[发明专利]同步马达

说明书

技术领域

本发明涉及用于各种工业设备以及混合电动车辆等的同步马达，并且更具体地，涉及具有双定子结构的双定子同步马达，所述双定子同步马达因使用铁氧体磁体代替稀土磁体而消耗较少量的稀土磁体或不消耗稀土磁体。

背景技术

存在已知的双定子电动马达，所述双定子电动马达具有由外定子、内定子和转子组成的双定子结构。在常规双定子电动马达中，外定子布置在转子的径向外侧上，并且内定子布置在转子的径向内侧上。

例如，常规专利文献，日本公开特许公报2001-244643公开了一种电动马达，该电动马达具有转子、内定子和外定子。

在该转子中，多个区段磁极在转子的周向方向上以一定间隔彼此分开设置。所述区段磁极由软磁性材料制成。在相邻的区段磁极之间设置有钕磁体。

该定子具有外定子和内定子。外定子和内定子中的每个具有磁极，所述磁极的数量与转子中区段磁极的数量相同。外定子和内定子具有相同的磁动势，并且通过转子的区段磁极以彼此面对面的关系布置。

由于常规专利文献中所公开的常规电动马达具有较小磁阻的磁路，并减少了磁通泄漏的量，因而可以减小铁芯的饱和并降低铁芯损失，而且这使得可以提高马达在高速旋转下的效率。

另外，由于当磁通沿转子的周向方向穿过区段磁极时产生磁阻转矩，因此电动马达可以在未使用任何强磁体的情况下产生大的输出转矩。这使得可以有助于减小电动马达的尺寸并节省稀土磁体的消耗量。

顺便提及，由于稀土资源的贫乏以及稀土资源增加的成本，因而诸如表面永磁体同步马达(IPMSM)之类的电动马达存在大幅减少对这种稀土磁体的消耗以及使用铁氧体磁体代替稀土磁体的使用的强烈需求。因此，需要在电动马达领域的技术发展方面所有发展。

然而，如常规专利文献中所公开的常规技术的电动马达在使用铁氧体磁体而不是使用设置在相邻的区段磁极之间的钕磁体时具有减小的输出转矩，因为这种铁氧体磁体具有比钕磁体的磁通密度小的低磁通密度。

另外，由于这种铁氧体磁体在去磁曲线中的临界点处具有低的磁场，因而在诸如用于电动车辆的驱动马达之类的具有大的磁动势的绕组的电动马达中容易发生去磁。也就是，由于铁氧体磁体具有低的剩余磁通密度和小的矫顽力，因而与使用钕磁体时的输出转矩相比，这种铁氧体磁体原则上难以在电动马达的有限空间中产生大的输出转矩。

常规技术中要解决的第一主题是：找到在使用铁氧体磁体代替钕磁体时具有大的磁体区域的方法。

常规技术中要解决的第二主题是：找到使用具有去磁曲线中低临界点而不造成去磁的铁氧体磁体的方法。

常规技术中要解决的第三主题是：找到有效地使用减少量的钕磁体的方法。

发明内容

因此希望提供一种同步马达，更具体地，提供一种能够在不使用任何稀土磁体或使用减少量的稀土磁体的情况下产生高的输出转矩的、用于诸如混合式电动车辆之类的机动车辆的双定子同步马达，例如，使用由稀土磁体制成的嵌入式磁体的表面永磁体同步马达(IPMSM)。

示例性实施方式提供了一种具有转子和定子组件的同步马达。该转子具有由在转子的周向方向上设置成环形形状的软磁性材料制成的区段磁极。磁性凹部具有比软磁性材料的磁导率低的磁导率。磁性凹部形成在区段磁极中的每个区段磁极的内表面和外表面中的每个上。定子组件具有至少第一定子和第二定子。该第一定子通过间隙设置在该转子的外侧处。该第一定子具有第一齿部分和多个槽。该第一齿部分具有以规则的间隔形成在第一定子中的多个第一齿部。每个第一齿部均形成在相邻的槽之间。第一定子绕组围绕第一齿部缠绕。该第二定子通过间隙设置在该转子的内侧处。该第二定子具有第二齿部分和多个槽。该第二齿部分具有在第二定子的周向方向上以规则的间隔形成的多个第二齿部。每个第二齿部均形成在相邻的槽之间。第二定子绕组围绕第二齿部分缠绕。第一定子和第二定子中的每个均具有与区段磁极的数量相同的相同数量的磁极。第一定子和第二定子产生磁动势，使得第一定子和第二定子中的在方向上处于面对面关系的磁极具有相同的磁极性。每相的第一定子绕组和第二定子绕组彼此串联连接。表示每相每磁极的槽的数量的变量q为不小于2的整数。区段磁极的最小宽度Wr处于第一定子中的第一齿部的最小宽度Wt的1.3q至2.3q倍的范围内。最小宽度Wr为形成在区段磁极的外侧处的磁性凹部与形成在区段磁极的内侧处的磁性凹部之间的方向上的宽度。磁性凹部的深度不小于形成在第二定子中的槽的平均宽度Ws。

根据本发明的主题可以具有如下结构：其中，第一定子为外定子并且第二定子为内定子。即，同步马达具有转子和定子组件。