同步磁阻電動(dòng)機(jī)以及同步磁阻電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及同步磁阻電動(dòng)機(jī)(reluctance motor)及其轉(zhuǎn)子。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有的同步電動(dòng)機(jī)的情況下，已知有在轉(zhuǎn)子上具有永磁體的永磁體型同步電動(dòng)機(jī)(PMSM-Permanent Magnet Synchronous Motor)，在轉(zhuǎn)子上具有磁場(chǎng)線圈的同步電動(dòng)機(jī)(FCSM:Field Coil Synchronous Motor)，在轉(zhuǎn)子上具有磁性凸極(salient pole)的磁阻電動(dòng)機(jī)(RM -Reluctance Motor)等。
[0003]雖然PMSM沒有因產(chǎn)生磁氣而造成功率損耗且效率較高，但是在高速運(yùn)行時(shí)需要進(jìn)行較弱的磁場(chǎng)控制，而且永磁體的機(jī)械強(qiáng)度、耐熱性等還存在問題。
[0004]由于PMSM的問題、磁體價(jià)格的高漲等，不使用永磁體的電動(dòng)機(jī)即RM漸漸受到關(guān)注。作為RM，已知有與正弦波旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的同步磁阻電動(dòng)機(jī)(SynRM:Synchronous Reluctance Motor)、利用開關(guān)磁場(chǎng)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)(SwitchedReluctance Motor)等。SynRM相比于SRM，已知有低噪聲、低振動(dòng)的特點(diǎn)。
[0005]關(guān)于SynRm的轉(zhuǎn)子，主要以磁通的方向作為q軸，且以與磁通的方向電氣性、磁氣性垂直的方向作為d軸。SynRM的轉(zhuǎn)子中，電氣角例如在分開π (180° )的2個(gè)q軸之間的區(qū)域內(nèi)具有例如5重的磁通屏障(flux barrier) (slit:縫隙)。
[0006]由此，轉(zhuǎn)子在d軸方向上的電感、S卩d軸電感Ld會(huì)小于q軸方向上的電感、即q軸電感Lq，其結(jié)果是，能夠增大磁阻轉(zhuǎn)矩(=(Ld - Lq).Ι(1.Ι(?)。此處，Id是用于產(chǎn)生d軸方向上的磁通的電流，Iq是用于產(chǎn)生q軸方向上的磁通的電流。
[0007]另外，在SynRM的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的其他示例中，在轉(zhuǎn)子鐵心的外周面的d軸附近設(shè)置有凹槽，在該凹槽上卷繞轉(zhuǎn)子線圈。通過使直流電流流過轉(zhuǎn)子線圈，從而能夠在磁阻轉(zhuǎn)矩的基礎(chǔ)上再產(chǎn)生因電流磁通Φ?而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。
[0008]由于在如上所述定義的d軸附近設(shè)置凹槽，因此，能夠防止磁阻轉(zhuǎn)矩的減少，其結(jié)果是能夠提高轉(zhuǎn)矩且改善效率。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)1:日本專利特開2006 - 121821號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2:日本專利特開2009 - 194945號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0010]然而，SynRM的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中，以層狀的方式配置磁阻抗較大的磁通屏障，以使凸極比(Lq/Ld)變大，必須提高轉(zhuǎn)矩、功率因數(shù)。
[0011]在現(xiàn)有的SynRM的結(jié)構(gòu)中，在上述結(jié)構(gòu)上，多層狀磁路的上層側(cè)(與轉(zhuǎn)子軸垂直的半徑方向外側(cè)部分)中磁路的寬度會(huì)相對(duì)地變窄。因此，存在會(huì)產(chǎn)生局部較大的磁阻抗，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子整體的q軸電感(Lq)降低、功率因數(shù)降低的問題。
[0012]本發(fā)明是為了解決上述問題而設(shè)計(jì)的，其目的在于，增大同步磁阻電動(dòng)機(jī)的凸極比(Lq/Ld)，提高轉(zhuǎn)矩和功率因數(shù)。
用于解決技術(shù)問題的手段
[0013]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的特征在于，包括:軸，能旋轉(zhuǎn)地對(duì)該軸進(jìn)行軸支承，且該軸以轉(zhuǎn)軸為中心沿著軸方向延伸；轉(zhuǎn)子鐵心，該轉(zhuǎn)子鐵心形成有多個(gè)磁通屏障，固定于所述軸且在轉(zhuǎn)軸方向上延伸；定子鐵心，該定子鐵心在所述轉(zhuǎn)子鐵心的外周與所述轉(zhuǎn)子鐵心隔開間隔地進(jìn)行配置，且在圓周方向上彼此隔開間隔地進(jìn)行排列，該定子鐵心形成有沿著轉(zhuǎn)軸方向延伸的凸?fàn)畹亩鄠€(gè)定子齒部；以及多相電樞繞阻，該多相電樞繞阻卷繞于多個(gè)所述定子齒部，且具有多個(gè)極，在該同步磁阻電動(dòng)機(jī)中，所述磁通屏障包括:多個(gè)第一磁通屏障，該多個(gè)第一磁通屏障在圓周方向上相互隔開間隔地形成，且在徑向上延伸；以及多個(gè)第二磁通屏障，該多個(gè)第二磁通屏障在被所述第一磁通屏障夾住的各個(gè)圓周角度區(qū)域中在圓周方向上向著所述轉(zhuǎn)軸中心擴(kuò)展成突出的曲面狀，且相互之間隔開間隔來形成。
[0014]本發(fā)明的特征在于，同步磁阻電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子具有設(shè)置有電樞繞阻的定子鐵心，該同步磁阻電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子包括:軸，能旋轉(zhuǎn)地對(duì)該軸進(jìn)行軸支承，且該軸以轉(zhuǎn)軸為中心沿著轉(zhuǎn)軸方向延伸；轉(zhuǎn)子鐵心，該轉(zhuǎn)子鐵心形成有多個(gè)磁通屏障，固定于所述軸且在轉(zhuǎn)軸方向上延伸；所述磁通屏障包括:多個(gè)第一磁通屏障，該多個(gè)第一磁通屏障在圓周方向上相互隔開間隔地形成，且在徑向上延伸；以及多個(gè)第二磁通屏障，該多個(gè)第二磁通屏障在被所述第二磁通屏障夾住的各個(gè)圓周角度區(qū)域中在圓周方向上向著所述轉(zhuǎn)軸中心擴(kuò)展成突出的曲面狀，且相互之間隔開間隔來形成。
發(fā)明效果
[0015]根據(jù)本發(fā)明，能夠增大同步磁阻電動(dòng)機(jī)的凸極比(Lq/Ld)，提高轉(zhuǎn)矩和功率因數(shù)
【附圖說明】
[0016]圖1是與第一實(shí)施方式所涉及的同步磁阻電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸方向垂直的剖面圖。
圖2是與第一實(shí)施方式所涉及的同步磁阻電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸方向垂直的詳細(xì)剖面的局部剖面圖。
圖3是本發(fā)明第一實(shí)施方式所涉及的同步磁阻電動(dòng)機(jī)的電樞繞組的接線圖。
圖4是與現(xiàn)有的同步磁阻電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸方向垂直的剖面中的簡(jiǎn)要磁通分布圖。
圖5是與第一實(shí)施方式所涉及的同步磁阻電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸方向垂直的剖面中的簡(jiǎn)要磁通分布圖。
圖6是現(xiàn)有的同步磁阻電動(dòng)機(jī)及第一實(shí)施方式所涉及的同步磁阻電動(dòng)機(jī)的平均軸轉(zhuǎn)矩的比較圖。
圖7是現(xiàn)有的同步磁阻電動(dòng)機(jī)及第一實(shí)施方式所涉及的同步磁阻電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)的比較圖。
圖8是與第二實(shí)施方式所涉及的同步磁阻電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸方向垂直的剖面圖。
圖9是與第三實(shí)施方式所涉及的同步磁阻電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸方向垂直的詳細(xì)剖面的局部剖面圖。
圖10是與第四實(shí)施方式所涉及的同步磁阻電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸方向垂直的詳細(xì)剖面的局部剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]第一實(shí)施方式
圖1是與第一實(shí)施方式所涉及的同步磁阻電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸方向垂直的剖面圖。另外，圖2是表示與第一實(shí)施方式所涉及的同步磁阻電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸方向垂直的詳細(xì)剖面的局部剖面圖。圖2中為剖面的1/4，雖然為了便于說明僅顯示圖的1/4，但是并非是指同步磁阻電動(dòng)機(jī)能夠一分為四。
[0018]同步磁阻電動(dòng)機(jī)100在外殼(未圖示)的內(nèi)部具有定子10和轉(zhuǎn)子20。
[0019]定子10具有定子鐵心11和多個(gè)定子齒部12。
[0020]定子鐵心11具有在旋轉(zhuǎn)方向上層疊電磁鋼板而成的構(gòu)造，該電磁鋼板是為了降低渦流損耗而在鐵中添加了硅而制成的薄板。定子鐵心11為圓筒狀，且在軸23的轉(zhuǎn)軸方向上延伸。
[0021]定子齒部12在定子10的內(nèi)周上以沿著圓周方向相互隔開間隔的方式排列，且在軸23的轉(zhuǎn)軸方向上延伸。另外，定子齒部12分別從定子鐵心11側(cè)向著轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)中心延伸成凸?fàn)?，它們的前端與轉(zhuǎn)子20的外周將徑向的間隙25夾在中間而相對(duì)。
[0022]彼此相鄰的定子齒部12之間，形成在軸23的轉(zhuǎn)軸方向延伸的定子間隙14。
[0023]圖3是第一實(shí)施方式所涉及的同步磁阻電動(dòng)機(jī)的電樞繞組的接線圖。
[0024]電樞繞阻15卷繞定子齒部12的周圍，且收納于定子間隙14內(nèi)。
[0025]也就是說，卷繞多個(gè)極的多相例如3相的電樞繞阻15。在各個(gè)電樞繞組15中流過U相、V相、W相中任一個(gè)的交流電流。
[0026]另外，同步磁阻電動(dòng)機(jī)100中，并未設(shè)