转子和具备该转子的旋转电机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及例如电动汽车、混合动力车等所应用的电动机和发电机等旋转电机和搭载在该旋转电机上的转子，特别是涉及一种在转子铁芯的外周侧埋入有永磁体的永磁体埋入型的转子。
【背景技术】
[0002]在以往的永磁体埋入型旋转电机中，由用转子铁芯的分割片分割出的多个永磁体构成各磁极，确保抗离心力强度，能够实现高速旋转，并且将永磁体分别形成为随着从周向中央部靠近分割片而永磁体的外周侧和转子铁芯的外周之间的距离逐渐变大，减少通过分割片泄漏的永磁体的磁通量，防止转矩下降(例如参照专利文献I)。
[0003]在另一个以往的永磁体型旋转电机中，将构成各磁极的多个永磁体的周向上的配置设为使磁化方向成为向极中心汇集的方向或者以放射状扩展的方向的海尔贝克(日文:
夕)阵列，减小了齿槽转矩(例如参照专利文献2)。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开2002 - 272030号公报
[0007]专利文献2:日本特开2002 - 354721号公报
【发明内容】
[0008]发明所要解决的问题
[0009]专利文献I对于齿槽转矩没有任何考虑，但根据专利文献2的记载，将构成各磁极的多个永磁体的周向上的配置设为海尔贝克阵列，能够减小齿槽转矩。
[0010]但是，在专利文献1、2中，由于全部的永磁体都制作成相同形状，因此，在将磁化方向不同的永磁体以成为海尔贝克阵列的方式装入到形成在转子铁芯上的磁体插入孔中时，容易发生误装，存在转子的组装性降低这样的课题。
[0011]本发明即是为了解决上述课题而完成的，其目的在于得到这样的转子和具备该转子的旋转电机:由多个磁体块构成I个磁极，能够进行高速旋转，而且减少磁极间的磁通泄漏，谋求高转矩化，并且能够抑制发生磁体块误装入到转子铁芯，提升组装性。
[0012]用于解决问题的方案
[0013]本发明的转子中，多个永磁体分别埋入在转子铁芯的外周侧，在周向上以设定好的间距配设而构成磁极，构成磁极的上述永磁体分别通过将η个(其中，η是3以上的自然数)磁体块在周向上互相分开地排列而构成。上述η个磁体块分别与上述转子铁芯的轴心正交的截面形状向径向外方成为凸状，而且其周向宽度形成为使最接近磁极间中心的磁体块最窄，在周向排列的上述η个磁体块相对于通过磁极中心和上述转子铁芯的轴心的平面构成为镜面对称。
[0014]发明效果
[0015]采用本发明，由于构成磁极的永磁体分别由形成为向径向外方凸状的截面形状的η个磁体块构成，因此，提高了抗离心力强度，能够进行高速旋转，并且减少了磁极间的泄漏磁通，能够实现高转矩化。
[0016]并且，在周向上排列的η个磁体块形成为使最接近磁极间中心的磁体块的周向宽度最窄，而且相对于通过磁极中心和转子铁芯的轴心的平面构成为镜面对称。因此，能够抑制发生将磁体块装入到转子铁芯时的误装入，能够提高转子的组装性。
【附图说明】
[0017]图1是表示本发明的实施方式I的永磁体埋入型旋转电机的横剖视图。
[0018]图2是说明构成本发明的实施方式I的永磁体埋入型旋转电机的转子的I个磁极的永磁体的结构的主要部分剖视图。
[0019]图3是说明构成本发明的实施方式I的永磁体埋入型旋转电机的转子内部的泄漏磁通的路径的示意图。
[0020]图4是表示本发明的实施方式I的永磁体埋入型旋转电机的转矩解析结果的图。
[0021]图5是说明本发明的实施方式I的永磁体埋入型旋转电机的转子的磁体块的磁化方向的图。
[0022]图6是表示本发明的实施方式I的永磁体埋入型旋转电机的转矩和磁化方向之间的关系的图。
[0023]图7是表示本发明的实施方式I的永磁体埋入型旋转电机的周向宽度比不同的情况下的转矩和磁化方向之间的关系的图。
[0024]图8是表示本发明的实施方式I的永磁体埋入型旋转电机的各周向宽度比的最大转矩的图。
[0025]图9是表示本发明的实施方式I的永磁体埋入型旋转电机的最大转矩时的磁化方向和磁体的周向宽度比的关系的图。
[0026]图10是说明构成本发明的实施方式I的永磁体埋入型旋转电机的转子的I个磁极的永磁体的结构的图。
[0027]图11是表示本发明的实施方式2的永磁体埋入型旋转电机的齿槽转矩和磁化方向之间的关系的图。
[0028]图12是表示本发明的实施方式2的永磁体埋入型旋转电机的每个频率的齿槽转矩和磁化方向之间的关系的图。
[0029]图13是表示本发明的实施方式2的永磁体埋入型旋转电机的周向宽度比不同的情况下的齿槽转矩/转矩和磁化方向之间的关系的图。
[0030]图14是表示本发明的实施方式2的永磁体埋入型旋转电机的齿槽转矩/转矩最小时的磁化方向和磁体的周向宽度比之间的关系的图。
[0031]图15是说明构成本发明的实施方式3的永磁体埋入型旋转电机的转子的I个磁极的永磁体的结构的主要部分剖视图。
[0032]图16是说明构成本发明的实施方式4的永磁体埋入型旋转电机的转子的I个磁极的永磁体的结构的主要部分剖视图。
[0033]图17是表示本发明的实施方式4的永磁体埋入型旋转电机的桥部的径向宽度和转矩之间的关系的图。
[0034]图18是说明构成本发明的实施方式5的永磁体埋入型旋转电机的转子的I个磁极的永磁体的结构的主要部分剖视图。
[0035]图19是说明构成本发明的实施方式6的永磁体埋入型旋转电机的转子的I个磁极的永磁体的结构的主要部分剖视图。
[0036]图20是说明构成本发明的实施方式7的永磁体埋入型旋转电机的转子的I个磁极的永磁体的结构的主要部分剖视图。
[0037]图21是说明构成本发明的实施方式8的永磁体埋入型旋转电机的转子的I个磁极的永磁体的结构的主要部分剖视图。
【具体实施方式】
[0038]以下，使用【附图说明】本发明的永磁体埋入型旋转电机的转子的较佳实施方式。
[0039]实施方式1.
[0040]图1是表示本发明的实施方式I的永磁体埋入型旋转电机的横剖视图，图2是说明构成本发明的实施方式I的永磁体埋入型旋转电机的转子的I个磁极的永磁体的结构的主要部分剖视图，图3是说明本发明的实施方式I的永磁体埋入型旋转电机的转子内部的泄漏磁通的路径的示意图，图4是表示本发明的实施方式I的永磁体埋入型旋转电机的转矩解析结果的图。另外，在图1中，为了方便起见，省略了定子绕组。此外，横剖视图是表示与旋转轴的轴心垂直的截面的剖视图。
[0041]在图1中，永磁体埋入型旋转电机I包括:定子2，其具有圆环状的定子铁芯3和安装在定子铁芯3上的定子绕组4 ;以及转子5，其固定在旋转轴6上，在与定子铁芯3之间确保恒定的间隙，以能够旋转的方式配设在定子2的内周侧。
[0042]定子铁芯3包括圆环状的铁芯靠背(日文7/《、y夕)3a和分别自铁芯靠背3a的内周面向径向内方突出且在周向上以等角间距排列的12根极齿3b，其例如通过将被冲裁成相同形状的许多张电磁钢板层叠一体化而制成。而且，由铁芯靠背3a和相邻的极齿3b围成的区域构成极槽3c。定子绕组4由将导体线在极齿3b上分别卷绕多圈而制成的12根集中绕组线圈4a构成。而且，12根集中绕组线圈4a例如在周向上按照U相、V相、W相的顺序重复4次地排列。
[0043]转子5包括将外周面设为圆筒面的转子铁芯7、以贯通转子铁芯7的轴心位置的方式安装而利用压入、热压配合、或者键固定于转子铁芯7中的旋转轴6、以及分别由3个磁体块8a、8b、8c构成且以贯通转子铁芯7的外周侧的方式安装的8组永磁体8。在周向上相邻的8组永磁体8分别以在周向上使磁极交替地不同的方式配置。
[0044]转子铁芯7例如通过将被冲裁成环状的电磁钢板层叠一体化而制成。而且，如图2所示，磁体插入孔10a、10b、10c的组各自具有将内周面设为相同曲率半径的圆弧面、将外周面设为曲率半径比内周面小的圆弧面的截面扇形的孔形状，在轴向上贯通转子铁芯7的外周侧，在周向上以等角间距形成有8组。磁体插入孔10a、10c形成为相同的孔形状，隔着肋部Ilb配设在磁体插入孔1b的周向两侧。这样配设的磁体插入孔10a、10b、1c相对于通过磁极中心20 (例如N极的周向中央位置)和旋转轴6 (转子铁芯7)的轴心的平面成为镜面对称。
[0045]在此，磁体插入孔10a、10c的周向宽度Θ c小于磁体插入孔1b的周向宽度Θ b。此外，桥部12a、12c的周向中央位置的径向宽度(最小距离Tc)小于桥部12b的周向中央位置的径向宽度(最小距离Tb)。
[0046]另外，桥部12b是转子铁芯7在磁体插入孔1b外周侧的部位，桥部12a、12c分别是转子铁芯7在磁体插入孔10a、10c外周侧的部位。将通过磁极间中心21 (N极和S极之间的周向中央位置)和旋转轴6的轴心的平面与磁体插入孔10a、1c之间的转子铁芯7的部位分别设为肋部lla、llc。肋部IlaUlc成为一体而构成磁极之间的肋部。
[0047]磁体块8a、8b、8c分别制作