用于马达的转子铁芯的磁性板及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于马达的转子铁芯的磁性板及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，伴随各种电气设备、电气汽车、混合动力汽车、机器人等的新技术的进步， 用于它们的马达、发电机所要求的性能提高起来。例如，在工业用马达、电气汽车、混合动力 汽车等中，要求了高扭矩化、高输出化、小型化。
[0003] 为此，从以往，作为马达的转子，有如专利文献1所记载的图20、图21那样的转子。 图20是转子的立体图，图21是磁通分布的概念图。
[0004] 该转子101是在层叠了多个作为环绕形状的圆形形状的磁性板103的转子铁芯 105的开口部107保持了永久磁铁109(两图的阴影部均相当于沿磁性板层叠方向延伸的磁 铁的剖面）的转子。该转子101被插入在形成旋转磁场的未图示的定子中，由供给电力引 起的定子内的旋转磁场与通过永久磁铁109在转子铁芯的外周表面产生的磁通交链，通过 其排斥吸引作用，转子101旋转。
[0005] 在这样的转子101中，若尽量减小形成于永久磁铁109与磁性板103的外周缘 l〇3a之间的磁极部103b的径向宽度，则与磁通交链的定子之间的磁阻减少，从而对旋转力 有效的磁场增加，能够实现高扭矩化或者若扭矩恒定则能够小型化，即，有利于每马达体积 的扭矩（以下扭矩密度）提高。
[0006] 但是，若减小磁极部103b的径向宽度，则通过旋转时的永久磁铁109等的离心 力，容易产生由于开口部107的端部角等的应力集中而引起的塑性变形，所谓的离心强度 降低，可抗离心力的最大转速下降的结果，限制了每马达体积的输出（以下输出密度）的提 尚，小型化具有极限。
[0007] 另外，在永久磁铁109的端部109a周边，形成对转子的旋转扭矩没有帮助的、不与 定子交链而在转子内短路的磁通110也成为效率低下的问题。
[0008] 并且，在内置矩形的剖面形状的永久磁铁109的转子中，在其外周表面产生的磁 通分布为包括许多高次谐波的矩形波状，还有高次谐波铁损增大的问题。
[0009] 与此相对，还提出了专利文献2所记载的如图22的转子111。
[0010] 在该转子111中，在保持了永久磁铁113的磁性板115的开口部117的端部角以 及磁极部115b设置使板厚变薄的磁通控制部119a、119b。
[0011] 由此，能够将转子111表面的磁通分布正弦波化，抑制扭矩脉动。
[0012] 但是，磁通控制部119a、119b在通过蚀刻形成的情况下，没有强度的提高，无法期 待离心强度的提高。
[0013] 另一方面，也可以考虑将开口部117的端部角的磁通控制部119a在如专利文献3 的部分固化形成。
[0014] 但是，在专利文献2的磁通控制部119a的形状中，对于高扭矩密度化、高输出密度 化，进而对于小型化并不适当，对于由减小磁极部115b的宽度而形成的小型化也有极限。
[0015] 现有技术文献
[0016] 专利文献
[0017] 专利文献1:日本特开2003-304670号公报
[0018] 专利文献2:日本特开2012-105410号公报
[0019] 专利文献3:日本特开2004-7943号公报
[0020] 所要解决的问题点在于：若为了高扭矩密度化而减小磁极部的径向宽度，则通过 旋转时的永久磁铁的离心力而应力集中的开口部的端部角容易塑性变形，离心强度降低， 可抗离心力的最大转速下降的结果，限制了输出密度的提高，在小型化具有极限的点；在开 口部的端部角周边中，形成了对转子的旋转扭矩没有帮助的无效的磁场的点；以及在内置 矩形的剖面形状的永久磁铁的转子中，在其外周表面产生的磁通分布为包括许多高次谐波 的矩形波状，铁损增大的点。
【发明内容】
[0021] 本发明为了有助于高扭矩密度化、高输出密度化、小型化，且能够抑制无效的磁场 以及高次谐波，是用于马达的转子铁芯的磁性板，其主体部形成为环绕形状且被层叠多个， 在磁铁保持用的开口部保持具有在上述主体部的周向上长度较长且大致矩形的剖面的永 久磁铁，其中该磁铁保持用的开口部形成在外周缘的内侧，其周向上的长度较长，且在周向 上以规定间隔排列有多个，上述用于马达的转子铁芯的磁性板的特征在于，将上述主体部 的外周缘与上述开口部之间的磁极部的转子径向宽度设定为比上述永久磁铁剖面的转子 径向宽度（短边长度。以下称为永久磁铁的径向剖面宽度）小，以沿上述开口部的端部角 呈钩状，且径向的最大宽度成为比上述永久磁铁的径向剖面宽度小的宽度的方式设定相对 的高硬度部。
[0022] 发明的效果
[0023] 因为本发明的磁性板是上述构成，所以能够从沿开口部的端部角形成钩状的高 硬度部到达磁极部，将其宽度设定为比永久磁铁的径向剖面宽度小，能够减小磁极部的磁 阻。通过沿开口部的端部角形成钩状的高硬度部，能够提高开口部的离心强度（塑性变形 电阻），抑制开口部的端部角周边中的对转子旋转扭矩没有帮助的无效的磁通并且使其有 效化，抑制由矩形的剖面形状的永久磁铁在转子外周表面产生的磁通分布所包含的高次谐 波。
[0024] 因此，能够有助于由工业用马达、电气汽车、混合动力汽车等所要求的高扭矩化、 高输出化、小型化等。
【附图说明】
[0025] 图1是转子的主要部分主视图。（实施例1)
[0026] 图2是使旋转位置偏移的转子的主要部分主视图。（实施例1)
[0027] 图3是对尺寸关系进行说明的主要部分主视图。（实施例1)
[0028] 图4是转子的主要部分主视图。（实施例1)
[0029] 图5是转子的主要部分主视图。（实施例1)
[0030] 图6是转子的主要部分主视图。（实施例1)
[0031] 图7是转子的主要部分主视图。（实施例I)
[0032] 图8是转子的主要部分主视图。（实施例1)
[0033] 图9是转子的主要部分主视图。（实施例1)
[0034] 图10是转子的主要部分主视图。（实施例1)
[0035] 图11是转子的主要部分主视图。（比较例）
[0036] 图12是转子的主要部分主视图。（比较例）
[0037] 图13是用实施例的形状例和比较例的形状例比较了屈服载荷上升率以及旋转感 应电压上升率的曲线图。
[0038] 图14是用实施例的形状例和比较例的形状例比较了压缩率与磁铁拉伸屈服载荷 上升率的关系的曲线图。
[0039] 图15是用实施例的形状例和比较例的形状例比较了压缩率与旋转感应电压上升 率的关系的曲线图。
[0040] 图16是用实施例的形状例和比较例的形状例比较了压缩率与磁铁拉伸屈服载荷 上升率的关系的曲线图。
[0041] 图17是用形状例和比较例比较了压缩率与旋转感应电压上升率的关系的曲线 图。
[0042] 图18是表示破坏形状和高次谐波电压系数减少率的曲线图。
[0043] 图19是表示压缩率和高次谐波电压系数减少率的曲线图。
[0044] 图20是转子的立体图。（以往例）
[0045] 图21是磁场形成的概念图。（以往例）
[0046] 图22是转子的主要部分主视图。（以往例）
【具体实施方式】
[0047] 通过如下的磁性板实现有助于高扭矩化、高输出化、小型化，且能够抑制无效的磁 场以及高次谐波这样的目的，该磁性板是用于马达的转子铁芯的磁性板，其主体部形成为 环绕形状且被层叠多个，在磁铁保持用的开口部保持剖面为上述主体部的周向上的长度较 长且大致矩形的永久磁铁，其中该磁铁保持用的开口部形成在外周缘的内侧，其周向上的 长度较长，且在周向上以规定间隔排列有多个，将上述主体部的外周缘与上述开口部之间 的磁极部的转子径向宽度设定为比上述永久磁铁的径向剖面宽度小，以沿上述开口部的端 部角呈钩状，且径向的最大宽度成为比上述永久磁铁的径向剖面宽度小的宽度的方式设定 屈服应力相对较高的高硬度部。
[0048] 上述高硬度部也可以设定于遍及在上述开口部的周向端部位于上述主体部的外 周侧的沿周向的第一边缘以及在与第一边缘连续的边缘上且位于上述永久磁铁的周向端 缘侧的第二边缘和与上述第一边缘对应的上述主体部的外周缘侧的第三边缘以及上述开 口部相互间的桥部的第四边缘或者上述开口部间的整个范围。
[0049] 上述高硬度部在上述主体部的周向上的范围也可以被设定为到沿上述永久磁铁 的端缘到达上述外周缘的边界为止，或者超过该边界进入上述磁极部中央侧。
[0050] 上述高硬度部在上述主体部的周向上的端缘也可以倾斜形成为从上述开口部侧 朝向上述主体部的外周缘逐渐进入上述磁极部中央侧。
[0051] 也可以在上述主体部的外周缘具备逐渐切入上述磁极部间这样的形态的凹形状 部，上述高硬度部的上述倾斜形成的端缘在上述凹形状部