[发明专利]转子铁心、转子、旋转电机、汽车用电动辅机系统

说明书

本发明充分降低旋转电机中的转矩脉动。本发明中，转子铁心中的多块层叠板中的至少2块具有：磁极部(220)，其具有相较于收纳空间(212)而言形成于外周侧的基部(230)；以及桥部(242)，其连接于磁极部(220)。磁极部(220)沿周向设置有多个，在周向上相邻的一对磁极部(220)的基部(230)之间形成有第1空间部(240)。位于周向上相邻的一对磁极部(220)的中间且接触第1空间部(240)的q轴外周部(244)相较于基部(230)而言设置在内周侧。基部(230)具有：侧面部(241)，其接触第1空间部(240)；以及突起部(222)，其相较于侧面部(241)而言设置在外周侧，而且相对于侧面部(241)沿周向突出。桥部(242)相较于侧面部(241)而言配置在内周侧。

技术领域

本发明涉及转子铁心和使用转子铁心的转子、旋转电机以及汽车用电动辅机系统。

背景技术

近年来，汽车在从液压系统向电动系统转变，而且混合动力汽车、电动汽车的市场在扩大，使得电动助力转向(以下记作EPS)装置、电动制动装置的安装率急速增大。此外，在怠速停止或刹车等驾驶操作的一部分已自动化的车辆的普及的背景下，驾驶舒适性不断提高，伴随于此，车室内的静音化也在不断发展。

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。其中，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，驾驶员会经由方向盘而在手上感受到电动马达的齿槽转矩和转矩脉动。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、将转矩脉动抑制在不到辅助转矩的1/100。此外，电磁激振力的空间模态的最小次数不在2以下视为较佳。

此处，电动马达的价格是由磁铁、绕组等的材料费用和制造费用构成，但磁铁价格的比率特别高，因此，一直强烈要求抑制磁铁成本。此外，还期望使制造变得容易、减少所需的人力、制造装置。因此，用于汽车用电动辅机系统的电动马达也必须满足这些要求。

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上比较优异的表面磁铁式(SPM)和磁铁成本上比较优异的埋入磁铁式(IPM)，但不论是哪一种，出于降低磁铁成本的观点，都大多使用分离为与极数相应的个数的磁铁。

例如，在埋入磁铁式当中，通常使用具有磁铁收纳空间的一体转子铁心。一体转子铁心因转子磁极的制造精度较高，所以能缩短转子磁极与定子之间的气隙长度。由于来自磁铁收纳空间的桥部的磁通泄漏，相对于表面磁铁式而言转矩降低，但可以通过缩短气隙长度来抑制转矩降低。此外，由于可以使用矩形磁铁，因此能降低磁铁成本。进而，不需要表面磁铁式当中需要的磁铁盖也是优点。

然而，在沿周向配置具有均匀的磁化的矩形磁铁时，若将一体转子铁心的外周设为圆环状，则磁通分布不再是正弦波状，从而产生无法充分降低转矩脉动和齿槽转矩这一问题。因此，需通过使磁极的外周侧端部突出等磁极形状上的设计来降低转矩脉动和齿槽转矩。在采用表面磁铁式的情况下也会产生同样的问题，因此，同样需要磁铁的宽度、外周曲率上的设计来降低转矩脉动和齿槽转矩。此处，当绕组方式、极数、槽数、磁铁方式等不一样时，磁通分布就会不一样，因此，在磁铁的宽度、外周曲率上，虽然磁极形状各不相同，但磁极的突出是共通的特征。

此外，EPS装置会在正反两个方向上旋转，因此，需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。