感应旋转电的制造方法
【专利摘要】本发明的感应旋转电机具备：定子，其具有在定子铁芯(111)的圆周方向上按规定间隔形成的多个定子槽(114)，且在多个定子槽(114)中收纳定子线圈(120)；和转子(130)，其在圆周方向上按规定间隔设置多个在转子铁芯(111)的轴方向上延伸的转子条(132)，且设置使多个转子条(132)在轴方向端部短路的一对端环；转子条(132)的与转子轴方向正交的面内的剖面形状中、定子侧端部的形状关于穿过转子轴芯和转子条(132)的轴芯的径向轴线呈非对称。例如，在转子条(132)的定子侧端部、即关于径向轴线向旋转后方侧偏离的位置形成切口(133)。
【专利说明】感应旋转电机
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电动机、发电机等感应旋转电机。
【背景技术】
[0002]关于车辆用的感应旋转电机、例如混合电动汽车的驱动用电动机等，车辆侧的搭载空间存在限制，另一方面需要从有限的电池电压得到高的转矩。因此，提高感应旋转电机的驱动所采用的磁通量的利用效率的方法被考虑。例如，专利文献I公开了一种通过在外径侧设置空隙从而降低在条(bar)中产生的涡电流损失的技术。
[0003]先行技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献I JP特开平8-140319号公报
[0006]发明的概要
[0007]发明要解决的课题
[0008]然而，在条前端部，除了基本波磁通量之外，还会产生因高次谐波磁通量而产生的条电流。然而，在现有的感应旋转电机中，没有充分降低因高次谐波磁通量而产生的涡电流损失。
【发明内容】
[0009]根据本发明的第I形态，一种感应旋转电机，具备:定子，其具有在定子铁芯的圆周方向上按规定间隔形成的多个定子槽，且在多个定子槽中收纳定子线圈；和转子，其在圆周方向上按规定间隔设置多个在转子铁芯的轴方向上延伸的转子条(rotor bar)，且设置使多个转子条在轴方向端部短路的一对端环；转子条的与转子轴方向正交的面内的剖面形状中定子侧端部的形状，关于穿过转子轴芯和转子条的轴芯的径向轴线呈非对称。
[0010]根据本发明的第2形态，优选在第I形态的感应旋转电机中，在转子条的定子侧端部、即关于径向轴线向旋转后方侧偏离的位置，形成切口。
[0011]根据本发明的第3形态，优选在第2形态的感应旋转电机中，沿着在转子条为对称形状时产生的涡电流的涡电流密度等高线形成切口。
[0012]根据本发明的第4形态，优选在第2形态的感应旋转电机中，切口的剖面形状形成呈圆弧状凹陷的曲线。
[0013]根据本发明的第5形态，优选在第2形态的感应旋转电机中，切口的剖面形状被设定为，切口曲线的曲率比关于径向轴线在定子侧端部的旋转前方侧的曲率更小。
[0014]根据本发明的第6形态，优选在第I乃至5形态的任一形态所记载的感应旋转电机中，切口被形成为从转子条的一个轴方向端部延伸至另一个轴方向端部。
[0015]根据本发明的第7形态，优选在第I乃至5形态的任一形态所记载的感应旋转电机中，切口形成于转子条的轴方向的一部分。
[0016]根据本发明的第8形态，优选在第I乃至5形态的任一形态所记载的感应旋转电机中，当定子槽的数目为S、转子条的导磁率为μ (H/m)、转子条的导电率为σ (S/m)、转子的转速为N(r/min)时,设定切口的深度δ (m)为δ= {2/ (2πΝ8σμ/60) }。
[0017]根据本发明的第9形态，优选在第I乃至5形态的任一形态所记载的感应旋转电机中，在切口填充非磁性且非导电性的材料。
[0018]发明效果
[0019]根据本发明，能够抑制转子条中的涡电流损失，能够实现感应旋转电机的效率的提闻。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是表示应用本实施方式的感应旋转电机的车辆的概略构成的方框图。
[0021]图2是表示逆变器装置INV的构成的图。
[0022]图3是表示本实施方式的旋转电机MGl的俯视图。
[0023]图4是定子110和转子130之间的对置部分的放大图。
[0024]图5是表示转子条132与端环134的图。
[0025]图6是表示运行时的电流密度分布的图。
[0026]图7是表示再生时的电流密度分布的图。
[0027]图8是表示切口 133的形状的一例的图。
[0028]图9是表示切口 133的形状的其他例的图。
[0029]图10是表示切口 133的形状的其他例的图。
[0030]图11是在延伸方向的一部分设置切口的情况下的转子条的立体图。
[0031]图12是表示因有无切口 133而产生的效率差异的图。
[0032]图13是表示因有无切口 133而产生的损失差异的图。
[0033]图14是表示转子条132的其他形状的图。
【具体实施方式】
[0034]以下，参照附图针对用于实施本发明的形式进行说明。图1是表示应用本实施方式的感应旋转电机的车辆的概略构成的方框图。在此，以具有两个不同的动力源的混合电动汽车为例进行说明。
[0035]本实施方式中的混合电动汽车，是被构成为通过作为内燃机的发动机ENG和旋转电机MGl驱动前轮FLW、FRff,通过旋转电机MG2驱动后轮RLW、RRff的四轮驱动式的混合电动汽车。虽然本实施方式中，针对分别由发动机ENG和旋转电机MGl驱动前轮WFLW、FRff,由旋转电机MG2驱动后轮RLW、RRff的情况进行说明，但也可以分别通过旋转电机MGl驱动前轮WFLW、FRff,通过发动机ENG和旋转电机MG2驱动后轮RLW、RRW。
[0036]对前轮FLW、FRff的前轮车轴FDS经由差动装置FDF以机械方式连接变速机Τ/Μ。对变速机T/Μ经由动力分配机构PSM以机械方式连接旋转电机MGl和发动机ENG。动力分配机构PSM是对旋转驱动力的合成、分配进行管理的机构。旋转电机MGl的定子线圈电连接在逆变器装置INV的交流侧。逆变器装置INV是将直流电力变换为三相交流电力的电力变换装置，对旋转电机MGl的驱动进行控制。在逆变器装置INV的直流侧电连接电池ΒΑΤ。
[0037]对后轮RLW、RRff的后轮车轴RDS经由差动装置RDF和减速机RG以机械方式连接旋转电机MG2。旋转电机MG2的定子线圈电连接在逆变器装置INV的交流侧。在此，逆变器装置INV被旋转电机MGl、MG2共用，具备:旋转电机MGl用的功率模块PMUl以及驱动电路装置DCUl ;旋转电机MG2用的功率模块PMU2以及驱动电路装置DCU2 ;和电动机控制装置MCU。
[0038]在发动机ENG中安装起动器(starter) STR0起动器STR是用于使发动机ENG起动的起动装置。
[0039]发动机控制装置ECU，基于来自传感器或其他控制装置等的输入信号，对使发动机ENG的各组件机器(调节阀、燃料喷射阀等)执行动作的控制值进行运算。该控制值作为控制信号被输出给发动机ENG的各组件机器的驱动装置。这样，发动机ENG的各组件机器的动作便被控制。
[0040]变速机T/Μ的动作通过变速机控制装置T⑶而被控制。变速机控制装置T⑶基于来自传感器或其他控制装置等的输入信号对用于使变速机构执行动作的控制值进行运算。该控制值作为控制信号被输出给变速机构的驱动装置。由此，变速机T/Μ的变速机构的动作被控制。
[0041]电池BAT是电池电压为200V以上的高电压的锂离子电池，通过电池控制装置B⑶对充放电、寿命等进行管理。为了管理电池的充放电、寿命等，而对电池控制装置BCU输入电池BAT的电压值以及电流值等。另外，作为电池，还能搭载电池电压12V的低压电池，被用作控制系统的电源、收音机、灯等的电源，但省略图示。
[0042]发动机控制装置ECU、变速机控制装置TCU、电动机控制装置MCU以及电池控制装置B⑶，经由车载用局域网LAN而被相互电连接，并且与综合控制装置G⑶电连接。这样，便可在各控制装置之间实现双向的信号传送，可实现彼此的信息传递，检测值的共享等。综合控制装置GCU根据车辆的运转状态对各控制装置输出指令信号。例如，综合控制装置GCU根据与驾驶者的加速要求相应的加速踏板的踩踏量，计算车辆的必要转矩值。综合控制装置GCU将该必要转矩值分配成发动机ENG侧的输出转矩值和旋转电机MGl侧的输出转矩值，以使得发动机ENG的运转效率成为最佳。进而，综合控制装置GCU将被分配的发动机ENG侧的输出转矩值作为发动机转矩指令信号输出给发动机控制装置ECU，将被分配的旋转电机MGl侧的输出转矩值作为电动机转矩指令信号输出给电动机控制装置MCU。
[0043]接着，针对本实施方式的混合电动汽车的动作进行说明。在混合电动汽车的起动时，在低速行驶时(发动机ENG的运转效率(耗油率)降低的行驶区域)，通过旋转电机MGl而对前轮FLW、FRW进行驱动。另外，在本实施例中，针对在混合电动汽车的起动时以及低速行驶时，通过旋转电机MGl驱动前轮FLW、FRW的情况进行说明，但也可以通过旋转电机MGl驱动前轮FLW、FRff,通过旋转电机MG2驱动后轮RLW、RRff (也可以进行四轮驱动行驶)。
[0044]从电池BAT对逆变器装置INV供给直流电力。被供给的直流电力，通过逆变器装置INV被变换为三相交流电力。由此得到的三相交流电力，被提供给旋转电机MGl的定子线圈。从而，旋转电机MGl被驱动，产生旋转输出。该旋转输出经由动力分配机构PSM被输入给变速机T/Μ。被输入的旋转输出通过变速机T/Μ进行变速，并被输入给差动装置FDF。被输入的旋转输出通过差动装置FDF而被左右分配，分别传递给左右的前轮车轴FDS。由此，前轮车轴FDS被旋转驱动。然后，通过前轮车轴FDS的旋转驱动而对前轮FLW、FRW进行旋转驱动。[0045]在混合电动汽车的通常行驶时(在干的路面行驶的情况下，发动机ENG的运转效率(耗油率)良好的行驶区域)，通过发动机ENG而对前轮FLW、FRW进行驱动。因此，发动机ENG的旋转输出经由动力分配机构PSM而被输入给变速机T/Μ。被输入的旋转输出通过变速机T/Μ而被变速。被变速后的旋转输出经由差动装置FDF而被传递给前轮车轴FDS。由此，前轮FLW、FRff进行WH-F旋转驱动。
[0046]另外，在对电池BAT的充电状态进行检测，需要对电池BAT进行充电的情况下，将发动机ENG的旋转输出经由动力分配机构PSM分配给旋转电机MGl，对旋转电机MGl进行旋转驱动。由此，旋转电机MGl作为发电机而执行动作。通过该动作，在旋转电机MGl的定子线圈中产生三相交流电力。该所产生的三相交流电力通过逆变器装置INV而被变换为规定的直流电力。通过该变换而得到的直流电力被提供给电池BAT。由此，电池BAT被充电。
[0047]在混合电动汽车的四轮驱动行驶时(在雪路等的低μ路上行驶的情况下，发动机ENG的运转效率(耗油率)良好的行驶区域)，通过旋转电机MG2对后轮RLW、RRff进行驱动。另外，与上述通常行驶同样地，通过发动机ENG对前轮FLW、FRff进行驱动。进而，由于通过旋转电机MG2的驱动从而电池BAT的蓄电量减少，因此与上述通常行驶同样地，通过发动机ENG的旋转输出对旋转电机MGl进行旋转驱动来对电池BAT进行充电。由于通过旋转电机MG2对后轮RLW、RRff进行驱动，因此从电池BAT对逆变器装置INV供给直流电力。被供给的直流电力通过逆变器装置INV而被变换为三相交流电力，通过该变换而得到的交流电力被提供给旋转电机MG2的定子线圈。由此，旋转电机MG2被驱动，产生旋转输出。所产生的旋转输出，通过减速机RG而被减速并被输入给差动装置RDF。被输入的旋转输出通过差动装置RDF而被左右分配，分别传递给左右的后轮车轴RDS。由此，后轮车轴RDS被旋转驱动。然后，通过后轮车轴RDS的旋转驱动从而后轮RLW、RRff被旋转驱动。
[0048]混合电动汽车的加速时，通过发动机ENG和旋转电机MGl对前轮FLW、FRff进行驱动。另外，在本实施方式中，针对在混合电动汽车的加速时，通过发动机ENG和旋转电机MGl对前轮FLW、FRff进行驱动的情况进行说明，但也可以通过发动机ENG和旋转电机MGl对前轮FLW、FRff进行驱动，通过旋转电机MG2对后轮RLW、RRff进行驱动(也可以进行四轮驱动行驶)。发动机ENG和旋转电机MGl的旋转输出，经由动力分配机构PSM被输入给变速机T/Μ。被输入的旋转输出通过变速机T/Μ而被变速。被变速后的旋转输出经由差动装置FDF而被传递给前轮车轴FDS。由此，前轮FLW、FRff被旋转驱动。
[0049]在混合电动汽车的再生时(在踩踏制动器时，在放松加速踏板的踩踏时或者停止加速踏板的踩踏时等的减速时)，将前轮FLW、FRff的旋转力经由前轮车轴FDS、差动装置FDF、变速机T/Μ、动力分配机构PSM而传递给旋转电机MGl，对旋转电机MGl进行旋转驱动。这样，旋转电机MGl作为发电机而执行动作。通过该动作，在旋转电机MGl的定子线圈中产生三相交流电力。该所产生的三相交流电力通过逆变器装置INV而被转换为规定的直流电力。通过该变换而得到的直流电力被提供给电池ΒΑΤ。由此，电池BAT被充电。
[0050]另一方面，将后轮RLW、RRff的旋转力经由后轮车轴RDS、差动装置RDF、减速机RG而传递给旋转电机MG2，对旋转电机MG2进行旋转驱动。由此，旋转电机MG2作为发电机执行动作。通过该动作，从而在旋转电机MG2的定子线圈中产生三相交流电力。该所产生的三相交流电力通过逆变器装置INV而被变换为规定的直流电力。通过该变换而得到的直流电力被提供给电池ΒΑΤ。由此电池BAT被充电。[0051]图2表示本实施方式中的逆变器装置INV的构成。逆变器装置INV，如前所述，由功率模块PMUl、PMU2、驱动电路装置D⑶1、D⑶2以及电动机控制装置MCU构成。功率模块PMU1、PMU2是同一构成。驱动电路装置DCUl、DCU2是同一构成。
[0052]功率模块PMU1、PMU2，构成将从电池BAT供给的直流电力变换为交流电力，并将其提供给对应的旋转电机MGl、MG2的变换电路(还称作主电路)。另外，变换电路还能够将从对应的旋转电机MG1、MG2供给的交流电力变换为直流电力并提供给电池BAT。
[0053]变换电路是桥电路，由三相的串联电路在电池BAT的正极侧和负极侧之间并联地电连接而构成。串联电路还被称作臂，由两个半导体元件构成。
[0054]臂按每相由上臂侧的功率半导体元件和下臂侧的功率半导体元件串联地电连接而构成。在本实施方式中，作为功率半导体元件，采用作为开关半导体元件的IGBT(绝缘栅双极型晶体管)。构成IGBT的半导体芯片具备集电极、发射电极以及栅电极这三个电极。在IGBT的集电极和发射电极之间电连接有芯片与IGBT不同的二极管。二极管被电连接在IGBT的发射电极与集电极之间，使得从IGBT的发射电极朝向集电极的方向成为顺方向。另夕卜，也有些情况下，作为功率半导体元件，代替IGBT而采用MOSFET (金属氧化物半导体型场效应晶体管)。该情况下，二极管被省略。
[0055]通过将功率半导体元件Tpul的发射电极和功率半导体元件Tnul的集电极串联地电连接，从而构成功率模块PMUl的U相臂。V相臂、W相臂也与U相臂同样地被构成。通过将功率半导体元件Tpvl的发射电极和功率半导体元件Tnvl的集电极串联地电连接，从而构成功率模块PMUl的V相臂。通过将功率半导体元件Tpwl的发射电极和功率半导体元件Tnwl的集电极串联地电连接，从而构成功率模块PMUl的W相臂。关于功率模块PMU2，按照与上述的功率模块PMUl同样的连接关系构成各相的臂。
[0056]功率半导体元件Tpul, Tpvl, Tpwl, Tpu2, Tpv2, Tpw2的集电极与电池BAT的高电位侧(正极侧)电连接。功率半导体元件Tnul, Tnvl, Tnwl, Tnu2, Tnv2, Tnw2的发射电极与电池BAT的低电位侧(负极侧)电连接。
[0057]功率模块PMUl的U相臂(V相臂，W相臂)的中点(各臂的上臂侧功率半导体元件的发射电极与下臂侧功率半导体元件的集电极之间的连接部分)，与旋转电机MGl的U相(V相，W相)的定子线圈电连接。
[0058]功率模块PMU2的U相臂(V相臂，W相臂)的中点(各臂的上臂侧功率半导体元件的发射电极与下臂侧功率半导体元件的集电极之间的连接部分)，与旋转电机MG2的U相(V相，W相)的定子线圈电连接。
[0059]在电池BAT的正极侧和负极侧之间，为了抑制由于功率半导体元件执行动作而产生的直流电压的变动，而电连接平滑用的电解电容器SEC。
[0060]驱动电路装置D⑶1、D⑶2基于从电动机控制装置MCU输出的控制信号，输出使功率模块PMUl、PMU2的各功率半导体元件执行动作的驱动信号，构成使各功率半导体元件执行动作的驱动部，驱动电路装置DCU1、DCU2由绝缘电源、接口电路、驱动电路、传感器电路以及缓冲电路(均省略图示)等的电路部件构成。
[0061]电动机控制装置MCU是由微型计算机构成的运算装置，输入多个输入信号，并将使功率模块PMU1、PMU2的各功率半导体元件执行动作的控制信号输出给驱动电路装置DSU1、DSU2。作为输入信号，输入转矩指令值τ*1、τ *2、电流检测信号iul?iwl、iu2?iw2、磁极位置检测信号Θ 1、Θ 2。
[0062]转矩指令值τ*1、τ *2，是根据车辆的运转模式而从上位的控制装置输出的。分别为转矩指令值τ *1对应于旋转电机MGl，转矩指令值τ *2对应于旋转电机MG2。电流检测信号iul~iwl是被从逆变器装置INV的变换电路提供给旋转电机MGl的定子线圈的u相~w相的输入电流的检测信号，通过变流器(CT)等电流传感器而检测。电流检测信号iu2~iw2是被从逆变器装置INV提供给旋转电机MG2的定子线圈的u相~w相的输入电流的检测信号，通过变流器(CT)等电流传感器进行检测。
[0063]磁极位置检测信号Θ I是旋转电机MGl的旋转的磁极位置的检测信号，通过解析器(resolver)、编码器、霍尔元件、霍尔IC等的磁极位置传感器而检测。磁极位置检测信号Θ 2是旋转电机MGl的旋转的磁极位置的检测信号，通过解析器、编码器、霍尔元件、霍尔IC等的磁极位置传感器而检测出。
[0064]电动机控制装置MCU基于输入信号运算电压控制值，将该电压控制值作为用于使功率模块PMUl、PMU2的功率半导体元件Tpul~Tnwl、Tpu2~Tnw2执行动作的控制信号(PWM信号(脉冲宽度调制信号))而输出给驱动电路装置DCU1、DCU2。
[0065]—般地，电动机控制装置MCU输出的PWM信号按时间进行平均后的电压成为正弦波。该情况下，瞬间的最大输出电压是作为逆变器的输入的直流线的电压，因此在输出正弦波的电压的情况下，其实效值成为I λ√2。因此，本实施方式中的混合电动汽车，由于通过限定的逆变器装置进一步提高电动机的输出，因此增加电动机的输入电压的实效值。即，将MCU的PWM信号按矩形波状仅设定为ON和OFF。如此设定的话，则矩形波的波高值成为逆变器的直流线的电压Vdc，其实效值成为Vdc。这是最大提高电压实效值的方法。
[0066]但是，矩形波电压，由于在低转速区域电感较小，因此存在电流波形紊乱的问题，从而电动机中产生不必要的振动力，产生噪音。因此，矩形波电压控制仅在高速旋转时使用，在低频率时进行通常的PWM控制。
[0067]图3是表示本实施方式的旋转电机MGl的俯视图。图4是将图3的定子110和转子130之间的对置部分放大后示出的图。另外，对表示相同部件的部分赋予相同的符号。以下，虽然针对旋转电机MGl的构成进行说明，但旋转电机MG2也成为同样的构成。
[0068]旋转电机MG1，具备:产生旋转磁场的定子110 ;和经由空隙160可旋转地配置在定子110的内周侧，并且在与定子110之间的磁力作用下旋转的转子130。定子110具备:由芯背部(core back) 112和齿部(teeth) 113组成的定子芯111、和插入通过通电而使磁通量产生的定子线圈120的槽114。
[0069]定子芯111是将对板状的磁性部材进行穿孔而形成的多个板状的成型部材在轴方向上进行层叠而成的。或者，也可以通过铸铁而形成。在此，所谓轴方向，是指沿转子130的旋转轴的方向。定子线圈120成为通过被插入槽114从而被卷绕在齿部113的状态。
[0070]转子130具备:构成旋转侧的磁路的转子芯131、由铝、铜等的非磁性且导电性的金属构成的转子条(rotor bar) 132、和成为旋转轴的轴(未图示)。转子条132在转子130的轴方向上延伸，如图5所示，设置用于在轴方向端部将转子条132短路的端环134。在转子条132的外径侧(定子侧端部区域)形成切口 133。如后述，通过在转子条132中设置切口 133，从而能够使旋转电机MGl的效率提高。
[0071]图6、7表示在转子条132中产生的电流密度分布的基于有限要素法的分析结果。两者都示出未设置切口 133的情况，即示出转子条132的剖面形状关于轴线L对称的情况，图6示出运行时的电流密度分布，图7示出再生时的电流密度分布。另外，轴线L是穿过转子130的轴芯和转子条132的轴芯的径向的直线。虚线示出转子条132的剖面形状，实线示出电流密度的等高线。箭头记号R示出转子的旋转方向。另外，在此所谓旋转方向，是指使用旋转电机时的主要旋转方向(正旋转)。在搭载于车辆的旋转电机中，使车辆前进的情况下的旋转方向为主要的旋转方向。
[0072]由于在定子芯111中形成槽114，因此在槽114的部分和齿部113的部分处磁阻不同。故而，与转子130 —起旋转的转子条132在存在于齿部附近的情况和存在于槽附近的情况下，与转子条132链接(interlinkage)的磁通量的磁通量密度大大变化。一般而言，将其称为槽高次谐波。其结果是，在转子条132中流动电流(涡电流)，以抵消磁通量的变化。该电流在转子条132的转子外周侧产生。该结果根据如图6，7所示出的电流密度在转子条132的外周侧变高的情况也能够知道。但是，该电流是伴随槽高次谐波而产生的电流，不对转矩作出贡献。
[0073]然而，若详细观察图6、7的分析结果可知，关于转子条132的轴线L在旋转后方侦牝集中了因槽高次谐波而产生的涡电流。由此优选的是，既满足转矩，同时为了使涡电流损失有效降低，还以将旋转方向的后方侧的涡电流集中的区域包含在内的形状来设置切口133。在未设置切口 133的情况下，转子条132呈左右对称，转子条132的轴芯存在于其对称轴上。即，在本实施方式中，通过在旋转后方侧形成切口 133，从而转子条132的剖面形状成为左右非对称。
[0074]另外，图6，7示出某个瞬间的电流密度分布，虽然若干分布根据转子130的旋转角度位置而发生变化，但平均来看，可以认为与图6、7的分布几乎相同。因此，作为切口 133的形状，优选如例如图8的符号S所示的曲线那样，切成沿着通过分析而得到电流密度的等高线CL那样的形状。该情况下，在转子条132的外周侧前端区域形成的切口线S的形状成为凹陷成大致圆弧状的曲线，该位置(切口 133的中央部的位置)，相对于轴线L在旋转后方侧偏离。切口 133的深度、从轴线L向旋转后方的偏离量，只要基于上述的电流密度分析结果决定即可。
[0075]切口 133的深度D，优选根据产生高次谐波涡电流损失的分布的深度而设定。转子条132中的磁通量浸透深度δ由下式(I)表示，因此只要设定为D≥δ即可。其中，ω为磁通量的频率[rad/s]，σ为条的导电率[S/m]、μ为条导磁率[H/m]。另外，若设转子转速为N[r/min]、设定子槽数为S，则磁通量的频率ω表示为ω=2jiNs/60。
[0076]δ= √{2 / (ωσμ) }...(1)
[0077]例如，仕纷常使用的转速为6000r/min，定子槽数为72的情况下，ω=2Χ Ji X6000/60X 72=45239rad/s? 在转子条 132 采用铝的情况下，由于 σ =3.2X 107S/m、μ =4X πX 10-7=1.257Χ 10-6H/m，因此此时的磁通量浸透深度δ成为1.05mm。
[0078]另外，通过让转子条132接近转子外周面，从而若条前端部与气隙(air gap)之间的被称作桥的部分的宽度变窄，则由于电流密度分布相对于轴线L的非对称性增大，因此优选考虑与之相应的切口 133的地方。在图4所示的例子中，具备半圆状的切口 133，但也可以考虑易加工性，而设置为图9、10所示这样的切口形状。图9为将切口线S设置为直线的情况。在图10中，切口线S向外侧凸，其曲率设置为比轴线L更靠左侧(旋转前方侧)的前端部Si的曲率更小。任一情况下，由于都对电流密度集中的区域进行切割，因此能够减小因槽闻次谐波而广生的润电流损失。
[0079]另外，在本实施方式中，切口 133沿着转子条132的延伸方向从一方的端部形成至另一方的端部，但也可以如图11所示，形成于轴方向的一部分。
[0080]另外，作为转子条132的剖面形状，不限于图4所示的形状，对于图14(a)、图14(b)所示那样形状的转子条132，也同样能够适用。图14(a)中在剖面形状为圆形的转子条132中形成切口 133，图14(b)中在剖面形状为梯形的转子条132中形成切口 133。两幅图中，都在定子侧端部，相对于轴线L向旋转后方侧偏离来形成切口 133。
[0081]图12，13，针对采用了未设置切口 133的现有形状的转子条132的情况A、和采用了设置了切口 133的转子条132的情况B的各个情况，采用有限要素法计算效率以及损失的细目。作为计算条件，为了以JC08模式为前提，设置为转速3400r/min(18.5Nm)以及6000r/min(13.0Nm)。
[0082]图12表示各个条件下的效率,在3400r/min以及6000r/min的任一转速下,都是在设置了 B所示的切口 133的情况下，效率提高。图13示出各个情况下的损失的细目。转子条132中产生的上述涡电流所引起的损失，包含在被称作二次铜损的损失中。由图13可知，通过在转子条132中设置切口 133，从而二次铜损在减少。
[0083]然而，虽然即使单纯地使转子条132向转子中心侧移动，也能够使二次铜损减少，但由于与转子条132链接的磁通量变小，因此具有转矩变小这样的缺点，故而不优选。另一方面，通过如本实施方式那样，将转子条132配置在转子更外周侧，且设置上述那样的切口133，从而能够兼顾转矩和损失。从而，由于能以很小的电流产生转矩，因此可知一次铜损也减少。
[0084]另外，例如混合电动汽车用电动机等，由于搭载于发动机室，因此追求小型化，但通过采用本实施方式的旋转电机，从而与相同尺寸的构造的旋转电机相比，可提高转矩。即，根据本发明，能够实现电动机构造的小型化。
[0085]另外，在上述的实施方式中，在本发明中虽然未在转子条前端设置空隙(包含切口 133的空隙)，但如果是非磁性体且为非导体，则也可以填充以树脂、硅为主的物质等。在通过焊接或打入将转子条132与端环134接合的情况下，直接保留空隙也没有关系，但在通过压铸来构成转子条132和端环134的情况下，优选在使非磁性体且非导体的物质填充在转子条前端部的切口 133中的状态下进行压铸。
[0086]如以上所说明，根据本实施方式，可降低涡电流损失，提高转矩。在上述的各实施例中，以内转子型旋转电机为例进行了说明，但对于外转子型旋转电机也能够适用本发明。上述的各实施方式分别可以单独或者组合使用。因为各个实施方式的效果可以单独或者共同实现。另外，只要不损害本发明的特征，本发明不受上述实施例的任何限定。
[0087]将下面的优先权基础申请的公开内容作为援引文援引在此。
[0088]日本国专利申请2011年第108234号(2011年5月13日申请)。
【权利要求】
1.一种感应旋转电机，具备: 定子，其具有在定子铁芯的圆周方向上按规定间隔形成的多个定子槽，且在所述多个定子槽中收纳定子线圈；和 转子，其在圆周方向上按规定间隔设置多个在所述转子铁芯的轴方向上延伸的转子条，且设置使所述多个转子条在轴方向端部短路的一对端环， 所述转子条的与转子轴方向正交的面内的剖面形状中定子侧端部的形状，关于穿过转子轴芯和所述转子条的轴芯的径向轴线呈非对称。
2.根据权利要求1所述的感应旋转电机，其特征在于， 在所述转子条的定子侧端部、即关于所述径向轴线向旋转后方侧偏离的位置形成切□。
3.根据权利要求2所述的感应旋转电机，其特征在于， 沿着在所述转子条为对称形状时产生的涡电流的涡电流密度等高线形成所述切口。
4.根据权利要求2所述的感应旋转电机，其特征在于， 所述切口的剖面形状形成呈圆弧状凹陷的曲线。
5.根据权利要求2所述的感应旋转电机，其特征在于， 所述切口的剖面形状被设定为，切口曲线的曲率比关于所述径向轴线在所述定子侧端部的旋转前方侧的曲率更小。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的感应旋转电机，其特征在于， 所述切口被形成为从所述转子条的一个轴方向端部延伸至另一个轴方向端部。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的感应旋转电机，其特征在于， 所述切口形成于所述转子条的轴方向的一部分。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的感应旋转电机，其特征在于， 当设所述定子槽的数目为S、所述转子条的导磁率为μ (H/m)、所述转子条的导电率为σ (S/m)、所述转子的转速为N(r/min)时，将所述切口的深度δ (m)设定为δ=/" {2/ (2πΝ8σμ/60) }。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的感应旋转电机，其特征在于，在所述切口填充非磁性且非导电性的材料。
【文档编号】H02K17/16GK103503285SQ201280020956
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2012年5月1日 优先权日:2011年5月13日
【发明者】江夏秀俊, 菊地聪, 松延丰, 日野德昭, 小田圭二, 斋藤泰行, 押田学, 西滨和雄 申请人:日立汽车系统株式会社