TW201240282A - Rotor for IPM motor and an IPM motor using the rotor - Google Patents

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201240282 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於一種例如電動車、混合動力車、工作機械等所使用的内

置式永磁馬達(以下稱為「IPM馬達」)所使用的轉子，以及使用該轉子的IpM 馬達。 【先前技術】 一般而言，IPM馬達因使用成本昂貴的永久磁鐵，雖然成本較高，但 與感應式電動機相比，其效率卻高。因此IPM馬達廣泛使用在混合動力車 及電動車的驅動用馬達，以及發電用馬達、家電製品、甚 與產業機H所侧騎。 ^ IPM馬達所使用的鐵心分為定子與轉子。在定子方面的鐵心是經由繞 線直接提供交流磁場，因此效率較高。也因此，對於定子方面的鐵心，技 術上的要求包括表現高磁通與較高的體積電阻率，以及可以降低鐵損。職 是之故’定子方面的鐵心通常是在極低碳鋼内添加&，改善其軟磁材料特 性後的電磁鋼板製作。 另一方面’在轉子方面的鐵心内因有埋設永久磁鐵，轉子方面的鐵心 主要角色是提供作為磁1¾，以提高磁束密度。轉子方面的鐵心、只接受由定 子方面所產生的交流磁場的影響，但該影響實屬有限。因此，從特性的角 度來看，在轉子方面的鐵心並沒有必要使用可以改善鐵損特性的電磁鋼 板。不過’如果只在定子個電磁鋼板，將會使電磁鋼板的產品利用率降 低’導致馬達的製作成本提高，因此通^^在轉子方面的鐵心也是使用 子方面相同的電磁鋼板。 ~ 在將IPM馬達制在汽車的時候，因為汽車有小魏、輕量化的需求， 故而IPM馬達也有小型化的需求。在這種情形下，為使小型化以後的馬達 仍能提供與已知產品相同或更高的馬達輪出(轉矩），必須要提高轉子的轉 速。-般而言，馬達轉子的轉動速度如果提高，馬達的效率就能增進。但 3 201240282 疋在IPM馬達的場合，當所埋設的永久磁鐵轉動時，會使定子的線圏因為 感應而產生電力。這種感應發電會伴隨轉動速度的提高而增加發電量。因 此，在感應發電大於輸入電壓時，會使馬達無法轉動。 基於這個理由，在IPM馬達的設計上，會如例如專利文獻丨等所示， 當馬達在高速轉動賴運轉時，從定子方面產生方向相反的磁束，用來抵 銷永久磁鐵的磁束，以抑制感應發電，達成磁場減弱調整。由於使用這種 磁場減弱調整，必須使用電力以抵銷永久磁鐵的磁束，其作用與使馬達在 高速轉動範圍運轉相反，故而降低馬達的轉矩。此外，專利文獻丨中，對 於磁鐵的形狀有制的要求’崎侧來做磁場賴觀所需的電量。 另-方面’由於小型化以後的IPM.馬達仍需提供與習知技術相同或以 上的轉矩，其轉子的轉速必須提高，如此一來將使提高埋設在轉子内的永 久磁鐵所受到的離^力’造成轉子容易破躺問題。為避免轉子破損較 好使用降伏強雜高的㈣作為轉子的祕。例如，如果使财含量抓的 無方向性電磁鋼板(35A300)，其磁氣退火後的降伏強度約在彻ν/_2的程 度。在這種情形下’製作成轉子的紐為8〇麵以上的較大型籠馬達， 雖然根據轉子_造而有差異，但可轉成在2_啊的細鋪不會破 損的轉速極限。最近也有人提出各種基於電磁鋼板技術的提高鐵心降伏強 度的方法，但是最高也只能達到78〇N/mm2的程度。 土 ；上述為使小型化後的IPM馬達能夠以高速轉動，得到所需的轉 矩，習知技術是制電磁鋼板作為轉子鐵心的材料，但在高速轉動的範圍， 進行磁場減弱調整，造鋪矩降低的結果^此外，由於_在永久磁鐵的 離心力’也會有造成轉子破損的問題。以上兩種問題都 難以突破的界限。 ^ 在防止轉子鐵心因為高速轉動而破損方面，例如下述的專利文⑽等， 則提出使用軟質’且具燒結性的材料，作為轉子鐵心材料的方法。其作法 =將鐵心靠近永久磁鐵的插入孔部分的介接部，以及其附近的部分，作部 ⑽’以提咖度。此外’例如下述的專利文獻3，則建議不使用電磁 4 201240282 作為轉子如的材料。 鋼板’而是使用高強度且高飽和磁束密度的材料， 先前技術文獻 專利文獻1 .曰本專利公開案特開2000-278900號公報 專利文獻2 ·日本專利公開案特開2009-153230號公報 專利文獻3 .日本專利公開案特開2009-46738號公報 【發明内容】 發明所要解決的技術難題 本案發明人在開發高舰_轉子缩 板作為材料，4⑽Μ馬達。__錄_料== 過對㈣鋼板的保磁力的調整，進行磁場減弱調整，而在高速 =得提高的輪出轉矩。利用本發明的技術，可以得到更大的輪出轉矩，巳使 轉子可在更高的轉速下轉動。 弱二1中’是透過對磁鐵形狀上的規劃，而降低施用在磁場減 '^周王上的4里。但是並沒有考慮到調節材料鋼板的保磁力的_。此外， ^文獻2、3也沒有考慮到靖材料鋼板的保磁力的問題。也就是說在 ^技術巾因為都沒有考慮到卿磐鋼板的保磁力糊題，導致降低在 高轉速範圍内的輸出轉矩，隨之降低其最高轉速。 _ 本發明提出解決上述技術_的方案，其目的在提供-種㈣馬達之 轉子及其ΙΡΜ馬達，可以在高速轉_顧提供更大的輸出轉矩，以提高 馬達的最高轉速。 解決技術難題的手段 本發明所提㈣騰馬補子，包含··由磁獅餘麵A/m時磁 束雄度B8000之值在165τ以上，且保磁力在1〇〇施以上的材料鋼板以 θ積方式形成的轉子鐵心，在轉子鐵心圓周方向互相間隔設置，並設於轉 子鐵心内之複數個永久磁_人孔；以及埋設在各永久磁鐵插人孔的永久 201240282 此外，本發明所揭示的IPM馬達，包含前述的轉子，組合在其中。 發明的效果 ' 根據本發明的IPM馬達轉子，由於轉子的鐵心是以磁場強度在 8000A/m a夺’磁束密度B8〇〇〇之值在i 65丁以上且以保磁力在觸歲以 上的材料鋼板’以層積方式形成，可以提高在高速轉域圍的輸出轉矩， 而能獲得提高的最大轉速。 此外，根據本發明的ΙΡΜ馬達，因為使用上述的轉子，也同樣可以提 高在高速轉動範圍的輸出轉矩，而獲得提高的最大轉速。 不但如此，本發明的ΙΡΜ馬達轉子由於是以降伏強度在75〇N/mm2以 上的材料鋼板，以層積方式形成，該轉子即使在高速轉動中，也不會因永 久磁鐵產生的離^力’而導致轉子破裂@此，可以將設置在永久磁鐵插 入孔周圍的介接部寬度縮小。由於將該介接部的寬度縮小，故可有效降低 磁束洩漏，因而提高轉子的設計自由度。此外，本發明也可使用小型化的 永久磁鐵，故而可以大幅降低馬達的製造成本„ 【實施方式】 以下參照圖面說明實施本發明的數種型態。 第1圖表示本發明一種實施型態的IPM馬達轉子正面圖。如圖所示， 在IPM馬達轉子1中’含有下述以轉子用鋼板(材料鋼板)層積而形成的轉 子鐵心H)(轉子本體）、沿轉子鐵心10之圓周方向互相間隔配置，設在轉子 鐵心内的複數永久磁鐵插入孔11、以及埋設於各永久磁鐵插入孔u内的永 久磁鐵12。此外，在轉子的外周也配置圖中未顯示的定子，以形成IpM馬 達。 各個永久磁鐵插入孔都包括：以轉子鐵心10之轉動軸心1〇3方向為頂 點’呈V字形配置的第1及第2插入孔11a與lib，以及位在該頂點，分隔 該第1及第2插入孔11a與lib的介接部lie。永久磁鐵12則是分別埋設 在第1及第2插入孔11a與lib内。亦即，每組永久磁鐵插入孔丨丨内埋設 6 201240282 2個永久磁鐵12。 人第2圖表示與第1圖的轉子不同的jpM馬達轉子正面圖。在第 2圓中，與第1圖中的轉子所含之構成姻之元件肋同的構成，均以相同 的符號表示。如第i圖所示，轉子2是包括轉子鐵心1〇、沿轉子鐵心⑺之 圓周方向互相聰目&置，設挪顿如的減永久磁雜人孔如、以及 埋δ又於各永久磁!臟入孔2〇⑽永久磁鐵2卜轉子鐵心⑴是以下述的轉 子用鋼板層積而形成，與第i圖的轉子】的轉子鐵心1〇相同。 各個永久磁鐵插入孔20是以轉子鐵心1〇的圓周方向，以9〇度間隔配 置。各永久顧駄孔2G分卿成錄狀，且在每—個永久賴插入孔2〇 内都埋設1個永久磁鐵21。 如所周知，使用如第i圖與第2圖所示的轉子卜2的腹馬達在高速 轉動範圍運轉時，從定子部分會產生沿可抵銷永久磁鐵12的磁束方向的磁 束，用來抑制感應產生的電力，以進行磁場減弱調整。如此一來，ιρΜ馬 達的額定轉速在使用第i圖的轉子】時，為75〇〇rpm，在使用第2圖的轉子 2時，為10000—。而上述磁場減弱調整則是在超過上述轉速時的高速旋 轉範圍時進行。 該轉子鐵心10是以在磁場強度為8〇〇〇A/m時，磁束密度B8〇〇〇的值 為1.65T以上’且保磁力為觸綠以上的材料鋼板，以層積方式形成。 將磁束密度B8000的值設定在以上的理由是，在轉子1高速轉 動時，插入永久磁鐵的位置與未插入永久磁鐵π的位置(_)間的 電感值差值’會產生雖轉矩。透過上述設計可財效活贱雜轉矩。 特別是在;《鶴翻，可以轉高於，峨之轉轉矩性能。 將保磁力設定在IGGA/m以上的原因如下：_般而言，馬達的輸入電流 如果提高，其輸出轉矩也會提高。但是，從例如「東京學藝大學工學部學 報W. 27No. ! (2004年)頁126_132所載，可知在黯馬達的應用，因受鐵 心材料的磁性飽和的影響’即使提高輸入電济l，q軸的電感值仍然偏低，磁 阻轉矩也不rfj。換&之，電磁鋼板等等保磁力較小的鋼板，因為容易達到 201240282 磁性飽和，即使將輸入電流升高，仍然無法就因此使得磁阻轉矩也隨之上 升。與此相對，如果使用保磁力較高的鋼板作為材料鋼板，則因為不容易 達到磁性飽# ’只要輸入的電流不要太高，就可抑制磁阻轉矩的下降。從 這個結果來看’應可達成提高輸出轉矩以及馬達效率的目的。本案發明人 等以各種鋼板作為材料，嘗試製作IPM馬達，並進行馬達性能的評估，發 現以保磁力在lOOA/m以上的材料鋼板製作轉子鐵心1〇時，可以降低在高 速轉動時進行磁場減弱調整所需的消耗電力，並能提高輸出轉矩。但也發 現，如果保磁力提的太高，仍有降低磁束密度的傾向，因此如果磁束密度 B8000的值在1.65T以下，並無法得到足夠的磁阻轉矩。 轉子鐵心10的材料鋼板較好具有75〇N/mm2以上的降伏強度。將降伏 強度設^在上述範_朗，乃是因為這種轉子鐵心⑴在高速旋轉時，對 於由永久磁鐵12所施加的離心力具有較高的耐受能力，即使在高速旋轉的 範圍，也不會發生轉子破躺_ 4但如此，在本發賴使用的轉子鐵 心1〇 ’其材料鋼板是磁場減弱調整性較佳的鋼板，即使在高速旋轉的範圍， 也能抑制轉矩的下降，目此關提佩做高速躺及提供高轉矩的高性能 馬達。據此，本發明可以適用在汽車、家電以及其他各種用途。 第1圖的轉子〗中，設於各永久磁鐵插入孔u的介接部lic，是用來 確保各永久賴插人孔2〇周邊_度。如果材料鋼板本身㈣提供足夠的 強度’則介接部llc的寬度(第！及第2插入孔Ua與Ub之分離方向的介 接部11c寬度)可以設成較小’如此一來更可降低磁漏。由於轉子鐵心的強 度提兩，即使將介接部11c的寬度縮小，轉子也不會破損，並可降低磁漏， 因而可以提高設計的自由度H因為能夠減少磁束⑦漏，故可將永久 磁鐵12也小型化，因而可以大幅降低馬達的製作成本。此外，如果不將永 久磁鐵12縮小，則可以獲得提高的輸出轉矩。在設計上也可在能夠作高速 旋轉的條件下，考慮提高轉矩及將永久磁鐵小型化兩種需求，而設定；、 部的寬度。 不但如此，本發明將轉子鐵心10的材料鋼板降伏強度上限，設定在 8 201240282 2000N/mm。从因為如果材料崎健度超過2Q__2，則其磁場的 強度在麵OA/m時，磁束密度B8〇〇〇的值將無法達到】65了以上。 實施例 本案發月人4以具有表丨所示組成分的鋼作為材料，以下述製造方法A 製備轉子鐵心10的材料鋼板。

製造方法A 將具有表1組成分的鋼，作真空熔解，將製得的連鎮鋼胚加熱到 1250 C，紐在95Gt下精軋，在窗c下捲收，製得厚度為丨_的熱札 鋼板。將所得的熱軋鋼板酸洗之後，以一次冷軋製成厚度〇 35_的冷乳鋼 片（最、、軋壓率約81%)。將所得的冷軋鋼片通過溫度設定4賊的連續爐， 時間6〇秒’進行張力退火(拉張力1〇__2)。且在步驟之後，在鋼板兩面 2成含有鉻錢錄基氧化物辭錢喊，厚度則⑽_緣皮膜。 表1 、 試驗材料的組成分

、製t方所製得的材料鋼板的測試 壓方中裁出船號試片，以供拉張力試驗之用。另外則 二mm，外廓45mm的環狀試片，以供磁化測試之用。表 201240282 表示各個樣本的降伏強度、拉張強度' 降伏率(YR)、磁場強度為8〇〇〇A/m 時的磁束密度(B8〇〇〇) '及保磁力(He)。 表2 以製造方法A所製得的材料鋼板的各種特性 鋼材 編號 降伏強度 (N ♦ mm'2) 拉張強度 (N · mm'2) YR (%) Ββοοο σ) 保磁力 He (A/m) 備考 1 620 651 95 1.84 696 本發明實施例 2 749 776 97 1.81 798 本發明實施例 3 672 693 97 1.84 775 本發明實施例 4 999 1024 98 1.81 1021 本發明實施例 5 928 961 97 1.75 978 本發明音施体丨 6 981 1033 95 1.65 1065 本發明管偷你丨 8 907 944 96 1.75 1004 木發明施你丨 9 997 1048 95 1.75 1165 本發明f施#丨 其次，本案發明人等以具有表丨所示組成分的鋼作為材料，以下述製 造方法B製備轉子鐵心1〇的材料鋼板。

製造方法B 將具有表1組成分的鋼熔解後，將所得的連鑄鋼胚加熱到125〇它，然 後在靴下精軋，在赋下捲收，製得厚度為ι δ_的熱乾鋼板。將所 得的熱軋鋼板酸洗之後，以冷軋方式製成厚度G 35mm的冷乾鋼恥將所得 的冷軋鋼，雜其通過溫度奴2贼的制丨合金浴卜 之後以平均HKTc/s的冷卻速度冷卻到靴。接著使其保 =的連_，_秒，進彳滅回火。其後在鋼板兩面塗度布=於 、土 —化物及絲氧化物的半有機城，厚度約_的絕緣皮膜。 以製造方法B所製得的材料鋼板的測試 對製造方法B所製得的材料鋼板，進行與對製造方法a所製 鋼板相同的測試。結果顯示在表3。 乂 201240282 表3 以製故方法寻㈣軸板的各種特性 備考

本發明實施例 本發明實施例 -^―~~I 0/Ly_|_9〇 1 7飞 晝底線的示▲本鲞日 製造tctr人等也以具有表1所示組成分的鋼作為材料，以下述 褢k方法C製備轉子鐵心10的材料鋼板。 製造方法c 有表1組成分的鋼當中，編號1、2、3'4、5的連鑄鋼胚，以與 k =相同的方式加熱到1250t,然後在95(rc下精軋，在56此下 ，收得厚度為L8mm的熱軋峨。將所得的熱軋鋼板酸洗之後，以一 次冷軋製成厚度〇.35mm的冷軋鋼片（最終軋壓率約81%)。將所得的冷軋鋼 片通過溫度設定在_。⑽連60秒，進行涵晶社。其後， 以8C/s的速度冷卻到55〇〇c後，在溫度設定在45〇。匸的連續爐中保持⑽ 心以上’以進行過時效處理。最後進行拉張率為〇 3%的輕冷軋，並在所得 的鋼板兩面軸含有鉻基氧化物及祕氧化物的半有機組成 ，厚度約lum 的絕緣皮膜。 以製造方法C所製得的材料鋼板的測試 對製造方法C所製得的材料鋼板，進行與對製造方法a、b所製得的 201240282 材料鋼板相同的測試。結果顯示在表4。 表4 以方法C所製彳4邮酬㈣各種特性 '—— ---- 鋼材 降伏強度 拉張強度 YR Ββοοο (Τ) 保磁力 編號 (N · mm'2) (N · mm'2) (%) He 備考 1 203 267 — (A/m) 76 ____1.89 58 比較例 2 288 369 ------ 78 1.87 97 3 290 358 81 —1.87 83 PU^Xl7'J 比較例 4 456 532 ------ 86 1.81 124 本發明實施例 5 書底您 393 1的部分表开 447 :為木發明賴 ----一 88 ‘締 1、 1.77 145 本發明實施例 供作IPM馬達使用的相關特性(磁束密度及保磁力)評估 如表5所示，將以製造方法A所製得的樣本鋼片丨號、3號、$號及9 號’以製造方法B所製得的樣本鋼片丨號、2號、4號、6號及7號，以及 以製造方法C所製得的樣本鋼片i號、2號、4號及5號，以沖壓方法加工， 製成如第3 _示，具有8極(4對正負極)構造的第丨轉子，以供施加負載 轉矩的馬達的性能評估測試之用。另外，為比較起見，也同時以市售的電 磁鋼板(35A300)作材料，製作轉子，以供相同目的的評估測試。此外，定子 只製作丨種’供將製成的轉子樣本替換使用，以測試所形成的馬達性能。 馬達的最大輸出均定為4.5Kw。另外，在進行本性能評估職時，是在轉 迷高於lOOOOrpm時進行磁場減弱調整。 、另外，就市售的電磁鋼板(35A300)，也以本發明的材料鋼板相同的方 法，測試其機械特性與磁氣特性，結果如下所示： 鋼板厚度0.35mm 降伏強度381N/mm2

拉張強度511N/mm2 儉和磁束密度B8000 1.76T 12 201240282 保磁力75A/m 表5 ΓΡΜ馬達相關性能評估(磁束密度與保磁力） 製造方法 鋼材編號 Ββοοο (Τ) He (A/m) 15000rpm時的烏蟀竹价 備考 轉矩 (N · m) 致率 (%1) — 電磁鋼板 35A300 1.76 75 1.5 --- 45 ---_ 77 比較例 —----- A 1 1.84 696 2.6 _本發明實施例 3 1.84 775 2.7 80 本發明管施例 5 1.75 978 2.6 77 本發明膏施你丨 9 1.75 1165 2.7 本發明管施制 B 1 1.89 254 2.2 --^ —^65 本發明實施例 2 1.86 469 2.6 77 本發明實施例 4 1.80 1012 2.8 8飞 6 1.76 1893 3.1 92 不發明實施例 7 1.61 2675 1.7 ¢1 不货明貫施例 比較例 C 畫底線白( 1 1.89 58 1.7 J 1 51 2 1.87 97 1.8 —— 54 比較例 比較例 4 1.81 124 2.1 62 5 丨部分裊示> 1.77 145 2.2 *'/ aL aa y* 65 an __丰發明實施例 所製作的轉子及定子規格如下： 第1轉子的規格 外fe : 80.1mm，軸長 50mm 層積層數·· 0.35mm/140層 中央介接部、外側介接部的寬度：l.〇〇mrn 永久磁鐵：鉞磁鐵(Neomax-38VH)，寬 9_0mmX 厚 3.〇mmx 長 50mm， 共埋設16個。 定子的規格 13 201240282 間距：0.5mm 外徑：138.0mm，扼厚：10mm，長度：50mm 鐵心材料：電磁鋼板(3@A300)，板厚0.35mm 層積層數：140層 捲線方式：分布式繞線 第1轉子各個樣本在組合後，在15000rpm下的馬達最大轉矩與效率， 合併表示在表5。此外，第4圖ϋ員示在15000rpm轉速下最大轉矩與保磁力 的關係，第5圖則顯示在15000rpm轉速下效率與保磁力的關係。此外，進 行上述性能評估時也是在轉速高於lOOOOrpm時進行磁場減弱調整。 從表5、第4圖'第5圖所示的結果可以看出’以保磁力He不到l〇〇A/m 的鋼板(電磁鋼板’以及製造方法C所製得編號1與2的鋼片）作為轉子鐵心 材料的轉子，所組合而成的馬達，在15000rpm的轉速下，其轉矩僅有不到 2·0Ν · m，其值甚低。且效率也低到未達60%之譜。與此相對，以具有本發 明範圍内的磁束密度與保磁力的材料鋼板，作成轉子鐵心的馬達，則可達 到超過2.0N · m以上的高轉矩，以及60%以上的優良效率。特別是保磁力 在300A/m以上的樣本’更可達到2.5N · m以上的高轉矩，以及70%以上 的高效率。 另一方面，具有尚保磁力的樣本，但磁束密度B8〇〇〇低到丨61丁的製 造方法B所製得的編號7鋼片，由於磁束密度較低，故其轉矩與效率都低。 IPM馬達相關性能的評估(關於介接部寬度與強度） 本發明人等也將製造方法B所製得的編號4鋼片（降伏強度超過 75〇N/mm2的樣朴以及編號6鋼片（降伏強度最高的樣本χ兩者以下合稱為 超高強度鋼板）’另外製作如第6圖所示的第2轉子。第6圖的第2轉子， 介接部的寬度比第3圖的第1轉子窄，約為1/2，其磁漏較小。而永久磁鐵 的尺寸則由9.0mm的宽舰小成8.Gmm的寬度，約縮小11%。此外，本例 也是在轉速高於lOOOOrpm時進行磁場減弱調整。 第2轉子的規格如下所示。且定子是使用與前述磁束密度等的測試所 201240282 使用相同的定子。 第2轉子的規格 外徑：80.1mm，轴長.50mm 層積層數：0.35mm/140層 中央介接部、外側介接部的寬度：0 5mm 永久磁鐵：鈾磁鐵(Ne〇max-38VH)，寬 8.0mmX 厚 3.0mmX 長 50mm， 共埋設16個。 此外，為比較起見，以電磁鋼板製作第i及第2轉子。以電磁鋼板與 製造方法B所製得的編號6鋼片為材料的轉子，所製成的讀馬達，其在 5000rpm到15〇〇0rpm的最大轉矩，表示在表6。 表6 IPM馬達相關性能的評估(介接部寬度) 轉子鐵心 500( )rpm .750( )rpm •lOOOOrpm ---- 15000rnm 轉子 最大轉矩 (N · m) 馬達效率 (%). 最大轉矩 (N · m) 馬達效率 (%) 最大轉矩 (N · m) 馬達效率 (%) 最大轉矩 馬達效率 電磁鋼板 第1轉子 5.4 80 5.4 80 4.7 93 1.5 45 35A300 製造方法B 第2轉子 第1轉子 5.4 80 5.4 80 4.6 91 1.6 曜 — _ 48 5.5 82 5.5 82 * 4.9 96 3 I — 一 92 編號6 第2轉子 5.5 81 5.5 82 4.8 95 3.0 ·_ — 89 如表6所示，如果使用超高強度鋼板作為轉子鐵心的材料，即使使用 如第2轉子的窄介接部寬度，雖然將永久磁鐵的尺寸縮小，所製成的轉子 也可以表現與以電磁鋼板作鐵心材料的轉子相同或更高的馬達性能。特別 是在轉速高於l_Grpm以上的高速轉絲圍，因絲力職生的磁場減弱 性得到提升，故可得到大轉矩的良好特性。 此外，將上述測試所使用的轉子，從定子中取出，裝置鋼製外蓋後， 透過變速機連接貞載馬達，由貞載馬達軸，在高達泖⑻啊的轉速下進 订過回轉測試’檢驗其轉子聽心、力影響所達到的轉速 '结果如表7所示。 15 201240282 表7 IPM馬達相關性能的評估(強度)

從表7所示可以得知，使用電磁鋼板作為轉子材料，介接部寬产為 1.0mm的第1轉子，在3〇450rpm的轉速下即破損。與此相對，如果使用材 料為降伏強度在750N/mm2以上的超高強度鋼板，以製造方法B製得的編 號4鋼片，作為轉子材料’該第丨轉子在43200φπι的轉速下仍然不會斷妒. 而將介接部的寬度縮小成〇.5mm的第2轉子’則與使用磁性鋼板的第j轉 子具有相同或更優的性能，在36000rpm的轉速下仍然不會斷裂。以降伏強 度在950N/mm2以上’以製造方法a製得的編號6鋼片，在成為介接部寬 度0.5mm的第2轉子的情形下，直到42000rpm的轉速下，仍未斷裂；降 伏強度在1300N/mm2以上，以製造方法B製得的編號6鋼片，如作成第i 轉子，即使轉速達到50000rpm，仍然不會斷裂。以上結果顯示，’與電磁鋼 板相比’如以本發明的超高強度鋼板作為轉子材料，確實可以達到在高轉 速下仍然不會斷裂的結果。 此外，在檢視發生破損的轉子時發現，無論何種轉子，其内側介接部 與外側介接部都發生塑性變形，產生斷裂，使得永久磁鐵脫落。外側介接 部的破壞，是發生在永久磁鐵插入孔，接近轉子外周部部分的梁部。 IPM馬達相關性能的評估(使用第2圖的轉子） 本案發明人等另以超高強度鋼板製作如第2圖所示的轉子2 (第3轉 子），以供進行馬達性能評估測試》此外，也同時以電磁鋼板作材料’製作 轉子’以供相同目的的評估測試。在此，IPM馬達2的最大輸出為3.7Kw。 201240282 所製作的轉子及定子規格如下： 第3轉子的規格 外fe : 80.0mm，軸長 75mm 層積層數：0.35mm/210層 介接部的寬度：3.00mm 永久磁鐵：鉉磁鐵(价〇11^-38¥11)，寬4〇.〇111111乂厚2.〇〇1111义長75〇1«1， 共埋設4個。 定子的規格 間距：〇.5mm 外役.160.0mm，輥厚：17mm，長度：75mm 鐵心材料：電磁鋼板(35A300)，板厚〇.35mm 層積層數：210層 捲線方式：分布式繞線 :.吏用各個轉子的IPM馬達，在5_卿到下的最大轉矩與 率.4示在表8。此外’本例也是在轉速高於丨麵師⑺時進行磁場減弱 調整β 表8 ΙΡΜ馬達相關,!·生能的評估(使用圖2的轉子的情形）

1 OOOOrpm 12000rpm 最大轉矩 (N · m) 馬達效率 (%) 最大轉矩 (N m) 馬達效率 (%) 4.9 91 >-— 不轉動 4.9 96 2.5 90 轉速達到^蝴板，即使進行磁場減弱調整， 6鋼片作為材料，轉子仍°與此相對，如果娜磁力大的編號 '了以轉動。因此在更高的轉速範圍，仍然可以用 17 201240282 來驅動。 【圖式簡單說明】 第1圖表示本發明一種實施型態的IPM馬達轉子正面圖。 第2圖表示與第1圖的轉子不同的IPM馬達轉子正面圖。 第3圖為顯示用來作材料鋼板評價用的第1轉子示意圖。 第4圖表示使用材料鋼板的IPM馬達，在I5000rpm轉速下的最大轉矩 與保磁力關係示意圖。 第5圖表不使用材料鋼板的IPM馬達，在I5000rpm轉速下的效率|保 磁力關係示意圖。 第6圆為顯示用來作材料鋼板評價用的第2轉子示意圖。 【主要元件符號說明】 1 馬達轉子 2 轉子 10 轉子鐵心 10a 轉動軸心 11 永久磁鐵插入孔 11a、lib 插入孔 11c 介接部 12 永久磁鐵 20 永久磁鐵插入孔 21 永久磁鐵

Claims (1)

1. 201240282 七、申請專利範圍： 1. 一種IPM馬達的轉子，包含： 由磁場強度在8000A/m時，磁束密度B8000之值在165T以上，且保磁 力在100A/m以上的材料鋼板，以層積方式形成的轉子鐵心； 在該轉子鐵心圓周方向互相間隔設置，並設於該轉子鐵心内之複數個永 久磁鐵插入孔；以及 埋設在各永久磁鐵插入孔的永久磁鐵。 2·如申請專利範圍第i項的謂馬達的轉子，其中該材料鋼板的保磁力在 300A/m以上者。 3_如申請專機㈣i或2項的IPM馬義轉子，其中騎料鋼板的降伏 強度為在750N/mm2以上者。 4. 如申請專利範Μ丨或2 _ IPM馬達的轉子，其中騎料鋼板的降伏 強度為在950N/mm2以上者。 5. 如申請專利範Μ丨或2 _ IPM馬達轉子，其巾蹄料鋼板的降伏 強度為在1300N/mm2以上者。 6. —種IPM馬達，該IPM馬達的轉子包含： 由磁場強度在8000A/m時’磁束密度B8000之俏A 1以下, 〜m隹1.65T以上，且保磁 力在ΙΟΟΑ/m以上的材料鋼板，以層積方式形成的轉子鐵心； 在該轉子鐵心圓周方向互相間隔設置，並設於 忒轉子鐵心内之複數個永 久磁鐵插入孔；以及 埋5又在各永久磁鐵插入孔的永久磁鐵。 7. 如申請專利範圍第6項的IPM馬達，其中該材料鋼板的保 以上者。 其中該材料鋼板的降伏強度為 其中該材料鋼板的降伏強度為 8·如申請專利範圍第6或7項的IPM馬達， 在750N/mm2以上者。 9·如申請專利範圍第6或7項的IPM馬達， 201240282 在950N/mm2以上者。 10.如申請專利範圍第6或7項的IPM馬達. 在1300N/mm2以上者。 1其中該材料鋼板的降伏強度為 20