專利名稱：轉子的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及永磁電動機的轉子。
背景技術：
在永磁電動機的轉子中，已知有以輕量化等為目的而減輕了重量的轉子(例如， 參照專利文獻1)。參照圖8，對減輕了重量的以往的轉子進行簡單說明，轉子100 —體形成有固定在輸出軸上的筒狀的輪轂部101、配置在輪轂部101的徑向外側的環(huán)狀的轉子鐵心部102、將輪轂部101和轉子鐵心部102連結的多個肋部103，在輪轂部101與轉子鐵心部102之間形成有由肋部103劃分為多個的孔部104。該孔部104是減輕重量孔。磁極部105和凸極 106沿周向交替設置在轉子鐵心部104的外周部，在形成于各磁極部105的開口部107中插入固定有永久磁鐵108。在磁極部105與凸極106之間設有從鐵心部102的外周面朝向徑向內側延伸的槽部109，換言之，凸極106以由一對槽部109夾著的方式形成?？撞?04全部為相同的形狀， 孔部104的徑向外側的壁面(換言之，轉子鐵心部的內周面)110形成在沿著與輪轂部101 及轉子鐵心部102同心的圓的圓弧面上。專利文獻1日本專利第3卯4018號公報然而，若增大孔部104的外徑(換言之，若增大轉子鐵心部102的內徑)，則能夠實現轉子100的輕量化，但由于轉子鐵心部102作為磁路發(fā)揮作用，因此當將轉子鐵心102 的內徑擴大至必要以上時，磁路變窄，引起磁通飽和而轉矩下降。因此，在確保規(guī)定的轉矩并同時實現轉子100的輕量化時，轉子鐵心部102的內徑擴大存在界限，因而輕量化存在界限。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明提供一種不會導致轉矩降低而能夠實現進一步的輕量化的轉子。在本發(fā)明的轉子中，為了解決上述課題而采用以下的方法。本發(fā)明的第一方面涉及一種轉子(例如后述的實施例中的轉子1)，其具備固定在輸出軸上的筒狀的輪轂部(例如后述的實施例中的輪轂部幻；配置在所述輪轂部的徑向外側，經由多個肋部(例如后述的實施例中的肋部7)與所述輪轂部相連且與該輪轂部一體形成的環(huán)狀的轉子鐵心部(例如后述的實施例中的轉子鐵心部6)；在所述輪轂部和所述轉子鐵心部之間形成在各肋部間的孔部(例如后述的實施例中的孔部8)；保持在開口部(例如后述的實施例中的開口部11、11A、11B)內的永久磁鐵(例如后述的實施例中的永久磁鐵 3、3A、3B)，該開口部沿周向大致等間隔地形成在所述轉子鐵心部的外周側，所述轉子的特征在于，在所述轉子鐵心部的外周部中的相鄰的所述開口部之間形成有凸極(例如后述的實施例中的凸極10)，在從軸線方向觀察所述轉子的正面觀察下，在由第一假想線(例如后述的實施例中的第一假想線Si)和第二假想線(例如后述的實施例中的第二假想線S2)夾著的區(qū)域內具有凹部(例如后述的實施例中的凹部36)，該第一假想線是將配置有所述永久磁鐵的所述轉子鐵心部的磁極部的周向的中央和所述輪轂部的中心連結的線，該第二假想線是將在轉子的旋轉方向前側與所述磁極部相鄰的所述凸極的周向的中央和所述輪轂部的中心連結的線，該凹部是所述轉子鐵心部的內周面的一部分比其它部分(例如后述的實施例中的主要部分35)向徑向外側鼓出而形成的凹部。本發(fā)明的第二方面以第一方面為基礎，其特征在于，所述凹部具有由向轉子的徑向外側鼓出的曲面構成的壁面，該壁面的一端與形成所述肋部的壁面直接連結。本發(fā)明的第三方面以第一或第二方面為基礎，其特征在于，所述凹部位于由所述第一假想線和所述第二假想線夾著的區(qū)域內，且形成在所述轉子的最高輸出時通過轉子鐵心部的磁通為稀疏的部位。[發(fā)明效果]根據本發(fā)明的第一方面，不導致轉矩降低而能夠實現轉子的輕量化。根據本發(fā)明的第二方面，能夠緩和轉子旋轉時在肋部的徑向外側端部上產生應力集中的情況。而且，能夠簡化轉子的形狀，因此能夠提高成品率、減少成本。根據本發(fā)明的第三方面，不降低最高輸出而能夠實現轉子的輕量化。


圖1是本發(fā)明涉及的轉子的實施例的主視圖。圖2是將上述實施例的轉子的主要部分放大而示出的主視圖。圖3是上述實施例的轉子的最大轉矩時的磁感應線圖。圖4是不具有凹部的轉子的未通電時的磁感應線圖。圖5是不具有凹部的轉子的低負荷時的磁感應線圖。圖6是不具有凹部的轉子的高負荷時的磁感應線圖。圖7是本發(fā)明的轉子的另一實施例的主視圖。圖8是表示以往的轉子的一部分的主視圖。符號說明1 轉子3.3A.3B 永久磁鐵5輪轂部6 轉子鐵心部7 肋部8 孔部9磁極部10 凸極11、11A、11B 開口部35主要部分(其它部分)36 凹部Sl第一假想線S2第二假想線
具體實施例方式以下，參照圖1至圖7，說明本發(fā)明涉及的轉子的實施例。需要說明的是，該實施例的轉子是作為裝入到車輛用電動機單元的電動機中的轉子的形態(tài)。圖1是從軸線方向觀察該實施例的轉子而得到的主視圖，圖2是將圖1的一部分放大的圖。該轉子1構成為具備對層疊的多個正面觀察下大致圓形的磁性鋼板進行緊固而使其一體化形成的鐵心2 ；保持在鐵心2的外周附近的多個永久磁鐵3。需要說明的是，在以下的說明中，只要未作特別說明，徑向就指鐵心2的徑向。鐵心2 —體形成有在中央具有輸出軸固定用的圓孔4的筒狀的輪轂部5、相對于輪轂部5配置在徑向外側的環(huán)狀的轉子鐵心部6、將輪轂部5和轉子鐵心部6連結的多個肋部 7，在輪轂部5與轉子鐵心部6之間形成有多個由肋部7劃分處的孔部8。輪轂部5固定在未圖示的輸出軸上。八個磁極部9沿周向等間隔(S卩，45度間隔)地設置在轉子鐵心部6的外周部，在相鄰的磁極部9、9之間設有凸極10。磁極部9的外周面在周向上的中央Ql處，距輪轂部5 的中心P的半徑成為最大，隨著接近周向的端部而半徑逐漸減小，在周向的端部Q3處成為
最小半徑。在磁極部9形成有用于保持永久磁鐵3的開口部11。開口部11被沿著徑向形成的肋12分割成兩部分，即，轉子1的旋轉方向前側(圖1、圖2中的左側)的開口部IlA和旋轉方向后側(圖1、圖2中的右側)的開口部11B。肋12在磁極部9上位于周向的中央。 永久磁鐵3也被分割成相同磁性的兩個永久磁鐵3A、3B，在開口部IlA安裝有永久磁鐵3A， 在開口部1IB安裝有永久磁鐵3B。永久磁鐵3AJB成為薄的長方體形狀，形成為相同形狀、 相同尺寸。開口部IlAUlB隔著肋12成為左右對稱形狀。在此，對轉子1的旋轉方向前側的開口部1IA進行說明，而省略開口部1IB的說明。開口部IlA具有保持永久磁鐵3A的各側面的四個壁部13、14、15、16，與肋12的外表面對應的第一壁部13和與第一壁部13對置配置的第二壁部14沿著大致徑向形成為直線狀，相互平行地配置在徑向內側和外側的第三壁部15和第四壁部16在與第一壁部13和第二壁部14正交的方向上形成為直線狀。在第二壁部14與第四壁部16之間形成有向接近相鄰的凸極10的方向鼓出的隔磁槽(flux barrier) 17。在轉子鐵心部6的磁極部9與凸極10之間形成有從轉子鐵心部6的外周面向徑向內側延伸的槽部20。S卩，凸極10由一對槽部20、20夾著而形成，這一對槽部20、20在相鄰的開口部11、11之間沿周向分離形成。在槽部20與開口部11的隔磁槽17之間形成有肋21。槽部20的除最深部(即，徑向的最內側部分)之外的周向的寬度大致相同，所述最深部向離開肋21的方向彎曲且其周向的寬度逐漸變窄。形成在輪轂部5與轉子鐵心部6之間的孔部8與磁極部9對應而形成八個。形成在相鄰的孔部8、8之間的肋部7為直線狀，配置成以約45度的傾斜與第一假想線Sl交叉， 并設定成使開口部IlA的隔磁槽17位于肋部7的朝向徑向外側的延長線上，其中該第一假想線Sl將磁極部9的外周面的周向的中央Ql和輪轂部5的中心P連結。而且，肋部7的徑向外側的端部7a大致位于將輪轂部5的中心P和磁極部9的周向的端部Q3即轉子1的旋轉方向后側的端部Q3連結的假想線上?？撞?由與肋部7的一方的側面對應的第一壁面31、與肋部7的另一方的側面及輪轂部5的外周面對應的第二壁面32、與轉子鐵心部6的內周面對應的第三壁面33包圍而形成，第三壁面33與磁極部9的開口部11對置配置。第一壁面31和第二壁面32為直線狀，它們在徑向內側由圓弧部34平滑地連接。第三壁面33具備以輪轂部5的中心P為中心的圓弧狀的主要部分35、形成在比主要部分35靠轉子1的旋轉方向前側的位置且向徑向外側鼓出的大致半圓狀的凹部36，主要部分35和凹部36由向徑向內側鼓出的圓弧部37平滑地連接。需要說明的是，凹部36當然可以通過使轉子鐵心部6的內周面的一部分比其它部分(主要部分35)向徑向內側鼓出而形成。第二壁面32和第三壁面33的主要部分35由向徑向外側鼓出的圓弧部38平滑地連接。第一壁面31和第三壁面33的凹部36由向徑向外側鼓出的圓弧部39和與該圓弧部 39連續(xù)且向徑向內側鼓出的圓弧部40平滑地連接。如此，通過利用圓弧部將孔部8的壁面平滑地連接，從而能夠緩和轉子1旋轉時在孔部8的內表面產生應力集中的情況。凹部36配置在由第一假想線Sl和第二假想線S2夾著的區(qū)域內，該第一假想線Sl 將磁極部9的外周面的周向的中央Ql和輪轂部5的中心P連結，該第二假想線S2將在轉子1的旋轉方向前側與磁極部9相鄰的凸極10的外周面的周向的中央Q2和輪轂部5的中心P連結。在此，對在孔部8的第三壁面33未設置凹部36而將主要部分35延長至第一壁面 31且除此之外形成為與實施例相同的形狀、尺寸的鐵心(以下稱為比較例的鐵心)和實施例的鐵心1進行比較，實施例的鐵心1由于在孔部8設有凹部36，因而能夠相應地比比較例的鐵心輕量。接下來，研究孔部8的孔部36的位置。圖4至圖6是表示對與上述比較例同樣地將不具有凹部36的轉子組裝于定子時的磁通環(huán)進行解析的圖，圖中細線表示磁通。圖中，符號50是定子，線圈52卷繞于多個齒 51。轉子60配置在定子50的內側，在向線圈52通電所產生的旋轉磁場的作用下繞圖中逆時針方向旋轉。需要說明的是，在以下的說明中，將轉子60的轉子鐵心部62的比永久磁鐵 61A、61B靠徑向內側的部分稱為背軛(back yoke)部。圖4表示未通電時，這種情況下，僅為轉子60的永久磁鐵61A、61B產生的磁通，由圖4中粗線表示的磁通環(huán)成為主要部分。并且，在轉子60上的轉子鐵心部62的內周側即與磁極部63的周向中央對應的部位上產生磁通密度極低的部分(以下稱為低磁通密度部) L0圖5表示與低負荷相應的電流流過線圈52的情況，在該情況下，由于被附加基于q 軸電流(產生轉矩的電流)的磁通，因此與永久磁鐵61的磁通合成時，由圖5中粗線表示的磁通環(huán)成為主要部分。并且，在轉子鐵心部62的背軛部中，旋轉方向前側的永久磁鐵61A 的磁通的一部分通過與旋轉方向后側的永久磁鐵61B的磁通所通過的部分相同的部位，因此磁通密度在永久磁鐵61B的旋轉方向后側的背軛部變高(以下，將該部位稱為高磁通密度部H)，相反地，低磁通密度部L向旋轉方向前側移動。圖6表示與高負荷相應的電流流過線圈52的情況，在該情況下，由于基于q軸電流的磁通的貢獻度變高，因此低磁通密度部L進一步向旋轉方向前側移動。但是，低磁通密度部L即使在與最大負荷相應的電流流過線圈52的情況下，也不會移動到比假想線靠旋轉方向前側的位置，其中該假想線是將在轉子60的旋轉方向前側與磁極部63相鄰的凸極64 的外周面的周向上的中央和轉子60的中心連結的線。如此，在轉子鐵心部62的內周面?zhèn)犬a生幾乎未被利用作為磁路的低磁通密度部 L。因此，只要以高磁通密度部H不產生磁通飽和的方式確保轉子鐵心部62的徑向長度，則即使切去與低磁通密度部L對應的部分，也不會引起轉矩降低，而能夠實現轉子的輕量化。上述的實施例的轉子1基于此種考慮而設定孔部8的凹部36的位置。因此，孔部 8的第三壁面33的主要部分35的內徑設定成在主要部分35的徑向內側的轉子鐵心部6不產生磁通飽和的尺寸。另外，凹部36配置在由第一假想線Sl和第二假想線S2夾著的區(qū)域內，但優(yōu)選形成在轉子1的最高輸出時成為低磁通密度部L的部位，其中該第一假想線Sl將磁極部9的外周面的周向的中央Ql和輪轂部5的中心P連結，該第二假想線S2將在轉子1的旋轉方向前側與該磁極部9相鄰的凸極10的外周面的周向的中央Q2和輪轂部5的中心P連結。 如此，能夠不降低最高輸出而實現轉子1的輕量化。圖3是在最高輸出時成為低磁通密度部L的部位上形成有凹部36的轉子1的情況的磁感應線圖，可知在最高輸出時，磁通以避開凹部36的方式通過。需要說明的是，通過實驗確認了即使如此在孔部8形成凹部36，也不會對中負荷轉矩和磁特性、最大轉矩負荷時的鐵心2的各部分的機械強度、磁鐵飛散強度等造成壞影響。圖7是另一實施例的轉子1的主視圖。與上述的實施例的轉子1的不同點在于孔部8的形狀。以下，僅說明不同點，對與上述的實施例相同的形態(tài)部分標注相同符號而省略說明。在該實施例的轉子1中，第三壁面33的凹部36 (由向轉子1的徑向外側鼓出的曲面構成的壁面)的旋轉方向前側的緣部(壁面的一端)與孔部8的第一壁面31 (形成肋部7的壁面)的徑向外緣直接連結，在該緣部中相對于凹部36引出的切線上配置第一壁面 31。即，在上述的實施例中，沒有將凹部36和第一壁面31連接的圓弧部39、40。如此，在轉子1旋轉時，能夠緩和在肋部7的徑向外側端部7a上產生應力集中的情況。而且，能夠簡化鐵心2的形狀，因此能夠提高成品率、減少成本。[其它實施例]需要說明的是，本發(fā)明并不局限于上述的實施例。例如，孔部8的形狀及凹部36的形狀并不局限于實施例的形狀。而且，磁極部9 及凸極部10的個數也分別不局限于八個。
權利要求
1.一種轉子，其具備固定在輸出軸上的筒狀的輪轂部；配置在所述輪轂部的徑向外側，經由多個肋部與所述輪轂部相連且與該輪轂部一體形成的環(huán)狀的轉子鐵心部；在所述輪轂部與所述轉子鐵心部之間形成在各肋部間的孔部；保持在開口部內的永久磁鐵，該開口部沿周向大致等間隔地形成在所述轉子鐵心部的外周側，所述轉子的特征在于，在所述轉子鐵心部的外周部中的相鄰的所述開口部之間形成有凸極，在從軸線方向觀察所述轉子的正面觀察下，在由第一假想線和第二假想線夾著的區(qū)域內具有凹部，該第一假想線是將配置有所述永久磁鐵的所述轉子鐵心部的磁極部的周向的中央和所述輪轂部的中心連結的線，該第二假想線是將在轉子的旋轉方向前側與所述磁極部相鄰的所述凸極的周向的中央和所述輪轂部的中心連結的線，該凹部是所述轉子鐵心部的內周面的一部分比其它部分向徑向外側鼓出而形成的凹部。
2.根據權利要求1所述的轉子，其特征在于，所述凹部具有由向轉子的徑向外側鼓出的曲面構成的壁面，該壁面的一端與形成所述肋部的壁面直接連結。
3.根據權利要求1或2所述的轉子，其特征在于，所述凹部位于由所述第一假想線和所述第二假想線夾著的區(qū)域內，且形成在所述轉子的最高輸出時通過轉子鐵心部的磁通為稀疏的部位。
全文摘要
本發(fā)明提供一種不會導致轉矩降低而能夠實現進一步的輕量化的轉子。轉子具備由肋部(7)連結的輪轂部(5)和轉子鐵心部(6)，且在肋部之間形成有孔部(8)。在轉子鐵心部的外周部的相鄰的開口部(11、11)之間形成有凸極(10)，在從軸線方向觀察轉子的正面觀察下，在由第一假想線(S1)和第二假想線(S2)夾著的區(qū)域內具有凹部，第一假想線是將配置有永久磁鐵(11)的轉子鐵心部的磁極部(9)的周向的中央(Q1)和輪轂部的中心(P)連結的線，第二假想線是將在轉子的旋轉方向前側與磁極部相鄰的凸極的周向的中央(Q2)和輪轂部的中心(P)連結的線，凹部是轉子鐵心部的內周面的一部分比其它部分向徑向外側鼓出而形成的凹部。
文檔編號H02K1/24GK102420473SQ201110281260
公開日2012年4月18日 申請日期2011年9月21日 優(yōu)先權日2010年9月28日
發(fā)明者瀧澤大二郎 申請人:本田技研工業(yè)株式會社