[发明专利]嵌入磁铁式同步电动机

说明书

本发明申请是申请日为2013年7月18日、申请号为201380038229.8(国际申请号为PCT/JP2013/069563)、发明名称为“嵌入磁铁式同步电动机”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及在转子铁芯的内部嵌入有永久磁铁的嵌入磁铁式同步电动机(IPMSM)。

背景技术

在嵌入磁铁式同步电动机中，实现高磁力化的一般方法是使转子铁芯的轴向长度(转子叠层厚度)和定子铁芯的轴向长度(定子叠层厚度)一同增大。然而，在采用这种结构的情况下，作为电动机的基本构成材料的铜、铁、磁铁等的使用量增加而导致成本提高，故不优选。在下述专利文献1所代表的现有的嵌入磁铁式同步电动机中，由于使转子叠层厚度形成得比定子叠层厚度大(悬伸)，所以直接的材料费用仅为构成转子的铁和磁铁即可，能够抑制制造成本。此外，在现有技术中，由于从在沿着转子铁芯的轴向延伸的部分(悬伸部)设置的永久磁铁的外周面产生的磁通穿过该悬伸部的转子磁极部，作为有效磁通作用于定子铁芯，所以效率得到改善。

专利文献1：日本特开2000-116044号公报

发明内容

这里，转子铁芯的外周侧铁芯部的磁通密度随着悬伸部的长度(定子叠层厚度与转子叠层厚度之差)变大而增加，如果悬伸部的长度达到规定长度，则有效磁通量饱和。即，由于仅使悬伸部的长度变大不能有效地利用磁通，所以转子铁芯的截面积与磁通所穿过的转子铁芯的外周侧铁芯部的面积的关系很重要。另一方面，由于能够悬伸的量根据电动机的大小变动，所以定子叠层厚度与转子叠层厚度的关系也很重要。然而，在上述专利文献1所代表的现有技术中，由于没有考虑上述关系，所以存在不能应对实现电动机的高效率化并且进一步降低制造成本的需求的问题。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够实现电动机的高效率化并且进一步降低制造成本的嵌入磁铁式同步电动机。

为了解决上述问题而实现发明目的，本发明的嵌入磁铁式同步电动机，其包括：转子铁芯，层叠多片电磁钢板而成；以及定子铁芯，其层叠多片电磁钢板而成，并配置在上述转子铁芯的外周侧，上述嵌入磁铁式同步电动机，在上述转子铁芯沿着上述转子铁芯的周向配置有与极数相当的数量并且收纳构成磁极的磁铁的磁铁收容孔，其沿着周向形成有3个以上，设上述转子铁芯的叠层厚度为X、上述定子铁芯的叠层厚度为Y、由将各上述磁铁收容孔的内径侧面的中点彼此连接而成的线围成的铁芯部的截面积为S3、在各上述磁铁收容孔的外径侧面和上述转子铁芯的外周面之间设置的外周侧铁芯部的截面积为S2、从上述转子铁芯的截面积减去上述截面积S2和上述截面积S3所得到的截面积为S1、上述磁铁的磁力为a，使上述转子铁芯以其两端从上述定子铁芯的两端悬伸出去并满足X＞Y且X＜Y(1+(S2/S1)/a×2)的关系的方式形成。

根据本发明，由于采用考虑到转子铁芯的截面积与磁通所穿过的转子铁芯的外周侧铁芯部的面积、以及定子叠层厚度与转子叠层厚度的关系的转子，所以起到能够实现电动机的高效率化并且进一步降低制造成本的效果。

附图说明

图1是本发明的实施方式涉及的嵌入磁铁式同步电动机的侧视图。

图2是图1所示的转子的断面图。

图3是图1所示的转子铁芯的断面图。

图4是外周侧铁芯部的放大图。

图5是表示磁通从未设置外周侧铁芯部的转子流向定子铁芯的图。

图6是表示磁通从设置有外周侧铁芯部的转子流向定子铁芯的图。

图7是示意性表示磁通在各磁铁间直线状地行进的图。

图8是在转子铁芯形成有风穴的转子的断面图。

图9是用于说明图8所示的转子的截面积S1与截面积S3的关系的图。

图10是表示转子的第一变形例的图。

图11是用于说明图10所示的转子的截面积的图。

图12是用于说明图10所示的转子的外周侧铁芯部的图。

图13是表示转子的第二变形例的图。

图14是用于说明图13所示的转子的截面积的图。

图15是用于说明图13所示的转子的外周侧铁芯部的图。

图16是表示转子的第三变形例的图。

图17是用于说明图16所示的转子的截面积的图。

图18是用于说明图16所示的转子的外周侧铁芯部的图。

符号说明

1旋转轴