专利名称：转子铁心、转子以及旋转电机的制作方法
技术领域：
本文所讨论的实施方式涉及转子铁心、转子以及旋转电机。
背景技术：
永磁体旋转电机作为旋转电机(诸如电动机和发电机)是公知的。永磁体旋转电机包括定子和转子，在定子和转子之间限定有气隙，所述转子具有沿转子铁心的周向方向布置的多个永磁体，所述定子布置成面向转子的外周面。这类旋转电机包括:表面永磁体(SPM)旋转电机，该SPM旋转电机具有相对于转子铁心的外周面布置的永磁体；以及内部永磁体(IPM)旋转电机，该IPM旋转电机具有嵌入在转子铁心内部的永磁体。IPM旋转电机具体地广泛使用在例如机床、电动车辆和机器人的领域中。然而，现有技术的旋转电机在降低从永磁体之间泄漏的磁通方面存在进一步改进的余地。如本文所使用的，从永磁体之间泄漏的磁通是指从永磁体出来而流到另一个永磁体但不流经定子的磁通。当发生这样的磁通泄漏时，有助于旋转电机的输出的有效磁通因磁通泄漏而降低，而导致旋转电机的输出降低。因此，优选地，降低旋转电机中磁通泄漏的发生。本实用新型的一个方面的目的在于提供一种能够降低永磁体的磁通泄漏的转子铁心、转子以及旋转电机。
实用新型内容根据本实用新型一个方面的转子铁心具有多个磁体开口和空腔部。所述磁体开口沿周向方向彼此邻接(juxtaposition)。在所述磁体开口中插入有永磁体。所述空腔部均相对于夹设在这些磁体开口之中的如下两个磁体开口之间的区域形成，所述两个磁体开口供相互邻近并且相对于径向方向具有彼此相反的磁极方向的永磁体插入其中。根据本实用新型的一个方面，能够降低永磁体的磁通泄漏。根据本实用新型的第一方面，提供一种转子铁心，该转子铁心包括:多个磁体开口，这些磁体开口沿周向方向彼此邻接地形成，并且在这些磁体开口中插入有永磁体；以及空腔部，每个空腔部均相对于夹设在这些磁体开口之中的如下两个磁体开口之间的区域形成，所述两个磁体开口供相互邻近并且相对于径向方向具有彼此相反的磁极方向的永磁体插入其中。根据本实用新型的第二方面，所述空腔部在其与所述两个磁体开口的内周侧的侧面之间形成平行通路，这些平行通路将所述两个磁体开口的最接近点作为起始点；并且每个通路的宽度均等于或小于每个所述磁体开口与所述转子铁心的外周之间的最小间隔。根据本实用新型的第三方面，所述空腔部在其与所述两个磁体开口的内周侧的侧面之间形成用于产生磁饱和的平行通路，这些平行通路将所述两个磁体开口的最接近点作为起始点。[0012]根据本实用新型的第四方面，所述区域由将所述两个磁体开口中的布置在外周侧的末端处的点相连的假想线、将所述两个磁体开口中的布置在旋转中心侧的末端处的点相连的假想线、以及所述两个磁体开口来限定。根据本实用新型的第五方面，所述空腔部均形成在所述区域之中的在将所述两个磁体开口的彼此最靠近的点相连的假想线的旋转中心侧形成的那一区域中。根据本实用新型的第六方面，所述空腔部均形成在将所述区域分成沿径向的两个区域的假想线的外周侧。根据本实用新型的第七方面，所述磁体开口均形成为大体矩形形状；并且所述空腔部均形成为使得其面对所述磁体开口的侧面的至少一部分平行于所述磁体开口的侧面延伸。根据本实用新型的第八方面，所述磁体开口均包括第一磁体开口和第二磁体开口，所述第一磁体开口和所述第二磁体开口布置成使得它们之间的间隔朝向外周侧变宽，并且相对于径向方向具有彼此相同的磁极方向的两个永磁体分别被插入所述第一磁体开口和所述第二磁体开口中；并且所述区域夹设在所述第一磁体开口和被包括在另一磁体开口中的与所述第一磁体开口相邻的所述第二磁体开口之间。根据本实用新型的第九方面，提供一种转子，该转子包括:根据第一方面所述的转子铁心；以及永磁体，该永磁体插入所述转子铁心所具有的所述磁体开口中。根据本实用新型的第十方面，提供一种旋转电机，该旋转电机包括:根据第九方面所述的转子；以及定子，该定子布置成面对所述转子的外周面，而在所述转子和所述定子之间限定有气隙。
结合附图考虑下列详细说明，将能够容易地实现对本实用新型以及本实用新型的附带优点的更全面的理解，在附图中:图1是示出当从轴的轴向方向观看时根据第一实施方式的马达的示意图；图2是示出根据第一实施方式的转子铁心的布置的示意图；图3是示出在图2所示的磁体开口部的周围的部分的放大图；图4是示出在图3所示的第二开口部周围的部分的放大图；图5A和图5B是示出第二开口部的其它示例性形状的图示；图6是示出当从轴的轴向方向观看时根据第二实施方式的马达的示意图；图7是示出根据第二实施方式的转子铁心的布置的示意图；图8是示出空腔部周围的部分的放大示意图；图9是示出磁体开口部的布置的示意图；图1OA是示出第二开口部周围的部分的放大示意图；图1OB是示出第二开口部的布置的示意图；图1lA至图1lE是示出空腔部的其它布置的示意图；图1lF是示出转子铁心的另一布置的示意图；以及图12是示出第二开口部的另一布置的示意图。
具体实施方式
以下将参照附图详细地描述根据本申请中公开的优选实施方式的转子铁心、转子和旋转电机。应注意，下文待述的实施方式不旨在限制本实用新型。例如，虽然本申请中公开的旋转电机将被描述为示例性马达，但是本申请中公开的旋转电机例如可以是发电机。第一实施方式以下将参照图1描述根据第一实施方式的马达的布置。图1是示出当从轴的轴向方向观看时根据第一实施方式的马达的示意图。参照图1，根据第一实施方式的马达I包括转子10、定子20以及轴30。转子10包括转子铁心11和永磁体12。转子铁心11是由层压在一起的诸如电磁钢板之类的大量薄板(电磁钢板形成体)形成的筒形构件(电磁钢板的层压件)。永磁体12在转子铁心11内侧沿周向方向布置。转子10安装在轴30上，从而能够以轴30为中心轴线旋转。定子20布置成面向转子10的外周面，而在该定子与转子之间限定气隙。定子20包括定子铁心21和定子绕组22。定子铁心21为大体筒状构件，该筒状构件在内周侧具有沿着周向方向形成的大量齿211，这些齿均沿径向向内突出。齿211之间的间隔称为槽212。利用绝缘包覆电线缠绕的定子绕组22收纳在各槽212内。注意，定子绕组22能够以分布式绕组的方式缠绕；然而，定子绕组22还可以以集中绕组的方式缠绕。当电流流过定子20的定子绕组22时，在定子20的内部产生旋转磁场。该旋转磁场和由转子10的永磁体12产生的磁场相互作用以使转子10旋转。转子10的旋转导致轴30随之一起旋转。在根据第一实施方式的马达I中，构成单极的永磁体12包括第一磁体12a和第二磁体12b。第一磁体12a和第二磁体12b的磁极方向相对于径向方向彼此相同，并且该第一磁体12a和第二磁体12b布置成使得该第一磁体12a和第二磁体12b之间的间隔形成朝向转子铁心11的外周侧变宽的V形。例如，参照图1，如果第一磁体12a布置成使得其N极位于外周侧，则与该第一磁体12a成对的第二磁体12b也布置成使得其N极位于外周侧。彼此相邻的永磁体12布置成使得磁极方向相对于径向方向彼此相反。例如，参照图1，包括具有面向旋转中心侧的N极的第一磁体12a和第二磁体12b的永磁体12布置成与具有面向外周侧的N极的第一磁体12a和第二磁体12b中的对应一个磁体相邻。这里应注意，在现有技术的旋转电机中，永磁体能够因例如电枢反应而由来自定子的相反磁场消磁。永磁体的消磁是指永磁体的残余磁通减少。永磁体的这种消磁成为旋转电机的性能劣化的原因。因此，根据第一实施方式的马达I在永磁体12的趋于发生消磁的部分周围的区域中具有预定气隙。具体地，永磁体12将不被插入其中的部分(稍后待述的第二开口部112b、113b)相对于形成在转子铁心11中的用于供插入永磁体12的磁体开口形成。这有助于即使产生来自定子的相反磁场也难以使永磁体12发生消磁。在现有技术的旋转电机中可发生来自永磁体之间的磁通泄漏。当发生这种磁通泄漏时，有助于旋转电机的输出的有效磁通因磁通泄漏而降低，而导致旋转电机的输出降低。马达I因此相对于夹设在相邻的永磁体12之间的区域具有空腔部111。结果，具有低导磁率的空气层介于泄漏磁通的磁路中，从而能够降低磁通泄漏。这将在稍后参照第二实施方式进行描述。以下将具体地描述转子铁心11的布置。图2是示出根据第一实施方式的转子铁心11的布置的示意图。参照图2，转子铁心11具有沿周向方向彼此邻接地形成的磁体开口部114，各磁体开口部114均包括一组第一磁体开口 112和第二磁体开口 113。各磁体开口部114均布置成使得第一磁体开口 112和第二磁体开口 113相对于以45度的极距角设置的极距线P彼此对称。第一磁体开口 112是待供插入第一磁体12a (参见图1)的开口。第二磁体开口113是待供插入第二磁体12b (参见图1)的开口。第一磁体开口 112和第二磁体开口 113布置成使得它们之间的间隔形成朝向外周侧变宽的V形。这里描述在转子铁心11中形成八组磁体开口部114的示例性布置；然而，在转子铁心11中形成的磁体开口部114的组的数量不局限于八个。以下将参照图3具体地描述磁体开口部114的布置。图3是示出在磁体开口部114周围的部分的放大图。注意，图3示出第一磁体12a和第二磁体12b分别插入第一磁体开口 112和第二磁体开口 113中的情况。参照图3，第一磁体开口 112具有将第一开口部112a、第二开口部112b和第三开口部112c连接在一起的形状。类似地，第二磁体开口 113具有将第一开口部113a、第二开口部113b和第三开口部113c连接在一起的形状。注意，由于第一磁体开口 112和第二磁体开口 113是对称构造，因此以下将仅描述第一磁体开口 112的形状。第一开口部112a沿着第一磁体12a的轮廓形成。具体地，第一磁体12a是矩形永磁体，从而第一开口部112a形成为矩形。第一磁体12a插入第一开口部112a中。第二开口部112b形成在其中使第一磁体12a和第二磁体12b最靠近在一起的位置附近。具体地，第二开口部112b形成为覆盖角部120a的形状，在第一磁体12a的角部之中，该角部120a最靠近第二磁体12b。角部120a是其中第一磁体12a中趋于发生消磁的部位。具体地，因例如电枢反应而产生的相反磁通(具体地，从定子20流向转子铁心11的中心的磁通)趋于集中在第一磁体12a和第二磁体12b之间的区域处。结果，第一磁体12a的最靠近第二磁体12b布置的角部120a更易消磁。具体地，第一磁体12a的角部120a与第二磁体12b的最靠近第一磁体12a的角部120b之间的区域与其它部分相比较窄。这导致从定子20流向转子铁心11的中心的磁通进
一步趋于集中。与之对比，根据第一实施方式的转子铁心11具有形成为覆盖第一磁体12a的角部120a的第二开口部112b。这导致在转子铁心11与第一磁体12a的角部120a之间形成气隙。气隙中的空气具有比形成转子铁心11的诸如铁的金属更低的导磁率。因此，在角部120a和第二开口部112b之间限定有气隙的情况下覆盖角部120a的第二开口部112b使得更难以发生角部的消磁。以下将参照图4描述第二开口部112b的更详细的布置。图4是示出图3中所示的第二开口部112b周围的部分的放大图。参照图4，第二开口部112b形成为用于覆盖位于第一磁体12a (参见图3)的外周侧的侧面121的一部分并覆盖第一磁体12a (参见图3)的面向第二磁体12b (参见图3)的侧面122的一部分的形状。注意，包括侧面121的所述一部分和侧面122的所述一部分两者的部分构成第一磁体12a的角部120a。第一磁体开口 112和第二磁体开口 113之间的区域被称为桥部。例如由电枢反应产生的磁通主要穿过该桥部。角部120a布置在远离桥部110的位置处。因此，与角部120a布置在邻近桥部110的位置处的情况相比，角部120a较少受消磁的影响。另外，第二开口部112b形成为导致位于外周侧的侧表60c和位于第一磁体12a中的外周侧的侧面121之间的距离LI朝向桥部110增大的形状。具体地，第二开口 112b的形状越大，一方面，第一磁体12a越较少受消磁的影响；另一方面，从第一磁体12a流向定子20的有效磁通越可能受到第二开口部112b阻碍。因此，通过将第二开口部112b形成为使得在越靠近第一磁体12a的角部120a的位置处距离LI也越大，而能够防止有效磁通降低，并且同时使得更难以发生第一磁体12a的角部120a的消磁。在第一实施方式中，角部120a布置在远离桥部110的位置处。因此与角部120a未布置在远离桥部Iio的位置处的情况相比，角部120a不太可能被消磁。因此，与角部120a未布置在远离桥部110的位置处的情况相比，距离LI能够形成得较小。距离LI越小，有效磁通越不太可能受第二开口部112b阻碍。因此，在第一实施方式中，能够进一步防止有效磁通的降低。进一步参照图4，第二开口部112b、113b分别具有侧面60a、60b，所述侧面60a、60b
彼此面对并且彼此平行地延伸。具体地，桥部110是在转子铁心11中具有较低强度的区域。因此，使得侧面60a、60b形成为彼此平行地延伸会防止桥部110的强度降低并且防止角部120a容易消磁。图4例示出其中第二开口部112b、113b的彼此面对的侧面60a、60b彼此平行地延伸的情况。然而，侧面60a、60b可以不必彼此平行地延伸。在第一实施方式中，第二开口部112b、113b形成为使得在第二开口部112b、113b之间的桥部110中出现磁饱和。当出现磁饱和时，不再有磁通流过桥部110。具体地，流过桥部Iio的磁通的量被限制，从而能够降低第一磁体12a的磁通泄漏并且由此能够防止有效磁通的降低。注意，当桥部110饱和时，能够降低第一磁体12a的磁通泄漏并且能够抑制有效磁通的降低，然而角部120a趋于被消磁。相反地，如果桥部110不饱和，则角部120a不趋于被消磁；但是第一磁体12a的磁通泄漏增加并且有效磁通趋于降低。可以考虑到前面的因素来确定桥部110的宽度，并且在第一实施方式中，桥部110将要饱和。然而，这不是唯一可行的布置。注意，为了使桥部110易于饱和，仅必须将宽度形成得较窄。相反地，为了使桥部110难以饱和，仅必须将宽度形成得较宽。图5A示出了第二开口部的另一示例性形状。例如，参照图5A，第二开口部112b_l、113b_l的彼此面对的侧面60a_l、60b_l可以成形为朝向外周侧彼此远离。为了更可靠地防止角部120a消磁，优选地，通过缩短桥部110的长度而使得磁通尽可能多地流过桥部110，对于前述布置能够防止角部120a被消磁:具体地，角部120a被由于所涉及的磁饱和而未能流过桥部110且由此例如流过第二开口部112b的磁通来消磁。因此，在第一磁体12a的面对第二磁体12b的侧面122中，优选地，从角部120a的顶点al到第二开口部112b的端部a3的长度L2比侧面122的长度(从顶点al到顶点a2的长度)的1/2要短。换种方式来表述，优选地，长度L2比沿第一磁体12a的侧向方向的侧面的长度的1/2要短。但是，从顶点al到第二开口部112b的端部a3的长度不仅仅局限于前面所述。图5B示出了第二开口部的又一示例性形状。例如，参照图5B，从顶点al到第二开口部112b_2的端部a3_l的长度L3可以比第一磁体12a的侧面122的长度(从顶点al到顶点a2的长度)的1/2要长。换种方式来表述，优选地，长度L3可以比沿第一磁体12a的侧向方向的侧面的长度的1/2要长。这致使磁通难以流过桥部110_1，从而在正常操作期间能够降低通过桥部110_1泄漏到第一磁体12a的磁通的量。回至参照图3，将描述第三开口部112c。第三开口部112c是从第一开口部112a的端部朝向外周侧延伸的延伸部。第三开口部112c形成为通过在第三开口部112c和转子铁心11的外周之间的区域中产生磁饱和而降低磁通泄漏。具有第三开口部112c使得第一磁体开口 112与转子铁心11的外周之间的间隔变窄。结果，趋于在第三开口部112c和转子铁心11的外周之间的区域中出现磁饱和，这使得磁通难以流过该区域。由于泄漏磁通通过该区域流到S极，因此具有第三开口部112c能够降低磁通泄漏。如至此所述的，根据第一实施方式的转子铁心具有一对磁体开口，该一对磁体开口布置成使得它们之间的间隔朝向外周侧变宽，在这一对磁体开口中插入一对永磁体，这对永磁体的磁极方向相对于径向方向彼此相同。磁体开口均具有将第一开口部和第二开口部连接在一起的形状。第一开口部沿着永磁体的轮廓形成。当将永磁体插入第一开口部中时，第二开口部在预定气隙的情况下覆盖永磁体的角部，在永磁体的所有角部之中，该角部最靠近另一永磁体。第二开口部在该第二开口部和另一磁体开口中的第二开口部之间形成桥部。因此，在根据第一实施方式的转子铁心中，能够使得难以发生永磁体的消磁。第二实施方式例如形成在转子铁心中的磁体开口的形状不局限于上述第一实施方式中例示的形状。以下将描述包含在转子铁心中的其它示例性形状。图6是示出当从轴的轴向方向观看时根据第二实施方式的马达的示意图。在下列说明中，与上述部件相同或对应的部件被标以与第一实施方式中使用的附图标记相同的附图标记，并且将不再对这些部件进行重复说明。参照图6，根据第二实施方式的马达1_1包括转子10_1、定子20以及轴30。转子10_1包括转子铁心11_1和永磁体12。转子铁心11_1中相对于夹设在相邻永磁体12之间的区域形成有空腔部111_1。[0084]与根据第一实施方式的马达I相似，根据第二实施方式的马达1_1包括第一磁体12a和第二磁体12b，第一磁体12a和第二磁体12b布置成使得它们之间的间隔形成朝向转子铁心11_1的外周侧变宽的V形。这里将以示例性布置描述马达1_1，该示例性布置包括与根据第一实施方式的永磁体12相同的永磁体12。但是注意，马达1_1可包括与永磁体12的类型不同的永磁体类型。另外，这里将以示例性布置描述马达1_1，该示例性布置包括与根据第一实施方式的定子20和轴30相同的定子20和轴30。但是注意，马达1_1可包括与定子20和轴30的类型不同的定子和轴的类型。以下将参照图7描述根据第二实施方式的转子铁心11_1的布置。图7是示出根据第二实施方式的转子铁心11_1的布置的示意图。参照图7，转子铁心11_1具有沿周向方向彼此邻接地形成的磁体开口部114_1，每个磁体开口部114_1均包括一组第一磁体开口 112_1和第二磁体开口 113_1。每个磁体开口部114_1均布置成使得第一磁体开口 112_1和第二磁体开口 113_1相对于以45度的极距角布置的极距线P彼此对称。第一磁体开口 112_1是供第一磁体12a插入的开口。第二磁体开口 113_1是供第二磁体12b插入的开口。第一磁体开口 112_1和第二磁体开口 113_1布置成使得它们之间的间隔形成朝向外周侧变宽的V形。参照图7，相对于区域R形成空腔部111_1。区域R夹设在第一磁体开口 112_1和这样的第二磁体开口 113_1之间，该第二磁体开口 113_1与第一磁体开口 112_1相邻并且供具有相反磁极方向的第二磁体12b插入其中(具体地，包括在另一磁体开口部114_1中的第二磁体开口 113_1)。具体地，区域R由假想线LI 1、假想线L12和上述两个磁体开口 112_1、113_1包围。假想线Lll将布置于两个磁体开口 112_1、113_1的外周侧的末端处的点all和点al2相连。假想线L12将布置于两个磁体开口 112_1、113_1的旋转中心O侧的末端处的点al3和点al4相连。以下将参照图8描述空腔部111_1的具体布置和形状。图8是示出空腔部111_1周围的部分的放大示意图。注意，在以下参照图8给出的说明中，图7中所示的第二磁体开口 113_1(具体地，在与第一磁体开口 112_1相邻的两个第二磁体开口 113_1之中，供插入具有相反磁极方向的第二磁体12b的第二磁体开口 113_1)将被称为“第二磁体开口 113_1”。参照图8，空腔部111_1形成在区域R(参见图7)中的其中第一磁体开口 112_1和第二磁体开口 113_1靠近在一起的区域中。这是因为永磁体12的从永磁体12的N极向S极泄漏的磁通(如果有的话)很可能流过该区域。假设磁通泄漏发生在例如插入第一磁体开口 112_1中的第一磁体12a中。达到第一磁体12a的S极的泄漏磁通在越靠近第一磁体开口 112_1中的点al6的位置处数量越多，在沿着第一磁体开口 112_1的侧面65a的越远离点al6的点处数量越少。点al6是第一磁体开口 112_1和第二磁体开口 113_1最靠近彼此的点中的其中一个点。同时，相对于第一磁体开口 112_1中的点al8,仅少量的泄漏磁通到达点al4(参见图7)的一侧，从而几乎不影响马达1_1的性能。点al8是从点al6到点al4的距离的1/3。[0096]在第二实施方式中，空腔部111_1因此形成在区域Rl中，如图8所示。区域Rl位于假想线L14的外周侧，所述假想线L14将第二磁体开口 113_1上的点al7和第一磁体开口 112_1上的点al8相连。此外，区域Rl位于假想线L13的旋转中心O侧，所述假想线L13将第二磁体开口 113_1上的点al5和第一磁体开口 112_1上的点al6相连。这里应注意，第二磁体开口 113_1中的点al5是布置第二磁体12b的角部120b的顶点的部位，并且最靠近第一磁体开口 112_1。另外，点al7是从点al5到点al3 (参见图7)的距离的1/3。这允许永磁体12之间的磁通泄漏被有效地降低。另外，第一磁体开口 112_1中形成有第三开口部112c_l，该第三开口部112c_l的细节将参照图9进行描述。当第一磁体12a插入就位时，第三开口部112c_l相对于第一磁体12a形成气隙。具有第三开口部112c_l使得第一磁体开口 112_1与转子铁心11_1的外周之间的间隔变窄。结果，在第三开口部112c_l与转子铁心11_1的外周之间的区域中趋于发生磁饱和，这使得磁通难以流过该区域。由于泄漏磁通通过该区域流到S极，因此具有第三开口部112c_l能够降低磁通泄漏。空腔部111_1布置成使得该空腔部111_1和第一磁体开口 112_1之间的最小间隔与第一磁体开口 112_1和转子铁心11_1的外周之间的最小间隔相同。这适用于空腔部111_1和第二磁体开口 113_1之间的最小间隔。如上所述，空腔部111_1与第一磁体开口 112_1和第二磁体开口 113_1中的每个之间的间隔被设定成与第一磁体开口 112_1和第二磁体开口 113_1中的每个和转子铁心11_1的外周之间的间隔相同。这致使甚至在空腔部111_1与第一磁体开口 112_1和第二磁体开口 113_1中的每个之间也趋于出现磁饱和，这更进一步地降低了磁通泄漏。另外，空腔部111_1具有面对第一磁体开口 112_1的侧面50a。侧面50a形成为与第一磁体开口 112_1的面对空腔部111_1的侧面65a平行地延伸。类似地，空腔部111_1具有面对第二磁体开口 113_1的侧面50b。侧面50b形成为与第二磁体开口 113_1的面对空腔部111_1的侧面65b平行地延伸。注意，尽管侧面50a和侧面65a彼此平行地延伸并且侧面50b和侧面65b彼此平行地延伸，但侧面彼此平行地延伸不是唯一的可行布置。具体地，空腔部111_1中的侧面50a、50b和第一磁体开口 112_1与第二磁体开口113_1中的侧面65a、65b始终都分别布置在以上述最小间隔靠近在一起的情况下。这使得空腔部111_1与第一磁体开口 112_1和第二磁体开口 113_1中的每个之间的磁阻更大，这使得甚至更容易出现磁饱和。因此能够进一步降低磁通泄漏。注意，空腔部可以使面对磁体开口的所有或部分侧面平行地延伸。以下将参照图9描述磁体开口部114_1的布置。图9是示出磁体开口部114_1的布置的示意图。参照图9，磁体开口部114_1包括第一磁体开口 112_1和第二磁体开口 113_1。第一磁体开口 112_1具有将第一开口部112a_l、第二开口部112b_l和第三开口部112c_l连接在一起的形状。相似地，第二磁体开口 113_1具有将第一开口部113a_l、第二开口部113b_l和第三开口部113c_l连接在一起的形状。注意，由于第一磁体开口 112_1和第二磁体开口 113_1为对称构造，因此以下将仅描述第一磁体开口 112_1的形状。第一开口部112a_l沿着第一磁体12a的轮廓形成。第一磁体12a插入第一开口部 112a_l 中。当第一磁体12a插入第一开口部112a_l中时，第二开口部112b_3和第三开口部112c_l相对于第一磁体12a形成气隙。第三开口部112c_l是从第一开口部112a_l的端部朝向外周侧延伸的延伸部。如早前所述，第三开口部112c_l形成为通过在第三开口部112c_l和转子铁心11_1的外周之间的区域中产生磁饱和而降低磁通泄漏。第二开口部112b_3形成在第一磁体开口 112_1中的第一开口部112a_l和第二磁体开口 113_1中的第一开口部113a_l最靠近彼此的位置附近。第二开口部112b_3形成在第一磁体12a容易受消磁影响的位置。以下将参照图1OA和图1OB描述第二开口部112b_3的具体形状和布置。图1OA是示出第二开口部112b_3周围的部分的放大示意图。图1OB是示出第二开口部112b_3的布置的示意图。参照图10A，第二开口部112b_3具有呈现位于第一开口部112a_l的外周侧的侧面65e的朝向外周侧延伸的部分的形状。注意，第一磁体12a在更靠近外周侧的侧面中最靠近第二磁体12b的位置(与第一磁体开口 112_1的点a20对应的位置)的点处更可能受消磁影响。另外，第二开口部112b_3的形状越大，一方面能够更容易防止出现消磁；另一方面，从第一磁体12a流到定子20的有效磁通更可能受第二开口部112b_3阻碍。第二开口部112b_3因此形成为具有从最远离第二磁体开口 113_1的点al9到最靠近第二磁体开口113_1的点a20逐渐增加的厚度。具体地，参照图10B，第二开口部112b_3具有这样的形状，该形状使得其以第一开口部112a_l的侧面65e为基准的厚度分布朝向第二磁体开口 113_1偏移。具体地，第二开口部112b_3具有大体三角形形状，该三角形形状的顶点相对于点al9和点a20之间的中点a21位于点a20侧。第二开口部112b_3 (如上所述，该第二开口部112b_3具有使得其以第一开口部112a_l的侧面65e为基准的厚度分布朝向第二磁体开口 113_1偏移的形状)使得难以发生第一磁体12a的消磁，同时防止有效磁通降低。另外，在图1OA的示例中，第二开口部112b_3形成为使得以第一开口部112a_l的侧面65e为基准的最大厚度Tl大约为第一开口部112a_l中的最大厚度T2的1/2。这充分地防止了发生消磁并且防止第一磁体12a中的有效磁通被降低。甚至更优选地，最大厚度Tl处于从最大厚度T2的大约1/4至大约1/2的范围内。另外，第一磁体开口 112_1的第二开口部112b_3和第二磁体开口 113_1的第二开口部113b_3分别具有侧面65c和65d，侧面65c和65d彼此面对并且彼此平行地延伸。具体地，最靠近在一起的第一磁体开口 112_1和第二磁体开口 113_1处的区域在转子铁心11_1中具有较低的强度。因此，第二开口部112b_3和第二开口部113b_3的彼此面对的侧面65c、65d分别形成为彼此平行地延伸尽可能地防止了第一磁体开口 112_1和第二磁体开口 113_1最靠近在一起的区域的强度降低。另外，使第二开口部112b_3和第二开口部113b_3的彼此面对的侧面65c、65d分别彼此平行地延伸允许通过侧面65c、65d之间的区域流到S极的泄漏磁通降低。[0118]如前所述，根据第二实施方式的转子铁心具有多个磁体开口和空腔部。这些磁体开口沿周向方向彼此邻接。永磁体插入这些磁体开口中。空腔部均相对于夹设在这些磁体开口之中的供相互邻近并且相对于径向方向具有彼此相反的磁极方向的永磁体插入其中的两个磁体开口之间的区域形成。因此能够降低永磁体的磁通泄漏。另外，在第二实施方式中，空腔部111_1在该空腔部111_1和位于两个磁体开口 112_1、113_1的内周侧的侧面之间形成平行通路，这些平行通路分别将两个磁体开口112_1、113_1的最接近点al6、al5作为起始点。每个通路的宽度均等于或小于各磁体开口112_1、113_1与转子铁心11_1的外周之间的最小间隔。这使得在空腔部111_1和各磁体开口 112_1、113_1之间的磁阻更大，这使得甚至更容易出现磁饱和。因此能够进一步降低磁通泄漏。在第二实施方式中，空腔部111_1在该空腔部111_1和位于两个磁体开口 112_1、113_1的内周侧的侧面之间的区域中分别形成用于产生磁饱和的平行通路，这些平行通路将两个磁体开口 112_1、113_1的最接近点al6、al5作为它们的起始点。这使得在空腔部111_1和各磁体开口 112_1、113_1之间的磁阻更大，这使得甚至更容易出现磁饱和。因此能够进一步降低磁通泄漏。在根据第二实施方式的转子铁心中，磁体开口均具有这样的形状，即该形状将沿着永磁体的轮廓形成的第一开口部和在将永磁体插入第一开口部中时相对于永磁体形成气隙的第二开口部连接在一起。在根据第二实施方式的转子铁心中，第二开口部形成在这些第一开口部最靠近于彼此的位置处的附近。这使得更难以出现永磁体的消磁。空腔部的布置和形状不局限于上述的空腔部111_1的布置和形状。以下将描述空腔部的其它示例性布置和形状。图1lA至图1lE是示出空腔部的其它布置的示意图。图1lF是示出转子铁心的另一布置的示意图。在以下的说明中，与上述相同或对应的部件被标以与上述相同的附图标记，并且将不再对这些部件重复说明。例如，第二实施方式已示例性地描述了其中空腔部111_1和第一磁体开口 112_1之间的最小间隔等于第一磁体开口 112_1和转子铁心11_1的外周之间的最小间隔的情况。但是，空腔部和第一磁体开口之间的最小间隔可以小于第一磁体开口和转子铁心的外周之间的最小间隔。例如，参照图11A，转子铁心11_2具有这样的空腔部111_2，该空腔部形成为使得相对于第一磁体开口 112_1的最小间隔T3大约为第一磁体开口 112_1和转子铁心11_2的外周之间的最小间隔T4的1/2。通过更进一步使空腔部111_2和第一磁体开口 112_1之间的最小间隔变窄，磁通泄漏更难以穿过空腔部111_2和第一磁体开口 112_1之间的区域，这更进一步降低磁通泄漏。另外，回至参照图8，空腔部可以从区域Rl延伸到由点all、al2、al5、al6包围的区域。例如，参照图11B，转子铁心11_3具有这样的空腔部111_3，该空腔部表示使图1IA所示的空腔部111_2的前端部朝向外周侧延伸的空腔部111_2。如上所述，通过在由点all、al2、al5、al6包围的区域中也形成空腔部而能够实现磁通泄漏的进一步降低。注意，空腔部111_3形成为使得面对第三开口部112c_l的侧面50c和第三开口部112c_l的面对侧面50c的侧面65g之间的最小间隔等于面对第一开口部112a_l的侧面50a和第一开口部112a_l的面对侧面50a的侧面65a之间的最小间隔。这使得空腔部111_3和第一磁体开口 112_1之间的磁阻甚至更大。能够进一步降低磁通泄漏。另外，第二实施方式已示例性地描述了其中空腔部111_1相对于假想线L14形成在转子铁心11_1外周侧的情况，其中假想线L14将第二磁体开口 113_1上的点al7和第一磁体开口 112_1上的点al8相连(参见图8)。但是，空腔部可以相对于假想线L14形成在旋转中心O侧。例如，参照图11C，空腔部114_1在区域R内形成在区域R2中，该区域R2位于假想线L15的外周侧和假想线L13的旋转中心O侧。注意，假想线L15将区域R分成沿径向的两个区域。具体地，从假想线Lll至假想线L15的距离T5是从假想线Lll到假想线L12的距离T6的一半。如上所述，空腔部可以形成在区域R2中，该区域R2相对于将区域R分成沿径向的两个区域的假想线L15位于外周侧。另外，在第二实施方式中，空腔部的形状大体上为三角形，然而，该三角形形状不是唯一的可行形状。具体地，只要空腔部的面对磁体开口 112_1、113_1的侧面的至少一部分平行于磁体开口 112_1、113_1的侧面延伸即可，空腔部的其它部分可以是任何形状。例如，参照图11D，空腔部111_5可以具有大体飞去来器(boomerang)形状，该飞去来器形状具有在旋转中心O侧朝向外周侧凹进的侧面。此外，参照图11E，空腔部111_6可以被分成两个空腔部lll_6a、lll_6b，这两个空腔部lll_6a、lll_6b均形成为平行于第一磁体开口 112_1和第二磁体开口 113_1的对应侧面延伸。第一实施方式和第二实施方式均已描述了其中构成单极的永磁体12包括第一磁体12a和第二磁体12b的情况。然而，空腔部仍可以相对于其中单个永磁体构成单极的转子形成。例如，参照图11F，转子铁心11_4具有六个磁体开口 115，这六个磁体开口沿周向方向彼此邻接地形成，并且这些磁体开口中均插入有永磁体。磁极方向相对于径向方向彼此相反的永磁体插入六个磁体开口 115的两个相互相邻的磁体开口 115中。空腔部111_7形成在夹设于每对相邻的磁体开口 115之间的区域R3中。具体地，区域R3由假想线L16、假想线L17和上述两个磁体开口 115、115限定，其中假想线L16将布置于两个相邻的磁体开口 115的外周侧的末端处的点a22和点a23相连，假想线L17将布置于两个相邻的磁体开口 115的旋转中心O侧的末端处的点a24和点a25相连。在相对于其中单个永磁体也构成单极的转子的转子铁心11_4形成的空腔部111_7的这种构造中，能够以与具有根据上述第一实施方式和第二实施方式中的每个实施方式的空腔部相同的方式降低从永磁体之间的磁通泄漏。第一实施方式和第二实施方式均已描述了其中因气腔中的空气而使得泄漏磁通难以通过的情况。然而，这不是唯一的可行布置。例如，在本申请中公开的转子或旋转电机的情况下，可在空腔中填充树脂、铝或者其它非磁性材料。类似地，例如，可以在第二开口部或第三开口部中填充树脂、铝或者其它非磁性材料。具有第一磁体开口和第二磁体开口的第二开口部的形状不局限于根据第二实施方式的第二开口部的形状。以下将参照图12描述第二开口部的另一示例性布置。图12是示出第二开口部的另一布置的示意图。例如，第二实施方式已描述了其中第二开口部112b_3、113b_3的彼此面对的侧面65c、65d分别平行于彼此延伸以确保转子铁心11_1的强度(参见图10)的情况。第二开口部的彼此面对的侧面无需彼此平行地延伸。例如，参照图12，第二开口部112b_4和第二开口部113b_4可以具有彼此面对的侧面65h、65i,侧面65h、65i形成为朝向转子铁心的外周侧进一步彼此远离。如果这些第二开口部之间的最小间隔布置成不小于第一磁体开口和第二磁体开口之间的最小间隔，则能够尽可能地防止第一磁体开口和第二磁体开口最靠近在一起的区域的强度降低。以下将公开上述实施方式的附加方面。( I) 一种转子铁心，该转子铁心包括:多个磁体开口，这些磁体开口沿周向方向彼此邻接地形成并且在这些磁体开口中插入有永磁体；以及空腔部，这些空腔部均相对于夹设在这些磁体开口之中的如下两个磁体开口之间的区域形成，所述两个磁体开口供相互邻近并且相对于径向方向具有彼此相反的磁极方向的永磁体插入其中。(2)根据(I)所述的转子铁心，其中，所述区域由将所述两个磁体开口中的布置在外周侧的末端处的点相连的假想线、将所述两个磁体开口中的布置在旋转中心侧的末端处的点相连的假想线、以及所述两个磁体开口来限定(3)根据(2)所述的转子铁心，其中，所述空腔部均形成在所述区域之中的在将所述两个磁体开口的彼此最靠近的点相连的假想线的旋转中心侧形成的那一区域中。。(4)根据(3)所述的转子铁心，其中，所述空腔部均形成在将所述区域分成沿径向的两个区域的假想线的外周侧。(5)根据(I)至(4)中的任一项所述的转子铁心，其中:所述磁体开口均形成为大体矩形形状；并且所述空腔部均形成为使得其面对所述磁体开口的侧面的至少一部分平行于所述磁体开口的侧面延伸。(6)根据(I)至(5)中的任一项所述的转子铁心，其中，所述空腔部和所述磁体开口之间的最小间隔等于或小于所述磁体开口和所述转子铁心的外周之间的最小间隔。(7)根据(I)至(6)中的任一项所述的转子铁心，其中所述磁体开口均包括第一磁体开口和第二磁体开口，所述第一磁体开口和所述第二磁体开口布置成使得它们之间的间隔朝向外周侧变宽，并且相对于径向方向具有彼此相同的磁极方向的两个永磁体分别被插入所述第一磁体开口和所述第二磁体开口中；并且所述区域夹设在所述第一磁体开口和被包括在另一磁体开口中的与所述第一磁体开口相邻的所述第二磁体开口之间。(8) 一种转子，该转子包括:根据(I)至(7)中的任一项所述的转子铁心；以及永磁体，该永磁体插入所述转子铁心所具有磁体开口中。(9) 一种旋转电机，该旋转电机包括:根据(8)所述的转子；以及定子，该定子布置成面对所述转子的外周面，并且在所述转子和所述定子之间限定有气隙。(10) 一种转子铁心，该转子铁心包括:一对磁体开口，所述一对磁体开口布置成使得它们之间的间隔朝向外周侧变宽并且相对于径向方向具有彼此相同的磁极方向的永磁体插入在这一对磁体开口中，其中，所述磁体开口均具有连接第一开口部和第二开口部的形状，所述第一开口部沿着对应永磁体的轮廓形成，当所述永磁体插入所述第一开口部中时，所述第二开口部相对于所述永磁体形成气隙；并且所述第二开口部形成在所述第一开口部最靠近彼此的位置附近。(11)根据(10)所述的转子铁心，其中，所述第二开口部具有呈现位于所述第一开口部的外周侧的侧面的朝向外周侧延伸的一部分的形状，该形状形成为使得以所述第一开口部的侧面为基准的所述第二开口部的厚度分布朝向另一磁体开口偏移。(12)根据(10)或(11)所述的转子铁心，其中，所述第二开口部具有彼此面对的侧面，这些侧面平行于彼此延伸或者朝向外周侧进一步远离彼此间隔开。(13) —种转子，该转子包括:根据(I)至(3)中的任一项所述的转子铁心，以及永磁体，该永磁体插入所述转子铁心所具有的磁体开口中。( 14) 一种旋转电机，该旋转电机包括: 根据(13)所述的转子；以及定子，该定子布置成面对所述转子的外周面，并且在所述转子和所述定子之间限定有气隙。(15) 一种转子铁心，该转子铁心包括:一对磁体开口，所述一对磁体开口布置成使得它们之间的间隔朝向外周侧变宽并且具有相对于径向方向彼此相同的磁极方向的永磁体插入这一对磁体开口中，其中，所述磁体开口均具有连接第一开口部和第二开口部的形状，所述第一开口部沿着对应永磁体的轮廓形成，当所述永磁体插入所述第一开口部中时，所述第二开口部覆盖所述永磁体的所有角部之中的最靠近另一永磁体的那一角部，在所述第二开口和所述角部之间形成有气隙；并且所述第二开口部形成在所述第二开口部与所述另一磁体开口的所述第二开口之间的桥部。( 16)根据(15)所述的转子铁心，其中，所述第二开口部的尺寸形成为在所述桥部中产生磁饱和。(17)根据(15)或(16)所述的转子铁心，其中，两个第二开口部均形成为使其彼此面对的侧面平行于彼此延伸或者朝向外周侧更远离彼此间隔开。(18)根据(15)至(17)中的任一项所述的转子铁心，其中，所述第二开口部形成为使其与所述永磁体的所述外周侧的侧面的距离朝向所述桥部变大。(19) 一种转子，该转子包括:根据(15)至(18)中的任一项所述的转子铁心；以及永磁体，该永磁体插入所述转子铁心所具有的磁体开口中。(20) 一种旋转电机，该旋转电机包括:[0184]根据(19)所述的转子，以及定子，该定子布置成面向所述转子的外周面，而在所述定子和所述转子之间限定有气隙。
权利要求1.一种转子铁心，该转子铁心包括: 多个磁体开口，这些磁体开口沿周向方向彼此邻接地形成,并且在这些磁体开口中插入有永磁体；以及 空腔部，每个空腔部均相对于夹设在这些磁体开口之中的如下两个磁体开口之间的区域形成，所述两个磁体开口供相互邻近并且相对于径向方向具有彼此相反的磁极方向的永磁体插入其中。
2.根据权利要求1所述的转子铁心，其中: 所述空腔部在其与所述两个磁体开口的内周侧的侧面之间形成平行通路，这些平行通路将所述两个磁体开口的最接近点作为起始点；并且 每个通路的宽度均等于或小于每个所述磁体开口与所述转子铁心的外周之间的最小间隔。
3.根据权利要求1所述的转子铁心，其中: 所述空腔部在其与所述两个磁体开口的内周侧的侧面之间形成用于产生磁饱和的平行通路，这些平行通路将所述两个磁体开口的最接近点作为起始点。
4.根据权利要求1所述的转子铁心，其中，所述区域由将所述两个磁体开口中的布置在外周侧的末端处的点相连的假想线、将所述两个磁体开口中的布置在旋转中心侧的末端处的点相连的假想线、以及所述两个磁体开口来限定。
5.根据权利要求4所述的转子铁心，其中，所述空腔部均形成在所述区域之中的在将所述两个磁体开口的彼此最靠近的点相连的假想线的旋转中心侧形成的那一区域中。
6.根据权利要求5所述的转子铁心，其中，所述空腔部均形成在将所述区域分成沿径向的两个区域的假想线的外周侧。
7.根据权利要求1所述的转子铁心，其中: 所述磁体开口均形成为大体矩形形状；并且 所述空腔部均形成为使得其面对所述磁体开口的侧面的至少一部分平行于所述磁体开口的侧面延伸。
8.根据权利要求1所述的转子铁心，其中: 所述磁体开口均包括第一磁体开口和第二磁体开口，所述第一磁体开口和所述第二磁体开口布置成使得它们之间的间隔朝向外周侧变宽，并且相对于径向方向具有彼此相同的磁极方向的两个永磁体分别被插入所述第一磁体开口和所述第二磁体开口中；并且 所述区域夹设在所述第一磁体开口和被包括在另一磁体开口中的与所述第一磁体开口相邻的所述第二磁体开口之间。
9.一种转子，该转子包括: 根据权利要求1所述的转子铁心；以及 永磁体，该永磁体插入所述转子铁心所具有的所述磁体开口中。
10.一种旋转电机，该旋转电机包括: 根据权利要求9所述的转子；以及 定子，该定子布置成面对所述转子的外周面，而在所述转子和所述定子之间限定有气隙。
专利摘要本实用新型涉及转子铁心、转子以及旋转电机。根据一实施方式的转子铁心具有多个磁体开口和空腔部。这些磁体开口沿周向方向彼此邻接。在所述磁体开口中插入有永磁体。所述空腔部均相对于夹设在这些磁体开口之中的如下两个磁体开口之间的区域形成，所述两个磁体开口供相互邻近并且相对于径向方向具有彼此相反的磁极方向的永磁体插入其中。
文档编号H02K1/27GK202931057SQ20122058089
公开日2013年5月8日 申请日期2012年11月6日 优先权日2011年11月8日
发明者森下大辅, 落合悠基 申请人:株式会社安川电机