复合转矩型旋转电机制造技术

本发明专利技术实现使用了铁氧体磁铁等低剩余磁通密度的永磁铁的复合转矩型旋转电机的高转矩化。特征在于，包括：以一定间隔在内周部的多个部位上配置电枢绕组的定子；在层叠了电磁钢板的圆筒状铁芯内设有永磁铁，且配置在上述定子内侧的转子；在整个周向设置在上述转子的外周部、遮断上述定子绕组周围产生的闭环磁通的磁通遮断部。上述磁通遮断部具备多个永磁铁和设于该多个永磁铁之间的非磁性体部。此外，所述非磁性体部为空隙。此外，以上述永磁铁与上述非磁性体部之间的距离比上述电枢绕组的配置间隔小为特征。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术实现使用了铁氧体磁铁等低剩余磁通密度的永磁铁的复合转矩型旋转电机的高转矩化。特征在于，包括：以一定间隔在内周部的多个部位上配置电枢绕组的定子；在层叠了电磁钢板的圆筒状铁芯内设有永磁铁，且配置在上述定子内侧的转子；在整个周向设置在上述转子的外周部、遮断上述定子绕组周围产生的闭环磁通的磁通遮断部。上述磁通遮断部具备多个永磁铁和设于该多个永磁铁之间的非磁性体部。此外，所述非磁性体部为空隙。此外，以上述永磁铁与上述非磁性体部之间的距离比上述电枢绕组的配置间隔小为特征。【专利说明】
本专利技术涉及利用铁氧体磁铁等低剩余磁通密度的永磁铁的复合转矩型旋转电机。 复合转矩型旋转电机
技术介绍
在将永磁铁埋设于转子内的同步电动机中，将永磁铁的磁极中心轴称为d轴，将 电磁上与d轴正交的轴称为q轴。作为以往的结构，已知有在d轴方向上埋设多个永磁铁 的例子（例如参考专利文献1)。此外，作为合并磁阻转矩的永磁式旋转电机的结构，已知有 专利文献2。进一步地，专利文献3中公开了获得较大的磁阻转矩且减少永磁铁个数、实现 结构简化的永磁式旋转电机的转子。 已有技术文献 专利文献 专利文献1 :日本特许3290392号公报 专利文献2 :日本特许3970392号公报 专利文献3 :日本特开2001-145283号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题 复合转矩型旋转电机通过合并由定子的电枢绕组生成的电枢磁通所产生的磁阻 转矩和永磁铁的磁铁磁通所产生的磁铁转矩，实现高转矩化。 专利文献1所示的以往结构中，在d轴方向上埋设了多个永磁铁。但由于为埋设 永磁铁的结构，在作为永磁铁的外周侧的转子的外周部的整个区域上都存在铁芯，因此为 定子的电枢绕组生成的闭环的电枢磁通的空间谐波易于流入该铁芯部分的结构。该闭环的 空间谐波几乎对磁阻转矩没有贡献，并由于经过定子和转子的铁芯，增加了铁芯的磁饱和 趋势，结果是无法获得足够的对磁阻转矩产生贡献的有效磁通量。 此外，为了进一步地增加磁阻效应而采用永磁铁之间大范围开口的结构，以使得 磁通更易于流入一方的q轴方向（专利文献1，图2)。因此，从这一方的q轴方向流入的磁 通经过埋设在d轴上内周侧的永磁铁的更内周侧，从另一方的q轴方向流出。但该路径延 长了磁路，磁阻增大，存在磁损耗随之增大的问题。 进一步地，由于在q轴方向的铁芯部的永磁铁之间需要大范围开口的空间，永磁 铁的尺寸和配置受到制约而难以多极化，为了多极化，需要增大转子的体积。并且，由于q 轴方向的铁芯部的永磁铁之间大范围开口，需要缩小d轴上多个永磁铁各自的尺寸，无法 获得足够的磁铁转矩。 作为合并磁阻转矩的永磁式旋转电机的结构，专利文献2的以往结构是代表性的 结构。该结构中的磁阻转矩由比永磁铁更靠外周侧的铁芯部产生。为了缓和该铁芯部的磁 饱和，将永磁铁配置得更靠内周侧来增加铁芯部的尺寸，但这种情况下永磁铁在转子周向 上的长度缩短，磁铁转矩减少。 在使用永磁铁的旋转电机中，为了增大磁铁转矩和避免永久退磁，特别是位于转 子外周侧的永磁铁使用钕磁铁，但作为稀土类金属的钕和镝非常难以购买，而且非常昂贵。 另一方面，铁氧体磁铁容易购买且廉价，但存在因磁力小使得磁阻转矩低和因矫顽力低而 容易永久退磁的问题。 专利文献3中公开了获得较大的磁阻转矩且减少永磁铁个数、实现结构简化的永 磁式旋转电机的转子。但如其所述，来自定子的磁通的磁路为经过位于外周侧的永磁铁的 长边方向的端部与位于直径方向的永磁铁之间、经过梯形形状的内侧、穿过该永磁铁的长 边方向的另一端部与相邻的永磁铁之间的路径，来自定子的磁通在梯形形状的内侧短路 (shortcut)。因此，梯形形状的内侧的铁芯部容易产生磁饱和，增加磁阻。 本专利技术鉴于以上问题而完成，通过遮断由定子的电枢绕组生成的闭环磁通的空间 谐波向转子的铁芯部分的流入，实现在使用铁氧体磁铁等低剩余磁通密度的永磁铁的情况 下的复合转矩型旋转电机的高转矩化。 用于解决技术问题的手段 为了达到上述目的，本专利技术的复合转矩型旋转电机的特征在于，包括：以一定间隔 在周向的多个齿部上配置电枢绕组的定子；在层叠了电磁钢板的圆筒状铁芯内具有永磁 铁，且配置在上述定子内侧的转子；和磁通遮断部，其在整个周向设置在上述转子的外周 部，遮断上述定子绕组周围产生的闭环磁通。 或者，如上述的复合转矩型旋转电机，其特征在于：上述磁通遮断部由多个永磁铁 和设置于该多个永磁铁之间的非磁性体部构成。 或者，如上述的复合转矩型旋转电机，其特征在于：上述永磁铁与上述非磁性体部 之间的距离比上述电枢绕组的齿距小。 或者，如上述的复合转矩型旋转电机，其特征在于：上述非磁性体部为由多个缝隙 构成的缝隙部，上述永磁铁与上述缝隙部之间的距离以及上述缝隙部彼此之间的距离比上 述电枢绕组的齿距小。 或者，如上述的复合转矩型旋转电机，其特征在于：上述非磁性体部为空隙，上述 永磁铁与上述空隙之间的距离比上述电枢绕组的齿距小。 或者，本专利技术的复合转矩型旋转电机的特征在于，包括：以一定间隔在周向的多个 齿部上配置电枢绕组的定子；和由层叠了电磁钢板的圆筒状铁芯构成，配置在上述定子内 侧的转子，上述转子包括：在外周部在周向配置的多个永磁铁；设置在上述转子的多个永 磁铁的周向间隔中的空隙部；和由多条缝隙构成的缝隙部，其位于上述永磁铁与上述空隙 部之间，设置于上述永磁铁的周向两侧。 或者，如上述的复合转矩型旋转电机，其特征在于：上述缝隙部形成得比连结上述 永磁铁的内周侧的角部与上述空隙部的外周侧边的中心的直线更靠外周侧。 或者，如上述的复合转矩型旋转电机，其特征在于：上述永磁铁与上述缝隙部之间 的距离以及上述缝隙部与上述空隙部之间的距离比上述电枢绕组的齿距小。 或者，如上述的复合转矩型旋转电机，其特征在于：构成上述缝隙部的缝隙彼此之 间的距离比上述电枢绕组的齿距小。 专利技术的效果 通过本专利技术，能够在使用铁氧体磁铁等低剩余磁通密度的永磁铁的永磁式旋转电 机中实现电枢磁通产生的磁阻转矩与永磁铁产生的磁铁转矩的复合转矩的高转矩化。 【专利附图】【附图说明】 图1是本专利技术实施例1的复合转矩型旋转电机的直径方向的截面图。 图2是上图转子结构的主要部位的放大图。 图3是缝隙配置的说明图。 图4是电枢磁通的空间谐波的示意图。 图5是本专利技术实施例中空间谐波的流动的示意图。 图6是表示上图转子在任意角度下与定子齿部的位置关系的图。 图7是表示转子整体中电枢绕组产生的磁通的流动的图。 图8是表示转子整体中永磁铁产生的磁铁磁通的流动的图。 图9是表示本专利技术实施例的电磁场分析得到的磁通分布的图。 图10是表示电磁场分析得到的比较/讨论模型的例子的图。 图11是表示电磁场分析得到的结果的图。 图12是本专利技术实施例2的复合转矩型旋转电机的直径方向的截面图。 图13是上图转子结构的主要部位的放大图。 【具体实施方式】 本专利技术的实施方式考虑从下述（a)?（f)各结构获得的各自的效果。 (a)在转子的d轴的外周侧配置永磁铁，起到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合转矩型旋转电机，其特征在于，包括：以一定间隔在周向的多个齿部上配置电枢绕组的定子；在层叠了电磁钢板的圆筒状铁芯内具有永磁铁，且配置在所述定子内侧的转子；和磁通遮断部，其在整个周向设置在所述转子的外周部，遮断所述定子绕组周围产生的闭环磁通。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：藤泽劝也，八原昌尚，长瀬博，田岛文男，山口芳弘，
申请(专利权)人：株式会社日立产机系统，会田工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP