多间隙式旋转电机制造技术

一种提供一种多间隙式旋转电机，其中，该机械设置有轴（4），轴（4）通过紧固至壳体（3）的轴承（3）以可旋转地方式支承。环形转子（6），该环形转子（6）被紧固至轴（4）并构造成与轴（4）一起旋转。双定子（7，8），双定子（7，8）紧固至壳体（5）并构造成在定子（7，8）与转子6之间具有间隙。满足关系：3.5<P13/P6…（1）以及P7/P6>1…（2），其中P6表示每个外部凸极（6B）的周向宽度，P7表示每个内部凸极（6A）的周向宽度，以及P13表示每个外部磁体（10）的周向宽度。

Multi gap rotating motor

A multi gap type rotating machine in which a shaft (4) is provided, and a shaft (4) is rotatably supported by a bearing (3) fastened to the housing (3). The ring rotor (6), the ring rotor (6) is fastened to the shaft (4) and is configured to rotate with the shaft (4). The double stator (7, 8), the double stator (7, 8) is fastened to the housing (5) and is configured to have a gap between the stator (7, 8) and the rotor 6. Satisfaction relation: 3.5< P13/P6... (1) and P7/P6> 1... (2) wherein the P6 represents the circumferential width of each outer convex pole (6B), and the P7 represents the circumferential width of each inner salient pole (6A), and the P13 represents the circumferential width of each external magnet (10).

【技术实现步骤摘要】
多间隙式旋转电机
本专利技术涉及一种多间隙式旋转电机，该多间隙式旋转电机适用于各种用途，诸如，工业用途和车辆用途，尤其优选在混合动力车辆的驱动马达中使用。
技术介绍
IPM马达（内部永磁式马达）作为基于常规技术的小型高功率的马达是众所周知的。IPM马达除了可以使用由磁体产生的磁力矩之外还可以使用作为芯吸引力的磁阻转矩。IPM马达包括双定子马达，在双定子马达中定子设置在转子的径向内侧和径向外侧。例如，特许文献JP-A-2008-302789公开了一种双定子马达。在该双定子马达中，永磁体嵌入转子中使得定位在转子的与内部定子对置的径向内侧并且也嵌入转子中使得定位在转子的与外部定子对置的径向外侧。该转子还具有凸极（转子芯部分），凸极（转子芯部分）中的每个凸极形成在周向相邻的磁体之间。然而，专利文献JP-A-2008-302789中所公开的马达由于以下阐述的原因而存在不能增加功率密度的问题。a)定子绕组是短节距绕组。因此，转子的极距与由定子绕组产生的磁场的极距不一致。因此，不能充分地使用磁阻转矩。b)转子的凸极中的每个凸极的表面是凹形的。具体地，转子的内部凸极中的每个内部凸极的内周表面和外部凸极中的每个外部凸极的外周表面是凹形的。因此，磁阻增加并且不能充分地使用磁阻转矩。c)通过相对于转子的一个极距增大外部凸极宽度来确保外部磁回路具有高比例的磁阻转矩。然而，这增加了磁路径的长度并且因此增加了磁阻，导致减少了磁阻转矩。此外，由于凸极宽度的增加必定减小磁体宽度，因此同样不能充分地使用磁力矩。d)此外，由于转子的外部凸极宽度的增加，因此其中磁路径被外部磁回路与内部磁回路所共享的转子轭不可避免地充满了从外部凸极供给至转子的磁通量。因此，与外部磁回路相比优选具有短的磁路径并且增加磁阻转矩率的内部磁回路中的转矩也减少。同时，IPM马达（内部永磁式马达）作为基于常规技术的小型高功率的马达是众所周知的。除了通过磁体产生的磁阻转矩以外，IPM马达还可以使用作为芯引力的磁阻转矩。IPM马达包括双定子式马达。如在图19中示出的，在该双定子式马达中，内部定子110和外部定子120设置在转子100的径向内侧和径向外侧。例如，专利文献JP-A-2007-261342公开了双定子式马达。在该双定子式马达中，面向内部定子110的转子芯101具有：内周，内部磁体130嵌入在该内周中；和外周，外部磁体140嵌入在该外周中。因此，在转子芯101中，形成有内部凸极102和外部凸极103，内部凸极102和外部凸极103各自介于周向相邻的磁极之间。然而，在专利文献JP-A-2007-261342中公开的马达存在如以下阐述的问题，而这些问题应在马达被投入实际使用前解决。a)很可能在嵌入转子芯101中的永磁体（内部磁体130和外部磁体140）中，特别在每个磁极的端部分（两个周向端部分）中，引起局部退磁。b)在内部定子110和外部定子120设置在转子100的径向内侧和径向外侧的双定子式马达中，与外部磁体140相比内部磁体130更可能被退磁。由于研究了以上阐述的问题，本专利技术的专利技术人发现下面的基本原因。上述事项a)的最大原因在于：在下述转子轭中易于发生磁饱和：在转子轭中，内部磁回路的磁通量和外部磁回路的磁通量结合在一起并且流经转子轭；以及磁饱和引起朝向磁体的内侧的磁泄漏，从而导致给磁体施加了大的退磁场。易于发生磁饱和的原因是：转子轭在每个磁极的端部附近具有窄的宽度W，并且该端部具有产生磁阻转矩的高密度的q轴磁通量（参见图20）和产生磁力矩的d轴磁通量（参见图21），如在图19中由粗箭头表示的。另一个引起局部退磁的原因是：引起设置在磁极之间的凸极102和103的磁饱和的趋势导致磁泄漏的出现，结果给每个磁极的靠近凸极的端部分施加了大的退磁场。如在图20中示出的，磁饱和易于出现的原因是q轴磁通量集中在凸极102和103上，其中，磁极之间的间隔小。以上事项b）的原因在于：在双定子式马达中，与外部磁回路相比，磁饱和易于在内部磁回路中出现；以及磁饱和引起磁泄漏，导致给内部磁体130的附近施加了大的退磁场。易于出现的磁饱和原因是设置在转子100的径向内侧的内部定子110具有比设置在转子100的径向外侧的外部定子120小的空间占有率。具体地，如果试图在内部定子110中确保等同于外部定子120的尺寸的槽尺寸，则内部定子110必须要具有小的齿宽。磁体的退磁的原因首先是退磁场相对于磁体的保持力较大（保持力与每个磁体的厚度成比例）。因此，克服磁体退磁的有效措施是增加每个磁体的厚度。然而，在双定子式马达中，每个磁体的厚度的增加导致内部定子和外部定子的任一者中的转子轭或者背轭的厚度减少。因此，引起磁饱和并且马达性能被削弱。
技术实现思路
本专利技术考虑了上面阐述的情况并且其一个目的是提供一种多间隙式旋转电机，该旋转电机能够通过提供一种磁阻转矩在内部磁回路中得到充分使用的构型来增加外部磁回路的磁力矩率并且提高输出转矩。本专利技术提供一种多间隙式旋转电机，该多间隙式旋转电机作为一个目的能够在不削弱机器的性能的情况下防止每个转子极的端部中的磁体的退磁，并且作为一个目的，与在外部磁体中相比，能够更大程度地提高对内部磁体的退磁的阻抗力。一个示例性实施方式提供了一种多间隙式旋转电机，该多间隙式旋转电机包括：轴（4），轴（4）通过固定至壳体（2）的轴承（3）以可旋转的方式支承；环形转子（6），环形转子（6）固定至轴（4）并且构造成与轴（4）一起旋转；以及定子（7，8），定子（7，8）固定至壳体（2）并且构造成在定子（7，8）与转子（6）之间具有间隙。转子（6）包括：环形转子芯（6a），环形转子芯（6a）由软磁材料制成并且构造成具有径向方向和周向方向；多个内部磁体（9），多个内部磁体（9）均由永磁体构成并且在周向方向上以相等的节距嵌入所述转子芯（6a）的径向内部部分中；以及多个外部磁体（10），多个外部磁体（10）均由永磁体构成并且在周向方向上以相等的节距嵌入所述转子芯（6a）的径向外部部分中。转子芯（6a）包括：多个内部凸极（6A），多个内部凸极（6A）均形成在沿周向方向相互相邻的两个内部磁体（9）之间；以及多个外部凸极（6B），多个外部凸极（6B）均形成在沿周向方向相互相邻的两个外部磁体（10）之间，内部凸极和外部凸极由软磁材料制成。定子（7，8）至少包括：内部定子（7），内部定子（7）以在内部定子（7）与转子（6）之间留有间隙的方式位于转子（6）的径向内侧；以及外部定子（8），外部定子（8）以在外部定子（8）与转子（6）之间留有间隙的方式位于转子（6）的径向外侧。内部定子（7）包括：内部定子芯（7a），内部定子芯（7a）设置有在周向方向上以相等的间隔形成在内部定子（7）的径向外周（7ao）上的多个内部槽（7a1）和在周向方向上以相等的间隔形成在径向外周上的多个内部齿（7a2），内部槽（7a1）和内部齿（7a2）在周向方向上交替排列；以及内部定子绕组（7b），内部定子绕组（7b）穿过内部槽（7a1）整节距地缠绕在内部定子芯（7a）处。外部定子（8）包括：外部定子芯（8a），外部定子芯（8a）设置有在周向方向上以相等的间隔形成在外部定子（8）的径向内周（8ai）上的多个外部槽（8a1）和在周向方向上以相等的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多间隙式旋转电机，包括：轴(4)，所述轴(4)通过固定至壳体(2)的轴承(3)以可旋转的方式被支承；环形转子(6)，所述环形转子(6)固定至所述轴(4)并且构造成与所述轴(4)一起旋转；以及定子(7，8)，所述定子(7，8)固定至所述壳体(2)并且构造成在所述定子(7，8)与所述转子(6)之间具有间隙，其中，所述转子(6)包括：环形转子芯(6a)，所述环形转子芯(6a)由软磁材料制成并且构造成具有径向方向和周向方向，多个内部磁体(9)，所述多个内部磁体(9)均由永磁体构成并且在所述周向方向上以相等的节距嵌入所述转子芯(6a)的径向内部部分中，以及多个外部磁体(10)，所述多个外部磁体(10)均由永磁体构成并且在所述周向方向上以相等的节距嵌入所述转子芯(6a)的径向外部部分中；所述转子芯(6a)包括：多个内部凸极(6A)，所述多个内部凸极(6A)均形成在所述内部磁体(9)中的在所述周向方向上相互相邻的两个内部磁体之间，以及多个外部凸极(6B)，所述多个外部凸极(6B)均形成在所述外部磁体(10)中的在所述周向方向上相互相邻的两个外部磁体之间，所述内部凸极和所述外部凸极由软磁材料制成；所述定子(7，8)至少包括：内部定子(7)，所述内部定子(7)以在所述内部定子(7)与所述转子(6)之间留有间隙的方式位于所述转子(6)的径向内侧，外部定子(8)，所述外部定子(8)以在所述外部定子(8)与所述转子(6)之间留有间隙的方式位于所述转子(6)的径向外侧，其中，所述内部定子(7)包括：内部定子芯(7a)，所述内部定子芯(7a)设置有在所述周向方向上以相等的间隔形成在所述内部定子(7)的径向外周(7ao)上的多个内部槽(7a1)和在所述周向方向上以相等的间隔形成在所述径向外周上的多个内部齿(7a2)，所述内部槽(7a1)和所述内部齿(7a2)在所述周向方向上交替排列；以及内部定子绕组(7b)，所述内部定子绕组(7b)穿过所述内部槽(7a1)整节距地缠绕在所述内部定子芯(7a)处，所述外部定子(8)包括：外部定子芯(8a)，所述外部定子芯(8a)设置有在所述周向方向上以相等的间隔形成在所述外部定子(8)的径向内周(8ai)上的多个外部槽(8a1)和在所述周向方向上以相等的间隔在所述径向内周上的多个外部齿(8a2)，所述外部槽(8a1)和所述外部齿(8a2)在所述周向方向上交替排列；以及外部定子绕组(8b)，所述外部定子绕组(8b)穿过所述外部槽(8a1)整节距地缠绕在所述外部定子芯(8a)处，其中，满足关系：3.5<P13/P6…(1)以及P7/P6>1…(2)，其中，P6表示所述外部凸极(6B)中的每个外部凸极的周向宽度，P7表示所述内部凸极(6A)中的每个内部凸极的周向宽度，并且P13表示所述外部磁体(10)中的每个外部磁体的周向宽度。...

【技术特征摘要】
2012.12.07 JP 2012-268471;2013.10.28 JP 2013-223061.一种多间隙式旋转电机，包括：轴(4)，所述轴(4)通过固定至壳体(2)的轴承(3)以可旋转的方式被支承；环形转子(6)，所述环形转子(6)固定至所述轴(4)并且构造成与所述轴(4)一起旋转；以及定子(7，8)，所述定子(7，8)固定至所述壳体(2)并且构造成在所述定子(7，8)与所述转子(6)之间具有间隙，其中，所述转子(6)包括：环形转子芯(6a)，所述环形转子芯(6a)由软磁材料制成并且构造成具有径向方向和周向方向，多个内部磁体(9)，所述多个内部磁体(9)均由永磁体构成并且在所述周向方向上以相等的节距嵌入所述转子芯(6a)的径向内部部分中，以及多个外部磁体(10)，所述多个外部磁体(10)均由永磁体构成并且在所述周向方向上以相等的节距嵌入所述转子芯(6a)的径向外部部分中；所述转子芯(6a)包括：多个内部凸极(6A)，所述多个内部凸极(6A)均形成在所述内部磁体(9)中的在所述周向方向上相互相邻的两个内部磁体之间，以及多个外部凸极(6B)，所述多个外部凸极(6B)均形成在所述外部磁体(10)中的在所述周向方向上相互相邻的两个外部磁体之间，所述内部凸极和所述外部凸极由软磁材料制成；所述定子(7，8)至少包括：内部定子(7)，所述内部定子(7)以在所述内部定子(7)与所述转子(6)之间留有间隙的方式位于所述转子(6)的径向内侧，外部定子(8)，所述外部定子(8)以在所述外部定子(8)与所述转子(6)之间留有间隙的方式位于所述转子(6)的径向外侧，其中，所述内部定子(7)包括：内部定子芯(7a)，所述内部定子芯(7a)设置有在所述周向方向上以相等的间隔形成在所述内部定子(7)的径向外周(7ao)上的多个内部槽(7a1)和在所述周向方向上以相等的间隔形成在所述径向外周上的多个内部齿(7a2)，所述内部槽(7a1)和所述内部齿(7a2)在所述周向方向上交替排列；以及内部定子绕组(7b)，所述内部定子绕组(7b)穿过所述内部槽(7a1)整节距地缠绕在所述内部定子芯(7a)处，所述外部定子(8)包括：外部定子芯(8a)，所述外部定子芯(8a)设置有在所述周向方向上以相等的间隔形成在所述外部定子(8)的径向内周(8ai)上的多个外部槽(8a1)和在所述周向方向上以相等的间隔在所述径向内周上的多个外部齿(8a2)，所述外部槽(8a1)和所述外部齿(8a2)在所述周向方向上交替排列；以及外部定子绕组(8b)，所述外部定子绕组(8b)穿过所述外部槽(8a1)整节距地缠绕在所述外部定子芯(8a)处，其中，满足关系：3.5<P13/P6…(1)以及P7/P6>1…(2)，其中，P6表示所述外部凸极(6B)中的每个外部凸极的周向宽度，P7表示所述内部凸极(6A)中的每个内部凸极的周向宽度，并且P13表示所述外部磁体(10)中的每个外部磁体的周向宽度。2.根据权利要求1所述的旋转电机，其中，当所述外部定子(8)具有外直径P1，经过所述外部定子(8)的径向中心的两个所述外部槽(8a1)的底部之间的直径是P2，P3表示通过将所述外部齿(8a2)中一个外部齿的周向宽度与在所述外部定子(8)的一个磁极中包含的外部齿(8a2)的数量相乘而获得的周向长度，所述转子(6)具有外直径P4，所述外部磁体(10)中的每个外部磁体具有径向厚度P5，所述内部磁体(9)中的每个内部磁体具有径向厚度P8，所述转子(6)具有内直径P9，经过所述外部定子(8)的所述径向中心的两个所述内部槽(7a1)的底部之...

【专利技术属性】
技术研发人员：近藤启次，草濑新，前川武雄，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：日本,JP