CN103986260A - 磁铁嵌入式转子以及磁铁嵌入式转子的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够提高励磁用永磁铁的磁化率的磁铁嵌入式转子，该磁铁嵌入式转子（4）具备：第一环形芯（42），其被嵌入有第一永磁铁（46）；和第二环形芯（43），其被嵌入有与第一永磁铁（46）分体的第二永磁铁（47），该磁铁嵌入式转子构成为第二环形芯（43）与第一环形芯（42）的外周嵌合的结构。而且由第一永磁铁（46）以及第二永磁铁（47）构成励磁用永磁铁（41）。

Description

磁铁嵌入式转子以及磁铁嵌入式转子的制造方法

本申请在此引用并写入了2013年2月13日提交的日本专利申请2013-025769号的包括说明书、附图和摘要在内的公开的全部内容。

技术领域

本发明涉及磁铁嵌入式转子及其制造方法。

背景技术

公知有构成为在转子的内部嵌入了励磁用永磁铁的结构的IPM电动机（Interior Permanent Magnet Motor：内嵌式永磁电动机）。作为该IPM电动机所使用的磁铁嵌入式转子的制造方法例如公知有日本特开2010－193587号公报所记载的方法。在该方法中，准备形成有多个磁铁插入孔的圆筒状的转子，将磁性部件嵌入到该磁铁插入孔后，以覆盖转子的外周的方式配置磁化装置。然后，通过利用磁化装置从转子的外周面向其内部供给磁通，来磁化被嵌入到转子中的磁性部件，形成励磁用永磁铁。

如日本特开2010－193587号公报所记载的那样，在从转子的外周面供给磁通的情况下，能够向被嵌入到转子中的磁性部件供给的磁通量由转子的外周面的表面积、和能够从磁化装置供给的每单位面积的磁通量来决定。由于能够从磁化装置供给的每单位面积的磁通量存在界限，所以在转子的外周面的面积相对于磁性部件的磁化面的面积较小的情况下，难以向磁性部件供给足够的磁通，从而使永磁铁的磁化率降低。

另外，在从转子的外周面供给磁通的情况下，越是转子的径向内侧的部分越难以供给磁通。因此，当在转子的径向内侧的部分嵌入有磁性部件的情况下，难以向磁性部件供给足够的磁通，从而使永磁铁的磁化率降低。

而且，在由于这些重要因素引起了永磁铁的磁化率降低的情况下，不会从永磁铁产生足够的磁通，从而使转子的外周面的磁通密度降低。这是导致与电动机的定子线圈交链的有效磁通量减少，使电动机的输出转矩降低的重要因素。

发明内容

本发明的目的之一在于提供能够使励磁用永磁铁的磁化率提高的磁铁嵌入式转子及其制造方法。

解决上述问题的磁铁嵌入式转子的一个方式具备：第一环形芯，其中嵌入有第一永磁铁；和第二环形芯，其中嵌入有独立于上述第一永磁铁的第二永磁铁，并且该第二环形芯与上述第一环形芯的外周嵌合。而且由上述第一永磁铁以及上述第二永磁铁构成励磁用永磁铁。

另外，解决上述问题的磁铁嵌入式转子的制造方法的一个方式具备：对嵌入到第一环形芯中的磁性部件进行磁化而形成第一永磁铁的工序；对嵌入到第二环形芯中的磁性部件进行磁化而形成第二永磁铁的工序；以及在经过了磁化工序的上述第一环形芯的外周组装经过了磁化工序的上述第二环形芯，以使得由上述第一永磁铁以及上述第二永磁铁构成励磁用永磁铁的工序。

根据上述构成以及上述制造方法，能够分别进行对嵌入到第一环形芯中的磁性部件进行磁化而形成第一永磁铁的工序，和对嵌入到第二环形芯中的磁性部件进行磁化而形成第二永磁铁的工序。若像这样分别进行各环形芯的磁化工序，则能够分别从第一环形芯以及第二环形芯的外周面供给磁通，所以能够向嵌入到各环形芯中的磁性部件供给足够的磁通。

特别是，在也能够向配置于转子的径向内侧的第一环形芯的磁性部件，即以往难以供给磁通的部位供给足够的磁通这一点，其效果较大。而且若能够向嵌入到各环形芯中的磁性部件供给足够的磁通，则能够将各环形芯的永磁铁充分磁化，所以结果是能够提高励磁用永磁铁的磁化率。

在上述磁铁嵌入式转子的其他方式中，分别在上述第一环形芯以及上述第二环形芯的嵌合面，形成在各环形芯的圆周方向卡合的卡合结构。根据该构成，通过卡合结构能够防止各环形芯在圆周方向的位置偏移。

即能够防止第一永磁铁以及第二永磁铁在圆周方向的位置偏移。由此能够准确地配置并保持由第一永磁铁以及第二永磁铁构成的励磁用永磁铁的磁通，所以能够确保电动机的输出转矩。

通过以上的磁铁嵌入式转子及其制造方法，能够提高励磁用永磁铁的磁化率。

附图说明

通过以下参照附图对本发明的优选实施方式进行的详细描述，本发明前述的和其它的特点和优点得以进一步明确，其中，相同附图标记表示相同元件，其中，

图1是针对磁铁嵌入式转子的一个实施方式表示使用了该转子的IPM电动机的剖面结构的剖视图。

图2是针对实施方式的磁铁嵌入式转子表示其平面结构的俯视图。

图3是针对实施方式的磁铁嵌入式转子表示其励磁用永磁铁周边的放大结构的俯视图。

图4是针对实施方式的磁铁嵌入式转子的制造方法，示意性地表示第一环形芯的磁化工序的俯视图。

图5是针对实施方式的磁铁嵌入式转子的制造方法，示意性地表示第二环形芯的磁化工序的俯视图。

图6是针对实施方式的磁铁嵌入式转子的制造方法，表示第一环形芯以及第二环形芯的组装工序的立体图。

图7是针对磁铁嵌入式转子的其他的实施方式表示其平面结构的俯视图。

具体实施方式

以下，对磁铁嵌入式转子的一个实施方式进行说明。首先，参照图1，对使用了本实施方式的磁铁嵌入式转子的IPM电动机的结构进行说明。

如图1所示，该IPM电动机具备：固定于壳体1的内周面的圆筒状的定子2、经由未图示的轴承被壳体1支承为能够旋转的输出轴3、以及被一体地安装于输出轴3的外周的转子4。

定子2构成为沿其轴向层叠了多片电磁钢板的结构。在定子2的内周面形成有朝向径向内侧延伸的十二个T形管20。在各T形管20上缠绕有定子线圈21。

转子4具备：圆筒状的转子芯40、以及嵌入到转子芯40内部的10组U字型的励磁用永磁铁41。

如图2所示，转子芯40构成为第二环形芯43与第一环形芯42的外周嵌合的结构。即转子芯40为在径向分割成了两个环形芯42、43的结构。此外，各环形芯42、43在轴向层叠多片电磁钢板而构成。

在第一环形芯42中，以等角度间隔形成有10个沿其轴向贯通的第一磁铁插入孔44。第一磁铁插入孔44与第一环形芯42的轴向正交的剖面形状成U字型。如图3所示，在这些第一磁铁插入孔44中分别插入有由粘结磁铁构成的U字型的第一永磁铁46。第一永磁铁46以U字的内侧部分与外侧部分为不同磁极的方式被磁化。如图2所示，在第一环形芯42中，在圆周方向交互地配置有U字的内侧部分被磁化成N极的第一永磁铁46、和U字的内侧部分被磁化成S极的第一永磁铁46。

在第二环形芯43中，以等角度间隔形成有10组在其圆周方向成对且沿轴向贯通的第二磁铁插入孔45。一对第二磁铁插入孔45被配置在使第一磁铁插入孔44的U字两臂部向第一环形芯42的径向外侧延长的位置，并且与第二环形芯43的轴向正交的剖面形状成直线形。在这些第二磁铁插入孔45中插入有由粘结磁铁构成的一对直线形的第二永磁铁47。如图3所示，第二永磁铁47以一对永磁铁的对置部分和其相反侧的部分为不同磁极的方式被磁化。如图2所示，第二环形芯43在圆周方向交互地配置有对置部分被磁化成N极的一对第二永磁铁47、和相对部分被磁化成S极的一对第二永磁铁47。

而且，在转子芯40中，由第一环形芯42的第一永磁铁46以及第二环形芯43的第二永磁铁47构成U字型的励磁用永磁铁41。通过该励磁用永磁铁41，转子芯40具有在其外周部分沿着圆周方向交互地具有N极和S极的10极结构。

在这样构成的IPM电动机中，若向定子线圈21供给三相交流电流，则形成旋转磁场。通过该旋转磁场与励磁用永磁铁41所形成的磁场作用，来向转子4赋予转矩，使输出轴3旋转。

接下来，对转子4的制造方法与转子4的作用一起进行说明。

在制造转子4时，首先层叠电磁钢板而分别形成第一环形芯42以及第二环形芯43。然后，如图4所示利用注塑成型向第一环形芯42的第一磁铁插入孔44嵌入磁性部件48，并且如图5所示利用注塑成型向第二环形芯43的第二磁铁插入孔45嵌入磁性部件49。然后，分别对各环形芯42、43进行磁化工序。

即，对于第一环形芯42，如图4所示，以包围其外周面的方式配置第一磁化装置5。第一磁化装置5由配置于第一环形芯42的外周面的10个磁化轭50和缠绕在各磁化轭50上的磁化线圈51构成。磁化轭50分别被对置配置于在第一环形芯42中被磁性部件48的U字两臂部夹持着的部位的外周面。

在第一磁化装置5中，若由未图示的电源向磁化线圈51供给电流，则如图中虚线所示那样以经由第一环形芯42并连结相邻的磁化轭50、50间的方式产生磁通。利用该磁通来磁化磁性部件48，形成第一永磁铁46。

另外，如图5所示，对于第二环形芯43，也使用第二磁化装置6进行相同的磁化工序。第二磁化装置6由配置于第二环形芯43的外周面的10个磁化轭60和缠绕在各磁化轭60上的磁化线圈61构成。磁化轭60分别被配置为与在第二环形芯43中被一对磁性部件49夹持着的部位的外周面对置。

第二磁化装置6基于向磁化线圈61的电流供给如图中虚线所示那样产生磁通。由此第二环形芯43的磁性部件49被磁化，形成第二永磁铁47。

然后，如图6所示，通过压入等将第二环形芯43组装在第一环形芯42的外周，使它们嵌合。两芯的旋转方向的相对位置以第一永磁铁46以及第二永磁铁47作为整体成U字型的方式，并且以第一永磁铁46形成于第一环形芯42的外周面的磁极与第二永磁铁47形成于第二环形芯43的外周面的磁极一致的方式定位。由此嵌入了U字型的励磁用永磁铁41的转子4完成。

若像这样分别进行嵌入到第一环形芯42中的磁性部件48的磁化工序和嵌入到第二环形芯43中的磁性部件49的磁化工序，则能够分别从第一环形芯42以及第二环形芯43的外周面供给磁通，所以能够向嵌入到各环形芯42、43中的磁性部件48、49供给足够的磁通。另外，如图4所示，若采用这种磁化方法，则大幅缩短配置于转子4的径向内侧的第一环形芯42的磁性部件48与磁化轭50的距离。因此，也能够向以往难以供给磁通的径向内侧的磁性部件48供给足够的磁通。而且若能够向嵌入到各环形芯42、43中的磁性部件48、49供给足够的磁通，则能够充分地磁化各环形芯42、43的永磁铁46、47，所以其结果是能够提高励磁用永磁铁41的磁化率。由此能够实现IPM电动机的高输出化和小型化。

根据本实施方式的转子4，能够得到以下的效果。

由嵌入了第一永磁铁46的第一环形芯42和嵌入了与第一永磁铁46分体的第二永磁铁47的第二环形芯43构成转子4。而且使第二环形芯43与第一环形芯42的外周嵌合，并由第一永磁铁46以及第二永磁铁47构成励磁用永磁铁41。由此能够提高励磁用永磁铁41的磁化率。

此外，上述实施方式也能够通过对其进行了适当变更的以下方式来实施。

也可以分别在第一环形芯42以及第二环形芯43的嵌合面上设置在转子4的圆周方向卡合的卡合结构。例如如图7所示，在第一环形芯42上且在成为嵌合面的外周面，形成向外侧突出的凸部42a。另外在第二环形芯43上且在成为嵌合面的内周面，形成与凸部卡合的凹部43a。若设置这种由凸部42a以及凹部43a构成的卡合结构，则能够防止第一环形芯42以及第二环形芯43在圆周方向的位置偏移。即能够防止第一永磁铁46以及第二永磁铁47在圆周方向的位置偏移。由此能够准确地配置并保持由第一永磁铁46以及第二永磁铁47构成的励磁用永磁铁41的磁通，所以能够确保电动机的输出转矩。

在上述实施方式中，各环形芯42、43构成为电磁钢板的层叠结构，但各环形芯42、43也可以各由一片电磁钢板构成。另外作为各环形芯42、43的材质，也可以代替电磁钢板，使用电磁软铁。

在上述实施方式中，作为第一永磁铁46以及第二永磁铁47使用了粘结磁铁，但例如也可以使用烧结磁铁等。在上述实施方式中，将励磁用永磁铁41形成为U字型，但励磁用永磁铁41的形状并不限于此。例如也可以将励磁用永磁铁41形成为V字型、马蹄形。另外也可以与励磁用永磁铁41的形状一起，适当地变更第一永磁铁46以及第二永磁铁47各自的形状。

在上述实施方式中，由两个环形芯42、43构成了转子芯40，但也可以由三个以上的环形芯构成转子芯40。即，能够适当地变更转子芯40的分割数。

在上述实施方式中，磁化装置5、6利用磁化线圈51、61产生磁化用的磁通，但取而代之，磁化装置5、6例如也可以利用永磁铁产生磁化用的磁通。

在上述实施方式中，转子4的磁极数是10极，但对转子4的磁极数并不限定，也可以适当地变更。另外，也可以与转子4的磁极数一起变更第一环形芯42以及第二环形芯43各自的形状，或者变更第一永磁铁46以及第二永磁铁47各自的数量、形状等。

Claims (3)

1.一种磁铁嵌入式转子，其特征在于，具备：

第一环形芯，其被嵌入有第一永磁铁；和

第二环形芯，其被嵌入有与所述第一永磁铁分体的第二永磁铁，并且该第二环形芯与所述第一环形芯的外周嵌合，

由所述第一永磁铁以及所述第二永磁铁构成励磁用永磁铁。

2.根据权利要求1所述的磁铁嵌入式转子，其特征在于，

分别在所述第一环形芯以及所述第二环形芯的嵌合面，形成在各环形芯的圆周方向卡合的卡合结构。

3.一种磁铁嵌入式转子的制造方法，其特征在于，包含：

对嵌入到第一环形芯中的磁性部件进行磁化而形成第一永磁铁的工序；

对嵌入到第二环形芯中的磁性部件进行磁化而形成第二永磁铁的工序；以及

在经过了磁化工序的所述第一环形芯的外周组装经过了磁化工序的所述第二环形芯，以便由所述第一永磁铁以及所述第二永磁铁构成励磁用永磁铁的工序。