永久磁鐵同步電動(dòng)的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明的目的在于確保肋的強(qiáng)度并且降低漏磁通。永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)具備：以向徑向內(nèi)側(cè)凸出的方式構(gòu)成且用于配設(shè)永久磁鐵的磁鐵收容孔；位于磁鐵收容孔的徑向外周側(cè)的轉(zhuǎn)子鐵心；位于轉(zhuǎn)子鐵心的磁極間側(cè)且磁鐵收容孔的徑向外周側(cè)的肋；和位于磁鐵收容孔及肋的磁極間側(cè)的連結(jié)部，肋包括：位于連結(jié)部側(cè)的連結(jié)部側(cè)肋；位于轉(zhuǎn)子鐵心側(cè)的轉(zhuǎn)子鐵心側(cè)肋；位于連結(jié)部側(cè)肋及轉(zhuǎn)子鐵心側(cè)肋之間的中央肋，連結(jié)部側(cè)肋的寬度比中央肋的寬度寬。
【專(zhuān)利說(shuō)明】永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]在永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)中，廣泛采用在轉(zhuǎn)子中埋設(shè)有永久磁鐵的InteriorPermanent Magnet (以下稱(chēng)為“ IPM”)結(jié)構(gòu)。在IPM結(jié)構(gòu)的永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)中埋設(shè)的永久磁鐵開(kāi)始使用廉價(jià)且能夠容易籌措的鐵氧體磁鐵。
[0003]然而，永久磁鐵的性能用剩余磁通密度和保磁力這兩個(gè)物理量來(lái)表示,鐵氧體磁鐵的剩余磁通密度及保磁力為釹磁鐵的約1/3。從而，在將當(dāng)前廣泛使用的釹磁鐵置換為鐵氧體磁鐵的情況下，導(dǎo)致性能明顯降低。
[0004]專(zhuān)利文獻(xiàn)I中，公開(kāi)了如下的永久磁鐵埋入式轉(zhuǎn)子，其中，埋入有永久磁鐵的收容孔為大致凹字狀，且該收容孔的轉(zhuǎn)子外周面?zhèn)葘挸ǘ蜣D(zhuǎn)子內(nèi)徑側(cè)變窄。根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)1，通過(guò)增大磁鐵磁通的產(chǎn)生面積，且增大永久磁鐵的徑向外周部的鐵心截面積，從而能夠積極地有效利用磁阻轉(zhuǎn)矩而實(shí)現(xiàn)性能的提高。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0007]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本專(zhuān)利第4666726號(hào)公報(bào)
[0008]發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0009]IPM結(jié)構(gòu)的永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)用轉(zhuǎn)子保持永久磁鐵，因此，將稱(chēng)作肋的磁軛部設(shè)置在永久磁鐵收容孔的外周側(cè)。
[0010]當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，在永久磁鐵及轉(zhuǎn)子鐵心上作用有離心力。該離心力成為彎曲力矩而作用在肋上。因此，為了由肋來(lái)保持旋轉(zhuǎn)時(shí)不產(chǎn)生破斷及變形的強(qiáng)度，需要擴(kuò)寬肋的寬度。
[0011]另一方面，永久磁鐵的磁通中存在向肋泄漏而不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的漏磁通。該漏磁通的量增大到使肋磁飽和。換言之，導(dǎo)致肋磁飽和的磁通為漏磁通。在永久磁鐵采用了鐵氧體磁鐵之類(lèi)的殘留磁通密度低的磁鐵的情況下，在引起肋磁飽和之前，需要比較大的比例的漏磁通，主磁通相對(duì)減少。因此，為了減少向肋漏磁通的比例，需要縮窄肋的寬度。
[0012]S卩，為了確保肋的強(qiáng)度而擴(kuò)寬肋的寬度、以及為了減少向肋泄漏的漏磁通的比例而縮窄肋的寬度為相反的關(guān)系。因此，在專(zhuān)利文獻(xiàn)I的轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)中，為了確保肋的強(qiáng)度，必須擴(kuò)寬肋的寬度，漏磁通增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明的目的在于確保肋的強(qiáng)度并且降低漏磁通。
[0014]解決方案
[0015]本發(fā)明的永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)具備:以向徑向內(nèi)側(cè)凸出的方式構(gòu)成且配設(shè)永久磁鐵的磁鐵收容孔；位于磁鐵收容孔的徑向外周側(cè)的轉(zhuǎn)子鐵心；位于轉(zhuǎn)子鐵心的磁極間側(cè)且磁鐵收容孔的徑向外周側(cè)的肋；和位于磁鐵收容孔及肋的磁極間側(cè)的連結(jié)部，肋包括:位于連結(jié)部側(cè)的連結(jié)部側(cè)肋；位于轉(zhuǎn)子鐵心側(cè)的轉(zhuǎn)子鐵心側(cè)肋；和位于連結(jié)部側(cè)肋及轉(zhuǎn)子鐵心側(cè)肋之間的中央肋，連結(jié)部側(cè)肋的寬度比中央肋的寬度寬。
[0016]發(fā)明效果
[0017]根據(jù)本發(fā)明，能夠確保肋的強(qiáng)度并且降低漏磁通。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施例的永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)的整體圖。
[0019]圖2是本發(fā)明的第一實(shí)施例的永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)的一個(gè)極的局部剖視圖。
[0020]圖3是本發(fā)明的第二實(shí)施例的永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)的一個(gè)極的局部剖視圖。
[0021]圖4是永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)力分布圖。
[0022]附圖標(biāo)記說(shuō)明如下:
[0023]I 轉(zhuǎn)子
[0024]2 轉(zhuǎn)子鐵心
[0025]3 永久磁鐵
[0026]4 永久磁鐵插入孔
[0027]5 軸孔
[0028]6 肋
[0029]7 磁極間側(cè)端部間隙
[0030]8 磁化方向間隙
[0031]9 漏磁通
[0032]10 主磁通
[0033]11 連結(jié)部
[0034]30 定子
[0035]31 空隙
[0036]41 側(cè)部
[0037]42 彎曲點(diǎn)
[0038]45,46 彎曲點(diǎn)42與轉(zhuǎn)子鐵心2的接觸點(diǎn)
[0039]71 離心力70的作用點(diǎn)
[0040]72 從應(yīng)力集中部73到作用點(diǎn)71的距離
[0041]73 應(yīng)力集中部
【具體實(shí)施方式】
[0042]以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
[0043]實(shí)施例1
[0044]圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施例的永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)的整體圖。永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)包括轉(zhuǎn)子I和定子30。轉(zhuǎn)子I具有:以向徑向內(nèi)側(cè)凸出的方式構(gòu)成的永久磁鐵收容孔4 ;位于永久磁鐵收容孔4的徑向外周側(cè)的轉(zhuǎn)子鐵心2 ;和位于轉(zhuǎn)子鐵心2的磁極間側(cè)且永久磁鐵收容孔4的徑向外周側(cè)的肋6。[0045]圖2是本發(fā)明的第一實(shí)施例的永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)的一個(gè)極的局部剖視圖。在永久磁鐵收容孔4上配設(shè)有永久磁鐵3。永久磁鐵收容孔4與相鄰的極的永久磁鐵收容孔4由連結(jié)部11連結(jié)。
[0046]通常，從永久磁鐵3產(chǎn)生的磁通透過(guò)轉(zhuǎn)子鐵心2，經(jīng)由轉(zhuǎn)子I與定子30之間的空間(以下稱(chēng)為“空隙31”。)31向定子30透過(guò)，從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。有助于該轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生的磁通被稱(chēng)為主磁通或有效磁通。
[0047]另一方面，與肋6鄰接的永久磁鐵的磁通與空隙31相比，磁阻向相對(duì)小的肋6泄漏，不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。因此，對(duì)轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生沒(méi)有幫助的磁通稱(chēng)為漏磁通。
[0048]當(dāng)肋6因漏磁通9而磁飽和時(shí)，成為與空隙31相同程度的磁阻。即，當(dāng)漏磁通9達(dá)到一定水準(zhǔn)時(shí)，剩余的磁通為透過(guò)空隙31的主磁通10。
[0049]永久磁鐵3不按每個(gè)極在周向上分割而一體構(gòu)成，每個(gè)極在周向上至少有兩處彎曲點(diǎn)42a、42b。側(cè)部41 a、4 Ib以彎曲點(diǎn)42a、42b為始端，朝向與磁化方向垂直的方向且磁極的端部側(cè)延伸。
[0050]在此，在永久磁鐵收容孔4的磁極間側(cè)的端部,磁極中央側(cè)的永久磁鐵收容孔4的外周側(cè)端部至轉(zhuǎn)子I的端部的長(zhǎng)度(以下稱(chēng)為“肋6b的寬度”)為L(zhǎng)I，磁極間側(cè)的永久磁鐵收容孔4的外周側(cè)端部至轉(zhuǎn)子I的外周側(cè)端的長(zhǎng)度(以下稱(chēng)為“肋6c的寬度”)為L(zhǎng)2;肋6的在直線方向上的中點(diǎn)的永久磁鐵收容孔4的外周側(cè)端部至轉(zhuǎn)子I的外周側(cè)端的長(zhǎng)度(以下稱(chēng)為“肋6a的寬度”)為L(zhǎng)0。
[0051]當(dāng)轉(zhuǎn)子I旋轉(zhuǎn)時(shí)，永久磁鐵3及轉(zhuǎn)子鐵心2作用有離心力。相對(duì)于該離心力，位于兩端的連結(jié)部11作為支點(diǎn)而發(fā)揮作用，位于兩端的肋6作為梁而發(fā)揮作用。肋6c與肋6a、6b相比接近作為支點(diǎn)的連結(jié)部11，施加在肋6c上的彎曲力矩比肋6a、6b大。因此，如圖4所示，在肋6c處的應(yīng)力集中比肋6a大。
[0052]在本實(shí)施例中，根據(jù)作用于肋6的彎曲力矩的分布，使肋6c的寬度L2比肋6a的寬度LO寬，從而使肋6c的剛性比肋6a高。
[0053]另一方面，肋6b位于與轉(zhuǎn)子鐵心2連結(jié)的位置，因此，寬度急劇變化。因此，應(yīng)力集中在肋6b附近，局部施加高的應(yīng)力。因此，如圖4所示，在肋6b處的應(yīng)力集中比肋6a更大。
[0054]因此，在本實(shí)施例中，由于使肋6b的寬度LI比肋6a的寬度LO寬，因此，能夠防止肋6的形狀急劇變化,避免應(yīng)力集中。
[0055]如此，根據(jù)作用在肋6的力調(diào)節(jié)肋6的寬度，由此能夠避免必要以上地?cái)U(kuò)寬肋6整體的寬度，與肋6的寬度相同相比，能夠降低漏磁通的比例。
[0056]需要說(shuō)明的是，可以只采用肋6b的寬度LI比肋6a的寬度LO寬、和肋6c的寬度L2比肋6a的寬度LO寬中的任一種。
[0057]進(jìn)而，在本實(shí)施例中采用的向徑向內(nèi)側(cè)凸出的永久磁鐵收容孔4與直線形狀的磁鐵收容孔相比，在轉(zhuǎn)子鐵心2的在徑向上的寬度大。因此，在轉(zhuǎn)子鐵心2與肋6之間，徑向上的寬度急劇變化，因此，6b附近應(yīng)力集中。因此，在本實(shí)施例中，使肋6b的寬度LI比肋6c的寬度L2寬，使從肋6的直線方向的中點(diǎn)至磁極中央側(cè)的肋6的面積Al比肋6的直線方向的中點(diǎn)至磁極間側(cè)的肋6的面積A2大。
[0058]進(jìn)而，在永久磁鐵收容孔4的磁極間側(cè)的端部,通過(guò)使磁極中央側(cè)成為半徑Rl的圓弧，使磁極間側(cè)成為半徑R2的圓弧，從而根據(jù)彎曲力矩及應(yīng)力集中調(diào)節(jié)肋6的寬度。
[0059]另外，通過(guò)使半徑Rl與半徑R2的合計(jì)值比磁鐵的磁化方向上的厚度T2小，能夠在肋6設(shè)置直線部分，從而避免向肋6a的應(yīng)力集中。
[0060]另外，在轉(zhuǎn)子I上且轉(zhuǎn)子鐵心2的徑向外周側(cè)設(shè)有突出部12。通過(guò)設(shè)置突出部12，能夠進(jìn)一步擴(kuò)寬肋6b的寬度LI，提高應(yīng)力集中的肋6b的剛性。突出部12的徑向外周側(cè)的寬度在肋6b的寬度LI的一半以下，通過(guò)設(shè)置突出部12，避免應(yīng)力集中在肋6b上。
[0061]此外，通過(guò)設(shè)置突出部12，鐵心截面積變大，還能夠增加磁阻轉(zhuǎn)矩。
[0062]需要說(shuō)明的是，為了實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的磁阻轉(zhuǎn)矩的增加，可以使突出部12的徑向外周側(cè)的寬度在肋6b的寬度LI的一半以上。
[0063]另外，轉(zhuǎn)子鐵心2由在軸向上層疊的層疊鋼板、磁粉芯、或非結(jié)晶金屬等構(gòu)成。
[0064]此外，對(duì)永久磁鐵3的側(cè)部41a、41b為與磁化方向垂直的方向且朝向磁極的端部側(cè)延伸的結(jié)構(gòu)的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但可以可以是以向徑向內(nèi)側(cè)凸出的方式彎曲的彎曲結(jié)構(gòu)?；蛘?，側(cè)部41a、41b可以由向徑向內(nèi)側(cè)凸出的多個(gè)側(cè)部構(gòu)成。
[0065]另外，永久磁鐵3的彎曲點(diǎn)42和轉(zhuǎn)子鐵心2的接觸點(diǎn)45、46可以由圓弧構(gòu)成，也可以構(gòu)成為折線狀。
[0066]此外，作為永久磁鐵3例舉了鐵氧體磁鐵，但不只局限于鐵氧體磁鐵。
[0067]另外，對(duì)內(nèi)轉(zhuǎn)型轉(zhuǎn)子進(jìn)行了說(shuō)明，但也可以使用外轉(zhuǎn)型轉(zhuǎn)子。
[0068]實(shí)施例2
[0069]圖3是本發(fā)明的第二實(shí)施例的永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)的一個(gè)極的局部剖視圖。
[0070]磁極的中央部40的磁化方向間隙8a的寬度Tl比側(cè)部41a、41b中的磁化方向間隙8b的寬度T2寬。
[0071]在永久磁鐵3上作用離心力，產(chǎn)生彎曲力矩而作用在肋6上。通過(guò)使磁化方向間隙8a的寬度Tl比磁化方向間隙8b的寬度T2寬，使作用在永久磁鐵3的中央部40的離心力經(jīng)由側(cè)部41a、41b而作用在轉(zhuǎn)子鐵心2上。
[0072]側(cè)部41a、41b為比中央部40還接近連結(jié)部11的位置。因此，能夠減弱因永久磁鐵3的中央部40的離心力導(dǎo)致的作用在肋6上的彎曲力矩。因此，由于肋6的強(qiáng)度能夠富余，因此，能夠縮窄肋寬度，降低向肋6泄漏的漏磁通的比例。
[0073]進(jìn)而，通過(guò)使永久磁鐵3的側(cè)部41a、41b的直線長(zhǎng)度W2比中央部40的直線長(zhǎng)度Wl長(zhǎng)，從而能夠增加接近連結(jié)部11的部位的永久磁鐵3的比例。因此，能夠減弱因永久磁鐵3的離心力導(dǎo)致的作用在肋6的彎曲力矩，從而能夠縮窄肋寬度而降低向肋6泄漏的漏磁通的比例。
[0074]需要說(shuō)明的是，也可以采用不同時(shí)采用使磁化方向間隙8a的寬度Tl比磁化方向間隙8b的寬度T2寬、使永久磁鐵3的側(cè)部41a、41b的直線長(zhǎng)度W2比中央部40的直線長(zhǎng)度Wl長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)，而只采用其中一種。
[0075]如以上說(shuō)明那樣，本發(fā)明的永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)具備:以向徑向內(nèi)側(cè)凸出的方式構(gòu)成且用于配設(shè)永久磁鐵的磁鐵收容孔；位于磁鐵收容孔的徑向外周側(cè)的轉(zhuǎn)子鐵心；位于轉(zhuǎn)子鐵心的磁極間側(cè)且磁鐵收容孔的徑向外周側(cè)的肋；和位于磁鐵收容孔及肋的磁極間側(cè)的連結(jié)部，肋包括:位于連結(jié)部側(cè)的連結(jié)部側(cè)肋；位于轉(zhuǎn)子鐵心側(cè)的轉(zhuǎn)子鐵心側(cè)肋；和位于連結(jié)部側(cè)肋及轉(zhuǎn)子鐵心側(cè)肋之間的中央肋，連結(jié)部側(cè)肋的寬度比中央肋的寬度寬。[0076]另外，本發(fā)明的永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)中，轉(zhuǎn)子鐵心側(cè)肋的寬度比中央肋的寬度寬。
[0077]此外，本發(fā)明的永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)中，轉(zhuǎn)子鐵心側(cè)肋的寬度比連結(jié)部側(cè)肋的寬度覽。
[0078]另外，本發(fā)明的永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)中，在磁鐵收容孔的磁極間側(cè)端部中，磁極中央側(cè)的形狀為半徑Rl的圓弧，磁極間側(cè)的形狀為半徑R2的圓弧，半徑Rl與半徑R2的合計(jì)值比永久磁鐵的磁化方向厚度小。
[0079]此外，本發(fā)明的永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)具備位于轉(zhuǎn)子鐵心側(cè)肋及轉(zhuǎn)子鐵心的徑向外徑側(cè)的突出部。
[0080]另外，本發(fā)明的永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)中，永久磁鐵具有中央部和位于中央部的兩端的側(cè)部，中央部的磁化方向上的間隙比側(cè)部的磁化方向上的間隙大。
[0081 ] 此外，本發(fā)明的永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)中，永久磁鐵具有中央部和位于中央部的兩端的側(cè)部，側(cè)部的與磁化方向垂直的方向上的長(zhǎng)度比中央部的直線長(zhǎng)度長(zhǎng)。
【權(quán)利要求】
1.一種永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)，其中， 所述永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)具備: 以向徑向內(nèi)側(cè)凸出的方式構(gòu)成且用于配設(shè)永久磁鐵的磁鐵收容孔； 位于所述磁鐵收容孔的徑向外周側(cè)的轉(zhuǎn)子鐵心； 位于所述轉(zhuǎn)子鐵心的磁極間側(cè)且所述磁鐵收容孔的徑向外周側(cè)的肋；和 位于所述磁鐵收容孔及所述肋的磁極間側(cè)的連結(jié)部， 所述肋包括: 位于所述連結(jié)部側(cè)的連結(jié)部側(cè)肋； 位于所述轉(zhuǎn)子鐵心側(cè)的轉(zhuǎn)子鐵心側(cè)肋；和 位于所述連結(jié)部側(cè)肋及所述轉(zhuǎn)子鐵心側(cè)肋之間的中央肋， 所述連結(jié)部側(cè)肋的寬度比所述中央肋的寬度寬。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于， 所述轉(zhuǎn)子鐵心側(cè)肋的寬度比所述中央肋的寬度寬。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于， 所述轉(zhuǎn)子鐵心側(cè)肋的寬度比所述連結(jié)部側(cè)肋的寬度寬。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于， 在所述磁鐵收容孔的磁極間側(cè)端部，磁極中央側(cè)的形狀為半徑Rl的圓弧，磁極間側(cè)的形狀為半徑R2的圓弧， 半徑Rl與半徑R2的合計(jì)值比所述永久磁鐵的磁化方向上的厚度小。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于， 所述永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)具備突出部，該突出部位于所述轉(zhuǎn)子鐵心側(cè)肋及所述轉(zhuǎn)子鐵心的徑向外徑側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于， 所述永久磁鐵具有中央部和位于所述中央部的兩端的側(cè)部， 所述中央部的磁化方向上的間隙比所述側(cè)部的磁化方向上的間隙大。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于， 所述永久磁鐵具有中央部和位于所述中央部的兩端的側(cè)部， 所述側(cè)部的與磁化方向垂直的方向上的長(zhǎng)度比所述中央部的直線長(zhǎng)度長(zhǎng)。
【文檔編號(hào)】H02K1/27GK103475124SQ201310054278
【公開(kāi)日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年2月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月6日
【發(fā)明者】高橋曉史, 丸山惠理, 湧井真一 申請(qǐng)人:日立空調(diào)·家用電器株式會(huì)社