專利名稱：層壓卷繞芯及具備其的轉(zhuǎn)子、旋轉(zhuǎn)電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用于電動機、發(fā)電機等的旋轉(zhuǎn)電機的轉(zhuǎn)子的層壓卷繞芯、 轉(zhuǎn)子芯、具 備其的永磁式同步旋轉(zhuǎn)電機用轉(zhuǎn)子、永磁式同步旋轉(zhuǎn)電機、及使用其的車輛、升降機、加工 機械。
背景技術(shù)：
以往，作為使用于電動機、發(fā)電機等的旋轉(zhuǎn)電機的轉(zhuǎn)子的層壓卷繞芯，存在圖10、 圖11所示的轉(zhuǎn)子的層壓卷繞芯(例如，參照專利文獻1)。圖10是表示現(xiàn)有技術(shù)的構(gòu)成轉(zhuǎn)子的層壓卷繞芯的單元芯，是表示對圓弧狀單元 芯進行彎曲并抵接的狀態(tài)的主視圖，通過對帶材進行沖孔來制造圓弧狀單元芯，圖11是表 示對圖10的圓弧狀單元芯進行彎曲前的狀態(tài)的主視圖。在圖10、圖11中，10是層壓卷繞芯，11是單元芯，12是磁鐵安裝孔，13是貫穿孔， 14a是凸部，14b是凹部，15是缺口部，16是半沖孔凸起。層壓卷繞芯10被設(shè)定為圓弧狀單元芯11由各單元芯11a、lib、…、Ilg構(gòu)成，同 時使形成在作為旋轉(zhuǎn)電機的轉(zhuǎn)子全周的極數(shù)形成η極(η 2的倍數(shù))。圖10是極數(shù)為20極的事例。另外，在圖11中，圓弧狀單元芯11為一般由硅鋼板等的鋼板帶通過沖孔來連續(xù)形 成的同時連接成帶狀，使磁極數(shù)為m極(mm的約數(shù)以外的自然數(shù))的例子。圖11是磁極 數(shù)為3極的事例。另外，圓弧狀單元芯11的端部為一端形成有半圓形凸部14a，對應(yīng)的另一端同樣 形成有半圓形的凹部14b，對應(yīng)磁極數(shù)m極而形成用于安裝永久磁鐵的m個磁鐵安裝孔12。 而且，在圓弧狀單元芯11上形成用于安裝未圖示的套筒的貫穿孔13。對這樣的構(gòu)成的層壓卷繞芯的制造工序進行說明。首先，使帶狀連接的各單元芯lla、llb、…、Ilg相互間貼緊，在用使各單元芯相互 間貼緊的未圖示的端板進行夾緊之前，在進行層壓的同時將未圖示的套筒插入貫穿孔13， 在設(shè)置于全周的半沖孔凸起16處對單元芯端部進行鉚接處理，作為旋轉(zhuǎn)電機的轉(zhuǎn)子芯被 整體化，未圖示的永久磁鐵被插入芯層壓后的磁鐵安裝孔12。 并且，在圓弧狀單元芯11上形成有用于對芯進行卷繞的缺口凹部15。該缺口凹部 15在層壓卷繞圓弧狀單元芯11時，使用于引入呈帶狀的單元芯列并按順序組合，被設(shè)置在 不影響貫穿孔13周圍的強度的位置，該貫穿孔13承受作用于圓弧狀單元芯11的伴隨旋轉(zhuǎn) 的離心力。上述的旋轉(zhuǎn)電機的層壓卷繞芯的構(gòu)造由于只要卷起圓弧狀單元芯11，則芯分割部 位置(抵接面位置)在每一次卷起中就在周向錯開，實現(xiàn)了交叉層壓，可在短時間內(nèi)制造， 因此可以實現(xiàn)生產(chǎn)率高的馬達。專利文獻1 日本國特開2007-68310如上所述，專利文獻1的構(gòu)成如下，為了進行單元芯相互間的正確定位，維持良好的層壓狀態(tài)，并且成為機械強度高的層壓卷繞芯，因此在單元芯上配置多個半沖孔凸起的 鉚接或貫穿孔。因此，對于單元芯來說重要的是在不使馬達的磁特性產(chǎn)生問題的位置，將所需的 半沖孔凸起的鉚接或貫穿孔配置在最適當(dāng)?shù)奈恢?。但是，專利文獻1在對單元芯的永久磁鐵安裝部的鉚接配置方面，關(guān)于考慮馬達 磁特性的具體位置、配列關(guān)系沒有進行任何記載和啟發(fā)。即，如果在馬達設(shè)計的觀點上也忽 視了將該鉚接的位置最適當(dāng)?shù)嘏渲迷趩卧旧线@一點，則會對貫穿孔、缺口凹部等的配置 關(guān)系也產(chǎn)生影響，在馬達的磁特性上，或者產(chǎn)生層壓芯材料的不必要的芯面積，或者降低生 產(chǎn)率，存在馬達制造成本增加的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是基于上述問題而進行的，目的在于提供一種轉(zhuǎn)子的層壓卷繞芯、轉(zhuǎn)子芯、 具備其的永磁式同步旋轉(zhuǎn)電機用轉(zhuǎn)子、永磁式同步旋轉(zhuǎn)電機、及使用其的車輛、升降機、力口 工機械，其不影響馬達的磁特性，可以減少所需的層壓芯材料。
為了解決上述問題，本發(fā)明如以下構(gòu)成。技術(shù)方案1所述的發(fā)明為，在具備圓弧狀單元芯，用于形成具有配置永久磁鐵的 永久磁鐵安裝部的轉(zhuǎn)子芯；及多個鉚接部，在將所述單元芯以螺旋狀進行規(guī)定張數(shù)層壓卷 繞時，為了相互通過鉚接結(jié)合進行連接而形成于所述單元芯的轉(zhuǎn)子的層壓卷繞芯中，其特 征為，所述多個鉚接部與所述永久磁鐵安裝部相對地在所述單元芯內(nèi)回避受該轉(zhuǎn)子磁通磁 路影響的部位而被排列設(shè)置成波狀。技術(shù)方案2所述的發(fā)明為，在技術(shù)方案1所述的轉(zhuǎn)子的層壓卷繞芯中，其特征為， 在配置于所述單元芯的多個鉚接部中，與配置于從該單元芯的圓弧狀中心向該永久磁鐵安 裝部的放射方向的大致兩端位置的鉚接部相比，配置于從該單元芯的圓弧狀中心向該永久 磁鐵安裝部的放射方向的大致中心軸上的鉚接部設(shè)置成更接近該永久磁鐵安裝部的內(nèi)周 側(cè)。技術(shù)方案3所述的發(fā)明為，在技術(shù)方案1或2所述的轉(zhuǎn)子的層壓卷繞芯中，其特征 為，所述單元芯具有用于定位該螺旋狀卷繞層壓的單元芯的導(dǎo)向孔，在所述單元芯的放射 方向的與永久磁鐵安裝部的相反側(cè)的面上，具有在將該轉(zhuǎn)子芯嵌合于旋轉(zhuǎn)軸時用于定位的 轉(zhuǎn)子鍵槽。技術(shù)方案4所述的發(fā)明為，在技術(shù)方案3所述的轉(zhuǎn)子的層壓卷繞芯中，其特征為， 所述導(dǎo)向孔形成在所述單元芯的所述永久磁鐵安裝部相互間的大致中心軸上。技術(shù)方案5所述的發(fā)明為，在技術(shù)方案3所述的轉(zhuǎn)子的層壓卷繞芯中，其特征為， 所述導(dǎo)向孔形成在所述單元芯的所述永久磁鐵安裝部的大致中心軸上。技術(shù)方案6所述的發(fā)明為，在技術(shù)方案3所述的轉(zhuǎn)子的層壓卷繞芯中，其特征為， 所述導(dǎo)向孔與所述轉(zhuǎn)子鍵槽在周向上相互被錯開配置。技術(shù)方案7所述的發(fā)明為，在技術(shù)方案1或2所述的轉(zhuǎn)子的層壓卷繞芯中，其特征 為，所述永久磁鐵安裝部形成在所述單元芯的周向表面。技術(shù)方案8所述的發(fā)明為，在技術(shù)方案1或2所述的轉(zhuǎn)子的層壓卷繞芯中，其特征 為，所述永久磁鐵安裝部由形成在所述單元芯的周向內(nèi)部的永久磁鐵插入孔構(gòu)成。
技術(shù)方案9所述的發(fā)明為，在技術(shù)方案8所述的轉(zhuǎn)子的層壓卷繞芯中，其特征為， 只有配置有所述永久磁鐵插入孔的所述單元芯的磁極部分向該單元芯的周向突出地形成。技術(shù)方案10所述的發(fā)明的特征為，其為層壓卷繞技術(shù)方案1 9中任意一項所述 的層壓卷繞芯，通過鉚接結(jié)合來形成圓筒狀層壓體而構(gòu)成的轉(zhuǎn)子芯。技術(shù)方案11所述的發(fā)明的特征為，其為具有技術(shù)方案10所述的轉(zhuǎn)子芯；及成為 配設(shè)在所述轉(zhuǎn)子芯的永久磁鐵安裝部的場磁鐵的永久磁鐵的永磁式同步旋轉(zhuǎn)電機用轉(zhuǎn)子。技術(shù)方案12所述的發(fā)明 的特征為，其為具有技術(shù)方案11所述的轉(zhuǎn)子；及隔著間 隙與所述轉(zhuǎn)子對置的定子的永磁式同步旋轉(zhuǎn)電機。技術(shù)方案13所述的發(fā)明為，在技術(shù)方案12所述的永磁式同步旋轉(zhuǎn)電機中，其特征 為，所述定子使用有定子芯，該定子芯通過鉚接結(jié)合螺旋狀層壓卷繞而構(gòu)成的層壓卷繞芯 來形成圓筒狀層壓體而構(gòu)成。技術(shù)方案14所述的發(fā)明的特征為，其為將技術(shù)方案12所述的永磁式同步旋轉(zhuǎn)電 機作為驅(qū)動車輪的馬達來使用，或者作為發(fā)電機來進行動作的車輛。技術(shù)方案15所述的發(fā)明的特征為，其為將技術(shù)方案12所述的永磁式同步旋轉(zhuǎn)電 機作為驅(qū)動繩輪的馬達來使用的升降機。技術(shù)方案16所述的發(fā)明的特征為，其為將技術(shù)方案12所述的永磁式同步旋轉(zhuǎn)電 機作為驅(qū)動源來使用的加工機械。根據(jù)技術(shù)方案1、2所述的發(fā)明，由于考慮磁通密度、磁通流向來配置轉(zhuǎn)子的層壓 卷繞芯的單元芯的鉚接位置，因此可以在確保所需的馬達磁特性的同時，對于提供轉(zhuǎn)子芯 的層壓卷繞芯，可成為所需的最小限度的芯材料，而且也可以得到生產(chǎn)率高、廉價的層壓卷 繞芯。另外，由于鉚接的最適當(dāng)配置考慮對磁特性產(chǎn)生的影響，因此可以實現(xiàn)能將對馬 達輸出性能產(chǎn)生的影響限制在最小限的層壓卷繞芯。根據(jù)技術(shù)方案3 6所述的發(fā)明，由于在轉(zhuǎn)子的層壓卷繞芯中，將導(dǎo)向孔形成在單 元芯的永久磁鐵安裝部相互間的大致中心軸上，或者將導(dǎo)向孔形成在單元芯的所述永久磁 鐵安裝部的大致中心軸上，或者將導(dǎo)向孔與轉(zhuǎn)子鍵槽在周向上相互錯開來配置，因此除了 技術(shù)方案1、2的效果之外，還可以不影響磁路，不降低作為電動機芯的磁特性。根據(jù)技術(shù)方案7 9所述的發(fā)明，由于在轉(zhuǎn)子的層壓卷繞芯中，通過將磁鐵安裝部 形成在單元芯的周向表面(表面式永磁同步電動機)，或者形成在單元芯的周向內(nèi)部(內(nèi)置 式永磁同步電動機)，除了技術(shù)方案1、2的效果之外，還可以得到使用于各種表面式永磁同 步電動機的轉(zhuǎn)子的層壓卷繞芯。根據(jù)技術(shù)方案10所述的發(fā)明，可以得到附加技術(shù)方案1 9所述的效果的轉(zhuǎn)子
-I-H心。根據(jù)技術(shù)方案11所述的發(fā)明，可以得到附加技術(shù)方案10所述的效果的永磁式同 步旋轉(zhuǎn)電機用轉(zhuǎn)子。根據(jù)技術(shù)方案12、13所述的發(fā)明，可以得到附加技術(shù)方案11所述的效果的永磁式 同步旋轉(zhuǎn)電機。


圖1是表示本發(fā)明第1實施例的構(gòu)成轉(zhuǎn)子的層壓卷繞芯的單元芯，(a)是表示對圓弧狀單元芯進行彎曲并抵接的狀態(tài)的主視圖，通過對帶材進行沖孔來制造圓弧狀單元芯， (b)是對帶材進行沖孔狀態(tài)的圓弧狀單元芯的主視圖。圖2是表示本發(fā)明第2實施例的構(gòu)成轉(zhuǎn)子的層壓卷繞芯的單元芯，(a)是表示對圓 弧狀單元芯進行彎曲并抵接的狀態(tài)的主視圖，通過對帶材進行沖孔來制造圓弧狀單元芯， (b)是對帶材進行沖孔狀態(tài)的圓弧狀單元芯的主視圖。圖3是表示本發(fā)明第3實施例的構(gòu)成轉(zhuǎn)子的層壓卷繞芯的單元芯，(a)是表示對圓 弧狀單元芯進行彎曲并抵接的狀態(tài)的主視圖，通過對帶材進行沖孔來制造圓弧狀單元芯， (b)是對帶材進行沖孔狀態(tài)的圓弧狀單元芯的主視圖。圖4是表示本發(fā)明第4實施例的構(gòu)成轉(zhuǎn)子的層壓卷繞芯的單元芯，(a)是表示對圓 弧狀單元芯進行彎曲并抵接的狀態(tài)的主視圖，通過對帶材進行沖孔來制造圓弧狀單元芯， (b)是對帶材進行沖孔狀態(tài)的圓弧狀單元芯的主視圖。圖5是表示本發(fā)明第5實施例的構(gòu)成轉(zhuǎn)子的層壓卷繞芯的單元芯，(a)是表示對圓 弧狀單元芯進行彎曲并抵接的狀態(tài)的主視圖，通過對帶材進行沖孔來制造圓弧狀單元芯， (b)是對帶材進行沖孔狀態(tài)的圓弧狀單元芯的主視圖。圖6是表示本發(fā)明第6實施例的構(gòu)成轉(zhuǎn)子的層壓卷繞芯的單元芯，(a)是表示對圓 弧狀單元芯進行彎曲并抵接的狀態(tài)的主視圖，通過對帶材進行沖孔來制造圓弧狀單元芯， (b)是對帶材進行沖孔狀態(tài)的圓弧狀單元芯的主視圖。圖7是表示本發(fā)明實施例的使用有轉(zhuǎn)子的層壓卷繞芯的電動機側(cè)視剖視圖，表示 插入到殼中的狀態(tài)。圖8是電動機的主視剖視圖。圖9是在本實施例中使用的電動機磁場的解析圖。圖10是表示現(xiàn)有技術(shù)的構(gòu)成轉(zhuǎn)子的層壓卷繞芯的單元芯，表示對圓弧狀單元芯 進行彎曲并抵接的狀態(tài)的主視圖，通過對帶材進行沖孔來制造圓弧狀單元芯。圖11是表示對圖10的圓弧狀單元芯進行彎曲前的狀態(tài)的主視圖。符號說明1-層壓卷繞芯；2-單元芯；3a_永久磁鐵安裝部；3b_永久磁鐵插入孔；3c_永久磁 鐵插入孔；3d-永久磁鐵定位用凸起；3e-芯磁極部；4-導(dǎo)向孔；5-狹縫；6-轉(zhuǎn)子鍵槽；7-鉚 接部；8-橋接部；9-永久磁鐵；10-層壓卷繞芯；11-單元芯；lla、llb、llC、lld、lle、llf、 Ilg-單元芯；12-磁鐵安裝孔；13-貫穿孔；14a-凸部；14b-凹部；15-缺口凹部；16-半沖 孔凸起；20-帶材；21-電動機；22-定子；23-定子芯；24-定子線圈；25-轉(zhuǎn)子；26-轉(zhuǎn)子芯； 27-馬達殼；28-旋轉(zhuǎn)軸；29-軸承。
具體實施例方式下面，根據(jù)附圖對本發(fā)明的實施例進行具體說明。并且，在本發(fā)明的第1實施例之 后，與第1實施例相同的記號或相同的符號表示相同的構(gòu)成要素，省略其詳細說明，主要只 說明不同點。實施例1
圖1是表示本發(fā)明第1實施例的構(gòu)成轉(zhuǎn)子的層壓卷繞芯的單元芯，(a)是表示對圓 弧狀單元芯進行彎曲并抵接的狀態(tài)的主視圖，通過對帶材進行沖孔來制造圓弧狀單元芯， (b)是對帶材進行沖孔狀態(tài)的圓弧狀單元芯的主視圖。在圖1 (a)、(b)中，1是層壓卷繞芯，2是單元芯，3a是永久磁鐵安裝部，3d是永久 磁鐵定位用凸起，4是導(dǎo)向孔，5是狹縫，6是轉(zhuǎn)子鍵槽，7是鉚接部，8是橋接部，20是帶材。本發(fā)明的特征如下。
本實施例所涉及的單元芯2的構(gòu)成為，在該芯的周向上的外周表面配設(shè)永久磁鐵的 永久磁鐵安裝部3a等間隔形成，表示了應(yīng)用于所謂表面式永磁馬達(SPM)用轉(zhuǎn)子芯的情況。也就是說，在具備圓弧狀單元芯2，用于形成具有配置永久磁鐵的永久磁鐵安裝 部3a的轉(zhuǎn)子芯；及多個鉚接部7，在將單元芯2以螺旋狀進行規(guī)定張數(shù)層壓卷繞時為了相 互通過鉚接結(jié)合來連接而形成于單元芯2的轉(zhuǎn)子的層壓卷繞芯1中，多個鉚接部7與所述 永久磁鐵安裝部3a相對地在所述單元芯2內(nèi)回避受轉(zhuǎn)子磁通磁路影響的部位而被排列設(shè) 置成波狀。在此，單元芯2由帶材20形成，帶材20由電磁鋼板構(gòu)成。具體而講，在配置于單元芯2的多個鉚接部7中，與配置于從該單元芯2的圓弧狀 中心向該永久磁鐵安裝部3a的放射方向的大致兩端位置的鉚接部(從圓弧中心0半徑R2 的位置)相比，配置于從該單元芯2的圓弧狀中心向該永久磁鐵安裝部3a的放射方向的大 致中心軸上的鉚接部(從圓弧中心0半徑Rl的位置)設(shè)置成更接近該永久磁鐵安裝部3a 的內(nèi)周側(cè)(R1>R2)。另外，單元芯2具有用于定位該螺旋狀卷繞層壓的單元芯2的導(dǎo)向孔4，在單元芯 2的放射方向的永久磁鐵安裝部3a的相反側(cè)的面上，具有在將轉(zhuǎn)子芯嵌合于未圖示的旋轉(zhuǎn) 軸時用于定位的轉(zhuǎn)子鍵槽6。在此，導(dǎo)向孔4形成在單元芯2的永久磁鐵安裝部3a相互間的大致中心軸上(永 久磁鐵定位用凸起3d)。而且，導(dǎo)向孔4與轉(zhuǎn)子鍵槽6在周向上相互被錯開配置。并且，在將單元芯2以螺旋狀進行規(guī)定張數(shù)層壓卷繞時，在從該單元芯2端部的一 側(cè)到另一側(cè)的跨度上設(shè)置尖端變窄的狹縫5，使該單元芯2彼此連接而抵接，在該狹縫5與 該單元芯2的該另一側(cè)之間設(shè)置有橋接部8。下面，對層壓卷繞芯的制作進行說明。層壓卷繞芯1為在以橋接部8為中心彎曲各圓弧狀單元芯2相互間而抵接狹縫部 5的同時，在以螺旋狀進行規(guī)定張數(shù)層壓卷繞時，在鉚接部7的位置按順序進行鉚接結(jié)合， 從而作為圓筒狀層壓體而被整體化。此時，在將單元芯向軸向進行規(guī)定張數(shù)層壓卷繞時，雖 然事先將棒狀夾具插入導(dǎo)向孔4中，但是在層壓體完成后將夾具從導(dǎo)向孔4中取出。這樣，轉(zhuǎn)子芯通過層壓卷繞芯作為層壓體被整體化而構(gòu)成，將永久磁鐵插入永久 磁鐵安裝部3a作為后述的轉(zhuǎn)子來完成。在此，利用設(shè)置于單元芯的轉(zhuǎn)子鍵槽將轉(zhuǎn)子嵌合于 旋轉(zhuǎn)軸。并且，關(guān)于鉚接，也可以在彎曲各圓弧狀單元芯2相互間而抵接狹縫部的同時，在 以螺旋狀進行規(guī)定張數(shù)層壓卷繞之后，最后進行鉚接結(jié)合。在此，現(xiàn)有技術(shù)(專利文獻1)是將套筒安裝于貫穿孔，將其兩端通過鉚接在圓弧 狀單元芯相互間保持位置來構(gòu)成層壓卷繞芯的技術(shù)，現(xiàn)有技術(shù)的貫穿孔與本實施例的導(dǎo)向 孔的目的、功能基本上是不同的。因此，第1實施例通過考慮磁通密度、磁通流向來配置層壓卷繞芯的鉚接位置，可以在確保所需的馬達磁特性的同時，對于提供轉(zhuǎn)子芯的層壓卷繞芯，可成為所需的最小限 度的芯材料，而且也可以得到生產(chǎn)率高、廉價的層壓卷繞芯。另外，由于鉚接的最適當(dāng)?shù)呐?置考慮對磁特性產(chǎn)生的影響，因此可以實現(xiàn)能將對馬達輸出性能產(chǎn)生的影響限制在最小限 的層壓卷繞芯。實施例2圖2是表示本發(fā)明第2實施例的構(gòu)成轉(zhuǎn)子的層壓卷繞芯的單元芯，(a)是表示對圓 弧狀單元芯進行彎曲并抵接的狀態(tài)的主視圖，通過對帶材進行沖孔來制造圓弧狀單元芯， (b)是對帶材進行沖孔狀態(tài)的圓弧狀單元芯的主視圖。在圖2 (a)、(b)中，3b是永久磁鐵插入孔，3e是芯磁極部。 第2實施例與第1實施例的不同點如下。也就是說，本實施例所涉及的單元芯2的構(gòu)成為，在該芯2的周向上的內(nèi)部等間隔 形成插入永久磁鐵的永久磁鐵插入孔3b的同時，只有配置有該永久磁鐵插入孔3b的單元 芯2的磁極部分(芯磁極部3e)向該單元芯2的徑向突出地形成。本例表示了應(yīng)用于所謂 內(nèi)置式永磁馬達(IPM)的轉(zhuǎn)子用芯的情況。雖然第2實施例是內(nèi)置式永磁馬達的轉(zhuǎn)子用途的情況，但是與第1實施例相同，通 過考慮磁通密度、磁通流向來配置層壓卷繞芯的鉚接位置，可以在確保所需的馬達磁特性 的同時，對于層壓卷繞芯，可成為所需的最小限度的芯材料，而且也可以得到生產(chǎn)率高、廉 價的層壓卷繞芯。另外，通過鉚接的最適當(dāng)?shù)呐渲?，可以實現(xiàn)能將對馬達輸出性能產(chǎn)生的影 響限制在最小限的層壓卷繞芯。實施例3圖3是表示本發(fā)明第3實施例的構(gòu)成轉(zhuǎn)子的層壓卷繞芯的單元芯，(a)是表示對圓 弧狀單元芯進行彎曲并抵接的狀態(tài)的主視圖，通過對帶材進行沖孔來制造圓弧狀單元芯， (b)是對帶材進行沖孔狀態(tài)的圓弧狀單元芯的主視圖。在圖3 (a)、(b)中，3c是永久磁鐵插入孔。第3實施例與第2實施例的不同點如下，代替在向單元芯2的徑向突出的芯磁極 部3e內(nèi)部具備永久磁鐵插入孔3b的第2實施例的構(gòu)成，單元芯2的構(gòu)成是在未設(shè)有芯磁 極部3e的單元芯2的周向內(nèi)部形成永久磁鐵插入孔3c。本實施例也同樣表示了應(yīng)用于內(nèi) 置式永磁馬達(IPM)的轉(zhuǎn)子用芯的情況。因此，第3實施例與第2實施例同樣是內(nèi)置式永磁馬達的轉(zhuǎn)子用途的情況，與第2 實施例相同，通過考慮磁通密度、磁通流向來配置層壓卷繞芯的鉚接位置，可以在確保所需 的馬達磁特性的同時，對于層壓卷繞芯，可成為所需的最小限度的芯材料，而且也可以得到 生產(chǎn)率高、廉價的層壓卷繞芯。另外，通過鉚接的最適當(dāng)?shù)呐渲茫梢詫崿F(xiàn)能將對馬達輸出 性能產(chǎn)生的影響限制在最小限的層壓卷繞芯。實施例4圖4是表示本發(fā)明第4實施例的構(gòu)成轉(zhuǎn)子的層壓卷繞芯的單元芯，(a)是表示對圓 弧狀單元芯進行彎曲并抵接的狀態(tài)的主視圖，通過對帶材進行沖孔來制造圓弧狀單元芯， (b)是對帶材進行沖孔狀態(tài)的圓弧狀單元芯的主視圖。第4實施例與第1實施例的不同點如下，在導(dǎo)向孔4形成在單元芯2的永久磁鐵 安裝部3a的大致中心軸上的同時，導(dǎo)向孔4與轉(zhuǎn)子鍵槽6在周向上相互被錯開配置。
具體而講，雖然本實施例的構(gòu)成為，代替第1實施例的存在于接近磁鐵安裝部的 大致中心軸上的位置的鉚接部而設(shè)有導(dǎo)向孔4，但是在配置于單元芯2的導(dǎo)向孔4與多個鉚 接部7中，與配置于從該單元芯2的圓弧狀中心向該永久磁鐵安裝部3a的放射方向的大致 兩端位置的鉚接部(從圓弧中心0半徑R2的位置)相比，配置于從該單元芯2的圓弧狀中 心向該永久磁鐵安裝部3a的放射方向的大致中心軸上的導(dǎo)向孔(從圓弧中心0半徑RO的 位置)設(shè)置成更接近該永久磁鐵安裝部3a的內(nèi)周側(cè)(R0 > R2)。另外，配置于永久磁鐵安裝部3a的放射方向的大致兩端位置的鉚接部(從圓弧中 心0半徑R2的位置)與比該半徑R2位置的鉚接部更接近永久磁鐵安裝部3a的大致中心 軸側(cè)位置的鉚接部(從圓弧中心0半徑Rl的位置)的位置關(guān)系為Rl > R2。因此，第4實施例由于導(dǎo)向孔4形成于單元芯2的永久磁鐵安裝部3a的大致中心 軸上，所以通過考慮磁通密度、磁通流向來配置層壓卷繞芯的導(dǎo)向孔位置與鉚接位置，可以 在確保所需的馬達磁特性的同時，對于層壓卷繞芯，可成為所需的最小限的芯材料，而且也 可以得到生產(chǎn)率高、廉價的層壓卷繞芯。另外，通過鉚接的最適當(dāng)?shù)呐渲?，可以實現(xiàn)能將對 馬達輸出性能產(chǎn)生的影響限制在最小限的層壓卷繞芯。實施例5圖5是表示本發(fā)明第5實施例的構(gòu)成轉(zhuǎn)子的層壓卷繞芯的單元芯，(a)是表示對圓 弧狀單元芯進行彎曲并抵接的狀態(tài)的主視圖，通過對帶材進行沖孔來制造圓弧狀單元芯， (b)是對帶材進行沖孔狀態(tài)的圓弧狀單元芯的主視圖。第5實施例與第2實施例的不同點如下，在導(dǎo)向孔4形成在單元芯2的永久磁鐵 插入孔3b的大致中心軸上的同時，導(dǎo)向孔4與轉(zhuǎn)子鍵槽6在周向上相互被錯開配置。因此，第5實施例由于導(dǎo)向孔4形成于單元芯2的永久磁鐵插入孔3b的大致中心 軸上，所以通過考慮磁通密度、磁通流向來配置層壓卷繞芯的導(dǎo)向孔位置與鉚接位置，可以 在確保所需的馬達磁特性的同時，對于層壓卷繞芯，可成為所需的最小限的芯材料，而且也 可以得到生產(chǎn)率高、廉價的層壓卷繞芯。另外，通過鉚接的最適當(dāng)?shù)呐渲?，可以實現(xiàn)能將對 馬達輸出性能產(chǎn)生的影響限制在最小限的層壓卷繞芯。實施例6圖6是表示本發(fā)明第6實施例的構(gòu)成轉(zhuǎn)子的層壓卷繞芯的單元芯，(a)是表示對圓 弧狀單元芯進行彎曲并抵接的狀態(tài)的主視圖，通過對帶材進行沖孔來制造圓弧狀單元芯， (b)是對帶材進行沖孔狀態(tài)的圓弧狀單元芯的主視圖。第6實施例與第3實施例的不同點如下，在導(dǎo)向孔4形成在單元芯2的永久磁鐵 插入孔3c的大致中心軸上的同時，導(dǎo)向孔4與轉(zhuǎn)子鍵槽6在周向上相互被錯開配置。因此，第6實施例由于導(dǎo)向孔4形成于單元芯2的永久磁鐵插入孔3c的大致中心 軸上，所以通過考慮磁通密度、磁通流向來配置層壓卷繞芯的導(dǎo)向孔位置與鉚接位置，可以 在確保所需的馬達磁特性的同時，對于層壓卷繞芯，可成為所需的最小限的芯材料，而且也 可以得到生產(chǎn)率高、廉價的層壓卷繞芯。另外，通過鉚接的最適當(dāng)?shù)呐渲?，可以實現(xiàn)能將對 馬達輸出性能產(chǎn)生的影響的限制在最小限的層壓卷繞芯。實施例7圖7是表示本發(fā)明第7實施例的使用有轉(zhuǎn)子的層壓卷繞芯的電動機側(cè)視剖視 圖， 表示了插入到馬達殼中的狀態(tài)。圖8是圖7電動機的主視剖視圖。圖9是在本實施例中使用的電動機磁場的解析圖。
在圖7、圖8中，9是永久磁鐵，21是電動機，22是定子，23是定子芯，24是定子線 圈，25是轉(zhuǎn)子，26是轉(zhuǎn)子芯，27是馬達殼，28是旋轉(zhuǎn)軸，29是軸承。圖7、圖8是將第1實施例 第6實施例中表示的單元芯作為轉(zhuǎn)子芯來應(yīng)用的永磁 式同步電動機的事例。轉(zhuǎn)子25(永磁式同步電動機用轉(zhuǎn)子)由轉(zhuǎn)子芯26，對由層壓卷繞芯 構(gòu)成的各單元芯進行規(guī)定張數(shù)連接，并通過鉚接結(jié)合作為層壓體來制作；及與永久磁鐵9， 配設(shè)于轉(zhuǎn)子芯26的永久磁鐵安裝部(未圖示)的場磁鐵構(gòu)成。在此，轉(zhuǎn)子芯26通過嵌合 固定來將圓筒狀層壓體安裝于旋轉(zhuǎn)軸28，該圓筒狀層壓體通過鉚接結(jié)合而形成。另外，定子22由定子芯23與卷繞安裝在定子芯23的定子線圈24構(gòu)成。轉(zhuǎn)子25 隔著間隙與定子22對置。在此，定子使用對層壓卷繞芯進行鉚接結(jié)合來形成圓筒狀層壓體 而構(gòu)成的定子芯，該層壓卷繞芯與轉(zhuǎn)子同樣通過進行螺旋狀層壓卷繞來形成。由于在定子 中與轉(zhuǎn)子同樣使用層壓卷繞芯，因此理所當(dāng)然地可得到生產(chǎn)率高、廉價的層壓卷繞芯，關(guān)系 到馬達整體的成本降低。根據(jù)在圖9的本實施例中應(yīng)用的電動機磁場的解析圖，由于鉚接部的安裝位置與 其他部分相比磁通磁路變粗，因此可以知道是最適當(dāng)?shù)嘏渲迷诓皇艽磐ㄓ绊懙牟课弧５?實施例由于將最適當(dāng)?shù)嘏渲昧算T接的轉(zhuǎn)子芯應(yīng)用于永磁式同步電動機用轉(zhuǎn) 子，因此可以將對馬達輸出性能產(chǎn)生的影響限制在最小限。并且，雖然作為本發(fā)明的永磁式同步旋轉(zhuǎn)電機示出了在轉(zhuǎn)子芯使用層壓卷繞芯的 電動機的事例，但是在實施本發(fā)明時，也可以是代替電動機而具有作為旋轉(zhuǎn)電機的對偶性 的進行多相輸出的發(fā)電機。另外，多個鉚接部示出了與永久磁鐵安裝部相對地在單元芯內(nèi)回避受轉(zhuǎn)子磁通磁 路影響的部位而被排列設(shè)置成波狀的例子，但是如果磁鐵形狀或配置發(fā)生變化，則也可以 代替波狀而排列成V字形或W字形。另外，雖然使用設(shè)想轉(zhuǎn)子配置在定子內(nèi)側(cè)而進行旋轉(zhuǎn)的內(nèi)轉(zhuǎn)子的事例來說明了構(gòu) 成層壓卷繞芯的單元芯，但是即使作為轉(zhuǎn)子配置在定子外側(cè)而進行旋轉(zhuǎn)的外轉(zhuǎn)子式也絲毫 無妨。在外轉(zhuǎn)子式的情況下，磁鐵安裝部配置在單元芯的內(nèi)周側(cè)，鉚接部安裝在磁鐵安裝部 的外周側(cè)。另外，雖然有關(guān)定子芯講述了使用層壓卷繞芯，但是并不局限于此，也可以是圓環(huán) 狀整體芯、扇形芯的定子組合。根據(jù)本發(fā)明，由于在轉(zhuǎn)子的層壓卷繞芯中，多個鉚接部與永久磁鐵安裝部相對地 在單元芯內(nèi)回避受轉(zhuǎn)子磁通磁路影響的部位而被排列設(shè)置成波狀，因此可以將對馬達輸出 性能產(chǎn)生的影響限制在最小限。其結(jié)果，可以應(yīng)用于即使在啟動時或?qū)眲〉呢摵勺兓?能得到較大轉(zhuǎn)矩且可以使效率良好的永磁式同步旋轉(zhuǎn)電機中，因此，可有效地作為驅(qū)動車 輪的馬達來使用，或者作為發(fā)電機來進行動作的車輛(例如，混合動力型汽車、電動汽車、 燃料電池汽車等的車輛)、鐵路車輛用的驅(qū)動用馬達或發(fā)電機、搭載不停電電源用發(fā)電機的 車輛所使用的發(fā)電機而有效。另外，作為將永磁式同步旋轉(zhuǎn)電機作為驅(qū)動繩輪的馬達來使 用的電梯、卷揚機、立體停車場等的升降機，或者作為機床、注塑機、半導(dǎo)體制造裝置等的加 工機械等工業(yè)用機械的驅(qū)動用馬達來也有效。
權(quán)利要求
一種轉(zhuǎn)子的層壓卷繞芯，具備圓弧狀單元芯，用于形成具有配置永久磁鐵的永久磁鐵安裝部的轉(zhuǎn)子芯；及多個鉚接部，在將所述單元芯以螺旋狀進行規(guī)定張數(shù)層壓卷繞時，為了相互通過鉚接結(jié)合進行連接而形成于所述單元芯，其特征為，所述多個鉚接部與所述永久磁鐵安裝部相對地在所述單元芯內(nèi)回避受該轉(zhuǎn)子磁通磁路影響的部位而被排列設(shè)置成波狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子的層壓卷繞芯，其特征為，在配置于所述單元芯的多個 鉚接部中，與配置于從該單元芯的圓弧狀中心向該永久磁鐵安裝部的放射方向的大致兩端 位置的鉚接部相比，配置于從該單元芯的圓弧狀中心向該永久磁鐵安裝部的放射方向的大 致中心軸上的鉚接部設(shè)置成更接近該永久磁鐵安裝部的內(nèi)周側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的轉(zhuǎn)子的層壓卷繞芯，其特征為，所述單元芯具有用于定位 該螺旋狀卷繞層壓的單元芯的導(dǎo)向孔，在所述單元芯的放射方向的與永久磁鐵安裝部的相反側(cè)的面上，具有在將該轉(zhuǎn)子芯嵌 合于旋轉(zhuǎn)軸時用于定位的轉(zhuǎn)子鍵槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)子的層壓卷繞芯，其特征為，所述導(dǎo)向孔形成在所述單元 芯的所述永久磁鐵安裝部相互間的大致中心軸上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)子的層壓卷繞芯，其特征為，所述導(dǎo)向孔形成在所述單元 芯的所述永久磁鐵安裝部的大致中心軸上。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)子的層壓卷繞芯，其特征為，所述導(dǎo)向孔與所述轉(zhuǎn)子鍵槽 在周向上相互被錯開配置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的轉(zhuǎn)子的層壓卷繞芯，其特征為，所述永久磁鐵安裝部形成 在所述單元芯的周向表面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的轉(zhuǎn)子的層壓卷繞芯，其特征為，所述永久磁鐵安裝部由形 成在所述單元芯的周向內(nèi)部的永久磁鐵插入孔構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的轉(zhuǎn)子的層壓卷繞芯，其特征為，只有配置有所述永久磁鐵插 入孔的所述單元芯的磁極部分向該單元芯的周向突出地形成。
10.一種轉(zhuǎn)子芯，其特征為，層壓卷繞權(quán)利要求1 9中任意一項所述的層壓卷繞芯，通 過鉚接結(jié)合來形成圓筒狀層壓體而構(gòu)成。
11.一種永磁式同步旋轉(zhuǎn)電機用轉(zhuǎn)子，其特征為，具有權(quán)利要求10所述的轉(zhuǎn)子芯；及成為配設(shè)在所述轉(zhuǎn)子芯的永久磁鐵安裝部的場磁鐵的永久磁鐵。
12.—種永磁式同步旋轉(zhuǎn)電機，其特征為，具有權(quán)利要求11所述的轉(zhuǎn)子；及隔著間隙與所述轉(zhuǎn)子對置的定子。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的永磁式同步旋轉(zhuǎn)電機，其特征為，所述定子使用有定子芯， 該定子芯通過鉚接結(jié)合螺旋狀層壓卷繞而構(gòu)成的層壓卷繞芯來形成圓筒狀層壓體而構(gòu)成。
14.一種車輛，其特征為，將權(quán)利要求12所述的永磁式同步旋轉(zhuǎn)電機作為驅(qū)動車輪的 馬達來使用，或者作為發(fā)電機來進行動作。
15.一種升降機，其特征為，將權(quán)利要求12所述的永磁式同步旋轉(zhuǎn)電機作為驅(qū)動繩輪的馬達來使用。
16. 一種加工機械，其特征為，將權(quán)利要求12所述的永磁式同步旋轉(zhuǎn)電機作為驅(qū)動源來使用。
全文摘要
本發(fā)明提供一種轉(zhuǎn)子的層壓卷繞芯、轉(zhuǎn)子芯、具備其的永磁式同步旋轉(zhuǎn)電機用轉(zhuǎn)子、永磁式同步旋轉(zhuǎn)電機、及使用其的車輛、升降機、加工機械，其不影響馬達的磁特性，可以減少所需的層壓芯材料。具體為，在具備圓弧狀單元芯(2)，用于形成具有配置永久磁鐵的永久磁鐵安裝部(3a)的轉(zhuǎn)子芯；及多個鉚接部(7)，在將單元芯(2)以螺旋狀進行規(guī)定張數(shù)層壓卷繞時，為了相互通過鉚接結(jié)合進行連接而形成于單元芯(2)的轉(zhuǎn)子的層壓卷繞芯(1)中，多個鉚接部(7)與永久磁鐵安裝部(3a)相對地在單元芯(2)內(nèi)回避受轉(zhuǎn)子磁通磁路影響的部位而被排列設(shè)置成波狀。
文檔編號H02K1/30GK101861692SQ20088011658
公開日2010年10月13日 申請日期2008年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月22日
發(fā)明者津曲宏 申請人:株式會社安川電機