[发明专利]永磁型同步旋转电机用转子和旋转电机

说明书

本申请是申请日为2008年3月19日、发明名称为“永磁型同步旋转电机用转子和旋转电机”的申请号为200810085588.X专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及作为混合动力车、燃料电池车、电动汽车等车辆，或者起重机、卷扬机、电梯、立体停车场等的升降机，或者风水力用压缩机、鼓风机、泵等流体机械，或者以半导体制造装置、机床等为主的加工机械等的工业用省力机械的驱动用马达、发电机而被使用的电磁钢板成形体、电磁钢板层压体、具备该部件的永磁型同步旋转电机用转子、永磁型同步旋转电机，以及使用该旋转电机的车辆、升降机、流体机械、加工机械。

背景技术

近年，从防止地球温暖化、确保资源的观点出发，混合动力车等车辆、工业用省力机械等所能够实现的作用正变得极为重要，这其中需要实现减少二氧化碳的排放、改善能源消耗量或效率等。

对于上述混合动力车等车辆或者工业用省力机械等，要求具有可以实现高输出、高速旋转，可靠性高且效率良好，而且旋转速度可变控制性良好等的优点的永磁型同步旋转电机。作为满足该条件的旋转电机，可列出在转子上内置有永久磁铁的同步马达，即所谓的磁铁埋入型同步马达（IPM马达：Interior Permanent Magnet Moter）。该马达具有可实现小型、轻量化等优点，因此，在工业用省力机械领域内，用途也扩大至起重机、卷扬机、电梯、立体停车场等的升降机，风水力用压缩机、鼓风机、泵等流体机械，或者以半导体制造装置、机床等为主的加工机械。下面在本例中以磁铁埋入型同步马达为中心进行说明。

图6是第1现有技术中的为转子铁心成形用而冲孔的电磁钢板成形体的主视图。

图6中，电磁钢板成形体35由用于形成转子铁心的1张薄壁圆盘状的电磁钢板构成。该电磁钢板成形体35设置有在形成转子时用于每1极插入永久磁铁的一个磁铁孔31，在从该磁铁孔31到转子外周部之间的部分上形成有外桥32。另外，如果层压多张电磁钢板成形体35形成为块状，则制成电磁钢板层压体（图7的转子铁心34）（例如，参照专利文献1、非专利文献1）。

下面对磁铁埋入型同步马达的动作原理进行说明。

图7是使用了第1现有技术的转子的磁铁埋入型同步马达的主要部分的主剖视图。另外，图示马达中的转子的永久磁铁磁极数为6极，定子的凸极磁极数（与槽数相同）为36个。

图7中，马达的动作为，对于永久磁铁33插入转子铁心34内部的转子30，在构成磁阻小的磁凸部的q轴上间隙磁通密度高，在构成磁阻大的磁凹部的d轴上间隙磁通密度低。因为上述的转子30的凸极性，所以在q轴电感为Lq、d轴电感为Ld时，则Lq＞Ld，除磁铁转矩以外还能够利用基于磁通密度的变化而产生的磁阻转矩，可以期待进一步的提高效率。磁铁转矩是指转子30的永久磁铁33所产生的磁场和定子40的在定子铁心41的槽42内收纳的未图示的定子绕组所产生的旋转磁场通过磁吸引力及磁排斥力所产生的转矩，磁阻转矩是指转子30的凸极部被定子绕组（未图示）所产生的旋转磁场吸引而产生的转矩。

下面利用图8对第2现有技术进行说明。

图8是第2现有技术中的为转子铁心成形用而冲孔的电磁钢板成形体的主视图（例如参照专利文献2、专利文献3、专利文献4、专利文献5、专利文献6、专利文献7）。

图8中，电磁钢板成形体50由用于形成转子铁心的1张薄壁圆盘状的电磁钢板构成。该电磁钢板成形体50设置有成V字形的2个磁铁孔52、53，以便在形成转子时，相对于以规定的极分度角设定的放射状极分度线，对称地在转子外径侧针对1极插入2个磁铁。在从该磁铁孔52、53的上端部到转子外周部之间的部分形成有外桥54。而且，在电磁钢板成形体50上于磁铁孔52、53之间设置有中心桥51。另外，如果层压多张电磁钢板成形体50形成为块状，则制成电磁钢板层压体（图9的转子铁心57）。

下面利用图9对动作进行说明。

图9是使用了第2现有技术的转子的磁铁埋入型同步马达的主要部分的主剖视图，是模式化表示产生最佳旋转转矩的定子和转子的磁极的位置关系的图。图10是用于说明基于第2现有技术的磁铁埋入型同步马达的动作的图，（a）是表示马达正转时动作的模式图，（b）是表示产生马达旋转磁场的电流相位和转矩的关系的图。另外，图示马达中的转子的永久磁铁磁极数为8极，定子的凸极磁极（与槽数相同）为48个。