旋转电机的制作方法

本发明涉及旋转电机。

背景技术：

在旋转电机中，存在如下旋转电机：其具备转子和卷绕有线圈的定子，该转子具有相对于定子旋转自如地设置的由磁性材料构成的转子铁心、以及埋设于转子铁心的永久磁铁。永久磁铁为了抑制制造成本而大多呈板状。在这种旋转电机中，因永久磁铁而在转子铁心形成的表面磁通密度大幅影响旋转电机的转矩性能。因此，希望将永久磁铁的磁通尽可能地向转子铁心的外周面引导。

然而，由于将永久磁铁埋入转子铁心，因此产生不被向转子铁心的外周面引导的所谓的漏磁通。该漏磁通是从转子的旋转轴方向观察时在永久磁铁的长边方向端部(以下，简称为永久磁铁的长边方向端部)的周围从n极绕回s极而短路的磁通。为了尽可能地抑制这样的漏磁通，提出有各种各样的技术。

例如，公开有如下技术：在层叠多个电磁钢板而形成转子铁心的情况下，使在与永久磁铁的长边方向端部对应的位置中的任一位置开口的电磁钢板一边沿着周向旋转，一边层叠(例如，参照日本特开2014-36554号公报)。在该结构中，在永久磁铁的长边方向端部，在电磁钢板的层叠方向上断续地形成有间隙。因此，能够抑制永久磁铁的漏磁通，能够提高旋转电机的转矩性能。

发明要解决的课题

然而，在上述的以往技术中，存在如下课题：与在电磁钢板形成开口相应地，转子铁心的机械强度降低。

技术实现要素：

于是，本发明提供能够充分确保机械强度、且能够提高转矩性能的旋转电机。

用于解决课题的方案

本发明的旋转电机(例如，实施方式中的旋转电机1)的特征在于，其具备：定子(例如，实施方式中的定子20)，其卷绕有线圈(例如，实施方式中的线圈24)；以及转子(例如，实施方式中的转子2)，其具有相对于所述定子旋转自如地设置的由磁性材料构成的转子铁心(例如，实施方式中的转子铁心4)、以及埋设于所述转子铁心的永久磁铁(例如，实施方式中的永久磁铁7)，在所述转子铁心中的所述永久磁铁的周围，设置有由多个细孔(例如，实施方式中的细孔10)构成的细孔组(例如，实施方式中的第一细孔组11～第八细孔组18)，所述细孔组以朝向所述转子铁心的旋转轴线(例如，实施方式中的旋转轴线p)成为凸的方式组成列地配置，在所述转子铁心的每个极，至少设置有一个所述列。

如此，由于仅是在转子铁心形成有多个细孔，因此能够充分确保转子铁心的机械强度。另外，将由多个细孔构成的细孔组以朝向转子铁心的旋转轴线成为凸的方式组成列地配置，因此能够在转子铁心形成定子的交链磁通易于通过的方向和不容易通过的方向。因此，除了永久磁铁的磁通之外，还能够利用磁阻转矩，因此能够提高旋转电机的转矩性能。

本发明的旋转电机的特征在于，其具有：定子，其卷绕有线圈；以及转子，其具有相对于所述定子旋转自如地设置的由磁性材料构成的转子铁心，在所述转子铁心设置有由多个细孔构成的细孔组，所述细孔组以朝向所述转子铁心的旋转轴线成为凸的方式组成列地配置，在所述转子铁心的每个极，至少设置有一个所述列。

如此，在仅利用了磁阻转矩的旋转电机中，仅是在转子铁心形成由多个细孔构成的细孔组，因此能够确保旋转电机的转矩性能，且也能够充分确保转子铁心的机械强度。

在本发明的旋转电机中，其特征在于，所述细孔组的孔径为0.5mm以下。

通过这样地构成，能够更可靠地确保转子铁心的机械强度。

在本发明的旋转电机中，其特征在于，使用yag激光来形成所述细孔组。

通过这样地构成，能够容易地形成细孔组。

本发明的旋转电机的特征在于，其具备：定子，其卷绕有线圈；以及转子，其具有相对于所述定子旋转自如地设置的由磁性材料构成的转子铁心、以及埋设于所述转子铁心的永久磁铁，在所述转子铁心中的所述永久磁铁的周围设置有规定处理部(例如，实施方式中的规定处理部60)，该规定处理部通过实施碳化、氮化及热处理中的至少一种处理而与所述转子铁心相比所述交链磁通不容易通过，所述规定处理部以朝向所述转子铁心的旋转轴线成为凸的方式组成列地配置，在所述转子铁心的每个极，至少设置有一个所述列。

通过这样地构成，仅是在转子铁心形成规定处理部，因此能够充分确保转子铁心的机械强度。另外，通过将规定处理部以朝向转子铁心的旋转轴线成为凸的方式组成列地配置，因此能够在转子铁心形成定子的交链磁通易于通过的方向和不容易通过的方向。因此，除了永久磁铁的磁通以外，还能够利用磁阻转矩，因此提高旋转电机的转矩性能。

本发明的旋转电机的特征在于，其具备：定子，其卷绕有线圈；以及转子，其具有相对于所述定子旋转自如地设置的由磁性材料构成的转子铁心，在所述转子铁心设置有规定处理部，该规定处理部通过实施碳化、氮化及热处理中的至少一种处理而与所述转子铁心相比所述交链磁通不容易通过，所述规定处理部以朝向所述转子铁心的旋转轴线成为凸的方式组成列地配置，在所述转子铁心的每个极，至少设置有一个所述列。

如此，在仅利用了磁阻转矩的旋转电机中，仅是在转子铁心形成多个规定处理部，因此能够确保旋转电机的转矩性能，且也能够充分确保转子铁心的机械强度。

发明效果

根据本发明，可提供能够充分确保机械强度且提高转矩性能的旋转电机。

附图说明

图1是本发明的实施方式中的旋转电机的剖视图。

图2是图1的a部放大图。

图3是表示本发明的实施方式中的细孔的排列结构的说明图，图3中(a)、(b)分别表示不同的细孔的排列结构。

图4是本发明的实施方式的第一变形例中的转子铁心的剖视图。

图5是本发明的实施方式的第二变形例中的转子铁心的剖视图。

图6是本发明的实施方式的第三变形例中的转子铁心的剖视图。

图7是本发明的实施方式的第四变形例中的转子铁心的剖视图。

图8是本发明的实施方式的第五变形例中的转子铁心的剖视图。

附图标记说明：

1…旋转电机、2…转子、4…转子铁心、7…永久磁铁、10…细孔、11…第一细孔组(细孔组)、12…第二细孔组(细孔组)、13…第三细孔组(细孔组)、14…第四细孔组(细孔组)、15…第五细孔组(细孔组)、16…第六细孔组(细孔组)、17…第七细孔组(细孔组)、18…第八细孔组(细孔组)、20…定子、24…线圈、60…规定处理部、p…旋转轴线(旋转轴)。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的旋转电机的一实施方式进行说明。

本实施方式的旋转电机例如搭载于电动车辆等车辆。电动车辆是电动机动车、混合动力车辆及燃料电池车辆等。电动机动车以电池为动力源进行驱动。混合动力车辆以电池及内燃机为动力源进行驱动。燃料电池车辆以燃料电池为动力源进行驱动。旋转电机在驱动时通过从电池供给的电力而产生旋转驱动力。旋转电机在发电时通过被输入到旋转轴的旋转驱动力而产生再生电力。

(旋转电机)

图1示出实施方式中的旋转电机1，是与旋转轴线p正交的剖视图(以下，简称为剖视图)。需要说明的是，旋转电机1的转子2是六个极，在图1中，仅示出一个极部分、即1/6周的周角度区域部分。

旋转电机1具备大致圆筒状的定子20、以及设置在比定子20靠径向内侧的位置且相对于定子20旋转自如地设置的转子2。需要说明的是，定子20及转子2以各自的中心轴线位于共同轴上的状态配置。以下，将共同轴称为旋转轴线p，将绕旋转轴线p转圈的方向称为周向，将与旋转轴线p方向及周向正交的方向称为径向。

定子20具有大致圆筒状的定子铁心21。定子铁心21可以通过层叠多张电磁钢板、或者将软磁性粉加压成形而形成。在定子铁心21的内周面上，一体成形有朝向旋转轴线p突出且在周向上等间隔地排列的多个(例如，在本实施方式中为9个)齿22。齿22从旋转轴线p方向观察时形成为大致t字状。

即，齿22是沿着径向延伸的齿主体22a和从齿主体22a的径向内侧端(顶端)沿着周向延伸的凸缘部22b一体成形的部件。在相邻的各齿22之间分别形成有插槽23。经由这些插槽23而在各齿22上卷绕有线圈24。通过向该线圈24供给电流，从而在定子20(齿22)形成规定的交链磁通。

转子2具备沿着旋转轴线p延伸且绕该旋转轴线p旋转的轴3、以及外嵌固定于轴3的大致圆柱状的转子铁心4。在转子铁心4的径向中央形成有能够使轴3插入或压入的贯通孔5。

在此，在本实施方式的转子铁心4中，将由定子20形成的交链磁通容易通过的方向称为q轴。另外，将与q轴电正交、磁正交的沿着径向的方向称为d轴。

即，转子铁心4的一个极部分是指q轴之间的区域(1/6周的周角度区域)。因此，转子铁心4构成为六个极。另外，在本实施方式的转子铁心4中，一个极中的周向中央成为d轴。

在转子铁心4中，针对每个极，在径向上排列配置有五层的细孔组11、12、13、14、15(第一细孔组11、第二细孔组12、第三细孔组13、第四细孔组14、第五细孔组15)。即，在径向最外侧(最远离轴3的位置)形成有第一细孔组11，从该第一细孔组11朝向径向内侧而依次排列配置有第二细孔组12、第三细孔组13、第四细孔组14及第五细孔组15。并且，第五细孔组15配置在径向最内侧(最靠近轴3的位置)。

另外，各细孔组11～15以沿着由定子20形成的交链磁通所通过的路径的方式形成。即，各细孔组11～15以朝向轴3成为凸的方式弯曲形成。因此，各细孔组11～15以从旋转轴线p方向观察时越是靠近长边方向两端的部位则越沿着q轴方向、且越是靠近长边方向中央的部位则越与d轴正交的方式形成。另外，各细孔组11～15的长边方向两端在转子铁心4的外周面4a露出。

在转子铁心4中，在五层的细孔组11～15中的第四细孔组14上，设置有两个永久磁铁7。两个永久磁铁7配置成分别填充两个磁铁收纳孔6，所述两个磁铁收纳孔6以与永久磁铁7的形状相对应的方式形成在转子铁心4。并且，在磁铁收纳孔6中，例如通过粘接剂等来固定永久磁铁7。另外，永久磁铁7是从旋转轴线p方向观察时呈长方形的板状的永久磁铁。

需要说明的是，在以下的说明中，在指出永久磁铁7的部位时，将从旋转轴线p方向观察时的长边方向简称为长边方向来进行说明。

两个永久磁铁7以在第四细孔组14上且以d轴为中心成为线对称的方式配置。即，两个永久磁铁7配置成，相对于在长边方向上靠d轴侧的第一端部7a，与该第一端部7a相反的一侧的第二端部7b位于径向外侧。并且，两个永久磁铁7配置成，随着从第一端部7a趋向第二端部7b而逐渐远离d轴。需要说明的是，第四细孔组14未形成在配置有永久磁铁7的部位。

对于这样配置的永久磁铁7，各永久磁铁7中的转子铁心4的外周面4a侧的磁通密度高。另外，永久磁铁7的磁通易于集中在d轴。即，在1/6周的周角度区域分别配置的两个永久磁铁7的磁化方向相同。即，例如设为在1/6周的周角度区域分别配置的两个永久磁铁7各自的径向外侧的面被磁化成n极。在该情况下，在周向上相邻的其他的1/6周的周角度区域配置的两个永久磁铁7各自的径向外侧的面被磁化成s极。

图2是图1的a部放大图。

在此，如图2所示，各层的细孔组11～15通过多个细孔10排列成多列地配置而形成。

图3是表示细孔10的排列结构的说明图，图3中(a)、(b)分别表示不同的细孔10的排列结构。

如图3中(a)所示，细孔10的排列结构可以配置成在各列中各细孔10对齐。另外，也可以如图3中(b)所示，作为细孔10的排列结构，配置成各细孔10在各列彼此错开。

各细孔组11～15由多个细孔10形成，因此磁通不容易通过。因此，如图1所示，在转子铁心4形成有磁通易于通过的方向(q轴方向)和磁通不容易通过的方向(d轴方向)。

细孔10的孔径为0.5mm以下。细孔10例如可以通过照射yag激光而形成。然而，并不限定于此，能够将细孔10的孔径设成0.5mm以下即可。例如，也可以通过电火花加工等来形成细孔51。

在这样的结构下，在转子铁心4形成有磁通易于通过的方向(q轴方向)和磁通不容易通过的方向(d轴方向)，因此当向定子20的线圈24供给电流时，产生磁阻转矩。转子2利用该磁阻转矩而旋转。

另外，在转子铁心4中，在第四细孔组14上配置有永久磁铁7。在该永久磁铁7与定子20的交链磁通之间产生磁吸引力、磁排斥力。这样的吸引力、排斥力有助于转子2的旋转转矩。

如此，转子2通过各细孔组11～15所引起的磁阻转矩和永久磁铁7所引起的磁通而效率良好地旋转。并且，能够提高转子2的旋转转矩。

如此，在上述的实施方式中，在转子铁心4中，设置有以朝向轴3成为凸的方式弯曲形成的五层的细孔组11～15。细孔组11～15由多个细孔10形成，磁通不容易通过。因此，在转子铁心4形成有磁通易于通过的方向(q轴方向)和磁通不容易通过的方向(d轴方向)。由此，能够利用磁阻转矩、以及在转子铁心4设置的永久磁铁7的磁通来使转子2效率良好地旋转。

另外，在转子铁心4形成磁通易于通过的方向和不容易通过的方向时，仅是在转子铁心4形成多个细孔10，因此能够充分确保转子铁心4的机械强度。

另外，细孔10的孔径为0.5mm以下。因此，不会损坏转子铁心4的机械强度，能够可靠地确保转子铁心4的机械强度。

而且，通过照射yag激光来形成细孔10(各细孔组11～15)，能够容易地形成细孔10。然而，在形成细孔10时，并不限定于通过照射yag激光而形成，能够将细孔10的孔径设成0.5mm以下即可。例如，也可以通过电火花加工等来形成细孔10。

需要说明的是，在上述的实施方式中，说明了在转子铁心4形成有五层的细孔组11～15的情况。另外，说明了各细孔组11～15以朝向轴3成凸部方式弯曲形成的情况。而且，说明了在五层的细孔组11～15中的第四细孔组14设置两个永久磁铁7的情况。然而，并不限定于此，形成细孔组的层数、永久磁铁的配置形态可以采用各种各样的形态。以下，参照附图对具体例进行说明。

(第一变形例)

图4是第一变形例中的转子铁心4的剖视图。需要说明的是，在以下的变形例中，对与前述的实施方式相同的形态标有同一附图标记并省略说明。

如图4所示，也可以在转子铁心4设置八层的细孔组11～18(第一细孔组11、第二细孔组12、第三细孔组13、第四细孔组14、第五细孔组15、第六细孔组16、第七细孔组17、第八细孔组18)。细孔组11～18形成为朝向轴3成为凸即可，也可以不弯曲形成。即，如图4所示，也可以由三条直线形成。优选该三条直线中的中央的一条尽可能与d轴正交，优选其两侧的直线尽可能沿着q轴。

另外，也可以是，永久磁铁7在第六细孔组16的中央的直线上设置有一个。即，也可以是，以长边方向与d轴正交且将d轴作为中心而成为线对称的方式设置有一个永久磁铁7。

根据上述的第一变形例，能够更有效地活用磁阻转矩。

(第二变形例)

图5是第二变形例中的转子铁心4的剖视图。

如图5所示，也可以是，在第四细孔组14上配置三个永久磁铁7。三个永久磁铁7等间隔地配置。另外，优选的是，三个永久磁铁7中的中央的永久磁铁7配置成长边方向与d轴正交且以d轴为中心成为线对称。

根据上述的第二变形例，能够增大永久磁铁7的磁通，能够提高转矩性能。

(第三变形例)

图6是第三变形例中的转子铁心4的剖视图。

如图6所示，也可以是，除了在第四细孔组14上配置两个永久磁铁7之外，还在第二细孔组12上配置永久磁铁7。优选的是，在第二细孔组12上配置的永久磁铁7配置成长边方向与d轴正交且以d轴为中心而成为线对称。

根据上述的第二变形例，能够增大永久磁铁7的磁通，能够提高转矩性能。

(第四变形例)

图7是第四变形例中的转子铁心4的剖视图。

如图7所示，也可以是，以朝向轴3成为凸的方式弯曲形成六层的细孔组11～16(第一细孔组11、第二细孔组12、第三细孔组13、第四细孔组14、第五细孔组15、第六细孔组16)。并且，也可以是，在第三细孔组13上和第五细孔组15上分别各配置两个永久磁铁7。

根据上述的第四变形例，能够增大磁阻转矩和永久磁铁7的磁通，能够进一步提高转矩性能。

(第五变形例)

图8是第五变形例中的转子铁心4的剖视图。

如图8所示，也可以是，在各细孔组11～15中的任一细孔组均不设置永久磁铁7。

即使在这样地构成的情况下，也能够仅利用磁阻转矩来使转子2旋转。

(第六变形例)

另外，在上述的实施方式及第一变形例至第五变形例中，说明了形成细孔组11～18、得到磁阻转矩的情况。然而，并不限定于此，也可以是，在与细孔组11～18相对应的部位实施设为非磁性材料的处理，设置规定处理部60(例如，参照图1的细孔组11～15)来代替这些细孔组11～18。

对在与细孔组11～18相对应的部位设置规定处理部60的方法具体地进行说明。

在该情况下，在转子铁心4未形成细孔组11～18。并且，在转子铁心4设置规定处理部60之前的状态下，转子铁心4整体是磁性材料。从该状态起，例如作为规定的处理的一例，可举出如下处理：使用yag(yttriumaluminiumgarnet)激光来使形成规定处理部60的部位局部高温化，之后增加基于急冷的残留奥氏体层。

在此，通过能够向形成规定处理部60的微小部分照射的yag激光等进行局部地加热、熔融，被加热后的部分成为非磁性且不稳定的奥氏体，但被周围的铁(转子铁心4)急剧地冷却，引起马氏体相变。此时，形成作为准稳定层的残留奥氏体层。该残留奥氏体层成为非磁性部分。为了使奥氏体层稳定化，一般情况下添加cr(铬)、c(碳)等元素，这些元素可以预先固溶于转子铁心4，也可以在yag激光照射时从外部供给(涂覆、吹送等)。

需要说明的是，就碳化、氮化及热处理而言，均成为进行加热的处理。因此，作为用于使规定处理部60成为非磁性材料的方法，除了使用了上述的yag激光的方法之外，还可举出各种各样的方法。例如列举有高频淬火、火焰淬火、气体渗炭、真空渗炭、滴注式渗炭法、液体渗炭、个体渗炭、渗炭氮化、气体氮化、气体软氮化、盐浴软氮化、等离子体氮化、渗硫氮化、渗硫处理、渗硼处理、扩散浸透处理等各种各样的方法。另外，关于上述处理，为了对形成规定处理部60的部位实施局部的处理，根据需要而进行掩蔽。

因此，根据上述的第六实施方式，能够实现与前述的实施方式及第一变形例至第五变形例同样的效果。此外，仅是在转子铁心4形成规定处理部60，因此能够充分确保转子铁心4的机械强度。另外，为了使规定处理部60成为非磁性材料，选择碳化、氮化及热处理中的至少一个而施加于形成规定处理部60的部位。因此，能够容易地使规定处理部60成为非磁性材料。

需要说明的是，本发明的实施方式及各变形例是作为例子而进行提示的内容，并不意在限定发明的范围。这些实施方式及各变形例能够以其他的各种的形态实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及各变形例或其变形与包含于发明的范围、主旨同样地，包含于技术方案所记载的发明及其同等的范围。

例如，在上述的实施方式及各变形例中，说明了旋转电机1搭载于电动车辆等车辆的情况。然而，并不限定于此，能够采用旋转电机1作为各种各样的电动设备的驱动源。

另外，在上述的实施方式及各变形例中，说明了旋转电机1的齿22(插槽23)的数量为九个、且转子2的极数为六极的情况。然而，并不限定于此，能够将上述的实施方式适用于各种各样的插槽数、极数的旋转电机。