旋轉電機的轉子的制作方法
【技術領域】
[0001]本公開內容涉及旋轉電機的轉子。
【背景技術】
[0002]在旋轉電機的技術領域中，要求減少形成永磁體的稀有材料的量。一般來說，轉子具有環形的永磁體。為了減少永磁體的量，能夠配置成環繞地排列多個永磁體。與環形永磁體相比，能夠減少永磁體的量。
[0003]當環繞地排列多個永磁體時，重要的是把每個永磁體適當地固定在鐵芯上。例如，JP-2012-249354A描述了把永磁體的平坦表面固定在鐵芯的平坦表面上。鐵芯的凸起與永磁體的凹槽相接。
[0004]然而，在JP-2012-249354A中，為使鐵芯的凸起與永磁體相接，它們之間必須有對接間隙。因此，當把永磁體組裝到鐵芯時，永磁體很可能相對于鐵芯在凹槽中移動。
[0005]如果永磁體移動，磁通量強度(magnetic-flux-strength)最大位置也會沿著圓周方向偏移。磁通量強度最大位置的偏移會導致齒槽轉矩和轉矩脈動的增加。
[0006]此外，當磁通量強度最大位置發生偏移時，在進行dq變換過程中d軸也會偏移。因此，可控性惡化，并導致了振動。
【發明內容】
[0007]本公開內容的目的是提供一種旋轉電機的轉子，其能夠限制齒槽轉矩和轉矩脈動的增加，以及可控性的惡化。
[0008]根據本公開內容，旋轉電機的轉子具有鐵芯和多個永磁體。在相對于中心軸的橫截面中，該鐵芯包括多邊形基部，該多邊形基部具有數目是整數“P”的二倍的多個邊，以及(2Xp)個凸部。凸部中的每一個均包括具有單一曲率半徑的第一凸曲線。永磁體包括附著在第一凸曲線上的凹曲線，以及位于相對于第一凸曲線的相對側上的第二凸曲線。設置各永磁體使得凹曲線附著在第一凸曲線上。
[0009]根據以上構造，當各永磁體與鐵芯相接并沿著相對于鐵芯的圓周方向移動時，凹曲線在鐵芯的第一凸曲線上滑動。此時，第二凸曲線與定子之間的最小對接間隙的位置不變。特別地，在第一凸曲線的曲率半徑等于第二凸曲線的曲率半徑的情況下，即使當永磁體相對于鐵芯移動時，第二凸曲線與定子之間的最小對接間隙的位置也不變。因此，根據本公開內容，能夠盡可能地限制在轉子與定子之間的對接間隙中磁通量強度最大位置的偏移。還避免了齒槽轉矩和轉矩脈動的增加以及旋轉電機的可控性的惡化。
【附圖說明】
[0010]根據參考附圖所做出的以下詳細描述，本公開內容的以上的和其它的目的、特征以及優勢將會變得更加明白。在附圖中:
[0011]圖1是截面圖，其示出根據實施方式的具有轉子的電動機；
[0012]圖2是沿圖1中的I1-1I線的截面圖；
[0013]圖3是圖2中的部分III的放大視圖；
[0014]圖4是示出三相電路無刷電動機的一般控制框圖的圖表；
[0015]圖5是示出dq變換和dq反變換的計算公式的圖表；
[0016]圖6是曲線圖，其示出曲率半徑比與電角度誤差之間的關系；以及
[0017]圖7是示出比較例的轉子的放大視圖。
【具體實施方式】
[0018]下文將描述本公開內容的實施方式。
[0019]〈第一實施方式〉
[0020]圖1示出了轉子，其應用于作為旋轉電機的電動機10。電動機10被用作車輛電動力轉向裝置的驅動力源。
[0021](整體構造)
[0022]首先，將參考圖1和2來說明電動機10的整體構造。電動機10是二相電路無刷電動機。電動機10具有外殼20、定子30、軸40以及轉子50。外殼20具有圓柱形殼體21，封閉圓柱形殼體21的一端的第一蓋22，以及封閉圓柱形殼體21的另一端的第二蓋23。第一蓋22和第二蓋23中的每一個均具有在其中央部分處的軸承24、25。
[0023]定子30是電動機10的電樞，且定子30具有定子芯31和繞組32。定子芯31形成圓柱形磁軛33，該圓柱形磁軛33被固定在圓柱形殼體21的內壁上，并且多個齒34從磁軛33徑向向內延伸。將繞組32插入各凹槽中，從而形成U相繞組、V相繞組以及W相繞組。應當注意圖2中沒有示出繞組32。
[0024]軸40由軸承24、25支撐。轉子50具有轉子芯51和多個永磁體52。轉子芯51是圓柱形部件，其被固定在定子30內部的軸40上。轉子芯51對應于鐵芯。以規則的間隔將永磁體52排列在轉子芯51的外壁表面上。每兩個相鄰的永磁體52的徑向外側部分具有彼此不同的磁極。
[0025]依次給U相繞組、V相繞組以及W相繞組通電，以產生旋轉磁場，從而轉子50和轉動軸40 —起旋轉。
[0026](轉子的構造)
[0027]參考圖2和3，將詳細地說明轉子50的構造。如圖2中所示，轉子50的外徑是53_，且永磁體52的個數是整數“P”的二倍。在本實施方式中，“P”為5，因此設置了十個永磁體52。如雙點劃線所示，轉子芯51具有相對于軸心61而言的正十邊形的橫截面。定子30具有六十個凹槽62。
[0028]如圖2和3中所示，轉子芯51具有基部63和十個凸部64。基部63的橫截面是正十邊形。每個凸部64均被定位在基部63的相鄰角部之間。換言之，各凸部64均位于正十邊形的基部63的各邊之上。各凸部64均具有單一曲率半徑的第一凸曲線66。
[0029]如圖3中所示，在與軸心61垂直相交的橫截面中，第一凸曲線66的兩端均位于基部63的邊65上。在與軸心61垂直相交的橫截面中，連接第一凸曲線66的兩端的假想直線“L”的長度不小于基部63的邊65的長度的70%。
[0030]各永磁體52均是彎曲板，并具有凹曲線67和第二凸曲線68。凹曲線67是沿著轉子芯51的第一凸曲線66的曲面。第二凸曲線68具有單一曲率半徑。凹曲線67和第一凸曲線66具有相同的曲率半徑。設置各永磁體52，使得凹曲線67附著在第一凸曲線66上。
[0031]在與軸心61垂直相交的橫截面中，永磁體52的寬度略小于轉子芯51的凸部64的寬度。從而，當各永磁體52與轉子芯51相接時，永磁體52的凹曲線67肯定附著在轉子芯51的凸部64的第一凸曲線66上。此外，當在凹曲線67與第一凸曲線66之間接觸的情況下各永磁體52沿著相對于轉子芯51的圓周方向移動時，凹曲線67在轉子芯51的第一凸曲線66上滑動。當使永磁體52與基座63的邊65達到相接觸時，永磁體52的這種滑動就被限制。
[0032]定義第一凸曲線66的曲率半徑為“R1”，定義第二凸曲線68的曲率半徑為“R2”，定義外接于各永磁體52的假想外接圓的曲率半徑為“R3”。在本實施方式中，上述假想外接圓對應于下文將要描述的圓柱形罩69的內壁。以滿足下式(I)和(2)的方式形成轉子芯51和每個永磁體52。
[0033]0.6 ^ (R2/R) I 彡 1.0...(I)
[0034]R2 彡 R3...(2)
[0035]在本實施方式中，曲率半徑Rl和R2均為18mm。
[0036](R2/R1) = 1.0
[0037]R2 < R3
[0038]在與軸心61垂直相交的橫截面中，定義永磁體52的中央部分的厚度為“tl”，定義永磁體52的兩端部的厚度為“t2”。厚度“tl”是永磁體52的最大厚度。進一步地，以滿足以下式(3)的方式形成每個永磁體52。
[0039]1.0 彡(tl/t2)彡 1.4...(3)
[0040]在本實施方式中，厚度“11”等于厚度“t2”。
[0041](tl/t2) = 1.0
[0042]轉子50還具有與永磁體52的外表面相接的圓柱形罩69，使得至少第二凸曲線68的中央部分附著在該圓柱形罩69的內表面上。圓柱形罩69由諸如不銹鋼的非磁性材料制造。如圖3中所示，張力“T”沿著與永磁體52和圓柱形罩69之間的接觸部分相關的兩個方向被施加于圓柱形罩69。張力“T”朝向轉子芯51的第一凸曲線66偏置各永磁體52。
[0043](與比較例的比較)
[0044]圖7示出了比較例。
[0045]在比較例中，轉子90的外徑是53mm。轉子90具有轉子芯91和十個永磁體92。轉子芯91具有在其外表面上的十個平坦表面93。各永磁體92均具有附著在轉子芯91的平坦表面93上的平坦表面94，以及曲率半徑為18mm的凸曲線95。在比較例中，凸起96與永磁體92的凹