CN101847921A - 永磁体电动机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种能够在抑制生产性降低的同时实现永磁铁的适当的固定，实现减少振动、噪音以及高效率化的永磁体电动机。该永磁体电动机，包括在旋转轴方向具有沿旋转方向设置着多个槽(4)的叠层铁芯(3)的转子和对所述转子赋予旋转磁场的定子，其中，所述槽在长度方向叠层有多个平板状的磁铁(5)，所述永磁体电动机包括：设置在所述叠层铁芯(3)的旋转轴方向的一端部、覆盖所述槽(4)的一侧的开口部的转子端板(1)；设置在与转子端板(1)相反侧的另一端部、覆盖所述槽(4)的另一侧的开口部的转子端板(2)；和从转子端板(1)的所述槽(4)的旋转轴方向投影方面内向转子端板(2)按压所述磁铁(5)的按压部件(6)。

Description

永磁体电动机

技术领域

本发明涉及电动机，特别是磁体内置型的永磁体电动机(IPM电动机)。

背景技术

电动机作为驱动源能够用于各种用途，常被装入各种产品的内部使用。例如，鼓风机、压缩机，进而还能够用于汽车的电动车窗和雨刷等所谓的配件类等。近年来，出于对地球环境的影响的观点，对于高效化和节能化的要求正在提高，在较多的情况下开始使用永磁体电动机。

在永磁体电动机中对固定磁铁的结构进行了各种研究。例如，在专利文献1和专利文献2中公开了永磁铁式转子，这样的转子利用设置在铁芯叠层体的两端面的端板进行磁铁固定。此外，在专利文献3中，为了抑制因磁铁的制造公差导致的性能低下，公开了在端板和磁铁端部之间具备缓冲垫层材料的结构。进而，如专利文献4所示，作为提高永磁铁的固定方法的生产性的结构，公开了使用着磁铁固定部件的示例。

专利文献1：日本特开平4-165933号公报

专利文献2：日本特开平5-260686号公报

专利文献3：口本特开昭60-197149号公报

专利文献4：日本特开平9-308149号公报

永磁体电动机，一般而言，大体分为在表面贴附有磁铁的所谓SPM电动机、和磁铁内置型的所谓IPM电动机，有所差别，并各有长短，但出于各种要求使用IPM电动机的情况较多。由于IPM电动机的永磁铁被埋入转子的内部，与SPM电动机相比难以产生磁铁固定的问题。但是，从生产效率的观点来看，埋入内部反而会成为原因，问题较多。

以往，为了填充设置在叠层铁芯的磁铁插入用的槽和磁铁之间的间隙，使用粘合剂或注入树脂。这种方式是减小配置磁铁的空间产生的空隙的对策和定位，但是会导致制造工序的成本升高，因此研究了其他的固定方式。

关于IPM电动机的磁铁固定，在专利文献1和专利文献2中，通过从轴方向按压磁铁，以简便的方式实现磁铁的固定。此外，专利文献3中，在端板和磁铁端部之间具备缓冲材料。但是，这些在大量生产的误差方面存在一定的问题，存在按压部件的形状和磁铁位置的关系产生偏移和磁铁未被固定的问题。

此外，与电动机的尺寸相应，用于该电动机的磁铁的尺寸有许多种，需要根据电动机的变化准备各种尺寸的磁铁。其结果，不仅增大了磁铁成本，还需要在电动机的制造工序中，从多种尺寸的磁铁中，选择所需要的尺寸的磁铁，将其插入槽内，导致制造成本的增加。

为了解决这样的问题，考虑到在一个槽内将磁铁在旋转轴方向重叠插入。由此，通过改变插入磁铁的个数(叠层数)，能够提供与电动机的尺寸相应的转子。

但是，在此情况下，与在一个槽内插入一个磁铁的情况相比，更加难以进行固定。此外，当磁铁没有被充分固定在槽内时，转动时容易产生磁铁的碰撞音而成为噪音。

其中，多个磁铁配置在一个槽内的结构，转子的旋转轴方向长度越大越好。另一方面，电动机的磁特性，通常假定为在旋转轴方向上相同，多在与旋转轴正交的截面进行讨论。此时，若旋转轴方向的长度较大，则两端侧的尺寸公差和制造误差增大，不能忽略各截面的磁特性的差异。结果，大量生产时，产生因噪音和微振动的原因产生的个体，存在成品率恶化的可能性。即，即使在一个槽内使多个磁铁在旋转轴方向叠层的情况下，也存在如何进行磁铁固定的问题。

此外，在旋转轴方向使多片磁铁在长度方向叠层的情况下，存在在旋转轴方向相邻的磁铁之间磁铁磁通短路，无法有效使用磁铁磁通的情况。进而，导致磁铁之间的磁通不均匀，成为电磁音和微振动的原因，成为妨碍高效率化和高可靠性的一个原因。

发明内容

本发明就是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种在抑制生产性降低的同时实现永磁铁的适当的固定，能够减少振动、噪音以及实现高效率化的永磁体电动机。

为了达成上述目的，本发明的第一方式涉及一种永磁体电动机，其包括在旋转轴方向具有沿旋转方向设置着多个槽的叠层铁芯的转子和对上述转子赋予旋转磁场的定子，其中，上述槽在长度方向叠层有多个平板状的磁铁，上述永磁体电动机包括：设置在上述叠层铁芯的旋转轴方向的一端部、覆盖上述槽的一侧的开口部的第1转子端板；设置在与上述第1转子端板相反侧的另一端部、覆盖上述槽的另一侧的开口部的第2转子端板；和从上述第1转子端板的上述槽的旋转轴方向投影方面内向上述第2转子端板按压上述磁铁的按压部件。

在上述本发明的方式中，进而优选的具体的方式如下所述。

(1)所述按压部件的按压端比所述槽的开口面积小。

(2)所述按压部件由与固定所述第1转子端板、所述叠层铁芯和所述第2转子端板的固定部件不同的部件构成。

(3)所述按压部件以所述第2转子端板为基准面，在旋转轴方向按压所述磁铁。

(4)将定子的磁中心与上述转子的磁中心偏离，在旋转轴方向产生推力。此外，通过上述按压部件在旋转轴方向按压上述磁铁，使定子的磁中心和转子的磁中心偏离。

(5)通过上述按压部件在旋转轴方向按压上述磁铁，使用带有斜坡面的磁铁将轴方向的面与另一面抵接而固定上述磁铁。

根据本发明，能够提供在抑制生产性降低的同时实现永磁铁的适当的固定，实现振动、噪音的减少和高效能化的永磁体电动机。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的电动机的转子的图。

图2是表示本实施方式的电动机的图。

图3是表示磁铁形状的一例的图。

图4是表示磁铁固定时作用在永磁铁的力的图。

符号的说明

1：转子端板；2：转子端板；3：转子芯；4：槽(slot)；5：永磁铁；6：按压部件；7：铆钉；8：定子芯(定子)；9：轴；10：风扇；11～14：永磁铁。

具体实施方式

本实施方式涉及在转子(rotor)内部具备永磁铁的电动机(永磁体电动机)，公开了不仅能够提高生产效率，还考虑了电动机的使用方式的结构。IPM电动机一般构成为，在沿旋转轴方向叠层的叠层铁芯组成的转子芯形成槽，在该槽内配置永磁铁。

图1是表示本实施方式的电动机的转子的图。图1(a)是转子的侧面截面图，图1(b)是由旋转轴方向看的正面图，将一部分以截面表示。图1(a)中，左右延伸的辅助线表示旋转轴方向，图1(b)所示的旋转中心O与旋转轴方向相当。此外，图1(a)是图1(b)所示的A-B线的截面图。

以下，参照图1说明本发明的实施方式。在将薄钢板叠层为圆筒状而成的转子芯3形成有槽4，在该槽4内配置有永磁铁5。槽4在转子芯3的圆周方向上等间隔设置有多个(图1的示例中为6个槽)，在各个槽4相同地插入永磁铁5。这些槽的数量/永磁铁的数量按照成为所需要的极数的方式而被形成/配置。此外，本实施方式中，将多个永磁铁按照沿旋转轴方向叠层的方式配置在一个槽内(图1的示例中为将4个磁铁配置在一个槽内)。

在转子芯3的旋转轴方向两侧设置有转子的端板1、2。该端板为与转子芯3密合的形状的环状的转子芯端板，在端板1，如后所述，为安装有用于将永磁铁5在端板2一侧向轴方向按压的固定部件(按压部件)6的结构。此外，具备连接上述两侧的端板1、2并且固定被两端板夹住而配置的转子芯3和两端板的铆钉7。由此，构成了具备端板1、2，转子芯3，以及永磁铁5的转子，由于在一个槽内插入多个永磁铁5，槽内的磁铁的固定成为问题。于是，本实施方式中，使用固定部件6解决此问题。

具体而言，使用以下结构。即，由转子端板2构成在转子芯3的两侧开口的槽4的一侧的端面，以该转子端板2为基准位置从其它侧的槽开口部使用按压部件6按压多个叠层的永磁铁5。随之，在设置在与转子端板2相反侧的转子端板1，具备在槽4的开口位置将按压部件6朝向转子端板2按压用的开口部。由此，能够从转子端板1的槽4的旋转轴方向投影方面内将永磁铁向转子端板2按压。

就永磁铁的固定来说，当按压部件6的按压端部比槽4的开口面积小时，能够从槽4的旋转轴方向投影方面内将永磁铁5向转子端板2简单地按压，由于在此状态下通过铆钉7使两端板1、2之间固定，能够不受误差影响，非常简单地进行磁铁的固定。

此外，按压部件6虽然也可以与转子端板1为相同部件，但是通过使其为与转子端板1、2、由叠层铁芯组成的转子芯3以及固定它们的部件(铆钉7等)不同的部件，还能够解决各槽间的误差和磁铁尺寸的误差等。

根据上述结构，即使在同一个槽内插入多个磁铁的情况下，也能够与磁铁数量无关地进行磁铁固定，能够提供生产效率优良的电动机。

但是，永磁铁5的磁极朝向外围面被磁化，磁极在同一槽中被磁化为同极。当一个槽内磁铁间存在间隙时，在磁铁间磁通短路，与此相应地导致电动机效率的降低。

如本实施方式所示，通过将在槽4内在旋转轴方向分割配置的多个永磁铁，使用按压部件6由一方侧向相反侧的转子端板2沿旋转轴方向按压固定，能够易于实现减小在同一槽内相邻的永磁铁5的间隙。从而，能够在相同槽内的永磁铁之间防止磁通短路，能够有效地利用永磁铁的磁通。

图2是表示本实施方式的电动机的图，是将转子固定在轴9而插入电枢中的电动机，表示了使用风扇10作为驱动对象的一例的结构。其中，以下的说明中，对与图1相同的结构赋予相同的符号省略其详细说明。

本实施方式的转子由具备永磁铁5的转子芯3和端板1、2组成，轴9被固定在该转子上。由此，接收来自定子(stator)的旋转磁场，轴9转动，作为电动机运转。本实施方式的电动机中，在配置按压部件6的一侧(图中右侧)配置有轴的输出轴。

即，本实施方式中，将定子和转子的形状的中心对准，使定子芯8的磁中心和转子芯3的磁中心仅偏离β进行配置。在具备风扇10的图2的示例中，电动机运转时，在旋转轴方向的输出轴一侧推力进行作用，能够减少或者抵消从风扇10接受到的推力负荷Fa。其不限于风扇10，只要为泵或压缩机等旋转方向固定的情况，就能够期待相同的效果。

此外，如上所述，本实施方式中能够使同一个槽内的磁铁之间的间隙减小，或者消除其间隙，由此能够使转子芯3的外径表面的磁通均匀。从而，能够减少电磁振动和噪音。

用图2中的具备风扇10的示例进行验证的情况下，相对于同一个槽内的永磁铁之间的间隙为0mm的情况，当存在0.5mm的间隙时，与定子交链的磁通减少了大约1.3％。本实施方式中，由于能够使同一个槽的永磁铁间的间隙很小，还能够获得使磁通均匀化的效果。由于该效果当一个槽内的磁铁数量增多或者转子在旋转轴方向增长时更加有效，能够与磁铁数量无关地容易地进行磁铁固定的本实施方式，能够实现对抑制电磁振动和减少噪音有利的结构。

如上所述，由于通过使用设置在单侧的转子端板的按压部件将永磁体向旋转轴方向按压，与相反侧的转子端板相抵固定，能够提供生产性优良的结构。此外，由此，能够消除磁铁之间的间隙，防止同一个槽的相邻的磁铁之间的磁通短路。

此外，通过使转子和定子的磁中心偏离，在旋转轴上作用按照使定子和转子的磁中心成为相同面的方式进行修正的轴推力。因此，能够抵消或者减轻旋转轴的推力负荷。

从而，磁铁固定不需要使用粘合剂，在提高生产效率的同时，还能够提供提高了电动机的高效率化、低噪音化和可靠性的电动机。

对于本实施方式的电动机，参照图3和图4说明适合的磁铁形状的一例。虽然本实施方式不限磁铁形状，但通过使用更加有效的形状能够更加有效地获得本实施方式的优点。

图3是表示磁铁形状的一例的图，图4是说明磁铁固定时在永磁铁作用的力的图。在该示例中，使平板状的磁铁的一个侧面为倾斜的形状。具体而言，使用在磁铁的某一面带有斜坡面θ的附有斜坡面的磁铁。将该带有斜坡面的磁铁配置为斜坡面相互相对(参照图4)。

如本实施方式所示，将四个永磁铁配置在一个槽中的情况下，如图4所示，将磁铁11、12的附有斜坡的面相对配置，同样地配置磁铁13、14。通过按压部件6在旋转轴方向以力F按压时，对永磁铁11在F1方向作用力，对磁铁12在F2方向作用力，对磁铁13在F3方向作用力，对磁铁14在F4方向作用力。从而，由此，磁铁在旋转轴方向的面和F1、F2、F3、F4的面与转子芯3的槽内壁吻合，使磁铁固定。

Claims (7)

1.一种永磁体电动机，其包括在旋转轴方向具有沿旋转方向设置着多个槽的叠层铁芯的转子和对所述转子赋予旋转磁场的定子，其中，所述槽在长度方向叠层有多个平板状的磁铁，所述永磁体电动机的特征在于，包括：

设置在所述叠层铁芯的旋转轴方向的一端部、覆盖所述槽的一侧的开口部的第1转子端板；设置在与所述第1转子端板相反侧的另一端部、覆盖所述槽的另一侧的开口部的第2转子端板；和从所述第1转子端板的所述槽的旋转轴方向投影方面内向所述第2转子端板按压所述磁铁的按压部件。

2.如权利要求1所述的永磁体电动机，其特征在于：

所述按压部件的按压端比所述槽的开口面积小。

3.如权利要求1所述的永磁体电动机，其特征在于：

所述按压部件由与固定所述第1转子端板、所述叠层铁芯和所述第2转子端板的固定部件不同的部件构成。

4.如权利要求1～3的任一项所述的永磁体电动机，其特征在于：

所述按压部件以所述第2转子端板为基准面，在旋转轴方向按压所述磁铁。

5.如权利要求1～3的任一项所述的永磁体电动机，其特征在于：

将定子的磁中心与所述转子的磁中心偏离而进行配置。

6.如权利要求5所述的永磁体电动机，其特征在于：

通过由所述按压部件在旋转轴方向按压所述磁铁，使所述定子的磁中心和所述转子的磁中心偏离。

7.一种永磁体电动机，其特征在于：

通过由所述按压部件在旋转轴方向按压所述磁铁，使用带有斜面的磁铁将轴方向的面与另一面抵接而进行固定。

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