内部永磁体同步马达的制作方法
【专利说明】内部永磁体同步马达
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2013年12月18日提交给韩国知识产权局的韩国专利申请N0.10-2013-0158574的优先权和权益，通过引用将其全部内容合并于此。
技术领域
[0003]本发明涉及内部永磁体同步马达，并且更具体地，涉及嵌入转子内部的永磁体。
【背景技术】
[0004]一般来说，通常称作环境友好型车辆的混合动力车辆或电动车辆典型地由从电能中产生转矩的电动马达(在下文中，称作“驱动马达”)驱动。
[0005]混合动力车辆能够在电动车(EV)模式(其为只使用来自驱动马达的电力来运行车辆的纯电动车模式)下被驱动，或者能够在混合电动车(HEV)模式(使用来自引擎的转矩和来自驱动马达的转矩作为动力)下被驱动，以降低车辆产生的排放量并且降低燃料消耗。另一方面，电动车辆仅使用来自驱动马达的转矩作为动力来驱动并且没有其他动力源。
[0006]用作这些环境友好型车辆的动力源的驱动马达通常是永磁体同步马达(PMSM)。永磁体同步马达具有定子、转子，以及安装至转子的永磁体，其中转子被设置为与定子之间具有预定气隙。
[0007]取决于将永磁体安装至转子的方法，大部分而言，存在两种类型的永磁体同步马达:表面永磁体马达(SPMM)，其中永磁体安装在转子的表面上；以及内部永磁体同步马达(IPMSM)，其中永磁体嵌在转子中。
[0008]因为凸极比(所述凸极比为D-轴线和Q-轴线之间的电感的差值)是零(D-轴线电感和Q-轴线电感相同)，所以表面永磁体马达不产生磁阻转矩。然而，内部永磁体同步马达由于其凸极比而有利地产生磁阻转矩，并且因此内部永磁体同步马达更加广泛地作为驱动马达应用于混合动力车辆、电动车辆、或者需要高效率和单位输出量的升降机。
[0009]为了允许永磁体同步马达在受限制的布局条件下呈现最高性能，必须使得永磁体的性能最大化。这里，永磁体中的钕(Nd)改善永磁体的强度，并且镝(Dy)改善高温退磁的容差。
[0010]然而，作为永磁体的组分的这些稀土资源(NcUDy)在一些国家(诸如中国)，埋藏的有限，因此非常昂贵，并且它们价格的波动很明显。最近，为了解决中国在稀土资源上的限制，车辆制造商加速努力以减少环境友好型车辆的驱动马达中使用的稀土元素。
[0011]然而，当稀土永磁体(其应用于环境友好型车辆的驱动马达)在高温下接收到对于磁体本身来说太高而不能承受的对立磁场时，会出现失去磁场强度的不可逆退磁。
[0012]这种不可逆退磁出现在永磁体的受定子线圈引起的对立磁场的影响的表面(即，指向定子的转子气隙方向表面)上。这意味着在永磁体的表面之中，转子气隙方向表面(即，转子的外表面和定子的内表面之间的区域)易受不可逆退磁损坏。
[0013]另外，当驱动马达连续地操作时，永磁体的内部温度由于涡流损失而增加，一般而言，永磁体的转子气隙方向表面的温度也明显地增加。
[0014]在该背景部分中公开的以上信息仅仅用于增强对本发明的背景的理解，因此，其可包含不构成本领域的技术人员在本国已知的现有技术的信息。
【发明内容】
[0015]本发明致力于提供一种内部永磁体同步马达,所述内部永磁体同步马达可增加永磁体的易受不可逆退磁损坏的转子气隙方向表面的抗磁力(coercive force,矫顽力)并减小永磁体中的涡流损失。
[0016]另外，本发明致力于提供一种内部永磁体同步马达，所述内部永磁体同步马达通过给永磁体的转子气隙方向表面(转子的该表面面对定子的表面)提供方向性而可以改进转子的可制造性。
[0017]本发明示例性实施方式提供内部永磁体同步马达，其包括:定子；转子，设置为在定子和转子之间具有气隙；和多个永磁体，所述多个永磁体嵌入转子中。特别地，多个磁体中的每一个均包括在转子的转动方向上以相等间隔形成在永磁体的一个侧表面上的多个狭缝，即，形成在与永磁体的插入方向垂直的方向上。
[0018]另外，在根据本发明示例性实施方式的内部永磁体同步马达中，狭缝可以形成在永磁体的气隙方向表面(即，朝向定子设置的表面)中。即，这些狭缝中的每个均可沿与永磁体插入到转子中的方向垂直的方向上形成。
[0019]另外，在根据本发明示例性实施方式的内部永磁体同步马达中，狭缝能够沿着永磁体插入转子的方向以相等间隔形成。
[0020]另外，在根据本发明示例性实施方式的内部永磁体同步马达中，狭缝可以形成为具有这样的深度，该深度为永磁体的厚度的50 %或更多。
[0021 ] 另外，在根据本发明示例性实施方式的内部永磁体同步马达中，永磁体的气隙方向表面和两个边缘表面的抗磁力可大于其余表面的抗磁力。
[0022]另外，在根据本发明示例性实施方式的内部永磁体同步马达中，永磁体的气隙方向表面和两个边缘表面可以涂有晶界扩散材料。
[0023]另外，在根据本发明示例性实施方式的内部永磁体同步马达中，同步马达可以是转子设置在定子内部的内部转子类型的。
[0024]根据本发明的不例性实施方式，狭缝形成在嵌入转子的内部的永磁体气隙方向表面中，并且永磁体的气隙方向表面和两个边缘表面涂有晶界扩散材料，从而增加了永磁体的受定子线圈引起的对立磁场影响的气隙方向表面的抗磁力。
[0025]因此，在本发明的示例性实施方式中，可以使得永磁体的不可逆退磁的出现最小化，并且可以抑制剩余磁感应强度(magnetic flux density,磁通密度)和最大能量的劣化。
[0026]另外，在本发明的示例性实施方式中，狭缝以相等间隔形成在永磁体的气隙方向表面中以减少永磁体中的涡流损失，从而抑制气隙方向表面处的温度的增加，并且将永磁体的温度保持为设计参考温度或更低。
[0027]另外，在本发明的示例性实施方式中，取代将永磁体本身配置有具有高抗磁力的组分，而是使得晶界扩散材料形成在永磁体的表面(即，气隙方向表面或者靠近定子的表面)和两个边缘表面上，并且在永磁体中形成多个狭缝，从而减少较为昂贵的稀土元素的使用。因此,在本发明的示例性实施方式中,可以减少永磁体的成本和生产成本。
[0028]此外，在本发明示例性实施方式中，狭缝形成在永磁体的气隙方向表面中以给永磁体提供方向性，从而更加改善转子的装配性能。
【附图说明】
[0029]附图旨在用作描述本发明的说明性示例性实施方式的参考，并且附图不应解释为限制本发明的技术精神。
[0030]图1是示出根据本发明示例性实施方式的内部永磁体同步马达的部分切除立体图。
[0031]图2是示出根据本发明示例性实施方式的应用于内部永磁体同步马达的永磁体的立体图。
[0032]图3是沿着图2的线A-A截取的截面配置视图，示出了应用于根据本发明示例性实施方式的内部永磁体同步马达的永磁体。
[0033]图4是沿着图2的线B-B截取的截面配置视图，示出了应用于根据本发明示例性实施方式的内部永磁体同步马达的永磁体。
【具体实施方式】
[0034]将参照附图在下文更充分地描述本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施例。本领域的技术人员会认识到，可通过各种不同的方式来修改所描述的实施方式，这些方式都不背离本发明的精神或范围。
[0035]为了清晰地描述本发明，将省略与说明书无关的部分，并且贯穿本说明书相同或相似的元件通过相同的参考标号表示。
[0036]附图中所示的每个组件的尺寸与厚度是随意地示出的，以为了更好地理解本说明书以及更容易地描述，但是本发明不限于此。为了表达清楚，一些部分和区域的厚度被放大。
[0037]此外，在下面的详细说明中，具有相同关系的组分的命名被分为“第一”“第二”等，但本发明不限于下面描述的顺序。
[0038]贯穿本说明书，除非明确地描述为与之相反，否则词语“包括(comprise)”以及诸如“包含(comprises) ”或者“含有(comprising) ”等变型应被理解为意指包括所述元件，但并不排除任何其他的元件。
[0039]另外，说明书中描述的“单元”、“器件”、“部件”、“构件”等是指执行至少一个功能或操作的综合构造的单元。
[0040]应当理解的是，本文中所使用的术语“车辆(vehicle) ”或“车辆的(vehicular)”或其他类似术语包括广义的机动车辆，诸如包括运动型多用途车辆(SUV)、公共汽车、卡车、多种商用车辆等载客车辆；包括各种小船、舰船的船舶；航天器等；并且包括混合动力车辆、电动车辆、插入式(plug-1n)混合电动车辆、氢动力车、燃料电池车辆和其他替代燃料车辆(例如，来源于非石油能源的燃料)。如本文中提及，混合车辆是具有两个或更多个动力源的车辆，例如，汽油动力和电动式车辆。
[0041]图1是示出根据本发明的示例性实施方式的内部永磁体同步马达的部分切除立体图。参考图1，根据本发明示例性实施方式的内部永磁体同步马达(IPMSM) 100可以应用于环境友好型车辆(诸如从电能产生驱动力的混合动力车辆)。
[0042]内部永磁体同步马达100包括定子10和转子30，所述转子设置为在定子10和转子30之间具有气隙。另外，多个永磁体50安装在转子