[發明專利]磁鐵嵌入型旋轉電機

有效

• 申請號: 201580062223.3
• 申請日: 2015-11-04
• 公開（公告）號: CN107005110B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發明（設計）人: 下田敏章;笠井信吾
• 申請（專利權）人: 株式會社神戶制鋼所
• 主分類號: H02K1/27
• 分類號: H02K1/27
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 海坤

本發明提供一種磁鐵嵌入型旋轉電機。磁鐵嵌入型旋轉電機(1)具備：轉子(2)，其具有在內部嵌入有永磁鐵(12、13)的轉子鐵芯(11)；定子(3)，其相對于轉子(2)對置配置；以及纖維強化塑料管(4)，其外套固定于轉子鐵芯(11)。

技術領域

本發明涉及一種磁鐵嵌入型旋轉電機，包括具有在內部嵌入有永磁鐵的轉子鐵芯的轉子、以及相對于該轉子對置配置的定子。

背景技術

旋轉電機是電動機、發電機、電動機兼發電機的總稱。在將本發明的磁鐵嵌入型旋轉電機作為電動機加以利用的情況下，將該電動機稱作IPM(Interior Permanent Magnet)馬達。與此相對，將具有永磁鐵粘貼于轉子鐵芯的表面而成的轉子的電動機稱作SPM(Surface Permanent Magnet)馬達。另外，將IPM馬達與SPM馬達合在一起稱作PM馬達。

本發明的最終目標是實現IPM馬達的高速旋轉化。作為雖然是與SPM馬達相關而并非與IPM馬達相關的發明、但課題在于要解決馬達的高速化的發明，例如存在專利文獻1所記載的發明。

專利文獻1所記載的SPM馬達的轉子具有配設于圓筒形磁軛的表面的永磁鐵、以及在卷繞于該永磁鐵的外周面上的高熔點纖維的外表面覆蓋低熔點金屬而成的纖維強化金屬線，通過將鄰接的纖維強化金屬線彼此的各自的低熔點覆蓋部熔融粘接而成。通過向永磁鐵的外周面上的纖維強化金屬線的卷繞、以及低熔點覆蓋部彼此的熔融粘接，提高轉子的強度，以便能夠抵抗高速旋轉時的較大的離心力。

專利文獻2所記載的發明針對馬達等的高速旋轉化的要求，實現了構成轉子鐵芯的電磁鋼板的強度提高。

在此，為了使IPM馬達、SPM馬達這樣的PM馬達高速旋轉，以高頻率來驅動馬達。此時，轉子(旋轉件)所產生的渦流損失變大，磁鐵的退磁成為問題。一般情況下，定子(固定件)通過與殼體以及冷卻路的接觸等而容易散熱。另一方面，位于定子的內側的轉子經由主軸與負載連接，由于經由主軸、軸承的殼體成為主要的散熱路徑，因此難以確保散熱路徑。在通常的馬達中，驅動頻率低至50Hz、60Hz，因此，轉子所產生的渦流損失、散熱路徑的確保不會特別成為問題。但是，例如在以400Hz使馬達高速旋轉的情況下，轉子所產生的渦流損失變大。該渦流損失的降低或者轉子的散熱路徑的確保成為問題。

另外，在IPM馬達中，在轉子鐵芯的外周部鐵心形成磁路。該磁路無助于轉矩，因此，通常情況下，進行盡量減薄轉子鐵芯的外周部并使之磁飽和而形成為橋部、或者設置磁通阻擋部等的設計。但是，由于當使馬達高速旋轉時離心力變大，因此需要增厚轉子鐵芯的外周部。由此形成轉矩不足，為了彌補轉矩而使電流增加或者使磁鐵增加，但前者會導致渦流損失的增加，后者會導致成本增加。

此外，近來，馬達的節能性能的提高、高效率化的需求高漲。IPM馬達在通常的磁力轉矩之外，還在轉子構造具有凸極性，由此能夠活用磁阻轉矩，因此作為能夠實現高效率化的馬達而受到矚目。在高速旋轉中高效率化的需求也較高。

專利文獻1所記載的發明是與SPM馬達的轉子相關的發明，SPM馬達與IPM馬達相比難以實現高效率，無法活用磁阻轉矩。另外，在專利文獻1中，通過使纖維強化金屬線的低熔點覆蓋部彼此熔融粘接而形成轉子的保護層，提高該轉子的強度。該保護層的主要物質是金屬，金屬容易供電流流動，因此即便能夠提高轉子的強度，也無法抑制渦流損失。

另外，在專利文獻1中，將纖維強化金屬線卷繞于轉子，之后通過激光等進行加熱，由此使低熔點金屬熔融粘接而將纖維強化金屬線固定于轉子。其中，需要針對每個轉子卷繞纖維強化金屬線的工序，所需工時(時間)較多，且設備、夾具的制作耗費費用。

專利文獻2所記載的發明是實現了電磁鋼板的強度提高的發明，而不是應對渦流損失的降低的發明。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開昭61-73559號公報