永久磁鐵式旋轉電機及其制造方法
【專利摘要】在本發(fā)明的磁鐵式電動機中，在沿軸線方向固定4個以上的永久磁鐵時，壁部的軸向限制部限制在軸線方向相鄰的中間部的永久磁鐵彼此由于斥力而沿軸線方向移動。
【專利說明】永久磁鐵式旋轉電機及其制造方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及永久磁鐵式旋轉電機及其制造方法，該永久磁鐵式旋轉電機具有在磁軛部的外周面固定有多個永久磁鐵的轉子。

【背景技術】
[0002]永久磁鐵式電動機能夠通過將多個永久磁鐵相對于與轉子的軸線平行的直線傾斜地配置在磁軛部，減少高次諧波的發(fā)生，抑制轉矩脈動。并且，為了得到減少高次諧波的效果，需要增加分段傾斜的段的數量。
[0003]因此，在過去的永久磁鐵式電動機中，按照每段傾斜，在磁軛部的外周面形成有沿軸線方向延伸的壁部，以便進行固定在轉子的磁軛部的外周面上的永久磁鐵的周向定位(例如，參照專利文獻I)。
[0004]現有技術文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:日本特開2006-304407號公報


【發(fā)明內容】

[0007]發(fā)明要解決的問題
[0008]在過去的大型永久磁鐵式電動機中，轉子變得大型，軸線方向的尺寸增大，在為適應轉子而采用軸線方向較長的永久磁鐵的情況下，容易發(fā)生裂紋，導致永久磁鐵的成品率下降。因此，需要增加分割永久磁鐵而沿軸線方向排列的小型永久磁鐵的數量。
[0009]并且，在沿軸線方向排列大量同極的永久磁鐵而固定在磁軛部的外周面的情況下，先固定的永久磁鐵和后固定的永久磁鐵排斥而使位置產生偏移。
[0010]在沿軸線方向排列3個的情況下，只要首先使用永久磁鐵定位夾具將轉子的兩端側的永久磁鐵固定在磁軛部的外周面，最后固定中央的永久磁鐵即可，不會對永久磁鐵的固定作業(yè)產生妨礙。
[0011]但是，在想要沿著軸線方向固定4個以上的永久磁鐵的情況下存在如下問題:在沒有限制中間部的永久磁鐵的軸線方向的位置的夾具等的情況下，先固定的中間部的永久磁鐵由于與在軸線方向相鄰的永久磁鐵之間的斥力而移動，直到結束全部中間部的永久磁鐵的固定為止，導致將永久磁鐵固定在磁軛部的外周面的作業(yè)花費功夫。
[0012]本發(fā)明正是為了解決這種問題而提出的，其目的在于，提供一種永久磁鐵式旋轉電機及其制造方法，在沿軸線方向固定4個以上的永久磁鐵時，限制中間部的永久磁鐵由于在軸線方向相鄰的永久磁鐵彼此的斥力而從本來的粘貼位置沿軸線方向移動，能夠順利地將永久磁鐵固定在磁軛部的外周面。
[0013]用于解決問題的手段
[0014]本發(fā)明的永久磁鐵式旋轉電機具有環(huán)狀的定子和能夠旋轉地支撐在該定子內側的轉子，所述轉子具有環(huán)狀的磁軛部和固定在該磁軛部的外周面的多個永久磁鐵，
[0015]在所述磁軛部的外周，由固定所述永久磁鐵的沿著軸線方向延伸的磁鐵安裝面和在該磁鐵安裝面的周向的兩側形成的壁的側面，形成磁鐵安裝槽，
[0016]所述磁鐵安裝面由沿著軸線方向依次在周向呈階梯狀移位的多段的磁鐵安裝面部構成，
[0017]所述壁由在軸線方向分開的多個壁部構成，
[0018]所述壁部的側面是限制配置在所述磁鐵安裝面部的所述永久磁鐵的周向移動的周向限制部，端面是限制所述永久磁鐵的軸線方向移動的軸向限制部，
[0019]在所述磁鐵安裝面連續(xù)配置有4個以上的同極的所述永久磁鐵時被配置在中間部的永久磁鐵與所述軸向限制部抵接，以限制由于在所述軸線方向相鄰的永久磁鐵的斥力而沿軸線方向移動。
[0020]另外，根據本發(fā)明的永久磁鐵式旋轉電機的制造方法，包含以下步驟:對環(huán)狀部件的外周沿著軸線方向與軸線平行地進行銑削加工，形成所述磁鐵安裝面和所述周向限制部；以及對所述環(huán)狀部件的外周沿切線方向進行銑削加工，形成所述軸向限制部。
[0021]發(fā)明效果
[0022]根據本發(fā)明的永久磁鐵式旋轉電機，在沿軸線方向固定4個以上的永久磁鐵時，壁部的軸向限制部限制中間部的永久磁鐵由于在軸線方向相鄰的永久磁鐵彼此的斥力而從本來的粘貼位置沿軸線方向移動，因而永久磁鐵能夠順利地固定在磁軛部的外周面。
[0023]因此，能夠分割永久磁鐵使其小型化，因而能夠增加分段傾斜的段的數量，能夠使分段傾斜近似于連續(xù)傾斜以減少高次諧波的發(fā)生。
[0024]并且，根據本發(fā)明的永久磁鐵式旋轉電機的制造方法，通過對環(huán)狀部件的外周進行銑削加工，能夠容易地形成磁鐵安裝面、周向限制部和軸向限制部。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是將本發(fā)明的實施方式I的永久磁鐵式電動機沿著軸線方向切斷時的剖視圖。
[0026]圖2是表示圖1的永久磁鐵式電動機的主視圖。
[0027]圖3是表示圖1的轉子的立體圖。
[0028]圖4是表示從圖3的轉子去除永久磁鐵的狀態(tài)的立體圖。
[0029]圖5是將圖4的磁軛部放大的俯視圖。
[0030]圖6是將圖3的轉子放大的俯視圖。
[0031]圖7是沿著圖6的A-A線的向視圖。
[0032]圖8是沿著圖6的B-B線的向視圖。
[0033]圖9是沿著圖6的C-C線的向視圖。
[0034]圖10是圖3的磁軛部的部分主視圖。
[0035]圖11是表示用于加工圖4的磁鐵安裝槽的步驟的說明圖。
[0036]圖12是表示過去的永久磁鐵式電動機的轉子的主要部分的剖視圖。
[0037]圖13是表示過去的永久磁鐵式電動機的轉子的主要部分的剖視圖。
[0038]圖14是表示本發(fā)明的實施方式2的永久磁鐵式電動機的轉子的主要部分的剖視圖。
[0039]圖15是表示本發(fā)明的實施方式3的永久磁鐵式電動機的轉子的主要部分的剖視圖。

【具體實施方式】
[0040]下面，根據【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的各實施方式的永久磁鐵式電動機，在各個附圖中對相同或者相當的部件、部位標注相同的標號進行說明。
[0041]實施方式I
[0042]圖1是將本發(fā)明的實施方式I的永久磁鐵式電動機沿著軸線方向切斷時的剖視圖，圖2是表示圖1的永久磁鐵式電動機的主視圖，圖3是表示圖1的轉子2的立體圖，圖4是表示從圖3的轉子2去除永久磁鐵9的狀態(tài)的立體圖，圖5是將圖4的磁軛部8放大的俯視圖。
[0043]作為永久磁鐵式旋轉電機的永久磁鐵式電動機具有環(huán)狀的定子I和轉子2，該轉子2隔著微小的間隙能夠旋轉地支撐在該定子I的內側。
[0044]定子I是將多片薄板鋼板層壓構成的，具有鐵芯4和多個線圈3，鐵芯4具有各前端部在周向以相等間隔沿軸線方向延伸的各齒部6，線圈3被安裝于鐵芯4，通過在各齒部6卷繞電線5而構成。
[0045]轉子2具有沿著軸線延伸的旋轉軸7、環(huán)狀的磁軛部8以及固定在磁軛部8的外周面的多個永久磁鐵9。該磁軛部8是以作為鐵類合金的鑄鐵或者鋼為原材料，通過對被鑄造成圓環(huán)狀的鑄造部件(實心構造部件)進行加工而得到的。
[0046]在磁軛部8的外周，由沿著軸線方向呈階梯狀延伸的磁鐵安裝面11和在該磁鐵安裝面11的左右形成的壁12形成磁鐵安裝槽10。
[0047]磁鐵安裝面11由與磁軛部8的外周的切面大致平行的平面形成，在同一平面上具有第I磁鐵安裝面部11A、第2磁鐵安裝面部IlB以及第3磁鐵安裝面部11C。第I磁鐵安裝面部11A、第2磁鐵安裝面部IlB以及第3磁鐵安裝面部IlC都在同一個面上，且沿著軸線方向依次在周向呈階梯狀移位。
[0048]并且，在磁軛部8的外周，沿著周向按照永久磁鐵式電動機的極數形成沿軸線方向延伸的磁鐵安裝面11。
[0049]壁12從磁鐵安裝面11向外徑側突出，由在第I磁鐵安裝面部IlA的周向兩側形成的第I壁部12A、在第2磁鐵安裝面部IlB的周向兩側形成的第2壁部12B、以及在第3磁鐵安裝面部IlC的周向兩側形成的第3壁部12C構成。
[0050]另外，圖5的A是作為平面的磁鐵安裝面11與在周向相鄰的作為平面的磁鐵安裝面11相交的線。
[0051]圖6是將圖3的轉子2放大的俯視圖，圖7是沿著圖6的A-A線的向視圖，圖8是沿著圖6的B-B線的向視圖，圖9是沿著圖6的C-C線的向視圖，圖10是表示圖3的磁軛部8的部分主視圖。
[0052]第I永久磁鐵9A和第2永久磁鐵9B被固定在第I磁鐵安裝面部11A，第3永久磁鐵9C和第4永久磁鐵9D被固定在第2磁鐵安裝面部11B，第5永久磁鐵9E和第6永久磁鐵9F被固定在第3磁鐵安裝面部11C。
[0053]即，在各磁鐵安裝面部IIA、IIB、11C分別固定有各2個永久磁鐵9A、9B、9C、9D、9E、9F。
[0054]并且，在磁軛部8的周向相鄰的永久磁鐵9A、9B、9C、9D、9E、9F極性不同，該磁鐵安裝面11也是沿著磁軛部8的軸線方向配置同極的永久磁鐵9A、9B、9C、9D、9E、9F。
[0055]第I壁部12A具有限制第I永久磁鐵9A、第2永久磁鐵9B的周向移動的周向限制部13。第2壁部12B具有限制第3永久磁鐵9C、第4永久磁鐵9D的周向移動的周向限制部13以及限制第2永久磁鐵9B的軸線方向移動的軸向限制部14。第3壁部12C具有限制第5永久磁鐵9E、第6永久磁鐵9F的周向移動的周向限制部13以及限制第4永久磁鐵9D的軸線方向移動的軸向限制部14。
[0056]周向限制部13是指各壁部12A、12B、12C的周向的兩個面，這兩個面是與磁鐵安裝面11垂直且與軸線平行的平面。
[0057]軸向限制部14是指第2壁部12B、第3壁部12C的一側端面，該端面是與磁鐵安裝面11大致垂直且與軸線垂直的平面。
[0058]第I永久磁鐵9A及第2永久磁鐵9B和第5永久磁鐵9E及第6永久磁鐵9F在磁軛部8的周向相互偏移傾斜角。
[0059]S卩，連接第I永久磁鐵9A及第2永久磁鐵9B的頂點和轉子2的軸線的直線、與連接第5永久磁鐵9E及第6永久磁鐵9F的頂點和轉子2的軸線的直線，在磁軛部8的周向相互偏移傾斜角。
[0060]下面，根據圖11說明磁軛部8的磁鐵安裝槽10的形成方法。
[0061]圖11是表示用于形成磁鐵安裝槽10的步驟的說明圖。
[0062]磁鐵安裝槽10能夠通過例如銑削(fraise)加工切削環(huán)狀部件的外周而得到。
[0063]具體地講，在將環(huán)狀部件以不旋轉的方式固定后，使與環(huán)狀部件的外周大致垂直配置的立銑刀(endmill)從環(huán)狀部件的軸線方向的端面沿著軸線方向大致水平移動(從圓I到圓II)。
[0064]然后，使立銑刀向與環(huán)狀部件的外周切面平行且與軸線垂直的方向移動(從圓II到圓III)。
[0065]然后，使立銑刀與環(huán)狀部件的外周切面大致平行地再次向軸線側移動(從圓III到圓IV)。圓IV與圓II相比偏向左側。
[0066]由此，形成第I磁鐵安裝面部11A、第I壁部12A的周向限制部13以及第2壁部12B的軸向限制部14。
[0067]然后，使立銑刀沿著環(huán)狀部件的軸線方向大致水平移動(從圓IV到圓V)。
[0068]然后，使立銑刀向與環(huán)狀部件的外周切面平行且與軸線垂直的方向移動(從圓V到圓VI)。
[0069]然后，使立銑刀與環(huán)狀部件的外周切面大致平行地再次向軸線側移動(從圓VI到圓VII)。圓VII與圓V相比偏向左側。
[0070]由此，形成第2磁鐵安裝面部11B、第2壁部12B的周向限制部13以及第3壁部12C的軸向限制部14。
[0071]然后，使立銑刀沿著環(huán)狀部件的軸線方向大致水平移動(從圓VII到圓VIII)。
[0072]由此，形成第3磁鐵安裝面部IlC和第3壁部12C的周向限制部13。
[0073]這樣，在磁軛部8的外周形成磁鐵安裝槽10，該磁鐵安裝槽10由沿著軸線方向依次在周向移位的階梯狀的磁鐵安裝面11和在該磁鐵安裝面11的左右形成的壁12構成，該壁12由第I壁部12A、第2壁部12B、第3壁部12C構成。
[0074]然后，將環(huán)狀部件的固定解除，在使環(huán)狀部件在周向旋轉規(guī)定角度后再次固定而進行上述銑削加工。
[0075]并且，在環(huán)狀部件的周向以相等間隔沿著環(huán)狀部件的全周進行銑削加工，形成外周具有多個磁鐵安裝槽10的磁軛部8。
[0076]如以上說明的那樣，根據該實施方式的永久磁鐵式電動機，第2壁部12B、第3壁部12C分別具有軸向限制部14，因此，在將同極的永久磁鐵9A、9B、9C、9D、9E、9F連續(xù)配置在磁鐵安裝面11時，配置在中間的永久磁鐵9B、9D與軸向限制部14抵接，以限制由于在軸線方向相鄰的永久磁鐵9A、9C的斥力而沿軸線方向移動。
[0077]S卩，在圖12所示的沒有軸向限制部14的磁軛部8A的情況下，具有成為一體的兩段的壁20，此外，在圖13所示的沒有軸向限制部14的磁軛部SB的情況下，具有成為一體的四段的壁20A，在2個磁軛部8A、8B中，在想要將2個永久磁鐵9固定在磁軛部8A、8B的兩端，然后固定第3個永久磁鐵9時，該永久磁鐵9由于斥力而溢出到固定第4個永久磁鐵9的區(qū)域中。
[0078]與此相對，在該實施方式中不會產生這樣的缺陷，永久磁鐵9A、9B、9C、9D、9E、9F
能夠容易地配置在規(guī)定的位置。
[0079]因此，在分割永久磁鐵9并沿著軸線方向配置小型的4個以上的永久磁鐵9時，永久磁鐵9不會由于相鄰的永久磁鐵9的斥力而沿軸線方向移動，其結果是能夠實現多段傾斜，通過增加分段傾斜的數量使其近似于連續(xù)傾斜，能夠進一步減少高次諧波的發(fā)生。
[0080]另外，永久磁鐵9自身變得小型，因而容易制作。
[0081]另外，在該實施方式中，不是通過車削而是通過銑削加工形成多個磁鐵安裝槽10，磁鐵安裝面11是平面的，即第I磁鐵安裝面部11A、第2磁鐵安裝面部IlB以及第3磁鐵安裝面部IlC都在同一個面上，因而容易加工，并且，永久磁鐵9A、9B、9C、9D、9E、9F側的安裝面也是平面的，永久磁鐵9的加工也容易進行。
[0082]并且，磁鐵安裝面11與永久磁鐵9A、9B、9C、9D、9E、9F的下表面整體緊密粘接，與在各曲面間安裝時相比，能夠牢靠地固定永久磁鐵9A、9B、9C、9D、9E、9F。
[0083]并且，磁鐵安裝面11由與磁軛部8的外周的切面平行的平面形成，此外，周向限制部13、軸向限制部14是向與磁鐵安裝面11垂直的方向延伸而形成的，因而能夠容易地通過銑削加工形成磁鐵安裝槽10。
[0084]實施方式2
[0085]圖14是表示本發(fā)明的實施方式2的永久磁鐵式電動機的轉子2的主要部分的剖視圖。
[0086]在該實施方式中，磁軛部SC具有第I壁部21A和第2壁部21B，傾斜呈兩段，在各段配置有2個永久磁鐵9。
[0087]其它結構與實施方式I的永久磁鐵式電動機相同，并且作用、效果也相同。
[0088]實施方式3
[0089]圖15是表示本發(fā)明的實施方式3的永久磁鐵式電動機的轉子2的主要部分的剖視圖。
[0090]在該實施方式中，磁軛部8D具有第I壁部22A、第2壁部22B、第3壁部22C以及第4壁部22D，傾斜呈四段，在各段配置有I個永久磁鐵9。
[0091]其它結構與實施方式I的永久磁鐵式電動機相同，并且作用、效果也相同。
[0092]另外，在上述各實施方式中，作為永久磁鐵式旋轉電機說明了永久磁鐵式電動機，但是，本發(fā)明也能夠適用于永久磁鐵式發(fā)電機。
[0093]并且，磁鐵安裝面也可以是曲面形狀的。
[0094]標號說明
[0095]I定子；2轉子；3線圈；4鐵芯；5電線；6齒部；7旋轉軸；8、8A、8B、8C、8D磁軛部；9永久磁鐵；9A第I永久磁鐵；9B第2永久磁鐵；9C第3永久磁鐵；9D第4永久磁鐵；9E第5永久磁鐵；9F第6永久磁鐵；10磁鐵安裝槽；11磁鐵安裝面；IIA第I磁鐵安裝面部；11B第2磁鐵安裝面部；11C第3磁鐵安裝面部;12、20、20A壁;12A、21A、22A第I壁部；12B、21B、22B第2壁部；12C、22C第3壁部；13周向限制部；14軸向限制部；22D第4壁部。
【權利要求】
1.一種永久磁鐵式旋轉電機，該永久磁鐵式旋轉電機具有環(huán)狀的定子和能夠旋轉地支撐在該定子內側的轉子，所述轉子具有環(huán)狀的磁軛部和固定在該磁軛部的外周面的多個永久磁鐵，其特征在于， 在所述磁軛部的外周，由固定所述永久磁鐵的沿著軸線方向延伸的磁鐵安裝面和在該磁鐵安裝面的周向的兩側形成的壁的側面，形成磁鐵安裝槽， 所述磁鐵安裝面由沿著軸線方向依次在周向呈階梯狀移位的多段的磁鐵安裝面部構成， 所述壁由在軸線方向分開的多個壁部構成， 所述壁部的側面是限制配置在所述磁鐵安裝面部的所述永久磁鐵的周向移動的周向限制部，端面是限制所述永久磁鐵的軸線方向移動的軸向限制部， 在所述磁鐵安裝面連續(xù)配置有4個以上的同極的所述永久磁鐵時被配置在中間部的永久磁鐵與所述軸向限制部抵接，以限制由于在所述軸線方向相鄰的永久磁鐵的斥力而沿軸線方向移動。
2.根據權利要求1所述的永久磁鐵式旋轉電機，其特征在于，所述磁鐵安裝面由與所述磁軛部的外周的切面平行的平面形成。
3.根據權利要求2所述的永久磁鐵式旋轉電機，其特征在于，各個所述磁鐵安裝面部是同一個面。
4.根據權利要求1?3中的任意一項所述的永久磁鐵式旋轉電機,其特征在于，所述磁軛部利用以作為鐵類合金的鑄鐵或者鋼為原材料且被鑄造成圓環(huán)狀的鑄造部件形成。
5.根據權利要求3所述的永久磁鐵式旋轉電機，其特征在于，所述周向限制部和所述軸向限制部向與所述磁鐵安裝面垂直的方向延伸而形成。
6.—種權利要求5所述的永久磁鐵式旋轉電機的制造方法,其特征在于,該永久磁鐵式旋轉電機的制造方法包含以下步驟: 對環(huán)狀部件的外周沿著軸線方向與軸線平行地進行銑削加工，形成所述磁鐵安裝面和所述周向限制部；以及 對所述環(huán)狀部件的外周沿切線方向進行銑削加工，形成所述軸向限制部。
【文檔編號】H02K15/03GK104380572SQ201280073979
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2012年6月26日 優(yōu)先權日:2012年6月26日
【發(fā)明者】井口鄉(xiāng) 申請人:三菱電機株式會社