永磁體埋入型電動機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及在轉子鐵芯的內部埋入有永磁體的永磁體埋入型電動機。
【背景技術】
[0002]近年來，出于節(jié)能意識的提高，提出了很多通過在轉子上使用保磁力高的稀土類永磁體而實現(xiàn)高效率化的永磁體型電動機。然而，稀土類永磁體價格不菲，會導致電動機的成本增加，因此，在以往通常的永磁體埋入型電動機的轉子上使用燒結鐵氧體磁體代替稀土類永久磁體。在這樣使用燒結鐵氧體磁體代替稀土類永久磁體的情況下，表示磁力大小的殘留磁通密度下降到約1/3。為了彌補磁力下降導致的轉矩不足，需要在轉子鐵芯的內部配置盡可能增大了永磁體表面積的燒結鐵氧體磁體。此外，除了永磁體產生的轉矩之外，通過積極地利用磁阻轉矩，能夠彌補燒結鐵氧體磁體產生的磁力的不足。
[0003]例如，在專利文獻I中公開了下面這樣的永磁體埋入型電動機的轉子。永磁體埋入型電動機的轉子包括層疊鐵芯和軸，層疊鐵芯具有多個圓弧狀的永磁體和容納該永磁體的多個沖孔。多個沖孔以I極上I個的比例來設置。而且，多個沖孔以使圓弧的凸部側朝向轉子中心的方式配置。
[0004]此外，在專利文獻2所示的永磁體埋入型電動機中，作為永磁體，使用了周向端部的厚度互不相同的形狀的永磁體，且以厚度小的端部位于旋轉方向前側，厚度大的端部位于旋轉方向后方側的方式配置永磁體。而且，通過這樣的結構，抑制了產生逆轉矩的磁通的增加且使電感增加，由此，有效地增加了磁阻轉矩且抑制了鐵損的增加。
[0005]此外，在專利文獻3所示的永磁體埋入型電動機中，在轉子鐵芯的外周部呈V字形地配置有構成I極的一對永磁體槽，在各永磁體槽中埋設有永磁體。即，在轉子鐵芯上的每I極上呈V字形地各埋設有2個同極永磁體。各永磁體的厚度自作為V字形的中央部分的轉子鐵芯徑向內側的端部向作為V字形的左右端部的轉子鐵芯徑向外側的端部增加。此外，在各永磁體的兩端部形成有曲線部。
[0006]現(xiàn)有技術文獻
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻1:日本實開昭58-105779(主要為圖1)
[0009]專利文獻2:日本特開平11-98721 (主要為圖7)
[0010]專利文獻3:日本特許第4627788號(主要為圖1)

【發(fā)明內容】

[0011]但是，上述專利文獻I所示的永磁體埋入型電動機采用永磁體的徑向厚度一致的構造。在永磁體厚度一致的情況下，磁阻具有越往轉子鐵芯的中心側去越大，且越往轉子鐵芯的徑向外側去越小的特征。因此，存在這樣的問題，即，永磁體的兩端附近磁阻最小，定子的繞組所形成的退磁磁場容易集中于永磁體的兩端部，從而導致永磁體的兩端部減磁，轉矩減小。
[0012]此外，在上述專利文獻2所示的永磁體埋入型電動機中，使用了周向端部的厚度互不相同的形狀的永磁體，因此，存在這樣的問題，即，磁阻產生不均衡，退磁磁場集中于磁阻小的旋轉方向前方側的永磁體端部，當在電流大的區(qū)域中工作時，會引起減磁，導致轉矩減小。
[0013]此外，在上述專利文獻3所示的永磁體型電動機中，在轉子鐵芯的作為V字形的中央部的徑向內側的端部設有連結部，因此，磁通容易流失，成為V字形的中央部的磁阻極小的構造。因此，存在在使用保磁力小于燒結稀土類永磁體的燒結鐵氧體磁體的情況下，V字形的中央部附近的永磁體在退磁磁場的作用下減磁的問題。此外，燒結鐵氧體磁體電阻大，因此渦電流不易流過，此外還具有溫度越低越易減磁的特性，因此，存在不能完全獲得專利文獻3所期待的防止渦電流導致的熱減磁這樣的效果的問題。
[0014]本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于，提供一種永磁體埋入型電動機，即使在使用燒結鐵氧體磁體的情況下，也能夠通過增強針對退磁磁場的減磁耐力，從而不減小轉矩而增加馬達的輸出功率。
[0015]為了達成上述目的，本發(fā)明的永磁體埋入型電動機包括具有轉子鐵芯的轉子和以包圍上述轉子的方式設置的定子；上述轉子鐵芯包括多個磁體容納孔和多個永磁體，多個磁體容納孔沿著周向以與極數相等的數量形成，多個永磁體容納于該多個磁體容納孔中；各上述磁體容納孔以沿著上述轉子的旋轉軸方向觀察時呈凹形狀的方式形成，且以使凹側朝向上述轉子的外側的方式配置；各上述磁體容納孔以沿著上述轉子的旋轉軸方向觀察時相對于磁極的中心線呈對稱形狀的方式形成，且在同一極內不被分割而以一體構造形成；各上述磁體容納孔的寬度方向的厚度在磁極中心部最小，且隨著朝向上述轉子鐵芯的徑向外側去而逐漸增大；至少上述永磁體的磁極中心部的寬度方向的厚度等于對應的上述磁體容納孔的磁極中心部的寬度方向的厚度；以沿著上述轉子的旋轉軸方向觀察時，若設劃定上述磁體容納孔的圓弧中的上述轉子鐵芯的中心側的圓弧的半徑為R1，設上述轉子鐵芯的外周側的圓弧的半徑為R2，且設劃定上述永磁體的圓弧中的上述轉子鐵芯的外周側的圓弧的半徑為R3，則滿足R1>R3>R2的方式構成各上述磁體容納孔和上述永磁體；在各上述磁體容納孔和對應的上述永磁體的兩端部之間設有空間部，該空間部隨著朝向該對應的永磁體的端部去而逐漸增大。
[0016]根據本發(fā)明，通過增強針對退磁磁場的減磁耐力，起到了不減小轉矩而增加馬達的輸出功率的效果。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的實施方式I的永磁體埋入型電動機的剖視圖。
[0018]圖2是表示圖1所示的轉子鐵芯的未將永磁體置于磁體容納孔中的狀態(tài)的剖視圖。
[0019]圖3是表示圖2的磁體容納孔的尺寸特征的局部放大圖。
[0020]圖4是在圖2中將永磁體置于磁體容納孔中之后的狀態(tài)的轉子的剖視圖。
[0021]圖5是表不永磁體的磁場取向的一個例子的圖。
[0022]圖6是實施方式2的與圖4相同狀態(tài)的圖。
[0023]圖7是表示圖6的磁體容納孔的尺寸特征的局部放大圖。
【具體實施方式】
[0024]以下，基于【附圖說明】本發(fā)明的永磁體埋入型電動機的實施方式。另外，在附圖中，相同附圖標記表不相同或相應的部分。
[0025]實施方式1.
[0026]圖1是本發(fā)明的實施方式I的永磁體埋入型電動機的剖視圖，詳細而言，是以垂直于轉子的旋轉軸的剖面進行表示的圖。此外，圖2是表示圖1所示的轉子鐵芯的未將永磁體置于磁體容納孔中的狀態(tài)的剖視圖。圖3是表示圖2的磁體容納孔的尺寸特征的局部放大圖，圖2是在圖2中將永磁體置于磁體容納孔中之后的狀態(tài)的轉子的剖視圖，圖5是表示永磁體的磁場取向的一個例子的圖。
[0027]在圖1中，本實施方式I的永磁體埋入型電動機I包括定子3和轉子5。定子3包括呈環(huán)狀的定子鐵芯7、在該定子鐵芯7的內周部沿周向(轉子5的旋轉方向)以等角度間隔形成的多個齒9以及纏繞于各齒3的繞組11。
[0028]在定子3的內周側以能夠旋轉的方式配設有轉子5，在轉子5的外周面13和多個齒9之間形成有環(huán)狀的空隙15。另外，圖1所示的本實施方式I的定子I作為一個例子采用了分布繞組的定子，但本發(fā)明也可以如后述那樣使用集中繞組的定子。
[0029]圖2中示出了插入永磁體之前的轉子鐵芯19的構造，圖2所示的轉子5作為主要結構包括用于傳遞旋轉能的旋轉軸17和設于該旋轉軸17的外周部的轉子鐵芯19。旋轉軸17和轉子鐵芯19例如通過熱裝和壓入等進行連結。
[0030]轉子鐵芯19是通過在旋轉軸17的延伸方向(圖2的紙面表里方向)上層疊多張用模具對稱作鐵芯沖板的硅鋼板(電磁鋼板)進行沖裁而成的工件來制作的。而且，轉子鐵芯19的外周面13形成為圓筒狀。
[0031]在轉子鐵芯19上以沿周向排列的方式形成有多個(在圖示例中為6個)磁體容納孔21，多個磁體容納孔21配置于同一圓周上。磁體容納孔21以與極數相等的數量配置。各磁體容納孔21在同一極內不被分割而以一體構造(一個極配一個孔)形成。
[0032]各磁體容納孔21形成為沿著轉子3的旋轉軸方向觀察(在圖1?圖7的剖面中觀察)呈凹形狀。更詳細而言，凹形狀呈內側的劃定圓弧線21a和外側的劃定圓弧線21b都按圓弧狀延伸的大致U字狀。此外，各磁體容納孔21以使該U字的凹側朝向轉子5的徑向外側的方式配置。此外，磁體容納孔21的寬度方向的厚度(內側的劃定圓弧線21a和外側的劃定圓弧線21b的間隔)以在磁極的極中心部最小，且隨著朝向轉子鐵芯19的徑向外側去而逐漸增大的方式設定。
[0033]在轉子鐵芯19上設有外周薄壁鐵芯部25，該外周薄壁鐵芯部25位于轉子鐵芯19的外周面13和永磁體23的徑向外側面23c之間(參照圖1的參