专利名称：旋转电机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及尤其在压缩机、HEV、EV、及燃料电池机动车等用途中谋求小型高输出的旋转电机、尤其涉及永久磁铁同步电动机。
背景技术：
近年来，因为稀土族磁铁的供给量的不足，所以尤其对于小型电动机，无稀土族电动机的需求高涨。因此，以在空调和冷藏库中使用的压缩机为代表、搭载在EV、HEV、及燃料电池机动车的电动机也谋求包括磁铁使用量减少在内的无稀土族化和小型高效率两者。作为提高永久磁铁同步电动机的功率密度的方法，除了利用由磁铁磁通产生的磁铁转矩之外，也能够举出有效利用由转子的电感的差产生的磁阻转矩的方法。磁阻转矩由d轴电感Ld和q轴电感Lq的凸极比(saliency ratio)Lq/Ld决定，凸极比越大、磁阻转矩变得越大。磁阻R越小、磁通越容易流动，磁阻R由构成磁通路径的元件的形状及磁导率决定，由⑴式表示。R = l/(u * u 0S)...(I)其中，1:元件的磁路长度，S:元件的磁通截面积，i1:元件的相对磁导率，！!^真空的磁导率。根据(I)式，U和S越大、磁阻变得越小。图6示出专利文献I所记载的永久磁铁型转子的立体图。图6示出的专利文献I所记载的永久磁铁型转子构成为在由第一磁性体6构成的转子10具有磁铁插入孔4，使磁性块3与永久磁铁5在厚度方向上重叠地插入到磁铁插入孔4。磁性块3是具有高饱和磁通密度的磁性材料、或因高磁通密度而具有高磁导率的磁性材料中的任一种材料。即，具有磁导率比第一磁性体6大的磁性块3，由此在磁性块3的磁阻R变小，因此不降低磁铁转矩而能够实现磁阻转矩的发现。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特许第3871873号公报实用新型要解决的问题在现有技术文献I中存在两个技术问题。一是磁阻转矩。磁阻转矩依赖于d轴和q轴的电感凸极比、即Lq/Ld的大小。专利文献I的d轴1、q轴2如图1示出的那样，因为磁导率低的永久磁铁配置在d轴1、q轴2，所以即使配置磁导率高的磁性块3、凸极比的增加也小，磁阻转矩的增加量小。并且，作为另外一个技术问题，可举出提高功率密度的效果小的情况。也如⑴式示出的那样，磁阻因磁通截面积S和相对磁导率y的增加而减小，所以在增大第二磁性体的截面积的情况下，功率密度随之增加。在如专利文献I的结构中，难以确保磁性体的截面积。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种旋转电机，该旋转电机包含提高功率密度或磁阻转矩而提高效率了的永久磁铁同步电动机。解决方案旋转电机具有在转子的铁心埋入永久磁铁的埋入磁铁转子，永久磁铁的横截面从转子外径侧向转子内径侧呈凹形状，其中，构成转子铁心的第一磁性体中的一部分或多个部分由磁导率比第一磁性体高的第二磁性体构成。实用新型效果根据本实用新型，可提供一种旋转电机，该旋转电机包含提高功率密度或磁阻转矩而提高效率了的永久磁铁同步电动机。
图1是基于本实用新型的第一实施例的永久磁铁同步电动机的转子的轴向剖视图。图2是基于本实用新型的第一实施例的永久磁铁同步电动机的转子的轴向剖视图。图3是基于本实用新型的第一实施例的永久磁铁同步电动机的转子的轴向剖视图。图4是示出磁性体中的磁通密度与磁导率的关系的图。图5是基于本实用新型的第二实施例的轴向剖视图。图6是示出作为背景技术的永久磁铁型转子的图。附图标记说明如下:I d 轴2 q 轴3磁性块4磁铁插入孔5永久磁铁6第一磁性体7第二磁性体8磁极部9第二磁性体插入孔10 转子12 肋13漏磁通路径14 槽15超前侧16滞后侧
具体实施方式
[0042]以下，参照附图对本实用新型的实施方式进行说明。[实施例1]图1示出基于本实用新型的第一实施例的永久磁铁同步电动机的转子轴向剖视图。转子10由第一磁性体6构成，配置从转子外径侧向转子内径侧呈凹形状的多个磁铁插入孔4，并在磁铁插入孔4中具有永久磁铁5。永久磁铁5插入到磁铁插入孔4，与磁铁插入孔4相同地，其横截面(与转子的旋转轴垂直的截面)的形状为从转子外径侧向转子内径侧呈凹形状的形状。即，永久磁铁5以该中央部相对于周向上的两端部远离转子的外周面、或接近旋转中心侧的方式弯曲而呈凹形状。另外，在永久磁铁5的转子内径侧设置第二磁性体插入孔9，在这里为具有第二磁性体7的结构。第二磁性体7是磁导率比第一磁性体6高的磁性体材料，因为第二磁性体7的磁导率比第一磁性体6大，所以第二磁性体7的磁阻按照(I)式减少。由此，在第二磁性体7的磁通密度增加，功率密度提高。另外，在图1的例子中，通过在q轴2配置第二磁性体7而使Lq变大。与此相对地，因为Ld没有变化所以凸极比增加，从而磁阻转矩也增加。另外，因为第二磁性体7配置在邻接的两个永久磁铁5的中间，并且相对于从转子外径侧向转子内径侧呈凹形状的永久磁铁5而配置在内径侧，所以容易确保永久磁铁5的配置空间。因此，能够增大第二磁性体7的横截面面积(径向上的厚度)。图2示出改变第二磁性体7的配置的例子。在图1中，在q轴2配置第二磁性体7，相对于此，在磁通集中的磁极部8配置第二磁性体7。磁铁插入孔4成为与第二磁性体插入孔9 一体的结构，是由磁铁插入孔4保持第二磁性体7的结构。图2的永久磁铁5也与图1的永久磁铁5相同地，因为其横截面的形状为从转子外径侧向转子内径侧呈凹形状的形状，所以配置第二磁性体7的磁极部8的面积(横截面的面积)确保得较大，因此能够增大第二磁性体7的横截面的面积(径向上的厚度)。根据该结构，基于第二磁性体7的磁通密度的增加效果变大，功率密度提高。通过将磁铁插入孔4和第二磁性体插入孔9设为一体，而不需要确保第二磁性体插入孔9的间隙，因此不降低转子内的磁阻而能够提高功率密度。另外，在使用了顽磁力在1000kA/m以下的永久磁铁的情况下，磁极部8在磁场低的状态下运行。如图4所示，通过将非结晶体和纳米晶体(Finemet)等在低磁场具有高磁导率的磁性体设置为第二磁性体7，即使在磁铁的磁通势小的情况下磁通量也增加，功率密度提高。图3示出该实施方式。在该情况下，在磁极部8的旋转方向的超前侧15由第一磁性体6构成，仅在滞后侧16将非结晶和纳米晶体等配置在第二磁性体7。与超前侧15相t匕，磁场在滞后侧16变得更小，所以能够以第二磁性体7的磁导率高的状态运行。第一永久磁铁5可以是以稀土族为主要成分的烧结磁铁，也可以由粘结磁体形成，也可以由铁氧体磁铁、铝镍钴合金磁铁形成。另外，第一永久磁铁5可以为同一种类的一体构成的永久磁铁，也可以是将分割为多个的永久磁铁在轴向或周向配置。第一永久磁铁5可以是彼此同一种类的一个磁铁，也可以是不同种类的磁铁。第一永久磁铁呈曲线形状，但也可以呈I字形状，也可以呈U字形状。第二磁性体7可以是如图2所示，由磁铁插入孔4保持的结构，也可以如图1所示由第二磁性体插入孔9构成并保持。在图2中，第二磁性体7呈半圆形状，可以是圆形，也可以由圆弧形成，可以是四边形，也可以是多边形。每一极的第二磁性体7为一个，但也可以分割为多个。转子由6极构成，但只要是2极以上，为几极均可。[实施例2]图5示出基于本实用新型的第二实施例的永久磁铁同步电动机的转子轴向剖视图。转子的基本结构以实施例1为基准，故省略说明。面向转子外周侧的永久磁铁端部的肋12 (参考图1)由第二磁性体7构成，由设置在转子10的槽14保持转子外周部沿周向延伸的第二磁性体7。图5的永久磁铁5也与图1的永久磁铁5相同地,其横截面的形状为从转子外径侧向转子内径侧呈凹形状的形状。此时，转子外周侧的永久磁铁5的端部构成为沿着转子外周面的面。在该结构中，尤其如非结晶体那样，将在高磁场中磁导率变低的材料作为第二磁性体。当肋12的磁场在100A/m以上时，非结晶体的磁导率比电工钢板变低。磁通在磁饱和状态下的肋12变得难以流动，因此能够减少在转子外周部产生的漏磁通13，从而能够减少转矩脉动及提高输出。另外，在将肋12设为空孔的情况下和由非磁性体构成肋12的情况下，漏磁通的减少效果都能得到相同的效果，但因为是与非磁性体和空孔不同的磁性体，所以能够不阻碍磁极部8的磁通路径而运行。第一永久磁铁5可以是以稀土族为主要成分的烧结磁铁，也可以是由粘结磁体形成，也可以使用铁氧体磁铁、铝镍钴合金磁铁形成。另外，第一永久磁铁5可以为同一种类的一体构成的永久磁铁，也可以是将分割为多个的永久磁铁在轴向或周向配置。第一永久磁铁5可以是彼此同一种类的一个磁铁，也可以是不同种类的磁铁。第一永久磁铁呈曲线形状，但可以呈I字形状，也可以呈U字形状。转子外周部形状如图2所示通过设置槽14来保持，但也可以不设置槽而由树脂等铸模形成，也可以由SUS管等保持，也可以在第一磁性体6设置磁性体插入孔9，并插入第二磁性体7。转子也可以是2极以上，为几极均可。
权利要求1.一种旋转电机，该旋转电机具备在转子铁心埋入永久磁铁的埋入磁铁转子，所述永久磁铁的横截面从转子外径侧向转子内径侧呈凹形状，其特征在于， 构成转子铁心的第一磁性体的一部分或多个部分由磁导率比所述第一磁性体高的第二磁性体构成。
2.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于， 构成所述转子铁心的所述第一磁性体中的、比永久磁铁靠外周侧部分的一部分或多个部分由磁导率比所述第一磁性体高的第二磁性体构成。
3.根据权利要求2所述的旋转电机，其特征在于， 面向转子外周侧的永久磁铁端部且由沿周向延伸的磁性体构成的肋由第二磁性体构成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的旋转电机，其特征在于， 用于埋入永久磁铁的磁铁插入孔和插入第二磁性体的插入孔由一个孔构成。
5.根据权利要求2所述的旋转电机，其特征在于， 磁极部的滞后侧的一部分或多个部分由第二磁性体构成。
6.根据权利要求3所述的旋转电机，其特征在于， 所述第二磁性体部分兼作磁铁压紧件。
7.根据权利要求3所述的旋转电机，其特征在于， 所述第二磁性体为在低磁通密度区域具有高磁导率的磁性体。
专利摘要本实用新型的目的在于提供一种旋转电机，该旋转电机包含提高功率密度或磁阻转矩而提高效率了的永久磁铁同步电动机。所述旋转电机具备在转子(10)的铁心埋入永久磁铁(5)的埋入磁铁转子(10)，永久磁铁(5)的横截面从转子外径侧向转子内径侧呈凹形状，其中，将构成转子铁心的第一磁性体(6)的一部分或多个部分由磁导率比第一磁性体(6)高的第二磁性体(7)构成。
文档编号H02K1/27GK203166647SQ20132007705
公开日2013年8月28日 申请日期2013年2月19日 优先权日2012年6月22日
发明者丸山惠理, 高桥晓史, 湧井真一 申请人:株式会社日立产机系统