永磁旋轉電的製造方法
2023-11-11 01:38:22 6
永磁旋轉電的製造方法
【專利摘要】依照一實施例，一種永磁旋轉電機，其包括定子（12）和轉子（14），所述轉子包括轉子芯部（24）、在轉子芯部的徑向方向上前後地形成的磁體嵌孔（32a，32b）、和嵌在磁體嵌孔中的永磁體（26a，26b）。磁體嵌孔形成為弓形形狀。轉子芯部包括在兩個端部部分處從內周表面突出至內磁體嵌孔中的兩個支撐突起（34）和在中心軸線上從內周表面突出至磁極的內磁體嵌孔中的中心支撐結構（50）。兩個永磁體在中心支撐結構的兩側嵌到內磁體嵌孔中，每個永磁體均由中心支撐結構以及其兩個端部部分處都具有的一個支撐突起支撐。
【專利說明】永磁旋轉電機
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請基於並要求2012年10月19日提交的日本專利申請N0.2012-232125和2013年9月5日提交的日本專利申請N0.2013-184523的優先權，這兩件申請的全部內容在此引入作為參考。
【技術領域】
[0003]概括來說，在此所述的實施例涉及一種永磁旋轉電機，在該永磁旋轉電機中，永磁體嵌入到轉子中。
【背景技術】
[0004]近年來，對於用於電動車或混合動力車的車載旋轉電機，為抑制廢氣，堅決要求較高程度地提高效率以及提高燃料效率。與之伴隨的，尺寸的減小以及朝向使使用永磁體的旋轉電機具有較高程度的輸出水平的努力現在也在進展中。
[0005]有限安裝空間中的車載旋轉電機需要高轉矩以及高程度的輸出水平。因此，提出了 一種永磁磁阻旋轉電機，在該電機中，諸如稀土(NdFeB)磁體的具有高磁能積的永磁體布置成V形，槽(內極槽)布置在永磁體的外周側。這種旋轉電機，增大了磁阻轉矩，獲得了高轉矩，由此實現了高輸出和可變速的運行。
[0006]另一方面，在用作車載旋轉電機的永磁旋轉電機中，稀土( NdFeB )磁體具有強大的磁力，並且經常使用高能積。稀土磁體可以以小體積產生較高的轉矩。但是，稀土金屬生產區分布不均衡，資源量匱乏，因此稀土金屬作為材料的獲取風險以及未來資源耗盡成為了問題。
[0007]為此，目前正在研究使用資源量豐富、價格低的鐵素體磁體的旋轉電機。但是，鐵素體的磁力低至稀土磁體磁力的三分之一。因而，提出了一種永磁磁阻旋轉電機，在該電機中，通過在轉子中設置多層結構的狹縫並在狹縫中布置永磁體來利用磁阻轉矩，磁阻轉矩與基於永磁體的磁體扭矩協同組合，由此提高所產生的轉矩。
[0008]另外,在車載旋轉電機中，當採用高速旋轉來促進尺寸減小時，轉子芯部的離心力引起的應力變大，這也成為了一個問題。因而，提出了一種永磁旋轉電機，其中，通過藉助突起保持嵌在轉子芯部中的永磁體來減少旋轉離心力，並從而減小轉子芯部中產生的應力。
[0009]通過在使用鐵素體磁體的上述永磁磁阻旋轉電機上設置永磁體保持突起，可以實現能夠高速旋轉、同時使用低磁力的鐵素體磁體的永磁體磁阻旋轉電機。
[0010]但是，在永磁磁阻旋轉電機中，由於旋轉離心力引起的變形，通過使用磁體保持突起充分保持外周上層磁體變得困難。另外，磁體和轉子芯部的嵌入孔之間發生不均勻接觸，從而導致了裂紋或碎片，此外，由於馬達特性下降引起轉子芯部應力增加、磁體裂紋或碎片以及轉動不平衡增大，還存在轉子損壞的可能。
【發明內容】
[0011]本發明正是考慮到這些情形設計的，其目的是提供一種永磁磁阻旋轉電機，該電機能夠高速旋轉，製造成本低，確保高度可靠性，同時避免永磁體斷裂和損壞轉子，並保持高轉矩和高輸出。
[0012]依照本發明的一方面，一種永磁旋轉電機，其包括:定子，所述定子包括定子芯部和附接到定子芯部上的定子繞組；和轉子，所述轉子包括能夠相對於定子旋轉的轉子芯部、在轉子芯部的徑向方向上前後地形成多層的多個磁體嵌孔、和嵌在磁體嵌孔中的多個永磁體，所述永磁體在轉子芯部的徑向方向上前後地布置多層。磁體嵌孔包括位於轉子芯部的外周側上的外磁體嵌孔和位於轉子芯部的中心側上的內磁體嵌孔，外磁體嵌孔和內磁體嵌孔中的每個均形成為弓形，該弓形的中心位於轉子的磁極中心軸線上，並且朝轉子的中心側凸出。每個內磁體嵌孔由位於轉子芯部的外周側上的外周表面和位於轉子芯部的中心側上的內周表面限定，所述內周表面與外周表面相對，兩者之間具有一空間。轉子芯部包括中心支撐結構和兩個支撐突起，所述兩個支撐突起在與磁極中心軸線分開的兩個端部部分從所述內周表面突出到內磁體嵌孔中，所述中心支撐結構在磁極中心軸線上從所述內周表面突出到內磁體嵌孔中，所述中心支撐結構被構造成至少在轉子芯部旋轉時支撐永磁體。永磁體包括嵌到中心支撐結構的兩側上的內磁體嵌孔中的兩個永磁體,這兩個永磁體共同構成兩側對稱結構，每個永磁體均呈弓形橫截面形狀，這兩個永磁體中的每一個均被中心支撐結構支撐並且在其弓形方向上的兩個端部部分上都由一個支撐突起支撐，並且被保持在內磁體嵌孔中。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是依照第一實施例的永磁旋轉電機的橫截面視圖；
[0014]圖2是旋轉電機的轉子和定子的一部分的橫截面放大圖；
[0015]圖3是依照第二實施例的永磁旋轉電機的橫截面視圖；
[0016]圖4是依照第二實施例的永磁旋轉電機的轉子和定子的一部分的橫截面放大圖；
[0017]圖5是依照第三實施例的永磁旋轉電機的橫截面視圖；
[0018]圖6是示出了依照第三實施例的永磁旋轉電機的轉子的一部分的橫截面放大圖；和
[0019]圖7是依照第四實施例的永磁旋轉電機的轉子的一部分的橫截面放大圖。
【具體實施方式】
[0020]參照附圖，將在下文描述各實施例。
[0021]應該注意，貫穿各實施例的共同的構造用相同的附圖標記表示，重複描述從略。另夕卜，每一視圖都是用於促進對實施例的理解的示意圖，雖然這些視圖中的部分視圖在形狀、尺寸和比例上不同於實際的裝置，但是，這些通過對下面的描述進行修正可以進行適當的設計上的改變，這些都是公知的技術。
[0022](第一實施例)
[0023]圖1是依照第一實施例的永磁磁阻旋轉電機10的定子和轉子的橫截面視圖。圖2是示出了轉子的橫截面放大圖。在該實施例中，雖然將描述的永磁磁阻旋轉電機具有八個磁極和四十八個狹槽，但是，旋轉電機的磁極數量和狹槽數量可以適當增減。如圖1所示，旋轉電機10被構成作為例如內轉子旋轉電機，其設置有:定子12，在本方案中，所述定子呈環狀圓筒形，並且由固定框架(未顯示)支撐；和轉子14，所述轉子可旋轉地支撐在定子內部並且與定子同軸。
[0024]定子12設置有圓筒形定子芯部16和嵌在定子芯部中的定子繞組18。定子芯部16通過同軸層壓大量磁性部件(例如環形磁鋼片)構成。在定子芯部16的內周部分中，形成有多個狹槽20，每個狹槽均沿軸向延伸，由此，定子芯部16的該內周部分構成了面對轉子14的大量定子齒21。狹槽的數量為48。另外，定子繞組18嵌在這些狹槽20中。
[0025]轉子14包括兩端由軸承(未顯示)可旋轉地支撐的旋轉軸22、在所述旋轉軸沿軸向方向的大體中心部分固定於旋轉軸的圓柱形轉子芯部24、和嵌在轉子芯部中的多個永磁體26，所述轉子與定子12同軸地布置在定子內部，兩者之間保持一小的氣隙。
[0026]轉子芯部24被構造成通過同軸層壓大量磁性部件(例如環形磁鋼片24a)形成的層壓體。轉子芯部24具有易磁化軸線(磁通量容易通過的部分)d和難磁化軸線(磁通量難以通過的部分)q，這些軸線均在徑向方向或在放射方向上延伸，並且這些軸線d和軸線q在轉子芯部24的周向上以預定的相位交替形成。
[0027]轉子芯部24的外周部分中形成有多個凹陷部30。每一凹陷部30以貫穿的方式在轉子芯部24的軸向方向上延伸，並位於軸線d上。轉子芯部24設置有多個磁體嵌孔和嵌在這些磁體嵌孔中的多個永磁體26，以便在其外周表面上形成磁凸出部和凹陷部。使用例如鐵素體磁體作為永磁體26。
[0028]如圖1和圖2所示，多個磁體嵌孔在轉子芯部24的每個軸線d上在轉子芯部的徑向方向上前後地形成多層(例如兩層)。轉子芯部24的外周側上的磁體嵌孔32a的橫截面呈弧形，並且延伸以沿轉子芯部的軸向方向穿過轉子芯部24。同樣，轉子芯部24的內周側上的磁體嵌孔32b的橫截面呈弧形，並且延伸以沿轉子芯部的軸向方向穿過轉子芯部24。
[0029]布置成兩層的磁體嵌孔32a和32b中的每一個均形成為弧形，其中心在轉子芯部24的軸線d (磁極中心軸線)上，並朝轉子芯部的中心側凸出。每個磁體嵌孔32a和32b的兩端都延伸到靠近轉子芯部24的外周表面的位置。轉子芯部24包括在每個磁體嵌孔32a和32b的在弓形方向的兩端處的支撐突起34，所述支撐突起從每個磁體嵌孔32a和32b的內周側上的表面朝著每個磁體嵌孔32a和32b內突出，支撐突起34與轉子芯部24 —體形成。
[0030]永磁體26裝配在相應的磁體嵌孔32a和32b中，並嵌在轉子芯部24中。每個永磁體26形成為具有弧形橫截面的細長杆形狀，其長度大體上等於轉子芯部24在軸向方向上的長度。另外，每個永磁體26基本上沿著轉子芯部24的整個長度嵌入在轉子芯部24中。從而，多個永磁體26在轉子芯部24的徑向方向上的轉子芯部24的每個軸線d上前後地布置成多層，例如布置成兩層。
[0031]也就是說，永磁體26包括插入到外周側上的磁體嵌孔32a中的外永磁體26a和插入到內周側上的磁體嵌孔32b中的內永磁體26b。外永磁體26a形成為對應於磁體嵌孔32a的橫截面形狀的弧形橫截面形狀，裝配在磁體嵌孔32a中，並且用粘結劑或類似物固定到轉子芯部24上。另外，永磁體26a在其弓形方向上的兩個端面處抵靠在支撐突起34上，從而確定其在弓形方向上的位置。
[0032]內永磁體26b形成為對應於磁體嵌孔32b的橫截面形狀的弧形橫截面形狀，內永磁體裝配在磁體嵌孔32b中，並用粘結劑或類似物固定到轉子芯部24上。另外，永磁體26b在其弓形方向上的兩個端面處抵靠在支撐突起34上，從而確定其在弓形方向上的位置。從而，兩層中的每個永磁體26a和26b都呈弧形布置，其中心在轉子芯部24的軸線d(磁極中心軸線)上，並朝轉子芯部的中心側凸出。
[0033]內周側上的磁體嵌孔32b由位於轉子芯部24的外周側上的弧形外周表面33a和位於轉子芯部24的中心側上的弧形內周表面33b限定,所述內周表面與外周表面33a相對，兩者之間保持一空間。在內周側上的磁體嵌孔32b中，轉子芯部24包括兩個支撐突起34和一中心支撐突起50，所述兩個支撐突起在沿弓形方向上與磁極中心軸線d分開的兩端部處從內周表面33b朝著磁體嵌孔32b內突出，所述中心支撐突起50在磁極中心軸線d上從內周表面33b朝著磁體嵌孔32b內突出。支撐突起34和中心支撐突起50與轉子芯部24一體形成。該中心支撐突起50構成了設置在內周側上的磁體嵌孔32b的中心部分處的中心支撐結構。
[0034]在該實施例中，兩個永磁體26a和26b中的至少一個成多層地布置，例如，內永磁體26b在其中心部分被分成兩個永磁體26b I和26b2。永磁體26b I和26b2均被插入和固定到磁體嵌孔32b中，並嵌在中心支撐突起50的兩側上。這兩個永磁體26bl和26b2共同構成兩側對稱結構，並均呈弧形橫截面形狀。每個永磁體26bl和26b2在外周側上的端部處抵靠在支撐突起34上，並在磁極中心軸線d側上的端部處抵靠在中心支撐突起50上。由此，永磁體26bl和26b2定位在磁體嵌孔32b中，並保持在那裡。
[0035]如圖2所示，在所述兩層中並且位於各個軸線d上的每個永磁體26a和26b中，磁體在弓形方向上的、抵靠在支撐突起34上的至少每個端部部分以使得磁化方向指向軸線d(磁極中心軸線)側的方式被磁化。在該實施例中，外周側上的永磁體26a以總磁化方向指向磁極中心軸線d側的方式被磁化。另外，在內周側上的每個永磁體26bl和26b2中，其在中心支撐突起50側上的各端均以磁化方向指向軸線q (內磁極中心軸線)的方式被磁化，即，磁化方向為從軸線d分開的方向。通過以上述方式在轉子芯部24的外周部分處布置多個永磁體26a和26b，軸線d上的區域形成了磁極部分40，軸線q上的區域形成了內磁極部分42。另外，通過使電流流過裝配在定子芯部16中的定子繞組18，轉子14中產生了旋轉磁場，轉子14通過旋轉磁場與由永磁體26產生的磁場之間的相互作用而繞旋轉軸22旋轉。
[0036]另外，在該實施例中，通過雷射硬化、噴丸硬化、壓制等，對轉子芯部24的每個支撐突起34施加機械壓力，每個支撐突起34加工成使得其飽和磁通密度變得比轉子芯部的其他部分小，並且其磁性減弱。
[0037](功能)
[0038]下面將描述上述構造的旋轉電機10的功能。當旋轉電機10運行時，推動永磁體26a和26b徑向飛出的尚心力作用在永磁體26a和26b上。這時,每個永磁體26a和26b在弓形方向上的兩個磁體端部部分抵靠在轉子芯部24的支撐突起34上，由此永磁體26a和26b由支撐突起34和中心支撐突起50保持而不會飛出。
[0039]當內周側上的永磁體26b被分成兩個永磁體26bl和26b2時，可以減小在磁極中心軸線上作用在永磁體26b上的離心力，並減少永磁體26bl和26b2的位移和變形。
[0040]另外，當永磁體26b被分成兩個永磁體26bl和26b2時，各永磁體的重心位置變為沿著與磁極中心軸線分開的方向移動。在這種情況下，永磁體26bl和26b2被設置在磁體嵌孔的兩個端部部分的支撐突起34約束，由此離心力使轉矩M作用在每個永磁體上，支撐突起34用作支點，如圖2所示。因此，永磁體26bl和26b2撞擊到磁體嵌孔32b的外周表面33a上，從而增大作用在轉子芯部24上的應力。依照該實施例，中心支撐突起50作為中心支撐結構布置在磁極中心部分上，永磁體26bl和26b2在磁極中心軸線側的端部部分抵靠在中心支撐突起50上，由此可以抑制永磁體26bl和26b2的旋轉。因而可以防止永磁體26bI和26b2與磁體嵌孔32b的外周表面33a發生不均勻接觸，並在很大程度上減小作用在轉子芯部24上的應力。因此，可以防止轉子芯部24變形，並穩固地保持永磁體26bl和26b2。
[0041]此外，中心支撐突起50隻設置在磁體嵌孔32b的內周表面側上，由此可以減少漏磁通。因而，可以防止轉矩減小，並獲得旋轉電機的高轉矩和高輸出。
[0042]當產生轉矩時，每個永磁體的磁化方向與試圖從每個永磁體26a和26b的端側面流出的漏磁通相反，由此漏磁通不易從此處流出。另外，當讓大電流流過定子繞組18以便產生大轉矩時，每個永磁體的磁化方向與電樞反作用磁場所施加的方向相反，該電樞反作用磁場充當抵抗永磁體26a和26b的反向磁場，因而永磁體磁化變得難以減弱。
[0043](優點)
[0044]依照第一實施例，作用在永磁體26a和26b上的旋轉離心力由支撐突起34和中心支撐突起50保持，由此可以減小轉子芯部24中的應力，實現高速旋轉，提高旋轉電機的可靠性。另外，通過抑制從永磁體26a和26b的磁體端側面漏出的漏通量，可以防止轉矩減小，並實現旋轉電機的高轉矩和高輸出。
[0045]通過抑制由電樞反作用引起的磁化減少，永磁體變得不易不可逆地消磁，從而改善了其可靠性。另外，即使使用成本低、磁力小的鐵素體磁體作為永磁體，也可以實現高轉矩、高輸出和高速旋轉，因而可以提供一種可靠性高且製造成本低的永磁磁阻旋轉電機。
[0046]接下來，下面將描述依照另一個實施例的旋轉電機。應該注意，在如下描述的另一實施例中，與之前描述的第一實施例相同的部件用相同的附圖標記表示，有關這些部件的詳細說明從略，下面將主要詳細描述與第一實施例不同的部件。
[0047](第二實施例)
[0048]圖3是依照第二實施例的永磁磁阻旋轉電機10的定子和轉子的橫截面視圖，圖4是以放大的方式顯示了定子和轉子的一部分的橫截面放大圖。
[0049]在該實施例中，內周側上的磁體嵌孔32b的中心部分上設置有中心橋48，所述中心橋被構造成將外周表面33a和內周表面33b相互連接在一起,所述中心橋用作轉子芯部24的中心支撐結構。也就是說，如圖4所示，外周側上的磁體嵌孔32a和內周側上的磁體嵌孔32b在轉子芯部24的徑向方向上前後地形成兩層，永磁體26a和26b分別嵌在這些磁體嵌孔32a和32b中，並在轉子芯部24的徑向方向上前後地布置成兩層。
[0050]內永磁體26b在其中心部分被分成兩個永磁體26bl和26b2。另外，內周側上的磁體嵌孔32b (內永磁體嵌在該磁體嵌孔中)也在其中心部分被分開，即被設置在磁極中心軸線(軸線d)上的中心橋48分成兩部分。中心橋48與轉子芯部24 —體形成。
[0051]另外，永磁體26bl和26b2均被插入和固定到磁體嵌孔32b中，位於它們在弓形方向上的端部處的磁體端部抵靠在轉子芯部24的支撐突起34上。另外，永磁體26bl和26b2在中心橋48側上的端部抵罪在中心橋48上。由此，永磁體26bl和26b2定位並保持在磁體嵌孔32b中。
[0052]在永磁體26bl和26b2中，支撐突起34側上的磁體端部部分以磁化方向指向軸線d (磁極中心軸線)側的方式被磁化。在永磁體26bl和26b2中，中心橋48側上的每個端部都以磁化方向指向軸線q (內磁極中心軸線)的方式被磁化，即，中心橋48側上的每個端部在從軸線d分開的方向上被磁化。
[0053]另外，在該實施例中，通過雷射硬化、噴丸硬化、壓制等對轉子芯部24的每個支撐突起34施加機械壓力，每個支撐突起34加工成使得其飽和磁通密度變得比轉子芯部的其他部分小，並且其磁性減弱。
[0054]應該注意，在第二實施例中，旋轉電機的構造與之前描述的依照第一實施例的旋轉電機相同。
[0055](功能和優點)
[0056]下面將描述如上面描述那樣構造的依照第二實施例的旋轉電機的功能和優點。當內周側上的永磁體26b被分成兩個永磁體26bl和26b2時，可以減小作用在磁極中心軸線上的永磁體26上的離心力，減少永磁體261和262的位移和變形。
[0057]另外，當內周側上的永磁體26b被分成兩個永磁體26bl和26b2時，各永磁體的重心位置變為沿著與磁極中心軸線分開的方向移動。在這種情況下，永磁體26bl和26b2被設置在磁體嵌孔的兩個端部部分處的支撐突起34約束，由此作用在永磁體上的離心力使轉矩M作用在每個永磁體上,支撐突起34作為支點，如圖4所示。因此,永磁體26bl和26b2撞擊到轉子芯部上，從而增大作用在轉子芯部上的應力。依照該實施例，通過在磁極中心部分上布置中心橋48作為中心支撐結構，以及通過抑制永磁體26bl和26b2的旋轉，可以防止永磁體與轉子芯部發生不均勻接觸。所以，可以顯著減小作用在轉子芯部上的應力。
[0058]此外，通過藉助於起中心支撐結構作用的中心橋48將磁體嵌孔32b的外周部分的中心部分與內周部分的中心部分相互連接，提高了轉子芯部24的機械強度，進一步抑制了由旋轉離心力引起的轉子芯部的變形。所以，能夠進一步減小轉子芯部的應力，實現旋轉電機的高速旋轉，並提高高輸出下的可靠性。
[0059]每個永磁體26bl和26b2的磁化方向與試圖流過中心橋48附近的部分的漏通量相反，由此漏通量不易流過該部分。因而，可以防止轉矩減小，並且獲得旋轉電機的高轉矩和高輸出。
[0060]另外，當讓大電流流過定子繞組18以便產生大轉矩時，每個永磁體的磁化方向與電樞反作用磁場的施加方向相反，所述電樞反作用磁場充當抵抗各個永磁體26bl和26b2靠近中心橋48的部分的反向磁場，由此永磁體的磁化變得不易減弱。因而，永磁體變得不易不可逆地消磁，從而提高了旋轉電機的可靠性。
[0061]此外，通過將轉子芯部24的支撐突起34的磁性減弱至比其他部分低的程度，磁通量變得難以流過支撐突起，可以更可靠地減少磁場洩漏。因而，可以使轉矩更大並且使輸出更高。
[0062](第三實施例)
[0063]圖5是依照第三實施例的永磁磁阻旋轉電機10的定子和轉子的橫截面視圖。圖6是示出了轉子的橫截面放大圖。
[0064]如圖5和圖6所示，多個磁體嵌孔在轉子芯部的徑向方向上前後地形成多層，例如，在轉子芯部24的每個軸線d上形成兩層。轉子芯部24的外周側上的磁體嵌孔32a的橫截面呈弧形，並且延伸以沿其軸向方向穿過轉子芯部24。同樣，轉子芯部24的內周側上的磁體嵌孔32b的橫截面呈弧形，並且延伸以沿其軸向方向穿過轉子芯部24。
[0065]成兩層布置的磁體嵌孔32a和32b呈弧形，其中心在轉子芯部24的軸線d (磁極中心軸線)上，並朝轉子芯部的中心側凸出。每個磁體嵌孔32a和32b的兩端都延伸到靠近轉子芯部24的外周表面的位置。轉子芯部24包括支撐突起34，所述支撐突起在每個磁體嵌孔32a和32b在弓形方向的兩端從每個磁體嵌孔32a和32b的內周側上的表面朝每個磁體嵌孔32a和32b內突出，支撐突起34與轉子芯部24 —體形成。
[0066]多個永磁體26中的每個插入到每個磁體嵌孔32a和32b中，並嵌在轉子芯部24中。每個永磁體26形成為具有弧形橫截面的細長杆形狀，其長度大體上等於轉子芯部24在軸向方向上的長度。另外，每個永磁體26基本上沿著轉子芯部24的整個長度嵌入到轉子芯部24中。所以，多個永磁體26在轉子芯部24的各個軸線d上在轉子芯部24的徑向方向上前後地布置多層，例如布置兩層。
[0067]也就是說，永磁體26包括插入到外周側上的磁體嵌孔32a中的外永磁體26a和插入到內周側上的磁體嵌孔32b中的內永磁體26b。外永磁體26a形成為對應於磁體嵌孔32a的橫截面形狀的弧形橫截面，外永磁體裝配到磁體嵌孔32a中，並用粘結劑或類似物固定到轉子芯部24上。另外，永磁體26a在其弓形方向上的兩個端面上抵靠在支撐突起34上，從而確定其在弓形方向上的位置。
[0068]內永磁體26b形成為對應於磁體嵌孔32b的橫截面形狀的弧形橫截面形狀，內永磁體裝配在磁體嵌孔32b中，並用粘結劑或類似物固定到轉子芯部24上。另外，永磁體26b弓形方向上的兩個端面抵靠在支撐突起34上，從而確定其在弓形方向上的位置。所以，兩層中的每個永磁體26a和26b都布置成弧形形狀，其中心在轉子芯部24的軸線d (磁極中心軸線)上，並朝轉子芯部的中心側凸出。
[0069]布置成兩層並且位於各個軸線d上的永磁體26a和26b中，抵靠在支撐突起34上的至少每個弓形方向上的磁體端部以磁化方向指向磁極中心軸線d側的方式被磁化。在該實施例中，永磁體26a和26b以總磁化方向指向磁極中心軸線d側的方式被磁化。通過以上述方式布置多個永磁體26，在轉子芯部24的外周部分，各個軸線d上的一區域形成了磁極部分40，各個軸線q上的一區域形成了內磁極部分42。另外，通過使電流流過裝配在定子芯部16中的定子繞組18，轉子14中產生了旋轉磁場，旋轉磁場與由永磁體26產生的磁場之間的相互作用使轉子14繞旋轉軸22旋轉。
[0070](功能)
[0071]下面將描述如上所述構造的旋轉電機10的功能。當旋轉電機10運行時，推動永磁體26a和26b徑向飛出的離心力作用在永磁體26a和26b上。這時,每個永磁體26a和26b在弓形方向上的兩個磁體端部都抵靠在轉子芯部24的支撐突起34上，由此永磁體26a和26b由支撐突起34保持而不會飛出。
[0072]當產生轉矩時，每個永磁體的磁化方向與試圖從每個永磁體26a和26b的端側面流出的漏通量相反，由此漏通量變得難以從此處流出。另外，當讓大電流流過定子繞組18以便產生大轉矩時，每個永磁體的磁化方向與電樞反作用磁場所施加的方向相反，該電樞反作用磁場充當抵抗永磁體26a和26b的反向磁場，由此永磁體的磁化不易減弱。[0073]此外，內周側上的永磁體26b沒有被分成兩部分，其在弓形方向上的中心部分基本上在軸線d上延伸。因此，永磁體26b產生了更大的磁力，並且有助於獲得旋轉電機的更高的轉矩和更高的輸出。
[0074](優點)
[0075]依照第三實施例，作用在永磁體26a和26b上的旋轉離心力由支撐突起34保持，由此可以減小轉子芯部24中的應力，並實現高速旋轉，以及提高旋轉電機的可靠性。另外，通過抑制從永磁體26a和26b的磁體端面流出的漏通量，可以防止轉矩減小，並實現旋轉電機的高轉矩和高輸出。
[0076]通過抑制由電樞反作用引起的磁化減少，永磁體不易不可逆地消磁，並且其可靠性得到了提高。另外，即使使用成本低、磁力小的鐵素體磁體作為永磁體，也可以實現高轉矩、高輸出和高速旋轉，因而可以提供一種可靠性高並且製造成本低的永磁磁阻旋轉電機。
[0077](第四實施例)
[0078]圖7是以放大的方式顯示了依照第四實施例的永磁旋轉電機的轉子的一部分的橫截面放大圖。依照該實施例，一非磁性部件，例如，由碳加強纖維46製成的部件，布置在每個永磁體26a和26b的各個磁體端部部分與支撐突起34之間。碳加強纖維46固定於每個永磁體26a和26b的磁體端部部分的端面(側面)上，大體上沿著每個永磁體26a和26b的整個長度延伸，並抵靠在支撐突起34上。
[0079]應該注意，該旋轉電機的其他構造與依照第三實施例的上述旋轉電機相同。
[0080](功能)
[0081]通過在永磁體端部部分與支撐突起34之間設置非磁性部件，每個永磁體26a和26b與支撐突起34之間的磁阻變得更大，幾乎沒有漏通量流過該部分。考慮到由電樞反作用引起並充當抵抗每個永磁體26a和26b的反向磁場的磁場，由於每個永磁體與支撐突起34之間的磁阻增大，永磁體的磁化幾乎不能被上述磁場減弱。另外，非磁性部件由抗壓強度高、比重小的碳加強纖維製成，因此能夠減小由旋轉引起的離心力，並相應地提高永磁體的保持可靠性。
[0082](優點)
[0083]依照第四實施例，藉助於非磁性部件，可以進一步抑制漏通量，抑制轉矩減小，並實現高轉矩和高輸出。另外，通過抑制由電樞反作用引起的永磁體磁化減少，永磁體不易不可逆地消磁，從而提高了可靠性。非磁性部件的旋轉離心力變小，因此可以減小轉子芯部的應力，進一步提聞聞速旋轉和可罪性。
[0084]雖然已經描述了某些實施例，但是，這些實施例僅僅是作為例子來介紹的，不用來限制本發明的範圍。誠然，在此描述的新穎的實施例可以涵蓋各種各樣的其他形式；此外，在不脫離本發明的精神的情況下，可以對在此描述的實施例的形式作出各種省略、替代和改變。附帶的權利要求書及其等同物用來覆蓋這樣的形式或修改，這些形式或修改將落入本發明的範圍和精神之內。
[0085]例如，永磁旋轉電機不局限於內轉子類型，可以製成外轉子類型。轉子的磁極數量、尺寸、形狀等不局限於上述實施例，而是可以根據設計進行各種變化。另外，永磁體26在轉子芯部24中的多層布置不局限於兩層，可以採用三層或更多層。
【權利要求】
1.一種永磁旋轉電機,其特徵在於，該永磁旋轉電機包括: 定子，所述定子包括定子芯部和附接到定子芯部上的定子繞組；和 轉子，所述轉子包括能夠相對於定子旋轉的轉子芯部、在轉子芯部的徑向方向上前後地形成多層的多個磁體嵌孔、和嵌在磁體嵌孔中的多個永磁體，所述永磁體在轉子芯部的徑向方向上前後地布置多層，其中， 磁體嵌孔包括位於轉子芯部的外周側上的外磁體嵌孔和位於轉子芯部的中心側上的內磁體嵌孔，外磁體嵌孔和內磁體嵌孔中的每個均形成為弓形，其中心位於轉子的磁極中心軸線上，並且朝轉子的中心側凸出， 每個內磁體嵌孔由位於轉子芯部的外周側上的外周表面和位於轉子芯部的中心側上的內周表面限定，所述內周表面與外周表面相對，兩者之間具有一空間， 轉子芯部包括中心支撐結構和兩個支撐突起，所述兩個支撐突起在與磁極中心軸線分開的兩個端部部分從所述內周表面突出到內磁體嵌孔中，所述中心支撐結構在磁極中心軸線上從所述內周表面突出到內磁體嵌孔中，所述中心支撐結構被構造成至少在轉子芯部旋轉時支撐永磁體，和 永磁體包括在中心支撐結構的兩側上嵌到內磁體嵌孔中的兩個永磁體,這兩個永磁體共同構成兩側對稱結構，每個永磁體均具有弓形橫截面形狀，這兩個永磁體中的每一個均被中心支撐結構支撐並且兩個永磁體在弓形方向上的兩個端部部分都由一個支撐突起支撐，並且被保持在內磁體嵌孔中。
2.如權利要求1所述的永磁旋轉電機，其特徵在於，中心支撐結構包括中心支撐突起，所述中心支撐突起在磁極中心軸線上從內磁體嵌孔的內周表面突出到內磁體嵌孔中。
3.如權利要求2所述的永磁旋轉電機，其特徵在於，所述兩個永磁體中的每個永磁體在中心支撐突起上的端部部分`以使磁化方向是與磁極中心軸線分開的方向的方式被磁化。
4.如權利要求1所述的永磁旋轉電機，其特徵在於，中心支撐結構包括中心橋，所述中心橋被構造成將內磁體嵌孔的內周表面和外周表面相互聯接，所述兩個永磁體在中心橋的兩側布置在內磁體嵌孔中。
5.如權利要求4所述的永磁旋轉電機，其特徵在於，所述兩個永磁體中的每個永磁體在中心橋側上的端部部分以使磁化方向是與磁極中心軸線分開的方向的方式被磁化。
6.如權利要求1-5任一項所述的永磁旋轉電機，其特徵在於，轉子芯部包括兩個支撐突起，所述兩個支撐突起朝著外磁體嵌孔內突出，並被構造成在永磁體的弓形方向上的兩個端部部分處抵靠在永磁體上，以支撐永磁體。
7.如權利要求6所述的永磁旋轉電機，其特徵在於，與支撐突起相接觸的永磁體的每個端部部分以使磁化方向指向磁極中心軸線的方式被磁化。
8.如權利要求1-5任一項所述的永磁旋轉電機,其特徵在於,永磁體以使磁化方向指向磁極中心軸線的方式被磁化。
9.如權利要求1所述的永磁旋轉電機，其特徵在於，還包括布置在永磁體的各個端部部分與各個支撐突起之間的非磁性部件。
10.如權利要求9所述的永磁旋轉電機,其特徵在於,非磁性部件由碳加強纖維構成。
11.如權利要求1所述的永磁旋轉電機，其特徵在於，支撐突起被加工成使得其飽和磁通密度比轉子芯部的其他部分小。
12.如權利要求1-5任一項所述的永磁旋轉電機,其特徵在於,永磁體為鐵素體磁體。
【文檔編號】H02K21/14GK103780038SQ201310489264
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年10月18日 優先權日:2012年10月19日
【發明者】高橋則雄, 松下真琴, 橋場豐, 三須大輔, 竹內活德, 高畠幹生, 松岡佑將 申請人:株式會社東芝