電動馬達的製作方法
2023-05-19 03:12:31 1
電動馬達的製作方法
【專利摘要】本發明提供電動馬達。電動馬達（1）具備輔助磁場（SF），輔助磁場具有：沿周向卷繞的磁化線圈（51）、成為由磁化線圈產生的磁通的磁路的軛（52）、以及設置於由磁化線圈產生的磁通的磁路的中途並沿著該磁通被磁化的可變磁鐵（53），並與轉子（4）的軸向一端側隔開間隔配置。在轉子鐵芯（22）設置有從第一磁極部（35）朝軸向一端側突出的第一突起（37）、和從第二磁極部（36）朝軸向一端側突出並且配置於比第一突起更靠徑向內側的位置的第二突起（38）。而且，在軛設置與第一突起在軸向對置的外側磁極部（54），並且設置與第二突起在軸向對置的內側磁極部（55），該內側磁極部與外側磁極部之間隔著環形的間隙（G）設置。
【專利說明】電動馬達
【技術領域】
[0001]本發明涉及電動馬達。
【背景技術】
[0002]以往，有的電動馬達具備將永久磁鐵以埋入轉子鐵芯的形態固定的所謂埋入磁鐵型的轉子(例如，日本特開2010-233346號公報)。在這樣將永久磁鐵設置於轉子的永久磁鐵式的電動馬達中，通常，由永久磁鐵產生的磁通恆定，因此定子的線圈所產生的感應電壓(逆起電壓)與轉子的旋轉速度成比例地增大。而且，若該感應電壓達到電源電壓的上限，則無法使轉子繼續高速旋轉。因此，考慮有如下設計，即，將由永久磁鐵產生的磁通的量抑制為能夠使轉子充分地高速旋轉的量，在該情況下，低速旋轉區域的扭矩可能會不足。
[0003]近年來，提出了如下電動馬達(例如，US2008/0036331A1)，S卩、具備:外殼(磁軛)，其具有筒狀部以及設置於筒狀部的開口端的頂板部；定子，其固定於筒狀部的內側；以及轉子，其配置於定子的內周，該電動馬達將沿著周向卷繞的勵磁線圈以與轉子在軸向對置的方式固定於頂板部。在該電動馬達中，由勵磁線圈產生的磁通通過外殼的頂板部、轉子、定子、以及外殼的筒狀部，改變由勵磁線圈產生的磁通的方向，從而能夠調整通過定子與轉子之間的磁通的量(轉子鐵芯的外周面上的磁通密度)。而且，在勵磁線圈產生使通過定子與轉子之間的磁通量減少的磁通，從而能夠抑制感應電壓的上升而使轉子高速旋轉，並且在勵磁線圈產生使該磁通量增加的磁通，從而能夠在低速旋轉區域產生大的扭矩。
[0004]然而，在US2008/0036331A1的結構中，外殼成為由勵磁線圈產生的磁通的磁路，因此若使外殼薄壁化，則該磁路的磁阻增大。而且，若磁阻過大，則可能會無法利用由勵磁線圈產生的磁通充分地調整通過定子與轉子之間的磁通量，因此存在很難實現電動馬達小型化的問題。
【發明內容】
[0005]本發明提供小型的、能夠高速旋轉並且能夠在低速旋轉區域輸出大扭矩的電動馬達。
[0006]本發明的一實施方式是一種電動馬達，其具備:外殼，其具有筒狀部；定子，其固定於上述筒狀部的內側；以及轉子，其配置於上述定子的內周，具有轉子鐵芯以及以埋入該轉子鐵芯的形態固定於該轉子鐵芯的多個埋入磁鐵，上述埋入磁鐵以第一極性的磁極與第二極性的磁極在周向交替地排列的方式配置於上述轉子的外周，上述電動馬達的特徵在於，在上述轉子鐵芯設置有第一突起和第二突起，上述第一突起從上述轉子鐵芯的、在外周顯現上述第一極性的磁極的第一磁極部朝軸向的至少一側突出，上述第二突起從上述轉子鐵芯的、在外周顯現上述第二極性的磁極的第二磁極部朝軸向的至少一側突出，並且配置於比上述第一突起更靠徑向內側的位置，在上述轉子的軸向的至少一側配置有輔助磁場，該輔助磁場具有沿周向卷繞的線圈、以及成為由上述線圈產生的磁通的磁路的軛，在上述輔助磁場設置有與上述第一突起在軸向上對置的外側磁極部，並且在與該外側磁極部之間隔著間隙設置有與上述第二突起在軸向上對置的內側磁極部。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]根據以下參照附圖對實施方式進行的詳細說明可了解本發明的上述以及更多的特徵及優點，在附圖中，對相同的元素標註相同的附圖標記。
[0008]圖1是第一實施方式的電動馬達的沿軸向的剖視圖。
[0009]圖2是圖1的A-A剖視圖。
[0010]圖3是從軸向一端側觀察的第一實施方式的轉子的側視圖。
[0011]圖4A以及圖4B是表示第一實施方式的電動馬達中的磁通的流動的作用說明圖。
[0012]圖5是第二實施方式的電動馬達的沿軸向的剖視圖。
[0013]圖6是從軸向一端側觀察的第二實施方式的轉子的側視圖。
[0014]圖7是第三實施方式的電動馬達的沿軸向的剖視圖。
[0015]圖8A以及圖SB是其他例子的輔助磁場附近的放大剖視圖。
[0016]圖9A以及圖9B是從軸向一端側觀察的其他例子的轉子的側視圖。
【具體實施方式】
[0017]以下，參照附圖對本發明的【具體實施方式】進行說明。
[0018]結合附圖對第一實施方式進行說明。圖1以及圖2所示的電動馬達I例如作為電動汽車、混合動力汽車的驅動源而被使用。如圖1以及圖2所示，電動馬達I具備收納在圓筒狀的外殼2內的定子3、和以能夠旋轉的方式支承於定子3的徑向內側的轉子4。外殼2由一端側(圖1的左側)開口的、帶底的筒狀的外殼主體5、和以封閉外殼主體5的開口端的方式設置的圓環形的罩6構成。此外,在本實施方式中,夕卜殼主體5以及罩6由非磁性材料構成。
[0019]定子3具備由固定於外殼主體5的筒狀部5a的內側的圓筒狀的圓筒部11、和從圓筒部11朝向徑向內側呈輻射狀地延伸的多個(在本實施方式中為十二個)齒12構成的定子鐵芯13。定子鐵芯13通過將多張矽鋼板等電磁鋼板14層疊而構成。而且，在各齒12卷繞有多個(在本實施方式中為十二個)定子線圈15。
[0020]轉子4具備:旋轉軸21、以能夠與旋轉軸21 —體旋轉的方式固定的圓柱狀的轉子鐵芯22、以及以埋入轉子鐵芯22的形態固定的多個(在本實施方式中為十個)埋入磁鐵23。即，本實施方式的轉子4構成為所謂埋入磁鐵型的轉子。旋轉軸21例如由碳鋼等金屬材料構成，轉子鐵芯22通過將多張矽鋼板等電磁鋼板24層疊而構成。此外，如圖1中放大表示的那樣，在電磁鋼板24的表面設置有絕緣覆膜24a。由此，轉子鐵芯22的軸向的磁阻比徑向的磁阻大。
[0021]這樣構成的電動馬達I若從控制裝置(省略圖示)對定子線圈15供給三相的勵磁電流，則在定子3產生旋轉磁場,從而轉子4基於該旋轉磁場而旋轉。
[0022]此處，在本實施方式的電動馬達I且在轉子4的軸向一端側(圖1的左側)以與轉子4之間隔開間隔的方式設置有輔助磁場SF，由該輔助磁場SF產生的磁通在轉子4進出，從而能夠調整通過定子3與轉子4之間的磁通的量。以下，對用於調整通過定子3與轉子4之間的磁通的結構進行說明。[0023]首先，對轉子的結構詳細地進行說明。如圖2以及圖3所示，在轉子鐵芯22的中央形成有供旋轉軸21插通的貫通孔31。另外，在轉子鐵芯22設置有多個空洞部32，在上述空洞部32的內部配置埋入磁鐵23。空洞部32分別形成為沿軸向延伸的截面為長方形的孔狀，並且以其長度方向沿著徑向的方式配置於轉子鐵芯22。另外，在空洞部32的徑向兩側形成有與空洞部32連續的截面為近似半圓形的膨出部33。並且，在轉子鐵芯22中的徑向內側部分形成有多個空隙34。此外，本實施方式的各空隙34形成為沿軸向延伸的截面為近似圓形的形狀，並配置於相鄰的膨出部33之間。
[0024]埋入磁鐵23形成為與空洞部32的截面形狀對應的截面為長方形的平板狀，並配置在空洞部32內。即，埋入磁鐵23配置為輻射狀。而且，各埋入磁鐵23的同一極性(N極或者S極)在周向對置，並且使因埋入磁鐵23而形成於轉子鐵芯22的外周面的磁極(轉子磁極)的極性以在周向上交替排列的方式被磁化(著磁)。因此，轉子鐵芯22中的相鄰的空洞部32之間的形成為近似扇形的多個部位中的、在外周顯現第一極性(在本實施方式中為N極)的磁極的部位構成為第一磁極部35，在外周顯現第二極性(在本實施方式中為S極)的磁極的部位構成為第二磁極部36。此外，利用配置於徑向外側的膨出部33抑制由埋入磁鐵23產生的磁通通過埋入磁鐵23的徑向外側，並且利用配置於徑向內側的膨出部33以及空隙34抑制上述磁通通過埋入磁鐵23的徑向內側。另外，本實施方式的埋入磁鐵23使用例如鐵素體類的粘結磁鐵(塑料磁鐵、橡膠磁鐵等)。
[0025]而且，如圖1?圖3所示，在轉子鐵芯22設置有從第一磁極部35朝軸向一端側突出的第一突起37、以及從第二磁極部36朝軸向一端側突出並且配置於比第一突起37更靠徑向內側的位置的第二突起38。
[0026]具體而言，在各第一磁極部35的徑向外側部分形成有沿軸向貫通的第一插入孔41，並且在各第二磁極部36的徑向內側部分形成有沿軸向貫通的第二插入孔42。此外，形成有第一插入孔41的、徑向的範圍與形成有第二插入孔42的、徑向的範圍設定為在周向上不重疊。另外，第一插入孔41形成為其長邊方向與徑向正交的截面為長方形的形狀，第二插入孔42形成為其長邊方向沿著徑向的截面為長方形的形狀。而且，第一插入孔41與第二插入孔42形成為它們的截面積大致相等。
[0027]在第一插入孔41以及第二插入孔42分別插入有長條狀的第一磁性體43以及第二磁性體44。第一磁性體43形成為與第一插入孔41的截面形狀對應的截面為長方形的形狀，並且形成為截面遍及其整個軸向大致一定。另一方面，第二磁性體44形成為與第二插入孔42的截面形狀對應的截面為長方形的形狀，並且形成為截面遍及其整個軸向大致一定。另外，第一磁性體43與第二磁性體44形成為它們的截面積大致相等。本實施方式的第一磁性體43以及第二磁性體44，通過將矽鋼板等電磁鋼板45在與構成轉子鐵芯22的電磁鋼板24的層疊方向正交的方向上層疊而構成。由此，第一磁性體43以及第二磁性體44的軸向的磁阻比轉子鐵芯22的軸向的磁阻小。此外，在電磁鋼板45的表面也與轉子鐵芯22的電磁鋼板24相同地設置有絕緣覆膜。而且，如圖1所示，第一磁性體43以及第二磁性體44形成為比轉子鐵芯22的軸向長度長，第一磁性體43的一端部43a以及第二磁性體44的一端部44a朝比轉子鐵芯22的軸端面更靠軸向一端側突出。即，在本實施方式中，第一磁性體43的一端部43a構成為第一突起37，第二磁性體44的一端部44a構成為第二突起38。[0028]接下來，對輔助磁場的結構詳細地進行說明。輔助磁場SF具備:將導線沿周向卷繞而成的圓環形的作為線圈的磁化線圈51、成為由磁化線圈51產生的磁通的磁路的圓環形的軛52、以及設置於由磁化線圈51產生的磁通的磁路的中途的圓環形的可變磁鐵53。而且，在輔助磁場SF設置有與第一突起37在軸向對置的外側磁極部54，並且設置有與第二突起38在軸向對置的內側磁極部55，並且該內側磁極部55與外側磁極部54之間隔著環形的間隙G設置。
[0029]具體而言，軛52具有近似圓筒狀的外側部件61、和配置於外側部件61的內周的近似圓筒狀的內側部件62。此外，外側部件61以及內側部件62由壓粉磁芯構成。在外側部件61的一端部(與轉子4相反的一側的端部)形成有朝徑向內側延伸的圓環形的固定凸緣部63，在外側部件61的另一端部(轉子4側的端部)形成有朝徑向內側延伸的圓環形的對置凸緣部64。而且，外側部件61與轉子4同軸配置，並且以對置凸緣部64以與第一突起37在軸向對置的方式固定於罩6的內側。即，在本實施方式中，對置凸緣部64構成為外側磁極部54。另一方面，在內側部件62的一端部形成有朝徑向外側延伸的圓環形的固定凸緣部65，在內側部件62的另一端部形成有朝徑向外側延伸的圓環形的對置凸緣部66。而且，內側部件62與轉子4同軸配置，並且以對置凸緣部66與第二突起38在軸向對置的方式固定於罩6的內側。即，在本實施方式中，對置凸緣部66構成為內側磁極部55。
[0030]另外，外側部件61與內側部件62以在徑向隔開間隔的方式固定於罩6。由此，在對置凸緣部64 (外側磁極部54)與對置凸緣部66 (內側磁極部55)之間形成有上述間隙G。而且，間隙G的徑向的寬度設定為，比對置凸緣部64與第一突起37在軸向的間隔、以及對置凸緣部66與第二突起38在軸向的間隔這兩者大。此外，對置凸緣部64、66的徑向的寬度設定為，使凸緣部64、66分別與整個第一突起37以及整個第二突起38對置(參照圖3)。
[0031]在外側部件61的軸向中央部與內側部件62的軸向中央部之間以與轉子4同軸配置的方式固定有磁化線圈51。由此，在由磁化線圈51產生的磁通的磁路中包含有軛52(夕卜側部件61以及內側部件62)。此外，磁化線圈51的導線使用線的直徑比上述定子線圈15的導線粗的線。另外，在外側部件61的固定凸緣部63與內側部件62的固定凸緣部65之間，以使磁化線圈51介於可變磁鐵53與轉子4之間的方式與磁化線圈51在軸向並排設置可變磁鐵53。此外，可變磁鐵53與固定凸緣部63、65相互密接。而且，可變磁鐵53沿由磁化線圈51產生的磁通的方向(在本實施方式中為徑向)被磁化(著磁)。由此,在成為外側磁極部54的對置凸緣部64以及成為內側磁極部55的對置凸緣部66顯現與可變磁鐵53的磁化方向對應的極性。此外，本實施方式的可變磁鐵53使用衫鈷(samarium-cobalt)系燒結磁鐵等比埋入磁鐵23矯頑力小的磁鐵。
[0032]接下來，對本實施方式的電動馬達中的輔助磁場的作用進行說明。通過從控制裝置向磁化線圈51供給大的電流而形成強磁場，從而使可變磁鐵53不可逆地減磁、增磁或者改變磁化方向。而且,通過改變可變磁鐵53的磁化方向，能夠改變外側磁極部54以及內側磁極部55所顯現的極性。
[0033]另外，由於外側磁極部54與第一突起37對置，所以通過外側磁極部54的磁通主要經由第一突起37在轉子鐵芯22的第一磁極部35進出，由於內側磁極部55與第二突起38對置，所以通過內側磁極部55的磁通主要經由第二突起38在轉子鐵芯22的第二磁極部36進出。而且，利用外側磁極部54以及內側磁極部55所顯現的極性來增加或者減少通過定子3與轉子4之間的磁通。換言之，利用外側磁極部54以及內側磁極部55所顯現的極性增強(增強磁通)或者減弱(減弱磁通)由埋入磁鐵23產生的磁通。此外，根據可變磁鐵53的磁化程度調整通過定子3與轉子4之間的磁通的增加量(減少量)。
[0034]詳細而言，如圖4A所示，在外側磁極部54顯現第一極性(N極)並且在內側磁極部55顯現第二極性(S極)的情況下，外側磁極部54以及內側磁極部55的極性分別成為與第一磁極部35以及第二磁極部36相同的極性。因此，可變磁鐵53(輔助磁場SF)的磁通M2,被疊加於通過轉子鐵芯22的外周面的埋入磁鐵23的磁通Ml。更具體而言，從外側磁極部54流出的磁通M2經由第一突起37進入第一磁極部35，與由埋入磁鐵23產生的磁通Ml相同地在經由定子3進入第二磁極部36後經由第二突起38返回至內側磁極部55。由此，通過定子3與轉子4之間的磁通增加，從而能夠產生大的扭矩。此外，在圖4A以及圖4B中，利用箭頭表示可變磁鐵53的磁化方向。
[0035]另一方面，如圖4B所示，在外側磁極部54顯現第二極性並且在內側磁極部55顯現第一極性的情況下，外側磁極部54以及內側磁極部55的極性分別成為與第一磁極部35以及第二磁極部36相反的極性。因此，由埋入磁鐵23產生的磁通Ml的一部分被導入輔助磁場SF。更具體而言，由埋入磁鐵23產生的磁通Ml的一部分經由第一突起37被導入外側磁極部54，從內側磁極部55流出的磁通M2經由第二突起38進入第二磁極部36，被導入埋入磁鐵23。由此，通過定子3與轉子4之間的磁通減少，從而能夠抑制感應電壓的上升而使轉子4高速旋轉。這樣由輔助磁場SF產生的磁通M2經由第一突起37以及第二突起38的任意一方進入轉子4，並經由任意另一方從轉子4流出，因此幾乎不通過外殼2的筒狀部5a。即，筒狀部5a不成為由輔助磁場SF產生的磁通的磁路。
[0036]如上所述，根據本實施方式，能夠起到以下的效果。
[0037](I)利用產生幾乎不通過外殼2的筒狀部5a的磁通的輔助磁場SF來增加或者減少通過定子3與轉子4之間的磁通，因此即便將筒狀部5a薄壁化其磁阻也不會增大，從而能夠容易地將電動馬達I在徑向實現小型化。
[0038](2)在輔助磁場SF設置有沿著由磁化線圈51產生的磁通被磁化的可變磁鐵53，因此即便不繼續對輔助磁場SF供給電流，也能夠增加或者減少通過定子3與轉子4之間的磁通。
[0039](3)將可變磁鐵53形成為環形，並且以將磁化線圈51介於可變磁鐵53與轉子4之間的方式將可變磁鐵53與磁化線圈51在軸向並排配置。此處，由磁化線圈51產生的磁通經由第一突起37以及第二突起38在轉子4進出，因此通過磁化線圈51的磁路中的接近第一突起37以及第二突起38的部分(外側磁極部54以及內側磁極部55)的磁通，容易集中在與第一突起37以及第二突起38對置的位置。即，由磁化線圈51產生的磁通的磁通密度在周向不均勻，而產生偏差。因此，例如若將可變磁鐵53配置於外側磁極部54或者內側磁極部55的附近，則在利用由磁化線圈51形成的強磁場改變可變磁鐵53的磁化方向等時，磁化的程度可能會產生偏差。另一方面，在磁化線圈51的磁路中的離開第一突起37以及第二突起38的部分，磁通很難集中在特定的位置。因此，如本實施方式所述，以將磁化線圈51介於可變磁鐵53與轉子4之間的方式將可變磁鐵53與該磁化線圈51在軸向並排配置，從而能夠抑制可變磁鐵53的磁化的程度在周向產生偏差。
[0040](4)將第一突起37與第二突起38形成為與軸向正交的截面積相等。此處，第一突起37以及第二突起38分別成為由輔助磁場SF產生的磁通的磁路，因此即便例如僅將第一突起37以及第二突起38的任意一方的截面積增大，在任意另一方的截面積小而磁阻大的情況下，通過輔助磁場SF與轉子4之間的磁通也不增加。因此，如本實施方式那樣使第一突起37以及第二突起38的截面積相等，從而能夠有效地增加通過輔助磁場SF與轉子4之間的磁通。
[0041](5)轉子鐵芯22將多張電磁鋼板24在軸向層疊而構成，因此能夠抑制渦流的產生。但是，在如上述那樣將電磁鋼板24層疊而成的轉子鐵芯22中，軸向的磁阻比徑向的磁阻大，因此磁通在轉子鐵芯22內很難沿軸向流動。因此，例如存在如下情況:在轉子鐵芯22中的離開輔助磁場SF的位置從輔助磁場SF流出的磁通減少，或者從埋入磁鐵23的離開輔助磁場SF的部位流出的磁通很難被導入輔助磁場SF。其結果，通過定子3與轉子4之間的磁通可能在軸向產生偏差。
[0042]對於該點，在本實施方式中，將第一突起37由插入形成在第一磁極部35上的第一插入孔41，軸向的磁阻比轉子鐵芯22的軸向的磁阻小的長條狀的第一磁性體43的一端部43a構成。另外，將第二突起38由插入形成在第二磁極部36上的第二插入孔42，軸向的磁阻比轉子鐵芯22的軸向的磁阻小的長條狀的第二磁性體44的一端部44a構成。因此，磁通通過形成為長條狀的第一磁性體43以及第二磁性體44，從而容易在轉子鐵芯22內沿軸向流動，因此能夠抑制通過定子3與轉子4之間的磁通在軸向產生偏差。
[0043](6)將各埋入磁鐵23形成為平板狀並且呈輻射狀配置於轉子鐵芯22，並以與相鄰的埋入磁鐵23在周向將相同的極性對置的方式磁化。因此，能夠使第一磁極部35以及第二磁極部36成為在徑向的寬範圍擴展的形狀，並且增大從軸向觀察時的第一磁極部35以及第二磁極部36的面積。由此，能夠分別增大第一突起37以及第二突起38的截面積，從而能夠有效地增加或者減少通過定子3與轉子4之間的磁通。
[0044]接下來，結合附圖對第二實施方式進行說明。此外，本實施方式與上述第一實施方式的主要的不同點是第一突起以及第二突起的結構。因此，為了便於說明而對相同的結構標註與上述第一實施方式相同的附圖標記並省略其說明。
[0045]如圖5以及圖6所示，在各第一磁極部35的軸向一端側的軸端面且在與外側磁極部54在軸向對置的位置配置有短條狀的第一磁性體71，在各第二磁極部36的軸向一端側的軸端面且在與內側磁極部55在軸向對置的位置配置有短條狀的第二磁性體72。此外，本實施方式的第一磁性體71以及第二磁性體72由壓粉磁芯構成。第一磁性體71以及第二磁性體72的與軸向正交的截面形狀分別為近似扇形，並且截面形成為遍及其整個軸向大致一定。而且，第一磁性體71以及第二磁性體72通過固定於轉子鐵芯22的軸向一端側的軸端面的保持件73進行固定。其中，本實施方式的保持件73由樹脂材料構成。
[0046]保持件73形成為圓板狀，並且在保持件73的中央形成有供旋轉軸21插通的貫通孔74。另外，在保持件73且在與第一磁性體71以及第二磁性體72對應的位置形成有供這些磁性體嵌合的嵌合孔75、76。而且，保持件73通過粘合劑等固定於轉子鐵芯22。此外，在保持件73且在與轉子4的空隙34對置的位置形成有多個定位孔77，在將銷(省略圖示)插入定位孔77的狀態下將該銷插入空隙34，從而容易地進行保持件73相對於轉子鐵芯22的定位。
[0047]在本實施方式的電動馬達I中，與上述第一實施方式相同，通過改變可變磁鐵53的磁化方向來改變外側磁極部54以及內側磁極部55所顯現的極性，由輔助磁場SF產生的磁通經由第一突起37以及第二突起38在轉子4進出，從而增加或者減少通過定子3與轉子4之間的磁通。
[0048]如上所述，根據本實施方式，除了上述第一實施方式的(I)?(4)、(6)的效果以外，還能夠起到以下的作用效果。
[0049](7)利用在第一磁極部35的軸端面中的與外側磁極部54對置的位置固定的短條狀的第一磁性體71來構成第一突起37，利用在第二磁極部36的軸端面中的與內側磁極部55對置的位置固定的短條狀的第二磁性體72來構成第二突起38。因此，與在第一磁極部35以及第二磁極部36形成插入孔並且將磁性體插入該插入孔的情況(例如，上述第一實施方式)相比，能夠抑制第一磁極部35以及第二磁極部36的徑向的磁阻增大。
[0050](8)利用保持件73將第一磁性體71以及第二磁性體72固定於轉子鐵芯22，因此與例如通過粘合劑等將第一磁性體71以及第二磁性體72固定於轉子鐵芯22的情況相比，能夠減小第一磁性體71以及第二磁性體72與轉子鐵芯22之間的磁阻。
[0051 ] 接下來，結合附圖對將本發明具體化了的第三實施方式進行說明。此外，本實施方式與上述第一實施方式的主要的不同點是輔助磁場的結構。因此，為了便於說明而對相同的結構標註與上述第一實施方式相同的附圖標記並省略其說明。
[0052]如圖7所示，本實施方式的輔助磁場SF具備作為線圈的勵磁線圈81和軛52，不具備可變磁鐵53。勵磁線圈81的導線具有與定子線圈15的導線大致相同的直徑。另外，軛52的外側部件61的固定凸緣部63與內側部件62的固定凸緣部65相互密接。
[0053]對本實施方式的電動馬達中的輔助磁場的作用進行說明。在本實施方式中，外側磁極部54以及內側磁極部55所顯現的極性與向勵磁線圈81的通電方向對應地改變。另夕卜，根據向勵磁線圈81的通電量來調整通過定子3與轉子4之間的磁通的增加量(減少量)。而且，與上述第一實施方式相同地，由輔助磁場SF產生的磁通經由第一突起37以及第二突起38在轉子4進出，從而增加或者減少通過定子3與轉子4之間的磁通。
[0054]如上所述，根據本實施方式，能夠起到與上述第一實施方式的(I)、(4)?(6)相同的作用效果。此外，上述各實施方式也能夠通過適當地變更後的以下的方式來進行實施。
[0055]在上述第一實施方式以及第二實施方式中，以將磁化線圈51介於可變磁鐵53與轉子4之間的方式將磁化線圈51與可變磁鐵53在軸向並排配置，但並不局限於此，例如也可以如圖8A所示那樣將可變磁鐵53固定於磁化線圈51的外周側、或者如圖SB所示那樣將可變磁鐵53固定於磁化線圈51的內周側。並且，也可以將可變磁鐵53以與第一突起37或者第二突起38對置的方式固定於軛52。此外，在該情況下，可變磁鐵53構成為外側磁極部54或者內側磁極部55。
[0056]在上述第一實施方式中，雖將多個形成為平板狀的埋入磁鐵23呈輻射狀地配置在轉子鐵芯22內，但並不局限於此，也可以例如如圖9A所示那樣將向徑向外側開口的U字形的埋入磁鐵23配置為環形。在該情況下，以徑向外側成為第一極性的方式被磁化的埋入磁鐵23的內側的區域成為第一磁極部35，以徑向外側成為第二極性的方式被磁化的埋入磁鐵23的內側的區域成為第二磁極部36。而且，第一突起37以及第二突起38形成為分別從第一磁極部35以及第二磁極部36朝軸向一端側突出並且在周向不重疊。
[0057]另外，也可以例如如圖9B所示那樣將以同一極性在周向對置的方式被磁化的一對埋入磁鐵23a、23b配置為環形。在該情況下，轉子鐵芯22中的第一磁極對置的埋入磁鐵23a,23b之間的區域成為第一磁極部35，第二磁極對置的埋入磁鐵23a、23b之間的區域成為第二磁極部36。而且，第一突起37以及第二突起38形成為分別從第一磁極部35以及第二磁極部36朝軸向一端側突出並且在周向不重疊。
[0058]總之，只要能夠將從第一磁極部35突出的第一突起37與從第二磁極部36突出第二突起38設置為在周向不重疊，則能夠適當地改變埋入磁鐵23的形狀、配置等。同樣地，在上述第二實施方式以及第三實施方式中也能夠適當地改變埋入磁鐵23的形狀、配置等。
[0059]在上述第一實施方式以及第三實施方式中，通過將電磁鋼板45在與構成轉子鐵芯22的電磁鋼板24的層疊方向正交的方向層疊而構成第一磁性體43以及第二磁性體44，但只要軸向的磁阻比轉子鐵芯22的軸向的磁阻小，則也可以例如由壓粉磁芯等構成。
[0060]在上述第二實施方式中，利用保持件73將第一磁性體71以及第二磁性體72固定於轉子鐵芯22，但並不局限於此，也可以利用例如粘合劑等將第一磁性體71以及第二磁性體72固定於轉子鐵芯22。
[0061]在上述各實施方式中，也可以形成為第一突起37的截面積與第二突起38的截面積相互不同。
[0062]在上述各實施方式中，埋入磁鐵23使用鐵素體類的粘結磁鐵，但並不局限於此，也可以使用例如釹系燒結磁鐵等其他的磁鐵。同樣地，可變磁鐵53也可以使用釤鈷系燒結磁鐵以外的磁鐵。
[0063]在上述各實施方式中，也可以在轉子鐵芯22設置從第一磁極部35以及第二磁極部36朝軸向兩側突出的第一突起37以及第二突起38，並且將輔助磁場SF設置於轉子4的軸向兩側。
[0064]在上述各實施方式中，也可以將第一極性設為S極，將第二極性設為N極。
[0065]在上述各實施方式中，雖由壓粉磁芯構成外側部件61以及內側部件62、以及第一磁性體71以及第二磁性體72，但例如也可以使用低碳鋼等。
[0066]在上述各實施方式中，雖將本發明具體化為電動汽車、混合動力汽車的驅動源所使用的電動馬達1，但並不局限於此，例如也可以作為電動動力轉向裝置等其他裝置的驅動源而使用，另外也可以作為發電機而使用。此外，如上述第一實施方式以及第三實施方式那樣利用可變磁鐵53使輔助磁場SF產生磁通的電動馬達優選應用於持續輸出大扭矩的狀態或者高速旋轉的狀態的用途。另外，如上述第二實施方式那樣利用勵磁線圈81使輔助磁場SF產生磁通的電動馬達優選應用於頻繁地切換輸出大扭矩的狀態或者高速旋轉的狀態的用途。
【權利要求】
1.一種電動馬達，其具備: 外殼，其具有筒狀部； 定子，其固定於所述筒狀部的內側；以及 轉子，其配置於所述定子的內周，具有轉子鐵芯以及以埋入該轉子鐵芯的形態固定於該轉子鐵芯的多個埋入磁鐵， 所述埋入磁鐵以第一極性的磁極與第二極性的磁極在周向交替地排列的方式配置於所述轉子的外周， 所述電動馬達的特徵在於， 在所述轉子鐵芯設置有第一突起以及第二突起，所述第一突起從所述轉子鐵芯的、在外周顯現所述第一極性的磁極的第一磁極部朝軸向的至少一側突出，所述第二突起從所述轉子鐵芯的、在外周顯現所述第二極性的磁極的第二磁極部朝軸向的至少一側突出，並且配置於比所述第一突起更靠徑向內側的位置， 在所述轉子的軸向的至少一側配置有輔助磁場，該輔助磁場具有沿周向卷繞的線圈、以及成為由所述線圈產生的磁通的磁路的軛， 在所述輔助磁場設置有與所述第一突起在軸向上對置的外側磁極部，並且在與該外側磁極部之間隔著間隙設置有與所述第二突起在軸向上對置的內側磁極部。
2.根據權利要求1所述的電動馬達，其特徵在於， 所述輔助磁場具有可變磁鐵，該可變磁鐵設置於由所述線圈產生的磁通的磁路的中途，並沿著該磁通被磁化。
3.根據權利要求2所述的電動馬達，其特徵在於， 所述可變磁鐵形成為環形，並且以使所述線圈介於該可變磁鐵與所述轉子之間的方式與所述線圈在軸向上並排配置。
4.根據權利要求1?3中任一項所述的電動馬達，其特徵在於， 所述第一突起與所述第二突起形成為與軸向正交的截面積相等。
5.根據權利要求1所述的電動馬達，其特徵在於， 所述轉子鐵芯通過將多張電磁鋼板在軸向上層疊而成， 在所述第一磁極部的、與所述外側磁極部對置的位置，形成有在軸向的至少一側開口的第一插入孔，並且在所述第二磁極部的、與所述內側磁極部對置的位置，形成有在軸向的至少一側開口的第二插入孔， 所述第一突起由插入所述第一插入孔、且軸向的磁阻比所述轉子鐵芯的軸向的磁阻小的長條狀的第一磁性體構成， 所述第二突起由插入所述第二插入孔、且軸向的磁阻比所述轉子鐵芯的軸向的磁阻小的長條狀的第二磁性體構成。
6.根據權利要求1所述的電動馬達，其特徵在於， 所述第一突起由固定在所述轉子鐵芯的軸端面的、與所述外側磁極部對置的位置上的第一磁性體構成， 所述第二突起由固定在所述轉子鐵芯的軸端面的、與所述內側磁極部對置的位置上的第二磁性體構成。
【文檔編號】H02K1/28GK103580336SQ201310308410
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月22日 優先權日:2012年7月23日
【發明者】柴田由之 申請人:株式會社捷太格特