CN104734381B - 具有磁体的电动机的转子、电动机以及转子的制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供具有磁体的电动机的转子、电动机以及转子的制造方法。本发明的转子具备圆筒状的转子铁芯以及在转子铁芯的外周面以规定间隔配置的多个磁体，多个磁体分别具有与转子铁芯邻接的内方部分以及位于径向上的内方部分的外方的外方部分。磁体的外方部分具有与定子相对的对置面以及从对置面的在周向上的两端部向内方部分延伸的一对侧面。另外，磁体的内方部分具有相对于外方部分的一对侧面沿周向朝外伸出的一对伸出部。转子铁芯具有以卡定多个磁体的方式形成于外周面的多个卡定突起，多个卡定突起分别具有径向突出部，该径向突出部穿过相邻的两个磁体的伸出部之间沿径向朝外突出来与伸出部卡合。

Description

具有磁体的电动机的转子、电动机以及转子的制造方法
技术领域
本发明涉及一种具有磁体的电动机的转子、电动机以及电动机的转子的制造方法。
背景技术
一般来说，将在转子铁芯的表面贴有永磁体的类型的电动机称为SPM(SurfacePermanent Magnet，表面式永磁体)电动机。转子的旋转运动所产生的离心力和定子的磁力所产生的吸引力沿径向朝外作用于SPM电动机的永磁体。因此，为了防止由于SPM电动机的驱动而永磁体飞散，寻求一种抵抗上述离心力和吸引力而固定永磁体的固定方法。在大多数情况下，SPM电动机的永磁体是通过粘接剂、例如环氧树脂被粘接在转子铁芯上的。然而，粘接剂的粘接力未必足够，因此，必须限制电动机的输出转矩以抑制上述离心力和吸引力。
作为永磁体的其它固定方法，在日本专利第5082534号公报中提出了以下方法：沿转子铁芯的周向形成多个与转子的旋转轴线垂直的截面为T字形的按压突起，并且在邻接的按压突起之间配置永磁体，由此卡定永磁体的两端部。然而，在日本专利第5082534号公报的方法中，当为了实现更大的转矩而使永磁体的曲率变小时，按压突起比永磁体的表面更向径向朝外突出，因此存在按压突起接触定子的危险性。另一方面，当为了防止两者接触而使定子与转子之间的距离变大时，从结果上来说磁隙变大，因此电动机的输出转矩有可能下降。另外，日本专利第5082534号公报的按压突起是与转子铁芯成一体的磁性体，能够吸收永磁体的磁通，因此按压突起附近的磁通可能不趋向定子而短路。其结果，电动机的磁通密度减少而输出转矩会下降。
寻求一种将磁体可靠地固定于转子铁芯、并且防止输出转矩下降的电动机的转子。
发明内容
根据本发明的第一方式，提供一种电动机的转子，该电动机的转子具备圆筒状的转子铁芯以及在转子铁芯的外周面以规定间隔配置的多个磁体，在该电动机的转子中，多个磁体分别具有与转子铁芯邻接的内方部分以及位于转子铁芯的径向上的、内方部分的外方的外方部分，外方部分具有与电动机的定子相对的对置面以及从对置面的在转子铁芯的周向上的两端部向内方部分延伸的一对侧面，内方部分具有相对于外方部分的一对侧面沿周向朝外伸出的一对伸出部，转子铁芯具有以卡定多个磁体的方式形成于外周面的多个卡定突起，多个卡定突起分别具有径向突出部，该径向突出部穿过相邻的两个磁体的伸出部之间沿径向朝外突出来与伸出部卡合。
根据本发明的第二方式，提供以下的电动机的转子：在第一方式中，卡定突起遍及转子铁芯的与转子铁芯的旋转轴线平行的方向上的整个长度地形成。
根据本发明的第三方式，提供以下的电动机的转子：在第一方式中，转子铁芯具有在与转子铁芯的旋转轴线平行的方向上相互分离地对齐的第一卡定突起和第二卡定突起来作为上述卡定突起，伸出部的与旋转轴线平行的方向上的一个端部被上述第一卡定突起卡定，并且伸出部的与旋转轴线平行的方向上的另一个端部被上述第二卡定突起卡定。
根据本发明的第四方式，提供以下的电动机的转子：在第一方式～第三方式中的任一个方式中，在伸出部与卡定突起之间形成有空隙，还具备填充在空隙中的粘接剂。
根据本发明的第五方式，提供以下的电动机的转子：在第一方式～第四方式中的任一个方式中，卡定突起的顶端部位于比磁体的对置面更靠径向的内方的位置。
根据本发明的第六方式，提供一种具备第一方式～第五方式中的任一个方式中的转子的电动机。
根据本发明的第七方式，提供一种转子的制造方法，该转子的制造方法是第三方式中的电动机的转子的制造方法，在该方法中，在使磁体相对于旋转轴线倾斜的状态下，将磁体的伸出部的一个端部***到上述第一卡定突起与转子铁芯的外周面之间的空间，将磁体与旋转轴线平行地配置，将磁体的伸出部的另一个端部***到上述第二卡定突起与转子铁芯的外周面之间的空间，在磁体的伸出部与上述第一卡定突起之间的空隙、以及磁体的伸出部与上述第二卡定突起之间的空隙中填充粘接剂。
这些以及其它本发明的目的、特征及优点通过参照附图所表现的本发明的例示性实施方式的详细说明会变得更明确。
附图说明
图1是具备本发明的第一实施方式的转子的电动机的剖视图。
图2是图1的电动机中的转子的立体图。
图3是将图1的电动机中的转子的一部分放大表示的剖视图。
图4是图1的电动机中的磁体的立体图。
图5是图1的电动机中的转子铁芯的立体图。
图6是表示第一实施方式的转子的变形例的立体图。
图7是表示在本发明的第二实施方式的转子中的转子铁芯上安装了一个磁体的状态的立体图。
图8是将第二实施方式的转子的一部分放大表示的剖视图。
图9是用于说明第二实施方式的转子的制造方法中的安装工序的第一图。
图10是用于说明第二实施方式的转子的制造方法中的安装工序的第二图。
具体实施方式
下面，参照附图来详细说明本发明的实施方式。此外，下面的记载并不对权利要求书所记载的发明的技术范围、用语的含义等进行限定。
首先，参照图1～图6来说明具备本发明的第一实施方式的转子的电动机。具备本实施方式的转子的电动机是转子与定子协作来产生动力的电动机，更具体地说，是具有在转子铁芯的外周面贴有永磁体的构造的SPM电动机。图1是具备本实施方式的例示性的转子2的电动机1的剖视图。如图1那样，电动机1具备转子2和定子3，该转子2绕规定的旋转轴线R进行旋转移动，该定子3以包围转子2的方式与转子2配置成同心状。本例的定子3具有圆筒状的轭铁部31以及从轭铁部31向转子2突出的多个齿部32，在这些齿部32上分别卷绕有未图示的定子绕线。能够通过层叠电磁钢板来一体地形成轭铁部31和多个齿部32。
图2是图1的电动机1中的转子2的立体图。如图1和图2那样，本实施方式的转子2具有圆筒状的转子铁芯20以及在转子铁芯20的外周面21以规定的间隔来配置的多个磁体4。更具体地说，本例的转子2具有沿转子铁芯20的周向等间隔地配置的26个磁体4。本例的磁体4为钕磁体或铁氧体磁体等永磁体。图3是将图1的电动机1中的转子2的一部分放大表示的剖视图。如图3那样，本实施方式的磁体4具有与转子铁芯20的外周面21邻接地配置的内方部分41以及位于转子铁芯20的径向上的、内方部分41的外方的外方部分42。下面，将箭头A31所表示的转子铁芯20的径向仅称为“径向”，将箭头A32所表示的转子铁芯20的周向仅称为“周向”。
图4是图3的转子2中的一个磁体4的立体图。如图3和图4那样，本例的磁体4的外方部分42具有：与定子3的内周面相对的对置面421；以及从对置面421的周向的两端部422、422向内方部分41延伸的一对侧面423、423。本例的磁体4的对置面421能够被加工成具有与定子3的内周面相应的曲率的曲面状。由此能够减小电动机1的齿槽转矩(coggingtorque)。另外，磁体4的对置面421与各侧面423在对应的端部422处相交而形成规定的角度。而且，磁体4的内方部分41具有相对于外方部分42的一对侧面423、423沿周向朝外伸出的一对伸出部411、411。这样，磁体4中的内方部分41的周向尺寸比外方部分42的周向尺寸大。因而，磁体4整体的周向的外侧面43由于内方部分41和外方部分42的尺寸的差异而成为台阶状。
参照图2和图3，本例的转子铁芯20具有以卡定多个磁体4的方式从外周面21沿径向朝外突出的多个卡定突起22。更具体地说，多个卡定突起22沿周向等间隔地排列，各个卡定突起22具有从转子铁芯20的外周面21沿径向朝外突出的径向突出部221。而且，在径向突出部221的顶端部形成有以与磁体4的伸出部411卡合的方式沿周向朝外突出的一对卡合部222、222。如图3那样，卡定突起22的径向突出部221以穿过相邻的两个磁体4的伸出部411之间的方式从转子铁芯20的外周面21在径向上突出。另外，一对卡合部222、222分别朝向相邻的两个磁体4各自的侧面423在周向上突出。图5是图1的电动机1中的转子铁芯20的立体图。如图3和图5那样，转子铁芯20的卡定突起22在与旋转轴线R垂直的截面上具有T字形状，在卡定突起22的周向的两端部形成有与旋转轴线R平行地延伸的槽状的空间S。
参照图3，在本例的转子2中，磁体4的伸出部411以与卡合部222卡合的方式配置于槽状的空间S。通过这样，各个磁体4被位于周向的两侧的两个卡定突起22卡定，因此抵抗伴随转子2的旋转运动所产生的离心力和定子3的吸引力而磁体4被可靠地固定于转子铁芯20。其结果，防止由于电动机1的驱动而磁体4飞散。此外，也可以在配置于槽状的空间S的伸出部411与卡合部222之间的空隙中填充粘接剂。再参照图2，本例的卡定突起22遍及磁体4的与旋转轴线R平行的方向上的整个长度地形成。由此，磁体4被稳定地固定于转子铁芯20。另外，本例的卡定突起22的顶端部位于比磁体4的对置面421更靠径向内方的位置。由此，即使在磁体4的对置面421的曲率小的情况下，也能够防止卡定突起22比磁体4的对置面421更向径向外方突出而干扰定子3。
如上，根据本实施方式的转子2，磁体4的内方部分41中的伸出部411被转子铁芯20的卡定突起22卡定，因此磁体4的对置面421整体与定子3的内周面相对。因而，因卡定突起22产生磁通短路的位置被限定在伸出部411附近，因此能够防止从磁体4朝向定子3的磁通密度减少以及由此引起的电动机1的输出下降。另外，如上所述那样限定产生磁通短路的位置的结果是，能够将对从磁体4朝向定子3的磁通密度无助的磁体4的无用部分抑制为少量，因此能够削减磁体4的使用量。
接着，说明本实施方式的转子2的制造方法。本例的制造方法包括形成具有上述构造的转子铁芯20的铁芯形成工序。在本例的铁芯形成工序中，通过层叠电磁钢板来一体地形成转子铁芯20和多个卡定突起22(参照图5)。另外，本例的制造方法包括形成具有上述构造的磁体4的磁体形成工序。在本例的磁体形成工序中，首先，将磁体粉末压制成形来形成压粉体，接着，烧结压粉体来形成烧结体。这样形成的烧结体能够具有与磁体4大致相同的形状(参照图4)。接着，通过用磨石对烧结体的表面进行研磨来将烧结体做成目标尺寸。在此，磁体4中的曲面状的对置面421和台阶状的外侧面43均能够通过使磨石与图4的箭头A40所表示的磁体4的延伸方向平行地移动来进行研磨。因而，在本例的磁体形成工序中，能够通过使与对置面421和外侧面43分别对应的形状的磨石一起移动来同时对对置面421和外侧面43进行研磨来完成。由此能够缩短磁体形成工序的所需时间。
另外，本例的制造方法包括将在磁体形成工序中形成的各个磁体4安装到在铁芯形成工序中形成的转子铁芯的安装工序。在本例的安装工序中，首先，在转子铁芯20的外周面21上涂敷粘接剂。接着，将伸出部411的在磁体4的延伸方向上的一个端部***到空间S的与旋转轴线R平行的方向上的一个端部。接着，使磁体4在与旋转轴线R平行的方向上移动，由此将伸出部411的另一个端部***到空间S的另一个端部。此时的磁体4的移动方向由图2的箭头A20来表示。由此磁体4的安装工序完成。
接着，说明本实施方式的转子2的变形例。图6是本例的转子2的立体图。在本例的转子2中，各个磁体4在与旋转轴线R平行的方向(即图6的上下方向)的规定位置处被分割成第一部分4A和第二部分4B。同样地，各个卡定突起22在与旋转轴线R平行的方向的规定位置处被分割成第一部分22A和第二部分22B。当像这样在与旋转轴线R平行的方向上分割各个磁体4时，能够减少在驱动电动机1时转子2中产生的涡流，因此能够减少电动机1的损耗。另外，在本例的转子2中，磁体4的第二部分4B相对于第一部分4A在周向上错开规定距离地配置。同样地，卡定突起22的第二部分22B相对于第一部分22A在周向上错开规定距离地配置。通过像这样使磁体4的第一部分4A和第二部分4B在周向上的位置错开，能够使从转子2朝向定子3的磁通密度在周向上均匀化，因此能够减小电动机1的齿槽转矩。本例的转子铁芯20能够通过层叠电磁钢板来与卡定突起22的第一部分22A和第二部分22B一体地形成。由此能够容易地实现上述磁体4的第一部分4A和第二部分4B的排列。
接着，参照图7～图10来说明本发明的第二实施方式。本实施方式的转子除了下面具体说明的部分之外，具有与第一实施方式的转子同样的结构。因而，对具有与第一实施方式同样的结构的部分使用与第一实施方式相同的标记，省略对这些具有同样的结构的部分的说明。
图7是本实施方式的例示性的转子2的立体图。本实施方式的转子2中的转子铁芯20具有以卡定多个磁体4的方式从外周面21沿径向朝外突出的多个第一卡定突起23和多个第二卡定突起24。在图7中仅示出了一个配置于转子铁芯20的磁体4，省略了其它的磁体4。此外，本实施方式的转子2中的磁体4具有与上述第一实施方式的磁体4同样的结构(参照图4)。如图7那样，多个第一卡定突起23和第二卡定突起24在与旋转轴线R平行的方向(即图7的上下方向)上相互分离，并且，在周向上彼此对齐。即，本例的多个第一卡定突起23和第二卡定突起24均在周向上等间隔地排列，另外，各个第一卡定突起23和第二卡定突起24在周向上的位置相互一致。而且，在本例的转子2中，第一卡定突起23卡定伸出部411的在磁体4的延伸方向上的一个端部4111，第二卡定突起24卡定磁体4的伸出部411的另一个端部4112。因而，各个磁体4被位于其周围的四个卡定突起、即两个第一卡定突起23和两个第二卡定突起24卡定。
图8是与图3同样的剖视图，将图7的转子2的一部分放大表示。在图8中，与图3同样地，由箭头A81来表示径向，由箭头A82来表示周向。如图8那样，本实施方式的转子2中的第一卡定突起23具有与上述第一实施方式的转子2中的卡定突起22同样的结构。即，第一卡定突起23具有从转子铁芯20的外周面21沿径向朝外突出的径向突出部231。而且，在径向突出部231的顶端部形成有以与磁体4的伸出部411卡合的方式沿周向朝外突出的一对卡合部232、232。更具体地说，第一卡定突起23的径向突出部231以穿过相邻的两个磁体4的伸出部411之间的方式从转子铁芯20的外周面21在径向上突出。另外，一对卡合部232、232分别朝向相邻的两个磁体4各自的侧面423在周向上突出。这样，本例的第一卡定突起23在与旋转轴线R垂直的截面上具有T字形状，在第一卡定突起23的周向的两端部形成有与旋转轴线R平行地延伸的槽状的空间S。
如图8那样，在本实施方式的转子2中，磁体4的伸出部411以与卡合部232卡合的方式配置于槽状的空间S。另外，槽状的空间S的径向尺寸大于伸出部411的径向尺寸，在配置于空间S的伸出部411与卡合部232之间的空隙中填充有粘接剂AB。在图7中省略了粘接剂AB。此外，本例的第二卡定突起24具有与第一卡定突起23同样的结构，因此省略对第二卡定突起24的详细说明。根据具有以上的构造的本实施方式的转子2，减轻了将磁体4安装到转子铁芯20的安装工序中的作业人员的负担。下面对于这一点详细说明。
图9和图10是用于说明本实施方式的转子2中的磁体4的安装工序的图。如图9那样，首先，在本例的安装工序中，在使磁体4相对于旋转轴线R倾斜的状态下(即相对于图9的上下方向倾斜的状态下)，将磁体4中的伸出部411的一个端部4111***到第一卡定突起23的空间S。如上所述那样空间S的径向尺寸大于伸出部411的径向尺寸，因此在本例的安装工序中，能够在使磁体4倾斜的状态下***到空间S。接着，如图10那样，将磁体4相对于旋转轴线R平行地配置。由此磁体4被接触到转子铁芯20的外周面21。接着，使磁体4与旋转轴线R平行地移动，由此将伸出部411的另一个端部4112***到第二卡定突起24的空间S(参照图7)。
在此，如图10那样配置的磁体4和转子铁芯20通过磁力而相互吸引，因此为了使该状态的磁体4与旋转轴线R平行地移动，需要对磁体4施加超过磁体4的吸引力的强力。然而，在本例的安装工序中，无需使磁体4移动其整个长度，只要移动与伸出部411的端部4112的长度相同程度的距离即可，因此减轻作业人员的负担，并且缩短安装工序的所需时间。接着，在伸出部411的一个端部4111与第一卡定突起23的卡合部232之间的空隙中填充粘接剂AB，并且在伸出部411的另一个端部4112与第二卡定突起24的卡合部242之间的空隙中填充粘接剂AB(参照图8)。由此安装工序完成。此外，本实施方式的转子2的铁芯形成工序和磁体形成工序与上述第一实施方式相同。
发明的效果
根据本发明的第一方式和第六方式，磁体的内方部分中的突出部被转子铁芯的卡定突起卡定，因此磁体的外方部分整体与定子的内周面相对。因而，根据第一方式和第六方式，能够防止从磁体朝向定子的磁通密度减少，从结果上来说能够防止电动机的输出下降。
根据本发明的第二方式和第六方式，卡定突起遍及转子铁芯的整个长度地形成，因此能够将磁体稳定地固定于转子铁芯。
根据本发明的第三方式、第六方式以及第七方式，缩短了在磁体的安装工序中抵抗吸引力来使磁体移动的距离，因此能够减轻磁体的安装工序中的作业人员的负担。
根据本发明的第四方式和第六方式，即使在磁体的伸出部与卡定突起之间形成了空隙的情况下，也能够通过粘接剂将磁体稳定地固定于转子铁芯。
根据本发明的第五方式和第六方式，卡定突起的顶端部位于比磁体的对置面更靠径向内方的位置，因此能够防止卡定突起干扰定子。
本发明并不仅限定于上述的实施方式，能够在权利要求书所记载的范围内进行各种改变。另外，上述的各部的尺寸、形状、材质等只不过是一个例子，为了达到本发明的效果，能够采用多种尺寸、形状、材质等。

Claims (4)

1.一种电动机(1)的转子(2)，具备圆筒状的转子铁芯(20)以及在上述转子铁芯(20)的外周面(21)以规定间隔配置的多个磁体(4)，该电动机(1)的转子(2)的特征在于，
上述多个磁体(4)分别具有与上述转子铁芯(20)邻接的内方部分(41)以及位于上述转子铁芯(20)的径向上的、上述内方部分(41)的外方的外方部分(42)，
上述外方部分(42)具有与电动机(1)的定子(3)相对的对置面(421)以及从上述对置面(421)的在上述转子铁芯(20)的周向上的两端部(422，422)向上述内方部分(41)延伸的一对侧面(423，423)，
上述内方部分(41)具有相对于上述外方部分(42)的上述一对侧面(423，423)沿周向朝外伸出的一对伸出部(411，411)，
上述转子铁芯(20)具有以卡定上述多个磁体(4)的方式形成于上述外周面(21)的多个卡定突起(22)，上述多个卡定突起(22)分别具有径向突出部(221)，该径向突出部(221)穿过相邻的两个上述磁体(4)的上述伸出部(411)之间沿上述径向朝外突出来与上述伸出部(411)卡合，
上述转子铁芯(20)具有在与上述转子铁芯(20)的旋转轴线(R)平行的方向上相互分离地对齐的第一卡定突起(23)和第二卡定突起(24)来作为上述卡定突起(22)，
上述伸出部(411)的与上述旋转轴线(R)平行的方向上的一个端部(4111)被上述第一卡定突起(23)卡定，并且上述伸出部(411)的与上述旋转轴线(R)平行的方向上的另一个端部(4112)被上述第二卡定突起(24)卡定，
在上述径向突出部的顶端部形成有以与上述磁体的上述伸出部卡合的方式沿周向朝外突出的一对卡合部，在上述卡定突起的周向的两端部形成有与上述旋转轴线平行地延伸的槽状的空间，其中，上述磁体的伸出部以与上述卡合部卡合的方式配置于上述槽状的空间，上述槽状的空间的径向尺寸大于上述伸出部的径向尺寸，在配置于上述槽状的空间的上述伸出部与上述卡合部之间的空隙中填充有粘接剂。
2.根据权利要求1所述的电动机(1)的转子(2)，其特征在于，
上述卡定突起(22)的顶端部位于比上述磁体(4)的上述对置面(421)更靠上述径向的内方的位置。
3.一种电动机(1)，其特征在于，具备根据权利要求1或2所述的转子(2)。
4.一种转子(2)的制造方法，是根据权利要求1所述的电动机(1)的转子(2)的制造方法，其特征在于，
在使上述磁体(4)相对于上述旋转轴线(R)倾斜的状态下，将上述磁体(4)的上述伸出部(411)的一个端部(4111)***到上述第一卡定突起(23)与上述转子铁芯(20)的上述外周面(21)之间的空间(S)，
将上述磁体(4)与上述旋转轴线(R)平行地配置，
将上述磁体(4)的上述伸出部(411)的另一个端部(4112)***到上述第二卡定突起(24)与上述转子铁芯(20)的上述外周面(21)之间的空间，
在上述磁体(4)的上述伸出部(411)与上述第一卡定突起(23)之间的空隙、以及上述磁体(4)的上述伸出部(411)与上述第二卡定突起(24)之间的空隙中填充粘接剂(AB)。
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