用于电驱动移动对象的齿轮传动电机制造技术

[问题]为了在不降低其性能的情况下减少在磁体嵌入的磁阻电机中使用的稀土元素的数量。[解决方案]本发明专利技术具有同步磁阻电机和减速齿轮，该同步磁阻电机具有20000rpm至45000rpm的最大速度并且具有嵌入在转子中的稀土粘结磁体，该减速齿轮用于将同步磁阻电机的速度降低至使用范围中的速度并且将扭矩增加至预定范围。在转子的半径被表示为R(cm)且转子的在轴向方向上的长度被表示为L(cm)的情况下，转子的尺寸为2cm≤R≤6cm并且2cm≤L≤25cm。子的尺寸为2cm≤R≤6cm并且2cm≤L≤25cm。子的尺寸为2cm≤R≤6cm并且2cm≤L≤25cm。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电驱动移动对象的齿轮传动电机


[0001]本专利技术涉及用于电驱动移动对象的齿轮传动电机，在齿轮传动电机中全部或部分推进动力是由电机产生的驱动力。特别地，本专利技术涉及用于电驱动移动对象的齿轮传动电机，所述电驱动移动对象诸如其中仅使用电动电机作为驱动源的电动车辆(BEV)，其中除了由内燃机产生的推进动力之外还使用由电机产生的推进动力的混合动力电动车辆(HV)，以及其中由通过使用来源于燃料的电力旋转的电机产生推进动力的燃料电池电动车辆(FCV)。

技术介绍

[0002]迄今为止，如专利文献1中所示，使用铁氧体磁体的同步磁阻电机已知。此外，其中稀土烧结磁体被嵌入转子中的内部永磁同步电机(IPMSM)已知。然而，稀土元素是稀有资源。特别地，改善性能(诸如赋予耐热性)所需的镝(Dy)是珍贵的而且局部地存在于地球的不同地区，这就提出了与稳定供应相关联的问题。为了克服这个问题，已经提出了永磁辅助同步磁阻电机(PMA
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SynRM)，其中代替需要大量的原材料的稀土烧结磁体，将稀土粘结磁体嵌入转子中，如非专利文献1和2中所示。
[0003]此外，需要高效、高输出(功率)的电机的实现，这种电机使用较少的钕(Nd)并且使用较少的或不使用重稀土元素，包括镝(Dy)，并且日本的科技政策已经为这样的高效、高输出的电机设置了发展目标。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：JP2011
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83066A
[0007]非专利文献
>[0008]非专利文献1：Marika Kobayashi等人，“Basic Study of PMA SynRM with Rare Earth Bonded Magnets for Automotive Drive”2017Kansai
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section Joint Convention of Institutes of Electrical Engineering，第110
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111页。
[0009]非专利文献2：Marika Kobayashi等人，“Basic Study of PMA SynRM with Bonded Magnets for Traction Applications”2018International Power Electronics Conference，第2802
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2807页，2018年。

技术实现思路

[0010]本专利技术要解决的问题
[0011]在专利文献1中，使用了铁氧体，而不是珍贵的稀土元素。然而，铁氧体容易被由电枢电流产生的磁场消磁。因此，专利文献1提出了用于有效地防止消磁的结构。此外，当使用稀土烧结磁体时，为了出于实现高转速的目的减少由磁体产生的磁通量，有必要使稀土烧结磁体非常薄。然而，对于磁体可以被制成多薄是有限度的。因此，在电机中使用稀土烧结磁体的情况下，几乎不可能将其转速增加至20000rpm或更高。
[0012]同时，在非专利文献1和2中，稀土粘结磁体被用作电机的转子的嵌入磁体。在5000rpm下，得到75.6kW至92.7kW的最大输出功率。此外，其最大转速为17000rpm，并且在最大转速下，其输出功率从75.6kW(最大输出功率)降低至44.5kW。
[0013]如上所述，在非专利文献1和2中，稀土粘结磁体被用于磁体嵌入型磁阻电机中。然而，该磁体嵌入型磁阻电机未能达到17000rpm或更高的转速。此外，对于最大转速或最大输出功率与外圆周表面的如下面积之间的关系，完全没有进行过研究，该面积对于最大转速和最大输出功率是最佳的；即，转子中使用的稀土粘结磁体的最佳数量。因此，非专利文献1和2不包括在保持电机的高性能的同时使电机中使用的稀土元素的数量最小化的观点。
[0014]鉴于以上，本专利技术人执行了研究，同时设置了在不损害电机的性能的情况下使电机中使用的稀土粘结磁体的数量最小化的目标。结果，本专利技术人得出结论，有必要在保持期望输出功率的同时尽可能地减少转子的侧面积。本专利技术人最终构思了新的想法，即减少电机的转子的外圆周表面的面积，以便实现20000rpm至45000rpm的最大转速，这在传统上尚未由其输出功率为25kW或更大的高输出功率电机实现，从而尽可能地减少稀土粘结磁体的数量，并且通过使用减速齿轮来增加在高转速下减少的扭矩，由此获得使用范围中的扭矩，并且因此该电机可以用作电动汽车的驱动源。
[0015]本专利技术的目的是为了实现电动汽车的驱动电机，该驱动电机在尽可能保持电机的性能的同时，使用了较少数量的稀土粘结磁体。
[0016]用于解决问题的装置
[0017]本专利技术是用于电驱动移动对象的齿轮传动电机。该齿轮传动电机适用于向电动汽车提供推进动力。该齿轮传动电机包括同步磁阻电机和减速器，该同步磁阻电机的最大转速为20000rpm至45000rpm，并且在该同步磁阻电机中稀土粘结磁体被嵌入转子中，该减速器将同步磁阻电机的转速降低至使用范围中的转速，同时将扭矩增加至预定范围。
[0018]在本专利技术中，电驱动移动对象也可以简单地称为电动汽车。“电动汽车”是包括以下汽车的概念：电池电动车辆(BEV)，其中仅使用储存在电池中的电力的电动电机被用作驱动源；混合动力车辆(HV)，其中除了由内燃机产生的推进动力之外，还使用由电动电机产生的推进动力；以及燃料电池车辆(FCV)，其中电力由燃料箱中的燃料产生并且被供应至用作驱动源的电机。简而言之，其中通过使用电动电机获得推进动力的汽车被定义为电动汽车。
[0019]在本专利技术中，最大转速可以在25000rpm至45000rpm的范围内，在30000rpm至45000rpm的范围内，或在32000rpm至45000rpm的范围内。进一步期望地，最大转速可以是34000rpm至45000rpm。
[0020]在本专利技术中，当转子的半径由R(cm)表示并且转子的在轴向方向上的长度由L(cm)表示时，转子期望地具有满足2cm≤R≤6cm并且2cm≤L≤25cm的条件的尺寸。当长度L大于25cm时，转子的轴可能会摆动。因此，将长度L设置成大于25cm是不现实的。此外，半径R和长度L可以被设置成满足4cm≤R≤6cm并且2cm≤L≤18cm的条件。当半径R大于6cm时，电机的尺寸可能会变得过大，从电机的安装空间的角度来看，这是不期望的。
[0021]此外，当同步磁阻电机的最大转速由n(rpm)表示，同步磁阻电机的最大输出功率由P(W)表示，转子的半径由R(cm)表示，转子的在轴向方向上的长度由L(cm)表示，以及转子的侧面积由S(cm2)表示并通过S＝2πRL的等式获得时，转子期望地具有提供在0.7S至1.1S的范围内的侧面积的半径R和长度L，其中S满足以下等式：
[0022]S＝kP/n，其中k(cm2/W min)是比例常数，并且满足120cm2/W min≤k≤160cm2/Wmin的条件。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于电驱动移动对象的齿轮传动电机，所述齿轮传动电机向所述电驱动移动对象提供推进动力并且包括：同步磁阻电机，所述同步磁阻电机的最大转速为20000rpm至45000rpm，并且在所述同步磁阻电机中稀土粘结磁体被嵌入转子中；以及减速器，所述减速器将所述同步磁阻电机的转速降低至使用范围中的转速，同时将扭矩增加至预定范围。2.根据权利要求1所述的用于电驱动移动对象的齿轮传动电机，其中，当所述转子的半径由R(cm)表示并且所述转子的在轴向方向上的长度由L(cm)表示时，所述转子具有满足以下条件的尺寸：2cm≤R≤6cm并且2cm≤L≤25cm。3.根据权利要求1或2所述的用于电驱动移动对象的齿轮传动电机，其中，当所述同步磁阻电机的最大转速由n(rpm)表示，所述同步磁阻电机的最大输出功率由P(W)表示，所述转子的半径由R(cm)表示，所述转子的在轴向方向上的长度由L(cm)表示，以及所述转子的侧面积由S(cm2)表示并通过S＝2πRL的等式获得时，所述转子具有提供在0.7S至1.1S的范围内的侧面积的半径R和长度L，其中S满足以下等式：S＝kP/n，其中k(cm2/W min)是比例常数，并且满足120cm2/W min≤k≤...

【专利技术属性】
技术研发人员：度会亚起，平野广昭，萱野雅浩，藤卷匡，金忠植，渡部速人，伊东和德，石田和也，
申请(专利权)人：爱知制钢株式会社，
类型：发明
国别省市：