[發明專利]永磁鐵馬達的轉子

有效

• 申請號: 201380046456.5
• 申請日: 2013-09-09
• 公開（公告）號: CN104620472B
• 公開（公告）日: 2017-06-16
• 發明（設計）人: 諏訪園健;內藤好晴;內山翔
• 申請（專利權）人: 株式會社明電舍
• 主分類號: H02K1/27
• 分類號: H02K1/27
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 黃永杰

技術領域

本發明涉及永磁鐵馬達的轉子，設法在確保機械強度的同時能夠降低齒槽轉矩和轉矩脈動。

背景技術

磁鐵埋入型的永磁鐵馬達(IPM馬達：Interior Permanent Magnet Motor)的轉子為在轉子鐵芯中埋入有永磁鐵的構造。

在這樣的磁鐵埋入型的永磁鐵馬達中，能夠將由永磁鐵的磁通產生的磁鐵轉矩和由轉子鐵芯的磁阻抗(磁阻)的變化產生的磁阻轉矩這兩者利用為有助于旋轉力的有效轉矩。因此，磁鐵埋入型的永磁鐵馬達成為節能、高效率和高轉矩的馬達，被利用在各種產業領域中。

在磁鐵埋入型的永磁鐵馬達中會產生齒槽轉矩、含有該齒槽轉矩的轉矩脈動。為了使這樣的齒槽轉矩和轉矩脈動減少，提出在永磁鐵馬達的轉子上形成磁遮斷部(詳情后述)的方案(例如參照專利文獻1)。

在這里，參照圖8，對通過在永磁鐵馬達的轉子上形成磁遮斷部來降低齒槽轉矩和轉矩脈動的以往技術進行說明。

另外，在圖8中只表示了1個主磁極的部分，由于其他的主磁極與圖8所示的主磁極結構相同，所以省略圖示。

此外在圖8中，用虛線示出表示磁通的流動的磁力線。

圖8是將磁鐵埋入型的永磁鐵馬達所用的以往的轉子1，僅取出1個主磁極的部分來表示的、與軸向正交的剖視圖。

如該圖所示，轉子1的轉子鐵芯2是層疊硅鋼板而形成的大致圓筒狀的構件。在轉子鐵芯2的軸芯部嵌入有馬達軸3，馬達軸3被軸承(省略圖示)旋轉自如地支承。

永磁鐵插入孔4是沿軸向從轉子鐵芯2的一端面貫穿到另一端面的孔。該永磁鐵插入孔4沿著圓周方向等間隔地被形成在轉子鐵芯2上。

在永磁鐵插入孔4中插入板狀的永磁鐵5而形成1個主磁極。并且，以配置在任意的主磁極上的永磁鐵5的外周側磁極面5ou和配置在與該主磁極相鄰的主磁極上的永磁鐵5的外周側磁極面5ou成為互不相同的磁極性的方式，在每個主磁極上設定永磁鐵5的磁極性。由此，相鄰的主磁極的磁極性(S極、N極)彼此不同。

該轉子1的轉子鐵芯2的、連結轉子1(馬達軸3)的軸芯與生成磁鐵轉矩的任意的主磁極的中心(永磁鐵5的周向的中央位置)軸，成為d－q軸坐標的d軸。

此外，轉子鐵芯2中的、任意的主磁極和在周向上與該主磁極相鄰的主磁極之間的鐵芯，成為生成磁阻轉矩的輔助磁極部6。并且，連結轉子1(馬達軸3)的軸芯與輔助磁極部6的中心軸的軸，即與上述d軸以電角度正交的軸，成為d－q軸坐標的q軸。

另外，在轉子鐵芯2上，形成有作為沿軸向從一端面貫穿到另一端面的孔的磁遮斷部7。磁遮斷部7在轉子鐵芯2的端面上，位于d－q軸坐標的d軸和q軸之間。在圖8的例子中，在任意的主磁極上形成有2個磁遮斷部7。

參照圖9說明磁遮斷部7的形狀和構造，磁遮斷部7由本體部17和與該本體部17連續(連通)的延伸部27構成。

本體部17與永磁鐵5的周向的端面即q軸側端面5q相接(與永磁鐵插入孔4連續(連通))，從其軸芯側部17－1朝向外周側部17－2，朝向轉子1的外周面延伸。但是，本體部17的外周側部17－2不到達轉子1的外周面，在外周側部17－2和轉子1的外周面之間存在轉子鐵芯2。

延伸部27的基端部27－1與本體部17的外周側部17－2連續(連通)，從本體部17的外周側部17－2沿著圓周方向，朝向d軸延伸。但是，延伸部27的前端部27－2不到達d軸。此外，延伸部27和轉子1的外周面之間的距離(半徑方向的距離)，無論在延伸部27的延伸方向的哪個位置上都大致恒定，在延伸部27和轉子1的外周面之間存在轉子鐵芯2。

由于磁遮斷部7是孔(空間)，所以與轉子鐵芯2相比透磁率非常小，磁通變得非常難以通過，作為磁性的遮斷部而發揮作用。另外，在形成磁遮斷部7的孔(空間)內，即使填充有非磁性且透磁率低的金屬(例如鋁、黃銅等)、粘接劑、清漆、樹脂等，也不會改變作為磁遮斷部的性能。

由于這樣的磁遮斷部7被形成在永磁鐵5的周向的兩側端面，所以發揮如下那樣的效果。

(1)由于配置了磁性地遮斷任意的主磁極和在周向上與該主磁極磁相鄰的主磁極之間的磁遮斷部7，所以能夠減少從主磁極的永磁鐵5的外周側磁極面5ou產生，通過轉子鐵芯2的輔助磁極部6，到達在周向上相鄰的主磁極的永磁鐵5的外周側磁極面5ou的磁通(短路磁通)。由于短路磁通是不與定子交鏈無助于磁鐵轉矩的產生的轉矩，所以通過減少這樣的短路磁通，有效轉矩增加。