同步电动机制造技术

同步电动机的转子(1)包括转子芯(8)和永磁体(3)。转子芯(8)通过堆叠多个硅钢片形成，并具有多个磁体插入孔MS和多个狭缝(7)。永磁体(3)设置在每个磁体插入孔MS中，使得永磁体的磁极指向直径方向。狭缝(7)形成在磁体插入孔MS的径向外侧，以致狭缝(7)沿着永磁体(3)的一侧间隔地对齐。磁路Z1至Z5限定在相邻的狭缝(7)之间。作为在转子芯(1)的轴向上的槽开口的间隙AS形成在横跨永磁体(3)的多个磁路Z2、Z3、Z4的相对侧上，以调节磁路的磁阻，用于使相邻磁路之间的磁通变化小。

synchronous motor

【技术实现步骤摘要】
同步电动机相关申请的交叉引用将在2017年10月30日提交的、申请号为2017-208740的日本专利申请的全部公开内容，包括说明书、权利要求书、附图和摘要，通过引用的方式整体并入本文。
本专利技术涉及IPM同步电动机的转子，每个转子包括永磁体。
技术介绍
电动机的转子具有各种结构。例如，一些转子具有形成在其内部的多个磁体插入孔，以及驻留在相应的磁体插入孔中的永磁体。这些类型的电动机被称为内部永磁体(IPM)同步电动机。现在将描述这种IPM同步电动机的转子。图2是传统的IPM同步电动机的一个示例性转子的横截面图。如图2所示，转子1包括层叠的多个硅钢片。转子1包括转子芯8和永磁体3。转子芯8具有多个磁体插入孔MS和多个狭缝7。每个永磁体3设置在每个磁体插入孔MS中。具体地，永磁体3定向成使得其磁极指向转子1的直径方向。也就是说，永磁体3的极(磁极)分别在转子1的直径方向上指向向内和指向向外。如图2所示，狭缝7形成为平行于从永磁体3生成的磁通。狭缝7和来自永磁体3的磁通构成转子1的N极磁极或S极磁极。狭缝7形成在磁性插入孔MS的径向外侧，以便沿着永磁体3的一侧间隔地对齐。磁路限定在相邻的狭缝7之间。电动机具有设置在转子1外部的定子。图3示出了放大的转子1的一部分和定子2的一部分。在图3中，定子2具有槽5，导线驻留在该槽5中，并且磁通穿过该槽5。在定子2和转子1之间限定空气层或空气间隙AG。众所周知，根据弗莱明的左手定则，施加到槽5中的导线的电流根据转子1的磁极的位置在转子1中生成转矩。根据弗莱明的右手定则，导线中的电流也会以导线为中心生成同心磁通。所生成的磁通垂直于永磁体3的磁通方向延伸，因此阻碍了转子1的转矩的生成。为了解决上述问题，狭缝7在转子1中形成为使得该狭缝7与来自永磁体3的磁通平行地延伸，即，与由于生成转矩的电流而生成的磁通的方向正交。当没有电流施加到槽5中的导线，然后利用施加到电动机的轴上的外力迫使转子1以恒定速度旋转时，例如，转子1上生成的转矩将脉动。这种现象被称为齿槽转矩波动。已知齿槽转矩波动是由于转子1和定子2之间生成的磁吸引力的变化引起的。确定磁吸引力的大小，使其与从转子1横跨空气间隙AG延伸到定子2的磁通线的数量成比例。即，在具有更大磁通线数量的区域中生成更大的磁吸引力，而在具有更少磁通线数量的区域中仅生成更小的磁吸引力。如上所述，由于磁吸引力的变化而引起齿槽转矩波动，该变化取决于转子1的位置。这里注意，来自永磁体3的磁通线的数量总是恒定的。同时，如上所述，磁吸引力变化的事实表明从转子1横跨空气间隙AG延伸到定子2的磁通线的数量是变化的。也就是说，尽管由永磁体3生成的磁通线的数量恒定，但是因为转子1和定子2之间的磁阻变化，所以延伸到定子2的磁通线的数量是变化的。磁阻的大小基于多种因素确定，这些因素包括空气间隙AG的距离和磁路的长度或厚度。因此，当定子2具有包括交替地形成的齿和开口部分的离散结构时，转子1和定子2之间的磁阻取决于转子1的位置的变化是不可避免的。引用文献：专利文献1：JP2007-143331A。
技术实现思路
技术问题当没有电流施加到定子2的导线上、转子1具有如图3所示的结构时，来自永磁体3的磁通如图3中箭头所指示地通过。即，在如图3所示永磁体3的N极在直径方向上指向向外的情况下，磁通直接通向定子2，同时避开永磁体3的中间附近的狭缝7。另一方面，在永磁体3的各个端部附近，除了直接通向定子2的磁通之外，磁通部分地围绕其中具有永磁体3的磁体插入孔MS，朝向永磁体3的S极前进，如在图中由所指示的那样。假设，如图3所示，存在S1至S4四个狭缝7，并且各个相邻狭缝S1、S2、S3、S4之间的磁路以及各个端狭缝S1、S4外部的磁路分别称为磁路Z1至Z5。在这种情况下，一些来自永磁体3中间附近的磁通直接进入中间磁路Z3并穿过该中间磁路Z3，其中一些磁通避开了狭缝S2、S3。此外，一些来自永磁体的磁通直接进入紧邻中间磁路Z3的磁路Z2并穿过磁路Z2，其中一些磁通避开了狭缝S1、S2。这类似地应用于磁路Z4。更进一步，一些来自永磁体3的磁通直接进入最末端磁路Z1并通过该磁路Z1，其中一些磁通避开了狭缝S1。此外，如上所述，在磁路Z1附近，一些磁通围绕磁体插入孔MS，其中磁体插入孔MS中的永磁体3朝向S极前进。这类似地应用于磁路Z5。如上所述，来自永磁体3的磁通穿过转子1并横穿空气间隙AG以前进到定子2。在上文中，在磁路Z1至Z5中磁通密度彼此不同。也就是说，如上所述，尽管来自永磁体3的磁通直接或在避开狭缝7的同时穿过磁路Z2、Z3和Z4，但磁通部分地围绕磁性插入孔MS。这导致与磁路Z2、Z3、Z4中的磁通密度相比，磁路Z1、Z5中的磁通密度较低。此外，在磁路Z2、Z3、Z4中，相比于磁路Z2、Z4中的磁通密度，磁路Z3中的磁通密度较低。这是因为永磁体3被磁化，使得与其端部相比较，在其中间部分具有较低的磁通密度。因此，导致在磁路Z2、Z4或紧邻中间磁路Z3的磁路中的磁通密度最高，在中间磁路Z3中的磁通密度第二高，在磁路Z1、Z5中的磁路最低。磁通密度在磁路中不同的事实表明，沿着转子1的外表面横穿空气间隙AG进入定子2的磁通线的数量根据位置而不同。如上所述，这种差异导致磁吸引力的变化，从而造成齿槽转矩波动。具体地，如上所述，相邻磁路Z1、Z2(类似地应用于磁路Z4和Z5)之间的磁通的大的变化(即，磁通密度的大的差异)更可能造成大的齿槽转矩波动。基于此，本专利技术的目的是提供一种造成较少齿槽转矩波动的IPM同步电动机的转子。解决方案根据本专利技术的同步电动机的转子具有下面描述的结构以实现上述目的。根据本专利技术的一个方面，提供了一种同步电动机的转子，其包括转子芯和永磁体，该转子芯包括层叠的硅钢片，并具有多个磁体插入孔和多个狭缝，该永磁体驻留在每个所述磁体插入孔中，使得所述永磁体的磁极指向直径方向，其中所述狭缝形成在所述磁体插入孔的径向外侧，以致所述狭缝沿着所述永磁体的一侧间隔地对齐，所述转子还包括在相邻的所述狭缝之间限定的一个或多个磁路，并且所述转子还包括间隙，该间隙形成在横跨所述永磁体的一个或多个预定的磁路的相对侧上，以调节所述预定的磁路的磁阻，用于使相邻磁路之间的磁通变化小，所述间隙是在转子芯轴向上的槽开口。在本专利技术的一个实施例中，所述间隙可以形成在横跨所述永磁体的一个或多个所述预定的磁路的相对侧上，用于使相等的磁通穿过相应的磁路。在本专利技术的一个实施例中，所述间隙可以形成在横跨所述永磁体的一个或多个所述预定的磁路的相对侧上，用于使在所述多个磁路中的磁通呈现正弦分布，其中磁通在接近所述永磁体的中间的磁路中最大。在根据本专利技术的一个实施例中，可以通过扩大所述磁体插入孔形成所述间隙，并且所述间隙可以构成所述磁体插入孔的一部分。本专利技术的有益效果根据本专利技术，在横跨永磁体的一个或多个预定的磁路的相对侧上形成间隙，以调节预定的一个或多个磁路的磁阻，使相邻磁路之间的磁通变化小。这可以减少齿槽转矩波动。附图说明现在将结合附图描述本专利技术的实施例，其中：图1展示了根据本专利技术的实施例的转子的一部分和定子的一部分的示例；图2展示了传统的转子的示例；以及图3展示了传统的转子的一部分和传统的定子的一部分的示例。附图标记说明：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.同步电动机的转子，包括：转子芯，其包括层叠的硅钢片，并具有多个磁体插入孔和多个狭缝；以及永磁体，其驻留在每个所述磁体插入孔中，使得所述永磁体的磁极指向直径方向，其中所述狭缝形成在所述磁体插入孔的径向外侧，以致所述狭缝沿着所述永磁体的一侧间隔地对齐，所述转子还包括在相邻的所述狭缝之间限定的一个或多个磁路，并且所述转子还包括间隙，所述间隙形成在横跨所述永磁体的一个或多个预定的磁路的相对侧上，以调节所述预定的磁路的磁阻，用于使相邻磁路之间的磁通变化小，所述间隙是在所述转子芯的轴向上的槽开口。

【技术特征摘要】
2017.10.30 JP 2017-2087401.同步电动机的转子，包括：转子芯，其包括层叠的硅钢片，并具有多个磁体插入孔和多个狭缝；以及永磁体，其驻留在每个所述磁体插入孔中，使得所述永磁体的磁极指向直径方向，其中所述狭缝形成在所述磁体插入孔的径向外侧，以致所述狭缝沿着所述永磁体的一侧间隔地对齐，所述转子还包括在相邻的所述狭缝之间限定的一个或多个磁路，并且所述转子还包括间隙，所述间隙形成在横跨所述永磁体的一个或多个预定的磁路的相对侧上，以调节所述预定的磁路的磁阻，用于使相邻磁路之间的磁通...

【专利技术属性】
技术研发人员：横地孝典，志津达哉，
申请(专利权)人：大隈株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP