專(zhuān)利名稱(chēng)：永磁體嵌入式電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種永磁體嵌入式電動(dòng)機(jī)，該永磁體嵌入式電動(dòng)機(jī)包括嵌入轉(zhuǎn)子中的永磁體。
背景技術(shù)：
日本特開(kāi)專(zhuān)利公報(bào)No.2011-4480公開(kāi)了一項(xiàng)發(fā)明，該發(fā)明提供了一種保證了強(qiáng)度并改善了磁性能的永磁體嵌入式電動(dòng)機(jī)。形成磁極的永磁體被嵌入在上述公報(bào)中公開(kāi)的轉(zhuǎn)子中。兩個(gè)永磁體相當(dāng)于單個(gè)磁極。永磁體被設(shè)置成形成V形，V形的最寬的部分相對(duì)更靠近轉(zhuǎn)子的外側(cè)。另外，用于嵌入永磁體的轉(zhuǎn)子通過(guò)交替地層疊具有不同結(jié)構(gòu)的兩種鋼板(第一層疊鋼板和第二層疊鋼板)而形成。也就是說(shuō)，每塊第一層疊鋼板包括與磁極對(duì)應(yīng)的第一保持孔、第一腔以及第二腔。保持兩個(gè)永磁體的兩個(gè)第一保持孔、設(shè)置在兩個(gè)第一保持孔之間的兩個(gè)第一腔、以及設(shè)置在兩個(gè)永磁體與鄰近這兩個(gè)永磁體設(shè)置的另外兩個(gè)永磁體之間的兩個(gè)第二腔與單個(gè)磁極對(duì)應(yīng)。每塊第二層疊鋼板包括與磁極對(duì)應(yīng)的第二保持孔、第三腔以及切口部分。保持兩個(gè)永磁體的兩個(gè)第二保持孔、設(shè)置在兩個(gè)第二保持孔之間的兩個(gè)第三腔、以及設(shè)置成與第一層疊鋼板的第二腔重疊并與轉(zhuǎn)子的外邊緣相連的兩個(gè)切口部分與單個(gè)磁極對(duì)應(yīng)。轉(zhuǎn)子的鐵芯通過(guò)交替地層疊第一層疊鋼板和第二層疊鋼板而形成。日本特開(kāi)專(zhuān)利公報(bào)No. 2004-104962公開(kāi)了一項(xiàng)發(fā)明，該發(fā)明防止了由永磁體的磁通泄露造成的輸出減少。根據(jù)在上面的公報(bào)中公開(kāi)的第九實(shí)施方式和第十實(shí)施方式中的轉(zhuǎn)子，日本特開(kāi)專(zhuān)利公報(bào)No. 2011-4480中的第二層疊鋼板的第三腔填充有永磁體。根據(jù)日本特開(kāi)專(zhuān)利公報(bào)No. 2011-4480中的設(shè)備，在每個(gè)第一層疊鋼板中、第二腔與轉(zhuǎn)子的外邊緣之間形成外邊緣支撐部，以保證強(qiáng)度。在第一腔之間還設(shè)置了中央支撐部。如圖7中所示，在旋轉(zhuǎn)期間，離心力CF作用于夾在形成轉(zhuǎn)子的第一層疊鋼板50的第一保持孔51之間的區(qū)域中；剪應(yīng)力SS作用在外邊緣支撐部52上；并且張應(yīng)力TS作用在中央支撐部53上。由于鐵質(zhì)材料抗剪應(yīng)力能力弱，因此相比于中央支撐部53，外邊緣支撐部52更容易破裂。另外，彎矩BM也作用在外邊緣支撐部52上。在這種情況下同樣，相比于中央支撐部53，外邊緣支撐部52更容易破裂。如果外邊緣支撐部52在旋轉(zhuǎn)期間破裂，則第一層疊鋼板50的碎片就會(huì)在電動(dòng)機(jī)的內(nèi)部高速攪動(dòng)。這可能會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)故障。也就是說(shuō)，設(shè)置在轉(zhuǎn)子中以改善機(jī)械性能的外邊緣支撐部52可能會(huì)使機(jī)械性能惡化。然而，如果將外邊緣支撐部52形成為較厚來(lái)防止破裂，則轉(zhuǎn)子的尺寸就會(huì)增大并且成本會(huì)增加。另外，在日本特開(kāi)專(zhuān)利公報(bào)No. 2011-4480中公開(kāi)的轉(zhuǎn)子通過(guò)交替地層疊具有不同結(jié)構(gòu)的第一層疊鋼板和第二層疊鋼板而形成。因此，轉(zhuǎn)子的制造過(guò)程是復(fù)雜的，并且由于第一層疊鋼板的結(jié)構(gòu)而不可避免地增大了轉(zhuǎn)子的尺寸。這不合需要地增加了成本。在日本特開(kāi)專(zhuān)利公報(bào)No. 2004-104962中的設(shè)備中，由于不存在日本特開(kāi)專(zhuān)利公報(bào)No. 2011-4480中的第三腔，所以中央支撐部處的磁通泄露很大。因此，與對(duì)具有相同尺寸的第一保持孔增加第三腔的情況相比，永磁體每單位面積的輸出減小。在近幾年的汽車(chē)領(lǐng)域中，已經(jīng)常使用昂貴的釹磁體作為永磁體。因此，從成本的角度來(lái)講，永磁體每單位面積輸出的減少是一個(gè)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是在減少轉(zhuǎn)子中的磁通泄露并降低制造成本的同時(shí)改善機(jī)械性能。為實(shí)現(xiàn)前述目的，依照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種永磁體嵌入式電動(dòng)機(jī)，該永磁體嵌入式電動(dòng)機(jī)包括轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子包括具有外邊緣的轉(zhuǎn)子芯；多對(duì)永磁體，所述多對(duì)永磁體嵌入在多對(duì)磁體插入孔中；以及定子，繞該定子纏繞有線(xiàn)圈。定子芯通過(guò)層疊鋼板形成，所述鋼板包括多對(duì)磁體插入孔。每對(duì)磁體插入孔均由設(shè)置成V形的兩個(gè)磁體插入孔形成，V形的寬的端部相對(duì)更靠近轉(zhuǎn)子芯的外邊緣。每對(duì)永磁體均由設(shè)置成V形并使得相應(yīng)的磁極彼此面對(duì)的兩個(gè)板狀永磁體形成。每個(gè)磁體插入孔均包括位于d軸附近的d軸端部，以及位于q軸附近的q軸端部。轉(zhuǎn)子芯通過(guò)僅層疊這樣的鋼板形成在該鋼板中，所有磁體·插入孔的q軸端部都通過(guò)切口連接到轉(zhuǎn)子芯的外邊緣(4A)，當(dāng)永磁體被插入磁體插入孔中時(shí)，在每個(gè)磁體插入孔的d軸端部處均形成間隙。通過(guò)結(jié)合以示例方式示出本發(fā)明的原理的附圖而進(jìn)行的下面的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。


通過(guò)參照當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施方式的以下描述以及附圖，可以最佳地理解本發(fā)明以及其目的和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中圖I是示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子的側(cè)視圖；圖2是圖I中的轉(zhuǎn)子的局部放大視圖；圖3是形成轉(zhuǎn)子芯的鋼板的局部放大視圖；圖4是示出了轉(zhuǎn)子芯的層疊結(jié)構(gòu)的局部放大視圖；圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子的局部放大視圖；圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子的局部放大視圖；以及圖7是示出了常規(guī)轉(zhuǎn)子芯的局部截面圖。
具體實(shí)施例方式(第一實(shí)施方式)現(xiàn)在將對(duì)根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的永磁體嵌入式電動(dòng)機(jī)進(jìn)行描述。該永磁體嵌入式電動(dòng)機(jī)安裝在車(chē)輛上。將參照?qǐng)DI至圖4對(duì)第一實(shí)施方式進(jìn)行描述。如圖I中所示，永磁體嵌入式電動(dòng)機(jī)I包括轉(zhuǎn)子2和定子3，定子3設(shè)置在轉(zhuǎn)子2的外周上。形成轉(zhuǎn)子2的轉(zhuǎn)子芯4由磁體制成的層疊鋼板構(gòu)成(見(jiàn)圖4)。另外，在形成于轉(zhuǎn)子芯4的中央處的軸孔5中插入有旋轉(zhuǎn)軸(未圖示)，并通過(guò)例如壓配合以及粘結(jié)結(jié)合等適合的方法將該旋轉(zhuǎn)軸緊固到轉(zhuǎn)子芯4。繞定子3纏繞有線(xiàn)圈3A。如圖3中所示，在形成轉(zhuǎn)子芯4的每個(gè)鋼板中設(shè)置有兩個(gè)磁體插入孔6A。兩個(gè)磁體插入孔6A設(shè)置成形成V形，V形的寬的端部相對(duì)更靠近鋼板的外邊緣4A ;也就是說(shuō)，當(dāng)沿軸向觀察時(shí)，V形形成沿徑向指向轉(zhuǎn)子中心的箭頭。在靠近外邊緣4A并且與q軸的端部相對(duì)應(yīng)的位置處、在以V形設(shè)置的兩個(gè)磁體插入孔6A中形成兩個(gè)切口 7A，切口 7A將在下面進(jìn)行描述。切口 7A連接到鋼板的外邊緣4A。每個(gè)切口 7A都從相應(yīng)的磁體插入孔6A延伸并相對(duì)于磁體插入孔6A的延伸方向朝外邊緣4A傾斜。換句話(huà)說(shuō)，每個(gè)切口 7A都從相關(guān)聯(lián)的磁體插入孔6A沿徑向向外延伸。另外，切口 7A沿著q軸——即，沿徑向方向——延伸。兩個(gè)磁體插入孔6A和兩個(gè)切口 7A形成一對(duì)。如圖I中所示，在鋼板中沿著圓周方向等間距地形成有與這對(duì)磁體插入孔6A和切口 7A具有相同結(jié)構(gòu)的八對(duì)磁體插入孔和切口。在圖I中，八對(duì)磁體插入孔以6A至6H表示，而八對(duì)切口以7A至7H表示。因此，轉(zhuǎn)子芯4由具有相同結(jié)構(gòu)的層疊鋼板形成，其中在所述結(jié)構(gòu)中形成有 八對(duì)磁體插入孔6A至6H與切口 7A至7H。在這些對(duì)磁體插入孔6A至6H中插入及嵌入有由例如釹磁體等稀土磁體形成的平板狀永磁體8，使得在每對(duì)中相同的磁極彼此面對(duì)。嵌入到每對(duì)磁體插入孔6A中的兩個(gè)永磁體8相當(dāng)于單個(gè)磁極。在轉(zhuǎn)子芯4中嵌入八對(duì)永磁體8，并且形成了相當(dāng)于八個(gè)磁極的永磁體。永磁體8不是必須為稀土磁體，而可以是其他磁體,例如合金磁體以及鐵氧體磁體。另外，永磁體8可以是在旋轉(zhuǎn)軸的方向上具有彎曲截面的板。在該永磁體嵌入式電動(dòng)機(jī)中，d軸和q軸按照?qǐng)DI至圖3中所示的方式設(shè)定。由于具有相同磁極的永磁體8被設(shè)置成V形，因此增大了由成對(duì)磁體插入孔6A、成對(duì)切口 7A以及鋼板的外邊緣4A圍繞的芯體區(qū)域X。從而，增大了磁體轉(zhuǎn)矩。另外，由于成對(duì)切口 7A通過(guò)延伸成對(duì)磁體插入孔6A形成，因此，抑制了成對(duì)永磁體8與具有不同磁極的相鄰永磁體8之間的磁通泄露。此外，成對(duì)切口 7A與鋼板的外邊緣4A相連，使得切口 7A相對(duì)于對(duì)應(yīng)的磁體插入孔6A的延伸方向朝外邊緣傾斜。因此,與在對(duì)應(yīng)的磁體插入孔6A的直延伸線(xiàn)上形成成對(duì)切口 7A的結(jié)構(gòu)相比，芯體區(qū)域X的尺寸被最小化。因此，減小了芯體區(qū)域X的離心力，并進(jìn)一步減小了施加到支撐部Y的應(yīng)力，支撐部Y將在下面進(jìn)行描述。通過(guò)形成每對(duì)切口 7A至7H而分隔出的芯體區(qū)域X由支撐部Y支撐，支撐部Y是位于對(duì)應(yīng)的成對(duì)磁體插入孔6A至6H之間的芯體區(qū)域。因而，當(dāng)轉(zhuǎn)子2旋轉(zhuǎn)時(shí)，由與施加到對(duì)應(yīng)的芯體區(qū)域X上的離心力相關(guān)聯(lián)的載荷在每個(gè)支撐部Y處產(chǎn)生應(yīng)力集中。因此，支撐部Y形成為具有這樣的區(qū)域該區(qū)域在轉(zhuǎn)子2的旋轉(zhuǎn)方向上具有能夠應(yīng)對(duì)應(yīng)力集中的特定覽度。通常，如果增大支撐部Y的寬度，則每對(duì)永磁體8之間會(huì)更容易發(fā)生磁通的短路，并且會(huì)增大磁通泄露。在本實(shí)施方式中，成對(duì)磁體插入孔6A的長(zhǎng)度LI被設(shè)定為比成對(duì)永磁體8的長(zhǎng)度L2相對(duì)更長(zhǎng)。因而，在嵌入到成對(duì)磁體插入孔6A中的成對(duì)永磁體8與支撐部Y之間形成間隙9。也就是說(shuō)，間隙9位于磁體插入孔6A的靠近d軸的端部處。間隙9抑制了成對(duì)永磁體8之間的磁通的短路，并減小了磁通泄露。因此，由于通過(guò)減小磁通泄露而增大了永磁體8每單位橫截面積的輸出，因而即使減小永磁體8的體積，永磁體嵌入式電動(dòng)機(jī)I也能夠有效地運(yùn)行。在該描述中，成對(duì)磁體插入孔6A的長(zhǎng)度LI和成對(duì)永磁體8的長(zhǎng)度L2指的是沿成對(duì)磁體插入孔6A和成對(duì)永磁體8的延伸方向的長(zhǎng)度。間隙9也以與成對(duì)磁體插入孔6A的情況相同的方式形成在其他成對(duì)磁體插入孔6B至6H之間。(第二實(shí)施方式)如圖5中所示，在第二實(shí)施方式中，對(duì)第一實(shí)施方式中的間隙9的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改型。為與第一實(shí)施方式中的對(duì)應(yīng)部件相似或相同的部件給出相似或相同的附圖標(biāo)記并省去詳細(xì)的說(shuō)明。與第一實(shí)施方式相同，根據(jù)第二實(shí)施方式的間隙10的形狀通過(guò)延伸每個(gè)磁體插入孔6A而形成，但間隙10填充有塑料11。塑料11抑制了成對(duì)永磁體8之間的磁通的短路、減少了磁通泄露、并起到將永磁體8緊固到磁體插入孔6A的作用。(第三實(shí)施方式)如圖6中所示，在第三實(shí)施方式中，對(duì)第一實(shí)施方式中的間隙9的形狀進(jìn)行了改型。為與第一實(shí)施方式中的對(duì)應(yīng)部件相似或相同的部件給出相似或相同的附圖標(biāo)記并省去詳細(xì)的說(shuō)明。第三實(shí)施方式中的間隙12的寬度設(shè)定為小于磁體插入孔6A的寬度。因此，在磁體插入孔6A的靠近d軸的端部處形成有抵靠永磁體8的端部的內(nèi)壁面。在該描述中，磁體插入孔6A的寬度和間隙12的寬度指的是當(dāng)沿軸向方向觀察時(shí)(即，如圖6所示)在與磁體插入孔6A的長(zhǎng)度LI (圖2)正交(與縱向方向正交)的方向上測(cè)得的尺寸。在第三實(shí)施方式中，間隙12的橫截面積略小于第一實(shí)施方式中的間隙9的橫截面積，但卻大幅減小了轉(zhuǎn)子的磁通泄露以及制造成本。另外，由于永磁體8的面向間隙12的·端面與鋼板的一部分一即磁體插入孔6A的內(nèi)壁面一相接觸，因此確定了永磁體8的位置。在圖6中示出的每個(gè)間隙12都相對(duì)于磁體插入孔6A的短邊設(shè)置在偏向于靠近鋼板的芯體區(qū)域X的位置處，但也可以偏向于與芯體區(qū)域X相反的方向，即遠(yuǎn)離芯體區(qū)域X。另外，盡管間隙12的壁面的一部分由彎曲表面形成，但整個(gè)壁面可以由直的壁形成。因此，當(dāng)前示例及實(shí)施方式應(yīng)認(rèn)為是說(shuō)明性的而非限制性的，并且本發(fā)明不限于文中所給出的細(xì)節(jié)，而是可以在所附權(quán)利要求的范圍和等同范圍內(nèi)進(jìn)行修改。
權(quán)利要求
1.一種永磁體嵌入式電動(dòng)機(jī),包括 轉(zhuǎn)子(2)，所述轉(zhuǎn)子(2)包括具有外邊緣(4A)的轉(zhuǎn)子芯(4)，所述轉(zhuǎn)子芯(4)通過(guò)對(duì)鋼板進(jìn)行層疊而形成，所述鋼板各自包括多對(duì)磁體插入孔(6A-6H)，每對(duì)磁體插入孔(6A-6H)均由設(shè)置成V形的兩個(gè)磁體插入孔(6A-6H)形成，所述V形的寬的端部相對(duì)更靠近所述轉(zhuǎn)子芯(4)的所述外邊緣(4A)； 多對(duì)永磁體(8),所述多對(duì)永磁體(8)嵌入在所述多對(duì)磁體插入孔(6A-6H)中，每對(duì)永磁體(8 )均由兩個(gè)板狀永磁體(8 )形成，所述兩個(gè)板狀永磁體(8 )設(shè)置成V形并使得相應(yīng)的磁極彼此面對(duì)；以及 定子(3 )，繞所述定子(3 )纏繞有線(xiàn)圈， 所述永磁體嵌入式電動(dòng)機(jī)的特征在于， 每個(gè)磁體插入孔(6A-6H)均包括位于d軸附近的d軸端部，以及位于q軸附近的q軸端部， 所述轉(zhuǎn)子芯(4)通過(guò)僅層疊這樣的鋼板形成在所述鋼板中，所有磁體插入孔(6A-6H)的所述q軸端部都通過(guò)切口(7A-7H)連接到所述轉(zhuǎn)子芯(4)的所述外邊緣(4A)，以及 當(dāng)所述永磁體(8)被插入到所述磁體插入孔(6A-6H)中時(shí)，在每個(gè)磁體插入孔(6A-6H)的所述d軸端部處均形成間隙(9 ；10 ;12)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的永磁體嵌入式電動(dòng)機(jī)，其特征在于，每個(gè)切口(7A-7H)均從對(duì)應(yīng)的磁體插入孔(6A-6H)延伸并相對(duì)于相關(guān)聯(lián)的磁體插入孔(6A-6H)的延伸方向朝所述外邊緣(4A)傾斜，并且每個(gè)切口(7A-7H)都與所述鋼板的所述外邊緣(4A)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的永磁體嵌入式電動(dòng)機(jī)，其特征在于，每個(gè)切口(7A-7H)均沿著相關(guān)聯(lián)的q軸延伸。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的永磁體嵌入式電動(dòng)機(jī)，其特征在于，每個(gè)間隙(10)都填充有塑料(11)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的永磁體嵌入式電動(dòng)機(jī)，其特征在于，每個(gè)間隙(12)的寬度都小于對(duì)應(yīng)的磁體插入孔(6A-6H)的在與所述磁體插入孔(6A-6H)的延伸方向正交的方向上的寬度，并且在每個(gè)磁體插入孔(6A-6H)的所述d軸端部處形成抵靠于對(duì)應(yīng)的永磁體(8)的內(nèi)壁面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的永磁體嵌入式電動(dòng)機(jī)，其特征在于，每個(gè)間隙(12)都在與對(duì)應(yīng)的磁體插入孔(6A-6H)的延伸方向正交的方向上偏向于更靠近所述外邊緣(4A)的位置。
全文摘要
一種永磁體嵌入式電動(dòng)機(jī)，包括轉(zhuǎn)子和定子。轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子芯。轉(zhuǎn)子芯通過(guò)對(duì)鋼板進(jìn)行層疊形成，所述鋼板各自包括成對(duì)的磁體插入孔和成對(duì)的切口。每對(duì)磁體插入孔均包括設(shè)置成V形的兩個(gè)磁體插入孔，V形的寬的端部相對(duì)更靠近外邊緣，使支撐部位于兩個(gè)磁體插入孔之間。每對(duì)切口均形成在對(duì)應(yīng)的磁體插入孔的q軸端部處，并且包括與轉(zhuǎn)子芯的外邊緣相連的兩個(gè)切口。在永磁體插入磁體插入孔中的情況下，在每個(gè)磁體插入孔的d軸端部處形成間隙。
文檔編號(hào)H02K1/27GK102957239SQ20121028291
公開(kāi)日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月21日
發(fā)明者鏡味雅直, 中根芳之, 楳山亮, 光田聰, 鈴木希幸 申請(qǐng)人:株式會(huì)社豐田自動(dòng)織機(jī)