專利名稱：轉(zhuǎn)子和使用該轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)軸體連接的連接結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在用于車輛驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，與通常的旋轉(zhuǎn)電機(jī)相比，要求高速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子的強(qiáng)度特別是轉(zhuǎn)子鐵芯與旋轉(zhuǎn)軸體的連接部分的強(qiáng)度是重要的。一直以來，使用松嵌合的鍵作為構(gòu)成轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子鐵芯與旋轉(zhuǎn)軸體的連接結(jié)構(gòu)，但是存在應(yīng)力易于集中在鍵上的問題。于是，專利文獻(xiàn)I的轉(zhuǎn)子中，通過使鍵凹部成為將在鍵側(cè)面具有第一曲率半徑的圓弧部和具有比第一曲率半徑大的第二曲率半徑的圓弧部連接而成的形狀，降低應(yīng)力集中。但是，旋轉(zhuǎn)電機(jī)的性能提高的需求很高，要求超越專利文獻(xiàn)I的應(yīng)力降低效果的 應(yīng)對方法。于是，專利文獻(xiàn)2中公開的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，在鍵的基端部設(shè)置的切口部的輪廓形狀包括從鍵基端部延伸的第一圓角部；從第一圓角部與鍵的側(cè)端部垂直地延伸的直線部；從直線部延伸的第二圓角部；和從第二圓角部延伸至芯板的貫通孔的內(nèi)緣的過渡部。專利文獻(xiàn)I :日本特開2008-312321號公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :日本特開2009-201258號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題但是，專利文獻(xiàn)2的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，使應(yīng)力分散到直線部，應(yīng)力不會(huì)集中于第一圓角部和第二圓角部，但是鍵整體的應(yīng)力最佳化仍然有改善的余地。解決問題的方法根據(jù)本發(fā)明的第一方面，轉(zhuǎn)子包括在外周面軸向上的一處以上設(shè)置有鍵槽的旋轉(zhuǎn)軸；和具有向內(nèi)周側(cè)突出設(shè)置且與鍵槽嵌合的鍵的轉(zhuǎn)子鐵芯，在轉(zhuǎn)子鐵芯，在鍵的周向兩側(cè)形成向徑向外側(cè)擴(kuò)展的凹部，在凹部的底部，形成用于緩和鍵的周向兩側(cè)的應(yīng)力的平面部，平面部是在與鍵的突出方向正交的方向上以規(guī)定長度延伸的直線部，在直線部的與鍵相反一側(cè)的端部，連接設(shè)置延伸至轉(zhuǎn)子鐵芯的內(nèi)周的連接側(cè)面，將連接鍵的側(cè)面和直線部的鍵一側(cè)的端部的第一角部做成圓弧面，將連接直線部的與鍵相反一側(cè)的端部和連接側(cè)面的第二角部做成圓弧面，確定各部分的尺寸、形狀，使得第一角部和第二角部的應(yīng)力大致相
坐寸o根據(jù)本發(fā)明的第二方面，轉(zhuǎn)子包括在外周面軸向上的一處以上設(shè)置有鍵槽的旋轉(zhuǎn)軸；和具有向內(nèi)周側(cè)突出設(shè)置且與鍵槽嵌合的鍵的轉(zhuǎn)子鐵芯，在轉(zhuǎn)子鐵芯，在鍵的周向兩側(cè)形成向徑向外側(cè)擴(kuò)展的凹部，在凹部的底部，形成用于緩和鍵的周向兩側(cè)的應(yīng)力的平面部，平面部是在與鍵的突出方向正交的方向上以規(guī)定長度延伸的直線部，在直線部的與鍵相反一側(cè)的端部，連接設(shè)置延伸至轉(zhuǎn)子鐵芯的內(nèi)周的連接側(cè)面，將連接鍵的側(cè)面和直線部的鍵一側(cè)的端部的第一角部做成圓弧面，將連接直線部的與鍵相反一側(cè)的端部和連接側(cè)面的第二角部做成圓弧面，確定鍵的側(cè)面與直線部所成的角度、直線部與連接側(cè)面所成的角度，使得第一角部和第二角部的應(yīng)力大致相等。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，優(yōu)選在第二方面的轉(zhuǎn)子中，確定直線部的延伸長度，使得第一角部和第二角部的應(yīng)力大致相等。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，轉(zhuǎn)子包括在外周面軸向上的一處以上設(shè)置有鍵槽的旋轉(zhuǎn)軸；和具有向內(nèi)周側(cè)突出設(shè)置且與鍵槽嵌合的鍵的轉(zhuǎn)子鐵芯，在轉(zhuǎn)子鐵芯，在鍵的周向兩側(cè)形成向徑向外側(cè)擴(kuò)展的凹部，在凹部的底部，形成用于緩和鍵的周向兩側(cè)的應(yīng)力的平面部，平面部是在與鍵的突出方向正交的方向上以規(guī)定長度延伸的直線部，在直線部的與鍵相反一側(cè)的端部，連接設(shè)置延伸至轉(zhuǎn)子鐵芯的內(nèi)周的連接側(cè)面，將連接鍵的側(cè)面和直線部的鍵一側(cè)的端部的第一角部做成圓弧面，將連接直線部的與鍵相反一側(cè)的端部和連接側(cè)面的第二角部做成圓弧面，確定平面部的延伸長度、鍵的側(cè)面與直線所成的角度、直線部與連接側(cè)面所成的角度、第一角部的曲率半徑和第二角部的曲率半徑，使得第一角部和第二角 部的應(yīng)力大致相等。根據(jù)本發(fā)明的第五方面，轉(zhuǎn)子包括在外周面軸向上的一處以上設(shè)置有鍵槽的旋轉(zhuǎn)軸；和具有向內(nèi)周側(cè)突出設(shè)置且與鍵槽嵌合的鍵的轉(zhuǎn)子鐵芯，在轉(zhuǎn)子鐵芯，在鍵的周向兩側(cè)形成向徑向外側(cè)擴(kuò)展的凹部，在凹部的底部形成向內(nèi)周凹陷的圓弧面。根據(jù)本發(fā)明的第六方面，優(yōu)選在第五方面的轉(zhuǎn)子中，確定圓弧面的半徑，使得在隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，離心力作用于轉(zhuǎn)子鐵芯時(shí)，由于離心力而在鍵附近產(chǎn)生的應(yīng)力為預(yù)先規(guī)定的閾值以下。根據(jù)本發(fā)明的第七方面，優(yōu)選在第六方面的轉(zhuǎn)子中，圓弧面的半徑是轉(zhuǎn)子鐵芯的內(nèi)周半徑的1/10以上。根據(jù)本發(fā)明的第八方面，優(yōu)選在第五方面的轉(zhuǎn)子中，在圓弧面的與鍵相反一側(cè)的端部，連接設(shè)置延伸至轉(zhuǎn)子鐵芯的內(nèi)周的連接側(cè)面，將連接鍵的鍵側(cè)面和圓弧面的鍵一側(cè)的端部的第一角部做成圓弧面，將連接圓弧面的與鍵相反一側(cè)的端部和連接側(cè)面的第二角部做成圓弧面。根據(jù)本發(fā)明的第九方面，優(yōu)選在第八方面的轉(zhuǎn)子中，分別確定圓弧面的半徑、第一角部的圓弧面的曲率半徑和第二角部的圓弧面的曲率半徑，使得在隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，離心力作用于轉(zhuǎn)子鐵芯時(shí)，由于離心力而在鍵附近產(chǎn)生的應(yīng)力為預(yù)先規(guī)定的閾值以下。根據(jù)本發(fā)明的第十方面，優(yōu)選在第一方面的轉(zhuǎn)子中，鍵的側(cè)面與底部所成的角度大于等于85度且小于90度。根據(jù)本發(fā)明的第十一方面，優(yōu)選在第一方面的轉(zhuǎn)子中，鍵的側(cè)面與底部所成的角度大于90度。根據(jù)本發(fā)明的第十二方面，旋轉(zhuǎn)電機(jī)包括本發(fā)明的第一方面所述的轉(zhuǎn)子；和在轉(zhuǎn)子的外周側(cè)隔開空隙設(shè)置的定子。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，能夠以簡單的結(jié)構(gòu)降低對旋轉(zhuǎn)軸傳遞旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)子的鍵的應(yīng)力集中，并且能夠?qū)崿F(xiàn)鍵整體的應(yīng)力最佳化。


圖I是表不搭載有具有本發(fā)明的轉(zhuǎn)子的第一實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的混合動(dòng)力型電力汽車的概要結(jié)構(gòu)的圖。圖2是表示圖I的電力變換裝置的電路圖。圖3是表示圖I的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的截面圖。圖4是表示圖3的定子和轉(zhuǎn)子的截面圖。圖5是表示轉(zhuǎn)子鐵芯的鍵與軸的鍵槽的卡合部分的比較例的截面圖。圖6是用于說明切口產(chǎn)生的應(yīng)力集中的截面圖。圖7是用于說明改善后的切口產(chǎn)生的應(yīng)力集中的截面圖。
圖8是用于說明進(jìn)一步改善后的切口產(chǎn)生的應(yīng)力集中的截面圖。圖9是表示本發(fā)明的轉(zhuǎn)子的第一實(shí)施方式中的鍵的截面圖。圖10是表示圖9的鍵的應(yīng)力分布的圖。圖11是表示圖5的鍵的應(yīng)力分布的圖。圖12是表示圖9的鍵中，基于平面部的長度W的第一和第二角部的應(yīng)力變化的特性的曲線圖。圖13是表示圖9的鍵中，基于平面部的長度W的第一和第二角部的應(yīng)力變化的特性的曲線圖。圖14是表示圖9的鍵中，基于平面部的長度W的第一和第二角部的應(yīng)力變化的特性的曲線圖。圖15是表示圖9的鍵中，基于平面部的長度W的第一和第二角部的應(yīng)力變化的特性的曲線圖。圖16是表示圖9的鍵中，基于第一角部的角度0 I的第一和第二角部的應(yīng)力變化的特性的曲線圖。圖17是表示圖9的鍵中，基于第一角部的角度0 I的第一和第二角部的應(yīng)力變化的特性的曲線圖。圖18是表示圖9的鍵中，基于第一角部的角度0 I的第一和第二角部的應(yīng)力變化的特性的曲線圖。圖19是表示圖9的鍵中，基于第一角部的角度0 I的第一和第二角部的應(yīng)力變化的特性的曲線圖。圖20是表示圖9的鍵中，基于第二角部的角度0 2的第一和第二角部的應(yīng)力變化的特性的曲線圖。圖21是表示圖9的鍵中，基于第二角部的角度0 2的第一和第二角部的應(yīng)力變化的特性的曲線圖。圖22是表示本發(fā)明的轉(zhuǎn)子的第二實(shí)施方式中的鍵的截面圖。圖23是表示圖22的鍵中連結(jié)第一、第二角部的圓弧的半徑與應(yīng)力的關(guān)系的曲線圖。
具體實(shí)施例方式[第一實(shí)施方式]說明本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的第一實(shí)施方式。
[旋轉(zhuǎn)電機(jī)整體]第一實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，如以下所說明的那樣，能夠?qū)崿F(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)化，因此，適合用作例如電力汽車的行駛用電機(jī)。本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)也能夠應(yīng)用于僅利用旋轉(zhuǎn)電機(jī)行駛的純粹的電力汽車和被發(fā)動(dòng)機(jī)和旋轉(zhuǎn)電機(jī)雙者驅(qū)動(dòng)的混合動(dòng)力汽車。以下以混合動(dòng)力汽車為例進(jìn)行說明。如圖I所示，作為混合動(dòng)力汽車的車輛100搭載有發(fā)動(dòng)機(jī)120、第一、第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)200、202和高電壓的電池180。電池180包括鋰離子電池或鎳氫電池等二次電池，輸出250伏特至600伏特或該值以上的高電壓的直流電力。電池180在需要旋轉(zhuǎn)電機(jī)200、202的驅(qū)動(dòng)力的情況下對旋轉(zhuǎn)電機(jī)200、202供給直流電力，在再生行駛時(shí)從旋轉(zhuǎn)電機(jī)200、202向其供給直流電力。電池180與旋轉(zhuǎn)電機(jī)200、202之間的直流電力的交接，通過電力變換裝置600進(jìn)行。
此外，雖然未圖示，但在車輛搭載有供給低電壓電力(例如14伏特類電力)的電池，對以下說明的控制電路供給直流電力。發(fā)動(dòng)機(jī)120和旋轉(zhuǎn)電機(jī)200、202的轉(zhuǎn)矩經(jīng)由變速器130和差動(dòng)齒輪160傳遞至前輪110。變速器130由變速器控制裝置134控制，發(fā)動(dòng)機(jī)120由發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置124控制，電池180由電池控制裝置184控制?？偪刂蒲b置170經(jīng)由通信線路174與變速器控制裝置134、發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置124、電池控制裝置184和電力變換裝置600連接。總控制裝置170進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)120和旋轉(zhuǎn)電機(jī)200、202的輸出轉(zhuǎn)矩的管理、發(fā)動(dòng)機(jī)120的輸出轉(zhuǎn)矩與旋轉(zhuǎn)電機(jī)200、202的輸出轉(zhuǎn)矩的總轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩分配比的運(yùn)算處理，基于該運(yùn)算處理結(jié)果進(jìn)行向變速器控制裝置134、發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置124和電力變換裝置600的控制指令的發(fā)送。因此，從變速器控制裝置134、發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置124、電力變換裝置600和電池控制裝置184，表示各自的狀態(tài)的信息經(jīng)由通信線路174輸入總控制裝置170。這些控制裝置是比總控制裝置170下位(下級)的控制裝置?？偪刂蒲b置170基于它們的信息運(yùn)算各控制裝置的控制指令。運(yùn)算出的控制指令經(jīng)由通信線路174被發(fā)送至各個(gè)控制裝置。電池控制裝置184將電池180的放電狀況、構(gòu)成電池180的各單元電池的狀態(tài)經(jīng)由通信線路174輸出至總控制裝置170?？偪刂蒲b置170基于來自電池控制裝置184的信息控制電力變換裝置600，在判斷需要進(jìn)行電池180的充電時(shí)，對電力變換裝置600發(fā)出發(fā)電運(yùn)轉(zhuǎn)的指示。電力變換裝置600基于來自總控制裝置170的轉(zhuǎn)矩指令，控制旋轉(zhuǎn)電機(jī)200、202以產(chǎn)生基于指令的轉(zhuǎn)矩輸出或發(fā)電電力。為此，在電力變換裝置600中為了使旋轉(zhuǎn)電機(jī)200,202運(yùn)轉(zhuǎn)而設(shè)置有構(gòu)成逆變器的功率半導(dǎo)體。電力變換裝置600基于來自總控制裝置170的指令控制功率半導(dǎo)體的開關(guān)動(dòng)作。通過這樣的功率半導(dǎo)體的開關(guān)動(dòng)作，使旋轉(zhuǎn)電機(jī)200、202作為電動(dòng)機(jī)或者發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。在使旋轉(zhuǎn)電機(jī)200、202作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，來自高電壓的電池180的直流電力供給至電力變換裝置600的逆變器的直流端子。電力變換裝置600通過控制功率半導(dǎo)體的開關(guān)動(dòng)作，將供給的直流電力變換為三相交流電力而向旋轉(zhuǎn)電機(jī)200、202供給。另一方面，在使旋轉(zhuǎn)電機(jī)200、202作為發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，旋轉(zhuǎn)電機(jī)200、202的轉(zhuǎn)子利用從外部施加的轉(zhuǎn)矩被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)200、202的定子繞組中產(chǎn)生三相交流電力。產(chǎn)生的三相交流電力由電力變換裝置600變換為直流電力，通過對高電壓的電池180供給該直流電力來進(jìn)行充電。[電力變換裝置]如圖2所示，電力變換裝置600中設(shè)置有用于旋轉(zhuǎn)電機(jī)200的第一逆變器裝置；和用于旋轉(zhuǎn)電機(jī)202的第二逆變器裝置。第一逆變器裝置具有功率模塊610、控制功率模塊610的各功率半導(dǎo)體21的開關(guān)動(dòng)作的第一驅(qū)動(dòng)電路652、檢測旋轉(zhuǎn)電機(jī)200的電流的電流傳感器660。驅(qū)動(dòng)電路652設(shè)置在驅(qū)動(dòng)電路基板650。第二逆變器裝置具有功率模塊620、控制功率模塊620中的各功率半導(dǎo)體21的開關(guān)動(dòng)作的第二驅(qū)動(dòng)電路656、檢測旋轉(zhuǎn)電機(jī)202的電流的電流傳感器662。驅(qū)動(dòng)電路656設(shè)直在驅(qū)動(dòng)電路基板654。電流傳感器660、662、驅(qū)動(dòng)電路652、656與設(shè)置于控制電路基板646的控制電路 648連接，而且，通信線路174經(jīng)由發(fā)送接收電路644與控制電路648連接。發(fā)送接收電路644在第一、第二逆變器裝置中共用。發(fā)送接收電路644用于使電力變換裝置600與外部的控制裝置之間電連接，經(jīng)由圖I的通信線路174與其他裝置進(jìn)行信息的發(fā)送接收?？刂齐娐?48構(gòu)成各逆變器裝置610、620的控制部，由運(yùn)算用于使功率半導(dǎo)體元件21動(dòng)作(打開/關(guān)閉)的控制信號(控制值)的微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成。對控制電路648輸入來自上位(上級)控制裝置170的轉(zhuǎn)矩指令信號(轉(zhuǎn)矩指令值)、電流傳感器660、662的傳感器輸出、搭載于旋轉(zhuǎn)電機(jī)200、202的旋轉(zhuǎn)傳感器(旋轉(zhuǎn)變壓器(resolver) 224。參照圖3)的傳感器輸出?？刂齐娐?48基于這些輸入信號計(jì)算控制值,對驅(qū)動(dòng)電路652、656輸出用于控制開關(guān)定時(shí)的控制信號。在驅(qū)動(dòng)電路652、656中，產(chǎn)生向各相的各上下臂的柵極供給的驅(qū)動(dòng)信號的集成電路分別設(shè)置有6個(gè)，將6個(gè)集成電路作為I個(gè)塊。驅(qū)動(dòng)電路652、656產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號被分別輸出至對應(yīng)的功率模塊610、620的各功率半導(dǎo)體元件21的柵極。在功率模塊610、620中的直流側(cè)的端子并聯(lián)地電連接電容器模塊630，電容器模塊630構(gòu)成用于抑制由功率半導(dǎo)體元件21的開關(guān)動(dòng)作產(chǎn)生的直流電壓的變動(dòng)的平滑電路。電容器模塊630在第一、第二逆變器裝置中共用。功率模塊610、620分別將從電池180供給的直流電力變換為三相交流電力，將該電力向?qū)?yīng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)200、202的電樞繞組即定子繞組供給。此外，功率模塊610、620將在旋轉(zhuǎn)電機(jī)200、202的定子繞組感應(yīng)的交流電力變換為直流，向高電壓電池180供給。功率模塊610、620如圖2中所記載的那樣具有三相橋電路，與三相對應(yīng)的串聯(lián)電路分別并聯(lián)地電連接在電池180的正極側(cè)與負(fù)極側(cè)之間。各串聯(lián)電路具有構(gòu)成上臂的功率半導(dǎo)體21和構(gòu)成下臂的功率半導(dǎo)體21，這些功率半導(dǎo)體21串聯(lián)連接。功率模塊610和功率模塊620大致相同地構(gòu)成，此處以功率模塊610為代表進(jìn)行說明。功率模塊610使用IGBT (絕緣柵型雙極晶體管)21作為開關(guān)用功率半導(dǎo)體元件。IGBT21具有集電極、發(fā)射極和柵極這三個(gè)電極。在IGBT21的集電極與發(fā)射極之間電連接有二極管38。二極管38具有陰極和陽極這兩個(gè)電極，以從IGBT21的發(fā)射極向集電極的方向?yàn)檎虻姆绞剑帢O與IGBT21的集電極電連接，陽極與IGBT21的發(fā)射極電連接。各相的臂由IGBT21的發(fā)射極和IGBT21的集電極串聯(lián)地電連接而構(gòu)成。
另外，圖2中，各相的各上下臂的IGBT只圖示了一個(gè)，但由于進(jìn)行控制的電流容量大，因此實(shí)際上多個(gè)IGBT并聯(lián)地電連接而構(gòu)成。以下，為了使說明簡單，以I個(gè)功率半導(dǎo)體進(jìn)行說明。圖2所示的例子中，各相的各上下臂分別由3個(gè)IGBT構(gòu)成。各相的各上臂的IGBT21的集電極與電池180的正極側(cè)電連接，各相的各下臂的IGBT21的源極與電池180的負(fù)極側(cè)電連接。各相的各臂的中點(diǎn)(上臂側(cè)IGBT的發(fā)射極與下臂側(cè)的IGBT的集電極的連接部分)，與對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)200、202的對應(yīng)相的電樞繞組(定子繞組)電連接。此外，也可以使用MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體型場效應(yīng)晶體管)作為開關(guān)用功率半導(dǎo)體元件。MOSFET具有漏極、源極和柵極這三個(gè)電極。在為MOSFET的情況下，在源極與漏極之間具有以從漏極向源極的方向?yàn)檎虻募纳O管，因此不需要設(shè)置圖2的二極管38。旋轉(zhuǎn)電機(jī)200、202大致相同地構(gòu)成，因此，以下以旋轉(zhuǎn)電機(jī)200為代表進(jìn)行說明。
[定子和轉(zhuǎn)子]如圖3所示，旋轉(zhuǎn)電機(jī)200具有殼體212 ;和保持在殼體212的內(nèi)部的定子230，定子230具有定子鐵芯232和定子繞組238。在定子鐵芯232的內(nèi)側(cè)，轉(zhuǎn)子250隔著空隙222能夠旋轉(zhuǎn)地被保持。轉(zhuǎn)子250具有轉(zhuǎn)子鐵芯252、永磁體254和和非磁性體的蓋板226，轉(zhuǎn)子鐵芯252被固定在圓柱狀的軸(旋轉(zhuǎn)軸體)218上。殼體212具有設(shè)置有軸承216的一對端部托架214，軸218被這些軸承216能夠旋轉(zhuǎn)地保持。在軸218設(shè)置有檢測轉(zhuǎn)子250的極的位置、旋轉(zhuǎn)速度的旋轉(zhuǎn)變壓器224，旋轉(zhuǎn)變壓器224的輸出被導(dǎo)入圖2所示的控制電路648。參照圖2進(jìn)行說明，控制電路648基于旋轉(zhuǎn)變壓器224的輸出控制驅(qū)動(dòng)電路652，驅(qū)動(dòng)電路652使功率模塊610進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作，將從電池180供給的直流電力變換為三相交流電力。控制電路648同樣通過驅(qū)動(dòng)電路656使功率模塊620也進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作，將從電池180供給的直流電力變換為三相交流電力。該三相交流電力被供給至定子繞組238，在定子230產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。基于旋轉(zhuǎn)變壓器224的檢測值控制三相交流電流的頻率，同樣基于旋轉(zhuǎn)變壓器224的檢測值控制三相交流電流相對于轉(zhuǎn)子250的相位。而且，對定子繞組238供給三相交流電力。圖4是圖3的A-A截面圖。圖4中，省略了殼體212和定子繞組238的記載。圖4中，在定子鐵芯232的內(nèi)周側(cè)，跨整周地均等地配置有多個(gè)槽24和齒236。在槽24內(nèi)設(shè)置有槽絕緣部件(省略圖示)，安裝有構(gòu)成定子繞組238的u相 w相的多個(gè)相的繞組。本實(shí)施例中，定子繞組238的卷繞方法使用分布繞組。另外，圖4中沒有對所有的槽和齒標(biāo)注符號，作為代表僅對一部分的齒和槽標(biāo)注符號。分布繞組是以使相繞組收納在跨多個(gè)槽24隔開間距的2個(gè)槽中的方式，將相繞組卷繞在定子鐵芯232上的卷繞方式。本實(shí)施例中，作為卷繞方式使用分布繞組，因此形成的磁通分布接近正弦波狀，易于獲得磁阻轉(zhuǎn)矩。因此，能夠活用弱磁場控制、磁阻轉(zhuǎn)矩，不僅能夠?qū)τ诘托D(zhuǎn)速度，還能夠?qū)τ谶_(dá)到高旋轉(zhuǎn)速度的較廣的轉(zhuǎn)速范圍進(jìn)行控制，適于獲得電力汽車等的電機(jī)特性。在轉(zhuǎn)子鐵芯252中貫穿設(shè)置有矩形的孔253，在孔253中嵌入永磁體254a、254b(以下作為代表記載有254)且用粘合劑等固定。孔253的圓周方向的寬度設(shè)定為比永磁體254的圓周方向的寬度更大，在永磁體254的兩側(cè)形成磁空隙258。磁空隙258可以填入粘合劑，也可以利用成型樹脂與永磁體254 —體固定。永磁體254起到轉(zhuǎn)子250的磁場磁極的作用。永磁體254的磁化方向朝向徑向,磁化方向的朝向按每個(gè)磁場磁極反轉(zhuǎn)。S卩，如果永磁體254a的定子側(cè)面為N極,軸側(cè)的面為S極,則相鄰的永磁體254b的定子側(cè)面為S極，軸側(cè)的面為N極。而且,這些永磁體254a、254b在圓周方向上交替地配置。本實(shí)施方式中，各永磁體254以等間隔配置有8個(gè)，轉(zhuǎn)子250為8極。在轉(zhuǎn)子鐵芯252的內(nèi)周面以規(guī)定間隔突出設(shè)置有鍵255。另一方面，在軸218的外周面凹陷設(shè)置有鍵槽261。鍵255通過松嵌合與鍵槽261嵌合，轉(zhuǎn)矩從轉(zhuǎn)子250傳遞至軸218。永磁體254可以在磁化后嵌入轉(zhuǎn)子鐵芯252,也可以在磁化前插入轉(zhuǎn)子鐵芯252之 后施加強(qiáng)磁場而進(jìn)行磁化。磁化后的永磁體254是強(qiáng)磁體,如果在將永磁體254固定于轉(zhuǎn)子250之前使磁體磁化，則固定永磁體254時(shí)在與轉(zhuǎn)子鐵芯252之間產(chǎn)生強(qiáng)吸引力，該吸引力會(huì)妨礙操作。此外擔(dān)心會(huì)由于強(qiáng)吸引力導(dǎo)致鐵粉等垃圾附著在永磁體254上。因此，將永磁體254插入轉(zhuǎn)子鐵芯252之后進(jìn)行磁化的方式，更能夠提高旋轉(zhuǎn)電機(jī)的生產(chǎn)性。作為永磁體254能夠使用釹類、釤類的燒結(jié)磁體、鐵氧體磁體、釹類的粘結(jié)磁體等。永磁體254的剩余磁通密度為大致0. 4 I. 3T左右。另外，以上的說明中使旋轉(zhuǎn)電機(jī)200、202這二者適用第一實(shí)施方式，但也可以僅使一方的旋轉(zhuǎn)電機(jī)200或202適用第一實(shí)施方式，而另一方使用其他結(jié)構(gòu)。圖5是表示本實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子鐵芯的比較例的圖，是轉(zhuǎn)子鐵芯252的鍵255與軸218的鍵槽261的嵌合部，即轉(zhuǎn)子250與軸218的連接部的放大圖。如圖5所示，在軸218的外周面設(shè)置有在軸向上延伸的鍵槽261 (凹部)。在轉(zhuǎn)子鐵芯252的內(nèi)周2521，以與鍵槽261嵌合的方式形成有向內(nèi)徑方向突出的截面大致為長方體形狀的鍵255 (凸部)。通過使轉(zhuǎn)子鐵芯252的鍵255的側(cè)面與軸218的鍵槽261側(cè)面接觸，轉(zhuǎn)子250的轉(zhuǎn)矩被向軸218傳遞。在凸部255的周向兩側(cè)形成有向轉(zhuǎn)子鐵芯252的徑向外側(cè)擴(kuò)展的凹部256。在轉(zhuǎn)子250旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子鐵芯252由于離心力的影響而要向徑向外側(cè)擴(kuò)展，因此在轉(zhuǎn)子鐵芯252產(chǎn)生周向的拉伸應(yīng)力O I。該拉伸應(yīng)力O I分布在除了鍵255的凸部的轉(zhuǎn)子鐵芯252整體。由于對于該拉伸應(yīng)力，鍵255的兩側(cè)的凹部256被視為切口形狀，因此應(yīng)力集中在凹部256的最深部256T。為了緩和凹部256的應(yīng)力集中，一般能夠考慮兩種方法。第一種是使凹部256的曲率圓的大小增加，第二種是使凹部256的切口角度增加。[應(yīng)力集中概論]圖6 圖8是用于理解本實(shí)施方式的應(yīng)力集中緩和的概念的圖，用簡單的模型對應(yīng)力集中進(jìn)行說明。首先，列舉應(yīng)力集中較大的例子，如圖6所示，在平板500形成有頂角0 0(大致60度)的銳利的等腰三角形的切口(凹部)520的模型中，應(yīng)力集中極大。此處，張力Fl作用于平板500時(shí)，在平板500中產(chǎn)生應(yīng)力O I，應(yīng)力集中在切口 520的最深處的銳利的角部521。
另一方面，如圖7所示，在圖6的切口 520的角部521設(shè)置有圓弧部522的模型中，拉伸應(yīng)力集中在圓弧部522，但通過增大圓弧部522的半徑，能夠緩和應(yīng)力集中。但是，由于凹部500的前端是圓弧，拉伸應(yīng)力會(huì)集中在圓弧502的最深處的一點(diǎn)522T。進(jìn)一步，如圖8所示，擴(kuò)大切口 520的角度0 0，并且，在切口 520的最深部形成與張力Fl平行的平面523，在平面523的兩端與切口 520的左右側(cè)面520L、520R的連接部(第一、第二角部)523L、523R形成有圓弧的模型中，大幅地緩和了應(yīng)力集中。S卩，由于平面523與拉伸應(yīng)力O I平行，因此在平面523不會(huì)發(fā)生應(yīng)力集中。雖然在第一、第二角部523L、523R會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，但是拉伸應(yīng)力o I被分散到兩個(gè)角部523L、523R，而且角度0 0也較大，因此與圖7的模型相比能夠緩和應(yīng)力集中。[第一實(shí)施方式中的切口形狀]本實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子的鍵附近的應(yīng)力緩和是基于聯(lián)系圖5 圖8進(jìn)行說明的觀點(diǎn)而 得到的。即，使在鍵255的兩側(cè)設(shè)置的凹部256以如下方式形成。圖9是表示凹部256的圖。凹部256是在鍵255的兩側(cè)形成的應(yīng)力緩和凹部。凹部256包括鍵255的側(cè)面257 ;在凹部256的底部形成的平面狀的直線部(以下為了方便稱為平面部)400 (設(shè)其長度為W);從轉(zhuǎn)子鐵芯252的內(nèi)周2521向平面部400延伸的連接側(cè)面401 ;連結(jié)鍵側(cè)面257和平面部400的圓弧狀(設(shè)半徑為Rl)的第一角部keyl ;連結(jié)平面部400和連接側(cè)面401的圓弧狀(設(shè)半徑為R2)的第二角部key2 ;和連結(jié)連接側(cè)面401和內(nèi)周2521的圓弧狀(設(shè)半徑為R3)的角部key3。另外，第一實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子中，平面部400在與鍵255的中心線255C正交的方向上延伸長度W。另外，0 I也能夠定義為鍵255的突出方向與平面部400的交叉角度。如后所述，9 I的角度能夠?qū)?yīng)圖8的模型。例如，優(yōu)選為85度以上，低于120度。另外，轉(zhuǎn)子250的外徑越小，應(yīng)力緩和凹部256的0 I的角度越小。此外，其上限依賴于轉(zhuǎn)子250的外徑、平面部400的必要長度W和0 2，上述120度是轉(zhuǎn)子250的外徑為10Omm 200mm時(shí)的值。凹部256利用平面部400阻止底部的應(yīng)力集中，并且將應(yīng)力分散至第一角部keyl、第二角部key2，而且，通過使第一角部keyl、第二角部key2為圓弧狀,緩和第一角部keyl、第二角部key2的應(yīng)力集中。另外，在角部key3不產(chǎn)生應(yīng)力集中。進(jìn)一步，設(shè)鍵側(cè)面257與平面部400所成的角度為0 1，設(shè)連接側(cè)面401向第二角部key2的切線401T與平面部400所成的角度為0 2時(shí)，通過使0 1=90度，0 2=150度等足夠大的角度，緩和第一角部keyl、第二角部key2的應(yīng)力集中。此時(shí)，由于01比0 2小，因此周向的拉伸應(yīng)力O I與凹部256的切線401T不平行，使具有較大角度的Q 2的第二角部key2位于徑向外側(cè)。從而,能夠增加0 I的角度，因此第一角部keyl的應(yīng)力與使周向的拉伸應(yīng)力O I與凹部256平行時(shí)相比能夠得到降低。如作為應(yīng)力分布圖的圖10所示，在圖9所示的第一實(shí)施方式的凹部256中，使0 1=93 度，Rl=Imm, ff=2mm, 0 2=150 度，R2=3mm 時(shí),在第一角部 keyl 和第二角部 key2 產(chǎn)生大致相等的最大應(yīng)力omaxlO。另一方面,如圖11所示,在圖5所示的比較例的凹部256的最深部 256T 產(chǎn)生最大應(yīng)力 omaxll，o maxl0=0. IXo maxi I0即，第一實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子250的凹部256與比較例的轉(zhuǎn)子的凹部相比，最大應(yīng)力降低至70%左右。此外，觀察圖10、圖11的應(yīng)力分布可知，圖11的應(yīng)力分布與圖10的應(yīng)力分布相比分散在較廣的范圍，應(yīng)力集中緩和的效果是明顯的。特別是,如圖10所示使第一角部keyl、第二角部key2的應(yīng)力相等,在直線部400也使應(yīng)力分散，與專利文獻(xiàn)2的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的鍵相比，能夠?qū)崿F(xiàn)鍵整體的應(yīng)力最佳化。[平面部的效果]圖12 圖15是表示在高速旋轉(zhuǎn)條件下，使平面部400的長度W從Omm起增大時(shí)的第一角部keyl、第二角部key2的應(yīng)力變化的曲線圖。在各個(gè)情況下均設(shè)圖5和圖 11所示的鍵基部的應(yīng)力為100%，用百分比表示W(wǎng)變化時(shí)的第一角部keyl、第二角部key2的應(yīng)力變化。圖12是使轉(zhuǎn)子250的各部分的尺寸為外徑0D=100mm、第一角部keyl的半徑Rl=lmm、第二角部key2的半徑R2=lmm、0 1=84度、0 2=150度時(shí)的曲線圖。圖13是使轉(zhuǎn)子250的各部分的尺寸為外徑0D=100mm、第一角部keyl的半徑Rl=lmm、第二角部key2的半徑R2=3mm、0 1=90度、0 2=150度時(shí)的曲線圖。圖14是使轉(zhuǎn)子250的各部分的尺寸為外徑0D=200mm、第一角部keyl的半徑Rl=lmm、第二角部key2的半徑R2=lmm、0 1=85度、0 2=150度時(shí)的曲線圖。圖15是使轉(zhuǎn)子250的各部分的尺寸為外徑0D=200mm、第一角部keyl的半徑Rl=lmm、第二角部key2的半徑R2=3mm、0 1=90度、0 2=150度時(shí)的曲線圖。在各個(gè)圖中均表示出下述傾向W為規(guī)定值之前第二角部key2的應(yīng)力比第一角部keyl的應(yīng)力小，W為基準(zhǔn)規(guī)定長度時(shí)二者一致，W超過基準(zhǔn)規(guī)定長度時(shí)第二角部key2的應(yīng)力比第一角部keyl的應(yīng)力大。通過規(guī)定轉(zhuǎn)子250的各部分的尺寸，能夠使第一角部keyl的應(yīng)力與第二角部key2的應(yīng)力相等。
圖16 圖19是表示在高速旋轉(zhuǎn)條件下，使平面部400的長度W為2mm、使0 2為150度時(shí)，使0 I變化時(shí)的第一角部keyl、第二角部key2的應(yīng)力變化的曲線圖。在各個(gè)情況下均設(shè)圖5和圖11所示的鍵基部的應(yīng)力為100%，用百分比表示使0 I變化時(shí)的第一角部keyl、第二角部key2的應(yīng)力變化。圖16是使轉(zhuǎn)子250的各部分的尺寸為外徑0D=100mm、第一角部keyl的半徑Rl=lmm、第二角部key2的半徑R2=lmm時(shí)的曲線圖。表示使Q I從80度起增大時(shí)的例子。圖17是使轉(zhuǎn)子250的各部分的尺寸為外徑0D=100mm、第一角部keyl的半徑Rl=1mm、第二角部key2的半徑R2=3mm時(shí)的曲線圖。表示使0 I從85度起增大時(shí)的例子。圖18是使轉(zhuǎn)子250的各部分的尺寸為外徑0D=200mm、第一角部keyl的半徑Rl=lmm、第二角部key2的半徑R2=lmm時(shí)的曲線圖。表示使Q I從85度起增大時(shí)的例子。圖19是使轉(zhuǎn)子250的各部分的尺寸為外徑0D=200mm、第一角部keyl的半徑Rl=lmm、第二角部key2的半徑R2=3mm時(shí)的曲線圖。表示使Q I從85度起增大時(shí)的例子。在轉(zhuǎn)子250的外徑OD=IOOmm的圖16和圖17中，表示出下述傾向0 I為規(guī)定基準(zhǔn)角度之前第二角部key2的應(yīng)力比第一角部keyl的應(yīng)力小，0 I為規(guī)定基準(zhǔn)角度時(shí)二者一致，0 1超過規(guī)定基準(zhǔn)角度時(shí)第二角部key2的應(yīng)力比第一角部keyl的應(yīng)力大。通過規(guī)定轉(zhuǎn)子250的各部分的尺寸，能夠使第一角部keyl的應(yīng)力與第二角部key2的應(yīng)力相等。在轉(zhuǎn)子250的外徑0D=200mm的圖18和圖19中，表示出下述傾向0 I為規(guī)定基準(zhǔn)角度之前第二角部key2的應(yīng)力比第一角部keyl的應(yīng)力大，0 I為規(guī)定基準(zhǔn)角度時(shí)二者一致，0 1超過規(guī)定基準(zhǔn)角度時(shí)第二角部key2的應(yīng)力比第一角部keyl的應(yīng)力小。通過規(guī)定轉(zhuǎn)子250的各部分的尺寸，能夠使第一角部keyl的應(yīng)力與第二角部key2的應(yīng)力相等。
圖20和圖21是表示在高速旋轉(zhuǎn)條件下，設(shè)平面部400的長度W為2mm，使0 2變化時(shí)的第一角部keyl、第二角部key2的應(yīng)力變化的曲線圖。在各個(gè)情況下均設(shè)圖5和圖11表示的鍵基部的應(yīng)力為100%，用百分比表示使0 2變化時(shí)的第一角部keyl、第二角部key2的應(yīng)力變化。圖20是使轉(zhuǎn)子250的各部分的尺寸為外徑0D=100mm、第一角部keyl的半徑Rl=lmm、第二角部key2的半徑R2=lmm、0 1=85度時(shí)的曲線圖。表示使0 2從120度增大時(shí)的例子。圖21是使轉(zhuǎn)子250的各部分的尺寸為外徑0D=200mm、第一角部keyl的半徑Rl=lmm、第二角部key2的半徑R2=lmm、0 1=87. 5度時(shí)的曲線圖。表示使0 2從120度增大 時(shí)的例子。圖20和圖21中，表示出下述傾向0 2為規(guī)定基準(zhǔn)角度之前第二角部key2的應(yīng)力比第一角部keyl的應(yīng)力大，0 2為規(guī)定基準(zhǔn)角度時(shí)二者一致，0 2超過規(guī)定基準(zhǔn)角度時(shí)第二角部key2的應(yīng)力比第一角部keyl的應(yīng)力小。通過規(guī)定轉(zhuǎn)子250的各部分的尺寸，能夠使第一角部keyl的應(yīng)力與第二角部key2的應(yīng)力相等。可知0 2引起的應(yīng)力的變動(dòng)比9 I引起的應(yīng)力變動(dòng)小。圖9中，使連接側(cè)面401為大致直線狀,但也可以使連接側(cè)面401為各種曲線狀。在使連接側(cè)面401為曲線狀的情況下，如果將角度0 2定義為連接側(cè)面401的向圓弧R2的連接點(diǎn)處的圓弧R2的切線401T與平面部400的延伸方向所成的角度，則能夠與以上的說明大致相同地處理角度9 2。以上的說明中，鍵255形成為大致長方體狀，但能夠采用鍵255與鍵槽261能夠可靠地卡合的任意形狀例如倒梯形等。在該情況下，如果將角度9 1定義為鍵側(cè)面257的向圓弧Rl的連接點(diǎn)處的圓弧Rl的切線257T與平面部400所成的角度，則能夠與以上的說明大致相同地處理角度9 I。此外，也能夠以鍵255的中心線255C為基準(zhǔn)定義角度0 1。換言之，也能夠?qū)⒔嵌? I定義為鍵255的突出方向與平面部400的延伸方向所成的角度。這樣定義的話，就能夠不限于鍵255的形狀地規(guī)定0 1。[R2 的效果]雖然沒有表示數(shù)據(jù)，但可知圓弧R2的半徑不會(huì)對第一角部keyl的應(yīng)力集中造成影響。如上所述，在連接側(cè)面401與平面部400的連接部key2和連接側(cè)面401與轉(zhuǎn)子鐵芯252的內(nèi)周面2521的連接部1 ^3，設(shè)置有用于緩和應(yīng)力集中的圓弧1 2、1 3。通過使用上述的形狀，在鍵255附近產(chǎn)生的應(yīng)力能夠在圓弧Rl、R2、平面部400分散，因此能夠減少應(yīng)力集中。另外，說明了拉伸應(yīng)力O I由離心力產(chǎn)生的情況，但是也可能由從轉(zhuǎn)子250向軸218傳遞驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩時(shí)的剪切力產(chǎn)生。如上所述，第一實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子250包括在外周面軸向上的一處以上設(shè)置有鍵槽261的旋轉(zhuǎn)軸218 ;和具有向內(nèi)周側(cè)突出設(shè)置且與鍵槽261嵌合的鍵255的轉(zhuǎn)子鐵芯252。而且，在轉(zhuǎn)子鐵芯252的鍵附近，形成有向轉(zhuǎn)子鐵芯252的徑向外側(cè)擴(kuò)展的凹部256，在凹部256至少形成有用于緩和鍵的周向兩側(cè)的應(yīng)力的平面部400。此外，第一實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子250中，平面部400是在與鍵255的突出方向正交的方向上延伸規(guī)定長度W的直線部，在直線部400的與鍵相反一側(cè)的端部，連接設(shè)置有延伸至轉(zhuǎn)子鐵芯252的內(nèi)周2521的連接側(cè)面401。將連接鍵255的鍵側(cè)面257和平面部400的鍵一側(cè)的端部的第一角部keyl做成圓弧面R1，將連接直線部400的與鍵相反一側(cè)的端部和連接側(cè)面401的第二角部key2做成圓弧面R2。此外，在第一實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子250中，圖12 圖16的轉(zhuǎn)子250的尺寸、形狀的條件中，如下所述決定平面部400的長度W。以伴隨轉(zhuǎn)子250的旋轉(zhuǎn)，離心力作用于轉(zhuǎn)子鐵芯252時(shí)，由該離心力在鍵255附近產(chǎn)生的應(yīng)力為預(yù)先規(guī)定的閾值以下的方式，確定平面部400的長度。而且，在第一實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，以使第一角部keyl與第二角部key2的應(yīng)力相等的方式確定轉(zhuǎn)子250的尺寸、形狀的各個(gè)條件。
另外，第一實(shí)施方式中，也在考慮第一角部keyl的圓弧面的曲率半徑Rl和第二角部key2的圓弧面的曲率半徑R2的基礎(chǔ)上確定平面部400的長度。根據(jù)第一實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)以下的作用效果。(I)通過在轉(zhuǎn)子250的鍵255的附近設(shè)置包括平面部400的凹部256，能夠以簡單的結(jié)構(gòu)降低鍵255附近的應(yīng)力。結(jié)果，轉(zhuǎn)子鐵芯無需使用高價(jià)的高張力鋼板，就能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)化。(2)在平面部的鍵端一側(cè)和鍵相反端一側(cè)設(shè)置有圓弧面R1、R2，因此能夠分散在凹部產(chǎn)生的應(yīng)力。(3)以使第一角部keyl與第二角部key2的應(yīng)力大致相等的方式規(guī)定轉(zhuǎn)子250的尺寸、形狀，因此鍵整體的應(yīng)力緩和最佳化。例如，以使第一角部keyl與第二角部key2的應(yīng)力大致相等的方式,確定鍵側(cè)面257與直線部400所成的角度0 I、直線部400與連接側(cè)面401所成的角度9 2?；蛘?，以使第一角部keyl和第二角部key2的應(yīng)力大致相等的方式，確定平面部的延伸長度W、鍵的側(cè)面與直線部所成的角度0 I、直線部與連接側(cè)面所成的角度0 2、第一角部的曲率半徑Rl和第二角部的曲率半徑R2。(4)如果以使平面部的鍵端一側(cè)和鍵相反端一側(cè)的應(yīng)力大致相同的方式設(shè)定平面部的長度，則能夠使轉(zhuǎn)子鐵芯252在強(qiáng)度上最佳化。(5) 0 I小于90度時(shí)，切口凹部256較小，對磁場的影響較小，因此對轉(zhuǎn)矩等性能造成的影響較小。(6) 0 I大于90度時(shí)，鍵的加工較為容易，脫模模具也不易磨耗。鍵255需要與鍵槽261以充分的面積卡合，但由于凹部256的形成不會(huì)對鍵側(cè)面257的長度造成影響，因此不需要變更鍵槽261的規(guī)格，軸218能夠原樣使用與比較例相同的規(guī)格。凹部256的截面積大于比較例的轉(zhuǎn)子(圖5)，向徑向外側(cè)的深度有一定程度的增力口，但凹部256主要向轉(zhuǎn)子鐵芯252的周向擴(kuò)展，因此凹部256不會(huì)對轉(zhuǎn)子鐵芯252的強(qiáng)度造成不良影響。
在角部key3設(shè)置有圓弧R3，因此也能夠緩和角部key3的應(yīng)力集中。通過將凹部256配置在磁通易于變得稀疏的部位，例如磁極之間等，能夠減小對于磁通的擴(kuò)散造成的影響。從而，只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)定配置，就不會(huì)由于凹部256導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)電機(jī)的性能降低。[第二實(shí)施方式]接著參照圖22、圖23說明本發(fā)明的轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)電機(jī)的第二實(shí)施方式。第二實(shí)施方式使用向內(nèi)周凹陷的圓弧面410代替第一實(shí)施方式中的平面部400。另外，圖中對于與第一實(shí)施方式相同或者相當(dāng)?shù)牟糠謽?biāo)注相同的符號，并省略說明。如圖22所示，凹部256包括鍵255的鍵側(cè)面257 ;在凹部256的底部形成的較大半徑R4的圓弧所形成的圓弧面410 ;從轉(zhuǎn)子鐵芯252的內(nèi)周2521向圓弧面410延伸的連接側(cè)面401 ;連結(jié)鍵側(cè)面257和平面部400的圓弧狀(設(shè)半徑為Rl)的第一角部keyl ;連結(jié)平 面部400和連接側(cè)面401的圓弧狀(設(shè)半徑為R2)的第二角部key2 ;連結(jié)連接側(cè)面401和內(nèi)周2521的圓弧狀(設(shè)半徑為R3)的角部key3。像這樣，使用大半徑R4的圓弧面410代替平面部400時(shí)，能夠?qū)A弧面410視為與張力Fl平行，忽略圓弧面410的應(yīng)力集中。如果將第二實(shí)施方式中的角度0 I定義為鍵側(cè)面257的向圓弧Rl的連接點(diǎn)處的圓弧Rl的切線257T與圓弧面410的向圓弧Rl的連接點(diǎn)處的圓弧Rl的切線300所成的角度，則能夠與第一實(shí)施方式大致相同地處理角度9 1。另一方面，代替角度0 2，定義連接側(cè)面401的向圓弧R2的連接點(diǎn)處的圓弧R2的切線401T與鍵側(cè)面257的向圓弧Rl的連接點(diǎn)處的圓弧Rl的切線257T所成的角度9 3。如圖23 所示，外徑 0D=200mm、內(nèi)徑 ID=128. Imm 的轉(zhuǎn)子 250 中，設(shè) WR=2mm、0 1=87.5度、e 3=60度，使半徑R4逐漸增加時(shí)，第一角部keyl的應(yīng)力在R4為約20mm時(shí)逐漸減小。另一方面，第二角部key2的應(yīng)力雖然急劇增加，但是很快增加并在大約30mm時(shí)穩(wěn)定為大致一定值。從圖23能夠理解，為了將圓弧面410的應(yīng)力集中緩和至能夠忽略的程度，應(yīng)使半徑R4為轉(zhuǎn)子鐵芯252的內(nèi)周半徑(ID/2)的1/10以上。此外，圓弧面410的長度能夠由圓弧面410和圓弧R2的連接點(diǎn)與鍵側(cè)面257的距離WR代表。另外，如果確定了角度0 I、距離WR和半徑R4的曲率半徑，則半徑R4的中心能夠自動(dòng)定位。此外，也能夠與第一實(shí)施方式同樣地，以鍵255的中心線255C為基準(zhǔn)定義0 1、0 3。此外，鍵255和凹部256與現(xiàn)有形狀相同地通過沖壓脫模而形成，因此不存在成本提聞等問題。如上所述，第二實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子250包括在外周面軸向上的一處以上設(shè)置有鍵槽261的旋轉(zhuǎn)軸218 ;和具有向內(nèi)周側(cè)突出設(shè)置且與鍵槽261嵌合的鍵255的轉(zhuǎn)子鐵芯252。而且，在轉(zhuǎn)子鐵芯252的鍵附近，形成有向轉(zhuǎn)子鐵芯252的徑向外側(cè)擴(kuò)展的凹部256，為了緩和鍵的周向兩側(cè)的應(yīng)力，在凹部256至少形成較大半徑的向軸側(cè)凹陷的圓弧面410。第二實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子250中，如下所述地確定底部的圓弧面410的曲率半徑。以伴隨轉(zhuǎn)子250的旋轉(zhuǎn)，離心力作用于轉(zhuǎn)子鐵芯252時(shí)，由該離心力在鍵255的附近產(chǎn)生的應(yīng)力為預(yù)先規(guī)定的閾值以下的方式，確定曲率半徑R4。圓弧面410的半徑R4例如是轉(zhuǎn)子鐵芯252的內(nèi)周半徑ID的1/10以上的半徑。另外，第二實(shí)施方式中，也在考慮第一角部keyl的圓弧面的曲率半徑Rl和第二角部key2的圓弧面的曲率半徑R2的基礎(chǔ)上確定圓弧面410的半徑R4的長度。通過如上所述地構(gòu)成，第二實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子也能夠?qū)崿F(xiàn)與第一實(shí)施方式同樣的作用效果。此外，第一實(shí)施方式和第二實(shí)施方式與圖5的形狀相比，凹部的角度增加，因此在沖壓成型時(shí)，能夠使模具壽命變長。以上，以用于車輛驅(qū)動(dòng)的電機(jī)為例進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不限于用于車輛驅(qū)動(dòng)的電機(jī)，還能夠應(yīng)用于各種電機(jī)。而且，不限于電機(jī)，能夠用于發(fā)電機(jī)等各種旋轉(zhuǎn)電機(jī)。此外，只要不影響本發(fā)明的特征，本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式。另外，本發(fā)明不排除轉(zhuǎn)子鐵芯使用現(xiàn)有例中使用的高價(jià)的高張力鋼板的內(nèi)容。即，如果使用這樣的高張力鋼則能夠提供強(qiáng)度高的轉(zhuǎn)子鐵芯，能夠提供轉(zhuǎn)速更高的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。 以上說明了各種實(shí)施方式和變形例，但是本發(fā)明不限于這些內(nèi)容。在本發(fā)明的技術(shù)思想的范圍內(nèi)考慮的其它方式也包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。以下的優(yōu)先權(quán)基礎(chǔ)申請的公開內(nèi)容作為引用文件組入本發(fā)明。日本專利申請2010年第031182號(2010年2月16日申請)
權(quán)利要求
1.ー種轉(zhuǎn)子，其特征在于，包括 在外周面軸向上的ー處以上設(shè)置有鍵槽的旋轉(zhuǎn)軸；和 具有向內(nèi)周側(cè)突出設(shè)置且與所述鍵槽嵌合的鍵的轉(zhuǎn)子鐵芯， 在所述轉(zhuǎn)子鐵芯，在所述鍵的周向兩側(cè)形成向徑向外側(cè)擴(kuò)展的凹部， 在所述凹部的底部，形成用于緩和所述鍵的周向兩側(cè)的應(yīng)カ的平面部， 所述平面部是在與所述鍵的突出方向正交的方向上以規(guī)定長度延伸的直線部，在所述直線部的與鍵相反一側(cè)的端部，連接設(shè)置延伸至所述轉(zhuǎn)子鐵芯的內(nèi)周的連接側(cè)面， 將連接所述鍵的側(cè)面和所述直線部的鍵ー側(cè)的端部的第一角部做成圓弧面， 將連接所述直線部的與鍵相反一側(cè)的端部和所述連接側(cè)面的第二角部做成圓弧面， 確定各部分的尺寸、形狀，使得所述第一角部和所述第二角部的應(yīng)カ大致相等。
2.ー種轉(zhuǎn)子，其特征在于，包括 在外周面軸向上的ー處以上設(shè)置有鍵槽的旋轉(zhuǎn)軸；和 具有向內(nèi)周側(cè)突出設(shè)置且與所述鍵槽嵌合的鍵的轉(zhuǎn)子鐵芯， 在所述轉(zhuǎn)子鐵芯，在所述鍵的周向兩側(cè)形成向徑向外側(cè)擴(kuò)展的凹部， 在所述凹部的底部，形成用于緩和所述鍵的周向兩側(cè)的應(yīng)カ的平面部， 所述平面部是在與所述鍵的突出方向正交的方向上以規(guī)定長度延伸的直線部，在所述直線部的與鍵相反一側(cè)的端部，連接設(shè)置延伸至所述轉(zhuǎn)子鐵芯的內(nèi)周的連接側(cè)面， 將連接所述鍵的側(cè)面和所述直線部的鍵ー側(cè)的端部的第一角部做成圓弧面， 將連接所述直線部的與鍵相反一側(cè)的端部和所述連接側(cè)面的第二角部做成圓弧面，確定所述鍵的側(cè)面與所述直線部所成的角度、所述直線部與所述連接側(cè)面所成的角度，使得所述第一角部和第二角部的應(yīng)カ大致相等。
3.如權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于 確定所述直線部的延伸長度，使得所述第一角部和第二角部的應(yīng)カ大致相等。
4.ー種轉(zhuǎn)子，其特征在于，包括 在外周面軸向上的ー處以上設(shè)置有鍵槽的旋轉(zhuǎn)軸；和 具有向內(nèi)周側(cè)突出設(shè)置且與所述鍵槽嵌合的鍵的轉(zhuǎn)子鐵芯， 在所述轉(zhuǎn)子鐵芯，在所述鍵的周向兩側(cè)形成向徑向外側(cè)擴(kuò)展的凹部， 在所述凹部的底部，形成用于緩和所述鍵的周向兩側(cè)的應(yīng)カ的平面部， 所述平面部是在與所述鍵的突出方向正交的方向上以規(guī)定長度延伸的直線部，在所述直線部的與鍵相反一側(cè)的端部，連接設(shè)置延伸至所述轉(zhuǎn)子鐵芯的內(nèi)周的連接側(cè)面， 將連接所述鍵的側(cè)面和所述直線部的鍵ー側(cè)的端部的第一角部做成圓弧面， 將連接所述直線部的與鍵相反一側(cè)的端部和所述連接側(cè)面的第二角部做成圓弧面， 確定所述平面部的延伸長度、所述鍵的側(cè)面與所述直線所成的角度、所述直線部與所述連接側(cè)面所成的角度、所述第一角部的曲率半徑和所述第二角部的曲率半徑，使得所述第一角部和第二角部的應(yīng)カ大致相等。
5.ー種轉(zhuǎn)子，其特征在于，包括 在外周面軸向上的ー處以上設(shè)置有鍵槽的旋轉(zhuǎn)軸；和 具有向內(nèi)周側(cè)突出設(shè)置且與所述鍵槽嵌合的鍵的轉(zhuǎn)子鐵芯， 在所述轉(zhuǎn)子鐵芯，在所述鍵的周向兩側(cè)形成向徑向外側(cè)擴(kuò)展的凹部，在所述凹部的底部形成向內(nèi)周凹陷的圓弧面。
6.如權(quán)利要求5所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于 確定所述圓弧面的半徑，使得在隨著所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，離心力作用于所述轉(zhuǎn)子鐵芯時(shí)，由于所述離心力而在所述鍵附近產(chǎn)生的應(yīng)力為預(yù)先規(guī)定的閾值以下。
7.如權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于 所述圓弧面的半徑是所述轉(zhuǎn)子鐵芯的內(nèi)周半徑的1/10以上。
8.如權(quán)利要求5所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于 在所述圓弧面的與鍵相反一側(cè)的端部，連接設(shè)置延伸至轉(zhuǎn)子鐵芯的內(nèi)周的連接側(cè)面， 將連接所述鍵的鍵側(cè)面和所述圓弧面的鍵一側(cè)的端部的第一角部做成圓弧面， 將連接所述圓弧面的與鍵相反一側(cè)的端部和所述連接側(cè)面的第二角部做成圓弧面。
9.如權(quán)利要求8所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于 分別確定所述圓弧面的半徑、所述第一角部的圓弧面的曲率半徑和所述第二角部的圓弧面的曲率半徑，使得在隨著所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，離心力作用于所述轉(zhuǎn)子鐵芯時(shí)，由于所述離心力而在所述鍵附近產(chǎn)生的應(yīng)力為預(yù)先規(guī)定的閾值以下。
10.如權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于 所述鍵的側(cè)面與所述底部所成的角度大于等于85度且小于90度。
11.如權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于 所述鍵的側(cè)面與所述底部所成的角度大于90度。
12.—種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，包括 權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)子；和 在所述轉(zhuǎn)子的外周側(cè)隔開空隙設(shè)置的定子。
全文摘要
本發(fā)明提供的轉(zhuǎn)子包括在外周面軸向上的一處以上設(shè)置有鍵槽的旋轉(zhuǎn)軸；和具有向內(nèi)周側(cè)突出設(shè)置且與鍵槽嵌合的鍵的轉(zhuǎn)子鐵芯，在轉(zhuǎn)子鐵芯，在鍵的周向兩側(cè)形成向徑向外側(cè)擴(kuò)展的凹部，在凹部的底部，形成用于緩和鍵的周向兩側(cè)的應(yīng)力的平面部，平面部是在與鍵的突出方向正交的方向上以規(guī)定長度延伸的直線部，在直線部的與鍵相反一側(cè)的端部，連接設(shè)置延伸至轉(zhuǎn)子鐵芯的內(nèi)周的連接側(cè)面，將連接鍵的側(cè)面和直線部的鍵一側(cè)的端部的第一角部做成圓弧面，將連接直線部的與鍵相反一側(cè)的端部和連接側(cè)面的第二角部做成圓弧面，確定各部分的尺寸、形狀，使得第一角部和第二角部的應(yīng)力大致相等。
文檔編號H02K1/28GK102754311SQ20108006366
公開日2012年10月24日 申請日期2010年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月16日
發(fā)明者中山健一, 齋藤泰行, 池田大, 貝森友彰 申請人:日立汽車系統(tǒng)株式會(huì)社