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转子、旋转电机、汽车用电动辅机系统


技术摘要:
本发明充分增加旋转电机中的转矩。本发明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  全部
背景技术:
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 3 CN 111602319 A 说 明 书 2/15 页 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
技术实现要素:
发明要解决的问题 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 本发明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。 本发明的旋转电机具备: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。 本发明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。 发明的效果 根据本发明,能够充分增加转矩。 附图说明 图1为本发明的第1实施方式的永磁铁式旋转电机的旋转面内截面图。 图2为本发明的第1实施方式的永磁铁式旋转电机的局部放大图。 图3为本发明的第1实施方式的转子的截面的磁极附近的放大图。 图4为说明本发明的第1实施方式中的罩体的磁性对转矩的影响的图。 图5为说明本发明的第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为说明本发明的第1实施方式中的罩体的磁性对感应电压的影响的图。 图7为本发明的第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为本发明的第2实施方式的永磁铁式旋转电机的局部放大图。 图9为本发明的第2实施方式的转子的截面的磁极附近的放大图。 图10为说明本发明的第2实施方式中的罩体的磁性对转矩的影响的图。 图11为说明本发明的第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 4 CN 111602319 A 说 明 书 3/15 页 图。 图12为本发明的第3实施方式的永磁铁式旋转电机的局部放大图。 图13为本发明的第3实施方式的转子的截面的磁极附近的放大图。 图14为说明本发明的第3实施方式中的罩体的磁性对转矩的影响的图。 图15为本发明的第4实施方式的永磁铁式旋转电机的局部放大图。 图16为本发明的第4实施方式的转子的截面的磁极附近的放大图。 图17为说明本发明的第4实施方式中的罩体的磁性对转矩的影响的图。
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