專利名稱：無(wú)刷電機(jī)的永磁轉(zhuǎn)子及其制造方法
本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮椤?3109807.6”、申請(qǐng)日為“930811”、發(fā)明名稱為“無(wú)刷電機(jī)的永磁轉(zhuǎn)子及其制造方法”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
本發(fā)明涉及無(wú)刷電機(jī)的永磁轉(zhuǎn)子，特別是關(guān)于具有多疊層鋼片座架，并且該座架具有偶數(shù)個(gè)向外突出的磁極部，各磁極部或者每隔一個(gè)磁極部，又分別插有永久磁鐵的無(wú)刷電機(jī)的永磁轉(zhuǎn)子。
眾所周知，無(wú)刷電機(jī)由永磁轉(zhuǎn)子定子組合而成，以往永磁轉(zhuǎn)子將幾塊激磁永久磁鐵插入疊層鋼片構(gòu)成的座架內(nèi)部，而定子具有與該永磁轉(zhuǎn)子的磁極外周面隔開(kāi)稍許間隙、且面對(duì)面設(shè)置的磁極部。
圖35是采用以往永磁轉(zhuǎn)子的無(wú)刷電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸正交截面圖。圖中，以往無(wú)刷電機(jī)5 1由定子52和永磁轉(zhuǎn)子53構(gòu)成。即定子52包含支撐在其內(nèi)側(cè)且旋轉(zhuǎn)自如的永磁轉(zhuǎn)子53，并具有多個(gè)向內(nèi)突出的定子磁極部54。定子磁極部54上可卷繞圖中未示出的線圈。通過(guò)該線圈上流過(guò)電流，激勵(lì)定子磁極部54所定的磁極。定子磁極部54端頭的磁極面55位于與電機(jī)旋轉(zhuǎn)軸56的中心距離相等的圓筒面上。
再說(shuō)永磁轉(zhuǎn)子53則由多疊層鋼片座架57和一對(duì)激磁永久磁鐵58構(gòu)成。座架57的外周有4個(gè)向外突出的磁極部59，該磁極部59每隔一個(gè)就在底部插入激磁永久磁鐵58，并使其N極相互面對(duì)而置。各磁極部59端頭的磁極面60做成與旋轉(zhuǎn)軸56的中心距離相等的曲面，而且旋轉(zhuǎn)磁極面60上的所有點(diǎn)，與上述磁極面55等距離地對(duì)置。
上述永磁轉(zhuǎn)子53，因?yàn)榧ご庞谰么盆F58的N極同性相斥，所以磁力線如圖中所示，從沒(méi)有裝激磁永久磁鐵的磁極面60出發(fā)，經(jīng)定子內(nèi)部，再由裝激磁永久磁鐵的磁極面60進(jìn)入座架57的內(nèi)部。于是，具有永久磁鐵的永磁轉(zhuǎn)子53的磁極部成為S極，與此相反，沒(méi)有永久磁鐵的永磁轉(zhuǎn)子53的磁極部就成為N極。
如圖所示，為了驅(qū)動(dòng)永磁轉(zhuǎn)子53旋轉(zhuǎn)，使沿旋轉(zhuǎn)方向位置稍偏永磁轉(zhuǎn)子53的磁極部59中心的磁極部54激磁為N極。永磁轉(zhuǎn)子由于受已激磁的定子磁極部54所吸引，所以旋轉(zhuǎn)。接著，再使相對(duì)于已旋轉(zhuǎn)永磁轉(zhuǎn)子53的位置又有偏移的定子磁極部54激磁成N極。永磁轉(zhuǎn)子53又被這新激磁的定子磁極部54吸引，進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)。如此重復(fù)操作，永磁轉(zhuǎn)子53就會(huì)連續(xù)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。
眾所周知，以往的無(wú)刷電機(jī)利用永磁轉(zhuǎn)子53旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)來(lái)決定上述永磁轉(zhuǎn)子的位置。也就是說(shuō)，由于永磁轉(zhuǎn)子53的旋轉(zhuǎn)，激磁永久磁鐵58的磁力線橫穿圖中未示出的卷繞在定子52的磁極面55上的線圈，從而在定子52的線圈上產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)。再利用檢測(cè)該反電動(dòng)勢(shì)所在位置的辦法，來(lái)檢測(cè)永磁轉(zhuǎn)子53各激磁永久磁鐵的位置，決定應(yīng)激磁定子端的磁極位置，并對(duì)其激磁。
圖36分解并畫(huà)出以往的永磁轉(zhuǎn)子。以往的永磁轉(zhuǎn)子53具有座架57和激磁永久磁鐵58。座架57由許多鋼片層疊而成。座架57的外周設(shè)有磁極部59，在該磁極部59的底部，設(shè)置插入激磁永久磁鐵58的槽口62。各鋼片61又通過(guò)模壓加工出具有凹陷成長(zhǎng)方形的填塞部63。上述各鋼片61通過(guò)互相壓入填塞部，層疊為一體。
激磁永久磁鐵58做成槽口62可容納的大小。安裝永磁轉(zhuǎn)子53時(shí)，在上述激磁永久磁鐵58的表面涂上粘接劑，再如圖所示，讓表現(xiàn)為同一極性的磁極面對(duì)面插入槽口62。圖中的箭頭記號(hào)表示激磁永久磁鐵的插入方向。
反之，對(duì)于因使用條件而不能用粘接劑的永磁轉(zhuǎn)子53，激磁永久磁鐵58要做成與槽口62無(wú)間隙配合。安裝永磁轉(zhuǎn)子53時(shí)，用氣壓裝置等向圖中所示Q方向加壓，由于這樣強(qiáng)制插入槽口62內(nèi)，所以在槽口62的兩端會(huì)有離心方向R的力加在連結(jié)磁極頭部和磁極底部的橋接部64上。
圖37分解并畫(huà)出本發(fā)明申請(qǐng)人曾開(kāi)發(fā)的永磁轉(zhuǎn)子。如圖所示，在用于插入激磁永久磁鐵的槽口62的內(nèi)周面上，鼓出與激磁永久磁鐵58相結(jié)合的結(jié)合爪62a。激磁永久磁鐵58能插入槽口62內(nèi)，且具有與結(jié)合爪62a相配合的截面形狀。
采用這種永磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，激磁永久磁鐵58只與結(jié)合爪62a結(jié)合，其摩擦阻力小，因此能以小的壓力將激磁永久磁鐵58壓入座架57內(nèi)。而且激磁永久磁鐵58壓入座架57內(nèi)后，結(jié)合爪62a對(duì)激磁永久磁鐵58限位，可防止其脫落。
以往的技術(shù)中，如圖35及圖36所示，在上述激磁永久磁鐵的外周面涂粘接劑后再插入座架的槽口的永磁轉(zhuǎn)子，當(dāng)在致冷劑或加壓流體中工作時(shí)，因粘接劑會(huì)被致冷劑或加壓流體溶解，存在激磁永久磁鐵脫落的問(wèn)題。
至于以往另一種不通過(guò)粘接劑而將激磁永久磁鐵直接壓入座架槽口的永磁轉(zhuǎn)子，壓入激磁永久磁鐵需用很大的力，往往會(huì)因壓入力而損壞激磁永久磁鐵，或者會(huì)因離心方向的插入力加在橋接部而破損。上述永磁轉(zhuǎn)子還會(huì)因激磁永久磁鐵與座架槽口的尺寸公差配合，要求很高的加工精度，使永磁轉(zhuǎn)子不易制造。又因?yàn)樘幱诓劭趦啥说臉蚪硬颗c激磁永久磁鐵緊靠，激磁永久磁鐵的磁力線會(huì)在橋接部泄漏而不通往磁極部的外部空間，使磁力線不與電機(jī)定子相交，從而使磁力線不會(huì)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)永磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的力。這樣還存在橋接部磁力線泄漏引起的鐵損發(fā)熱。
日本專利(JP-156243)所揭示的無(wú)刷電機(jī)的永磁轉(zhuǎn)子，其連接磁極部頭部和底部的橋接部?jī)H設(shè)在槽口兩端的一端側(cè)。其缺點(diǎn)是，在將硅鋼板沖裁為上述形狀時(shí)，難以折向沖裁方向，因懸臂結(jié)構(gòu)，故層疊前易彎向半徑方向(槽開(kāi)口)。該專利中，作為已有技術(shù)，雖列舉了槽口兩端有橋接部，但對(duì)橋接部的寬度設(shè)定及取值未見(jiàn)有任何揭示。
因此，本發(fā)明的目的是要提供一種防止激磁永久磁鐵因致冷劑或加壓流體而脫落，并進(jìn)行該激磁永久磁鐵定位，且易于制造的高性能永磁轉(zhuǎn)子。
上述申請(qǐng)人曾發(fā)明的永磁轉(zhuǎn)子(參見(jiàn)圖37)，具有大幅度減小激磁永久磁鐵壓入力的優(yōu)點(diǎn)。然而，將激磁永久磁鐵壓入時(shí)，各鋼片的結(jié)合爪一點(diǎn)一點(diǎn)地向壓入方向傾斜，這些結(jié)合爪傾斜的積累，往往使座架疊層方向端部的結(jié)合爪明顯傾斜，而最終因超過(guò)鋼片填塞部的結(jié)合力，鋼片會(huì)部分剝離。以往的永磁轉(zhuǎn)子，還會(huì)因激磁永久磁鐵與座架軸向長(zhǎng)度的公差不同，在激磁永久磁鐵短于座架的情況下，往往激磁永久磁鐵頭部與座架端部鋼片的結(jié)合爪不完全配合，成為不穩(wěn)定壓入狀態(tài)，鋼片往往會(huì)因振動(dòng)等而剝離。
因此，本發(fā)明的另一目的是要解決上述申請(qǐng)人曾發(fā)明過(guò)的永磁轉(zhuǎn)子未解決的課題，提供一種以小壓力插裝激磁永久磁鐵并能防止其脫落，而且在激磁永久磁鐵壓入時(shí)和使用時(shí)座架端部鋼片不剝離的無(wú)刷電機(jī)的永磁轉(zhuǎn)子及其制造方法。
再者，上述申請(qǐng)人曾發(fā)明的永磁轉(zhuǎn)子(參見(jiàn)圖37)，其激磁永久磁鐵的部分磁力線從N極出發(fā)后，通過(guò)座架的橋接部，到達(dá)激磁永久磁鐵的S極。這些通過(guò)橋接部的磁力線不會(huì)與電機(jī)定子相交，所以無(wú)助于永磁轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。因此，激磁永久磁鐵的磁效率與通過(guò)橋接部的激磁永久磁鐵的磁通量成反比地降低。
對(duì)此若減小座架橋接部的截面積，就能減少通過(guò)該橋接部的磁力線數(shù)。這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)橋接部的磁力線數(shù)取決于座架材料所決定的磁通密度與橋接部截面積之積。
然而，在疊層鋼片的座架中，構(gòu)成座架的鋼片一般通過(guò)起模加工制成，而要模壓具有極小截面積橋接部的座架鋼片是極其困難的。對(duì)于具有極小截面積橋接部的座架來(lái)說(shuō)，座架高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，又會(huì)因離心力作用而發(fā)生激磁永久磁鐵和磁極部的離心式破壞，因此必須提高座架橋接部的機(jī)械強(qiáng)度，而一旦提高橋接部的機(jī)械強(qiáng)度，則會(huì)出現(xiàn)激磁永久磁鐵磁力線利用率降低的問(wèn)題。
因此，本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種永磁轉(zhuǎn)子，它是在具有激磁永久磁鐵的無(wú)刷電機(jī)的永磁轉(zhuǎn)子中，以多疊層鋼片構(gòu)成座架，并根據(jù)可沖裁的寬度、磁力線通過(guò)數(shù)方面可容許的寬度以及起因于離心力的機(jī)械性強(qiáng)度所容許的寬度，使上述座架橋接部具有最佳寬度。
再者，以往的永磁轉(zhuǎn)子，按照上述橋接部寬度與磁極部輻射向?qū)挾鹊年P(guān)系以及永磁轉(zhuǎn)子與定子的相對(duì)位置關(guān)系，激磁永久磁鐵的磁力線集中在沿旋轉(zhuǎn)方向偏離磁極部周向中心的位置上，因而磁力線產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)比實(shí)際的激磁永久磁鐵位置更早檢測(cè)到。結(jié)果是定子的磁極部比所定時(shí)間提早激磁，引起永磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)不良。
因此，本發(fā)明的再一目的是提供一種使激磁磁鐵的磁力線始終集中在磁極部所設(shè)定的位置上，從而能正確檢測(cè)磁極部位置的永磁轉(zhuǎn)子。
本發(fā)明永磁轉(zhuǎn)子是在具有定子和由支撐于上述定子內(nèi)側(cè)且旋轉(zhuǎn)自如的轉(zhuǎn)子(該轉(zhuǎn)子具有多疊層鋼片座架，該座架又有偶數(shù)個(gè)向外突出的磁極部，而各磁極部，或者每隔一個(gè)磁極部，分別插有激磁永久磁鐵的)無(wú)刷電機(jī)中，讓上述激磁永久磁鐵插入上述磁極部所形成的槽口，而且在該槽口中，左、右端部設(shè)置與上述激磁永久磁鐵側(cè)面搭接的突出部。
本發(fā)明永磁轉(zhuǎn)子可以是在具有定子和支撐于上述定子內(nèi)側(cè)且旋轉(zhuǎn)自如的轉(zhuǎn)子(該轉(zhuǎn)子具有多疊層鋼片座架，該座架又有偶數(shù)個(gè)向外突出的磁極部，而各磁極部，或者每隔一個(gè)磁極部，分別插有激磁永久磁鐵)的無(wú)刷電機(jī)中，讓上述激磁永久磁鐵插入上述磁極部處所形成的槽口，并在該槽口中，鼓出與上述激磁永久磁鐵配合的結(jié)合爪，而且上述座架的疊層鋼片中與上述結(jié)合爪對(duì)應(yīng)的鋼片上，設(shè)置吸收上述結(jié)合爪傾斜的退爪槽。
本發(fā)明永磁轉(zhuǎn)子又可以是在具有定子和支撐于上述定子內(nèi)側(cè)且旋轉(zhuǎn)自如的轉(zhuǎn)子(該轉(zhuǎn)子具有多疊層鋼片座架，該座架又有偶數(shù)個(gè)向外突出的磁極部，而各磁極部，或者每隔一個(gè)磁極部，分別插有激磁永久磁鐵)的無(wú)刷電機(jī)中，在上述座架中至少一方端部，座架的鋼片沿旋轉(zhuǎn)方向偏離。
本發(fā)明一種無(wú)刷電機(jī)的永磁轉(zhuǎn)子，該永磁轉(zhuǎn)子支撐于上述無(wú)刷電機(jī)的定子內(nèi)側(cè)且旋轉(zhuǎn)自如，上述轉(zhuǎn)子具有多疊層鋼片座架，上述座架又有偶數(shù)個(gè)向外突出的磁極部，各磁極部或者每隔一個(gè)磁極部，分別插有激磁永久磁鐵，上述激磁永久磁鐵插入上述磁極部所形成的槽口，上述槽口兩端形成橋接部，其特征在于，上述橋接部的寬度在可沖裁寬度、磁通量所容許寬度和起因于離心力的機(jī)械強(qiáng)度所容許寬度之間，作如下設(shè)定當(dāng)可沖裁寬度和起因于離心力的機(jī)械強(qiáng)度所容許寬度小于磁通量所容許寬度時(shí)，上述橋接部寬度大于可沖裁寬度和起因于離心力的機(jī)械強(qiáng)度所容許寬度中較大者的值，而且小于磁通量所容許寬度的值；當(dāng)可沖裁寬度和起因于離心力的機(jī)械強(qiáng)度所容許寬度大于磁通量所容許寬度時(shí)，上述橋接部寬度大于可沖裁寬度和起因于離心力的機(jī)械強(qiáng)度所容許寬度中較大者的值。
本發(fā)明一種永磁轉(zhuǎn)子，該永磁轉(zhuǎn)子支撐于上述無(wú)刷電機(jī)的定子內(nèi)側(cè)且旋轉(zhuǎn)自如，上述轉(zhuǎn)子具有多疊層鋼片座架，上述座架又有偶數(shù)個(gè)向外突出的磁極部，各磁極部或者每隔一個(gè)磁極部，分別插有激磁永久磁鐵，其特征在于上述磁極部上有空隙。
本發(fā)明一種永磁轉(zhuǎn)子，該永磁轉(zhuǎn)子支撐于上述無(wú)刷電機(jī)的定子內(nèi)側(cè)且旋轉(zhuǎn)自如，上述轉(zhuǎn)子具有多疊層鋼片座架，上述座架又有偶數(shù)個(gè)向外突出的磁極部，各磁極部或者每隔一個(gè)磁極部，分別插有激磁永久磁鐵，其特征在于上述各磁極部至少有一個(gè)用于層疊上述鋼片的連結(jié)部。
本發(fā)明一種永磁轉(zhuǎn)子，該永磁轉(zhuǎn)子支撐于上述無(wú)刷電機(jī)的定子內(nèi)側(cè)且旋轉(zhuǎn)自如上述轉(zhuǎn)子具有多疊層鋼片座架，上述座架又有偶數(shù)個(gè)向外突出的磁極部，各磁極部或者每隔一個(gè)磁極部，分別插有激磁永久磁鐵，上述激磁永久磁鐵插入上述磁極部所形成的槽口，上述槽口兩端形成橋接部，其特征在于，上述橋接部的寬度設(shè)定成小于上述激磁永久磁鐵外側(cè)至上述磁極部外側(cè)邊緣的寬度。
本發(fā)明一種永磁轉(zhuǎn)子，該永磁轉(zhuǎn)子支撐于上述無(wú)刷電機(jī)的定子內(nèi)側(cè)且旋轉(zhuǎn)自如，上述轉(zhuǎn)子具有多疊層鋼片座架，上述座架又有偶數(shù)個(gè)向外突出的磁極部，各磁極部或者每隔一個(gè)磁極部，分別插有激磁永久磁鐵，其特征在于上述激磁永久磁鐵外側(cè)至上述磁極部外側(cè)邊緣的寬度設(shè)定成大約為上述定子的極寬的1.5倍。
本發(fā)明一種永磁轉(zhuǎn)子，該永磁轉(zhuǎn)子支撐于上述無(wú)刷電機(jī)的定子內(nèi)側(cè)且旋轉(zhuǎn)自如，上述轉(zhuǎn)子具有多疊層鋼片座架，上述座架又有偶數(shù)個(gè)向外突出的磁極部，各磁極部或者每隔一個(gè)磁極部，分別插有激磁永久磁鐵，其特征在于在上述磁極部的外周側(cè)且旋轉(zhuǎn)方向的前部或后部，形成所定形狀缺口，該缺口形狀要使在上述缺口的缺口面與上述定子的磁極部之間通過(guò)的間隙磁通密度與上述缺口面上的相等。
附圖簡(jiǎn)單說(shuō)明

圖1是將本發(fā)明永磁轉(zhuǎn)子作分解表示的斜視圖。
圖2是表示本發(fā)明永磁轉(zhuǎn)子的截面圖。
圖3是表示本發(fā)明另一實(shí)施例的關(guān)鍵部分截面圖。
圖4是將本發(fā)明另一實(shí)施例的永磁轉(zhuǎn)子作分解表示的斜視圖。
圖5是本發(fā)明永磁轉(zhuǎn)子的疊層方向中央部的截面圖。
圖6是本發(fā)明永磁轉(zhuǎn)子的疊層方向端部的截面圖。
圖7是將本發(fā)明永磁轉(zhuǎn)子一部分作放大表示的截面圖。
圖8是表示本發(fā)明永磁轉(zhuǎn)子中鋼片沖截工序的圖。
圖9是表示本發(fā)明所采用沖截模的截面圖。
圖10是將本發(fā)明永磁轉(zhuǎn)子作分解表示的斜視圖。
圖11是本發(fā)明永磁轉(zhuǎn)子的截面圖。
圖12是使本發(fā)明鋼片在旋轉(zhuǎn)方向上偏轉(zhuǎn)m°后的截面圖。
圖13是使本發(fā)明鋼片在旋轉(zhuǎn)主向上偏轉(zhuǎn)m°后的截面圖。
圖14是本發(fā)明永磁轉(zhuǎn)子的截面圖。
圖15是本發(fā)明永磁轉(zhuǎn)子的截面圖。
圖16是將本發(fā)明另一實(shí)施例的永磁轉(zhuǎn)子作分解表示的斜視圖。
圖17是本發(fā)明另一實(shí)施例的永磁轉(zhuǎn)子的截面圖。
圖18是本發(fā)明另一實(shí)施例的永磁轉(zhuǎn)子的斜視圖。
圖19是本發(fā)明另一實(shí)施例的永磁轉(zhuǎn)子的斜視圖。
圖20是將本發(fā)明另一實(shí)施例的永磁轉(zhuǎn)子作分解表示的斜視圖。
圖21是本發(fā)明另一實(shí)施例的永磁轉(zhuǎn)子的截面圖。
圖22是本發(fā)明另一實(shí)施例的永磁轉(zhuǎn)子的斜視圖。
圖23是本發(fā)明另一實(shí)施施例的永磁轉(zhuǎn)子的截面圖。
圖24是表示橋接部寬度、橋接部磁通力線密度及橋接部機(jī)械強(qiáng)度的關(guān)系的曲線。
圖25是本發(fā)明另一實(shí)施例的永磁轉(zhuǎn)子的斜視圖。
圖26是本發(fā)明另一實(shí)施例的永磁轉(zhuǎn)子的截面圖。
圖27是本發(fā)明的永磁轉(zhuǎn)子座架的正視圖。
圖28是本發(fā)明的永磁轉(zhuǎn)子座架的截面圖。
圖29是表示在與本發(fā)明三相四極電機(jī)的永磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸成正交的截面上，良好轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)中的磁力線流動(dòng)狀況的計(jì)算機(jī)分析圖。
圖30是表示在與本發(fā)明三相四極電機(jī)的永磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸成正交的截面上，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)中的磁力線流動(dòng)狀況的計(jì)算機(jī)分析圖。
圖31是表示在與本發(fā)明三相四極電機(jī)的永磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸成正交的截面上，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)中的磁力線流動(dòng)狀況的計(jì)算機(jī)分析圖。
圖32表示間隙磁力線密度。
圖33表示間隙磁力線密度。
圖34表示永磁轉(zhuǎn)子與定子之間關(guān)系圖。
圖35是表示以往永磁轉(zhuǎn)子與定子的截面圖。
圖36是將以往永磁轉(zhuǎn)子作分解表示的斜視圖。
圖37是將以往永磁轉(zhuǎn)子作分解表示的斜視圖。
圖1將本發(fā)明永磁轉(zhuǎn)子作分解表示。永磁轉(zhuǎn)子1具有柱狀座架2和一對(duì)板狀的激磁永久磁鐵3。上述座架2將許多鋼片4層疊為一體而成。座架2具有在外周面上沿輻射方向突起的4個(gè)磁極部(5a、5b、5c、5d)。在這些磁極部中，互成對(duì)面的2個(gè)磁極部5a、5c的底部上，設(shè)置一對(duì)槽口6，用以插入激磁永久磁鐵3。又在座架2的中心部設(shè)置用以穿插旋轉(zhuǎn)軸(圖示省略)的孔7。鋼片4具有使該鋼片一部分凹陷的填塞部8，再通過(guò)讓填塞部8互相壓入就能層疊為一體。
在鋼片4上形成的槽口6，左右端部設(shè)置幾個(gè)三角形兩邊突起的突出部9。
激磁永久磁鐵3做成截面為矩形的六面體，讓表示N極的面向著上述孔7，并沿圖示P方向分別插入槽口6內(nèi)。
圖2是表示永磁轉(zhuǎn)子的截面圖，而且是表示與座架2旋轉(zhuǎn)軸成正交方向的截面。槽口6分別設(shè)置在座架2的磁極部5a和磁極部5c的底部，而且兩個(gè)槽口與旋轉(zhuǎn)軸大致為等距離。因激磁永久磁鐵3的N極互相面對(duì)面地設(shè)置，如圖所示，磁力線在磁極部之間為互斥，并由座架2的磁極部5a和磁極部5c出發(fā)，再到達(dá)磁極部5b、5d。結(jié)果是磁極部5a、5c表現(xiàn)為S極，反之，磁極部5b、5d表現(xiàn)為N極，因而座架2的外周面上有4個(gè)分別具有N極與S極的磁極部。
槽口6的兩端存在連接磁極部5頭部和磁極部5底部的橋接部10，因上述橋接部10與激磁永久磁鐵3之間有空隙，由激磁永久磁鐵的N極-方出發(fā)的磁力線會(huì)通過(guò)橋接部到達(dá)激磁永久磁鐵的S極一方，但與激磁永久磁鐵有距離，所以通過(guò)橋接部的磁力線不多。
如圖所示，激磁永久磁鐵3的一部分表面，在磁鐵壓入時(shí)與突出部9的一邊配合。突出部9雖因磁鐵的尺寸差別會(huì)在離心方向R上引起撓曲乃至塑性變形，但能保持在槽口6內(nèi)。利用此突出部9，使激磁永久磁鐵3不與橋接部10接觸。因此，減少了激磁永久磁鐵3與槽口6的接觸摩擦，從而用不大的力就能插入，并進(jìn)行激磁永久磁鐵的定位。另外，壓入后，如圖所示，激磁永久磁鐵3的外周面與突出部9的一邊結(jié)合，不會(huì)使激磁永久磁鐵脫落，而且不會(huì)在橋接部10上加過(guò)大的力。由于本發(fā)明永磁轉(zhuǎn)子不用粘接劑把激磁永久磁鐵3保持在槽口6內(nèi)，因此能避免因粘接劑溶解于致冷劑、或者加壓流體而產(chǎn)生激磁永久磁鐵3脫落的情況。還能使激磁永久磁鐵的固定與其加工精度無(wú)關(guān)。
圖3表示本發(fā)明永磁轉(zhuǎn)子的另一實(shí)施例的座架部分。
本實(shí)施例中，鋼片4的突出部9呈方形，與圖中未示的激磁永久磁鐵相配合，在方形突出部9的一條底邊一側(cè)設(shè)置缺口部11。該突出部9通過(guò)上述缺口部11與形成槽口6的鋼片4的內(nèi)緣連接。為了與激磁永久磁鐵相結(jié)合，突出部必須具有一定的傾斜。突出部9過(guò)大時(shí)，激磁永久磁鐵的磁力線向該突出部泄漏，因而泄漏磁力線增多。另外，在突出部9不具有一定傾斜的情況下，該突出部9會(huì)因激磁永久磁鐵的壓入而變形。利用缺口部11位于突出部9靠激磁永久磁鐵一側(cè)，一方面確保該突出部9適度傾斜，一方面具有適度撓曲性，因此用力不大就能插入激磁永久磁鐵，而且壓入激磁永久磁鐵時(shí)必須進(jìn)行的激磁永久磁鐵倒角也可省去，也就是說(shuō)，能簡(jiǎn)便地進(jìn)行激磁永久磁鐵向槽口的插入。再由于槽口的兩端存在連接磁極部頭部和磁極部底部的橋接部10，而且由于上述橋接部10與激磁永久磁鐵之間有空隙，所以有可能加粗橋接部10的底部10a，結(jié)果是可提高橋接部的強(qiáng)度，制造方面盡量減少橋接部10的破損，又可借助空隙的存在，減少激磁永久磁鐵的橋接部10的磁力線泄漏，并且橋接部10上鐵損引起的發(fā)熱，也因底部10a面積大而能較快冷卻。
上述與激磁場(chǎng)永久磁鐵相配合的突出部9按方形進(jìn)行說(shuō)明，但其形狀不限于此，例如做成圓形也可以。
圖4分解表示第2實(shí)施例的永磁轉(zhuǎn)子1。與上述第1實(shí)施例一樣，座架2將許多鋼片4(4a、4b)做成互相形狀一致，再層疊而成。座架2疊層方向中間部分的鋼片4b，在其槽口6的內(nèi)周面上鼓出與激磁永久磁鐵3結(jié)合的結(jié)合爪12。另一方面，座架2疊層方向兩端部的幾塊鋼片4a，在同中間部分鋼片4b的結(jié)合爪12對(duì)應(yīng)的槽口6的內(nèi)周面上，設(shè)置吸收結(jié)合爪12傾斜的退爪槽13。
圖5表示插有激磁永久磁鐵3的座架2的疊層方向中間部分的鋼片4b上，結(jié)合爪12與激磁永久磁鐵3結(jié)合，從而在減小激磁永久磁鐵3壓力阻力的同時(shí)，還防止激磁永久磁鐵3脫落。
圖6表示已壓入激磁永久磁鐵3的座架2的壓入方向端部截面。激磁永久磁鐵3的壓入側(cè)端部做成傾斜面，使截面積縮小，而且壓入方向的座架2端部的鋼片4a，因其槽口6的內(nèi)周面上只有退爪槽13，所以如圖6所示，激磁永久磁鐵的端部與鋼片4a的槽口6內(nèi)周面不接觸。
以下用圖7說(shuō)明其于上述結(jié)構(gòu)的第二實(shí)施例中永磁轉(zhuǎn)子的作用。
圖7放大表示座架2的一部分，畫(huà)出了疊層方向中間部分鋼片4b與端部鋼片4a的重迭狀態(tài)以及這些鋼片4a、4b與激磁永久磁鐵3的結(jié)合狀態(tài)。
如圖7所示，激磁永久磁鐵3只與座架2中間部分鋼片4b的結(jié)合爪12結(jié)合，所以將激磁永久磁鐵3壓入座架2時(shí)，因結(jié)合爪12頂端的摩擦阻力小，用不大的壓力可將激磁永久磁鐵3壓入。這種激磁永久磁鐵壓入時(shí)，各鋼片4b的結(jié)合爪12，因與激磁永久磁鐵3結(jié)合和摩擦，會(huì)一點(diǎn)一點(diǎn)向壓入方向傾斜。據(jù)經(jīng)驗(yàn)所知，在座架2的端部，結(jié)合爪的傾斜因累積而變大。本實(shí)施例的座架2的疊層方向端部鋼片4a，如圖7所示，在其槽口6內(nèi)周面上有結(jié)合爪12和調(diào)整位置的退爪槽13，所以利用退爪槽能吸收結(jié)合爪12的傾斜，結(jié)果是能防止鋼片4a剝離。激磁永久磁鐵3插入后，結(jié)合爪12與激磁永久磁鐵3互相結(jié)合，因而又能防止激磁永久磁鐵3脫落。
若利用本實(shí)施例，則由于將具有退爪槽13的鋼片4a在座架2端部疊層，通常將激磁永久磁鐵3做得比座架2中具有結(jié)合爪12的部分長(zhǎng)，因此所有的結(jié)合爪12與激磁永久磁鐵3充分結(jié)合，成為穩(wěn)定壓入狀態(tài)。如上所述，本實(shí)施例能解決象以往永磁轉(zhuǎn)子那樣，因座架端部結(jié)合爪與一部分激磁永久磁鐵不結(jié)合而成為不穩(wěn)定壓入狀態(tài)，結(jié)果鋼片會(huì)因振動(dòng)等緣故而剝離的問(wèn)題。
以下用圖8和圖9說(shuō)明能容易制造本實(shí)施例的永磁轉(zhuǎn)子的制造方法。
圖8表示從帶狀鋼片上沖裁座架疊層用鋼片的一個(gè)工序。如圖8所示，為了沖裁本實(shí)施例的鋼片4a、4b，在沖裁金屬模之間，以一定的間距沿p方向輸送帶狀鋼材14。在A處沖裁帶結(jié)合爪12的槽口6或者帶退爪槽13的槽口6，在B處沖裁旋轉(zhuǎn)軸的孔7，在C處沖裁疊層用鋼片4a或者4b的外形，同時(shí)進(jìn)行疊層。本實(shí)施例的鋼片沖裁工序中，使用根據(jù)沖入深度沖裁不同形狀槽口6的沖裁金屬模。
圖9表示上述根據(jù)沖入深度沖裁不同形狀槽口的沖裁金屬模。此沖裁金屬模由陽(yáng)模15與陰模16組成，沖裁金屬模的陽(yáng)模15能上下動(dòng)地支撐在帶狀鋼材14的上方，沖裁金屬模的陰模16被固定設(shè)置在帶狀鋼材14的下方，將帶狀鋼材14以一定間隔送入后，在所定位置停下，沖裁金屬模的陽(yáng)模15向下沖，穿透帶狀鋼材14后，嵌入沖裁金屬模的陰模16內(nèi)。由此，將帶狀鋼材14沖裁成金屬模陽(yáng)模15的形狀。
如圖9所示，本實(shí)施例的沖裁金屬模的陽(yáng)模15，其下端部和上端部具有不同的形狀。下方部份15a具有沖裁槽口6及結(jié)合爪12的形狀，較之上述部份15a，上方部分15b還具有沖裁退爪槽13的形狀。若沖入深度在15a部分的范圍內(nèi)，則能沖裁帶結(jié)合爪的槽口6，若沖入深度達(dá)到15b部分，則能沖壓帶退爪槽13的槽口6。
本實(shí)施例制造方法，最初以使用15b部分范圍的沖入深度，沖裁座架2端部的鋼片4a成所定塊數(shù)，并疊層，然后以使用15a部分范圍的沖入深度，沖裁座架2中間部分的鋼片4b，并疊層，接著以使用15b部分范圍的沖入深度，沖裁座架2的另一端部的鋼片4a成所定塊數(shù)，并疊層，從而完成座架2的制造。
用此制造方法能以同一制造裝置連續(xù)制造具有端部帶退爪槽13的鋼片4a和中間部分帶結(jié)合爪12的鋼片4b的座架2，從而可謀求制造裝置簡(jiǎn)略化和大幅度提高作業(yè)效率。
本發(fā)明不限于此，顯然還能適用于要將激磁永久磁鐵插入由任意形狀鋼片構(gòu)成的座架中的永磁轉(zhuǎn)子。
還有，前述制造方法的說(shuō)明中，為了沖裁一塊鋼片，做成使用三個(gè)沖裁金屬模依次沖裁。然而，做成一個(gè)沖裁金屬模根據(jù)沖入深度沖壓不同形狀的鋼片當(dāng)然也是可以的。
如上所述，第2實(shí)施例的永磁轉(zhuǎn)子的座架，在其疊層方向中間部分配有帶結(jié)合爪的鋼片，在疊層方向端部配有帶退爪槽的鋼片，而結(jié)合爪可減小激磁永久磁鐵壓入時(shí)的阻力，并防止脫落，退爪槽能吸收激磁永久磁鐵壓入時(shí)結(jié)合爪的傾斜，因此可用小的壓力壓入激磁永久磁鐵，而且壓入時(shí)座架端部的鋼片不會(huì)剝離，插入后能防止激磁永久磁鐵脫落。另外，本實(shí)施例的永磁轉(zhuǎn)子能使激磁永久磁鐵的長(zhǎng)度做得大于座架中具有結(jié)合爪的部分的長(zhǎng)度，因此所有結(jié)合爪都與激磁永久磁鐵結(jié)合，成為穩(wěn)定的壓入狀態(tài)，可減少由振動(dòng)等原因引起鋼板剝離的可能性。
本實(shí)施例的永磁轉(zhuǎn)子制造方法具有能根據(jù)沖入深度沖裁不同形狀鋼片的沖裁金屬模，只要改變沖入深度，就能用同一制造裝置連續(xù)制造具備帶退爪槽的端部鋼片和帶結(jié)合爪的中間部分鋼片的座架，所以可謀求制造裝置簡(jiǎn)略化和大幅度提高作業(yè)效率。
圖10表示第3實(shí)施例永磁轉(zhuǎn)子的分解圖。本例中，永磁轉(zhuǎn)子1具有兩對(duì)板狀激磁永久磁鐵3。座架2與前例相同，也用金屬模沖裁多塊鋼片4并層疊而成。座架2的一個(gè)端部由沿旋轉(zhuǎn)方向偏離鋼片4的鋼片4′組成。此外，鋼片4具有讓鋼片一部分凹陷的填塞部8，通過(guò)互相壓入填塞部8而層疊為一體。讓激磁永久磁鐵3往圖中R方向移動(dòng)，分別插入槽口6內(nèi)，最后，以孔7為中心用填塞部8將沿旋轉(zhuǎn)方向偏離的鋼板4′壓入成為一體。
圖11表示鋼片4的截面圖。槽口6設(shè)置在鋼片4的磁極部5a、5b、5c、5d的底部，各離座架旋轉(zhuǎn)軸大致等距的地方。激磁永久磁鐵3分別插入這些槽口內(nèi)。激磁永久磁鐵3配置成在座架2外周上其相鄰磁極N、S互異。又在激磁永久磁鐵的內(nèi)側(cè)設(shè)置填塞部8a、8b、8c、8d，以便各鋼片相互壓入，并通過(guò)互相壓入填塞部8a、8b、8c、8d實(shí)現(xiàn)疊層。
將填塞部8a、8b、8c、8d相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸的間隔設(shè)定為以下關(guān)系，即填塞部8a與8b的間隔、8b與8c的間隔、8c與8d的間隔均為m、填塞部8d與8a的間隔為K，而且p×m≠360°(p為填塞部數(shù))、m≠K。
另外，在填塞部8a的近旁形成能使各填塞部8a、8b、8c、8d壓入的空隙8′a，在填塞部8d的近旁也同樣存在一個(gè)能使各填塞部8a、8b、8c、8d壓入的空隙8′b。而且對(duì)空隙8′a與填塞部8a的間隔T(相對(duì)旋轉(zhuǎn)軸的角度)以及空隙8′b與填塞部8d的間隔q(相對(duì)旋轉(zhuǎn)軸的角度)分別作以下設(shè)定T＝p×m-360°(p×m＞360°)q＝360°-p×m(p×m＞360°)再者，填塞部8a、8b、8c、8d與空隙8′a、8′b相對(duì)旋轉(zhuǎn)軸都位于同一圓周上。
圖12表示使鋼片4在旋轉(zhuǎn)方向上偏轉(zhuǎn)m°后的截面圖(鋼片4″)。鋼片4″的填塞部18a、18b、18c、18d分別與偏轉(zhuǎn)前的填塞部8a、8b、8c、8d對(duì)應(yīng)，而空隙18′a、18′b分別與偏轉(zhuǎn)前的空隙8′a、8′b對(duì)應(yīng)。
圖13表示使鋼片4在旋轉(zhuǎn)方向上偏轉(zhuǎn)m°，并沖去填塞部8a、8b、8c、8d使它們?nèi)蔀榭障逗蟮慕孛鎴D(鋼片4′)。鋼片4′的空隙19a、19b、19c、19d分別與偏轉(zhuǎn)前的填塞部8a、8b、8c、8d，對(duì)應(yīng)，并且空隙19′a、19′b分別與偏轉(zhuǎn)前的8′a、8′b對(duì)應(yīng)?？障?9a、19b、19c、19d的形成是在用金屬模沖壓鋼片時(shí)，通過(guò)讓金屬模下落加深，使填塞部全都成為空隙，如果金屬模下落不深，則加工成為填塞部。
圖14是將鋼片4″從上面填塞到鋼片4上的圖。鋼片4″的填塞部20d、20a、20b、20c分別重疊在鋼片4的空隙8′a和填塞部8b、8c、8d上。同樣也能讓鋼片4″反向旋轉(zhuǎn)，將鋼片4″的填塞部20b、20c、20d、20a分別重疊在填塞部8a、8b、8c和空隙8′b上。
鋼片4的空隙8′b對(duì)于上述鋼片反向旋轉(zhuǎn)后重疊是必不可少的，它使鋼片重疊時(shí)沒(méi)有方向性。如圖所示，通過(guò)疊加鋼片4″，鋼片4″的槽口6″相對(duì)鋼片4的槽口傾斜，從而能將激磁永久磁鐵3扶住。又因槽口傾斜僅僅加在激磁永久磁鐵3端面的一部分外表上，所以該磁鐵端面上基本無(wú)磁力線泄漏。而且激磁永久磁鐵3與以前一樣插在鋼片4的槽口6內(nèi)，因此對(duì)槽口不會(huì)加過(guò)大的力。此外，在用粘接劑固定磁場(chǎng)永久磁鐵3，并讓轉(zhuǎn)子在致冷劑或者加壓流體內(nèi)使用的情況下，該粘接劑即使溶解于致冷劑或加壓流體，但因鋼片4″的存在，激磁永久磁鐵3仍不會(huì)脫落。再者，激磁永久磁鐵的固定可以同其加工精度無(wú)關(guān)。
圖15是從上面將鋼片4填塞到鋼片4′上的圖。圖中，鋼片4的填塞部8a、8b、8c、8d分別重疊在鋼片4′的空隙19a、19b、19c、19′b上。通過(guò)疊加鋼片4，能獲得與上述圖14同樣的結(jié)果。
圖16是永磁轉(zhuǎn)子另一實(shí)施例的永磁轉(zhuǎn)子分解圖。將座架2分為二半，并分別從鋼片4′上面填塞鋼片4，再讓這兩半座架2分別從激磁永久磁鐵3的兩端沿R方向相互吻合。各座架2磁極部的對(duì)位取決于激磁永久磁鐵3，而本情況下，因使用平板狀激磁永久磁鐵，能簡(jiǎn)單地進(jìn)行對(duì)位。而且因座架兩端鋼片偏移，槽口也偏移，能阻止激磁永久磁鐵向外脫出。另外，座架端面鋼片的槽口為異形時(shí)，也能獲得同樣的效果。
圖17是永磁轉(zhuǎn)子另一實(shí)施例的鋼片截面圖。槽口6設(shè)置在鋼片4磁極部5a、5b、5c、5d底部且與旋轉(zhuǎn)軸距離大致相等的位置上。這些槽口6內(nèi)插入激磁永久磁鐵。而且在激磁永久磁鐵的內(nèi)側(cè)形成填塞部21a、21b、21c、21d，以便各鋼片相互壓入。還設(shè)有即使旋轉(zhuǎn)鋼片也能壓入填塞部21a、21b、21c、21d的空隙22a、22b、22c、22d，讓上述填塞部21a、21b、21c、21d旋轉(zhuǎn)m°，上述填塞部21a、21b、21c、21d就與空隙22a、22b、22c、22d相互配合。填塞部21a與空隙22b的間隔m設(shè)定為p×m≠360°(p為填塞部數(shù)，m為填塞部與空隙的間隔)。再者，上述填塞部和空隙相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸為點(diǎn)對(duì)稱，而且因填塞部和空隙都處在以旋轉(zhuǎn)軸為中心的同一圓周上，所以能獲得高速旋轉(zhuǎn)的鋼片平衡。
圖18是永磁轉(zhuǎn)子另一實(shí)施例的鋼片截面圖。此例中，能通過(guò)將填塞部23a、23b、23c、23d互相壓入而疊層。它不僅有填塞部23a、23b、23c、23d，而且還有能因鋼片旋轉(zhuǎn)而壓入填塞部23a、23b、23c、23d的橢圓形空隙24a、24b、24c、24d。填塞部23a、23c與空隙24b、24d處在同一圓周上，而填塞部23b、23d與空隙24a、24c處在與上述圓周不同的另一圓周上。這樣能使空隙面積沿圓周鋪長(zhǎng)。圖18中空隙構(gòu)成橢圓狀。通過(guò)使空隙為橢圓狀，還能作任意的微小角度旋轉(zhuǎn)。另外，上述填塞部及空隙相對(duì)于旋轉(zhuǎn)中心為點(diǎn)對(duì)稱，因而能獲得高速旋轉(zhuǎn)的鋼片平衡。再由于空隙及填塞部處在幾個(gè)圓周上，所以能使空隙為任意形狀，也能減輕座架本身的重量。另外，上述填塞部為圓形，但不限于此，例如也可做成長(zhǎng)方形的V狀填塞部。座架還可以是非疊層鋼片構(gòu)成，也能用金屬一體形成。
圖19表示永磁轉(zhuǎn)子的另一實(shí)施例，此例中，座架2以旋轉(zhuǎn)軸7a為中心，利用填塞部間距的偏移，形成一個(gè)個(gè)微小角度的扭曲。在永磁轉(zhuǎn)子1的內(nèi)部，永磁轉(zhuǎn)子1的槽口6同樣以一個(gè)個(gè)微小角度偏轉(zhuǎn)，因此能固定激磁永久磁鐵，而且在磁極部，各旋轉(zhuǎn)磁極面的周向中心處能經(jīng)常產(chǎn)生最大的反電動(dòng)勢(shì)，在槽口6中可存有瓦狀激磁永久磁鐵3。
圖20是永磁轉(zhuǎn)子另一實(shí)施例的分解圖。永磁轉(zhuǎn)子1，與上例一樣把許多鋼片4疊為一體來(lái)構(gòu)成座架2，而且鋼片4上具有使一部分鋼片凹陷的填塞部8，通過(guò)互相壓入填塞部層疊為一體。激磁永久磁鐵3做成矩形截面的六面體，再將該激磁永久磁鐵3分別插入槽口內(nèi)，最后用圓形鐵片25安裝具有填塞部8的鋼片，并利用填塞部8一體壓入，使鐵片25的外周稍微接觸激磁永久磁鐵(參見(jiàn)圖21)。這種結(jié)構(gòu)下，填塞鋼片時(shí)，能通過(guò)旋轉(zhuǎn)方向定位銷填塞位于座架內(nèi)部的空隙，從而可防止激磁永久磁鐵軸向脫出，而且在將座架熱套上旋轉(zhuǎn)軸后也能插入激磁永久磁鐵，最后還能填塞鐵片25。再用粘接劑固定激磁永久磁鐵，并且轉(zhuǎn)子在致冷劑或加壓流體內(nèi)使用的情況下，即使粘接劑被致冷劑或加壓流體溶解，但因存在鋼片25，激磁永久磁鐵也不會(huì)從槽口脫出。激磁永久磁鐵的固定又可以同其加工精度無(wú)關(guān)。
這樣，第3實(shí)施例的永磁轉(zhuǎn)子利用在插入激磁永久磁鐵的槽口的至少一個(gè)端部，使座架鋼片與同一形狀鋼片偏填塞部的間距量，激磁永久磁鐵就能軸向固定，而且能用填塞間距設(shè)定鋼片的偏移量，所以上述偏移能設(shè)定成微小角度，而且沒(méi)有激磁永久磁鐵的端面磁力線泄漏。又因鋼片在單個(gè)端部偏移，所以對(duì)鋼片的軸向傾斜有阻止效果。再因鋼片上有空隙，鋼片之間填塞部的壓入位置變得極簡(jiǎn)單?？障兜男螤钅苋我庠O(shè)定，所以座架本身的重量也減輕，而且填塞部及空隙的位置相對(duì)旋轉(zhuǎn)軸為點(diǎn)對(duì)稱，所以座架的平衡也好。另外，將座架熱套在旋轉(zhuǎn)軸上后，激磁永久磁鐵也容易插入，而且插入后以上述空隙為基準(zhǔn)，不難借助填塞固定其他形狀的鐵板。再者，槽口與激磁永久磁鐵的位置調(diào)整不需要很高的加工精度，所以永磁轉(zhuǎn)子容易制造。在致冷劑或加壓流體下使用也能防止激磁永久磁鐵脫落，同時(shí)能獲得制造容易，裝配也不難的永磁轉(zhuǎn)子。
圖22是第4實(shí)施例的永磁轉(zhuǎn)子的斜視圖。圖23是與永磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸成正交的截面。此例中，永磁轉(zhuǎn)子1具有一對(duì)板狀的激磁永久磁鐵3。上述座架2與前例一樣，用金屬模具沖裁許多鋼片4，并層疊而成，并且鋼片4具有使一部分鋼片凹陷的填塞部8，通過(guò)互相壓入填塞部8層疊為一體。此外，本實(shí)施例中橋接部10做成寬度為0.35mm。
圖23中，由于通過(guò)橋接部10的磁力線不通過(guò)座架2的外部空間，不會(huì)與電機(jī)的定子相交，從而也不會(huì)產(chǎn)生使永磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的力。減少通過(guò)該橋接部10的磁力線，能更有效地利用激磁永久磁鐵3的磁力。
通過(guò)上述橋接部10的磁力線Φ，能用下式計(jì)算。設(shè)橋接部10的截面積為S、鋼片4的磁通密度為B，則Φ＝B×S由此式可知，要減少通過(guò)橋接部10的磁力線，減小橋接部10的截面積S即可。從反面看，波及橋接部的離心力破壞可用下式計(jì)算，設(shè)離心力為F，鋼片的屈服點(diǎn)為D，則F/S＜D截面積S又可用下式計(jì)算。在圖22中，設(shè)橋接部寬度為M、鋼片厚度為T、座架厚度為N，則S＝M×T×(N/T)×2由此式可知，若座架長(zhǎng)度不變，則從橋接部10的機(jī)械強(qiáng)度考慮，增大容許寬度M為好。再者，上式中，(N/T)為鋼片4的塊數(shù)，(×2)是因?yàn)闃蚪硬肯鄬?duì)1個(gè)磁極部有2處。
圖24表示橋接部寬度、橋接部的磁通密度以及橋接部的機(jī)械強(qiáng)度的關(guān)系。具體地說(shuō)，橫軸表示橋接部寬度、縱軸表示取決于橋接部磁通密度和離心力的機(jī)械強(qiáng)度。曲線L1表示磁通密度曲線，L2表示起因于離心力的機(jī)械強(qiáng)度曲線。曲線L1表示，通過(guò)金屬模可沖裁寬度a點(diǎn)，至可容許磁通密度的寬度b點(diǎn)，為變化平坦的直線，超過(guò)b點(diǎn)的寬度，磁通密度就減小。
a點(diǎn)的金屬模可沖裁寬度為鋼片厚度所左右，厚度可以由0.1mm、0.35mm和0.5mm中的任一種構(gòu)成?？捎媒饘倌_制的橋接部寬度有M/T≥1的關(guān)系。例如對(duì)厚度0.35mm的鋼片，橋接部寬度為0.35mm以上時(shí)能容易制造。但是，從起因于離心力的機(jī)械強(qiáng)度考慮，橋接部存在機(jī)械強(qiáng)度所容許寬度的影響。因此，該容許寬度在可用金屬模沖制的寬度內(nèi)時(shí)，通過(guò)選擇可用金屬模沖制的寬度和磁通密度所容許的寬度中的任一寬度，就能用金屬模進(jìn)行最小寬度沖制，而且激磁永久磁鐵的磁力線損耗少，能獲得高效率性能的永磁轉(zhuǎn)子。
另外，起因于離心力的機(jī)械強(qiáng)度方面的容許寬度大于磁通密度所容許的寬度時(shí)，選前一寬度。這種情況下，因?yàn)閷?duì)金屬模沖裁有剛性，能簡(jiǎn)單制造，而且鋼材能用低飽和鋼，所以又有制作成本低的優(yōu)點(diǎn)。
簡(jiǎn)言之，在可沖裁寬度、磁通量所容許寬度和起因于離心力的機(jī)械強(qiáng)度所容許寬度等三種寬度中，將上述槽口兩端的橋接部設(shè)定成大于第一種和第三種中較大的一種，同時(shí)又小于第二種。不過(guò)，作為例外，第三種寬度大于第二種寬度時(shí)，選第三種。
圖25是第5實(shí)施例的永磁轉(zhuǎn)子的斜視圖。圖26表示與永磁轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸正交的截面。此例中，永磁轉(zhuǎn)子1有一對(duì)板狀的激磁永久磁鐵3。上述座架2，與前例相同，用金屬模沖壓許多鋼片4，并層疊而成。本實(shí)施例中，鋼片4的各磁極部上設(shè)有使一部分鋼片凹陷的填塞部8。用金屬模沖壓使一部分鋼片凹陷而形成該填塞部。因此，能在各磁極部上利用該填塞部8的凹陷部位形成空隙。
圖26中，箭號(hào)表示各磁極部與定子磁極部之間的磁力線流向。定子26的內(nèi)部設(shè)有永磁轉(zhuǎn)子3，定子磁極部27由未圖示的線圈激磁。兩槽口6位于座架2的磁極部5a、5c的底部，并設(shè)置在與座架2的旋轉(zhuǎn)軸2等距離的位置上。如上所述，這些槽口6中激磁永久磁鐵3將表現(xiàn)為N極的面互相對(duì)著配置，所以磁力線如圖所示，在磁極之間受推斥，從座架2的磁極部5a、5c出發(fā)，到達(dá)磁極部5b、5d。結(jié)果是磁極部5a、5c表現(xiàn)為S極，反之，磁極部5b、5d表現(xiàn)為N極，座架2的外周面就成了具有4個(gè)磁極部，且每一個(gè)磁極都有N和S極性。
座架2中，鋼片疊層用的填塞部8設(shè)在各磁極部，各磁極部上的磁力線流向如圖26的箭號(hào)所示，避開(kāi)填塞部8到達(dá)座架2的磁極面。這是因?yàn)樘钊?由鋼片凹陷所構(gòu)成，凹陷部成為空隙，而空隙部相對(duì)于鋼片，其透磁率低，所以在填塞部磁阻增加。因此，磁力線在位于磁極部的填塞部8處左右分散，不會(huì)集中于旋轉(zhuǎn)方向。這樣一來(lái)，由這些磁力線產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)也在磁極部的中心處變得最大，從而能防止永磁轉(zhuǎn)子各磁極部的位置檢測(cè)誤差。
另外，由于填塞部8設(shè)在各磁極部5a～5b上，所以外力不易傳到連結(jié)磁極部的底部和頭部的橋接部10上，磁極部的頭部上即使加上意外的外力，也不會(huì)在座架2的鋼片上產(chǎn)生剝落和間隙。
圖27和圖28說(shuō)明永磁轉(zhuǎn)子的另一實(shí)施例，分別畫(huà)出座架2的正視圖與截面圖。在前例中，用使鋼片凹陷的填塞部作鋼片4的連結(jié)部。本實(shí)施例則在各磁極部5a5b、5c、5d上開(kāi)貫通孔，讓軸28穿過(guò)，以連結(jié)疊層鋼片而構(gòu)成座架2。由于用鋁、不銹鋼等非磁性材料作軸28，所以磁阻在軸部分增加，能獲得與前例同樣的效果。再者，本實(shí)施例中連結(jié)軸28兩端的固定是用鉚接固定，但也可采用螺旋緊固，焊接等任意方法。
各磁極部5a-5d上的連結(jié)部及空隙位置不必位于磁極部的中心，以位于相對(duì)磁極部中心靠轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向一側(cè)，并使其最接近磁極部頭部為好。通過(guò)將空隙或連結(jié)部配置在旋轉(zhuǎn)方向一側(cè)，可抵擋要向旋轉(zhuǎn)方向集中的磁力線流，有效促使磁力線集中到磁極部中心。另外，受阻向旋轉(zhuǎn)方向集中的磁力線，在空隙或連結(jié)部處分散后，又要在磁極部集中到旋轉(zhuǎn)方向。此時(shí)，因空隙或連結(jié)部設(shè)置在最接近轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向的磁極部頭部，已分散的磁力線在集中于旋轉(zhuǎn)方向之前，到達(dá)磁極部頭部，結(jié)果是磁力線向磁極部中心部集中。因此，能更可靠地防止各磁極部的位置檢測(cè)誤差。
各磁極部上連結(jié)部或空隙不限于一個(gè)，也可以設(shè)置幾個(gè)。此外，上述實(shí)施例說(shuō)明的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)是座架的外周上形成4個(gè)磁極部，每隔一個(gè)磁極部插入激磁永久磁鐵，但也不限于上述結(jié)構(gòu)，形成任意偶數(shù)個(gè)磁極部，在每個(gè)磁極部插入激磁場(chǎng)永久磁鐵也能適用。
若利用本實(shí)施例的永磁轉(zhuǎn)子，則因結(jié)構(gòu)上是使連結(jié)各鋼片的部位設(shè)在各磁極部，連結(jié)部上的磁阻增大，所以能抑制磁力線向旋轉(zhuǎn)方向集中。另外，用連結(jié)部設(shè)置在各磁極部的位置上，促使磁力線集中于各磁極部中心的方法，在磁極部中心處產(chǎn)生最大反電動(dòng)勢(shì)，因而能獲得正確檢測(cè)永磁轉(zhuǎn)子磁極部位置的無(wú)位置傳感器的無(wú)刷電機(jī)。
由于連結(jié)部設(shè)在各磁極部，外力不易傳到連結(jié)磁極部的底部和頭部的橋接部，即使意外的外力加到磁極部頭部，也能防止構(gòu)成永磁轉(zhuǎn)子的座架鋼片剝離和有間隙等形變，從而能提供強(qiáng)度優(yōu)良的永磁轉(zhuǎn)子。
圖29為計(jì)算機(jī)分析圖，表示與三相四極電機(jī)(24極)永磁轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸成正交的截面上，正常旋轉(zhuǎn)中的磁力線流動(dòng)狀況。由該圖的磁力線流可知因激磁永久磁鐵存在上磁極部，定子磁極部(磁極)來(lái)的磁力線轉(zhuǎn)彎，三個(gè)定子磁極部來(lái)的磁力線流向一個(gè)激磁永久磁鐵。由于磁鐵的一半磁力線通過(guò)上述激磁永久磁鐵上磁極部，因此激磁永久磁鐵與上述磁極部外緣的寬度a和定子磁極部的寬度b之間的關(guān)系以(a＝1.5×b)為好[包括a大致為1.5×b的情況]。即a部分通過(guò)磁鐵的半數(shù)磁力線，也即定子磁極部磁力線的1.5倍。在上述的(a＝1.5×b)情況下，雙方磁通密度相等，磁力線容易流動(dòng)，磁力線泄漏少，因而損耗小、電機(jī)效率高。
由于通常定子磁極部的寬度b不變，若寬度a大于(1.5×b)，則因轉(zhuǎn)子與定子間的間隙已定，激磁永久磁鐵就相對(duì)接近旋轉(zhuǎn)軸，因此，等于激磁永久磁鐵外側(cè)的磁極部面積擴(kuò)大，轉(zhuǎn)子外側(cè)的間隙磁通密度下降。而且，若磁極部面積擴(kuò)大，則為了維持離心力強(qiáng)度，橋接部寬度就加粗，從而損耗增多，電機(jī)效率下降。此外，磁鐵的磁路也變長(zhǎng)，泄漏量增多。
反之，寬度a小于(.15×b)時(shí)，激磁永久磁鐵相對(duì)離旋轉(zhuǎn)軸較遠(yuǎn)而靠近定子，因激磁永久磁鐵外側(cè)的磁極部面積縮小，磁力線變得不易轉(zhuǎn)彎并容易飽和，而且磁通密度增高、損耗(鐵損)增多，容易發(fā)生熱引起的磁鐵退磁。
如上所述，當(dāng)a大致等于(1.5×b)時(shí)，能避免上述不良情況，一方面能確保橋接部的強(qiáng)度，同時(shí)又能設(shè)置后文將說(shuō)明的轉(zhuǎn)子磁極部缺口(消除局部性磁力線集中)。當(dāng)然，上述寬度a大于橋接部的寬度。
圖30和圖31是計(jì)算機(jī)分析圖，表示與三相四極電機(jī)(24極)永磁轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸成正交的截面上，旋轉(zhuǎn)中的磁力線流動(dòng)狀況。圖30是在轉(zhuǎn)子磁極部上設(shè)置缺口29后的情況，圖31是沒(méi)有設(shè)缺口的情況。圖32及圖33表示間隙磁通密度，且分別與圖30和圖31對(duì)應(yīng)。無(wú)缺口29的情況下，磁力線分別集中于定子磁極部103、104、105，且與定子線圈通過(guò)的電流(轉(zhuǎn)矩大小)成正比。磁通量的大小依次為磁極部103的磁力線、磁極部104的磁力線、磁極部105的磁力線。磁通局部性飽和，各定子磁極部之間的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生偏差，因而發(fā)生轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)變動(dòng)。
與此相反，在設(shè)缺口29的情況下，因流入轉(zhuǎn)子磁極部203、204、205的磁力線量基本相同，轉(zhuǎn)子磁極部不僅沒(méi)有極端的磁力線彎曲，而且磁極部的飽和也減少，各定子磁極部之間的轉(zhuǎn)矩沒(méi)有偏差，因而轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)變動(dòng)、振動(dòng)也少。圖34表示三相四極電機(jī)(24極)永磁轉(zhuǎn)子與定子的關(guān)系。A為2個(gè)定子磁極部(2極)的端部間隔，缺口29的寬度與此間隔對(duì)應(yīng)，即角度A為缺口角度。再者，在圖34中，非缺口部位的間隙G為0.5mm、缺口部位的最大間隙B為1.3mm、最大間隙B離轉(zhuǎn)子中心的角度為25°，即自轉(zhuǎn)子中心起25°處最偏。(至少偏2倍以上間隙)，缺口終端位置離轉(zhuǎn)子中心的角度為34°。上述值在三相四極電機(jī)的12極及36極情況下也相同。另外，三相六極電機(jī)的18極和36極情況下，缺口角度A為16.7°、缺口終結(jié)位置離轉(zhuǎn)子中心的角度為22.7°。
本發(fā)明很適合作需精確旋轉(zhuǎn)和耐久性的小型電唱機(jī)、各種音響設(shè)備、辦公自動(dòng)化設(shè)備等的無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)刷電機(jī)的永磁轉(zhuǎn)子，該永磁轉(zhuǎn)子支撐于上述無(wú)刷電機(jī)的定子內(nèi)側(cè)且旋轉(zhuǎn)自如，上述轉(zhuǎn)子具有多疊層鋼片座架，上述座架又有偶數(shù)個(gè)向外突出的磁極部，各磁極部或者每隔一個(gè)磁極部，分別插有激磁永久磁鐵，其特征在于上述磁極部上有空隙。
2.一種無(wú)刷電機(jī)的永磁轉(zhuǎn)子，該永磁轉(zhuǎn)子支撐于上述無(wú)刷電機(jī)的定子內(nèi)側(cè)且旋轉(zhuǎn)自如，上述轉(zhuǎn)子具有多疊層鋼片座架，上述座架又有偶數(shù)個(gè)向外突出的磁極部，各磁極部或者每隔一個(gè)磁極部，分別插有激磁永久磁鐵，其特征在于上述各磁極部至少有一個(gè)用于層疊上述鋼片的連結(jié)部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的無(wú)刷電機(jī)的永磁轉(zhuǎn)子，其特征在于上述轉(zhuǎn)子磁極部的連結(jié)部或者空隙，形成在使其接近相對(duì)轉(zhuǎn)子中心旋轉(zhuǎn)方向一側(cè)的磁極部頭部。
4.一種無(wú)刷電機(jī)的永磁轉(zhuǎn)子，該永磁轉(zhuǎn)子支撐于上述無(wú)刷電機(jī)的定子內(nèi)側(cè)且旋轉(zhuǎn)自如，上述轉(zhuǎn)子具有多疊層鋼片座架，上述座架又有偶數(shù)個(gè)向外突出的磁極部，各磁極部或者每隔一個(gè)磁極部，分別插有激磁永久磁鐵，上述激磁永久磁鐵插入上述磁極部所形成的槽口，其特征在于，上述槽口兩端形成橋接部，上述橋接部的寬度設(shè)定成小于上述激磁永久磁鐵外側(cè)至上述磁極部外側(cè)邊緣的寬度。
5.一種無(wú)刷電機(jī)的永磁轉(zhuǎn)子，該永磁轉(zhuǎn)子支撐于上述無(wú)刷電機(jī)的定子內(nèi)側(cè)且旋轉(zhuǎn)自如，上述轉(zhuǎn)子具有多疊層鋼片座架，上述座架又有偶數(shù)個(gè)向外突出的磁極部，各磁極部或者每隔一個(gè)磁極部，分別插有激磁永久磁鐵，其特征在于上述激磁永久磁鐵外側(cè)至上述磁極部外側(cè)邊緣的寬度設(shè)定成大約為上述定子的極寬的1.5倍。
6.一種無(wú)刷電機(jī)的永磁轉(zhuǎn)子，該永磁轉(zhuǎn)子支撐于上述無(wú)刷電機(jī)的定子內(nèi)側(cè)且旋轉(zhuǎn)自如，上述轉(zhuǎn)子具有多疊層鋼片座架，上述座架又有偶數(shù)個(gè)向外突出的磁極部，各磁極部或者每隔一個(gè)磁極部，分別插有激磁永久磁鐵，其特征在于在上述磁極部的外周側(cè)且旋轉(zhuǎn)方向的前部或后部，形成所定形狀缺口，該缺口形狀要使在上述缺口的缺口面與上述定子的磁極部之間通過(guò)的間隙磁通密度與上述缺口面上的相等。
全文摘要
一種無(wú)刷電機(jī)的永磁轉(zhuǎn)子,由多片鋼片疊層而成,具有偶數(shù)個(gè)向外突出的磁極部,激磁永磁鐵插入磁極部形成的槽口,其特征在于,磁極部上有空隙;各磁極部至少有一個(gè)用于層疊鋼片的連接部;槽口兩端的橋接部寬度小于激磁永磁鐵外側(cè)至磁極部外側(cè)內(nèi)邊緣的寬度;且后者寬度約為定子極寬的1.5倍;在磁極部外周側(cè)的旋轉(zhuǎn)方向的前、后部形成預(yù)定形狀缺口,該形狀使缺口面與定子磁極部間通過(guò)的間隙磁通密度與缺口面上的相等。
文檔編號(hào)H02K29/00GK1229297SQ9910224
公開(kāi)日1999年9月22日 申請(qǐng)日期1999年2月13日 優(yōu)先權(quán)日1992年8月12日
發(fā)明者長(zhǎng)手隆, 石黑明克, 山越一成 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社