專利名稱：永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)，尤其是涉及利用了以釹磁鐵為代表的稀土類磁鐵的永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
使永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，電感的電壓與轉(zhuǎn)速成比例地下降較大，因此轉(zhuǎn)速的上限在不會(huì)成為輸入電壓不足的范圍內(nèi)會(huì)受到限制。以高速旋轉(zhuǎn)區(qū)域的擴(kuò)大為目的，如以下的專利文獻(xiàn)1 (尤其是其圖4)所示，已知有在轉(zhuǎn)子中埋設(shè)的永久磁鐵外側(cè)的外周鐵心部及永久磁鐵內(nèi)側(cè)的背軛部設(shè)置狹縫，從而減少電感的技術(shù)。另一方面，在以釹磁鐵為首的稀土類磁鐵中，殘留磁通密度為IT以上，在轉(zhuǎn)子設(shè)置狹縫會(huì)容易導(dǎo)致磁飽和。而且，稀土類磁鐵相對(duì)于鐵氧體磁鐵而保持力增大至數(shù)倍，因此能夠使磁鐵薄壁化，但磁鐵部分的磁阻仍然大，與永久磁鐵外側(cè)的外周鐵心部相比，流過背軛部分的磁通少。因此，如以下的專利文獻(xiàn)2所示，已知有未在背軛部分施加狹縫而僅在永久磁鐵外側(cè)的外周鐵心部施加狹縫，來調(diào)整磁通的流動(dòng)并減少電感的技術(shù)。專利文獻(xiàn)1 日本特開2002-84690號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開2004-336999號(hào)公報(bào)然而，在上述專利文獻(xiàn)1所示的結(jié)構(gòu)中，永久磁鐵的徑向長度大于轉(zhuǎn)子鐵心的徑向長度，磁阻極大。使用了此種壁厚的永久磁鐵的結(jié)構(gòu)被考慮作為鐵氧體磁鐵的減磁耐力的提高對(duì)策。需要說明的是，在該結(jié)構(gòu)中，電樞磁通的大部分流過轉(zhuǎn)子的外周鐵心部，因此設(shè)置在外周鐵心部上的狹縫有助于降低電感，但設(shè)置在背軛部分上的狹縫的效果小。另一方面，由于在背軛部分設(shè)置狹縫而由磁性體構(gòu)成的磁路減少，因此容易引起磁飽和。由此， 存在永久磁鐵的產(chǎn)生磁通減少而轉(zhuǎn)矩減少的問題。需要說明的是，關(guān)于該問題，在上述專利文獻(xiàn)ι中并未觸及，但這是考慮到使用鐵氧體磁鐵時(shí)，永久磁鐵的殘留磁通密度為0. 5T左右，因此即使在背軛部分稍微設(shè)置狹縫也不會(huì)產(chǎn)生顯著的磁飽和。如上所述，在永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)中為了實(shí)現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)區(qū)域的擴(kuò)大而降低電感的方法有效，但是，在使用了以釹磁鐵為首的稀土類磁鐵時(shí)，通過以電感降低為目的而在轉(zhuǎn)子設(shè)置狹縫，容易引起磁飽和，由此存在永久磁鐵的產(chǎn)生磁通的下降，而且導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩的下降的課題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的課題而實(shí)現(xiàn)，更具體來說，尤其是提供一種使用以釹磁鐵為首的稀土類磁鐵時(shí)，不減少轉(zhuǎn)矩而能夠擴(kuò)大其高速運(yùn)轉(zhuǎn)范圍的永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)。根據(jù)本發(fā)明，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，涉及一種永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)，具備將2η個(gè) (其中，η =自然數(shù))極配置成圓周狀的轉(zhuǎn)子；隔著空隙與所述轉(zhuǎn)子對(duì)置配置并產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁通的定子，其中，所述轉(zhuǎn)子是在構(gòu)成其各極的鐵心內(nèi)埋設(shè)至少1個(gè)以上的以稀土類為主成
3分的永久磁鐵而構(gòu)成勵(lì)磁極的轉(zhuǎn)子，所述永久磁鐵的厚度Tp相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子的鐵心的厚度Tc，成為Tp < Tc/3,并且所述轉(zhuǎn)子的彼此相鄰且不同的磁極的永久磁鐵間的鐵心部上設(shè)有由非磁性體構(gòu)成的多個(gè)狹縫。另外，在本發(fā)明中，在所述記載的永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)中，所述狹縫為通過直線或圓弧將所述彼此相鄰且磁極不同的永久磁鐵之間連結(jié)的形狀，且所述狹縫的直線部分的長度或圓弧部分的長度優(yōu)選大于所述永久磁鐵的徑向厚度的最大值，而且以所述稀土類為主成分的永久磁鐵優(yōu)選由釹磁鐵構(gòu)成。而且，位于所述永久磁鐵的磁極中心附近的狹縫的寬度優(yōu)選大于位于所述永久磁鐵的磁極端部附近的狹縫的寬度，而且位于所述永久磁鐵的磁極中心附近的相鄰的狹縫之間的距離優(yōu)選小于位于所述永久磁鐵的磁極端部附近的相鄰的狹縫之間的距離。此外，在相對(duì)于所述永久磁鐵的磁化方向垂直的面中，位于通過所述狹縫連結(jié)一側(cè)的面的周向?qū)挾燃礃?gòu)成磁極1極的至少1個(gè)以上的所述永久磁鐵的周向?qū)挾鹊目傆?jì)值Wpm與在所述呈直線狀或圓弧狀延伸的狹縫中相對(duì)于狹縫的延伸方向垂直的方向的寬度的磁極每1極的總計(jì)值Wsl之比優(yōu)選為0. 11 < ffsl/ffpm < 0. 31。此外，在本發(fā)明中，所述永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)可以是內(nèi)轉(zhuǎn)型的永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)，也可以是外轉(zhuǎn)型的永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)，并且在經(jīng)由滑動(dòng)件驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換成滑動(dòng)件的升降運(yùn)動(dòng)并形成為能夠沖壓成形的沖壓機(jī)械中，所述永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)能夠作為進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的所述電動(dòng)機(jī)或使用于注塑成形機(jī)中的動(dòng)力產(chǎn)生部。發(fā)明效果根據(jù)以上的本發(fā)明，提供一種尤其是在使用了以釹磁鐵為首的稀土類磁鐵時(shí)，不減少轉(zhuǎn)矩而能夠擴(kuò)大其高速運(yùn)轉(zhuǎn)范圍的永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)，從而在這一實(shí)用方面發(fā)揮優(yōu)良的效果。


圖1是說明成為本發(fā)明的基礎(chǔ)的永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)中的磁通的永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)中的磁通的行跡、現(xiàn)象的圖。圖2是表示上述圖1的永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)中的磁通Φ與磁鐵厚度Tp的關(guān)系的圖。圖3是本發(fā)明的實(shí)施例1的永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的徑向剖視圖。圖4是本發(fā)明的實(shí)施例1的永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)的徑向剖面中的磁通線的示意圖。圖5是用于說明圖1所示的永久磁鐵寬度和設(shè)置在轉(zhuǎn)子背軛上的狹縫寬度的轉(zhuǎn)子的徑向剖視圖。圖6是本實(shí)施例的狹縫寬度與無負(fù)載感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、轉(zhuǎn)矩及電感的關(guān)系圖。圖7是本發(fā)明的第一實(shí)施例的另一永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的徑向剖視圖。圖8是本發(fā)明的第二實(shí)施例的永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的徑向剖視圖。圖9是本發(fā)明的第三實(shí)施例的另一永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的徑向剖視圖。圖10是本發(fā)明的第四實(shí)施例的自起動(dòng)型永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的徑向結(jié)構(gòu)圖。圖11是本發(fā)明的第四實(shí)施例的狹縫寬度與無負(fù)載感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、轉(zhuǎn)矩及電感的關(guān)系圖。圖12是本發(fā)明的第五實(shí)施例的永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的徑向剖視圖。圖13用于說明本發(fā)明的第五實(shí)施例的狹縫寬度的狹縫形狀。圖14是本發(fā)明的第六實(shí)施例的永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子1極的徑向剖視圖。圖15是將本發(fā)明適用于外轉(zhuǎn)型的永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)時(shí)的電動(dòng)機(jī)的徑向的局部放大剖視圖。符號(hào)說明1…轉(zhuǎn)子2…永久磁鐵3…永久磁鐵插入孔4…永久磁鐵外側(cè)的外周鐵心部的狹縫5…相對(duì)于永久磁鐵的磁化方向垂直的面中的位于通過背軛狹縫6連結(jié)一側(cè)的面6…背軛狹縫7 …軸8…永久磁鐵外側(cè)的外周鐵心部9…背軛10…起動(dòng)用導(dǎo)體桿(日語原文始動(dòng)用導(dǎo)體K一 )31…永久磁鐵的產(chǎn)生磁通32…電樞磁通100…定子101…定子背軛的磁飽和部分102…定子齒的磁飽和部分110…定子齒111…定子線圈112…定子背軛
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。然而，在此之前，首先，使用附圖1說明成為本發(fā)明的基礎(chǔ)的永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)中的磁通的行跡、現(xiàn)象。S卩，以下說明在上述專利文獻(xiàn)1所公開的結(jié)構(gòu)中，尤其是取代壁厚的永久磁鐵而使用薄壁化的以釹磁鐵為首的稀土類磁鐵時(shí)，電樞磁通的大部分流過轉(zhuǎn)子的鐵心的外周部，因此設(shè)置在外周鐵心部的狹縫有助于降低電感，但設(shè)置在背軛部分上的狹縫的效果小。首先，如附圖1所示，在4極電動(dòng)機(jī)中，考慮透過磁極每1極的電樞磁通。在此，通常將永久磁鐵產(chǎn)生的磁通的透過方向稱為“d軸”，相對(duì)于此，將在電氣角下提前90° (在4 極電動(dòng)機(jī)中的機(jī)械角下為45° )的位置的軸稱為“q軸”。需要說明的是，在此，為了便于說明，而考慮電樞磁通從圖的a點(diǎn)向b點(diǎn)透過的情況。電樞磁通經(jīng)由路徑1及路徑2而透過b點(diǎn)，但永久磁鐵的厚度Tp越大，透過路徑2的磁通越減少。以下對(duì)這種情況進(jìn)行說明。首先，路徑1的磁阻Rl由下式表示。CN 102195431 A
說明 書4/9頁[數(shù)1]
權(quán)利要求
1.一種永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)，具備將2η個(gè)(其中，η =自然數(shù))極配置成圓周狀的轉(zhuǎn)子； 隔著空隙與所述轉(zhuǎn)子對(duì)置配置并產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁通的定子， 所述永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)的特征在于，所述轉(zhuǎn)子是在構(gòu)成其各極的鐵心內(nèi)埋設(shè)至少1個(gè)以上的以稀土類為主成分的永久磁鐵而構(gòu)成勵(lì)磁極的轉(zhuǎn)子，所述永久磁鐵的厚度Tp相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子的鐵心的厚度Tc，成為Tp < Tc/3, 并且所述轉(zhuǎn)子的彼此相鄰且不同的磁極的永久磁鐵間的鐵心部上設(shè)有由非磁性體構(gòu)成的多個(gè)狹縫。
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，所述狹縫為通過直線或圓弧將所述彼此相鄰且磁極不同的永久磁鐵之間連結(jié)的形狀， 且所述狹縫的直線部分的長度或圓弧部分的長度大于所述永久磁鐵的徑向厚度的最大值。
3.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， 所述以稀土類為主成分的永久磁鐵由釹磁鐵構(gòu)成。
4.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，位于所述永久磁鐵的磁極中心附近的狹縫的寬度大于位于所述永久磁鐵的磁極端部附近的狹縫的寬度。
5.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，位于所述永久磁鐵的磁極中心附近的相鄰的狹縫之間的距離小于位于所述永久磁鐵的磁極端部附近的相鄰的狹縫之間的距離。
6.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，在相對(duì)于所述永久磁鐵的磁化方向垂直的面中，位于通過所述狹縫連結(jié)一側(cè)的面的周向?qū)挾燃礃?gòu)成磁極1極的至少1個(gè)以上的所述永久磁鐵的周向?qū)挾鹊目傆?jì)值Wpm與在所述呈直線狀或圓弧狀延伸的狹縫中相對(duì)于狹縫的延伸方向垂直的方向的寬度的磁極每1極的總計(jì)值Wsl之比為0. 11 < ffsl/ffpm < 0. 31。
7.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， 所述永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)是內(nèi)轉(zhuǎn)型的永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)。
8.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， 所述永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)是外轉(zhuǎn)型的永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)。
9.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，在經(jīng)由滑動(dòng)件驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換成滑動(dòng)件的升降運(yùn)動(dòng)并形成為能夠沖壓成形的沖壓機(jī)械中，所述永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)作為進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的所述電動(dòng)機(jī)。
10.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， 所述永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)使用于注塑成形機(jī)中的動(dòng)力產(chǎn)生部。
全文摘要
本發(fā)明提供一種使用稀土類磁鐵時(shí)，不減少轉(zhuǎn)矩而能夠擴(kuò)大其高速運(yùn)轉(zhuǎn)范圍的永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)。一種永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)，具備將2n個(gè)(其中，n＝自然數(shù))極配置成圓周狀的轉(zhuǎn)子(1)；隔著空隙與轉(zhuǎn)子對(duì)置配置并產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁通的定子(100)，其中，轉(zhuǎn)子是在構(gòu)成其各極的鐵心內(nèi)埋設(shè)至少一個(gè)以上的以稀土類為主成分的永久磁鐵而構(gòu)成勵(lì)磁極的轉(zhuǎn)子，永久磁鐵的厚度Tp相對(duì)于轉(zhuǎn)子的鐵心的厚度Tc，成為Tp＜Tc/3，并且轉(zhuǎn)子的彼此相鄰且不同的磁極的永久磁鐵間的鐵心部上設(shè)有由非磁性體構(gòu)成的多個(gè)狹縫。
文檔編號(hào)H02K21/14GK102195431SQ20111004026
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月5日
發(fā)明者高橋曉史 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所