专利名称：转子以及永久磁铁旋转电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及转子以及具备该转子的永久磁铁旋转电机。
背景技术：
图18以及图19示出了以往的永久磁铁旋转电机l及其内部的转 子10。该以往的永久磁铁旋转电机1构成为在内部配置有转子10， 并在其外周隔着气隙23，配置有由巻绕了定子绕组21的定子铁心22 构成的圆筒形状的定子20。图19所示的转子10是8极的转子，在旋 转轴11的周围设置的转子铁心12中设置八个空洞并向该空洞分别插 入了永久磁铁13。于是，永久磁铁13在转子IO的半径方向或与永久 磁铁13的剖面的长方形中的和气隙23面对向的边(在图19中是长
边)垂直的方向上纟皮》兹^:。
但是，在以往的具有永久磁铁13的转子10中，存在下述问题。 由于与来自定子铁心22的磁通交链，所以在其表面发生涡电流。该 涡电流使永久磁铁旋转电机1的效率恶化，并且使永久磁铁13的温 度上升，该温度上升成为使旋转电机l的性能恶化的要因。
因此，从以往为了抑制该涡电流，而采取了如图20所示，在轴 向、圆周方向上将永久磁铁13分割成多个节段13a、 13b的对策。例 如，日本特开2005- 94845号公报(专利文献l)、日本特开2002-359955号〃>报(专利文献2 )、日本特开2004 - 96868号^>报(专利 文献3)。但是，即使实施了这样的对策，涡电流的抑制效果也不充 分，而有时发生旋转电机的性能劣化的不合理情况。
专利文献1:日本特开2005 - 94845号公才艮
专利文献2:日本特开2002 - 359955号公才艮
专利文献3:日本特开2004 - 96868号公才艮
发明内容
本发明是鉴于上述以往的技术课题而完成的，其目的在于提供一 种转子以及具备该转子的永久磁铁旋转电机，可以进一 步有效地抑制 永久磁铁中发生的涡电流，防止永久磁铁的温度上升、特性劣化、旋 转电机的效率降低。
本发明提供一种永久磁铁旋转电机中的转子，该永久磁铁旋转电
机具备具有电枢绕组的定子；以与上述定子隔开规定空隙的状态可 旋转地配置的转子；以及设置在上述转子的表面或内部的永久磁铁， 其特征在于，上述永久磁铁在该转子的轴向上被分割成多个节段，上 述分割面具有阻碍该永久磁铁中发生的涡电流的流动的狭窄区域部。 本发明提供一种具备上述转子的永久磁铁旋转电机。 根据本发明，通过将各个永久磁铁设为分割结构，并且在分割面 中形成阻碍涡电流的流动的狭窄区域部，可以使涡电流不易流过该狭 窄区域部分，抑制涡电流的发生而防止永久磁铁的温度上升，并且， 可以防止由于温度上升引起的永久磁铁的特性劣化，作为结果，可以 防止将其作为转子安装的永久磁铁旋转电机的性能降低，并且，可以 通过涡电流损失的降低来实现高效的旋转电机。
图l是本发明的第一实施方式的永久磁铁旋转电机的剖面图。 图2是本发明的第一实施方式的永久磁铁旋转电机中的转子的 剖面图。
图3是本发明的第一实施方式的转子中采用的永久磁铁的立体图。
图4是示出本发明的第一实施方式的分割结构的永久磁铁与以 往结构的永久磁铁中发生的涡电流的分布的说明图。
图5是本发明的第二实施方式的转子中采用的永久磁铁的立体图。图6是本发明的第三实施方式的转子中采用的永久磁铁的立体图。
图7是本发明的第三实施方式的转子中采用的永久磁铁的变形 例的立体图。
图8是本发明的第四实施方式的转子中采用的永久磁铁的立体图。
图9是本发明的第五实施方式的转子中采用的永久磁铁的立体图。
图IO是本发明的第六实施方式的转子中采用的永久磁铁的立体 图11是本发明的第七实施方式的转子中采用的永久磁铁的立体图。
图12是本发明的第八实施方式的转子中采用的永久磁铁的立体图。
图13是本发明的第九实施方式的转子中采用的永久磁铁的立体
图。图14是本发明的第十实施方式的转子中采用的永久磁铁的立体图。
图15是本发明的第十一实施方式的转子中釆用的永久磁铁的立体图。
图16是本发明的第十二实施方式的表面磁铁型永久磁铁旋转电 机的剖面图。
图17是本发明的第十二实施方式的表面磁铁型永久磁铁旋转电 机中的转子的剖面图。
图18是以往例的埋入磁铁型永久磁铁旋转电机的剖面图。
图19是以往例的埋入磁铁型永久磁铁旋转电机中的转子的剖面图。
图20是示出以往例的埋入磁铁型永久磁铁旋转电机中采用的分 割的永久磁铁的立体图。
具体实施例方式
以下，根据附图来详细说明本发明的实施方式。 (第一实施方式)
使用图1~图5对本发明的第一实施方式的转子10以及安装了 该转子的永久磁铁旋转电机1进行说明。第一实施方式的永久磁铁旋 转电机1是埋入磁铁型旋转电机(IPM)。该永久磁铁旋转电机10 的转子11具有转子铁心12，在转子铁心12的外周侧内部埋入了永久 磁铁13。永久磁铁旋转电机10的定子20配置成对转子11隔着气隙 23与其外侧对向，在定子铁心22上巻绕了定子绕组21。另外，该定 子20的结构没有特别限制，而可以广泛采用 一般结构的定子。
另外，转子IO在内转子方式的情况下，配置在施加了定子绕组 21的定子20的内部，但在外转子方式的情况下，配置在定子20的外 周侧。图1、图2所示的永久磁铁旋转电机1是转子10配置在定子 20的内部的内转子方式。
如图3所示，永久磁铁13通过相对转子10的轴向斜向地切开那 样的分割面13A在轴向上被分割成多个节段13-1、 13-2，永久磁 铁13的分割面13A与永久磁铁13的圆周方向端面13B所成的锐角的 角度成为85度以下。另外，在图3中图示了磁铁形状是平板形状的 情况，但在弯曲形状的磁铁的情况下也相同。另外，实际的永久磁铁 13的角部有时被实施倒角加工。而且，没有特别限制将分割面13A 与轴向所成的角度设为85度以下，而是如在后面使用图4说明的那 样使各个节段13 - 1、13 - 2中发生的涡电流不流过狭窄区域部14 一 1、 14-2而可以抑制由于涡电流引起的发热的角度即可。
接下来，对上述实施方式的永久磁铁旋转电机1的转子10中的 永久磁铁13中流过的涡电流的特性进行说明。图4 U)示出基于以 往的永久》兹4失的分割方法的永久磁4失13中流过的涡电流15a、 15b的 流动，图4 (b)示出基于本实施方式的永久磁铁的分割方法的永久磁 铁13中流过的涡电流15-1、 15-2的流动。根据本实施方式，由于通过与轴向倾斜地切断的分割面13A将 永久磁铁13在轴向上分割成多个节段13-1、 13-2，所以永久磁铁 13的分割面13A与永久磁铁13的圆周方向端面成锐角，而形成狭窄 区域部14-1、 14-2。在该狭窄区域部14-1、 14-2中不易流过涡 电流15-1、 15-2，因此涡电流15-1、 15-2的发生4皮抑制，相应 地，与以往的转子相比由于涡电流而引起的损失变少，温度上升也变 小。根据实际上执行的仿真，在将以往例的情况的涡电流损失设为100 %时，本实施方式的情况的涡电流损失在分割面13A与永久磁铁13 的圆周方向端面所成的角度是70。的情况下减少3%左右，在50。的情 况下减少10%左右。
如上所述，根据本实施方式的7JC久磁铁旋转电机1以及转子10， 由于永久磁4失13的内部的涡电流的发生^皮抑制，所以可以防止永久 磁铁13的温度上升，可以防止永久磁铁的特性劣化以及旋转电机1 的性能降低。另外，通过涡电流损失的降低，可以得到高效的旋转电 机。
(第二实施方式)
参照图5，对本发明的第二实施方式的永久磁铁旋转电机以及转 子进行说明。本实施方式的特征在于，配置在转子10中的永久磁铁 13的分割方法，永久磁铁13的分割方法以外与第一实施方式相同。
永久磁4失13通过相对轴向斜向地切断的两个分割面13A、 13B 被分割成三个节段13-1、 13-2、 13-3，分割面13A、 13B各自由 一个平面构成。永久磁铁13的分割面13A、 13B与永久磁铁13的圆 周方向端面成锐角，将该锐角的尖端部设为狭窄区域部14 - 1、 14 - 2、 14 - 3、 14 - 4。
在本实施方式的转子10中，也在永久磁铁13的各节段13-1、
13- 2、 13-3中形成有不易流过涡电流的锐角的狭窄区域部14-1~
14- 4，所以涡电流的发生被抑制。其结果，在具备本实施方式的分 割结构的永久磁铁13的转子以及永久磁铁旋转电机中，可以防止永 久磁铁13的温度上升，可以防止永久磁铁的特性劣化以及旋转电机的性能降低。另外，通过涡电流损失的降低，可以得到高效的旋转电 机。
另外，如图6的变形例所示，还可以形成为使相对永久磁铁13 的分割面13A、 13B相互成为逆倾斜，由此也可以抑制涡电流的发生， 而防止永久磁铁13的温度上升，并防止永久磁铁的特性劣化以及旋 转电机的性能降低。另外，通过涡电流损失的降低，可以得到高效的 旋转电机。
(第三实施方式)
参照图7，对本发明的第三实施方式的永久> 兹铁旋转电机以及转 子进行说明。本实施方式中的旋转电机l、转子IO的结构除了永久磁 铁13的分割方法以外与第一实施方式相同。
如图7所示，本实施方式中的转子10内的永久磁铁13在轴向上 被分割成多个节段13-1、 13-2，各个分割面13A由反复起伏的多 个平面构成。永久磁铁13的分割面13A与永久^ 兹铁13的圓周方向端 面成锐角，将该锐角的尖端部设为狭窄区域部14-1、 14 - 2。
在本实施方式的转子10中，也在永久磁铁13中存在狭窄区域部 14-1、 14-2，其结果，涡电流的发生被抑制。因此，可以防止永久 磁铁13的温度上升，可以防止永久磁铁13的特性劣化以及旋转电机 1的性能降低。另外，通过涡电流损失的降低，可以得到高效的旋转 电机。
(第四实施方式)
参照图8，对本发明的第四实施方式的永久磁铁旋转电机以及转 子进行说明。本实施方式的特征也在于永久磁铁13的分割结构，永 久磁铁13的分割方法以外与第一实施方式相同。
如图8所示，本实施方式中的转子10内的永久磁铁13在轴向上 被分割成多个节段13-1、 13-2，各个分割面13A由曲面构成。永 久磁铁13的分割面13A与永久磁铁13的圆周方向端面成锐角，将该 锐角的尖端部设为狭窄区域部14-1、 14-2。
在本实施方式的转子10中，也在永久磁铁13中存在狭窄区域部14-l、 14-2，其结果，涡电流的发生被抑制。因此，可以防止永久 磁铁13的温度上升，可以防止永久磁铁13的特性劣化以及旋转电机 1的性能降低。另外，通过涡电流损失的降低，可以得到高效的旋转 电机。
另外，将永久磁铁13的曲面的分割面设为多个，将永久磁铁3 分割成三个以上的节段，也可以得到同样的效果。 (第五实施方式)
参照图9，对本发明的第五实施方式的永久/P兹铁旋转电机以及转 子进行说明。本实施方式的特征也在于永久磁铁13的分割结构，永 久磁铁13的分割方法以外与第一实施方式相同。
如图9所示，本实施方式中的转子10内的永久磁铁13在轴向上 被分割成多个节段13-1、 13-2,各个分割面13A由平面部13A1与 其两侧的曲面部13A2构成。永久磁铁13的分割面13A与永久磁铁 13的圆周方向端面成锐角，将该锐角的尖端部设为狭窄区域部14 - 1、 14-2。
在本实施方式的转子10中，也在永久磁铁13中存在狭窄区域部 14-1、 14-2,其结果，涡电流的发生被抑制。因此，可以防止永久 磁铁13的温度上升，可以防止永久磁铁13的特性劣化以及旋转电机 1的性能降低。另外，通过涡电流损失的降低，可以得到高效的旋转 电机。
另外，在本实施方式中，也将永久磁铁13的曲面的分割面设为 多个，将永久磁铁分割成三个以上的节段，也可以得到同样的效果。 (第六实施方式)
参照图10,对本发明的第六实施方式的永久磁铁旋转电机以及 转子进行说明。本实施方式的特征也在于永久磁铁13的分割结构， 永久磁铁13的分割方法以外与第一实施方式相同。
如图IO所示，本实施方式中的转子10内的永久磁铁13通过相 对圆周方向斜向地交叉的分割面13A被分割成多个节段13-1、 13-2，永久》兹4失13的分割面13A与永久》兹4失13的轴向端面成锐角，将该锐角的尖端部设为狭窄区域部14-1、 14 - 2。
在本实施方式的转子10中，也在永久磁铁13中存在狹窄区域部14-1、 14-2，其结果，涡电流的发生被抑制。因此，可以防止永久磁铁13的温度上升，可以防止永久磁铁13的特性劣化以及旋转电机1的性能降低。另外，通过涡电流损失的降低，可以得到高效的旋转电机。
(第七实施方式)
参照图11 (a)、图11 (b)，对本发明的第七实施方式的永久磁铁旋转电机1以及转子10进行说明。本实施方式的特征也在于永久磁铁13的分割结构，永久磁铁13的分割方法以外与第一实施方式相同。
如图11 U)所示，本实施方式中的转子10内的永久磁铁13通过相对圆周方向以相同朝向斜向地交叉的多个分割面13A、 13B被分割成多个节段13-1、 13-2、 13-3，永久磁铁13的分割面13A、 13B与永久磁铁13的轴向端面成锐角，将该锐角的尖端部设为狭窄区域部14- 1、 14-2、 14-3、 14-4。
在本实施方式的转子10中，也在永久磁铁13中存在狭窄区域部14-1~14-4，其结果，涡电流的发生被抑制。因此，可以防止永久磁铁13的温度上升，可以防止永久磁铁13的特性劣化以及旋转电机1的性能降低。另外，通过涡电流损失的降低，可以得到高效的旋转电机。
另外，还可以如图11 (b)所示，以相互逆倾斜的朝向形成分割面13A、 13B。而且，通过该分割方法也可以得到与上述同样的效果。(第八实施方式)
参照图12，对本发明的第八实施方式的永久磁铁旋转电机以及转子进行说明。本实施方式的特征也在于永久磁铁13的分割结构，永久磁铁13的分割方法以外与第 一 实施方式相同。
如图12所示，本实施方式中的转子10内的永久磁铁13在圆周方向上被分割成多个节段13-1、 13-2，各个分割面13A由反复起伏的多个平面构成。永久磁4失13的分割面13A与永久磁4失13的轴向端面成锐角，将该锐角的尖端部i殳为狭窄区域部14-1、 14-2。
在本实施方式的转子10中，也在永久磁铁13中存在狭窄区域部14-1、 14-2，其结果，涡电流的发生被抑制。因此，可以防止永久磁铁13的温度上升，可以防止永久磁铁13的特性劣化以及旋转电机1的性能降低。另外，通过涡电流损失的降低，可以得到高效的旋转电机。
(第九实施方式)
参照图13，对本发明的第九实施方式的永久磁铁旋转电机以及转子进行说明。本实施方式的特征也在于永久磁铁13的分割结构，永久磁铁13的分割方法以外与第 一 实施方式相同。
如图13所示，本实施方式中的转子10内的永久磁铁13在圆周方向上被分割成多个节段13-1、 13-2，各个分割面13A由曲面构成。永久磁4失13的分割面13A与永久》兹4失13的轴向端面成锐角，将该锐角的尖端部设为狭窄区域部14-1、 14 - 2。
在本实施方式的转子10中，也在永久磁铁13中存在狭窄区域部14-l、 14-2，其结果，涡电流的发生被抑制。因此，可以防止永久磁铁13的温度上升，可以防止永久磁铁13的特性劣化以及旋转电机1的性能降低。另外，通过涡电流损失的降低，可以得到高效的旋转电机。
另外，将永久磁铁13的曲面的分割面设为多个，将永久磁铁分割成三个以上的节段，也可以得到同样的效果。(第十实施方式)
参照图14，对本发明的第十实施方式的永久磁4失旋转电机以及转子进行说明。本实施方式的特征也在于永久磁铁13的分割结构，永久磁铁13的分割方法以外与第 一 实施方式相同。
如图14所示，本实施方式中的转子10内的永久磁铁13在圆周方向上被分割成多个节段13-1、 13-2，各个分割面13A由平面部13A1与其两侧的曲面部13A2构成。永久》兹4失13的分割面13A与永久磁铁13的轴向端面成锐角，将该锐角的尖端部设为狭窄区域部14-l、 14-2。
在本实施方式的转子10中，也在永久磁铁13中存在狭窄区域部14-l、 14-2,其结果，涡电流的发生^t抑制。因此，可以防止永久磁铁13的温度上升，可以防止永久磁铁13的特性劣化以及旋转电机1的性能降低。另外，通过涡电流损失的降低，可以得到高效的旋转电机。
另外，在本实施方式中，也将永久磁铁13的曲面的分割面设为多个，将永久磁铁分割成三个以上的节段，也可以得到同样的效果。(第十一实施方式)
参照图15，对本发明的第十一实施方式的永久磁铁旋转电机以及转子进行说明。本实施方式的特征也在于永久磁铁13的分割结构，永久磁铁13的分割方法以外与第 一 实施方式相同。
如图15所示，本实施方式中的转子10内的永久磁铁13通过凹凸形状的分割面13A在轴向上被分割成多个节段13-1、 13-2，在分割面13A的凸部内形成有狭窄区域部14。
在本实施方式的转子10中，也在永久磁铁13中存在狭窄区域部14，其结果，涡电流的发生被抑制。因此，可以防止永久磁铁13的温度上升，可以防止永久磁铁13的特性劣化以及旋转电机1的性能降低。另外，通过涡电流损失的降低，可以得到高效的旋转电机。
另外，在本实施方式中，也将永久磁铁13的分割面设为多个，
将永久磁铁分割成三个以上的节段，也可以得到同样的效果。(第十二实施方式)
在上述各实施方式中，对埋入磁铁型永久磁铁旋转电机进行了说明，但本发明还可以同样地应用于图16、图17所示的结构的表面磁铁型永久磁铁旋转电机1及其转子10。即，在图17所示的转子10中，对于被用作其表面磁铁的永久磁铁13,通过如第一~第五、第十一实施方式各自那样在轴向上分割，或者如第六 第十实施方式各自那样在圆周方向上分割，并在分割部分形成狭窄区域部，可以抑制涡电流的发生，可以得到与各实施方式同样的结果。另外，在图16、图17 中，对与图l、图2公共的要素附加公共的标号而示出。
权利要求
1.一种永久磁铁旋转电机中的转子，该永久磁铁旋转电机由具有电枢绕组的定子、和以与上述定子隔开规定空隙的状态可旋转地配置且在其表面或内部具备永久磁铁的转子构成，其特征在于，上述永久磁铁在该转子的轴向上被分割成多个节段，上述分割面具有阻碍该永久磁铁中发生的涡电流的流动的狭窄区域部。
2. 根据权利要求1所述的转子，其特征在于，上述永久磁铁的 分割面由平面构成。
3. 根据权利要求1所述的转子，其特征在于，上述永久磁铁的 分割面由曲面构成。
4. 根据权利要求1所述的转子，其特征在于，上述永久磁铁的 分割面由平面与曲面构成。
5. 根据权利要求1所述的转子，其特征在于，上述永久磁铁的 分割面由凹凸面构成。
6. —种永久磁铁旋转电机中的转子，该永久磁铁旋转电机由具 有电枢绕组的定子、和以与上述定子隔开规定空隙的状态可旋转地配 置且在其表面或内部具备永久磁铁的转子构成，其特征在于，上述永久磁铁在该转子的圆周方向上被分割成多个节段，上述分 割面具有阻碍该永久磁铁中发生的涡电流的流动的锐角的尖端部。
7. 根据权利要求6所述的转子，其特征在于，上述永久磁铁的 分割面由平面构成。
8. 根据权利要求6所述的转子，其特征在于，上述永久磁铁的 分割面由曲面构成。
9. 根据权利要求6所述的转子，其特征在于，上述永久磁铁的 分割面由平面与曲面构成。
10. —种永久磁铁旋转电机，其特征在于，具备权利要求1~9 中的任意一项所述的转子。
全文摘要
本发明提供一种转子以及永久磁铁旋转电机。本发明的永久磁铁旋转电机(1)的特征在于，由具有定子绕组(21)的定子(20)、和以与定子隔开规定空隙(23)的状态可旋转地配置的转子(10)构成，该转子具有转子铁心(12)，在转子铁心的外周侧内部或表面配置有永久磁铁(13)，该永久磁铁在轴向上被分割成多个节段(13-1、13-2)，分割面(13A)与永久磁铁(13)的圆周方向端面成锐角，将该锐角的尖端部设为狭窄区域部(14-1、14-2)，可以抑制永久磁铁内部中的涡电流的发生而防止永久磁铁的特性劣化，实现高效的永久磁铁旋转电机。
文档编号H02K1/27GK101641853SQ200780052308
公开日2010年2月3日 申请日期2007年12月25日 优先权日2007年3月23日
发明者德增生, 望月资康, 高桥则雄, 高畑干生 申请人:株式会社东芝