專利名稱：電旋轉(zhuǎn)機(jī)器的轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電旋轉(zhuǎn)機(jī)器的轉(zhuǎn)子，該電旋轉(zhuǎn)機(jī)器例如為在機(jī)動(dòng)車(chē)輛中使用的電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
如
圖11所示，常規(guī)的汽車(chē)電機(jī)10包括旋轉(zhuǎn)軸11、轉(zhuǎn)子14和定子18。轉(zhuǎn)子14包括環(huán)形轉(zhuǎn)子芯12和多個(gè)永磁體13。轉(zhuǎn)子芯12通過(guò)在旋轉(zhuǎn)的軸向方向上層合多個(gè)環(huán)形鋼板而形成并被固定到旋轉(zhuǎn)軸11的外周。此外，在轉(zhuǎn)子芯12中，形成有多個(gè)通孔12a，所述多個(gè)通孔12a軸向地穿透轉(zhuǎn)子芯12并且以預(yù)定的間隔沿轉(zhuǎn)子芯12的周向方向布置。永磁體13被分別保持在轉(zhuǎn)子芯12的通孔12a中相應(yīng)的一個(gè)中。定子18包括環(huán)形定子芯17和定子 線圈16。定子芯I 7具有沿著其周向方向在其徑向內(nèi)周表面中形成的多個(gè)槽(未示出)。定子芯17以定子芯17與轉(zhuǎn)子芯12之間設(shè)置有預(yù)定間隙的方式相對(duì)于轉(zhuǎn)子芯12的外周表面同軸地設(shè)置。定子線圈16纏繞在定子芯17上。圖12示出了在沿環(huán)形轉(zhuǎn)子14的周向方向被分成多個(gè)節(jié)段的環(huán)形轉(zhuǎn)子14中，分別與兩個(gè)磁極相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)相鄰的轉(zhuǎn)子芯節(jié)段14-1和14-2。如圖12所示，永磁體13-1和13-2被嵌入在設(shè)置于轉(zhuǎn)子芯12的外周的附近的通孔12a中。在圖12中示出的示例中，當(dāng)沿著轉(zhuǎn)子芯12的軸向方向觀察時(shí)，在對(duì)應(yīng)于一個(gè)磁極的左側(cè)轉(zhuǎn)子芯節(jié)段14-1中，一對(duì)永磁體13-1相對(duì)于轉(zhuǎn)子芯節(jié)段14-1的徑向中心線LI對(duì)稱地布置成以相對(duì)于徑向中心線LI的預(yù)定傾斜角度彼此相對(duì)。所述一對(duì)永磁體13-1被布置成與嵌入在右側(cè)轉(zhuǎn)子芯節(jié)段14-2中的一對(duì)永磁體13-2在極性上相反。例如，所述一對(duì)永磁體13-1被布置成在徑向外側(cè)為N極而在徑向內(nèi)側(cè)為S極；相鄰的所述一對(duì)永磁體13-2被布置成在徑向外側(cè)為S極而在徑向內(nèi)側(cè)為N極。包括該類(lèi)型的轉(zhuǎn)子的電機(jī)例如在專利文獻(xiàn)I中被公開(kāi)。[現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)][專利文獻(xiàn)][專利文獻(xiàn)I]日本未審專利申請(qǐng)公開(kāi)No.2001-5427
發(fā)明內(nèi)容
[本發(fā)明要解決的問(wèn)題]在上述常規(guī)的電機(jī)10的轉(zhuǎn)子14中，由轉(zhuǎn)子芯節(jié)段產(chǎn)生的磁通勢(shì)的波形——如在圖13中用虛線Amp所表示的——具有這樣的波的形狀以轉(zhuǎn)子14的外周表面作為O基準(zhǔn)線，該波的形狀在永磁體13-1的一些部分處以梯形的形狀徑向向外地突出，同時(shí)在相鄰的永磁體13-2的一些部分處以梯形的形狀徑向向內(nèi)地凹入。假定僅包括能夠取出作為電機(jī)的轉(zhuǎn)矩的磁通勢(shì)的第一次分量的理想的情況，則磁通勢(shì)的波形Amp呈以給定的間隔彼此相鄰的成對(duì)的永磁體13之間的正弦波的形式。然而，實(shí)際上，如圖14(a)所示，當(dāng)在從O度到360度的電氣角的范圍中概略性地表示磁通勢(shì)的波形Amp時(shí)，90度(π/2)的位置處的振幅(為相對(duì)值，因而是無(wú)量綱的)與270度(3 31/2)的位置處的振幅在相位上相反。此外，如圖14(b)所示，除了振幅最大的第一次分量以外，磁通勢(shì)還包括與第一次分量相比振幅逐漸減小的第三次、第五次、...以及第十九次諧波分量。因此，磁通勢(shì)的波形Amp的形狀變?yōu)槿鐖D15所示的梯形。此外，在磁通勢(shì)的波形Amp中，如圖15所示，距離O基準(zhǔn)線的高度等于B的連接線具有2 Ji · Duty的寬度，連接線的中心在Ji/2 ( = 90度)的電氣角處；從連接線的端部分別傾斜地延伸到O基準(zhǔn)線的斜線具有2 π -Slope的寬度。轉(zhuǎn)子芯節(jié)段14-1中的與磁通勢(shì)的波形Amp的部分相對(duì)應(yīng)的部分的尺寸在圖13中通過(guò)對(duì)與圖15中相同的附圖標(biāo)記添加后綴Q來(lái)示出。也就是說(shuō)，這些尺寸被示出為2JI * DutyQ,2 π · SlopeQ和KQ。如上所述，轉(zhuǎn)子14的磁通勢(shì)實(shí)際上包括構(gòu)成了磁通的沒(méi)用的分量的諧波分量，這導(dǎo)致了增大轉(zhuǎn)子10的鐵損的問(wèn)題。換言之，在不具有諧波分量的情況下效率是最高的，但效率隨著諧波分量增大而降低。本發(fā)明鑒于上述情況而做出，其目的是解決提供一種電旋轉(zhuǎn)機(jī)器的轉(zhuǎn)子的問(wèn)題， 該轉(zhuǎn)子能夠降低由于轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁通勢(shì)的諧波分量而導(dǎo)致的鐵損，從而提高效率。[解決問(wèn)題的手段]本申請(qǐng)的發(fā)明人已經(jīng)進(jìn)行了各種研究和分析，以降低由于轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)的諧波分量而導(dǎo)致的鐵損(在下文中，也將稱作“諧波鐵損”)，并且發(fā)現(xiàn)，通過(guò)降低磁通勢(shì)的諧波分量能夠降低諧波鐵損。此外，發(fā)明人還已經(jīng)進(jìn)行了研究和分析，以確定轉(zhuǎn)子的哪個(gè)部分對(duì)諧波鐵損的產(chǎn)生造成影響，并且發(fā)現(xiàn)，作為僅對(duì)磁通勢(shì)的諧波分量產(chǎn)生影響的因素，轉(zhuǎn)子的表面形狀的影響是最大的。基于上述發(fā)現(xiàn)，本申請(qǐng)的發(fā)明人認(rèn)真地進(jìn)行了研究，將注意力集中于由轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁通勢(shì)的波形。因此，發(fā)明人確定了下述因素(1)-(3)，從而完成了本發(fā)明。(I)能夠通過(guò)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定磁通從轉(zhuǎn)子的外周表面產(chǎn)生的范圍(弧角)來(lái)消除磁通勢(shì)的任何階次的諧波分量。(2)能夠通過(guò)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定轉(zhuǎn)子的表面上磁通密度快速變化的區(qū)域中的磁通變化的斜率來(lái)消除磁通勢(shì)的任何階次的諧波分量。(3)能夠通過(guò)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定轉(zhuǎn)子的表面上磁通密度快速變化的區(qū)域中的磁通的峰值來(lái)消除磁通勢(shì)的任何階次的諧波分量。也就是說(shuō)，權(quán)利要求I中陳述的為了解決上述問(wèn)題而做出的第一項(xiàng)發(fā)明提供了一種電旋轉(zhuǎn)機(jī)器的轉(zhuǎn)子。該轉(zhuǎn)子包括環(huán)形轉(zhuǎn)子芯和嵌入在轉(zhuǎn)子芯中的多個(gè)永磁體。通過(guò)永磁體在轉(zhuǎn)子芯的外周的附近形成多個(gè)磁極。磁極以預(yù)定的間隔沿轉(zhuǎn)子芯的周向方向布置，使得磁極的極性沿周向方向在N極與S極之間交替。由轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁通勢(shì)的波形由與磁極分別相對(duì)應(yīng)的多個(gè)部分組成。當(dāng)沿著轉(zhuǎn)子芯的軸向方向觀察時(shí)，波形的部分從由轉(zhuǎn)子芯的外周表面限定的O基準(zhǔn)線徑向向外地突出，或者從O基準(zhǔn)線徑向向內(nèi)地凹入。在波形的所述部分中，徑向向外地突出的部分與徑向向內(nèi)地凹入的部分沿所述轉(zhuǎn)子芯的周向方向交替地布置。波形的部分中的每個(gè)均包括兩條斜線并且包括連接線，所述兩條斜線中的每條均從O基準(zhǔn)線相對(duì)于轉(zhuǎn)子芯的徑向方向傾斜地延伸，該連接線沿轉(zhuǎn)子芯的周向方向連接所述兩條斜線。將連接線的周向?qū)挾缺硎緸? Ji · Duty，斜線的周向?qū)挾缺硎緸? Ji · Slope，斜線的徑向高度表示為B，磁通勢(shì)的諧波分量的次數(shù)表示為n，并且將第η次諧波分量的振幅表示為Amp1，則滿足以下關(guān)系SloPe = k/n(這里，k為任意的自然數(shù))。第η次諧波分量的振幅由下式⑴確定
權(quán)利要求
1.一種電旋轉(zhuǎn)機(jī)器的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包括環(huán)形轉(zhuǎn)子芯和嵌入在所述轉(zhuǎn)子芯中的多個(gè)永磁體，其中， 通過(guò)所述永磁體在所述轉(zhuǎn)子芯的外周的附近形成多個(gè)磁極， 所述磁極以預(yù)定的間隔沿所述轉(zhuǎn)子芯的周向方向布置成使得所述磁極的極性沿所述周向方向在N極與S極之間交替， 由所述轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁通勢(shì)的波形由與所述磁極分別相對(duì)應(yīng)的多個(gè)部分組成， 當(dāng)沿著所述轉(zhuǎn)子芯的軸向方向觀察時(shí)，所述波形的所述部分從由所述轉(zhuǎn)子芯的外周表面限定的O基準(zhǔn)線徑向向外地突出，或者從所述O基準(zhǔn)線徑向向內(nèi)地凹入， 在所述波形的所述部分中，徑向向外地突出的部分與徑向向內(nèi)地凹入的部分沿所述轉(zhuǎn)子芯的周向方向交替地布置， 所述波形的所述部分中的每個(gè)均包括兩條斜線并且包括連接線，所述兩條斜線中的每條均從所述O基準(zhǔn)線相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子芯的徑向方向傾斜地延伸，所述連接線沿所述轉(zhuǎn)子芯的周向方向連接所述兩條斜線，并且 將所述連接線的周向?qū)挾缺硎緸? Ji · Duty，所述斜線的周向?qū)挾缺硎緸? Ji -Slope,所述斜線的徑向高度表示為B，所述磁通勢(shì)的諧波分量的次數(shù)表示為n，并且將第η次諧波分量的振幅表示為Amp1,則滿足以下關(guān)系Slope = k/n (這里，k為任意的自然數(shù))， 所述第η次諧波分量的振幅由下式(I)確定
2.一種電旋轉(zhuǎn)機(jī)器的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包括環(huán)形轉(zhuǎn)子芯和嵌入在所述轉(zhuǎn)子芯中的多個(gè)永磁體，其中， 通過(guò)所述永磁體在所述轉(zhuǎn)子芯的外周的附近形成多個(gè)磁極， 所述磁極以預(yù)定的間隔沿所述轉(zhuǎn)子芯的周向方向布置成使得所述磁極的極性沿所述周向方向在N極與S極之間交替， 由所述轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁通勢(shì)的波形由與所述磁極分別相對(duì)應(yīng)的多個(gè)部分組成， 當(dāng)沿著所述轉(zhuǎn)子芯的軸向方向觀察時(shí)，所述波形的所述部分從由所述轉(zhuǎn)子芯的外周表面限定的O基準(zhǔn)線徑向向外地突出，或者從所述O基準(zhǔn)線徑向向內(nèi)地凹入， 在所述波形的所述部分中，徑向向外地突出的部分與徑向向內(nèi)地凹入的部分沿所述轉(zhuǎn)子芯的周向方向交替地布置， 所述波形的所述部分中的每個(gè)均包括兩條斜線并且包括連接線，所述兩條斜線中的每條均從所述O基準(zhǔn)線相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子芯的徑向方向傾斜地延伸，所述連接線沿所述轉(zhuǎn)子芯的周向方向連接所述兩條斜線，并且 將所述連接線的周向?qū)挾缺硎緸? Ji · Duty，所述斜線的周向?qū)挾缺硎緸? Ji -Slope,所述斜線的徑向高度表示為B，所述磁通勢(shì)的諧波分量的次數(shù)表示為n，并且將第η次諧波分量的振幅表示為Amp1,則滿足以下關(guān)系Duty+Slope = k/n (這里，k為任意的自然數(shù))，所述第η次諧波分量的振幅由下式(I)確定
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的電旋轉(zhuǎn)機(jī)器的轉(zhuǎn)子，其中，所述轉(zhuǎn)子芯由與所述磁極分別相對(duì)應(yīng)的多個(gè)節(jié)段組成，并且 在所述轉(zhuǎn)子芯的每個(gè)節(jié)段的外周表面中，設(shè)置有徑向向內(nèi)地凹入并且沿旋轉(zhuǎn)的軸向方向延伸的多個(gè)槽，或者設(shè)置有徑向向外地突出并且沿旋轉(zhuǎn)的軸向方向延伸的多個(gè)突起。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電旋轉(zhuǎn)機(jī)器的轉(zhuǎn)子，其中，在所述轉(zhuǎn)子芯的每個(gè)節(jié)段中，所述槽或所述突起被設(shè)置在所述永磁體所存在的周向范圍內(nèi)，并且被布置在這樣的位置當(dāng)沿著所述轉(zhuǎn)子芯的軸向方向觀察時(shí)，所述槽或所述突起關(guān)于由所述永磁體形成的相應(yīng)的磁極的周向中心線對(duì)稱。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電旋轉(zhuǎn)機(jī)器的轉(zhuǎn)子，其中，在所述轉(zhuǎn)子芯的每個(gè)節(jié)段中，所述槽或所述突起中的每個(gè)均從所述永磁體所存在的所述周向范圍的一個(gè)外端朝向所述范圍的內(nèi)側(cè)以給定寬度形成。
6.一種電旋轉(zhuǎn)機(jī)器的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包括環(huán)形轉(zhuǎn)子芯和嵌入在所述轉(zhuǎn)子芯中的多個(gè)永磁體，其中， 通過(guò)所述永磁體在所述轉(zhuǎn)子芯的外周的附近形成多個(gè)磁極， 所述磁極以預(yù)定的間隔沿所述轉(zhuǎn)子芯的周向方向布置成使得所述磁極的極性沿所述周向方向在N極與S極之間交替， 在所述轉(zhuǎn)子芯的外周表面中，在每個(gè)所述磁極的周向中心處，設(shè)置有徑向向內(nèi)地凹入并且沿旋轉(zhuǎn)的軸向方向延伸的槽，或者設(shè)置有徑向向外地突出并且沿旋轉(zhuǎn)的軸向方向延伸的突起， 由所述轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁通勢(shì)的波形由與所述磁極分別相對(duì)應(yīng)的多個(gè)部分組成， 當(dāng)沿著所述轉(zhuǎn)子芯的軸向方向觀察時(shí)，所述波形的所述部分從由所述轉(zhuǎn)子芯的外周表面限定的O基準(zhǔn)線徑向向外地突出，或者從所述O基準(zhǔn)線徑向向內(nèi)地凹入， 在所述波形的所述部分中，徑向向外地突出的部分與徑向向內(nèi)地凹入的部分沿所述轉(zhuǎn)子芯的周向方向交替地布置， 所述波形的所述部分中的每個(gè)均包括兩條第一斜線并且包括第一連接線，所述兩條第一斜線中的每條均從所述O基準(zhǔn)線相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子芯的徑向方向傾斜地延伸，所述第一連接線沿所述轉(zhuǎn)子芯的周向方向連接所述第一斜線， 所述第一連接線包括兩條第二斜線并且包括第二連接線，所述兩條第二斜線中的每條均相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子芯的徑向方向傾斜地延伸，所述第二連接線沿所述轉(zhuǎn)子芯的周向方向連接所述第二斜線，并且 將所述第一連接線的周向?qū)挾缺硎緸?π ^Duty1，所述第一斜線的周向?qū)挾缺硎緸?π · Slope1，所述第一斜線的徑向高度表示為B1，所述第二連接線的周向?qū)挾缺硎緸?JI · Duty2，所述第二斜線的周向?qū)挾缺硎緸?JI · Slope2，所述第二斜線的徑向高度表示為B2,所述磁通勢(shì)的諧波分量的次數(shù)表示為η，并且將第η次諧波分量的振幅表示為由下式(2)確定的Amp2,則B2滿足下式(3)
全文摘要
由所公開(kāi)的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁通勢(shì)的波形包括多個(gè)部分，所述多個(gè)部分中的每一個(gè)與該轉(zhuǎn)子所具有的多個(gè)磁極中的一個(gè)相對(duì)應(yīng)。當(dāng)沿著轉(zhuǎn)子芯的軸向方向觀察時(shí)，將轉(zhuǎn)子芯的外表面限定為0基準(zhǔn)線，則每個(gè)部分具有兩條斜線并且具有連接線，每條斜線均從0基準(zhǔn)線相對(duì)于轉(zhuǎn)子芯的徑向方向傾斜，連接線沿轉(zhuǎn)子芯的周向方向連接兩條斜線。所公開(kāi)的轉(zhuǎn)子構(gòu)造成使得Slope＝k/n(其中k為任意的自然數(shù))，其中連接線的周向?qū)挾葹?π·Duty，斜線的周向?qū)挾葹?π·Slope，每條斜線的徑向高度為B，磁通勢(shì)的諧波分量的次數(shù)為n，并且第n次諧波分量的振幅為Amp1(n)，如下式(1)所表示(1)Amp1(n)＝(4B/nπ)×{sin(nπ·Slope)/nπ·Slope}×sin{nπ(Duty+Slope)}。
文檔編號(hào)H02K1/22GK102893499SQ201180023719
公開(kāi)日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2011年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月13日
發(fā)明者宇鷹良介 申請(qǐng)人:株式會(huì)社電裝