永磁旋转电的制造方法
【专利摘要】依照一实施例，一种永磁旋转电机，其包括定子（12）和转子（14），所述转子包括转子芯部（24）、在转子芯部的径向方向上前后地形成的磁体嵌孔（32a，32b）、和嵌在磁体嵌孔中的永磁体（26a，26b）。磁体嵌孔形成为弓形形状。转子芯部包括在两个端部部分处从内周表面突出至内磁体嵌孔中的两个支撑突起（34）和在中心轴线上从内周表面突出至磁极的内磁体嵌孔中的中心支撑结构（50）。两个永磁体在中心支撑结构的两侧嵌到内磁体嵌孔中，每个永磁体均由中心支撑结构以及其两个端部部分处都具有的一个支撑突起支撑。
【专利说明】永磁旋转电机
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请基于并要求2012年10月19日提交的日本专利申请N0.2012-232125和2013年9月5日提交的日本专利申请N0.2013-184523的优先权，这两件申请的全部内容在此引入作为参考。
【技术领域】
[0003]概括来说，在此所述的实施例涉及一种永磁旋转电机，在该永磁旋转电机中，永磁体嵌入到转子中。
【背景技术】
[0004]近年来，对于用于电动车或混合动力车的车载旋转电机，为抑制废气，坚决要求较高程度地提高效率以及提高燃料效率。与之伴随的，尺寸的减小以及朝向使使用永磁体的旋转电机具有较高程度的输出水平的努力现在也在进展中。
[0005]有限安装空间中的车载旋转电机需要高转矩以及高程度的输出水平。因此，提出了 一种永磁磁阻旋转电机，在该电机中，诸如稀土(NdFeB)磁体的具有高磁能积的永磁体布置成V形，槽(内极槽)布置在永磁体的外周侧。这种旋转电机，增大了磁阻转矩，获得了高转矩，由此实现了高输出和可变速的运行。
[0006]另一方面，在用作车载旋转电机的永磁旋转电机中，稀土( NdFeB )磁体具有强大的磁力，并且经常使用高能积。稀土磁体可以以小体积产生较高的转矩。但是，稀土金属生产区分布不均衡，资源量匮乏，因此稀土金属作为材料的获取风险以及未来资源耗尽成为了问题。
[0007]为此，目前正在研究使用资源量丰富、价格低的铁素体磁体的旋转电机。但是，铁素体的磁力低至稀土磁体磁力的三分之一。因而，提出了一种永磁磁阻旋转电机，在该电机中，通过在转子中设置多层结构的狭缝并在狭缝中布置永磁体来利用磁阻转矩，磁阻转矩与基于永磁体的磁体扭矩协同组合，由此提高所产生的转矩。
[0008]另外,在车载旋转电机中，当采用高速旋转来促进尺寸减小时，转子芯部的离心力引起的应力变大，这也成为了一个问题。因而，提出了一种永磁旋转电机，其中，通过借助突起保持嵌在转子芯部中的永磁体来减少旋转离心力，并从而减小转子芯部中产生的应力。
[0009]通过在使用铁素体磁体的上述永磁磁阻旋转电机上设置永磁体保持突起，可以实现能够高速旋转、同时使用低磁力的铁素体磁体的永磁体磁阻旋转电机。
[0010]但是，在永磁磁阻旋转电机中，由于旋转离心力引起的变形，通过使用磁体保持突起充分保持外周上层磁体变得困难。另外，磁体和转子芯部的嵌入孔之间发生不均匀接触，从而导致了裂纹或碎片，此外，由于马达特性下降引起转子芯部应力增加、磁体裂纹或碎片以及转动不平衡增大，还存在转子损坏的可能。
【发明内容】
[0011]本发明正是考虑到这些情形设计的，其目的是提供一种永磁磁阻旋转电机，该电机能够高速旋转，制造成本低，确保高度可靠性，同时避免永磁体断裂和损坏转子，并保持高转矩和高输出。
[0012]依照本发明的一方面，一种永磁旋转电机，其包括:定子，所述定子包括定子芯部和附接到定子芯部上的定子绕组；和转子，所述转子包括能够相对于定子旋转的转子芯部、在转子芯部的径向方向上前后地形成多层的多个磁体嵌孔、和嵌在磁体嵌孔中的多个永磁体，所述永磁体在转子芯部的径向方向上前后地布置多层。磁体嵌孔包括位于转子芯部的外周侧上的外磁体嵌孔和位于转子芯部的中心侧上的内磁体嵌孔，外磁体嵌孔和内磁体嵌孔中的每个均形成为弓形，该弓形的中心位于转子的磁极中心轴线上，并且朝转子的中心侧凸出。每个内磁体嵌孔由位于转子芯部的外周侧上的外周表面和位于转子芯部的中心侧上的内周表面限定，所述内周表面与外周表面相对，两者之间具有一空间。转子芯部包括中心支撑结构和两个支撑突起，所述两个支撑突起在与磁极中心轴线分开的两个端部部分从所述内周表面突出到内磁体嵌孔中，所述中心支撑结构在磁极中心轴线上从所述内周表面突出到内磁体嵌孔中，所述中心支撑结构被构造成至少在转子芯部旋转时支撑永磁体。永磁体包括嵌到中心支撑结构的两侧上的内磁体嵌孔中的两个永磁体,这两个永磁体共同构成两侧对称结构，每个永磁体均呈弓形横截面形状，这两个永磁体中的每一个均被中心支撑结构支撑并且在其弓形方向上的两个端部部分上都由一个支撑突起支撑，并且被保持在内磁体嵌孔中。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是依照第一实施例的永磁旋转电机的横截面视图；
[0014]图2是旋转电机的转子和定子的一部分的横截面放大图；
[0015]图3是依照第二实施例的永磁旋转电机的横截面视图；
[0016]图4是依照第二实施例的永磁旋转电机的转子和定子的一部分的横截面放大图；
[0017]图5是依照第三实施例的永磁旋转电机的横截面视图；
[0018]图6是示出了依照第三实施例的永磁旋转电机的转子的一部分的横截面放大图；和
[0019]图7是依照第四实施例的永磁旋转电机的转子的一部分的横截面放大图。
【具体实施方式】
[0020]参照附图，将在下文描述各实施例。
[0021]应该注意，贯穿各实施例的共同的构造用相同的附图标记表示，重复描述从略。另夕卜，每一视图都是用于促进对实施例的理解的示意图，虽然这些视图中的部分视图在形状、尺寸和比例上不同于实际的装置，但是，这些通过对下面的描述进行修正可以进行适当的设计上的改变，这些都是公知的技术。
[0022](第一实施例)
[0023]图1是依照第一实施例的永磁磁阻旋转电机10的定子和转子的横截面视图。图2是示出了转子的横截面放大图。在该实施例中，虽然将描述的永磁磁阻旋转电机具有八个磁极和四十八个狭槽，但是，旋转电机的磁极数量和狭槽数量可以适当增减。如图1所示，旋转电机10被构成作为例如内转子旋转电机，其设置有:定子12，在本方案中，所述定子呈环状圆筒形，并且由固定框架(未显示)支撑；和转子14，所述转子可旋转地支撑在定子内部并且与定子同轴。
[0024]定子12设置有圆筒形定子芯部16和嵌在定子芯部中的定子绕组18。定子芯部16通过同轴层压大量磁性部件(例如环形磁钢片)构成。在定子芯部16的内周部分中，形成有多个狭槽20，每个狭槽均沿轴向延伸，由此，定子芯部16的该内周部分构成了面对转子14的大量定子齿21。狭槽的数量为48。另外，定子绕组18嵌在这些狭槽20中。
[0025]转子14包括两端由轴承(未显示)可旋转地支撑的旋转轴22、在所述旋转轴沿轴向方向的大体中心部分固定于旋转轴的圆柱形转子芯部24、和嵌在转子芯部中的多个永磁体26，所述转子与定子12同轴地布置在定子内部，两者之间保持一小的气隙。
[0026]转子芯部24被构造成通过同轴层压大量磁性部件(例如环形磁钢片24a)形成的层压体。转子芯部24具有易磁化轴线(磁通量容易通过的部分)d和难磁化轴线(磁通量难以通过的部分)q，这些轴线均在径向方向或在放射方向上延伸，并且这些轴线d和轴线q在转子芯部24的周向上以预定的相位交替形成。
[0027]转子芯部24的外周部分中形成有多个凹陷部30。每一凹陷部30以贯穿的方式在转子芯部24的轴向方向上延伸，并位于轴线d上。转子芯部24设置有多个磁体嵌孔和嵌在这些磁体嵌孔中的多个永磁体26，以便在其外周表面上形成磁凸出部和凹陷部。使用例如铁素体磁体作为永磁体26。
[0028]如图1和图2所示，多个磁体嵌孔在转子芯部24的每个轴线d上在转子芯部的径向方向上前后地形成多层(例如两层)。转子芯部24的外周侧上的磁体嵌孔32a的横截面呈弧形，并且延伸以沿转子芯部的轴向方向穿过转子芯部24。同样，转子芯部24的内周侧上的磁体嵌孔32b的横截面呈弧形，并且延伸以沿转子芯部的轴向方向穿过转子芯部24。
[0029]布置成两层的磁体嵌孔32a和32b中的每一个均形成为弧形，其中心在转子芯部24的轴线d (磁极中心轴线)上，并朝转子芯部的中心侧凸出。每个磁体嵌孔32a和32b的两端都延伸到靠近转子芯部24的外周表面的位置。转子芯部24包括在每个磁体嵌孔32a和32b的在弓形方向的两端处的支撑突起34，所述支撑突起从每个磁体嵌孔32a和32b的内周侧上的表面朝着每个磁体嵌孔32a和32b内突出，支撑突起34与转子芯部24 —体形成。
[0030]永磁体26装配在相应的磁体嵌孔32a和32b中，并嵌在转子芯部24中。每个永磁体26形成为具有弧形横截面的细长杆形状，其长度大体上等于转子芯部24在轴向方向上的长度。另外，每个永磁体26基本上沿着转子芯部24的整个长度嵌入在转子芯部24中。从而，多个永磁体26在转子芯部24的径向方向上的转子芯部24的每个轴线d上前后地布置成多层，例如布置成两层。
[0031]也就是说，永磁体26包括插入到外周侧上的磁体嵌孔32a中的外永磁体26a和插入到内周侧上的磁体嵌孔32b中的内永磁体26b。外永磁体26a形成为对应于磁体嵌孔32a的横截面形状的弧形横截面形状，装配在磁体嵌孔32a中，并且用粘结剂或类似物固定到转子芯部24上。另外，永磁体26a在其弓形方向上的两个端面处抵靠在支撑突起34上，从而确定其在弓形方向上的位置。
[0032]内永磁体26b形成为对应于磁体嵌孔32b的横截面形状的弧形横截面形状，内永磁体装配在磁体嵌孔32b中，并用粘结剂或类似物固定到转子芯部24上。另外，永磁体26b在其弓形方向上的两个端面处抵靠在支撑突起34上，从而确定其在弓形方向上的位置。从而，两层中的每个永磁体26a和26b都呈弧形布置，其中心在转子芯部24的轴线d(磁极中心轴线)上，并朝转子芯部的中心侧凸出。
[0033]内周侧上的磁体嵌孔32b由位于转子芯部24的外周侧上的弧形外周表面33a和位于转子芯部24的中心侧上的弧形内周表面33b限定,所述内周表面与外周表面33a相对，两者之间保持一空间。在内周侧上的磁体嵌孔32b中，转子芯部24包括两个支撑突起34和一中心支撑突起50，所述两个支撑突起在沿弓形方向上与磁极中心轴线d分开的两端部处从内周表面33b朝着磁体嵌孔32b内突出，所述中心支撑突起50在磁极中心轴线d上从内周表面33b朝着磁体嵌孔32b内突出。支撑突起34和中心支撑突起50与转子芯部24一体形成。该中心支撑突起50构成了设置在内周侧上的磁体嵌孔32b的中心部分处的中心支撑结构。
[0034]在该实施例中，两个永磁体26a和26b中的至少一个成多层地布置，例如，内永磁体26b在其中心部分被分成两个永磁体26b I和26b2。永磁体26b I和26b2均被插入和固定到磁体嵌孔32b中，并嵌在中心支撑突起50的两侧上。这两个永磁体26bl和26b2共同构成两侧对称结构，并均呈弧形横截面形状。每个永磁体26bl和26b2在外周侧上的端部处抵靠在支撑突起34上，并在磁极中心轴线d侧上的端部处抵靠在中心支撑突起50上。由此，永磁体26bl和26b2定位在磁体嵌孔32b中，并保持在那里。
[0035]如图2所示，在所述两层中并且位于各个轴线d上的每个永磁体26a和26b中，磁体在弓形方向上的、抵靠在支撑突起34上的至少每个端部部分以使得磁化方向指向轴线d(磁极中心轴线)侧的方式被磁化。在该实施例中，外周侧上的永磁体26a以总磁化方向指向磁极中心轴线d侧的方式被磁化。另外，在内周侧上的每个永磁体26bl和26b2中，其在中心支撑突起50侧上的各端均以磁化方向指向轴线q (内磁极中心轴线)的方式被磁化，即，磁化方向为从轴线d分开的方向。通过以上述方式在转子芯部24的外周部分处布置多个永磁体26a和26b，轴线d上的区域形成了磁极部分40，轴线q上的区域形成了内磁极部分42。另外，通过使电流流过装配在定子芯部16中的定子绕组18，转子14中产生了旋转磁场，转子14通过旋转磁场与由永磁体26产生的磁场之间的相互作用而绕旋转轴22旋转。
[0036]另外，在该实施例中，通过激光硬化、喷丸硬化、压制等，对转子芯部24的每个支撑突起34施加机械压力，每个支撑突起34加工成使得其饱和磁通密度变得比转子芯部的其他部分小，并且其磁性减弱。
[0037](功能)
[0038]下面将描述上述构造的旋转电机10的功能。当旋转电机10运行时，推动永磁体26a和26b径向飞出的尚心力作用在永磁体26a和26b上。这时,每个永磁体26a和26b在弓形方向上的两个磁体端部部分抵靠在转子芯部24的支撑突起34上，由此永磁体26a和26b由支撑突起34和中心支撑突起50保持而不会飞出。
[0039]当内周侧上的永磁体26b被分成两个永磁体26bl和26b2时，可以减小在磁极中心轴线上作用在永磁体26b上的离心力，并减少永磁体26bl和26b2的位移和变形。
[0040]另外，当永磁体26b被分成两个永磁体26bl和26b2时，各永磁体的重心位置变为沿着与磁极中心轴线分开的方向移动。在这种情况下，永磁体26bl和26b2被设置在磁体嵌孔的两个端部部分的支撑突起34约束，由此离心力使转矩M作用在每个永磁体上，支撑突起34用作支点，如图2所示。因此，永磁体26bl和26b2撞击到磁体嵌孔32b的外周表面33a上，从而增大作用在转子芯部24上的应力。依照该实施例，中心支撑突起50作为中心支撑结构布置在磁极中心部分上，永磁体26bl和26b2在磁极中心轴线侧的端部部分抵靠在中心支撑突起50上，由此可以抑制永磁体26bl和26b2的旋转。因而可以防止永磁体26bI和26b2与磁体嵌孔32b的外周表面33a发生不均匀接触，并在很大程度上减小作用在转子芯部24上的应力。因此，可以防止转子芯部24变形，并稳固地保持永磁体26bl和26b2。
[0041]此外，中心支撑突起50只设置在磁体嵌孔32b的内周表面侧上，由此可以减少漏磁通。因而，可以防止转矩减小，并获得旋转电机的高转矩和高输出。
[0042]当产生转矩时，每个永磁体的磁化方向与试图从每个永磁体26a和26b的端侧面流出的漏磁通相反，由此漏磁通不易从此处流出。另外，当让大电流流过定子绕组18以便产生大转矩时，每个永磁体的磁化方向与电枢反作用磁场所施加的方向相反，该电枢反作用磁场充当抵抗永磁体26a和26b的反向磁场，因而永磁体磁化变得难以减弱。
[0043](优点)
[0044]依照第一实施例，作用在永磁体26a和26b上的旋转离心力由支撑突起34和中心支撑突起50保持，由此可以减小转子芯部24中的应力，实现高速旋转，提高旋转电机的可靠性。另外，通过抑制从永磁体26a和26b的磁体端侧面漏出的漏通量，可以防止转矩减小，并实现旋转电机的高转矩和高输出。
[0045]通过抑制由电枢反作用引起的磁化减少，永磁体变得不易不可逆地消磁，从而改善了其可靠性。另外，即使使用成本低、磁力小的铁素体磁体作为永磁体，也可以实现高转矩、高输出和高速旋转，因而可以提供一种可靠性高且制造成本低的永磁磁阻旋转电机。
[0046]接下来，下面将描述依照另一个实施例的旋转电机。应该注意，在如下描述的另一实施例中，与之前描述的第一实施例相同的部件用相同的附图标记表示，有关这些部件的详细说明从略，下面将主要详细描述与第一实施例不同的部件。
[0047](第二实施例)
[0048]图3是依照第二实施例的永磁磁阻旋转电机10的定子和转子的横截面视图，图4是以放大的方式显示了定子和转子的一部分的横截面放大图。
[0049]在该实施例中，内周侧上的磁体嵌孔32b的中心部分上设置有中心桥48，所述中心桥被构造成将外周表面33a和内周表面33b相互连接在一起,所述中心桥用作转子芯部24的中心支撑结构。也就是说，如图4所示，外周侧上的磁体嵌孔32a和内周侧上的磁体嵌孔32b在转子芯部24的径向方向上前后地形成两层，永磁体26a和26b分别嵌在这些磁体嵌孔32a和32b中，并在转子芯部24的径向方向上前后地布置成两层。
[0050]内永磁体26b在其中心部分被分成两个永磁体26bl和26b2。另外，内周侧上的磁体嵌孔32b (内永磁体嵌在该磁体嵌孔中)也在其中心部分被分开，即被设置在磁极中心轴线(轴线d)上的中心桥48分成两部分。中心桥48与转子芯部24 —体形成。
[0051]另外，永磁体26bl和26b2均被插入和固定到磁体嵌孔32b中，位于它们在弓形方向上的端部处的磁体端部抵靠在转子芯部24的支撑突起34上。另外，永磁体26bl和26b2在中心桥48侧上的端部抵罪在中心桥48上。由此，永磁体26bl和26b2定位并保持在磁体嵌孔32b中。
[0052]在永磁体26bl和26b2中，支撑突起34侧上的磁体端部部分以磁化方向指向轴线d (磁极中心轴线)侧的方式被磁化。在永磁体26bl和26b2中，中心桥48侧上的每个端部都以磁化方向指向轴线q (内磁极中心轴线)的方式被磁化，即，中心桥48侧上的每个端部在从轴线d分开的方向上被磁化。
[0053]另外，在该实施例中，通过激光硬化、喷丸硬化、压制等对转子芯部24的每个支撑突起34施加机械压力，每个支撑突起34加工成使得其饱和磁通密度变得比转子芯部的其他部分小，并且其磁性减弱。
[0054]应该注意，在第二实施例中，旋转电机的构造与之前描述的依照第一实施例的旋转电机相同。
[0055](功能和优点)
[0056]下面将描述如上面描述那样构造的依照第二实施例的旋转电机的功能和优点。当内周侧上的永磁体26b被分成两个永磁体26bl和26b2时，可以减小作用在磁极中心轴线上的永磁体26上的离心力，减少永磁体261和262的位移和变形。
[0057]另外，当内周侧上的永磁体26b被分成两个永磁体26bl和26b2时，各永磁体的重心位置变为沿着与磁极中心轴线分开的方向移动。在这种情况下，永磁体26bl和26b2被设置在磁体嵌孔的两个端部部分处的支撑突起34约束，由此作用在永磁体上的离心力使转矩M作用在每个永磁体上,支撑突起34作为支点，如图4所示。因此,永磁体26bl和26b2撞击到转子芯部上，从而增大作用在转子芯部上的应力。依照该实施例，通过在磁极中心部分上布置中心桥48作为中心支撑结构，以及通过抑制永磁体26bl和26b2的旋转，可以防止永磁体与转子芯部发生不均匀接触。所以，可以显著减小作用在转子芯部上的应力。
[0058]此外，通过借助于起中心支撑结构作用的中心桥48将磁体嵌孔32b的外周部分的中心部分与内周部分的中心部分相互连接，提高了转子芯部24的机械强度，进一步抑制了由旋转离心力引起的转子芯部的变形。所以，能够进一步减小转子芯部的应力，实现旋转电机的高速旋转，并提高高输出下的可靠性。
[0059]每个永磁体26bl和26b2的磁化方向与试图流过中心桥48附近的部分的漏通量相反，由此漏通量不易流过该部分。因而，可以防止转矩减小，并且获得旋转电机的高转矩和高输出。
[0060]另外，当让大电流流过定子绕组18以便产生大转矩时，每个永磁体的磁化方向与电枢反作用磁场的施加方向相反，所述电枢反作用磁场充当抵抗各个永磁体26bl和26b2靠近中心桥48的部分的反向磁场，由此永磁体的磁化变得不易减弱。因而，永磁体变得不易不可逆地消磁，从而提高了旋转电机的可靠性。
[0061]此外，通过将转子芯部24的支撑突起34的磁性减弱至比其他部分低的程度，磁通量变得难以流过支撑突起，可以更可靠地减少磁场泄漏。因而，可以使转矩更大并且使输出更高。
[0062](第三实施例)
[0063]图5是依照第三实施例的永磁磁阻旋转电机10的定子和转子的横截面视图。图6是示出了转子的横截面放大图。
[0064]如图5和图6所示，多个磁体嵌孔在转子芯部的径向方向上前后地形成多层，例如，在转子芯部24的每个轴线d上形成两层。转子芯部24的外周侧上的磁体嵌孔32a的横截面呈弧形，并且延伸以沿其轴向方向穿过转子芯部24。同样，转子芯部24的内周侧上的磁体嵌孔32b的横截面呈弧形，并且延伸以沿其轴向方向穿过转子芯部24。
[0065]成两层布置的磁体嵌孔32a和32b呈弧形，其中心在转子芯部24的轴线d (磁极中心轴线)上，并朝转子芯部的中心侧凸出。每个磁体嵌孔32a和32b的两端都延伸到靠近转子芯部24的外周表面的位置。转子芯部24包括支撑突起34，所述支撑突起在每个磁体嵌孔32a和32b在弓形方向的两端从每个磁体嵌孔32a和32b的内周侧上的表面朝每个磁体嵌孔32a和32b内突出，支撑突起34与转子芯部24 —体形成。
[0066]多个永磁体26中的每个插入到每个磁体嵌孔32a和32b中，并嵌在转子芯部24中。每个永磁体26形成为具有弧形横截面的细长杆形状，其长度大体上等于转子芯部24在轴向方向上的长度。另外，每个永磁体26基本上沿着转子芯部24的整个长度嵌入到转子芯部24中。所以，多个永磁体26在转子芯部24的各个轴线d上在转子芯部24的径向方向上前后地布置多层，例如布置两层。
[0067]也就是说，永磁体26包括插入到外周侧上的磁体嵌孔32a中的外永磁体26a和插入到内周侧上的磁体嵌孔32b中的内永磁体26b。外永磁体26a形成为对应于磁体嵌孔32a的横截面形状的弧形横截面，外永磁体装配到磁体嵌孔32a中，并用粘结剂或类似物固定到转子芯部24上。另外，永磁体26a在其弓形方向上的两个端面上抵靠在支撑突起34上，从而确定其在弓形方向上的位置。
[0068]内永磁体26b形成为对应于磁体嵌孔32b的横截面形状的弧形横截面形状，内永磁体装配在磁体嵌孔32b中，并用粘结剂或类似物固定到转子芯部24上。另外，永磁体26b弓形方向上的两个端面抵靠在支撑突起34上，从而确定其在弓形方向上的位置。所以，两层中的每个永磁体26a和26b都布置成弧形形状，其中心在转子芯部24的轴线d (磁极中心轴线)上，并朝转子芯部的中心侧凸出。
[0069]布置成两层并且位于各个轴线d上的永磁体26a和26b中，抵靠在支撑突起34上的至少每个弓形方向上的磁体端部以磁化方向指向磁极中心轴线d侧的方式被磁化。在该实施例中，永磁体26a和26b以总磁化方向指向磁极中心轴线d侧的方式被磁化。通过以上述方式布置多个永磁体26，在转子芯部24的外周部分，各个轴线d上的一区域形成了磁极部分40，各个轴线q上的一区域形成了内磁极部分42。另外，通过使电流流过装配在定子芯部16中的定子绕组18，转子14中产生了旋转磁场，旋转磁场与由永磁体26产生的磁场之间的相互作用使转子14绕旋转轴22旋转。
[0070](功能)
[0071]下面将描述如上所述构造的旋转电机10的功能。当旋转电机10运行时，推动永磁体26a和26b径向飞出的离心力作用在永磁体26a和26b上。这时,每个永磁体26a和26b在弓形方向上的两个磁体端部都抵靠在转子芯部24的支撑突起34上，由此永磁体26a和26b由支撑突起34保持而不会飞出。
[0072]当产生转矩时，每个永磁体的磁化方向与试图从每个永磁体26a和26b的端侧面流出的漏通量相反，由此漏通量变得难以从此处流出。另外，当让大电流流过定子绕组18以便产生大转矩时，每个永磁体的磁化方向与电枢反作用磁场所施加的方向相反，该电枢反作用磁场充当抵抗永磁体26a和26b的反向磁场，由此永磁体的磁化不易减弱。[0073]此外，内周侧上的永磁体26b没有被分成两部分，其在弓形方向上的中心部分基本上在轴线d上延伸。因此，永磁体26b产生了更大的磁力，并且有助于获得旋转电机的更高的转矩和更高的输出。
[0074](优点)
[0075]依照第三实施例，作用在永磁体26a和26b上的旋转离心力由支撑突起34保持，由此可以减小转子芯部24中的应力，并实现高速旋转，以及提高旋转电机的可靠性。另外，通过抑制从永磁体26a和26b的磁体端面流出的漏通量，可以防止转矩减小，并实现旋转电机的高转矩和高输出。
[0076]通过抑制由电枢反作用引起的磁化减少，永磁体不易不可逆地消磁，并且其可靠性得到了提高。另外，即使使用成本低、磁力小的铁素体磁体作为永磁体，也可以实现高转矩、高输出和高速旋转，因而可以提供一种可靠性高并且制造成本低的永磁磁阻旋转电机。
[0077](第四实施例)
[0078]图7是以放大的方式显示了依照第四实施例的永磁旋转电机的转子的一部分的横截面放大图。依照该实施例，一非磁性部件，例如，由碳加强纤维46制成的部件，布置在每个永磁体26a和26b的各个磁体端部部分与支撑突起34之间。碳加强纤维46固定于每个永磁体26a和26b的磁体端部部分的端面(侧面)上，大体上沿着每个永磁体26a和26b的整个长度延伸，并抵靠在支撑突起34上。
[0079]应该注意，该旋转电机的其他构造与依照第三实施例的上述旋转电机相同。
[0080](功能)
[0081]通过在永磁体端部部分与支撑突起34之间设置非磁性部件，每个永磁体26a和26b与支撑突起34之间的磁阻变得更大，几乎没有漏通量流过该部分。考虑到由电枢反作用引起并充当抵抗每个永磁体26a和26b的反向磁场的磁场，由于每个永磁体与支撑突起34之间的磁阻增大，永磁体的磁化几乎不能被上述磁场减弱。另外，非磁性部件由抗压强度高、比重小的碳加强纤维制成，因此能够减小由旋转引起的离心力，并相应地提高永磁体的保持可靠性。
[0082](优点)
[0083]依照第四实施例，借助于非磁性部件，可以进一步抑制漏通量，抑制转矩减小，并实现高转矩和高输出。另外，通过抑制由电枢反作用引起的永磁体磁化减少，永磁体不易不可逆地消磁，从而提高了可靠性。非磁性部件的旋转离心力变小，因此可以减小转子芯部的应力，进一步提闻闻速旋转和可罪性。
[0084]虽然已经描述了某些实施例，但是，这些实施例仅仅是作为例子来介绍的，不用来限制本发明的范围。诚然，在此描述的新颖的实施例可以涵盖各种各样的其他形式；此外，在不脱离本发明的精神的情况下，可以对在此描述的实施例的形式作出各种省略、替代和改变。附带的权利要求书及其等同物用来覆盖这样的形式或修改，这些形式或修改将落入本发明的范围和精神之内。
[0085]例如，永磁旋转电机不局限于内转子类型，可以制成外转子类型。转子的磁极数量、尺寸、形状等不局限于上述实施例，而是可以根据设计进行各种变化。另外，永磁体26在转子芯部24中的多层布置不局限于两层，可以采用三层或更多层。
【权利要求】
1.一种永磁旋转电机,其特征在于，该永磁旋转电机包括: 定子，所述定子包括定子芯部和附接到定子芯部上的定子绕组；和 转子，所述转子包括能够相对于定子旋转的转子芯部、在转子芯部的径向方向上前后地形成多层的多个磁体嵌孔、和嵌在磁体嵌孔中的多个永磁体，所述永磁体在转子芯部的径向方向上前后地布置多层，其中， 磁体嵌孔包括位于转子芯部的外周侧上的外磁体嵌孔和位于转子芯部的中心侧上的内磁体嵌孔，外磁体嵌孔和内磁体嵌孔中的每个均形成为弓形，其中心位于转子的磁极中心轴线上，并且朝转子的中心侧凸出， 每个内磁体嵌孔由位于转子芯部的外周侧上的外周表面和位于转子芯部的中心侧上的内周表面限定，所述内周表面与外周表面相对，两者之间具有一空间， 转子芯部包括中心支撑结构和两个支撑突起，所述两个支撑突起在与磁极中心轴线分开的两个端部部分从所述内周表面突出到内磁体嵌孔中，所述中心支撑结构在磁极中心轴线上从所述内周表面突出到内磁体嵌孔中，所述中心支撑结构被构造成至少在转子芯部旋转时支撑永磁体，和 永磁体包括在中心支撑结构的两侧上嵌到内磁体嵌孔中的两个永磁体,这两个永磁体共同构成两侧对称结构，每个永磁体均具有弓形横截面形状，这两个永磁体中的每一个均被中心支撑结构支撑并且两个永磁体在弓形方向上的两个端部部分都由一个支撑突起支撑，并且被保持在内磁体嵌孔中。
2.如权利要求1所述的永磁旋转电机，其特征在于，中心支撑结构包括中心支撑突起，所述中心支撑突起在磁极中心轴线上从内磁体嵌孔的内周表面突出到内磁体嵌孔中。
3.如权利要求2所述的永磁旋转电机，其特征在于，所述两个永磁体中的每个永磁体在中心支撑突起上的端部部分`以使磁化方向是与磁极中心轴线分开的方向的方式被磁化。
4.如权利要求1所述的永磁旋转电机，其特征在于，中心支撑结构包括中心桥，所述中心桥被构造成将内磁体嵌孔的内周表面和外周表面相互联接，所述两个永磁体在中心桥的两侧布置在内磁体嵌孔中。
5.如权利要求4所述的永磁旋转电机，其特征在于，所述两个永磁体中的每个永磁体在中心桥侧上的端部部分以使磁化方向是与磁极中心轴线分开的方向的方式被磁化。
6.如权利要求1-5任一项所述的永磁旋转电机，其特征在于，转子芯部包括两个支撑突起，所述两个支撑突起朝着外磁体嵌孔内突出，并被构造成在永磁体的弓形方向上的两个端部部分处抵靠在永磁体上，以支撑永磁体。
7.如权利要求6所述的永磁旋转电机，其特征在于，与支撑突起相接触的永磁体的每个端部部分以使磁化方向指向磁极中心轴线的方式被磁化。
8.如权利要求1-5任一项所述的永磁旋转电机,其特征在于,永磁体以使磁化方向指向磁极中心轴线的方式被磁化。
9.如权利要求1所述的永磁旋转电机，其特征在于，还包括布置在永磁体的各个端部部分与各个支撑突起之间的非磁性部件。
10.如权利要求9所述的永磁旋转电机,其特征在于,非磁性部件由碳加强纤维构成。
11.如权利要求1所述的永磁旋转电机，其特征在于，支撑突起被加工成使得其饱和磁通密度比转子芯部的其他部分小。
12.如权利要求1-5任一项所述的永磁旋转电机,其特征在于,永磁体为铁素体磁体。
【文档编号】H02K21/14GK103780038SQ201310489264
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年10月18日 优先权日:2012年10月19日
【发明者】高桥则雄, 松下真琴, 桥场丰, 三须大辅, 竹内活德, 高畠干生, 松冈佑将 申请人:株式会社东芝