[发明专利]永磁式旋转机械

说明书

技术领域

本发明涉及永磁式旋转机械，特别涉及具有在磁铁插入孔中插入了永久磁铁的转子的永磁式旋转机械。 

背景技术

对空调机(空调装置)或电冰箱等的压缩机进行驱动的电动机、对车辆或者车载装置等进行驱动的电动机等，可以采用具有在磁铁插入孔中插入了永久磁铁的转子的永磁式电动机(所谓“永久磁铁埋入式电动机”(InteriorPermanent Motor：IPM Motor))。 

永久磁铁埋入式电动机具备：有齿的定子、经由齿的齿顶面隔间隙可旋转地配置的转子。在转子上，从垂直轴向的剖面看，周向交替配置主磁极部和辅助磁极部。在主磁极部上配置有能够插入永久磁铁的磁铁插入孔。 

永久磁铁埋入式电动机的输出转矩T由下式表示。 

T＝p[φ·Iq+(Ld-Lq)Id·Iq] 

这里，p为极对数，φ为磁通量，Id为d轴电流，Iq为q轴电流，Ld为d轴电感，Lq为q轴电感。 

由该式可知，永久磁铁埋入式电动机能够利用由磁通量φ产生的磁转矩和由电感差(Ld-Lq)产生的磁阻转矩这两者。由此能够以较小电流进行驱动，因此效率较高。 

近年来，作为永磁式电动机的控制方式，可以采用无传感器控制方式。在这种无传感器控制方式中，假设定子绕组感应产生的电动势的波形(定子绕组的电动势波形)为正弦波，使用输入电压和输入电流检测转子的旋转位置。但是，在永久磁铁埋入式电动机的定子绕组的电动势波形中含有较多的高次谐波成分。因此，在将无传感器控制方式用作永久磁铁埋入式电动机的控制方式时，由于电动势波形中所含高次谐波成分，会使转子位置检测精度降低。若转子位置检测精度降低，则无法进行最佳控制而使效率降低。此外，在电动势波形所含高次谐波成分较多时，会导致由高次谐波成分引起的铁损 增加而使效率降低。 

因此，本发明者研发并提出了能够使电动势波形所含高次谐波成分减少的永久磁铁埋入式电动机(JP特开2004-260972号公报，JP特开2005-86955号公报)。在这种永久磁铁埋入式电动机中，转子的外周面由第一外周面和第二外周面形成。各第一外周面具有与主磁极部的d轴交叉的第一曲线形状。各第二外周面具有与辅助磁极部的q轴交叉的第二曲线形状。并且，第二曲线形状的曲率半径设定为大于第一曲线形状的曲率半径。 

通过采用配置了多层永久磁铁的转子，来提高永磁式电动机的输出转矩。因此，本发明者对具有配置了多层永久磁铁的转子的永磁式电动机(多层结构的永磁式电动机)与上述由第一外周面和第二外周面形成转子外周面的技术的结合进行了研究。但是，在由第一外周面和第二外周面形成转子外周面的技术中，为了减少电动势波形所含的高次谐波成分，而使q轴附近的间隙增大。当q轴附近的间隙增大时，q轴电感减小而使磁阻转矩减小。磁阻转矩减小会使效率降低。 

发明内容

本发明的目的在于，提供一种在多层结构的永磁式旋转机械中，使电动势波形所含的高次谐波成分减少，同时使q轴电感增大的技术。 

在本发明一个方式涉及一种永磁式旋转机械(多层结构的永磁式旋转机械)，具备定子和转子，定子具有齿，齿在转子对向一侧具有齿顶面，而且，当从与轴向交叉的方向观察时，在转子的周向上交替配置有主磁极部和辅助磁极部，在各主磁极部的径向上以多层配置有插入永久磁铁的磁铁插入孔。 

从与轴向交叉的方向看，转子的外周面由第一外周面和第二外周面形成。各第一外周面具有与主磁极部的d轴交叉而形成为向外周方向凸出的第一曲线形状。各第二外周面具有与辅助磁极部的q轴交叉而形成为向外周方向凸出的第二曲线形状。第二曲线形状的曲率半径设定为大于第一曲线形状的曲率半径。将与辅助磁极部的q轴交叉的第二曲线形状的曲率半径设定为，大于和主磁极部的d轴交叉的第一曲线形状的曲率半径，从而能够减少电动势波形中所含的高次谐波成分。特别是，将在主磁极部上径向相邻配置的各层的磁铁插入孔的端壁配置在与第二外周面相对向的位置上，从而能够有效 地减少多层结构的永磁式旋转机械的电动势波形中所含的高次谐波成分。