永磁式旋转电机制造技术

本发明专利技术的永磁式旋转电机，能够抑制去磁时及起磁时的磁化电流的增加、以高输出进行从低速到高速的大范围中的可变速运转。转子（1）包括转子铁芯（2）、保磁力与磁化方向厚度的乘积较小的永久磁铁（3）、和保磁力与磁化方向厚度的乘积较大的永久磁铁（4）。在使永久磁铁（3）的铰链磁通减少的情况下，通过电枢线圈的电流，使与永久磁铁（3）的磁化方向相反方向的磁场作用。在使永久磁铁（3）的交链磁通增加的情况下，通过电枢线圈的电流使与磁铁磁化方向相同方向的磁场作用。在除了永久磁铁（3）以外的其他永久磁铁（4）的磁路部分设有短路线圈（8）。通过由磁化电流产生的磁场，在短路线圈（8）中感应出感应电流，通过该感应电流在短路线圈（8）的周围产生磁场。通过由该磁场和磁化电流产生的磁场将永久磁铁（3）起磁。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术的永磁式旋转电机，能够抑制去磁时及起磁时的磁化电流的增加、以高输出进行从低速到高速的大范围中的可变速运转。转子（1）包括转子铁芯（2）、保磁力与磁化方向厚度的乘积较小的永久磁铁（3）、和保磁力与磁化方向厚度的乘积较大的永久磁铁（4）。在使永久磁铁（3）的铰链磁通减少的情况下，通过电枢线圈的电流，使与永久磁铁（3）的磁化方向相反方向的磁场作用。在使永久磁铁（3）的交链磁通增加的情况下，通过电枢线圈的电流使与磁铁磁化方向相同方向的磁场作用。在除了永久磁铁（3）以外的其他永久磁铁（4）的磁路部分设有短路线圈（8）。通过由磁化电流产生的磁场，在短路线圈（8）中感应出感应电流，通过该感应电流在短路线圈（8）的周围产生磁场。通过由该磁场和磁化电流产生的磁场将永久磁铁（3）起磁。【专利说明】永磁式旋转电机本申请为中国申请号200980123036.6专利技术名称为“永磁式旋转电机”的中国专利申请的分案申请。
本专利技术涉及使用两种以上的永久磁铁、使其中至少I个永久磁铁的磁通量不可逆地变化、能够进行从低速到高速的大范围内的可变速旋转的永磁式旋转电机。特别涉及将短路线圈或导电性的板配置在转子铁芯、以使得在使至少I个永久磁铁的磁通量不可逆地变化时、不会因其他永久磁铁的影响而抑制上述至少I个磁铁的磁通量的变化的永磁式旋转电机。
技术介绍
一般，永磁式旋转电机大体上划分有两种类型。是将永久磁铁粘贴在转子铁芯的外周上的表面磁铁型永磁式旋转电机、和将永久磁铁4植入在转子铁芯2之中的植入型永磁式旋转电机。作为可变速驱动用马达，植入型永磁式旋转电机是适合的。在永磁式旋转电机中，由于永久磁铁的交链磁通总是一定地产生，所以永久磁铁的感应电压与旋转速度成比例地变高。因此，在从低速到高速可变速运转的情况下，在高速旋转下，永久磁铁带来的感应电压(反电动势(逆起電圧))变得很高。如果永久磁铁带来的感应电压被施加在变换器的电子部件上而成为其耐电压以上，则电子部件绝缘破坏。因此，可以考虑进行削减永久磁铁的磁通量以使其成为耐电压以下的设计，但在此情况下，永磁式旋转电机的低速域中的输出及效率低下。在从低速到高速进行接近于恒定输出的可变速运转的情况下，永久磁铁的交链磁通是一定的，所以在高速旋转域中，旋转电机的电压达到电源电压上限，不再流过输出所需要的电流。结果，在高速旋转域中，输出大幅下降，进而，不能大范围地可变速运转到高速旋转。最近，作为扩大可变速范围的方法，开始采用非专利文献I所述那样的弱磁通控制。电枢线圈的总交链磁通量包括d轴电流带来的磁通和永久磁铁带来的磁通。在弱磁通控制中，通过产生负的d轴电流带来的磁通，由该负的d轴电流带来的磁通来使全交链磁通量减少。此外,在弱磁通控制中，高保磁力的永久磁铁也是磁特性(B — H特性)的动作点在可逆的范围中变化。因此，永久磁铁采用高保磁力的NdFeB磁铁，以使其不会由弱磁通控制的去磁场不可逆地去磁。在采用弱磁通控制的运转中，由于通过负的d轴电流带来的磁通使交链磁通减少，所以交链磁通的减少量形成相对于电压上限值的电压的富余量。并且，由于能够增加作为转矩成分的电流，所以高速域中的输出增加。此外，能够使旋转速度上升电压富余量，扩大可变速运转的范围。但是，由于总是使不对输出贡献的负的d轴电流持续流过，所以铜损增加而效率恶化。进而，负的d轴电流带来的去磁场产生高谐波磁通，通过高谐波磁通等产生的电压的增加形成弱磁通控制带来的电压降低的极限。因为这些，即使对植入型永磁式旋转电机使用弱磁通控制，也难以进行基本速度的3倍以上的可变速运转。进而，有通过上述高谐波磁通使铁损增加、在中、高速区域中效率大幅下降的问题。此外，还有可能通过高谐波磁通带来的电磁力产生振动。在将植入型永磁式旋转电机应用到复合动力汽车用驱动电动机中的情况下，在仅通过发动机驱动的状态下，电动机被牵连。在中、高速旋转中，电动机的永久磁铁带来的感应电压上升，所以为了抑制到电源电压以内，通过弱磁通控制使负的d轴电流持续流过。在此状态下，电动机仅产生损失，所以综合运转效率恶化。在将植入型永磁式旋转电机应用到电车用驱动电动机中的情况下，电车有进行惰性运转的状态，与上述同样，为了使永久磁铁带来的感应电压成为电源电压以下，通过弱磁通控制使负的d轴电流持续流过。在此情况下，电动机仅产生损失，所以综合运转效率恶化。作为解决这样的问题的技术，在专利文献I及专利文献2中，记载有以下的技术:配置在由定子线圈的电流形成的磁场作用下磁通密度不可逆地变化之程度的低保磁力的永久磁铁、和具有低保磁力的永久磁铁的2倍以上的保磁力的高保磁力的永久磁铁，在为电源电压的最大电压以上的高速旋转域中，通过电流带来的磁场使低保磁力的永久磁铁磁化，以使低保磁力的永久磁铁与高保磁力的永久磁铁带来的全交链磁通减少，来调节全交链磁通量。该专利文献I的永磁式旋转电机具备图9所述那样的结构的转子I。即，转子I包括转子铁芯2、8个低保磁力永久磁铁3及8个高保磁力永久磁铁4。转子铁芯2将硅钢板层叠而构成，低保磁力永久磁铁3是招铁镍钴磁铁或FeCrCo磁铁,高保磁力磁铁4是NdFeB磁铁。低保磁力永久磁铁3被植入在转子铁芯2之中，在低保磁力永久磁铁3的两端部设有第I空洞5。低保磁力永久磁铁3沿着与作为磁极间的中心轴的q轴一致的转子的半径方向配置，沿相对于半径方向成直角方向被磁化。高保磁力永久磁铁4被植入在转子铁芯2内，在高保磁力永久磁铁4的两端部设有第2空洞6。高保磁力永久磁铁4沿转子I的大致周向配置，以使其在转子I的内周侧被两个低保磁力永久磁铁3夹着。高保磁力永久磁铁4沿相对于转子I的周向大致成直角方向被磁化。转子铁芯2的磁极部7被形成为，使其被两个低保磁力永久磁铁3和I个高保磁力永久磁铁4包围。转子铁芯2的磁极部7的中心轴方向为d轴，磁极间的中心轴方向为q轴。在采用了该转子I的专利文献I的永磁式旋转电机中，在定子线圈中流过通电时间为很短时间(100 μ s?Ims左右)的脉冲性的电流而形成磁场,使磁场作用在低保磁力永久磁铁3上。如果设起磁磁场为250kA/m，则理想的是在低保磁力永久磁铁3上作用足够的起磁磁场、在高保磁力永久磁铁4上没有起磁带来的不可逆去磁。结果，在专利文献I的永磁式旋转电机中，通过转子I的d轴电流，能够使低保磁力永久磁铁3的交链磁通量从最大到O较大地变化，此外磁化方向也能够为正反的两方向。即，如果设高保磁力永久磁铁4的交链磁通为正方向，则能够将低保磁力永久磁铁3的交链磁通从正方向的最大值到O、再到反方向的最大值大范围地调节。因而，在转子I中，通过将低保磁力永久磁铁3用d轴电流起磁,能够大范围地调节合计了低保磁力永久磁铁3和高保磁力永久磁铁4的全交链磁通量。例如，在低速域中，通过低保磁力永久磁铁3用d轴电流磁化而在与高保磁力永久磁铁4的交链磁通相同方向(初始状态)成为最大值，永久磁铁带来的转矩成为最大值，所以能够使旋转电机的转矩及输出成为最大。在中、高速域中，通过使低保磁力永久磁铁3的磁通量下降、降低全交链磁通量，旋转电机的电压下降，所以相对于电源电压的上限值形成富余，能够进一步提高旋转速度(频率)。专利文献1:日本特开2006 - 280195号公报专利文献2:日本特开2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：堺和人，桥场丰，大坪洋辅，松冈佑将，高桥则雄，德增正，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：