CN102684335A

CN102684335A - 磁铁埋入型旋转电机

Info

Publication number: CN102684335A
Application number: CN2012100204404A
Authority: CN
Inventors: 野中刚
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2011-03-18
Filing date: 2012-01-29
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2032-01-29
Also published as: JP5353928B2; JP2012200053A; CN102684335B

Abstract

本发明能够提供一种磁铁埋入型旋转电机，其能够推进小型化，同时也能够通过降低来自转子侧面的漏磁通来推进高效率化。具体而言，在具备：定子；及旋转自如地支撑的大致呈圆筒形的转子的磁铁埋入型旋转电机中，其特征为，在转子侧面上与转子铁心的磁极部隔开距离而具备大致呈圆盘状的铁板。

Description

磁铁埋入型旋转电机

技术领域

本发明涉及一种磁铁埋入型旋转电机。

背景技术

在以往的磁铁埋入型旋转电机中，存在如下旋转电机(例如参照专利文献1)，为了在轴向上固定设置在转子铁心上的永久磁铁，在转子侧面上具有侧板。

在专利文献1的图1中，示出有在转子侧面上安装侧板的磁铁埋入型旋转电机。另外，在专利文献1中，记述有如下内容，为了防止磁通的短路，从以往开始侧板就使用非磁性的材料。

在以往的其他磁铁埋入型旋转电机中，存在如下旋转电机(例如参照专利文献2)，集中由设置在转子铁心上的永久磁铁所产生的磁通，实现高性能化。

在专利文献2的图2中，示出有在转子铁心的每个磁极上具备大致呈V字状地相对的2个永久磁铁的转子的构造。由于使相同磁极面对面而安装永久磁铁，因此相对的2个永久磁铁的磁通集中在转子表面上，增大间隙的磁通密度。为了在轴向上固定转子铁心而使用设置在转子上的侧板。

这样，在以往的磁铁埋入型旋转电机中，存在在转子侧面上具有金属侧板的旋转电机。

专利文献1：日本国特开2000-197290号公报

专利文献2：日本国特开2010-074975号公报

但是，在以往的磁铁埋入型旋转电机的转子上设置的侧板中，不存在为了降低来自转子侧面的漏磁通在接近的托架上诱发的涡流损失而设置的侧板。

使用于工业用马达、EV马达等中的磁铁埋入型旋转电机，今后需要进一步实现小型化、高效率化。作为推进小型化的方法而设想如下方法，多使用专利文献2所示的磁通集中型的磁铁埋入型旋转电机且缩小转子与托架之间的空隙。由于磁通集中而来自转子侧面的漏磁通增大，同时在接近的托架上诱发的涡流损失增大。为了推进高效率化，需要降低所述涡流损失。

发明内容

于是，本发明的目的在于提供一种磁铁埋入型旋转电机，其能够推进小型化，同时也能够通过降低来自转子侧面的漏磁通来推进高效率化。

为了解决上述课题，根据本发明的1个观点，应用如下磁铁埋入型旋转电机，其具备：定子；及旋转自如地支撑的大致呈圆筒形的转子，其特征为，在转子侧面上与转子铁心的磁极部隔开距离而具备大致呈圆盘状的铁板。

根据本发明，能够提供如下磁铁埋入型旋转电机，其能够推进小型化，同时也能够通过降低来自转子侧面的漏磁通来推进高效率化。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式涉及的磁铁埋入型旋转电机的轴向剖视图。

图2是该实施方式涉及的磁铁埋入型旋转电机的径向剖视图。

图3是所述转子的轴向剖视图。

图4是所述转子的部件结构示意图。

图5是表示磁极的位置关系的示意图。

图6是所述转子的组装示意图。

图7是本实施方式的无负载转矩试验结果示意图。

图8是本发明的第2实施方式涉及的磁铁埋入型旋转电机的轴向剖视图。

图9是本实施方式涉及的磁铁埋入型旋转电机的径向剖视图。

图10是其他的埋入磁铁的配置方式示意图。

符号说明

10-框架；11-负载侧托架；11a-转子接近部；12-负载相反侧托架；13-定子铁心；14-定子线圈；15-模制树脂；16-接线部；17-编码器部；18-负载侧轴承；19-负载相反侧轴承；20-转子；21-轴；22-永久磁铁；23-杆；24-内侧的转子铁心；25-外侧的转子铁心；26-负载侧侧板；27-负载相反侧侧板；28-负载侧遮蔽板；29-负载相反侧遮蔽板；F-磁通；F1-漏磁通。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。并且，通过对于相同结构标注相同的符号来适当地省略重复说明。

第1实施方式

首先，参照图1对本发明的第1实施方式涉及的磁铁埋入型旋转电机的结构进行说明。图1是供于伺服马达的本发明的第1实施方式涉及的磁铁埋入型旋转电机的轴向剖视图。

如图1所示，本实施方式涉及的磁铁埋入型旋转电机具有：设置有定子铁心13与定子线圈14的定子；设置有永久磁铁22且旋转自如地支撑的大致呈圆筒形的转子20；及检测所述转子的旋转位置的编码器部17。为了遮蔽来自转子侧面的漏磁通的目的，转子20在转子侧面上具备由圆盘状的铁板构成的负载侧遮蔽板28与负载相反侧遮蔽板29。

通过负载侧轴承18与负载相反侧轴承19来将转子20旋转自如地保持在负载侧托架11与负载相反侧托架12上。

通过未图示的螺栓来将负载相反侧托架12与框架10一起连结在负载侧托架11上。

图2是本实施方式涉及的磁铁埋入型旋转电机的径向剖视图。

如图2所示，定子是在分割成12个的每个定子铁心13上安装定子线圈14来构成。通过模制树脂15来对定子线圈14与定子铁心13、负载侧托架11进行绝缘。

转子20如下，具有：在每个磁极上大致呈V字状地相对的2个永久磁铁22；及在所述2个永久磁铁之间分离到每个磁极的外侧的转子铁心25，构成10个极的磁极。不仅相对的2个永久磁铁22的磁通集中在转子表面上，而且转子铁心在永久磁铁22的外侧与内侧分离到每个磁极上，因此从N极到S极通过近路(Short Cut)的漏磁通较少。所以，增大间隙的磁通密度的效果较高，通过增大朝向定子铁心的有效磁通F，来进一步推进小型高性能化。

杆23如下，穿通层叠电磁钢板来构成磁极的外侧的转子铁心25，从而保持外侧的转子铁心25。内侧的转子铁心24如下，对于作用的转矩，在转子的周向上支撑永久磁铁22、外侧的转子铁心25，通过凹凸契合的契合部来契合固定在轴上，因此能够经得起强大的转矩。

图3是所述转子的轴向剖视图。

在图中，对于在转子的径向上作用的离心力，转子在转子侧面上具有支撑永久磁铁22与外侧的转子铁心25的负载侧侧板26与负载相反侧侧板27。由于通过在轴向上贯穿外侧的转子铁心25的杆23来将外侧的转子铁心25支撑在转子侧面的侧板上，因此对于离心力能够使转子成为强固的构造。

与转子侧面的负载侧侧板26与负载相反侧侧板27相比更靠近外侧而安装负载侧遮蔽板28与负载相反侧遮蔽板29。

图4是所述转子的部件结构示意图。

在图中，在每个磁极上大致呈V字状地相对的2个永久磁铁22与外侧的转子铁心25是分别分离的部件。永久磁铁22与外侧的转子铁心25安装在内侧的转子铁心24上，外侧的转子铁心25构成磁极部。

内侧的转子铁心24通过内侧的契合部契合来固定在轴上。

负载侧侧板26嵌合在轴上，将永久磁铁22与贯穿外侧的转子铁心25的杆23嵌合固定在永久磁铁支撑孔26a与杆支撑孔26b中。

图5是所述转子的组装示意图。

在图中，在将永久磁铁22、外侧的转子铁心25、内侧的转子铁心24、负载侧侧板26安装在轴21上之后，将负载相反侧侧板27嵌合在轴上，将永久磁铁22与贯穿外侧的转子铁心25的杆23嵌合固定在永久磁铁支撑孔27a与杆支撑孔27b中。负载侧侧板26与负载相反侧侧板27是非磁性的不锈钢制，不会因侧板而使N极与S极的磁通短路。

图6是所述转子的遮蔽板的组装示意图。

在图中，在安装到负载相反侧侧板27为止的转子的轴向两侧面上，安装铁制的负载侧遮蔽板28与负载相反侧遮蔽板29来完成转子。

如本实施方式，在磁通高度集中的磁铁埋入型转子中，在未安装负载侧遮蔽板28与负载相反侧遮蔽板29的转子状态下，对于朝向定子铁心的有效磁通F，来自转子侧面的漏磁通F1增大。

例如在负载侧托架的转子接近部11a中，该漏磁通诱发起因于伴随转子旋转而交变的漏磁通的有害的涡流损失。如以往的专利文献1所示，虽然通过加大转子侧面与托架壁面的空隙距离来降低涡流损失的产生，但是在以往的方法中无法推进旋转电机的小型化。

在本实施方式中，安装铁制的负载侧遮蔽板28与负载相反侧遮蔽板29，使来自转子侧面的漏磁通F1在转子内短路，从而对于转子外部遮蔽漏磁通。

负载侧遮蔽板28与负载相反侧遮蔽板29如下，由于如果贴紧转子铁心的磁极部即外侧的转子铁心25则增大漏磁通，减少朝向定子铁心的有效磁通F，因此必须从转子铁心的磁极部隔开安装。

由此，在本实施方式中如图3所示，负载侧遮蔽板28与负载相反侧遮蔽板29如下，隔着转子侧面的非磁性的不锈钢制的侧板或空隙而安装，在削弱来自转子侧面的漏磁通F1的基础上对转子外部遮蔽漏磁通。所述遮蔽板如下，由于对镀锌钢板进行冲切来制作，因此量产性较佳且价廉。

图7是从外部驱动本实施方式的旋转电机且通过比较来测定对旋转速度所需的转矩的无负载转矩试验结果示意图。

在图中，虽然本实施方式C的无负载转矩充分小，但是在未安装负载侧与负载相反侧的遮蔽板的A中，无负载转矩增加到2倍左右。之所以这样，是因为来自转子侧面的漏磁通F1在图1所示的负载侧托架的转子接近部11a等上诱发有害的涡流损失。该损失增加降低旋转电机的效率。作为基于以往的手法而加大空隙的方法，即使在除去所述转子接近部11a的B的情况下，也与本实施方式相比无负载转矩增加。

即，通过设置本实施方式的遮蔽板，得到如下结果，利用磁通集中来推进磁铁埋入型旋转电机的小型化，同时也能够通过降低转子的轴向的漏磁通来推进高效率化。

第2实施方式

以上，对本发明的第1实施方式涉及的磁铁埋入型旋转电机进行了说明。下面，参照图8对本发明的第2实施方式涉及的磁铁埋入型旋转电机进行说明。图8是本发明的第2实施方式涉及的磁铁埋入型旋转电机的轴向剖视图。

如图8所示，该第2实施方式涉及的磁铁埋入型旋转电机与第1实施方式涉及的磁铁埋入型旋转电机的不同点如下，代替分离的转子铁心与侧板而具有呈一体的转子铁心44。其他的结构相同。由此，在下面，为了便于说明，适当省略重复说明，以与第1实施方式的不同点为中心进行说明。

在永久磁铁安装孔44a中具备永久磁铁42的呈一体的转子铁心44，通过凹凸契合的契合部来契合固定在轴41上。为了遮蔽来自转子侧面的漏磁通的目的，转子40在转子侧面上具备由圆盘状的铁板构成的负载侧遮蔽板48与负载相反侧遮蔽板49。

图9是本实施方式涉及的磁铁埋入型旋转电机的径向剖视图。

如图9所示，转子40如下，将在每个磁极上大致呈V字状地相对的2个永久磁铁42安装在转子铁心的永久磁铁安装孔44a中，构成10个极的磁极。由于相对的2个永久磁铁42的磁通集中在转子表面上，因此通过增大间隙的磁通密度并增大朝向定子铁心的有效磁通F来推进旋转电机的小型高性能化。

转子铁心44如下，对于作用于转子铁心的磁极部44b、永久磁铁42的转矩，通过凹凸契合的契合部来契合固定在轴上，因此能够经得起强大的转矩。

负载侧遮蔽板48与负载相反侧遮蔽板49对于转子外部遮蔽转子的轴向的漏磁通，这点与第1实施方式相同。在本实施方式中，由于不需要第1实施方式的负载侧侧板26与负载相反侧侧板27，因此在从转子铁心的磁极部44b隔开安装负载侧遮蔽板48与负载相反侧遮蔽板49的部分上不同。

由圆盘状的铁板构成的负载侧遮蔽板48与负载相反侧遮蔽板49如下形成，内侧较厚外侧较薄。通过较厚地形成内侧且贴紧于转子铁心44，从而完成将转子铁心44在轴向上固定于轴41上的任务。通过较薄地形成外侧且从转子铁心的磁极部44b隔开安装，从而在削弱来自转子侧面的漏磁通F1的基础上对转子外部遮蔽漏磁通。

如以上说明，本实施方式涉及的磁铁埋入型旋转电机能够提供如下磁铁埋入型旋转电机，通过在转子侧面上具有由圆盘状的铁板构成的遮蔽板，从而能够利用磁通集中来推进小型化，同时也能够通过降低来自转子侧面的漏磁通来推进高效率化。

以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，如果是所谓的本领域的技术人员，则在不脱离本发明主旨的范围内，可根据上述实施方式进行适当变更，而且，还可以对上述实施方式和基于变更例的手法加以适当组合利用。即，不用说即使是这种施以变更等的技术，也属于本发明的技术范围内。

例如，在上述实施方式中，虽然使用了圆盘状的铁板，但是为了遮蔽磁通，只要是磁性材料即可，不局限于铁制。同样也不需要呈圆盘状，只要呈覆盖转子侧面的形状即可。也不需要呈板状，也可以呈薄膜状。另外，对于埋入磁铁的配置方式，如图10所示，像其他的埋入磁铁的配置方式示意图那样，不局限于大致呈V字状，也可以呈放射状地安装永久磁铁52(A)，也可以在放射状的永久磁铁62b的内周侧呈圆周状地进一步安装永久磁铁62a(B)。即，本发明的漏磁通的遮蔽板如下，具有被永久磁铁包围的较大的磁极部25、44b、53a、63a，对于该磁极部成为磁通泄漏的较大的侧面的埋入磁铁的配置构造具有相同的效果。

本发明的磁铁埋入型旋转电机如下，由于能够实现小型高效率化，因此能够不局限于电动机而应用于包括发电机的广泛的旋转电机用途中。

Claims

1.一种磁铁埋入型旋转电机，其具备：定子；及旋转自如地支撑的大致呈圆筒形的转子，其特征为，

在转子侧面上与转子铁心的磁极部隔开距离而具备大致呈圆盘状的铁板。

2.根据权利要求1所述的磁铁埋入型旋转电机，其特征为，

所述铁板呈一体地固定在转子上。

3.根据权利要求1所述的磁铁埋入型旋转电机，其特征为，

所述铁板是设置在转子上的永久磁铁的漏磁通遮蔽板。

4.根据权利要求1所述的磁铁埋入型旋转电机，其特征为，

对镀锌钢板进行冲切来成形并制作所述铁板。

5.根据权利要求1所述的磁铁埋入型旋转电机，其特征为，

在与转子铁心之间夹着非磁性体而设置所述铁板。

6.根据权利要求1所述的磁铁埋入型旋转电机，其特征为，

在与转子铁心的磁极部之间隔着空隙而设置所述铁板。