电旋转机器的转子制造技术

由所公开的转子产生的磁通势的波形包括多个部分，所述多个部分中的每一个与该转子所具有的多个磁极中的一个相对应。当沿着转子芯的轴向方向观察时，将转子芯的外表面限定为0基准线，则每个部分具有两条斜线并且具有连接线，每条斜线均从0基准线相对于转子芯的径向方向倾斜，连接线沿转子芯的周向方向连接两条斜线。所公开的转子构造成使得Slope＝k/n(其中k为任意的自然数)，其中连接线的周向宽度为2π·Duty，斜线的周向宽度为2π·Slope，每条斜线的径向高度为B，磁通势的谐波分量的次数为n，并且第n次谐波分量的振幅为Amp1(n)，如下式(1)所表示：(1)Amp1(n)＝(4B/nπ)×{sin(nπ·Slope)/nπ·Slope}×sin{nπ(Duty+Slope)}。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术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。
技术介绍
如附图说明图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I 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LI对称地布置成以相对于径向中心线LI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I中被公开。日本未审专利申请公开No.2001-5427
技术实现思路
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O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O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(3 31/2)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O基准线的高度等于B的连接线具有2 Ji · Duty的宽度，连接线的中心在Ji/2 ( = 90度)的电气角处；从连接线的端部分别倾斜地延伸到O基准线的斜线具有2 π -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2JI * DutyQ,2 π · 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。本专利技术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。本申请的专利技术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，专利技术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，本申请的专利技术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，专利技术人确定了下述因素(1)-(3)，从而完成了本专利技术。(I)能够通过适当地设定磁通从转子的外周表面产生的范围(弧角)来消除磁通势的任何阶次的谐波分量。(2)能够通过适当地设定转子的表面上磁通密度快速变化的区域中的磁通变化的斜率来消除磁通势的任何阶次的谐波分量。(3)能够通过适当地设定转子的表面上磁通密度快速变化的区域中的磁通的峰值来消除磁通势的任何阶次的谐波分量。也就是说，权利要求I中陈述的为了解决上述问题而做出的第一项专利技术提供了一种电旋转机器的转子。该转子包括环形转子芯和嵌入在转子芯中的多个永磁体。通过永磁体在转子芯的外周的附近形成多个磁极。磁极以预定的间隔沿转子芯的周向方向布置，使得磁极的极性沿周向方向在N极与S极之间交替。由转子产生的磁通势的波形由与磁极分别相对应的多个部分组成。当沿着转子芯的轴向方向观察时，波形的部分从由转子芯的外周表面限定的O基准线径向向外地突出，或者从O基准线径向向内地凹入。在波形的所述部分中，径向向外地突出的部分与径向向内地凹入的部分沿所述转子芯的周向方向交替地布置。波形的部分中的每个均包括两条斜线并且包括连接线，所述两条斜线中的每条均从O基准线相对于转子芯的径向方向倾斜地延伸，该连接线沿转子芯的周向方向连接所述两条斜线。将连接线的周向宽度表示为2 Ji · Duty，斜线的周向宽度表示为2 Ji · Slope，斜线的径向高度表示为B，磁通势的谐波分量的次数表示为n，并且将第η次谐波分量的振幅表示为Amp1，则满足以下关系SloPe = k/n(这里，k为任意的自然数)。第η次谐波分量的振幅由下式⑴确定权利要求1.一种电旋转机器的转子，所述转子包括环形转子芯和嵌入在所述转子芯中的多个永磁体，其中， 通过所述永磁体在所述转子芯的外周的附近形成多个磁极， 所述磁极以预定的间隔沿所述转子芯的周向方向布置成使得所述磁极的极性沿所述周向方向在N极与S极之间交替， 由所述转子产生的磁通势的波形由与所述磁极分别相对应的多个部分组成， 当沿着所述转子芯的轴向方向观察时，所述波形的所述部分从由所述转子芯的外周表面限定的O基准线径向向外地突出，或者从所述O基准线径向向内地凹入， 在所述波形的所述部分中，径向向外地突出的部分与径向向内地凹入的部分沿所述转子芯的周向方向交替地布置， 所述波形的所述部分中的每个均包括两条斜线并且包括连接线，所述两条斜线中的每条均从所述O基准线相对于所述转子芯的径向方向倾斜地延伸，所述连接线沿所述转子芯的周向方向连接所述两条斜线，并且 将所述连接线的周向宽度表示为2 Ji · Duty，所述斜线的周向宽度表示为2 Ji -Slope,所述斜线的径向高度表示为B，所述磁通势的谐波分量的次数表示为n，并且将第η次谐波分量的振幅表示为Amp1,则满足以下关系Slope = k/n (这里，k为任意的自然数)， 所述第η次谐波分量的振幅由下式(I)确定2.一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：宇鹰良介，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：
国别省市：