[发明专利]无刷电动机以及搭载该无刷电动机的电气设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用永磁体的无刷电动机(Brushless Motor)。

背景技术

以往，在使用永磁体的无刷电动机中，感应电压是由配置于转子的永磁体所产生的固定磁通以及电动机的旋转角速度而决定的。也就是说，感应电压与无刷电动机的转速成正比地上升。但是，当感应电压高于逆变器的供给电压时，变得无法使无刷电动机的转速上升。

因此，通过使向无刷电动机供给的电流的相位相对于感应电压为超前相位，即使在感应电压高的状态下也能够供给更多电流，因此无刷电动机的转速上升。

将这种控制称为磁场削弱(弱め界磁)，其作为扩大高速运转区域的技术而从以往就是已知的。但是，由于使电流的相位相对于感应电压为超前相位、即所谓的使电流超前，因此，电流与电动机气隙磁通的相位关系发生变化，转矩脉动(torque ripple)变大，从而产生振动噪音问题。

以往，作为降低转矩脉动的技术，存在以下技术：在将永磁体埋设于大致呈圆筒状形的转子内部而成的永磁体嵌入型转子中，形成从各极的磁体的转子芯外周侧附近向转子表面附近延伸的多个狭缝。

然后，通过以使该多个狭缝与极中心的半径方向大致平行的方式以大致相等间隔设置该多个狭缝，来减小转矩脉动，从而使噪音、振动降低(例如参照专利文献1)。

与此相对，提出了以下方法：设置多个狭缝使得从磁体发出的磁通朝向集中到转子芯的外侧的方向，且使该方向按转子芯而各不相同，由此对因磁饱和引起的转子的特性降低进行补偿，而且降低因转矩脉动引起的噪音、振动(例如参照专利文献2)。

另外，提出了以下方法：使设置于狭缝的径向外侧端与转子铁芯的外周之间的外侧薄壁部从极中心向极间部逐渐扩大，由此降低极间部的磁通密度波形的高次谐波成分，从而降低感应电压的高次谐波、齿槽转矩(cogging torque)(例如参照专利文献3)。

并且，提出了以下方法：使多个狭缝的径向外侧端的间距大致相等，使多个狭缝的径向内侧端的间距在永磁体的中央部变大，随着从中央部向端部远离中央部而该间距逐渐变小，由此减轻电枢反作用磁通，并且改善外周部铁芯的磁通分布，从而降低噪音、振动(例如参照专利文献4)。

然而，在上述文献的以往技术中，虽然能够在某种程度上降低一般运转的情况下的、也就是说非磁场削弱情况下的噪音、振动，但是无法应对通过磁场削弱而超前的情况下的噪音、振动的降低。

以往，当在磁场削弱运转下的最高速负荷点使电流大幅超前时，转矩脉动有时会超过约100%。在这种情况下，与不大幅超前的低速运转时相比，转矩脉动恶化约5、6倍以上。

本发明是为了解决这种问题而完成的，提供一种在通过磁场削弱来高速旋转的无刷电动机中在保持机械强度的同时实现低噪音、低振动、大转矩的无刷电动机。

专利文献1：日本特开平11-187597号公报

专利文献2：日本特开2006-14450号公报

专利文献3：日本特开2008-167583号公报

专利文献4：日本特许第4248984号公报

发明内容

本发明的特征在于，在进行磁场削弱运转的高速旋转的无刷电动机中，使最高速负荷点处的转矩脉动为低速负荷点处的转矩脉动的1～1.5倍。

这样，预先设为不会使在磁场削弱运转下的最高速负荷点处使电流超前时的转矩脉动大幅恶化的构造，由此能够抑制高速区域的噪音、振动，从而能够实现整个运转区域的低噪音、低振动运转。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1中的无刷电动机和以往的无刷电动机的电流超前角与转矩脉动的关系的图。

图2是表示本发明的实施方式1中的无刷电动机的定子和转子的图。

图3是表示本发明的实施方式1中的无刷电动机的转子的图。

图4是本发明的实施方式1中的永磁体无刷电动机的定子槽部的放大图。

具体实施方式

下面，参照附图来说明本发明的实施方式。

(实施方式1)

图1是表示本发明的实施方式1中的无刷电动机和以往的无刷电动机的电流超前角与转矩脉动的关系的图。图2是表示本发明的实施方式1中的无刷电动机的定子和转子的图。图3是表示本发明的实施方式1中的无刷电动机的转子的图。图4是本发明的实施方式1中的无刷电动机的定子槽部的放大图。