專利名稱：永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機，尤其涉及適用于在轉(zhuǎn)子鐵芯上裝有永久磁鐵的 旋轉(zhuǎn)電機的永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機。
背景技術：
在永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機中，如在非專利文獻1 (《東芝評論》第55卷、第9期(2000 年))和非專利文獻2 (《電機》2007年第6期、12-14頁)中所說明的，有表面磁鐵式永久磁 鐵式旋轉(zhuǎn)電機和埋入式永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機等，該表面磁鐵式永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機具有在 硅鋼片于軸向?qū)盈B而成的轉(zhuǎn)子鐵芯外周粘貼了磁鐵的轉(zhuǎn)子結構，該埋入式永久磁鐵式旋轉(zhuǎn) 電機具有在轉(zhuǎn)子鐵芯的外周附近的軸向開孔(槽)，并在該槽中插入永久磁鐵的轉(zhuǎn)子結構。由于前者的感應電壓與旋轉(zhuǎn)速度成比例地增高，因而存在最高旋轉(zhuǎn)速度受到感應 電壓在施加電源電壓以內(nèi)所能達到的旋轉(zhuǎn)速度的限制的缺點，而后者能改善該缺點。作為永久磁鐵的缺點之一，可以列舉它在強度上是脆性材料。另外，設置于轉(zhuǎn)子上 的、插入永久磁鐵的槽與在所層疊的各硅鋼片上沖制的孔在軸向上重合，從而在軸向上存 在凹凸。因此，因為以小一些的公差插入時的摩擦力增大而有可能不能插入，若相對于磁 鐵的形狀加工成大一點的孔，則成為在磁鐵與槽之間形成間隙的原因。因此，為了不降低磁特性，使該脆性材料在運轉(zhuǎn)中不在槽內(nèi)移動并產(chǎn)生裂紋等，因 而將永久磁鐵固定在鐵芯上的方法成為課題。作為將永久磁鐵固定在轉(zhuǎn)子上的方法，雖然將粘接劑主要用于對強度、可靠性要 求不嚴格的小型的旋轉(zhuǎn)電機中，但存在粘接力因粘接劑隨時間而老化、從而降低的缺點。另 外，作為防止由嵌入感應電動機的轉(zhuǎn)子鐵芯的槽中的轉(zhuǎn)子條和安裝于這些轉(zhuǎn)子條的前端的 短路環(huán)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)振動的固有頻率降低的方法，專利文獻1(日本特開2000-341891號公 報)公開的技術是，通過將轉(zhuǎn)子條做成總是將轉(zhuǎn)子條向在旋轉(zhuǎn)時被壓緊的面進行擠壓的結 構而防止扭轉(zhuǎn)振動的固有頻率的降低。專利文獻2 (日本特開2009-22089號公報)公開的技術是，在如圖10所示的埋入 式永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機中，用于保持磁特性與承受離心力用的強度的平衡，減小永久磁鐵3 的外周與定子磁極的間隔的技術。另外，專利文獻3 (日本特開2002-101585號公報)及專 利文獻4(日本特開平9-84283號公報)公開的技術是，如圖11所示，用于為了提高磁特性 而使永久磁鐵3的外周露出于轉(zhuǎn)子鐵芯2，并用非磁性的圓筒固定永久磁鐵3的技術。設置于轉(zhuǎn)子上的、插入永久磁鐵的槽與在所層疊的各硅鋼片上沖制的孔在軸向上 重合，從而在軸向上存在凹凸。因此，因為以小一些的公差插入時的摩擦力增大而有可能不 能插入，若相對于磁鐵的形狀加工成大一點的孔，則成為在磁鐵與槽之間形成間隙的原因。 但是，由于永久磁鐵在強度上是脆性材料，因而，若在磁鐵與埋入磁鐵的槽之間存在間隙， 有可能因振動等而產(chǎn)生破裂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于提供一種永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機，即 使是由在強度上為脆性材料形成的永久磁鐵，也不會因運轉(zhuǎn)中的振動等而在轉(zhuǎn)子鐵芯的槽 中移動，永久磁鐵也不會因振動等而破裂。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機具有轉(zhuǎn)子和定子，該轉(zhuǎn)子在硅 鋼片于軸向?qū)盈B而成的轉(zhuǎn)子鐵芯的外周附近，使該轉(zhuǎn)子鐵芯的外周表面敞開并將永久磁鐵 插入敞開的槽中，上述轉(zhuǎn)子鐵芯的外周由非磁性的圓筒包覆，定子與該轉(zhuǎn)子以規(guī)定的間隙 相對配置，該永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的特征在于，上述槽設有向徑向外側擴展的傾斜面，利用 由上述圓筒施加的向中心的力及由設于上述槽上的傾斜面產(chǎn)生的擠壓，從而將上述永久磁 鐵固定在槽中。本發(fā)明的效果是，根據(jù)本發(fā)明，能夠得到即使是由在強度上為脆性材料形成的永 久磁鐵，永久磁鐵也不會在槽內(nèi)產(chǎn)生晃動的永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機。


圖1是表示本發(fā)明的永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的實施例1的轉(zhuǎn)子鐵芯的局部剖視圖。圖2是表示本發(fā)明的永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的實施例2的轉(zhuǎn)子鐵芯的局部剖視圖。圖3是表示本發(fā)明的永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的實施例3的轉(zhuǎn)子鐵芯的局部剖視圖。圖4是表示本發(fā)明的永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的實施例4的轉(zhuǎn)子鐵芯的局部剖視圖。圖5是表示本發(fā)明的永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的實施例5的轉(zhuǎn)子鐵芯的局部剖視圖。圖6是表示本發(fā)明的永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的實施例6的轉(zhuǎn)子鐵芯的局部剖視圖。圖7是圖6的局部放大剖視圖。圖8是表示本發(fā)明的永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的實施例7的轉(zhuǎn)子鐵芯的局部剖視圖。圖9是表示本發(fā)明的永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的實施例8的轉(zhuǎn)子鐵芯的局部剖視圖。圖10是表示現(xiàn)有的永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的轉(zhuǎn)子結構的剖視圖。圖11是表示現(xiàn)有的另外的永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的轉(zhuǎn)子結構的剖視圖。圖12是表示現(xiàn)有的永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的轉(zhuǎn)子鐵芯的局部剖視圖。圖中1-轉(zhuǎn)子，2-轉(zhuǎn)子鐵芯，3-永久磁鐵，4-槽，4a_槽4的支撐磁鐵的面，5-給予 永久磁鐵的敞開側端面的過盈量，6-用于緩和應力集中的圓弧形狀，7-圓筒，8-槽4的內(nèi)表 面與永久磁鐵3的外表面間的間隙，9-槽4的傾斜面，9a-對永久磁鐵施加擠壓的面，9b-切 削為超過公差而具有間隙的面，10-空穴，11-彈性體。
具體實施例方式下面，根據(jù)附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。實施例1圖1是表示說明本發(fā)明的永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的實施例1的轉(zhuǎn)子的圖。該圖所示的本實施例的永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機由轉(zhuǎn)子1和定子(未圖示)構成，該 轉(zhuǎn)子1在硅鋼片于軸向上層疊而成的轉(zhuǎn)子鐵芯2的外周附近，使該轉(zhuǎn)子鐵芯2的外周表面 敞開并將永久磁鐵3插入敞開的槽4中，轉(zhuǎn)子鐵芯2的外周由非磁性的圓筒7包覆，定子與 該轉(zhuǎn)子1以規(guī)定的間隙相對配置。
并且，在本實施例中，通過轉(zhuǎn)子鐵芯2的外周表面敞開，并在敞開的槽4上形成向 徑向外側擴展的傾斜面，利用從圓筒7施加的向中心的力及由形成于槽4的傾斜面產(chǎn)生的 擠壓，從而將永久磁鐵3固定在槽4中。在轉(zhuǎn)子1旋轉(zhuǎn)著的狀態(tài)下，如圖12中以涂黑的箭頭所示，對轉(zhuǎn)子鐵芯2和永久磁 鐵3施加離心力和電磁力的合力。在圖1的情況下，永久磁鐵3向黑箭頭方向移動，并由非 磁性體制的圓筒7的內(nèi)表面和槽4的上側支撐。在圖1的實施例中，表示的結構是在永久磁鐵3的外周端具有過盈量，由圓筒7的 周向應力對永久磁鐵3施加的向槽4中壓入的力及由在槽4上形成的傾斜面給予永久磁鐵 3初始擠壓的結構。這樣，通過給予初始擠壓而保持永久磁鐵3，就消除了永久磁鐵3與槽4之間的間 隙，即使轉(zhuǎn)子1產(chǎn)生振動，永久磁鐵3也不會在槽4內(nèi)移動而產(chǎn)生破裂。實施例2圖2是說明本發(fā)明的永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的實施例2的轉(zhuǎn)子鐵芯的局部剖視圖。如該圖所示，設于轉(zhuǎn)子1上的、插入永久磁鐵3的槽4與在所層疊的各硅鋼片上沖 制的孔在軸向上重合，從而在軸向上存在凹凸。因此，因為以小一些的公差插入時的摩擦力 增大而有可能不能插入，若相對于永久磁鐵3的形狀加工成大一點的孔，則成為在永久磁 鐵3與槽4之間形成間隙的原因。在圖2的實施例中，對在旋轉(zhuǎn)中與永久磁鐵3移動而接觸的槽4的面相反一側的 面的外周側的部分進行切削加工使其尺寸減小并超過制造公差，使槽4的中心部的公差小 一點，從而產(chǎn)生將磁鐵向相反一面(未加工面)壓緊的力。這樣一來，除了具有實施例1的結構的效果之外，還具有即使公差小一點也能將 永久磁鐵3容易地插入槽4中的效果。實施例3圖3是說明本發(fā)明的永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的實施例3的轉(zhuǎn)子鐵芯的局部剖視圖。在該圖所示的實施例中，與支撐永久磁鐵3的槽4的面相反一側的傾斜面在外周 側變得平緩，通過采用這種結構而具有能降低將永久磁鐵3插入槽4中時的摩擦力的效果。實施例4圖4是說明本發(fā)明的永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的實施例4的轉(zhuǎn)子鐵芯的局部剖視圖。在該圖所示的實施例中，對與支撐永久磁鐵3的槽4的面相反一側的面的中央部 分進行大量切削加工使其尺寸減小并超過制造公差，由此，能夠降低將永久磁鐵3插入槽4 中時的摩擦力，并在外周部和中心部兩處產(chǎn)生將永久磁鐵3向相反一側的槽4的面壓緊的 力。實施例5圖5是說明本發(fā)明的永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的實施例5的轉(zhuǎn)子鐵芯的局部剖視圖。在該圖所示的實施例中，對與支撐永久磁鐵3的槽4的面相反一側的面的中央部 分以外進行大量切削加工并超過制造公差，由此，能夠降低將永久磁鐵3插入槽4中時的摩 擦力，并在中央部這一處產(chǎn)生將永久磁鐵3向相反一側的槽4的面壓緊的力。實施例6圖6是說明本發(fā)明的永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的實施例6的轉(zhuǎn)子鐵芯的局部剖視圖，圖7是圖6的局部放大圖。在永久磁鐵3上沒有形成傾斜面的情況下，在槽4的與支撐永久磁鐵3的面相反 一側的中心側端部設置傾斜面，從而在永久磁鐵3的角部產(chǎn)生向相反一側的面壓緊的力。實施例7圖8是說明本發(fā)明的永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的實施例7的轉(zhuǎn)子鐵芯的局部剖視圖。在該圖所示的實施例中，在圓筒7與永久磁鐵3的敞開側端部之間插入彈性體11， 該彈性體11保持將永久磁鐵3向槽4的中心壓緊的力。通過采用這種結構，即使因熱膨脹等的熱變形差而使永久磁鐵3的外周端的過盈 量喪失效果，也能通過彈性體11的反作用力來保持永久磁鐵3。另外，在圖8中，將永久磁 鐵3的截面做成梯形，從而沒有必要對永久磁鐵3的外周端進行使其與轉(zhuǎn)子的外周相吻合 的加工。實施例8圖9是說明本發(fā)明的永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的實施例8的轉(zhuǎn)子鐵芯的局部剖視圖。在該圖所示的實施例中，與外周相比只將永久磁鐵3的外周端切削加工一定的厚 度，并插入一定厚度的彈性體11。這樣一來，可以對永久磁鐵3的外周端施加相同的表面壓力。
權利要求
1.一種永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機，其具有轉(zhuǎn)子和定子，該轉(zhuǎn)子在硅鋼片于軸向?qū)盈B而成的 轉(zhuǎn)子鐵芯的外周附近，具有插入使該轉(zhuǎn)子鐵芯的外周表面敞開而開設的槽中的永久磁鐵， 上述轉(zhuǎn)子鐵芯的外周由非磁性的圓筒包覆，定子與該轉(zhuǎn)子以規(guī)定的間隙相對配置，該永久 磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的特征在于，在上述槽上設有向徑向外側擴展的傾斜面，利用由上述圓筒施加的向中心的力及由設 于上述槽上的傾斜面產(chǎn)生的擠壓，從而將上述永久磁鐵固定在槽中。
2.根據(jù)權利要求1所述的永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機，其特征在于，加大在旋轉(zhuǎn)中與上述永久磁鐵移動所接觸的上述槽的面相反一側的面的外周側的部 分而使其為制造公差以上，使中心部為小一點的公差，從而在中心部產(chǎn)生將磁鐵向相反一 面壓緊的力。
3.根據(jù)權利要求1所述的永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機，其特征在于，使在旋轉(zhuǎn)中與上述永久磁鐵移動所接觸的上述槽的面相反一側的傾斜面在外周側為 平緩面，從而在中心部產(chǎn)生將磁鐵向相反一面壓緊的力。
4.根據(jù)權利要求1所述的永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機，其特征在于，加大在旋轉(zhuǎn)中與上述永久磁鐵移動所接觸的上述槽的面相反一側的面的中央部的部 分而使其為制造公差以上，使外周部和中心部為小一點的公差，從而在外周部和中心部兩 處產(chǎn)生將上述永久磁鐵向相反一面壓緊的力。
5.根據(jù)權利要求1所述的永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機，其特征在于，加大在旋轉(zhuǎn)中與上述永久磁鐵移動所接觸的上述槽的面相反一側的面的中央部以外 部分而使其為制造公差以上，使中央部為小一點的公差，從而在中央部一處產(chǎn)生將磁鐵向 相反一面壓緊的力。
6.一種永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機，其具有轉(zhuǎn)子和定子，該轉(zhuǎn)子在硅鋼片于軸向?qū)盈B而成的 轉(zhuǎn)子鐵芯的外周附近，具有插入使該轉(zhuǎn)子鐵芯的外周表面敞開而開設的槽中的永久磁鐵， 上述轉(zhuǎn)子鐵芯的外周由非磁性的圓筒包覆，定子與該轉(zhuǎn)子以規(guī)定的間隙相對配置，該永久 磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的特征在于，在上述槽的支撐上述永久磁鐵的面的相反一側的中心側端部設置傾斜面，并在上述永 久磁鐵的角部產(chǎn)生向相反一側的面壓緊的力，利用從上述圓筒施加的向中心的力及由設于 上述槽上的傾斜面產(chǎn)生的擠壓，從而將上述永久磁鐵固定在槽中。
7.根據(jù)權利要求1或6所述的永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機，其特征在于，在上述圓筒與上述永久磁鐵的敞開側端部之間插入了彈性體。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機，即使是由在強度上為脆性材料形成的永久磁鐵，也不會因運轉(zhuǎn)中的振動等而在轉(zhuǎn)子鐵芯的槽中移動。上述發(fā)明目的通過以下技術方案來實現(xiàn)其具有轉(zhuǎn)子和定子，該轉(zhuǎn)子在硅鋼片于軸向?qū)盈B而成的轉(zhuǎn)子鐵芯的外周附近，具有插入使該轉(zhuǎn)子鐵芯的外周表面敞開而開設的槽中的永久磁鐵，上述轉(zhuǎn)子鐵芯的外周由非磁性的圓筒包覆，定子與該轉(zhuǎn)子以規(guī)定的間隙相對配置，該永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機的特征在于，上述槽設有向徑向外側擴展的傾斜面，利用由上述圓筒施加的向中心的力及由設于上述槽上的傾斜面引起的擠壓，從而將上述永久磁鐵固定在槽中。
文檔編號H02K1/27GK102111027SQ201010608780
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月23日 優(yōu)先權日2009年12月24日
發(fā)明者堀雅寬, 石澤修一, 藤枝昌泰, 郡大佑, 長島英明 申請人:株式會社日立制作所