專利名稱：無(wú)刷電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)高效率且制造容易的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，確切說(shuō)有關(guān)其轉(zhuǎn)子。
對(duì)附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明。


圖1為本發(fā)明第1實(shí)施例永久磁鐵轉(zhuǎn)子的一具體例子的立體圖，圖2為圖1所示轉(zhuǎn)子的側(cè)視圖，圖3為圖1所示轉(zhuǎn)子另一例子的側(cè)視圖，圖4為本發(fā)明第2實(shí)施例永久磁鐵轉(zhuǎn)子的一具體例子的立體圖，圖5為對(duì)圖4所示轉(zhuǎn)子的剖面進(jìn)行局部放大的圖，圖6為表示傳統(tǒng)無(wú)刷電動(dòng)機(jī)縱剖面的圖，圖7為傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子的立體圖，圖8為對(duì)傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子的剖面進(jìn)行局部放大的圖。
一般說(shuō)，無(wú)刷電動(dòng)機(jī)是在圓筒狀轉(zhuǎn)子的外周表面上設(shè)置由鐵氧體等構(gòu)成的永久磁鐵。
例如傳統(tǒng)的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)1如圖6所示，包含電動(dòng)機(jī)殼體(定子)2，而且，此電動(dòng)機(jī)殼體2包含圓筒形側(cè)壁3，把此側(cè)壁兩端封塞住的前面板4和后面板5。多個(gè)激磁線圈6呈圓筒狀排列在側(cè)壁3的內(nèi)側(cè)，且使固定在壁面上。在轉(zhuǎn)子7的中心，同心地固定著回轉(zhuǎn)軸8。使回轉(zhuǎn)軸8從轉(zhuǎn)子7的兩端伸出，使其一端被回轉(zhuǎn)自由地支承在安裝在電動(dòng)機(jī)殼體2的后面板5的孔9內(nèi)的軸承10內(nèi)，用轉(zhuǎn)軸8的另一端被用安裝在電動(dòng)機(jī)殼體2的前面板4的孔11內(nèi)的軸承12回轉(zhuǎn)自由地支承著。在電動(dòng)機(jī)殼體2的側(cè)壁3的內(nèi)側(cè)設(shè)置圓環(huán)狀的磁極傳感器支承構(gòu)件13，在該支承構(gòu)件13上固定設(shè)置多個(gè)磁極傳感器14，且使其位于轉(zhuǎn)子7的表面附近。
通常，無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的具備永久磁鐵的轉(zhuǎn)子，在其軛鐵內(nèi)設(shè)有為安放永久磁鐵的槽，在此槽內(nèi)插入磁場(chǎng)用永久磁鐵。
圖7表示具有傳統(tǒng)的永久磁鐵的轉(zhuǎn)子。永久磁鐵轉(zhuǎn)子20具有層疊硅鋼片21而成的軛鐵22。軛鐵22具有呈輻射狀伸出的4個(gè)磁極23，在各磁極的前端部設(shè)置為插入磁場(chǎng)用永久磁鐵的槽24。分別將磁場(chǎng)用永久磁鐵25插入槽24內(nèi)，使各磁極23因這個(gè)磁場(chǎng)用永久磁鐵25而具有磁性。
圖8表示對(duì)永久磁鐵轉(zhuǎn)子20的剖面的一部分進(jìn)行局部的放大。在槽24內(nèi)插入使N極和S極相互交替、朝向半徑方向外側(cè)的磁場(chǎng)用永久磁鐵25。據(jù)此，使磁場(chǎng)用永久磁鐵25的磁力線如圖中所示那樣，從N極出不朝向S極，通過(guò)軛鐵22的內(nèi)部和永久磁鐵轉(zhuǎn)子20的外部空間。通過(guò)永久磁鐵轉(zhuǎn)子20外部空間的磁力線和配設(shè)在轉(zhuǎn)子周圍的定子相交鏈，利用和定子驅(qū)動(dòng)線圈的電流的相互作用，回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)永久磁鐵轉(zhuǎn)子。
在上述傳統(tǒng)的永久磁鐵轉(zhuǎn)子軛鐵的一部分上形成連結(jié)磁極前端部和基部的橋。也就是如圖8所示那樣，使永久磁鐵轉(zhuǎn)子20的軛鐵22的一部分形成連結(jié)磁極23的前端部和基部的橋26。使從磁場(chǎng)用永久磁鐵25的N極出來(lái)的磁力線的一部分通過(guò)橋26到達(dá)同一磁場(chǎng)用永久磁鐵25的S極。由于通過(guò)此橋26的磁力線對(duì)回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子無(wú)助，因而存在磁場(chǎng)用永久磁鐵的利用效率差的問(wèn)題。
此外，由于在進(jìn)行傳統(tǒng)的永久磁鐵轉(zhuǎn)子20的組裝時(shí)必需向狹窄的槽24內(nèi)插入細(xì)長(zhǎng)形磁場(chǎng)用永久磁鐵。因此，還存在此插入工序中產(chǎn)生磁場(chǎng)用永久磁鐵25破損的問(wèn)題。
因此，本發(fā)明的目的是為了提供構(gòu)造簡(jiǎn)單、且使磁場(chǎng)用永久磁鐵的全部磁力線用于有效地回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，因而電動(dòng)機(jī)效率高，制造過(guò)程中組裝簡(jiǎn)單的永久磁鐵轉(zhuǎn)子。
因此，有關(guān)本發(fā)明第一方案的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子包括回轉(zhuǎn)軸，和相對(duì)此回轉(zhuǎn)軸成一體嵌裝的主軛鐵，此主軛鐵具有至少2個(gè)從回轉(zhuǎn)軸呈輻射狀伸出的磁極，在相鄰的磁極和磁極間，設(shè)置為放置磁場(chǎng)用永久磁鐵的支承座，在各磁鐵支承座上放置磁場(chǎng)用永久磁鐵，且要使具有同一極性的磁極面向回轉(zhuǎn)軸中心成面對(duì)面配置，再在這些磁場(chǎng)用永久磁鐵的更外側(cè)面上安裝輔助軛鐵，在上述磁極頭和輔助軛鐵的外周表面上嵌裝由非磁性材料構(gòu)成的圓筒形套筒。
根據(jù)此構(gòu)造，由于在各磁場(chǎng)用永久磁鐵的兩極間不存在磁性體，使從各永久磁鐵的N極出來(lái)的全部磁力線通過(guò)轉(zhuǎn)子的外部空間返回到S極。因此能使全部磁力線和定子交鏈，用于有效使轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)。此外，由于使磁場(chǎng)用永久磁鐵被夾持在主軛鐵的支承座和輔助軛鐵之間，能使轉(zhuǎn)子組裝容易。
此外，由于將磁場(chǎng)用永久磁鐵配置成使同一極性的磁極相對(duì)回轉(zhuǎn)軸面對(duì)面，能利用相同磁極間的相斥作用產(chǎn)生兩倍于磁場(chǎng)用永久磁鐵數(shù)目的磁極，從而使轉(zhuǎn)子的構(gòu)造簡(jiǎn)單。
有關(guān)本發(fā)明第二方案的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子包括回轉(zhuǎn)軸，相對(duì)此回轉(zhuǎn)軸成一體嵌裝的主軛鐵，此主軛鐵具有至少2個(gè)從回轉(zhuǎn)軸呈輻射方向伸出的磁極，在相鄰的磁極和磁極間設(shè)置為安裝磁場(chǎng)用永久磁鐵的安裝座，在各磁鐵安裝座上，按照使面向回轉(zhuǎn)軸中心的面對(duì)面的磁極具有同一極性那樣安裝磁場(chǎng)用永久磁鐵，進(jìn)而在這些磁場(chǎng)用永久磁鐵的更外側(cè)安裝輔助軛鐵，在此輔助軛鐵和主軛鐵間用非磁性連接構(gòu)件使其連接，使磁場(chǎng)用永久磁鐵被夾持在主軛鐵和輔助鐵之間。
上述第二方案永久磁鐵轉(zhuǎn)子，由于用樹(shù)脂類材料或壓鑄用材料把形成磁極前部的輔助軛鐵和形成磁極基部的主軛鐵連接起來(lái)，故磁場(chǎng)用永久磁鐵的全部磁力線通過(guò)永久軛鐵轉(zhuǎn)子的外部空間到達(dá)相鄰的軛鐵。因此磁場(chǎng)用永久磁鐵的全部磁力線和配置在轉(zhuǎn)子周圍的定子相交鏈，從而和驅(qū)動(dòng)線圈電流相互作用，有效地用來(lái)產(chǎn)生回轉(zhuǎn)。
此外，第二方案的永久磁鐵轉(zhuǎn)子，由于只要將主軛鐵、磁場(chǎng)用永久磁鐵以及輔助軛鐵安裝成重疊即可，故不需要向狹窄的槽內(nèi)插入磁場(chǎng)用永久磁鐵，能完全防止伴隨插入而產(chǎn)生的永久磁鐵的破損。
實(shí)施例為了更詳細(xì)地?cái)⑹霰景l(fā)明，現(xiàn)參照附圖來(lái)說(shuō)明。首先參照附圖1-3對(duì)本發(fā)明第一方案進(jìn)行說(shuō)明。
圖1表示根據(jù)本發(fā)明的永久磁鐵轉(zhuǎn)子的一實(shí)施例。永久磁鐵轉(zhuǎn)子31具有中心部壓入回轉(zhuǎn)軸32的主軛鐵33。此主軛鐵33具有互相成180°，沿輻射方向的相反側(cè)伸出的2個(gè)磁極34a，34b。在磁極34a和34b間的主軛鐵33的外周表面上形成安裝磁場(chǎng)用永久磁鐵的磁鐵安裝座35a，35b。在磁鐵安裝座35a，35b內(nèi)分別安裝磁場(chǎng)用永久磁鐵36a，36b，且要使各自的N極相互對(duì)置。進(jìn)而，在磁場(chǎng)用永久磁鐵36a，36b的S極一側(cè)安裝構(gòu)成永久磁鐵轉(zhuǎn)子31的磁極37a，37b的前端部的輔助磁鐵38a，38b。使由此主軛鐵33，磁場(chǎng)用永久磁鐵36a，36b以及輔助軛鐵38a，38b構(gòu)成的構(gòu)體39的外周面的斷面形狀大致為圓形，在其外周表面上嵌合著由非磁性材料構(gòu)成的圓筒套40。
圖2表示永久磁鐵轉(zhuǎn)子31的一側(cè)端面。在主軛鐵33的磁鐵安裝座35a，35b上安裝著使其N極相互對(duì)置的磁場(chǎng)用永久磁鐵36a，36b。利用N極同極之間的相斥作用，使磁場(chǎng)用永久磁鐵36a，36b的磁力線，如圖所示，從磁極頭34a，34b出來(lái)，通過(guò)永久磁鐵轉(zhuǎn)子31的外部空間到達(dá)磁極37a，37b。據(jù)此使磁極頭34a，34b帶N極磁性，磁極37a，37b帶S極磁性。
在此永久磁鐵轉(zhuǎn)子31中，由于在磁場(chǎng)用永久磁鐵36a，36b的N極和S極的側(cè)面，分別存在導(dǎo)磁率低的空間41a，41b，以及42a，42b，從而使磁力線寧可被引向?qū)Т怕矢叩闹鬈楄F33內(nèi)，而不橫切此空間41a，42a，42b，使磁力線從磁極頭34a和34b向外部射出。因此，使磁場(chǎng)用永久磁鐵36a，36b的全部磁力線通過(guò)永久磁鐵轉(zhuǎn)子31的外部，和圖中未表示的定子交鏈，有效地用于產(chǎn)生回轉(zhuǎn)。
上述本發(fā)明的第一方案，能用于具有任意極數(shù)的永久磁鐵轉(zhuǎn)子是很明顯的。圖3表示此第一方案的其它實(shí)施例的一側(cè)端面。此實(shí)施例的永久磁鐵轉(zhuǎn)子44的主軛鐵具有沿放射方向互成120°角度伸出的3個(gè)磁極頭44a，44b，44c。在相鄰的磁極間設(shè)置磁鐵安裝座45a，45b，45c，在各磁鐵安裝座上安裝著使各N極面對(duì)回轉(zhuǎn)軸的3個(gè)磁場(chǎng)用永磁鐵46a，46b，46c。而在各磁場(chǎng)用永久磁鐵的更外側(cè)上安裝輔助軛鐵47a，47b，47c，將圓筒形套48嵌裝在此主軛鐵和輔助軛鐵的外周表面上。
在此永久磁鐵轉(zhuǎn)子43上，利用磁場(chǎng)用永久磁鐵的N極同極之間的相斥作用，如圖中所示那樣，生成N極和S極共6個(gè)磁極。此外，各磁場(chǎng)用永久磁鐵的全部磁力線從N極出來(lái)，通過(guò)轉(zhuǎn)子的外部到達(dá)S極，有效地用于使轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)情形和上述實(shí)施例相同。
上述本發(fā)明的第一方案轉(zhuǎn)子，由于將磁場(chǎng)用永久磁鐵配置成使磁鐵的具有同一磁性的磁極相互面對(duì)面，故利用相同磁性磁極間的相斥作用，能生成數(shù)目?jī)杀队诖艌?chǎng)用永久磁鐵數(shù)目的磁極，從而能形成構(gòu)造簡(jiǎn)單的永久磁鐵轉(zhuǎn)子。
此外，由于在磁場(chǎng)用永久磁鐵的N極和S極的側(cè)面設(shè)置導(dǎo)磁率低的空間，因而將磁場(chǎng)用永久磁鐵的全部磁力線引向軛鐵，使通過(guò)轉(zhuǎn)子的外部空間和定子交鏈，能有效使轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)。
此外，由于在主軛鐵的外周面上安裝磁場(chǎng)用永久磁鐵，進(jìn)而在磁場(chǎng)用永久磁鐵的更外側(cè)上安裝輔助軛鐵，因而沒(méi)有必要將磁場(chǎng)用永久磁鐵向槽內(nèi)等插入，因而使組裝容易。
綜上所述，根據(jù)上述第一方案，能得到使必要的永久磁鐵數(shù)目少、構(gòu)造簡(jiǎn)單，能將磁場(chǎng)用永久磁鐵的全部磁力線有效用于回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，還使制造過(guò)程中的組裝容易的永久磁鐵轉(zhuǎn)子。
接著，參照?qǐng)D4，圖5對(duì)本發(fā)明的第二方案進(jìn)行說(shuō)明。
圖4表示根據(jù)本方案的永久磁鐵轉(zhuǎn)子。永久磁鐵轉(zhuǎn)子51，在其中心部具有層疊多片硅鋼片52而成的主軛鐵53。硅鋼板52具有通過(guò)模壓形成長(zhǎng)方形陷落而成的多個(gè)斂槽54。使相鄰硅鋼片52的斂槽54互相壓入，從而構(gòu)成一體形成主軛鐵53。在主軛鐵53的中心部設(shè)置通孔55，將回轉(zhuǎn)軸56插入此通孔55內(nèi)。具有使通孔55和回轉(zhuǎn)軸56相互嵌合的鍵部，從而形成使主軛鐵53和回轉(zhuǎn)軸56一體回轉(zhuǎn)的構(gòu)造。主軛鐵53具有相互成相反方向伸出的一對(duì)磁極57和為安裝一對(duì)磁場(chǎng)用永久磁鐵的磁鐵安裝部58。將磁鐵安裝部58設(shè)置在相對(duì)回轉(zhuǎn)軸56為大致對(duì)稱的位置上，在其內(nèi)安裝著同一磁性磁極相互對(duì)置的一對(duì)磁場(chǎng)用永久磁鐵59。在此實(shí)施例中，磁場(chǎng)用永久磁鐵59為平板狀，且被安裝成使N極相互對(duì)置。
在此磁場(chǎng)用永久磁鐵59的S極一側(cè)上分別安裝著構(gòu)成磁極60的輔助軛鐵61。在磁極57和磁極60間的空間內(nèi)注入樹(shù)脂類材料或壓鑄用材料，從而形成使主軛鐵53和磁場(chǎng)用永久磁鐵59以及輔助軛鐵連接成一體的模型部62。將模型62的外周表面和磁極57，60的磁極面形成平滑，從而將永久磁鐵轉(zhuǎn)子51的全體構(gòu)成具有圓柱形外周表面。
圖5放大表示永久磁鐵轉(zhuǎn)子51的橫剖面的一部分。主軛鐵53在磁極57和磁鐵安裝部58之間具有和模型部62相連接的連接面。在此連接面63上形成和模型部62結(jié)合的燕尾狀結(jié)合槽64。另一方面，輔助軛鐵61在其磁極面和與磁場(chǎng)用永久磁鐵59的連接之間具有與模型部62連接的接面65。在此連接面65上形成和模型部62結(jié)合的燕尾狀結(jié)合槽66。
在進(jìn)行永久磁鐵轉(zhuǎn)子51的制造時(shí)，將液體狀的模型材料注入主軛鐵53和輔助軛鐵61間的空間以及結(jié)合槽64，66內(nèi)。在使液態(tài)模型材料固化形成模型部分62后，使主軛鐵53和輔助軛鐵61在結(jié)合槽64，66一和模型部62相結(jié)合，將磁場(chǎng)用永久磁鐵夾持在基間。據(jù)此，使磁場(chǎng)用永久磁鐵59和輔助軛鐵61在回轉(zhuǎn)中不會(huì)飛出。
如上所述，由于將磁場(chǎng)用永久磁鐵59配置成使其N極相互面對(duì)面，使磁場(chǎng)用永久磁鐵59的磁力線，如圖中所示那樣，因面對(duì)面?zhèn)鹊挠谰么盆F的相斥作用而從主軛鐵53的磁極57出來(lái)，通過(guò)永久磁鐵轉(zhuǎn)子51的外部空間到達(dá)輔助軛鐵61的磁極60。由于使磁場(chǎng)用永久磁鐵59的兩極間的端面67和不讓磁力線通過(guò)的模型部62相連接，因而不存在從N極出來(lái)的磁力線，通過(guò)模型部62短路而到達(dá)S極。據(jù)此，能使磁場(chǎng)用永久磁鐵59的全部磁力線和圖中未表示的、被配置在永久磁鐵轉(zhuǎn)子51周圍的定子交鏈，有效地用于使永久磁鐵轉(zhuǎn)子51回轉(zhuǎn)。
此外，在此實(shí)施例中，是采用使磁場(chǎng)用永久磁鐵的同磁性磁極對(duì)置，利用相同磁極的相斥作用，在永久磁鐵轉(zhuǎn)子周面上生成兩倍于永久磁鐵數(shù)目的磁極構(gòu)造的永久磁鐵轉(zhuǎn)子進(jìn)行說(shuō)明，然而不限于上述構(gòu)造的永久磁鐵轉(zhuǎn)子，也能適用于具有和磁極相同數(shù)目的磁場(chǎng)用永久磁鐵的傳統(tǒng)的永久磁鐵轉(zhuǎn)子。此外，本實(shí)施例永久磁鐵轉(zhuǎn)子具有4個(gè)磁極，然而，很顯然，本發(fā)明能適用于具有任意極數(shù)的永久磁鐵轉(zhuǎn)子。
若根據(jù)上述本發(fā)明的第二方案，由于取消了連接主軛鐵和輔助軛鐵的橋，因而不發(fā)生從永久磁鐵的一個(gè)磁極出來(lái)的磁力線短路地通過(guò)橋到達(dá)另一磁極。也就是能使磁場(chǎng)用永久磁鐵的全部磁力線通過(guò)永久磁鐵轉(zhuǎn)子的外部和定子的驅(qū)動(dòng)線圈交鏈后到達(dá)相鄰的永久磁鐵。由于能使全部的磁力線和驅(qū)動(dòng)線圈相互作用有效地用于驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)，因此能獲得效率高的電動(dòng)機(jī)。
此外，在此永久磁鐵轉(zhuǎn)子中，由于沒(méi)有必要向狹窄的槽內(nèi)插入形狀薄而長(zhǎng)的永久磁鐵，因而能完全防止拌隨上述插入工序而產(chǎn)生的永久磁鐵的破損。因此能使整個(gè)永久磁鐵轉(zhuǎn)子制造容易。
綜上所述，若采用本發(fā)明永久磁鐵轉(zhuǎn)子，有可能獲得構(gòu)造簡(jiǎn)單，效率高，而且適于高速回轉(zhuǎn)的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的永久磁鐵轉(zhuǎn)子。
權(quán)利要求
1.無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的永久磁鐵轉(zhuǎn)子，包括回轉(zhuǎn)軸，相對(duì)此回轉(zhuǎn)軸嵌裝形成一體的主軛鐵，該主軛鐵具有至少2個(gè)從回轉(zhuǎn)軸朝輻射方向伸出的磁極，其特征在于，在上述主軛鐵的相鄰磁極和磁極間設(shè)置為安裝磁場(chǎng)用永久磁鐵的安裝座，在各安裝座上使同一極性磁極相對(duì)回轉(zhuǎn)軸中心成面對(duì)面地安裝磁場(chǎng)用永久磁鐵，在這些磁場(chǎng)用永久磁鐵的外側(cè)面上安裝輔助軛鐵，在上述磁極和輔助軛鐵的外周表面上安裝由非磁性材料構(gòu)成的圓筒形套筒。
2.無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的永久磁鐵轉(zhuǎn)子，包括回轉(zhuǎn)軸，相對(duì)此回轉(zhuǎn)軸嵌裝成一體的主軛鐵，此軛鐵具有至少2個(gè)從回轉(zhuǎn)軸朝輻射方向伸出的磁極，其特征在于，在上述主軛鐵的相鄰磁極和磁極間設(shè)置為安裝磁場(chǎng)用永久磁鐵的安裝座，在各安裝座上使同一極性磁極相對(duì)回轉(zhuǎn)軸中心成面對(duì)面地安裝磁場(chǎng)用永磁鐵，在這些永久磁鐵的外側(cè)面上安裝輔助軛鐵，用非磁性連接構(gòu)件連接該輔助軛鐵和主軛鐵，將磁場(chǎng)用永久磁鐵夾持在主軛鐵和輔助軛鐵之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及無(wú)刷電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子，包括與回轉(zhuǎn)軸嵌裝成一體的主軛鐵，此主軛鐵具有至少2個(gè)從回轉(zhuǎn)軸沿輻射方向伸出的磁極，在相鄰的磁極頭間設(shè)置為安裝永久磁鐵的安裝座，在各安裝座上使永久磁鐵的同一磁性磁極相對(duì)回轉(zhuǎn)軸中心成面對(duì)面地安裝，在永久磁鐵外側(cè)面上安裝輔助軛鐵，在磁極和輔助軛鐵的外周面上套裝非磁性材料制的圓筒，或者用非磁性連接構(gòu)件連接上述輔助軛鐵和主軛鐵，將永久磁鐵夾持在主軛鐵和輔助軛鐵之間。
文檔編號(hào)H02K1/27GK1061682SQ9110479
公開(kāi)日1992年6月3日 申請(qǐng)日期1991年7月11日 優(yōu)先權(quán)日1990年11月20日
發(fā)明者長(zhǎng)手隆, 遠(yuǎn)藤健一, 小池良和, 瀨戶毅, 山岸善彥 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生股份有限公司