CN1933288A - 内永磁转子和内永磁电动机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种内永磁转子，该内永磁转子在与集中绕组定子结合使用时能减少转子损失。转子(20)是形成有嵌入在转子铁芯(22)内的永磁体(23a)和(23b)的内永磁转子。在转子(20)中，在转子铁芯(22)中，位于永磁体(23a)和(23b)与转子外周边之间的部分由具有比其它部分优良的高频特性的材料构成。

Description

内永磁转子和内永磁电动机

相关申请交叉参考

本申请要求于2005年9月9日提交的日本专利申请No.2005-261514的优先权，该日本专利申请的全部内容作为参考结合于此。

技术领域

本发明一般地涉及一种形成有嵌入在转子铁芯中的永磁体的内永磁转子，以及一种使用该转子的永磁体嵌入式电动机。

背景技术

已知一种通过将集中绕组定子和内永磁(IPM：Interior PermanentMagnet)转子结合而构成的电动机(下文称为集中绕组IPM电动机)，所述定子通过将线圈集中地缠绕在定子铁芯的齿上而制成，所述转子形成有嵌入在转子铁芯中的永磁体。可参考例如专利文献1(日本专利未审定公开公报No.2003-88019)。

图2是专利文献1公开的集中绕组IPM电动机的示意性截面图。在图2中，集中绕组IPM电动机为三相四极电动机，并且由集中绕组定子50和布置在定子50中的内永磁转子60构成。定子50通过将分别为U、V、W相的线圈52u、52v、52w集中地缠绕在设置于定子铁芯51的六个齿51a、51b、51c、51d、51e和51f上而制成。同时，转子60通过将对应于四个磁极的永磁体63a、63b、63c嵌入装配到转轴61上的转子铁芯62内而制成。由于在该构造中永磁体嵌入转子铁芯，因此除了磁转矩外还可利用磁阻转矩，并且可获得高效率。由于定子的线圈是集中地缠绕的，因此与分布绕组相比，可获得尺寸的减小和成本的降低。

日本专利未审定公开公报No.2000-166135、日本专利未审定公开公报No.2001-286109、日本专利未审定公开公报No.2001-238382、日本专利未审定公开公报No.2001-332411等作为与本发明相关的领域的文献被引用。

在图2中，注意左上侧的磁极(N极)，从该磁极出来的磁通在其中流动的齿以这样的方式切换，即从齿51a到51b到51c到51d等。此时，在集中绕组类型中，齿距很大，因此磁通急剧地弯曲，基于磁通的该变化引起很大的涡电流。更具体地，当某一磁极经过这些对应于三相的齿时，磁通突然改变三次。因此，会产生频率为定子基本频率(提供给定子的三相AC的频率)的三倍高的谐波，并且转子损失(涡电流损失)增加。在此，大多数产生谐波的区域为磁通突然改变的部分，即转子铁芯62的位于永磁体63a、63b、63c与转子外周边之间的部分62a。这样，在集中绕组IPM电动机中，在基本频率提高时，通常转子损失增加。

发明内容

根据本发明的内永磁转子为形成有嵌入在转子铁芯中的永磁体的内永磁转子，并且在上述转子铁芯中，在上述永磁体与转子外周边之间的部分由具有比其它部分优良的高频特性的材料构成。

此外，在一个实施例中，根据本发明的内永磁转子为形成有嵌入在由多个电磁钢片堆叠而制成的叠式铁芯中的永磁体的内永磁转子，并且优选地，在上述叠式铁芯中，在上述永磁体与转子外周边之间的部分中，沿转子的转轴方向形成有插孔，并且由涂有绝缘膜的磁粉通过加压成形而形成的压粉铁芯被插入上述插孔。

根据本发明的内永磁电动机通过将上述内永磁转子和集中绕组定子结合而构成。

根据本发明，转子损失减少。

附图说明

图1是根据一实施例的集中绕组IPM电动机的示意性截面图；

图2是专利文献1公开的集中绕组IPM电动机的示意性截面图。

具体实施方式

下面根据附图说明本发明的实施例。

图1是根据本实施例的集中绕组内永磁(IPM)电动机1的示意性截面图。集中绕组IPM电动机1是通过将集中绕组定子10和内永磁转子20结合而构成的电动机。

定子10基本为圆筒形，并且主要由定子铁芯11和缠绕在定子铁芯11上的线圈12构成。定子铁芯11由基本为圆筒形的轭部11a和以预定的间隔设置在轭部11a内并向中心轴线延伸的3n(n为正数，图1中n＝2)个齿部11b构成。定子铁芯11优选地通过沿轴向堆叠多个薄电磁钢片(硅钢片等)而形成。各相的线圈12通过集中绕组缠绕在3n个齿部11b上。

转子20基本为圆筒形，并经由气隙与定子10同轴地设置在定子10中。转子20包括转轴21。以转轴21作为中心轴的圆筒形转子铁芯22装配到转轴21上。对应于2n个极(图1中四个极)的永磁体嵌入转子铁芯22中。在转子铁芯22中，在永磁体和转子外周边之间的部分是由鉴于减少该部分的高频铁损失而具有比其它部分优良的高频特性的材料(在高频率区域具有小的铁损失的材料)构成的。

更具体地，在该实施例中，大部分转子铁芯22由叠式铁芯22a构成，该叠式铁芯通过将多个电磁钢片(硅钢片等)沿轴向堆叠而制成。在该叠式铁芯22a中，沿周向等距地形成有与磁极数量(在该示例中四个)相同的朝转子中心突出的V形永磁体插孔22b。在各永磁体插孔22b中均插入有沿轴向延伸的各自为矩形平行管状的一对永磁体23a和23b，布置在两侧的各个永磁体构造成V形。一对永磁体23a和23b被磁化使得位于转子外周侧的极性相同，因而构成一个磁极。因此，四对永磁体23a和23b构成四个磁极。各对永磁体23a和23b被磁化使得相邻极的极性不同。因此，N极和S极沿转子周向交替布置。

此外，在叠式铁芯22a的位于永磁体插孔22b和转子外周边之间的部分中，沿转轴21的方向形成有总共四个压粉铁芯插孔22c。压粉铁芯22d插入各压粉铁芯插孔22c。广为人知的压粉铁芯22d是由涂有绝缘膜的磁粉通过加压成形而制成的，并且在高频区域具有小的铁损失和非常好的高频特性。压粉铁芯插孔22c的尺寸基于对转子20所要求的强度和高频特性而适当地设定。

在上述结构中，当向定子10的线圈12供给三相AC时，产生旋转磁场，并且转子20由于磁转矩和磁阻转矩绕转轴21旋转。此时，如上所述，在转子铁芯22的位于永磁体与转子外周边之间的区域中的磁通突然发生变化，并且产生频率为定子基本频率(上述三相AC的频率)三倍高的谐波。由于在该实施例中具有非常好的高频特性的压粉铁芯22d设置在产生谐波的区域，所以由谐波引起的涡电流被抑制，并且可保持低的转子损失。

如上所述，在根据本实施例的IPM转子中，转子铁芯的位于永磁体与转子外周边之间的部分由具有比其它部分优良的高频特性的材料构成。因此，根据本实施例的IPM转子，当结合使用集中绕组定子和IPM转子时，可减少由在永磁体与转子外周边之间的部分产生的谐波引起的转子损失。因此，使得可以提高定子基本频率，并且可以在高旋转频率下使用集中绕组IPM电动机。因此，可以提供适合要求高频率的车辆驱动电动机的集中绕组IPM电动机。

在根据本实施例的IMP转子中，产生谐波的部分由具有比其它部分优良的高频特性的材料构成，因此，可以避免当整个转子铁芯由具有非常好的高频特性的材料构成时所产生的问题。例如，当整个转子铁芯通过堆叠非常薄的电磁钢片而构成时，转子损失减少，但是压制成形性降低，而且成本很高。例如，当整个转子铁芯由压粉铁芯构成时，转子损失减少，但是强度降低，并且转子不能以高转速旋转。

在根据本实施例的IPM转子中，大部分转子铁芯是通过堆叠多个电磁钢片而形成的叠式铁芯。压粉铁芯插孔形成在叠式铁芯的位于永磁体与转子外周边之间的部分，压粉铁芯插入压粉铁芯插孔。因此，根据本实施例的IPM转子，可提高高频特性，同时保持高强度。该IPM转子可通过较简单的方法制造，并且成本可以降低。

本发明并不局限于上述实施例，而是可在不脱离本发明的精神的情况下做出各种改变。例如，本发明可广泛应用于结合集中绕组定子和IPM转子的集中绕组IPM电动机，并且定子的具体构造(齿数、形状、材料等)和转子的具体构造(极数、永磁体的布置模式、形状、材料等)可适当的改变。在上述实施例中，压粉铁芯被用作具有非常好的高频特性的材料，但是该材料并不仅仅局限于此。

Claims (8)

1.一种用于电动机中的转子，包括：

转子铁芯；以及

多个嵌入在所述转子铁芯内的永磁体，

其中在所述转子铁芯中，在所述永磁体与所述转子铁芯的外周边之间的部分由具有比其它部分优良的高频特性的材料构成。

2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述转子铁芯为圆筒形，所述多个永磁体沿周向等距地设置，并且分别布置在多个在与所述转子的转轴平行的方向上延伸的磁体插孔中。

3.根据权利要求2所述的转子，其特征在于，在所述转子铁芯的所述多个磁体插孔与所述转子铁芯的外周边之间设置有多个材料插孔，在所述材料插孔中放置有具有优良的高频特性的材料。

4.根据权利要求3所述的转子，其特征在于，所述具有优良的高频特性的材料是由涂有绝缘膜的磁粉通过加压成形而形成的压粉铁芯。

5.根据权利要求4所述的转子，其特征在于，所述多个磁体插孔中的每一个从所述转子铁芯的端面侧看时的形状均为中央部分面向所述转子铁芯的中心的V形，并且所述材料插孔从所述转子铁芯的端面侧看时的形状为与所述磁体插孔的形状相对应的三角形。

6.根据权利要求5所述的转子，其特征在于，在所述多个磁体插孔中的每一个中均插入有两个在中央部分开的永磁体。

7.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述转子铁芯通过堆叠多个盘状电磁钢片而形成。

8.一种电动机，其中所述电动机通过将权利要求1所述的转子与集中绕组定子结合而形成。

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