旋转电机的转子以及旋转电机

技术领域

本发明涉及旋转电机的定子。

背景技术

作为本技术领域的背景技术，有以下现有技术。专利文献1(日本专利特开2017-184375号公报)中记载有一种旋转电机的转子，其具备：转子铁心；以及磁铁收纳孔，其沿转子铁心的轴向Z贯通，用于收纳永磁铁；在转子铁心的两端面分别固定有非磁性的一对板体，夹持永磁铁的窄幅侧面一对磁铁固定片从板体的与磁铁收纳孔相对应的部分以进入磁铁收纳孔内部的方式分别延伸出来。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2017-184375号公报

发明内容

发明要解决的问题

在旋转电机的转子铁心上设置的磁铁插入孔形成得比插入至内部的永磁铁大，转子的旋转运动或振动使得磁铁在磁铁插入孔内晃动，该晃动导致磁铁与磁铁插入壁接触而存在发生磨耗的问题。为了抑止这样的磁铁的晃动，利用粘接剂将永磁铁固定在磁铁插入孔内。此外，专利文献1中设置有夹持永磁铁的窄幅侧面的一对磁铁固定片。

但若是使用粘接剂以固定永磁铁，则需要涂布粘接剂的构成，导致工序增多。此外，需要将从转子溢出的多余的粘接剂去除的工序。此外，磁铁插入孔内的磁铁的安装位置出现偏差而导致旋转电机的性能下降。进而，组装后的磁铁的卸除比较困难，导致旋转电机废弃时的回收变得困难。在专利文献1中记载的旋转电机的转子中，板体的一部分形成在磁铁固定片上，组装性较低。此外，无法以分割为多个铁心块的方式构成定子铁心。

解决问题的技术手段

以下展示本申请中揭示的发明的代表性的一例。即，一种旋转电机的转子，其具有旋转轴，其特征在于，具备：1个以上的磁铁；转子铁心，其具有在内部安装所述磁铁的1个以上的磁铁收容部；以及1个以上的固定构件，其配置在所述磁铁收容部的内部，用于固定所述磁铁，所述固定构件具有：第1固定部，其与所述磁铁的所述旋转轴的径向的侧面或者周向的侧面接触；以及第2固定部，其与所述磁铁的所述旋转轴的轴向的端面接触，所述第1固定部与所述第2固定部以小于90度的角度连结在一起，所述固定构件与所述磁铁一起插入至所述磁铁收容部，通过扩大所述第1固定部与所述第2固定部之间的角度，将所述磁铁按压在所述磁铁收容部的内壁上。

发明的效果

根据本发明的一形态，可以将磁铁牢固地固定在磁铁插入部的规定位置。通过以下实施例的说明，将明确前文所述以外的课题、构成及效果。

附图说明

图1为搭载有本发明的实施例的旋转电机的混合动力型电动汽车的概略构成图。

图2为表示旋转电机的整体构成的示意图。

图3为图2的A-A截面图。

图4为转子的分解立体图。

图5为将永磁铁插入磁铁插入孔之前的定子铁心的局部截面图。

图6为已将永磁铁插入磁铁插入孔的状态的定子铁心的局部截面图。

图7为已将永磁铁插入磁铁插入孔的状态的定子铁心的局部截面图。

图8为从轴向观察在永磁铁的径向侧面(沿周向延伸的侧面)安装有固定构件的状态的图。

图9为从轴向观察在永磁铁的周向侧面(沿径向延伸的侧面)安装有固定构件的状态的图。

图10为由两个铁心块构成的定子铁心的立体图。

图11为由两个铁心块构成的定子铁心的局部截面图。

图12为由两个铁心块构成的定子铁心的局部截面图。

图13为由三个铁心块构成的定子铁心的局部截面图。

图14为由三个铁心块构成的定子铁心的局部截面图。

具体实施方式

下面，使用附图，对实施例进行说明。

如图1所示，混合动力汽车的车辆100搭载发动机120、第1旋转电机200、第2旋转电机201以及高电压的电池150。电池150由锂离子电池或镍氢电池等二次电池构成，输出250伏至600伏或以上的高电压直流电。在需要旋转电机200、201的驱动力的情况下，电池150向旋转电机200、201供给直流电，在再生行驶时从旋转电机200、201得到直流电的供给。电池150与旋转电机200、201之间经由电力转换装置160来授受直流电。

此外，虽然省略了图示，但车辆100搭载有供给低电压电力(例如14伏系电力)的电池。发动机120及旋转电机200、201产生的转矩经由变速器130和差速器140传递至前轮110。旋转电机200、201的构成大致相同，下面以旋转电机200为代表来进行说明。

图2为表示旋转电机200的整体构成的示意图。图2中，通过以截面表示旋转电机200的一部分来展示旋转电机200的内部。

如图2所示，在壳体205内部支承有定子300，定子300具有定子铁心305和定子线圈510。转子400隔着空隙500可旋转地支承在定子铁心305内周侧。转子400具有固定在转轴430上的转子铁心405、永磁铁415、以及非磁性体的端板420。壳体205具有设置有轴承425、426的一对尾架210，转轴430由这些轴承425、426旋转自如地支承。端板420通过压入或热压配合等固定在转轴430上。

该旋转电机200为永磁铁内置型三相同步马达。旋转电机200向定子铁心305上卷绕的定子线圈510供给三相交流电流，由此作为使转子400旋转的电动机进行工作。此外，当旋转电机200被发动机120驱动时，作为发电机进行工作而输出三相交流的发电电力。也就是说，旋转电机200具有作为使用电能来产生转矩的电动机的功能和作为使用机械能进行发电的发电机的功能这两种功能，可以根据汽车的行驶状态选择性地利用前文所述的功能。

图3为表示图2所示的定子300及转子400的AA截面(参考图2)的图，图4为本实施例的转子400的分解立体图。再者，图3中省略了壳体205和转轴430的记载。

定子铁心305是在轴向上层叠多个磁性体(例如多块电磁钢板)而形成的，由磁轭部及枢齿部(也称为突出部、凸极部)构成。磁轭部由嵌合在壳体205内周侧的圆筒状的磁轭铁心306(也称为铁心背部)构成。枢齿部由多个枢齿铁心307构成，所述多个枢齿铁心307从磁轭铁心306内周侧沿径向突出，以具有规定间隔的方式沿周向配置多个。图3中，对所有枢齿都未标注符号，仅以代表的形式对一部分枢齿铁心307标注有符号。在各邻接的枢齿铁心307之间形成有在周向上连续而且是处于转子400侧的多个电枢槽310。电枢槽310内设置有电枢槽衬垫所形成的电枢槽绝缘(图示省略)，并且安装有构成定子300的U相、V相、W相等多个相的绕组。在本实施例中，以分布绕法卷绕定子线圈510(参考图2)。

另一方面，转子铁心405是在轴向上层叠多个磁性体例如多块电磁钢板而形成的，电磁钢板上开设有供磁铁插入的磁铁插入孔410。磁铁插入孔410沿周向等间隔地形成于转子铁心405的外周部附近，在各磁铁插入孔内埋入磁铁。磁铁插入孔410的宽度和厚度的大小形成得比永磁铁415的宽度和厚度大。因此，在永磁铁415的表面与磁铁插入孔410的内壁之间形成空隙，提高了永磁铁415组装时的插入性。永磁铁415作为转子400的场磁极发挥作用。

此外，在转子铁心405的堆叠厚度方向上，磁铁插入孔410也考虑零件的堆叠尺寸公差而比永磁铁415的长度尺寸(堆叠厚度方向尺寸)大，在永磁铁415与端板420之间形成间隙。

如此，永磁铁415与磁铁插入孔410之间在径向、周向、轴向这各个方向上设置有空隙，因此，存在因转子400的旋转或振动造成的磁铁插入孔410内的永磁铁415的晃动而导致永磁铁415与磁铁插入孔410内壁接触而发生磨耗这一情况。永磁铁415的磨耗会降低旋转电机200的特性。因此，在本实施例中，在永磁铁415与转子铁心405的间隙内配置薄板的固定构件440来填塞间隙而保持永磁铁415、抑制永磁铁415的晃动。

永磁铁415的磁化方向朝往径向，磁化方向的朝向按每一场磁极而颠倒。即，若永磁铁415a的定子侧那一面为N极、轴侧那一面为S极，则相邻永磁铁415b的定子侧那一面为S极、轴侧那一面为N极。并且，这些永磁铁415a、415b沿圆周方向交替配置。永磁铁415可在磁化后埋入转子铁心405，也可在磁化前插入转子铁心405、之后施加强力磁场来加以磁化。磁化后的永磁铁415为强力磁铁，若在将永磁铁415固定至转子400之前将磁铁磁化，则会在永磁铁415的固定时在磁铁与转子铁心405之间产生强大吸引力，该吸引力会妨碍作业。此外，由于吸引力强大，从而有铁粉等灰尘附着至永磁铁415之虞。因此，在将永磁铁415插入转子铁心405后进行磁化会提高旋转电机的生产率。

永磁铁415可以使用钕系、钐系的烧结磁铁或者铁氧体磁铁、钕系的粘结磁铁等。永磁铁415的剩余磁通密度大致为0.4～1.3T左右。

图5至图9为表示磁铁插入孔410内的永磁铁415及固定构件440的配置的图。图5展示将永磁铁415插入磁铁插入孔410之前的转子铁心405的局部截面，图6及图7展示已将永磁铁415插入磁铁插入孔410的状态的转子铁心405的局部截面，图8展示从轴向观察在永磁铁415的径向侧面(沿周向延伸的侧面)安装有固定构件440的状态的图，图9展示从轴向观察在永磁铁415的周向侧面(沿径向延伸的侧面)安装有固定构件440的状态的图。

固定构件440是配置成在永磁铁415与转子铁心405之间以及永磁铁415与端板420之间填塞间隙的、形成为大致L字形的构件。即，固定构件440由配置在永磁铁415与转子铁心405之间的薄板构件的第1固定部440A和配置在永磁铁415与端板420之间的薄板构件的第2固定部440B构成，是将第1固定部440A与第2固定部440B以锐角(也就是小于90°的角度)呈大致L字型加以连结而形成。固定构件440可由非磁性材料、磁性材料、合成树脂中的任一材料构成。此外，如图8、图9所示，宜使固定构件440的接触永磁铁415那一边的长度(第1固定部440A的宽度L3)比永磁铁415的径向的侧面(沿周向延伸的侧面)以及周向的侧面(沿径向延伸的侧面)中的配置固定构件440的侧面(图8中为永磁铁415的径向的侧面，图9中为永磁铁415的周向的侧面)的宽度M1小，使得固定构件440相较于永磁铁415的宽度而言不突出，使向磁铁插入孔410的插入时具有裕度，从而提高作业性。

如图5所示，以第1固定部440A沿着永磁铁415的侧面、第2固定部440B抵接至永磁铁415的底面(轴向的插入侧那一面)的方式配置固定构件440，像图6所示那样将永磁铁415插入至磁铁插入孔410。再者，第1固定部440A的长度L1宜比第2固定部440B的长度L2长。

进而，如图7所示，将固定构件440插入至与端板420抵接的位置为止并进一步进行挤塞，由此，L字形的角度扩大而产生反弹力。由此，产生第1固定部440A向磁铁插入孔410的内壁推压永磁铁415的力和第2固定部440B在轴向上推压永磁铁415的力，这两个力的相互作用使得永磁铁415被固定在磁铁插入孔410内的规定位置。

在该情况下，如图8、图9所示，固定构件440的厚度T1宜比磁铁插入孔410的径向及周向中的不配置固定构件440那一侧的大小L4减去永磁铁415的径向及周向中的不配置固定构件440那一边(图8中为永磁铁415的周向的侧面，图9中为永磁铁415的径向的侧面)的大小M2得到的值小，使得装有固定构件440的永磁铁415向磁铁插入孔410插入时具有裕度，从而提高作业性。

如图8所示，固定构件440可配置在永磁铁415的侧面中的径向上。如图9所示，也可配置在永磁铁415的侧面中的周向上。不论固定构件440配置在哪一面，都会从抵接于端板420的位置起进一步挤塞固定构件440，由此，L字形扩大，产生借助永磁铁415与转子铁心405(磁铁插入孔410的内壁)的摩擦而在轴向上保持永磁铁415的力，永磁铁415得以固定在磁铁插入孔410内的规定位置。

图10至图14为表示转子铁心405由多个铁心块构成的例子的图。图10为由两个铁心块构成的转子铁心405的立体图，图11、图12展示由两个铁心块构成的转子铁心405的局部截面，图13、图14展示由三个铁心块构成的转子铁心405的局部截面。

转子铁心405可像图4所示那样由一个铁心块构成，也可像图10所示那样由两个铁心块405A、405B构成。通过以多个铁心块来构成转子铁心405，可以减少磁铁中产生的涡电流造成的铁损。此外，多个铁心块也可像图10所示那样配置在错开的位置上。

在转子铁心405由两个铁心块构成的情况下，如图11所示，在转子铁心405的磁铁插入孔410内按每一铁心块405A、405B安装永磁铁415。固定构件440沿各永磁铁415配置，该永磁铁415固定在转子铁心405中。此外，如图12所示，也可沿各永磁铁415的相反侧的面交替配置固定构件440。

再者，除了图示的形态以外，也可在永磁铁415的周向的面上交替配置固定构件440。如此一来，永磁铁415的配置在周向上错开，因此与偏斜一样，可以减少转矩波动。

此外，也可在永磁铁415的周向的面和径向的面上交替配置固定构件440。如此一来，永磁铁415的配置错开，因此能减少齿槽效应。

此外，转子铁心405也可由三个铁心块构成。在该情况下，如图13所示，在转子铁心405的磁铁插入孔410内按每一铁心块安装永磁铁415。固定构件440沿各永磁铁415配置，该永磁铁415固定在转子铁心405中。此外，如图14所示，也可沿各永磁铁415的不同面交替配置固定构件440。

如以上所说明，根据本发明的实施例，一种旋转电机的转子400，其具有旋转轴(转轴430)，该旋转电机的转子400具备：1个以上的磁铁(永磁铁415)；转子铁心405，其具有在内部安装磁铁415的1个以上的磁铁收容部(磁铁插入孔410)；以及1个以上的固定构件440，其配置在磁铁收容部410的内部，用于固定磁铁415，固定构件440具有：第1固定部440A，其与磁铁415的旋转轴的径向的侧面或者周向的侧面接触；以及第2固定部440B，其与磁铁415的旋转轴的轴向的端面接触，第1固定部440A与所述第2固定部440B以小于90度的角度连结在一起，固定构件440与磁铁415一起插入至磁铁收容部410，通过扩大第1固定部440A与第2固定部440B之间的角度而将磁铁415按压在磁铁收容部410的内壁上，因此能在不牺牲组装性的情况下将磁铁415牢固地固定在磁铁插入孔410内部的规定位置。此外，不会发生液体粘接剂那样的泄漏或溢出，因此制造工序的管理变得容易。此外，由于固定构件440的弯折部(连结第1固定部440A与所述第2固定部440B的部分)呈锐角，因此作为将磁铁415安装至定子铁心405时的引导部而发挥功能，可以提高组装性。

此外，第1固定部440A的长度L1为第2固定部440B的长度L2以上，因此固定构件440能够恰当地按压磁铁415。

此外，在固定构件440与磁铁415的径向的侧面接触的情况下，第1固定部440A的周向的宽度L3为磁铁415的周向的长度M1以下，在固定构件440与磁铁415的周向的侧面接触的情况下，第1固定部440A的径向的宽度L3为磁铁415的径向的长度M1以下，因此固定构件440在宽度方向上不会超出磁铁415，可以提高组装性。

此外，在固定构件440与磁铁415的径向的侧面接触的情况下，第1固定部440A的厚度T1比磁铁收容部410的周向的长度L4减去磁铁415的周向的长度M2得到的值小，在固定构件440与磁铁415的周向的侧面接触的情况下，第1固定部440A的厚度T1比磁铁收容部410的径向的长度L4减去磁铁415的径向的长度M2得到的值小，因此磁铁415和固定构件440能够容易地插入至磁铁插入孔410，可以提高组装性。

此外，固定构件440由非磁性材料、磁性材料或者树脂材料中的任一材料形成。通过以非磁性材料来形成固定构件440，不会扰乱磁铁415的磁力，可以使用耐蚀性高的不锈钢等材料。此外，通过以磁性材料来形成固定构件440，可以使固定构件440与磁铁415一体地发挥作用。此外，通过以树脂材料来形成固定构件440，能做到轻量且廉价。

进而，固定构件440具有绝缘性，因此能抑制涡电流。

此外，在一个磁铁收容部410内部安装多个磁铁415，并以将安装在磁铁415收容部内部的多个磁铁各方加以固定的方式与磁铁415成对配置固定构件440，因此能将多个磁铁415牢固地固定在磁铁插入孔410内部的规定位置。

此外，转子铁心405由形成磁铁收容部410的多个铁心块405A、405B构成，多个铁心块405A、405B以磁铁415的安装位置在周向上错开的方式加以层叠来构成转子铁心405，因此能将按每一铁心块设置的磁铁415牢固地固定在磁铁插入孔410内部的规定位置。

此外，在一个磁铁收容部410内安装的多个磁铁415中，固定构件440配置在与磁铁415的不同方向的面接触的位置，因此转子铁心405内的磁铁415的配置位置偏离磁铁插入孔410的中心，从而能减少转矩波动。

此外，在一个磁铁收容部内邻接安装的磁铁415中，固定构件440配置在与磁铁415的相反侧的面接触的位置，因此转子铁心405内的磁铁415的配置位置偏离磁铁插入孔410的中心，从而能减少转矩波动。

再者，本发明包含随附权利要求书的宗旨内的各种变形例及同等构成，并不限定于前文所述的实施例。例如，前文所述的实施例是为了以易于理解的方式说明本发明所作的详细说明，本发明并非一定限定于具备说明过的所有构成。此外，也可将某一实施例的构成的一部分替换为其他实施例的构成。此外，也可对某一实施例的构成加入其他实施例的构成。此外，也可对各实施例的构成的一部分进行其他构成的追加、删除、替换。

符号说明

100…车辆，110…前轮，120…发动机，130…变速器，140…差速器，150…电池，160…电力转换装置，200、201…第2旋转电机，205…壳体，210…尾架，300…定子，305…定子铁心，306…磁轭铁心，307…枢齿铁心，310…电枢槽，400…转子，405…转子铁心，405A、405B…铁心块，410…磁铁插入孔，415、415a、415b…永磁铁，420…端板，425、426…轴承，430…转轴，440…固定构件，440A…第1固定部，440B…第2固定部，500…空隙，510…定子线圈。