專利名稱:永磁直流電動(dòng)機(jī)的制作方法
本發(fā)明涉及到永磁直流電動(dòng)機(jī)，特別關(guān)系到定子各磁極不用粘合劑而牢固地固定到磁軛上的永磁直流電動(dòng)機(jī)。
迄今為止，已提出來的永磁直流發(fā)電機(jī)各磁極是用彈性材料固定到磁軛內(nèi)園上的。
這類永磁直流發(fā)電機(jī)有如已于1982年1月28日日本№16561/1982專利公開的是“永磁直流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子”。
在這個(gè)公開于日本№16561/1982專利的直流發(fā)電機(jī)中，由其權(quán)利要求
可知，因各磁極是借助于保護(hù)架直接從磁軛內(nèi)園擠壓外側(cè)面而裝配到磁極上的，各磁極相對(duì)于磁軛的把持力未必足夠大，并且有耐振方面的問題。
后來又有一種在各磁極間用插入彈性元件來裝配到磁軛上的永磁直流電動(dòng)機(jī)。
這樣的永磁直流發(fā)電機(jī)有如日本1982年9月6日專利公開的“直流發(fā)電機(jī)”。
在公開于日本NO113707/1975專利的永磁直流電動(dòng)機(jī)中，由其權(quán)利要求
可知，各磁極由保護(hù)架上的支臂支持，也有類似于日本NO16561/1982專利中的問題。
從強(qiáng)度的觀點(diǎn)提供一臺(tái)能充分耐振和有效地把持磁軛和各磁極的永磁直流電動(dòng)機(jī)是本發(fā)明的一個(gè)目的。
為了這個(gè)目的，發(fā)明了一臺(tái)永磁直流電動(dòng)機(jī)，它包括由布置在磁軛內(nèi)園上的多個(gè)永久磁鐵組成的一個(gè)定子;由彈性材料制成的支架，每個(gè)支梁都有兩個(gè)軸向延伸的支持部分并且在各永久磁鐵之間的間隔處裝配到磁軛上;支架的兩個(gè)支持部分沿直流電動(dòng)機(jī)中心軸方向延伸，從三個(gè)方向緊密接觸磁鐵，靠擠壓和夾緊把永久磁鐵把持到磁軛上。這三個(gè)方向是磁鐵的每個(gè)側(cè)面，以及和各側(cè)表面相鄰的每個(gè)端面，這由以后的說明可以弄清楚。
按照本發(fā)明，用上述方法將各永磁鐵裝配到磁軛上的彈性元件從三個(gè)方向擠壓和夾緊可較容易地實(shí)現(xiàn)其預(yù)期的目的。
圖1是一個(gè)符合本發(fā)明要求的永磁直流電動(dòng)機(jī)定子正視圖，它的各個(gè)磁極僅由永久磁鐵組成。
圖2示出圖1中一個(gè)支架的詳圖;
圖3是本發(fā)明永磁直流電動(dòng)機(jī)定子的另一實(shí)施方案的正視圖，其各個(gè)磁極由永久磁鐵和輔助磁極組成;
圖4詳細(xì)地說明了圖3中的一個(gè)支架;
圖5是圖4中支架的透視圖;
圖6是磁極由永久磁鐵和輔助磁極組成的永磁直流電動(dòng)機(jī)的第二實(shí)施方案的定子正視圖;
圖7詳細(xì)地說明了圖6中的一個(gè)支架;
圖8是圖7中支架的透視圖;
圖9是按照發(fā)明要求各磁極由永久磁鐵和輔助磁極組成的永磁直流電動(dòng)機(jī)的第三實(shí)施方案的定子正視圖;
圖10詳細(xì)地說明了圖9中的一個(gè)支架;
圖11是圖10中支架的透視圖;
圖12說明了發(fā)明中將支架裝配到磁軛上的方法;
參照?qǐng)D1，定子1由一個(gè)園柱形磁軛2和多個(gè)布置在其內(nèi)園上的永久磁鐵4所組成。在定子1內(nèi)有一個(gè)轉(zhuǎn)子10，該轉(zhuǎn)子繞定子1的中心軸旋轉(zhuǎn)。
這些永久磁鐵4布置在磁軛2的內(nèi)園上，在兩個(gè)相鄰磁極之間具有間隔9。
從圖1，2可見，將橫截面為U形的彈性材料制成的支架3的一個(gè)表面11固定到磁軛2上，借此把各永久磁鐵把持到磁軛上。
支架3上有沿中心軸0方向延伸的支持部分3a、3b、從而夾緊永久磁鐵4以實(shí)現(xiàn)由彈性材料制成的支架3對(duì)各永久磁鐵4提供彈性夾持。
支持部分3a、3b由12、13兩表面和尾部32所組成。1213兩表面在直流電動(dòng)機(jī)中心軸向沿著各磁極4的側(cè)面71、72延伸，而71、72兩面是隔著間隔9相對(duì)的。由彈性材料制成的尾部32作成沿永久磁鐵4的端面81、82方向。各表面12、13和各端面32富有彈性以保持住各永久磁鐵4。
支持部分3a、3b的端面32的兩個(gè)尾部都是彈性部分，具有實(shí)質(zhì)上為弓狀外形，它夾緊各磁鐵的端面81、82，81、82是接近于各永久磁鐵的側(cè)面71、72;而71、72又是跨過磁軛2內(nèi)園上的間隔9相對(duì)的。
由此可見，按照本發(fā)明支持部分3a、3b靠擠壓和夾緊把各永久磁鐵4把持到磁軛2上，而且從三個(gè)方向與各永久磁鐵相接觸，即從各永久磁鐵4的每一縱向邊71、72和相鄰于縱向邊71、72的磁極端面81、82。
參照?qǐng)D12，園柱形磁軛2內(nèi)園上有帶孔33的支架3，把磁軛元件21或22插入支架3的各孔33，從磁軛2外園擠壓各壓件7，在支架置放到模具61上以后由塑料將之固定。這種將支架3由塑料固裝到磁軛2上的方法更加提高了磁極的把持強(qiáng)度。
下面參考圖3、4和5，將敘述永久磁鐵4和輔助磁極5裝配到磁軛2上的方法。
首先將橫截面為U形，由彈性材料制成的支架3裝到磁軛2上，支架3上預(yù)先作出沿中心軸向延伸的支持部分3a、3b。一個(gè)支持部分3a用于夾緊永久磁鐵4，另一個(gè)支持部分3b用于夾緊輔助磁極5。這兩種磁極都是按圖1，2中所示的方法，用彈性支架3把持住。
支持部分3a、3b是延軸向延伸的，即在圖3中定子1的側(cè)面方向，或如圖4、5中分別地從右邊和左邊擋住永久磁鐵4和輔助磁極5一樣。在本實(shí)施方案中為了把持永久磁鐵4，支持部分3a的兩端為彈性部分32，具有實(shí)質(zhì)上為S形用來夾緊磁鐵4。支持部分3b的一端是彈性部分34，具有實(shí)質(zhì)上為S狀外形;另一端的某位置處形成一個(gè)鉤爪31，用來在34和31之間夾緊輔助磁極。
裝配時(shí)將永久磁鐵4從園周方向插于支持部分3a中以便把持。就是把永久磁鐵4插入在圖3所示支持部分3a和3b之間的3c部分，此處磁極能不受妨礙地插入，然后將永久磁鐵4按箭頭3d所示沿園周方向移動(dòng)插入到支持部分3a中，以便由它的兩個(gè)彈性部分32夾緊。接著將由軟鐵制成的輔助磁極5按圖4中箭頭3e所示的方向插入，即從圖3中定子10的背面到前面的方向。這樣插入輔助磁極5，當(dāng)推動(dòng)鉤爪31時(shí)會(huì)使爪子31變平;當(dāng)輔助磁極尾端51通過爪子31后，爪子31會(huì)上升而扣住尾端51，如圖4所示。結(jié)果輔助磁極5在彈性部分34和爪子31之間被把持而夾緊。
永久磁鐵4的一個(gè)側(cè)面作成沿軸向延伸的形狀，即軸側(cè)面4a是一個(gè)從磁軛2中心0輻射的切面。換句話講，表面4a被作成是近似與來自中心O的直線相吻合，輔助磁極的側(cè)面5a也做成為輻射狀的切面。所以4a、5a兩個(gè)表面相互接觸。此外由于支架3的橫截面實(shí)質(zhì)上為U形，永久磁鐵4和另一個(gè)輔助磁極5擠壓它們之間的支架而使U形變形時(shí)永久磁鐵4和輔助磁極5即被此張力擠壓著而固定。
以上所述很明顯，這個(gè)實(shí)施方案由于在輔助磁極5和永久磁鐵4上的5a和4a兩面均為指向軸中心輻射線方向而接觸，支架3的張力就有效地作用而把永久磁鐵4壓緊到磁軛2的內(nèi)園上。
另外如上所述，這種支架3可使永久磁鐵4從園周方向插入而輔助磁極5從軸向插入做到在兩個(gè)彈性部分32之間夾緊永久磁鐵4，并在鉤爪31和彈性部分34之間夾緊輔助磁極5。這種裝配操作是很容易的，而且由于彈性力的作用裝配以后把持得很牢固。
還可以在永久磁鐵4和輔助磁極5間的間隙中插入軋制的帶狀金屬簿片，用保持金屬簿片與輔助磁極5內(nèi)園緊密接觸的方法防止各部分向內(nèi)側(cè)跳出。
實(shí)施方案中的支架3是由彈性鋼板制成。上述金屬簿片還可以用彈性鋼片制成。具有相近的彈性系數(shù)的非金屬彈性材料也可以采用。
在實(shí)施方案中如圖4、5所示，永久磁鐵4的軸向長度Lm和夾緊部分3的軸向長度Ls須滿足以下條件
Lm＞Ls
二者相配合產(chǎn)生適當(dāng)?shù)膲毫A緊永久磁鐵4。用同樣的方法產(chǎn)生一個(gè)適當(dāng)?shù)膴A緊力加到輔助磁極5上。
由此可見，這個(gè)實(shí)施方案是用一個(gè)簡(jiǎn)單的方法在磁軛上牢固地把持住永久磁鐵4和輔助磁極5。此外由于把支架3固定到磁軛2上，磁軛2的機(jī)械橢園度很少變化，永久磁鐵的內(nèi)徑能維持較高的精確度。從性能的觀點(diǎn)來看，電樞與定子1之間的氣隙應(yīng)當(dāng)很微小和均勻，但是當(dāng)定子1的橢園度增加時(shí)，氣隙的某部分變大，導(dǎo)致在性能上降低。例如，按照常規(guī)的注塑裝配時(shí)，因?yàn)榇盆F和磁軛分別膨脹，假如在這種狀態(tài)下加以注塑，則注塑處的曲率半徑大，而其它部分曲率半徑小，即橢園度增加。然而本實(shí)施方案是沒有這種危險(xiǎn)的。
在進(jìn)行一磅鋼球落擊實(shí)驗(yàn)時(shí)，對(duì)用注塑法把磁極裝配到磁軛上的普通結(jié)構(gòu)，當(dāng)鋼球從30～40厘米高度落下時(shí)即產(chǎn)生裂痕，而這種實(shí)施方案直到鋼球從70厘米高度落下才會(huì)產(chǎn)生裂痕。某些樣品直到鋼球從90厘米高度落下才會(huì)產(chǎn)生裂痕。
如上所述，這個(gè)發(fā)明即用一個(gè)彈性材料制成的支架擠壓永久磁鐵和輔助磁極把它們把持在磁軛內(nèi)園上。它具有許多優(yōu)點(diǎn)
裝配過程容易;結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單;永久磁鐵不會(huì)因熱的沖擊而破壞，并且由足夠的把持力可得到高的可靠性。
其次，發(fā)明的第二實(shí)施方案將對(duì)照?qǐng)D6至8來敘述。
在這個(gè)實(shí)施方案中，輔助磁極5是固定到磁軛2的內(nèi)園上。例如輔助磁極5是因焊接或類似的方法固定，或者輔助磁極5和磁軛2經(jīng)冷鍛連成一體。由彈性元件做成的支架6把永久磁鐵4與磁軛2和輔助磁極5相固定。即永久磁鐵4與輔助磁極5相鄰接，支架6布置在它們的中間。永久磁鐵4由支架6的彈性產(chǎn)生的壓力所固定。
裝配時(shí)，把永久磁鐵4的軸向側(cè)面與輔助磁極5相接觸，即將永久磁鐵4放在預(yù)定的位置，再把彈性元件制成的支架6從軸向插入輔助磁極5和永久磁極4間的間隔，當(dāng)永久磁鐵4的軸向位移運(yùn)動(dòng)停止時(shí)裝配即完成。
在這個(gè)實(shí)施方案以及上述實(shí)施方案中，永久磁鐵4的軸向側(cè)面4a被作成為一個(gè)輻射方向的切面，輔助磁極5的側(cè)面5a也是這樣，致使這兩個(gè)表面可以相互接觸。在永久磁鐵4和輔助磁極5之間擠壓進(jìn)橫截面為U形的支架6，當(dāng)U形變形時(shí)永久磁鐵4和輔助磁極5即能固定。靠張力把永久磁鐵4壓向輔助磁極5。以上所述很明顯，在實(shí)施方案中由于在輔助磁極5和永久磁鐵4上作成了符合輻射直線方向的表面，支架6的張力就能有效地起作用，擠壓永久磁鐵4到磁軛2的內(nèi)園上而完成牢固的固定。支架6的前端做有錐形片63，它使裝配容易，插入方便此外為了防止永久磁鐵4沿軸向位移，在支架6插入側(cè)前端側(cè)面上配置了凸出物61a，在另一端配制了S形的壓縮的彈性部分62a。如圖中所示凸出物61a是由沖出一個(gè)小爪而形成的，使得永久磁鐵4夾緊在壓縮彈性部分62a和凸出物61a之間。這樣磁鐵4是由壓縮的彈性部分62a和凸出物61a的彈性力所夾緊。為了夾緊輔助磁極5，在另一邊也形成了類似的壓縮彈性部分62b和凸出物61b。在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，固裝在磁軛2上的輔助磁極5首先由壓縮部分62b和凸出物61b的彈性力所夾緊，使得支架6不能移動(dòng)，然后相類似地永久磁鐵4被夾緊，于是完成了防止永久磁鐵移動(dòng)的裝配。
此外，在本實(shí)施方案中，為使插入容易，在磁極4和輔助磁極5相接觸的部分表面上有倒角41。
與前述的實(shí)施方案不同，本實(shí)施方案并不需要象圖3中標(biāo)號(hào)21所指的凸出模鑄物。因而也不會(huì)有改變磁軛2的橢園度的危險(xiǎn)，而這是形成凸出模鑄物時(shí)可能發(fā)生的，這樣就保證了永久磁鑄4內(nèi)徑有高的精度。
在這個(gè)實(shí)施方案中永久磁鐵4的軸向長度Lm和夾緊部分3的長度Ls也要滿足下列條件
Lm＞Ls
大多少要結(jié)合考慮以使永久磁鐵4具有適當(dāng)?shù)膴A緊壓力。對(duì)輔助磁極5也有相似的尺寸關(guān)系。
圖9示出本發(fā)明的第二實(shí)施方案為了防止各磁極的移動(dòng)，用一根稍長于內(nèi)園園周全長的彈性鋼帶插到各磁極內(nèi)園處，在各磁極之間的間隙處從內(nèi)園側(cè)偏轉(zhuǎn)并擠壓磁極，鋼帶的兩端對(duì)接起來以防止磁極的移動(dòng)。
在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，永久磁鐵4和輔助磁極5的各軸向側(cè)面也是從中心輻射的切面41，致使這些表面可以相互接觸。此外，在永久磁鐵4輔助磁極5之間配置了橫截面為U形的支架3，由于擠壓引起的張力當(dāng)U狀變形時(shí)永久磁鐵4和輔助磁極5即把持到磁軛2上。換句話講，由于提供了各輻射切面，支架3的張力就能在外園方向有效地?cái)D壓著各磁極。此外在支架3上還有一些加強(qiáng)波溝34，當(dāng)由于插入處的尺寸不等而致使支架3的寬度變窄時(shí)，彎曲部分42的曲率半徑R變大，支架3的作用就會(huì)松動(dòng)，為了防松，配置了一些加強(qiáng)波溝34凸出到內(nèi)表面，并提高內(nèi)徑的精度。
權(quán)利要求
1、永磁直流電動(dòng)機(jī)，其中包括
一個(gè)定子，它具有多個(gè)磁鐵，相鄰兩磁鐵之間有間隔布置在磁軛內(nèi)園上；
一個(gè)轉(zhuǎn)子，它在勵(lì)磁后繞上述定子的中心軸旋轉(zhuǎn)；
由彈性元件制成的支架(3)，每個(gè)支架有在所述間隔中把持到所述磁軛的表面(11)和連接到所述側(cè)表面的兩個(gè)表面(12，13)，支架在所述直流電動(dòng)機(jī)的中心軸(0)方向沿著所述磁鐵(4)的側(cè)面(71，72)延伸，這些磁鐵(4)是隔著所述間隔(9)彼此相對(duì)的，支架上還有由彈性元件制成的兩個(gè)尾部(32)，它們分別與所述表面相接觸；這兩個(gè)尾部沿著所述磁鐵的端面(81，82)延伸；
所述兩表面(12，13)和所述兩尾部(32)靠與所述磁鐵從三個(gè)方向相接觸夾緊并擠壓所述磁鐵而把這些磁鐵把持到所述磁軛上，這三個(gè)方向指的是所述側(cè)面(71，72)和所述端面(81，82)的方向。
2、按照權(quán)利要求
1的永磁直流電動(dòng)機(jī)，其中有輔助磁極(5)與每個(gè)永久磁鐵(4)沿著所述磁軛內(nèi)園表面相鄰布置，用所述的沿直流電動(dòng)機(jī)中心軸方向延伸的支架的第一個(gè)支持部分(3a)夾緊永久磁鐵(4)，用那些支架上的第二個(gè)支持部分(3b)夾緊輔助磁鐵(5)，這樣把永久磁鐵(4)和輔助磁極(5)把持到所述磁軛上。
3、按照權(quán)利要求
1的永磁直流電動(dòng)機(jī)，其中每個(gè)所述支持部分(3a，3b)的寬度(Ls)作成窄于被各支持部分夾緊的磁鐵(4)的軸向長度(Lm)，借此使支架產(chǎn)生適當(dāng)?shù)膴A緊力。
4、按照權(quán)利要求
2的永磁直流電動(dòng)機(jī)，其中所述永久磁鐵(4)和所述輔助磁極(5)的軸向的側(cè)表面(4a，5a)作成是沿所述磁軛(2)中心軸(0)幅射的切平面，這樣永久磁鐵和輔助磁極的側(cè)平面可以彼此相互接觸。
5、按照權(quán)利要求
2的永磁直流電動(dòng)機(jī)，其中所述支持部分(3a)的兩端作出第一個(gè)彈性部分(32)以夾緊置于其中的第一個(gè)被夾持目的物(4)，這個(gè)目的物(4)是由園周方向插入該第一個(gè)支持部分之中的。該電動(dòng)機(jī)中還有第二個(gè)支持部分(3b)，它的一端是第二個(gè)彈性部分(34)，另一端作出一個(gè)鉤爪(31)，這樣來夾緊置于其中的第二個(gè)被夾持目的物(5)，這個(gè)目的物(5)是由鉤爪方面向著第二個(gè)彈性部分方面這樣的方向插入的。
6、按照權(quán)利要求
2的永磁直流電動(dòng)機(jī)，其中所述輔助磁極(5)和所述磁軛(2)連成一個(gè)整體，所述的永久磁鐵(4)靠布置于所述間隔中由彈性元件制成的支架(6)與所述輔助磁極(5)相鄰置放，由所述支架將所述永久磁鐵(4)把持于所述磁軛上。
7、按照權(quán)利要求
6的永磁直流電動(dòng)機(jī)，其中在所述第一及第二支持部分(3a，3b)的第一末端分別作出爪(61a，61b)。這樣，按從爪到彈性部分的方向插入被夾緊目的物(4，5)，并把(4，5)在所述的爪及彈性部分間夾緊。
8、按照權(quán)利要求
1的永磁直流電動(dòng)機(jī)，在所述磁鐵(4)的內(nèi)園表面，裝有彈性綱帶(8)，把所述永久磁鐵壓向所述磁軛。
9、按照權(quán)利要求
1的永磁直流電動(dòng)機(jī)，其中所述支架(3)在其與所述磁軛接觸的表面上，有沿所述磁軛園周方向形成的加強(qiáng)波溝。
10、按照權(quán)利要求
1的永磁直流電動(dòng)機(jī)，其中所述支架(3)有孔(33)，由所述磁軛(2)的外園插入磁軛元件到所述孔(33)中，用壓件壓所述孔，并當(dāng)所述支架(3)壓到模具(61)上以后澆注塑料，用這種方法把所述支架把持到所述磁軛(2)上。
專利摘要
永磁直流電動(dòng)機(jī)的定子沿磁軛(2)的內(nèi)表面設(shè)有多個(gè)永久磁鐵(4)，相鄰磁鐵間有間隔，各間隔中裝有彈性支架(3)，該支架具有固定在磁軛上的表面(11)和沿磁鐵的側(cè)表面(71、72)延伸的兩個(gè)表面(12、13)。各磁鐵在磁軛內(nèi)圓表面上彼此相對(duì)。支架上設(shè)有連接表面(12、13)的兩個(gè)端部(32)，這兩個(gè)表面(12、13)和各端部(32)從三個(gè)方向保持永久磁鐵相接觸。上述每一側(cè)面(71、72)在中心軸向延伸，從而擠壓和夾緊各永久磁鐵將其把持到磁軛上。
文檔編號(hào)H02K21/28GK85103925SQ85103925
公開日1986年10月29日 申請(qǐng)日期1985年5月4日
發(fā)明者富手壽男, 內(nèi)藤祥太郎, 小笠原信彥, 小林秀光 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan