TWI823313B - 轉子鐵芯、轉子及旋轉電機 - Google Patents

轉子鐵芯、轉子及旋轉電機 Download PDF

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Abstract

本案之轉子鐵芯具備:供永久磁鐵設置的複數個孔;在垂直於旋轉軸線的截面中,前述複數個孔的至少1個包含第1端部與第2端部,該第1端部位於左右方向上之旋轉方向的開頭側,該左右方向係相對於前述永久磁鐵的磁化方向為左右兩側的方向;該第2端部位於前述左右方向上之前述旋轉方向的末尾側;前述第1端部在外周面開口,前述開口之圓周方向長度係較前述第2端部之圓周方向長度更長;在前述截面中,前述第1端部開口的前述孔具有:內側空間,其寬度方向的長度係同等於:前述永久磁鐵之磁化方向長度對應的長度;及,第1外側空間,其係連通於前述內側空間,並具有前述第1端部作為前述孔之前述左右方向之端部的1個,且該第1外側空間係較前述內側空間寬度更寬;並且前述第1端部係配置成:相對於前述內側空間之在與前述第1外側空間連通的位置上之圓周方向中心位置,偏向旋轉方向之末尾側。

Description

轉子鐵芯、轉子及旋轉電機
本揭示涉及轉子鐵芯、轉子及旋轉電機。
IPMSM(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor:內藏式永磁同步電動機)等永久磁鐵埋入型旋轉電機,係於轉子鐵芯內埋入永久磁鐵,並且在永久磁鐵附近形成通量障壁(flux barrier)。通量障壁係用以控制旋轉電機內之磁通的流動來提升旋轉電機的特性。
在日本專利特開2013-99047號公報中揭示了藉由使設於轉子鐵芯的磁鐵***孔連通至轉子鐵芯的外周側,來防止從永久磁鐵發出的磁通在轉子鐵芯內繞行該永久磁鐵的周圍而短路的情形。
然而,在日本專利特開2013-99047號公報所記載的技術中,在使設於轉子鐵芯的磁鐵***孔連通至轉子鐵芯的外周側時,僅考慮到轉子鐵芯內之磁通的磁性短路。因此,無法使旋轉電機的轉矩充分增加。
本揭示係有鑑於如以上之問題點而作成者,其目的在於使旋轉電機的轉矩增加。
本揭示之一態樣之轉子鐵芯具備:供永久磁鐵設置的複數個孔; 在垂直於成為旋轉中心之旋轉軸線的截面中,前述複數個孔的至少1個包含第1端部與第2端部,該第1端部位於左右方向上之旋轉方向的開頭側,該左右方向係相對於前述永久磁鐵的磁化方向為左右兩側的方向;該第2端部位於前述左右方向上之前述旋轉方向的末尾側;前述第1端部在外周面開口,前述開口之圓周方向長度係較前述第2端部之圓周方向長度更長;在前述截面中,前述第1端部開口的前述孔具有:內側空間,其寬度方向的長度係同等於:前述永久磁鐵之磁化方向長度對應的長度;及,第1外側空間,其係連通於前述內側空間,並具有前述第1端部作為前述孔之前述左右方向之端部的1個,且該第1外側空間係較前述內側空間寬度更寬;並且前述第1端部係配置成:相對於前述內側空間之在與前述第1外側空間連通的位置上之圓周方向中心位置,偏向前述旋轉方向之末尾側。
根據本揭示之一態樣,可使旋轉電機的轉矩增加。
100:IPMSM
110,810,1100,1200:轉子
111,811:轉子鐵芯
112:永久磁鐵
113,113a,113b,813,813a,813b:通量障壁
114,114a~114d,310,910:孔
120:定子
121:定子鐵芯
122:槽
201,201a,201b:磁極面
202,203:永久磁鐵的側面
310a,910a:內側空間
310b,910b:第1外側空間
310c:第2外側空間
310W:孔壁面
310W1:末尾側壁面
311,911,1111,1211:第1端部
312,912,1112,1212:第2端部
401,402,405,411,412,415:端點
403,404,413,414:中心位置
406,416:外插中心位置
407:末尾側端點外插位置
417:開頭側端點外插位置
501~505,701~705:磁通
Dm:磁化方向
Ds:左右方向
L1~L4,L12~L14:長度
O:中心線
圖1係顯示IPMSM之構成之一例的圖。
圖2係顯示轉子之構成之第1例的圖,且係對應於圖1之轉子的圖。
圖3係顯示轉子鐵芯之構成之第1例的圖,且係對應於圖2之轉子鐵芯的圖。
圖4係說明內側空間及第1外側空間之第1例的圖。
圖5A係說明孔之第1端部的差異所造成之磁通流動差異之一例的圖。
圖5B係說明孔之第1端部的差異所造成之磁通流動差異之一例的圖。
圖5C係說明孔之第1端部的差異所造成之磁通流動差異之一例的圖。
圖6係說明內側空間、第1外側空間及第2外側空間之一例的圖。
圖7A係說明孔之第2端部的差異所造成之磁通流動差異之一例的圖。
圖7B係說明孔之第2端部的差異所造成之磁通流動差異之一例的圖。
圖7C係說明孔之第2端部的差異所造成之磁通流動差異之一例的圖。
圖8係顯示轉子之構成之第2例的圖。
圖9係顯示轉子鐵芯之構成之第2例的圖,且係對應於圖8之轉子的圖。
圖10係說明內側空間及第1外側空間之第2例的圖。
圖11係顯示比較例1之轉子之構成的圖。
圖12係顯示比較例2之轉子之構成的圖。
用以實施發明之形態
以下,參照圖式並且說明本揭示之實施形態。
再者,關於長度、位置、大小、間隔等比較對象相同的情形,除了包含嚴格相同的情況以外,還包含在不脫離本揭示之主旨的範圍內相異者(例如,在設計時所決定之公差範圍內相異者)。另外,在各圖中,x-y-z座標表示各圖中的方向關係。在x-y-z座標中,在○中附有●的記號係表示從紙的背面側朝向正面側的方向為正方向的記號。
(第1實施形態)
首先,說明第1實施形態。本實施形態中,例示旋轉電機為IPMSM的情況。
圖1係顯示IPMSM100之構成之一例的圖。圖1係相對於IPMSM100之中心線O(轉子110之旋轉軸線)垂直裁切後之IPMSM100的截面圖。在圖1中,IPMSM100具備轉子110及定子120。
定子120具備定子鐵芯121與未圖示的定子線圈,係用以產生旋轉磁場者。再者,由於標記會變得複雜,因此在圖1中省略定子120所具備之定子線圈的圖示,但定子線圈係配置於定子鐵芯121的槽122中(再者,在圖1中僅對6個槽當中的1個附加有符號)。
轉子110係以轉子110之中心線O作為旋轉軸線而旋轉。在本實施形態中例示以下情況:轉子110往圖1所示箭頭線的方向(亦即,面向紙面為逆時針方向)旋轉,且轉子110不會往與圖1所示箭頭線方向相反的方向(亦即,面向紙面為順時針方向)旋轉。圖2係顯示轉子110之構成之一例的圖。圖2係亦與圖1同樣地相對於轉子110之中心線O垂直裁切後之轉子110的截面圖。再者,轉子110的中心線O與IPMSM100的中心線O一致。
如圖2所示,轉子110具備轉子鐵芯111與複數個永久磁鐵112(在此為每1極1個永久磁鐵)。轉子鐵芯111具備軟磁性體部與複數個孔部,該軟磁性體部為轉子鐵芯111中之以軟磁性體材料所形成的部分。軟磁性體部例如係藉由使複數個電磁鋼板沿著轉子110的中心線O積層而構成。惟,並不一定必須藉由積層複數個電磁鋼板來構成軟磁性體部。轉子鐵芯111亦可為例如壓粉磁心(powder magnetic core)、非晶質鐵芯及奈米結晶鐵芯。再者,當轉子鐵芯111為壓粉磁心、非晶質鐵芯、奈米結晶鐵芯時,轉子鐵芯111所具備的軟磁性體部係各自使用經絕緣被覆的軟磁性粒子、非晶質合金、奈米結晶合金來構成。
在轉子鐵芯111形成有沿著平行於轉子鐵芯111之中心線O的方向(以下簡稱為z軸方向)延伸的複數個孔。在本實施形態中,例示該孔為在z軸方向上貫通之貫通孔的情況。
複數個永久磁鐵112會分別***形成於轉子鐵芯111的孔中,藉此設置(埋設)於轉子鐵芯111內。在圖2中,例示磁通從永久磁鐵112之磁極面201(201a、201b)流進流出的情形。與磁極面201正交的方向(圖2中,以在轉子鐵芯111的半徑方向上橫切永久磁鐵112之方式所示之雙箭頭線的方向)為永久磁鐵112的磁化方向Dm。半徑方向係從中心線O(轉子110的旋轉軸線)在xy平面上放射狀地延伸的方向。
在供永久磁鐵112設置的孔中,不存在永久磁鐵112的區域就會是 通量障壁113(113a~113b)。通量障壁113中不存在有形物而成為空隙部(換言之,係空氣區域)。通量障壁113係一種磁通不會通過或較其周圍之區域更不易通過的區域。惟,也可在通量障壁113設置非磁性體。又,在轉子鐵芯111中除了形成有通量障壁113以外,也形成有孔114(114a~114d)。孔114a~114c係為了作為通量障壁發揮功能或設置未圖示的鉚釘等而形成。再者,鉚釘係例如為了將轉子110固定於未圖示的端板而使用,該端板配置於轉子110之z軸方向的兩端。又,在轉子鐵芯111的內周側形成有在轉子鐵芯111之z軸方向上貫通的孔114d。在孔114d中會設置未圖示的軸桿等。
再者,在本實施形態中例示以下情況:相對於轉子110之中心線O垂直裁切後之轉子110之截面(以下稱為轉子截面)的形狀,在轉子110之z軸方向的任一位置上皆會成為圖2所示的形狀。
又,在圖1及圖2中係例示IPMSM100的極數為4極的情況。在圖2中,標示「1極」之雙箭頭線的範圍係構成IPMSM100之1極的部分。每1極埋設有1個永久磁鐵112,在轉子鐵芯111的孔部埋設有合計4個永久磁鐵。該極數或每1極之永久磁鐵112的數量或配置僅代表一例,其等可任意決定。在圖2中,由於標記會變得複雜,因此僅對構成轉子110之1極的部分附加符號,並省略構成轉子110之其他3極的部分中的符號。再者,IPMSM100的極數為n極(在此,n為2以上之整數,在圖1及圖2所示之例中為n=4)時,IPMSM100大致具有以IPMSM100的中心線O作為旋轉對稱軸之n次對稱之旋轉對稱性的關係。
圖3係顯示轉子鐵芯111之構成之一例的圖。圖3係亦與圖1及圖2同樣地相對於轉子鐵芯111之中心線O垂直裁切後之轉子鐵芯111的截面圖。再者,轉子鐵芯111之中心線O與IPMSM100之中心線O及轉子110之中心線O一致。又,在圖3中也與圖2同樣僅對構成轉子鐵芯111之1極的部分附加符號,並省略構成轉子鐵芯111之其他3極的部分中的符號。
在圖3中,轉子鐵芯111中形成有孔310,該孔310包含:會被永久磁鐵112佔據的區域(以下稱為磁鐵佔有區域)、與會成為通量障壁113的區域。
在相對於轉子鐵芯111之中心線O垂直裁切後之轉子鐵芯111的截面(以下稱為轉子鐵芯截面)中,至少1個孔310(圖3中為4個孔310全部)在第1端部311開口,該第1端部311係在左右方向Ds的端部中,位於轉子鐵芯111之旋轉方向的開頭側,該左右方向Ds係相對於永久磁鐵112之中心的永久磁鐵112之磁化方向Dm(參圖2)為左右兩側的方向。在圖3所示之例中,孔310的左右方向Ds為孔310的長度方向。圖3中,係藉由附加於孔310附近的雙箭頭線來表示孔310的左右方向Ds。另一方面,在轉子鐵芯截面中,孔310並未在與第1端部311為相反側(換言之,轉子鐵芯111之旋轉方向的末尾側)的第2端部312開口。以下,轉子鐵芯111之旋轉方向的開頭側亦簡稱為開頭側,轉子鐵芯111之旋轉方向的末尾側亦簡稱為末尾側。
如前述,在本實施形態中係例示IPMSM100的極數為4極的情況。如圖3所示,本實施形態中係例示供永久磁鐵112設置之4個孔310全部皆在第1端部311開口的情況。然而,若供永久磁鐵112設置之4個孔310的至少1個有在孔310的第1端部311開口即可。又,其係例示供永久磁鐵112設置之4個孔310全部皆未在第2端部312開口的情況。然而,若供永久磁鐵112設置之4個孔310的至少1個未在第2端部312開口即可。
圖1中,例示IPMSM100為內轉子型的情況。再者,如圖1所示,轉子110(轉子鐵芯111)的外周面中,孔310以外的區域會是轉子110(轉子鐵芯111)之端面,其與定子120具有間隔而面對。
又,當朝向轉子110的旋轉方向觀看時,轉子鐵芯111之旋轉方向的開頭側為永久磁鐵112之開頭位置側,轉子鐵芯111之旋轉方向的末尾側為該永久磁鐵112之末尾位置側。具體而言,在圖2所示的例子中,當朝向轉子110 的旋轉方向觀看時,永久磁鐵112之開頭位置位於永久磁鐵112的側面202,永久磁鐵112之末尾位置位於永久磁鐵112的側面203。因此,轉子鐵芯111係按以下方式配置於轉子110:轉子鐵芯111之旋轉方向的開頭側為永久磁鐵112的側面202側,且轉子鐵芯111之旋轉方向的末尾側為永久磁鐵112的側面203側。再者,在圖2所示的例子中,永久磁鐵112的側面202、203係下述端面:永久磁鐵112之磁極面201(201a、201b)的端面中,位在永久磁鐵112相對於磁化方向Dm為正交方向之端部的端面。
在圖3中,孔310具有內側空間310a及第1外側空間310b。圖4係說明內側空間310a及第1外側空間310b之一例的圖。
在轉子鐵芯截面中,內側空間310a係以下空間:在構成孔310的空間中,沿著永久磁鐵112之磁化方向Dm的方向即寬度方向的長度係同等於:永久磁鐵112之磁化方向Dm之長度對應的長度L1,且該寬度方向長度幾乎固定。若對比圖2、圖3及圖4,則明白可知永久磁鐵112會設置於內側空間310a中。因此,孔310之磁鐵佔有區域之寬度方向長度係與內側空間310a之寬度方向的長度L1相同。即便內側空間310a之寬度方向的長度L1係與永久磁鐵112之磁化方向Dm之長度相同,但為了易於在孔310中設置永久磁鐵112,該長度L1也可較永久磁鐵112之磁化方向Dm之長度更(稍微)長。再者,本實施形態中係例示永久磁鐵112之磁化方向Dm之長度固定的情況。然而,永久磁鐵112之磁化方向Dm之長度不一定要固定。當永久磁鐵112之磁化方向Dm之長度非固定時,也可不令內側空間310a之寬度方向長度同等於永久磁鐵112之磁化方向Dm之長度對應的長度,且可不令該寬度方向長度固定。
孔310的寬度方向係與孔310的左右方向Ds(在圖3及圖4中為附加於孔310附近之雙箭頭線所示方向)及孔310的深度方向(轉子鐵芯111的z軸方向)這兩者正交的方向。再者,如前所述,永久磁鐵112的磁化方向Dm係圖2中以 橫切永久磁鐵112方式所示雙箭頭線方向來表示的方向,內側空間310a的寬度方向與永久磁鐵112的磁化方向Dm一致。再者,如圖3所示,在一般的IPMSM100中,在轉子鐵芯111中,供永久磁鐵112設置之孔310之左右方向Ds的長度係較孔310之寬度方向長度更長,但孔310之左右方向Ds的長度也可與孔310之寬度方向長度相同或較孔310之寬度方向長度更短。
在構成孔310的空間當中,第1外側空間310b係連通內側空間310a與轉子鐵芯111之外部的空間。在構成孔310的空間當中,第1外側空間310b係以下空間:連通於內側空間310a,且具有孔310的第1端部311作為左右方向Ds之端部之1個。因此,第1外側空間310b之外周側的端部(換言之,與連通內側空間310a之側為相反側的端部)係與孔310的第1端部311一致。在內側空間310a的末尾側無外側空間,該末尾側的端部係與孔310的第2端部312一致。亦即,在轉子鐵芯截面中,孔310的第2端部312未開口。另一方面,孔310之第1端部311之圓周方向長度為L2。
再者,孔310之第1端部311之圓周方向長度L2係以下長度:從孔310之第1端部311之開頭側的端點401起至孔310之第1端部311之末尾側的端點402中,朝向末尾側之方向上的圓周方向長度。孔310之第1端部311之圓周方向長度L2也可近似孔310之第1端部311之寬度方向長度。孔310之第1端部311之寬度方向長度係孔310之第1端部311之開頭側的端點401與孔310之第1端部311之末尾側的端點402的直線距離。
如圖4所示,在本實施形態中,係將孔310之第1端部311之圓周方向長度L2設定得較內側空間310a之寬度方向的長度L1更長。以下,說明之所以如此設定的理由。圖5A、圖5B及圖5C係說明孔310之第1端部311的差異所造成之磁通流動差異的圖。再者,圖5A、圖5B及圖5C中,以箭頭線表示的磁通係採概念性的標記,例如箭頭線的長度及數量不一定對應於磁通的大小及磁通密 度。
在圖5A、圖5B及圖5C中,係將IPMSM100運轉時之孔310的第1端部311附近放大來顯示。
圖5A中係顯示以下情況之磁通的流動:假設孔310的第1端部311未連通於轉子鐵芯111的外周面。如圖5A所示,若孔310的第1端部311未開口,孔310之第1端部311之外側的區域會是電磁鋼板等的軟磁性體部,儘管孔310之第1端部311之內側的區域會作為通量障壁而發揮功能,但該軟磁性體部的區域會成為橋接部,產生不朝向定子鐵芯121而是在轉子鐵芯111內回流的磁通501。因而無法使IPMSM100的轉矩充分增加。
圖5B中係顯示以下情況之磁通的流動:孔310之第1端部311之圓周方向長度L2係與孔310之內側空間310a之寬度方向的長度L1大致相同。如圖5B所示,若孔310的第1端部311開口,則幾乎不會產生如圖5A所示之透過橋接部之磁通的回流。由此,該回流的磁通會相對於IPMSM100的半徑方向傾斜而朝向定子鐵芯121,從而可增大IPMSM100的轉矩。然而,孔310之第1端部311之圓周方向長度L2較短,因而可能會產生譬如通過通量障壁113a之磁通。
在圖5C中係顯示以下情況之磁通的流動:如圖1~圖4所示,孔310之第1端部311之圓周方向長度L2係較孔310之內側空間310a之寬度方向的長度L1更長。如圖5C所示,藉由將孔310之第1端部311之圓周方向長度L2做成較內側空間310a之寬度方向的長度L1更長,可更確實地減低譬如通過通量障壁113a之磁通的產生。
進一步,宜藉由在孔310的第1端部311中將末尾側區域之圓周方向長度更增長,來使孔310之第1端部311之圓周方向長度L2較內側空間310a之寬度方向的長度L1更長。藉由設定成如上述,可在較通量障壁113a更靠末尾側之軟磁性體部的區域中產生大量磁通,該等磁通係從IPMSM100的半徑方向(亦 即,從中心線O在xy平面上放射狀地延伸的方向)起在圓周方向上朝向開頭側的角度變大者(此情形對應於圖5C所示之磁通504、505的方向係較圖5B所示之磁通502、503的方向更往圓周方向的開頭側傾斜)。亦即,在藉由令中心線O為原點之r-θ座標系統(2維極座標系統)來表示代表圖5C所示之磁通504、505的磁通密度向量時,由磁通504、505所形成之磁通密度向量的θ分量Bθ會變大。其具有增大IPMSM100之磁阻轉矩的效果,有助於增大IPMSM100的轉矩。
該情形也可由以下內容來表示。亦即,若將「中田高義、伊藤昭吉、河瀨順洋著,「藉由有限元素法所行之交直流電磁鐵之設計與應用」,1991年8月,森北出版股份公司」所記載之由馬克士威(Maxwell)之應力張量求算轉矩T的算式轉換成r-θ座標系統,則轉矩T可用以下算式(1)來表示。
Figure 111112282-A0305-02-0012-1
在此,L係轉子鐵芯的高度(z軸方向的長度)。當轉子鐵芯(具體而言為轉子鐵芯的軟磁性體部)為電磁鋼板時,L係電磁鋼板的積層厚度。R係轉子鐵芯的半徑。μ0係真空的磁導率。Br係磁通密度向量的r分量(亦即徑向分量)。Bθ係磁通密度向量的θ分量(亦即偏角分量)。在此,關於θ方向,面向圖5A、圖5B及圖5C的紙面,逆時針為正方向,與本實施形態的旋轉方向一致,由此可知如(1)式所示,若磁通密度向量的θ分量Bθ變大,轉矩T便會變大。
因此,宜將孔310的第1端部311設成如下。
首先,在圖4中,孔310的第1外側空間310b係較孔310的內側空間310a寬度更寬的區域。又,孔310的第1端部311宜設成相對於內側空間310a之在與第1外側空間310b連通的位置(邊界)上之中心位置403,在圓周方向上偏向末尾側。亦即,宜設成孔310之第1端部311之圓周方向中心位置404係較內側空間310a之在與第1 外側空間310b連通的位置上之圓周方向中心位置403,在圓周方向上為更末尾側。在圖4中,此情況對應於:孔310之第1端部311之圓周方向中心位置404係較孔310之內側空間310a的外插中心位置406,在圓周方向上位於更末尾側。孔310之內側空間310a的外插中心位置406為下述直線與孔310之第1端部311之交點的位置,該直線係從內側空間310a之在與第1外側空間310b連通的位置(邊界)上之中心位置403起,沿著轉子鐵芯111的半徑方向延伸者(從圖4之中心位置403延伸的虛線)。若設定成如上述,便可在較內側空間310a之末尾側的端點405更靠末尾側形成一空間,該空間係較轉子鐵芯111之其他區域的外周面更往中心線O側凹陷者。由此,可在較第1外側空間310b更靠末尾側的軟磁性體部中增加正θ分量較大的磁通密度向量。圖4中係例示設定成如上述的情況。
又,在設定成如上述時,較宜設成從孔310之內側空間310a的外插中心位置406起至孔310之第1端部311之末尾側的端點402中,朝向末尾側之方向上之圓周方向長度L3為內側空間310a之寬度方向的長度L1以上(L3≧L1)。若設定成如上述,便可在較內側空間310a之末尾側的端點405更靠末尾側將空間更增大,該空間係較轉子鐵芯111之其他區域的外周面更往中心線O側凹陷者。由此,可在較通量障壁113a(第1外側空間310b)更靠末尾側更增加θ分量較大的磁通密度向量。圖4中係例示設定成如上述的情況。
進一步,更宜設成從孔310之內側空間310a的末尾側端點外插位置407起,至孔310之第1端部311之末尾側的端點402為止,朝向末尾側之方向上之圓周方向長度L4為內側空間310a之寬度方向的長度L1以上(L4≧L1)。孔310之內側空間310a的末尾側端點外插位置407為下述直線與孔310之第1端部311之交點的位置,該直線係從內側空間310a之在與第1外側空間310b連通的位置上之末尾側的端點405起,沿著轉子鐵芯111的半徑方向延伸者(從圖4之端點405延伸的虛線)。若設定成如上述,便可在較內側空間310a之末尾側的端點405更靠 末尾側將空間更進一步增大,該空間係較轉子鐵芯111之其他區域的外周面更往中心線O側凹陷者。由此,可在較通量障壁113a(第1外側空間310b)更靠末尾側更進一步增加θ分量較大的磁通密度向量。圖4中係例示設定成如上述的情況。
又,如圖4所示,在構成孔310的孔壁面310W中,末尾側壁面310W1係相對於與中心線O正交的方向(半徑方向)傾斜,該末尾側壁面310W1係形成第1外側空間310b之旋轉方向之末尾側者。具體而言,如圖4及圖6所示,末尾側壁面310W1係形成為:孔310之寬度方向長度朝向外周側逐漸變大。又,末尾側壁面310W1彎曲成凹狀。再者,形成於末尾側壁面310W1上之凹狀彎曲部分,若係在末尾側壁面310W1的至少一部分即可。具體而言,末尾側壁面310W1係以相對於連結端點402與端點405的假想直線彎曲成凹狀的方式形成為階梯狀。例如,階梯也可具有與假想直線交叉的部分,但位於相對於假想直線靠末尾側及/或直徑方向內側的部分宜做成較位於相反側的部分更長。再者,本揭示不限於此構成,末尾側壁面310W1可為直線狀(與假想直線一致),也可為曲線狀(相對於假想直線彎曲成圓弧狀的彎曲面)。
在此,藉由末尾側壁面310W1係相對於與中心線O正交的方向(半徑方向)傾斜,可在較第1外側空間310b更靠末尾側的軟磁性體部中增大該部分的磁阻,因而可增加正θ分量較大的磁通密度向量。藉此,可更增大磁阻轉矩。
而且,藉由使末尾側壁面310W1彎曲成凹狀,可進一步增大該部分的磁阻,因此可更增加正θ分量較大的磁通密度向量。
再者,第1外側空間310b的形狀及半徑方向的長度不限於圖3及圖4所示者。例如,設定成如以上而形成有第1外側空間310b的情況與未形成該空間的情況相較之下,IPMSM100的轉矩T會變大,如所述這般的第1外側空間310b的形狀及半徑方向的長度若根據對IPMSM100之電磁場解析的結果來決定 即可。
另一方面,如前所述,孔310的第2端部312並未連通於轉子鐵芯111的外周面(換言之,與定子120具有間隔而面對的端面)。因此,如圖4所示,內側空間310a之左右方向Ds之末尾側的端部係與孔310的第2端部312一致。在圖3所示的轉子鐵芯111中,若使孔310的第2端部312開口,則較孔310更靠轉子鐵芯111之外周側的區域會孤立,轉子鐵芯111會變成如下形狀,即該區域懸空般的形狀。如此一來,轉子鐵芯111的機械強度會降低。在此情況下,例如會需要在孔310的第2端部312配置非磁性材料,以結合轉子鐵芯111之外周側的區域與內周側的區域等之對策,由製造上的困難性會產生無法直接採用所述配置的情況。因此,在本實施形態中係使孔310的第2端部312不開口。
在此,使孔310的第1端部311開口而非使孔310的第2端部312開口之原因在於:如此作法,相較於使孔310的第2端部312開口而非使孔310的第1端部311開口的情況,更可增大θ方向之磁通密度向量Bθ的正分量。以下,就此點加以說明。
圖6係說明內側空間310a、第1外側空間310b及第2外側空間310c之一例的圖,且係對應於圖4的圖。圖7A、圖7B、圖7C係說明孔310之第2端部312的差異所造成之磁通流動差異的圖,且圖7A、圖7B、圖7C係分別對應於圖5A、圖5B、圖5C的圖。亦即,圖7A中係顯示以下情形之磁通的流動:如圖3及圖4所示,孔310之第2端部312未開口。圖7B中係顯示以下情形之磁通的流動:孔310的第2端部312開口,且孔310之第2端部312之圓周方向長度L12與孔310之內側空間310a之寬度方向的長度L1大致相同。圖7C中係顯示以下情形之磁通的流動:孔310的第2端部312開口,且孔310之第2端部312之圓周方向長度L12係較孔310之內側空間310a之寬度方向的長度L1更長。再者,在圖7A、圖7B、圖7C中也與圖5A、圖5B及圖5C同樣地,以箭頭線表示的磁通係採概念性的標 記,例如箭頭線的長度及數量不一定對應於磁通的大小及磁通密度。
如圖7A所示,在不使孔310之第2端部312開口的情況下,孔310之第2端部312之外側的區域會成為電磁鋼板等的軟磁性體部,儘管孔310之第1端部311之內側的區域會作為通量障壁而發揮功能,但該軟磁性體部的區域會成為橋接部,產生不朝向定子鐵芯121而是在轉子鐵芯111內回流的磁通701。因此,無法使IPMSM100的轉矩增加僅該份量。然而,如前述,為了使較孔310更靠轉子鐵芯111之外周側的區域不成為懸空般的形狀,在本實施形態中係使孔310的第2端部312不開口。
在此,如圖6所示,假設在孔310的第2端部312也形成與孔310之第1端部311的第1外側空間310b同樣的第2外側空間310c,且將孔310之第2端部312之圓周方向長度L12做成較內側空間310a之寬度方向的長度L1更長。再者,轉子鐵芯111之末尾側之端部312之圓周方向長度L12係以下長度:從孔310之第2端部312之末尾側的端點411起至孔310之第2端部312之開頭側的端點412中,朝向開頭側之方向上的圓周方向長度。轉子鐵芯111之末尾側之端部312之圓周方向長度L12,也可近似轉子鐵芯111之末尾側之端部312之寬度方向長度(端點411與端點412的直線距離)。
在假設成如上述的情況下,孔310的第2端部312宜設成相對於內側空間310a之在與第2外側空間310c連通的位置上之中心位置413,在圓周方向上偏向開頭側。亦即,宜設成孔310之第2端部312之圓周方向中心位置414係較內側空間310a之在與第2外側空間310c連通的位置上之圓周方向中心位置413在圓周方向上成為更開頭側。在圖6中,此情況對應於孔310之第2端部312之圓周方向中心位置414係較孔310之內側空間310a的外插中心位置416在圓周方向上位於更開頭側。孔310之內側空間310a的外插中心位置416為下述直線與孔310之第2端部312之交點的位置,該直線係從內側空間310a之在與第2外側空間310c 連通的位置(邊界)上之中心位置413起,沿著轉子鐵芯111的半徑方向延伸者(從圖6之中心位置413延伸的虛線)。
又,在設定成如上述時,較宜設成從孔310之內側空間310a的外插中心位置416起至孔310之第2端部312之開頭側的端點412中,朝向開頭側之方向上之圓周方向長度L13為內側空間310a之寬度方向的長度L1以上(L13≧L1)。進一步,更宜設成從孔310之內側空間310a的開頭側端點外插位置417起至孔310之第2端部312之開頭側的端點412中,朝向開頭側之方向上之圓周方向長度L14為內側空間310a之寬度方向的長度L1以上(L14≧L1)。孔310之內側空間310a的開頭側端點外插位置417為下述直線與孔310之第2端部312之交點的位置,該直線係從內側空間310a之在與第2外側空間310c連通的位置上之開頭側的端點415起,沿著轉子鐵芯111的半徑方向延伸者(從圖4之端點415延伸的虛線)。
藉由設定成如圖4及圖6所示而形成第1外側空間310b,第1外側空間310b之末尾側的區域會擴展。因此,相較於如圖5B所示這般孔310之第1端部311之圓周方向長度L2與孔310之磁鐵佔有區域之寬度方向的長度(亦即,內側空間310a之寬度方向的長度)L1大致相同的情況,靠近第1外側空間310b之末尾側的端點402之位置的磁通會從末尾側(亦即,相對於轉子鐵芯111的旋轉方向為後側)朝向定子鐵芯121行進(參照圖5B所示之磁通502、503及圖5C所示之磁通504、505)。由於轉子鐵芯111係朝向開頭側旋轉,因此相對於磁通502、503的行進方向,磁通504、505的行進方向大幅傾斜,藉由磁通504、505所表示之磁通密度向量之θ方向的正分量變大。
另一方面,藉由設定成如圖6所示而形成第2外側空間310c,第2外側空間310c之開頭側的區域會擴展。因此,相較於如圖7B所示這般孔310之第2端部312之圓周方向長度L12與孔310之磁鐵佔有區域之寬度方向的長度(亦 即,內側空間310a之寬度方向的長度)L1大致相同的情況,靠近第2外側空間310c之開頭側的端點412之位置的磁通會從開頭側(亦即,相對於轉子鐵芯111的旋轉方向為前側)朝向定子鐵芯121行進(參照圖7B所示之磁通702、703及圖7C所示之磁通704、705)。但是,由於轉子鐵芯111係朝向開頭側旋轉,因此相較於圖5C所示之磁通504、505,磁通704、705的行進方向並不會大幅傾斜,藉由磁通704、705所表示之磁通密度向量之θ方向的正分量增大空間會較藉由圖5C所示之磁通504、505所表示之磁通密度向量的θ分量更小。而且,在如圖6所示這般以成為L12>L1的方式來形成第2外側空間310c的情況下,轉子鐵芯111之機械強度的降低空間增大,且製造上的困難性也會增大。
如以上,由於轉子鐵芯111係朝向開頭側旋轉,因此相較於使如圖7A所示之透過橋接部之磁通的回流如圖7C所示地朝向定子鐵芯121的情況,使如圖5A所示之透過橋接部之磁通的回流如圖5C所示地朝向定子鐵芯121的情況較可使磁通的行進方向相對於IPMSM100的半徑方向大幅傾斜,可增大磁通密度向量之θ方向的正分量。
基於以上,在本實施形態中係使孔310的第1端部311開口,而非使孔310的第2端部312開口。
如以上,在本實施形態中,係在轉子鐵芯截面中使供永久磁鐵112設置的孔310當中至少1個孔310在第1端部311開口。又,孔310之第1端部311之圓周方向長度L2(亦即,第1端部311之開口之圓周方向長度)係較第2端部312之開口之圓周方向長度更長。因此,在孔310的第1端部311側,可抑制在轉子鐵芯111內回流的磁通501並且可增大磁阻轉矩。由此,可增加IPMSM100的轉矩T。
又,在本實施形態中,在轉子鐵芯截面中係設成孔310的第2端部312不開口,藉此將孔310之第1端部311之圓周方向長度L2(亦即,第1端部311 之開口之圓周方向長度)做成較第2端部312之開口之圓周方向長度更長。因此,即使不使用非磁性體等,也可使IPMSM100的轉矩T及轉子鐵芯111的機械強度增加。
又,在本實施形態中,在轉子鐵芯截面中,孔310之第1端部311之圓周方向長度L2係較永久磁鐵112之磁化方向Dm的長度(亦即,孔310之磁鐵佔有區域之寬度方向的長度(內側空間310a之寬度方向的長度))L1更長。因此,在孔310之左右方向Ds的第1端部311側,可確實抑制在轉子鐵芯111內回流的磁通501並且可確實增大磁阻轉矩。
又,在本實施形態中,在轉子鐵芯截面中所有孔310的第1端部311皆開口。因此,在各孔310的第1端部311側,可更確實抑制在轉子鐵芯111內回流之磁通501並且可更確實增大磁阻轉矩。
又,在本實施形態中,在轉子鐵芯截面中,孔310的第1端部311係相對於內側空間310a之在與第1外側空間310b連通的位置上之中心位置403,在圓周方向上偏向末尾側。因此,在孔310的第1端部311側可更增大磁阻轉矩。
又,在本實施形態中,在轉子鐵芯截面中,從孔310之內側空間310a的末尾側端點外插位置407起至孔310之第1端部311之末尾側的端點402中,朝向末尾側之方向上之圓周方向長度L4為內側空間310a之寬度方向的長度L1以上(L4≧L1)。因此,在孔310的第1端部311側可更進一步增大磁阻轉矩。
(第2實施形態)
接著,說明第2實施形態。在第1實施形態中例示了以下情況:在轉子鐵芯截面中,供永久磁鐵112設置之孔310的第2端部312未開口。相對於此,在本實施形態中係說明在轉子鐵芯截面中使供永久磁鐵112設置之孔的第2端部開口的情況。如所述,本實施形態與第1實施形態主要差異係在於孔310的第2端部312。因 此,在本實施形態的說明中,關於與第1實施形態相同的部分係附加與在圖1~圖7C所附加的符號相同的符號等,並省略詳細說明。
本實施形態中,圖2所示的轉子110變更如下。圖8係顯示轉子810之構成之一例的圖。圖8係相對於轉子810之中心線O垂直裁切後之轉子810的截面圖,且係對應於圖2的圖。在本實施形態中也與第1實施形態同樣例示以下情況:轉子810往圖8所示箭頭線的方向(亦即,面向紙面為逆時針方向)旋轉,且轉子810不會往與圖8所示箭頭線方向相反的方向(亦即,面向紙面為順時針方向)旋轉。
轉子810具備轉子鐵芯811與複數個永久磁鐵112。轉子鐵芯811具備軟磁性體部與複數個孔部。軟磁性體部例如係藉由使複數個電磁鋼板在轉子810的中心線O上積層而構成。惟,並不一定必須藉由積層複數個電磁鋼板來構成軟磁性體部。亦可如第1實施形態所例示這般藉由其他軟磁性材料來構成。
在供永久磁鐵112設置的孔中,不存在永久磁鐵112的區域會成為通量障壁813(813a~813b)。圖2所示之轉子110與圖8所示之轉子810的相異點係通量障壁813b的形狀及大小。再者,圖2所示的通量障壁113a與圖8所示的通量障壁813a相同。如第1實施形態所說明,通量障壁813a~813b可成為空隙部(亦即,空氣區域),亦可設置有非磁性體。惟,為了不形成轉子鐵芯811之較通量障壁813更靠外周側的區域孤立且該區域懸空般的形狀,例如宜在通量障壁813b之一部分或全部區域設置非磁性體。
再者,本實施形態中也與第1實施形態同樣例示以下情況:轉子截面的形狀在轉子810之z軸方向的任一位置上皆會成為圖8所示之形狀。
又,在圖8中係與第1實施形態同樣例示IPMSM的極數為4極的情況。在圖8中,與圖2同樣由於標記會變得複雜,因此也僅對構成轉子810之1極的部分附加符號,並省略構成轉子810之其他3極的部分中的符號。
圖9係顯示轉子鐵芯811之構成之一例的圖。圖9係相對於轉子鐵芯811之中心線O垂直裁切後之轉子鐵芯811的截面圖,且係對應於圖3的圖。再者,在圖9中也與圖3同樣僅對構成轉子鐵芯811之1極的部分附加符號,並省略構成轉子鐵芯811之其他3極的部分中的符號。
在圖9中,轉子鐵芯811中形成有孔910,該孔910包含磁鐵佔有區域與成為通量障壁813的區域。
在轉子鐵芯截面中,孔910的第1端部911開口。另外,在轉子鐵芯截面中,孔910的第2端部912亦開口。
與第1實施形態同樣地,本實施形態也例示以下情況:在轉子鐵芯截面中,供永久磁鐵112設置的4個孔910全部皆在孔910的第1端部911開口。然而,若在供永久磁鐵112設置之4個孔910的至少1個中,孔910的第1端部911有開口即可。而且例示以下情況:在供永久磁鐵112設置之4個孔910全部中,孔910的第2端部912同樣皆開口。然而,若在供永久磁鐵112設置之4個孔910的至少1個中,孔910的第2端部912開口即可。
在圖9中,孔910具有內側空間910a及第1外側空間910b。圖10係說明內側空間910a及第1外側空間910b的圖,且係對應於圖4的圖。
圖10中,第1外側空間910b係與圖4所示的第1外側空間310b相同。
在轉子鐵芯截面中,內側空間910a係以下空間:在構成孔910的空間中,寬度方向的長度係同等於:永久磁鐵112之磁化方向Dm之長度對應的長度L1,且該寬度方向長度幾乎固定。
與第1實施形態同樣地,內側空間910a之開頭側的端部係與第1外側空間910b之末尾側的端部一致。又,內側空間910a之末尾側的端部(亦即,與連通第1外側空間910b之側為相反側的端部)係與孔910的第2端部912一致。因此,孔910之第2端部912之圓周方向長度係與內側空間910a之寬度方向的長度L1幾乎相 同。另一方面,孔910之第1端部911之圓周方向長度L2係較孔910之第2端部912之圓周方向長度L1更長。如所述,關於孔910之左右方向Ds的端部當中,開口的端部911、912之圓周方向長度L2、L1,開頭側的端部911係較末尾側的端部912更長(L2>L1)。由此,可獲得變得不會產生圖7A所示之在轉子鐵芯111內回流之磁通701的作用,並且可實現增大IPMSM之轉矩T的效果。另一方面,僅以軟磁性體部來形成轉子鐵芯時,相較於第1實施形態的轉子鐵芯111,轉子鐵芯811的機械強度會降低。於是,為了令轉子鐵芯811的機械強度不降低,例如宜在通量障壁813b的一部分或全部區域設置非磁性體。由此,在例如重視防止產生在轉子鐵芯內回流的磁通701時係採用第2實施形態,在重視防止轉子鐵芯的機械強度降低時則採用第1實施形態即可。再者,在本實施形態中也可採用第1實施形態所說明的各種變形例。
(計算例)
在本計算例中,係藉由有限元素法來執行以旋轉數=3000rpm、激磁電流(的有效值)=5.5A、進角=20deg的運轉條件運轉各個IPMSM時之IPMSM的電磁場解析。並且,根據作為電磁場解析的結果所得到的磁通密度向量來算出馬克士威之應力張量,再從馬克士威之應力張量算出IPMSM的轉矩T。以下,將第1實施形態的轉子110稱為實施例1的轉子,將第2實施形態的轉子810稱為實施例2的轉子。
圖11係顯示比較例1之轉子1100之構成的圖。圖11係相對於轉子1100之中心線O垂直裁切後之轉子1100的截面圖,且係對應於圖2的圖。轉子截面之形狀係設成在轉子1100之z軸方向的任一位置上皆為圖11所示的形狀。並且,與實施例1、2同樣地,在比較例1中也例示IPMSM的極數為4極的情況。又,在圖11中,與圖2同樣由於標記會變得複雜,因此也僅對構成轉子1100之1極的部分附加符號,並省略構成轉子1100之其他3極的部分中的符號。如圖11 所示,在比較例1的轉子1100中,在轉子鐵芯截面中,供永久磁鐵112設置之孔的第1端部1111與供永久磁鐵112設置之孔的第2端部1112皆未開口。
圖12係顯示比較例2之轉子1200之構成的圖。圖12係相對於轉子1200之中心線O垂直裁切後之轉子1200的截面圖,且係對應於圖2的圖。轉子截面之形狀係設成在轉子1200之z軸方向的任一位置上皆為圖12所示的形狀。並且,與實施例1、2同樣地,在比較例2中也例示IPMSM的極數為4極的情況。又,在圖12中,與圖2同樣由於標記會變得複雜,因此也僅對構成轉子1200之1極的部分附加符號,並省略構成轉子1200之其他3極的部分中的符號。如圖12所示,在比較例1的轉子1200中,在轉子鐵芯截面中,供永久磁鐵112設置之孔的第1端部1211與供永久磁鐵112設置之孔的第2端部1212皆開口。惟,供永久磁鐵112設置之孔之第1端部1211之圓周方向長度與供永久磁鐵112設置之孔之第2端部1212之圓周方向長度相同(與對應於永久磁鐵112之磁化方向Dm之長度的長度L1幾乎相同)。
在使用了圖11所示之比較例1的轉子1100時,IPMSM的轉矩T為0.800Nm。相對於此,在使用了圖2所示之實施例1的轉子110時,IPMSM的轉矩T為1.199Nm。如所述,在實施例1中,IPMSM的轉矩T相對於比較例1增加了49.9%。由此可知,藉由如圖3所示這般在孔310之左右方向Ds的開頭側形成第1外側空間310b,可增大IPMSM的轉矩T。
又,在使用了圖12所示之比較例2的轉子1200時,IPMSM的轉矩T為0.956Nm。相對於此,在使用了圖8所示之實施例2的轉子810時,IPMSM的轉矩T為1.251Nm。如所述,在實施例2中,IPMSM的轉矩T相對於比較例2增加了30.8%。由此可知,藉由如圖9所示這般在孔910之左右方向Ds的開頭側形成第1外側空間910b,可增大IPMSM的轉矩T。
又,若比較實施例1與比較例1,藉由在孔310之左右方向Ds的開 頭側形成第1外側空間310b所帶來之轉矩增加量為0.399(=1.199-0.800)Nm。又,若比較實施例1與實施例2,藉由使孔910的第2端部912連通於轉子鐵芯811的外周面所帶來之轉矩增加量為0.052(1.251-1.199)Nm。由此可知,藉由在孔310之左右方向Ds的開頭側形成第1外側空間310b,可有效增大IPMSM的轉矩T。
(變形例)
在第1實施形態及第2實施形態中例示了以下情況:轉子鐵芯截面的形狀在轉子110、810之z軸方向的任一位置上皆會成為圖2、圖8所示之形狀。然而,並不一定要設定成如上述。例如,若設成相較於在轉子110、810之z軸方向的所有位置上不做成圖2、圖8所示形狀的情況,整體來說IPMSM的轉矩會增加的話,則在轉子110、810之z軸方向之一部分位置上,轉子截面的形狀也可不成為圖2、圖8所示的形狀。例如,在轉子110之z軸方向之一部分位置上,轉子截面的形狀也可為圖11或圖12所示的形狀。
又,雖然在第1實施形態及第2實施形態中例示了以1個永久磁鐵112來構成1個極的情況,但本揭示不限於此。也可以複數個永久磁鐵112來構成1個極。
又,在第1實施形態及第2實施形態中例示了IPMSM100為內轉子型的情況。然而,也可對於外轉子型IPMSM馬達的轉子,以第1實施形態及第2實施形態所說明之方式進行而形成供永久磁鐵112設置之孔的第1端部及第2端部。此時,轉子鐵芯的內周面就會與定子具有間隔而面對的端面。又,也可不針對永久磁鐵埋入型馬達而是針對永久磁鐵埋入型發電機的轉子,以第1實施形態及第2實施形態所說明之方式進行而形成供永久磁鐵112設置之孔的第1端部與第2端部。
又,在1個轉子鐵芯截面中,作為供永久磁鐵設置之孔的第2端部也可包含以下兩者:如第1實施形態這般未開口的端部、與如第2實施形態這般 圓周方向長度較孔之第1端部當中開口之端部之圓周方向長度更短的端部。
再者,以上所說明之本揭示的實施形態皆僅止於表示實施本揭示時之具體化的例子,並非藉由該等來限定解釋本揭示之技術範圍者。亦即,本揭示只要不脫離其技術思想或其主要特徵,即可以各種形式實施。
關於以上的實施形態,進一步揭示以下附記。
(附記1)
一種轉子鐵芯,具備:供永久磁鐵設置的複數個孔;在垂直於成為旋轉中心之旋轉軸線的截面中,前述複數個孔的至少1個包含第1端部與第2端部,該第1端部位於左右方向上之旋轉方向的開頭側,該左右方向係相對於前述永久磁鐵的磁化方向為左右兩側的方向;該第2端部位於前述左右方向上之前述旋轉方向的末尾側;前述第1端部開口;且在前述截面中,前述開口之圓周方向長度係較前述第2端部之圓周方向長度更長。
(附記2)
如附記1之轉子鐵芯,其中在前述截面中,前述開口之圓周方向長度係較前述孔之被前述永久磁鐵所佔區域中前述永久磁鐵之磁化方向長度更長。
(附記3)
如附記1或附記2之轉子鐵芯,其中在前述截面中,所有前述孔的前述第1端部皆開口。
(附記4)
如附記1至附記3中任一項之轉子鐵芯,其中在前述截面中,至少1個前述孔的前述第2端部未開口。
(附記5)
如附記1至附記4中任一項之轉子鐵芯,其中在前述截面中,所有前述孔的前述第2端部皆未開口。
(附記6)
如附記1至附記5中任一項之轉子鐵芯,其中在前述截面中,前述第1端部開口的前述孔具有:內側空間,其寬度方向的長度係同等於:前述永久磁鐵之磁化方向長度對應的長度;及第1外側空間,其係連通於前述內側空間,並具有前述第1端部作為前述孔之前述左右方向之端部的1個,且該第1外側空間係較前述內側空間寬度更寬;並且前述第1端部係配置成:相對於前述內側空間之在與前述第1外側空間連通的位置上之圓周方向中心位置,偏向旋轉方向之末尾側。
(附記7)
如附記6之轉子鐵芯,其中在前述截面中,從前述內側空間的末尾側端點外插位置起至前述第1端部之端點當中旋轉方向之末尾側的端點為止,朝向旋轉方向的末尾側之方向上的圓周方向長度為前述內側空間之寬度方向的長度以上;且在前述截面中,前述內側空間的末尾側端點外插位置為下述直線與前述第1端部之交點的位置,該直線係從前述內側空間之在與前述第1外側空間連通的位置上之末尾側的端點起,沿著前述轉子鐵芯的半徑方向延伸者。
(附記8)
一種轉子,具備:如附記1至附記7中任一項之轉子鐵芯;及前述永久磁鐵。
(附記9)
一種旋轉電機,具備:如附記8之轉子;及定子。
(附記10)
一種轉子鐵芯,具備:供永久磁鐵設置的複數個孔;在垂直於成為旋轉中心之旋轉軸線的截面中,前述複數個孔的至少1個包含第1端部與第2端部,該第1端部位於左右方向上之旋轉方向的開頭側,該左右方向係相對於前述永久磁鐵的磁化方向為左右兩側的方向;該第2端部位於前述左右方向上之前述旋轉方向的末尾側;前述第1端部在外周面開口,前述開口之圓周方向長度係較前述第2端部之圓周方向長度更長;在前述截面中,前述第1端部開口的前述孔具有:內側空間,其寬度方向的長度係同等於:前述永久磁鐵之磁化方向長度對應的長度;及,第1外側空間,其係連通於前述內側空間,並具有前述第1端部作為前述孔之前述左右方向之端部的1個,且該第1外側空間係較前述內側空間寬度更寬;並且前述第1端部係配置成:相對於前述內側空間之在與前述第1外側空間連通的位置上之圓周方向中心位置,偏向旋轉方向之末尾側。
(附記11)
如附記10之轉子鐵芯,其中在前述截面中,從前述內側空間的末尾側端點外插位置起至前述第1端部之端點當中旋轉方向之末尾側的端點為止,朝向旋轉方向的末尾側之方向上的圓周方向長度為前述內側空間之寬度方向的長度以上;且在前述截面中,前述內側空間的末尾側端點外插位置為下述直線與前述第1端部之交點的位置,該直線係從前述內側空間之在與前述第1外側空間連通的位 置上之末尾側的端點起,沿著前述轉子鐵芯的半徑方向延伸者。
(附記12)
如附記10或附記11之轉子鐵芯,其中在構成前述孔的孔壁面中,末尾側壁面係相對於與前述旋轉軸線正交的方向傾斜,該末尾側壁面係形成前述第1外側空間之前述旋轉方向之末尾側者。
(附記13)
如附記11或附記12之轉子鐵芯,其中前述末尾側壁面的至少一部分彎曲成凹狀。
(附記14)
如附記10至附記13中任一項之轉子鐵芯,其中在前述截面中,前述開口之圓周方向長度係較前述孔之被前述永久磁鐵所佔區域中前述永久磁鐵之長度更長。
(附記15)
如附記10至附記14中任一項之轉子鐵芯,其中在前述截面中,所有前述孔的前述第1端部皆開口。
(附記16)
如附記10至附記15中任一項之轉子鐵芯,其中在前述截面中,至少1個前述孔的前述第2端部未開口。
(附記17)
如附記10至附記16中任一項之轉子鐵芯,其中在前述截面中,所有前述孔的前述第2端部皆未開口。
(附記18)
一種轉子,具備:如附記10至附記17中任一項之轉子鐵芯;及 前述永久磁鐵。
(附記19)
一種旋轉電機,具備:如附記18之轉子;及定子。
再者,本說明書係參照已於2021年3月31日提申之日本專利申請案2021-060596號之整體揭示並將其收錄於本說明書中。
本說明書中記載之所有文獻、專利申請案及技術規格,係以與具體且個別記述各文獻、專利申請案及技術規格藉由參照而收錄之內容時相同程度的方式,藉由參照收錄於本說明書中。
111:轉子鐵芯
114a~114d,310:孔
310a:內側空間
310b:第1外側空間
311:第1端部
312:第2端部
Ds:左右方向
O:中心線

Claims (10)

  1. 一種轉子鐵芯,具備:供永久磁鐵設置的複數個孔;在垂直於成為旋轉中心之旋轉軸線的截面中,前述複數個孔的至少1個包含第1端部與第2端部,該第1端部位於左右方向上之旋轉方向的開頭側,該左右方向係相對於前述永久磁鐵的磁化方向為左右兩側的方向;該第2端部位於前述左右方向上之前述旋轉方向的末尾側;前述第1端部在外周面開口,前述開口之圓周方向長度係較前述第2端部之圓周方向長度更長;在前述截面中,前述第1端部開口的前述孔具有:內側空間,其寬度方向的長度係同等於:前述永久磁鐵之磁化方向長度對應的長度;及,第1外側空間,其係連通於前述內側空間,並具有前述第1端部作為前述孔之前述左右方向之端部的1個,且該第1外側空間係較前述內側空間寬度更寬;並且前述第1端部係配置成:相對於前述內側空間之在與前述第1外側空間連通的位置上之圓周方向中心位置,偏向前述旋轉方向之末尾側。
  2. 如請求項1之轉子鐵芯,其中在前述截面中,從前述內側空間的末尾側端點外插位置起,至前述第1端部之端點當中前述旋轉方向之末尾側的端點為止,朝向前述旋轉方向的末尾側之方向上的圓周方向長度為前述內側空間之寬度方向的長度以上;且在前述截面中,前述內側空間的末尾側端點外插位置為下述直線與前述第1端部之交點的位置,該直線係從前述內側空間之在與前述第1外側空間連通的位置上之末尾側的端點起,沿著前述轉子鐵芯的半徑方向延伸者。
  3. 如請求項1之轉子鐵芯,其中在構成前述孔的孔壁面中,末尾側壁面係相對於與前述旋轉軸線正交的方向傾斜,該末尾側壁面係形成前述第1外側空間之前述旋轉方向之末尾側者。
  4. 如請求項3之轉子鐵芯,其中前述末尾側壁面的至少一部分彎曲成凹狀。
  5. 如請求項1至請求項4中任一項之轉子鐵芯,其中在前述截面中,前述開口之圓周方向長度係較前述孔之被前述永久磁鐵所佔區域中前述永久磁鐵之磁化方向長度更長。
  6. 如請求項1至請求項4中任一項之轉子鐵芯,其中在前述截面中,所有前述孔的前述第1端部皆開口。
  7. 如請求項1至請求項4中任一項之轉子鐵芯,其中在前述截面中,至少1個前述孔的前述第2端部未開口。
  8. 如請求項1至請求項4中任一項之轉子鐵芯,其中在前述截面中,所有前述孔的前述第2端部皆未開口。
  9. 一種轉子,具備:如請求項1至請求項8中任一項之轉子鐵芯;及前述永久磁鐵。
  10. 一種旋轉電機,具備:如請求項9之轉子;及定子。
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