旋转电机的制作方法

本发明涉及一种旋转电机，尤其涉及一种永磁铁式旋转电机的转子的结构。

背景技术：

永磁铁式旋转电机由于通过设置在转子中的永磁铁而产生磁场，因此其具有感应电压随着转速的增加而增加的特性。在将这种旋转电机用为电动车辆的驱动用马达的情况下，当旋转电机产生的感应电压超过蓄电装置的电源电压时，则转速不能进一步提高。因此，在定子线圈中流通产生抵消磁铁所产生的磁场用的磁场的电流从而降低感应电压的“弱磁控制”被广泛地进行。

但是，弱磁控制除了控制复杂之外，还从有限的电源中使用不直接有助于输出的无功电流，因此具有效率降低等问题。

于是，想出了多种用于提高永磁铁式旋转电机的转速而不执行弱磁控制的设计，例如在专利文献1以及专利文献2等中有所揭示。

在专利文献1中，为了获得与弱磁控制相同的效果，与埋入在马达的转子内部的永磁铁的转子周向端部相邻地设置磁性体片接触分离机构，在转速高时，该磁性体片接触分离机构的磁性体片接触转子的桥接部的内表面，而在转数低时该磁性体片与桥接部不接触。

另外，在专利文献2中，旋转电机用转子包括：能够旋转的转子铁芯；多个永磁铁，它们分别被插入至开设在转子铁芯中的多个磁铁插入孔内；以及磁通短路构件，其分别被配置于在转子铁芯的相邻的磁铁插入孔间开设的多个磁通屏障内，并且形成从相邻的永磁铁的一个的第一极至另一个的第二极的磁通的通道。磁通短路构件至少一部分由超磁致伸缩材料构成，在转子高速旋转时，使超磁致伸缩材料的磁导率相比低速旋转时的磁导率而言提高，并且使从第一极到第二极的短路磁通增加，由此减少了高速旋转时的磁通量。

但是专利文献1以及专利文献2为了改变磁通量均需要在转子内设置复杂的机构，会有可制造性的下降、长期可靠性的担忧。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本专利特开2012-50292号公报

【专利文献1】日本专利特开2003-135075号公报

技术实现要素：

【发明要解决的问题】

本发明的问题是提供一种使高速旋转时的效率提高的旋转电机。

【解决问题的技术手段】

为了解决上述问题，本发明的旋转电机是包括转子和定子的旋转电机，所述转子包括沿该转子的旋转轴方向排列的多个磁铁、形成容纳所述磁铁的容纳部的铁芯以及配置在所述容纳部中的多个夹装构件，所述多个夹装构件的热膨胀率大于所述铁芯的热膨胀率，所述多个夹装构件的一个与沿所述旋转轴方向排列的所述多个磁铁中的一个磁铁接触，所述多个夹装构件的另一个与沿所述旋转轴方向排列的所述多个磁铁中的另一个磁铁接触。

【发明的效果】

根据本发明，能够提供一种以简单的结构就使高速旋转时的效率提高的旋转电机。

附图说明

图1为以与旋转轴平行的平面来截取的第一实施例的旋转电机10的截面图。

图2为以垂直于旋转轴的a-a面来截取的如图1所示的旋转电机10的转子的截面图。

图3为以垂直于旋转轴的b-b面以及c-c面来截取的如图1所示的旋转电机10的转子30的截面图。

图4表示相对于旋转电机10的电角度的感应电压。

图5表示相对于旋转电机10的电角度的转矩脉动。

图6表示相对于旋转电机10的电角度的齿槽转矩。

图7为表示垂直于第二实施例的旋转电机的转子30的旋转轴的截面图。

图8为表示垂直于第三实施例的旋转电机的转子30的旋转轴的截面图。

图9为第四实施例的转子30的旋转轴的垂直截面图。

具体实施方式

下面，使用附图，对本发明的实施例进行说明。

此外，在以下说明中，使用电动车辆的驱动用电动机作为旋转电机的一个例子。

实施例1

图1为以与旋转轴平行的平面来截取的第一实施例的旋转电机10的截面图。图2为以垂直于旋转轴的a-a面来截取的如图1所示的旋转电机10的转子的截面图。

定子20包括定子铁芯21和定子绕组线圈23。定子铁芯21在轴向上设置有定子槽22。定子绕组线圈23缠绕在定子槽22上。

转子30由固定在轴36上的转子铁芯31和埋入在磁铁容纳部33中的永磁铁32构成，该磁铁容纳部33形成于转子铁芯中。

壳体40保持定子20。轴承41可旋转地支承转子30。支架42保持轴承41。另外，虽然在图1中具备了用于在壳体40内冷却定子20的液冷套43，但并不一定需要具备液冷套。

图3为以垂直于旋转轴的b-b面以及c-c面来截取的如图1所示的旋转电机10的转子30的截面图。

图中的箭头表示当转子30的温度升高时，永磁铁32由于在磁铁容纳部33内填充的夹装构件(第一夹装构件34、第二夹装构件35)的热膨胀而移动的方向。

设置在转子铁芯31中的磁铁容纳部33形成为比永磁铁32大，并且特别在周向(磁铁宽度方向)两端上设置用于使磁通短路的磁通屏障。在磁铁容纳部33内的磁通屏障中，为了保持永磁铁而填充第一夹装构件34以及第二夹装构件35。

第一夹装构件34被设置为该第一夹装构件34的热膨胀率大于第二夹装构件的热膨胀率。进一步，在b-b截面以及c-c截面上交换填充第一夹装构件34和第二夹装构件35的位置。

由此，温度上升后的永磁铁32的移动方向彼此相反，并且永磁铁32的相对位置沿旋转轴方向偏离。获得与使转子30扭斜时相同的效果，并且能够降低高速旋转时的感应电压。

在图4～图6中示出了通过磁场分析求出应用本实施方式所带来的感应电压、转矩脉动以及齿槽转矩的降低效果所得到的结果。图4表示相对于旋转电机10的电角度的感应电压。图5表示相对于旋转电机10的电角度的转矩脉动。图6表示相对于旋转电机10的电角度的齿槽转矩。在这些附图中实线都为应用本实施方式的情况。通过应用本实施方式，能够确认到感应电压能够减小约10％、转矩脉动能够减小约50％，齿槽转矩能够减小约55％。

此外，虽然第一实施例的定子20是集中绕组，但也可以是分布绕组的定子。像这样能够与定子的集中绕组、分布绕组无关地获得本实施方式的效果。

实施例2

在图7中示出了垂直于本发明的第二实施例的旋转电机的转子30的旋转轴的截面图。在第二实施例中，将第一夹装构件34填充在永磁铁32的外径侧，将第二夹装构件35填充在永磁铁32的内径侧。第一夹装构件34的热膨胀率大于第二夹装构件35的热膨胀率，并且在高速旋转时能够通过温度上升使永磁铁32向内径侧移动。由此，扩大了永磁铁32与定子绕组线圈23之间的距离，从而能够降低磁通量，因此能够获得降低高速旋转时的感应电压的效果。

实施例3

在图8中示出了垂直于第三实施例的旋转电机的转子30的旋转轴的截面图。本实施例省略了第一实施例的第二夹装构件35。此时，通过选择热膨胀率大于转子铁芯31的热膨胀率的材料作为第一夹装构件34，在温度上升时永磁铁32由于第一夹装构件34的热膨胀率而向图中箭头方向移动。由此，与第一实施例相同，能够获得高速旋转时的降低感应电压效果。

实施例4

图9为第四实施例的转子30的旋转轴的垂直截面图。

在第一实施例至第三实施例中，虽然设置在转子铁芯31中的磁铁容纳部33的形状为平行的，但是也可以如图9所示为v字形。

符号说明

10：旋转电机，20：定子，21：定子铁芯，22：定子槽，23：定子绕组线圈，30：转子，31：转子铁芯，32：永磁铁，33：磁铁容纳部，34：第一夹装构件，35：第二夹装构件，36：轴，40：壳体，41：轴承，42：支架，43：液冷套。