永久磁铁式旋转电机制造技术

一种永久磁铁式旋转电机具有定子２０和转子３０；该定子２０具有多相的定子绕组；该转子３０通过在转子铁心的内部埋入多个永久磁铁３６而构成。转子的铁心形状在叠厚（长度）方向上相同，永久磁铁３６不扭斜。每一极的永久磁铁３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ的配置在旋转方向对称，但在叠厚方向不同。极间侧的永久磁铁３６Ａ、３６Ｃ发生的磁通与从极中央侧的永久磁铁３６Ｂ发生的磁通大体相等。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有在转子铁心内部埋入多个永久磁铁构成的转子的永久磁铁式旋转电机。使这样的磁铁形状为长方形并将其埋入到转子内的马达在高速旋转时弱磁场易于产生作用，具有高速旋转时效率提高的优点，用于电动汽车用永久磁铁马达等需要高速旋转的马达。在这里，为了避免运行时的振动和噪声，沿长度方向分割转子内的磁铁，通过使得半齿槽扭斜，可实现低转矩脉动。在上述那样的埋入磁铁式旋转电机中，马达的转矩由以下式(1)表示。 其中，T马达转矩， 永久磁铁的磁通，Lqq轴电感，Ldd轴电感，Iqq轴绕组电流，Idd轴绕组电流。在式(1)中，第1项为由永久磁铁的主磁通产生的转矩，第2项为由磁铁间的铁部的辅助磁极产生的磁阻转矩。磁铁的转矩具有对于每一极对(电角360度)的周期性，磁阻具有对于每1极(电角180度)的周期性。在这里，如现有例那样，当使转子扭斜时，由于成为最大转矩的电流相位不同，最大转矩下降。如磁铁的转矩为主，则磁铁转矩为360度周期，所以，转矩的下降程度小5％左右，但磁阻转矩为180度周期，所以，转矩的下降程度高达10％。因此，在以磁阻转矩为主的马达中，最好为不进行扭斜地降低转矩脉动的形状。(1)为了达到上述目的，本专利技术的永久磁铁式旋转电机具有定子和转子；该定子具有多相的定子绕组；该转子通过在转子铁心的内部埋入多个永久磁铁而构成，在与上述定子具有规定间隙的状态下可回转地被配置；而且，转子的铁心形状在叠厚(长度)方向上相同；其中，对上述转子的每一极配置多个永久磁铁，同时，上述转子的每一极的各永久磁铁的配置在旋转方向上对称，但在叠厚方向上不同。根据该构成，通过在规定的电流和电压条件下不使用扭斜，可减少转矩的降低，另外，可减小脉动转矩，获得低振动和低噪声。(2)在上述(1)中，用于将永久磁铁插入到上述转子的永久磁铁插入孔最好分别对每一极为3个以上。(3)在上述(1)中，最好上述转子的各永久磁铁的叠厚方向的配置不同的比例为1∶1。(4)在上述(1)中，最好上述转子的各极的极间侧的永久磁铁插入孔的以极中心为顶点构成的角θ与极中央侧的永久磁铁插入孔的以极中心为顶点构成的角φ、齿槽节距τs具有以θ＝(n+0.5)×τs+φ(n为整数)示出的关系。(5)在上述(1)或(4)中，最好从上述转子的各极的极间侧的永久磁铁发生的磁通与从极中央侧的永久磁铁发生的磁通大体相等。附图说明图1为本专利技术第1实施形式的永久磁铁式旋转电机的从正面侧观看到的局部断面图。图2为示出本专利技术的第1实施形式的永久磁铁式旋转电机的磁铁配置构造的转子的在转子叠厚(长度)方向的示意透视图。图3为示出本专利技术第1实施形式的永久磁铁式旋转电机的定子与转子的构造的侧面图。图4为在本专利技术第1实施形式的永久磁铁式旋转电机的极间侧的插入孔中配置磁铁的场合的磁场解析结果的说明图。图5为在本专利技术第1实施形式的永久磁铁式旋转电机的极中央侧的插入孔中配置磁铁的场合的磁场解析结果的说明图。图6为在本专利技术第1实施形式的永久磁铁式旋转电机的极间侧的插入孔中配置磁铁的场合的转矩脉动的说明图。图7为在本专利技术第1实施形式的永久磁铁式旋转电机的极中央侧的插入孔中配置磁铁的场合的转矩脉动的说明图。图8为本专利技术第1实施形式的永久磁铁式旋转电机的转矩脉动的说明图。图9为本专利技术第2实施形式的永久磁铁式旋转电机的定子和转子的构造及在极间侧的插入孔配置磁铁的场合的磁场解析结果的说明图。图10为在本专利技术第2实施形式的永久磁铁式旋转电机的极中央侧的插入孔配置磁铁的场合的磁场解析结果的说明图。图11为示出本专利技术第3实施形式的永久磁铁式旋转电机的磁铁配置构造的、转子的沿转子的叠厚(长度)方向的示意透视图。图12为本专利技术第4实施形式的永久磁铁式旋转电机的定子和转子的构造及在极间侧的插入孔配置磁铁的场合的磁场解析结果的说明图。图13为在本专利技术第4实施形式的永久磁铁式旋转电机的极中央侧的插入孔配置磁铁的场合的磁场解析结果的说明图。图14为本专利技术第5实施形式的永久磁铁式旋转电机的定子和转子的构造及在极间侧的插入孔配置磁铁的场合的磁场解析结果的说明图。图15为在本专利技术第5实施形式的永久磁铁式旋转电机的极中央侧的插入孔配置磁铁的场合的磁场解析结果的说明图。首先，说明本专利技术第1实施形式的永久磁铁式旋转电机的整体构成。图1为本专利技术第1实施形式的永久磁铁式旋转电机的从正面侧观看到的局部断面图。如图1所示，旋转电机10的定子20由定子铁心22、卷绕于该定子铁心22上的多相的定子绕组24、将定子铁心22固定保持于其内周面上的外壳26构成。转子30由转子铁心32、插入到设于转子铁心32的永久磁铁插入孔34中的永久磁铁36、及轴38构成。轴38由轴承42、44可自由回转地保持。轴承42、44由端部托架46、48支承，端部托架46、48分别固定于外壳26的两端。另外，检测转子30的永久磁铁36的位置的磁极位置检测器PS和检测转子30的位置的编码器E配置于转子30的侧面侧。旋转电机10根据磁极位置检测器PS的信号和编码器E的输出信号由图中未示出的控制装置进行运行控制。下面，根据图2说明本专利技术第1实施形式的永久磁铁式旋转电机的磁铁的配置构造。图2为示出本专利技术第1实施形式的永久磁铁式旋转电机的磁铁配置构造的、转子的转子叠厚(长度)方向上的示意透视图。与图1相同的符号表示相同部分。在转子30的转子铁心32形成多个永久磁铁插入孔34。在三相8极/48齿槽的永久磁铁式旋转电机的场合，通常永久磁铁插入孔34的个数为8个。然而，在本实施形式中，对于每1极，如图示那样，由永久磁铁插入孔34A、34B、34C这样3个构成。为了图示方便，仅对1极示出3个永久磁铁插入孔34A、34B、34C，但其它极的永久磁铁插入孔34也同样地由3个永久磁铁插入孔构成。永久磁铁插入孔34A、34B、34C与转子30的旋转轴平行。即，永久磁铁插入孔34不相对转子的旋转轴倾斜，即，不扭斜。不扭斜也指转子的铁心形状在叠厚(长度)方向上相同地形成。在永久磁铁插入孔34A、34B、34C中分别插入长方形的永久磁铁36A、36B、36C。因此，每1极的永久磁铁由多个永久磁铁36A、36B、36C构成。另外，永久磁铁36A、36B、36C的长度方向与转子的旋转轴平行，成为不扭斜的构成。另外，当永久磁铁插入孔34A、34B、34C的长度为L(L与转子30的轴向长度相等)时，则永久磁铁36A、36B、36C的长度分别为L/2。另外，在永久磁铁36A、36C配置到转子30的轴向左侧的场合，永久磁铁36B配置到转子30的轴向右侧。另外，在转子的旋转方向，在永久磁铁36B的两侧配置永久磁铁36A、36C，所以，相对于极中心对称地配置多个永久磁铁36A、36B、36C。然而，由于在转子30的叠厚方向(轴向)上非对称地配置，所以，在转子30的长度方向(叠厚方向，轴向)上不同地配置。转子30如图1所示那样，与定子20的内周侧相对地配置。当分别将永久磁铁36A、36B、36C的与定子20相对的部分的表面积设为SA、SB、SC时，使得SA＝SC，SA+SC＝SB。这样，从转子的1极的极中央侧的永久磁铁36B发生的磁通和从转子的1极的极间侧的永久磁铁36A、36C发生的磁通相等。下面，根据图3说明本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永久磁铁式旋转电机，具有定子和转子；该定子具有多相的定子绕组；该转子通过在转子铁心的内部埋入多个永久磁铁而构成，在与上述定子具有规定间隙的状态下可回转地配置；而且，转子的铁心形状在叠厚（长度）方向上相同；其特征在于：上述转子的每一极配置多个永久磁铁，同时，上述转子的每一极的各永久磁铁的配置在旋转方向上对称，但在叠厚方向上不同。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：松延丰，田岛文男，川又昭一，安原隆，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]