本发明专利技术涉及一种旋转电机(10)，包括具有面对转子(12)的多个齿部(15)的定子(11)，以及提供绕齿部缠绕线圈所用的空间的多个槽(18)。转子具有嵌入其中并且以“V”形结构设置的永磁体对(16)，从而使得磁性力作用在齿部上，从而所述定子中的转子被磁阻转矩和磁体转矩驱动转动。永磁体的位置设置为当包括转子中的通量屏障并且对应于定子中的六个槽的永磁体对形成磁极时，针对该磁极的、顶点位于转子轴线上的有效磁极开度角θ落入144°≤θ(电角度)≤154.3°的角度范围内，以便有效地减小叠加在通过一个齿部的磁通波形上的特定阶的谐波。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及旋转电机，更特别地涉及能作为提供高质量驱动的电动机的永磁式电机。
技术介绍
在使用旋转电机的不同类型的设备中，要求旋转电机具有不同的特性。例如，当电机在具有内燃机的混合动力车(HEV)中用作牵引电动机或者在电动车(EV)中用作驱动源时，要求电机在较宽的范围上作为可变速电动机，并且在低转速运行时作为高转矩电动机。提出一种具有这样的特性的电机，其通过采用内置式永磁(IPM)结构来构造，其中多对永磁体以每对磁体以朝转子外周开口的“V”形结构来设置的方式嵌入转子中，因为使用能够有效地利用磁阻转矩连同磁性转矩的结构是有利的，参见例如专利文献I和2。现有技术文件专利文献专利文献1:日本特开平 2006-254629 (P2006-254629A)专利文献2:日本特开平 2008-104323 (P2008-104323A)
技术实现思路
采用IPM结构使得电机能够有效地利用磁阻转矩，因为q轴磁路是由嵌入转子中的以“V”形结构设置的每对永磁体保持的。这提高了磁阻转矩相对于磁性转矩所占的比例以及凸极比(Ld/Lq)，即d轴感应系数与q轴感应系数之比，导致较高阶的空间谐波覆盖通量波形的趋势增大。直轴或d轴与磁极产生的通量方向对齐，并作为以“V”形设置的每对永磁体之间的中心轴，而正交轴或q轴在电力和磁力上与d轴成90电角度，并作为相邻磁极(即相邻的永磁体对)之间的中心轴。这导致这种旋转电机中存在较高的转矩脉动，即一转中最大转矩与最小转矩之差。高转矩脉动导致电机振荡和电磁噪声增大。特别是，因为与内燃机驱动装置产生的噪声相比，较高频的电磁噪声会给用电机作为电驱动装置的车辆内的乘客带来不愉快的声音，因此希望尽可能地减小电磁噪声。另一方面，振荡变小导致电机的性能效率降低，但是要求高效的性能以通过较少的耗电有效地产生所需的驱动力。以上列出的专利文献I和2描述了旋转电机结构中用于提高能效的各种情况，但是所述的各种情况不能提供足够低的转矩脉动从而降低振荡和噪声。因此，本专利技术的目的是提供一种能够提供高质量的旋转驱动以及通过降低转矩脉动而具有较低的振荡和噪声的旋转电机。本专利技术的第一方面提供一种旋转电机，包括转子和定子，所述转子的转子轴位于转子轴线上，所述定子可转动地容纳所述转子，其中所述定子包括多个齿部和多个槽，所述多个齿部朝所述转子的外周表面延伸并且终止于面对所述转子的所述外周表面的内周表面，每个槽位于相邻的两个齿部之间，提供绕所述齿部缠绕用于输入驱动电力的线圈所用的空间，其中所述转子具有嵌入其中的多个永磁体，从而使得磁力作用在与所述永磁体相对的齿部的表面，其中在电流通过所述线圈时由通过所述齿部、所述齿部的后表面侧和所述转子的磁通量所产生的磁阻转矩以及与所述永磁体的干扰所产生的吸引和排斥形式的磁体转矩的作用下，所述定子中的所述转子被驱动转动，其中所述永磁体的位置设置为当所述转子中的所述多个永磁体中的一组永磁体对应于所述定子中的所述多个槽中的一组槽并且形成磁极时，针对所述一组槽的所述磁极的朝所述一组槽张开并且顶点位于转子轴线上的有效磁极开度角落入有效减小叠加在通过所述多个齿部之一的磁通波形上的特定阶的谐波的角度范围内。本专利技术的第二方面提供一种旋转电机，其特征是除了上述第一方面指出的特征之夕卜，当沿着一组永磁体的外边缘侧形成用于限制泄漏通量的通量屏障时，所述磁极包含所述通量屏障的外边缘部。本专利技术的第三方面提供一种旋转电机，其特征是除了上述第一或第二方面指出的特征之外，通过以下方式来形成所述转子中的一个磁极:嵌入所述一组永磁体使得永磁体对以朝所述转子的外周表面开口的“V”形结构设置，所述一组槽为六个，所述一个磁极设置为所述有效磁极开度角Θ落入144° ( Θ (电角度)(154.3°的角度范围内。因此，根据上述本专利技术的第一方面，旋转电机能够在转子中面对定子的齿部设置和嵌入一组永磁体，从而针对磁极的有效磁极开度角能够有效地减小叠加在磁通波形上的特定阶的谐波。这能使电机在转子的旋转过程中减小转矩脉动(即一转中最大转矩与最小转矩之差)，实现具有较小振荡和噪声的高质量运行，同时实现具有较小损耗的高效运行。根据上述的本专利技术的第二方面，旋转电机能够在转子中以嵌入方式设置永磁体，以及通过包含(或考虑)沿着磁极中的永磁体的外边缘侧形成的通量屏障来获得有效磁极开度角。这能够有效地减小转矩脉动，实现具有较小振荡噪声和较小损耗的高质量运行，因为所获得的针对磁极的有效磁极开度角是具有高精确性。根据上述的本专利技术的第三方面，当永磁体对以“V”形结构设置并且一个磁极对应于一组六个槽时，有效磁极开度角Θ (电角度)取落入144°至154.3°之间(含)的范围内的最适当的电角度。这使得旋转电机能够减小转矩脉动，以及实现具有较小振荡、噪声和较小损耗的高质量运行。附图说明图1是显示根据本专利技术的旋转电机的一种实施方式的平面图，其显示了旋转电机的整体结构的外形。图2是显示用于电机磁极中的有效磁极开度角的局部平面图。图3是显示当电机转子没有磁极时由电机定子产生的磁通流图形(magnetic fluxflow pattern)的平面图。图4是表示磁通(基波)的拟合波形的图示。图5是显示磁通拟合波形、有效磁极开度角和磁体开度角之间的关系的示意图。图6A和6B是显示定子中产生的振荡或振动模式的示意图。图7A和7B是显示定子中产生的与图6A和6B的振动模式不同的振荡或振动模式的示意图。具体实施例方式参考附图，以下将具体解释本专利技术的实施方式。图1至图7B显示了根据本专利技术的旋转电机的一种实施方式。参考图1和2，旋转电机(电动机)10在例如混合动力车或者电动汽车中作为类似于内燃机的驱动源或者作为轮毂驱动单元时具有良好的性能，其包括以圆柱形结构形成的定子11和具有转动轴13的可转动地容纳在定子11中的转子12，其中转子12位于与定子11的轴线共轴的转动轴线上。定子11和转子12之间存在气隙G，定子11包括贯穿内部圆形边缘朝转动轴线延伸的槽18，槽18限定了多个定子齿部15。定子齿部15沿径向方向朝转子轴线延伸，并且其端部面对转子12的外圆周表面12a并与外圆周表面12a之间形成气隙G。缠绕定子齿部15以提供三相分布绕组(未显示)从而形成线圈绕组，线圈绕组被配置为感生通量图形从而产生传递至转子12的转子转矩。转子12是内置式永磁(IPM)转子，转子12中嵌入多组(在本例中为多对)永磁体16，每组磁体包括以朝转子外圆周表面12a开口的“V”形结构设置的永磁体对16。转子12形成有以朝外圆周表面12a开口的“V”形结构设置并且沿轴线延伸穿过转子12的多对孔17。每对孔17包括一对孔部分17a，每对永磁体16 (其是片状磁体)容纳在一对孔部分17a中并且通过其角部16a保持固定，每个角部16a均插入相应的孔部分17a中并且与限定相应的孔部分17a的相邻的两个成一定角度的内壁保持面对面的关系。每个孔17包括两个空间部分17b，两个空间部分17b位于相应的片状磁体16的相对侧面上，并且沿永磁体16的宽度方向间隔开来以作为限制泄漏通量的通量屏障(flux barrier,以下称为通量屏障)。每对孔17设置有互连相关联的对中的永磁体16的中间桥部20，以便抵抗转子12高速旋转时的离心力从而将永磁本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种旋转电机，包括转子和定子，所述转子的转子轴位于转子轴线上，所述定子可转动地容纳所述转子，其中所述定子包括多个齿部和多个槽，所述多个齿部朝所述转子的外周表面延伸并且终止于面对所述转子的所述外周表面的内周表面，每个槽位于相邻的两个齿部之间，提供绕所述齿部缠绕用于输入驱动电力的线圈所用的空间，其中所述转子具有嵌入其中的多个永磁体，从而使得磁力作用在齿部的与所述永磁体相对的表面，其中在电流通过所述线圈时由通过所述齿部、所述齿部的后表面侧和所述转子的磁通量所产生的磁阻转矩以及与所述永磁体的干扰所产生的吸引和排斥形式的磁体转矩的作用下，所述定子中的所述转子被驱动转动，其中所述永磁体的位置设置为当所述转子中的所述多个永磁体中的一组永磁体对应于所述定子中的所述多个槽中的一组槽并且形成磁极时，针对所述一组槽的所述磁极的朝所述一组槽张开并且顶点位于所述转子轴线上的有效磁极开度角落入有效减小叠加在通过所述多个齿部之一的磁通波形上的特定阶的谐波的角度范围内。
【技术特征摘要】
2011.10.27 JP 2011-2359801.种旋转电机，包括转子和定子，所述转子的转子轴位于转子轴线上，所述定子可转动地容纳所述转子， 其中所述定子包括多个齿部和多个槽，所述多个齿部朝所述转子的外周表面延伸并且终止于面对所述转子的所述外周表面的内周表面，每个槽位于相邻的两个齿部之间，提供绕所述齿部缠绕用于输入驱动电力的线圈所用的空间， 其中所述转子具有嵌入其中的多个永磁体，从而使得磁力作用在齿部的与所述永磁体相对的表面， 其中在电流通过所述线圈时由通过所述齿部、所述齿部的后表面侧和所述转子的磁通量所产生的磁阻转矩以及与所述永磁体的干扰所产生的吸引和排斥形式的磁体转矩的作用下，所述定子中的所述转子被驱动转动， ...
【专利技术属性】
技术研发人员：青山真大，
申请(专利权)人：铃木株式会社，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。