本發(fā)明涉及內(nèi)置磁體型電機(jī)用轉(zhuǎn)子等。

背景技術(shù)：

1、電動(dòng)機(jī)（包括發(fā)電機(jī)在內(nèi)簡(jiǎn)稱為“電機(jī)”）存在各種類型。最近，隨著變換器控制的發(fā)展和高性能的稀土類磁體的普及，經(jīng)常使用省電力且高效率的同步電機(jī)。

2、同步電機(jī)（synchronous?motor）是在轉(zhuǎn)子（rotor）具備永久磁體（勵(lì)磁源）且在定子（stator）具備電樞繞組（線圈）并向電樞繞組供給交流（ac）而使定子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)來驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子的ac電機(jī)。

3、作為同步電機(jī)，存在永久磁體配設(shè)于轉(zhuǎn)子的表面的表面磁體型電機(jī)（surfacepermanent?magnet?synchronous?motor/“spm電機(jī)”）和該永久磁體配設(shè)于轉(zhuǎn)子的內(nèi)部的內(nèi)置（埋入）磁體型電機(jī)（interior?permanent?magnet?synchronous?motor/“ipm電機(jī)”）。目前，不僅實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)矩化和省電力化、還實(shí)現(xiàn)由防止永久磁體的飛散帶來的可靠性的提高的ipm電機(jī)成為主流。與這樣的ipm電機(jī)相關(guān)的記載例如存在于下述的專利文獻(xiàn)中。

4、現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

5、專利文獻(xiàn)

6、專利文獻(xiàn)1：日本特開2013-247850

7、專利文獻(xiàn)2：日本特開2015-201997

8、專利文獻(xiàn)3：wo2022/004672

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明所要解決的課題

2、專利文獻(xiàn)1~3均提出了在轉(zhuǎn)子鐵芯（轉(zhuǎn)子芯）的磁體孔（插槽）的外周端部（橋部）設(shè)置非磁性部（區(qū)域）。由此，抑制從永久磁體供給的磁通在橋部處短路，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的性能提高。

3、當(dāng)然，在任一專利文獻(xiàn)中，關(guān)于橋部?jī)?nèi)的非磁性部（區(qū)域）的配置、形態(tài)等均沒有任何記載或暗示。

4、本發(fā)明是鑒于這樣的情況而完成的，其目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)置磁體型電機(jī)的性能提高的新的轉(zhuǎn)子等。

5、用于解決課題的手段

6、本發(fā)明人進(jìn)行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過重新研究設(shè)置于插槽的框端外側(cè)的非磁性區(qū)域的配置，能夠增加在轉(zhuǎn)子與定子之間產(chǎn)生的交鏈磁通。通過使該成果演化，從而完成了以下所述的本發(fā)明。

7、《內(nèi)置磁體型電機(jī)用轉(zhuǎn)子》

8、（1）本發(fā)明是一種內(nèi)置磁體型電機(jī)用轉(zhuǎn)子，在由磁性材料構(gòu)成的轉(zhuǎn)子芯的插槽內(nèi)置有永久磁體，其中，該轉(zhuǎn)子芯在位于一個(gè)以上的該插槽中的至少一方的框端外側(cè)具有非磁性區(qū)域，該非磁性區(qū)域以該插槽的框端中央為基準(zhǔn)偏向遠(yuǎn)離磁極中心的一側(cè)。

9、（2）本發(fā)明的內(nèi)置磁體型電機(jī)用轉(zhuǎn)子（簡(jiǎn)稱為“轉(zhuǎn)子”）首先在插槽的框端外側(cè)具有非磁性區(qū)域。由此，抑制通過該框端外側(cè)的部分、區(qū)域（適當(dāng)稱為“框端部”）而從永久磁體供給的磁通的一部分短路。接著，該非磁性區(qū)域以插槽的框端中央為基準(zhǔn)偏向遠(yuǎn)離磁極中心的一側(cè)（也適當(dāng)稱為“外側(cè)”）而設(shè)置。因此，在該框端外側(cè)的周邊區(qū)域，永久磁體的磁通通過位于靠近磁極中心的一側(cè)（也適當(dāng)稱為“內(nèi)側(cè)”）的磁性區(qū)域（“非磁性區(qū)域”以外的部分）而被向定子引導(dǎo)。這樣，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子與定子之間的交鏈磁通的增加，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)ipm電機(jī)的性能提高。

10、《內(nèi)置磁體型電機(jī)》

11、本發(fā)明也作為ipm電機(jī)而掌握。例如，本發(fā)明也可以是具備上述的轉(zhuǎn)子和構(gòu)成電樞的定子的內(nèi)置磁體型電機(jī)。此時(shí)，設(shè)置于插槽（轉(zhuǎn)子芯）的外周端側(cè)（橋部附近）的非磁性區(qū)域例如周向長(zhǎng)度（周向的最小長(zhǎng)度）最好比形成于轉(zhuǎn)子與定子之間的空隙寬度（通常為氣隙）大。而且，非磁性區(qū)域的徑向長(zhǎng)度（徑向的最小長(zhǎng)度）也最好比該空隙寬度大。由此，在插槽（轉(zhuǎn)子芯）的外周端側(cè)，從永久磁體供給的磁通更容易被向定子側(cè)引導(dǎo)。

12、《其他》

13、（1）本說明書中所說的“非磁性區(qū)域”和“磁性區(qū)域（非磁性區(qū)域以外的區(qū)域）”根據(jù)磁通的通過容易度而確定。例如，非磁性區(qū)域最好是比磁性區(qū)域低（初始）磁導(dǎo)率、低飽和磁通密度或高磁阻的區(qū)域。磁導(dǎo)率的調(diào)整例如通過材質(zhì)（成分組成、組織等）的變化來進(jìn)行。飽和磁化的調(diào)整例如除了材質(zhì)變化以外，還可以通過形態(tài)變化（窄幅化、空隙化等）來進(jìn)行。

14、（2）本說明書中所說的“磁極中心”是位于轉(zhuǎn)子的每個(gè)磁極且從永久磁體供給的磁通所朝向的假想的點(diǎn)。磁極中心在各磁極的中心線（對(duì)稱線）上位于轉(zhuǎn)子的外周端線附近（例如，圖1所示的點(diǎn)pc或點(diǎn)pp）。磁極中心的徑向上的位置根據(jù)轉(zhuǎn)子（電動(dòng)機(jī)）的規(guī)格而不同，但在本說明書中，為了便于說明，將磁極的中心線（對(duì)稱線）與轉(zhuǎn)子的外周端線的交點(diǎn)（例如，圖1所示的點(diǎn)pc）設(shè)為“磁極中心”。

15、“框端中央”基本上設(shè)為劃分插槽的框線與插槽的中央線的交點(diǎn)（例如，圖1所示的點(diǎn)ps）。但是，如果需要非磁性區(qū)域的劃分，則也可以將連結(jié)該交點(diǎn)和插槽的中央線與轉(zhuǎn)子的外周端線或其他插槽的框線交叉的點(diǎn)（例如，圖1所示的點(diǎn)pe）的線段設(shè)為“框端中央”。

16、插槽的中央線成為從磁極中心引出的直線與插槽的框線交叉而形成的交點(diǎn)間的中點(diǎn)的軌跡。若基于圖1進(jìn)行例示，則將從磁極中心（pc）延伸的直線與插槽的框線的兩交點(diǎn)（pi、po）的中點(diǎn)（pm）連接的軌跡（tm）成為插槽的中央線。

17、插槽通常以包圍磁極中心的方式呈弧狀設(shè)置。在插槽被肋等分割而呈弧狀配設(shè)多個(gè)小插槽時(shí)，將各小插槽的內(nèi)、外框線（靠近磁極中心的框線和遠(yuǎn)離磁極中心的框線）分別延長(zhǎng)（外推）而考慮假想的大插槽（排除肋等而連結(jié)的插槽）。將該大插槽的中央線與小插槽的框端的交點(diǎn)（或線段）設(shè)為框端中央。

18、本說明書中所說的“周向”是繞轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心（軸）的方向，“徑向”是從轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心呈放射狀延伸的方向。相對(duì)于磁極中心的遠(yuǎn)近的方向可以是周向、徑向、它們的復(fù)合方向等中的任意方向。另外，“轉(zhuǎn)子”既可以是內(nèi)轉(zhuǎn)子也可以是外轉(zhuǎn)子。并且，ipm電機(jī)的磁極數(shù)（設(shè)置于轉(zhuǎn)子、定子的插槽數(shù)等）為兩個(gè)以上即可。

19、（3）只要沒有特別說明，本說明書中所說的“x～y”包括下限值x以及上限值y。能夠?qū)⒈菊f明書所記載的各種數(shù)值或數(shù)值范圍所包含的任意數(shù)值作為新的下限值或上限值而新設(shè)“a～b”這樣的范圍。

技術(shù)特征：

1.一種內(nèi)置磁體型電機(jī)用轉(zhuǎn)子，在由磁性材料構(gòu)成的轉(zhuǎn)子芯的插槽內(nèi)置有永久磁體，其中，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)置磁體型電機(jī)用轉(zhuǎn)子，

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)置磁體型電機(jī)用轉(zhuǎn)子，

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)置磁體型電機(jī)用轉(zhuǎn)子，

5.一種內(nèi)置磁體型電機(jī)，具備：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的內(nèi)置磁體型電機(jī)，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)由交鏈磁通的增加帶來的性能提高的內(nèi)置磁體型電機(jī)用轉(zhuǎn)子。本發(fā)明是在由磁性材料構(gòu)成的轉(zhuǎn)子芯（1）的插槽（12）內(nèi)置有永久磁體（3）的內(nèi)置磁體型電機(jī)用轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子芯在位于一個(gè)以上的插槽中的至少一方的框端外側(cè)具有非磁性區(qū)域（110）。該非磁性區(qū)域以插槽的框端中央（Ps）為基準(zhǔn)偏向遠(yuǎn)離磁極中心（Pc）的一側(cè)。非磁性區(qū)域既可以設(shè)置于位于插槽的外周端側(cè)的橋部，也可以設(shè)置于位于插槽的相鄰插槽之間的肋。非磁性區(qū)域例如通過對(duì)電磁鋼板的一部分進(jìn)行非磁性改性而形成。非磁性區(qū)域的至少一部分也可以由橋部的徑向?qū)挾然蚶叩南噜忛g隔比周圍小的窄幅部構(gòu)成。

技術(shù)研發(fā)人員：濱田典彥,伊東和德
受保護(hù)的技術(shù)使用者：愛知制鋼株式會(huì)社
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21