永磁铁式磁阻型旋转电机的制作方法
【专利说明】
[0001] 关联申请的引用
[0002] 本申请基于2013年03月29日在先提出的日本国专利申请第2013-074958号的 优先权并要求该权利，通过引用在此包括其全部内容。
技术领域
[0003] 本发明涉及永磁铁式磁阻型旋转电机。
【背景技术】
[0004] 近年来，对于面向铁路、混合动力汽车那样的车辆用旋转电机，强烈地要求高效率 化。伴随着该要求，正在进行使用了永磁铁的旋转电机的小型-高输出化的开发。
[0005]由于车辆用的旋转电机在装载空间受限的空间中被要求高转矩、高输出化，所以 不得不通过使用高磁能积的永磁铁使磁阻转矩增加来实现旋转的高速化。由于要将永磁铁 形成为最佳配置，需要能够实现高转矩、高输出、高速化的永磁铁式磁阻型旋转电机。
[0006] 对于永磁铁式磁阻型旋转电机，提出有在呈V字状配置的永磁铁的外周侧配置空 洞（磁极间空隙部），对其尺寸形状进行数值限定，获得高转矩，由此能够实现高输出且可 变速运转的永磁铁式磁阻型旋转电机（例如参照专利文献1)。此外，在转子铁芯内部设置 多层构造的狭缝，并在该狭缝中配置永磁铁，谋求高输出、高速化（例如参照专利文献2)。
[0007] 先行技术文献
[0008] 专利文献
[0009] 专利文献1 :日本特开2001 - 339922号公报
[0010] 专利文献2 :日本特开2000 - 270525号公报
【发明内容】
[0011] 发明要解决的课题
[0012] 可是，在上述以往的永磁铁式磁阻型旋转电机中，存在由于磁铁配置、磁障壁配 置、桥接的问题，转矩特性降低这样的课题。
[0013] 本发明是为了解决上述的课题而提出的，其目的在于，提供一种能够提高磁铁转 矩和磁阻转矩或者实现小型化的永磁铁式磁阻型旋转电机。
【附图说明】
[0014] 图1是表示第1实施方式的永磁铁式磁阻型旋转电机的整体结构（1个极的部分） 的图。
[0015] 图2是第1实施方式的永磁铁式磁阻型旋转电机的矢量图。
[0016] 图3是表示存在第1实施方式的永磁铁式磁阻型旋转电机的永磁铁的重叠的情况 和不存在第1实施方式的永磁铁式磁阻型旋转电机的永磁铁的重叠的情况下的转矩一转 速特性的一个例子的图。
[0017] 图4是表示第1实施方式的永磁铁式磁阻型旋转电机的整体结构（1个极的部分） 的图。
[0018] 图5是表不第2实施方式的永磁铁式磁阻型旋转电机的整体结构（1个极的部分） 的图。
【具体实施方式】
[0019] 以下，参照【附图说明】实施方式的永磁铁式磁阻型旋转电机。
[0020] (第1实施方式）
[0021] 参照图详细地说明第1实施方式。图1是第1实施方式的永磁铁式磁阻型旋转电 机的整体图。用图1~图3说明实施例1。
[0022] (结构）
[0023] 图1是第1实施方式的永磁铁式磁阻型旋转电机的径向剖视图。在图1中，定子 1具有定子槽孔11、定子电磁钢板10、定子铁芯7和电枢绕组3、定子齿2。主要构成定子1 的定子铁芯7是层叠被称为薄板的定子电磁钢板10的材料而构成，该薄板的定子电磁钢板 10通过在铁中添加硅而被制造。在定子铁芯7的内周侧，具备收容电枢绕组3的定子槽孔 12和面对转子5的定子齿2。
[0024] 转子5与定子齿2隔着间隙地被配置在定子1的内周侧。在图1中，转子5具有 转子铁芯8、永磁铁4、转子电磁钢板6、磁障壁12。转子5主要由转子铁芯8构成。转子铁 芯8是层叠被称为薄板的转子电磁钢板6的材料而构成，该薄板的转子电磁钢板6通过在 铁中添加硅而被制造。在转子铁芯8中具备多个永磁铁4。
[0025] 本实施方式的永磁铁4包括第一永磁铁4a和第2永磁铁4b。
[0026] 第1永磁铁4a位于被外侧的磁障壁12aa和内侧的磁障壁12a夹着的位置。此时， 磁障壁12aa位于比12a靠外周侧（定子侧）的位置，各磁障壁的长度成为12a> 12aa。将 上述的第1永磁铁4a设置成2个且以d轴为中心线对称。将该1对作为第1永磁铁群。
[0027] 第2永磁铁4b位于被外侧的磁障壁12bb和内侧的磁障壁12b夹着且比第1永磁 铁4a靠外周侧（定子侧）的位置。此时，磁障壁12bb位于比磁障壁12b靠外周侧（定子 侦U的位置，各磁障壁的长度成为12bb> 12b。将上述的第2永磁铁4b设置成2个且以d 轴为中心线对称。将该1对作为第2永磁铁群。
[0028] 另外，第1永磁铁4a的磁障壁12aa侧的端部位于与第2永磁铁4b的磁障壁12a 侧的端部大致同等或不重叠的位置。换句话说，被配置成朝向转子轴9方向，设于转子5内 的各永磁铁不重叠。
[0029] 此外，第一桥接部13a被以d轴为中心成为对称的磁障壁12a夹着。此外，将第一 桥接部13a附近作为第一磁路狭隘部。此外，第二桥接部13b被以d轴为中心成为对称的 磁障壁12b夹着。此外，将第二桥接部13a附近作为第二磁路狭隘部。
[0030] 在转子5的内周侧设有转子轴9。转子轴9旋转自如地被在这里未图示的具有辊 轴、球轴等的轴承支承。
[0031] 此外，也可以配置成，在朝向转子5的外周面画该转子轴9的外周面上的法线时， 第一永磁铁4a和第2永磁铁4b双方不同时存在于该线上。
[0032] 在这样构成的永磁铁式磁阻型旋转电机的定子1的电枢绕组3中，由于电流流动 而产生旋转磁场。转子5被所产生的旋转磁场吸引，以转子轴9为中心旋转。转子铁芯8具 有分别沿转子铁芯8的半径方向或放射方向延伸的易于磁化轴（磁通容易通过的部分）q、 和难以磁化轴（磁通难以通过的部分）d，这些q轴和d轴由永磁铁4的配置位置决定。因 此，在转子铁芯8的圆周方向上交替地且以规定的相位形成。
[0033] 在第1实施方式的说明中，以2层磁铁配置作为例子进行了说明，但是并不限定于 2层。
[0034](作用）
[0035] 接着，说明该第1实施方式的特性。永磁铁式磁阻型旋转电机100产生的转矩（T) 由图2所示的矢量图表示。
[0036] 在图2的q轴和d轴上表示从永磁铁式磁阻型旋转电动机100获得的各特性。永 磁铁式磁阻型旋转电机100的转矩（T)，由从〇a(d-q轴上的交链磁通）和la(电枢电 流）算出的磁铁转矩、从d-q轴的电感的差产生的磁阻转矩求出。用数学式1表示该式。
[0037][数学式1]
[0038] T = Pn{Waiq+(Ld-Lq)i diJ =Tn+Tr
[0039] 1磁铁转矩、:磁阻转矩、Pn:极对数
[0040] [数学式2]
[0041 ]
[0042] R :定子绕组电阻、久=為?基于永磁铁的定子交链磁通的实效值 --、 ?
[0043] Vd、Vq:定子电压的d、q轴成分、i d、iq:定子电流的d、q轴成分
[0044] w :电角速度
[0045] 从数学式1可知，通过增大Lq/Ld之比，能够提高磁阻转矩（Tr)，并且由于磁阻转 矩（Tr)与磁铁转矩（Tm)组合，所以能够谋求相对于电流的转矩产生的高效率性。此外，从 数学式2可知，受电感和永磁铁磁通的双方影响来决定端子电压。为了在被赋予的电压、电 流内取得最好的马达的特性，需要将能够适当地控制磁铁磁通那样的磁铁区域确保在转子 截面内的结构。
[0046] 为了实现如上述那样的结构，需要使磁阻转矩（Tr)和磁铁转矩（Tm)适当平衡的 结构。使Lq/Ld之比最大化的形状，是以q轴方向的磁通量成为最大的方式在铁芯上形成磁 路，并以d轴方向的磁通量成为最小的方式设有永磁铁4和磁障壁12的转子形状。此外， 为了适当地控制电压，不得不形成为使磁铁磁通比来自定子侧的电枢磁通弱的磁铁配置。
[0047] 图3表示具有永磁铁4重叠配置的永磁铁式磁阻型旋转电机和具有永磁铁4不重 叠配置的永磁铁式磁阻型旋转电机的转矩一转速特性的比较。在图3中表示具有永磁铁4 重叠配置的转矩一转速特性81和具有永磁铁4不重叠配置的转矩一转速特性80。图中表 示在5000以上的转速期间能够输出永磁铁4不重叠的转矩一转速特性80比永磁铁4重叠 的转矩一转速特性81大的转矩。换句话说，由于使永磁铁4不重叠，中~高速时的转矩输 出提尚。
[0048](效果）