[发明专利]永磁体转子及其生产方法

说明书

本发明涉及一种构成电旋转装置(包括旋转转子和旋转线圈两种类型)如永磁电动机和永磁发电机的永磁体转子以及制造该转子的方法，具体说是涉及到一种通过使永磁体的磁通量经过转子跨接部分时未流入定子而是形成环路循环来有效利用磁阻扭矩和降低漏磁通的内嵌磁体型永磁体转子。

传统的内嵌磁体型永磁体转子早有公开，如日本公开特许公报平11-262205号或平11-206075号，图7以侧视图显示了这种转子一个磁极的形状，永磁体转子包括转子铁心1，在转子铁心1设有很多分布在多个层面上的狭缝2A、2B和2C。狭缝2A、2B、2C都有弧形端面，该弧形端面的纵向末端处于转子铁心1的外圆周面附近，该弧形端面的纵向中部位于其两端部的径向内侧，各狭缝沿轴向(垂直于图7中的平面)以与端面形状相同的横截面形状向转子铁心1的相对端延伸。

为形成转子铁心内嵌有永磁体的永磁体转子，可将粘结磁体(塑性磁体)填入狭缝2A-2C(或在磁场内充填)并将其固化(也即，通过注射模方式形成)，或者将分别经机加工成狭缝2A-2C形状的永磁体填入狭缝2A-2C内。

另外，在图7所示的永磁体转子10中，在狭缝2A-2C的纵向末端和转子铁心的外圆周面之间形成了一定厚度的跨接部分3，因此，转子铁心1相对于各个狭缝2A-2C的径向靠外部分(靠近外圆周面的部分)和径向靠内部分(靠近中心轴的部分)就不会因狭缝2A-2C而完全分开。

不过，经认真地研究发现，在前面所述的传统永磁体转子10中，由于跨接部分3形成在外圆周面和狭缝2A-2C的纵向末端之间，通过跨接部分3就会产生漏磁通，该漏磁通影响了对永磁体的有效利用。图8用虚线示出了永磁体转子10和定子磁极齿中的磁通，也示出了通过跨接部分3时产生的漏磁通SF。

另外，由于跨接部分3中漏磁通的作用，出现了比周围区域磁通量密度高的区域，如图8中符号A所示，因此q轴磁通量Φq的磁路上的磁阻增大了，这种增大是降低磁阻扭矩的一个因素。

此处，由电动机产生的扭矩为：

T＝Pn.φa.iq+Pn(Ld·Lq)id·iq(1)

在式中，Ld、Lq为线圈在d轴和q轴上的电感，id、iq为转子电流的d轴和q轴分量，φa是由永磁体产生的电枢线圈上的互连磁通量，Pn为磁极对的数目。

d轴方向是磁极中心和转子中心的连线方向，q轴方向是穿过磁极之间和通过转子中心的线段的方向，也即与d轴成90度的电角度的方向。

表达式(1)的第一项为永磁体产生的扭矩，第二项为磁阻扭矩。

图9、图10为传统永磁体转子10的侧视图，示出了d轴和q轴的方向。图9和图10分别用虚线示出了由iq产生的q轴磁通量Φq(等于Lqxiq)的方向以及由id产生的d轴磁通量Φd(等于Ldxid)的方向。

在内嵌磁体型的永磁体转子中，在d轴磁通量Φd的磁路上分布着磁力相当于气隙的永磁体，因此d轴的电感Ld很小。与此相反的是，q轴磁通量Φq的磁路通过转子铁心1，所以q轴的电感Lq很大(也即，磁阻很小)。因此，Ld＜Lq，合适的电流id、iq产生所述磁阻扭矩(Ld.Lq)id.iq。

跨接部分3中高磁通密度的区域使得Φq的磁路变窄，q轴磁路的磁阻增大，这也是一个降低磁阻扭矩的因素。

考虑到上面讲述的传统永磁体转子未解决的问题，提供一种能高效利用内嵌的磁体和磁阻扭矩的永磁体转子以及制造该永磁体转子的优选方法便成为了本发明的目的。

为达到上述目的，权利要求1中的发明的特征在于，永磁体转子的转子铁心内部嵌有永磁体，其中，嵌有永磁体的狭缝的纵向末端开在所述转子铁心的外圆周面上，跨接转子铁心的相对于各个狭缝的径向靠外部分和径向靠内部分的跨接部分设置在狭缝的纵向末端内侧向靠近其纵向中部的位置。

权利要求2中的发明的特征在于，根据权利要求1中的发明的永磁体转子，其中，所述永磁体是通过将粘结磁体填入所述狭缝并将其固化而形成的。

权利要求3中的发明的特征在于，根据权利要求2中的发明的永磁体转子，其中，所述狭缝的内侧表面上设有用来在固化时连接所述粘结磁体的突出部或凹陷处。

权利要求4中的发明的特征在于，根据权利要求1-3中的发明的永磁体转子，其中，所述跨接部分倾斜于所述永磁体的磁力方向。

另一方面，权利要求5中的发明的特征在于，转子铁心内嵌有永磁体的永磁体转子，其中，所述永磁体是通过将粘结磁体填入所述狭缝并将其固化而形成，在所述狭缝的内侧表面上设有用来在固化时连接所述粘结磁体的突出部或凹陷处。