專利名稱：用于旋轉電機的轉子的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于旋轉電機的轉子，并且更加具體地涉及一種用于旋轉電機的這樣的轉子，在所述轉子中，多個磁極沿著圓周方向間隔開布置在轉子鐵芯的外周處。
背景技術：
例如，日本專利申請公報No. 2001-145283 (JP-A-2001-145283)公開了一種永磁體型旋轉電機的常規(guī)轉子60，在所述轉子60中，具有如圖6所示的構造的多個磁極62沿著轉子鐵芯64的圓周方向等距間隔開設置。轉子60的磁極62由四個永磁體66、68a、68b、70構成。在轉子鐵芯64的橫截面中，四個永磁體布置成形成四邊形，更加具體地形成梯形。具體地，在磁極62的沿著圓周方向的中心中，第一永磁體66布置在轉子鐵芯64的外周處。在沿著圓周方向相互分開的位置處，第二永磁體68a、68b基本沿著徑向方向布置在第一永磁體66的兩側上。第三永磁體70面向第一永磁體66的方向布置在轉子鐵芯64的沿著徑向方向的內周側上。第一永磁體66布置在磁體槽74的主體部分74a中，所述磁體槽74形成為在轉子鐵芯64中沿著軸向方向延伸。磁體槽74具有在主體部分74a的沿著圓周方向的兩個側部上的子部分74b、74c，使得所述子部分74b、74c均與主體部分74a相連通。磁體槽74的子部分74b、74c的前端部分74x、74y形成為朝向外周伸出。第二永磁體68a、68b分別布置在磁體槽76的主體部分76a的內部，所述磁體槽76形成為在轉子鐵芯64中沿著軸向方向延伸。磁體槽76包括相應的沿著上述主體部分76a的徑向方向向外延伸的子部分76b。在轉子60的磁極62中，鐵芯區(qū)域作為磁路中央部分72形成在第一永磁體66和第三永磁體70之間。磁路進入部分73形成在磁體槽74的子部分74b、74c、第二永磁體68a、68b以及磁體槽76的子部分76b之間。通過在第一永磁體66的沿著圓周方向的兩側上的磁路進入部分73，磁路中央部分72聯(lián)接到轉子鐵芯64的外周面。位于第一永磁體66的沿著圓周方向的兩側上的兩個磁路進入部分73致使來自定子(未示出)并且進入轉子鐵芯64中的磁通經過磁路進入部分73中的一個、經過磁路中央部分72從磁路進入部分73中的另一個引出。然而，在磁通反向流動方向的情況下，磁通的入口和出口是相反的，并且因此兩個部分均可被稱作磁路進入部分。這里，JP-A-2001-145283指出，在具有如上述那樣構造的磁極62的轉子60中，由于在第一永磁體66的兩側上存在子部分74b、74c，所述子部分74b、74c包括導磁率低于鐵芯材料的導磁率的空隙(或樹脂)，所以在第一永磁體66的沿著圓周方向的兩個端部部分處，沿著磁化方向的反方向沒有接受到磁通。結果，在第一永磁體66中沒有發(fā)生消磁。在JP-A-2001-145283的轉子60中，磁體槽74的子部分74b、74c均平行于第二永磁體68a、68b和磁體槽76的子部分76b布置，并且形成在它們之間的磁路進入部分73具有恒定的寬度。在這種情況下，當在設置有轉子60的旋轉電機高負荷運轉期間增加來自定子的磁通量時，從第一永磁體66的圓周方向的端部部分泄漏的磁通和來自第二永磁體68a、68b的磁通集中在磁路進入部分73的內周側的部分處。磁極60的q軸電感Lq可能因此而顯著減小，并且結果，在高負荷運轉期間很難獲得磁阻轉矩，并且轉矩產生效率可能會相應地下降。這里，在旋轉電機的高負荷運轉時，d軸電感Ld在磁阻轉矩中占主導地位，所述磁阻轉矩與q軸電感Lq和d軸電感Ld之間的差異成比例地增大。因此，就這個特征而言，存在改進空間
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種用于旋轉電機的轉子，所述轉子允許通過在旋轉電機高負荷旋轉期間增大磁阻轉矩來提高轉矩產生效率。根據本發(fā)明的一方面的用于旋轉電機的轉子具有轉子鐵芯，在所述轉子鐵芯中，多個磁極沿著轉子鐵芯的圓周方向間隔開設置在轉子鐵芯的外周上，其中，每個磁極均包括設置在轉子鐵芯的外周面附近的中央磁體；一對圓周方向的磁體，所述一對圓周方向的磁體布置在中央磁體的沿著圓周方向的兩側上，使得所述一對圓周方向的磁體之間的相互間距朝向轉子鐵芯的外周變寬；和低導磁率區(qū)域，所述低導磁率區(qū)域設置在中央磁體的沿著圓周方向的每個端部部分附近，并且所述低導磁率區(qū)域的導磁率低于制成轉子鐵芯的磁性材料的導磁率，并且轉子鐵芯形成為使得磁路進入部分的寬度朝向轉子鐵芯的外周面變窄，所述磁路進入部分形成在磁極內側面和毗鄰磁極內側面的低導磁率區(qū)域之間，所述磁極內側面是每個圓周方向的磁體的沿著磁極的圓周方向的內側面。在根據本發(fā)明的一方面的用于旋轉電機的轉子中，中央磁體以及一對圓周方向的磁體中的每一個的垂直于轉子鐵芯的軸向方向的橫截面均可以具有伸長的矩形形狀。在根據本發(fā)明的一方面的用于旋轉電機的轉子中，所述寬度可以是沿著垂直于伸長的矩形形狀的縱向方向的方向的寬度。在根據本發(fā)明的一方面的用于旋轉電機的轉子中，低導磁率區(qū)域可以包括形成在轉子鐵芯中的孔，所述孔可以具有直線狀的邊緣部分，所述直線狀的邊緣部分越過磁路進入部分與圓周方向的磁體的磁極內側面相對；并且低導磁率區(qū)域的邊緣部分可以沿著相對于假想直線形成預定角度的方向延伸，所述假想直線穿過所述邊緣部分的內周側的端部部分并且平行于圓周方向的磁體的所述磁極內側面。在根據本發(fā)明的一方面的用于旋轉電機的轉子中，所述孔是大體三角形的貫通孔，所述孔形成為在中央磁體的沿著圓周方向的端部部分附近沿著軸向方向貫穿轉子鐵芯；低導磁率區(qū)域的邊緣部分是貫通孔的側邊緣部分；并且貫通孔毗鄰袋狀部分，所述袋狀部分是形成在中央磁體的沿著圓周方向的每個側部上的低導磁率部分，其中轉子鐵芯的橋部分插置在貫通孔和袋狀部分之間。在根據本發(fā)明的一方面的用于旋轉電機的轉子中，磁極還可以包括磁通抑制孔，所述磁通抑制孔形成在一對圓周方向的磁體的沿著轉子鐵芯的徑向方向的內周側端部部分之間，以便沿著徑向方向向內延伸。在根據本發(fā)明的一方面的用于旋轉電機的轉子中，磁極可以構造成相對于磁極中心線線對稱，所述磁極中心線是沿著徑向方向延伸并且穿過磁極的沿著圓周方向的中心的徑向方向的線。
在根據本發(fā)明的一方面的用于旋轉電機的轉子中，磁路進入部分可以是鐵芯區(qū)域，所述鐵芯區(qū)域是轉子鐵芯的一部分。
由于轉子形成為使得形成在圓周方向的磁體的磁極內側面和低導磁率區(qū)域之間的磁路寬度朝向轉子鐵芯的外周面變窄，所以能夠使得在高負荷運轉期間，磁極的d軸電感Ld的減小量大于q軸電感Lq的減小量。結果，這允許在旋轉電機高負荷運轉期間增大磁阻轉矩。這繼而允許在高負荷運轉期間增大轉矩產生效率。


以下將參照附圖描述本發(fā)明的示例性實施例的特征、優(yōu)勢、以及在技術和工業(yè)上的意義，在所述附圖中相同的附圖標記指示相同的元件，并且其中圖I是沿著設置有作為本發(fā)明的一個實施例的用于旋轉電機的轉子(此后，簡稱為轉子)的旋轉電機的軸向方向的縱向截面；圖2是圖解了圖I所示的轉子的轉子鐵芯的軸向方向的端面的圖例；圖3是圖解了圖2所示的轉子鐵芯中的一個磁極的放大視圖的圖例；圖4是圖解了圖3中的磁路進入部分中的一個的放大視圖的圖例；圖5A是示意性示出了在本實施例的轉子的示例的情況下，在低-中負荷運轉以及高負荷運轉期間的d軸電感的變化和q軸電感的變化的曲線圖；圖5B是示意性示出了在與常規(guī)示例的構造相似的構造的示例的情況下，在低-中負荷運轉以及高負荷運轉期間的d軸電感的變化和q軸電感的變化的曲線圖；以及圖6是示出了在常規(guī)示例的轉子中的一個磁極的放大視圖的圖例。
具體實施例方式以下將參照附圖詳細描述本發(fā)明的實施例。在以下說明中，具體形式、材料、數(shù)值、方向等僅僅是用于幫助理解本發(fā)明的示例，并且能夠根據預定的用途、目的、規(guī)格等做出適當?shù)恼{整。圖I圖解了沿著設置有本實施例的轉子10的旋轉電機I的軸向方向的縱向截面。圖2圖解了構成轉子10的轉子鐵芯12的軸向方向的端面。旋轉電機I具有管狀定子2和可旋轉地設置在定子2內部的轉子10。沿著徑向方向向內指向的多個齒沿著圓周方向等距間隔開突出地設置在定子2的內周上。數(shù)量與齒的數(shù)量相等的齒槽分別形成在相互毗鄰的齒之間，使得齒槽在內周側上和在沿著軸向方向的兩個端部部分處開口。圍繞齒卷繞的定子線圈3插入到齒槽中。結果，當對定子線圈3通電時，旋轉磁場形成在定子2的內周側上，以便通過旋轉磁場旋轉地驅動轉子10。圍繞齒卷繞的定子線圈3可以是跨越多個齒的分布繞組線圈，或者可以是圍繞每個齒卷繞的集中繞組線圈。轉子10包括圓筒形的轉子鐵芯12，所述圓筒形的轉子鐵芯12在徑向方向上的中心中具有軸孔11 ;軸14，所述軸14穿過轉子鐵芯12的軸孔11并且被固定；端板16，所述端板16布置成在轉子鐵芯12的沿著軸14 (以及轉子鐵芯12)的用箭頭X指示的軸向方向的兩個端部上與所述轉子鐵芯12相接觸；和固定構件18，所述固定構件18將轉子鐵芯12和端板16固定到軸14上。
轉子鐵芯12通過在軸向方向上堆疊多個磁鋼片材構造而成，每個所述磁鋼片材均通過將例如O. 3毫米厚的硅鋼片材等沖壓成圓環(huán)狀而形成。構成轉子鐵芯12的磁鋼片材通過以下方法成一體地彼此連結起來，所述方法包括將所有磁鋼片材集中地或者通過將轉子鐵芯12沿著軸向方向分成多個塊的方式進行壓接、粘結、焊接等。多個磁極沿著圓周方向等距間隔開設置在轉子鐵芯12上。如以下詳細解釋的那樣，每個磁極均具有磁通抑制孔和多個永磁體。軸14由圓鋼棒形成。凸緣部分15形成在軸14的外周上，使得凸緣部分15沿著徑向方向向外伸出。凸緣部分起到止擋件的作用，所述止擋件通過在組裝轉子10期間抵靠端板16而確定轉子鐵芯12在軸14上的軸向方向的位置。通過經由過盈配合將轉子鐵芯12固定到軸14或者通過經由將突出地設置在軸孔11的邊緣部分處的鍵配合到軸14上的鍵槽而進行的安裝，相對于軸14固定轉子鐵芯12的圓周方向的位置。每個端板16均由圓板構成,所述圓板的外部形狀與轉子鐵芯12的軸向方向的端 面的外部形狀基本相同。更加優(yōu)選地，端板16由例如鋁、銅等的非磁性金屬材料制成。為了抑制在構成磁極的永磁體的軸向方向的端部部分處發(fā)生磁通短路，在本文中使用非磁性金屬材料。假如端板16的材料是非磁性材料，那么端板16并不局限于金屬材料，并且所述端板16可以由樹脂材料形成。設置在轉子鐵芯12的沿著軸向方向的兩側上的端板16例如具有從兩個端部擠壓轉子鐵芯12的功能；在裝配轉子10之后，局部地切割以便糾正轉子10的不平衡的功能；以及防止構成磁極的永磁體可能沿著軸向方向脫離轉子鐵芯12的功能。在本實施例中，端板16被解釋為并且在附圖中示出為直徑與轉子鐵芯12的直徑大體相等。然而，例如可以減小端板16的直徑，或者在例如通過樹脂等將構成磁極的永磁體固定在轉子鐵芯中的情況下，可以取消端板16，以便削減成本。固定構件18具有擠壓部分22和圓筒形的壓接部分20，所述擠壓部分22沿著徑向方向從壓接部分20的一個端部部分向外突出。在通過擠壓部分22將轉子鐵芯12和兩個端板16壓抵到凸緣部分15上的狀態(tài)下，通過將壓接部分20壓接在軸14上而將固定構件18固定到軸14上。結果，轉子鐵芯12和端板16 —起被固定到軸14上。如圖2所示，為了固定貫穿插入在軸孔11中的軸14，所述軸孔11形成為貫穿具有圓柱形外部形狀的轉子鐵芯12的中央部分。在轉子鐵芯12通過過盈配合固定到軸14的情況下，如圖2所示，軸孔11是圓形的，并且在所述軸孔11的邊緣部分沒有形成鍵。如果轉子鐵芯12通過鍵配合附接到軸14，那么鍵(或鍵槽)突出地(或凹陷地)設置在軸孔11的邊緣部分處。多個磁極24沿著圓周方向等距間隔開設置在轉子鐵芯12的外周上。在本實施例中，在所圖解的示例中八個磁極24沿著圓周方向以45°間隔設置。除了永磁體的磁化方向之外，每個磁極24均具有相同的構造。因此，以下將僅描述一個磁極24。圖3是圖解了圖2的一個磁極24的放大視圖的圖例。圖3是圖解了處于被從轉子鐵芯12的軸向方向的端面觀察的狀態(tài)中的一個磁極24的圖例，但是垂直于轉子鐵芯12的軸向方向的橫截面(即，沿著徑向方向的橫向截面)的構造與附圖中的構造相同。在圖3中，用虛線表示磁極中心線C，所述磁極中心線C是穿過磁極24的沿著圓周方向的中心的徑向方向的線。
磁極24包括中央磁體26，所述中央磁體26埋入在磁極中心中并且沿著圓周方向延伸；一對圓周方向的磁體28,所述一對圓周方向的磁體28相互分開埋入在中央磁體26的沿著圓周方向的兩側上；和磁通抑制孔30,所述磁通抑制孔30形成在位于一對圓周方向的磁體28的內周側的端部部分之間并且越過磁路中央部分44與中央磁體26相對的位置處，所述磁路中央部分44是芯區(qū)域。在外周面13附近，中央磁體26埋入在轉子鐵芯12的內部中。中央磁體26是具有軸向方向的端面(以及垂直于軸向方向的橫截面)的永磁體，所述軸向方向的端面呈具有兩個短側邊和兩個長側邊的伸長的矩形形狀。中央磁體26形成為具有與轉子鐵芯12的軸向方向的長度基本相等的軸向方向的長度。中央磁體26的長側邊的側面垂直于磁極中心線C布置在相對于磁極中心線C線對稱的位置處。中央磁體26插入到磁體插入孔34中，所述磁體插入孔34形成為在轉子鐵芯12中沿著軸向方向延伸。袋狀部分36形成在磁體插入孔34的沿著圓周方向的兩側上，使得袋狀部分36與磁體插入孔34相連通。例如，通過袋狀部分36注射的熱固性樹脂流入到位于中央磁體26和磁體插入孔34的內壁面之間的空隙中并且固化，從而將中央磁體26固定在磁體插入孔34中。用于固定磁體的樹脂可以通過任意一個袋狀部分36注射，并且另一個袋狀部分36可以保持為空的狀態(tài)。在任何情況下，在袋狀部分36內部，所述袋狀部分36具有樹脂或空隙，所述樹脂或空隙的導磁率低于構成轉子鐵芯12的磁鋼片材的導磁率。因此，袋狀部分36具有抑制在中央磁體26的沿著圓周方向的兩個端部處發(fā)生磁通短路的功能。低導磁率區(qū)域38設置在位于中央磁體26的圓周方向的端部部分附近的位置處，所述低導磁率區(qū)域38的導磁率低于構成轉子鐵芯12的磁鋼片材(磁性材料)的導磁率。具體地，低導磁率區(qū)域38中的每個均由具有大體三角形橫截面的孔構造而成，所述孔形成為在轉子鐵芯12中沿著軸向方向延伸，使得低導磁率區(qū)域38中的每一個在其內部均具有低導磁率空隙。低導磁率區(qū)域38可以通過用導磁率低于磁鋼片材的導磁率的例如樹脂等的材料填充三角形的孔而形成。在形成低導磁率區(qū)域38的三角形的貫通孔40中，在磁極的內側上的一個側邊緣部分越過橋部分42與袋狀部分36相對，所述橋部分42是窄的芯區(qū)域，在外周側上的一個側邊緣部分越過窄的芯區(qū)域與外周面13相對，并且在磁極的外側上的一個側邊緣部分越過磁路進入部分43與圓周方向的磁體28相對，該磁路進入部分43是芯區(qū)域。在中央磁體26的沿著圓周方向的兩側上的兩個磁路進入部分43致使來自定子2并且進入轉子鐵芯12中的磁通從磁路進入部分43中的一個經過磁路中央部分引出并且經過磁路進入部分43中的另一個。在磁通的反向流動方向的情況下，磁通的入口和出口是相反的，并且因此兩個部分均可被稱作磁路進入部分43。與中央磁體26相似，圓周方向的磁體28是每個均具有軸向方向的端面(以及垂 直于軸向方向的橫截面)的永磁體，所述軸向方向的端面呈具有兩個短側邊和兩個長側邊的伸長的矩形形狀，所述圓周方向的磁體28形成為具有與轉子鐵芯12的軸向方向的長度大體相等的軸向方向的長度。所使用的圓周方向的磁體28可以是形狀和尺寸與中央磁體26的形狀和尺寸相同的磁體。將相同的永磁體用作中央磁體26以及圓周方向的磁體28是有利的，因為這樣做允許削減永磁體的與制造、控制等等相關的成本。無需贅述，中央磁體26的形狀和尺寸和圓周方向的磁體28的形狀和尺寸可以不同。磁極24中的一對圓周方向的磁體28插入到磁體插入孔46中，并且被樹脂所固定，所述磁體插入孔46形成為在轉子鐵芯12內部沿著軸向方向延伸。所述一對圓周方向的磁體28布置成使得相互之間的間隔朝向轉子鐵芯12的外周面13變寬。換言之，所述一對圓周方向的磁體28布置成使得相互之間的間隔朝向內周側變窄。圓周方向的磁體28的沿著縱向方向延伸的長側邊的側面大體沿著徑向方向布置。所述一對圓周方向的磁體28布置在沿著圓周方向的相對于磁極中心線C處于線對稱關系的兩側上。與每個磁體插入孔46相連通的袋狀部分48形成在每個磁體插入孔46的外周側處。每個袋狀部分48均形成為沿著每個圓周方向的磁體28的短側邊的側面在軸向方向上延伸。在每個帶狀部分48的內部，所述每個袋狀部分48均具有空隙或樹脂，所述空隙或樹脂的導磁率低于磁鋼片材的導磁率。因此，袋狀部分48具有抑制在圓周方向的磁體28的外周側的端部部分處發(fā)生磁通短路的功能?？梢酝ㄟ^袋狀部分48注射用于固定圓周方向的磁體28的樹脂。磁通抑制孔30形成在位于一對圓周方向的磁體28的內周側的端部部分之間并且沿著徑向方向向內的位置(圖2中的底部)處。磁通抑制孔30布置成越過磁路中央部分44與中央磁體26相對。在磁通抑制孔30內部，所述磁通抑制孔30具有導磁率低于磁鋼片材的導磁率的空隙。因此，磁通抑制孔30具有抑制或調節(jié)由中央磁體26和圓周方向的磁體28所產生的磁通流，以及從定子2的齒的內周處的前端部經由轉子鐵芯12的磁極24的磁路進入部分43朝向磁路的中心的磁通流。在本實施例中，磁通抑制孔30由兩個第一孔30a和一個第二孔30b構成。第一孔30a形成為與插入有圓周方向的磁體28的磁體插入孔46的內周側的端部部分相連通。第一孔30a以大體三角形的形狀形成在位于磁極中心線C的兩側上的對稱的位置處。第一孔30a具有抑制在圓周方向的磁體28的內周上的長側邊方向的端部部分處發(fā)生磁通短路的功能。用于固定圓周方向的磁體28的樹脂可以經由第一孔30a注射到磁體插入孔46中。在這種情況下，第一孔30a也可以至少部分地被上述樹脂所填充。與空隙相似，樹脂具有低導磁率，因此，如上所述，所述樹脂能夠執(zhí)行抑制磁通流的功能。第二孔30b形成在第一孔30a之間，其中橋部分31插置在第二孔30b和第一孔30a之間，所述橋部分31是窄的芯區(qū)域。第二孔30b形成為大體矩形的形狀，所述大體矩形的形狀相對于被磁極中心線C所經過的中心是對稱的。第二孔30b越過磁路中央部分44與中央磁體26相對，所述磁路中央部分44在位于一對圓周方向的磁體28之間并且沿著圓周方向的中央位置處。在第二孔30b的內部，所述第二孔30b也包括空隙(或樹脂)，所述空隙(或樹脂)的導磁率低于磁鋼片材的導磁率。因此，如上所述，第二孔30b具有抑制磁通流的功能。在本實施例中，在所解釋的 示例中，磁通抑制孔30由三個孔30a、30a、30b構成，但是磁通抑制孔30并不局限于此，并且可以容許對孔的形狀和數(shù)量進行一些變化。例如，磁通抑制孔30可以由形成在沿著磁極中心線C延伸的一個橋部分的兩側上的兩個孔構成，或者可以由一個孔形成并且沒有橋部分，或者可以由四個或更多個孔形成。所有磁通抑制孔30均可以用例如樹脂等的低導磁率材料填充。被中央磁體26、圓周方向的磁體28、和磁通抑制孔30所包圍的大體梯形的鐵芯區(qū)域作為磁路中央部分44形成在磁極24中。每個磁路進入部分43均形成在低導磁率區(qū)域38和對應的圓周方向的磁體28以及袋狀部分48之間，所述磁路進入部分43是鐵芯區(qū)域。磁路中央部分44的沿著徑向方向向外的兩個圓周方向的端部經由磁路進入部分43聯(lián)接到轉子鐵芯12的外周面。結果，由定子2的齒的內周處的前端部所產生的q軸磁通以大體U狀或圓弧狀穿過轉子鐵芯12，即，q軸磁通經過磁路進入部分43中的一個流入到磁極24中，然后穿過磁路中央部分44，并且從另一個磁路進入部分43離開。相比而言，來自定子2的d軸磁通沿著基本垂直于q軸磁通流的方向流動，并且橫截磁極24中的低導磁率區(qū)域38和圓周方向的磁體28。
接下來將參照圖4詳細解釋磁路進入部分43。圖4是圖解了圖3中的磁路進入部分43中的一個的放大視圖的圖例。如上所述，每個磁路進入部分43均形成在形成低導磁率區(qū)域38的大體三角形的貫通孔40的磁極外側部分40a和對應的圓周方向的磁體28和袋狀部分48之間。每個貫通孔40的磁極外側部分40a均以直線形狀由貫通孔40的內周側的端部部分41形成。每個貫通孔40的磁極外側部分40a均沿著相對于假想直線50形成預定角度Θ的方向延伸，所述假想直線50穿過上述內周側的端部部分41并且平行于圓周方向的磁體28的長側邊的側面。如以下所描述的那樣，預定角度Θ是通過模擬等根據實驗獲得的數(shù)值，所述數(shù)值適于在旋轉電機高負荷運轉期間有效地增大磁阻轉矩。由于這個角度，磁路進入部分形成為在內周側的端部部分41處具有寬度(在垂直于伸長的矩形形狀的縱向方向的方向上的寬度)W1，所述寬度Wl寬于在磁極外側部分40a的外周側的端部部分45處的寬度W2。SP，磁路進入部分43形成使得磁路進入部分的寬度朝向轉子鐵芯12的外周面13變窄。上述構造與常規(guī)示例的構造的對比已經揭示出，與在關于相關技術的章節(jié)中所描述的磁路進入部分43形成為具有恒定的寬度Wl的情況相比，低導磁率區(qū)域38進一步朝向圓周方向的磁體28延伸。在本實施例的轉子10中，在設置有所述轉子10的旋轉電機I高負荷運轉時，從定子2流到磁路進入部分43的q軸磁通量增加。另外，在每個磁路進入部分43的在圖4中用虛線橢圓所表示的內周側部分54處，由中央磁體26的圓周方向的端部部分所產生的磁通的經由橋部分42和經由貫通孔40的周面泄漏的一部分以及來自圓周方向的磁體的磁通增加到q軸磁通，使得內周側部分54處的磁通密度增大。在這種條件下，q軸電感Lq可能會減小，并且在高負荷運轉期間更難以獲得磁阻轉矩。然而，如上所述，在本實施例的轉子10中，磁路進入部分43形成為朝向外周變窄，并且低導磁率區(qū)域38沿著圓周方向向外延伸。結果，能夠使磁極24中的d軸電感Ld的減小量大于q軸電感Lq的減小量ALq。S卩,保持Δ Ld > ALq的關系,其中，Δ Ld表示d軸電感Ld的減小量。因此，由于磁阻轉矩與q軸電感Lq和d軸電感Ld之間的差異成比例地增大，所以這允許在旋轉電機I高負荷運轉期間增大磁阻轉矩。這繼而允許在高負荷運轉期間增大轉矩產生效率。圖5A和圖5B圖解了 d軸電感Ld和q軸電感Lq之間的這種關系。圖5A是圖解了本實施例的示例的曲線圖，圖5B是圖解了磁路進入部分具有恒定寬度的示例的曲線圖。在兩張曲線圖中，橫坐標軸表示流過定子線圈3的電流，縱軸表示電感L。在圖5A中，為了比較，實線表示在本實施例的情況下d軸電感的變化、q軸電感的變化以及d軸電感和q軸電感之間差異的變化，而虛線表示在磁路進入部分具有恒定寬度的情況下d軸電感的變化、q軸電感的變化以及d軸電感和q軸電感之間差異的變化。參照圖5B，首先能夠看出的是，轉子的d軸電感Ld在低-中負荷運轉區(qū)域和高負荷運轉區(qū)域中均是恒定的，而q軸電感Lq隨著電流的增大以及隨著來自定子的磁通量的增加而減小，使得d軸電感Ld對與高負荷運轉區(qū)域中的磁阻轉矩有關的q軸電感Lq和d軸電感Ld之間的差異(Lq-Ld)施加主導影響。參照圖5A,通過比較,能夠看出的是，當磁極24中的d軸電感Ld在整個運轉區(qū)域中減小時，電感差異(Lq-Ld)增加，并且因此磁阻轉矩增大。具體地，在高負荷運轉區(qū)域中，如上所述，保持Δ Ld > ALq的關系并且對應于ALc^P ALq之間的差異的(Lq-Ld)如箭頭56所示的那樣增大。結果，這允許在旋轉電機高負荷運轉期間增大磁阻轉矩。盡管以上已經描述了優(yōu)選的實施例，但是本發(fā)明并不局限于上述構造，并且能夠以不同的方式進行調整和改進。 在上述對實施例的描述中，例如，貫通孔40的界定低導磁率區(qū)域38的邊緣部分40a形成直線狀，但是所述邊緣部分40a也可以形成為朝向圓周方向的磁體28平緩凸起的曲線狀。在上述對實施例的描述中，袋狀部分36和低導磁率孔40越過橋部分42彼此相對，但是袋狀部分36和低導磁率孔40可以相互連通而在所述袋狀部分36和低導磁率孔40之間沒有插置橋部分。
權利要求
1.一種用于旋轉電機的轉子(10)，其特征在于，所述轉子包括轉子鐵芯(12)，在所述轉子鐵芯中，多個磁極(24)沿著所述轉子鐵芯(12)的圓周方向間隔開設置在所述轉子鐵芯(12)的外周處，其中 每個所述磁極(24)均包括中央磁體(26)，所述中央磁體設置在所述轉子鐵芯(12)的外周面附近；一對圓周方向的磁體(28)，所述一對圓周方向的磁體布置在所述中央磁體(26)的沿著所述圓周方向的兩側上，使得所述一對圓周方向的磁體之間的相互間距朝向所述轉子鐵芯(12)的外周變寬；和低導磁率區(qū)域(38)，所述低導磁率區(qū)域設置在所述中央磁體(26)的沿著所述圓周方向的每個端部部分附近，并且所述低導磁率區(qū)域的導磁率低于制成所述轉子鐵芯(12)的磁性材料的導磁率；并且 所述轉子鐵芯(12)形成為使得磁路進入部分(43)的寬度朝向所述轉子鐵芯(12)的外周面變窄，其中，所述磁路進入部分形成在磁極內側面和毗鄰所述磁極內側面的所述低導磁率區(qū)域(38)之間，所述磁極內側面是每個所述圓周方向的磁體(28)的沿著所述磁極(24)的所述圓周方向的內側面。
2.根據權利要求I所述的用于旋轉電機的轉子，其中 所述中央磁體(26)和所述一對圓周方向的磁體(28)中的每個磁體的與所述轉子鐵芯(12)的軸向方向垂直的橫截面均具有伸長的矩形形狀。
3.根據權利要求2所述的用于旋轉電機的轉子，其中，所述寬度是在與所述伸長的矩形形狀的縱向方向垂直的方向上的寬度。
4.根據權利要求I所述的用于旋轉電機的轉子，其中 所述低導磁率區(qū)域(38)包括形成在所述轉子鐵芯(12)中的孔； 所述孔具有直線狀的邊緣部分，所述直線狀的邊緣部分越過所述磁路進入部分(43)與所述圓周方向的磁體(28)的所述磁極內側面相對；并且 所述低導磁率區(qū)域(38)的所述邊緣部分沿著相對于假想直線形成預定角度的方向延伸，所述假想直線穿過所述邊緣部分的內周側的端部部分并且平行于所述圓周方向的磁體(28)的所述磁極內側面。
5.根據權利要求4所述的用于旋轉電機的轉子，其中 所述孔是基本三角形形狀的貫通孔(40)，所述貫通孔形成為在所述中央磁體(26)的沿著所述圓周方向的端部部分附近沿著所述軸向方向貫穿所述轉子鐵芯(12)； 所述低導磁率區(qū)域(38)的所述邊緣部分是所述貫通孔(40)的側邊緣部分；并且 所述貫通孔(40)毗鄰袋狀部分(36)，所述袋狀部分是形成在所述中央磁體(26)的沿著所述圓周方向的每側上的低導磁率部分，其中所述轉子鐵芯的橋部分插置在所述貫通孔和所述袋狀部分之間。
6.根據權利要求I到5中的任一項所述的用于旋轉電機的轉子，其中，所述磁極(24)還包括磁通抑制孔(30)，所述磁通抑制孔形成在所述一對圓周方向的磁體(28)的沿著所述轉子鐵芯(12)的徑向方向的內周側的端部部分之間，以便沿著所述徑向方向向內延伸。
7.根據權利要求I到5中的任一項所述的用于旋轉電機的轉子，其中 所述磁極(24)被構造成相對于磁極中心線是線對稱的，所述磁極中心線是沿著所述轉子鐵芯(12)的徑向方向延伸并且穿過所述磁極(24)的沿著所述圓周方向的中心的徑向方向的線。
8.根據權利要求6所述的用于旋轉電機的轉子，其中 所述磁極(24)被構造成相對于磁極中心線是線對稱的，所述磁極中心線是沿著所述徑向方向延伸并且穿過所述磁極(24)的沿著所述圓周方向的中心的徑向方向的線。
9.根據權利要求I到5中的任一項所述的用于旋轉電機的轉子，其中，所述磁路進入部分(43)是鐵芯區(qū)域，所述鐵芯區(qū)域是所述轉子鐵芯(12)的一部分。
10.根據權利要求6所述的用于旋轉電機的轉子，其中，所述磁路進入部分(43)是鐵芯區(qū)域，所述鐵芯區(qū)域是所述轉子鐵芯(12)的一部分。
全文摘要
一種用于旋轉電機的轉子(10)，其具有多個磁極(24)，所述多個磁極沿著轉子鐵芯(12)的圓周方向間隔開設置在轉子鐵芯(12)的外周上。每個磁極(24)均包括中央磁體(26)；一對圓周方向的磁體(28)，其布置在中央磁體(26)的沿著圓周方向的兩側上，使得所述一對圓周方向的磁體之間的間距朝向轉子鐵芯的外周變寬；和低導磁率區(qū)域(38)，其設置在中央磁體(26)的沿著圓周方向的端部部分的附近，并且所述低導磁率區(qū)域的導磁率低于轉子鐵芯(12)的磁性材料。轉子鐵芯形成為使得磁路進入部分(43)的寬度朝向轉子鐵芯(12)的外周面(13)減小，所述磁路進入部分形成在圓周方向的磁體(28)的磁極內側面和毗鄰的低導磁率區(qū)域(38)之間。
文檔編號H02K1/27GK102629787SQ20121002265
公開日2012年8月8日 申請日期2012年2月2日 優(yōu)先權日2011年2月3日
發(fā)明者佐野新也, 黑川顯史 申請人:豐田自動車株式會社, 愛信精機株式會社