转子、旋转电机、汽车用电动辅机系统技术方案

本发明专利技术充分增加旋转电机中的转矩。本发明专利技术的永磁铁式旋转电机(1)具有定子(10)和转子(20)。转子(20)具有：转子铁心(200)；多个永磁铁(210)，它们以外周面的至少一部分从转子铁心(200)露出的状态分别固定在转子铁心(200)上；以及罩体(265)，其覆盖多个永磁铁(210)，用于防止磁铁飞散，罩体(265)具有磁性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】转子、旋转电机、汽车用电动辅机系统
本专利技术涉及转子和使用转子的旋转电机以及汽车用电动辅机系统。
技术介绍
近年来，汽车的趋势是从液压系统转变为电动系统，混合动力汽车、电动汽车的市场也在扩大，从而使得电动动力转向(以下记作EPS)装置和电动制动装置的安装率急速增大。此外，在怠速停止和制动等驾驶操作的一部分已自动化的车辆的普及的背景下，在提高驾驶舒适性的同时，车室内的静音化也在发展。同时，对于成本降低的要求也在增大。作为导致车室内的振动、噪音的源于电动马达的激振源，有电动马达的转矩变动分量(齿槽转矩、转矩脉动)和电动马达的定子与转子之间产生的电磁激振力。这些激振源当中，转矩变动分量所产生的振动能量经由电动马达的输出轴传播至车室内，此外，电磁激振力所产生的振动能量经由EPS装置的机械零件等传播至车室内。这些振动能量传播至车室内会导致车室内的振动、噪音。例如，在EPS装置中，电动马达对方向盘操作进行辅助，因此，驾驶员经由方向盘而在手上感受到电动马达的齿槽转矩、转矩脉动。为了抑制这一现象，用于EPS装置的电动马达通常要求将齿槽转矩抑制在不到辅助转矩的1/1000、将转矩脉动抑制在辅助转矩的1/100左右。此外，电磁激振力的占主导的空间模态的最小次数不在2以下为宜。此处，电动马达的价格由磁铁、绕组等的材料费用和制造费用构成，而磁铁价格的比率较高，因此，需要抑制磁铁成本。此处，电动马达的转矩与旋转轴方向的马达长度成比例，因此，在每单位长度的转矩较小的电动马达中，为了获得规定转矩，就需要增大旋转轴方向的长度。因而，增加每单位长度的转矩能够缩短旋转轴方向的马达长度，所以能实现小型化，从而降低包括磁铁在内的材料的成本。因此，在用于汽车用电动辅机系统的电动马达中，旋转轴方向的每单位长度的转矩增加也是比较重要的。作为用于EPS装置的电动马达，出于小型化及可靠性的观点，通常使用永磁铁式无刷马达(以下称为“永磁铁式旋转电机”)。永磁铁式旋转电机大致分为功率密度优异的表面磁铁式(SPM)和磁铁成本优异的埋入磁铁式(IPM)，不管是哪一种，出于降低磁铁成本的观点，大多都使用分离成与极数相应的个数的磁铁。在表面磁铁式中，为了降低转矩脉动和齿槽转矩，通常设为在磁铁的宽度、外周曲率上下工夫的磁极形状，采用朝外周侧突出的磁极形状。此外，在EPS装置中是朝正反两个方向旋转，因此，须使磁极周围的磁通分布在两个旋转方向上对称，从而使用对称形状的磁极。在表面磁铁式中，为了支承朝磁极外周侧突出的永磁铁并防止磁铁的飞散，会在转子的永磁铁外周侧设置罩体。此外，在埋入磁铁式中，来自磁铁收纳空间的桥部的磁通泄漏会导致转矩降低，而通过将支承永磁铁的一部分桥部以外去除，能够减小磁通泄漏而抑制转矩降低。此时，变为永磁铁外周面的至少一部分从转子铁心露出的状态，因此，与表面磁铁式一样，为了防止磁铁的飞散而在转子的永磁铁外周侧设置罩体。该罩体通常使用非磁性材料，以免扰乱降低转矩脉动和齿槽转矩的磁极形状的效果。例如，在使用覆盖转子外侧的金属管作为罩体的情况下，使用作为不会因压入加工而导致磁性发生变化、而是稳定地呈非磁性的金属的SUS316等。作为使用非磁性材料的罩体的永磁铁式旋转电机的现有技术，有专利文献1记载的技术。专利文献1记载了一种表面磁铁贴附型转子，其具备挤压板21，所述挤压板21具备侧面挤压部并具备表面挤压部，所述侧面挤压部构成为可以分别从旋转轴的轴向一侧安装至多个转子块，在轴向一侧挤压平板永磁铁的侧面，为非磁性圆环状，所述表面挤压部以与侧面挤压部连续设置的方式构成，朝轴中心方向挤压平板永磁铁的表面。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开2014-90628号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题专利文献1揭示的挤压板21在转矩的增加上还有很多改良的余地。解决问题的技术手段本专利技术的转子是一种旋转电机的转子，具备：转子铁心；多个永磁铁，它们以外周面的至少一部分从所述转子铁心露出的状态分别固定在所述转子铁心上；以及罩体，其覆盖所述多个永磁铁，所述罩体具有磁性。本专利技术的旋转电机具备：上述转子；转轴，其固定在所述转子上；以及定子，其具有多个绕组，隔着规定气隙与所述转子相对配置。本专利技术的汽车用电动辅机系统具备上述旋转电机，使用所述旋转电机来进行电动动力转向或电动制动。专利技术的效果根据本专利技术，能够充分增加转矩。附图说明图1为本专利技术的第1实施方式的永磁铁式旋转电机的旋转面内截面图。图2为本专利技术的第1实施方式的永磁铁式旋转电机的局部放大图。图3为本专利技术的第1实施方式的转子的截面的磁极附近的放大图。图4为说明本专利技术的第1实施方式中的罩体的磁性对转矩的影响的图。图5为说明本专利技术的第1实施方式中的罩体的磁性对转矩脉动和齿槽转矩的影响的图。图6为说明本专利技术的第1实施方式中的罩体的磁性对感应电压的影响的图。图7为本专利技术的第1实施方式的变形例的永磁铁式旋转电机的局部放大图。图8为本专利技术的第2实施方式的永磁铁式旋转电机的局部放大图。图9为本专利技术的第2实施方式的转子的截面的磁极附近的放大图。图10为说明本专利技术的第2实施方式中的罩体的磁性对转矩的影响的图。图11为说明本专利技术的第2实施方式中的罩体的磁性对转矩脉动和齿槽转矩的影响的图。图12为本专利技术的第3实施方式的永磁铁式旋转电机的局部放大图。图13为本专利技术的第3实施方式的转子的截面的磁极附近的放大图。图14为说明本专利技术的第3实施方式中的罩体的磁性对转矩的影响的图。图15为本专利技术的第4实施方式的永磁铁式旋转电机的局部放大图。图16为本专利技术的第4实施方式的转子的截面的磁极附近的放大图。图17为说明本专利技术的第4实施方式中的罩体的磁性对转矩的影响的图。具体实施方式一边酌情参考附图，一边对本专利技术的实施例进行详细说明。再者，各附图中，对同样的构成要素标注同一符号并省略说明。(第1实施方式)使用图1至图3，对本专利技术的第1实施方式的具备转子铁心的永磁铁式旋转电机1的构成进行说明。图1为第1实施方式的永磁铁式旋转电机1的旋转面内截面图。图2为第1实施方式的永磁铁式旋转电机1的局部放大图，是放大表示图1所示的永磁铁式旋转电机1的全周截面的1/5的图。图3为第1实施方式的转子20的截面的磁极附近的放大图。如图1所示，本实施方式的永磁铁式旋转电机1是在外周侧配置有大致环状的定子10、在内周侧配置有大致圆柱状的转子20的10极60槽分布绕法永磁铁式旋转电机。定子10与转子20之间设置有气隙30。定子10通过如下方式形成：将在外周侧配置有环状的铁心背部110、在内周侧配置有辐射状的枢齿130的电磁钢板加以层叠来构成定子铁心100，在层叠在一起的枢齿130上配置绕组140来形成分布绕组，之后热压配合或压入至未图示的壳体来加以一体化。此外，如图2所示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种转子，它是旋转电机的转子，其特征在于，具备：/n转子铁心；/n多个永磁铁，它们以外周面的至少一部分从所述转子铁心露出的状态分别固定在所述转子铁心上；以及/n罩体，其覆盖所述多个永磁铁，/n所述罩体具有磁性。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180116 JP 2018-0050171.一种转子，它是旋转电机的转子，其特征在于，具备：
转子铁心；
多个永磁铁，它们以外周面的至少一部分从所述转子铁心露出的状态分别固定在所述转子铁心上；以及
罩体，其覆盖所述多个永磁铁，
所述罩体具有磁性。


2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，
所述永磁铁的外周面与所述旋转电机所具有的定子的内周面在磁性上相对配置，
所述罩体的磁性是以下那样的磁性：即，关于因所述永磁铁而在所述转子与所述定子之间的气隙中产生的磁铁磁通，利用具有磁性的所述罩体覆盖所述多个永磁铁的情况下的所述磁铁磁通的密度与利用不具有磁性的非磁性罩体覆盖所述多个永磁铁的情况下的所述磁铁磁通的密度的比F为1以上。


3.根据权利要求2所述的转子，其特征在于，
所述比F根据所述罩体的相对磁导率μr而变化，
若将所述比F的最大值设为Fc，则所述罩体的相对磁导率μr满足所述比F为1+(Fc－1)/7以上这一条件。


4.根据权利要求3所述的转子，其特征在于，
将所述罩体的厚度设为Tc、所述永磁铁的剩余磁通密度设为Br、所述永磁铁的厚度设为Tmg、所述罩体除外的所述转子的最外周面与所述定子的内周面的距离即空隙长度设为Lg、所述转子的磁极的宽度设为Wp、邻接磁极间的所述磁铁磁通的泄漏宽度...

【专利技术属性】
技术研发人员：田子一农，郡大祐，辻裕司，金泽宏至，近冈贵行，
申请(专利权)人：日立汽车系统株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP