[发明专利]IPM型旋转电动机

说明书

技术领域

本发明涉及IPM型旋转电动机，具体涉及实现高效率的旋转驱动的IPM型旋转电动机。

背景技术

对于安装于各种装置的旋转电动机要求与安装装置相应的特性。

例如，在作为驱动源与内燃机一起安装于混合动力车（HEV：Hybrid Electric Vehicle）或者作为单独的驱动源安装于电动车（EV：Electric Vehicle）的驱动用电动机的情况下，要求在低转速区域产生大转矩，同时具备宽的可变速特性。

在这种车辆中，为了提高燃料效率，对于包含旋转电动机在内的各组成部分要求提高能量转换效率，特别是在车载的旋转电动机中，期待提高常用区域的效率。而且，对于车载的旋转电动机，从设置空间的制约、轻量化的观点来看，要求更小型化的高能量密度的结构。

对此，在HEV、EV中，一般来说，旋转电动机的低转速/低负荷区域是常用区域。因此，有以下趋势：对车载的旋转电动机的转矩贡献的比例是磁铁转矩大于与电枢电流的大小相应的磁阻转矩，为了高效率化而多使用高磁力的永久磁铁。

由于这种趋势，作为旋转电动机，为了提高能量转换效率，特别是提高低转速/低负荷区域的常用区域的效率，多使用作为将高剩余磁通密度的钕磁铁埋入转子的铁芯内部的永久磁铁式的同步电动机的IPM（Interior Permanent Magnet；内置永久磁铁）型旋转电动机。提出了在该IPM型旋转电动机中，将永久磁铁以成为朝着外周面侧张开的V字形的方式埋入转子内，从而设为在磁铁转矩的基础上还能够积极利用磁阻转矩的磁回路（例如，专利文献1、2）的方案。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2006－254629号公报

专利文献2：特开2008－104323号公报

发明内容

发明要解决的问题

对此，在近年来的旋转电动机中，为了提高磁力，多使用包含Nd、Dy、Tb等稀土元素的永久磁铁，不过由于其稀少性带来的价格高企和其流通量的不稳定，减少稀土元素使用量且实现高效率化的必要性增加。

但是，在HEV、EV中，旋转电动机的常用区域是低转速/低负荷区域，因此，为了增大对该区域做出贡献的磁铁转矩，有增加高磁力的永久磁铁的使用量的趋势。这是阻碍解决减少稀土元素的使用量的课题的方向。

对此，本发明的目的在于提供既削减永久磁铁的使用量又实现高效率的旋转驱动、低成本且高能量密度的旋转电动机。

用于解决问题的方案

IPM型旋转电动机所涉及的第1方式具备：转子，其中埋入有永久磁铁；以及定子，其收纳有设置在其对面的旋转自如的所述转子，并且线圈收纳在该转子所面对的多个齿之间的槽内，该定子具有电枢功能，当与上述永久磁铁形成的每个磁极的该永久磁铁的中心轴一致的d轴侧附近使得该永久磁铁存在时，在该d轴侧的永久磁铁产生抵消上述电枢所产生的电枢磁通的方向的磁通，在产生上述永久磁铁磁通的范围内将上述永久磁铁置换为导磁率小的空隙。

第2方式的特征在于，在上述第1方式的特定事项的基础上，当单位磁极单位相的槽数q＝2的情况下，当将上述转子的半径方向的上述永久磁铁的大小设为Wpm、将上述转子的到外周面的半径设为R、将上述永久磁铁形成的磁极数设为P时，满足1.38≤（P×Wpm）/R＜1.84。

发明效果

这样，根据本发明的上述第1方式，将在d轴侧产生抵消电枢磁通的方向的磁铁磁通的范围的永久磁铁置换为导磁率小的空隙，因此，在d轴侧磁铁磁通和电枢磁通不会发生干扰（相抵），另外，也能够限制电枢磁通通过该范围内。因此，能够消除在d轴侧浪费电枢磁通的磁铁磁通，有效利用磁铁转矩和磁阻转矩，能够既得到不低于置换d轴侧永久磁铁前的转矩又削减永久磁铁自身的使用量。

而且，通过将永久磁铁置换为空隙，能够减少磁铁磁通，降低在高转速侧的感应电压常数，能够提高在高转速侧的输出。另外，能够实现轻量化，能够减小惯性。

另外，通过减少磁铁磁通，能够削减弱磁区域（减小弱磁量），能够减少导致磁致伸缩的空间高次谐波。因此，能够限制在永久磁铁内的涡电流的产生而抑制发热，能够抑制因永久磁铁的温度变化而导致的退磁，降低耐热等级而实现低成本化。

其结果是，能够实现以高能量密度高质量地进行旋转驱动的低成本的旋转电动机。