专利名称：磁铁嵌入型电机用转子及磁铁嵌入型电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及在转子内嵌入永久磁铁而成的磁铁嵌入型电机用转子、 以及具备该转子的磁铁嵌入型电机。
背景技术：
将永久磁铁嵌入在转子内部而成的磁铁嵌入型电机(IPM电机)， 除了由线圏和永久磁铁的吸引力/排斥力引起的磁转矩，还能够获得磁 阻转矩，因此与将永久磁铁贴附在转子外周面而成的表面磁铁型电机 (SPM电机)相比，为高转矩且高效率。因此，该磁铁嵌入型电机用 于要求高输出性能的混合动力车、电动汽车的驱动用电机等中。
在上述IPM电机中，在其电流相位控制时流动负的d轴电流，由 该电流引起的反磁场作用于永久磁铁，但由于该反磁场大时永久磁铁中 产生不可逆退磁，因此使用能够对抗该不可逆退磁的大矫顽力的永久磁 铁。基于图17对该退磁作用进行说明。图17是每1极配设有2个永久 磁铁M、 M的电机，这2个永久磁铁M、 M以从转子A的旋转轴向定 子B侧扩展的俯视图呈大致V字状的方式被嵌入。已知IPM电机中退 磁作用大的部分是永久磁铁M、 M的转子铁芯外周侧的角a、 b、 c、 d， 尤其是d轴侧的角b、 c。此外，在永久磁铁M、 M之间的转子铁芯部 Al中磁力线易短路，由此也使在永久磁铁M、 M的角b、 c反磁场变 大。
然而，作为上述永久磁铁一般使用稀土类磁铁。对于该稀土类磁铁， 通过加入作为结晶磁各向异性高的元素的镝(Dy)、铽(Tb)而使其矫 顽力提高，另一方面，由于这样的元素稀有且昂贵，因此，为了增加永 久磁铁的矫顽力而添加镝等会直接导致永久磁铁的制造成本高涨。对于 以往的磁铁嵌入型电机用转子中使用的永久磁铁，在永久磁铁的整体中 使用用于获得上述在角落部所要求的矫顽力的镝等，因此转子制造成本 高涨。进而，对于作为永久磁铁的性能的与矫顽力同样重要的残余磁通 密度，存在随着矫顽力的增加而减小的趋势，因此为了消除由于使矫顽力增加而减小的磁通量密度，需要更多的磁铁，由此也使转子制造成本 高涨。因此，如何廉价地制造具备针对上述的反磁场而具有希望的矫顽 力的永久磁铁的转子，对于混合动力车等的批量生产而言就成了极为重 要的课题之一。
另外，作为有关上述降低反磁场的磁铁嵌入型电机的技术，可举出
专利文献l、 2。两者的技术均是通过使空气层介于转子铁芯内嵌入的永 久磁铁的端部，从而降低局部大的反磁场。
专利文献1日本特开平11-355985号公报
专利文献2日本特开2003-143788号^S才艮
根据专利文献1、 2中公开的磁铁嵌入型电机用的转子，虽然可以 通过在永久磁铁端部形成空气层来降低反磁场，但由于与在该永久磁铁 中产生的最大反磁场相应而决定了永久磁铁的矫顽力，因此在永久磁铁 内没有受到该程度的反磁场影响的部位具有多余的矫顽力，这导致材料 成本的高涨，进而也是磁铁嵌入型电机的制造成本高涨的一个主要因 素。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供具有能够对抗 作用于永久磁铁的反磁场的矫顽力、并且能够使其制造成本更廉价的磁 铁嵌入型电机用转子，以及具备该转子的磁铁嵌入型电机。
为了实现上述目的，本发明的磁铁嵌入型电机用转子的特征在于， 是在转子铁芯内嵌入多个永久磁铁而成的磁铁嵌入型电机的转子，所述 永久磁铁由与作用于该永久磁铁的反磁场的大小相应而矫顽力不同的 多个磁铁区域形成，对相对大的反磁场所作用的区域分配矫顽力相对大 的磁铁区域。
本发明的磁铁嵌入型电机用转子，鉴于配设于其槽内的永久磁铁其 各区域所需要的矫顽力不同，因此制成具备各区域的矫顽力不同的永久 磁铁的转子，通过采用这样的构成，可以将使用的镝(Dy)、铽(Tb) 等控制在必要最小限度，作为其结果，能够将磁通密度的减小也控制在最小限度，从而能够显著降低转子制造成本。
这里，转子内的永久磁铁的配设方式可举出如下的方式每l极分 配有1个永久磁铁，将例如俯视为矩形的永久磁铁配设为其矩形的长边 方向与定子侧相对的方式；每1极分配有2个永久磁铁，从转子的旋转
轴向定子侧扩展、且俯视图呈大致v字状的v字配置方式等。
在任一方式中，由于如上所述在永久磁铁的角落部、更具体来说是 在定子侧的角落部退磁剧烈，因此优选在该角落部分配镝等的含量多的 磁铁区域。例如，在永久磁铁形成为俯视呈矩形时，具有如下的实施方 式，即，对于多个所述磁铁区域，矩形的定子侧的角落部区域成为矫顽 力最大的第1区域，与该第1区域相邻的区域成为矫顽力次于第1区域
大的第2区域，其它区域成为矫顽力次于第2区域大的区域。
这里，对上述的永久磁铁的制造方法进行概述。作为使各区域例如 镝含量不同的方法，其一可以使用采用所谓的镝等扩散法的制造方法， 另外还可以使用采用所谓的多色成型法的制造方法。
镝等扩散法进而有两种方法， 一种方法是使永久磁铁浸渍于氟化镝 (DyF3)溶液内，然后进行加热处理，从而使镝浸透永久磁铁内部的方 法，釆用该方法时，可以使永久磁铁的外周部的镝含量多、而内部的镝 含量相对少，可以使永久磁铁的各区域的矫顽力发生变化。
镝等扩散法的其它方法是在永久磁铁的一面将镝进行溅射处理或 蒸镀处理而成膜，然后进行加热处理，从而可以使成膜侧的镝含量多、 趋向成膜相反侧镝含量逐渐减少，同样，也可以使永久磁铁的各区域的 矫顽力变化。
此外，多色成型法也有两种方法， 一种方法是准备镝含量不同的金 属粉末，在成型模具内按规定厚度填充各粉末，在加压成型后进行烧结 的方法。
多色成型法的其它方法，同样是准备镝等的含量不同的金属粉末并 填充至模具内，将其进行热挤出。通过将例如镝含量不同的金属粉末与 矫顽力不同的区域相应而填充至模具内，挤出后的永久磁铁成为由与需 要矫顽力相应而镝含量不同的多个区域构成的永久磁铁。上述的任一种制造方法中，可以得到各区域被调整成与所需要的矫 顽力相应的镝含量、铽含量的永久磁铁。该永久磁铁具有最佳(必要最 低限度)的矫顽力，因此其磁通密度的减少也尽可能地得到了抑制，因 此也能够使用于得到规定磁转矩所需要的磁铁量尽可能为少量。由此，
与以往的IPM电机相比，能够使转子内所内置的永久磁铁的制造成本 极其廉价，从而降低转子的制造成本。
此外，除了使镝(Dy)、铽(Tb)的混合量在磁铁区域变化之外， 还可以是各区域由不同的原材料构成磁铁的方式。例如，按矫顽力从高 到低的顺序有钕磁铁、衫钴磁铁、铁氧体磁铁，可以按所要求的矫顽力 分区，在各区域分配钕磁铁、衫钴磁铁、铁氧体磁铁，来形成一个永久 磁铁。
此外，在本发明的磁铁嵌入型电机用转子的其它实施方式中，还存 在如下的方式，即，所述永久磁铁形成为俯视呈矩形，所述多个磁铁区 域是在所述矩形的长边方向被分割成多个而形成的，该永久磁铁的中央 分割区域是矫顽力最小的区域，越靠近端部的分割区域成为其矫顽力越 大的区域。
对于该实施方式，通过将永久磁铁的矫顽力区域沿矩形的长边方向 分割成多个(在长边方向以多个小宽度配设矫顽力不同的区域的方式)， 还可以降低涡流损耗。
此外，在本发明的磁铁嵌入型电机用转子的优选实施方式中，所述 永久磁铁在其俯视形状中，位于转子旋转轴侧的2个角落部中的至少一 者形成切口，转子铁芯中的永久磁铁插通用槽的俯视形状成为与该永久 磁铁的俯视形状对应的形状。
即使在永久磁铁内存在多个矫顽力不同的区域，实际上也无法从外 部看出矫顽力不同。因此，本实施方式中，为了将具备不同矫顽力区域 的永久磁铁适当地插入转子铁芯的磁铁插通用槽中，在永久磁铁和磁铁 插通用槽两者的俯视形状对应的位置设有切口。此外，本实施方式中， 使设有该切口的部位为永久磁铁中对转矩的贡献少的部位，即，位于俯 视矩形的永久磁铁的转子旋转轴侧的2个角落部中的至少一者，通过该 构成，能够抑制由于在永久磁铁中设置切口而可能产生的转矩性能降低，并且能够将具有多个矫顽力区域的永久磁铁适当地配设在永久磁铁 插通用槽中。
具备上述的本发明的磁铁嵌入型电机用转子的电机，由于内置的永 久磁铁确保了所需的矫顽力和磁通密度，并且其制造成本大幅降低，因 此适用于近期其批量生产盛行且呼吁搭载性能优异的驱动用电机的混 合动力车、电动车。
由以上的说明可以了解到，根据本发明的磁铁嵌入型电机用转子， 由于内置的永久磁铁的各区域被调整成与所需要的矫顽力相应的镝含 量、铽含量，因此可以确保希望的矫顽力和磁通密度，并且可以极大地 降低其制造成本。此外，由于能够有效降低涡流损耗，因此可以得到旋 转性能和输出性能优异的电机。
图1是具备V字配置的永久磁铁的本发明的转子的一实施方式的俯视图。
图2是示出图l的转子内所内置的永久磁铁的一实施方式的俯视图。
图3是示出图2的永久磁铁的各区域的矫顽力分布的一实施方式的 曲线图。
图4是示出永久磁铁的各区域的矫顽力分布的其它实施方式的曲线图。
图5是示出永久磁铁的其它实施方式的俯视图。
图6是示出图5的永久磁铁的各区域的矫顽力分布的曲线图。
图7是具备V字配置的永久磁铁的本发明转子的其它实施方式的俯 视图。
图8是说明有关作用于永久磁铁的反磁场的采用CAE解析的解析 模型的概要的俯视图。
图9是表示图8中的A模型集中巻绕方式的IPM电机且永久磁铁为V字配置的解析模型的结果的图，(a)是永久磁铁的放大图，(b) 是表示永久磁铁Mal的解析结果的图，(c)是表示永久磁铁Ma2的解 析结果的图。
图IO是表示图8中的B模型集中巻绕方式的IPM电机且永久磁 铁为-字配置的解析模型的结果的图，(a)是永久磁铁的放大图，(b) 是表示永久磁铁Mb的解析结果的图。
图ll是表示图8中的C模型集中巻绕方式的IPM电机且永久磁 铁为三角形配置的解析模型的结果的图，(a)是永久磁铁的放大图，(b) 是表示永久磁铁Mcl的解析结果的图，(c )是表示永久磁铁Mc2的解 析结果的图，(d)是表示永久磁铁Mc3的解析结果的图。
图12是表示图8中的D模型集中巻绕方式的SPM电机的解析模 型的结果的图，(a)是永久磁铁的放大图，(b )是表示永久磁铁Md的 解析结果的图。
图13是表示图8中的E模型分布巻绕方式的IPM电机且永久磁 铁为V字配置的解析模型的结果的图，(a)是永久磁铁的放大图，(b) 是表示永久磁铁Mel的解析结果的图，(c )是表示永久磁铁Me2的解 析结果的图。
图14是表示图8中的F模型分布巻绕方式的IPM电机且永久磁 铁为-字配置的解析模型的结果的图，(a)是永久磁铁的放大图，(b) 是表示永久磁铁Mf的解析结果的图。
图15是表示图8中的G模型分布巻绕方式的IPM电机且永久磁 铁为三角形配置的解析模型的结果的图，(a)是永久磁铁的放大图，(b) 是表示永久磁铁Mgl的解析结果的图，(c)是表示永久磁铁Mg2的解 析结果的图，(d)是表示永久磁铁Mg3的解析结果的图。
图16是表示图8中的H模型分布巻绕方式的SPM电机的解析模 型的结果的图，(a)是永久磁铁的放大图，(b )是表示永久磁铁Mh的 解析结果的图。
图17是说明在以往的磁铁嵌入型电机中，作用于永久磁铁的退磁在其各区域不同的图。
在附图中，l表示转子，2、 2A表示V字配置永久磁铁，21、 21A 表示矩形的永久磁铁，21B、 21C表示具有切口的永久磁铁，21B，、 21C， 表示切口， 3、 3，表示永久磁铁插通用槽，4a、 4b表示固定树脂体，A 表示第1区域，B表示第2区域，C表示第3区域，Al、 Bl、 Cl表示 磁铁。
具体实施例方式
以下，参照
本发明的实施方式。图1是具备V字配置的永 久磁铁的本发明的转子的俯视图，图2是示出图1的转子内所内置的永 久磁铁的一实施方式的俯视图。图3、 4分别是示出图2的永久磁铁的 各区域的矫顽力分布的实施方式的曲线图。图5是示出永久磁铁的其它 实施方式的俯视图，图6是示出图5的永久磁铁的各区域的矫顽力分布 的曲线图。
图1示出本发明的磁铁嵌入型电机用转子的一实施方式。该转子1， 在由层叠钢板或压粉磁芯构成的转子芯所形成的槽内插入固定有永久 磁铁，更具体来说，是如下的转子，即，在每一极俯视形成为大致V字 状(2个矩形间留有间隔而呈大致V字状)的各槽内，分别配设有俯视 为矩形的永久磁铁21、 21,来形成V字配置永久磁铁2，并沿圓周方向 形成规定的极数的永久磁铁2。
将该转子配设于未图示的定子铁芯内的中空部、即、由从俯视为大 致圆环状的轭铁向直径方向内侧突出的多个极齿所形成的中空部，来形 成磁铁嵌入型电机(IPM电机)。
图2表示嵌入于转子1内的永久磁铁的一实施方式。该永久磁铁21 由矫顽力不同的多个区域形成，被调整成，定子侧的角落部的第1区域 A的矫顽力最大，其次，与该第1区域A相邻的第2区域B的矫顽力 次之较大，再其次，中央区域C的矫顽力次之较大。此外，该矫顽力区 域仅为例示，第1区域A可以是三角形以外的矩形区域或具有曲线的区 域，其它区域也可以选定适当的多种形状，但是，调整为至少在定子侧 的角落部形成最大矫顽力区域、并调整为在与定子相反侧的区域矫顽力减小即可。此外，也可以根据材料成本、目标性能等适当调整各区域的 面积、宽度等。
此外，第1区域A 第3区域C的矫顽力可以是图3所示那样连续 的矫顽力分布，也可以是图4所示那样各区域的矫顽力取确定值、因而 在区域界面矫顽力阶段性变化的矫顽力分布。
这里，对永久磁铁21的一制造方法进行概述。该制造方法基于镝 等扩散法。具体来说，在永久磁铁的上面和两侧面将镝等进行溅射处理 或蒸镀处理而成膜，然后进行加热处理，从而使镝从磁铁表面浸透。由 此，可以得到具有图3所示那样的矫顽力分布的永久磁铁21。
图5表示永久磁铁的其它实施方式。该永久磁铁21A沿矩形的长边 方向被分割成矫顽力不同的多个区域而形成，矫顽力最小的磁铁C1位 于中央分割区域，越趋向位于端部区域的磁铁B1、磁铁A1其矫顽力越 大。
磁铁Al 磁铁Cl的矫顽力分布如图6所示，形成在区域界面矫顽 力阶段性变化的矫顽力分布。
这里，对永久磁铁21A的一制造方法进行概述。该制造方法采用将 矫顽力不同的磁铁互相贴合的方法。具体来说，准备镝含量多的磁铁 Al、镝含量比磁铁Al少的磁铁Bl以及镝含量比磁铁B1少的磁铁Cl, 以不会分离的程度相互粘结。由此，可以得到具有图6所示那样的矫顽 力分布的永久磁铁21A。
对于该永久磁铁21A,可以实现镝添加量的最优化，除此之外，由 于永久磁铁被在电气上分割开，因此还可以期待降低电机驱动时的涡流 损耗。
图7示出本发明的磁铁嵌入型电机用转子的其它实施方式，是将V 字配置的永久磁铁2A放大而显示的图。
在形成磁极的2个永久磁铁中，位于转子1的旋转方向(箭头方向) 前方的永久磁铁21B和位于旋转方向后方的永久磁铁21C在各自的转 子旋转轴侧的角落部形成有切口 。更具体地说明之，在永久磁铁21B中，在旋转方向前方的角落部形成有切口 21B，，在永久磁铁21C中，在旋转方向后方的角落部形成有切口 21C，。形成有切口 21B，、 21C，的区域远离转子表面，是对转矩性能的贡献极小的区域。此外，虽然省略了图示，但永久磁铁21B、 21C均可以在转子旋转轴侧的2个角落部形成切口。
这里，在转子铁芯中，设有与永久磁铁21B、永久磁铁21C的各俯视形状对应的永久磁铁插通用槽3、 3，，从而，能够容易地将永久磁铁21B、 21C插入对应的永久磁铁插通用槽3、 3，中，以使永久磁铁具有的矫顽力区域位于适当的位置(使永久磁铁的定子侧为矫顽力大的区域)。
此外，在该图中，在永久磁铁插通用槽3、 3'各自的两侧形成有树脂填充槽，例如将永久磁铁21B插通于永久磁铁插通用槽3后，在两侧的树脂填充槽中填充树脂并使之硬化，形成非磁性的固定树脂体4a、 4b。该固定树脂体4a、 4b的俯视形状如图所示，例如形成能够有效抑制源于永久磁铁21B的角落的漏磁的形状。
[有关作用于永久磁铁的反磁场的CAE解析及其结果
本发明人等在以集中巻绕方式、分布巻绕方式，并在使永久磁铁的配置为V字配置的情况下，为-配置的情况(一个永久磁铁正对极齿而形成一个磁极的方式)下，将它们组合而成的三角形配置的情况(3个永久磁铁相对于极齿以倒三角形配置的方式)下，以及为了与IPM电机进行比较的SPM电机的情况下，制成了解析模型，求出各个电机中作用于永久磁铁的反磁场分布，并求出其最大值、最小值、平均值。
在本解析中，作为解析工具使用JMAG-Studio Ver9.0 (曰本総研y，工一 夕3 ;/乂制)，作为解析模型制作如图8所示的8例永久磁铁3层交流同步电机的2维模型，对每个例子进行解析。解析内容是，使转子按逆时针旋转电角度360度，算出在旋转中作用于永久磁铁的反磁场。此外，作为通电条件，线圏为15匝，电流为170Arms,提前角在各个模型中为转矩成为最大的角度。
各例的解析结果示于图9~图16。
图9是表示图8中的A模型集中巻绕方式的IPM电机、且永久磁铁为V字配置的解析模型的结果的图，图9中a是永久磁铁的放大图(箭头为转子旋转方向)，图9中b是表示旋转方向前方的永久磁铁Mal的解析结果的图，图9中c是表示旋转方向后方的永久磁铁Ma2的解析结果的图。此外，在图9中b、 c中，反磁场相对变大的区域是定子侧的区域。
在作为永久磁铁Mal的解析结果的图9的b中，反磁场的最大值为751 (kA/m)，最小值为85 ( kA/m ),平均值为474 (kA/m)。
在作为永久磁铁Ma2的解析结果的图9的c中，反磁场的最大值为877 (kA/m)，最小值为108 ( kA/m )，平均值为498 (kA/m)。
由图9的b、 c可知，永久磁铁Mal、 Ma2均为其定子侧的两角落部的反磁场最大，转子旋转轴侧的两角落部的反磁场最小。
图IO是表示图8中的B模型集中巻绕方式的IPM电机、且永久磁铁为-字配置的解析模型的结果的图，图10中a是永久磁铁的放大图，图10中b是表示永久磁铁Mb的解析结果的图。
在作为永久磁铁Mb的解析结果的图10的b中，反磁场的最大值为1042 (kA/m),最小值为183 (kA/m)，平均值为501 (kA/m)。
由图10的b可知为如下的结果，即，在永久磁铁Mb中，转子旋转方向后方的定子侧的角落部的反磁场最大，越靠近位于其对角的转子旋转轴侧的角落部其大小越小。
图ll是表示图8中的C模型集中巻绕方式的IPM电机、且永久磁铁为三角形配置的解析模型的结果的图，图11中a是永久磁铁的放大图，图11中b是表示永久磁铁Mcl的解析结果的图，图11中c是表示永久磁铁Mc2的解析结果的图。图11中d是表示永久磁铁Mc3的解析结果的图。
在作为永久磁铁Mcl的解析结果的图11的b中，反磁场的最大值为899 (kA/m)，最小值为171 ( kA/m )，平均值为613 (kA/m)。
在作为永久磁铁Mc2的解析结果的图11的c中，反磁场的最大值为1403 (kA/m)，最小值为92 (kA/m)，平均值为744 ( kA/m )。在作为永久磁铁Mc3的解析结果的图11的d中，反磁场的最大值为926 (kA/m)，最小值为341 (kA/m)，平均值为792 (kA/m)。
由图ll中b可知，在永久磁铁Mcl中，除了转子旋转方向前方的定子侧的角落部之外反磁场的大小基本均匀。此外，由图11中c可知如下的结果，即，在永久磁铁Mc2中，转子旋转方向后方的定子侧的角落部的反磁场最大，越靠近位于其对角的转子旋转轴侧的角落部其大小越小。进而，由图ll中d可知，在永久磁铁Mc3中，中央部的反磁场稍大。
图12是表示图8中的D模型集中巻绕方式的SPM电机的解析模型的结果(相对于IPM电机的比较模型)的图，图12中a是永久磁铁的放大图，图12中b是表示永久磁铁Md的解析结果的图。
在作为永久磁铁Md的解析结果的图12的b中，反磁场的最大值为693 (kA/m),最小值为-4 ( kA/m )，平均值为364 (kA/m)。
由图12中b可知如下的结果，即，在永久磁铁Md中，转子旋转方向后方的定子侧的角落部的反磁场最大，越靠近位于其对角的转子旋转轴侧的角落部其大小越小。
图13是表示图8中的E模型分布巻绕方式IPM电机、且永久磁铁为V字配置的解析模型的结果的图，图13中a是永久磁铁的放大图，图13中b是表示永久磁铁Mel的解析结杲的图，图13中c是表示永久磁铁Me2的解析结果的图。
在作为永久磁铁Mel的解析结果的图13的b中，反磁场的最大值为899 (kA/m),最小值为10 (kA/m)，平均值为501 (kA/m)。
在作为永久磁铁Me2的解析结果的图13的c中，反磁场的最大值为904 (kA/m)，最小值为42 (kA/m)，平均值为583 (kA/m)。
由图13中b可知如下的结果，即，在永久磁铁Mel中，转子旋转方向后方的定子侧的角落部的反磁场最大，越靠近位于其对角的转子旋转轴侧的角落部其大小越小。此外，由图13中c可知如下的结果，即，在永久磁铁Me2中，其定子侧的两角落部的反磁场最大，转子的旋转轴侧的两角落部的反磁场最小。
图14是表示图8中的F模型分布巻绕方式的IPM电机、且永久磁铁为-字配置的解析模型的结果的图，图14中a是永久磁铁的放大图，图14中b是表示永久磁铁Mf的解析结果的图。
在作为永久磁铁Mf的解析结果的图14的b中，反磁场的最大值为974 (kA/m)，最小值为78 (kA/m)，平均值为555 ( kA/m )。
由图14中b可知如下的结果，即，在永久磁铁Mf中，转子旋转方向后方的定子侧的角落部的反磁场最大，越靠近位于其对角的转子旋转轴侧的角落部其大小越小。
图15是表示图8中的G模型分布巻绕方式的IPM电机、且永久磁铁为三角形配置的解析模型的结果的图，图15中a是永久磁铁的放大图，图15中b是表示永久磁铁Mgl的解析结果的图，图15中c是表示永久磁铁Mg2的解析结果的图，图15中d是表示永久磁铁Mg3的解析结果的图。
在作为永久磁铁Mgl的解析结果的图15的b中，反磁场的最大值为865 (kA/m)，最小值为196 ( kA/m )，平均值为708 ( kA/m )。
在作为永久磁铁Mg2的解析结果的图15的c中，反磁场的最大值为1277 (kA/m),最小值为335 ( kA/m )，平均值为870 ( kA/m )。
在作为永久磁铁Mg3的解析结果的图15的d中，反磁场的最大值为836 (kA/m)，最小值为319 (kA/m)，平均值为770 (kA/m)。
由图15中b可知如下的结果，即，在永久磁铁Mgl中，除了定子侧的两角落部之外反磁场的大小基本均匀。此外，由图15中c可知如下的结果，即，在永久磁铁Mg2中，转子旋转方向后方的反磁场最大，越靠近转子旋转方向前方其大小越小。进而，由图15中d可知，在永久磁铁Mg3中，中央部的反磁场稍大。
图16是表示图8中的H模型分布巻绕方式的SPM电机的解析模型的结果的图，图16中a是永久磁铁的放大图，图16中b是表示永久磁铁Mh的解析结果的图。在作为永久磁铁Mh的解析结果的图16的b中，反磁场的最大值为981 (kA/m),最小值为-440 ( kA/m )，平均值为328 (kA/m)。
由图16中b可知如下的结果，即，在永久磁铁Mh中，转子旋转方向后方的定子侧的角落部的反磁场最大，越靠近位于其对角的转子旋转轴侧的角落部其大小越小。
由各模型的解析结果可以确定，对于IPM电机，即使永久磁铁的配置方式发生变化，也存在在永久磁铁的定子侧的角落部产生大的反磁场的趋势。此外还可以确定，该趋势对于SPM电机也是同样的。
因此，证实了，通过使用具备图2 4所示的矫顽力分布的永久磁铁，这些矫顽力分布成为与永久磁铁中可能产生的反磁场分布对应的分布，可以得到具备最优的矫顽力区域、且制造成本尽可能廉价的永久磁铁。
根据具备内置上述的永久磁铁的本发明的转子的电机，由于内置的永久磁铁确保了所需的矫顽力和磁通密度，并且其制造成本大幅降低，因此适用于以提高电机性能和降低电机制造成本为课题的近期的混合动力车等。
以上，采用附图对本发明的实施方式进行了详细叙述，但具体的构成并不限于该实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内的设计变更等也包括在本发明中。
权利要求
1.一种磁铁嵌入型电机用转子，其特征在于，是在转子铁芯内嵌入多个永久磁铁而成的磁铁嵌入型电机的转子，所述永久磁铁由与作用于该永久磁铁的反磁场的大小相应而矫顽力不同的多个磁铁区域形成，对相对大的反磁场所作用的区域分配矫顽力相对大的磁铁区域。
2. 根据权利要求l所述的磁铁嵌入型电机用转子，其中， 所述永久磁铁形成为俯视呈矩形，对于所述多个磁铁区域，所述矩形的定子侧的角落部区域成为矫顽 力最大的第1区域，与该第1区域相邻的区域成为矫顽力次于第1区域 大的第2区域，其它区域成为矫顽力次于第2区域大的区域。
3. 根据权利要求l所述的磁铁嵌入型电机用转子，其中， 所述永久磁铁形成为俯视呈矩形，所述多个磁铁区域是在所述矩形的长边方向被分割成多个而形成 的，该永久磁铁的中央分割区域是矫顽力最小的区域，越靠近端部的分 割区域成为其矫顽力越大的区域。
4. 根据权利要求1~3中任一项所述的磁铁嵌入型电机用转子，其中，每1极配设有2个所述永久磁铁，该2个永久磁铁从转子的旋转轴 向定子侧扩展，且俯视呈大致V字状。
5. 根据权利要求2 4中任一项所述的磁铁嵌入型电机用转子，其中，在所述永久磁铁的俯视形状中，位于转子旋转轴侧的2个角落部中 的至少 一者形成切口 ，转子铁芯中的永久磁铁插通用槽的俯视形状成为 与该永久磁铁的俯视形状对应的形状。
6. —种磁铁嵌入型电机，其特征在于，具备权利要求1~5中任一 项所述的转子。
全文摘要
本发明提供能够确保所希望的矫顽力和磁通密度、并且能够显著降低其制造成本的磁铁嵌入型电机用转子和磁铁嵌入型电机。为此，提供磁铁嵌入型电机用转子(1)，在转子铁芯内嵌入多个永久磁铁(21)、…而成，该永久磁铁(21)由与作用于该永久磁铁(21)的反磁场的大小相应而矫顽力不同的多个磁铁区域(A～D)形成，对相对大的反磁场所作用的区域分配矫顽力相对大的磁铁区域。
文档编号H02K1/22GK101682222SQ20088001725
公开日2010年3月24日 申请日期2008年5月27日 优先权日2007年5月28日
发明者小暮智也, 平贺雅明 申请人:丰田自动车株式会社