CN112956114A - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

能够得到能够增大转矩的旋转电机。该旋转电机具备转子和定子，转子具有：转子铁芯，形成有由多个磁铁插入孔构成的磁铁插入孔群；以及永久磁铁群，由插入磁铁插入孔群中的各个磁铁插入孔的多个永久磁铁构成，磁铁插入孔群从转子铁芯的径向外侧面朝向转子的中心呈凸状排列配置，通过永久磁铁群形成1个磁极，在转子铁芯的径向外侧面与磁铁插入孔群之间的转子铁芯的部分形成有从转子铁芯的径向外侧面朝向转子的中心呈凸状延伸的磁狭缝，磁铁插入孔群由3个以上的磁铁插入孔构成。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及永久磁铁埋入转子铁芯的旋转电机。

背景技术

以往，公知有具备定子和在径向上设置于比定子靠内侧的位置的转子的旋转电机。转子具有在外周部形成有一对磁铁插入孔的转子铁芯和插入于一对磁铁插入孔的一对永久磁铁。一对永久磁铁以随着朝向径向外侧而在周向上相互分离的方式配置成V字形状。在定子铁芯的一对永久磁铁之间的部分形成有磁狭缝。由此，d轴电感减少(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-104962号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，由一对永久磁铁形成1个磁极。其结果，存在旋转电机的转矩减少的课题。

本发明是为了解决上述那样的课题而完成的，其目的在于提供一种能够增大转矩的旋转电机。

用于解决课题的技术方案

本发明的旋转电机具备：转子；以及定子，在转子的径向上相对于转子设置在外侧，转子具有：转子铁芯，形成有由多个磁铁插入孔构成的磁铁插入孔群；以及永久磁铁群，由插入磁铁插入孔群中的各个磁铁插入孔的多个永久磁铁构成，磁铁插入孔群从转子铁芯的径向外侧面朝向转子的中心呈凸状排列配置，通过永久磁铁群形成1个磁极，在转子铁芯的径向外侧面与磁铁插入孔群之间的转子铁芯的部分，形成有从转子铁芯的径向外侧面朝向转子的中心呈凸状延伸的磁狭缝，磁铁插入孔群由3个以上的磁铁插入孔构成。

发明效果

根据本发明的旋转电机，磁铁插入孔群由3个以上的磁铁插入孔构成。由此，能够增大旋转电机的转矩。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的旋转电机的俯视图。

图2是表示图1的转子的主要部分的放大图。

图3是说明图1的转子的主要部分中的磁通通过的路径的图。

图4是表示图1的转子的主要部分的放大图。

图5是表示图1的转子的主要部分的变形例的放大图。

图6是表示图5的转子的变形例的放大图。

图7是表示图6的转子的变形例的放大图。

图8是表示图5的转子的变形例的放大图。

图9是表示图2的磁铁插入孔群具有4个磁铁插入孔的情况下的转子的主要部分的俯视图。

图10是表示本发明的实施方式2的旋转电机的主要部分的放大图。

图11是表示本发明的实施方式3的旋转电机的主要部分的放大图。

图12是表示本发明的实施方式4的旋转电机的主要部分的放大图。

图13是表示图12的转子的主要部分的放大图。

图14是表示本发明的实施方式5的旋转电机的主要部分的俯视图。

图15是表示图14的A部的放大图。

图16是表示用于与实施方式5的旋转电机进行比较的比较例中的通过齿的磁通的图。

图17是表示本发明的实施方式6的旋转电机的主要部分的俯视图。

图18是表示图17的B部的放大图。

图19是表示用于与实施方式6的旋转电机进行比较的比较例中的通过齿的磁通的图。

具体实施方式

实施方式1

图1是表示本发明的实施方式1的旋转电机的俯视图。实施方式1的旋转电机具备形成为圆环形状的定子1和与定子1相向设置的转子2。定子1在转子2的径向上相对于转子2设置于外侧。以下，径向是指转子2的径向，周向是指转子2的周向，轴向是指转子2的轴向。

定子1具备定子铁芯11和设置于定子铁芯11的多个线圈12。定子铁芯11具有形成为圆环形状的芯背111和从芯背111向径向内侧突出的多个齿112。各个齿112的顶端部与转子2相向。多个齿112在周向上等间隔地排列配置。多个槽113逐个地形成在周向上相邻的各个齿112之间。线圈12配置于槽113。

转子2具备圆环形状的转子铁芯21和埋入转子铁芯21的多个永久磁铁群22。在转子铁芯21沿周向等间隔地形成有多个磁铁插入孔群23。

磁铁插入孔群23由3个磁铁插入孔231构成。永久磁铁群22由在磁铁插入孔群23中的3个磁铁插入孔231的每一个中各插入1个的3个永久磁铁221构成。由1个永久磁铁群22形成转子2中的1个磁极。

图2是表示图1的转子2的主要部分的放大图。磁铁插入孔群23从转子铁芯21的径向外侧面朝向转子2的中心呈凸状排列配置。换言之，在沿轴向观察的情况下，磁铁插入孔群23呈中间部配置在比两端部靠径向内侧的位置的U字形状排列成一列而配置。

磁铁插入孔群23中的3个磁铁插入孔231中的2个磁铁插入孔231在沿轴向观察的情况下，以随着朝向径向外侧而相互分离的方式配置。将该2个磁铁插入孔231中的一方作为第一磁铁插入孔231a，将另一方作为第二磁铁插入孔231b。磁铁插入孔群23中的3个磁铁插入孔231中的剩余的1个磁铁插入孔231配置在第一磁铁插入孔231a和第二磁铁插入孔231b各自的径向内侧端部之间。将该1个磁铁插入孔231作为第三磁铁插入孔231c。

将插入到第一磁铁插入孔231a的永久磁铁221作为第一永久磁铁221a。将插入到第二磁铁插入孔231b的永久磁铁221作为第二永久磁铁221b。将插入到第三磁铁插入孔231c的永久磁铁221作为第三永久磁铁221c。

在转子铁芯21的径向外侧面与磁铁插入孔群23之间的转子铁芯21的部分，形成有从转子铁芯21的径向外侧面朝向转子2的中心呈凸状延伸的1个磁狭缝211。换言之，在转子铁芯21的径向外侧面与磁铁插入孔群23之间的转子铁芯21的部分，形成有呈中间部配置在比两端部靠径向内侧的位置的U字形状延伸的1个磁狭缝211。

图3是说明图1的转子2的主要部分中的磁通通过的路径的图。在磁铁插入孔群23与磁狭缝211之间的转子铁芯21的部分，第一磁阻磁通φ1通过。在转子铁芯21的比磁铁插入孔群23靠径向内侧的部分，第二磁阻磁通φ2通过。在磁铁插入孔群23与磁狭缝211之间的转子铁芯21的部分和转子铁芯21的比磁铁插入孔群23靠径向内侧的部分这两方，磁铁磁通φ3通过。

在磁铁插入孔群23与磁狭缝211之间的转子铁芯21的部分，形成有第一q轴磁路212。在第一q轴磁路212的径向外侧部分即第一q轴磁路出口部分213，第一磁阻磁通φ1和磁铁磁通φ3通过。

如图2所示，将与由永久磁铁群22形成的磁极的中心相邻的磁狭缝211的部分的宽度方向尺寸设为t1。将与第一q轴磁路出口部分213相邻的磁狭缝211的部分的宽度方向尺寸设为t2。在该情况下，满足下述的式(1)。

t1>t2(1)

由此，抑制通过第三永久磁铁221c的磁铁磁通φ3朝向d轴方向从转子铁芯21泄漏。因此，抑制了第一磁阻磁通φ1通过的第一q轴磁路212的磁饱和。

图4是表示图1的转子2的主要部分的放大图。将第一q轴磁路出口部分213的宽度方向尺寸设为d1。将与由永久磁铁群22形成的磁极的中心相邻的第一q轴磁路212的部分即第一q轴磁路中心部分214的宽度方向尺寸设为d2。在该情况下，满足下述的式(2)。

d1>d2(2)

第一q轴磁路出口部分213成为第一磁阻磁通φ1以及磁铁磁通φ3这双方通过的磁路。另一方面，第一q轴磁路中心部分214成为仅第一磁阻磁通φ1通过的磁路。因此，通过满足上述式(2)，第一q轴磁路212的磁饱和在整体上进一步平均化。其结果，能够有效地使用第一q轴磁路212。

如以上说明的那样，根据本发明的实施方式1的旋转电机，磁铁插入孔群23由3个磁铁插入孔231构成。因此，永久磁铁群22由3个永久磁铁221构成。由此，与永久磁铁群具有一对永久磁铁的以往的旋转电机进行比较，能够增大旋转电机的转矩。

另外，该旋转电机满足t1＞t2。由此，能够抑制通过第三永久磁铁221c的磁铁磁通φ3朝向d轴方向从转子铁芯21泄漏。其结果，能够抑制第一磁阻磁通φ1通过的第一q轴磁路212的磁饱和。

另外，该旋转电机满足d1＞d2。由此，能够使第一q轴磁路212的磁饱和在整体上进一步平均化。其结果，能够有效地使用第一q轴磁路212。

图5是表示图1的转子2的主要部分的变形例的放大图。也可以在转子铁芯21的径向外侧面与磁铁插入孔群23之间的转子铁芯21的部分，形成有从转子铁芯21的径向外侧面朝向转子2的中心呈凸状分别排列延伸的2个磁狭缝211A。由此，能够将多个磁狭缝211A之间的转子铁芯21的部分用作磁阻磁通通过的磁路。

图6是表示图5的转子2的变形例的放大图。2个磁狭缝中的配置于径向内侧的磁狭缝211B也可以从转子铁芯21的径向外侧面朝向转子2的中心呈凸状断续地延伸。在图6中，形成有2个磁狭缝211B。在2个磁狭缝211B之间的转子铁芯21的部分形成有肋215。由此，能够提高旋转电机的耐离心强度。

图7是表示图6的转子2的变形例的放大图。2个磁狭缝中的配置于径向外侧的磁狭缝211C也可以不与磁狭缝211B排列地呈凸状延伸。由此，能够减轻转子2的质量。其结果，能够提高旋转电机的耐离心强度。

图8是表示图5的转子2的变形例的放大图。也可以在2个磁狭缝211A与磁铁插入孔群23之间的转子铁芯21的部分，形成有从转子铁芯21的径向外侧面朝向转子2的中心呈凸状断续地延伸的磁狭缝211B。由此，能够降低通过转子2的径向外侧面的高次谐波的磁通。

另外，在上述实施方式1中，说明了磁铁插入孔群23具有3个磁铁插入孔231的结构。但是，磁铁插入孔群23的数量不限于3个，只要是3个以上即可。图9是表示图2的磁铁插入孔群23具有4个磁铁插入孔231的情况下的转子2的主要部分的俯视图。在4个磁铁插入孔231的每一个中各插入有1个永久磁铁221。

实施方式2

图10是表示本发明的实施方式2的旋转电机的主要部分的放大图。在磁铁插入孔群23与磁狭缝211之间的转子铁芯21的部分还形成有磁铁插入孔群24。磁铁插入孔群24由一对磁铁插入孔241构成。一对磁铁插入孔241形成为，在沿轴向观察的情况下随着朝向径向外侧而相互分离的V字形状。在一对磁铁插入孔241的每一个中各插入有1个永久磁铁221。

在磁铁插入孔群24与磁狭缝211之间的转子铁芯21的部分形成有第一q轴磁路212。在磁铁插入孔群23与相对于磁铁插入孔群23在周向上相邻的未图示的其他磁铁插入孔群之间的转子铁芯21的部分形成有第二q轴磁路216。在磁铁插入孔群23与磁铁插入孔群24之间的转子铁芯21的部分形成有第三q轴磁路217。其他结构与实施方式1相同。

如以上说明的那样，根据本发明的实施方式2的旋转电机，在转子铁芯21形成有磁铁插入孔群23以及磁铁插入孔群24。在磁铁插入孔群23的磁铁插入孔231以及磁铁插入孔群24的磁铁插入孔241分别插入有永久磁铁221。由此，能够确保转子铁芯21中的磁阻磁通通过的q轴磁路，并且使磁铁磁通φ3增加。

实施方式3

图11是表示本发明的实施方式3的旋转电机的主要部分的放大图。将相对于磁铁插入孔群23在周向一侧相邻的其他磁铁插入孔群23作为第一相邻磁铁插入孔群23A。将相对于磁铁插入孔群23在周向另一侧相邻的其他磁铁插入孔群23作为第二相邻磁铁插入孔群23B。

在遍及磁铁插入孔群23与第一相邻磁铁插入孔群23A之间的转子铁芯21的部分、转子铁芯21的比磁铁插入孔群23靠径向内侧的部分、以及磁铁插入孔群23与第二相邻磁铁插入孔群23B之间的转子铁芯21的部分的部分，形成有第二q轴磁路216。在第二q轴磁路216的径向外侧部分即第二q轴磁路出口部分218，2个第二磁阻磁通φ2和1个磁铁磁通φ3通过。

将第二q轴磁路出口部分218的宽度方向尺寸设为d3。将沿轴向观察时的永久磁铁221的相对于永久磁铁221的磁化方向的垂直方向上的尺寸设为W1。将永久磁铁221的磁通密度设为Bmag。将转子铁芯21的磁化饱和时的转子铁芯21的磁通密度即饱和磁通密度设为Bs。在该情况下，满足下述的式(3)。

d3>Bmag/Bs×W1(3)

为了在第二q轴磁路出口部分218处抑制磁饱和，至少仅通过磁铁磁通φ3不产生磁饱和成为必要条件。永久磁铁221的总磁通量表示为W1×Bmag。由通过永久磁铁221的磁铁磁通φ3引起的第二q轴磁路出口部分218的磁通密度被表示为W1×Bmag/d3。由于该值小于转子铁芯21的饱和磁通密度Bs，因此能够得到上述的式(3)。由此，能够抑制第二q轴磁路出口部分218处的磁饱和。其他结构与实施方式1或实施方式2相同。

如以上说明的那样，根据本发明的实施方式3的旋转电机，满足d3＞Bmag/Bs×W1。由此，能够抑制第二q轴磁路出口部分218处的磁饱和。

实施方式4

图12是表示本发明的实施方式4的旋转电机的主要部分的放大图。在第一q轴磁路出口部分213，通过第一永久磁铁221a的磁铁磁通φ3和通过第二永久磁铁221b的磁铁磁通φ3通过。

图13是表示图12的转子2的主要部分的放大图。在彼此相邻的磁铁插入孔231之间的转子铁芯21的部分形成有磁铁间磁路219。将磁铁间磁路219的宽度方向尺寸设为W2。将第一q轴磁路出口部分213的宽度方向尺寸设为d1。将沿轴向观察时的永久磁铁221的相对于永久磁铁221的磁化方向的垂直方向上的尺寸设为W1。在该情况下，满足下述的式(4)。

d1>Bmag/Bs×W1-0.5×W2(4)

永久磁铁221的总磁通量表示为W1×Bmag。通过磁铁间磁路219的漏磁通表示为W2×Bs。因此，通过第一q轴磁路出口部分213的磁通被表示为W1×Bmag-0.5×W2×Bs。由此，第一q轴磁路出口部分213中的磁通密度被表示为(W1×Bmag-0.5×W2×Bs)/d1。由于该值小于转子铁芯21的饱和磁通密度Bs，因此能够得到上述的式(4)。其他结构与实施方式1至实施方式3中的任一个相同。

如以上说明的那样，根据本发明的实施方式4的旋转电机，满足d1＞Bmag/Bs×W1-0.5×W2。由此，能够抑制第一q轴磁路出口部分213的磁饱和。因此，能够抑制q轴电感的降低。由此，能够使q轴电感增加。其结果，能够使磁阻转矩增加。

实施方式5

图14是表示本发明的实施方式5的旋转电机的主要部分的俯视图。图15是表示图14的A部的放大图。将第一q轴磁路出口部分213的宽度方向尺寸设为d1。将齿112的宽度方向尺寸最小的部分的宽度方向尺寸设为d4。在该情况下，满足下述的式(5)。

d4<d1(5)

其他结构与实施方式1至实施方式4中的任一个相同。

在满足上述式(5)的旋转电机中，基于电枢磁通φA和磁铁磁通φ3的第一q轴磁路出口部分213处的磁饱和被抑制。图16是表示用于与实施方式5的旋转电机进行比较的比较例中的通过齿112的磁通的图。在满足d4≥d1的旋转电机中，产生基于电枢磁通φA及磁铁磁通φ3的第一q轴磁路出口部分213处的磁饱和。由此，转子铁芯21的磁阻增加。

如以上说明的那样，根据本发明的实施方式5的旋转电机，满足d4＜d1。由此，能够抑制基于电枢磁通φA以及磁铁磁通φ3的第一q轴磁路出口部分213处的磁饱和。其结果，能够抑制转子铁芯21的磁阻的增加。

实施方式6

图17是表示本发明的实施方式6的旋转电机的主要部分的俯视图。图18是表示图17的B部的放大图。将齿112的宽度方向尺寸最小的部分的宽度方向尺寸设为d4。将相对于齿112的宽度方向尺寸最小的部分在周向上相邻的槽113的部分的宽度方向尺寸设为W3。将尺寸d4与尺寸W3合计的长度设为1个槽间距的长度。

将相对于第一q轴磁路出口部分213在周向上相邻的磁狭缝211的部分的宽度方向尺寸设为W4。将第一q轴磁路出口部分213的宽度方向尺寸设为d1。在该情况下，满足下述的式(6)。

d1+W4<d4+W3(6)

其他结构与实施方式1至实施方式5中的任一个相同。

图19是表示用于与实施方式6的旋转电机进行比较的比较例中的通过齿的磁通的图。在图19中，示出了满足d1+W4＞d4+W3的旋转电机。在该情况下，电枢磁通φA能够仅在转子铁芯21的周向上与磁狭缝211的一方相邻的部分通过。由此，转子铁芯21的磁阻降低。因此，旋转电机的磁阻转矩降低。

如以上说明的那样，根据本发明的实施方式6的旋转电机，满足d1+W4＜d4+W3。由此，能够抑制转子铁芯21的磁阻的降低。其结果，能够抑制旋转电机的磁阻转矩的降低。

附图标记的说明

1定子、2转子、11定子铁芯、12线圈、21转子铁芯、22永久磁铁群、23磁铁插入孔群、23A第一相邻磁铁插入孔群、23B第二相邻磁铁插入孔群、24磁铁插入孔群、111芯背、112齿、113槽、211、211A、211B、211C磁狭缝、212第一q轴磁路、213第一q轴磁路出口部分、214第一q轴磁路中心部分、215肋、216第二q轴磁路、217第三q轴磁路、218第二q轴磁路出口部分、219磁铁间磁路、221永久磁铁、221a第一永久磁铁、221b第二永久磁铁、221c第三永久磁铁、231磁铁插入孔、231a第一磁铁插入孔、231b第二磁铁插入孔、231c第三磁铁插入孔、241磁铁插入孔。

Claims (6)

1.一种旋转电机，其中，

该旋转电机具备：

转子；以及

定子，在所述转子的径向上相对于所述转子设置在外侧，

所述转子具有：转子铁芯，形成有由多个磁铁插入孔构成的磁铁插入孔群；以及永久磁铁群，由插入所述磁铁插入孔群中的各个所述磁铁插入孔的多个永久磁铁构成，

所述磁铁插入孔群从所述转子铁芯的径向外侧面朝向所述转子的中心呈凸状排列配置，

通过所述永久磁铁群形成1个磁极，

在所述转子铁芯的径向外侧面与所述磁铁插入孔群之间的所述转子铁芯的部分，形成有从所述转子铁芯的径向外侧面朝向所述转子的中心呈凸状延伸的磁狭缝，

所述磁铁插入孔群由3个以上的所述磁铁插入孔构成。

2.根据权利要求1所述的旋转电机，其中，

在所述磁铁插入孔群与所述磁狭缝之间的所述转子铁芯的部分，形成有第一q轴磁路，

在将与由所述永久磁铁群形成的所述磁极的中心相邻的所述磁狭缝的部分的宽度方向尺寸设为t1，

将与所述第一q轴磁路中的径向外侧部分即第一q轴磁路出口部分相邻的所述磁狭缝的部分的宽度方向尺寸设为t2的情况下，

满足t1>t2。

3.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其中，

在所述磁铁插入孔群与所述磁狭缝之间的所述转子铁芯的部分，形成有第一q轴磁路，

在将所述第一q轴磁路中的径向外侧部分即第一q轴磁路出口部分的宽度方向尺寸设为d1，

将与由所述永久磁铁群形成的所述磁极的中心相邻的所述第一q轴磁路的部分即第一q轴磁路中心部分的宽度方向尺寸设为d2的情况下，

满足d1>d2。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的旋转电机，其中，

在遍及所述磁铁插入孔群与相对于所述磁铁插入孔群在周向一侧相邻的其他所述磁铁插入孔群即第一相邻磁铁插入孔群之间的所述转子铁芯的部分、所述转子铁芯的比所述磁铁插入孔群靠径向内侧的部分、以及所述磁铁插入孔群与相对于所述磁铁插入孔群在周向另一侧相邻的其他所述磁铁插入孔群即第二相邻磁铁插入孔群之间的所述转子铁芯的部分的部分，形成有第二q轴磁路，

在将所述第二q轴磁路中的径向外侧部分即第二q轴磁路出口部分的宽度方向尺寸设为d3，

将在轴向上观察的情况下的所述永久磁铁的与所述永久磁铁的磁化方向垂直的方向上的尺寸设为W1，

将所述永久磁铁的磁通密度设为Bmag，

将所述转子铁芯的饱和磁通密度设为Bs的情况下，

满足d3>Bmag/Bs×W1。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的旋转电机，其中，

在所述磁铁插入孔群与所述磁狭缝之间的所述转子铁芯的部分，形成有第一q轴磁路，

在彼此相邻的一对所述磁铁插入孔之间的所述转子铁芯的部分，形成有磁铁间磁路，

在将所述第一q轴磁路中的径向外侧部分即第一q轴磁路出口部分的宽度方向尺寸设为d1，

将在轴向上观察的情况下的所述永久磁铁的与所述永久磁铁的磁化方向垂直的方向上的尺寸设为W1，

将所述磁铁间磁路的宽度方向尺寸设为W2，

将所述永久磁铁的磁通密度设为Bmag，

将所述转子铁芯的饱和磁通密度设为Bs的情况下，

满足d1>Bmag/Bs×W1-0.5×W2。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的旋转电机，其中，

在所述磁铁插入孔群与所述磁狭缝之间的所述转子铁芯的部分，形成有第一q轴磁路，

所述定子具有定子铁芯，该定子铁芯具有顶端部与所述转子相向且在周向上排列的多个齿，

在将所述齿的宽度方向尺寸设为d4，

将所述第一q轴磁路中的径向外侧部分即第一q轴磁路出口部分的宽度方向尺寸设为d1的情况下，

满足d4<d1。

Images