旋轉電機、轉子鐵心的制造方法技術

旋轉電機以及轉子鐵心的制造方法。提高旋轉電機的性能。該旋轉電機具有轉子鐵心(3)以及被埋入在轉子鐵心(3)中的多個永久磁鐵(4)，轉子鐵心(3)具有多個磁極部(5)，多個磁極部(5)與多個永久磁鐵(4)的配置對應地形成于周向的多處，并具有圓弧面(5a)，圓弧面(5a)在與軸向垂直的方向上的截面形狀是曲率與轉子鐵心(3)的最大外徑部分的圓周即外周圓(11)不同的圓弧形狀。磁極部(5)的圓弧面(5a)的曲率半徑(r)比轉子鐵心(3)的外周圓(11)的半徑(R)小。

【技術實現步驟摘要】
旋轉電機、轉子鐵心的制造方法
公開的實施方式涉及旋轉電機以及轉子鐵心的制造方法。
技術介紹
在專利文獻1中記載了一種電動機，其具有以規定的間隔將永久磁鐵埋入轉子鐵心中而得的磁鐵埋入型的轉子。專利文獻1：日本特開2009-112166號公報當在上述電動機中謀求性能提高的情況下，希望轉子鐵心的形狀進一步優化。
技術實現思路
本專利技術是鑒于這樣的問題點而完成的，其目的在于提供一種能夠提高性能的旋轉電機以及轉子鐵心的制造方法。為了解決上述課題，根據本專利技術的一個觀點，應用了旋轉電機，該旋轉電機具有轉子鐵心以及被埋入在所述轉子鐵心中的多個永久磁鐵，所述轉子鐵心具有多個磁極部，所述多個磁極部與所述多個永久磁鐵的配置對應地形成于周向的多處，并具有圓弧面，所述圓弧面在與軸向垂直的方向上的截面形狀是曲率與所述轉子鐵心的最大外徑部分的圓周即外周圓不同的圓弧形狀。此外，根據本專利技術的其他的觀點，應用了轉子鐵心的制造方法，該轉子鐵心是旋轉電機的轉子鐵心，該轉子鐵心的制造方法具有如下步驟：通過將圓筒狀的轉子鐵心的外周面的周向多處切掉，形成曲率與所述外周面不同的多個圓弧面，在未被切掉的部分形成構成所述外周面的一部分的多個突起部。根據本專利技術，能夠提高旋轉電機的性能。附圖說明圖1是示出實施方式的旋轉電機的整體結構的一例的剖視圖。圖2是將轉子鐵心的相鄰的3個磁極部的結構的一例放大示出的剖視圖。圖3是示出感應電壓與齒槽轉矩相對于外周圓與圓弧面之間的曲率半徑比的變化曲線的一例的圖。圖4是將位于2個磁極部之間的1個突起部的結構的一例放大示出的剖視圖。圖5是示出負載電流相對于突起部的周向寬度比的變化曲線的一例的圖。具體實施方式以下，參照附圖對一個實施方式進行說明。<1：旋轉電機的整體結構>參照圖一對本實施方式的旋轉電機1的整體結構的一例進行說明。另外，在圖1中，省略框架、繞組以及軸等的圖示。在圖1中，旋轉電機1具有定子鐵心2、轉子鐵心3以及永久磁鐵4。旋轉電機1可以作為電動機而使用，也可以作為發電機而使用。定子鐵心2的整體形成為大致圓筒形狀，設于未圖示的筒狀的框架的內周。轉子鐵心3的整體形成為大致圓筒形狀，固定于未圖示的軸的外周并且配置為在徑向上與上述定子鐵心2的內周面相對。定子鐵心2以及轉子鐵心3是分別將大致圓環狀的薄板電磁鋼沿軸的軸向(圖1中的紙面垂直方向)層疊而形成的。在圖1所示的例中，定子鐵心2在內周部具有卷繞有未圖示的繞組的多個齒(在該例中是36個)。此外，轉子鐵心3在外周部具有與多個永久磁鐵4的配置對應地形成于周向(旋轉方向)的多處的多個磁極部5(在該例中是12處)。在一例中，多個永久磁鐵4沿著轉子鐵心3的外周方向埋入轉子鐵心3。磁極部5配置于相鄰的2個永久磁鐵4之間。由此，本實施方式的旋轉電機1是所謂的12P36S(12極36槽)的槽組合結構。但是，旋轉電機1的槽組合結構也可以是上述以外的結構。<2：轉子鐵心中的各磁極部的結構>使用圖2對各磁極部5的結構的一例進行說明。圖2將轉子鐵心3中的在周向上相鄰的3個磁極部5放大示出。在該圖2中，各永久磁鐵4在與軸向垂直的方向的截面(以下，稱作軸垂直截面)中形成為例如大致矩形形狀。而且，在軸垂直截面中配置為朝向轉子鐵心3的外周側(半徑方向)打開的方式的大致V字狀的一對永久磁鐵4在轉子鐵心3的外周部埋入有多對。即，轉子鐵心3是所謂的IPM型(InternalPermanentMagnet：內置式永磁)。而且，在轉子鐵心3中的配置為大致V字狀的一對永久磁鐵4之間夾著的區域(V字的內周角區域)相當于磁極部5。V字狀包含了2個永久磁鐵4以不平行的方式排列、且2個永久磁鐵4不接觸的配置。例如，V字狀的開口部能夠朝向轉子鐵心3的半徑方向。另外，有時也將轉子鐵心3的與定子鐵心2相對的外周側面中的、夾在一對永久磁鐵4之間的區域的面(后述的圓弧面5a)稱為磁極部，但在本實施方式中，也包含圓弧面5a的徑向內側的區域、即夾在一對永久磁鐵4之間的內部區域而稱為磁極部。而且，各磁極部5中的一對永久磁鐵4在磁化方向上被磁化，使得在N極的磁極部5中，磁通互相相對，在S極的磁極部5中，磁通互相背離。例如，位于圖2中的左側的磁極部5由于一對永久磁鐵4以磁通互相相對的方式被分別磁化，因此，是N極的磁極部。而且，多個磁極部5以在周向上相鄰的磁極部5彼此是互相相反的極性的方式，在周向上等間隔配置。另外，上述“等間隔”并非嚴格的意思，容許在設計上、制造上的公差、誤差等。即，是“實質地等間隔”的意思。各磁極部5具有圓弧面5a，該圓弧面5a在軸垂直截面中的形狀是曲率與轉子鐵心3的最大外徑部分的圓周即外周圓11不同的圓弧形狀。此外，轉子鐵心3在相鄰的磁極部5之間具有周向的寬度形成為規定的尺寸的突起部6。以下，依次對這些圓弧面5a和突起部6進行詳細敘述。<3：關于各磁極部的圓弧面>在圖2中，外周圓11是以位于未圖示的軸的旋轉軸上的中心OC為中心的半徑R的圓周。轉子鐵心3形成為最大外徑部分位于外周圓11上(換言之，內切)。即，轉子鐵心3的最大外徑是2R。圖2的2’是將朝向中心OC的定子鐵心2的齒的邊緣相連而得的假想的圓的圓周。設2’為定子鐵心2的內周圓。作為各磁極部5的外周側面的圓弧面5a形成為軸垂直截面中的形狀是比轉子鐵心3的外周圓11的半徑R小的曲率半徑r的圓弧形狀。圓弧形狀的中心OA位于連接上述中心OC與磁極部5的周向上的中心位置P1(圓弧面5a的中心位置)的直線上的、距中心位置P1為曲率半徑r處的徑向內側。另外，上述外周圓11和圓弧面5a等中的“圓”不是嚴格的意思，容許在設計上、制造上的公差、誤差等。即，是“實質的圓”的意思。轉子鐵心3如上述那樣，被設定為圓弧面5a的曲率半徑r比外周圓11的半徑R小。磁極部5可以是在圓弧5a的兩側部具有向內周側凹陷的凹部(Y1，Y2)的形狀(所謂的花瓣形狀)。此外，磁極部5的圓弧面5a在該磁極部5的周向上的中心位置P1處位于外周圓11上。即，磁極部5在圓弧面5a的中心位置P1處與外周圓11內切。由此，定子鐵心2的內周圓2’與轉子鐵心3的間隙d的大小在磁極部5的周向中心位置P處朝向磁極部5的周向兩側逐漸增大。例如，在磁極部5的圓弧面5a的中心位置處，定子鐵心2的內周圓2’與轉子鐵心3的間隙d的大小最小。通過變更間隙d的大小、間隙d的增大率(曲率半徑r)，能夠變更磁通密度分布。因而，能夠使間隙d的大小或者增大率最優化，使磁通密度分布近似于正弦波狀，降低齒槽轉矩。接下來，對圓弧面5a的曲率半徑r的設定方法的一例進行說明。在圖3中示出了感應電壓與齒槽轉矩相對于外周圓11與圓弧面5a的曲率半徑比的變化曲線的一例。在該圖3中，橫軸與圓弧面5a的曲率半徑r相對于外周圓11的曲率半徑R的比r/R對應。此外，縱軸與將相對于如下情況的變化值的比例歸一化而示出的數值對應，上述情況是指分別針對感應電壓和齒槽轉矩，將在外周圓11和圓弧面5a處曲率半徑相同時(即比r/R＝100％)的最大值設為1的情況。在該圖3所示的例子中，以感應電壓和齒槽轉矩都相對于曲率半徑比r/R的增大而增大的方式變化。但是，感應電壓在曲率半徑比r/R為大約50％以上且大約90％以下時維持較高的值，與此相對，齒槽轉矩本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種旋轉電機，其中，該旋轉電機具有：轉子鐵心；以及多個永久磁鐵，它們沿著所述轉子鐵心的周向被埋入在所述轉子鐵心中，所述轉子鐵心包含磁極部，所述磁極部配置于沿著所述轉子鐵心的周向而相鄰的2個永久磁鐵之間，所述磁極部具有圓弧面，所述圓弧面在與所述轉子鐵心的軸向垂直的方向上的截面形狀是曲率與外周圓不同的圓弧形狀，所述外周圓是所述轉子鐵心的最大外徑部分的圓周。

【技術特征摘要】
2015.10.13 JP 2015-2018261.一種旋轉電機，其中，該旋轉電機具有：轉子鐵心；以及多個永久磁鐵，它們沿著所述轉子鐵心的周向被埋入在所述轉子鐵心中，所述轉子鐵心包含磁極部，所述磁極部配置于沿著所述轉子鐵心的周向而相鄰的2個永久磁鐵之間，所述磁極部具有圓弧面，所述圓弧面在與所述轉子鐵心的軸向垂直的方向上的截面形狀是曲率與外周圓不同的圓弧形狀，所述外周圓是所述轉子鐵心的最大外徑部分的圓周。2.根據權利要求1所述的旋轉電機，其中，所述磁極部的所述圓弧面的曲率半徑比所述轉子鐵心的所述外周圓的半徑小。3.根據權利要求2所述的旋轉電機，其中，所述曲率半徑相對于所述半徑的比例被設定為，與所述曲率半徑等于所述半徑的情況相比，齒槽轉矩被降低至規定的比例以下，并且，感應電壓的下降收斂在規定的比例以內。4.根據權利要求1～3中的任意一項所述的旋轉電機，其中，所述磁極部在所述圓弧面的中心位置處與所述外周圓內切。5.根據權利要求4所述的旋轉電機，其中，所述轉子鐵心包含多個磁極部，所述轉子鐵心還包含位于相鄰的2個磁極部之間的突起部，所述突起部的外周側的表面的至少一部分位于所述外周圓上。6.根據權利要求5所述的旋轉電機，其中，所述突起部具有側面，所述側面與所述圓弧面相接的點處的所述圓弧面的切線和所述側面所成的角度為銳角。7.根據權利要求5所述的旋轉電機，其中，所述相鄰的2個永久磁鐵在與所述軸向垂直的方向的截面中配置為V字狀，所述V字狀的開口部朝向所述轉子鐵心的半徑方向，所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：中川功，浦邊元基，
申請(專利權)人：株式會社安川電機，
類型：發明
國別省市：日本,JP