嵌入磁鐵式同步電動(dòng)的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種嵌入磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)，包括轉(zhuǎn)子鐵芯（8），沿著轉(zhuǎn)子鐵芯（8）的周向配置有與極數(shù)相當(dāng)?shù)臄?shù)量并且收納構(gòu)成磁極的磁鐵的磁鐵收容孔，其沿著周向形成有3個(gè)以上，設(shè)轉(zhuǎn)子鐵芯（8）的疊層厚度為X、定子鐵芯（4）的疊層厚度為Y、由將各磁鐵收容孔的內(nèi)徑側(cè)面的中點(diǎn)彼此連接而成的線圍成的鐵芯部的截面積為S3、在各磁鐵收容孔的外徑側(cè)面和轉(zhuǎn)子鐵芯（8）的外周面之間設(shè)置的外周側(cè)鐵芯部的截面積為S2、從轉(zhuǎn)子鐵芯（8）的截面積減去截面積S2和截面積S3所得到的截面積為S1、磁鐵的磁力為a，使轉(zhuǎn)子鐵芯（8）以其兩端從定子鐵芯（4）的兩端懸伸出去并滿足X＞Y且X＜Y（1+（S2/S1）／a×2）的關(guān)系的方式形成。
【專利說明】嵌入磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及在轉(zhuǎn)子鐵芯的內(nèi)部嵌入有永久磁鐵的嵌入磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)(IPMSM)。
【背景技術(shù)】
[0002]在嵌入磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)中，實(shí)現(xiàn)高磁力化的一般方法是使轉(zhuǎn)子鐵芯的軸向長(zhǎng)度(轉(zhuǎn)子疊層厚度)和定子鐵芯的軸向長(zhǎng)度(定子疊層厚度)一同增大。然而，在采用這種結(jié)構(gòu)的情況下，作為電動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)成材料的銅、鐵、磁鐵等的使用量增加而導(dǎo)致成本提高，故不優(yōu)選。在下述專利文獻(xiàn)I所代表的現(xiàn)有的嵌入磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)中，由于使轉(zhuǎn)子疊層厚度形成得比定子疊層厚度大(懸伸)，所以直接的材料費(fèi)用僅為構(gòu)成轉(zhuǎn)子的鐵和磁鐵即可，能夠抑制制造成本。此外，在現(xiàn)有技術(shù)中，由于從在沿著轉(zhuǎn)子鐵芯的軸向延伸的部分(懸伸部)設(shè)置的永久磁鐵的外周面產(chǎn)生的磁通穿過該懸伸部的轉(zhuǎn)子磁極部，作為有效磁通作用于定子鐵芯，所以效率得到改善。
[0003]專利文獻(xiàn)1:日本特開2000-116044號(hào)公報(bào)
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]這里，轉(zhuǎn)子鐵芯的外周側(cè)鐵芯部的磁通密度隨著懸伸部的長(zhǎng)度(定子疊層厚度與轉(zhuǎn)子疊層厚度之差)變大而增加，如果懸伸部的長(zhǎng)度達(dá)到規(guī)定長(zhǎng)度，則有效磁通量飽和。即，由于僅使懸伸部的長(zhǎng)度變大不能有效地利用磁通，所以轉(zhuǎn)子鐵芯的截面積與磁通所穿過的轉(zhuǎn)子鐵芯的外周側(cè)鐵芯部的面積的關(guān)系很重要。另一方面，由于能夠懸伸的量根據(jù)電動(dòng)機(jī)的大小變動(dòng)，所以定子疊層厚度與轉(zhuǎn)子疊層厚度的關(guān)系也很重要。然而，在上述專利文獻(xiàn)I所代表的現(xiàn)有技術(shù)中，由于沒有考慮上述關(guān)系，所以存在不能應(yīng)對(duì)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的高效率化并且進(jìn)一步降低制造成本的需求的問題。
[0005]本實(shí)用新型是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)電動(dòng)機(jī)的高效率化并且進(jìn)一步降低制造成本的嵌入磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)。
[0006]為了解決上述問題而實(shí)現(xiàn)實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型的嵌入磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)，其包括:轉(zhuǎn)子鐵芯；以及在上述轉(zhuǎn)子鐵芯的外周側(cè)配置的定子鐵芯，上述嵌入磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)的特征在于:設(shè)上述轉(zhuǎn)子鐵芯的疊層厚度為X、上述定子鐵芯的疊層厚度為Y、由將形成在上述轉(zhuǎn)子鐵芯的三個(gè)以上的磁鐵收容孔的內(nèi)徑側(cè)面的中點(diǎn)彼此連接而成的線圍成的鐵芯部的截面積為S3、在各上述磁鐵收容孔的外徑側(cè)面和上述轉(zhuǎn)子鐵芯的外周面之間設(shè)置的外周側(cè)鐵芯部的截面積為S2、從上述轉(zhuǎn)子鐵芯的截面積減去上述截面積S2和上述截面積S3所得到的截面積為S1、上述磁鐵的磁力為a，使上述轉(zhuǎn)子鐵芯以其兩端從上述定子鐵芯的兩端懸伸出去并滿足X > Y且乂 < Y (1+ (S2/S1) / aX2)的關(guān)系的方式形成。
[0007]根據(jù)本實(shí)用新型，由于采用考慮到轉(zhuǎn)子鐵芯的截面積與磁通所穿過的轉(zhuǎn)子鐵芯的外周側(cè)鐵芯部的面積、以及定子疊層厚度與轉(zhuǎn)子疊層厚度的關(guān)系的轉(zhuǎn)子，所以起到能夠?qū)崿F(xiàn)電動(dòng)機(jī)的高效率化并且進(jìn)一步降低制造成本的效果?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0008]圖1是本實(shí)用新型的實(shí)施方式涉及的嵌入磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)的側(cè)視圖。
[0009]圖2是圖1所示的轉(zhuǎn)子的斷面圖。
[0010]圖3是圖1所示的轉(zhuǎn)子鐵芯的斷面圖。
[0011]圖4是外周側(cè)鐵芯部的放大圖。
[0012]圖5是表示磁通從未設(shè)置外周側(cè)鐵芯部的轉(zhuǎn)子流向定子鐵芯的圖。
[0013]圖6是表不磁通從設(shè)直有外周側(cè)鐵芯部的轉(zhuǎn)子流向定子鐵芯的圖。
[0014]圖7是示意性表示磁通在各磁鐵間直線狀地行進(jìn)的圖。
[0015]圖8是在轉(zhuǎn)子鐵芯形成有風(fēng)穴的轉(zhuǎn)子的斷面圖。
[0016]圖9是用于說明圖8所示的轉(zhuǎn)子的截面積SI與截面積S3的關(guān)系的圖。
[0017]圖10是表示轉(zhuǎn)子的第一變形例的圖。
[0018]圖11是用于說明圖10所示的轉(zhuǎn)子的截面積的圖。
[0019]圖12是用于說明圖10所示的轉(zhuǎn)子的外周側(cè)鐵芯部的圖。
[0020]圖13是表示轉(zhuǎn)子的第二變形例的圖。
[0021]圖14是用于說明圖13所示的轉(zhuǎn)子的截面積的圖。
[0022]圖15是用于說明圖13所示的轉(zhuǎn)子的外周側(cè)鐵芯部的圖。
[0023]圖16是表示轉(zhuǎn)子的第三變形例的圖。
[0024]圖17是用于說明圖16所示的轉(zhuǎn)子的截面積的圖。
[0025]圖18是用于說明圖16所示的轉(zhuǎn)子的外周側(cè)鐵芯部的圖。
[0026]符號(hào)說明
[0027]I旋轉(zhuǎn)軸
[0028]2、2-1、2-2、2-3、2_4、20、21 轉(zhuǎn)子
[0029]3 繞組
[0030]4定子鐵芯
[0031]4a、8e軸向端部
[0032]6內(nèi)周面
[0033]7、7-1、7-2、7-3、7_4 磁鐵
[0034]8、80、81、82、83、84、85 轉(zhuǎn)子鐵芯
[0035]8a、8a-l、8a-2、8a-3、8a_4 中心側(cè)鐵芯
[0036]8b、8b-l、8b-2、8b-3、8b_4 內(nèi)周側(cè)鐵芯
[0037]8c、8c-2、8c-3、8c_4 外周側(cè)鐵芯
[0038]8d外周側(cè)薄壁鐵芯
[0039]8-1外周側(cè)鐵芯部
[0040]9、9-1、9_4磁鐵收容孔
[0041]9-2第一磁鐵收容孔
[0042]9-3第二磁鐵收容孔
[0043]9a、9a-l、9a-2、9a_3 內(nèi)徑側(cè)面
[0044]9b、9b-l、9b-2、9b_3 外徑側(cè)面[0045]9c、9c-l、9c-2、9c_3 周向端部
[0046]10外周面
[0047]11 定子
[0048]12連通孔
【具體實(shí)施方式】
[0049]下面，基于附圖，對(duì)本實(shí)用新型涉及的嵌入磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。此外，本實(shí)用新型不限定于該實(shí)施方式。
[0050](實(shí)施方式)
[0051]圖1是本實(shí)用新型的實(shí)施方式涉及的嵌入磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)的側(cè)視圖，圖2是圖1所示的轉(zhuǎn)子2的斷面圖。圖3是圖1所示的轉(zhuǎn)子鐵芯8的斷面圖，圖4是外周側(cè)鐵芯部8-1的放大圖。
[0052]圖1所示的嵌入磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)具有定子11和轉(zhuǎn)子2。定子11包括定子鐵芯4和卷繞在定子鐵芯4上的繞組3作為主要結(jié)構(gòu)，其中，定子鐵芯4通過將被稱為鐵芯沖片的硅鋼板用模具沖孔后沿著旋轉(zhuǎn)軸I的軸向?qū)盈B多片而成。在定子11的內(nèi)周側(cè)以能夠旋轉(zhuǎn)的方式配置有轉(zhuǎn)子2。轉(zhuǎn)子2具有用于傳遞旋轉(zhuǎn)能量的旋轉(zhuǎn)軸I和設(shè)置在該旋轉(zhuǎn)軸I的外周部的轉(zhuǎn)子鐵芯8作為主要結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)子鐵芯8與定子鐵芯4同樣通過將硅鋼板用模具沖孔后沿著旋轉(zhuǎn)軸I的軸向?qū)盈B多片而制成，其形成為圓筒狀。
[0053]在以下的說明中，將轉(zhuǎn)子鐵芯8的軸向長(zhǎng)度稱為轉(zhuǎn)子疊層厚度X，將定子鐵芯4的軸向長(zhǎng)度稱為定子疊層厚度Y。此外，將從定子鐵芯4的中心到軸向端部4a的長(zhǎng)度LI與從轉(zhuǎn)子鐵芯8的中心到軸向端部Se的長(zhǎng)度L2之差稱為懸伸長(zhǎng)度Z。圖1所示的轉(zhuǎn)子疊層厚度X為懸伸長(zhǎng)度Z的2倍的長(zhǎng)度(ZX 2)與定子疊層厚度Y相加所得到的大小。
[0054]在圖3中，在轉(zhuǎn)子鐵芯8，沿著周向在同一圓周上形成有磁鐵收容孔9。磁鐵收容孔9配置在外周面10 —側(cè)，并且形成為曲率中心位于轉(zhuǎn)子2的徑向外側(cè)的倒圓弧狀。具體而言，磁鐵收容孔9的外周面10 —側(cè)的面(外徑側(cè)面9b)及其轉(zhuǎn)子2的內(nèi)周面6 —側(cè)的面(內(nèi)徑側(cè)面9a)都形成為朝向旋轉(zhuǎn)軸I 一側(cè)彎曲的凸?fàn)?，并且周向端?c位于外周面10的附近。此外，圖2所示的磁鐵7的外緣形狀與磁鐵收容孔9的內(nèi)緣形狀大致相似，能在各磁鐵收容孔9中收容有磁鐵7。
[0055]此外，在圖3中，轉(zhuǎn)子鐵芯8包括:在外周面10與外徑側(cè)面9b之間形成的外周側(cè)鐵芯8c ;在外周面10與周向端部9c之間形成的外周側(cè)薄壁鐵芯8d ;以包圍旋轉(zhuǎn)軸I的方式在轉(zhuǎn)子2的中心側(cè)形成的中心側(cè)鐵芯8a ;和在中心側(cè)鐵芯8a與內(nèi)徑側(cè)面9a之間形成的內(nèi)周側(cè)鐵芯8b。該內(nèi)周側(cè)鐵芯8b是由將各磁鐵收容孔9的內(nèi)徑側(cè)面9a的中心彼此連接而成的線圍成的部分(六邊形的由虛線圍成的部分)。
[0056]在圖4中，由與各磁鐵收容孔9最接近的部分的外周緣相接的切線A、B、外周面10、周向端部9c和外徑側(cè)面9b圍成的部分為外周側(cè)薄壁鐵芯8d的面積和外周側(cè)鐵芯8c的面積的總和。在以下的說明中，將外周側(cè)薄壁鐵芯8d和外周側(cè)鐵芯Sc合并的鐵芯部稱為外周側(cè)鐵芯部8-1。
[0057]在圖3中，示出了上述中心側(cè)鐵芯8a的截面積S1、外周側(cè)鐵芯部8-1的截面積S2和內(nèi)周側(cè)鐵芯8b的截面積S3。截面積SI表示從轉(zhuǎn)子鐵芯8的截面積減去截面積S2和截面積S3而得到的面積。在本實(shí)施方式涉及的嵌入磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)中，定子疊層厚度Y、轉(zhuǎn)子疊層厚度X、截面積S1、截面積S2、以及電磁力(磁鐵7的磁力a)以滿足下述關(guān)系的方式構(gòu)成:
[0058]X — Y > 0mm...(I)
[0059]X < Y (1 + (S2/S1) / aX2)…(2)。
[0060]利用圖5~圖7來說明該關(guān)系。圖5是表不磁通從未設(shè)置外周側(cè)鐵芯部8-1的轉(zhuǎn)子20流向定子鐵芯4的圖。在圖5所示的轉(zhuǎn)子20的轉(zhuǎn)子鐵芯80，未設(shè)置圖3所示的外周側(cè)鐵芯部8-1。在如上所述僅增大轉(zhuǎn)子疊層厚度X來提高電動(dòng)機(jī)效率的情況下，由于僅增加轉(zhuǎn)子20的材料，所以與增大轉(zhuǎn)子疊層厚度X和定子疊層厚度Y兩方的情況相比，能夠抑制制造成本。但是，在使轉(zhuǎn)子鐵芯80懸伸的情況下，懸伸部的磁通如圖5所示的虛線箭頭那樣，穿過轉(zhuǎn)子鐵芯80的外周面與定子鐵芯4的內(nèi)周面之間的空隙以外的部分，進(jìn)入定子鐵芯4。因此，穿過該部分的磁通大幅衰減，該磁通作為有效磁通作用于定子鐵芯4的程度減小，不能得到因增大轉(zhuǎn)子疊層厚度X所產(chǎn)生的效果。為了消除這樣的懸伸部的磁通損失，需要在轉(zhuǎn)子20形成軸向的磁路。
[0061]圖6是表示磁通從設(shè)置有外周側(cè)鐵芯部8-1的轉(zhuǎn)子21流向定子鐵芯4的圖。在圖6所示的轉(zhuǎn)子鐵芯81，設(shè)置有圖3所示的外周側(cè)鐵芯部8-1。在這樣構(gòu)成的轉(zhuǎn)子21中，在設(shè)置在懸伸部的永久磁鐵的外周面產(chǎn)生的磁通穿過作為磁路的外周側(cè)鐵芯部8-1。因此，該磁通如圖6所示的虛線箭頭那樣，經(jīng)由轉(zhuǎn)子鐵芯81的外周面與定子鐵芯4的內(nèi)周面之間的空隙進(jìn)入定子鐵芯4。
[0062]這里，在外周側(cè)鐵芯部8-1的截面積為一定時(shí)，外周側(cè)鐵芯部8-1的磁通密度隨著懸伸長(zhǎng)度Z變大而增加，如果懸伸長(zhǎng)度Z達(dá)到規(guī)定長(zhǎng)度，則有效磁通量飽和。即，為了獲得增大懸伸量所產(chǎn)生的效果(增加有效磁通量)，必須增加磁通所穿過的外周側(cè)鐵芯部8-1的截面積。這樣，由于僅增大懸伸長(zhǎng)度Z不能有效地利用磁通，所以轉(zhuǎn)子鐵芯81的截面積與磁通所穿過的轉(zhuǎn)子鐵芯的外周側(cè)鐵芯部8-1的面積的關(guān)系很重要。另一方面，由于能夠懸伸的量根據(jù)電動(dòng)機(jī)的大小變動(dòng)，所以定子疊層厚度Y與轉(zhuǎn)子疊層厚度X的關(guān)系也很重要。
[0063]在本實(shí)施方式涉及的嵌入磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)中，考慮到轉(zhuǎn)子鐵芯8的截面積與磁通所穿過的外周側(cè)鐵芯部8-1的截面積、以及定子疊層厚度Y與轉(zhuǎn)子疊層厚度X的相關(guān)關(guān)系，轉(zhuǎn)子疊層厚度X以滿足關(guān)系式(I)和(2)的方式構(gòu)成。即，在式(I)中，規(guī)定了轉(zhuǎn)子疊層厚度X的最小值，在式(2)中，規(guī)定了轉(zhuǎn)子疊層厚度X的最大值。根據(jù)該式(2)，在使磁力a的值為固定值的情況下，截面積S2相對(duì)于截面積SI的比率越大，轉(zhuǎn)子疊層厚度X的最大值越大。換而言之，懸伸長(zhǎng)度Z越大,截面積S2相對(duì)越大,能夠獲得增大懸伸量所產(chǎn)生的效果。
[0064]此外，轉(zhuǎn)子2的單側(cè)的懸伸長(zhǎng)度Z能夠表示為Z=YXS2/S1，如果考慮到轉(zhuǎn)子2的兩端側(cè)懸伸，則懸伸長(zhǎng)度Z的2倍的長(zhǎng)度(ZX2)與定子疊層厚度Y相加所得到的大小為轉(zhuǎn)子疊層厚度X的最大值。在轉(zhuǎn)子疊層厚度X為該最大值以上的大小的情況下，由于磁飽和而沒有效果。此外，外周側(cè)鐵芯部8-1的磁飽和也受到穿入轉(zhuǎn)子2的磁力a的大小的影響。一般的磁鐵7的磁通密度為0.3~1.5T (特斯拉)，磁力a對(duì)于懸伸量的影響可以用磁力a的倒數(shù)來表示。即，磁力a越弱，轉(zhuǎn)子2能夠懸伸的量越大，磁力a越強(qiáng)，轉(zhuǎn)子2能夠懸伸的量越受到限制。[0065]對(duì)從關(guān)系式(2)中使用的截面積SI減去截面積S3的理由進(jìn)行說明。圖7是示意性表示磁通在各磁鐵7間直線狀地行進(jìn)的圖。在轉(zhuǎn)子鐵芯8的內(nèi)部，在各磁鐵7間流動(dòng)的磁通沿著箭頭的方向直線地行進(jìn)。這是由于，在磁通穿過電磁鋼板時(shí)，磁通具有穿過磁阻較低的路徑的特性，例如圖7的六邊形的由虛線圍成的部分(內(nèi)周側(cè)鐵芯Sb)不會(huì)作為磁回路而加以利用(不會(huì)作為磁路而加以利用)。
[0066]圖8是在轉(zhuǎn)子鐵芯形成有風(fēng)穴的轉(zhuǎn)子2-1的斷面圖，圖9是用于說明圖8所示的轉(zhuǎn)子2-1的截面積SI與截面積S3的關(guān)系的圖。以下，對(duì)與圖1?圖7相同的部分標(biāo)注相同的符號(hào)并省略其說明，這里僅描述不同的部分。
[0067]在轉(zhuǎn)子2-1的內(nèi)周面6與磁鐵7 (磁鐵收容孔9)之間設(shè)置有用于使制冷劑或冷凍機(jī)油通過的連通孔12。由于該連通孔12是空氣層，所以磁通不能穿過連通孔12。因此，需要從中心側(cè)鐵芯8a-l的截面積SI去掉連通孔12的截面積。在設(shè)置有連通孔12的轉(zhuǎn)子2-1中，作為上述式(2)中使用的截面積SI，使用從轉(zhuǎn)子鐵芯82的截面積減去內(nèi)周側(cè)鐵芯8b-l的截面積S3、各連通孔12的截面積和外周側(cè)鐵芯8c的截面積S2所得到的面積。此夕卜，內(nèi)周側(cè)鐵芯8b-l是由將各磁鐵收容孔9的內(nèi)徑側(cè)面9a的中心彼此連接而成的線圍成的部分(六邊形的由虛線圍成的部分)。
[0068]此外，圖9所示的截面積S2與圖3所示的截面積S2同樣，是合并外周側(cè)薄壁鐵芯8d和外周側(cè)鐵芯Sc的外周側(cè)鐵芯部8-1的截面積。此外，在本實(shí)施方式中，由于只要設(shè)置有外周側(cè)鐵芯部8-1則式(2)成立，所以能夠與磁鐵個(gè)數(shù)、磁極形狀、極數(shù)無關(guān)地進(jìn)行應(yīng)用。
[0069]圖10是表示轉(zhuǎn)子的第一變形例的圖，圖11是用于說明圖10所示的轉(zhuǎn)子2-2的截面積的圖，圖12是用于說明圖10所示的轉(zhuǎn)子2-2的外周側(cè)鐵芯部的圖。以下，對(duì)與圖1?圖9相同的部分標(biāo)注相同的符號(hào)并省略其說明，這里僅描述不同的部分。
[0070]圖11示出了具有轉(zhuǎn)子鐵芯83的轉(zhuǎn)子2-2，在該轉(zhuǎn)子鐵芯83形成有設(shè)置在同一圓周上并且沿著周向延伸的平板狀的磁鐵收容孔9-1。在磁鐵收容孔9-1中如圖10所示那樣收容有平板狀的磁鐵7-1。
[0071]轉(zhuǎn)子鐵芯83由內(nèi)周側(cè)鐵芯8b_2、中心側(cè)鐵芯8a_2和外周側(cè)鐵芯8c_2構(gòu)成，外周側(cè)鐵芯8c-2相當(dāng)于圖2的外周側(cè)鐵芯部8-1。S卩，如圖12所示，由與各磁鐵收容孔9-1最接近的部分的外周緣相接的切線A、B、外周面10、磁鐵收容孔9-1的周向端部9c-l和磁鐵收容孔9-1的外徑側(cè)面9b-l圍成的部分(外周側(cè)鐵芯8c-2)相當(dāng)于外周側(cè)鐵芯部8-1。此夕卜，內(nèi)周側(cè)鐵芯8b-2是由將各磁鐵收容孔9-1的內(nèi)徑側(cè)面9a-l的中心彼此連接而成的線圍成的部分(六邊形的由虛線圍成的部分)。
[0072]在圖11中，示出了中心側(cè)鐵芯8a_2的截面積S1、外周側(cè)鐵芯部(外周側(cè)鐵芯8c-2)的截面積S2和內(nèi)周側(cè)鐵芯8b-2的截面積S3，上述截面積SI?S3的總和為轉(zhuǎn)子鐵芯83的截面積。截面積SI表示從轉(zhuǎn)子鐵芯83的截面積減去截面積S2和截面積S3所得到的面積。在采用這種結(jié)構(gòu)的情況下，由于存在外周側(cè)鐵芯部(外周側(cè)鐵芯8c-2)，所以也能夠期待懸伸的效果。
[0073]圖13是表示轉(zhuǎn)子的第二變形例的圖，圖14是用于說明圖13所示的轉(zhuǎn)子2-3的截面積的圖，圖15是用于說明圖13所示的轉(zhuǎn)子2-3的外周側(cè)鐵芯部的圖。以下，對(duì)與圖1?圖9相同的部分標(biāo)注相同的符號(hào)并省略其說明，這里僅描述不同的部分。
[0074]在嵌入磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)中，存在采用在I個(gè)極使用多個(gè)磁鐵的轉(zhuǎn)子的情況。在圖14中，示出了具有轉(zhuǎn)子鐵芯84的轉(zhuǎn)子2-3作為這樣的轉(zhuǎn)子的一個(gè)示例，在轉(zhuǎn)子鐵芯84，形成有設(shè)置在同一圓周上并且在徑向上分割而成為2層結(jié)構(gòu)的磁鐵收容孔(9-2、9-3)。第一磁鐵收容孔9-2配置在轉(zhuǎn)子鐵芯84的外周面10 —側(cè)，形成為向內(nèi)周面6 —側(cè)突出的“C”字形或“ ^ ”字形。此外，第二磁鐵收容孔9-3比第一磁鐵收容孔9-2更靠?jī)?nèi)周面6 —側(cè)配置，形成為與第一磁鐵收容孔9-2相似的形狀。如圖13所示，在第一磁鐵收容孔9-2的中央部收容有平板狀的磁鐵7-2，在第二磁鐵收容孔9-3的中央部收容有平板狀的磁鐵7-3。
[0075]轉(zhuǎn)子鐵芯84由內(nèi)周側(cè)鐵芯8b_3、中心側(cè)鐵芯8a_3和外周側(cè)鐵芯8c_3構(gòu)成，外周側(cè)鐵芯8c-3相當(dāng)于圖2的外周側(cè)鐵芯部8-1。即，如圖15所示，由與第二磁鐵收容孔9-3最接近的部分的外周緣相接的切線A、B、外周面10、第二磁鐵收容孔9-3的周向端部9c-2和第二磁鐵收容孔9-3的外徑側(cè)面9b-2圍成的部分(外周側(cè)鐵芯8c-3)相當(dāng)于外周側(cè)鐵芯部8-1。此外，內(nèi)周側(cè)鐵芯8b-3是由將各第二磁鐵收容孔9-3的內(nèi)徑側(cè)面9a-2的中心彼此連接而成的線圍成的部分(六邊形的由虛線圍成的部分)。
[0076]在圖14中，示出了中心側(cè)鐵芯8a_3的截面積S1、外周側(cè)鐵芯部(外周側(cè)鐵芯8c-3)的截面積S2和內(nèi)周側(cè)鐵芯8b-3的截面積S3。截面積SI~S3的總和為轉(zhuǎn)子鐵芯84的截面積，截面積SI表示從轉(zhuǎn)子鐵芯84的截面積減去截面積S2和截面積S3所得到的面積。在采用這種結(jié)構(gòu)的情況下，由于存在外周側(cè)鐵芯部(外周側(cè)鐵芯8c-3)，所以也能夠期待懸伸的效果。此外，在圖13至圖15中，雖然示出了在徑向上采用2層磁鐵的轉(zhuǎn)子2-3，但是即使是在徑向上采用3、層以上的磁鐵的轉(zhuǎn)子，也能夠期待同樣的效果。
[0077]圖16是表示轉(zhuǎn)子的第三變形例的圖，圖17是用于說明圖16所示的轉(zhuǎn)子2_4的截面積的圖，圖18是用于說明圖16所示的轉(zhuǎn)子2-4的外周側(cè)鐵芯部的圖。以下，對(duì)與圖1~圖9相同的部分標(biāo)注相同的符號(hào)并省略其說明，這里僅描述不同的部分。
[0078]在圖17中，示出了具有轉(zhuǎn)子鐵芯85的轉(zhuǎn)子2-4，在轉(zhuǎn)子鐵芯85形成有設(shè)置在同一圓周上并且向內(nèi)周面6—側(cè)突出的“V”字形的磁鐵收容孔9-4。如圖16所示，在磁鐵收容孔9-4的直線部收容有平板狀的磁鐵7-4。
[0079]轉(zhuǎn)子鐵芯85由內(nèi)周側(cè)鐵芯8b_4、中心側(cè)鐵芯8a_4和外周側(cè)鐵芯8c_4構(gòu)成，外周側(cè)鐵芯8c-4相當(dāng)于圖2的外周側(cè)鐵芯部8-1。即，如圖18所示，由與各磁鐵收容孔9-4最接近的部分的外周緣相接的切線A、B、外周面10、磁鐵收容孔9-4的周向端部9c-3和磁鐵收容孔9-4的外徑側(cè)面9b-3圍成的部分(外周側(cè)鐵芯8c-4)相當(dāng)于外周側(cè)鐵芯部8-1。此外，內(nèi)周側(cè)鐵芯8b-4是由將各磁鐵收容孔9-4的內(nèi)徑側(cè)面9a-3的中心彼此連接而成的線圍成的部分(六邊形的由虛線圍成的部分)。
[0080]在圖17中，示出了中心側(cè)鐵芯8a_4的截面積S1、外周側(cè)鐵芯部(外周側(cè)鐵芯8c-4)的截面積S2和內(nèi)周側(cè)鐵芯8b-4的截面積S3。截面積SI~S3的總和為轉(zhuǎn)子鐵芯85的截面積，截面積SI表示從轉(zhuǎn)子鐵芯85的截面積減去截面積S2和截面積S3所得到的面積。在采用這種結(jié)構(gòu)的情況下，由于存在外周側(cè)鐵芯部，所以能夠期待懸伸的效果。
[0081]如以上所說明的那樣，由于嵌入磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)包括:層疊多片電磁鋼板而成的轉(zhuǎn)子鐵芯8和配置在轉(zhuǎn)子鐵芯8的外周側(cè)且層疊多片電磁鋼板而成的定子鐵芯4，其中，在轉(zhuǎn)子鐵芯8，沿著轉(zhuǎn)子鐵芯8的周向配置有與極數(shù)相當(dāng)?shù)臄?shù)量并且收納構(gòu)成磁極的磁鐵7 (7-1~7-4)的磁鐵收容孔9 (9-1~9-4)，其沿著周向形成有3個(gè)以上，設(shè)轉(zhuǎn)子鐵芯8的疊層厚度為X、定子鐵芯4的疊層厚度為Y、由將各磁鐵收容孔9的內(nèi)徑側(cè)面9a (9a-1~9a-3)的中點(diǎn)彼此連接而成的線圍成的鐵芯部的截面積為S3、在各磁鐵收容孔9的外徑側(cè)面9b (9b-l?9b-3)和轉(zhuǎn)子鐵芯8的外周面10之間設(shè)置的外周側(cè)鐵芯部8-1的截面積為S2、從轉(zhuǎn)子鐵芯8的截面積減去截面積S2和截面積S3所得到的截面積為S1、磁鐵7的磁力為a時(shí),轉(zhuǎn)子鐵芯8以其兩端(一個(gè)軸向端部8e和另一個(gè)軸向端部8e)從固定鐵芯4的兩端(一個(gè)軸向端部4a和另一個(gè)軸向端部4a)懸伸出去并滿足X > Y且乂< Y (1+ (S2/S1) /aX2)的關(guān)系的方式形成，所以無需增大定子鐵芯4就能夠得到增大懸伸量所產(chǎn)生的效果。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)電動(dòng)機(jī)的高效率化并且進(jìn)一步降低制造成本。其結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)電動(dòng)機(jī)主體的小型化和減容化，并且能夠?qū)崿F(xiàn)電動(dòng)機(jī)的擁包材等的減容化。此外，伴隨效率的提聞，能夠比現(xiàn)有的電動(dòng)機(jī)減少能源消耗量，從LCA (Life Cycle Assessment,生命周期評(píng)價(jià))這一點(diǎn)出發(fā)，也能夠提供令人滿意的電動(dòng)機(jī)。
[0082]此外，如圖3、圖4所示，由于各磁鐵收容孔9形成為曲率中心位于轉(zhuǎn)子鐵芯8的徑向外側(cè)的圓弧狀，周向端部9c位于轉(zhuǎn)子鐵芯8的外周面10附近，外周側(cè)鐵芯部8-1形成為是由與各磁鐵收容孔9最接近的部分的外周緣相接的切線A、B、轉(zhuǎn)子鐵芯8的外周面10、周向端部9c和外徑側(cè)面9b圍成的部分，所以在磁鐵收容孔9形成為倒圓弧狀的情況下，由于轉(zhuǎn)子2的軸向端部附近的磁通穿過外周側(cè)鐵芯部8-1而效率良好地進(jìn)入定子鐵芯4，所以也能夠?qū)崿F(xiàn)高磁力化。
[0083]此外，如圖11、圖12所示，由于各磁鐵收容孔9-1形成為沿著周向延伸的平板狀，外周側(cè)鐵芯部8-1形成為是由與各磁鐵收容孔9-1最接近的部分的外周緣相接的切線A、B、轉(zhuǎn)子鐵芯83的外周面10、磁鐵收容孔9-1的周向端部9c-l和磁鐵收容孔9-1的外徑側(cè)面9b-l圍成的部分，所以在磁鐵收容孔9-1形成為平板狀的情況下，由于轉(zhuǎn)子2的軸向端部附近的磁通穿過外周側(cè)鐵芯部8-1而效率良好地進(jìn)入定子鐵芯4，所以也能夠?qū)崿F(xiàn)高磁力化。
[0084]此外，如圖14、圖15所示，由于各磁鐵收容孔包括:設(shè)置在轉(zhuǎn)子鐵芯84的外周側(cè)、呈向轉(zhuǎn)子鐵芯84的內(nèi)周面6突出的“ - ”字形的第一磁鐵收容孔9-2和配置在第一磁鐵收容孔9-2與轉(zhuǎn)子鐵芯84的內(nèi)周面6之間、呈與第一磁鐵收容孔9-2相似的形狀的第二磁鐵收容孔9-3，外周側(cè)鐵芯部8-1形成為是由與各第二磁鐵收容孔9-3最接近的部分的外周緣相接的切線A、B、外周面10、周向端部9c-2和外徑側(cè)面9b-2圍成的部分，所以在磁鐵收容孔形成為“〕”字形的情況下，由于轉(zhuǎn)子2的軸向端部附近的磁通穿過外周側(cè)鐵芯部8-1而效率良好地進(jìn)入定子鐵芯4，所以也能夠?qū)崿F(xiàn)高磁力化。
[0085]此外，如圖17、圖18所示，由于各磁鐵收容孔9-4形成為向轉(zhuǎn)子鐵芯85的內(nèi)周面6 一側(cè)突出的“V”字形，外周側(cè)鐵芯部8-1形成為是由與各磁鐵收容孔9-4最接近的部分的外周緣相接的切線A、B、轉(zhuǎn)子鐵芯84的外周面10、周向端部9c-3和外徑側(cè)面9b_3圍成的部分，所以即使在磁鐵收容孔9-4形成為“V”字形的情況下，由于轉(zhuǎn)子2的軸向端部附近的磁通穿過外周側(cè)鐵芯部8-1而效率良好地進(jìn)入定子鐵芯4，所以也能夠?qū)崿F(xiàn)高磁力化。
[0086]另外，在本實(shí)施方式涉及的嵌入磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)中為了降低渦流損耗而使用將多片電磁鋼板層疊而成的轉(zhuǎn)子鐵芯和定子鐵芯，但是轉(zhuǎn)子鐵芯和定子鐵芯的形狀并不限于層疊多片電磁鋼板而成的形狀。
[0087]此外，本實(shí)用新型的實(shí)施方式涉及的嵌入磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)是表示本實(shí)用新型內(nèi)容的一個(gè)示例，還能夠進(jìn)一步與其它公知技術(shù)組合，在不脫離本實(shí)用新型的主要內(nèi)容的范圍內(nèi)，當(dāng)然還能夠通過省略一部分等進(jìn)行變更而構(gòu)成。[0088]如上所述，本實(shí)用新型能夠應(yīng)用于嵌入磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)，特別是作為能夠?qū)崿F(xiàn)電動(dòng)機(jī)的高效率化并且進(jìn)一步降低制造成本的實(shí)用新型是有用的。
【權(quán)利要求】
1.一種嵌入磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)，其包括:轉(zhuǎn)子鐵芯；以及在所述轉(zhuǎn)子鐵芯的外周側(cè)配置的定子鐵芯，所述嵌入磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)的特征在于: 設(shè)所述轉(zhuǎn)子鐵芯的疊層厚度為X、所述定子鐵芯的疊層厚度為Y、由將形成在所述轉(zhuǎn)子鐵芯的三個(gè)以上的磁鐵收容孔的內(nèi)徑側(cè)面的中點(diǎn)彼此連接而成的線圍成的鐵芯部的截面積為S3、在各所述磁鐵收容孔的外徑側(cè)面和所述轉(zhuǎn)子鐵芯的外周面之間設(shè)置的外周側(cè)鐵芯部的截面積為S2、從所述轉(zhuǎn)子鐵芯的截面積減去所述截面積S2和所述截面積S3所得到的截面積為S1、所述磁鐵的磁力為a，使所述轉(zhuǎn)子鐵芯以其兩端從所述定子鐵芯的兩端懸伸出去并滿足父>丫且父<丫 (1+ (S2/S1) / aX2)的關(guān)系的方式形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于: 各所述磁鐵收容孔形成為曲率中心位于轉(zhuǎn)子鐵芯的徑向外側(cè)的圓弧狀，并且形成為周向端部位于所述轉(zhuǎn)子鐵芯的外周面附近。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于: 各所述磁鐵收容孔形成為沿著周向延伸的平板狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于: 各所述磁鐵收容孔包括:第一磁鐵收容孔，其設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子鐵芯的外周側(cè)，呈朝向所述轉(zhuǎn)子鐵芯的內(nèi)周面突出的“〕”字形；以及第二磁鐵收容孔，其配置在該第一磁鐵收容孔與所述轉(zhuǎn)子鐵芯的內(nèi)周面之間，呈與所述第一磁鐵收容孔相似的形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于: 各所述磁鐵收容孔形成為向所述轉(zhuǎn)子鐵芯的內(nèi)周面?zhèn)韧怀龅摹癡”字形。
【文檔編號(hào)】H02K1/27GK203377701SQ201320433157
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年7月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月19日
【發(fā)明者】土田和慶, 及川智明 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社