CN102195431A - 永久磁铁同步电动机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种使用稀土类磁铁时，不减少转矩而能够扩大其高速运转范围的永久磁铁同步电动机。一种永久磁铁同步电动机，具备：将2n个(其中，n＝自然数)极配置成圆周状的转子(1)；隔着空隙与转子对置配置并产生旋转磁通的定子(100)，其中，转子是在构成其各极的铁心内埋设至少一个以上的以稀土类为主成分的永久磁铁而构成励磁极的转子，永久磁铁的厚度Tp相对于转子的铁心的厚度Tc，成为Tp＜Tc/3，并且转子的彼此相邻且不同的磁极的永久磁铁间的铁心部上设有由非磁性体构成的多个狭缝。

Description

永久磁铁同步电动机

技术领域

本发明涉及永久磁铁同步电动机，尤其是涉及利用了以钕磁铁为代表的稀土类磁铁的永久磁铁同步电动机。

背景技术

使永久磁铁同步电动机高速旋转时，电感的电压与转速成比例地下降较大，因此转速的上限在不会成为输入电压不足的范围内会受到限制。以高速旋转区域的扩大为目的，如以下的专利文献1(尤其是其图4)所示，已知有在转子中埋设的永久磁铁外侧的外周铁心部及永久磁铁内侧的背轭部设置狭缝，从而减少电感的技术。

另一方面，在以钕磁铁为首的稀土类磁铁中，残留磁通密度为1T以上，在转子设置狭缝会容易导致磁饱和。而且，稀土类磁铁相对于铁氧体磁铁而保持力增大至数倍，因此能够使磁铁薄壁化，但磁铁部分的磁阻仍然大，与永久磁铁外侧的外周铁心部相比，流过背轭部分的磁通少。因此，如以下的专利文献2所示，已知有未在背轭部分施加狭缝而仅在永久磁铁外侧的外周铁心部施加狭缝，来调整磁通的流动并减少电感的技术。

专利文献1：日本特开2002-84690号公报

专利文献2：日本特开2004-336999号公报

然而，在上述专利文献1所示的结构中，永久磁铁的径向长度大于转子铁心的径向长度，磁阻极大。使用了此种壁厚的永久磁铁的结构被考虑作为铁氧体磁铁的减磁耐力的提高对策。需要说明的是，在该结构中，电枢磁通的大部分流过转子的外周铁心部，因此设置在外周铁心部上的狭缝有助于降低电感，但设置在背轭部分上的狭缝的效果小。另一方面，由于在背轭部分设置狭缝而由磁性体构成的磁路减少，因此容易引起磁饱和。由此，存在永久磁铁的产生磁通减少而转矩减少的问题。需要说明的是，关于该问题，在上述专利文献1中并未触及，但这是考虑到使用铁氧体磁铁时，永久磁铁的残留磁通密度为0.5T左右，因此即使在背轭部分稍微设置狭缝也不会产生显著的磁饱和。

如上所述，在永久磁铁同步电动机中为了实现高速旋转区域的扩大而降低电感的方法有效，但是，在使用了以钕磁铁为首的稀土类磁铁时，通过以电感降低为目的而在转子设置狭缝，容易引起磁饱和，由此存在永久磁铁的产生磁通的下降，而且导致转矩的下降的课题。

发明内容

因此，本发明的目的鉴于上述现有技术的课题而实现，更具体来说，尤其是提供一种使用以钕磁铁为首的稀土类磁铁时，不减少转矩而能够扩大其高速运转范围的永久磁铁同步电动机。

根据本发明，为了实现上述目的，涉及一种永久磁铁同步电动机，具备：将2n个(其中，n＝自然数)极配置成圆周状的转子；隔着空隙与所述转子对置配置并产生旋转磁通的定子，其中，所述转子是在构成其各极的铁心内埋设至少1个以上的以稀土类为主成分的永久磁铁而构成励磁极的转子，所述永久磁铁的厚度Tp相对于所述转子的铁心的厚度Tc，成为Tp＜Tc/3，并且所述转子的彼此相邻且不同的磁极的永久磁铁间的铁心部上设有由非磁性体构成的多个狭缝。

另外，在本发明中，在所述记载的永久磁铁同步电动机中，所述狭缝为通过直线或圆弧将所述彼此相邻且磁极不同的永久磁铁之间连结的形状，且所述狭缝的直线部分的长度或圆弧部分的长度优选大于所述永久磁铁的径向厚度的最大值，而且以所述稀土类为主成分的永久磁铁优选由钕磁铁构成。而且，位于所述永久磁铁的磁极中心附近的狭缝的宽度优选大于位于所述永久磁铁的磁极端部附近的狭缝的宽度，而且位于所述永久磁铁的磁极中心附近的相邻的狭缝之间的距离优选小于位于所述永久磁铁的磁极端部附近的相邻的狭缝之间的距离。此外，在相对于所述永久磁铁的磁化方向垂直的面中，位于通过所述狭缝连结一侧的面的周向宽度即构成磁极1极的至少1个以上的所述永久磁铁的周向宽度的总计值Wpm与在所述呈直线状或圆弧状延伸的狭缝中相对于狭缝的延伸方向垂直的方向的宽度的磁极每1极的总计值Wsl之比优选为0.11＜Wsl/Wpm＜0.31。

此外，在本发明中，所述永久磁铁同步电动机可以是内转型的永久磁铁同步电动机，也可以是外转型的永久磁铁同步电动机，并且在经由滑动件驱动机构将电动机的旋转运动变换成滑动件的升降运动并形成为能够冲压成形的冲压机械中，所述永久磁铁同步电动机能够作为进行旋转运动的所述电动机或使用于注塑成形机中的动力产生部。

发明效果

根据以上的本发明，提供一种尤其是在使用了以钕磁铁为首的稀土类磁铁时，不减少转矩而能够扩大其高速运转范围的永久磁铁同步电动机，从而在这一实用方面发挥优良的效果。

附图说明

图1是说明成为本发明的基础的永久磁铁同步电动机中的磁通的永久磁铁同步电动机中的磁通的行迹、现象的图。

图2是表示上述图1的永久磁铁同步电动机中的磁通Φ与磁铁厚度Tp的关系的图。

图3是本发明的实施例1的永久磁铁同步电动机的转子的径向剖视图。

图4是本发明的实施例1的永久磁铁同步电动机的径向剖面中的磁通线的示意图。

图5是用于说明图1所示的永久磁铁宽度和设置在转子背轭上的狭缝宽度的转子的径向剖视图。

图6是本实施例的狭缝宽度与无负载感应电动势、转矩及电感的关系图。

图7是本发明的第一实施例的另一永久磁铁同步电动机的转子的径向剖视图。

图8是本发明的第二实施例的永久磁铁同步电动机的转子的径向剖视图。

图9是本发明的第三实施例的另一永久磁铁同步电动机的转子的径向剖视图。

图10是本发明的第四实施例的自起动型永久磁铁同步电动机的转子的径向结构图。

图11是本发明的第四实施例的狭缝宽度与无负载感应电动势、转矩及电感的关系图。

图12是本发明的第五实施例的永久磁铁同步电动机的转子的径向剖视图。

图13用于说明本发明的第五实施例的狭缝宽度的狭缝形状。

图14是本发明的第六实施例的永久磁铁同步电动机的转子1极的径向剖视图。

图15是将本发明适用于外转型的永久磁铁同步电动机时的电动机的径向的局部放大剖视图。

符号说明：

1…转子

2…永久磁铁

3…永久磁铁插入孔

4…永久磁铁外侧的外周铁心部的狭缝

5…相对于永久磁铁的磁化方向垂直的面中的位于通过背轭狭缝6连结一侧的面

6…背轭狭缝

7…轴

8…永久磁铁外侧的外周铁心部

9…背轭

10…起动用导体杆(日语原文：始動用導体バ一)

31…永久磁铁的产生磁通

32…电枢磁通

100…定子

101…定子背轭的磁饱和部分

102…定子齿的磁饱和部分

110…定子齿

111…定子线圈

112…定子背轭

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的实施例。然而，在此之前，首先，使用附图1说明成为本发明的基础的永久磁铁同步电动机中的磁通的行迹、现象。

即，以下说明在上述专利文献1所公开的结构中，尤其是取代壁厚的永久磁铁而使用薄壁化的以钕磁铁为首的稀土类磁铁时，电枢磁通的大部分流过转子的铁心的外周部，因此设置在外周铁心部的狭缝有助于降低电感，但设置在背轭部分上的狭缝的效果小。

首先，如附图1所示，在4极电动机中，考虑透过磁极每1极的电枢磁通。在此，通常将永久磁铁产生的磁通的透过方向称为“d轴”，相对于此，将在电气角下提前90°(在4极电动机中的机械角下为45°)的位置的轴称为“q轴”。

需要说明的是，在此，为了便于说明，而考虑电枢磁通从图的a点向b点透过的情况。电枢磁通经由路径1及路径2而透过b点，但永久磁铁的厚度Tp越大，透过路径2的磁通越减少。以下对这种情况进行说明。

首先，路径1的磁阻R1由下式表示。

[数1]

$R1=\frac{W}{{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{Fe}}\·{\mathrm{\μ}}_0\·T_{\mathrm{Fe}}\·l_{\mathrm{Fe}}}$

[数2]

$T_{\mathrm{Fe}}=\frac{T_C-T_P}{2}$

在此，μ_Fe：铁的比磁导率，μ₀：真空的磁导率，l_Fe：转子铁心的轴长。

同样地，路径2的磁阻R2由下式表示。但是，在路径2中，由于相对于铁心部分而永久磁铁部分的磁阻足够大，因此该铁心部分可以忽略。而且，永久磁铁的比磁导率为1。

[数3]

$R2=\frac{2T_P}{{\mathrm{\μ}}_0\·W\·l_{\mathrm{Fe}}}$

从a点至b点的磁动势消耗为ΔF时，透过路径1的磁通Φ1及透过路径2的磁通Φ2分别由下式表示。

[数4]

$\mathrm{\Φ}1\≅\mathrm{\Φ}1\left(T_P\right)=\frac{\mathrm{\ΔF}}{R1}$

$=\frac{{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{Fe}}\·{\mathrm{\μ}}_0\·(T_C-T_P)\·l_{\mathrm{Fe}}}{2W}\·\mathrm{\ΔF}$

[数5]

$\mathrm{\Φ}2\≅\mathrm{\Φ}2\left(T_P\right)=\frac{\mathrm{\ΔF}}{R1}$

$=\frac{{\mathrm{\μ}}_0\·W\·l_{\mathrm{Fe}}}{2T_P}\·\mathrm{\ΔF}$

从上述的[数4]及[数5]可知，Φ1与磁铁厚度Tp成比例，另一方面，Φ2与Tp成反比例。由所述[数4]和[数5]表示的Φ1与Φ2交叉时的Tp的值由下式表示。

[数6]

$\mathrm{\Φ}1\left(T_P\right)=\mathrm{\Φ}2\left(T_P\right)\⇔T_P=\frac{T_C\±\sqrt{T_C^2-\frac{{4W}^2}{{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{Fe}}}}}{2}$

在此，μ_Fe随着磁饱和越显著而越减少，但即使假定路径1的铁心为磁饱和状态即磁通密度为1.6T左右时，μ_Fe也为400～800左右，仍然较大，因而可以忽略上述[数6]的根号内的第二项。因此，[数6]可以如下所述近似。

[数7]

$\mathrm{\Φ}1\left(T_P\right)=\mathrm{\Φ}2\left(T_P\right)\⇔T_P=0,T_C$

因此可知，Φ1和Φ2如附图2所示，即，磁通Φ2在Tp＞Tc/3的范围中极少。

作为以上结论，如下所述。

(i)在使用铁氧体磁铁时，相对于铁心的厚度Tc而永久磁铁的厚度Tp多半比Tc/3大，这种情况下，电枢磁通的大部分透过转子的外周铁心部。因此，设置在背轭上的狭缝的效果小。

(ii)在使用钕磁铁时，由于相对于铁心的厚度Tc而能够减小永久磁铁的厚度Tp，因此电枢磁通中的透过背轭的成分增加，而设置在背轭上的狭缝的效果升高。

因此，在本发明中，基于上述的发明者讨论的结果，作为永久磁铁，使用以钕磁铁为首的稀土类磁铁且永久磁铁的厚度Tp小于Tc/3(Tp＜Tc/3)即形成薄壁化，从而能提高设置在背轭上的狭缝的效果。

[实施例1]

图3是本发明的第一实施例的永久磁铁同步电动机的转子的径向剖视图。而且，图4是本发明的第一实施例的永久磁铁同步电动机的径向剖面中的磁通线的示意图，图5是用于说明上述图3所示的永久磁铁宽度和设置在转子背轭上的狭缝宽度的转子的径向剖视图，图6表示本实施例的狭缝宽度W_sl/W_pm与无负载感应电动势E_o、转矩M_p及q轴电感L_q的关系。

在该图3中，转子1由层叠钢板构成，并经由插入到轴孔7中的输出轴向外部传递动力。在转子1的内部，埋设在磁铁插入孔3中的永久磁铁2配置为4极，且相对于铁心的厚度Tc而永久磁铁的厚度Tp小于Tc/3(Tp＜Tc/3)。在永久磁铁2的外周铁心部8设置由非磁性体构成的狭缝4，由此，具有调整磁通的流动并减少电感的效果。除此之外，还在永久磁铁2的内周侧背轭9上设置由非磁性体构成的狭缝6，从而实现电感的进一步降低。

需要说明的是，如上述的图3所示，上述的狭缝6可以是将磁极间连结的连续的圆弧，或者也可以带有圆孔或方形孔而构成。而且，还可以形成为在狭缝6中埋入环氧树脂等树脂的结构，这种情况下，埋入的树脂不会影响磁特性，不如由层叠钢板构成的转子的强度高。

需要说明的是，永久磁铁2是以稀土类为主成分的烧结磁铁，在上述的图3中，每1极由一个永久磁铁构成，但也可以将分割成多个的永久磁铁沿轴向或周向配置。而且，除了烧结磁铁之外，也可以由粘结磁铁形成。而且，永久磁铁2的径向的截面形状为长方形，但也可以是在磁极中央部具有厚度的半圆锥状。而且，也可以将每1极为至少两个以上的永久磁铁从磁极中央部朝向磁极端部配置成V字状，或者还可以配置成“ハ”字状。

在此，在使用了稀土类磁铁的永久磁铁同步电动机的现有技术中，虽然通过设置狭缝6而能够降低电感，然而，这样的话磁路会减少，因此永久磁铁的产生磁通下降，其结果是，连转矩也下降。相对于此，在本发明中，通过相对于铁心的厚度Tc而将永久磁铁的厚度Tp设定为小于Tc/3(Tp＜Tc/3)来设置狭缝6，不会使转矩下降而能够降低电感。

图4是第一实施例的永久磁铁同步电动机的径向剖面中的磁通线的示意图。定子100具有齿部110，隔着内周侧的空隙将由永久磁铁2构成的转子1配置成能够旋转。如实线所示，永久磁铁2产生的磁通31在透过转子时与d轴大致平行，透过定子的背轭时成为圆弧状的轨迹。另一方面，如虚线所示，电枢磁通32在透过转子时与q轴平行，透过定子的背轭时成为圆弧状的轨迹。并且，驱动永久磁铁同步电动机时，在定子背轭部101和齿部102中，由于永久磁铁磁通31和电枢磁通32重叠，因此该部分的磁饱和显著。因此，会存在伴随电枢电流的增加而本来应该与电流成比例的转矩(磁铁转矩)难以增加的问题。为了解决该问题，通过减少q轴电感并减少电枢磁通32来缓解定子背轭部101和齿部102的磁饱和的方法有效。

即，如上述图3所示，通过使相对于铁心厚度Tc的永久磁铁厚度Tp小于Tc/3(Tp＜Tc/3)并设置狭缝6，而能够几乎不伴随永久磁铁磁通的下降而实现磁饱和的缓解。

需要说明的是，在使用了铁氧体磁铁的永久磁铁同步电动机中，如上所述由于永久磁铁的残留磁通密度为0.5T左右，因此即使在永久磁铁磁通31和电枢磁通32重叠的情况下，也难以产生磁饱和。因此，虽然设置狭缝6，但也会导致永久磁铁磁通的下降，其结果是转矩下降。

如上所述，根据本发明，除了不会导致转矩下降而能够降低电感并能够扩大高速旋转区域之外，还能够减少铁损并提高效率。而且，由于电感的减少，电时间常数(∝电感)减小，因此过渡响应性良好。而且，能够减少电磁激振力，因此能够减少噪音、振动。而且，即使在电枢电流增加的情况下，电流和转矩也成为大致线性的关系，因此控制响应性优良，尤其是容易适用于伺服机械等。而且，由于转子的质量减少，因此惯性减小。其结果是，容易应对急加减速，而且机械时间常数(∝惯性)减小，从而能够抑制使电动机加速时的能量投入。

在附图5及图6中示出用于更有效地得到本发明效果的详细结构。需要说明的是，在该图5中，对与上述图3相同的结构要素附加同一符号，避免重复说明。

在图5中，将磁极每1极设有四个的狭缝6的分别定义为6a、6b、6c、6d，相对于各狭缝的延伸方向垂直的方向的宽度分别定义为Wsl1、Wsl2、Wsl3、Wsl4。而且，相对于永久磁铁2的磁化方向垂直的面中的位于通过狭缝6连结一侧(内周或背轭侧)的面5的周向宽度定义为Wpm。并且，在磁极每1极中，狭缝6a～6d的宽度的总计值由Wsl表示时，关于图5的结构，下式成立。

[数8]

Wsl＝Wsl1+Wsl2+Wsl3+Wsl4

在此，Wsl1～Wsl4的值可以相同，也可以不同。而且，狭缝的个数可以为4个以下，也可以为4个以上，Wsl为磁极每1极的狭缝宽度的总计值。

另外，在上述的图5中，Wpm与一个永久磁铁2的周向宽度一致，但构成磁极1极的永久磁铁由多个磁铁构成时，各永久磁铁中的面5的周向宽度的总计值为Wpm。

图6是表示使上述的Wsl与Wpm之比“Wsl/Wpm”变化时的无负载感应电动势E0、输出转矩Mp及q轴电感Lq的变化的图。其中，Wsl/Wpm＝0时，表示完全未设置狭缝6的状态。从此之后，在0＜Wsl/Wpm＜0.2的范围中，伴随Wsl/Wpm的增加，相对于无负载感应电动势E0下降的情况而输出转矩Mp几乎不下降。从其结果可知，通过设置狭缝6，虽然永久磁铁磁通下降，然而，磁饱和被缓解，其结果是能弥补(补偿)转矩的下降。在Wsl/Wpm＝0.31，输出转矩Mp迎来急折点，在Wsl/Wpm＞0.11，能得到减少q轴电感Lq的效果，通过以成为0.11＜Wsl/Wpm＜0.31的方式构成，能够更有效地得到本发明的效果。

图7是上述的第一实施例的变形例的永久磁铁同步电动机的转子的径向剖视图。在该图7中，对与上述图3相同的结构要素附加同一符号，避免重复说明。

该图7的结构与上述图3的不同点在于将永久磁铁2配置为8极。需要说明的是，在该变形例中，在铁心的外周部8未设置狭缝，然而，也可以与上述同样地将该狭缝设置在铁心的外周部8。

如上所述，本发明并不局限于4极电动机，也能够适用于其他6极电动机或8极电动机、以及其以上(即，2n极(其中，n＝自然数)的多极电动机，通过形成为上述的图7所示的结构，不会导致转矩的下降，而能够减少电感，并能够扩大高速旋转区域，而且还能够减少铁损并提高效率。而且，通过减少电感，电时间常数减小，因此过渡响应性良好。而且，由于能够减少电磁激振力，因此能够减少噪音、振动。而且，即使在电枢电流增加的情况下，电流和转矩也成为大致线性的关系，因此控制响应性优良，容易适用于伺服机械等。而且，由于转子的质量减少，因此惯性减小。其结果是，容易应对急加减速，而且机械时间常数减小，能够抑制使电动机加速时的能量投入。

此外，如上述图6所示，尤其是通过使上述的Wsl与Wpm之比“Wsl/Wpm”成为0.11＜Wsl/Wpm＜0.31，而能够更有效地得到本发明的效果。

[实施例2]

接下来，图8是本发明的第二实施例的永久磁铁同步电动机的转子的径向剖视图。在该图8中，对与上述图3相同的结构要素也附加同一符号，避免重复说明。

需要说明的是，该图8所示的结构与上述图1所示的结构的不同点在于将永久磁铁2配置为6极、以及每1极设有四个的狭缝6a～6d中的位于磁极的中央附近的狭缝6b、6c的宽度大于位于磁极的端部附近的狭缝6a、6d。需要说明的是，在图示的例子中，未在外周铁心部8设置狭缝，然而，本发明并不局限于此，也可以在外周铁心部8设置狭缝。需要说明的是，如上所述，通过增大磁极中央附近的狭缝宽度，能够得到更大的电感的降低效果。而且，该实施例2也并不局限于6极电动机，在4极电动机或8极电动机以及其以上的多极电动机中，通过同样的结构也能够得到同样的效果。

[实施例3]

图9是本发明的第三实施例的永久磁铁同步电动机的转子的径向剖视图。在该图7中，对与上述图3相同的结构要素附加同一符号，避免重复说明。

该图9所示的实施例3的结构与上述图1所示的结构的不同点在于每1极设有六个狭缝、以及狭缝6a～6f中的位于磁极的中央附近的相邻的狭缝6e、6f之间的距离小于位于磁极的端部附近的相邻的狭缝6a、6b之间的距离或狭缝6c、6d之间的距离。通过形成为此种结构，能够使电感的降低效果更大。而且，该实施例3也并不局限于4极电动机，在6极电动机或8极电动机以及其以上的多极电动机中，通过同样的结构也能够得到同样的效果。

[实施例4]

图10是本发明的第四实施例的自起动型永久磁铁同步电动机的转子的径向剖视图。在该图8中，对与上述图3相同的结构要素也附加同一符号，避免重复说明。

需要说明的是，该实施例4所示的结构与上述图1的结构的不同点在于在铁心的外周部8上设置多个起动用导体杆10、将永久磁铁2配置为2极、磁极1极由四个圆弧状磁铁构成、位于通过狭缝6连结一侧的面5为圆弧状、以及呈直线状地设置7个狭缝6。

需要说明的是，如图所示，构成各极的永久磁铁2例如可以为四个或四个以下或四个以上，其截面形状也并不局限于图示的圆弧状，也可以是其他梯形形状或方形形状。而且，配置方法也并不局限于圆弧状，也可以是其他例如一字状或“ハ”字状或“V”字状。

如上所述，根据本发明，尤其是即使对上述的自起动型永久磁铁同步电动机进行逆变器驱动时，也不会导致转矩的下降而能够降低电感并扩大高速旋转区域，而且能够减少铁损并提高效率。而且，通过减少电感，电时间常数减小，因此过渡响应性良好。而且，由于能够减少电磁激振力，因此能够减少噪音、振动。而且，即使在电枢电流增加的情况下，由于电流与转矩成为大致线性的关系，因此控制响应性优良，容易适用于伺服机械等。而且，由于转子的质量减少，因此惯性减小。其结果是，容易应对急加减速，而且机械时间常数减小，从而能够抑制使电动机加速时的能量投入。

此外，自起动型永久磁铁同步电动机不经由逆变器而通过系统直接驱动，在此种情况下，电压及频率恒定。并且，根据本发明，由于能够减少电感，因此在此种恒定电压下，能够增加施加电流，从而能够增加最大转矩。

在此，在上述的结构中，磁极每1极的狭缝宽度的总计值为Wsl，磁极每1极的永久磁铁内周侧的周向宽度的总计值为Wpm。上述图8中的Wpm由下式表示。

[数9]

Wpm＝Wpm1+Wpm2+Wpm3+Wpm4

图11是表示使Wsl与Wpm之比“Wsl/Wpm”变化时的无负载感应电动势E0、输出转矩Mp及q轴电感Lq的变化的图。即，在0＜Wsl/Wpm＜0.2的范围中，伴随Wsl/Wpm的增加而无负载感应电动势E0下降，相对于此，输出转矩Mp几乎不下降。从其结果可知，在本实施例中，虽然通过设置狭缝6而永久磁铁磁通下降，磁饱和被缓解，其结果是能够弥补(补偿)转矩的下降。而且，在Wsl/Wpm＝0.31，输出转矩Mp迎来急折点，在Wsl/Wpm＞0，能得到减少q轴电感Lq的效果，因此与实施例1同样地，在本实施例中，通过形成0.11＜Wsl/Wpm＜0.31，能够更有效地得到本发明的效果。

另外，本发明的上述实施例并不局限于上述的4极或2极，对于其他由6极或8极、以及其以上的多极构成的自起动型永久磁铁同步电动机也适用，通过形成上述所示的结构，也能够得到与上述同样的效果。

[实施例5]

图12是本发明的第五实施例的永久磁铁同步电动机的转子的径向剖视图。在该图12中，对与上述图3相同的结构要素附加同一符号，避免重复说明。

该图12所示的结构与上述图3的结构的不同点在于在每1极设有四个的狭缝6a～6d中，所有狭缝的狭缝宽度不均匀。例如，如图13所示，狭缝6a具有多个不同的狭缝宽度Wsl1(1)、Wsl1(2)…、Wsl1(n)，因此狭缝6a在磁极间延伸的方向分割成微小长度，通过以下的积分平均，而定义该狭缝的宽度Wsl1。

[数10]

$\mathrm{Wsl}1=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Wsl}1\left(i\right)}{n}$

关于狭缝6b的宽度Wsl2、狭缝6c的宽度Wsl3、狭缝6d的宽度Wsl4，也与上述同样地定义，从而狭缝6a～6d的宽度的总计值Wsl能够与上述的式子[数8]同样表示。

[实施例6]

图14是本发明的第六实施例的永久磁铁同步电动机的一个转子的1极的径向剖视图。在该图14中，对与上述图3相同的结构要素附加同一符号，避免重复说明。

该图12的结构与上述图3的结构的不同点在于永久磁铁2的外周铁心部8的面积小且在外周铁心部8未设置由非磁性体构成的狭缝4。在此种结构中，透过外周铁心部8的电枢磁通减少，流过背轭部分的磁通增加，因此设置狭缝6产生的电感的减少效果增大。而且，通过减少电感，电时间常数减小，因此过渡响应性良好。而且，由于能够减少电磁激振力，因此能够减少噪音、振动。因此，除了能够扩大高速旋转区域之外，还能够减少铁损并提高效率。而且，即使在电枢电流增加的情况下，电流和转矩也成为大致线性的关系，因此控制响应性优良，向伺服机械等的适用容易。而且，由于转子的质量减少，因此惯性减小。其结果是，容易应对急加减速，而且机械时间常数减小，从而能够抑制使电动机加速时的能量投入。

此外，如上述的图6所示，通过使Wsl与Wpm之比“Wsl/Wpm”成为0.11＜Wsl/Wpm＜0.31，能够更有效地得到本发明的效果。

需要说明的是，在上述的实施例中，说明了将本发明适用于在电动机的外侧设置定子且配置在其内侧的转子进行旋转的所谓内转型的永久磁铁同步电动机的例子，然而本发明并不局限于此，例如，也能够适用于在内侧配置定子且在其外周设置转子的外转型的永久磁铁同步电动机。附图15中放大示出采用了本发明的外转型的永久磁铁同步电动机的外周部分，在该图15中，对与上述图3相同的结构要素附加同一符号，避免重复说明。

需要说明的是，在该图15所示的外转型的永久磁铁同步电动机中，与上述的实施例同样地，在转子侧的结构中，通过使相对于铁心厚度Tc的永久磁铁厚度Tp小于Tc/3(Tp＜Tc/3)并设置狭缝4、6，而能够几乎不伴随永久磁铁磁通的下降而实现磁饱和的缓解，能得到与上述同样的效果。此外，通过使Wsl与Wpm之比“Wsl/Wpm”成为0.11＜Wsl/Wpm＜0.31，能够更有效地得到本发明的效果。而且，本领域技术人员可知通过与上述同样地采用狭缝的个数或形状、以及其宽度或相对于永久磁铁的宽度之比等，仍然能得到同样的效果。

Claims (10)

1.一种永久磁铁同步电动机，具备：

将2n个(其中，n＝自然数)极配置成圆周状的转子；

隔着空隙与所述转子对置配置并产生旋转磁通的定子，

所述永久磁铁同步电动机的特征在于，

所述转子是在构成其各极的铁心内埋设至少1个以上的以稀土类为主成分的永久磁铁而构成励磁极的转子，

所述永久磁铁的厚度Tp相对于所述转子的铁心的厚度Tc，成为Tp＜Tc/3，

并且所述转子的彼此相邻且不同的磁极的永久磁铁间的铁心部上设有由非磁性体构成的多个狭缝。

2.根据权利要求1所述的永久磁铁同步电动机，其特征在于，

所述狭缝为通过直线或圆弧将所述彼此相邻且磁极不同的永久磁铁之间连结的形状，且所述狭缝的直线部分的长度或圆弧部分的长度大于所述永久磁铁的径向厚度的最大值。

3.根据权利要求1所述的永久磁铁同步电动机，其特征在于，

所述以稀土类为主成分的永久磁铁由钕磁铁构成。

4.根据权利要求1所述的永久磁铁同步电动机，其特征在于，

位于所述永久磁铁的磁极中心附近的狭缝的宽度大于位于所述永久磁铁的磁极端部附近的狭缝的宽度。

5.根据权利要求1所述的永久磁铁同步电动机，其特征在于，

位于所述永久磁铁的磁极中心附近的相邻的狭缝之间的距离小于位于所述永久磁铁的磁极端部附近的相邻的狭缝之间的距离。

6.根据权利要求1所述的永久磁铁同步电动机，其特征在于，

在相对于所述永久磁铁的磁化方向垂直的面中，位于通过所述狭缝连结一侧的面的周向宽度即构成磁极1极的至少1个以上的所述永久磁铁的周向宽度的总计值Wpm与在所述呈直线状或圆弧状延伸的狭缝中相对于狭缝的延伸方向垂直的方向的宽度的磁极每1极的总计值Wsl之比为0.11＜Wsl/Wpm＜0.31。

7.根据权利要求1所述的永久磁铁同步电动机，其特征在于，

所述永久磁铁同步电动机是内转型的永久磁铁同步电动机。

8.根据权利要求1所述的永久磁铁同步电动机，其特征在于，

所述永久磁铁同步电动机是外转型的永久磁铁同步电动机。

9.根据权利要求1所述的永久磁铁同步电动机，其特征在于，

在经由滑动件驱动机构将电动机的旋转运动变换成滑动件的升降运动并形成为能够冲压成形的冲压机械中，所述永久磁铁同步电动机作为进行旋转运动的所述电动机。

10.根据权利要求1所述的永久磁铁同步电动机，其特征在于，

所述永久磁铁同步电动机使用于注塑成形机中的动力产生部。

Images