磁鐵嵌入式轉(zhuǎn)子以及磁鐵嵌入式轉(zhuǎn)子的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供能夠提高勵磁用永磁鐵的磁化率的磁鐵嵌入式轉(zhuǎn)子，該磁鐵嵌入式轉(zhuǎn)子（4）具備：第一環(huán)形芯（42），其被嵌入有第一永磁鐵（46）；和第二環(huán)形芯（43），其被嵌入有與第一永磁鐵（46）分體的第二永磁鐵（47），該磁鐵嵌入式轉(zhuǎn)子構(gòu)成為第二環(huán)形芯（43）與第一環(huán)形芯（42）的外周嵌合的結(jié)構(gòu)。而且由第一永磁鐵（46）以及第二永磁鐵（47）構(gòu)成勵磁用永磁鐵（41）。
【專利說明】磁鐵嵌入式轉(zhuǎn)子以及磁鐵嵌入式轉(zhuǎn)子的制造方法
[0001]本申請在此引用并寫入了 2013年2月13日提交的日本專利申請2013-025769號的包括說明書、附圖和摘要在內(nèi)的公開的全部內(nèi)容。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及磁鐵嵌入式轉(zhuǎn)子及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0003]公知有構(gòu)成為在轉(zhuǎn)子的內(nèi)部嵌入了勵磁用永磁鐵的結(jié)構(gòu)的IPM電動機(InteriorPermanent Magnet Motor:內(nèi)嵌式永磁電動機)。作為該IPM電動機所使用的磁鐵嵌入式轉(zhuǎn)子的制造方法例如公知有日本特開2010 - 193587號公報所記載的方法。在該方法中，準備形成有多個磁鐵插入孔的圓筒狀的轉(zhuǎn)子，將磁性部件嵌入到該磁鐵插入孔后，以覆蓋轉(zhuǎn)子的外周的方式配置磁化裝置。然后，通過利用磁化裝置從轉(zhuǎn)子的外周面向其內(nèi)部供給磁通，來磁化被嵌入到轉(zhuǎn)子中的磁性部件，形成勵磁用永磁鐵。
[0004]如日本特開2010 - 193587號公報所記載的那樣，在從轉(zhuǎn)子的外周面供給磁通的情況下，能夠向被嵌入到轉(zhuǎn)子中的磁性部件供給的磁通量由轉(zhuǎn)子的外周面的表面積、和能夠從磁化裝置供給的每單位面積的磁通量來決定。由于能夠從磁化裝置供給的每單位面積的磁通量存在界限，所以在轉(zhuǎn)子的外周面的面積相對于磁性部件的磁化面的面積較小的情況下，難以向磁性部件供給足夠的磁通，從而使永磁鐵的磁化率降低。
[0005]另外，在從轉(zhuǎn)子的外周面供給磁通的情況下，越是轉(zhuǎn)子的徑向內(nèi)側(cè)的部分越難以供給磁通。因此，當(dāng)在轉(zhuǎn)子的徑向內(nèi)側(cè)的部分嵌入有磁性部件的情況下，難以向磁性部件供給足夠的磁通，從而使永磁鐵的磁化率降低。
[0006]而且，在由于這些重要因素弓I起了永磁鐵的磁化率降低的情況下，不會從永磁鐵產(chǎn)生足夠的磁通，從而使轉(zhuǎn)子的外周面的磁通密度降低。這是導(dǎo)致與電動機的定子線圈交鏈的有效磁通量減少，使電動機的輸出轉(zhuǎn)矩降低的重要因素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的之一在于提供能夠使勵磁用永磁鐵的磁化率提高的磁鐵嵌入式轉(zhuǎn)子及其制造方法。
[0008]解決上述問題的磁鐵嵌入式轉(zhuǎn)子的一個方式具備:第一環(huán)形芯，其中嵌入有第一永磁鐵；和第二環(huán)形芯，其中嵌入有獨立于上述第一永磁鐵的第二永磁鐵，并且該第二環(huán)形芯與上述第一環(huán)形芯的外周嵌合。而且由上述第一永磁鐵以及上述第二永磁鐵構(gòu)成勵磁用永磁鐵。
[0009]另外，解決上述問題的磁鐵嵌入式轉(zhuǎn)子的制造方法的一個方式具備:對嵌入到第一環(huán)形芯中的磁性部件進行磁化而形成第一永磁鐵的工序；對嵌入到第二環(huán)形芯中的磁性部件進行磁化而形成第二永磁鐵的工序；以及在經(jīng)過了磁化工序的上述第一環(huán)形芯的外周組裝經(jīng)過了磁化工序的上述第二環(huán)形芯，以使得由上述第一永磁鐵以及上述第二永磁鐵構(gòu)成勵磁用永磁鐵的工序。
[0010]根據(jù)上述構(gòu)成以及上述制造方法，能夠分別進行對嵌入到第一環(huán)形芯中的磁性部件進行磁化而形成第一永磁鐵的工序，和對嵌入到第二環(huán)形芯中的磁性部件進行磁化而形成第二永磁鐵的工序。若像這樣分別進行各環(huán)形芯的磁化工序，則能夠分別從第一環(huán)形芯以及第二環(huán)形芯的外周面供給磁通，所以能夠向嵌入到各環(huán)形芯中的磁性部件供給足夠的磁通。
[0011]特別是，在也能夠向配置于轉(zhuǎn)子的徑向內(nèi)側(cè)的第一環(huán)形芯的磁性部件，即以往難以供給磁通的部位供給足夠的磁通這一點，其效果較大。而且若能夠向嵌入到各環(huán)形芯中的磁性部件供給足夠的磁通，則能夠?qū)⒏鳝h(huán)形芯的永磁鐵充分磁化，所以結(jié)果是能夠提高勵磁用永磁鐵的磁化率。
[0012]在上述磁鐵嵌入式轉(zhuǎn)子的其他方式中，分別在上述第一環(huán)形芯以及上述第二環(huán)形芯的嵌合面，形成在各環(huán)形芯的圓周方向卡合的卡合結(jié)構(gòu)。根據(jù)該構(gòu)成，通過卡合結(jié)構(gòu)能夠防止各環(huán)形芯在圓周方向的位置偏移。
[0013]即能夠防止第一永磁鐵以及第二永磁鐵在圓周方向的位置偏移。由此能夠準確地配置并保持由第一永磁鐵以及第二永磁鐵構(gòu)成的勵磁用永磁鐵的磁通，所以能夠確保電動機的輸出轉(zhuǎn)矩。
[0014]通過以上的磁鐵嵌入式轉(zhuǎn)子及其制造方法，能夠提高勵磁用永磁鐵的磁化率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]通過以下參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行的詳細描述，本發(fā)明前述的和其它的特點和優(yōu)點得以進一步明確，其中，相同附圖標記表示相同元件，其中，
[0016]圖1是針對磁鐵嵌入式轉(zhuǎn)子的一個實施方式表示使用了該轉(zhuǎn)子的IPM電動機的剖面結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0017]圖2是針對實施方式的磁鐵嵌入式轉(zhuǎn)子表示其平面結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0018]圖3是針對實施方式的磁鐵嵌入式轉(zhuǎn)子表示其勵磁用永磁鐵周邊的放大結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0019]圖4是針對實施方式的磁鐵嵌入式轉(zhuǎn)子的制造方法，示意性地表示第一環(huán)形芯的磁化工序的俯視圖。
[0020]圖5是針對實施方式的磁鐵嵌入式轉(zhuǎn)子的制造方法，示意性地表示第二環(huán)形芯的磁化工序的俯視圖。
[0021]圖6是針對實施方式的磁鐵嵌入式轉(zhuǎn)子的制造方法，表示第一環(huán)形芯以及第二環(huán)形芯的組裝工序的立體圖。
[0022]圖7是針對磁鐵嵌入式轉(zhuǎn)子的其他的實施方式表示其平面結(jié)構(gòu)的俯視圖。
【具體實施方式】
[0023]以下，對磁鐵嵌入式轉(zhuǎn)子的一個實施方式進行說明。首先，參照圖1，對使用了本實施方式的磁鐵嵌入式轉(zhuǎn)子的IPM電動機的結(jié)構(gòu)進行說明。
[0024]如圖1所示，該IPM電動機具備:固定于殼體I的內(nèi)周面的圓筒狀的定子2、經(jīng)由未圖示的軸承被殼體I支承為能夠旋轉(zhuǎn)的輸出軸3、以及被一體地安裝于輸出軸3的外周的轉(zhuǎn)子4。
[0025]定子2構(gòu)成為沿其軸向?qū)盈B了多片電磁鋼板的結(jié)構(gòu)。在定子2的內(nèi)周面形成有朝向徑向內(nèi)側(cè)延伸的十二個T形管20。在各T形管20上纏繞有定子線圈21。
[0026]轉(zhuǎn)子4具備:圓筒狀的轉(zhuǎn)子芯40、以及嵌入到轉(zhuǎn)子芯40內(nèi)部的10組U字型的勵磁用永磁鐵41。
[0027]如圖2所示，轉(zhuǎn)子芯40構(gòu)成為第二環(huán)形芯43與第一環(huán)形芯42的外周嵌合的結(jié)構(gòu)。即轉(zhuǎn)子芯40為在徑向分割成了兩個環(huán)形芯42、43的結(jié)構(gòu)。此外，各環(huán)形芯42、43在軸向?qū)盈B多片電磁鋼板而構(gòu)成。
[0028]在第一環(huán)形芯42中，以等角度間隔形成有10個沿其軸向貫通的第一磁鐵插入孔44。第一磁鐵插入孔44與第一環(huán)形芯42的軸向正交的剖面形狀成U字型。如圖3所示，在這些第一磁鐵插入孔44中分別插入有由粘結(jié)磁鐵構(gòu)成的U字型的第一永磁鐵46。第一永磁鐵46以U字的內(nèi)側(cè)部分與外側(cè)部分為不同磁極的方式被磁化。如圖2所示，在第一環(huán)形芯42中，在圓周方向交互地配置有U字的內(nèi)側(cè)部分被磁化成N極的第一永磁鐵46、和U字的內(nèi)側(cè)部分被磁化成S極的第一永磁鐵46。
[0029]在第二環(huán)形芯43中，以等角度間隔形成有10組在其圓周方向成對且沿軸向貫通的第二磁鐵插入孔45。一對第二磁鐵插入孔45被配置在使第一磁鐵插入孔44的U字兩臂部向第一環(huán)形芯42的徑向外側(cè)延長的位置，并且與第二環(huán)形芯43的軸向正交的剖面形狀成直線形。在這些第二磁鐵插入孔45中插入有由粘結(jié)磁鐵構(gòu)成的一對直線形的第二永磁鐵47。如圖3所示，第二永磁鐵47以一對永磁鐵的對置部分和其相反側(cè)的部分為不同磁極的方式被磁化。如圖2所示，第二環(huán)形芯43在圓周方向交互地配置有對置部分被磁化成N極的一對第二永磁鐵47、和相對部分被磁化成S極的一對第二永磁鐵47。
[0030]而且，在轉(zhuǎn)子芯40中，由第一環(huán)形芯42的第一永磁鐵46以及第二環(huán)形芯43的第二永磁鐵47構(gòu)成U字型的勵磁用永磁鐵41。通過該勵磁用永磁鐵41,轉(zhuǎn)子芯40具有在其外周部分沿著圓周方向交互地具有N極和S極的10極結(jié)構(gòu)。
[0031]在這樣構(gòu)成的IPM電動機中，若向定子線圈21供給三相交流電流,貝U形成旋轉(zhuǎn)磁場。通過該旋轉(zhuǎn)磁場與勵磁用永磁鐵41所形成的磁場作用，來向轉(zhuǎn)子4賦予轉(zhuǎn)矩，使輸出軸3旋轉(zhuǎn)。
[0032]接下來，對轉(zhuǎn)子4的制造方法與轉(zhuǎn)子4的作用一起進行說明。
[0033]在制造轉(zhuǎn)子4時，首先層疊電磁鋼板而分別形成第一環(huán)形芯42以及第二環(huán)形芯43。然后，如圖4所示利用注塑成型向第一環(huán)形芯42的第一磁鐵插入孔44嵌入磁性部件48，并且如圖5所示利用注塑成型向第二環(huán)形芯43的第二磁鐵插入孔45嵌入磁性部件49。然后，分別對各環(huán)形芯42、43進行磁化工序。
[0034]即，對于第一環(huán)形芯42，如圖4所示，以包圍其外周面的方式配置第一磁化裝置5。第一磁化裝置5由配置于第一環(huán)形芯42的外周面的10個磁化軛50和纏繞在各磁化軛50上的磁化線圈51構(gòu)成。磁化軛50分別被對置配置于在第一環(huán)形芯42中被磁性部件48的U字兩臂部夾持著的部位的外周面。
[0035]在第一磁化裝置5中，若由未圖示的電源向磁化線圈51供給電流，則如圖中虛線所示那樣以經(jīng)由第一環(huán)形芯42并連結(jié)相鄰的磁化軛50、50間的方式產(chǎn)生磁通。利用該磁通來磁化磁性部件48，形成第一永磁鐵46。[0036]另外，如圖5所示，對于第二環(huán)形芯43，也使用第二磁化裝置6進行相同的磁化工序。第二磁化裝置6由配置于第二環(huán)形芯43的外周面的10個磁化軛60和纏繞在各磁化軛60上的磁化線圈61構(gòu)成。磁化軛60分別被配置為與在第二環(huán)形芯43中被一對磁性部件49夾持著的部位的外周面對置。
[0037]第二磁化裝置6基于向磁化線圈61的電流供給如圖中虛線所示那樣產(chǎn)生磁通。由此第二環(huán)形芯43的磁性部件49被磁化，形成第二永磁鐵47。
[0038]然后，如圖6所示，通過壓入等將第二環(huán)形芯43組裝在第一環(huán)形芯42的外周，使它們嵌合。兩芯的旋轉(zhuǎn)方向的相對位置以第一永磁鐵46以及第二永磁鐵47作為整體成U字型的方式，并且以第一永磁鐵46形成于第一環(huán)形芯42的外周面的磁極與第二永磁鐵47形成于第二環(huán)形芯43的外周面的磁極一致的方式定位。由此嵌入了 U字型的勵磁用永磁鐵41的轉(zhuǎn)子4完成。
[0039]若像這樣分別進行嵌入到第一環(huán)形芯42中的磁性部件48的磁化工序和嵌入到第二環(huán)形芯43中的磁性部件49的磁化工序，則能夠分別從第一環(huán)形芯42以及第二環(huán)形芯43的外周面供給磁通，所以能夠向嵌入到各環(huán)形芯42、43中的磁性部件48、49供給足夠的磁通。另外，如圖4所示，若采用這種磁化方法，則大幅縮短配置于轉(zhuǎn)子4的徑向內(nèi)側(cè)的第一環(huán)形芯42的磁性部件48與磁化軛50的距離。因此，也能夠向以往難以供給磁通的徑向內(nèi)側(cè)的磁性部件48供給足夠的磁通。而且若能夠向嵌入到各環(huán)形芯42、43中的磁性部件48、49供給足夠的磁通，則能夠充分地磁化各環(huán)形芯42、43的永磁鐵46、47，所以其結(jié)果是能夠提高勵磁用永磁鐵41的磁化率。由此能夠?qū)崿F(xiàn)IPM電動機的高輸出化和小型化。
[0040]根據(jù)本實施方式的轉(zhuǎn)子4，能夠得到以下的效果。
[0041]由嵌入了第一永磁鐵46的第一環(huán)形芯42和嵌入了與第一永磁鐵46分體的第二永磁鐵47的第二環(huán)形芯43構(gòu)成轉(zhuǎn)子4。而且使第二環(huán)形芯43與第一環(huán)形芯42的外周嵌合，并由第一永磁鐵46以及第二永磁鐵47構(gòu)成勵磁用永磁鐵41。由此能夠提高勵磁用永磁鐵41的磁化率。
[0042]此外，上述實施方式也能夠通過對其進行了適當(dāng)變更的以下方式來實施。
[0043]也可以分別在第一環(huán)形芯42以及第二環(huán)形芯43的嵌合面上設(shè)置在轉(zhuǎn)子4的圓周方向卡合的卡合結(jié)構(gòu)。例如如圖7所示，在第一環(huán)形芯42上且在成為嵌合面的外周面，形成向外側(cè)突出的凸部42a。另外在第二環(huán)形芯43上且在成為嵌合面的內(nèi)周面，形成與凸部卡合的凹部43a。若設(shè)置這種由凸部42a以及凹部43a構(gòu)成的卡合結(jié)構(gòu)，則能夠防止第一環(huán)形芯42以及第二環(huán)形芯43在圓周方向的位置偏移。即能夠防止第一永磁鐵46以及第二永磁鐵47在圓周方向的位置偏移。由此能夠準確地配置并保持由第一永磁鐵46以及第二永磁鐵47構(gòu)成的勵磁用永磁鐵41的磁通,所以能夠確保電動機的輸出轉(zhuǎn)矩。
[0044]在上述實施方式中，各環(huán)形芯42、43構(gòu)成為電磁鋼板的層疊結(jié)構(gòu)，但各環(huán)形芯42、43也可以各由一片電磁鋼板構(gòu)成。另外作為各環(huán)形芯42、43的材質(zhì)，也可以代替電磁鋼板，使用電磁軟鐵。
[0045]在上述實施方式中，作為第一永磁鐵46以及第二永磁鐵47使用了粘結(jié)磁鐵，但例如也可以使用燒結(jié)磁鐵等。在上述實施方式中，將勵磁用永磁鐵41形成為U字型，但勵磁用永磁鐵41的形狀并不限于此。例如也可以將勵磁用永磁鐵41形成為V字型、馬蹄形。另外也可以與勵磁用永磁鐵41的形狀一起，適當(dāng)?shù)刈兏谝挥来盆F46以及第二永磁鐵47各自的形狀。
[0046]在上述實施方式中，由兩個環(huán)形芯42、43構(gòu)成了轉(zhuǎn)子芯40，但也可以由三個以上的環(huán)形芯構(gòu)成轉(zhuǎn)子芯40。即，能夠適當(dāng)?shù)刈兏D(zhuǎn)子芯40的分割數(shù)。
[0047]在上述實施方式中，磁化裝置5、6利用磁化線圈51、61產(chǎn)生磁化用的磁通,但取而代之，磁化裝置5、6例如也可以利用永磁鐵產(chǎn)生磁化用的磁通。
[0048]在上述實施方式中，轉(zhuǎn)子4的磁極數(shù)是10極，但對轉(zhuǎn)子4的磁極數(shù)并不限定，也可以適當(dāng)?shù)刈兏?。另外，也可以與轉(zhuǎn)子4的磁極數(shù)一起變更第一環(huán)形芯42以及第二環(huán)形芯43各自的形狀，或者變更第一永磁鐵46以及第二永磁鐵47各自的數(shù)量、形狀等。
【權(quán)利要求】
1.一種磁鐵嵌入式轉(zhuǎn)子，其特征在于，具備: 第一環(huán)形芯，其被嵌入有第一永磁鐵；和 第二環(huán)形芯，其被嵌入有與所述第一永磁鐵分體的第二永磁鐵，并且該第二環(huán)形芯與所述第一環(huán)形芯的外周嵌合， 由所述第一永磁鐵以及所述第二永磁鐵構(gòu)成勵磁用永磁鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁鐵嵌入式轉(zhuǎn)子，其特征在于， 分別在所述第一環(huán)形芯以及所述第二環(huán)形芯的嵌合面，形成在各環(huán)形芯的圓周方向卡合的卡合結(jié)構(gòu)。
3.一種磁鐵嵌入式轉(zhuǎn)子的制造方法，其特征在于，包含: 對嵌入到第一環(huán)形芯中的磁性部件進行磁化而形成第一永磁鐵的工序； 對嵌入到第二環(huán)形芯中的磁性部件進行磁化而形成第二永磁鐵的工序；以及在經(jīng)過了磁化工序的所述第一環(huán)形芯的外周組裝經(jīng)過了磁化工序的所述第二環(huán)形芯，以便由所述第一永磁鐵以及所述第二永磁鐵構(gòu)成勵磁用永磁鐵的工序。
【文檔編號】H01F13/00GK103986260SQ201410046318
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年2月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月13日
【發(fā)明者】吉川浩, 平光明 申請人:株式會社捷太格特