabschnitt ist.
Rotor nach Anspruch 1, bei dem alle der Mehrzahl der Zwischenlochbrückenabschnitte härter als der Nicht-Brückenabschnitt sind.
Rotor nach Anspruch 1 oder 2, bei dem in dem Zwischenlochbrückenabschnitt, der härter als der Nicht-Brückenabschnitt ist, ein gesamter Bereich zwischen zweien der Löcher, die in der Umfangsrichtung aneinander angrenzen, härter als der Nicht-Brückenabschnitt ist.
Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Rotorkern in drei axiale Bereiche, nämlich einen ersten Endbereich, einen mittleren Bereich und einen zweiten Endbereich von einer Seite in der axialen Richtung, aufgeteilt ist, in dem Elektrostahlblech in dem mittleren Bereich der statorseitige Brückenabschnitt dieselbe Härte wie der Nicht-Brückenabschnitt aufweist und zumindest ein Teil der Mehrzahl der Zwischenlochbrückenabschnitte härter als der Nicht-Brückenabschnitt ist, und in dem Elektrostahlblech in dem ersten Endbereich oder dem zweiten Endbereich sowohl der statorseitige Brückenabschnitt als auch der Zwischenlochbrückenabschnitt dieselbe Härte wie der Nicht-Brückenabschnitt aufweisen.
Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Zwischenlochbrückenabschnitt, der härter als der Nicht-Brückenabschnitt ist, dünner als der Nicht-Brückenabschnitt ist.
Rotor nach Anspruch 5, bei dem der Zwischenlochbrückenabschnitt, der härter als der Nicht-Brückenabschnitt ist, dünner als der Nicht-Brückenabschnitt ist, da eine Vertiefung in einer Oberfläche auf einer Seite in der axialen Richtung des Elektrostahlblechs ausgebildet ist, und zwei der Elektrostahlbleche, die in der Umfangsrichtung aneinander angrenzen, derart gestapelt sind, dass die Vertiefungen entgegengesetzten Seiten in der axialen Richtung zugewandt sind.
Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem jeder Magnetpol durch ein Paar der Permanentmagneten, die in einer V-Form angeordnet sind, ausgebildet ist, und in jedem Magnetpol das Paar der Permanentmagneten so angeordnet ist, dass es einen stumpfen Winkel ausbildet, und der Zwischenlochbrückenabschnitt zwischen dem Paar der Permanentmagneten ausgebildet ist.