[發明專利]旋轉電機

無效

• 申請號: 201210418940.3
• 申請日: 2012-10-26
• 公開（公告）號: CN103095087A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 青山真大
• 申請（專利權）人: 鈴木株式會社
• 主分類號: H02K29/03
• 分類號: H02K29/03;H02K1/14;H02K1/27
• 代理公司: 北京格羅巴爾知識產權代理事務所(普通合伙) 11406
• 代理人: 劉戀

技術領域

本發明涉及旋轉電機，更特別地涉及能作為提供高質量驅動的電動機的永磁式電機。

背景技術

在使用旋轉電機的不同類型的設備中，要求旋轉電機具有不同的特性。例如，當電機在具有內燃機的混合動力車(HEV)中用作牽引電動機或者在電動車(EV)中用作驅動源時，要求電機在較寬的范圍上作為可變速電動機，并且在低轉速運行時作為高轉矩電動機。

提出一種具有這樣的特性的電機，其通過采用內置式永磁(IPM)結構來構造，其中多對永磁體以每對磁體以朝轉子外周開口的“V”形結構來設置的方式嵌入轉子中，因為使用能夠有效地利用磁阻轉矩連同磁性轉矩的結構是有利的，參見例如專利文獻1、2和3。

現有技術文件

專利文獻

專利文獻1：日本特開平2006-254629(P2006-254629?A)

專利文獻2：日本特開平2008-104323(P2008-104323?A)

專利文獻3：日本特開平2004-282889(P2004-282889?A)

發明內容

采用IPM結構使得電機能夠有效地利用磁阻轉矩，因為q軸磁路是由嵌入轉子中的以“V”形結構設置的的每對永磁體保持的。這提高了磁阻轉矩相對于磁性轉矩所占的比例以及凸極比(Ld/Lq)，即d軸感應系數與q軸感應系數之比，導致較高階的空間諧波覆蓋通量波形的趨勢增大。直軸或d軸與磁極產生的通量方向對齊，并作為以“V”形設置的每對永磁體之間的中心軸，而正交軸或q軸在電力和磁力上與d軸成90電角度，并作為相鄰磁極(即相鄰的永磁體對)之間的中心軸。

這導致這種旋轉電機中存在較高的轉矩脈動，即一轉中最大轉矩與最小轉矩之差。高轉矩脈動導致電機振蕩和電磁噪聲增大。特別是，因為與內燃機驅動裝置產生的噪聲相比，較高頻的電磁噪聲會給用電機作為電驅動裝置的車輛內的乘客帶來不愉快的聲音，因此希望盡可能地減小電磁噪聲。

另一方面，振蕩變小導致電機的性能效率降低，但是要求高效的性能以通過較少的耗電有效地產生所需的驅動力。

需要降低的不僅是轉矩脈動，還包括總諧波失真(THD)，因為降低疊加在線電壓上的較高諧波以保持低輸入功率能夠實現電機的高效運轉。

以上列出的專利文獻1，2和3描述了旋轉電機結構中用于提高能效的各種情況，但是所述的各種情況不能提供較低的轉矩脈動從而降低振蕩和噪聲，因為沒有對隨后描述的磁開度角以及磁極開度角和磁開度角之比對降低振蕩和噪聲的影響給予關注。

因此，本發明的目的是提供一種旋轉電機，該電機不僅通過降低轉矩脈動，還通過降低線電壓和總諧波失真THD，來減小振蕩和噪聲，從而提供高品質和有效的運轉。

根據本發明的第一方面，提供一種旋轉電機，包括轉子和定子，所述轉子的轉子軸位于轉子軸線上，所述定子可轉動地容納所述轉子，

其中所述定子包括多個齒部和多個槽，所述多個齒部朝所述轉子的外周表面延伸并且終止于面對所述轉子的所述外周表面的內周表面，每個槽位于相鄰的兩個齒部之間，提供繞所述齒部纏繞用于輸入驅動電力的線圈所用的空間，

其中所述轉子具有嵌入其中的多個永磁體，從而使得磁力作用在齒部的與所述永磁體相對的表面，還具有形成為用于限制轉子內部沿永磁體側方的泄漏通量的多個通量屏障，

其中在電流通過所述線圈時由通過所述齒部、所述齒部的后表面側和所述轉子的磁通量所產生的磁阻轉矩以及與所述永磁體的干擾所產生的吸引和排斥形式的磁體轉矩的作用下，所述定子中的所述轉子被驅動轉動，

其中所述永磁體的位置設置為當所述轉子中的所述多個永磁體中的一組永磁體和所述多個通量屏障中的一組通量屏障對應于所述定子中的所述多個槽中的一組槽并且形成磁極時，每組永磁體的磁體開度角和包括通量屏障外邊緣的磁極的有效磁極開度角之比落入有效地使轉矩脈動最小化的范圍內。

根據本發明的第二方面，提供一種旋轉電機，其特征是除了上述第一方面指出的特征之外，通過嵌入所述一組永磁體來形成所述轉子中的一個磁極，使得永磁體對以朝所述轉子的外周表面開口的“V”形結構設置，所述一組槽為六個，所述一個磁極設置為使得所述磁體開度角除以有效磁極開度角得到的開度角比δ落入0.762≤δ≤0.816的范圍內。