[发明专利]同步电动机及同步电动机驱动系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种同步电动机的绕组结构，尤其涉及提高转矩性能的技术。

背景技术

压缩机、电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车等中使用的同步电动机中，根据体积小重量轻、高输出、低振动、低噪音、高效率的要求，特别希望高转矩且低转矩脉动。

在将永久磁铁配置在转子铁芯表面的所谓表面磁铁型同步电动机的情况下，当永久磁铁产生的磁场与电枢电流的相位差为90o时，即，在转子的磁极间与缠绕了定子绕组的定子齿相对置的位置关系下提供给该定子绕组的电流最大时，永久磁铁产生的转矩(磁转矩)最大。若永久磁铁产生的磁场与电枢电流的相位差偏离90o，则转矩减少。

另外，在将永久磁铁配置在铁芯内部的所谓永久磁铁埋入型同步电动机的情况下，除永久磁铁产生的磁转矩之外，还产生磁阻转矩，该磁阻转矩是基于转子与定子的位置引起的磁阻差所产生的凸极性的磁阻转矩。磁阻转矩在永久磁铁产生的磁场与电枢电流的相位差为45o附近时最大。因此，永久磁铁埋入型同步电动机的转矩变为将磁转矩与磁阻转矩相加后的转矩，在磁场与电枢电流的相位差0o～45o附近为最大转矩。

通常，同步电动机的转矩具有基于永久磁铁产生的磁场的高次谐波分量的影响和电枢电流的高谐波分量的影响等的脉动分量。因此，为了降低转矩脉动，存在如下技术，即：将流过相同相位的电流的定子绕组的配置间隔(角度)机械地偏移转子的磁极间隔(角度)。这样，相互的定子绕组中产生的转矩脉动的相位发生偏移，能够抵消转矩脉动，其结果，能够实现低振动、低噪音。关于低振动、低噪音的实现，公开了如下技术。

专利文献1公开一种低振动的电动机，该电动机构成为具有：环状轭部的内侧齿部、对外侧齿部实施环形缠绕的多个线圈部、对应于所述内侧齿部的内侧转子、以及对应于所述外侧齿部的外侧转子，其中，将外侧转子与内侧转子的极的变化点偏移到任意角度后进行安装，从而获得低振动的电动机。

另外，专利文献2公开了通过将外侧转子部的磁凸极部与内侧转子部的磁凸极部设为圆周方向的相同位置，内周侧槽部与外周侧槽部设为圆周方向的相同位置，从而抵消作用于定子外周侧齿与内周侧齿的、与磁凸极部之间的电磁力的径向分量，所以其周期变动引起的振动减少。

专利文献1：特开2007-209199号公报

专利文献2：特开2001-268866号公报

如上所述，在以与转子的磁极间隔不同的配置间隔被配置的定子齿上，分别缠绕定子绕组，在向这些定子绕组提供相同相位的电流的情况下，能够偏移从各定子齿产生的转矩脉动的相位，其结果，能够降低作为整体的转矩脉动。

但是，在上述结构中，当某个定子齿位于在与转子磁极的关系中产生最大转矩的位置时，从该定子齿以与转子的磁极间隔不同的间隔被配置的定子齿位于偏离产生最大转矩的位置的位置，不能够产生最大转矩。即，现有技术中存在若要降低转矩脉动则整体的转矩将减少的课题。

发明内容

因此，本发明鉴于上述课题，其目的在于提供一种能够在降低转矩脉动的同时、抑制转矩减少的技术。

本发明的同步电动机具有：包含沿圆周方向等间隔设置的多个磁极的转子；以及与沿圆周方向设置的所述磁极数不同的多个定子齿从环状定子轭向径向突出的定子，所述多个定子齿以沿圆周方向排列的规定个数为单位构成定子齿组，该构成的多个定子齿组的圆周方向间隔相等；在各定子齿组中，定子齿组中包含的规定个数的定子齿以与所述转子的磁极的配置间隔不同的配置间隔被设置；分别对应于所述规定个数的定子齿，在被夹持在该定子齿与相邻的两个定子齿中的两个定子轭部分的至少之一上，被缠绕了构成一个相的绕组的主绕组，对于所述规定个数的定子齿中的至少一个而言，还将副绕组缠绕在所述定子轭部分上，该副绕组串联连线到位于与该定子齿组电角度不同的位置上的其他定子齿组中所包含的主绕组上，构成与所述相不同相的绕组；以补偿如下两个定时的、由磁极的配置间隔与定子齿的配置间隔的差异所引起的定时偏移的匝数及方向被缠绕，该两个定时为：通过向所述全部绕组分别施加三相交流电流之一从而在各定子齿中产生的磁场为最大的定时、以及在所述转子的旋转中磁极间通过该定子齿的定时。

发明效果

根据本发明的同步电动机，能够得到以下效果。

在上述结构中，在各定子齿组中，规定个数的定子齿以与转子的磁极配置间隔不同的配置间隔进行排列，故能够降低作为不通电时的转矩脉动的齿槽转矩（cogging torque）。