带有磁通可变机构的旋转电机制造技术

本发明专利技术提供具有磁通可变机构的旋转电机，磁通可变机构具有壳体、受到离心力而移动的移动件、磁通短路构件、凸轮构件及施力弹簧。凸轮构件具有与移动件相面对并与移动件接触的凸轮面，将通过凸轮面承受的移动件的径向移动变换为磁通短路构件的轴向移动。施力弹簧对磁通短路构件向使磁通短路构件从转子芯的轴向端面离开的方向给予施加力，以经由凸轮构件而与作用于移动件的离心力平衡了的状态决定磁通短路构件的沿着轴向的位置。

【技术实现步骤摘要】
带有磁通可变机构的旋转电机
本公开涉及带有磁通可变机构的旋转电机。
技术介绍
作为在电动车辆中使用的旋转电机，为了谋求小型轻量和输出效率的提高，使用沿着转子芯的周向埋入多个永磁体而形成磁极的埋入磁体型(InteriorPermanentMagnet：IPM)的旋转电机。在埋入磁体型的旋转电机中，从转子的永磁体产生的磁通通常是恒定的，因此，随着转子的转速上升，在定子线圈产生的感应电压变高，若感应电压超过驱动电压，则有时会变得无法控制。作为用于避免该情况的方法，除了使用电路性的弱激磁控制之外，使用使从转子的永磁体朝向定子并与定子线圈交链(interlink)的磁通(magneticflux或flux)根据转子的转速而变化的磁通可变机构。在日本特开平11-275789中公开了如下构成：在具有埋入于包围旋转轴而设置的4个磁体插入孔的永磁体的旋转体中，在从磁体插入孔的端部延伸至旋转体的外周端面附近的缝隙部中设置能够通过离心力而在径向上移动的磁短路铁片。在此，磁体插入孔与缝隙部由非磁性体的中空部连接，磁短路铁片在缝隙部内由弹簧向内周侧的非磁性体的部分施力。若将由磁体插入孔、缝隙部及旋转体的外周端面包围的部分称作极片部，则在旋转体以低转速旋转的情况下，磁短路铁片会停在缝隙部的内周侧的非磁性体的部分。并且，在相邻的极片部之间不会产生经由磁短路铁片的漏磁通。当旋转体以高转速旋转时，磁短路铁片通过离心力而抵抗弹簧的施加力向比非磁性体的部分靠外周侧的位置移动，使得在相邻的极片部之间产生漏磁通而减少从旋转体出来的有效的磁通，由此进行磁通可变。日本特开2001-275326指出：在日本特开平11-275789的构成中，由于将磁短路铁片的位置控制委托给转子的离心力与弹簧的弹性力的力学性平衡，所以各磁极中的磁通可变效果不同，无法期待稳定的磁通可变效果。而且指出：由于在转子芯内设置使磁短路铁片工作的机构作为磁通可变机构，所以转子芯的结构变得复杂，产品的耐久性成为问题。于是，公开了如下的磁通可变机构：将相对于转子的永磁体接近或离开的磁通短路构件设置于定子侧而非转子侧，利用通过马达、液压、气压等进行工作的致动器来对其进行驱动。
技术实现思路
作为旋转电机的磁通可变机构，利用致动器使转子与磁通短路构件的间隔可变的构成需要马达、液压装置或气压装置等，也需要它们的控制装置，因此成本高，旋转电机整体会大型化。若是利用离心力来使转子与磁通短路构件的间隔可变的构成，则不需要特殊的致动器，但若在转子芯内设置利用离心力的磁通可变机构，则伴随于转子的磁路的变更而会导致设计变得复杂，另外，转子芯会大型化。鉴于上述情况，期望有能够不伴随变更转子芯的磁路等的影响且不使用特殊的致动器而使从永磁体朝向定子线圈的磁通可变的带有磁通可变机构的旋转电机。于是，根据本专利技术的一观点，提供带有磁通可变机构的旋转电机，该旋转电机具备定子和转子。所述定子卷绕有定子线圈。所述转子具有埋入有永磁体的转子芯且在定子的内周侧空出预定的间隙地配置。所述磁通可变机构构成为，使从转子芯的永磁体朝向定子线圈的磁通根据转子的转速而变化。该磁通可变机构具有壳体、磁通短路构件、凸轮构件及施力弹簧。所述壳体在与永磁体相面对的位置固定于转子芯的轴向端面。所述移动件设置于壳体内，并且，所述移动件构成为，轴向移动被限制并且受到与转子的转速相应的离心力而在径向上移动。所述磁通短路构件设置于壳体内，并且，所述磁通短路构件构成为，径向移动被限制并且沿着轴向移动。所述凸轮构件固定于所述磁通短路构件，所述凸轮构件具有在越沿着径向朝向外周侧则越从转子芯的轴向端面离开的方向上以预定的倾斜角度倾斜而与移动件相面对且与移动件接触的凸轮面，并且，所述凸轮构件构成为，将通过所述凸轮面承受(住)的移动件的径向移动变换为磁通短路构件的轴向移动。所述施力弹簧构成为，对磁通短路构件向使磁通短路构件从转子芯的轴向端面离开的方向给予施加力，以经由凸轮构件而与作用于移动件的离心力平衡了的状态决定磁通短路构件的沿着轴向的位置。根据如上所述的旋转电机的构成，磁通可变机构在固定于转子芯的轴向端面的壳体的内部具有通过离心力而移动的移动件、磁通短路构件、凸轮构件及施力弹簧。凸轮构件具有以预定的倾斜角度倾斜而与移动件相面对且与移动件接触的凸轮面，将通过凸轮面承受的移动件的径向移动变换为磁通短路构件的轴向移动。施力弹簧对磁通短路构件向使磁通短路构件从转子芯的轴向端面离开的方向给予施加力，以经由凸轮构件而与作用于移动件的离心力平衡了的状态决定磁通短路构件的沿着轴向的位置。这样，磁通可变机构固定配置于作为转子芯的外侧的轴向端面，使用作用于移动件的离心力来使磁通短路构件移动。因此，上述构成的带有磁通可变机构的旋转电机能够不伴随变更转子芯的磁路等的影响且不使用特殊的致动器而使从永磁体朝向定子线圈的磁通可变。在所述旋转电机中，所述转子芯的所述轴向端面与所述磁通短路构件之间的离开距离可以比作为卷绕有所述定子线圈的所述定子的内周面与所述转子芯的外周面之间的间隙的磁隙长。根据如上所述的旋转电机的构成，能够使所述永磁体产生的磁通几乎全部成为朝向所述定子线圈的该定子线圈中的交链磁通。另外，在所述旋转电机中，磁通可变机构可以为已组装于在转子芯的轴向端面所配置的端板的状态。根据如上所述的旋转电机的构成，磁通可变机构由于组装于端板，所以能够一并具有端板的功能。另外，在所述旋转电机中，磁通可变机构可以为已组装于在转子芯的轴向的两端面所配置的两个端板中的一个端板的状态。根据如上所述的旋转电机的构成，由于在转子的两个端板中的一个端板组装磁通可变机构即可，所以与在两个端板分别组装磁通可变机构的情况相比，能够谋求包括端板的转子整体的大小的小型化。另外，在所述旋转电机中，所述磁通可变机构可以具有在所述壳体的内部固定于所述转子芯的所述轴向端面的薄板。另外，所述薄板可以是非磁性体。而且，所述薄板的板厚可以比作为所述定子的内周面与所述转子芯的外周面之间的间隙的磁隙短。根据如上所述的旋转电机的构成，通过将所述薄板的板厚设定为比作为所述定子的内周面与所述转子芯的外周面之间的间隙的所述磁隙短，能够通过将所述转子芯的所述轴向端面与所述磁通短路构件之间的离开距离设定为比所述磁隙大且适当，而使所述永磁体产生的磁通几乎全部成为朝向所述定子线圈的该定子线圈中的交链磁通。另外，在所述旋转电机中，移动件可以具有与凸轮构件的预定的倾斜角度相同的倾斜角度的倾斜面。根据如上所述的旋转电机的构成，能够通过利用斜面的简单构成来将移动件的径向移动变换为磁通短路构件的轴向移动。而且，在所述旋转电机中，所述移动件可以是滚动球，所述滚动球的球形面可以构成为与所述凸轮面接触。根据如上所述的旋转电机的构成，由于移动件的径向移动与磁通短路构件的轴向移动之间的变换通过滚动接触来进行，所以与通过斜面的滑动接触来变换移动的方向的情况相比，成为较少的接触阻力。由此，移动件能够顺畅地移动。如以上说明那样，根据如上所述的旋转电机的构成的带有磁通可变机构的旋转电机，能够不伴随变更转子芯的磁路等的影响且不使用特殊的致动器而使从永磁体朝向定子线圈的磁通可变。附图说明本专利技术的典型实施例的特征、优点及技术上和产业上的意义将会在下面参照附图来描述，在这些附图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带有磁通可变机构的旋转电机，其特征在于，具备：定子，卷绕有定子线圈；转子，具有埋入有永磁体的转子芯，在所述定子的内周侧空出预定的间隙地配置；以及磁通可变机构，构成为使从所述转子芯的所述永磁体朝向所述定子线圈的磁通根据所述转子的转速而变化，所述磁通可变机构包括：壳体，在与所述永磁体相面对的位置固定于所述转子芯的轴向端面；移动件，设置于所述壳体内，构成为轴向移动被限制并且受到与所述转子的转速相应的离心力而在径向上移动；磁通短路构件，设置于所述壳体内，构成为径向移动被限制并且沿着轴向移动；凸轮构件，固定于所述磁通短路构件，具有凸轮面，构成为将通过所述凸轮面承受的所述移动件的径向移动变换为所述磁通短路构件的轴向移动，所述凸轮面在越沿着径向朝向外周侧则越从所述转子芯的所述轴向端面离开的方向上以预定的倾斜角度倾斜而与所述移动件相面对并与所述移动件接触；以及施力弹簧，构成为对所述磁通短路构件向使所述磁通短路构件从所述转子芯的所述轴向端面离开的方向给予施加力，且构成为以经由所述凸轮构件而与作用于所述移动件的离心力平衡了的状态决定所述磁通短路构件的沿着轴向的位置。

【技术特征摘要】
2017.11.27 JP 2017-2271241.一种带有磁通可变机构的旋转电机，其特征在于，具备：定子，卷绕有定子线圈；转子，具有埋入有永磁体的转子芯，在所述定子的内周侧空出预定的间隙地配置；以及磁通可变机构，构成为使从所述转子芯的所述永磁体朝向所述定子线圈的磁通根据所述转子的转速而变化，所述磁通可变机构包括：壳体，在与所述永磁体相面对的位置固定于所述转子芯的轴向端面；移动件，设置于所述壳体内，构成为轴向移动被限制并且受到与所述转子的转速相应的离心力而在径向上移动；磁通短路构件，设置于所述壳体内，构成为径向移动被限制并且沿着轴向移动；凸轮构件，固定于所述磁通短路构件，具有凸轮面，构成为将通过所述凸轮面承受的所述移动件的径向移动变换为所述磁通短路构件的轴向移动，所述凸轮面在越沿着径向朝向外周侧则越从所述转子芯的所述轴向端面离开的方向上以预定的倾斜角度倾斜而与所述移动件相面对并与所述移动件接触；以及施力弹簧，构成为对所述磁通短路构件向使所述磁通短路构件从所述转子芯的所述轴向端面离开的方向给予施加力，且构成为以经由所述凸轮构件而与作用于所述移动件的离心力平衡了的状态决定所述磁通短路构件的沿着轴向的位置。2.根据权利要求1所述的带...

【专利技术属性】
技术研发人员：服部宏之，水谷龙彦，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP