[發(fā)明專利]旋轉(zhuǎn)電機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210419473.6
• 申請(qǐng)日: 2012-10-26
• 公開（公告）號(hào): CN103095088A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 青山真大
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鈴木株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H02K29/03
• 分類號(hào): H02K29/03;H02K1/14;H02K1/27
• 代理公司: 北京格羅巴爾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11406
• 代理人: 劉戀

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)電機(jī)，更特別地涉及能作為提供高質(zhì)量驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的永磁式電機(jī)。

背景技術(shù)

在使用旋轉(zhuǎn)電機(jī)的不同類型的設(shè)備中，要求旋轉(zhuǎn)電機(jī)具有不同的特性。例如，當(dāng)電機(jī)在具有內(nèi)燃機(jī)的混合動(dòng)力車(HEV)中用作牽引電動(dòng)機(jī)或者在電動(dòng)車(EV)中用作驅(qū)動(dòng)源時(shí)，要求電機(jī)在較寬的范圍上作為可變速電動(dòng)機(jī)，并且在低轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)作為高轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)。

提出一種具有這樣的特性的電機(jī)，其通過采用內(nèi)置式永磁(IPM)結(jié)構(gòu)來構(gòu)造，其中多對(duì)永磁體以每對(duì)磁體以朝轉(zhuǎn)子外周開口的“V”形結(jié)構(gòu)來設(shè)置的方式嵌入轉(zhuǎn)子中，因?yàn)槭褂媚軌蛴行У乩么抛柁D(zhuǎn)矩連同磁性轉(zhuǎn)矩的結(jié)構(gòu)是有利的，參見例如專利文獻(xiàn)1和2。

現(xiàn)有技術(shù)文件

專利文獻(xiàn)

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

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

發(fā)明內(nèi)容

采用IPM結(jié)構(gòu)使得電機(jī)能夠有效地利用磁阻轉(zhuǎn)矩，因?yàn)閝軸磁路是由嵌入轉(zhuǎn)子中的以“V”形結(jié)構(gòu)設(shè)置的每對(duì)永磁體保持的。這提高了磁阻轉(zhuǎn)矩相對(duì)于磁性轉(zhuǎn)矩所占的比例以及凸極比(Ld/Lq)，即d軸感應(yīng)系數(shù)與q軸感應(yīng)系數(shù)之比，導(dǎo)致較高階的空間諧波覆蓋通量波形的趨勢(shì)增大。直軸或d軸與磁極產(chǎn)生的通量方向?qū)R，并作為以“V”形設(shè)置的每對(duì)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(duì))之間的中心軸。

這導(dǎo)致這種旋轉(zhuǎn)電機(jī)中存在較高的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，即一轉(zhuǎn)中最大轉(zhuǎn)矩與最小轉(zhuǎn)矩之差。高轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)導(dǎo)致電機(jī)振蕩和電磁噪聲增大。特別是，因?yàn)榕c內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置產(chǎn)生的噪聲相比，較高頻的電磁噪聲會(huì)給用電機(jī)作為電驅(qū)動(dòng)裝置的車輛內(nèi)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(dǎo)致電機(jī)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(chǎn)生所需的驅(qū)動(dòng)力。

以上列出的專利文獻(xiàn)1和2描述了旋轉(zhuǎn)電機(jī)結(jié)構(gòu)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足夠低的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)從而降低振蕩和噪聲。

因此，本發(fā)明的目的是提供一種能夠提供高質(zhì)量的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)以及通過降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)而具有較低的振蕩和噪聲的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。

本發(fā)明的第一方面提供一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，包括轉(zhuǎn)子和定子，所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子軸位于轉(zhuǎn)子軸線上，所述定子可轉(zhuǎn)動(dòng)地容納所述轉(zhuǎn)子，

其中所述定子包括多個(gè)齒部和多個(gè)槽，所述多個(gè)齒部朝所述轉(zhuǎn)子的外周表面延伸并且終止于面對(duì)所述轉(zhuǎn)子的所述外周表面的內(nèi)周表面，每個(gè)槽位于相鄰的兩個(gè)齒部之間，提供繞所述齒部纏繞用于輸入驅(qū)動(dòng)電力的線圈所用的空間，

其中所述轉(zhuǎn)子具有嵌入其中的多個(gè)永磁體，從而使得磁力作用在與所述永磁體相對(duì)的齒部的表面，

其中在電流通過所述線圈時(shí)由通過所述齒部、所述齒部的后表面?zhèn)群退鲛D(zhuǎn)子的磁通量所產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)矩以及與所述永磁體的干擾所產(chǎn)生的吸引和排斥形式的磁體轉(zhuǎn)矩的作用下，所述定子中的所述轉(zhuǎn)子被驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，

其中所述永磁體的位置設(shè)置為當(dāng)所述轉(zhuǎn)子中的所述多個(gè)永磁體中的一組永磁體對(duì)應(yīng)于所述定子中的所述多個(gè)槽中的一組槽并且形成磁極時(shí)，針對(duì)所述一組槽的所述磁極的朝所述一組槽張開并且頂點(diǎn)位于轉(zhuǎn)子軸線上的有效磁極開度角落入有效減小疊加在通過所述多個(gè)齒部之一的磁通波形上的特定階的諧波的角度范圍內(nèi)。

本發(fā)明的第二方面提供一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征是除了上述第一方面指出的特征之外，當(dāng)沿著一組永磁體的外邊緣側(cè)形成用于限制泄漏通量的通量屏障時(shí)，所述磁極包含所述通量屏障的外邊緣部。

本發(fā)明的第三方面提供一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征是除了上述第一或第二方面指出的特征之外，通過以下方式來形成所述轉(zhuǎn)子中的一個(gè)磁極：嵌入所述一組永磁體使得永磁體對(duì)以朝所述轉(zhuǎn)子的外周表面開口的“V”形結(jié)構(gòu)設(shè)置，所述一組槽為六個(gè)，所述一個(gè)磁極設(shè)置為所述有效磁極開度角θ落入144°≤θ(電角度)≤154.3°的角度范圍內(nèi)。

因此，根據(jù)上述本發(fā)明的第一方面，旋轉(zhuǎn)電機(jī)能夠在轉(zhuǎn)子中面對(duì)定子的齒部設(shè)置和嵌入一組永磁體，從而針對(duì)磁極的有效磁極開度角能夠有效地減小疊加在磁通波形上的特定階的諧波。這能使電機(jī)在轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)過程中減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)(即一轉(zhuǎn)中最大轉(zhuǎn)矩與最小轉(zhuǎn)矩之差)，實(shí)現(xiàn)具有較小振蕩和噪聲的高質(zhì)量運(yùn)行，同時(shí)實(shí)現(xiàn)具有較小損耗的高效運(yùn)行。