[发明专利]电旋转机器的转子

说明书

技术领域

本发明涉及电旋转机器的转子，该电旋转机器例如为在机动车辆中使用的电动机和发电机。

背景技术

如图11所示，常规的汽车电机10包括旋转轴11、转子14和定子18。转子14包括环形转子芯12和多个永磁体13。转子芯12通过在旋转的轴向方向上层合多个环形钢板而形成并被固定到旋转轴11的外周。此外，在转子芯12中，形成有多个通孔12a，所述多个通孔12a轴向地穿透转子芯12并且以预定的间隔沿转子芯12的周向方向布置。永磁体13被分别保持在转子芯12的通孔12a中相应的一个中。定子18包括环形定子芯17和定子线圈16。定子芯1 7具有沿着其周向方向在其径向内周表面中形成的多个槽(未示出)。定子芯17以定子芯17与转子芯12之间设置有预定间隙的方式相对于转子芯12的外周表面同轴地设置。定子线圈16缠绕在定子芯17上。

图12示出了在沿环形转子14的周向方向被分成多个节段的环形转子14中，分别与两个磁极相对应的两个相邻的转子芯节段14-1和14-2。如图12所示，永磁体13-1和13-2被嵌入在设置于转子芯12的外周的附近的通孔12a中。在图12中示出的示例中，当沿着转子芯12的轴向方向观察时，在对应于一个磁极的左侧转子芯节段14-1中，一对永磁体13-1相对于转子芯节段14-1的径向中心线L1对称地布置成以相对于径向中心线L1的预定倾斜角度彼此相对。所述一对永磁体13-1被布置成与嵌入在右侧转子芯节段14-2中的一对永磁体13-2在极性上相反。例如，所述一对永磁体13-1被布置成在径向外侧为N极而在径向内侧为S极；相邻的所述一对永磁体13-2被布置成在径向外侧为S极而在径向内侧为N极。包括该类型的转子的电机例如在专利文献1中被公开。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本未审专利申请公开No.2001-54271

发明内容

[本发明要解决的问题]

在上述常规的电机10的转子14中，由转子芯节段产生的磁通势的波形——如在图13中用虚线Amp所表示的——具有这样的波的形状：以转子14的外周表面作为0基准线，该波的形状在永磁体13-1的一些部分处以梯形的形状径向向外地突出，同时在相邻的永磁体13-2的一些部分处以梯形的形状径向向内地凹入。假定仅包括能够取出作为电机的转矩的磁通势的第一次分量的理想的情况，则磁通势的波形Amp呈以给定的间隔彼此相邻的成对的永磁体13之间的正弦波的形式。

然而，实际上，如图14(a)所示，当在从0度到360度的电气角的范围中概略性地表示磁通势的波形Amp时，90度(π/2)的位置处的振幅(为相对值，因而是无量纲的)与270度(3π/2)的位置处的振幅在相位上相反。此外，如图14(b)所示，除了振幅最大的第一次分量以外，磁通势还包括与第一次分量相比振幅逐渐减小的第三次、第五次、...以及第十九次谐波分量。因此，磁通势的波形Amp的形状变为如图15所示的梯形。

此外，在磁通势的波形Amp中，如图15所示，距离0基准线的高度等于B的连接线具有2π·Duty的宽度，连接线的中心在π/2(＝90度)的电气角处；从连接线的端部分别倾斜地延伸到0基准线的斜线具有2π·Slope的宽度。转子芯节段14-1中的与磁通势的波形Amp的部分相对应的部分的尺寸在图13中通过对与图15中相同的附图标记添加后缀Q来示出。也就是说，这些尺寸被示出为2π·DutyQ、2π·SlopeQ和KQ。

如上所述，转子14的磁通势实际上包括构成了磁通的没用的分量的谐波分量，这导致了增大转子10的铁损的问题。换言之，在不具有谐波分量的情况下效率是最高的，但效率随着谐波分量增大而降低。

本发明鉴于上述情况而做出，其目的是解决提供一种电旋转机器的转子的问题，该转子能够降低由于转子产生的磁通势的谐波分量而导致的铁损，从而提高效率。

[解决问题的手段]

本申请的发明人已经进行了各种研究和分析，以降低由于转子产生的磁动势的谐波分量而导致的铁损(在下文中，也将称作“谐波铁损”)，并且发现，通过降低磁通势的谐波分量能够降低谐波铁损。此外，发明人还已经进行了研究和分析，以确定转子的哪个部分对谐波铁损的产生造成影响，并且发现，作为仅对磁通势的谐波分量产生影响的因素，转子的表面形状的影响是最大的。基于上述发现，本申请的发明人认真地进行了研究，将注意力集中于由转子产生的磁通势的波形。因此，发明人确定了下述因素(1)-(3)，从而完成了本发明。