[发明专利]电动旋转机器

说明书

技术领域

本发明涉及电动旋转机器，更具体地说，涉及能够用作提供高质量驱动的电动机的永磁体电动机器。

背景技术

电动旋转机器根据使用它们的设备的不同类型而需要具有不同的特征。例如，当它在具有内燃机的混合电动车辆(HEV)中用作牵引电动机或者在电动车辆(EV)中用作驱动源时，需要该电动机器在宽范围上用作变速电动机以及在低转速操作时用作高扭矩电动机。

已经提出通过采用内部永磁体(IPM)结构来构造具有这种特征的电动机器，在该内部永磁体结构中，多对永磁体嵌入在转子中，每对磁体排列成开口朝向转子圆周的“V”形配置，因为使用可以有效地一起利用磁阻扭矩和磁扭矩的结构是有利的，例如，参见专利文献1。

在具有这种IPM结构的电动旋转机器中，多对永磁体以每对永磁体排列成“V”形配置的方式嵌入在转子中，以保持q轴磁路径，从而有效地利用磁阻扭矩。这增大了磁阻扭矩相对于磁扭矩的比例并且还增大了作为d轴的电感和q轴的电感之间比率的凸极比(Ld／Lq)，导致较高阶的空间谐波增大的趋势以覆盖通量波形。d轴与磁极产生的通量的方向对准，并且用作排列成“V”形的每对永磁体之间的中心轴，同时q轴在电气和磁气上与d轴成90度的电角度，并且用作相邻的磁极(即，相邻的永磁体对)之间的中心轴。

这在该电动旋转机器中引起高扭矩纹波，即转一圈期间的最大和最小扭矩之间的差。高扭矩纹波引起该机器的振荡和电磁噪声的增大。特别地，期望尽可能地减小电磁噪声，因为由于比内燃机的驱动产生的噪声的频率高的该电磁噪声的相对高频率，该电磁噪声在将该电动机器作为电驱动的车辆中产生使乘员不舒服的声音。

另一方面，要求电动旋转机器的高效率驱动以较低的电力消耗来高效率地产生所需的驱动力，但是振荡变成损耗，引起效率降低。

在不仅仅限制搭载空间之后，近来又要求在混合和电动汽车中提高能量转换效率(里程)，所以对能够提供高能量密度输出的电动旋转机器的轻量和小型化的要求越来越高。减小扭矩纹波可有效地控制抖动、异常振动，并且提供平滑的加速性能，因为例如在街上使用时需要在常用的驱动范围上提供高效率的驱动。

在作为独立单元的小型化的同时提高效率、减小电磁噪声并降低扭矩纹波是非常困难的，因为在电动旋转机器(电动机)中，存在随着每单位体积的输出密度的增大，电磁噪声增大并且扭矩纹波的出现导致效率降低的趋势，但是对轻量和小型化的要求越来越高。

为了实现低电磁噪声和低扭矩纹波，提出了轴向分割转子以使相邻的永磁体对中的一对与另一对呈现角向扭曲的位置关系，或者给出倾斜角(例如，参见专利文献2)。

上述在电动旋转机器中给出倾斜角的措施不仅引起组装成本增大并因而增大生产成本，而且还引起相邻的永磁体对的界面的差异和界面处磁化率的恶化，从而使永磁体降低它们的磁通量密度。结果，由该电动旋转机器产生的输出扭矩下降。

这就是为什么提出与给出倾斜角的措施不同的各种思想来实现低电磁噪声和低扭矩纹波。它们包括如下途径：通过例如修改转子圆周的形状使得转子圆周在每个磁极处具有“花瓣”状的突起形状，来修改转子和围绕转子的定子之间的气隙，使得在每个p轴与气隙相交的位置处的气隙距离大于其它位置处的气隙距离(例如，参见专利文献1、3和4)。

在专利文献1、3和4中描述的电动旋转机器中，p轴用作由转子上的永磁体产生的磁极之一的磁轴，每个p轴处的电感由于气隙宽而增大，这不仅引起凸极比下降和扭矩下降，而且还引起机器效率下降。

现有技术文献

专利文献

[专利文献1]日本专利申请特开2008-99418号公报(P2008-99418A)

[专利文献2]日本专利申请特开2006-304546号公报(P2006-304546A)

[专利文献3]日本专利申请特开2000-197292号公报(P2000—197292A)

[专利文献4]日本专利申请特开2007-312591号公报(P2007-312591A)

发明内容

因此，本发明的目的是要提供一种电动旋转机器，其能够通过防止扭矩输出的任何下降并通过降低扭矩纹波，以减小的振荡和噪声提供高质量和高效率的机器操作。

根据本发明的第一方面，提供一种电动旋转机器，其包括：转子，具有位于转子轴线上的转轴；以及定子，其可旋转地收纳所述转子，