CN106877536A - 电动机的永磁体转子 - Google Patents

Abstract

提供一种电动机的永磁体转子。该永磁体转子具备多个磁体和多个突出部，所述多个磁体沿着圆筒状的芯的周向依次配置于芯的外周面，所述多个突出部分别配置于相邻的磁体之间。而且，以使空间在芯的径向上的高度随着从突出部的基部去向覆盖部的顶端而缩小的方式形成有覆盖部。

Description

电动机的永磁体转子

技术领域

本发明涉及一种同步电动机的永磁体转子(以下简称为转子。)。

背景技术

作为同步电动机的转子，一般使用径向型转子和表面磁体型转子中的某一个。径向型转子是将形成轭的转子芯和永磁体沿圆周方向交替地依次配置而成的。另一方面，表面磁体型转子是将多个永磁体沿圆周方向依次粘贴于圆筒形的转子芯的外周面而成的。

伴随转子的旋转的离心力以及配置于转子周围的定子的磁场所引起的磁吸引力向转子的径向外侧作用于如前所述的转子的永磁体。因而，特别是在表面磁体型转子中，需要将永磁体固定，使得即使如前所述的离心力和磁吸引力长时间地作用于永磁体，永磁体也不会从转子芯的外周面剥落。

因此，在表面磁体型转子中，以往以来提出了如图6～图8所示的永磁体的固定方法。图6～图8是分别放大表示以往的方法1～3所涉及的转子的一部分的截面构造的图。特别是，这些图是从沿着转子的旋转轴的方向观察永磁体相对于转子芯的固定构造的图。

在图6所示的以往的方法1中，利用树脂或粘接剂102将多个永磁体101分别粘接和固定于转子芯103的外周面。

在图7所示的以往的方法2中，将多个永磁体101分别依次配置于转子芯103的外周面，并且将玻璃布等绝缘带104卷绕在转子芯103的外周。由此，将各永磁体101夹在转子芯103与绝缘带104之间来进行固定。

在图8所示的以往的方法3中，将永磁体101的两侧面形成为锥状，在转子芯103的外周面依次设置与永磁体101的两侧面紧密接合地卡合的倒锥状的多个卡合部105，由此使用楔效果来固定各永磁体101。

另外，具备如前所述的转子的同步电动机经常用于机床的进给轴等。电动机的旋转的顺畅度对机床的加工精度影响大，因此要求以使电动机的齿槽力更小的方式设计转子。

为了在表面磁体型转子中降低前述的齿槽力，需要使与定子的内周面相向的永磁体的表面形成适当的曲面。

一般来说，在如前所述那样设计的永磁体的情况下，如日本特开平09-205747号公报、日本再公表2006-008964号公报以及日本特开2015-122842号公报等所公开的那样，永磁体的厚度尺寸随着从永磁体在转子芯的周向上的中央部去向永磁体在转子芯的周向上的端部而变小(图6～图8中未示出。)。

并且，在日本特开平09-205747号公报、日本再公表2006-008964号公报以及日本特开2015-122842号公报等中，公开了多个突出部，所述多个突出部以将各永磁体夹在中间的方式进行配置，从转子芯向转子芯的径向外侧突出(图6～图8中未示出。)。而且，该突出部具有与永磁体在转子芯的周向上的端部紧密卡合的形状，以避免永磁体从转子芯剥落。

然而，在如前所述那样使永磁体的厚度尺寸随着从永磁体在转子芯的周向上的中央部去向永磁体在转子芯的周向上的端部而变小的情况下，越接近永磁体的端部，则磁导系数和减磁耐受量越小。其结果，产生以下问题：即使在同一减磁场沿转子芯的周向加载于永磁体的情况下，永磁体的端部也比永磁体的中央部更容易减磁。

另外，当如前所述那样使突出部为与永磁体的端部紧密卡合的形状时，该永磁体的端部的磁导系数和减磁耐受量会极端增大，因此难以降低齿槽力。

根据以上，关于表面磁体型转子，期望的是均衡地实现齿槽力的降低以及磁体端部的减磁耐受量的减少的抑制。

发明内容

本发明提供一种能够均衡地实现齿槽力的降低以及磁体端部处的减磁耐受量的减少的抑制的电动机的永磁体转子。

根据本发明的第一方式，提供一种电动机的永磁体转子，该电动机的永磁体转子具备圆筒状的芯、沿着芯的周向依次配置于芯的外周面的多个磁体、以及分别配置于相邻的磁体之间的多个突出部，

其中，磁体在芯的径向上的厚度随着从磁体在芯的周向上的中央部去向磁体在芯的周向上的端部而变小，

突出部具有基部和覆盖部，该基部从芯的外周面向芯的径向的外侧突出，该覆盖部从基部沿芯的周向延伸，隔着空间来覆盖磁体的端部，

覆盖部是以使空间在芯的径向上的高度随着从基部去向覆盖部的顶端而缩小的方式形成的。

根据本发明的第二方式，提供上述的第一方式的永磁体转子，其中，

突出部具备向芯的外周面按压磁体的按压部。

附图说明

根据附图所示的本发明的典型实施方式的详细说明，本发明的这些目的、特征和优点以及其它目的、特征和优点会进一步明确。

图1是放大表示一个实施方式的转子的一部分的截面构造的图。

图2是示意性地表示一个实施方式的转子的整体的截面构造的图。

图3是放大表示构成一个实施方式的转子的芯的一部分的立体图。

图4是表示一个实施方式的转子中的一个永磁体的磁导系数的分析值的图。

图5是表示图1所示的转子的截面构造的变形例的图。

图6是放大表示以往的方法1所涉及的转子的一部分的截面构造的图。

图7是放大表示以往的方法2所涉及的转子的一部分的截面构造的图。

图8是放大表示以往的方法3所涉及的转子的一部分的截面构造的图。

具体实施方式

接着，参照附图来说明本发明的实施方式。在下面的附图中，对同样的构件标注同样的参照标记。而且，设在不同的附图中标注同样的参照标记的结构要素是具有相同功能的结构要素。对于这些附图适当变更了比例尺以易于理解。

图1是放大表示本发明的一个实施方式的转子的一部分的截面构造的图。并且图2是示意性地表示本发明的一个实施方式的转子的整体的截面构造的图。特别是，这些图是从沿着转子的旋转轴的方向观察永磁体相对于转子芯的固定构造的图。

参照图1和图2，本实施方式的转子10具备固定于轴11的芯(铁芯)12以及沿着芯12的周向以规定间隔依次配置于芯12的外周面的多个永磁体13。此外，本实施方式的转子10是被用作同步电动机的转子的表面磁体型转子(所谓的SPM转子)。

芯12具有圆筒形状。而且，多个永磁体13以N极与S极交替的方式沿着芯12的周向依次进行配置。并且，如图2所示，轴11被压入到圆筒状的芯12的中央的孔部。

另外，如图1和图2所示，前述的转子10具备分别配置于相邻的永磁体13之间的多个突出部14。

更具体地说，各突出部14具有基部14a和两个覆盖部14b，所述基部14a从芯12的外周面向芯12的径向外侧突出，所述两个覆盖部14b从基部14a向芯12的周向的两侧分别延伸。此外，如图1和图2所示，从沿着转子10的旋转轴的方向来看，本实施方式的突出部14大致呈T字形状。

并且，如图1所示，各覆盖部14b隔着间隙、即空间S来覆盖永磁体13在芯12的周向上的各端部13a。关于空间S，请参照图1中的虚线所围住的区域P。

观察区域P则可知，覆盖部14b以如下方式形成：空间S在芯12的径向上的高度随着从突出部14的基部14a去向覆盖部14b的顶端而缩小。

通过使永磁体13的表面13b为凸曲面来形成如前所述的空间S。特别是，关于本实施方式的永磁体13，永磁体13在芯12的径向上的厚度尺寸随着从永磁体13在芯12的周向上的中央部去向永磁体13在芯12的周向上的端部13a而变小。作为永磁体13的表面13b的形状，例如能够列举出偏心圆弧形状、以三角函数定义的曲线形状等。

并且，永磁体13的底面13c形成为沿着芯12的外周面，并且被树脂、例如环氧类的粘接剂粘接在芯12的外周面上。各永磁体13由一个磁体构成，但是也可以由多个磁体片构成。

此外，如前所述的芯12是将多个电磁钢板(未图示)依次层叠而制成的。各电磁钢板包括环状部和多个突出片，所述多个突出片沿着周向以规定间隔依次设置于该环状部的外周部，向环状部的径向外侧突出。各突出片通过钢板的冲压加工来与环状部形成为一体。并且，通过将这种电磁钢板依次层叠并使多个突出片重叠，来将突出部14与前述的芯12一起一体地形成。另外，前述的电磁钢板例如是硅钢板。

图3是放大表示如上所述的芯12的一部分的立体图，是用于说明突出部14在芯12的外周面上的配置例的图。此外，图3未图示前述的轴11、永磁体13，仅示出了芯12的一部分。

在上述的实施方式中，也可以是，不仅在芯12的周向上以规定间隔依次配置多个突出部14，还在沿着芯12的中心轴方向的方向上的与突出部14分别对应的位置配置追加的突出部14’。例如也可以是，如图3所示，某个突出部14位于芯12在芯12的中心轴方向上的一端侧，追加的突出部14’与突出部14对应地位于芯12的另一端侧。

但是，在本发明中，要在沿着芯12的中心轴方向的方向上配置的突出部14和追加的突出部14’各自的位置、数量不限于图3所示的方式的位置、数量。例如，也可以不设置追加的突出部14’，而是利用在沿着芯12的中心轴方向的方向上具有足够长的长度的一个构件来构成各个突出部14。

接着，说明基于本实施方式的转子10的结构的效果。

如前所述，关于在本实施方式的转子10中使用的永磁体13，永磁体13在芯12的径向上的厚度尺寸随着从永磁体13在芯12的周向上的中央部去向永磁体13在芯12的周向上的端部13a而变小。并且，在从芯12的外周面突出的突出部14中设置有隔着空间S来覆盖永磁体13的端部13a的覆盖部14b。而且，覆盖部14b被形成为离突出部14的基部14a越远则空间S在芯12的径向上的高度越小。根据这种结构，能够得到以下效果：能够均衡地实现齿槽力的降低以及磁体端部的减磁耐受量的减少的抑制。

在此，说明起到前述的效果的理由。

图4是表示本实施方式的转子10中的一个永磁体13的磁导系数的分析值的图。图4的横轴的中央与前述的永磁体13在芯12的周向上的中央部对应，图4的横轴的两端分别与前述的永磁体13在芯12的周向上的两端对应。另外，图4的纵轴与磁导系数的数值对应。

在图4中，曲线C表示本实施方式的转子10的情况，曲线A和曲线B分别表示以往的转子构造的情况。

相对于本实施方式的转子10，由曲线A示出的以往的转子构造(以下称为以往例1。)是不具备突出部14的转子构造。另外，相对于本实施方式的转子10，由曲线B示出的以往的转子构造(以下称为以往例2。)是在永磁体13的端部13a与突出部14的覆盖部14b之间不存在如空间S那样的间隙的转子构造。也就是说，以往例2是如前述的日本特开平09-205747号公报、再公表2006-008964号公报以及日本特开2015-122842号公报所示那样的转子构造，是突出部14与永磁体13在芯12的周向上的端部13a紧密卡合的转子构造。此外，设在以往例1、以往例2的永磁体的形状中也与本实施方式的转子10同样地，永磁体的厚度随着从永磁体在转子芯的周向上的中央部去向永磁体在转子芯的周向上的端部而变薄。

基于以上的情况，首先叙述与减磁耐受量有关的效果。

磁导系数是磁阻的倒数，永磁体的减磁耐受量与磁导系数具有正相关性。

在前述的以往例1的情况下，根据图4中的曲线A可知，永磁体的端部的磁导系数比永磁体的中央部的磁导系数低。也就是说，越接近永磁体的端部，减磁耐受量越少。

在前述的以往例2的情况下，根据图4中的曲线B可知，永磁体的端部的磁导系数极端地增大。在该情况下，虽然抑制了永磁体的端部处的减磁耐受量的减少，但是如后所述那样难以降低齿槽力。

在本实施方式的转子10的情况下，越接近突出部14的基部14a，永磁体13的端部13a与突出部14的覆盖部14b之间的空间S越大，因此与以往例2相比，永磁体的端部的磁阻增加。也就是说，与以往例2的情况下的曲线B相比，永磁体的端部的磁导系数减少。据此，根据图4中的曲线C可知，永磁体的端部的磁导系数不会极端地增大，能够抑制永磁体的端部处的减磁耐受量的减少。

接着，叙述与齿槽有关的效果。

若针对沿芯12的周向以规定间隔进行配置的多个永磁体13来综合判断磁导系数的变动，以往例1的曲线A、以往例2的曲线B以及本实施方式的曲线C中的、磁导系数的变动最缓和的曲线是以往例1的曲线A。也就是说，与以往例2、本实施方式相比，在以往例1的情况下，在芯12的周向上磁阻的变动变得缓和。一般来说，磁阻在芯12的周向上的极端的变动越少，则齿槽力越低。因此，就对齿槽力的降低效果而言，以往例1比以往例2、本实施方式高。但是，在以往例1的情况下，根据图4中的曲线A可知，无法抑制永磁体的端部处的磁导系数和减磁耐受量的减少。

另一方面，在前述的以往例2的情况下，根据图4中的曲线B可知，永磁体的端部的磁导系数极端地增大。据此，永磁体的端部的磁阻极端地变动，因此就对齿槽力的降低效果而言，以往例2比前述的以往例1差。

与此相对，在本实施方式的转子10的情况下，根据图4中的曲线C可知，与以往例2的情况下的曲线B相比，永磁体的端部的磁导系数减少。也就是说，永磁体的端部的磁阻变动被缓和。因而，就对齿槽力的降低效果而言，本实施方式虽然低于以往例1，但是比以往例2高。

根据以上的情况可知，如果是本实施方式的转子10的结构，则能够均衡地实现齿槽力的降低以及磁体端部处的减磁耐受量的减少的抑制。

此外，也提及与磁力有关的效果。

在前述的以往例2的情况下，作为电磁材料的芯12的一部分的突出部14与永磁体的端部紧密卡合，因此永磁体的端部的磁通不去向电动机的定子而泄漏到突出部14。其结果，永磁体的磁力下降。与此相对，在前述的以往例1的情况下，不具有突出部14，因此永磁体的磁通不会向芯12泄漏。另外，在本实施方式的转子10的情况下，也在永磁体13的端部13a与突出部14的覆盖部14b之间形成有前述的空间S，因此与前述的以往例2相比能够抑制永磁体的端部的磁通泄漏。由此，与前述的以往例2相比，本实施方式的转子10能够抑制永磁体的磁力的下降。

接着，参照图5来说明其它实施方式。

图5是表示图1所示的转子的截面构造的变形例的图。此外，在图5中，对与上述的实施方式同样的结构要素使用同样的标记。

在图5所示的转子中，各个突出部14的覆盖部14b具有向芯12的径向内侧延伸的部位14c。根据图5可知，该部位14c与永磁体13接触，将永磁体13压向芯12。或者也可以是，与永磁体13接触的覆盖部14b的顶端是部位14c。

即，图5所示的各突出部14具备如前述的部位14c那样向芯12按压永磁体13的按压部。

这种按压部能够以如下方式保持永磁体13：即使伴随转子10的旋转的离心力以及配置于转子10的周围的定子(未图示)所引起的磁吸引力长时间地作用于永磁体13，永磁体13也不会从芯12的外周面剥落。此外，其它结构要素以及效果与上述的实施方式相同。也就是说，即使具备前述的按压部，也能够均衡地实现齿槽力的降低以及磁体端部的减磁耐受量的减少的抑制。

此外，以上示出了典型的实施方式，但是本发明并不限定于上述的实施方式，在不脱离本发明的思想的范围内能够将上述的实施方式变更为各种形状、构造、材料等。

发明的效果

根据本发明的第一方式，磁体在芯的径向上的厚度随着从磁体在芯的周向上的中央部去向磁体在芯的周向上的端部而变小，由此能够降低齿槽力。当像这样改变磁体的厚度来实现齿槽力的降低时，磁体的端部处的减磁耐受量减少。因此，在第一方式中，在芯的外周面设置突出部，在突出部中设置隔着空间来覆盖磁体的端部的覆盖部，将覆盖部形成为离突出部的基部越远则空间在芯的径向上的高度越小。据此，能够均衡地实现齿槽力的降低以及磁体端部的减磁耐受量的减少的抑制。

根据本发明的第二方式，在突出部中设置向芯的外周面按压磁体的按压部。据此，能够以如下方式保持永磁体：即使伴随转子的旋转的离心力以及配置于转子周围的定子所引起的磁吸引力长时间地作用磁体，永磁体也不会从芯的外周面剥落。

Claims (2)

1.一种电动机的永磁体转子，具备：

圆筒状的芯；

多个磁体，所述多个磁体沿着所述芯的周向依次配置于所述芯的外周面；以及

多个突出部，所述多个突出部分别配置于相邻的所述磁体之间，

其中，所述磁体在所述芯的径向上的厚度随着从所述磁体在所述芯的周向上的中央部去向所述磁体在所述芯的周向上的端部而变小，

所述突出部具有基部和覆盖部，该基部从所述芯的外周面向所述芯的径向的外侧突出，该覆盖部从所述基部沿所述芯的周向延伸，隔着空间来覆盖所述磁体的所述端部，

所述覆盖部是以使所述空间在所述芯的径向上的高度随着从所述基部去向所述覆盖部的顶端而缩小的方式形成的。

2.根据权利要求1所述的电动机的永磁体转子，其特征在于，

所述突出部具有向所述芯的外周面按压所述磁体的按压部。