CN104380572A - 永久磁铁式旋转电机及其制造方法 - Google Patents

Abstract

在本发明的磁铁式电动机中，在沿轴线方向固定4个以上的永久磁铁时，壁部的轴向限制部限制在轴线方向相邻的中间部的永久磁铁彼此由于斥力而沿轴线方向移动。

Description

永久磁铁式旋转电机及其制造方法

技术领域

本发明涉及永久磁铁式旋转电机及其制造方法，该永久磁铁式旋转电机具有在磁轭部的外周面固定有多个永久磁铁的转子。

背景技术

永久磁铁式电动机能够通过将多个永久磁铁相对于与转子的轴线平行的直线倾斜地配置在磁轭部，减少高次谐波的发生，抑制转矩脉动。并且，为了得到减少高次谐波的效果，需要增加分段倾斜的段的数量。

因此，在过去的永久磁铁式电动机中，按照每段倾斜，在磁轭部的外周面形成有沿轴线方向延伸的壁部，以便进行固定在转子的磁轭部的外周面上的永久磁铁的周向定位(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-304407号公报

发明内容

发明要解决的问题

在过去的大型永久磁铁式电动机中，转子变得大型，轴线方向的尺寸增大，在为适应转子而采用轴线方向较长的永久磁铁的情况下，容易发生裂纹，导致永久磁铁的成品率下降。因此，需要增加分割永久磁铁而沿轴线方向排列的小型永久磁铁的数量。

并且，在沿轴线方向排列大量同极的永久磁铁而固定在磁轭部的外周面的情况下，先固定的永久磁铁和后固定的永久磁铁排斥而使位置产生偏移。

在沿轴线方向排列3个的情况下，只要首先使用永久磁铁定位夹具将转子的两端侧的永久磁铁固定在磁轭部的外周面，最后固定中央的永久磁铁即可，不会对永久磁铁的固定作业产生妨碍。

但是，在想要沿着轴线方向固定4个以上的永久磁铁的情况下存在如下问题：在没有限制中间部的永久磁铁的轴线方向的位置的夹具等的情况下，先固定的中间部的永久磁铁由于与在轴线方向相邻的永久磁铁之间的斥力而移动，直到结束全部中间部的永久磁铁的固定为止，导致将永久磁铁固定在磁轭部的外周面的作业花费功夫。

本发明正是为了解决这种问题而提出的，其目的在于，提供一种永久磁铁式旋转电机及其制造方法，在沿轴线方向固定4个以上的永久磁铁时，限制中间部的永久磁铁由于在轴线方向相邻的永久磁铁彼此的斥力而从本来的粘贴位置沿轴线方向移动，能够顺利地将永久磁铁固定在磁轭部的外周面。

用于解决问题的手段

本发明的永久磁铁式旋转电机具有环状的定子和能够旋转地支撑在该定子内侧的转子，所述转子具有环状的磁轭部和固定在该磁轭部的外周面的多个永久磁铁，

在所述磁轭部的外周，由固定所述永久磁铁的沿着轴线方向延伸的磁铁安装面和在该磁铁安装面的周向的两侧形成的壁的侧面，形成磁铁安装槽，

所述磁铁安装面由沿着轴线方向依次在周向呈阶梯状移位的多段的磁铁安装面部构成，

所述壁由在轴线方向分开的多个壁部构成，

所述壁部的侧面是限制配置在所述磁铁安装面部的所述永久磁铁的周向移动的周向限制部，端面是限制所述永久磁铁的轴线方向移动的轴向限制部，

在所述磁铁安装面连续配置有4个以上的同极的所述永久磁铁时被配置在中间部的永久磁铁与所述轴向限制部抵接，以限制由于在所述轴线方向相邻的永久磁铁的斥力而沿轴线方向移动。

另外，根据本发明的永久磁铁式旋转电机的制造方法，包含以下步骤：对环状部件的外周沿着轴线方向与轴线平行地进行铣削加工，形成所述磁铁安装面和所述周向限制部；以及对所述环状部件的外周沿切线方向进行铣削加工，形成所述轴向限制部。

发明效果

根据本发明的永久磁铁式旋转电机，在沿轴线方向固定4个以上的永久磁铁时，壁部的轴向限制部限制中间部的永久磁铁由于在轴线方向相邻的永久磁铁彼此的斥力而从本来的粘贴位置沿轴线方向移动，因而永久磁铁能够顺利地固定在磁轭部的外周面。

因此，能够分割永久磁铁使其小型化，因而能够增加分段倾斜的段的数量，能够使分段倾斜近似于连续倾斜以减少高次谐波的发生。

并且，根据本发明的永久磁铁式旋转电机的制造方法，通过对环状部件的外周进行铣削加工，能够容易地形成磁铁安装面、周向限制部和轴向限制部。

附图说明

图1是将本发明的实施方式1的永久磁铁式电动机沿着轴线方向切断时的剖视图。

图2是表示图1的永久磁铁式电动机的主视图。

图3是表示图1的转子的立体图。

图4是表示从图3的转子去除永久磁铁的状态的立体图。

图5是将图4的磁轭部放大的俯视图。

图6是将图3的转子放大的俯视图。

图7是沿着图6的A-A线的向视图。

图8是沿着图6的B-B线的向视图。

图9是沿着图6的C-C线的向视图。

图10是图3的磁轭部的部分主视图。

图11是表示用于加工图4的磁铁安装槽的步骤的说明图。

图12是表示过去的永久磁铁式电动机的转子的主要部分的剖视图。

图13是表示过去的永久磁铁式电动机的转子的主要部分的剖视图。

图14是表示本发明的实施方式2的永久磁铁式电动机的转子的主要部分的剖视图。

图15是表示本发明的实施方式3的永久磁铁式电动机的转子的主要部分的剖视图。

具体实施方式

下面，根据附图说明本发明的各实施方式的永久磁铁式电动机，在各个附图中对相同或者相当的部件、部位标注相同的标号进行说明。

实施方式1

图1是将本发明的实施方式1的永久磁铁式电动机沿着轴线方向切断时的剖视图，图2是表示图1的永久磁铁式电动机的主视图，图3是表示图1的转子2的立体图，图4是表示从图3的转子2去除永久磁铁9的状态的立体图，图5是将图4的磁轭部8放大的俯视图。

作为永久磁铁式旋转电机的永久磁铁式电动机具有环状的定子1和转子2，该转子2隔着微小的间隙能够旋转地支撑在该定子1的内侧。

定子1是将多片薄板钢板层压构成的，具有铁芯4和多个线圈3，铁芯4具有各前端部在周向以相等间隔沿轴线方向延伸的各齿部6，线圈3被安装于铁芯4，通过在各齿部6卷绕电线5而构成。

转子2具有沿着轴线延伸的旋转轴7、环状的磁轭部8以及固定在磁轭部8的外周面的多个永久磁铁9。该磁轭部8是以作为铁类合金的铸铁或者钢为原材料，通过对被铸造成圆环状的铸造部件(实心构造部件)进行加工而得到的。

在磁轭部8的外周，由沿着轴线方向呈阶梯状延伸的磁铁安装面11和在该磁铁安装面11的左右形成的壁12形成磁铁安装槽10。

磁铁安装面11由与磁轭部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1磁铁安装面部11A、第2磁铁安装面部11B以及第3磁铁安装面部11C。第1磁铁安装面部11A、第2磁铁安装面部11B以及第3磁铁安装面部11C都在同一个面上，且沿着轴线方向依次在周向呈阶梯状移位。

并且，在磁轭部8的外周，沿着周向按照永久磁铁式电动机的极数形成沿轴线方向延伸的磁铁安装面11。

壁12从磁铁安装面11向外径侧突出，由在第1磁铁安装面部11A的周向两侧形成的第1壁部12A、在第2磁铁安装面部11B的周向两侧形成的第2壁部12B、以及在第3磁铁安装面部11C的周向两侧形成的第3壁部12C构成。

另外，图5的A是作为平面的磁铁安装面11与在周向相邻的作为平面的磁铁安装面11相交的线。

图6是将图3的转子2放大的俯视图，图7是沿着图6的A-A线的向视图，图8是沿着图6的B-B线的向视图，图9是沿着图6的C-C线的向视图，图10是表示图3的磁轭部8的部分主视图。

第1永久磁铁9A和第2永久磁铁9B被固定在第1磁铁安装面部11A，第3永久磁铁9C和第4永久磁铁9D被固定在第2磁铁安装面部11B，第5永久磁铁9E和第6永久磁铁9F被固定在第3磁铁安装面部11C。

即，在各磁铁安装面部11A、11B、11C分别固定有各2个永久磁铁9A、9B、9C、9D、9E、9F。

并且，在磁轭部8的周向相邻的永久磁铁9A、9B、9C、9D、9E、9F极性不同，该磁铁安装面11也是沿着磁轭部8的轴线方向配置同极的永久磁铁9A、9B、9C、9D、9E、9F。

第1壁部12A具有限制第1永久磁铁9A、第2永久磁铁9B的周向移动的周向限制部13。第2壁部12B具有限制第3永久磁铁9C、第4永久磁铁9D的周向移动的周向限制部13以及限制第2永久磁铁9B的轴线方向移动的轴向限制部14。第3壁部12C具有限制第5永久磁铁9E、第6永久磁铁9F的周向移动的周向限制部13以及限制第4永久磁铁9D的轴线方向移动的轴向限制部14。

周向限制部13是指各壁部12A、12B、12C的周向的两个面，这两个面是与磁铁安装面11垂直且与轴线平行的平面。

轴向限制部14是指第2壁部12B、第3壁部12C的一侧端面，该端面是与磁铁安装面11大致垂直且与轴线垂直的平面。

第1永久磁铁9A及第2永久磁铁9B和第5永久磁铁9E及第6永久磁铁9F在磁轭部8的周向相互偏移倾斜角。

即，连接第1永久磁铁9A及第2永久磁铁9B的顶点和转子2的轴线的直线、与连接第5永久磁铁9E及第6永久磁铁9F的顶点和转子2的轴线的直线，在磁轭部8的周向相互偏移倾斜角。

下面，根据图11说明磁轭部8的磁铁安装槽10的形成方法。

图11是表示用于形成磁铁安装槽10的步骤的说明图。

磁铁安装槽10能够通过例如铣削(fraise)加工切削环状部件的外周而得到。

具体地讲，在将环状部件以不旋转的方式固定后，使与环状部件的外周大致垂直配置的立铣刀(endmill)从环状部件的轴线方向的端面沿着轴线方向大致水平移动(从圆I到圆II)。

然后，使立铣刀向与环状部件的外周切面平行且与轴线垂直的方向移动(从圆II到圆III)。

然后，使立铣刀与环状部件的外周切面大致平行地再次向轴线侧移动(从圆III到圆IV)。圆IV与圆II相比偏向左侧。

由此，形成第1磁铁安装面部11A、第1壁部12A的周向限制部13以及第2壁部12B的轴向限制部14。

然后，使立铣刀沿着环状部件的轴线方向大致水平移动(从圆IV到圆V)。

然后，使立铣刀向与环状部件的外周切面平行且与轴线垂直的方向移动(从圆V到圆VI)。

然后，使立铣刀与环状部件的外周切面大致平行地再次向轴线侧移动(从圆VI到圆VII)。圆VII与圆V相比偏向左侧。

由此，形成第2磁铁安装面部11B、第2壁部12B的周向限制部13以及第3壁部12C的轴向限制部14。

然后，使立铣刀沿着环状部件的轴线方向大致水平移动(从圆VII到圆VIII)。

由此，形成第3磁铁安装面部11C和第3壁部12C的周向限制部13。

这样，在磁轭部8的外周形成磁铁安装槽10，该磁铁安装槽10由沿着轴线方向依次在周向移位的阶梯状的磁铁安装面11和在该磁铁安装面11的左右形成的壁12构成，该壁12由第1壁部12A、第2壁部12B、第3壁部12C构成。

然后，将环状部件的固定解除，在使环状部件在周向旋转规定角度后再次固定而进行上述铣削加工。

并且，在环状部件的周向以相等间隔沿着环状部件的全周进行铣削加工，形成外周具有多个磁铁安装槽10的磁轭部8。

如以上说明的那样，根据该实施方式的永久磁铁式电动机，第2壁部12B、第3壁部12C分别具有轴向限制部14，因此，在将同极的永久磁铁9A、9B、9C、9D、9E、9F连续配置在磁铁安装面11时，配置在中间的永久磁铁9B、9D与轴向限制部14抵接，以限制由于在轴线方向相邻的永久磁铁9A、9C的斥力而沿轴线方向移动。

即，在图12所示的没有轴向限制部14的磁轭部8A的情况下，具有成为一体的两段的壁20，此外，在图13所示的没有轴向限制部14的磁轭部8B的情况下，具有成为一体的四段的壁20A，在2个磁轭部8A、8B中，在想要将2个永久磁铁9固定在磁轭部8A、8B的两端，然后固定第3个永久磁铁9时，该永久磁铁9由于斥力而溢出到固定第4个永久磁铁9的区域中。

与此相对，在该实施方式中不会产生这样的缺陷，永久磁铁9A、9B、9C、9D、9E、9F能够容易地配置在规定的位置。

因此，在分割永久磁铁9并沿着轴线方向配置小型的4个以上的永久磁铁9时，永久磁铁9不会由于相邻的永久磁铁9的斥力而沿轴线方向移动，其结果是能够实现多段倾斜，通过增加分段倾斜的数量使其近似于连续倾斜，能够进一步减少高次谐波的发生。

另外，永久磁铁9自身变得小型，因而容易制作。

另外，在该实施方式中，不是通过车削而是通过铣削加工形成多个磁铁安装槽10，磁铁安装面11是平面的，即第1磁铁安装面部11A、第2磁铁安装面部11B以及第3磁铁安装面部11C都在同一个面上，因而容易加工，并且，永久磁铁9A、9B、9C、9D、9E、9F侧的安装面也是平面的，永久磁铁9的加工也容易进行。

并且，磁铁安装面11与永久磁铁9A、9B、9C、9D、9E、9F的下表面整体紧密粘接，与在各曲面间安装时相比，能够牢靠地固定永久磁铁9A、9B、9C、9D、9E、9F。

并且，磁铁安装面11由与磁轭部8的外周的切面平行的平面形成，此外，周向限制部13、轴向限制部14是向与磁铁安装面11垂直的方向延伸而形成的，因而能够容易地通过铣削加工形成磁铁安装槽10。

实施方式2

图14是表示本发明的实施方式2的永久磁铁式电动机的转子2的主要部分的剖视图。

在该实施方式中，磁轭部8C具有第1壁部21A和第2壁部21B，倾斜呈两段，在各段配置有2个永久磁铁9。

其它结构与实施方式1的永久磁铁式电动机相同，并且作用、效果也相同。

实施方式3

图15是表示本发明的实施方式3的永久磁铁式电动机的转子2的主要部分的剖视图。

在该实施方式中，磁轭部8D具有第1壁部22A、第2壁部22B、第3壁部22C以及第4壁部22D，倾斜呈四段，在各段配置有1个永久磁铁9。

其它结构与实施方式1的永久磁铁式电动机相同，并且作用、效果也相同。

另外，在上述各实施方式中，作为永久磁铁式旋转电机说明了永久磁铁式电动机，但是，本发明也能够适用于永久磁铁式发电机。

并且，磁铁安装面也可以是曲面形状的。

标号说明

1定子；2转子；3线圈；4铁芯；5电线；6齿部；7旋转轴；8、8A、8B、8C、8D磁轭部；9永久磁铁；9A第1永久磁铁；9B第2永久磁铁；9C第3永久磁铁；9D第4永久磁铁；9E第5永久磁铁；9F第6永久磁铁；10磁铁安装槽；11磁铁安装面；11A第1磁铁安装面部；11B第2磁铁安装面部；11C第3磁铁安装面部；12、20、20A壁；12A、21A、22A第1壁部；12B、21B、22B第2壁部；12C、22C第3壁部；13周向限制部；14轴向限制部；22D第4壁部。

Claims (6)

1.一种永久磁铁式旋转电机，该永久磁铁式旋转电机具有环状的定子和能够旋转地支撑在该定子内侧的转子，所述转子具有环状的磁轭部和固定在该磁轭部的外周面的多个永久磁铁，其特征在于，

在所述磁轭部的外周，由固定所述永久磁铁的沿着轴线方向延伸的磁铁安装面和在该磁铁安装面的周向的两侧形成的壁的侧面，形成磁铁安装槽，

所述磁铁安装面由沿着轴线方向依次在周向呈阶梯状移位的多段的磁铁安装面部构成，

所述壁由在轴线方向分开的多个壁部构成，

所述壁部的侧面是限制配置在所述磁铁安装面部的所述永久磁铁的周向移动的周向限制部，端面是限制所述永久磁铁的轴线方向移动的轴向限制部，

在所述磁铁安装面连续配置有4个以上的同极的所述永久磁铁时被配置在中间部的永久磁铁与所述轴向限制部抵接，以限制由于在所述轴线方向相邻的永久磁铁的斥力而沿轴线方向移动。

2.根据权利要求1所述的永久磁铁式旋转电机，其特征在于，所述磁铁安装面由与所述磁轭部的外周的切面平行的平面形成。

3.根据权利要求2所述的永久磁铁式旋转电机，其特征在于，各个所述磁铁安装面部是同一个面。

4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的永久磁铁式旋转电机，其特征在于，所述磁轭部利用以作为铁类合金的铸铁或者钢为原材料且被铸造成圆环状的铸造部件形成。

5.根据权利要求3所述的永久磁铁式旋转电机，其特征在于，所述周向限制部和所述轴向限制部向与所述磁铁安装面垂直的方向延伸而形成。

6.一种权利要求5所述的永久磁铁式旋转电机的制造方法，其特征在于，该永久磁铁式旋转电机的制造方法包含以下步骤：

对环状部件的外周沿着轴线方向与轴线平行地进行铣削加工，形成所述磁铁安装面和所述周向限制部；以及

对所述环状部件的外周沿切线方向进行铣削加工，形成所述轴向限制部。