CN103178629A

CN103178629A - 具有防止层叠铁心破损结构的转子及旋转电动机

Info

Publication number: CN103178629A
Application number: CN201210562651.0A
Authority: CN
Inventors: 有松洋平
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2013-06-26
Also published as: CN203206012U; JP2013132178A; DE102012112582A1; US20130162091A1

Abstract

本发明提供具备层叠电磁钢板而形成的铁心、和在铁心的层叠方向上延伸的多个磁铁列的旋转电动机的转子。构成各磁铁列的磁铁片从层叠方向的长度比是一比二的第一磁铁片与第二磁铁片中选定。磁铁列以包括至少两个第二磁铁片的方式排列，并且磁铁片间的边界面以在与层叠方向正交的方向上不一致的方式错开地排列。由此，能够提供具有防止层叠铁心破损结构的旋转电动机的转子及具备这种转子的旋转电动机。

Description

具有防止层叠铁心破损结构的转子及旋转电动机

技术领域

本发明涉及旋转电动机的转子，尤其涉及具备层叠电磁钢板而形成的铁心与磁铁的旋转电动机的转子。另外，本发明涉及具备这种转子的旋转电动机。背景技术

图12是在将现有技术的旋转电动机的转子100切割为半圆筒状的状态下表示的立体图。图13是将构成图12的旋转电动机的转子100的磁铁列102在同一平面上展开而表示的示意图。转子100包括在层叠方向D上层叠电磁钢板而形成的铁心104、沿该铁心104的圆周方向埋入铁心104的内部的多个磁铁列102。各磁铁列102是将多个磁铁片106在铁心104的层叠方向D上排列而形成。用于形成磁铁列102的磁铁片106从削减磁铁片106的供应成本及管理成本的观点来看，一般是同样形状的磁铁片106。因此，如图所示，各磁铁列102的磁铁片106间的边界面以相对于在铁心104的圆周方向邻接的其他磁铁列102对齐的方式配置。但是，当这些磁铁片106的边界面局部集中时，以作用在磁铁片106间的斥力为起因，沿构成铁心104的电磁钢板的粘结面或铆接部分形成裂纹或间隙、或根据场合，铁心104分离，有可能成为转子100破损的原因。

另一方面，日本特开2000-134836号公报公开了分别由长度不同的多个磁铁片构成各磁铁列，使磁铁间的边界面错开的结构。图14是将构成参考例的旋转电动机的转子的磁铁列110展开在同一平面上而表示的示意图。图14所示的参考例应用在日本特开2000-134836号公报中所公开的概念，表示在铁心（未图示）的层叠方向上长度长的磁铁列110。如图所示，在该参考例中，磁铁片112间的边界面在转子的旋转方向上不一致。因此，能够避免上述那样铁心破损。

但是，在该参考例中，利用层叠方向的尺寸不同的多种磁铁。因此，在选定适当的排列方面花费时间，磁铁的供应成本及管理成本增大。

需要一种具有防止层叠铁心的破损结构的旋转电动机的转子及具备这种转子的旋转电动机。

发明内容

根据本申请的第一个发明，提供一种旋转电动机的转子，具备：层叠电磁钢板而形成的铁心；以及以在上述铁心的层叠方向上延伸的方式安装在上述铁心上的多个磁铁列，其中，上述多个磁铁列的各磁铁列是将第一磁铁片及第二磁铁片这两种磁铁片中的至少一方在上述层叠方向上排列多个而构成的，上述第一磁铁片与上述第二磁铁片在上述层叠方向的长度比是一比二，上述多个磁铁列中的至少两个磁铁列以包括至少两个上述第二磁铁片的方式排列，构成上述多个磁铁列的各磁铁列的上述磁铁片间的边界面以在与上述层叠方向正交的上述铁心的截面上不一致的方式错开地排列。

根据本申请的第二个发明，提供一种旋转电动机的转子，在第一个发明中，为构成上述多个磁铁列而使用的上述第一磁铁片的数量与上述磁铁列的数量相同。

根据本申请的第三个发明，提供一种旋转电动机的转子，在第一或第二发明中，上述铁心以其上述层叠方向的长度是上述第一磁铁片的上述层叠方向的长度的整数倍，并且与四倍以上对应的方式层叠形成。

根据本申请的第四发明，提供一种旋转电动机，具备第一至第三中任一发明的转子。

本发明的效果如下。

根据第一个发明，能够可靠地防止转子的层叠铁心的破损。另外，由于能够只使用两种磁铁片构成在层叠方向上长度长的转子，因此能够削减磁铁的管理成本、供应成本。

根据第二个发明，层叠方向的尺寸小的第一磁铁片的使用数量得到限制。换言之，尽量多地使用长度长的第二磁铁片。因此，磁铁片的使用个数整体上变少，提高了相对于铁心设置磁铁片时的作业效率。并且，结果削减了转子的生产成本。

根据第三个发明，在铁心的层叠方向的尺寸大的长度长的转子中，能够有效地形成磁铁列。

根据第四个发明，提供具有与第一个至第三个发明相关的上述优点的旋转电动机。

这些及其他本发明的对象、特征及优点参照附图所表示的本发明的示例的实施方式的详细的说明而更明确。

附图说明

图1是在将本发明的一个实施方式的旋转电动机的转子切割为半圆筒状的状态下表示的立体图。

图2是图1的旋转电动机的转子的剖视图。

图3是将构成图1的转子的磁铁列在同一平面上展开而表示的示意图。

图4是将构成本发明的其他实施方式的旋转电动机的转子的磁铁列在同一平面上展开而表示的示意图。

图5是将构成本发明的其他实施方式的旋转电动机的转子的磁铁列在同一平面上展开而表示的示意图。

图6是将构成本发明的其他实施方式的旋转电动机的转子的磁铁列在同一平面上展开而表示的示意图。

图7是将构成本发明的其他实施方式的旋转电动机的转子的磁铁列在同一平面上展开而表示的示意图。

图8是将构成本发明的其他实施方式的旋转电动机的转子的磁铁列在同一平面上展开而表示的示意图。

图9是本发明的其他实施方式的旋转电动机的转子的剖视图。

图10是将构成图9的转子的磁铁列在同一平面上展开而表示的示意图。

图11是将构成本发明的其他实施方式的旋转电动机的转子的磁铁列在同一平面上展开而表示的示意图。

图12是在将现有技术的旋转电动机的转子切割为半圆筒状的状态下表示的立体图。

图13是将构成图12的旋转电动机的转子的磁铁列在同一平面上展开而表示的示意图。

图14是将构成参考例的旋转电动机的转子的磁铁列在同一平面上展开而表示的示意图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式。在图示的实施方式中，各结构要素间的相对尺寸为了方便说明，存在与实际运用的实施方式的大小不同的场合。

图1是在将本发明的一个实施方式的旋转电动机的转子10切割为半圆筒状的状态下表示的立体图。图2是图1的旋转电动机的转子10的剖视图。在图1中，为了方便说明，只表示一侧的半圆筒体10a。图示的半圆筒体10a与未图示的另一侧的半圆筒体一起构成一体的圆筒状的转子10。转子10具备层叠电磁钢板而形成的铁心12、以在铁心12的层叠方向D上延伸的方式安装在铁心12上的多个磁铁列14。层叠方向D与转子10的旋转轴线平行地延伸。铁心12通过使薄板状的电磁钢板在层叠方向上叠加地互相接和或铆接而一体地形成，具有圆筒形状的外形。

磁铁列14以收放在铁心12所形成的切槽中的方式埋入铁心12的内部。磁铁列14通过在切槽内接合后述的磁铁片16、或在磁铁片16与切槽之间的间隙中填充树脂等公知的方法安装。磁铁列14如在图2中更明确地表示那样，在铁心12的圆周方向上以大致相等的间隔配置。另外，磁铁列14使用粘接剂粘贴在铁心12的外周面12a上。另外，还可以具备从外部加强铁心12与磁铁列14间的固定作用的加强结构。加强结构可以是由具有例如从外部覆盖磁铁列14并且一边相对于铁心12按压磁铁列14一边进行固定的作用的金属、CFRP（碳纤维强化塑料）或GFRP（玻璃纤维强化塑料）等构成的管体。这种加强结构尤其在转子10的转速大的用途中对提高可靠性是有效的。

各磁铁列14由在铁心12的层叠方向D上排列的多个磁铁片16形成。在本实施方式中，作为构成磁铁列14的磁铁片16，使用第一磁铁片16a与第二磁铁片16b。第一磁铁片16a在层叠方向D上具有某种长度L的尺寸。第二磁铁片16b在层叠方向D上具有第一磁铁片16a长度L的两倍的长度2L的尺寸。即，第一磁铁片16a与第二磁铁片16b在层叠方向D的长度比为一比二。例如，第一磁铁片16a在层叠方向D上具有50mm的长度，第二磁铁片16b在层叠方向D上具有100mm的长度。各磁铁列14是排列多个第一磁铁片16a及第二磁铁片16b这两种磁铁片16中至少一方而构成的。各磁铁列14的层叠方向D的尺寸形成为与铁心12的层叠方向D的尺寸大致一致。

构成同一磁铁列14的磁铁片16在铁心12的半径方向上互相沿同一方向被磁化，形成一个磁极。即，各磁铁列14形成沿层叠方向D的其全长延伸的一个磁极。参照图2，就各磁铁列14的磁化方向而言，对于相邻的磁铁列14，磁化方向互相反向。即，以下述方式排列：在某个磁铁列14在铁心12的径向外侧形成N极，并且在铁心12的径向内侧形成S极的场合，与该磁铁列14的两侧邻接的其他磁铁列14在铁心12的径向外侧形成S极，在铁心12的径向内侧形成N极。另外，在转子10的径向外侧以包围转子10的方式设有未图示的旋转电动机的定子。在定子上以与转子10的各磁铁列14相对的方向配置电磁铁，利用转子10的磁铁列14与定子的电磁铁间的斥力及引力，对转子10进行旋转驱动。

接着，参照图3，对磁铁片16的排列方法进行说明。图3是将构成图1的转子10的磁铁列14在同一平面上展开而表示的示意图。如上所述，磁铁片16由第一磁铁片16a与第二磁铁片16b构成。在图示的例子中，各磁铁列14的层叠方向D的长度（即，铁心12的层叠方向D的长度）是第一磁铁片16a的层叠放向D的长度L的四倍。在图示的实施方式中，磁铁列14交替地配置第一排列图案与第二排列图案。第一排列图案由在层叠方向D上排列的两个第二磁铁片16构成。第二排列图案由两个第一磁铁片16a、和以被夹在这些第一磁铁片16a之间的方式配置的第二磁铁片16b构成。

如图所示，各磁铁列14以磁铁片16间的边界面在与层叠方向D正交的方向（转子10的旋转方向）上不一致的方式错开地排列。这样，通过使磁铁片16的边界面错开地排列，能够防止磁作用局部集中。由此，能够利用磁铁列14的磁作用来分散作用于铁心12的力，防止在由层叠结构构成的铁心12上形成裂纹或间隙。另外，根据本发明，由于只使用第一磁铁片16a与第二磁铁片16b这两种磁铁片16即可，因此削减了磁铁片16的供应成本及管理成本。另外，在图示的实施方式中，由于构成八个磁铁列14，因此使用与磁铁列14的列数相同的八个第一磁铁片16a。这样，在本实施方式中，抑制尺寸小的第一磁铁片16a的使用个数，优先使用尺寸大的第二磁铁片16b。一般地，如果减少磁铁片的使用个数，就能提高相对于铁心安装磁铁片的作业效率，因此根据本实施方式，能够削减生产成本。因此，根据本实施方式，能够提供廉价的转子10。

接着，参照图4说明本发明的其他实施方式。另外，在以下说明的各实施方式或变形例中，对与上述实施方式的结构要素相同的、或对应的结构要素使用相同的参照符号，适当省略重复的说明。

图4是将构成本发明的其他实施方式的旋转电动机的转子的磁铁列20在同一平面上展开而表示的示意图。在该实施方式中，一对邻接的磁铁列20以同一排列图案构成。并且，与这一对磁铁列20邻接的其他一对磁铁列20以不同的排列图案构成。即，例如在由上述第一排列图案构成一对磁铁列20的场合，邻接于其两侧而配置的各对磁铁列20由第二排列图案构成。

即使在该实施方式中，构成各磁铁列20的磁铁片16间的边界面以在与层叠方向D正交的转子的旋转方向上以不一致的方式错开地排列。并且，所使用的长度短的第一磁铁片16a的个数与磁铁列20的列数相同。因此，即使在该实施方式中，也能够提供具有与上述实施方式相同的优点的旋转电动机及用于该旋转电动机的转子。

图5是将构成本发明的其他实施方式的旋转电动机的转子的磁铁列30在同一平面上展开而表示的示意图。在本实施方式中，各磁铁列30的层叠方向的长度（即铁心（未图示）的层叠方向的长度）为第一磁铁片16a的长度L的五倍。各磁铁列30如图所示，以第三排列图案与第四排列图案交替地出现的方式配置。第三排列图案是组合在层叠方向D上排列的两个第二磁铁片16b、和配置在层叠方向D的基端侧的一个第一磁铁片16a的排列图案。第四排列图案将第三排列图案反转180度的图案，是组合了在层叠方向D上排列的两个第二磁铁片16b、和配置在层叠方向D的末端侧的一个第一磁铁片16a的排列图案。即使在该实施方式中，构成各磁铁列30的磁铁片16间的边界面以在与层叠方向D正交的转子的旋转方向上不一致的方式错开地排列。并且，所使用的长度短的第一磁铁片16a的个数与磁铁列30的列数相同。因此，即使在该实施方式中，也能够提供具有与上述实施方式相同的优点的旋转电动机及用于该旋转电动机的转子。

图6是将构成本发明的其他实施方式的旋转电动机的转子的磁铁列40在同一平面上展开而表示的示意图。在该实施方式中，一对邻接的磁铁列40以同一排列图案构成。并且，与这一对磁铁列40邻接的其他的一对磁铁列40以不同的排列图案构成。即，例如在由上述第三排列图案构成一对磁铁列40的场合，相邻于其两侧而配置的各对磁铁列40由第四排列图案构成。

即使在该实施方式中，构成各磁铁列40的磁铁片16间的边界面以在与层叠方向D正交的转子的旋转方向上不一致的方式偏离地配置。并且，所使用的长度短的第一磁铁片16a的个数与磁铁列40的列数相同。因此，即使在该实施方式中，也能够提供具有与上述实施方式相同的优点的旋转电动机及用于该旋转电动机的转子。

图7是将构成本发明的其他实施方式的旋转电动机的转子的磁铁列50在同一平面上展开而表示的示意图。在本实施方式中，各磁铁列50的层叠方向D的长度（即铁心（未图示）的层叠方向D的长度）为第一磁铁片16a的长度L的六倍。各磁铁列50如图示，以第五排列图案与第六排列图案交替地出现的方式配置。第五排列图案是三个第二磁铁片16b在层叠方向D上排列的排列图案。第六排列图案是由在层叠方向D上并列的两个第二磁铁片16b、和以从层叠方向D的两侧夹入这两个第二磁铁片16b的方式配置的两个第一磁铁片16a构成的排列图案。即使在该实施方式中，构成各磁铁列50的磁铁片16间的边界面以在与层叠方向D正交的转子的旋转方向上不一致的方式错开地排列。并且，所使用的长度短的第一磁铁片16a的个数与磁铁列50的列数相同。因此，即使在该实施方式中，也能够提供具有与上述实施方式相同的优点的旋转电动机及用于该旋转电动机的转子。

图8是将构成本发明的其他实施方式的旋转电动机的转子的磁铁列60在同一平面上展开而表示的示意图。在该实施方式中，一对邻接的磁铁列60以同一排列图案构成。并且，与这一对磁铁列60邻接的其他的一对磁铁列60以不同的排列图案构成。即，例如在由上述第五排列图案构成一对磁铁列60的场合，邻接于其两侧地配置的各对磁铁列60由第六排列图案构成。

即使在该实施方式中，构成各磁铁列60的磁铁片16间的边界面以在与层叠方向D正交的转子的旋转方向不一致的方式错开地排列。并且，所使用的长度短的第一磁铁片16a的个数与磁铁列60的列数相同。因此，即使在该实施方式中，也能够提供具有与上述实施方式相同的优点的旋转电动机及用于该旋转电动机的转子。

图9是本发明的其他实施方式的旋转电动机的转子70的剖视图。在本实施方式的转子70中，多个磁铁列72构成同一磁极。具体地说，由两个磁铁列72形成同一磁极。即，一对磁铁列72如图所示那样在同一方向上被磁化。并且，相对于这些磁铁列72在铁心74的圆周方向上邻接地排列的其他成对的两个磁铁列72在相反方向上被磁化。这样，磁化方向在每个邻接的各极上以朝向相反方向的方式交替地配置。并且，在本实施方式中，由于得到比较大的磁力，因此适用于高速旋转。因此，为了也能够承受高速旋转时的离心力，起到加强作用的铁心74的一部分在构成同一磁极的一对磁铁列72之间延伸，磁铁列72互相离开。

图10是将构成图9的转子的磁铁列72在同一平面上展开而表示的示意图。在本实施方式中，各磁铁列72的层叠方向D的长度（即铁心（未图示）的层叠方向D的长度）为第一磁铁片16a的六倍的长度。各磁铁列72如图示，以第五排列图案与第六排列图案交替地出现的方式配置。另外，在本实施方式中，如图9所示形成有共计十六列的磁铁列72，但考虑图的可见性，省略在中间部分排列的磁铁列72。即使在该实施方式中，构成各磁铁列72的磁铁片16间的边界面以在与层叠方向D正交的转子70的旋转方向上不一致的方式错开地排列。并且，所使用的长度短的第一磁铁片16a的个数与磁铁列72的列数相同。因此，即使在该实施方式中，也能够提供具有与上述实施方式相同的优点的旋转电动机及用于该旋转电动机的转子70。

图11是将构成本发明的其他实施方式的旋转电动机的转子的磁铁列80在同一平面上展开而表示的示意图。另外，即使在图11中，也与图10相同地省略磁铁列80的中间部分。在该实施方式中，一对邻接的磁铁列80以同一排列图案构成。并且，与这一对磁铁列80邻接地配置的其他一对磁铁列80以不同的排列图案构成。即，例如在由上述第五排列图案构成一对磁铁列80的场合，在其两侧邻接的各对磁铁列80由第六排列图案构成。

即使在该实施方式中，构成各磁铁列80的磁铁片16间的边界面以在与层叠方向D正交的转子的旋转方向上不一致的方式错开地排列。并且，所使用的长度短的第一磁铁片16a的个数与磁铁列80的列数相同。因此，即使在该实施方式中，也能够提供具有与上述实施方式相同的优点的旋转电动机及用于该旋转电动机的转子。

另外，在上述实施方式中，示例了利用两个磁铁列构成一个磁极的场合来进行说明，但根据场合，也可以利用三个以上磁铁列构成各磁极。另外，本发明不特别地限定于利用上述接合或铆接而一体化的层叠铁心，能适当地应用于层叠铁心全体。

具体的磁铁的排列方法不限定于图示的具体例。若考虑转子的品质，则期望是如附图所示那样在旋转方向上对称的排列图案，但这种情况也不是必须的。以上，参照附图对铁心的层叠方向的磁铁列的长度为第一磁铁片的长度的四倍、五倍或六倍的实施方式进行了说明，但本发明也能够同样地应用于具有第一磁铁片的七倍以上的长度的、长度更长的磁铁列。

以上，使用本发明的示例的实施方式图示了本发明，但本领域技术人员当然能够理解为在不脱离所说明的本发明的精神及范围地能够进行上述各种改变、省略、追加。

Claims

1.一种旋转电动机的转子（10、70），具备：层叠电磁钢板而形成的铁心（12、74）；以及以在上述铁心（12、74）的层叠方向（D）上延伸的方式安装在上述铁心（12、74）上的多个磁铁列（14、20、30、40、50、60、72、80），该旋转电动机的转子（10、70）的特征在于，

上述多个磁铁列（14、20、30、40、50、60、72、80）的各磁铁列是将第一磁铁片（16a）及第二磁铁片（16b）这两种磁铁片中的至少一方在上述层叠方向（D）上排列多个而构成的，

上述第一磁铁片（16a）与上述第二磁铁片（16b）在上述层叠方向（D）的长度比是一比二，

上述多个磁铁列（14、20、30、40、50、60、72、80）中的至少两个磁铁列以包括至少两个上述第二磁铁片（16b）的方式排列，

构成上述多个磁铁列（14、20、30、40、50、60、72、80）的各磁铁列的上述磁铁片（16a、16b）间的边界面以在与上述层叠方向（D）正交的上述铁心（12、74）的截面上不一致的方式错开地排列。

2.根据权利要求1所述的旋转电动机的转子（10、70），其特征在于，

为构成上述多个磁铁列（14、20、30、40、50、60、72、80）而使用的上述第一磁铁片（16a）的数量与上述磁铁列（14、20、30、40、50、60、72、80）的数量相同。

3.根据权利要求1或2所述的旋转电动机的转子（10、70），其特征在于，

上述铁心（12、74）以其上述层叠方向（D）的长度是上述第一磁铁片（16a）的上述层叠方向（D）的长度的整数倍，并且与四倍以上对应的方式层叠形成。

4.一种旋转电动机，其特征在于，

具备权利要求1～3中任一项所述的转子。