[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，涉及能够作为提供高质量驱动的电动机的永磁电动机器。

背景技术

电动旋转机器被要求根据使用它们的设备的不同类型而具有不同的特征。例如，当在具有内燃机的混合电动车辆(HEV)中作为牵引电动机或者在电动车辆(EV)中作为驱动源使用时，要求电动机器在宽范围上作为速度可变的电动机，并且在低转速工作时作为高扭矩电动机。

因为使用能够有效地一起利用磁阻扭矩与磁扭矩的结构是有利的，所以提出通过采用内部永磁(interior permanent magnet，IPM)结构来构造具有这种特性的电动机器，在该结构中，多对永磁体嵌入在转子中，每对磁体定位成“V”形配置，开口朝向转子外周(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，为了有效利用磁阻扭矩，以每对永磁体定位成“V”形配置的方式，多对永磁体嵌入在转子中，以保持q轴磁路径。这增加了磁阻扭矩与磁扭矩的比例，并且还增加了凸极比(Ld/Lq)，凸极比是d轴的电感与q轴的电感之间的比，这导致较高阶的空间谐波与通量波形重叠的趋势增加。d轴与磁极产生的通量的方向对准，并且作为定位成“V”形的每对永磁体之间的中心轴，而q轴在电和磁上与d轴成90电度的角，并且作为相邻的磁极(即，相邻的永磁体对)之间的中心轴。

这在如此的电动旋转机器中引起高扭矩波动，扭矩波动是指在转一圈期间最大扭矩和最小扭矩之间的差。高扭矩波动引起机器的振荡和电磁噪声的增加。特别地，因为在具有该电动机器作为电驱动的车辆中，电磁噪声的频率相对高于内燃机的驱动产生的噪声的频率，因此电磁噪声带来使乘员不舒服的声音，所以希望尽可能地减小电磁噪声。

另一方面，要求电动旋转机器的高效驱动从而以较低的电力消耗来有效地产生期望的驱动力，但是振荡变成损耗，从而导致效率降低。

在混合动力汽车和电动汽车中，不仅搭载空间受限制，而且近来还要求提高能量转换效率(燃料里程)，随之，对能够提供高能量密度输出的电动旋转机器的轻型化和小型化的要求日益增加。因为例如需要在街上使用时在用于驱动汽车的通常使用范围上提供高效率的驱动，所以减小扭矩波动对于控制颤动、异常振动以及提供平稳的加速性能是有效的。

作为独立单元，将小型化与提高效率、减小电磁噪声和降低扭矩波动相结合是非常难的，因为在电动旋转机器(电动机)中，随着每单位体积输出密度的增加，存在电磁噪声增加的趋势和由扭矩波动的出现而引起的效率下降的趋势，而对轻型化和小型化的需求又日益增加。

为了实现低电磁噪声和低扭矩波动，提出在轴向上划分转子，以允许相邻的永磁体对之一与另一个呈现角向上扭曲的位置关系，或者给出斜交角(例如，参见专利文献2)。

上述在电动旋转机器中给出斜交角的方法不仅引起组装成本的增加，并因此增加生产成本，而且还引起相邻的永磁体对的界面处的差异和界面处磁化率劣化，使永磁体降低了它们的磁通量密度。结果，由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斜交角的措施不同的各种思想以实现低电磁噪声和低扭矩波动。这些思想包括如下途径，例如通过修改转子外周的形状，使得转子外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，使得每个p轴与该气隙相交的位置处的气隙长度大于其它位置处的气隙长度(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，因为气隙宽，所以在每个p轴处的电感增加，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]日本特开2008-99418号公报(P2008-99418A)

[专利文献2]日本特开2006-304546号公报(P2006-304546A)

[专利文献3]日本特开2000-197292号公报(P2000-197292A)

[专利文献4]日本特开2007-312591号公报(P2007-312591A)

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种电动旋转机器，其能够通过降低扭矩波动提供振荡和噪声减小的高质量和有效率的机器工作。

根据本发明的第一方面，提供一种电动旋转机器，其包括转轴位于转子轴线上的转子和可旋转地容纳所述转子的定子，