[发明专利]永久磁铁式旋转电机

说明书

本申请是名称为“永久磁铁式旋转电机”、国际申请日为2006年8月23日、国际申请号为PCT/JP2006/316510、国家申请号为200680055648.2的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及永久磁铁式旋转电机。

背景技术

一般，永久磁铁马达粗略分为两种类型。是将永久磁铁粘贴在转子铁心的外周的表面磁铁型永久磁铁马达和将永久磁铁埋入转子铁心中的埋入型永久磁铁马达。作为可变速驱动用马达，埋入型永久磁铁马达合适。

使用图19，说明埋入型永久磁铁马达的转子的构成。在图19中，11表示转子，12表示转子铁心，14表示高矫顽磁力永久磁铁。在转子铁心12的外周部，以均分间距仅设置数量为极数的长方形的空洞。图19是四极的转子11，设置四个空洞，并将永久磁铁14插入。永久磁铁14在转子的半径方向，或者永久磁铁14的截面的长方形中与气隙面相对的边呈直角方向被磁化。为了不因负荷电流而消磁，永久磁铁14主要应用矫顽磁力高的NdFeB永久磁铁等。转子铁心12是将穿凿了空洞的电磁钢板叠层而形成。这样的以往例记载于“《埋入磁铁同步马达的设计和控制》、武田洋次等著、オ一ム公司发行”中，另外，埋入型的变形例记载于特开平7-336919号公报中。另外，作为可变速特性优异的高输出的马达，有在特开平11-27913号公报、特开平11-136912号公报中记载的永久磁铁式磁阻型旋转电机。

在永久磁铁式旋转电机中，因为永久磁铁的交链磁通总是固定地产生，所以，因永久磁铁而产生的感应电压与旋转速度成比例地升高。在从低速到高速进行可变速运转的情况下，在高速旋转时，因永久磁铁而产生的感应电压极高，因该永久磁铁而产生的感应电压施加于逆变器的电子零件，若达到电子零件的耐电压以上，则零件绝缘破坏。因此，考虑了进行将永久磁铁的磁通量削减到耐电压以下的设计，但是，在永久磁铁式旋转电机的低速区域的输出以及效率降低。

在从低速到高速进行接近固定输出的可变速运转的情况下，因为永久磁铁的交链磁通固定，所以，在高速旋转区域，旋转电机的电压达到电源电压上限，输出所必需的电流不流动。其结果为，在高速区域，输出大幅降低，再有，不能进行直至高速区域的大范围的驱动。因此，最近，作为扩大可变速范围的方法，开始应用在上述的《埋入磁铁同步马达的设计和控制》中记载的弱磁通控制。在该弱磁通控制中，使因d轴电流而产生的消磁场作用于高矫顽磁力永久磁铁4，在可逆的范围，使永久磁铁的磁动作点移动，使磁通量变化。因此，在进行弱磁通控制的埋入型永久磁铁式旋转电机中，作为埋入用永久磁铁，应用不会因消磁场而不可逆地消磁的高矫顽磁力的NdFeB磁铁。

因为由于d轴电流的消磁场，永久磁铁的交链磁通减少，所以，交链磁通的减少量生成了电压相对于电压上限值的富余量。这样，因为能够增加电流，所以，在高速区域的输出增加。另外，能够使旋转速度仅上升电压富余量，扩大了可变速运转的范围。

但是，需要持续对永久磁铁施加消磁场，由于无助于输出的d轴电流总是持续流动，所以，铜损增加，效率恶化。再有，因d轴电流而产生的消磁场产生了高谐波磁通，通过高谐波磁通等产生的电压的增加造成了因弱磁通控制产生的电压降低的界限。由于这些，即使将弱磁通控制应用到埋入型永久磁铁式旋转电机中，也难以进行基底速度的三倍以上的可变速运转。再有，由于上述的高谐波磁通，铁损增加，由于因高谐波磁通而产生的电磁力，产生振动。

另外，在将埋入型永久磁铁马达应用于混合汽车用驱动马达的情况下，在仅用发动机驱动的状态下，马达随同旋转。在中·高速旋转中，因马达的永久磁铁而产生的感应电压达到电源电压以上，通过弱磁通控制，使d轴电流持续流动。因为在该状态下，马达产生的仅仅是损失，所以，综合运转效率恶化。

在将埋入型永久磁铁马达应用于电车用驱动马达的情况下，电车有惯性运转的状态，与上述同样，因为使因永久磁铁而产生的感应电压在电源电压以下，所以，通过弱磁通控制，使d轴电流持续流动。因为在该状态下，马达产生的也仅仅是损失，所以，综合运转效率恶化。

发明内容

本发明是鉴于上述那样以往技术的问题点而产生的发明，其目的是提供一种永久磁铁式旋转电机，这种永久磁铁式旋转电机能够提供一种在从低速到高速的大范围进行可变速运转，低速旋转区域的高扭矩化和中·高速旋转区域的高输出化，提高效率，提高可靠性。