旋转电机的制作方法

本实用新型涉及旋转电机。

背景技术：

以往，公知有具备埋入有永久磁铁的转子铁芯的旋转电机。这样的旋转电机例如在日本特开2014-54155号公报以及国际公开第2014/027631号中被公开。

在日本特开2014-54155号公报中公开了具备磁铁埋入型马达的旋转电机，其中上述马达具备埋入有永久磁铁的转子铁芯。该旋转电机具备：包含以在旋转方向两侧具有由空隙形成的磁通壁垒的方式埋入的多个永久磁铁的转子磁轭(转子铁芯)；在转子磁轭的径向外侧相对于转子磁轭具有规定的间隔地配置为环状的定子铁芯；以及使定子铁芯励磁的励磁线圈(卷线)。转子磁轭包括向永久磁铁的径向外侧突出的凸极部、以及在磁通壁垒的径向外侧将凸极部间连结的桥部。另外，在转子磁轭上，距旋转中心的距离最大的最外周点附近的凸极部的外周表面的曲率构成为，比以转子磁轭的旋转中心为中心且通过转子磁轭的最外周点的最外周圆的曲率大。

国际公开第2014/027631号与上述日本特开2014-54155号公报相同，公开了具备磁铁埋入型马达的旋转电机，其中上述马达具备埋入有磁铁(永久磁铁)的转子铁芯。在该旋转电机中，转子铁芯包括固定于转子轴的铁芯体、以及以从铁芯体沿径向突出的方式设置的6个磁极部。在磁极部设置有供磁铁插入的磁铁安装孔，并且在与邻接的磁极部之间形成有槽状的凹部。磁极部的周向两端设置有切口部。另外，与上述日本特开2014-54155号公报相同，在转子铁芯上，距旋转中心的距离最大的最外周点附近的磁极部的外周表面的曲率构成为，比以转子铁芯的旋转中心为中心且通过转子铁芯的最外周点的最外周圆的曲率大。

专利文献1：日本特开2014-54155号公报

专利文献2：国际公开第2014/027631号

然而，在上述日本特开2014-54155号公报以及上述国际公开第2014/027631号记载的旋转电机中，在转子磁轭(转子铁芯)上，最外周点的凸极部(磁极部)的外周表面的曲率比最外周圆的曲率大。这里，最外周点的凸极部(磁极部)的外周表面的曲率相比最外周圆的曲率越大，凸极部(磁极部的圆弧状的部分)的周向的宽度就越小，因此需要减小永久磁铁的周向的宽度或者使永久磁铁靠向转子铁芯的旋转中心侧。然而，在永久磁铁的周向的宽度减小的情况下，与定子铁芯对置一侧的永久磁铁的表面积变小，因此磁通量降低。另外，在使永久磁铁靠向转子铁芯的旋转中心侧的情况下，永久磁铁与定子铁芯之间的距离变大，因此磁通量降低。这样，在磁通量降低的情况下，存在马达扭矩减小之类的问题。

技术实现要素：

本实用新型是为了解决上述课题而完成的，本实用新型的一个目的是提供能够抑制因磁通量降低引起的马达扭矩的减小的旋转电机。

为了实现上述目的，本实用新型的一个方案的旋转电机具备：定子铁芯；和转子铁芯，其以与定子铁芯对置的方式设置，具有埋入有多个永久磁铁的磁铁孔，转子铁芯具有：凸极部，其比永久磁铁朝径向外侧突出，并且具有与转子铁芯的最外周圆的曲率相等的圆弧状的圆弧部；和桥部，其设置于凸极部的周向的两侧，并且具有朝径向外侧突出的凸部，凸部设置于通过转子铁芯的最外周点的最外周圆的范围内。

在本实用新型的一个方案的旋转电机中，以使凸极部的圆弧部的曲率与转子铁芯的最外周圆的曲率相等的方式构成，从而与凸极部的圆弧部的曲率大于最外周圆的曲率的情况相比，不减小永久磁铁的周向的宽度就能够将磁铁孔和永久磁铁配置于更靠径向外侧的位置。由此，能够抑制永久磁铁的表面积的减少。其结果是，能够抑制因磁通量的降低引起的马达扭矩的减少。

在上述一个方案的旋转电机中，优选为凸极部还具有从圆弧部的周向的两侧的端部到桥部的端部朝径向的内侧倾斜地延伸的直线部，直线部设置于比转子铁芯的最外周圆靠内径侧的位置，凸极部的圆弧部的两端间的长度构成为比与设置于凸极部的两端的直线部相交的桥部的两端部间的长度小。

根据这种结构，通过设置朝径向的内侧倾斜的直线部，从而与利用圆弧将从圆弧部的周向的两侧的端部到桥部连接起来的情况相比，转子铁芯的外周面与永久磁铁之间的距离变小，因此桥部的与直线部连接的部分的附近变得更细。由此，能够增大桥部的磁阻，因此能够抑制磁通从桥部泄漏。另外，使圆弧部的两端间的长度比与直线部相交的桥部的两端部间的长度小，从而相比圆弧部的两端间的长度在与直线部相交的桥部的两端部间的长度以上的情况而言，直线部与桥部连接的角度变大。其结果是，能够抑制由于转子铁芯的旋转而作用于凸极部的离心力所产生的载荷集中在桥部与直线部的连接部。由此，能够提高转子铁芯的耐久性。

在设置上述直线部的旋转电机中，优选为桥部具有：第一桥部，其一端与直线部的端部连接；和第二桥部，其与第一桥部的另一端连接，且从另一端朝径向的内径侧倾斜地延伸，在与邻接的永久磁铁中的一者对应的凸极部的一侧设置的第二桥部、和在与邻接的永久磁铁中的另一者对应的凸极部的另一侧设置的第二桥部连接，转子铁芯具有将邻接的第二桥部彼此的连接部和转子铁芯的中心侧连结并且对剖面为矩形的永久磁铁的短边进行支承的连结部。

根据这种结构，成为永久磁铁延伸到连结部的结构，因此永久磁铁的周向的宽度变大，其结果是，能够抑制与定子铁芯对置一侧的永久磁铁的表面积的减少，并且能够进一步抑制因磁通量的降低引起的马达扭矩的减少。

在具有支承上述永久磁铁的短边的连结部的旋转电机中，优选为连结部构成为径向的中央部附近的周向的宽度大于其它部分的周向的宽度以支承永久磁铁的短边。

根据这种结构，永久磁铁的短边与连结部接触，因此能够容易支承永久磁铁。另外，与连结部的周向的宽度同样是径向的中央部附近的周向的宽度的情况相比，连结部的周向的最小宽度变小，因此能够增大连结部的磁阻，其结果是，能够抑制磁通从连结部泄漏。

在具有上述第一桥部、第二桥部以及连结部的旋转电机中，优选为第一桥部的与第一桥部延伸的方向正交的方向的最小的宽度或者第二桥部的与第二桥部延伸的方向正交的方向的最小的宽度中的至少一者构成为，和连结部的与连结部延伸的方向正交的方向的最小的宽度相等。

根据这种结构，利用第一桥部或者第二桥部中的至少一者和连结部使应力分散，因此能够提高转子铁芯的耐久性。

在上述凸极部的圆弧部的两端间的长度小于桥部的两端部间的长度的旋转电机中，优选为与设置于凸极部的两端的直线部相交的桥部的两端部间的长度构成为大于凸极部的圆弧部的两端间的长度的1倍且在其3倍以下。

这里，在桥部的两端部间的长度比圆弧部的两端间的长度的3倍大的情况下，马达扭矩的减少量比较大。因此，通过使桥部的两端部间的长度大于圆弧部的两端间的长度的1倍且在其3倍以下，能够提高转子铁芯的耐久性并且有效抑制马达扭矩的减少。

在具有上述第一桥部和第二桥部的旋转电机中，优选为第一桥部和第二桥部分别设置于比转子铁芯的最外周圆靠内径侧的位置。

根据这种结构，通过转子铁芯的旋转，第一桥部和第二桥部各自不与定子铁芯干涉。因此，不需要扩大定子铁芯与转子铁芯之间的间隙，能够抑制磁通密度的减少，因此能够抑制马达输出的减少。

在具有上述第一桥部和第二桥部的旋转电机中，优选为在直接连接的第二桥部彼此之间设置有朝内径侧凹下的凹部。

根据这种结构，第二桥部彼此连接的部分的宽度变小，因此第二桥部的磁阻增加，能够抑制磁通从第二桥部泄漏。

在设置有上述凹部的旋转电机中，优选为直接连接的第二桥部彼此呈V字形状配置。

根据这种结构，能够容易形成凹部。

在上述一个方案的旋转电机中，优选构成为在永久磁铁埋入于磁铁孔的状态下，磁铁孔在永久磁铁的内径侧的端部附近具有空隙部。

根据这种结构，在磁铁孔形成永久磁铁的退让部，因此能够容易将永久磁铁插入磁铁孔。

附图说明

图1是从轴向观察本实用新型的一实施方式的旋转电机的定子铁芯以及转子铁芯的俯视图。

图2是从轴向观察本实用新型的一实施方式的旋转电机的转子铁芯的俯视图。

图3是图2的放大图。

具体实施方式

以下，结合附图来说明本实用新型的实施方式。

参照图1～图3，说明本实施方式的旋转电机100的结构。

[马达的整体结构]

如图1所示，旋转电机100例如是后述的永久磁铁31埋入转子铁芯30的IPM马达。另外，旋转电机100具备定子铁芯20和转子铁芯30。转子铁芯30以与定子铁芯20对置的方式设置于圆环状的定子铁芯20的内侧。此外，本申请说明书中，以“周向”是指转子铁芯30(定子铁芯20)的周向，“径向”是指转子铁芯30的径向的方式来记载。

如图1所示，在定子铁芯20上以从背轭21向内周侧突出的方式设置有多个(例如9个)齿22。而且，在邻接的齿22之间分别形成有插槽23。在各齿22(插槽23)上卷绕有卷线(未图示)。

[转子铁芯的结构]

这里，在本实施方式中，如图1～图3所示，转子铁芯30具有埋入有多个(例如6个)永久磁铁31的磁铁孔31a，上述永久磁铁31从旋转轴方向(Z方向)观察时剖面为矩形(长方形)。另外，6个永久磁铁31在周向以等角度间隔埋入。另外，如图2和图3所示，在转子铁芯30设置有向6个永久磁铁31的各径向外侧突出并且外径侧具有圆弧状的圆弧部30a的凸极部30b。另外，转子铁芯30包括在周向上设置于凸极部30b的两侧并且设置在转子铁芯30的外径侧与磁铁孔31a之间的桥部30c。桥部30c朝径向外侧突出。具体而言，从旋转轴方向观察，在桥部30c，后述的第一桥部301c和第二桥部302c的连接部C(参照图3)重叠于最外周圆300，连接部C以外的部分设置于比最外周圆300靠内径侧的位置。另外，桥部30c的连接部C附近形成为曲率大于最外周圆300的圆弧状。此外，连接部C是权利要求书的“凸部”或“第一桥部的另一端”的一个例子。

而且，在本实施方式中，从转子铁芯30的旋转轴方向观察，凸极部30b的圆弧部30a的外径侧的曲率与最外周圆300的曲率相等。即，最外周圆300与圆弧部30a相互重叠。

从旋转轴方向观察，在插入了永久磁铁31的状态下，磁铁孔31a支承永久磁铁31的两条长边310，并且从永久磁铁31的两条短边311各自的中央部附近支承内径侧。另外，从旋转轴方向观察，磁铁孔31a构成为在被插入了永久磁铁31的状态下，形成从永久磁铁31的两条短边311各自的中央部附近覆盖外径侧并且在周向突出的空隙部31b。

另外，在本实施方式中，在凸极部30b设置有从圆弧部30a的周向的两侧的端部即连接部A到桥部30c的端部朝径向的内侧倾斜地延伸的直线部30e。直线部30e从旋转轴方向观察时呈直线状延伸，设置于比最外周圆300靠内径侧的位置。另外，圆弧部30a的周向的中心的切线方向上的圆弧部30a的两端的连接部A间的长度L1(参照图2)构成为比桥部30c与直线部30e的连接部B间的长度L2(参照图2)小。具体而言，长度L1和长度L2构成为L2/L1大于1而在3以下。此外，连接部A是权利要求书的“圆弧部的周向的两侧的端部”的一个例子。另外，连接部B是权利要求书的“与直线部相交的桥部的两端部”或“第一桥部的一端”的一个例子。

另外，在本实施方式中，如图2和图3所示，桥部30c具有与直线部30e(参照图3)的外侧端部(连接部B)连接的第一桥部301c、与第一桥部301c的外侧端部(连接部C)连接且从旋转轴方向观察时相对于第一桥部301c的延伸的方向朝径向的内径侧倾斜地延伸的第二桥部302c。另外，在与邻接的永久磁铁31中的一者对应的凸极部30b的一侧设置的第二桥部302c、和在与邻接的永久磁铁31中的另一者对应的凸极部30b的另一侧设置的第二桥部302c直接连接。

如图3所示，转子铁芯30具有将邻接的第二桥部302c彼此的连接部D与转子铁芯30的内径侧连结并且支承永久磁铁31的短边311的连结部30f。具体而言，从旋转轴方向观察，第一桥部301c沿永久磁铁31的外径侧的长边310的端部310a的附近延伸。从旋转轴方向观察，第二桥部302c沿空隙部31b的外径侧的边310b延伸。另外，通过连接部D和转子铁芯30的旋转中心30d(参照图2)的线段α(参照图2)从设置在邻接的磁铁孔31a彼此之间的连结部30f通过。另外，桥部30c和连结部30f分别作为磁通壁垒发挥功能。

另外，在本实施方式中，连结部30f构成为径向的中央部附近的周向的宽度W1大于其它部分的周向的宽度以支承永久磁铁31的短边311。具体而言，连结部30f从外径侧朝中央部宽度逐渐变大，从中央部朝内径侧宽度逐渐变小。

另外，在本实施方式中，构成为第一桥部301c的与第一桥部301c延伸的方向正交的方向的最小宽度W2、第二桥部302c的与第二桥部302c延伸的方向正交的方向的最小宽度W3、连结部30f的与连结部30f延伸的方向正交的方向的最小的宽度W1相等。具体而言，从旋转轴方向观察，第一桥部301c和第二桥部302c分别同样地延伸，因此第一桥部301c的与第一桥部301c的延伸的方向正交的方向的宽度同样都是W2，第二桥部302c的与第二桥部302c的延伸的方向正交的方向的宽度同样都是W3。另外，在磁铁孔31a的一侧的空隙部31b与邻接的磁铁孔31a的另一侧的空隙部31b最接近的部分，与连结部30f延伸的方向正交的方向的宽度为最小值W1。

另外，在直接连接的第二桥部302c彼此之间设置有向内径侧凹下的凹部30g。具体而言，连接部C位于最外周圆300上，并且连接部D位于最外周圆300的内径侧，因此在第二桥部302c彼此之间形成凹部30g。

另外，直接连接的第二桥部302c彼此配置为V字形状。具体而言，从旋转轴方向观察，第二桥部302c呈直线状延伸且配置为V字形状以形成凹部30g。

另外，磁铁孔31a构成为在永久磁铁31埋入于磁铁孔31a的状态下，在永久磁铁31的内径侧的端部310c附近具有空隙部31c。具体而言，设置有半圆状的空隙部31c，从旋转轴方向观察，该空隙部31c覆盖永久磁铁31的内径侧的长边310的端部310c附近并朝内径侧突出。

[本实施方式的效果]

在本实施方式中，能够得到以下那样的效果。

在本实施方式中，以使凸极部30b的圆弧部30a的曲率与转子铁芯30的最外周圆300的曲率相等的方式构成，从而与凸极部30b的圆弧部30a的曲率大于最外周圆300的曲率的情况相比，能够不减小永久磁铁31的周向的宽度地将磁铁孔31a和永久磁铁31配置于更靠径向外侧的位置。由此，能够抑制永久磁铁31的表面积的减少。其结果是，能够抑制因磁通量的降低引起的马达扭矩的减少。

另外，在本实施方式中，通过设置朝径向的内侧倾斜的直线部30e，从而与利用圆弧将从圆弧部30a的周向的两侧的连接部A到桥部30c连接起来的情况相比，转子铁芯30的外周面与永久磁铁31之间的距离变小，因此桥部30c的与直线部30e连接的部分的附近变得更细。由此，能够增大桥部30c的磁阻，因此能够抑制磁通从桥部30c泄漏。另外，使圆弧部30a的两端(连接部A)间的长度L1小于与直线部30e相交的桥部30c的两端部(连接部B)间的长度L2，从而相比圆弧部30a的两端(连接部A)间的长度L1在与直线部30e相交的桥部30c的两端部(连接部B)间的长度L2以上的情况而言，直线部30e与桥部30c连接的角度变大。其结果是，能够抑制由于转子铁芯30的旋转而作用于凸极部30b的离心力所产生的载荷集中在桥部30c与直线部30e的连接部B。由此，能够提高转子铁芯30的耐久性。

另外，在本实施方式中，是永久磁铁31延伸到连结部30f的结构，因此永久磁铁31的周向的宽度变大，其结果是，能够抑制与定子铁芯20对置的永久磁铁31的表面积的减少，并且能够进一步抑制因磁通量的降低引起的马达扭矩的减少。

另外，在本实施方式中，永久磁铁31的短边311与连结部30f接触，因此能够容易支承永久磁铁31。另外，与连结部30f的周向的宽度同样是径向的中央部附近的周向的宽度(例如W1)的情况相比，连结部30f的周向的最小宽度变小，因此能够增大连结部30f的磁阻，其结果是，能够抑制磁通从连结部30f泄漏。

另外，在本实施方式中，分别利用第一桥部301c、第二桥部302c以及连结部30f使应力分散，因此能够提高转子铁芯30的耐久性。

另外，在本实施方式中，桥部30c的两端部(连接部B)间的长度L2比圆弧部30a的两端(连接部A)间的长度L1的1倍大而在3倍以下，从而能够提高转子铁芯30的耐久性并且有效抑制马达扭矩的减少。

另外，在本实施方式中，通过转子铁芯30的旋转，第一桥部301c和第二桥部302c各自不与定子铁芯20干涉。因此，不需要扩大定子铁芯20与转子铁芯30之间的间隙，能够抑制磁通密度的减少，因此能够抑制马达的输出的减少。

另外，在本实施方式中，第二桥部302c彼此连接的部分的宽度变小，因此第二桥部302c的磁阻增加，能够抑制磁通从第二桥部302c泄漏。

另外，在本实施方式中，直接连接的第二桥部302c彼此呈V字形状配置，从而能够容易形成凹部。

另外，在本实施方式中，在磁铁孔31a形成永久磁铁31的退让部，因此能够容易将永久磁铁31插入磁铁孔31a。

[变形例]

此外，应当认为这次公开的实施方式的全部内容都是例示而非用于限制。本实用新型的范围并非由上述实施方式的说明而是由权利要求书阐述，而且包含与权利要求书同等含义和范围内的全部变更(变形例)。

例如在上述实施方式中，示出了第一桥部的宽度、第二桥部的宽度、连结部的最小宽度相等的例子，但本实用新型不限于此。例如在本实用新型中，也可以以使第一桥部的宽度或者第二桥部的宽度中的一者与连结部的最小宽度相等的方式构成。

另外，在上述实施方式中，示出了埋入6个永久磁铁的例子，但本实用新型不限于此。在本实用新型中，也可以构成为埋入6个以外(例如8个)永久磁铁。

另外，在上述实施方式中，示出了第一桥部和第二桥部各自的宽度一样的例子，但本实用新型不限于此。本实用新型中，第一桥部和第二桥部各自的宽度也可以不一样。

另外，在上述实施方式中，示出了空隙部31c为半圆状的例子，但本实用新型不限于此。本实用新型中，空隙部31c也可以不是半圆状。

附图标记的说明

20…定子铁芯；30…转子铁芯；30a…圆弧部；30b…凸极部；30c…桥部；30d…旋转中心；30e…直线部；30f连结部；30g…凹部；31…永久磁铁；31a…磁铁孔；31c…空隙部；100…旋转电机；300…最外周圆；301c…第一桥部；302c…第二桥部；311…短边；A…连接部(圆弧部的周向的两侧的端部)；B…连接部(与直线部相交的桥部的两端部)(第一桥部的一端)；C…连接部(凸部)(第一桥部的另一端)；D连接部；L1…连接部A彼此之间的长度；L2…连接部B彼此之间的长度；W2…第一桥部的宽度(最小的宽度)；W3…第二桥部的宽度(最小的宽度)；W4…连结部的最小的宽度。